离轴对准系统及其对准方法技术方案

本发明专利技术提供一种离轴对准系统，用于光刻装置确定硅片与工件台的位置关系。离轴对准系统包括：沿Ｘ向和Ｙ向放置激光干涉仪，测量离轴光轴和工件台的位置；零位传感器，放置在工件台最大运动范围的边缘，提供激光干涉仪初始化信号；离轴光学系统和其侧面的两个离轴反射面，与Ｘ、Ｙ向分别垂直；以及工件台侧面两个工件台反射面，与Ｘ、Ｙ轴分别垂直，所述离轴反射面和所述工件台反射面用来反射所述激光干涉仪发出的测量光束。本发明专利技术提供的离轴对准系统中加入激光干涉仪，能够实时检测离轴对准系统中离轴光轴的偏移，保证了硅片对准的精度。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种硅片对准的处理装置，且特别涉及一种离轴对准系统，该 离轴对准系统的对准方法也一并涉及。
技术介绍
投影扫描式光刻机的目的就是把掩模上图形清晰、正确地成像在涂有光刻 胶的硅片上，离轴对准系统在光刻机中的作用就是确定硅片在曝光时的位置。在美国专利US7332732B2描述离轴系统的布局和测量方法中，在工件台右 下方固定一块有离轴标记的基准板。首先通过扫描工件台基准板上的离轴标记 来捕获离轴光轴在工件台中的相对位置，然后再通过离轴系统扫描硅片上的标 记来建立硅片与工件台的关系。在这种结构和布局下的离轴系统在每次硅片对 准前都需要对基准标记进行扫描，确定离轴光轴的位置。这种做法延长了整个对准的时间，影响了光刻机的产率。同时，在硅片标 记扫描时，离轴光轴随主框架振动而无法精确的确定，造成硅片对准的误差。
技术实现思路
本专利技术提出一种，能够解决上述问题。 为了达到上述目的，本专利技术提供一种离轴对准系统，用来在光刻装置中确 定硅片与工件台的位置关系。离轴对准系统包括沿X向和Y向放置的激光干 涉仪系统；零位传感器，放置在工件台最大运动范围的边缘，用来当工件台移 动到最大运动范围时，对所述激光干涉仪进行初始化；离轴光学系统，侧面具 有与X、 Y轴分别垂直的两个离轴反射面；以及工件台侧面具有与X、 Y轴分别 垂直的两个工件台反射面，所述离轴反射面和所述工件台反射面用来反射所述 激光干涉仪系统发出的测量光束，来分别反映所述离轴光轴和所述工件台自身 的位置。可选的，还包括控制系统，用来对位置数据的通讯进行补偿，其包括 工件台位置测量数字信号处理(digital signal processing, DSP)板，用来处理工件台位置测量翁:据；离轴光轴位置测量DSP板，用来处理离轴光轴位置测量数据；同步时钟控制板，时钟信号连接至工件台位置测量DSP板和离轴光轴位置测量DSP板，用来提供统一的时钟信号至工件台位置测量DSP板和离轴光轴位置测量DSP板；离轴分系统控制系统，电气连接至所述离轴光轴位置测量DSP板； 工件台分系统控制系统，电气连接至所述工件台位置测量DSP板；以及 SUN工作站主控系统，电气连接至所述离轴分系统控制系统和所述工件台 分系统控制系统。可选的，其中所述工件台位置测量DSP板与所述工件台分系统控制系统之 间、所述离轴光轴位置测量DSP板与所述离轴分系统控制系统之间，采用高速 通讯光纤来互相通讯，所述离轴分系统控制系统、所述工件台分系统控制系统 与所述SUN工作站主控系统之间采用工业以太网进行数据通讯。本专利技术还提供一种使用权利要求1所述的离轴对准系统的对准方法，包括 以下步骤驱动工件台至零位传感器位置时，初始化激光干涉仪系统的数值，并将上 述位置设置为离轴光轴初始位置；在离轴对准过程中，上述激光干涉仪系统实时测量离轴光轴位置和工件台 位置；利用上述离轴光轴位置补偿上述工件台位置得到工件台对准位置；以及 利用上述工件台对准位置参与硅片对准过程。可选的，其中利用上述离轴光轴位置补偿上述工件台位置得到工件台对准 位置这一步骤，其公式为Lnew-L-(P1-P0),其中L歸为上述工件台对准位置， L为上述工件台位置，Pl为上述离轴光轴位置，PO为上述离轴光轴初始位置。可选的，还包括以下步骤计算工件台位置测量总延迟时间Tstage_t。tal;计算离轴光轴位置测量总延迟时间ToA-t。ta!;把上述工件台位置测量总延迟时间Tstage-total、上述离轴光轴位置测量总延迟 时间ToA_total分别补偿到上述工件台位置测量DSP板、上述离轴光轴位置测量 DSP板中。