專利名稱：光刻裝置及其光刻方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及光刻領(lǐng)域，尤其涉及一種光刻裝置及其光刻方法。
背景技術(shù)：
目前用于后道封裝等的光刻機(jī)，一般采用機(jī)器視覺(jué)系統(tǒng)進(jìn)行掩模和硅片對(duì)準(zhǔn)，由于捕獲對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記范圍的限制，一般機(jī)器視覺(jué)對(duì)準(zhǔn)系統(tǒng)的成像傳感器尺寸要遠(yuǎn)大于對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記成像的尺寸，這就造成了單次標(biāo)記成像對(duì)準(zhǔn)過(guò)程要采集遠(yuǎn)大于標(biāo)記圖像大小的成像信息，增大了數(shù)據(jù)采集、傳輸、處理時(shí)間，降低了機(jī)器產(chǎn)率。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提出了一種光刻裝置，包括:
產(chǎn)生曝光光束的光源；
用于調(diào)整所述光源發(fā)出的光束的照明裝置；
用于承載掩模的掩模臺(tái)；
用于對(duì)掩模圖案進(jìn)行成像的成像光學(xué)系統(tǒng)；
用于承載硅片的工件臺(tái)；
和，用于對(duì)所述硅片標(biāo)記及所述掩模標(biāo)記進(jìn)行對(duì)準(zhǔn)的機(jī)器視覺(jué)對(duì)準(zhǔn)系統(tǒng)；
其中，所述機(jī)器視覺(jué)對(duì)準(zhǔn)系統(tǒng)具有照明系統(tǒng)、視覺(jué)成像系統(tǒng)和用于采集硅片標(biāo)記或掩模標(biāo)記所成的像的探測(cè)器，所述探測(cè)器具有第一探測(cè)單元和第二探測(cè)單元，所述第一探測(cè)單元比所述第二探測(cè)單元的捕獲范圍大、探測(cè)精度低。本發(fā)明還提出了一種機(jī)器視覺(jué)對(duì)準(zhǔn)系統(tǒng)，包括:
照明系統(tǒng)；
視覺(jué)成像系統(tǒng)；
和，用于采集硅片標(biāo)記或掩模標(biāo)記所成的像的探測(cè)器，所述探測(cè)器具有第一探測(cè)單元和第二探測(cè)單元，所述第一探測(cè)單元比所述第二探測(cè)單元的捕獲范圍大、探測(cè)精度低。其中，所述第二探測(cè)單元的尺寸較所述第一探測(cè)單元小并位于所述第一探測(cè)單元內(nèi)部。其中，所述第一探測(cè)單元和第二探測(cè)單元數(shù)量為多個(gè)且數(shù)量相等。其中，所述第一探測(cè)單元和第二探測(cè)單元均勻分布在所述視覺(jué)成像系統(tǒng)的像方視場(chǎng)中。其中，所述第一探測(cè)單元和第二探測(cè)單元均為CXD或均為CMOS。本發(fā)明還提出了一種使用上述機(jī)器視覺(jué)對(duì)準(zhǔn)系統(tǒng)的對(duì)準(zhǔn)方法，包括以下步驟:
S1:掩模臺(tái)承載掩模運(yùn)動(dòng)，將掩模上的掩模標(biāo)記置于所述對(duì)準(zhǔn)系統(tǒng)物方焦面的物方視場(chǎng)內(nèi)，并通過(guò)所述對(duì)準(zhǔn)系統(tǒng)的所述照明系統(tǒng)照明、在第一探測(cè)單元中成像；
S2:采集第一探測(cè)單元中的圖像信息，計(jì)算掩模標(biāo)記在第一探測(cè)單元中的位置，并計(jì)算掩模標(biāo)記相對(duì)掩模臺(tái)的位置； S3:根據(jù)步驟S2計(jì)算的結(jié)果，移動(dòng)掩模臺(tái)，將掩模上掩模標(biāo)記通過(guò)所述對(duì)準(zhǔn)系統(tǒng)的所述照明系統(tǒng)照明、在第二探測(cè)單元中成像；
S4:連續(xù)多次采集第二探測(cè)單元的圖像信息，分別計(jì)算掩模標(biāo)記在第二探測(cè)單元中的位置，并將所有的計(jì)算結(jié)果取平均，根據(jù)平均結(jié)果計(jì)算掩模標(biāo)記相對(duì)掩模臺(tái)的位置；
