[发明专利]一种用于光刻设备中的光束稳定装置

说明书

技术领域：

本发明光线刻划技术领域，涉及一种用于稳定进入光刻设备照明单元的光束，消除其与光刻设备的系统光轴在位置上和指向上的偏差。

背景技术

光刻技术是现代加工技术中制造微细结构最好也是最普遍的一种加工技术，特别是其中的光学投影光刻技术，是现代制造极大规模集成电路(IC)、微机电系统(MEMS)、平板显示器(LCD、OLED等)最主要的加工手段。

投影光刻技术的基本原理类似照相机照相原理，光源通过照明单元，形成满足要求的高均匀照明场，照明固定在掩膜台上的掩膜板，掩膜板上有所需的光刻图形，投影物镜将被照明掩膜图形无像差的成像到固定在工件台上的基片(一般的IC制造中采用硅片，本发明描述中采用硅片这一最常用特例代替基片，但按照本领域工程技术人员理解，所描述硅片应该理解为所有适合进行光学投影光刻的基片)上，引起硅片表面的光刻胶感光。通过显影，在光刻胶上得到曝光的光刻胶图形；再通过刻蚀、去胶等后续工艺，将曝光的光刻胶图形转移到硅片上，得到所需的微细结构。

在现有工作条件下适合曝光的波长包括但不限于汞灯的i线(365nm)、g线(436nm)和h线(405nm)，KrF准分子激光的248nm、ArF准分子激光的193nm、F2准分子激光的157nm。光源发出的光束由于本身固有的发光特点，会有一定范围的位置和指向偏差，这一点在目前主流光刻设备中常用的准分子激光器中体现得尤为明显；另外，在目前主流光刻设备的布局中，光源一般不放置在任何主动或者被动减振器件上，外界环境的振动也会影响光源，从而导致光束发生位置和指向的偏差。

这些偏差带入光刻设备照明单元中，会严重影响照明质量，包括带来照明模式的不准确、部分相干因子的不准确、照明场的不均匀等。前述影响会严重影响光刻图形在硅片上的成像质量，降低光刻生产的成品率。

发明内容

为了解决由于外界环境振动和光源本身的不稳定性带来的光束位置和指向偏差，而导致的光刻设备照明光源质量下降问题，本发明的目的是提供一种可以较好调节进入光刻设备照明单元光束的位置和指向偏差的用于光刻设备中的光束稳定装置，满足本发明的装置能够探测进入光刻设备照明单元的光束与光刻设备的系统光轴间的位置和指向偏差，并根据该探测信号进行调节，是进入光刻设备照明单元的光束与光轴重合。

为实现所述目的，本发明提供用于光刻设备中的光束稳定装置解决技术问题的技术术方案是：所述光束稳定装置包括一个光束稳定探测装置和光束稳定调节装置，光束稳定探测装置和光束稳定调节装置位于光刻设备中光源和光刻设备照明单元之间；光束稳定探测装置的输入端与光源连接，光束稳定探测装置接收光源输出的光束，用于探测实际光束与光刻设备的系统光轴之间的位置和指向偏差；光束稳定调节装置的输入端与光束稳定探测装置的输出端连接，根据光束稳定探测装置的位置信号，通过调节运动将光束调整到位置和指向与光刻设备的系统光轴一致。

优选实施例，所述的光束稳定探测装置包括：第一分光镜、第二分光镜、近场探测器和远场探测器，第一分光镜的反射面与第二分光镜的反射面相对放置；近场探测器位于第二分光镜的透射光路上，远场探测器位于第二分光镜的反射光路上；或者近场探测器位于第二分光镜的反射光路上，远场探测器位于第二分光镜的透射光路上。

优选实施例，所述第一分光镜放置于光路中，将光束按设定的能量比例分为两束，一透射光束向前传播，一反射光束按照90度方向偏折；所分的透射光束和反射光束的光轴与光刻设备的系统光轴等效。

优选实施例，所述近场探测器，用于探测光束相对于光轴的位置信号；近场探测器中心位置与经第二分光镜转折后的光束光轴重合，且近场探测器沿光轴方向到最近一个第二分光镜的距离小于远场探测器沿光轴方向到最近一个第二分光镜的距离。

优选实施例，所述近场探测器是一种光电探测器，所述光电探测器是四象限探测器、CCD探测器及COMS探测器中的一种。

优选实施例，所述远场探测器中心位置与经第二分光镜转折后的光束光轴重合，且远场探测器沿光轴方向到最近一个第二分光镜的距离大于近场探测器沿光轴方向到最近一个第二分光镜的距离。

优选实施例，所述远场探测器是一种光电探测器，所述光电探测器是四象限探测器、CCD探测器、及COMS探测器中的一种。