[发明专利]一种非接触式光刻机调平调焦系统、方法和光刻机

说明书

技术领域

本发明涉及微光学微电子设备技术领域，特别是利用光谱共焦位移传感器进行接近式光刻机工件台上的掩膜版与样片间隙的非接触准确测量以实现调平及调焦功能的非接触式光刻机调平调焦系统、方法和光刻机。

背景技术

光刻机是目前微电子、微光学行业必不可少的一种重要制造设备，而在掩膜版与涂覆光刻胶的样片之间实现精密的调平且保持一定的间隙是将掩膜版图案高质量复制到样片上的重要保证。目前的接近接触式调焦调平装置的基本原理为通过球碗气浮机构，利用升降机构使样片上升，当样片与掩膜版接触后，利用球碗气浮机构的万向转动功能，使样片与掩膜版紧贴来实现掩膜版与样片的调平，然后锁定气浮机构，再利用升降机构让样片下降一定的距离，由此在样片与掩膜版之间保持一定的间隙来实现调焦。该调平调焦方式执行速度快，无需对样片进行位置伺服控制，执行机构较为简单，但是由于掩膜版与样片之间有一个接触动作，从而由于涂覆光刻胶后样片的灰尘等杂质以及光刻胶会污染掩膜版从而降低掩膜版的使用寿命，也降低了样品的合格率，不适用于大规模制造。

为了提高样片合格率，大规模制造，在主流光刻机设备中，通常采用非接触式调焦调平装置，该装置在调焦调平过程中，样片与掩膜版不接触，其原理基本上是在样片一端将一束光源大倾角斜入射到样片上，在样片另一端采用PSD、CCD等传感器探测入射到样片上的光斑，当样片发生倾斜和高度变化时，PSD、CCD等探测器将接收到误差信号，利用调平调焦驱动机构对样片进行位置伺服控制，对误差信号进行控制，从而实现样片的调平与调焦。该调平调焦机构控制精度高，但光学系统复杂，体积较大，且安装要求精度高，还需对样片进行位置标定，因此系统实现复杂。

发明内容

本发明的目的是针对目前光刻机领域非接触式调焦调平装置结构复杂，提出了一种系统结构简单小巧、易实现的非接触式光刻机调平调焦系统、方法和光刻机。

本发明提供的一种非接触式光刻机调平调焦系统，包括：

至少三个光谱共焦位移传感器，用于采集光刻机的掩膜版下表面与位于光刻机上的样片表面的光刻胶层的上表面之间的间隙距离数据。

信号处理电路，用于根据所述光谱共焦位移传感器采集的所述间隙距离数据计算处理，输出控制信号到光刻机的承片机构和升降机构，实现对样片的调平与调焦控制，使样片表面的光刻胶层的上表面与所述掩膜版的下表面之间的间隙距离保持在预定工作距离内。

根据本发明的实施例，所述承片机构包括用于安装样片的承片台、分别连接在所述承片台下方左右两侧用于对所述承片台进行二维倾斜调整实现调平控制的倾斜控制电机，所述倾斜控制电机通过电机驱动控制单元与所述信号处理电路电连接。

优选的，所述倾斜控制电机为伺服电机、步进电机或压电陶瓷驱动器。

根据本发明的实施例，所述升降机构包括连接于所述承片机构下方的升降台、设置在所述升降台下方用于控制升降台高度从而调整所述承片机构的高度实现调焦控制的升降控制电机，所述升降控制电机通过电机驱动控制单元与所述信号处理电路连接。

优选的，所述升降控制电机为伺服电机、步进电机或压电陶瓷驱动器。

根据本发明的实施例，所述光谱共焦位移传感器通过光纤信号输出线连接位移信号采集模块，所述位移信号采集模块与所述信号处理电路电连接。

根据本发明的实施例，所述光谱共焦位移传感器为3个，3个光谱共焦位移传感器位于所述掩膜版的上方且在同一平面呈三角形分布。

根据本发明的实施例，所述光谱共焦位移传感器为4个，4个光谱共焦位移传感器位于所述掩膜版的上方且呈在同一平面四边形分布。

本发明还提供一种非接触式光刻机调平调焦方法，包括如下步骤：

步骤一、采用至少三个光谱共焦位移传感器采集光刻机的掩膜版下表面与位于光刻机上的样片表面的光刻胶层的上表面之间的间隙距离数据；

步骤二、根据所述光谱共焦位移传感器输出的间隙距离数据计算处理后输出控制信号到光刻机的承片机构和升降机构，实现对样片的调平与调焦控制，使样片表面的光刻胶层的上表面与掩膜版的下表面之间的间隙距离保持在预定工作距离内。

同时本发明还提供一种非接触式光刻机，包括上述各个实施例中的非接触式光刻机调平调焦系统。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：