S5:工件臺(tái)承載硅片運(yùn)動(dòng)，將硅片上的硅片標(biāo)記置于所述對(duì)準(zhǔn)系統(tǒng)物方焦面的物方視場(chǎng)內(nèi)，并通過(guò)所述對(duì)準(zhǔn)系統(tǒng)的所述照明系統(tǒng)照明、在第一探測(cè)單元中成像；
S6:采集第一探測(cè)單元的圖像信息，計(jì)算硅片標(biāo)記在第一探測(cè)單元中的位置，并計(jì)算硅片標(biāo)記相對(duì)于工件臺(tái)的位置；
S7:根據(jù)步驟S6計(jì)算的結(jié)果，移動(dòng)工件臺(tái)，將硅片上硅片標(biāo)記通過(guò)所述對(duì)準(zhǔn)系統(tǒng)的所述照明系統(tǒng)照明，在第二探測(cè)單元中成像；
S8:連續(xù)多次采集第二探測(cè)單元中的圖像信息，分別計(jì)算硅片標(biāo)記在第二探測(cè)單元中的位置，并將所有的計(jì)算結(jié)果取平均，根據(jù)平均結(jié)果計(jì)算硅片標(biāo)記相對(duì)工件臺(tái)的位置；
S9:根據(jù)步驟S4、S8的計(jì)算結(jié)果，定位所述工件臺(tái)、掩模臺(tái)，使得所述掩模與硅片精確定位。此外，本發(fā)明還提出了一種光刻方法，包括以下步驟:
使用上述對(duì)準(zhǔn)方法進(jìn)行對(duì)準(zhǔn)；
所述曝光光束經(jīng)所述照明裝置，照射在掩模上，通過(guò)所述成像光學(xué)系統(tǒng)，將掩模圖案成像到硅片上，完成曝光。本發(fā)明采用具有多個(gè)不同尺寸的探測(cè)單元的對(duì)準(zhǔn)系統(tǒng)，尺寸大的探測(cè)單元用于對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記的捕獲，小尺寸的探測(cè)單元用于精確對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記位置；消除工件臺(tái)伺服誤差對(duì)對(duì)準(zhǔn)的影響，在一定對(duì)準(zhǔn)時(shí)間約束下可有效提高對(duì)準(zhǔn)精度(提高重復(fù)精度10倍以上)；本發(fā)明的對(duì)準(zhǔn)步驟分粗對(duì)準(zhǔn)、精對(duì)準(zhǔn)，有效的解決了對(duì)準(zhǔn)系統(tǒng)精度與捕獲范圍的矛盾；本發(fā)明的小尺寸探測(cè)單元的單次對(duì)準(zhǔn)時(shí)間減小，可以減小單次采集圖像各像素采集能量的時(shí)間差，有利于提聞探測(cè)單兀的成像質(zhì)量，從而提聞對(duì)準(zhǔn)精度。


關(guān)于本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)與精神可以通過(guò)以下的發(fā)明詳述及所附圖式得到進(jìn)一步的了解。圖1所示為根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施方式的光刻裝置的結(jié)構(gòu)示意 圖2所示為機(jī)器視覺(jué)對(duì)準(zhǔn)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意 圖3所示為掩模標(biāo)記的結(jié)構(gòu)示意 圖4所示為娃片標(biāo)記的結(jié)構(gòu)示意 圖5所示為根據(jù)本發(fā)明的第二實(shí)施方式光刻裝置中所用的機(jī)器視覺(jué)對(duì)準(zhǔn)系統(tǒng)中的探測(cè)器的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明的具體實(shí)施例。圖1所示為根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施方式的光刻裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。