亚微米光刻机光学预对准装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术公开了一种亚微米光刻机的光学预对准装置，该装置包括硅片对准标记的照明系统、成像光路、接收标记信号的四象限探测器以及与之连接的放大电路、Ａ／Ｄ转换、计算机和完成预对准的光刻机工件台控制系统，两路对准标记经合像棱镜成像于ＣＣＤ探测器上，显示器显示该两标记分离视场合像对齐的光栅标记图象，该装置不需要增加专设高精度光学预对准伺服工作台，也不需高精度气轴机械手，只需一般精度的传输机械手。（*该技术在2009年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术是一种亚微米光刻机的光学预对准装置，属于光刻机自动对准的预对准
微电子工业的专用设备亚微米光刻机，在光刻硅片时因套刻精度要求较高，一般都采用光栅衍射暗场同轴掩模硅片直接精密对准(以下简称精对准)，该精对准系统捕获对准标记的范围在±20μm，最大极限不超过±40μm，这就要求硅片装上承片台的误差要控制在这个范围之内，否则会捕获不到标记而使精对准失败。现有的光刻机一般采用预对准结构，如美国GCA公司的6300型、8000型，这类光刻机的传输带从硅片盒把硅片取出，传入机械预对准台，通过机械预对准后，再由机械手传输到光刻机承片台上。这种预对准结构存在着对机械预对准和传输机械手精度要求非常高的缺点。为了克服这些缺点，有的光刻机采用了先机械预对准后再光学预对准的结构，如荷兰ASML公司的2000型、5000型光刻机，硅片在机械对准台上完成预对准后，再在专设的高精度光学预对准伺服工件台进行光学预对准，然后通过高精度的气轴机械手把硅片传送到光刻机承片台上。这种光刻机仍然存在着需要高精度气轴机械手的缺点，并且还增加了专设的高精度光学预对准伺服工件台。本技术的目的在于克服上述已有技术的不足，而提供一种既可以采用精度不高的机械手，还可以省去精度较高的光学预对准伺服工件台，同时提高光刻机套刻精度和套刻可靠性，满足光刻生产需要的亚微米光刻机的光学预对准装置。本技术的目的可以通过以下技术措施实现紧靠光刻机投影光刻物镜右前方的光学预对准装置，由光纤、聚光镜、分光镜、物镜、分切板组成硅片对准标记W1和W2的照明系统，分切板、物镜、分光棱镜与反射镜组成硅片对准标记W1和W2的成像光路，通过该成像光路的光被半透半反射镜分为反射和透射二路，接收反射光的四象限探测器的输出经放大处理和A/D转换连接到计算机，再连接到控制光刻机工件台运动的控制系统。光学预对准装置的预对准伺服工件台由光刻机工件台兼用，省去高精度气轴机械手。对准相位光栅标记W1和W2的合像棱镜、分划板、反射镜与透镜构成标记W1和W2的半透射光的合像成像光路，接收两标记合像后图像的CCD探测器连接到显示分划线和两标记分离视场合像对准图象的显示器。本技术的目的还可通过以下技术措施实现与分切板、物镜、反射镜组成对准标记W1和W2的机械反射光成像光路的分光棱镜为天然晶体偏振分光棱镜。本技术相比已有技术具有以下优点光学预对准伺服工件台由光刻机工件台兼用，省去了光学预对准专用的精密伺服工件台，也省去了高精度气轴机械手，降低了设备成本，紧凑了光刻机结构，同时由于硅片通过光学预对准后，随承片台直接运动到精对准位置，精对准很容易捕捉到标记，有利于提高精对准精度。由于采用的光学预对准对准标记的捕捉范围已很大，最大极限可大到500μm，因此可大幅度降低对机械预对准和传输机械手精度要求。光学预对准和硅片精对准使用同一套相位光栅标记对准，提高硅片制作芯片的利用率，而且避免了两标记间传递误差。光学预对准装置的两路对准探测系统，通过分光和合像，由一个监视器对光学预对准的对准情况监视，方便操作者观察。以下结合附图和实施例对本技术作进一步的详细说明。附图说明图1为光学预对准装置实施例的结构图。图2为预对准信号处理控制原理图。如图1所示光刻机承片台3位于工件台2上，工件台2由光刻机主机控制，可相对于下基台1作xy1y2三维精密定位运动，硅片盒中的硅片4由传送带送入机械预对准台完成机械预对准后，由一般精度的传输机械手抓入光刻机承片台3上，此时硅片4的左右对准标记W1、W2正好位于光学预对准系统的两路对准视场内，对准标记W1、W2由光纤5、聚光镜6、分光棱镜9、物镜8、分切板7组成的照明系统垂直均匀照明。