CN102053479A - 光掩模缺陷的定位装置及定位方法 - Google Patents

Abstract

一种定位装置，包括：基座；气浮式X-Y两坐标平面移动台；光掩模放置台，设置在该移动台上，并且包括固定台和旋转台，前者固定在移动台上，旋转台与移动台可旋转地连接；固定台上设置X-Y方向反射部件和显示移动台X-Y方向的标记；旋转台上设置若干真空孔，用于吸附固定光掩模版；光掩模上设置粗、细对准标记；激光定位装置，设置在基座上，发出光照射到所述反射部件并接受反射光以测定光掩模放置台位置；光掩模激光对准装置，设置在光掩模放置台上方，寻找并对准置于光掩模放置台上的光掩模的粗对准标记和细对准标记，以测定光掩模的精确位置。

Description

光掩模缺陷的定位装置及定位方法

技术领域

本发明涉及半导体光掩模制作过程，特别是涉及光掩模缺陷修复中用于缺陷定位的装置及方法。

背景技术

光掩模的制造和修复在半导体工业中是一项重要技术。

通常的深紫外线光刻中采用的典型光掩模包括光透明衬底，该光透明衬底上包含掩模层，该掩模层是不透光图案。光只穿过透光区，在光掩模下产生图案。

掩模缺陷通常可以分为：不透明缺陷和透明缺陷。不透明缺陷通常是可以用减去方法修复的外来部件，包括应为透明区中的不透明点或玷污，部件的多余颈状部或者桥状部，部件上的多余尖端或突起。透明缺陷通常是可以用添加方法修复的缺失的或不完整的部件，包括针孔，断线，或变细的线，凹坑和外来缺陷。

其他类型的缺陷包括由原始掩模数据带中的错误以及掩模处理不当所造成的缺陷，由掩模上的临界尺寸变化和部件的边缘质量即线条边缘粗糙所引起的缺陷。

缺陷可能出现在掩模层中，或者出现在衬底中。

在半导体制造中，光刻是经过光掩模对涂在半导体衬底上的光刻胶层进行选择性曝光来将光掩模上的图案转移到衬底上。由于集成电路的更复杂、更快速和更密集器件的需求，用于其制造的光掩模中的最小特征尺寸和间隔成比例缩小。随着缩小到纳米级，诸如隧道和微粒波干扰效应等量子效应对于器件性能而言变得很重要。因此，即使光掩模上的极小缺陷都会造成所产生的微芯片的整个失效，或者使它们失效前的平均寿命明显缩短。

通常，由于光掩模价格昂贵且复杂，当有些光掩模有缺陷时，有必要对光掩模的缺陷进行修复。

目前在光掩模修复工艺中最通用的工具是聚焦离子束，它能够蚀刻不透明缺陷和通过碳或金属淀积填充透明缺陷。

传统的修复装置如图1所示，X-Y移动台之间通常为直接接触。

传统的修复方法如图2所示，是用相同的复制图案和参考图案进行重叠、通过比较来找到缺陷并修复缺陷。

只有小于20微米的修复窗和对于高级别产品甚至只有10微米的修复窗才可以达到修复的精度。对于孤立图案，由于在修复窗中没有参考图案，导致目前的修复机不能解决孤立缺陷的修复问题。

用目前的修复方法，由于对孤立缺陷的修复精确性不够高，如NEC和日本精工制造的修复机不能修复孤立缺陷。因此，当掩模上出现孤立缺陷时，不得不退回重新制作。

发明内容

本发明的目的是提供一种光掩模缺陷的精确定位装置，该装置能够精确定位缺陷位置，特别是孤立缺陷。

本发明还提供一种光掩模缺陷的精确定位方法。

本发明也提供包含该定位装置的修复装置以及采用该定位装置定位缺陷位置的光掩模缺陷修复方法。

为实现本发明的上述目的，本发明的用于精确定位光掩模缺陷位置的定位装置包括：

基座；

气浮式X-Y两坐标平面移动台，固定在基座上；

光掩模放置台包括固定台和旋转台，固定台与气浮式X-Y两坐标平面移动台固定，旋转台相对于气浮式X-Y两坐标平面移动台可转动地连接在气浮式X-Y两坐标平面移动台上；X-Y方向反射部件和X-Y方向显示标记设置在光掩模放置台的固定台上；旋转台上设置若干真空孔，用于吸附固定光掩模版；

