光刻设备的传感器装置、制造方法与自校准方法制造方法及图纸

本发明专利技术提出一种光刻设备的传感器装置、制造方法与自校准方法，通过设计旋转光学模块安装穴、旋转光学模块、旋转调节控制和信号调理基板安装穴和旋转调节控制和信号调理基板等结构，降低了旋转光学模块安装穴的制造难度，同时提高了传感器装置对于不同部件装配精度的适应性；本发明专利技术提出的光刻设备传感器装置的制造方法，保证了传感器装置能够使用常规半导体工艺进行制造，保证了制造精度；在使用光刻设备的传感器装置过程中通过采用旋转光学模块的自校准方法，提高了该装置在光刻设备工作环境下的结构稳定性，保证了该传感器装置的探测精度。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及光刻领域，且特别涉及一种光刻设备的传感器装置，运用这种 传感器装置对光刻设备中掩模对准图形的空间图案进行探测的方法，以及该传 感器装置的制造方法和自校准方法。
技术介绍
在工业装置中，由于高精度和高产能的需要，分布着大量高速实时测量、 信号采样、数据采集、数据交换和通信传输等的传感器装置和控制系统。这些 系统需要我们采用多种方式实现传感器探测、信号采样控制、数据采集控制、数据交换控制和数据传输通信等的控制。有该控制需求的装置包括集成电路 制造光刻装置、平板显示面板光刻装置、MEMS/MOEMS光刻装置、先进封装 光刻装置、印刷电路板光刻装置、印刷电路板加工装置以及印刷电路板器件贴 装装置等。光刻设备是一种将所需图案应用于工件上的装置。通常是将所需图案应用 于工件上的目标部分上的装置。光刻装置能够被用于例如集成电路(IC)的制 造。在这种情况下，掩模板被用于生产在IC一个单独层上形成的电路图案，该 图案被传递到工件(如硅晶片)的目标部分，例如包括一部分， 一个或者多个 管芯上。通常是通过成像到工件上提供的一层辐射敏感材料(抗蚀剂)上来按 比例复制所需图像。已知的光刻设备还包括扫描器，运用辐射光束沿给定的方 向("扫描"方向)扫描所述图案，并同时沿与该方向平行或者反平行的方向同 步扫描工件来辐照每一目标部分。还通过将图案压印在工件上而将图案通过构 图部件生成到工件上。利用位于工件高度处的多个传感器装置来评估和优化成像性能。这些传感 器装置包括空间图案传感器装置(SIDU， Spatial Image Detecting Unit )、用于曝 光辐射剂量测量的能量传感器装置(EDU， Energy Detecting Unit)和测量使用的集成樣￡透4竟干涉传感器装置(IMIDU, Integrating Microbeam Interference Detecting Unit )。SIDU是一种在工件高度处测量空间图像位置的传感器装置，该空间图案是 在掩模高度处投射标记图案形成的。位于工件高度处的投射图案通常是线条图 案，其线宽与曝光辐射的波长相当。当SIDU利用投图案来测量这些掩模图案， 该投射图案具有位于其下面的光电单元。传感器装置的数据被用来测量六个自 由度上掩模相对于基底台的位置(三个平移自由度和三个旋转自由度)，此外， 还被用于测量所投射的掩模的放大倍率。由于传感器装置能够测量图案位置和 所有照射设定5 、透镜数值孔径NA、所有掩模，例如二元掩模(binary mask )、 相移掩模PSM等的影响，因此小线宽是经过优化的。还使用SIDU来测量工具 的光学性能。能够使用不同照射设定于不同投射图案的结合来测量投射系统的 多种性质，如光瞳形状、球差、慧差、像散和场曲等。IMIDU是一种对达到高阶的透镜像差进行静态测量的干涉波前测量系统。 IMIDU能够通过用于系统初始化和^f交准的集成测量系统来实现。在以前的上述装置中，当光刻对准系统使用的是DUV (深紫外)光源，则 该辐射源以波长为248nm、 193nm的准分子激光光源为主，也4吏用157nm、 126nm 的准分子激光光源。此外，还有使用EUV (极紫外)脉沖辐射源和X射线脉冲 辐射源的对准系统。如申请号为CN200710046955.0、 CN200710173575.3和 CN200810038391.0的专利中所述的传感器由于是将调制用的探测图案板与光镨 及光电转换的元件集成在一起，因此，光傳及光电转换的元件在探测转换过程 中生成的热量会引起探测图案板在水平方向和垂直方向产生变形，以及使得它 们自身的性能漂移，从而影响了传感器探测信号的处理形成误差，进而影响整 个传感器的性能。由于光刻设备的传感器装置是位置信息与光信息的综合超高精密传感器装 置，因此对所使用的材料有严格的要求，特別是材料的光学和光热特性。