專利名稱：一種分時對準裝置和對準方法
技術領域：
本發(fā)明與集成電路或其它微型器件制造領域的光刻裝置有關，特別涉及一 種對準技術和光刻裝置。
背景技術：
在光刻封裝設備中，要將描繪在掩模版上的管腳或電路圖案通過投影曝光 裝置成像在涂有光刻膠等感光材料的曝光對象表面上，曝光對象通常就是前道 工藝加工后的帶有電路圖案的將要進行封裝的硅片。通過曝光成像后的硅片經 過顯影、后烘、電鍍、回球等工藝后將產生用于后道封裝的芯片凸點，芯片凸 點與金屬引線框結合后經過嚴格的封裝、測試將產生滿足用戶需求的合格產品。
用投影曝光裝置做曝光前，掩模與曝光對象的位置必須對準。通常的對準 方法是利用掩模與曝光對象上配置的位置對準標記，通過設備中特定的位置對 準裝置和位置對準方法，建立起掩模與曝光對象之間相對的位置關系。掩模和 曝光對象的對準需要建立相應的對準算法模型。
在專利CN 1794095A中，設備中的曝光裝置是針對寬波段進行設計，即光 學投影系統(tǒng)的設計波長不僅要考慮曝光光源波長，而且也要考慮對準光源波長， 這樣設計主要是為了消除曝光對象標記經過光學投影系統(tǒng)成像時在對準波段的 色差，但這種設計思想導致曝光裝置光學投影系統(tǒng)設計難度大、制造成本高和 裝配復雜。同時在專利CN 1794095A中，由于曝光對象對準標記和掩才莫對準標 記同時成像到光電探測器靶面上，這樣為了減小對準標記搜索時間以提高產率， 對曝光對象傳輸系統(tǒng)的上片精度提出了較高要求，最終導致增加設備成本。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的在于提供一種用于投影曝光裝置中的位置對準裝置以及使用 該位置對準裝置的對準方法，以實現投影曝光裝置中掩模版和曝光對象之間精
確的位置對準。
為了達到上述目的，本發(fā)明提供一種用于投影曝光裝置中的位置對準裝置， 該投影曝光裝置包括光學投影系統(tǒng)、掩模版、承版臺、承版臺運動控制單元、 曝光對象、承片臺、承片臺運動控制單元和總控制裝置。該位置對準裝置包括 分時對準裝置、掩模標記、曝光對象和曝光對象標記，該分時對準裝置設置于 掩模版上方，該掩模標記設置于該掩模版上，該曝光對象設置于承片臺上，該 曝光對象標記設置于該曝光對象上。
該光學投影系統(tǒng)的設計波段為350納米至450納米，不考慮光學投影系統(tǒng) 在對準波段的色差。
該分時對準裝置包括聚光鏡單元、反射鏡單元、掩模標記成像單元、曝光 對象標記成像單元、光電探測器和光電探測處理單元，該聚光鏡單元會聚照明 光纖出射光；該反射鏡單元偏折光路；該掩模標記成像單元將該掩模標記成像 到該光電探測器靶面上；該曝光對象標記成^f象單元將該曝光對象標記成《象到該 光電探測器耙面上；該光電探測處理單元對標記在光電探測器耙面上的位置進 行檢測。
該聚光鏡單元包括照明光纖、聚光鏡組、濾波片及兩個直角分束棱鏡。該 聚光鏡單元可以加入濾波片，該濾波片過濾對準光源中射向該曝光對象的紫外 光。
該反射鏡單元包括平面反射鏡、兩個直角棱鏡和前組成像物鏡組。該2個 直角棱鏡可以分別由兩個平面反射鏡組成。
該聚光鏡單元和該反射鏡單元組成掩才莫標記照明系統(tǒng)，該掩才莫標記照明系 統(tǒng)均勻照明該掩模標記。該掩模標記照明系統(tǒng)，可以為臨界照明系統(tǒng)，也可以 為柯勒照明系統(tǒng)。
該聚光鏡單元、該反射鏡單元、該掩模版和該光學投影系統(tǒng)組成曝光對象 標記照明系統(tǒng)，該曝光對象標記照明系統(tǒng)均勻照明該曝光對象標記。該曝光對 象標記照明系統(tǒng)的光源波長為520納米到650納米。該曝光對象標記照明系統(tǒng)， 可以為臨界照明系統(tǒng)，也可以為柯勒照明系統(tǒng)。
