光刻設備的傳感器裝置、制造方法與自校準方法

專利名稱：光刻設備的傳感器裝置、制造方法與自校準方法
技術領域：
本發明涉及光刻領域，且特別涉及一種光刻設備的傳感器裝置，運用這種 傳感器裝置對光刻設備中掩模對準圖形的空間圖案進行探測的方法，以及該傳 感器裝置的制造方法和自校準方法。
背景技術：
在工業裝置中，由于高精度和高產能的需要，分布著大量高速實時測量、 信號采樣、數據采集、數據交換和通信傳輸等的傳感器裝置和控制系統。這些 系統需要我們采用多種方式實現傳感器探測、信號采樣控制、數據采集控制、
數據交換控制和數據傳輸通信等的控制。有該控制需求的裝置包括集成電路 制造光刻裝置、平板顯示面板光刻裝置、MEMS/MOEMS光刻裝置、先進封裝 光刻裝置、印刷電路板光刻裝置、印刷電路板加工裝置以及印刷電路板器件貼 裝裝置等。
光刻設備是一種將所需圖案應用于工件上的裝置。通常是將所需圖案應用 于工件上的目標部分上的裝置。光刻裝置能夠被用于例如集成電路(IC)的制 造。在這種情況下，掩模板被用于生產在IC一個單獨層上形成的電路圖案，該 圖案被傳遞到工件(如硅晶片)的目標部分，例如包括一部分， 一個或者多個 管芯上。通常是通過成像到工件上提供的一層輻射敏感材料(抗蝕劑)上來按 比例復制所需圖像。已知的光刻設備還包括掃描器，運用輻射光束沿給定的方 向("掃描"方向)掃描所述圖案，并同時沿與該方向平行或者反平行的方向同 步掃描工件來輻照每一目標部分。還通過將圖案壓印在工件上而將圖案通過構 圖部件生成到工件上。
利用位于工件高度處的多個傳感器裝置來評估和優化成像性能。這些傳感 器裝置包括空間圖案傳感器裝置(SIDU， Spatial Image Detecting Unit )、用于曝 光輻射劑量測量的能量傳感器裝置(EDU， Energy Detecting Unit)和測量使用的集成樣￡透4竟干涉傳感器裝置(IMIDU, Integrating Microbeam Interference Detecting Unit )。
SIDU是一種在工件高度處測量空間圖像位置的傳感器裝置，該空間圖案是 在掩模高度處投射標記圖案形成的。位于工件高度處的投射圖案通常是線條圖 案，其線寬與曝光輻射的波長相當。當SIDU利用投圖案來測量這些掩模圖案， 該投射圖案具有位于其下面的光電單元。傳感器裝置的數據被用來測量六個自 由度上掩模相對于基底臺的位置(三個平移自由度和三個旋轉自由度)，此外， 還被用于測量所投射的掩模的放大倍率。由于傳感器裝置能夠測量圖案位置和 所有照射設定5 、透鏡數值孔徑NA、所有掩模，例如二元掩模(binary mask )、 相移掩模PSM等的影響，因此小線寬是經過優化的。還使用SIDU來測量工具 的光學性能。能夠使用不同照射設定于不同投射圖案的結合來測量投射系統的 多種性質，如光瞳形狀、球差、慧差、像散和場曲等。
IMIDU是一種對達到高階的透鏡像差進行靜態測量的干涉波前測量系統。 IMIDU能夠通過用于系統初始化和^f交準的集成測量系統來實現。
在以前的上述裝置中，當光刻對準系統使用的是DUV (深紫外)光源，則 該輻射源以波長為248nm、 193nm的準分子激光光源為主，也4吏用157nm、 126nm 的準分子激光光源。此外，還有使用EUV (極紫外)脈沖輻射源和X射線脈沖 輻射源的對準系統。如申請號為CN200710046955.0、 CN200710173575.3和 CN200810038391.0的專利中所述的傳感器由于是將調制用的探測圖案板與光鐠 及光電轉換的元件集成在一起，因此，光傳及光電轉換的元件在探測轉換過程 中生成的熱量會引起探測圖案板在水平方向和垂直方向產生變形，以及使得它 們自身的性能漂移，從而影響了傳感器探測信號的處理形成誤差，進而影響整 個傳感器的性能。
