專利名稱：一種投影式光刻機(jī)中硅片平臺(tái)高度控制系統(tǒng)及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及微電子制造設(shè)備領(lǐng)域中投影式光刻機(jī)的系統(tǒng)技術(shù)，尤其涉及一種投影式光刻機(jī)中硅片平臺(tái)高度控制系統(tǒng)及方法。
背景技術(shù)：
投影式光刻機(jī)分為掃描式和非掃描式。掃描式光刻機(jī)的水平控制在沿著掃描的方向可以根據(jù)實(shí)際測(cè)量的結(jié)果實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)。如圖1所示，在任意時(shí)刻，沿著掃描方向，只有一條窄縫(即曝光區(qū)域)被曝光，系統(tǒng)焦距只要對(duì)這一窄縫位置的掩膜板圖形對(duì)準(zhǔn)即可。但是隨著窄縫的寬度增加，系統(tǒng)在垂直方向的空間分辨率會(huì)越來(lái)越低?，F(xiàn)代的光刻機(jī)窄縫的寬度已經(jīng)達(dá)到8毫米，則在垂直方向的實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)的空間分辨率至少為8毫米，這種分辨率對(duì)小于8毫米的系統(tǒng)高度偏差無(wú)可奈何。
但是在非掃描的方向，任何由于硅片表面探測(cè)或者像場(chǎng)彎曲所造成的誤差只能用一個(gè)高度平均值加上一個(gè)傾斜角來(lái)代表。這是因?yàn)閭鹘y(tǒng)的硅片平臺(tái)只能做整體的三維平動(dòng)(兩個(gè)水平方向和一個(gè)垂直方向)和沿著兩個(gè)水平方向的傾斜。由于硅片表面探測(cè)誤差或者透鏡的像差，這種在非掃描方向上的高度的偏差可以達(dá)到+/-100納米左右。這種偏差對(duì)90納米及90納米以下工藝是一個(gè)嚴(yán)重的挑戰(zhàn)，因?yàn)楣饪坦に嚨娜繉?duì)焦深度范圍僅為350納米或者更小。
傳統(tǒng)的掃描式光刻機(jī)在接納更加小的對(duì)焦深度的光刻工藝上已經(jīng)顯示出極限。對(duì)非掃描式光刻機(jī)，因?yàn)閮蓚€(gè)水平方向都只能做平動(dòng)和沿著水平方向的傾斜，不能滿足更小的對(duì)焦深度的光刻工藝。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種投影式光刻機(jī)中硅片平臺(tái)高度控制系統(tǒng)及方法，可以降低或者消除在整個(gè)曝光區(qū)域上的對(duì)焦偏差，滿足更小的對(duì)焦深度的光刻工藝。
為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明一種投影式光刻機(jī)中硅片平臺(tái)高度控制系統(tǒng)，它包括埋在投影式光刻機(jī)硅片平臺(tái)中和中央控制器相連接的高度控制驅(qū)動(dòng)器陣列，并且中央控制器通過(guò)信號(hào)傳輸系統(tǒng)和光刻機(jī)主控制系統(tǒng)相連接。
作為一種優(yōu)選技術(shù)方案，本發(fā)明一種投影式光刻機(jī)中硅片平臺(tái)高度控制系統(tǒng)，最好其中的高度控制驅(qū)動(dòng)器陣列初始頂部高度與硅片平臺(tái)相平。
作為一種優(yōu)選技術(shù)方案，本發(fā)明一種投影式光刻機(jī)中硅片平臺(tái)高度控制系統(tǒng)，最好其中的高度控制驅(qū)動(dòng)器陣列包括多個(gè)單獨(dú)的高度控制驅(qū)動(dòng)器。
作為另一種優(yōu)選技術(shù)方案，本發(fā)明一種投影式光刻機(jī)中硅片平臺(tái)高度控制系統(tǒng)，最好其中組成高度控制驅(qū)動(dòng)器陣列的高度控制驅(qū)動(dòng)器為壓電陶瓷裝置、靜電發(fā)生器、液壓裝置、氣壓裝置或者光壓裝置。