該掩模標記成像單元包括機械快門、成像物鏡組、衰減片和分束器件。該 分束器件可以是直角分束棱鏡，也可以是平面分束片。
該反射鏡單元和該掩模標記成像單元組成掩模標記成像系統(tǒng)，該掩模標記 成像系統(tǒng)將掩模標記成像在該光電探測器靶面上。
該曝光對象標記成像單元包括機械快門、成像物鏡組和反射裝置。該反射 裝置可以是外反射直角棱鏡，也可以是平面反射鏡。
該光學投影系統(tǒng)、該掩模版、該反射鏡單元和該曝光對象標記成像單元組 成曝光對象標記成4象系統(tǒng)，該曝光對象標記成4象系統(tǒng)將曝光對象標記成4象在光
電探測器靶面上；同時該曝光對象標記成像系統(tǒng)可對光學投影系統(tǒng)在對準波段 的色差進行校正和補償。
該光電^:測器的傳感器可以為CCD (電荷耦合器件)，也可以為CMOS (互 補型金屬氧化物半導體)。
該光電探測處理單元采集并處理該光電探測器靶面上的標記圖像。
該掩模標記照明系統(tǒng)、該曝光對象標記照明系統(tǒng)、該掩模標記成像系統(tǒng)和 該曝光對象標記成像系統(tǒng)使用同一該反射鏡單元。
該掩模標記成像單元中可以加入衰減片，該衰減片使該掩模標記成像系統(tǒng) 和該曝光對象標記成像系統(tǒng)能量利用率相同。
本發(fā)明還提供一種使用該位置對準裝置的對準方法，包括如下步驟 (1)移動該承版臺使該掩模標記移動到該位置對準裝置視場范圍內，使該 掩模標記在該光電探測器靶面上進行成像，并由該光電探測處理單元計算掩模 標記位置信息，同時記錄該承版臺位置信息；
(2 )移動該承片臺使該曝光對象標記移動到該位置對準裝置視場范圍內， 使該曝光對象標記在該光電探測器耙面上進行成像，并由該光電探測處理單元 計算曝光對象標記位置信息，同時記錄該承片臺位置信息；
(3)通過該掩模標記位置信息、該承版臺位置信息、該曝光對象標記位置 信息及該承片臺位置信息，計算曝光對象相對掩模版的平移量和旋轉量，調整 曝光對象的位置使曝光對象和掩模版精確對準。
該方法可以僅使用1套該位置對準裝置，也可以使用2套以上該位置對準 裝置，該2套以上位置對準裝置可以以光學投影系統(tǒng)的光軸為軸心對稱分布。
當該掩模標記移動到該位置對準裝置視場范圍內時，開啟該掩模標記成像 單元中的機械快門，關閉該曝光對象標記成像單元中的機械快門，使光電#:測
器耙面上只有該掩模標記成像。當該曝光對象標記移動到該位置對準裝置視場 范圍內，開啟該曝光對象標記成像單元中的機械快門，關閉該掩模標記成像單 元中的機械快門，使光電探測器靶面上只有該曝光對象標記成像。
該方法使用的掩模標記的數量，可以是兩個，也可以是兩個以上。 該方法使用的曝光對象標記的數量，可以是兩個，也可以兩個以上。 本發(fā)明在光學結構設計上同時優(yōu)化掩模標記成像光學系統(tǒng)和曝光對象標記 成像光學系統(tǒng)，使掩模標記和曝光對象標記通過光學結構上的不同光學通道進 行成像，在時間上通過先后控制掩模標記成像光學系統(tǒng)和曝光對象標記成像光 學系統(tǒng)光路中的機械快門開啟和關閉，從而避免在先技術中掩才莫標記和曝光對 象標記同時成像在光電探測器靶面的情況。將曝光裝置中的光學投影系統(tǒng)設計 為窄波段方式，即只考慮光學投影系統(tǒng)在曝光波長處的成像質量，而曝光對象 標記對準時通過光學投影系統(tǒng)產生的色差將在對準裝置中進行補償，這樣可降
