[发明专利]一种采用镜像硅片台的光刻机

说明书

技术领域

本发明涉及光刻技术领域，特别是涉及一种采用镜像硅片台的光刻机及基于该硅片台配置的硅片测量系统配置和光刻曝光流程，以及该光刻机在浸液式曝光条件下的应用。

背景技术

在集成电路芯片制造过程中，光刻机负责将电路版图以投影曝光的方式转印到硅基底上，形成所需的功能器件和布局连线。作为集成电路芯片制造中最为关键的环节，光刻机的成像、套刻性能直接决定了集成电路芯片最终的电气性能，而光刻机的生产效率决定了芯片生产商的盈利能力。

对于光刻机的制造者而言，提高光刻设备的成像曝光性能，精密定位性能，以及设备运转效率、速度，是其整体性能提升的三个核心要素。光刻机的设计制造者围绕着三个核心需求，不断优化光刻设备内部各个分系统的配置方式、工作流程，以及各分系统的技术解决方案。传统的光刻设备均需要配置掩模台，硅片台，照明、成像系统，硅片传输系统，以及维持整个曝光流程中，掩模台、硅片台位置的位置测量系统。整个曝光流程包括：上硅片、硅片坐标系测量、掩模对准、曝光、下片等过程，这些过程在整个曝光流程中串行依次进行。如何通过曝光流程的优化，提高光刻机的生产效率，是光刻机设计者一直重点关注的技术领域。

当前，半导体制造技术及其光刻技术已经发展到45nm量级，为了满足45nm极小分辨率的光刻曝光，ArF光刻机投影物镜的数值孔径（NA）必须达到1.35。从数值孔径的公式“NA = n×sin（θ）”来看，投影物镜的像方介质的折射率（n）达到1.44，这就使得浸液式光刻技术必须在当前的光刻设备制造中得以应用。

浸液式技术的关键是在投影物镜下表面和硅片之间填充超纯水流场，并由一套浸液供给系统完成供水，回收，气密封，散热，化学杂质清洗等功能。浸液流场的建立和撤销需要大量时间，为了保证整个光刻机工作流程的顺畅，高效率，在整个硅片批流程中，浸液流场须要一直维持工作状态，不允许撤销。与此同时，硅片台还需要完成曝光，硅片坐标系测量，交换片等一系列复杂的动作。相对于传统光刻机的硅片台工作流程来看，浸液式光刻机的硅片台需要考虑的技术因素更加复杂，尤其是交接硅片过程中的流场如何维持，成为光刻机设计者需要重点考虑的问题。

从目前已有的光刻机整机解决方案来看，该领域的技术人员均是通过改变硅片台结构，并基于硅片台结构设计浸液流场维持方案、优化工作流程的方式，实现浸液式光刻曝光，同时提高产率的目的。

美国专利US 7161659 B2，US 2004/211920 A1公开了一种光刻机采用双硅片台配置，在一个硅片台曝光的过程中，另一个硅片台进行硅片坐标系测量。同时，浸液维持机构配合双硅片台，硅片交接在曝光区域外完成，当一个硅片台离开曝光区域，另一个硅片台尚未进入曝光区域时，浸液维持机构将两个硅片台进行连接，支撑、维持并转移浸液流场。两个硅片台相互独立，整机的机械架构和测量系统匹配机制极其复杂。

美国专利US 2008/0225246 A1，US 2005/0036121 A1公开了一种将单硅片台一分为二，其中承载硅片的部分在较大范围内运动，携带硅片完成曝光，硅片坐标系测量，交接片等工作，另一部分与硅片台相互配合，在硅片交接前与硅片台进行流场交接，支撑并维持浸液流场，同时进行物镜定位基准的测量部分。硅片台与浸液维持台在交接过程中需要高精度对接并同步运动，机构复杂，硅片位置信息需要在两台对接的过程中交接，容易损失精度。

发明内容

本发明的目的在于提出一种结构简单，同时提高操作的可靠性和产率，以及具有较高测量精度的采用镜像硅片台的光刻机。

本发明提出一种采用镜像硅片台的光刻机，包括照明系统，掩模台，投影物镜，硅片台，硅片传输系统以及位置测量系统，其特征在于：在硅片台上以硅片台中心为对称点可左右放置第一硅片和第二硅片；沿硅片台方向在硅片台中心及所述硅片外侧分别布置第一位置测量基准、第二位置测量基准和第三位置测量基准，用于提供水平向和垂向六自由度的参考位置，所述位置测量基准及所述硅片的中心点处在一条直线上且相邻各点间间距相等；所述位置测量系统包括对称布置在投影物镜两侧的第一位置测量系统和第二位置测量系统，每个所述位置测量系统的测量轴到投影物镜光轴的距离等于硅片台上相邻两个所述位置基准的间距，所述测量轴和投影物镜光轴处于同一平面内，并且硅片台上位置测量基准的连线与所述平面平行。

其中，每个所述位置测量传感系统包括水平向测量传感器及垂向测量传感器。

其中，在投影物镜两侧对称布置两个所述硅片传输系统。

较优地，每个所述位置测量基准还包括掩模标记成像探测单元。