[发明专利]确定光刻投影装置最佳物面和最佳像面的方法及相关装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种光刻方法及光刻装置，特别是涉及一种确定光刻投影装置最佳物面、最佳像面的方法及相关装置。

背景技术

光刻装置主要用于集成电路IC或其它微型器件的制造。通过光刻装置，可将掩膜图形成像于涂覆有光刻胶的晶片上，例如半导体晶片或LCD板。光刻装置通过投影物镜曝光，将设计的掩膜图形转移到光刻胶上，而作为光刻装置的核心元件，投影物镜的物面和镜面位置对光刻成像质量有重要影响。

为了获得最佳的成像效果，在曝光时刻，掩膜图形下表面需置于物镜最佳物面高度，涂有光刻胶的晶片上表面需置于最佳像面高度。因此，在系统集成阶段，需精密地确定物镜最佳物面及最佳像面位置。

已知的方法是通过机械工装方式保证物面或像面的精度，然而，机械工装的精度一般为微米量级，如要进一步提高精度，会增大加工的复杂度，也会大幅增加制造成本，且不利于进行在线测试。美国专利US5856052就揭露了一种通过步进曝光确定物面位置的方法。即利用曝光的方法，通过在一定的范围内步进搜索，可得成像质量相对较佳的物面位置或像面位置。根据光学原理可知，物平面固定时，沿光轴在一定范围内移动像平面，或像平面固定时，沿光轴在一定范围内移动物平面，均能获得清晰像。然而，作为固定位置的像面或物面位置，不能保证其为投影物镜的最佳像面或物面，因而通过此方法所得到的物面或像面的精度无法得到保证。因此，如何提供一种更为精确的最佳物面和像面的确定方法，已成为业界研究的一大问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种确定光刻投影装置最佳物面、最佳像面的方法及相关装置，以实现光刻投影装置中更为精确的物面与像面定位。

为达上述目的，本发明提供一种确定光刻投影装置最佳物面、最佳像面的方法，包括以下步骤：投射一光束于一掩膜版，此光束通过一投影物镜在一晶片上形成对应于上述掩膜版一标记图形的一曝光标记；控制上述掩膜版及晶片在一定运动范围内步进，从而在上述晶片上得到一组曝光标记；比较此组曝光标记的分辨率，确定最佳物面和最佳像面的位置。

进一步的，上述最佳物面和最佳像面的位置即为对应于上述分辨率最小的物面及像面位置。

进一步的，当上述掩膜版及晶片在一定运动范围内步进的步数分别为Nu和Nv时，所得到的上组曝光标记为一Nu×Nv个曝光标记构成的曝光矩阵。

进一步的，上述方法还包括调整上述晶片表面曝光剂量，得到对应于不同剂量的多组曝光标记，比较这些曝光标记的分辨率，确定最佳曝光剂量。

进一步的，上述最佳曝光剂量即为对应于上述分辨率最小的曝光剂量。

为达上述目的，本发明另提供一光刻投影装置，其具有一光源及一投影物镜，以产生并传送一投射光束。该投影装置包括一具有一标记图形的掩膜版以及一晶片，其中上述投射光束通过上述掩膜版及投影物镜在此晶片上形成对应于掩膜版标记图形的一曝光标记，上述掩膜版及晶片在一定运动范围内步进，从而在晶片上得到一组曝光标记，比较此组曝光标记的分辨率，确定最佳物面和最佳像面的位置。

进一步的，上述最佳物面和最佳像面的位置即为对应于上述分辨率最小的物面及像面位置。

进一步的，当上述掩膜及晶片在一定运动范围内步进的步数分别为Nu和Nv时，所得到的上组曝光标记为一Nu×Nv个曝光标记构成的曝光矩阵。

进一步的，上述光刻投影装置还包括：一掩膜台，用以置放上述掩膜版而带动掩膜版在一定运动范围内步进；以及一工件台，用以置放上述晶片而带动晶片在一定运动范围内步进。

进一步的，上述光刻投影装置还包括：一掩膜台运动控制器，连接上述掩膜台，以控制上述掩膜台带动掩膜版在一定运动范围内步进；以及一工件台运动控制器，连接上述工件台，以控制上述工件台带动晶片在一定运动范围内步进。

进一步的，上述晶片表面涂覆有光刻胶，调整上述光刻胶的剂量，得到对应于不同剂量的多组曝光标记，比较这些曝光标记的分辨率，确定最佳曝光剂量。

进一步的，上述最佳曝光剂量即为对应于上述分辨率最小的剂量。

本发明利用二维曝光的方法，获得不同物面、像面位置处曝光图案；通过观察图形曝光质量，可获取特定物面的焦深范围及特定像面的景深范围，进而可确定投影物镜镜头最佳物面及最佳像面位置；通过在晶片上不同区域以不同剂量多次进行二维曝光，还可同时确定最佳曝光剂量，进而获取最佳工艺窗口。该方法测量精度高，且无需增加额外硬件设备，高效简捷，易于在线实施，成本低廉。

附图说明

图1为本发明一实施例的光刻投影装置结构示意图；