本發(fā)明涉及一種硅片預(yù)對(duì)準(zhǔn)機(jī)構(gòu)、曝光裝置及曝光方法，應(yīng)用于集成電路生產(chǎn)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

在集成電路生產(chǎn)過程中，光刻機(jī)的曝光裝置主要采用步進(jìn)式或者步進(jìn)掃描式兩種曝光方式，隨著光刻機(jī)分辨率和生產(chǎn)效率要求的提升，通常采用雙物料承載臺(tái)的方法，減少物料交接時(shí)間，提高光刻機(jī)的產(chǎn)量，即一個(gè)曝光裝置包括兩個(gè)工件臺(tái)，一個(gè)為測(cè)量位工件臺(tái)，一個(gè)為曝光位工件臺(tái)，通過交接位的上片和下片，實(shí)現(xiàn)兩個(gè)工件臺(tái)交替作業(yè)。因此，在保證產(chǎn)率的同時(shí)，對(duì)光刻機(jī)中雙工件臺(tái)的工位切換提出了較高的重復(fù)性要求，以保證光刻機(jī)產(chǎn)率和精度。

現(xiàn)有技術(shù)提出了一種安裝兩套零位傳感器減小切換誤差的方法，這種方法使用兩套零位傳感器分別對(duì)測(cè)量位和曝光位的工件臺(tái)進(jìn)行測(cè)量和校正，切換精度較低，為微米級(jí)，所述兩套零位傳感器在測(cè)量時(shí)需要工件臺(tái)停止運(yùn)作，增加了光刻機(jī)流程，所述零位傳感器常采用psd傳感器，成本較高。現(xiàn)有技術(shù)還提出了一種在雙工件臺(tái)的工作路徑上增加第三套測(cè)量傳感器的方法，這種方法通過指定工件臺(tái)的移動(dòng)軌跡，并在工件臺(tái)的移動(dòng)軌跡上全程設(shè)置光柵尺結(jié)構(gòu)，對(duì)工件臺(tái)進(jìn)行全程測(cè)量，在工件臺(tái)進(jìn)行工位切換過程中對(duì)工件臺(tái)進(jìn)行反饋控制，這種方法結(jié)構(gòu)復(fù)雜，成本較高，受到環(huán)境因素影響較大。上述兩種技術(shù)僅是對(duì)雙工件臺(tái)切換過程的運(yùn)動(dòng)精度進(jìn)行控制，并未對(duì)硅片的位置偏差進(jìn)行補(bǔ)償。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種受環(huán)境影響小、成本低且能對(duì)硅片位置偏差進(jìn)行補(bǔ)償?shù)墓杵A(yù)對(duì)準(zhǔn)機(jī)構(gòu)、曝光裝置及曝光方法。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn)：

一種硅片預(yù)對(duì)準(zhǔn)機(jī)構(gòu)，通過掃描設(shè)置在所述硅片預(yù)對(duì)準(zhǔn)機(jī)構(gòu)上的硅片邊緣，對(duì)所述硅片進(jìn)行預(yù)對(duì)準(zhǔn)，包括3個(gè)以上用于進(jìn)行預(yù)對(duì)準(zhǔn)操作的圖像傳感器和位于工件臺(tái)上與所述圖像傳感器對(duì)應(yīng)的基準(zhǔn)標(biāo)記，所述圖像傳感器通過采集所述基準(zhǔn)標(biāo)記的位置信息、來獲得工件臺(tái)的位置信息。

優(yōu)選的，所述圖像傳感器采用ccd傳感器。

優(yōu)選的，所述圖像傳感器采用面陣ccd傳感器。

優(yōu)選的，所述圖像傳感器和所述基準(zhǔn)標(biāo)記的數(shù)量均為3個(gè)，所述基準(zhǔn)標(biāo)記分布在一組正交直線上。

優(yōu)選的，所述圖像傳感器包括成像器件、電機(jī)和鏡頭，所述鏡頭與所述成像器件連接，所述電機(jī)驅(qū)動(dòng)所述鏡頭在垂向運(yùn)動(dòng)。