激光定位装置，设置在基座上，发出光照射到所述反射部件并接受反射光以测定光掩模放置台位置；射光以测定光掩模放置台位置；

光掩模版上具有粗对准标记和细对准标记；

光掩模激光对准装置，设置在光掩模放置台上方，寻找并对准置于光掩模放置台上的光掩模的粗对准标记和细对准标记，以测定光掩模的精确位置。该装置利用激光扫描光掩模版上的粗对准标记和细对准标记的X-Y方向的边缘以及光掩模放置台上的X-Y方向标记，测量出这些粗细对准标记的位置，进而测算出光掩模上对准标记的X-Y方向相对于移动台的X-Y标记方向的角度，将光掩模的X-Y方向旋转到与移动台的X-Y标记方向平行。

根据本发明，优选地，所述气浮X-Y两坐标平面移动台包括：

第一移动台，包括两个并排设置的气浮导轨和滑动部件，导轨固定在基座上；

第二移动台，包括一个气浮导轨和滑动部件，导轨固定在第一移动台的两个滑动部件上；

第一直线驱动电机，设置在第一移动台的两个气浮导轨之间，该驱动电机的动子与第二移动台的导轨底部连接，用于驱动第一移动台的滑动部件和第二移动台的导轨，使其在第一方向上相对于第一移动台的导轨和基座移动；

第二直线驱动电机，设置在第二移动台的气浮导轨和滑动部件之间，该驱动电机的动子与第二移动台的滑动部件底部连接，用于驱动第二移动台的滑动部件，使其在垂直于第一方向的第二方向上相对于第一移动台移动。

旋转驱动电机设置在移动台中，或者设置在第二移动台的滑动部件中，其定子与滑动部件连接，其动子与旋转台连接，从而使旋转台相对于移动台转动。

优选地，在移动台和旋转台之间还可设置旋转台托盘，该旋转台托盘固定在移动台上，旋转台相对于旋转台托盘可转动地连接在旋转台托盘上。

优选地，在旋转台和移动台之间，或者旋转台和旋转台托盘之间还可设置旋转轴部件，旋转轴部件的一端与旋转台连接，另一端与旋转驱动电机的动子连接，旋转驱动电机的定子与旋转台托盘或移动台连接。

移动台、旋转台托盘、旋转轴部件中均设置真空通道与旋转台上的真空孔相连通。

旋转轴部件可以是任何适宜连接旋转台与移动台或旋转台托盘中设置的电机连接的结构形式，优选地，包括：圆柱状本体，其内部设有真空通道；若干个真空臂，设置在本体的上部外周，臂内部设有真空通道，本体内真空通道与臂内部真空通道相连通；真空臂与旋转台的真空孔相配合。

移动台或旋转台托盘中具有与旋转轴部件相配合的结构。即移动台或旋转台托盘中可以有圆柱状开口和气孔，圆柱状开口设置在移动台顶部或第二移动台的滑动部件顶部，其与旋转轴部件的圆柱状本体相配合；第一气孔设置在该圆柱状开口的底部，其与圆柱状本体中的通道相对应；第二气孔设置在移动台的侧面或第二移动台的滑动部件的侧面并与第一气孔相通，第二气孔用于连接外部真空系统；旋转驱动电机设置在移动台顶部圆柱状开口内或第二移动台的滑动部件顶部圆柱状开口内，其定子与移动台或第二移动台的滑动部件连接，其动子与旋转轴部件连接，以驱动旋转轴部件转动来带动旋转台转动；

旋转台有圆柱状开口和与其连接的若干个长槽，圆柱状开口设置在旋转台底部，其圆柱状开口与圆柱状本体相配合，长槽的数量、大小和形状与本体外周设置的臂的数量、大小和形状相配合，以便旋转轴部件的顶部置于旋转台开口中并与其连接，同时旋转轴部件的底部置于移动台顶部或第二移动台的滑动部件顶部中的圆柱状开口中，并与设置在移动台或第二移动台的滑动部件顶部中的旋转驱动电机连接；

长槽的端部有气孔通到旋转台顶部；

通过对移动台或第二移动台的滑动部件侧面的气孔及其圆柱状开口底部的气孔，圆柱状本体及臂中的通道和旋转台上的气孔构成的通道抽真空，使光掩模版牢固吸附在旋转台上，使掩模版固定。

优选地，本发明的光掩模放置台还包括旋转台托盘，该托盘设置在旋转台与移动台或第二移动台的滑动部件之间并固定在移动台或第二移动台的滑动部件上；旋转台托盘中心有一圆柱状开口，旋转驱动电机设置在该开口底部，旋转轴部件的圆柱状本体可容置于该开口中，并与设置在旋转台托盘的圆柱状开口中的旋转驱动电机的动子连接；在该开口的底部有第一气孔，在该托盘的侧面有第二气孔，该两个气孔之间相连通，而且第二气孔与外部真空设备连接。