同时， 对该传感器装置的制造精度和制造难度有特殊要求，需要在不降低装配精度和 长期使用探测精度稳定的前提下，降低制造难度和成本，因此，需要釆用特殊 的材料配合制造结构和装配结构的要求，实现光刻设备传感器装置的装配超高 精度，并提高光刻设备的传感器装置在长期使用条件下的探测精度稳定性。7本专利技术所解决的技术问题在于提供光刻设备的传感器装置，运用这种传感 器装置对光刻设备中掩模对准图形的空间图案进行探测的方法，以及制造该传 感器装置的方法和自校准方法，以实现光刻装置中光辐射探测的传感器中自校 准调节测量，提高该装置的装配精度和稳定性，从而提高光刻设备的性能和效 率。为了达到上述目的，本专利技术提出一种光刻设备的传感器装置，置于光刻设 备中工件基准高度处，该光刻设备具有投影系统，用于将带图案的辐射光束投 射到工件目标部分以形成辐射空间图案，该传感器装置用于调制辐射空间图案并探测该图案的中心位置，其中，所述传感器装置包括空间调制图案板、旋 转光学模块、旋转调节控制和信号调理基板，所述空间调制图案板的正面具有 透射调制图案和反射调制图案，背面具有容设所述旋转光学模块的安装穴和容 设所述旋转调节控制和信号调理基板的安装穴；所述旋转光学模块包括旋转光学支架和光子转换晶体，其中光子转换晶体 安装于旋转光学支架的通孔中，旋转光学支架圆形周边分布有传动齿轮；所述旋转调节控制和信号调理基板包括光辐射#:测器阵列、滤波片、带传动齿轮的旋转步进电机、旋转定位器、旋转定位器控制电路和光辐射探测器阵 列信号调理电路，旋转定位器控制电路用于控制旋转定位器对旋转光学支架进 行旋转定位，光辐射探测器阵列信号调理电路被用于对光辐射探测器阵列进行 信号调理和传输。进一步的，所述的辐射空间图案，经过空间调制图案板上的透射调制图案 调制后，投射到旋转光学模块上，透过光子转换晶体和旋转调节控制和信号调 理基板上滤波片后，光辐射探测器阵列转换成电信号，该电信号被输入到旋转 调节控制和信号调理基板上的光辐射探测器阵列信号调理电路板，其中滤波片 用于过滤未被光子转换晶体转换的DUV或EUV激光。进一步的，所述旋转光学模块安装穴比旋转调节控制和信号调理基板安装 穴深。进一步的，所述传感器装置中旋转调节控制和信号调理基板上的带传动齿轮的旋转步进电机、旋转齿轮共有数量为n个，其中3《n《10,旋转步进电机 的数量为l至n-l个，旋转步进电机、旋转齿^^等距离分布在旋转调节控制和 信号调理基板上用于安装旋转光学支架通孔的周边。进一步的，所述旋转光学模块安装穴设置在透射调制图案对应的背面，使 调制后的辐射空间图案与旋转光学模块上的光子转换晶体相对应。进一步的，所述旋转光学模块、旋转调节控制和信号调理基板均使用半导 体基底制造。进一步的，所述空间调制图案板上的透射调制图案为透射型标记，具有易 于被探测的调制特性，包括单峰值特性、峰值特性、谷值特性、相位特性、边 缘特性、图案辨识特性或窗口特性中的一个或多个特性的组合。进一步的，所述空间调制困案板上的反射调制图案为反射型标记，具有易 于被探测的调制特性，包括反射单峰值特性、反射多峰值特性、反射谷值特性、 衍射相位特性、反射边缘特性、图案辨识特性或窗口特性中的一个或多个特性 的组合。进一步的，所述空间调制图案板由高透射率、低膨胀本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种光刻设备的传感器装置，置于光刻设备中工件基准高度处，该光刻设备具有投影系统，用于将带图案的辐射光束投射到工件目标部分以形成辐射空间图案，该传感器装置用于调制辐射空间图案并探测该图案的中心位置，其特征在于，所述传感器装置包括：空间调制图案板、旋转光学模块、旋转调节控制和信号调理基板，所述空间调制图案板的正面具有透射调制图案和反射调制图案，背面具有容设所述旋转光学模块的安装穴和容设所述旋转调节控制和信号调理基板的安装穴；　所述旋转光学模块包括旋转光学支架和光子转换晶体，其中光子转换晶体安装于旋转光学支架的通孔中，旋转光学支架圆形周边分布有传动齿轮；　所述旋转调节控制和信号调理基板包括光辐射探测器阵列、滤波片、带传动齿轮的旋转步进电机、旋转定位器、旋转定位器控制电路和光辐射探测器阵列信号调理电路，旋转定位器控制电路用于控制旋转定位器对旋转光学支架进行旋转定位，光辐射探测器阵列信号调理电路被用于对光辐射探测器阵列进行信号调理和传输。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：李焕炀，宋海军，徐荣伟，
申请(专利权)人：上海微电子装备有限公司，
类型：发明
国别省市：31[中国|上海]