本發(fā)明一種投影式光刻機(jī)中硅片平臺(tái)高度控制方法，包括以下步驟第一步，測(cè)量光刻機(jī)系統(tǒng)焦距偏移量在成像區(qū)域的系統(tǒng)誤差；第二步，將第一步中測(cè)量得到的系統(tǒng)誤差數(shù)據(jù)輸送到光刻機(jī)主控制系統(tǒng)；第三步，光刻機(jī)主控制系統(tǒng)計(jì)算得出高度控制驅(qū)動(dòng)器陣列的補(bǔ)償信號(hào)；第四步，光刻機(jī)主控制系統(tǒng)將第三步中計(jì)算出的驅(qū)動(dòng)器陣列補(bǔ)償信號(hào)的調(diào)節(jié)指令發(fā)給中央控制器；第五步，中央控制器向驅(qū)動(dòng)器陣列中的各個(gè)高度控制驅(qū)動(dòng)器發(fā)出電壓信號(hào)；第六步，各個(gè)高度控制驅(qū)動(dòng)器接到信號(hào)產(chǎn)生高度上的變化，同時(shí)使得硅片產(chǎn)生變形。
與已有技術(shù)中的投影式光刻機(jī)中硅片平臺(tái)高度控制系統(tǒng)及方法相比，本發(fā)明在投影式光刻機(jī)硅片平臺(tái)中埋入了高度控制驅(qū)動(dòng)器陣列，在測(cè)得光刻機(jī)系統(tǒng)焦距偏移量在成像區(qū)域的系統(tǒng)誤差的基礎(chǔ)上計(jì)算出驅(qū)動(dòng)器陣列中的各個(gè)高度控制驅(qū)動(dòng)器所需調(diào)整的高度，并通過(guò)中央控制器向驅(qū)動(dòng)器陣列中的各個(gè)高度控制驅(qū)動(dòng)器發(fā)出電壓信號(hào)，使得各個(gè)高度控制驅(qū)動(dòng)器產(chǎn)生高度上的變化，使得硅片產(chǎn)生變形，從而補(bǔ)償由于透鏡像差，如像場(chǎng)彎曲，或者其他系統(tǒng)誤差所造成的硅片平面焦距對(duì)準(zhǔn)誤差分布，使得對(duì)焦偏差在整個(gè)曝光區(qū)域降到接近零，從而滿足更小的對(duì)焦深度的光刻工藝。


下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步描述圖1為已有技術(shù)中掃描式光刻機(jī)硅片平臺(tái)示意圖；圖2為本發(fā)明一種投影式光刻機(jī)中硅片平臺(tái)高度控制系統(tǒng)示意圖；圖3為本發(fā)明一種投影式光刻機(jī)中硅片平臺(tái)高度控制方法流程圖；圖4為采用本發(fā)明像場(chǎng)補(bǔ)償效果示意圖。
具體實(shí)施例方式
如圖2所示，在現(xiàn)有的投影式光刻機(jī)硅片平臺(tái)上每隔一定距離埋入一只高度控制驅(qū)動(dòng)器，并且使得驅(qū)動(dòng)器的初始頂部與硅片平臺(tái)相平。所埋入的高度控制驅(qū)動(dòng)器在硅片平臺(tái)上的分布不限定方式，可以為直角陣列分布，也可以六角陣列分布。所埋入的驅(qū)動(dòng)器的個(gè)數(shù)可以為兩個(gè)及兩個(gè)以上的多個(gè)，驅(qū)動(dòng)器大小也可以是在合理范圍內(nèi)的直徑和長(zhǎng)度。
上述埋在投影式光刻機(jī)硅片平臺(tái)中的高度控制驅(qū)動(dòng)器組成高度控制驅(qū)動(dòng)器陣列，該高度控制驅(qū)動(dòng)器陣列和中央控制器相連接，中央控制器通過(guò)信號(hào)傳輸系統(tǒng)和光刻機(jī)主控制系統(tǒng)相連接。
本發(fā)明中組成高度控制驅(qū)動(dòng)器陣列的高度控制驅(qū)動(dòng)器可以為壓電陶瓷裝置、靜電發(fā)生器、液壓裝置、氣壓裝置或者光壓裝置。上述驅(qū)動(dòng)器在外界有信號(hào)輸入，或者外界輸入發(fā)生變化時(shí)本身產(chǎn)生微小的長(zhǎng)度變化，或者被上述裝置作用的物體可以產(chǎn)生微小的位置變化的裝置。所述的壓電陶瓷在外界有電壓輸入時(shí)可以產(chǎn)生幾納米至幾微米的長(zhǎng)度變化；靜電發(fā)生器可以在輸入電壓發(fā)生變化時(shí)，使靠近它的物體由于被吸引或者排斥而發(fā)生位置移動(dòng)；液壓、氣壓裝置在輸入壓力發(fā)生變化時(shí)會(huì)產(chǎn)生相應(yīng)的長(zhǎng)度變化；光壓裝置在輸入光強(qiáng)發(fā)生變化時(shí)會(huì)使被作用物體由于光學(xué)壓力變化而發(fā)生位置變化。本發(fā)明的驅(qū)動(dòng)器陣列還可為上述列舉的驅(qū)動(dòng)裝置的組合。將上述壓電陶瓷裝置、靜電發(fā)生器、液壓裝置、氣壓裝置或者光壓裝置作為單個(gè)的驅(qū)動(dòng)器相互組合，埋入光刻機(jī)硅片平臺(tái)而形成高度驅(qū)動(dòng)器陣列。