由于光刻設備的傳感器裝置是位置信息與光信息的綜合超高精密傳感器裝 置，因此對所使用的材料有嚴格的要求，特別是材料的光學和光熱特性。同時， 對該傳感器裝置的制造精度和制造難度有特殊要求，需要在不降低裝配精度和 長期使用探測精度穩定的前提下，降低制造難度和成本，因此，需要釆用特殊 的材料配合制造結構和裝配結構的要求，實現光刻設備傳感器裝置的裝配超高 精度，并提高光刻設備的傳感器裝置在長期使用條件下的探測精度穩定性。
7本發明所解決的技術問題在于提供光刻設備的傳感器裝置，運用這種傳感 器裝置對光刻設備中掩模對準圖形的空間圖案進行探測的方法，以及制造該傳 感器裝置的方法和自校準方法，以實現光刻裝置中光輻射探測的傳感器中自校 準調節測量，提高該裝置的裝配精度和穩定性，從而提高光刻設備的性能和效 率。
為了達到上述目的，本發明提出一種光刻設備的傳感器裝置，置于光刻設 備中工件基準高度處，該光刻設備具有投影系統，用于將帶圖案的輻射光束投 射到工件目標部分以形成輻射空間圖案，該傳感器裝置用于調制輻射空間圖案
并探測該圖案的中心位置，其中，所述傳感器裝置包括空間調制圖案板、旋 轉光學模塊、旋轉調節控制和信號調理基板，所述空間調制圖案板的正面具有 透射調制圖案和反射調制圖案，背面具有容設所述旋轉光學模塊的安裝穴和容 設所述旋轉調節控制和信號調理基板的安裝穴；
所述旋轉光學模塊包括旋轉光學支架和光子轉換晶體，其中光子轉換晶體 安裝于旋轉光學支架的通孔中，旋轉光學支架圓形周邊分布有傳動齒輪；
所述旋轉調節控制和信號調理基板包括光輻射#:測器陣列、濾波片、帶傳
動齒輪的旋轉步進電機、旋轉定位器、旋轉定位器控制電路和光輻射探測器陣 列信號調理電路，旋轉定位器控制電路用于控制旋轉定位器對旋轉光學支架進 行旋轉定位，光輻射探測器陣列信號調理電路被用于對光輻射探測器陣列進行 信號調理和傳輸。
進一步的，所述的輻射空間圖案，經過空間調制圖案板上的透射調制圖案 調制后，投射到旋轉光學模塊上，透過光子轉換晶體和旋轉調節控制和信號調 理基板上濾波片后，光輻射探測器陣列轉換成電信號，該電信號被輸入到旋轉 調節控制和信號調理基板上的光輻射探測器陣列信號調理電路板，其中濾波片 用于過濾未被光子轉換晶體轉換的DUV或EUV激光。
進一步的，所述旋轉光學模塊安裝穴比旋轉調節控制和信號調理基板安裝 穴深。
進一步的，所述傳感器裝置中旋轉調節控制和信號調理基板上的帶傳動齒輪的旋轉步進電機、旋轉齒輪共有數量為n個，其中3《n《10,旋轉步進電機 的數量為l至n-l個，旋轉步進電機、旋轉齒^^等距離分布在旋轉調節控制和 信號調理基板上用于安裝旋轉光學支架通孔的周邊。
進一步的，所述旋轉光學模塊安裝穴設置在透射調制圖案對應的背面，使 調制后的輻射空間圖案與旋轉光學模塊上的光子轉換晶體相對應。
進一步的，所述旋轉光學模塊、旋轉調節控制和信號調理基板均使用半導 體基底制造。
進一步的，所述空間調制圖案板上的透射調制圖案為透射型標記，具有易 于被探測的調制特性，包括單峰值特性、峰值特性、谷值特性、相位特性、邊 緣特性、圖案辨識特性或窗口特性中的一個或多個特性的組合。
進一步的，所述空間調制困案板上的反射調制圖案為反射型標記，具有易 于被探測的調制特性，包括反射單峰值特性、反射多峰值特性、反射谷值特性、 衍射相位特性、反射邊緣特性、圖案辨識特性或窗口特性中的一個或多個特性 的組合。