另一个可选择的方式是，本发明的光掩模放置台还包括旋转台托盘，该托盘设置在旋转台与移动台或第二移动台的滑动部件之间并固定在移动台或第二移动台的滑动部件上；旋转台托盘中心有一圆柱状通孔，旋转轴部件的圆柱状本体穿过该通孔与设置于移动台或第二移动台的滑动部件中的旋转驱动电机动子连接，第一气孔设置在移动台或第二移动台的滑动部件的开口低部，第二气孔设置在移动台或第二移动台的滑动部件的侧面，两气孔互相连通，而且第二气孔与外部真空设备连接。

优选地，旋转轴部件的真空臂和旋转台中长槽的数量分别是三个。

优选地，所述的粗对准标记为两个，而且设置在掩模版的一条边上靠近角处；所述的细对准标记为四组，分别设置在掩模图案外围与掩模版的四个边平行的线上。更优选，所述的粗对准标记是两个十字，所述的细对准标记由方向相互垂直的两组线条构成的图形，每条边上各为9个图形。

本发明还提供光掩模缺陷修复装置，其中，包括上述的精确定位装置。

本发明又提供一种光掩模缺陷的定位和修复方法，包括如下步骤：

a.将光掩模置于光掩模放置台的的旋转台上，抽真空，使光掩模牢固吸附在旋转台上，以使光掩模相对放置台的位置固定下来；

b.利用光掩模激光对准装置，对光掩模进行粗对准和细对准，利用激光扫描粗细对准图形的X-Y方向的边缘，以及光掩模放置台的固定台上的X-Y方向标记，测量出这些图形的位置，进而测算出光掩模上对准图形的X-Y方向相对于固定台上的X-Y方向的角度，再将此角度信号反馈给旋转台的控制电机，控制电机控制旋转台移动，将光掩模旋转到其X-Y方向与固定台上的X-Y方向标记的移动台的X-Y移动方向平行，并定义光掩模版上(0，0)坐标的位置；

c.以光掩模上所述位置为(0，0)点建立X-Y坐标系，其移动台本身也有一个X-Y坐标系统，这个系统也是在光掩模激光对准装置扫描移动台的X-Y标记图形后确立下来的，两个坐标系统有一一对应的相对位移关系；

d.根据检验出的缺陷位置在光掩模制作设计的图形数据库中找到缺陷位置相对应的精确坐标(这个数据库是图形处理部门先建立好的，给制作光掩模过程中曝光和检验用的)；将所述缺陷坐标输入到所述移动台坐标系统；

e.利用激光定位装置，控制移动台的精确的位置移动，将光掩模的缺陷位置精确地移动到修复腔体正下方；

f.修复所述位置的缺陷。

本发明中，从设计好的图形数据库中获得准确的缺陷位置的坐标是利用图形处理软件(如CATS，Auto CAD等)从图形数据库中进行缺陷位置相对于坐标定义为(0，0)的粗对准标记的量测所得到的。

由于本发明采用精确度高的移动台，通过光掩模激光对准装置以及光掩模上的粗、细对准标记将光掩模的位置和移动台的位置对应起来，并利用激光定位装置控制移动台相对修复腔体位置的精确移动，使得能够精确定位缺陷位置，并对其进行修复，特别是传统的修复机不能做到的对孤立缺陷的精确定位和修复。

本发明的移动台由低膨胀系数的刚性材料制成，优选地，本发明的移动台由低膨胀系数的合金钢制成。

本发明移动台的工作原理：整个移动台是放置并固定在一个大理石的基座上，第一移动台和第二移动台的导轨和滑动部件是气浮式接触，这样可以减少摩擦，隔离外界的震动干扰。激光定位装置将移动台位置信号反馈给线性马达控制器数字信号处理器，再传送信号给X-Y方向控制板，控制板再将信号传送给移动台马达驱动放大器，进而提供动力给X-Y方向线性马达。

气浮方式的优点在于：摩擦力小，移动位置的精确度高；减少上下部件的摩擦，还可避免污染；降低震动干扰。

根据本发明的优选实施方式，光掩模放置台的固定台的底侧有固定孔，用来将固定台固定在第二移动台的滑动部件上；在该固定台上设置一个X-Y方向标记，优选是十字图形；在该固定台上设置X-Y方向的反射部件，优选地，该反射部件是反射镜。

在本发明中，优选地，激光定位装置是激光干涉仪，包括激光器、反光镜和干涉仪，优选激光光源波长为632.8nm。

激光定位装置的工作原理：氦氖激光器所发出的一束光(20MHz)经过分光镜，分出两束光，分别照射X和Y方向，再由X和Y方向的干涉仪分别产生四束光，分别照射到光掩模放置台的X方向和Y方向，修补腔体的X方向和Y方向的反射部件上，在X和Y方向各产生四束反射光，反射光与入射光产生干涉，当移动台移动过程中，出射与入射光会产生不同频率的光，然后被信号接收器接收，再与20MHz的信号对比，根据多普勒位移效应，就可以精确地计算出移动台所移动的每一个位置。