一種曝光裝置，包括主基板、設(shè)置在所述主基板上的硅片預(yù)對(duì)準(zhǔn)機(jī)構(gòu)、第一工件臺(tái)和第二工件臺(tái)，所述硅片預(yù)對(duì)準(zhǔn)機(jī)構(gòu)包括3個(gè)以上圖像傳感器和兩組分別位于所述第一工件臺(tái)和第二工件臺(tái)上、與所述圖像傳感器對(duì)應(yīng)的基準(zhǔn)標(biāo)記，所述圖像傳感器通過掃描設(shè)置在所述硅片預(yù)對(duì)準(zhǔn)機(jī)構(gòu)上的硅片邊緣，對(duì)所述硅片進(jìn)行預(yù)對(duì)準(zhǔn)，且采集所述基準(zhǔn)標(biāo)記的位置信息，所述主基板平行于所述第一工件臺(tái)和第二工件臺(tái)，所述主基板上還設(shè)置有物鏡、硅片對(duì)準(zhǔn)系統(tǒng)和硅片調(diào)焦調(diào)平系統(tǒng)，所述物鏡與照明系統(tǒng)及掩模臺(tái)對(duì)應(yīng)設(shè)置。

優(yōu)選的，所述圖像傳感器和每組所述基準(zhǔn)標(biāo)記的數(shù)量均為3個(gè)，每組所述基準(zhǔn)標(biāo)記分布在一組正交直線上。

優(yōu)選的，所述圖像傳感器包括成像器件、電機(jī)和鏡頭，所述鏡頭與所述成像器件連接，所述電機(jī)驅(qū)動(dòng)所述鏡頭在垂向運(yùn)動(dòng)。

優(yōu)選的，還包括第一干涉儀和第二干涉儀，所述第一干涉儀測(cè)量所述第一工件臺(tái)和第二工件臺(tái)的交接位和測(cè)量位，所述第二干涉儀測(cè)量所述第一工件臺(tái)和第二工件臺(tái)的曝光位。

優(yōu)選的，所述第一干涉儀和第二干涉儀設(shè)置在所述主基板上。

一種曝光方法，包括：

步驟1：在工件臺(tái)上設(shè)置3個(gè)以上基準(zhǔn)標(biāo)記，所述工件臺(tái)發(fā)生工位切換到達(dá)曝光位置曝光后，通過與所述基準(zhǔn)標(biāo)記對(duì)應(yīng)的圖像傳感器采集所述基準(zhǔn)標(biāo)記的位置信息，獲得所述工件臺(tái)的切換誤差；

步驟2：根據(jù)所述切換誤差，對(duì)下一個(gè)硅片的位置偏差進(jìn)行補(bǔ)償，再經(jīng)所述工件臺(tái)工位切換到曝光位置進(jìn)行曝光。

優(yōu)選的，步驟1進(jìn)一步包括：所述工件臺(tái)運(yùn)動(dòng)軌跡分為交接位、測(cè)量位和曝光位，所述工件臺(tái)在交接位上載硅片，在測(cè)量位測(cè)量對(duì)準(zhǔn)后，執(zhí)行工位切換到曝光位曝光，再經(jīng)工位切換到交接位，在交接位測(cè)量所述工件臺(tái)的切換誤差。

優(yōu)選的，步驟1中，所述工件臺(tái)的數(shù)量為2個(gè)，每個(gè)工件臺(tái)上均設(shè)置有與所述圖像傳感器對(duì)應(yīng)的基準(zhǔn)標(biāo)記。

優(yōu)選的，步驟1中，所述圖像傳感器設(shè)置在主基板上，所述主基板平行于所述工件臺(tái)，所述切換誤差為所述工件臺(tái)相對(duì)于所述主基板的位置偏差。

優(yōu)選的，步驟1進(jìn)一步包括：在硅片下片前，測(cè)量所述工件臺(tái)的切換誤差。

優(yōu)選的，步驟2進(jìn)一步包括：將所述切換誤差輸入硅片傳輸裝置，通過所述硅片傳輸裝置對(duì)下一個(gè)硅片的上片位置進(jìn)行補(bǔ)償。