低曝光裝置中光學投影系統(tǒng)的設計難度、制造成本和系統(tǒng)復雜度；掩模標記和 曝光對象標記通過不同光學通道進行成像，降低了在先技術對準成像光學系統(tǒng) 設計難度大等問題；同時本發(fā)明的對準裝置和對準方法，避免了在先技術中掩 模標記和曝光對象標記同時出現在光電探測器靶面上的情形，從而增大了曝光 對象標記在光電探測器靶面上的有效成像視場范圍，降低了曝光對象傳輸系統(tǒng) 的上片精度，節(jié)省了設備設計與制造成本。


圖1為供制造集成電路或印刷電路板的投影曝光裝置示意說明圖； 圖2為本發(fā)明位置對準裝置結構組成說明圖； 圖3為掩模標記成像系統(tǒng)結構說明圖； 圖4為曝光對象標記成^^系統(tǒng)結構說明圖5為掩^f莫標記和曝光對象標記在光電^:測器靶面上的對準目標位置分布
說明圖6為掩模版、掩模版上的電路圖案和掩模對準標記位置關系說明圖； 圖7為承片臺、曝光對象和曝光場位置關系說明圖； 圖8為掩模版位置對準流程示意圖9為曝光對象位置對準流程示意圖；附圖中1、光學投影系統(tǒng)；2、掩模版；3、描繪曝光電路圖案；4、掩模 標記；5、承版臺；6、曝光對象；7、承片臺；8、曝光對象標記；9、曝光場； 10、位置對準裝置；20、聚光鏡單元；21、照明光纖；22、聚光鏡組；23、濾 波片；24、直角分束棱鏡；25、直角分束棱鏡；30、反射鏡單元；31、平面反 射鏡；32、直角棱鏡；33、直角棱鏡；34、前組成像物鏡組；40、掩模標記成 像單元；41、機械快門；42、成像物鏡組；43、衰減片；44、直角分束棱鏡； 50、曝光對象標記成像單元；51、機械快門；52、成像物鏡組；53、外反射直 角棱鏡；60、光電探測器；61、光電探測處理單元；70、整機總控單元；80、 承版臺運動控制單元；90、承片臺運動控制單元。
具體實施方式
下面結合附圖對本發(fā)明的具體實施方式
作進一步的說明。 圖1示出了供制造集成電路或印刷電路板的投影曝光裝置示意說明圖，投 影曝光裝置由光學投影系統(tǒng)1、掩模版2、承版臺5、承版臺運動控制單元80、 曝光對象6、承片臺7、承片臺運動控制單元90、位置對準裝置10、光電探測 處理單元61和整機總控單元70組成。描繪曝光電路圖案3和掩模標記4的掩模版2置于承版臺5上，通過承版 臺運動控制裝置80移動于Z'、 r、 Z'方向。曝光對象標記8位于曝光對象6上， 施加光刻膠的曝光對象6又置于承片臺7上，通過承片臺運動控制裝置90控制 承片臺7可移動于義、r、 Z方向。光學投影系統(tǒng)l通過曝光光源的紫外波段光 350nm-450nm，可將掩模版2上的電路圖案做投影并轉移到曝光對象6上，光學 投影系統(tǒng)1的放大倍率決定掩模版2上的電路圖案投影到曝光對象6上后的電 路圖案大小。掩模版2上方是位置對準裝置10,可對位于其視場內的掩模標記4和曝光 對象標記8進行清晰成像，位置對準裝置10中的光電探測器60用于接收掩模 標記4和曝光對象標記8的像。光電探測處理單元61用于處理掩才莫標記4和曝 光對象標記8在光電^:測器60耙面上的位置凄t據。整機總控單元70可通過控制總線實現對光電探測處理單元61、承版臺運動 控制單元80及承片臺運動控制單元90等的控制，使整個位置對準裝置按照一 定時序統(tǒng)一有序的運行。圖2示出了本發(fā)明位置對準裝置結構組成說明圖，該位置對準裝置10包括 聚光鏡單元20、反射鏡單元30、掩模標記成像單元40、曝光對象標記成像單元 50及光電探測器60組成。聚光鏡單元20由照明光纖21、聚光鏡組22、濾波片 23、直角分束棱鏡24和直角分束棱鏡25組成，其作用是對照明光纖21的出射 光進行會聚。反射鏡單元30由平面反射鏡31、直角棱鏡32、直角棱鏡33及前 組成像物鏡組34組成，其作用是實現光路偏折，滿足空間結構尺寸要求。上述 聚光鏡單元20和反射鏡單元30構成掩模標記照明系統(tǒng)，實現對掩模標記的均 勻照明；聚光鏡單元20、反射鏡單元30、掩模版2及光學投影系統(tǒng)1構成曝光 對象標記照明系統(tǒng)，實現曝光對象標記均勻照明。