光掩模激光对准装置的工作原理是基于激光复写器第二次对准，即利用激光和CCD摄像机对设定坐标的图形进行搜寻，搜寻到粗和细对准图形，会进行X和Y方向的边缘对准。

本发明利用激光对准装置，通过高精确对准激光如波长为532nm的绿激光，对光掩模进行粗对准和细对准，在对准之后，可以测算出光掩模上对准图形的X-Y方向相对于激光对准扫描的移动台X-Y方向的角度，再将此角度信号反馈给旋转台的控制电机，控制电机控制旋转台移动，将光掩模旋转到其X-Y方向与移动台X-Y移动方向平行，并定义光掩模中粗对准标记为(0，0)点的位置，在这里，光掩模激光对准装置扫描的X-Y方向与移动台的X-Y方向是利用移动台上的X-Y方向标记图形调整好并保持平行的。这样以光掩模上粗对准标记为(0，0)点的X-Y坐标系就确立了，移动台本身也有一个X-Y坐标系统，这个系统也是在光掩模激光对准装置扫描移动台上的X-Y方向标记图形后确立下来的，两个坐标系统有一一对应的相对位移关系，这样，移动台利用激光定位装置将光掩模上的缺陷位置精确地移动到修复腔体正下方；从而进行修复。

根据本发明的装置和方法，不管修复机的修复窗大小，都可以进行缺陷的准确对准，特别是对于原来的修复机不能修复的孤立缺陷，可以准确定位而进行修复。

本发明的另一个优点是修复的精确度得到控制，要求在3西格马(δ)的误差不大于25nm。

附图说明

通过以下结合附图的对非限定性实施例的描述，本发明的其它目的、特征和优点将变得更为明显和突出。其中，相同或相似的附图标记表示相同或相似的装置或部件。

图1是现有技术的修复机的示意图。

图2是现有技术的修复过程示意图。

图3A～3D是本发明的具有孤立缺陷的掩模的修复过程示意图。

图4是根据本发明的一个优选实施方式，高精确度移动台示意图。

图5是根据本发明的一个优选实施方式，光掩模放置台的结构示意图。

图6A～6E是根据本发明的一个优选实施方式，光掩模放置台的分解示意图。

图7是根据本发明的一个优选实施方式，旋转轴部件的结构示意图。

图8A～8D是根据本发明的一个优选实施方式，光掩模放置台中有旋转轴部件时的结构示意图。

图9是根据本发明的一个具体实施方式，第一移动台的结构示意图。

图10是根据本发明的一个具体实施方式，第二移动台的结构示意图。

图11是根据本发明的一个具体实施方式，第一移动台和第二移动台的实现气浮方式的气体通道和流向示意图。

图12是根据本发明的一个具体实施方式，第一移动台的驱动装置示意图。

图13是根据本发明的一个具体实施方式，第二移动台的驱动装置示意图。

图14是根据本发明的一个具体实施方式，定位装置工作示意图。

图15是根据本发明的一个具体实施方式，定位装置的工作过程流程示意图。

图16是激光定位装置(LMS)的多普勒位移效应工作原理图。

图17是根据本发明的一个具体实施方式，光掩模激光对准装置的光路示意图。

图18是光掩模上已形成的粗细对准图形以及分布图。

图19A～19D是本发明的移动台的定位精确度测试设计图形示意图。

图20是说明量测的简单原理图。

图21是本发明的一个具体实施方式的检测数据结果。

具体实施方式

以下结合附图和优选的实施方式对本发明进行详细说明。

现有技术的光掩模缺陷修复机，如图1所示。其中有光源01及光学系统02，气体注射器04，第二离子探测器03，电子枪05以及用于放置待修复光掩模的移动台(06和08)。该移动台包括X方向移动台06及其驱动器07和Y方向移动台08及其驱动器09，两个移动台之间通常是通过滚珠接触。其不足之处或缺点是移动控制的精度不高，通常移动精度大于10μm。

图2是按照现有技术的方法定位和修复缺陷的示意图。根据现有技术的方法，如图2所示，是利用缺陷21周围相同的参考图形22来定位并复制位置和大小，如图中23所示，再对该定位和复制的缺陷位置和大小进行修复。具体地，是先将正常位置的相同图形的边缘进行描绘，其中描绘的图形包括正常图形和缺陷图形的边缘，再将描绘的边框复制到缺陷位置，并利用缺陷位置的正常图形进行边缘对准，那么边缘对准后就可以确定所要修复的缺陷的图形位置和大小，所以该方式对修复窗的大小有很高的要求，只有放大倍率比较高的修复窗，图形边缘描绘的精度才会较高。现有技术的利用修复窗中出现的缺陷周围的参考图形来进行定位并修复的方式对于孤立缺陷难以准确定位并进行修复。