可选的，其中计算工件台位置测量总延迟时间这一步骤包括 工件台沿Y向正方向，以恒定的速度进行扫描曝光得到硅片上的一排位置 标记；在X方向上移动工件台微小距离；工件台沿Y向负方向，以同样恒定的速度进行扫描曝光得到硅片上的一排 位置标记；离线测量石圭片上标记位置在Y向的偏差，统计得到正反向曝光标记位置的 Y向的平均偏差dy，根据曝光的速度v,就可以统计出工件台位置测量的总延 迟时间Tstage-total =dy/(2*v);可选的，其中计算离轴光轴位置测量总延迟时间的步骤包括计算离轴光轴位置测量软件延迟时间T0A.s。ft;计算工件台位置测量软件延迟时间Tstage.s。ft;计算工件台位置测量硬件延迟时间Tstage_hard= Tstage_totai -Tstage-S。ft;以及 计算离轴光轴位置测量总延迟时间T0A.total= Tstage.hard+T0A.s。ft。 本专利技术通过在离轴对准系统中加入激光干涉仪来准确的测量出离轴光轴位 置的实时变化，能够实时检测离轴对准系统中离轴光轴的偏移，保证了硅片对 准的精度。另外，激光干涉仪的加入也改进了对准过程，不需要再进行工件台 基准板上的标记扫描。附图说明图1所示为本专利技术较佳实施例中具有离轴对准系统的光刻装置结构示意图； 图2所示为本专利技术较佳实施例中离轴对准系统的控制系统方块图； 图3所示为本专利技术较佳实施例中的位置测量算法流程图。具体实施例方式为了更了解本专利技术的
技术实现思路
，特举具体实施例并配合所附图示说明如下。图1所示为本专利技术较佳实施例中具有离轴对准系统的光刻装置结构示意图。 本专利技术通过激光干涉仪实时监测离轴光轴在^"准时刻的相对变化，并补偿 到硅片标记扫描位置上，建立起硅片和工件台坐标间的关系，快速实现硅片对准。包括离轴测量系统的结构布局、测量系统的误差校正、补偿算法和离轴 系统对准算法三个部分。图1所示的具有离轴对准系统的光刻装置包括投影物镜l、硅片2、工件 台3、离轴光学系统4、工件台反射面、X、 Y向激光干涉仪系统、工件台零位 传感器11。其中，离轴光学系统还包括离轴反射面和透射孔6。图1中仅描绘 出了 Y向离轴反射面5、 Y向工件台反射面IO和激光干涉仪系统中的X向激光 干涉仪9。 X向激光干涉仪9发出第一测量光束7到上述Y向工件台反射面10 上，发出第二测量光束8到上述Y向离轴反射面5上。硅片2放置在工件台3上，投影物镜1用来实现对硅片的对准和曝光。 离轴光学系统4的作用是产生离轴对准光源并对离轴对准光源进行聚焦， 它包括激光器和镜片等部件。透射孔6用来透射离轴光学系统4产生的离轴对 准光源。离轴光学系统4在本实施例中作为一个整体来运作，其具体结构在此 不再赘述。激光干涉仪是以激光波长为已知长度，利用迈克耳逊干涉系统测量位移的 通用长度测量工具。本实施例在离轴对准系统中加入X、 Y向激光干涉仪，用 来分别沿X向和Y向测量工件台3和离轴光学系统4光轴的位置。图1中仅描 绘出了 X向激光干涉仪9，本领域中具有通常知识者根据上述描述和图1能够 得知Y向激光干涉仪的位置和其测量光束的方向。以下以X向激光干涉仪9为例进行说明，X向激光干涉仪9发出第一测量 光束7、第二测量光束8分别用来测量工件台、离轴光学系统4的光轴即离轴光 轴的位置。工件台3侧面包括与X、 Y轴分别垂直的两个工件台反射面，即Y向工件 台反射面IO和X向工件台反射面(图中未示)，离轴光学系统4侧面镀锌或其 他材料形成与X、 Y轴分别垂直的两个离轴反射面，即Y向反射面5和X向反 射面(图中未示)。Y向工件台反射面10本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种离轴对准系统，用于光刻装置中确定硅片与工件台的位置关系，其特征在于，离轴对准系统包括：　激光干涉仪系统，分别测量工件台和离轴光轴的Ｘ、Ｙ向位置；　零位传感器，放置在工件台最大运动范围的边缘，提供所述激光干涉仪初始化信号；　 　离轴光学系统，侧面具有与Ｘ、Ｙ轴分别垂直的两个离轴反射面；以及　位于工件台侧面与Ｘ、Ｙ轴分别垂直的两个工件台反射面，所述离轴反射面和所述工件台反射面用来反射所述激光干涉仪系统发出的测量光束，以确定所述离轴光轴和所述工件台的位置。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：方立，孙刚，
申请(专利权)人：上海微电子装备有限公司，
类型：发明
国别省市：31[中国|上海]