進一步的，所述空間調制圖案板由高透射率、低膨脹系數的透光基底材料 制造，所述空間調制圖案板上的反射調制圖案存在多層介質結構，依次包括透 明基板、鉻鍍層、鋁鍍層與透明鍍層。
進一步的，所述空間調制圖案板背面設有磁楔塊安裝穴，用于裝配磁楔塊。 進一步的，所述旋轉定位器由磁致伸縮棒和電磁線圏構成。 進一步的，所述磁致伸縮棒與旋轉光學支架接觸部分沉積有半導體材料， 該材料與旋轉光學支架接觸部分制造有與旋轉光學支架圓形周邊齒輪相同的結 構，旋轉定位器的^f茲致伸縮棒具有與旋轉光學支架圓形周邊齒輪嚙合的特點。 進一步的，所述光子轉換晶體使用的轉換材料是由元素周期表中III族和V
族元素、n族和iv族元素或n族和vi族元素生成的具有量子轉化效應的化合物 以及它們形成的混合物。
此外，本發明還提供了一種光刻設備傳感器裝置的制造方法，該傳感器裝 置被置于光刻設備中工件基準高度處，該光刻設備具有投影系統，用于將帶圖 案的輻射光束投射到工件目標部分以形成輻射空間圖案，該傳感器裝置被用于 調制輻射空間圖案并探測該圖案的中心位置，傳感器裝置包括空間調制圖案板、旋轉光學模塊、旋轉調節控制和信號調理基板，空間調制圖案板的正面具有透 射調制圖案和反射調制圖案，背面具有容設所述旋轉光學模塊的安裝穴和容設
所述旋轉調節控制和信號調理基板的安裝穴；旋轉光學模塊包括旋轉光學支架 和光子轉換晶體；旋轉調節控制和信號調理基板包括光輻射探測器陣列、濾波 片、帶傳動齒輪的旋轉步進電機、旋轉定位器、旋轉定位器控制電路和光輻射 探測器陣列信號調理電路，該方法包括如下步驟
(1 )在空間調制圖案板的正面預先鍍好的鉻層上鍍鋁，刻蝕反射調制圖案， 再次給空間調制圖案板的正面鍍鋁；然后通過光刻方法刻蝕制造透射調制圖案 的刻蝕窗口，再刻蝕出透射調制圖案；
(2) 在空間調制圖案板的背面分別制造旋轉光學模塊安裝穴、磁楔塊安裝 穴、旋轉調節控制和信號調理基板安裝穴；
(3) 根據旋轉光學模塊安裝穴、旋轉調節控制和信號調理基板安裝穴、磁 楔塊安裝穴的制造公差和裝配精度要求，制造旋轉光學支架，制造旋轉調節控 制和信號調理基板和磁楔塊；
(4) 將光子轉換晶體裝入旋轉光學支架，將旋轉光學模塊植入空間調制圖 案板背面的旋轉光學模塊安裝穴中；
(5 )將旋轉調節控制和信號調理基板植入空間調制圖案板背面的旋轉調節 控制和信號調理基板安裝穴中并進行固定，最后將磁楔塊按照定位方向裝入磁 楔塊安裝穴中并進行固定。
相應地，本發明提供了一種光刻設備傳感器裝置的自校準方法，該傳感器 裝置包括空間調制圖案板、旋轉光學模塊、旋轉調節控制和信號調理基板，旋 轉光學模塊包括旋轉光學支架和光子轉換晶體，其中光子轉換晶體安裝于旋轉 光學支架的通孔中，旋轉光學支架圓形周邊分布有傳動齒輪；所述旋轉調節控 制和信號調理基板包括光輻射探測器陣列、濾波片、帶傳動齒輪的旋轉步進電 機、旋轉定位器、旋轉定位器控制電路和光輻射探測器陣列信號調理電路，其 特征在于，該方法包括如下步驟
(a)旋轉定位器控制電路控制旋轉步進電機分別進行順時針方向和逆時針 方向步進旋轉，對旋轉步進進行計數處理，以調整校準旋轉光學支架的旋轉位 置；(b) 與旋轉步進計數同步，對光輻射探測器陣列信號調理電路輸出的信號 進行采樣，獲得順時針方向和逆時針方向步進旋轉時光輻射探測器陣列信號調 理電路輸出的最大信號對應的旋轉步進數，從最大信號中選擇較大者對應的旋 轉步進計凄t;