優(yōu)選的，步驟2進(jìn)一步包括：在下一個(gè)硅片上片后，根據(jù)所述切換誤差，對(duì)所述工件臺(tái)的測(cè)量位進(jìn)行清零，補(bǔ)償硅片的位置偏差。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明提供的技術(shù)方案通過在工件臺(tái)上設(shè)置3個(gè)以上基準(zhǔn)標(biāo)記，所述工件臺(tái)發(fā)生工位切換后，通過與所述基準(zhǔn)標(biāo)記對(duì)應(yīng)的圖像傳感器采集所述基準(zhǔn)標(biāo)記的位置信息，獲得所述工件臺(tái)的切換誤差，根據(jù)所述切換誤差對(duì)下一個(gè)硅片的位置偏差進(jìn)行補(bǔ)償。本發(fā)明采用圖像傳感器對(duì)工件臺(tái)的切換誤差進(jìn)行測(cè)量，受到環(huán)境影響較小，簡(jiǎn)化了現(xiàn)有技術(shù)的兩套零位傳感器，降低了成本，將工件臺(tái)的切換誤差補(bǔ)償?shù)较乱粋€(gè)硅片的位置偏差，減少了由于工件 臺(tái)切換誤差帶來的對(duì)準(zhǔn)錯(cuò)誤，提高硅片的對(duì)準(zhǔn)效率，實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)上片，提高了光刻機(jī)的穩(wěn)定性，實(shí)現(xiàn)光刻機(jī)的高產(chǎn)率輸出。

附圖說明

圖1是本發(fā)明一實(shí)施例中所述曝光裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是本發(fā)明一實(shí)施例中所述第一干涉儀和第二干涉儀的布局示意圖；

圖3是本發(fā)明一實(shí)施例中所述硅片預(yù)對(duì)準(zhǔn)機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4是本發(fā)明一實(shí)施例中所述硅片預(yù)對(duì)準(zhǔn)機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5是本發(fā)明一實(shí)施例中所述曝光方法的流程示意圖。

圖中所示：1、照明系統(tǒng)；2、掩模臺(tái)；3、物鏡；4、第一工件臺(tái)；5、第二工件臺(tái)；6、硅片對(duì)準(zhǔn)系統(tǒng)；7、硅片調(diào)焦調(diào)平系統(tǒng)；8、硅片預(yù)對(duì)準(zhǔn)機(jī)構(gòu)；9、主基板；10、工件臺(tái)基座；11、硅片；21、掩模臺(tái)測(cè)量干涉儀；22、掩模版；41、第一干涉儀；41x、第一x干涉儀；41y、第一y干涉儀；41z1、第一z1干涉儀；41z2、第一z2干涉儀；51、第二干涉儀；51x、第二x干涉儀；51y、第二y干涉儀；51z1、第二z1干涉儀；51z2、第二z2干涉儀；81、第一圖像傳感器；82、第二圖像傳感器；83、第三圖像傳感器；81a、成像器件；81b、電機(jī)；81c、鏡頭；a、交接位；b、測(cè)量位；c、曝光位；fm1、第一基準(zhǔn)標(biāo)記；fm2、第二基準(zhǔn)標(biāo)記；fm2、第三基準(zhǔn)標(biāo)記；h、硅片邊緣和基準(zhǔn)標(biāo)記高度差。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作詳細(xì)描述：

如圖1所示，本發(fā)明的曝光裝置，包括：照明系統(tǒng)1、承載掩模版22的掩模臺(tái)2、物鏡3、第一工件臺(tái)4、第二工件臺(tái)5、硅片對(duì)準(zhǔn)系統(tǒng)6、硅片調(diào)焦調(diào)平系統(tǒng)7、硅片預(yù)對(duì)準(zhǔn)機(jī)構(gòu)8、主基板9及工件臺(tái)基座10。所述第一工件臺(tái)4和第二工件臺(tái)5位于所述工件臺(tái)基座10上，所述主基板9平行于所述工件臺(tái)基座10，所述主基板9上設(shè)置有所述硅片預(yù)對(duì)準(zhǔn)機(jī)構(gòu)8、第一干涉儀41和第 二干涉儀51。所述物鏡3與照明系統(tǒng)1、掩模臺(tái)2在豎直方向同軸設(shè)置。所述掩模臺(tái)2通過掩模臺(tái)測(cè)量干涉儀21進(jìn)行位置測(cè)量和控制。

