掩模对准系统、掩模对准方法和光刻设备技术方案

本发明专利技术涉及光刻设备及工艺技术领域，尤其涉及一种掩模对准系统、掩模对准方法和光刻设备。该掩模对准系统包括数据处理装置、图像采集装置、工作台、掩模台、成像装置和投影物镜。工作台和掩模台分别设置于投影物镜的两侧，基准版的基准标记通过投影物镜呈倒立放大的像投射在掩模版上，成像装置的物侧朝向掩模版，图像采集装置设置于成像装置的像侧，数据处理装置能够对拍摄图像进行图像处理，确定掩模版与工作台的相对位置关系。该掩模对准方法和该光刻设备均采用该掩模对准系统。该掩模对准系统、掩模对准方法和光刻设备，对于测量范围的限制较小，能够应对多种多样的套合标记。能够应对多种多样的套合标记。能够应对多种多样的套合标记。

【技术实现步骤摘要】
掩模对准系统、掩模对准方法和光刻设备


[0001]本专利技术涉及光刻设备及工艺
，尤其涉及一种掩模对准系统、掩模对准方法和光刻设备。

技术介绍

[0002]掩模版是光刻工艺不可缺少的部件。掩模版上承载有设计图形，光线透过它，把设计图形投射在光刻胶上。掩模版的性能直接决定了光刻工艺的性能。在投影式光刻机中，掩模版作为一个光学元件位于照明系统与投影透镜之间，它并不和晶圆有直接接触。掩模版上的图形缩小4
‑
10倍后投射在晶圆表面。
[0003]光刻工艺的目的是将掩模版上的图形完美准确地转移到硅片上，每次换版时传输机械手将掩模版运送到掩模台上，受传输机械手的传输误差的影响，掩模版相对于硅片的位置存在偏差。
[0004]因而，需要通过掩模对准系统定位掩膜标记和基准版上的标记，从而建立掩模版和基准版之间的坐标关系，进而获得掩模版和硅片的相对位置。
[0005]掩摸对准的精度直接影响套刻精度，相关技术中，TIS(Transmission Image Sensor，透射空间像传感器)对准是通过光电传感器进行空间像扫描，测量范围小，同时需要设计专用的对准标记。

