[发明专利]用于通过无接触式光学法定位光刻掩模的装置和方法

说明书

技术领域

本发明涉及用于为了特别在接触/接近模式的光刻法中进行曝光晶片或衬底操作而相对于晶片表面定位光刻掩模的装置。

本发明还涉及包括这种装置的设备以及在该装置或该设备中实施的方法。

本发明的领域更特别地但非限制性地为步进式光刻机和曝光系统的领域。

现有技术

光刻技术需要用于曝光处理中的晶片的操作。

待处理晶片包括待刻蚀层，其覆盖有被称为“抗蚀”层的光敏层。具有透明部分和不透明部分的掩模被定位于晶片表面之上。然后利用通常在紫外(UV)波长之内的光来通过掩模照射或曝光晶片表面。在掩模的透明部分中，光到达晶片并且改变光敏层的特性。化学处理的步骤之后，根据工艺(阳树脂或阴树脂)，位于被曝光区域中或被保护区域中的抗蚀层的部分被移除以允许选择性地刻蚀待刻蚀层的未被覆盖部分。

这些操作可以在工艺中重复许多次。因此，掩模必须相对于晶片表面很精确地被定位，使得曝光射线的光路是垂直的并且在通常包括已有结构的整个晶片或衬底上均等。

在平面X-Y(与晶片平面平行)中的定位通常通过将存在于掩模上的图案(十字线、交叉线等)与已经在晶片表面上刻蚀出的图案进行叠置来进行。掩模必须被定位于允许该对准在光敏树脂层没有被接触影响的情况下实现该对准的一段距离处。

然后掩模还必须被定位于相对于晶片表面的恒定且非常精确的距离Z处，并且这必须在其整个表面上进行。这允许控制穿过掩模的光的衍射。实际上，该衍射直接决定能够用以在晶片上复制掩模的图案的精确度和分辨率。在短波长(紫外线或深紫外线或极端紫外线(EUV))被使用时，控制该距离Z甚至是更重要的，以便精确地限制衍射效应并且使刻蚀的空间分辨率最大化。

掩模必须不与晶片接触。其通常被定位于约20微米或更短的距离Z处。

在已知的接触/接近式曝光系统中，利用微珠或微柱来进行掩模的定位，所述微珠或微柱由陶瓷材料制成，具有标准直径，用作垫片。这些微珠或垫片被牢固地固定到移动元件，允许将其插入掩模和晶片之间，之后组件被压制。

该技术具有一些的缺点：

-其导致复杂的系统；

-机械接触会损害接触表面；

-控制将掩模定位在平面X-Y中和距离Z之上是复杂的，这是因为表面必须在已经进行X-Y定位之后才能在隔片两侧都被压制。

-厚度控制的精确度不总是足够的；

-不能够使距离Z减小到一定限值之下，但是这对于限制衍射是期望的。

本发明的一个目的在于提出一种允许克服现有技术的缺点的、用于相对于待曝光晶片定位掩模的装置和方法。

本发明的另一目的在于提出一种用于相对于待曝光晶片或衬底定位掩模的装置和方法，其允许在与晶片表面没有接触的情况下的定位。

最后，本发明的一个目的在于提出一种用于相对于待曝光晶片或衬底定位掩模的装置和方法，其允许将掩模精确定位在离晶片非常短的距离处。

发明内容

利用相对于晶片的表面定位掩模以曝光所述晶片的装置实现了该目的，所述装置包括适合于使所述掩模和所述晶片相对于彼此保持和移动的第一定位单元，所述装置的特征在于，其还包括：

-成像单元，其适合于沿着至少一个视场生成晶片表面的和掩模的至少一个图像，以便在所述视场中使所述掩模的和所述晶片的图像定位标记同时成像，和

-至少一个光学距离传感器，其适合于利用至少部分穿过成像单元的测量光束在所述视场中产生晶片表面和掩模之间的距离测量值。

根据实施例，根据本发明的装置还能够包括第二定位单元，其适合于相对于晶片表面移动视场(一个或更多个)。

根据实施例，根据本发明的装置能够包括成像单元，其适合于沿着三个视场同时生成至少三个图像。

所述装置能够包括至少三个光学距离传感器。

根据实施例，根据本发明的装置能够包括以下类型之一的至少一个光学距离传感器：

-共焦传感器，

-彩色共焦传感器，

-低相干干涉仪(时间的、光谱的、频率扫描的)，

-反射计，

-激光干涉仪。

根据实施例，根据本发明的装置能够包括还适合于产生以下测量值中的至少一个的至少一个距离传感器：

-抗蚀层厚度的测量值，

-待刻蚀层的反射率的测量值，所述待刻蚀层存在于抗蚀层之下。

根据另一方面，提出了一种用于曝光晶片的设备，其包括根据本发明的、用于相对于晶片表面定位掩模的装置。