上述掩模標記照明系統(tǒng)和曝 光對象照明系統(tǒng)在結構形式上，可以是臨界照明系統(tǒng)，也可以是柯勒照明系統(tǒng)。掩模標記成像單元40由機械快門41、成像物鏡組42、衰減片43和直角分 束棱鏡44組成，其作用是掩模標記4經掩模標記照明系統(tǒng)均勻照明后，掩模標 記4照明光束經反射鏡單元30和掩模標記成像單元40后清晰成像在光電探測 器60上。曝光對象標記成像單元50由機械快門51、成像物鏡組52和外泉射直 角棱鏡53組成，其作用是曝光對象標記4經曝光對象標記照明系統(tǒng)均勾照明后， 曝光對象標記8的照明光束經光學投影系統(tǒng)1、掩模版2、反射鏡單元IO、直角 分束棱鏡25、直角分束棱鏡24和曝光對象標記成^f象單元50后清晰成4象在光電 4笨測器60上。由于曝光對象標記8相對掩模標記4被照明時，從照明光纖21的出射光需 多經過掩模版2和光學投影系統(tǒng)1,因此掩模標記照明系統(tǒng)的能量利用率高于曝 光對象標記照明系統(tǒng)的能量利用率，為了防止光電探測器60由于能量過大飽和 溢出，影響對準標記位置探測精度，本發(fā)明在掩模標記成像單元40中加入衰減 片43,用于調整掩模標記照明系統(tǒng)與曝光對象標記照明系統(tǒng)的光能利用率，使 掩模標記4和曝光對象標記8都能在光電〗笨測器60上成清晰像。在標記對準過程中，為了防止掩;f莫標記4和曝光對象標記8同時在光電探 測器60上成像，相互影響成像對比度，本發(fā)明在掩模標記成像單元40和曝光 對象標記單元50分別加入了枳4成快門41 、 51。當進4亍掩才莫標記4對準時則關閉
曝光對象標記成像單元50中的機械快門51,打開掩才莫標記成像單元40中的機 械快門41,使掩模標記4在光電探測器60上成清晰像。當進行曝光對象標記8 對準時則關閉掩才莫標記成像單元40中的枳4成快門41,打開曝光對象標記成《象單 元50中的機械快門51 ，使曝光對象標記8在光電探測器60上成清晰像。圖3示出了掩模標記成像系統(tǒng)結構說明圖，掩模標記成像系統(tǒng)由反射鏡單 元30、直角分束棱鏡25、掩模標記成像單元40和光電探測器60組成，當掩模 標記4被掩模標記照明系統(tǒng)均勻照明后，掩模標記4上的照明光束經反射鏡單 元30、直角分束棱鏡25和掩模標記成像單元40后清晰成像在光電探測器60上。圖4示出了曝光對象標記成像系統(tǒng)結構說明圖，由光學投影系統(tǒng)1 、掩模版 2、反射鏡單元30、直角分束棱鏡25、直角分束棱鏡24、曝光對象標記成像單 元50、直角分束棱鏡44和光電探測器60組成，當曝光對象標記8被曝光對象 標記照明系統(tǒng)均勻照明后，曝光對象標記8上的照明光束經光學投影系統(tǒng)1、掩 模版2、反射鏡單元30、直角分束棱鏡25、直角分束棱鏡24、曝光對象標記成 像單元50和直角分束棱鏡44后清晰成像在光電探測器60上。本發(fā)明結構中光學投影系統(tǒng)1的設計波段為350nm到450nm，只對掩才莫版 2上的曝光電路圖案3清晰成像；而曝光對象標記8通過光學投影系統(tǒng)1成像時 所產生的色差由反射鏡單元30、直角分束棱鏡25、直角分束棱鏡24、曝光對象 標記成像單元50和直角分束棱鏡44組成的曝光對象標記成像系統(tǒng)進行補償， 使曝光對象標記8能在光電探測器60上清晰成像。