本发明是在现有技术修复机的基础上，通过采用新的定位装置实现对缺陷位置的精确定位并修复缺陷，本发明的装置及方法特别适用于现有技术通常不能准确定位的孤立缺陷以及较大缺陷的定位和修复。

本发明的具有孤立缺陷的掩模的修复过程的例子如图3A～3D所示。其中，如图3A所示，光掩模31上具有孤立缺陷32。在光掩模制作设计的图形数据库中找到缺陷相对应的精确坐标位置(这个数据库是图形处理部门先建立好的，给制作光掩模过程中曝光和检验用的)，从设计好的图形数据库中获得准确的缺陷位置的坐标是利用图形处理软件如CATS在数据库提供的缺陷坐标基础上得到缺陷在该定位系统中的相对坐标，如图3B所示。然后按照该相对坐标，进行对准并移动到缺陷位置，如图3C所示。再对精确对准的缺陷位置进行修复，修复后的掩模如图3D所示。按照本发明的这种定位方式，可以准确定位并修复掩模版上的包括孤立缺陷和大缺陷在内的任何缺陷。

根据本发明，用于精确定位光掩模缺陷位置的定位装置主要通过设置有X-Y方向反射部件的气浮式X-Y两坐标平面移动台、光掩模放置台、激光定位装置和光掩模激光对准装置相结合，实现了光掩模缺陷位置的准确定位，从而修复包括孤立缺陷和大缺陷在内的掩模版上的任何缺陷。

气浮式X-Y两坐标平面移动台和激光定位装置均设置在基座上，激光定位装置发出的光照射到气浮式X-Y两坐标平面移动台的X-Y方向反射部件上，激光定位装置同时接收从反射部件反射的光，以测定放置在该移动台上的光掩模的位置；光掩模激光对准装置设置在该移动台上方，用于寻找并对准光掩模，以测定光掩模的精确位置。

根据本发明，高精确度定位装置包括：基座，气浮式X-Y两坐标平面移动台，光掩模放置台，光掩模激光对准装置和激光定位装置。

较好是，基座由大理石制成，气浮式X-Y两坐标平面移动台由低热膨胀系数的合金钢制成。

图4所示是固定在基座上的本发明的一个具体实施方式的移动台的示意图，其中，气浮式X-Y两坐标平面移动台5固定在基座上，光掩模放置台53固定在气浮X-Y两坐标平面移动台5上。

一般，X-Y反射部件和显示X-Y方向的标记图形设置在气浮式X-Y两坐标平面移动台顶面上，也可以设置在光掩模放置台的固定部分(即相对于X-Y移动台顶面固定的部分)，但当关掩模放置台整体可相对于X-Y移动台转动时，必须设置在X-Y移动台上。

根据该实施方式，如图4所示，高精确度移动台5包括：第一气浮导轨移动台51，第二气浮导轨移动台52和光掩模放置台53。第一气浮导轨移动台51包括第一气浮导轨511、513，第一移动台面(或滑动部件)512、514以及第一线性驱动装置518；第二气浮导轨移动台52包括第二气浮导轨521和第二移动台面(或滑动部件)522以及第二线性驱动装置528，第二气浮导轨移动台52固定在第一移动台面512和514上；光掩模放置台53固定在第二移动台面522上，待修复的光掩模可置于光掩模放置台53上。

根据本发明的一个优选实施方式，如图5A所示是光掩模放置台的结构示意图，光掩模放置台53包括一个固定台531和一个旋转台532。还或者还可以在固定台531和旋转台532之间设置旋转托盘533，旋转托盘固定在第二移动台面上。固定台531通过其底部的连接孔(图中未示出)固定到第二移动台面522或旋转托盘上，而旋转台532相对于固定台及第二移动台面522可旋转地连接在第二移动台面522，或者相对于旋转托盘可移动地连接到旋转托盘上。这样便于调整置于光掩模放置台的旋转台上的掩模版的X-Y方位，使其与移动台的X-Y方向一致。光掩模放置台的固定台531上设置两个反射部件541和542，以及显示X-Y方向的标记图形543。

如图6A～6E所示是旋转台的连接方式示意图。旋转台532通过一个旋转轴部件534与第二移动台连接。

如图6A所示是旋转台的俯视图。旋转台532的上面有三个真空孔5321。

图6B是从图6A的B-B方向的剖视图。其中三个真空孔几乎垂直地通到旋转台的中部附近。

图6C是图6B的C-C方向剖视图。其中，在旋转台的中部位置设置三个的长槽5322呈辐射状分布，长槽端部与三个真空孔5321底部相连通，三个长槽形成的辐射状的中心有一个几乎垂直的真空孔5323通到旋转台的背面。