(c) 按照(b)中選擇得到的旋轉步進計數，校準旋轉定位器控制電路控 制旋轉步進電機進行步進旋轉，使得旋轉光學支架旋轉至光輻射探測器陣列信 號調理電路輸出的信號最大時對應的位置。
本發明由于采用了上述的技術方案，使之與現有技術相比，具有以下的優 點和積纟及效果
1. 本發明通過設計旋轉光學模塊安裝穴、旋轉光學模塊、旋轉調節控制和 信號調理基板安裝穴和旋轉調節控制和信號調理基板等結構，降低了旋轉光學 模塊安裝穴的制造難度，同時提高了傳感器裝置對于不同部件裝配精度的適應 性；
2. 本發明提供了完整的光刻設備傳感器裝置的制造方法，保證了傳感器裝 置能夠使用常規半導體工藝進行制造，保證了制造精度。
3. 在使用光刻設備的傳感器裝置過程中通過采用旋轉光學模塊的自校準方 法，提高了該裝置在光刻i殳備工作環境下的結構穩定性，保證了該傳感器裝置 的探測精度。


圖1為應用本發明較佳實施例傳感器裝置的光刻設備對準系統的結構示意圖。
圖2為本發明較佳實施例傳感器裝置的分解結構示意圖。 圖3為本發明較佳實施例傳感器裝置的制造方法流程圖。 圖4為本發明較佳實施例傳感器裝置的自校準方法流程圖。
具體實施例方式
為了更了解本發明的技術內容，特舉具體實施例并配合所附圖式說明如下。 本發明提出一種光刻設備的傳感器裝置，運用這種傳感器裝置對光刻設備中掩模對準圖形的空間圖案進行探測的方法，以及制造該傳感器裝置的方法和自校準方法，以實現光刻裝置中光輻射探測的傳感器中自校準調節測量，提高該裝置的裝配精度和穩定性，從而提高光刻設備的性能和效率。
請參考圖1，圖1為應用本發明較佳實施例傳感器裝置的光刻設備對準系統
的結構示意圖。圖1中4為構圖部件，其上具有構形(包括曝光構形和對準構形5)， 9為被光刻工件，構形照射窗口 2及其控制板3用于形成窗口將輻射1透射到對準構形5上，以形成透射像；投影系統8用于將該透射像投射形成空間像，并用工件臺對準標記11探測該空間像；光刻設備的傳感器裝置12用于檢測空間像經過工件臺對準標記11透射后的輻射信息；構圖部件承載臺位置探測器7和工件臺位置探測器13分別探測對準掃描過程中的構圖部件承載臺6和工件臺10的空間位置，還同步測量得到傳感器裝置12中的輻射信息，將探測到的所有信息采集到對準信號處理裝置14中，進行對準信號處理得到對準位置。
再請參考圖2，圖2為本發明較佳實施例傳感器裝置的分解結構示意圖。如圖2所示，該傳感器裝置包括空間調制圖案板15、旋轉光學模塊、光子轉換晶體24、旋轉調節控制和信號調理基板20,所述空間調制圖案板的正面具有透射調制圖案和反射調制圖案，背面具有容設所述旋轉光學模塊安裝穴17和旋轉調節控制和信號調理基板的安裝穴19;旋轉光學模塊包括旋轉光學支架25和光子轉換晶體24,其中光子轉換晶體24安裝于旋轉光學支架的通孔28中，旋轉光學支架25圓形周邊分布有傳動齒輪;所述旋轉調節控制和信號調理基板20包括光輻射探測器陣列31、濾波片32、帶傳動齒輪的旋轉步進電機22、旋轉定位器、旋轉定位器控制電路23和光輻射探測器陣列信號調理電路21,旋轉定位器控制電路用于控制旋轉定位器對旋轉光學支架25進行旋轉定位，旋轉定位器由磁致伸縮棒26和電磁線圈27構成，光輻射探測器陣列信號調理電路21被用于對光輻射纟采測器陣列31進行信號調理和傳輸。
在上述傳感器裝置中，所述的輻射空間圖案，被空間調制圖案板上的透射調制圖案調制后，才殳射到旋轉光學模塊上，透過光子轉換晶體24和旋轉調節控制和信號調理基板20上濾波片32后，光輻射探測器陣列31轉換成電信號，該電信號被輸入到旋轉調節控制和信號調理基板20上的光輻射探測器陣列信號調