圖5示出了為掩模標記和曝光對象標記在光電探測器靶面上的對準目標位 置分布說明圖，a是專利CN 1794095A中掩才莫標記4和曝光對象標記8同時成 像在光電探測器60上的目標位置分布示意圖，由于掩模標記4先進行位置對準， 因此掩模標記4對準后，掩模標記處于光電探測器60上的右下角目標位置；由 于光電探測器60的靶面尺寸一定，因此曝光對象標記8在探測器靶面上的有效 成像區(qū)域將減小，否則對準過程中若曝光對象標記8與掩模標記4重疊或曝光 對象標記8位于光電探測器60靶面外，將影響曝光對象標記8的對準時間以致 最終影響產品生產效率。對于解決專利CN 1794095A上述問題的方法是提高曝 光對象傳輸系統(tǒng)的上片精度，但這樣將增加曝光對象傳輸系統(tǒng)的成本及設計復 雜性。b和c是本專利采用分時對準結構后，掩模標記4和曝光對象標記8分別
在光電探測器60靶面上的目標位置分布說明圖。由于掩模標記4和曝光對象標 記8先后在不同時刻進行位置對準，因此掩模標記4在進行位置對準時，曝光 對象標記成像單元50中的機械快門51處于關閉狀態(tài)，此時曝光對象標記8不 能成像在光電探測器60靶面上，這樣將增大掩模標記4在光電探測器60靶面 上的有效成像范圍，可降低掩模傳輸系統(tǒng)的上版精度；同理曝光對象標記.8在 進行位置對準時，掩才莫標記成像單元40中的機械快門41處于關閉狀態(tài)，此時 掩才莫標記4不能成像在光電探測器60靶面上，這樣也將增大曝光對象標記8在 光電探測器60靶面上的有效成像范圍，可降低曝光對象傳輸系統(tǒng)的上片精度， 節(jié)省設備成本。
圖6示出了掩模版、掩模版上的電路圖案和掩模標記位置關系說明圖，電 路圖案3和掩模標記4位于掩模版2上，掩模標記4用于掩模版2的位置對準， 掩模對準時掩模標記4的數量為2個或2個以上，其分布相對電路圖案3的中 心對稱。掩模版2位置對準后，電路圖案3的中心與光學投影系統(tǒng)1的光軸基 本重合。
圖7示出了承片臺、曝光對象和曝光場位置關系說明圖，曝光對象6位于 承片臺7上方，承片臺7用于支撐曝光對象6，并通過真空實現對曝光對象6的 吸附與釋放；曝光場9是曝光對象6上的最小曝光單元，曝光對象6由多個曝 光場9組成。
掩模版2與曝光對象6位置對準后，在曝光過程中掩模版2上的電路圖案3 與曝光對象6上的曝光場9滿足一定的位置關系，從而實現電路圖案3與曝光 場9之間精確的位置套刻。下面結合附圖，具體描述本發(fā)明的對準方法 (1 )進行掩模位置對準。圖8示出了掩模版位置對準流程示意圖。開啟掩模標記成像單元40中的機 械快門41,同時關閉曝光對象標記成像單元50中的機械快門51 。移動承版臺5 使掩模標記4處于位置對準裝置10的視場范圍內，利用光電探測處理單元61 判斷掩模標記4是否處于光電探測器60靶面上；若掩模標記4處于光電探測器 60的耙面上，則由光電探測處理單元61根據相關算法模型計算出當前掩模標記 4在光電探測器60靶面上的位置信息，同時記錄當前承版臺5的位置信息；若 掩模標記4不在光電探測器60的靶面上，則按照事先規(guī)劃好的掩模標記搜索路 徑及步進尺寸，移動承版臺5到下一個搜索位置，并由光電探測處理單元61判 斷掩模標記4是否處于光電探測器60的靶面上；若掩模標記4位于光電探測器 60的把面上，則由光電探測處理單元61根據相關算法模型計算當前掩模標記4 在光電探測器60靶面上的位置信息，同時記錄當前承版臺5的位置信息；若掩 模標記4不在光電探測器60的耙面上，則步進承版臺5到下一個搜索目標位置， 直到搜索到掩模標記4為止；若搜索過程中承版臺5的移動距離超出了事先設 定的搜索范圍，則終止掩模標記4的搜索，并利用掩模版?zhèn)鬏斚到y(tǒng)卸載掩模版2 然后重新上載。同理，移動承版臺5使下一個掩才莫標記4處于位置對準裝置10的視場范圍 內，并利用光電探測處理單元61計算掩模標記4在光電探測器60耙面上的位 置信息；記錄掩模標記4的對準位置，同時記錄當前承版臺5的位置信息。