將本曝光裝置中工件臺(tái)(包括第一工件臺(tái)4和第二工件臺(tái)5)的運(yùn)動(dòng)軌跡分為交接位a、測(cè)量位b和曝光位c，所述第一干涉儀41用于測(cè)量和控制工件臺(tái)的曝光位c，所述第二干涉儀51用于測(cè)量和控制工件臺(tái)的交接位a和測(cè)量位b，所述工件臺(tái)在交接位a上載硅片11，在測(cè)量位b測(cè)量對(duì)準(zhǔn)后，執(zhí)行工位切換到曝光位c曝光，再經(jīng)工位切換到交接位a，進(jìn)行下載硅片11和上載新硅片。所述硅片預(yù)對(duì)準(zhǔn)機(jī)構(gòu)8設(shè)置在所述主基板9上對(duì)應(yīng)交接位a的位置，所述硅片對(duì)準(zhǔn)系統(tǒng)6和硅片調(diào)焦調(diào)平系統(tǒng)7設(shè)置在所述主基板9上對(duì)應(yīng)測(cè)量位b的位置，所述物鏡3設(shè)置在所述主基板9上對(duì)應(yīng)曝光位c的位置。

如圖2所示，所述第一干涉儀41包括第一x干涉儀41x、第一y干涉儀41y、第一z1干涉儀41z1和第一z2干涉儀41z2，實(shí)現(xiàn)工件臺(tái)在曝光位c的六自由度位置測(cè)量。其中，第一x干涉儀41x為三軸干涉儀，測(cè)量工件臺(tái)的x、rz(x)、ry，第一y干涉儀41y為三軸干涉儀，測(cè)量工件臺(tái)的y、rz(y)、rx，第一z1干涉儀41z1包括布局在x向正向的2個(gè)單軸干涉儀，第一z2干涉儀41z2布局在x向負(fù)向的2個(gè)單軸干涉儀，測(cè)量工件臺(tái)的z、ry(z)。

同理，所述第二干涉儀51包括第二x干涉儀51x、第二y干涉儀51y、第二z1干涉儀51z1和第二z2干涉儀51z2，實(shí)現(xiàn)工件臺(tái)在交接位a和測(cè)量位b的六自由度位置測(cè)量。

如圖3所示，所述硅片預(yù)對(duì)準(zhǔn)機(jī)構(gòu)8對(duì)應(yīng)于交接位a，包括3個(gè)圖像傳感器(包括第一圖像傳感器81、第二圖像傳感器82和第三圖像傳感器83)和兩組分別位于所述第一工件臺(tái)4和第二工件臺(tái)5上、與所述圖像傳感器對(duì)應(yīng)的基準(zhǔn)標(biāo)記，每組基準(zhǔn)標(biāo)記包括第一基準(zhǔn)標(biāo)記fm1、第二基準(zhǔn)標(biāo)記fm2和第三基準(zhǔn)標(biāo)記fm3，分布在一組正交直線上。所述圖像傳感器采集所述基準(zhǔn)標(biāo)記的位置信息，獲得交接位a上的工件臺(tái)相對(duì)于主基板9的位置信息。

優(yōu)選的，所述圖像傳感器采用面陣ccd傳感器。采用現(xiàn)有的ccd傳感器獲得的測(cè)量精度和重復(fù)性均可替換psd傳感器，甚至優(yōu)于psd傳感器的性能。通過一組ccd傳感器，相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)，降低了成本，測(cè)量速度更快，簡(jiǎn)化了流程，同時(shí)，ccd傳感器性能受到環(huán)境影響較小，可用于工件臺(tái)干涉儀漂移的監(jiān)控和問題診斷。