12理電路板，其中濾波片32用于過濾未被光子轉換晶體24轉換的DUV或EUV激光。
在上述傳感器裝置中，所述空間調制圖案板背面的旋轉光學模塊和旋轉調節控制和信號調理基板20的安裝穴包括容設旋轉光學模塊的安裝穴17和容設旋轉調節控制和信號調理基板的安裝穴19，其中旋轉光學模塊安裝穴17分布在旋轉調節控制和信號調理基板安裝穴19中，旋轉光學模塊安裝穴17比旋轉調節控制和信號調理基板安裝穴19深。
在上述傳感器裝置中，所述傳感器裝置中旋轉調節控制和信號調理基板20上的帶傳動齒輪的旋轉步進電機、旋轉齒輪22共有數量為n個，n=3、 4、 5、 6、7、 8、 9或10個，其中，旋轉步進電機的數量為1至n-1個，旋轉步進電機、旋轉齒輪等距離分布在旋轉調節控制和信號調理基板上用于安裝旋轉光學支架通孔的周邊附近，典型地，n=3。
在上述傳感器裝置中，所述旋轉光學模塊安裝穴17設置在透射調制圖案對應的背面，使調制后的輻射空間圖案與旋轉光學模塊上的光子轉換晶體相對應。
在上述傳感器裝置中，所述旋轉光學模塊、旋轉調節控制和信號調理基板20均使用半導體基底制造。
在上述傳感器裝置中，所述空間調制圖案板15上的透射調制圖案為透射型標記，具有易于被探測的調制特性，包括單峰值特性、峰值特性、谷值特性、相位特性、邊緣特性、圖案辨識特性或窗口特性中的一個或多個特性的組合。
在上述傳感器裝置中，所述空間調制圖案板15上的反射調制圖案為反射型標記，具有易于被探測的調制特性，包括反射單峰值特性、反射多峰值特性、反射谷值特性、衍射相位特性、反射邊緣特性、圖案辨識特性或窗口特性中的一個或多個特性的組合。
在上述傳感器裝置中，所述空間調制圖案板15由高透射率、低膨脹系數的透光基底材料制造，所述空間調制圖案板上的反射調制圖案存在多層介質結構，該反射調制圖案生長在透明基板上，與透明基板接觸的是鉻鍍層，在鍍鉻層上覆蓋的是鋁鍍層，在鋁鍍層上覆蓋的是透明鍍層。所述空間調制圖案板背面設有磁楔塊安裝穴，用于裝配磁楔塊18。
在上述傳感器裝置中，所述磁致伸縮棒26與旋轉光學支架接觸部分沉積有半導體材料，該材料與旋轉光學支架25接觸部分制造有與旋轉光學夫架25圓形周邊齒輪相同的結構，旋轉定位器的磁致伸縮棒26具有與旋轉光學支架圓形周邊齒輪嚙合的特點，磁致伸縮棒使用的典型材料為TbDy-CoFe。
在上述傳感器裝置中，所述光子轉換晶體24使用的轉換材料是由元素周期表中m族和V族元素、II族和IV族元素或II族和VI族元素生成的具有量子轉化效應的化合物以及它們形成的混合物。
再請參考圖3，圖3為本發明較佳實施例傳感器裝置的制造方法流程圖。請結合圖2和圖3對本發明較佳實施例的傳感器裝置的制造方法進行描述。傳感器裝置被置于光刻設備中工件基準高度處，該光刻設備具有投影系統，用于將帶圖案的輻射光束投射到工件目標部分以形成輻射空間圖案，該傳感器裝置被用于調制輻射空間圖案并探測該圖案的中心位置，傳感器裝置包括空間調制圖案板15、旋轉光學模塊、旋轉調節控制和信號調理基板20，空間調制圖案板的正面具有透射調制圖案和反射調制圖案，背面具有容設所述旋轉光學模塊安裝穴17和旋轉調節控制和信號調理基板的安裝穴19;旋轉光學模塊包括旋轉光學支架25和光子轉換晶體24;旋轉調節控制和信號調理141 20包括光輻射探測器陣列31、濾波片32、帶傳動齒輪的旋轉步進電機22、旋轉定位器(由26、27構成)、旋轉定位器控制電路23和光輻射探測器陣列信號調理電路，光刻設備傳感器裝置的制造方法在于，包括如下步驟
