[发明专利]一种具有温度探测功能的掩模对准探测器、光刻装置及对准探测方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种集成电路或其它微型器件制造领域的光刻装置，尤其涉及一种具有温度探测功能的掩模对准探测器、光刻装置及对准探测方法。

背景技术

现有技术中，中国专利CN200510112114.6公开了一种同轴对准信号采集及处理控制方法及关键子系统，文中提到采用光强探测器探测掩模标记成像。美国专利US20110090476A1文中提到工件台上布置有2个IAS（成像对准探测器），实现同轴对准。

在实际的光刻设备中，掩模对准探测器除了用于对准，还可以用于物镜、像质或系统参数测量和校准。而随着光刻设备对套刻精度及对准测量精度要求越来越高，探测器外部及探测器本身温度状态对整体探测精度影响也会越来越敏感。

在某些工况下，会使用掩模对准探测器进行了大量的测试，如果测试时间很长，势必会有一定热量会通过光源照射传到探测器内或探测器周边。当热累积到一定程度，将引起传感器微量变形，这种变形将直接引入探测误差，如果此时进行掩模对准，这种误差会直接影响掩模对准。

通常标准对准工况条件近似为：

（1）到达掩模对准探测器表面的曝光光功率约为2000mW/cm²；

（2）单个光电传感器接收面积约为1mm²；

（3）传感器数量可为1~8个；

（4）对准过程中曝光时间约为： 0.3sec（对应单次扫描）

（5）单个光电传感器热量吸收率约为50%；

因此单个传感器吸收的光功率为：2000[mW/cm²]*0.01[cm²]*0.5=10mW；

功率密度为 10mW/1mm² =10000 uW/mm²

探测器内部吸热材料近似为石英，外界环境为空气，在正常对准扫描工况下，如10000uW/mm²的热输入条件下，将会引起局部约0.3度温度上升，将引起亚纳米的变形。

掩模对准探测器由于外部热输入，引起的热变形量公式为：

其中：

为石英热膨胀系数，为0.4*10^-6mK^-1；

与石英接触边界材料的热膨胀系数，由于传感器尺寸较小，为局部热源，可以假设边界无热膨胀；

L为与石英接触边界到传感器的距离，约为6mm；

为单位时间温度变化，掩模传感器的温度变化每分钟为约0.002开氏度；

为工作时间，假设为1个小时工作，即60分钟。

则热变形量为：

=0.4*10^-6K^-1*6*10^-3*0.002*60

=2.88nm

从上面的初步分析和计算，可以看出当使用掩模对准探测器包括多路探测单元，并且进行长时间工作测试，如连续超过1个小时，则由于热量的累积，势必会将引起传感器局部微量变形，这种变形也影响传递到探测精度上。

现有技术中缺乏对此问题的发现，也尚未有针对该工况相应的解决办法。

为了进一步避免温度对光强探测器的影响，需要采用一种新的传感器，能够识别工作过程中光强传感器上或周边温度变化，增大该光强传感器的应用范围，保证光强传感器的准确度。

发明内容

为了克服现有技术中存在的技术缺陷，本发明提供一种具有温度探测功能的掩模对准探测器、光刻装置及对准探测方法。本发明所提供的掩模对准探测器、光刻装置及对准探测方法能有效识别工作过程中对准探测器的温度变化，能有效减少探测器的局部变形。

为了实现上述发明目的，本发明公开一种具有温度探测功能的掩模对准探测器，包括：一光学组件，用于对入射光束进行波长转换和/或滤波后形成一出射光；包括一光电传感器，用于探测所述出射光并转化为电信号，一温度传感器，用于探测温度并将温度信号转化为电信号；固定组件，用于固定该光学组件和传感器单元；一基准板，用于承载该光学组件、传感器单元及固定组件；一处理单元，用于处理该电信号。

更进一步地，该掩模对准探测器还包括一表面镀层，用以降低该掩模对准探测器对光源热量的吸收。该温度传感器的数量大于等于一个，该温度传感器为接触式传感器。至少一个该温度传感器与该掩模对准探测器的中心轴位置小于4mm。