現(xiàn)結(jié)合圖1-3，說明本發(fā)明曝光裝置的曝光過程：

以第一工件臺(tái)4的曝光過程為例加以說明，所述第一工件臺(tái)4在第二干涉儀51的控制下運(yùn)動(dòng)到交接位a，通過硅片傳輸裝置將硅片11移動(dòng)到第一工件臺(tái)4位置，硅片11上載到第一工件臺(tái)4，通過所述硅片預(yù)對(duì)準(zhǔn)機(jī)構(gòu)8采集硅片11邊緣的位置信息，計(jì)算得到硅片11在第一工件臺(tái)4的位置偏差，通過第二干涉儀51控制第一工件臺(tái)4運(yùn)動(dòng)到測(cè)量位b，所述位置偏差由測(cè)量位b進(jìn)行補(bǔ)償。在測(cè)量位b，利用所述硅片對(duì)準(zhǔn)系統(tǒng)6和硅片調(diào)焦調(diào)平系統(tǒng)7對(duì)硅片11位置進(jìn)行控制，使硅片11的曝光視場(chǎng)位置處于物鏡3的有效焦深內(nèi)，準(zhǔn)備曝光。所述第一工件臺(tái)4在測(cè)量位b完成測(cè)量和調(diào)整后，由第一工件臺(tái)4自帶的光柵傳感器控制運(yùn)動(dòng)，執(zhí)行工位切換。在第一干涉儀41的控制下運(yùn)動(dòng)到曝光位c，在曝光位c進(jìn)行掩模臺(tái)2對(duì)準(zhǔn)后執(zhí)行曝光操作，完成曝光后，所述第一工件臺(tái)4運(yùn)動(dòng)到交接位a。所述硅片預(yù)對(duì)準(zhǔn)機(jī)構(gòu)8通過第一圖像傳感器81、第二圖像傳感器82和第三圖像傳感器83分別測(cè)量第一基準(zhǔn)標(biāo)記fm1、第二基準(zhǔn)標(biāo)記fm2和第三基準(zhǔn)標(biāo)記fm3的位置信息，獲得第一工件臺(tái)4相對(duì)于主基板9的切換誤差。所述切換誤差可用于下一個(gè)硅片上片后對(duì)測(cè)量位b進(jìn)行清零，或用于所述硅片傳輸裝置對(duì)下一個(gè)硅片上片位置的輸入，補(bǔ)償下一個(gè)硅片的位置偏差。

優(yōu)選的，如圖4所示，所述第一圖像傳感器81、第二圖像傳感器82和第三圖像傳感器83采用相同結(jié)構(gòu)，所述第一圖像傳感器81包括成像器件81a、電機(jī)81b和鏡頭81c，所述鏡頭81c與所述成像器件81a連接，所述電機(jī)81b驅(qū)動(dòng)所述鏡頭81c在垂向運(yùn)動(dòng)。

所述硅片預(yù)對(duì)準(zhǔn)機(jī)構(gòu)8通過采集硅片11邊緣的位置信息，實(shí)現(xiàn)上載硅片11的預(yù)對(duì)準(zhǔn)操作，通過采集所述基準(zhǔn)標(biāo)記的位置信息，獲得所述切換誤差。由于對(duì)準(zhǔn)的硅片11邊緣和基準(zhǔn)標(biāo)記存在高度差h，通過上述的圖像傳感器，可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)調(diào)焦功能，實(shí)現(xiàn)對(duì)所述基準(zhǔn)標(biāo)記的高精度測(cè)量。具體的，通過電機(jī)81b驅(qū)動(dòng)鏡頭81c在垂向運(yùn)動(dòng)，使硅片11邊緣和基準(zhǔn)標(biāo)記能在成像器件81a中清晰成像。為了節(jié)省測(cè)量時(shí)間，可離線測(cè)量硅片11和基準(zhǔn)標(biāo)記的高度差，在線測(cè)量時(shí)，僅需要對(duì)硅片11厚度產(chǎn)生的焦面微小偏差進(jìn)行調(diào)節(jié)即可。

參照?qǐng)D5所示，本發(fā)明的曝光方法，包括：

步驟1：在第一工件臺(tái)4和第二工件臺(tái)5上各設(shè)置3個(gè)基準(zhǔn)標(biāo)記，所述第一工件臺(tái)4和第二工件臺(tái)5發(fā)生工位切換到達(dá)曝光位置曝光后，通過與所述基準(zhǔn)標(biāo)記對(duì)應(yīng)的面陣ccd傳感器采集所述基準(zhǔn)標(biāo)記的位置信息，獲得所述第一工件臺(tái)4和第二工件臺(tái)5的切換誤差。

