同轴掩模对准装置、光刻设备及对准方法制造方法及图纸

本发明专利技术揭示了一种同轴掩模对准装置、光刻设备及对准方法。所述同轴掩模对准装置包括照明模块，提供对准光束；投影物镜，位于所述掩模版下方；基准板，位于所述工件台上，承载基准参考标记；以及图像探测和处理模块，位于所述基准板下方，随着所述工件台移动，且所述基准参考标记位于所述图像探测和处理模块的视场范围内，所述图像探测和处理模块用于接收依次经过所述掩模对准标记、投影物镜及基准参考标记的对准光束，得到所述掩模对准标记与所述基准参考标记的成像，经过处理后得到所述掩模对准标记与所述基准参考标记的相对位置信息，用于所述掩模版与所述工件台对准。本发明专利技术采用自带独立式照明，结构简单，操作便捷，提高了对准效率。

Coaxial mask alignment device, lithographic apparatus and alignment method

A coaxial mask alignment device, lithographic apparatus and alignment method are disclosed. The coaxial mask alignment device comprises a lighting module, providing alignment beam; projection lens, the mask below the base plate; the workpiece, in Taiwan, bearing the reference marker; and image detection and processing module is positioned below the base plate, with the stage moving range, and the reference mark at the image detection and processing module, the image detection and processing module is used for receiving the alignment beam passes through the mask alignment mark, projection lens and benchmark reference mark, the imaging of the mask alignment mark and the reference mark, which has been processed the relative position information of the mask alignment mark and the reference mark, for the mask and the workpiece table alignment. The invention adopts self-contained lighting, which has simple structure, convenient operation, and improves the alignment efficiency.

