制造光刻结构的光学系统技术方案

一种用于制造光刻结构的光学系统(1)具有投射镜头系统(8)，其用于将制造结构的写入光束引导到基板平面(12)中的基板表面(10)的区域中的写入焦点(9)中。偏转装置(5)用于在基板表面(10)的区域中的写入场(13)内偏转写入光束的写入焦点(9)。预览镜头系统(14)，用于在基板表面(10)的区域中成像预览场(15)。预览场(15)的面积是写入场(13)的面积的至少10倍。投射镜头系统(8)和预览镜头系统(14)由共同框架(16)支撑。基板固定器(18)在平行于基板表面(10)的平面(x，y)中以两个平移自由度(x，y)可位移。此外，系统(1)具有控制单元(27)，控制单元包括存储器(28)，存储器中存储写入场(13)的位置相对于预览场(15)的位置的相对坐标。呈现出一种光学系统，其中以良好目标精度实现了在制造光刻结构时被处理的基板的定位。

Optical system for manufacturing lithography structures

An optical system for lithography manufacturing structure (1) with a projection lens system (8), which is used for manufacturing the structure of the writing beam guide to the plane of the substrate (12) in the surface of the substrate (10) to focus in the region (9). The deflection device (5) deflects the write focus (9) of the write light beam in the write access (13) in the region of the substrate surface (10). The preview lens system (14) is used for imaging a preview field (15) in the region of the substrate surface (10). The area of the preview field (15) is at least 10 times the area of the entry (13). The projection lens system (8) and the preview lens system (14) are supported by a common frame (16). The substrate holder (18) is displaced in a plane parallel to the substrate surface (10) with two translational degrees of freedom (x, y) y (x). In addition, the system (1) has a control unit (27), and the control unit includes a memory (28) that stores the relative coordinates of the positions of the write admission (13) relative to the location of the preview field (15) in the memory. An optical system is presented in which the positioning of a substrate to be processed during fabrication of a lithographic structure is achieved with good target accuracy.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】制造光刻结构的光学系统相关申请的交叉引用本专利申请要求德国专利申请DE102014220168.3的优先权，其内容通过引用并入本文。
本专利技术涉及一种制造光刻结构的光学系统。此外，本专利技术涉及一种在这样的光学系统中确定相对于预览场位置的写入场位置的相对坐标的方法，以及一种使用这样的光学系统制造光刻结构的方法。
技术介绍
一开始提出类型的光学系统从US2013/0221550A1和US2013/0223788A1已知。DE10315086A1已经公开了一种用于在制造半导体时对准半导体晶片的方法和设备。本文中公开的光刻设备包括曝光单元、包括对准显微镜的第一光学测量装置，以及另一杂散辐照测量装置。在此光刻设备中，晶片固定器设置在定位装置上。
技术实现思路
本专利技术的目标是开发一种光学系统，使得可以尤其以良好目标精度实现基板的定位，基板在制造光刻结构时被处理。特别地，这应便于在相对于结构尺寸来说很大的基板面积上找到待制造的结构的尽可能精确的位置，因为写入场规律地仅提供整个基板面积的很小的部分，在该很小的部分上应以位置精度制造期望的结构。根据本专利技术，通过包括权利要求1中指定的特征的光学系统实现此目标。根据本专利技术认识到，如果采用存储的指定相对于预览场位置的写入场位置的相对坐标，则将待结构化的基板定位为使得在写入目标位置制造待制造的结构得到改善。这考虑到以下事实：写入场通常很小，而采用的预览场与之相比大的多。预览场进而通常仅覆盖整个基板表面的很小的部分，在该很小的部分上应以精确位置制造结构。那么，写入场可能针对制造结构的工艺优化，并且可能尤其具有很小的实施例。预览场的典型尺寸为10×10mm2。写入场的典型尺寸为400×400μm2。预览场可以比写入场大50倍、100倍或甚至更大倍数，例如1000倍或10000倍。整个基板表面具有20×20cm2的典型尺寸。此数值适用于矩形基板。典型圆形基板具有对应于矩形基板面积大约75％的面积。写入焦点具有大约1μm2的典型面积。