這些驅(qū)動(dòng)器可以通過(guò)調(diào)節(jié)硅片表面的微小高度變化來(lái)補(bǔ)償由于透鏡像差，如像場(chǎng)彎曲，或者其他系統(tǒng)誤差所造成的硅片平面焦距對(duì)準(zhǔn)誤差分布，使得對(duì)焦偏差在整個(gè)曝光區(qū)域降到接近零。
如圖3所示，投影式光刻機(jī)中硅片平臺(tái)高度控制方法，包括以下步驟第一步，測(cè)量光刻機(jī)系統(tǒng)焦距偏移量在成像區(qū)域的系統(tǒng)誤差；第二步，將第一步中測(cè)量得到的系統(tǒng)誤差數(shù)據(jù)輸送到光刻機(jī)主控制系統(tǒng)；第三步，光刻機(jī)主控制系統(tǒng)計(jì)算得出高度控制驅(qū)動(dòng)器陣列的補(bǔ)償信號(hào)；第四步，光刻機(jī)主控制系統(tǒng)將第三步中計(jì)算出的驅(qū)動(dòng)器陣列補(bǔ)償信號(hào)的調(diào)節(jié)指令發(fā)給中央控制器；第五步，中央控制器向驅(qū)動(dòng)器陣列中的各個(gè)高度控制驅(qū)動(dòng)器發(fā)出電壓信號(hào)；第六步，各個(gè)高度控制驅(qū)動(dòng)器接到信號(hào)產(chǎn)生高度上的變化，同時(shí)使得硅片產(chǎn)生變形。
如圖4所示，采用本發(fā)明投影式光刻機(jī)中硅片平臺(tái)高度控制系統(tǒng)和方法，驅(qū)動(dòng)器陣列中的驅(qū)動(dòng)器可以通過(guò)調(diào)節(jié)硅片表面的微小高度變化來(lái)補(bǔ)償由于透鏡像差，如像場(chǎng)彎曲，或者其他系統(tǒng)誤差所造成的硅片平面焦距對(duì)準(zhǔn)誤差分布，使得對(duì)焦偏差在整個(gè)曝光區(qū)域降到接近零。這樣可以最多增加200納米的對(duì)焦深度，大大增加工藝窗口和提高成品率。驅(qū)動(dòng)器的數(shù)量由透鏡的像差分布決定，間距通常在厘米量級(jí)，或者稍小一點(diǎn)。這樣可以通過(guò)驅(qū)動(dòng)器的伸縮來(lái)補(bǔ)償因?yàn)殓R頭所成像的像平面彎曲所造成的系統(tǒng)在整個(gè)成像區(qū)域上的焦距誤差。
權(quán)利要求
1.一種投影式光刻機(jī)中硅片平臺(tái)高度控制系統(tǒng)，其特征在于，它包括埋在投影式光刻機(jī)硅片平臺(tái)中和中央控制器相連接的高度控制驅(qū)動(dòng)器陣列，中央控制器通過(guò)信號(hào)傳輸系統(tǒng)和光刻機(jī)主控制系統(tǒng)相連接。
2.如權(quán)利要求1所述的一種投影式光刻機(jī)中硅片平臺(tái)高度控制系統(tǒng)，其特征在于，其中的高度控制驅(qū)動(dòng)器陣列包括多個(gè)單獨(dú)的高度控制驅(qū)動(dòng)器。
3.如權(quán)利要求1所述的一種投影式光刻機(jī)中硅片平臺(tái)高度控制系統(tǒng)，其特征在于，其中的高度控制驅(qū)動(dòng)器陣列初始頂部高度與硅片平臺(tái)相平。
4.如權(quán)利要求1或2或3所述的一種投影式光刻機(jī)中硅片平臺(tái)高度控制系統(tǒng)，其特征在于，其中組成高度控制驅(qū)動(dòng)器陣列的高度控制驅(qū)動(dòng)器為壓電陶瓷裝置、靜電發(fā)生器、液壓裝置、氣壓裝置或者光壓裝置。
5.如權(quán)利要求1或2或3所述的一種投影式光刻機(jī)中硅片平臺(tái)高度控制系統(tǒng)，其特征在于，其中的高度控制驅(qū)動(dòng)器以直角陣列分布。
6.如權(quán)利要求4所述的一種投影式光刻機(jī)中硅片平臺(tái)高度控制系統(tǒng)，其特征在于，其中的高度控制驅(qū)動(dòng)器陣列以六角陣列分布。