(51) 在空間調制圖案板15的正面預先鍍好的鉻層上鍍鋁，刻蝕反射調制圖案，再次給空間調制圖案板的正面鍍鋁；然后通過光刻方法刻蝕制造透射調制圖案的刻蝕窗口，再刻蝕出透射調制圖案；
(52) 在空間調制圖案板的背面分別制造旋轉光學模塊安裝穴17、磁楔塊安裝穴16、旋轉調節控制和信號調理基板安裝穴19;
(S3 )根據旋轉光學4莫塊安裝穴17、旋轉調節控制和信號調理基板安裝穴19、磁楔塊安裝穴16的制造公差和裝配精度要求，制造旋轉光學支架25,制造旋轉調節控制和信號調理基板20和i茲楔塊18;
(S4)將光子轉換晶體24裝入旋轉光學支架25,將旋轉光學模塊植入空間調制圖案板20背面的旋轉光學模塊安裝穴17中；
(S5 )將旋轉調節控制和信號調理基板20植入空間調制圖案板背面的旋轉調節控制和信號調理基板安裝穴19中進行固定，最后將磁楔塊18按照定位方向裝入磁楔塊安裝穴16中并進行固定。
再請參考圖4，圖4為本發明較佳實施例傳感器裝置的自校準方法流程圖。下面結合圖2和圖4對本發明較佳實施例的傳感器裝置的自校準方法進行描述。傳感器裝置被置于光刻設備中工件基準高度處，該光刻設備具有投影系統，用于將帶圖案的輻射光束投射到工件目標部分以形成輻射空間圖案，該傳感器裝置被用于調制輻射空間圖案并探測該圖案的中心位置，傳感器裝置包括空間調制圖案板15、旋轉光學模塊、旋轉調節控制和信號調理基板20,空間調制圖案板15的正面具有透射調制圖案和反射調制圖案，背面具有容設所述旋轉光學模塊安裝穴17和旋轉調節控制和信號調理基板的安裝穴19;旋轉光學模塊包括旋轉光學支架25和光子轉換晶體24;旋轉調節控制和信號調理基板20包括光輻射探測器陣列31、濾波片32、帶傳動齒輪的旋轉步進電機22、旋轉定位器(由26、 27構成)、旋轉定位器控制電路23和光輻射探測器陣列31信號調理電路，光刻設備傳感器裝置的制造方法在于，包括如下步驟
(a) 旋轉定位器控制電路23控制旋轉步進電機22分別進行順時針方向和逆時針方向步進旋轉，對旋轉步進進行計數處理，以調整校準旋轉光學支架25的旋轉位置；
(b) 與旋轉步進計數同步，對光輻射探測器陣列31信號調理電路輸出的信號進行采樣，獲得順時針方向和逆時針方向步進旋轉時光輻射探測器陣列31信號調理電路輸出的最大信號對應的旋轉步進數，從最大信號中選擇較大者對應的旋轉步進計數；
(c) 按照(b)中選擇得到的旋轉步進計數，校準旋轉定位器控制電路23控制旋轉步進電機進行步進旋轉，使得旋轉光學支架25旋轉至光輻射探測器陣列31信號調理電路輸出的信號最大時對應的位置。
雖然本發明已以較佳實施例揭露如上，然其并非用以限定本發明。本發明所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明的精神和范圍內，當可作各種的更動與潤飾。因此，本發明的保護范圍當視權利要求書所界定者為準。
權利要求
1、一種光刻設備的傳感器裝置，置于光刻設備中工件基準高度處，該光刻設備具有投影系統，用于將帶圖案的輻射光束投射到工件目標部分以形成輻射空間圖案，該傳感器裝置用于調制輻射空間圖案并探測該圖案的中心位置，其特征在于，所述傳感器裝置包括空間調制圖案板、旋轉光學模塊、旋轉調節控制和信號調理基板，所述空間調制圖案板的正面具有透射調制圖案和反射調制圖案，背面具有容設所述旋轉光學模塊的安裝穴和容設所述旋轉調節控制和信號調理基板的安裝穴；所述旋轉光學模塊包括旋轉光學支架和光子轉換晶體，其中光子轉換晶體安裝于旋轉光學支架的通孔中，旋轉光學支架圓形周邊分布有傳動齒輪；所述旋轉調節控制和信號調理基板包括光輻射探測器陣列、濾波片、帶傳動齒輪的旋轉步進電機、旋轉定位器、旋轉定位器控制電路和光輻射探測器陣列信號調理電路，旋轉定位器控制電路用于控制旋轉定位器對旋轉光學支架進行旋轉定位，光輻射探測器陣列信號調理電路被用于對光輻射探測器陣列進行信號調理和傳輸。
