[发明专利]光刻机离轴水平和对焦探测控制系统及其实现方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种半导体制造设备，具体涉及一种光刻设备，尤其涉及一种光刻机离轴水平和对焦探测控制系统，该系统适用于任何尺寸的需要做离轴硅片预测量的光刻设备，也适用任何尺寸的双硅片平台的光刻设备。此外，本发明还涉及该光刻机离轴水平和对焦探测控制系统的实现方法。

背景技术

现有的光刻机硅片平台的水平和对焦探测和控制依靠对掠入射光在硅片平面上的反射角度的探测来实现。如图1所示，光刻机硅片平台1上有待测硅片2，入射光6在光刻机硅片平台1上反射后形成的反射光7，由反射光位置探测器11进行探测。图1中入射光可以不止一根，而本图中为了示意，仅画了一根。由于目前的掠入射角度通常为70到78度之间，而在这个范围中的上表面反射率只有17％到22％，也就是说仍然有大部分入射光能量穿过硅片的最上表面而深入其中，如光刻胶。对后道工艺来讲，由于金属间介质层的厚度不断累加，用于探测上表面垂直位置的光可能深入几百纳米甚至更深，表面位置探测就存在着很大误差。经验表明，这种误差可能引起最多几百纳米的垂直位置判断误差。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种光刻机离轴水平和对焦探测控制系统，该系统能够可靠地探测到硅片上表面，以减小水平探测对硅片制造焦距的偏离。为此，本发明还提供上述光刻机离轴水平和对焦探测控制系统的实现方法。

为解决上述技术问题，本发明提供一种光刻机离轴水平和对焦探测控制系统，该系统包括：

一组共焦光学探测器阵列，用于收集光强分布数据；

一个数据处理器，通过数据线与共焦光学探测器阵列相连接，用于收集共焦光学探测器阵列收集的光强分布数据并对该数据进行处理；

一个硅片平台控制器，通过数据线与数据处理器相连接；

根据共焦光学探测器阵列的每一个探测器中反射光的相对强度来判定在该探测器位置的硅片平面是否在最佳焦距，在曝光时根据数据处理器收集到的数据对硅片平台控制器发出指令，以补偿差值，测量并反馈曝光区域硅片表面水平度的分布。

所述的一组共焦光学探测器阵列由至少三个探测器组成。

所述的探测器包括：高数值孔径透镜、单模光纤、光纤分束器、入射光耦合系统、反射光探测系统，所述的单模光纤在探测器中的端头位于所述的高数值孔径透镜的后焦点，所述的高数值孔径透镜的前焦点与待测硅片平台重合，所述的入射光耦合系统包含照明光源和聚焦透镜，所述的反射光探测系统包含光强探测器。

所述的入射光是可见光或非可见光，如红外光或者紫外光，该入射光波长同所述的单模光纤规格相匹配。

本发明还提供一种上述光刻机离轴水平和对焦探测控制系统的实现方法，包括以下步骤：首先，要取得每一个曝光区域的水平最佳焦距分布，根据每一个探测器中反射光的相对强度来判定在该探测器位置的硅片平面是否在最佳焦距；其次，数据处理器对所有探测器的光强进行处理；然后，在曝光时根据数据处理器收集到的数据对硅片平台控制器发出指令，以补偿差值。

通过硅片平台垂直步进扫描来取得所述的每一个曝光区域的水平最佳焦距分布。

所述的硅片平台垂直步进扫描包括以下步骤：步骤1，硅片平台先运动到相对远离共焦光学探测器阵列的位置；步骤2，硅片平台向着共焦光学探测器阵列方向步进扫描；步骤3，对每一个垂直方向的平台位置，探测器系统采集反射光强分布；步骤4，扫描完毕后，共焦光学探测器阵列第一次遇到的反射光强极大位置对应系统的最上表面。

步骤1中所述的位置离正常位置距离不小于系统最大对焦深度的两倍。

步骤2中所述的步进扫描，其中每一步不大于所需要的垂直方向的空间分辨率。

和现有技术相比，本发明具有以下有益效果：由于共焦方法具有灵敏的垂直方向分辨率，本发明能够可靠地探测到硅片上表面，而不受深层下表面反射的影响，以减小水平探测对硅片制造焦距的偏离，减小表面位置探测的误差，避免由这种误差引起的垂直位置判断误差。

附图说明

图1是现有光刻机水平探测原理示意图；

图2是本发明光刻机离轴水平和对焦探测控制系统的装置示意图；

图3是本发明的共焦光学探测器阵列的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步详细的说明。