所述光刻裝置包括:產(chǎn)生曝光光束的光源101 ;用于調(diào)整所述光源發(fā)出的光束的照明系統(tǒng)102 ;用于承載掩模103的掩模臺(tái)108 ;用于對(duì)掩模圖案進(jìn)行成像的成像光學(xué)系統(tǒng)104 (在本實(shí)施例中放大倍率為0.25);用于承載硅片105的工件臺(tái)106 ;用于對(duì)硅片標(biāo)記及掩模記進(jìn)行對(duì)準(zhǔn)的機(jī)器視覺(jué)對(duì)準(zhǔn)系統(tǒng)107。圖2所示為機(jī)器視覺(jué)對(duì)準(zhǔn)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。所述機(jī)器視覺(jué)對(duì)準(zhǔn)系統(tǒng)107的結(jié)構(gòu)包括:照明系統(tǒng)201、視覺(jué)成像系統(tǒng)202、用于采集硅片標(biāo)記或掩模標(biāo)記所成的像的探測(cè)器205 (由 CCD-A203、CCD-B204 組成，CCD-B204 可為 CCD-A203 的一部份)。視覺(jué)成像系統(tǒng)202的放大倍率為10，其物方視場(chǎng)直徑1.4mm,像方視場(chǎng)直徑14mm。CCD-A203的大小為10mm*10mm，每個(gè)像素的大小為10um，分辨率為1000*1000，CCD-B204的大小為0.5mm*0.5mm,每個(gè)像素的大小為IOum,分辨率為50*50。利用上述裝置進(jìn)行光刻的步驟包括:
51:掩模臺(tái)108承載掩模103運(yùn)動(dòng)，將掩模103上的掩模標(biāo)記109(其結(jié)構(gòu)如圖3所示)置于視覺(jué)對(duì)準(zhǔn)系統(tǒng)物方焦面的物方視場(chǎng)內(nèi)，并通過(guò)對(duì)準(zhǔn)系統(tǒng)107的照明系統(tǒng)201照明、在CCD-A中成像；
52:采集CXD-A圖像信息，計(jì)算掩模標(biāo)記109在CXD-A中的位置，并計(jì)算掩模標(biāo)記109相對(duì)掩模臺(tái)108的位置；
53:根據(jù)步驟S2計(jì)算的結(jié)果，移動(dòng)掩模臺(tái)108，將掩模103上掩模標(biāo)記109置于視覺(jué)對(duì)準(zhǔn)系統(tǒng)物方焦面的物方視場(chǎng)內(nèi)，并通過(guò)對(duì)準(zhǔn)系統(tǒng)107的照明系統(tǒng)201照明、在CCD-B中成像；
54:連續(xù)采集CCD-B圖像信息100次，分別計(jì)算掩模標(biāo)記109在CCD-B中的位置，并將100次計(jì)算結(jié)果取平均，根據(jù)平均結(jié)果計(jì)算掩模標(biāo)記109相對(duì)掩模臺(tái)108的位置；
55:工件臺(tái)106承載硅片105運(yùn)動(dòng)，將硅片105上硅片標(biāo)記110 (其結(jié)構(gòu)如圖4所示)置于對(duì)準(zhǔn)系統(tǒng)107物方焦面的物方視場(chǎng)內(nèi)，并通過(guò)對(duì)準(zhǔn)系統(tǒng)107的照明系統(tǒng)201照明、在CCD-A中成像；
56:采集CXD-A的圖像信息，計(jì)算硅片標(biāo)記110在CXD-A中的位置，并計(jì)算硅片標(biāo)記109相對(duì)工件臺(tái)106的位置；
57:根據(jù)步驟S6計(jì)算的結(jié)果，移動(dòng)工件臺(tái)106，將硅片105上硅片標(biāo)記110置于視覺(jué)對(duì)準(zhǔn)系統(tǒng)物方焦面的物方視場(chǎng)內(nèi)，并通過(guò)對(duì)準(zhǔn)系統(tǒng)107的照明系統(tǒng)201照明、在CCD-B中成像；
58:連續(xù)采集CXD-B圖像信息100次，分別計(jì)算硅片標(biāo)記110在CXD-B中的位置，并將100次計(jì)算結(jié)果取平均，根據(jù)平均結(jié)果計(jì)算硅片標(biāo)記110相對(duì)工件臺(tái)106的位置；
59:根據(jù)步驟S4、S8計(jì)算結(jié)果，定位工件臺(tái)106、掩模臺(tái)108，使得掩模103與硅片105精確定位；