图6D是旋转台的背面示意图。

如图6B所示，圆柱状旋转轴部件534有一个轴向中心孔，该旋转轴部件顶部与旋转台底部连接，旋转轴部件的中心孔5323与旋转台背面的真空孔5323相连通。在旋转轴部件一侧可设置旋转驱动电机536，用于驱动旋转轴部件534转动。该旋转轴部件534和电机536被容置于移动台中或置于设置在旋转台和移动台之间的旋转台托盘533中，电机的定子与移动台或旋转台托盘533连接，动子与旋转轴部件534连接，通过驱动旋转轴部件524转动来带动旋转台532相对于移动台或旋转台托盘533转动。

图6E是旋转台托盘533中容置旋转轴部件和旋转驱动电机536的示意图。其中，旋转台托盘533中设置一个凹槽5331，该凹槽与旋转轴部件534及电机536外形相配合，以容置旋转轴部件534和电机536。该凹槽5331的底部设置一个真空孔5332，其与旋转轴部件534的中心孔底部相连通。

图7所示是另一种旋转轴部件的示意图。旋转台532通过如图7所示的旋转轴部件535与第二移动台面522或旋转台托盘533连接。

如图7所示，旋转轴部件535由圆柱状本体5351、内部真空通道5353、三个真空臂5352构成，其中三个圆柱状真空臂5352基本均匀地分布在该本体5351的上部外周上，三个真空臂5352的真空通道5354与内部真空通道5353互相连通。

图8A是光掩模放置台上设置旋转台托盘的示意图。

该旋转台托盘有一凹槽5331，该凹槽与旋转轴部件535相配合，而且在该凹槽5331的底部有一真空孔5332，其旋转轴部件535的内部真空通道5353相连通。

图8B是旋转轴部件设置在旋转托盘中的示意图。

图8C是旋转台的背面示意图。在旋转台的背面有与旋转轴部件535相配合的长槽5326和圆槽5325。圆槽5325用于容置旋转轴535的顶部，并于其连接。长槽5326与旋转轴部件535的三个真空手臂5352相配合并容置这三个真空手臂。每个长槽5325的外端与旋转台的三个真空孔5321相连通。可在圆槽5325的底部设置旋转驱动电机(图中未示出)，其动子与旋转轴部件535连接，其定子与旋转托盘的圆槽底部连接，通过旋转电机驱动旋转轴部件535转动来使旋转台相对于旋转托盘转动，也就是相对于第二移动台转动。

图8D是图8C的A-A方向剖视图。结合这两个图即可清晰了解旋转台中的真空通道结构。

当旋转台直接与第二移动台连接时，如图10所示，在第二移动台面上同样有一个圆柱状凹槽527，而且该凹槽底部有一真空孔529，在该移动台面的侧面有一真空孔528，真空孔529与真空孔528在第二移动台的滑动部件顶板内部相连通，同时真空孔528还与外部真空设备连接。

在第二移动台面的圆柱状开口527中可设置旋转驱动电机，其定子与第二移动的滑动部件台面连接，其动子与旋转轴部件底部连接，由此驱动旋转轴部件535转动，并带动旋转台532转动。

真空孔528，真空孔529，真空通道5353，真空通道5354以及气孔5323，5322及5321构成完整的真空通道，当启动真空设备后，通过抽真空可使光掩模牢固吸附在旋转台532上。

旋转台与第二移动台之间的连接不限于上述描述的内容，只要能够使旋转台相对于移动台转动的各种连接方式也都可用于本发明。

较为有利的是，在旋转台和第二移动台面之间设置一个旋转台托盘的方式，该托盘固定在第二移动台面上，对旋转台起到支撑作用，以使旋转台更稳定。

本发明的气浮式X-Y平面移动台包括：第一移动台51，第二移动台52。

如图9所示，第一移动台51，包括两个对称的气浮导轨511、513和滑动部件512、514，气浮导轨511和513分别固定在与基座固定的底座上，在两个气浮导轨之间设置第一直线驱动电机518。

如图10所示，第二移动台52，包括一个气浮导轨521和滑动部件522，气浮导轨522固定在第一移动台的滑动部件512和514上，在气浮导轨521的凹槽内以及气浮导轨521和滑动部件522之间设置第二直线驱动电机528。

第一移动台的气浮导轨511和513为丁字形导轨，滑动部件512和514分别套在气浮导轨511和513上，滑动部件可沿着导轨移动。

如图11所示，滑动部件512和514的顶板和底板的两端设置水平方向气孔516，以及在滑动部件512和514的顶板和底版的内侧设置垂直方向气孔510，以在滑动部件和导轨之间形成气膜，从而实现第一移动台的气浮导轨511和滑动部件512之间气浮接触方式56。