【技术实现步骤摘要】
同轴掩模对准装置、光刻设备及对准方法
本专利技术涉及半导体设备
，特别是涉及一种同轴掩模对准装置、光刻设备及对准方法。
技术介绍
集成电路芯片生产过程中，为了实现光刻机期望的精度指标，需要精确建立光刻机各个坐标系间的关系，使掩模、掩模台、物镜、硅片、工件台能够建立统一的位置关系。通常可将光刻机中的对准系统分为掩模对准系统和工件对准系统两种。其中，在掩模对准系统的设计方案上，如先进封装光刻机、类光刻机，以及缺陷检测设备上，多采用机器视觉的原理。所配置掩模标记对准装置多布局在掩模版(掩模标记)上方，通过一定厚度的玻璃，对掩模标记进行成像探测；亦或者将掩模标记对准装置布局在掩模版(掩模标记)下方，直接对标记成像探测。在现有的设备中布局在掩模版(掩模标记)上方时，需要传感器具备一定焦深，来适应掩模版制版厚度公差带来的不确定性离焦，就会导致为满足焦深需求而牺牲对准精度，或者增加镜头垂向调焦机构，导致结构复杂化；对于布局在掩模版(掩模标记)下方时，需要掩模台留出安装空间，使得掩模台体积增大，结构难度加大。现有的TFT光刻机中采用曝光光源进行掩模对准，而封装光刻机的曝光光源照明剂量较大，若仍采用曝光光源进行掩模对准，会造成探测器损坏和测量精度降低；同时，现有的TFT光刻机在工件台中采用两套成像镜头和探测器对掩模标记进行成像和探测，结构复杂、成本较高。
技术实现思路
本专利技术的目的在于，提供一种同轴掩模对准装置、光刻设备及对准方法，解决掩模版厚度公差适应性问题，进一步提高对准效率并减少多次对准之间的测量误差。为解决上述技术问题，本专利技术提供一种同轴掩模对准装置，用于实现掩模版和工件台的对准，包括：照明模块，提供对准光束照射位于所述掩模版上的掩模对准标记；投影物镜，位于所述掩模版下方，用于将所述掩模对准标记成像；基准板，位于所述工件台上，用于承载基准参考标记；以及图像探测和处理模块，位于所述基准板下方，随着所述工件台移动，且所述基准参考标记位于所述图像探测和处理模块的视场范围内，所述图像探测和处理模块用于接收依次经过所述掩模对准标记、投影物镜及基准参考标记的对准光束，得到所述掩模对准标记与所述基准参考标记的成像，经过处理后得到所述掩模对准标记与所述基准参考标记的相对位置信息，用于所述掩模版与所述工件台对准。可选的，对于所述的同轴掩模对准装置，所述掩模版上包括一组或多组所述掩模对准标记，且一组所述掩模对准标记对应一个所述照明模块。可选的，对于所述的同轴掩模对准装置，多组所述掩模对准标记共用一所述基准参考标记和图像探测和处理模块，所述图像探测和处理模块随着所述工件台移动，接收经过所述投影物镜的对准光束，分别得到每组所述掩模对准标记与所述基准参考标记的相对位置信息。可选的，对于所述的同轴掩模对准装置，所述图像探测和处理模块设置在所述工件台内。可选的，对于所述的同轴掩模对准装置，所述基准参考标记位于所述图像探测和处理模块的最佳焦面处。可选的，对于所述的同轴掩模对准装置，所述图像探测和处理模块包括成像透镜组、探测器及处理单元。可选的，对于所述的同轴掩模对准装置，所述探测器为CCD或CMOS。可选的，对于所述的同轴掩模对准装置，所述基准参考标记为反射式金属标记。可选的，对于所述的同轴掩模对准装置，每个所述照明模块提供的对准光束的波长相同。可选的，对于所述的同轴掩模对准装置，所述照明模块提供紫外波长光波的对准光束。本专利技术还提供一种光刻设备，包括一同轴掩模对准装置，用于掩模版与曝光对象之间的对准，所述同轴掩模对准装置采用如上所述的结构。本专利技术还提供一种掩模对准方法，包括：步骤1、第一照明模块发出第一对准光束照射位于掩模版上的第一掩模对准标记，移动工件台，使经过投影物镜的第一对准光束入射到位于所述工件台上的基准参考标记；步骤2、位于所述基准参考标记下方的图像探测和处理模块接收依次经过所述第一掩模对准标记、投影物镜及基准参考标记的第一对准光束，得到所述第一掩模对准标记与所述基准参考标记的成像，经过处理后得到所述第一掩模对准标记与所述基准参考标记的相对位置信息；步骤3、之后，第二照明模块发出第二对准光束照射位于所述掩模版上的第二掩模对准标记，再移动所述工件台，使经过所述投影物镜的第二对准光束入射到所述基准参考标记；步骤4、所述图像探测和处理模块接收依次经过所述第二掩模对准标记、投影物镜及基准参考标记的第二对准光束，得到所述第二掩模对准标记与所述基准参考标记的成像，经过处理后得到所述第二掩模对准标记与所述基准参考标记的相对位置信息，并结合所述第一掩模对准标记与所述基准参考标记的相对位置信息，进行所述掩模版与所述工件台的对准。本专利技术还提供另一种掩模对准方法，包括：步骤1、第一照明模块发出第一对准光束照射位于掩模版上的第一掩模对准标记，同时，第二照明模块发出第二对准光束照射位于所述掩模版上的第二掩模对准标记，并移动工件台，使经过投影物镜的第一对准光束入射到位于基准板上的基准参考标记；步骤2、位于所述基准参考标记下方的图像探测和处理模块接收依次经过所述第一掩模对准标记、投影物镜及基准参考标记的第一对准光束，得到所述第一掩模对准标记与所述基准参考标记的成像，经过处理后得到所述第一掩模对准标记与所述基准参考标记的相对位置信息；步骤3、再移动所述工件台，使经过所述投影物镜的第二对准光束入射到所述基准参考标记；步骤4、所述图像探测和处理模块接收依次经过所述第二掩模对准标记、投影物镜及基准参考标记的第二对准光束，得到所述第二掩模对准标记与所述基准参考标记的成像，经过处理后得到所述第二掩模对准标记与所述基准参考标记的相对位置信息，并结合所述第一掩模对准标记与所述基准参考标记的相对位置信息，进行所述掩模版与所述工件台的对准。可选的，对于所述的掩模对准方法，步骤1中，当经过投影物镜的第一对准光束入射到位于所述工件台上的基准参考标记时，所述第二对准光束偏离所述基准板。可选的，对于所述的掩模对准方法，所述图像探测和处理模块设置在所述工件台上，并与所述基准板边缘点相距至少d*M+φ/2的距离，其中d表示所述第一掩模对准标记和第二掩模对准标记的间距，M为所述投影物镜的倍率，φ为光束经过所述投影物镜后在其焦面上的扩散光斑的直径。与现有技术相比，本专利技术提供的同轴掩模对准装置、光刻设备及对准方法中，采用自带独立式照明，实现了小型化，可以埋入工件台内部，既解决了掩模版厚度公差的适应性问题，也避免了掩模对准装置结构的复杂化。同时，将基准参考标记与掩模对准标记一起成像并被图像探测和处理模块采集，实现了掩模对准标记与基准参考标记的同时测量，进一步提高了对准效率，减少了多次对准之间的测量误差。附图说明图1为本专利技术一个实施例的同轴掩模对准装置的结构示意图；图2为图1中基准板与成像模块的结构示意图；图3为本专利技术另一个实施例中掩模对准方法的流程图；图4为本专利技术又一个实施例中掩模对准方法的流程图。具体实施方式下面将结合示意图对本专利技术的同轴掩模对准装置、光刻设备及对准方法进行更详细的描述，其中表示了本专利技术的优选实施例，应该理解本领域技术人员可以修改在此描述的本专利技术，而仍然实现本专利技术的有利效果。因此，下列描述应当被理解为对于本领域技术人员的广泛知道，而并不作为对本专利技术的限制。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种同轴掩模对准装置，用于实现掩模版和工件台的对准，其特征在于，包括：照明模块，提供对准光束照射位于所述掩模版上的掩模对准标记；投影物镜，位于所述掩模版下方，用于将所述掩模对准标记成像；基准板，位于所述工件台上，用于承载基准参考标记；以及图像探测和处理模块，位于所述基准板下方，随着所述工件台移动，且所述基准参考标记位于所述图像探测和处理模块的视场范围内，所述图像探测和处理模块用于接收依次经过所述掩模对准标记、投影物镜及基准参考标记的对准光束，得到所述掩模对准标记与所述基准参考标记的成像，经过处理后得到所述掩模对准标记与所述基准参考标记的相对位置信息，用于所述掩模版与所述工件台对准。

