[发明专利]同轴掩模对准装置、光刻设备及对准方法

说明书

本发明揭示了一种同轴掩模对准装置、光刻设备及对准方法。所述同轴掩模对准装置包括照明模块，提供对准光束；投影物镜，位于所述掩模版下方；基准板，位于所述工件台上，承载基准参考标记；以及图像探测和处理模块，位于所述基准板下方，随着所述工件台移动，且所述基准参考标记位于所述图像探测和处理模块的视场范围内，所述图像探测和处理模块用于接收依次经过所述掩模对准标记、投影物镜及基准参考标记的对准光束，得到所述掩模对准标记与所述基准参考标记的成像，经过处理后得到所述掩模对准标记与所述基准参考标记的相对位置信息，用于所述掩模版与所述工件台对准。本发明采用自带独立式照明，结构简单，操作便捷，提高了对准效率。

技术领域

本发明涉及半导体设备技术领域，特别是涉及一种同轴掩模对准装置、光刻设备及对准方法。

背景技术

集成电路芯片生产过程中，为了实现光刻机期望的精度指标，需要精确建立光刻机各个坐标系间的关系，使掩模、掩模台、物镜、硅片、工件台能够建立统一的位置关系。通常可将光刻机中的对准系统分为掩模对准系统和工件对准系统两种。其中，在掩模对准系统的设计方案上，如先进封装光刻机、类光刻机，以及缺陷检测设备上，多采用机器视觉的原理。所配置掩模标记对准装置多布局在掩模版(掩模标记)上方，通过一定厚度的玻璃，对掩模标记进行成像探测；亦或者将掩模标记对准装置布局在掩模版(掩模标记)下方，直接对标记成像探测。

在现有的设备中布局在掩模版(掩模标记)上方时，需要传感器具备一定焦深，来适应掩模版制版厚度公差带来的不确定性离焦，就会导致为满足焦深需求而牺牲对准精度，或者增加镜头垂向调焦机构，导致结构复杂化；对于布局在掩模版(掩模标记)下方时，需要掩模台留出安装空间，使得掩模台体积增大，结构难度加大。

现有的TFT光刻机中采用曝光光源进行掩模对准，而封装光刻机的曝光光源照明剂量较大，若仍采用曝光光源进行掩模对准，会造成探测器损坏和测量精度降低；同时，现有的TFT光刻机在工件台中采用两套成像镜头和探测器对掩模标记进行成像和探测，结构复杂、成本较高。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种同轴掩模对准装置、光刻设备及对准方法，解决掩模版厚度公差适应性问题，进一步提高对准效率并减少多次对准之间的测量误差。

为解决上述技术问题，本发明提供一种同轴掩模对准装置，用于实现掩模版和工件台的对准，包括：

照明模块，提供对准光束照射位于所述掩模版上的掩模对准标记；

投影物镜，位于所述掩模版下方，用于将所述掩模对准标记成像；

基准板，位于所述工件台上，用于承载基准参考标记；

以及图像探测和处理模块，位于所述基准板下方，随着所述工件台移动，且所述基准参考标记位于所述图像探测和处理模块的视场范围内，所述图像探测和处理模块用于接收依次经过所述掩模对准标记、投影物镜及基准参考标记的对准光束，得到所述掩模对准标记与所述基准参考标记的成像，经过处理后得到所述掩模对准标记与所述基准参考标记的相对位置信息，用于所述掩模版与所述工件台对准。

可选的，对于所述的同轴掩模对准装置，所述掩模版上包括一组或多组所述掩模对准标记，且一组所述掩模对准标记对应一个所述照明模块。

可选的，对于所述的同轴掩模对准装置，多组所述掩模对准标记共用一所述基准参考标记和图像探测和处理模块，所述图像探测和处理模块随着所述工件台移动，接收经过所述投影物镜的对准光束，分别得到每组所述掩模对准标记与所述基准参考标记的相对位置信息。

可选的，对于所述的同轴掩模对准装置，所述图像探测和处理模块设置在所述工件台内。

可选的，对于所述的同轴掩模对准装置，所述基准参考标记位于所述图像探测和处理模块的最佳焦面处。