同样，在第二移动台的气浮导轨521中间和两侧面有凹槽，中间凹槽中设置直线驱动电机，滑动部件514的底板部分地伸进两侧面凹槽中，使滑动部件套在导轨上并可沿着导轨移动；在滑动部件522的顶板和底版的两端设置水平方向气孔526，以及在滑动部件522的顶板和底版的内侧设置垂直方向气孔520，以在滑动部件522和导轨521之间形成气膜，从而实现第二移动台的气浮导轨521和滑动部件522之间气浮接触方式56。

根据本发明的一个优选实施方式，如图12所示，第一直线驱动电机518包括定子5131和动子5133，定子包括开口朝向任意一个导轨的U形壳体5131，和在其内设置的均匀磁场5132，具有线圈的动子5133设置在该磁场中并与第二移动台的气浮导轨521底部连接。在线圈中通交流电时，带电的线圈就会受到磁场的作用力，根据电流的方向不同，受到的力的方向也会发生变化，这样就可以带动第二移动台的气浮导轨521和与其连接在一起的第一移动台的滑动部件512、514移动。

同样地，如图13所示，第二直线驱动电机528包括定子5231和动子5233，定子包括U形壳体5231，在其内部设置均匀磁场5232，具有线圈的动子5233设置在该磁场中并与第二移动台的滑动部件522的底部连接。在线圈中通交流电时，带电的线圈就会受到磁场的作用力，根据电流的方向不同，受到的力的方向也会发生变化，这样就可以带动第二移动台的滑动部件522移动。

第一移动台51的气浮导轨511和513底部设置若干固定孔(图中未示出)，分别与设置在基座表面的若干固定孔(图中未示出)相对应，并通过螺钉或螺杆进行固定连接，使第一移动台的气浮导轨511和513分别固定在基座上。

第一移动台51的滑动部件512和514顶部设置若干固定孔515，如图9所示，与设置在第二移动台52的气浮导轨522底部的若干固定孔(图中未示出)相对应，并通过螺钉或螺杆进行固定连接，使第二移动台的气浮导轨522与第一移动台的滑动部件512和514顶部固定在一起，使其连动。

第二移动台52的滑动部件522的顶部设置若干固定孔525，如图10所示，与设置在掩模放置台53的固定台531底部的固定孔(图中未示出)相对应，并通过螺钉或螺杆进行固定连接，使光掩模放置台53与第二移动台52的滑动部件固定在一起，使其连动。

通过第一移动台和第二移动台的移动使光掩模放置台在X-Y方向上精准移动。

根据本发明的一个优选实施方式，如图5所示，光掩模放置台的固定台531为一具有开放式圆形开口的方板，其开口大小与旋转台及旋转台托盘的大小相适应，以使旋转台可在该开口中相对于该板转动。在该板的底部设置若干固定孔(图中未示出)，与设置在第二移动台52的滑动导轨522的顶部的固定孔525相对应，从而使该板固定在上述气浮式X-Y两坐标平面移动台上。

如图5所示，在该固定台531的上表面设置一个X-Y方向标记543，如十字图形，用于指示移动台的X-Y方向。当然，该标记也可以是其他任何能够指示两个互相垂直的方向的图形，而不仅仅限于该实施方式中显示的十字图形。

较好的是，两个反射部件541、542按照X-Y方向设置在所述光掩模放置台的固定台531上，也就是设置在上述方板的两个相邻的直角边上，而且反射面朝向移动台的外侧。

根据本发明的优选实施方式，气浮方式是通过向设置在移动台的滑动部件中的充气通道充压缩空气，并控制移动台的滑动部件与导轨间压缩空气的压力来实现的，优选地，压力一般控制在110psig-140psig，使得X-Y移动台的滑动部件与导轨之间保持悬浮。这种气浮方式使滑动部件和导轨之间的摩擦阻力减小，便于控制移动精度。

本发明的精确定位装置还包括激光定位装置6和光掩模激光对准装置4。

激光定位装置6，设置在基座上，其发出的光照射到所述反射部件上，并接受反射光，出射光与反射光形成干涉进而产生不同频率的光，根据多普勒位移效应就可以测算出移动台的移动的精确位置，也就可以测定光掩模放置台位置。

根据本发明的一个优选实施方式，激光定位装置6是激光干涉仪。

激光干涉仪6的光路，如图14所示，包括激光光源61，入射路径62，反射路径63，修复腔反射镜65、66，激光干涉仪发出的光照射到所述的光掩模放置台53上的反射部件541和542以及修复腔3的反射部件65、66上，并接受反射光，出射光与反射光形成干涉进而产生不同频率的光，根据多普勒位移效应，就可以测算出移动台相对修复腔移动的精确位置，优选激光光源61是波长为632.8nm的激光。其工作原理如图17所示。