SlO:曝光光束101經(jīng)照明系統(tǒng)102，照射在掩模103上，通過(guò)光學(xué)系統(tǒng)104，將掩模圖案成像到硅片105上，完成曝光。本發(fā)明的第二實(shí)施方式的光刻裝置的結(jié)構(gòu)與第一實(shí)施方式的光刻裝置的結(jié)構(gòu)相同。其中視覺(jué)成像系統(tǒng)202的放大倍率為10，物方視場(chǎng)直徑為1.4mm，像方視場(chǎng)直徑為14mm,與第一實(shí)施方式不同之處在于用于采集硅片標(biāo)記或掩模標(biāo)記成像的探測(cè)器205由兩個(gè)CMOS組成，如圖5所示，CM0S-A303的大小為10mm*10mm，每個(gè)像素的大小為20um，分辨率為500*500，CM0S-B304的大小為0.5mm*0.5mm，每個(gè)像素的大小為10um，分辨率為50*50。CM0S-A303、CM0S-B304之間的間距為7.25mm，分布在視覺(jué)成像系統(tǒng)的像方視場(chǎng)中。CM0S-A303的作用等效于第一實(shí)施方式中的(XD-A203，CM0S-B304的作用等效于第一實(shí)施方式中的CCD-B204，曝光步驟與第一實(shí)施方式中的曝光步驟相同。本說(shuō)明書(shū)中所述的只是本發(fā)明的較佳具體實(shí)施例，以上實(shí)施例僅用以說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)方案而非對(duì)本發(fā)明的限制。凡本領(lǐng)域技術(shù)人員依本發(fā)明的構(gòu)思通過(guò)邏輯分析、推理或者有限的實(shí)驗(yàn)可以得到的技術(shù)方案，皆應(yīng)在本發(fā)明的范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種光刻裝置，包括: 產(chǎn)生曝光光束的光源； 用于調(diào)整所述光源發(fā)出的光束的照明裝置； 用于承載掩模的掩模臺(tái)； 用于對(duì)掩模圖案進(jìn)行成像的成像光學(xué)系統(tǒng)； 用于承載硅片的工件臺(tái)； 和，用于對(duì)硅片標(biāo)記及掩模標(biāo)記進(jìn)行對(duì)準(zhǔn)的機(jī)器視覺(jué)對(duì)準(zhǔn)系統(tǒng)； 其中，所述機(jī)器視覺(jué)對(duì)準(zhǔn)系統(tǒng)具有照明系統(tǒng)、視覺(jué)成像系統(tǒng)和用于采集硅片標(biāo)記或掩模標(biāo)記所成的像的探測(cè)器，所述探測(cè)器具有第一探測(cè)單元和第二探測(cè)單元，所述第一探測(cè)單元比所述第二探測(cè)單元的捕獲范圍大、探測(cè)精度低。
2.一種機(jī)器視覺(jué)對(duì)準(zhǔn)系統(tǒng)，包括: 照明系統(tǒng)； 視覺(jué)成像系統(tǒng)； 和，用于采集硅片標(biāo)記或掩模標(biāo)記所成的像的探測(cè)器，所述探測(cè)器具有第一探測(cè)單元和第二探測(cè)單元，所述第一探測(cè)單元比所述第二探測(cè)單元的捕獲范圍大、探測(cè)精度低。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的對(duì)準(zhǔn)系統(tǒng)，其特征在于，所述第二探測(cè)單元的尺寸較所述第一探測(cè)單元小并位于所述第一探測(cè)單元內(nèi)部。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的對(duì)準(zhǔn)系統(tǒng)，其特征在于，所述第一探測(cè)單元和第二探測(cè)單元數(shù)量為多個(gè)且數(shù)量相等。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的對(duì)準(zhǔn)系統(tǒng)，其特征在于，所述第一探測(cè)單元和第二探測(cè)單元均勻分布在所述視覺(jué)成像系統(tǒng)的像方視場(chǎng)中。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的對(duì)準(zhǔn)系統(tǒng)，其特征在于，所述第一探測(cè)單元和第二探測(cè)單元均為CCD或均為CMOS。