由上述掩模標記4對準時在光電探測器60靶面上的位置信息以及對應的承 版臺5的位置信息，根據掩模版對準算法模型計算當前掩模版2的平移量和旋 轉量；通過承版臺運動控制單元80控制承版臺5運動，調整上述掩模版2的平 移量和旋轉量，從而實現掩模版2的位置對準。上述掩模版2的對準方法利用2個掩模標記4實現掩模版2對準只是實施 例之一，實際上根據掩模版2對準精度需要，也可以對多個掩模標記進行對準， 甚至為了提高掩模版2的位置對準效率，可以在掩模版2上方以光學投影系統(tǒng)1 的光軸為軸心，布局2套甚至多套位置對準裝10以實現掩^t版2的位置對準。 (2)進行曝光對象位置對準。圖9示出了曝光對象位置對準流程示意圖。開啟曝光對象標記成像單元50 中的機械快門51,同時關閉掩模標記成像單元40中的機械快門41。移動承片 臺7使曝光對象標記8處于位置對準裝置10的視場范圍內，利用光電探測處理 單元61判斷曝光對象標記8是否處于光電探測器60靶面上；若曝光對象標記8 在光電探測器60的靶面上，則由光電探測處理單元根據相關算法模型計算當前 曝光對象標記8在光電^:測器60靶面上的位置信息，同時記錄當前承片臺7的 位置信息；若曝光對象標記8不在光電探測器60的靶面上，則按照事先規(guī)劃好 的曝光對象標記搜索路徑及步進尺寸，移動承片臺7到下一個搜索位置，并判
斷曝光對象標記8是否位于光電探測器60的耙面上；若曝光對象標記8位于光 電探測器60的耙面上，則由光電探測處理單元61根據相關算法模型計算當前 曝光對象標記8在光電探測器60靶面上的位置信息，同時記錄當前承片臺7的 位置信息；若曝光對象標記8不在光電探測器60的耙面上，則步進承片臺7到 下一個搜索目標位置，直到搜索到曝光對象標記8為止；若搜索過程中承片臺7 的移動距離超出了事先設定的搜索范圍，則終止曝光對象標記8的搜索，并利 用曝光對象傳輸系統(tǒng)卸載曝光對象6然后重新上載。同理，移動承片臺7使下一個曝光對象標記8處于位置對準裝置10的視場 范圍內，并利用光電4罙測處理單元61計算曝光對象標記8在光電探測器60靶 面上的位置信息；記錄曝光對象標記8的對準位置，同時記錄當前 lc片臺7的 位置信息。由上述曝光對象標記8對準時在光電纟果測器40靶面上的位置信息以及對應 的承片臺7的位置信息，根據曝光對象對準算法模型計算當前曝光對象6的平 移量和旋轉量；通過承片臺運動控制單元90控制承片臺7運動，調整上述曝光 對象6的平移量和旋轉量，從而實現曝光對象6的位置對準。上述曝光對象6的對準方法利用2個曝光對象標記8實現曝光對象6的對 準只是實施例之一，實際上根據曝光對象6的對準精度需要，也可以對多個曝 光對象標記進行對準，甚至為了提高曝光對象6的位置對準效率，可以在掩模 版2上方以光學投影系統(tǒng)1的光軸為軸心，布局2套甚至多套位置對準裝10以 實現曝光對象6的位置對準。(3)進行掩;f莫和曝光對象位置對準。根據掩模版2的位置對準流程及相關坐標系轉換關系，可以計算出掩模版2 位置對準后，掩模版上的電路圖案3在承片臺零位坐標系中的平移量和旋轉量； 同理，根據曝光對象6的位置對準流程及相關坐標系轉換關系，可以計算出曝 光對象6位置對準后，曝光對象6在承片臺零位坐標系中的平移量和旋轉量； 根據上述掩模版上的電路圖案3以及曝光對象6在承片臺零位坐標系中的位置 關系，可以實現曝光對象6上的曝光場9與掩模版2上的電路圖案3在曝光過 程中精確的位置對準。
權利要求
1、一種用于投影曝光裝置中的位置對準裝置，其特征在于所述位置對準裝置包括分時對準裝置；掩模標記；曝光對象；和曝光對象標記；所述分時對準裝置設置于掩模版上方；所述掩模標記設置于所述掩模版上；所述曝光對象設置于承片臺上；所述曝光對象標記設置于所述曝光對象上。
