[发明专利]掩模对准装置及使用该装置的光刻设备

说明书

技术领域

本发明涉及一种集成电路装备制造领域，尤其涉及一种掩模对准装置及使用该装置的光刻设备。

背景技术

光影刻蚀法是指将描绘在掩模版上的电路图形，通过投影曝光装置成像在涂有光刻胶等感光材料的制造集成电路的硅片表面上，之后通过刻蚀工艺在制造集成电路的硅片上形成图形。光刻设备是指利用光影刻蚀法制造生产集成电路的装备。光刻设备是将掩模版上的电路图形，经过投影曝光透镜等光学系统做投影曝光，将电路图形以一定放大或缩小的倍率投影于制造集成电路的硅片上。光影刻蚀法及光刻设备被广泛地应用于各种领域，近年来印刷电路板也使用光刻设备制造。

用光刻设备曝光时，掩模版与曝光对象（例如硅片、印刷电路板等）的位置必须对准，通常掩模版上方与曝光对象上方均配置有位置对准用的标记，通过一定的位置对准装置和位置对准方法，建立起掩模版与曝光对象之间精确的相对位置关系。

专利US4683572给出了一种掩模对准装置，该专利掩模对准传感器位于投影物镜与曝光对象之间，且掩模对准传感器位于投影物镜曝光视场外，因此该专利在结构上存在以下不足：要求投影物镜具有较大的像方工作距离，这样将导致投影物镜结构设计复杂，且由于物像共轭距增大导致投影物镜在重量和成本上增加；另一方面掩模对准时需增加单独掩模标记照明装置，使结构复杂且成本高；另外，当掩模对准传感器的位置发生漂移时，无法实时获得该位置漂移量，从而影响整机套刻精度。

发明内容

为了克服现有技术中存在的缺陷，本发明提供一种掩模对准装置及使用该装置的光刻设备可以有效降低对投影物镜像方工作距离的要求，从而降低投影物镜结构复杂度且可有效控制投影物镜物像共轭距及其重量。

为了实现上述发明目的，本发明公开一种掩模对准装置，包括：一照明系统，用于提供一光源照射第一标记与第二标记；一投影物镜，用于将第一标记成像；一第一支撑装置，用于承载所述第一标记，所述第一标记位于一掩模板上；一第二支撑装置，用于承载所述第二标记，所述第二标记位于一基准板上；一成像探测系统，用于探测所述第一标记的成像位置与所述第二标记位置的偏差；其特征在于，所述成像探测系统固定于所述第二支撑装置内，且所述第二标记位于所述成像探测系统的视场范围内，所述投影物镜与所述成像探测系统共用所述照明系统。 

更进一步地，该第一支撑装置和第二支撑装置均为六自由度运动装置。该照明系统用于提供一紫外光源。该基准板由透光材料制成。该第一标记、第二标记及成像探测系统的数量一致，均为一组或多组。

更进一步地，该成像探测系统包括第一成像物镜组、第二成像物镜组以及对准探测器。该成像探测系统还包括一反射面，该反射面位于该第一成像物镜组和第二成像物镜组之间。该成像探测系统固定与该第二支撑装置的沿X方向或沿Y方向或沿Z方向。

更进一步地，该第一标记是掩模标记，该第二标记是工件台基准标记，该第一支撑装置是掩模台，该第二支撑装置是工件台。

本发明同时公开一种光刻设备，包括一掩模对准装置，该掩模对准装置用于掩模版与曝光对象之间的相对位置关系，该掩模对准装置采用如上文任一项所述的结构。  

与现有技术相比较，本发明提供的掩模对准装置及使用该装置的光刻设备将掩模对准传感器放置在工件台上，降低对投影物镜像方工作距离的要求，从而降低投影物镜结构复杂度且可有效控制投影物镜物像共轭距及其重量。

其次，该掩模对准传感器可以随工件台运动到投影物镜曝光视场内，因此掩模标记对准时其对准光源可共用曝光光源，从而降低掩模对准装置结构复杂度及设计成本。

同时，该掩模对准传感器成像视场内设有参考标记，采用参考标记对掩模对准传感器的位置漂移进行实时补偿，可以提高设备的套刻精度；

最后，本发明所述掩模对准装置，还可以用作像传感器，用以测量投影物镜的焦面漂移及放大倍率变化。

附图说明

关于本发明的优点与精神可以通过以下的发明详述及所附图式得到进一步的了解。

图1是本发明所涉及的掩模对准装置的结构示意图；

图2是本发明所涉及的掩模对准装置的传感器布局主示图；

图3是本发明所涉及的掩模对准装置的传感器布局俯视图；

图4是本发明所涉及的掩模对准装置的传感器参考标记位置补偿示意图；

图5是本发明所涉及的掩模台基准标记及掩模对准标记布局俯视图；

图6是本发明所涉及的掩模对准装置的实施方式之二的传感器布局俯视图；