7.一種使用權(quán)利要求2-6中任意一個(gè)所述的機(jī)器視覺(jué)對(duì)準(zhǔn)系統(tǒng)的對(duì)準(zhǔn)方法，包括以下步驟: S1:掩模臺(tái)承載掩模運(yùn)動(dòng)，將掩模上的掩模標(biāo)記置于所述對(duì)準(zhǔn)系統(tǒng)物方焦面的物方視場(chǎng)內(nèi)，并通過(guò)所述對(duì)準(zhǔn)系統(tǒng)的所述照明系統(tǒng)照明、在第一探測(cè)單元中成像； S2:采集第一探測(cè)單元中的圖像信息，計(jì)算掩模標(biāo)記在第一探測(cè)單元中的位置，并計(jì)算掩模標(biāo)記相對(duì)掩模臺(tái)的位置； S3:根據(jù)步驟S2計(jì)算的結(jié)果，移動(dòng)掩模臺(tái)，將掩模上掩模標(biāo)記通過(guò)所述對(duì)準(zhǔn)系統(tǒng)的所述照明系統(tǒng)照明、在第二探測(cè)單元中成像； S4:連續(xù)多次采集第二探測(cè)單元的圖像信息，分別計(jì)算掩模標(biāo)記在第二探測(cè)單元中的位置，并將所有的計(jì)算結(jié)果取平均，根據(jù)平均結(jié)果計(jì)算掩模標(biāo)記相對(duì)掩模臺(tái)的位置； S5:工件臺(tái)承載硅片運(yùn)動(dòng)，將硅片上的硅片標(biāo)記置于所述對(duì)準(zhǔn)系統(tǒng)物方焦面的物方視場(chǎng)內(nèi)，并通過(guò)所述對(duì)準(zhǔn)系統(tǒng)的所述照明系統(tǒng)照明、在第一探測(cè)單元中成像； S6:采集第一探測(cè)單元的圖像信息，計(jì)算硅片標(biāo)記在第一探測(cè)單元中的位置，并計(jì)算硅片標(biāo)記相對(duì)于工件臺(tái)的位置； S7:根據(jù)步驟S6計(jì)算的結(jié)果，移動(dòng)工件臺(tái)，將硅片上硅片標(biāo)記通過(guò)所述對(duì)準(zhǔn)系統(tǒng)的所述照明系統(tǒng)照明，在第二探測(cè)單元中成像；58:連續(xù)多次采集第二探測(cè)單元中的圖像信息，分別計(jì)算硅片標(biāo)記在第二探測(cè)單元中的位置，并將所有的計(jì)算結(jié)果取平均，根據(jù)平均結(jié)果計(jì)算硅片標(biāo)記相對(duì)工件臺(tái)的位置； 59:根據(jù)步驟S4、S8的計(jì)算結(jié)果，定位所述工件臺(tái)、掩模臺(tái)，使得所述掩模與硅片精確定位。
8.一種光刻方法，包括以下步驟: 使用如權(quán)利要求7所述的對(duì)準(zhǔn)方法進(jìn)行對(duì)準(zhǔn)； 所述曝光光束經(jīng)所述照明 裝置，照射在掩模上，通過(guò)所述成像光學(xué)系統(tǒng)，將掩模圖案成像到硅片上，完成曝光。
全文摘要
一種光刻裝置，包括產(chǎn)生曝光光束的光源；用于調(diào)整所述光源發(fā)出的光束的照明裝置；用于承載掩模的掩模臺(tái)；用于對(duì)掩模圖案進(jìn)行成像的成像光學(xué)系統(tǒng)；用于承載硅片的工件臺(tái)；和，用于對(duì)硅片標(biāo)記及掩模標(biāo)記進(jìn)行對(duì)準(zhǔn)的機(jī)器視覺(jué)對(duì)準(zhǔn)系統(tǒng)；其中，所述機(jī)器視覺(jué)對(duì)準(zhǔn)系統(tǒng)具有照明系統(tǒng)、視覺(jué)成像系統(tǒng)和用于采集硅片標(biāo)記或掩模標(biāo)記所成的像的探測(cè)器，所述探測(cè)器具有第一探測(cè)單元和第二探測(cè)單元，所述第一探測(cè)單元比所述第二探測(cè)單元的捕獲范圍大、探測(cè)精度低。
文檔編號(hào)G03F7/20GK103163742SQ20111041690
公開(kāi)日2013年6月19日 申請(qǐng)日期2011年12月14日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月14日
發(fā)明者李術(shù)新, 孫剛, 段立峰 申請(qǐng)人:上海微電子裝備有限公司