2、 根據權利要求1所述的光刻設備的傳感器裝置，其特征在于，所述的輻 射空間圖案，經過空間調制圖案板上的透射調制圖案調制后，投射到旋轉光學 模塊上，透過光子轉換晶體和旋轉調節控制和信號調理基板上濾波片后，光輻 射探測器陣列轉換成電信號，該電信號被輸入到旋轉調節控制和信號調理基板 上的光輻射探測器陣列信號調理電路板，其中濾波片用于過濾未被光子轉換晶 體轉換的DUV或EUV激光。
3、 根據權利要求1所述的光刻設備的傳感器裝置，其特征在于，所述旋轉 光學模塊安裝穴比旋轉調節控制和信號調理基板安裝穴深。
4、 根據權利要求1所述的光刻設備的傳感器裝置，其特征在于，所述傳感 器裝置中旋轉調節控制和信號調理基板上的帶傳動齒輪的旋轉步進電機、旋轉 齒輪共有數量為n個，其中3《n《10，旋轉步進電機的數量為l至n-l個，旋 轉步進電機、旋轉齒輪等距離分布在旋轉調節控制和信號調理基板上用于安裝 旋轉光學支架通孔的周邊。
5、 根據權利要求1所述的光刻設備的傳感器裝置，其特征在于，所述旋轉 光學模塊安裝穴設置在透射調制圖案對應的背面，使調制后的輻射空間圖案與旋轉光學模塊上的光子轉換晶體相對應。
6、 根據權利要求1所述的光刻設備的傳感器裝置，其特征在于，所述旋轉 光學模塊、旋轉調節控制和信號調理基板均使用半導體基底制造。
7、 根據權利要求1所述的光刻設備的傳感器裝置，其特征在于，所述空間 調制圖案板上的透射調制圖案為透射型標記，具有易于被探測的調制特性，包 括單峰值特性、峰值特性、谷值特性、相位特性、邊緣特性、圖案辨識特性或 窗口特性中的一個或多個特性的組合。
8、 根據權利要求1所述的光刻設備的傳感器裝置，其特征在于，所述空間 調制圖案板上的反射調制圖案為反射型標記，具有易于被探測的調制特性，包 括反射單峰值特性、反射多峰值特性、反射谷值特性、衍射相位特性、反射邊 緣特性、圖案辨識特性或窗口特性中的一個或多個特性的組合。
9、 根據權利要求1所述的光刻設備的傳感器裝置，其特征在于，所述空間 調制圖案板由高透射率、低膨脹系數的透光基底材料制造，所述空間調制圖案 板上的反射調制圖案存在多層介質結構，依次包括透明基板、鉻鍍層、鋁鍍層 與透明鍍層。
10、 根據權利要求1所述的光刻設備的傳感器裝置，其特征在于，所述空 間調制圖案板背面設有磁楔塊安裝穴，用于裝配磁楔塊。
11、 根據權利要求1所述的光刻設備的傳感器裝置，其特征在于，所述旋 轉定位器由磁致伸縮棒和電磁線圏構成。
12、 根據權利要求ll所述的光刻設備的傳感器裝置，其特征在于，所述磁 致伸縮棒與旋轉光學支架接觸部分沉積有半導體材料，該材料與旋轉光學支架 接觸部分制造有與旋轉光學支架圓形周邊齒輪相同的結構，旋轉定位器的磁致 伸縮棒具有與旋轉光學支架圓形周邊齒輪嚙合的特點。
13、 根據權利要求1所述的光刻設備的傳感器裝置，其特征在于，所述光 子轉換晶體使用的轉換材料是由元素周期表中III族和V族元素、II族和IV族元 素或II族和VI族元素生成的具有量子轉化效應的化合物以及它們形成的混合 物。