技术实现思路

[0006]本专利技术的第一目的在于提供一种掩模对准系统，以在一定程度上解决现有技术中的对准设备对于对准标记种类存在限制、测量范围小的技术问题。
[0007]本专利技术的第二目的在于提供一种掩模对准方法，以在一定程度上解决现有技术中的对准方法对于对准标记种类存在限制、测量范围小的技术问题。r/>[0008]为了实现上述目的，本专利技术提供了以下技术方案；
[0009]基于上述第一目的，本专利技术提供的掩模对准系统，用于光刻设备，包括数据处理装置、图像采集装置、用于支撑基准版的工作台、用于支撑掩模版的掩模台、成像装置以及投影物镜；
[0010]所述工作台和所述掩模台分别设置于所述投影物镜的两侧，所述基准版上的基准标记通过所述投影物镜呈倒立放大的像投射在掩模版上，以形成与所述掩模标记大致对准的基准标记投影；
[0011]所述成像装置的物侧朝向所述掩模版，以观察所述掩模标记并对观察到的图像进行放大；
[0012]所述图像采集装置设置于所述成像装置的像侧，所述图像采集装置能够对所述成像装置放大后的图像进行拍摄以得到拍摄图像；
[0013]所述数据处理装置与所述图像采集装置电连接，所述图像采集装置能够将所述拍摄图像传输至所述数据处理装置；
[0014]所述数据处理装置能够对所述拍摄图像进行图像处理，以确定所述掩模版与所述工作台的相对位置关系。
[0015]在上述任一技术方案中，可选地，所述掩模版上的掩模标记的数量为多个，所述基准版上的基准标记的数量为至少一个；
[0016]当所述基准版上的基准标记的数量为一个，所述工作台能够沿水平方向移动，以使一个所述基准标记投影依次与多个所述掩模标记大致对准；
[0017]当所述基准版上的基准标记的数量为多个，多个所述掩模标记一一对应地大致对准多个所述基准标记投影；
[0018]所述成像装置的数量为多个，每个所述成像装置的物侧分别朝向一个所述掩模标记，所述图像采集装置与所述成像装置的数量一致且一一对应。
[0019]在上述任一技术方案中，可选地，所述成像装置形成有低倍成像光路和高倍成像光路，所述低倍成像光路能够对视场内的所述掩模标记和所述基准标记投影进行一次放大以得到第一图像；
[0020]所述高倍成像光路能够对所述第一图像进行二次放大得到第二图像。
[0021]在上述任一技术方案中，可选地，所述成像装置包括物镜、管镜、第一分束棱镜和放大镜；
[0022]所述物镜、所述管镜和所述第一分束棱镜顺次设置于所述掩模版的背离于所述投影物镜的一侧，所述物镜、所述管镜和所述第一分束棱镜形成低倍成像光路；
[0023]所述图像采集装置包括第一相机和第二相机，所述第一分束棱镜具有入射侧、第一分束侧和第二分束侧，所述管镜位于所述入射侧；
[0024]所述第一相机设置于所述第一分束侧，以使所述第一相机对所述第一图像进行拍摄以得到第一拍摄图像；
[0025]所述放大镜设置于所述第一分束棱镜的第二分束侧，所述物镜、所述管镜、所述第一分束棱镜以及所述放大镜形成高倍成像光路；
[0026]所述第二相机设置于所述放大镜背离于所述第二分束侧的像侧，以使所述第二相机对所述第二图像进行拍摄以得到第二拍摄图像；
[0027]所述掩模台能够沿水平方向移动。
[0028]在上述任一技术方案中，可选地，所述第一分束侧的分光量与所述第二分束侧的分光量的比值为所述第一分束棱镜的分光比β，所述分光比β等于所述高倍成像光路的放大倍率β1与所述低倍成像光路的放大倍率β2之间的比值的二次方；
[0029]和/或，所述成像装置还包括反射镜和安装平台，所述工作台、所述投影物镜、所述掩模台和所述安装平台由下至上顺次排布，所述反射镜对应所述掩模台设置于所述安装平台并进行水平方向与竖直方向之间的反射，所述成像装置的除所述反射镜和所述安装平台外的其余部件均设置于所述安装平台并沿水平方向设置于所述反射镜的反射侧的后方。
[0030]在上述任一技术方案中，可选地，所述成像装置还包括照明机构，所述照明机构包括对准光源和第二分束棱镜；
[0031]所述第二分束棱镜具有入射侧、第三分束侧和第四分束侧，所述物镜位于所述第三分束侧，所述管镜位于所述第四分束侧；
[0032]所述对准光源设置于所述第二分束棱镜的入射侧，所述对准光源的波长与曝光光
源的波长相同；
[0033]和/或，所述成像装置还包括和与所述物镜相连的调焦机构，所述调焦机构能够带动所述物镜沿光轴方向移动。
[0034]基于上述第二目的，本专利技术提供的掩模对准方法，采用上述任一技术方案提供的掩模对准系统进行掩模对准操作，所述掩模对准方法包括以下步骤：
[0035]投影成像：将掩模版放置于掩模台，使得掩模版上的掩模标记落入成像装置的物侧视场，通过投影物镜将基准版上的基准标记呈倒立放大的像投射在掩模版上，以形成与掩模标记大致对准的基准标记投影，通过成像装置观察掩模标记并放大观察到的图像；