其中，所述面陣ccd傳感器設(shè)置在主基板9上，所述主基板9平行于所述第一工件臺(tái)4和第二工件臺(tái)5，所述切換誤差為所述第一工件臺(tái)4和第二工件臺(tái)5相對(duì)于所述主基板9的位置偏差。

具體的，所述第一工件臺(tái)4和第二工件臺(tái)5的運(yùn)動(dòng)軌跡分為交接位a、測(cè)量位b和曝光位c，所述第一工件臺(tái)4和第二工件臺(tái)5在交接位a上載硅片11，在測(cè)量位b測(cè)量對(duì)準(zhǔn)后，執(zhí)行工位切換到曝光位c曝光，再經(jīng)工位切換到交接位a，在交接位a測(cè)量所述第一工件臺(tái)4和第二工件臺(tái)5的切換誤差。

以第一工件臺(tái)4為例，所述第一工件臺(tái)4在第二干涉儀51的控制下運(yùn)動(dòng)到交接位a，在交接位a上載硅片11，在測(cè)量位b通過所述硅片對(duì)準(zhǔn)系統(tǒng)6和硅片調(diào)焦調(diào)平系統(tǒng)7測(cè)量對(duì)準(zhǔn)后，執(zhí)行工位切換到曝光位c曝光后，再經(jīng)工位切換到交接位a，進(jìn)行下載硅片11和上載新硅片。

步驟2：根據(jù)所述切換誤差，對(duì)下一個(gè)硅片的位置偏差進(jìn)行補(bǔ)償，再經(jīng)所述工件臺(tái)工位切換到曝光位置進(jìn)行曝光。

優(yōu)選的，在硅片11下片前，測(cè)量所述第一工件臺(tái)4的切換誤差。將所述切換誤差輸入硅片傳輸裝置，通過所述硅片傳輸裝置對(duì)下一個(gè)硅片的上片位置進(jìn)行補(bǔ)償。

優(yōu)選的，在下一個(gè)硅片上片后，根據(jù)所述切換誤差，對(duì)所述第一工件臺(tái)4的測(cè)量位進(jìn)行清零，補(bǔ)償硅片的位置偏差。

如圖5所示，作為一種實(shí)施例，通過如下步驟對(duì)硅片的位置偏差進(jìn)行補(bǔ)償，包括：

步驟1：在交接位a上載硅片11；

步驟2：在交接位a硅片11預(yù)對(duì)準(zhǔn)；

步驟3：在測(cè)量位b對(duì)硅片11進(jìn)行調(diào)焦調(diào)平和對(duì)準(zhǔn)；

步驟4：工位切換到曝光位c；

步驟5：在曝光位c進(jìn)行曝光；

步驟6：工位切換到交接位a，同時(shí)測(cè)量切換誤差；

步驟7：在交接位a下載硅片11；

步驟8：根據(jù)所述切換誤差，對(duì)下一個(gè)硅片的上片位置補(bǔ)償，或?qū)y(cè)量位b進(jìn)行清零。

本發(fā)明將工件臺(tái)的切換誤差補(bǔ)償?shù)较乱粋€(gè)硅片的位置偏差，減少了由于工件臺(tái)切換誤差帶來的對(duì)準(zhǔn)錯(cuò)誤，提高硅片的對(duì)準(zhǔn)效率，實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)上片，使光刻機(jī)的工件臺(tái)在工位切換后仍能達(dá)到很高的重復(fù)性要求，提高了光刻機(jī)的穩(wěn)定性，減少了硅片交接時(shí)間，實(shí)現(xiàn)光刻機(jī)的高產(chǎn)率輸出。本發(fā)明采用面陣ccd傳感器對(duì)工件臺(tái)的切換誤差進(jìn)行測(cè)量，受到環(huán)境影響較小，簡(jiǎn)化了現(xiàn)有技術(shù)的兩套零位傳感器，降低了成本。