14、 一種光刻設備傳感器裝置的制造方法，該傳感器裝置被置于光刻設備 中工件基準高度處，該光刻設備具有投影系統，用于將帶圖案的輻射光束投射 到工件目標部分以形成輻射空間圖案，該傳感器裝置被用于調制輻射空間圖案 并探測該圖案的中心位置，傳感器裝置包括空間調制圖案板、旋轉光學模塊、 旋轉調節控制和信號調理基板，空間調制圖案板的正面具有透射調制圖案和反 射調制圖案，背面具有容設所述旋轉光學模塊的安裝穴和容設所述旋轉調節控 制和信號調理基板的安裝穴；旋轉光學模塊包括旋轉光學支架和光子轉換晶體； 旋轉調節控制和信號調理基板包括光輻射探測器陣列、濾波片、帶傳動齒輪的 旋轉步進電機、旋轉定位器、旋轉定位器控制電路和光輻射探測器陣列信號調 理電路，其特征在于，該方法包括如下步驟(1 )在空間調制圖案板的正面預先鍍好的鉻層上鍍鋁，刻蝕反射調制圖案， 再次給空間調制圖案板的正面鍍鋁；然后通過光刻方法刻蝕制造透射調制圖案 的刻蝕窗口，再刻蝕出透射調制圖案；(2) 在空間調制圖案板的背面分別制造旋轉光學模塊安裝穴、磁楔塊安裝 穴、旋轉調節控制和信'號調理基板安裝穴；(3) 根據旋轉光學模塊安裝穴、旋轉調節控制和信號調理基板安裝穴、磁 楔塊安裝穴的制造公差和裝配精度要求，制造旋轉光學支架，制造旋轉調節控 制和信號調理基板和磁楔塊；(4) 將光子轉換晶體裝入旋轉光學支架，將旋轉光學模塊植入空間調制圖 案板背面的旋轉光學模塊安裝穴中；(5) 將旋轉調節控制和信號調理基板植入空間調制圖案板背面的旋轉調節 控制和信號調理基板安裝穴中并進行固定，最后將磁楔塊按照定位方向裝入磁 楔塊安裝穴中并進行固定。
15、 一種光刻設備傳感器裝置的自校準方法，該傳感器裝置包括空間調制 圖案板、旋轉光學模塊、旋轉調節控制和信號調理基板，旋轉光學模塊包括旋 轉光學支架和光子轉換晶體，其中光子轉換晶體安裝于旋轉光學支架的通孔中， 旋轉光學支架圓形周邊分布有傳動齒輪；所述旋轉調節控制和信號調理基板包 括光輻射探測器陣列、濾波片、帶傳動齒輪的旋轉步進電機、旋轉定位器、旋 轉定位器控制電路和光輻射探測器陣列信號調理電路，其特征在于，該方法包括如下步驟(a) 旋轉定位器控制電路控制旋轉步進電機分別進行順時針方向和逆時針 方向步進旋轉，對旋轉步進進行計數處理，以調整校準旋轉光學支架的旋轉位 置；(b) 與旋轉步進計數同步，對光輻射探測器陣列信號調理電路輸出的信號 進行采樣，獲得順時針方向和逆時針方向步進旋轉時光輻射探測器陣列信號調 理電路輸出的最大信號對應的旋轉步進數，從最大信號中選擇較大者對應的旋 轉步進計數；(c) 按照(b)中選擇得到的旋轉步進計數，校準旋轉定位器控制電路控 制旋轉步進電機進行步進旋轉，使得旋轉光學支架旋轉至光輻射探測器陣列信 號調理電路輸出的信號最大時對應的位置。
全文摘要
本發明提出一種光刻設備的傳感器裝置、制造方法與自校準方法，通過設計旋轉光學模塊安裝穴、旋轉光學模塊、旋轉調節控制和信號調理基板安裝穴和旋轉調節控制和信號調理基板等結構，降低了旋轉光學模塊安裝穴的制造難度，同時提高了傳感器裝置對于不同部件裝配精度的適應性；本發明提出的光刻設備傳感器裝置的制造方法，保證了傳感器裝置能夠使用常規半導體工藝進行制造，保證了制造精度；在使用光刻設備的傳感器裝置過程中通過采用旋轉光學模塊的自校準方法，提高了該裝置在光刻設備工作環境下的結構穩定性，保證了該傳感器裝置的探測精度。
文檔編號G03F7/20GK101487986SQ200910046309
公開日2009年7月22日 申請日期2009年2月18日 優先權日2009年2月18日
發明者宋海軍, 徐榮偉, 李煥煬 申請人:上海微電子裝備有限公司