硅片标记W1、W2为相位光栅标记，W1、W2反射回来的光，由于反射光程差λ/2，光偏振方向旋转了90°，能全部通过偏振分光棱镜9、并通过分切板7、物镜8、分光棱镜9、反射镜10构成的成像光路后，再由半透半反镜12分为反射和透射二路，其中半反射光成像于四象限探测器11和18上，四象限探测器的输出信号经后级电路和计算机23处理后，通过控制系统24控制工件台2运动达到光学预对准要求，光学预对准装置的预对准伺服工件台由光刻机工件台2兼用。硅片通过光学预对准后，随承片台直接运动到精对准位置，无需再通过高精度气轴机械手传输，光学预对准的误差一般小于10μm，精对准很容易捕捉到标记。光学预对准与光刻机精对准使用同一套相位光栅标记W1和W2，硅片的非标记面反射回来的光含杂散光，偏振方向不变，全部被偏振分光棱镜9阻挡，棱镜9为天然晶体偏振分光棱镜。另外一路半透过光，它们通过合像棱镜15合像，成像于分划板13上，再通过反射镜14、透镜17与分划板的分划线一起成像于CCD探测器19的靶面上，由连接到CCD探测器19的显示器20显示分划线和对准标记W1和W2分离视场合像对准的光栅标记图象。如图2所示由四象限探测器11接收的A、B、C、D四路信号，以及18接收的E、F、G、H四路信号，经过放大处理21，送入A/D转换22，再送入计算机23，计算机根据x=-y1=(A+B)-(C+D)y2=(E+F)-(G+H)计算出三维方向上的误差值，指令工件台控制系统24控制工件台2作xy1y2三维运动，直到误差为零，达到预对准的要求为止。权利要求1.一种亚微米光刻机的光学预对准装置，由光纤(5)、聚光镜(6)、分光棱镜(9)、物镜(8)和分切板(7)组成硅片对准标记W1和W2的照明系统，分切板(7)、物镜(8)、分光棱镜(9)与反射镜(10)组成对准标记W1和W2的成像光路，通过该成像光路的光被半透半反镜(12)分为反射和透射光，接收反射光的四象限探测器(11)和(18)的输出经放大处理(21)和A/D转换(22)送入计算机(23)，再连接到控制光刻机工件台(2)运动的控制系统(24)，其特征在于光学预对准装置的预对准伺服工件台由光刻机工件台(2)兼用，省去了高精度气轴机械手；棱镜(15)作为相位光栅标记W1和W2的合像棱镜，与分划板(13)、反射镜(14)、透镜(17)构成标记W1和W2的透射光成像光路，接收该光路图像的CCD探测器(19)，连接到显示标记W1和W2分离视场合像对齐图象的监视器(20)。2.如权利要求1所述的亚微米光刻机光学预对准装置，其特征在于与分切板(7)、物镜(8)、反射镜(10)组成对准标记W1和W2的成像光路的分光棱镜(9)为天然晶体偏振分光镜。专利摘要本技术公开了一种亚微米光刻机的光学预对准装置,该装置包括硅片对准标记的照明系统、成像光路、接收标记信号的四象限探测器以及与之连接的放大电路、A/D转换、计算机和完成预对准的光刻机工件台控制系统,两路对准标记经合像棱镜成像于CCD探测器上,显示器显示该两标记分离视场合像对齐的光栅标记图象,该装置不需要增加专设高精度光学预对准伺服工作台,也不需高精度气轴机械手,只需一般精度的传输机械手。文档编号G03F7/20GK2421670SQ99241688公开日2001年2月28日 申请日期1999年11月30日 优先权日1999年11月30日专利技术者陈旭南, 姚汉民, 刘业异, 黄秋, 罗正全 申请人:中国科学院光电技术研究所本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种亚微米光刻机的光学预对准装置，由光纤（５）、聚光镜（６）、分光棱镜（９）、物镜（８）和分切板（７）组成硅片对准标记Ｗ↓［１］和Ｗ↓［２］的照明系统，分切板（７）、物镜（８）、分光棱镜（９）与反射镜（１０）组成对准标记Ｗ↓［１］和Ｗ↓［２］的成像光路，通过该成像光路的光被半透半反镜（１２）分为反射和透射光，接收反射光的四象限探测器（１１）和（１８）的输出经放大处理（２１）和Ａ／Ｄ转换（２２）送入计算机（２３），再连接到控制光刻机工件台（２）运动的控制系统（２４），其特征在于：光学预对准装置的预对准伺服工件台由光刻机工件台（２）兼用，省去了高精度气轴机械手；棱镜（１５）作为相位光栅标记Ｗ↓［１］和Ｗ↓［２］的合像棱镜，与分划板（１３）、反射镜（１４）、透镜（１７）构成标记Ｗ↓［１］和Ｗ↓［２］的透射光成像光路，接收该光路图像的ＣＣＤ探测器（１９），连接到显示标记Ｗ↓［１］和Ｗ↓［２］分离视场合像对齐图象的监视器（２０）。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：陈旭南，姚汉民，刘业异，黄秋，罗正全，
申请(专利权)人：中国科学院光电技术研究所，
类型：实用新型
国别省市：51[中国|四川]