【技术特征摘要】
1.一种同轴掩模对准装置，用于实现掩模版和工件台的对准，其特征在于，包括：照明模块，提供对准光束照射位于所述掩模版上的掩模对准标记；投影物镜，位于所述掩模版下方，用于将所述掩模对准标记成像；基准板，位于所述工件台上，用于承载基准参考标记；以及图像探测和处理模块，位于所述基准板下方，随着所述工件台移动，且所述基准参考标记位于所述图像探测和处理模块的视场范围内，所述图像探测和处理模块用于接收依次经过所述掩模对准标记、投影物镜及基准参考标记的对准光束，得到所述掩模对准标记与所述基准参考标记的成像，经过处理后得到所述掩模对准标记与所述基准参考标记的相对位置信息，用于所述掩模版与所述工件台对准。2.如权利要求1所述的同轴掩模对准装置，其特征在于，所述掩模版上包括一组或多组所述掩模对准标记，且一组所述掩模对准标记对应一个所述照明模块。3.如权利要求2所述的同轴掩模对准装置，其特征在于，多组所述掩模对准标记共用一所述基准参考标记和图像探测和处理模块，所述图像探测和处理模块随着所述工件台移动，接收经过所述投影物镜的对准光束，分别得到每组所述掩模对准标记与所述基准参考标记的相对位置信息。4.如权利要求1所述的同轴掩模对准装置，其特征在于，所述图像探测和处理模块设置在所述工件台内。5.如权利要求1所述的同轴掩模对准装置，其特征在于，所述基准参考标记位于所述图像探测和处理模块的最佳焦面处。6.如权利要求1所述的同轴掩模对准装置，其特征在于，所述图像探测和处理模块包括成像透镜组、探测器及处理单元。7.如权利要求6所述的同轴掩模对准装置，其特征在于，所述探测器为CCD或CMOS。8.如权利要求1所述的同轴掩模对准装置，其特征在于，所述基准参考标记为反射式金属标记。9.如权利要求2所述的同轴掩模对准装置，其特征在于，每个所述照明模块提供的对准光束的波长相同。10.如权利要求9所述的同轴掩模对准装置，其特征在于，所述照明模块提供紫外波长光波的对准光束。11.一种光刻设备，其特征在于，包括一同轴掩模对准装置，用于掩模版与曝光对象之间的对准，所述同轴掩模对准装置采用如权利要求1至10任一项所述的结构。12.一种掩模对准方法，其特征在于，包括：步骤1、第一照明模块发出第一对准光束照射位于掩模版上的第一掩模对准标记，移动工件台，使经过投影物镜的第一对准光束入射到位于所述工件台上的基准参考标记；步骤2、位于所述基准参考标记...

【专利技术属性】
技术研发人员：张成爽，
申请(专利权)人：上海微电子装备集团股份有限公司，
类型：发明
国别省市：上海,31