[0036]对准分析：通过图像采集装置对成像装置放大后的图像进行拍摄以得到拍摄图像，并将拍摄图像传输至数据处理装置，通过数据处理装置拍摄图像进行处理，以确定掩模版与工作台之间的相对位置关系。
[0037]在上述任一技术方案中，可选地，所述成像装置形成有低倍成像光路和高倍成像光路，所述低倍成像光路能够对视场内的所述掩模标记和所述基准标记投影进行一次放大以得到第一图像，所述高倍成像光路能够对所述第一图像进行二次放大得到第二图像；
[0038]所述对准分析的步骤具体包括：
[0039]粗对准：通过图像采集装置对第一图像进行拍摄以得到第一拍摄图像，并将第一拍摄图像传输至数据处理装置，通过数据处理装置将第一拍摄图像本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种掩模对准系统，用于光刻设备，其特征在于，包括数据处理装置、图像采集装置、用于支撑基准版的工作台、用于支撑掩模版的掩模台、成像装置以及投影物镜；所述工作台和所述掩模台分别设置于所述投影物镜的两侧，所述基准版上的基准标记通过所述投影物镜呈倒立放大的像投射在掩模版上，以形成与掩模标记大致对准的基准标记投影；所述成像装置的物侧朝向所述掩模版，以观察所述掩模标记并对观察到的图像进行放大；所述图像采集装置设置于所述成像装置的像侧，所述图像采集装置能够对所述成像装置放大后的图像进行拍摄以得到拍摄图像；所述数据处理装置与所述图像采集装置电连接，所述图像采集装置能够将所述拍摄图像传输至所述数据处理装置；所述数据处理装置能够对所述拍摄图像进行图像处理，以确定所述掩模版与所述工作台的相对位置关系。2.根据权利要求1所述的掩模对准系统，其特征在于，所述掩模版上的掩模标记的数量为多个，所述基准版上的基准标记的数量为至少一个；当所述基准版上的基准标记的数量为一个，所述工作台能够沿水平方向移动，以使一个所述基准标记投影依次与多个所述掩模标记大致对准；当所述基准版上的基准标记的数量为多个，多个所述掩模标记一一对应地大致对准多个所述基准标记投影；所述成像装置的数量为多个，每个所述成像装置的物侧分别朝向一个所述掩模标记，所述图像采集装置与所述成像装置的数量一致且一一对应。3.根据权利要求2所述的掩模对准系统，其特征在于，所述成像装置形成有低倍成像光路和高倍成像光路，所述低倍成像光路能够对视场内的所述掩模标记和所述基准标记投影进行一次放大以得到第一图像；所述高倍成像光路能够对所述第一图像进行二次放大得到第二图像。4.根据权利要求3所述的掩模对准系统，其特征在于，所述成像装置包括物镜、管镜、第一分束棱镜和放大镜；所述物镜、所述管镜和所述第一分束棱镜顺次设置于所述掩模版的背离于所述投影物镜的一侧，所述物镜、所述管镜和所述第一分束棱镜形成低倍成像光路；所述图像采集装置包括第一相机和第二相机，所述第一分束棱镜具有入射侧、第一分束侧和第二分束侧，所述管镜位于所述入射侧；所述第一相机设置于所述第一分束侧，以使所述第一相机对所述第一图像进行拍摄以得到第一拍摄图像；所述放大镜设置于所述第一分束棱镜的第二分束侧，所述物镜、所述管镜、所述第一分束棱镜以及所述放大镜形成高倍成像光路；所述第二相机设置于所述放大镜背离于所述第二分束侧的像侧，以使所述第二相机对所述第二图像进行拍摄以得到第二拍摄图像；所述掩模台能够沿水平方向移动。5.根据权利要求4所述的掩模对准系统，其特征在于，所述第一分束侧的分光量与所述
第二分束侧的分光量的比值为所述第一分束棱镜的分光比β，所述分光比β等于所述高倍成像光路的放大倍率β1与所述低倍成像光路的放大倍率β2之间的比值的二次方；和/或，所述成像装置还包括反射镜和安装平台，所述工作台、所述投影物镜、所述掩模台和所述安装平台由下至上顺次排布，所述反射镜对应所述掩模台设置于所述安装平台并进行水平方向与竖直方向之间的反射，所述成像装置的除所述反射镜和所述安装平台外的其余部件均设置于所述安装平台并沿水平方向设置于所述反射镜的反射侧的后方。6.根据权利要求4所述的掩模对准系统，其特征在于，所述成像装置还包括照明机构，所述照明机构包括对准光源和第二分束棱镜；所述第二分束棱镜具有入射侧、第三分束侧和第四分束侧，所述物镜位于所述第三分束侧，所述管镜位于所述第四分束侧；所述对准光源设置于所述第二分束棱镜的入射侧，所述对准光源的波长与曝光光源的波长相同；和/或，所述成像装置还包括和与所述物镜相连的调焦机构，所述调焦机构能够带动所述物镜沿光轴方向移动。7.一种掩模对准方法，其特征在于，采用权利要求1至6中任一项所述的掩模对准系统进行掩模对准操作，所述掩模对准方法包括以下步骤：投影成像：将掩模版放置于掩模...

【专利技术属性】
技术研发人员：高爱梅，武震，李星辰，
申请(专利权)人：北京半导体专用设备研究所中国电子科技集团公司第四十五研究所，
类型：发明
国别省市：