2、 根據權利要求1所述的位置對準裝置，其特征在于所述投影曝光裝置 包括光學投影系統(tǒng)；所述掩模版；承版臺；承版臺運動控制單元；所述曝光對象；承片臺；承片臺運動控制單元；和 總控制裝置。
3、 根據權利要求2所述的位置對準裝置，其特征在于所述光學投影系統(tǒng) 的設計波段為350納米至450納米，不考慮光學投影系統(tǒng)在對準波段的色差。
4、 根據權利要求2所述的位置對準裝置，其特征在于所述的分時對準裝 置包括聚光鏡單元； 反射鏡單元； 掩模標記成像單元； 曝光對象標記成像單元； 光電探測器；和 光電纟笨測處理單元；所述聚光鏡單元會聚照明光纖出射光；所述反射鏡單元偏折光路；所述掩 模標記成像單元將所述掩模標記成像到所述光電探測器靶面上；所述曝光對象 標記成像單元將所述曝光對象標記成像到所述光電探測器靶面上；所述光電探 測處理單元對標記在光電探測器耙面上的位置進行檢測。
5、 根據權利要求4所述的位置對準裝置，其特征在于所述聚光鏡單元包 括照明光纖、聚光鏡組、濾波片及兩個直角分束棱鏡。
6、 根據權利要求4所述的位置對準裝置，其特征在于所述聚光鏡單元可 以加入濾波片，所述濾波片過濾對準光源中射向所述曝光對象的紫外光。
7、 根據權利要求4所述的位置對準裝置，其特征在于所述反射鏡單元包 括平面反射鏡、兩個直角棱鏡和前組成像物鏡組。
8、 根據權利要求7所述的位置對準裝置，其特征在于所述兩個直角棱鏡 可以分別由兩個平面反射4竟組成。
9、 根據權利要求4所述的位置對準裝置，其特征在于所述聚光鏡單元和 所述反射鏡單元組成掩模標記照明系統(tǒng)，所述掩模標記照明系統(tǒng)均勻照明所述 掩模標記。
10、 根據權利要求9所述的位置對準裝置，其特征在于所述掩模標記照 明系統(tǒng)，可以為臨界照明系統(tǒng)，也可以為柯勒照明系統(tǒng)。
11、 根據權利要求4所述的位置對準裝置，其特征在于所述聚光鏡單元、 所述反射鏡單元、所述掩模版和所述光學投影系統(tǒng)組成曝光對象標記照明系統(tǒng)， 所述曝光對象標記照明系統(tǒng)均勻照明所述曝光對象標記。
12、 根據權利要求11所述的位置對準裝置，其特征在于所述曝光對象標 記照明系統(tǒng)的光源波長為520納米到650納米。
13、 根據權利要求11所述的位置對準裝置，其特征在于所述曝光對象標 記照明系統(tǒng)，可以為臨界照明系統(tǒng)，也可以為柯勒照明系統(tǒng)。
14、 根據權利要求4所述的位置對準裝置，其特征在于所述掩模標記成 像單元包括機械快門、成像物鏡組、衰減片和分束器件。
15、 根據權利要求14所述的位置對準裝置，其特征在于所述分束器件可 以是直角分束棱鏡，也可以是平面分束片。
16、 根據權利要求4所述的位置對準裝置，其特征在于所述反射鏡單元 和所述掩模標記成像單元組成掩模標記成像系統(tǒng)，所述掩模標記成像系統(tǒng)將掩 模標記成像在所述光電探測器靶面上。
17、 根據權利要求4所述的位置對準裝置，其特征在于所述曝光對象標 記成像單元包括機械快門、成像物鏡組和反射裝置。
18、 根據權利要求17所述的位置對準裝置，其特征在于所述反射裝置可 以是外反射直角棱鏡，也可以是平面反射鏡。
19、 根據權利要求4所述的位置對準裝置，其特征在于所述光學投影系 統(tǒng)、所述掩模版、所述反射鏡單元和所述曝光對象標記成像單元組成曝光對象 標記成像系統(tǒng)，所述曝光對象標記成像系統(tǒng)將曝光對象標記成像在光電探測器 革巴面上。
20、 根據權利要求19所述的位置對準裝置，其特征在于所述曝光對象標 記成像系統(tǒng)可對光學投影系統(tǒng)在對準波段的色差進行校正和補償。