通过使用相对坐标，可以确保制造结构时的高吞吐量。可以制造微结构和/或纳米结构。在使用该光学系统进行光刻结构的制造期间，可以采用无掩模或基于掩模的光刻。预览光学单元可以5到100之间的范围内(例如在30到40之间的范围内)的放大倍数成像预览场。为了捕获预览场的目的，光学系统可以包括数码照相机，其可以实施为CCD照相机。可以采用单光子光刻或多光子光刻制造结构。如权利要求2中所要求保护的工艺照相机(processcamera)可以用来确定相对于预览场的位置的写入场的位置的相对坐标。工艺照相机可以包括芯片，用于写入场的空间解析捕获。在此，这可以是CCD芯片或CMOS照相机。可以通过写入场照明来照明写入场，写入场照明独立于写入光束。可以通过宽场照明来照明写入场。写入场照明的光源可以实现为LED。通过工艺照相机捕获用于照明写入场的独立光和写入光两者是有利的，因为这允许写入工艺的观察和/或对执行的结构形成得出结论，特别是关于执行的聚合作用。可以通过分束器，将写入光和/或用于照明写入场的独立光耦合到工艺照相机中，特别是通过部分透射式反射镜。借助于权利要求3所要求保护的可位移性，一方面可以促进调整投射光学单元的焦平面，另一方面可以促进相对于预览光学单元调整焦平面。可以借助于适当的位移驱动器来进行位移。预览光学单元和/或投射光学单元可以具有在垂直于基板平面的方向上可位移的实施例。可以借助于如权利要求4所要求保护的自动聚焦装置来确定投射光学单元和/或预览光学单元的理想的焦点位置。自动聚焦装置可以具有照明，照明独立于写入光或预览光。发现如权利要求5和6中所要求保护的像侧数值孔径尤其一方面适用于投射光学单元的功能，另一方面适用于预览光学单元的功能。例如，预览光学单元的像侧数值孔径可以为0.05。如权利要求7中所要求保护的光源可以为脉冲光源。写入光的光源可以为NIR激光器。写入光的光源可以为超短脉冲激光光源。与写入光的光源分开且可以同样地为光学系统的一部分的光源可以用于预览光学单元。在一方面的写入场与另一方面的预览场不重叠的情况下，通常采用独立于写入光的光源的预览光学单元的照明。发现如权利要求8所要求保护的确定相对坐标的方法尤其有效率。最初，可以使用预览光学单元在预览场中记录测试物体，并且随后可以使用投射光学单元在写入场中记录所述测试物体。也可以将记录顺序反过来。当确定相对坐标时，如权利要求9中所要求保护的精细定位提高精度。当最大化关联时，可以将测试物体旋转和/或压缩和/或位移。除精细定位之外，还可以检查两个光学单元之间的相互作用，并且如果需要，当以此方式最大化关联时，校正两个光学单元之间的相互作用。例如，可以检查两个光学单元的焦平面关于彼此的位置，并且如果需要，可对其校正。还可以监控两个光学单元的预定成像比例比。如权利要求10中所要求保护的图像叠层记录提高甚至沿着垂直于基板平面的坐标确定相对坐标的精度。这在光刻结构的制造期间改善焦点的定位。通过如权利要求11中所要求保护的多个粗位移，可以在迭代过程的范围内确定相对坐标。因此，以改善的精度确定坐标。如权利要求12中所要求保护的用于制造光刻结构的方法利用借助于所解释的光学系统来确定相对坐标的优点。当将预定结构写入到写入场中时，如权利要求13中所要求保护的在预览场中对准写入目标位置促进定位部件的最优化利用。附图说明在下面参考附图更详细地解释了本专利技术的示例性实施例。具体地：图1示出了用于制造光刻结构的光学系统的原理性部件的示意侧视图；以及图2同样示意性示出了光学系统的预览光学单元的预览场以及与其分隔的写入场的俯视图，写入场中设置光学系统的投射光学单元的写入焦点。具体实施方式其原理性部件如图1所示的光学系统1起到制造光刻结构的作用。在US2013/0221550A1中以更详细的方式解释了可以用光学系统1进行的结构制造方法。在US2013/0223788A1中描述了由于制造结构所出现的产品的细节。包括用于产生写入光4的束的光源3的光刻系统2是光学系统1的一部分。在图1中，非常示意性地通过点线绘示了写入光4的束路径。光源3可以为具有780nm波长的脉冲NIR(近红外)激光器；其细节同样在US2003/0221550A1中指明。用于写入光束的偏转装置5是光刻系统2的一部分。偏转装置5可以包括用于偏转写入光束的一个或多个可倾斜扫描反射镜。偏转装置5可以含有至少一个光学部件，该至少一个光学部件实施为微电子机械系统(MEMS)部件。写入光4的束沿着其路径在光源3之后穿过两个输出耦合反射镜6和7，所述输出耦合反射镜连续设置在写入光4的束路径中。随后，写入光4穿过投射光学单元8，投射光学单元8为显微镜物镜形式或光刻镜头形式。投射光学单元8起到将制造结构的写入光束引导到在基板平面12中的基板11的基板表面10的区域中的写入焦点9(参见图2)中的作用。其中可以通过写入焦点9带来用于制造结构的基板材料的聚合作用的面积可以具有大约1至100μm2之间的横向范围，例如2与10μm2之间的横向范围。写入焦点9可以大致为圆形，但其也可以具有显著偏离1的x/y纵横比，并且可以例如具有大约1μm×10μm的横向范围。通过相对于基板材料位移写入焦点9来制造结构。制造的结构本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种制造光刻结构的光学系统(1)，所述光学系统(1)包括：‑‑投射光学单元(8)，用于将制造结构的写入光束引导到基板平面(12)中的基板表面(10)的区域中的写入焦点(9)，‑‑偏转装置(5)，用于在所述基板表面(10)的所述区域中的写入场(13)内偏转所述写入光束的写入焦点(9)，‑‑预览光学单元(14)，用于将预览场(15)成像在所述基板表面(10)的所述区域中，其中所述预览场(15)的面积是所述写入场(13)的面积的至少10倍，‑‑其中所述投射光学单元(8)和所述预览光学单元(14)由共同框架(16)承载，‑‑基板固定器(18)，所述基板固定器(18)在平行于所述基板表面(10)的平面(xy)中是以两个平移自由度(x，y)可位移的，‑‑控制单元(27)，所述控制单元(27)包括存储器(28)，所述存储器(28)中存储所述写入场(13)的位置相对于所述预览场(15)的位置的相对坐标(RK