7.一種投影式光刻機(jī)中硅片平臺(tái)高度控制方法，其特征在于，包括以下步驟第一步，測(cè)量光刻機(jī)系統(tǒng)焦距偏移量在成像區(qū)域的系統(tǒng)誤差；第二步，將第一步中測(cè)量得到的系統(tǒng)誤差數(shù)據(jù)輸送到光刻機(jī)主控制系統(tǒng)；第三步，光刻機(jī)主控制系統(tǒng)計(jì)算得出高度控制驅(qū)動(dòng)器陣列的補(bǔ)償信號(hào)；第四步，光刻機(jī)主控制系統(tǒng)將第三步中計(jì)算出的驅(qū)動(dòng)器陣列補(bǔ)償信號(hào)的調(diào)節(jié)指令發(fā)給中央控制器；第五步，中央控制器向驅(qū)動(dòng)器陣列中的各個(gè)高度控制驅(qū)動(dòng)器發(fā)出電壓信號(hào)；第六步，各個(gè)高度控制驅(qū)動(dòng)器接到信號(hào)產(chǎn)生高度上的變化，同時(shí)使得硅片產(chǎn)生變形。
8.如權(quán)利要求7所述的一種投影式光刻機(jī)中硅片平臺(tái)高度控制方法，其特征在于，第一步中測(cè)量光刻機(jī)系統(tǒng)焦距偏移量在成像區(qū)域的系統(tǒng)誤差的方法為硅片曝光的方法。
9.如權(quán)利要求7所述的一種投影式光刻機(jī)中硅片平臺(tái)高度控制方法，其特征在于，第一步中測(cè)量光刻機(jī)系統(tǒng)焦距偏移量在成像區(qū)域的系統(tǒng)誤差的方法為非硅片曝光的方法。
10.如權(quán)利要求9所述的一種投影式光刻機(jī)中硅片平臺(tái)高度控制方法，其特征在于，第一步中的非硅片曝光的方法為采用電荷耦合元件測(cè)量光刻機(jī)系統(tǒng)焦距偏移量在成像區(qū)域的系統(tǒng)誤差。
11.如權(quán)利要求9所述的一種投影式光刻機(jī)中硅片平臺(tái)高度控制方法，其特征在于，第一步中的非硅片曝光的方法為采用光電轉(zhuǎn)換效應(yīng)的器件測(cè)量光刻機(jī)系統(tǒng)焦距偏移量在成像區(qū)域的系統(tǒng)誤差。
12.如權(quán)利要求7所述的一種投影式光刻機(jī)中硅片平臺(tái)高度控制方法，其特征在于，第二步中將第一步中測(cè)量得到的系統(tǒng)誤差數(shù)據(jù)輸送到光刻機(jī)主控制系統(tǒng)采用人工輸送的方法。
13.如權(quán)利要求7所述的一種投影式光刻機(jī)中硅片平臺(tái)高度控制方法，其特征在于，第二步中將第一步中測(cè)量得到的系統(tǒng)誤差數(shù)據(jù)輸送到光刻機(jī)主控制系統(tǒng)的方為自動(dòng)輸送。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種投影式光刻機(jī)中硅片平臺(tái)高度控制系統(tǒng)及方法。一種投影式光刻機(jī)中硅片平臺(tái)高度控制系統(tǒng)，包括埋在投影式光刻機(jī)硅片平臺(tái)中和中央控制器相連接的高度控制驅(qū)動(dòng)器陣列，中央控制器通過(guò)信號(hào)傳輸系統(tǒng)和光刻機(jī)主控制系統(tǒng)相連接。投影式光刻機(jī)中硅片平臺(tái)高度控制方法，包括以下步驟第一步，測(cè)量光刻機(jī)系統(tǒng)誤差；第二步，將系統(tǒng)誤差數(shù)據(jù)傳輸?shù)焦饪虣C(jī)主控制系統(tǒng)；第三步，算出高度控制驅(qū)動(dòng)器陣列的補(bǔ)償信號(hào)；第四步，光刻機(jī)主控制系統(tǒng)將驅(qū)動(dòng)器陣列補(bǔ)償信號(hào)的調(diào)節(jié)指令發(fā)給中央控制器；第五步，中央控制器發(fā)出電壓信號(hào)；第六步，各個(gè)高度控制驅(qū)動(dòng)器使得硅片產(chǎn)生變形。本發(fā)明可以降低或者消除在整個(gè)曝光區(qū)域上的對(duì)焦偏差，滿足更小的對(duì)焦深度的光刻工藝。
文檔編號(hào)G03F9/00GK1920668SQ20051002904
公開日2007年2月28日 申請(qǐng)日期2005年8月24日 優(yōu)先權(quán)日2005年8月24日
發(fā)明者伍強(qiáng), 朱駿 申請(qǐng)人:上海華虹Nec電子有限公司, 上海集成電路研發(fā)中心有限公司