21、 根據權利要求4所述的位置對準裝置，其特征在于所述光電探測器 的傳感器可以為CCD (電荷耦合器件)，也可以為CMOS (互補型金屬氧化物半 導體)。
22、 根據權利要求4所述的位置對準裝置，其特征在于所述光電探測處 理單元采集并處理所述光電探測器靶面上的標記圖像。
23、 根據權利要求9、 11、 16或19所述的位置對準裝置，其特征在于所 述掩模標記照明系統(tǒng)、所述曝光對象標記照明系統(tǒng)、所述掩模標記成像系統(tǒng)和 所述曝光對象標記成像系統(tǒng)使用同一所述反射鏡單元。
24、 根據權利要求14或16所述的位置對準裝置，其特征在于所述掩模 標記成像單元中可以加入衰減片，所述衰減片使所述掩模標記成像系統(tǒng)和所述 曝光對象標記成#~系統(tǒng)能量利用率相同。
25、 一種使用權利要求1所述的位置對準裝置的對準方法，其特征在于 包括如下步驟(1 )移動所述承版臺使所述掩模標記移動到所述位置對準裝置視場范圍 內，使所述掩模標記在所述光電探測器靶面上進行成像，并由所述光電探測處 理單元計算掩模標記位置信息，同時記錄所述承版臺位置信息； (2) 移動所述承片臺使所述曝光對象標記移動到所述位置對準裝置視場范 圍內，使所述曝光對象標記在所述光電探測器靶面上進行成像，并由所述光電 探測處理單元計算曝光對象標記位置信息，同時記錄所述承片臺位置信息；(3) 通過所述掩模標記位置信息、所述承版臺位置信息、所述曝光對象標 記位置信息及所述承片臺位置信息，計算曝光對象相對掩模版的平移量和旋轉 量，調整曝光對象的位置使曝光對象和掩模版精確對準。
26、 根據權利要求25所述的對準方法，其特征在于可以僅使用l套所述 位置對準裝置。
27、 根據權利要求25所迷的對準方法，其特征在于可以使用2套以上所 述位置對準裝置，所述2套以上位置對準裝置可以以光學才更影系統(tǒng)的光軸為軸 心對稱分布。
28、 根據權利要求25所述的對準方法，其特征在于當所述掩模標記移動 到所述位置對準裝置視場范圍內時，開啟所述掩模標記成像單元中的機械快門， 關閉所述曝光對象標記成像單元中的機械快門，使光電探測器靶面上只有所述 掩模標記成像。
29、 根據權利要求25所述的對準方法，其特征在于當所述曝光對象標記 移動到所述位置對準裝置視場范圍內，開啟所述曝光對象標記成像單元中的機 械快門，關閉所述掩模標記成像單元中的機械快門，使光電探測器靶面上只有 所述曝光對象標記成^^。
30、 根據權利要求25所述的對準方法，其特征在于使用的掩模標記的數 量，可以是兩個，也可以是兩個以上。
31、 根據權利要求25所述的對準方法，其特征在于使用的曝光對象標記 的凄t量，可以是兩個，也可以兩個以上。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種分時對準裝置及使用該裝置的對準方法，在光學結構設計上同時優(yōu)化掩模標記成像光學系統(tǒng)和曝光對象標記成像光學系統(tǒng)，使掩模標記和曝光對象標記通過光學結構上的不同光學通道進行成像，在時間上通過先后控制掩模標記成像光學系統(tǒng)和曝光對象標記成像光學系統(tǒng)光路中的機械快門開啟和關閉，從而避免在原先技術中掩模標記和曝光對象標記同時成像在光電探測器靶面的情況。降低曝光裝置中光學投影系統(tǒng)的設計難度、制造成本和系統(tǒng)復雜度。
文檔編號G03F7/20GK101158816SQ20071004790
公開日2008年4月9日 申請日期2007年11月7日 優(yōu)先權日2007年11月7日
發(fā)明者呂曉薇, 兵 徐, 王鵬程 申請人:上海微電子裝備有限公司