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.10.06 DE 102014220168.31.一种制造光刻结构的光学系统(1)，所述光学系统(1)包括：--投射光学单元(8)，用于将制造结构的写入光束引导到基板平面(12)中的基板表面(10)的区域中的写入焦点(9)，--偏转装置(5)，用于在所述基板表面(10)的所述区域中的写入场(13)内偏转所述写入光束的写入焦点(9)，--预览光学单元(14)，用于将预览场(15)成像在所述基板表面(10)的所述区域中，其中所述预览场(15)的面积是所述写入场(13)的面积的至少10倍，--其中所述投射光学单元(8)和所述预览光学单元(14)由共同框架(16)承载，--基板固定器(18)，所述基板固定器(18)在平行于所述基板表面(10)的平面(xy)中是以两个平移自由度(x，y)可位移的，--控制单元(27)，所述控制单元(27)包括存储器(28)，所述存储器(28)中存储所述写入场(13)的位置相对于所述预览场(15)的位置的相对坐标(RKx，RKy)。2.根据权利要求1所述的光学系统，其特征在于工艺照相机(23)，所述工艺照相机(23)用于使用所述投射光学单元(8)中的所述写入光束的束路径捕获所述写入场(13)。3.根据权利要求1或2所述的光学系统，其特征在于，所述投射光学单元(8)相对于所述预览光学单元(14)在垂直于所述基板平面(12)的方向(z)上是可位移的。4.根据权利要求1-3中任一项所述的光学系统，其特征在于自动聚焦装置(25)，所述自动聚焦装置(25)用于确定所述投射光学单元(8)和/或所述预览光学单元(14)的焦平面。5.根据权利要求1-4中任一项所述的光学系统，其特征在于，所述投射光学单元(8)具有大于1.0的像侧数值孔径。6.根据权利要求1-5中任一项所述的光学系统，其特征在于，所述预览光学单元(14)具有小于0.1的像侧数值孔径。7.根据权利要求1-6中任一项所述的光学系统，其特征在于光源(3)，所述光源(3)用于产生写入光(4)。8.一种在根据权利要求1-7中任一项所述的光学系统(1)中确定写入场(13)的位置相对于预览场(15)的位置的相对坐标(RKx，RKy)的方法，所述方法包括以下步骤：--使用两个光学单元(8，14)中的一个，在初始场(13，15)中记录测试物体，所述两个光学单元(8，14)来自以下光学组：预览光学单元(14)和投射光学单元(...

【专利技术属性】
技术研发人员：P许布纳，G克拉姆珀特，S里克特，T梅普斯，
申请(专利权)人：卡尔蔡司股份公司，
类型：发明
国别省市：德国,DE