光掩模激光对准装置4可以设置在光掩模的上方，根据本发明的一个优选实施方式，如图14所示，光掩模激光对准装置4设置在光掩模的上方，固定在修复腔体3上。

图15是根据本发明的一个具体实施方式，定位装置的工作过程流程示意图。

图16是激光定位装置(LMS)的多普勒位移效应工作原理图。

如图17所示，光掩模激光对准装置4中，摄像机43是电荷耦合器件(Charge Coupled Device，CCD)摄像机，用于接收从激光光源发射的入射光和由被修复光掩模上反射来的光，对光掩模进行粗对准和细对准，利用激光扫描粗细对准图形的X-Y方向的边缘，因为有明暗的对比，可以量测出这些图形的位置，进而可以测算出光掩模上对准图形的X-Y方向相对于激光对准扫描的光掩模放置台上的X-Y方向标记显示的X-Y方向的角度，再将此角度信号反馈给旋转台的控制电机，控制电机控制旋转台转动，将光掩模的X-Y方向旋转到与移动台X-Y移动方向平行，并定义光掩模左下角的标记为(0，0)点的位置，这样，光掩模的位置相对于放置台和移动台的位置就确定下来了。在这里，光掩模激光对准装置扫描的X-Y方向与移动台的X-Y方向是利用光掩模放置台上的十字图形调整好并保持平行。

如图18所示，光掩模版1上除了图案区域11外，在掩模版的一边上设置两个粗调标记，如十字形标记12，在图案区域11外围还设置36组细调标记13，其中图案外围的每个边上设置9组如图18中的13所示的细调标记。优选地，粗、细调标记图形的长度为20μm，宽度为2μm。当然，粗、细调标记图形及设置方式不仅仅限于此，只要能够作为光掩模X-Y方向对准的任何图形及设置方式都可适用于本发明。

本发明的以上所述的缺陷精确定位装置用于光掩模缺陷的修复装置，精确定位待修复掩模上图案的缺陷位置，以便修复机准确修复缺陷。

可用于本发明的修复机，例如是SIR系列光掩模修补机，如图1所示，其修补原理主要是利用聚焦离子束(FIB)打在光掩模的缺陷上，若缺陷是Cr凸出的不透明缺陷，则加上辅助的蚀刻气体，用离子束将凸出的Cr打掉。若缺陷是凹进去的透明缺陷，则加上含碳成分的沉积气体，用离子束在缺陷处扫描将沉积以化学气相淀积(CVD)的方式将缺陷补齐。

根据本发明的一个实施例，图3A～3D是本发明的具有孤立缺陷的掩模的修复过程示意图。其中，图3A是具有孤立缺陷的掩模示意图；图3B是在光掩模上其他位置上与缺陷位置的原来图形相同的正常图形；图3C是得到定位的缺陷的示意图；图3D是进行修复后的掩模的示意图。

掩模上有孤立缺陷，如图3A所示，31为掩模，32为孤立缺陷。本发明的可修复孤立缺陷的方法，包括如下步骤：

在精确移动台上载上被修复光掩模31；

进行粗对准，所述的粗对准是用光掩模激光对准装置4和粗对准标记12进行，见图18，利用激光和CCD摄像机对设定坐标的粗调标记图形进行搜寻，通过激光的入射信号探测粗对准图形和反射信号反馈对准的信号，进行X和Y方向的边缘对准；定位光掩模上的图形。

进行细对准，所述的细对准是用光掩模激光对准装置4和细对准标记13进行，见图18，利用激光和CCD摄像机对设定坐标的细调标记图形进行搜寻，搜寻到的图形，会进行X和Y方向的边缘对准；

对准图形的X-Y方向相对于激光对准扫描的光掩模放置台上的X-Y方向标记显示的X-Y方向的角度，再将此角度信号反馈给旋转台的控制电机，控制电机控制旋转台转动，将光掩模的X-Y方向旋转到与移动台X-Y移动方向平行，并定义光掩模左下角的粗对准标记，即十字标记为坐标(0，0)点的位置，这样，光掩模的位置相对于放置台和移动台的位置就确定下来了。

再从检验机台检验出的缺陷位置去找到光掩模制作设计的图形数据库的相对应的精确的坐标位置(这个数据库是图形处理部门先建立好的，给制作光掩模过程中曝光和检验用的)；将所述缺陷坐标输入到所述移动台坐标系统；移动台利用激光定位装置将光掩模的缺陷位置精确地移动到修复腔体正下方；移动台以气浮式移动方式，由镭射干涉仪控制(多普勒原理)移动台精确度，如图16所示；如图15所示，按照移动台控制原理对移动台的移动进行控制。

然后，根据缺陷的类型，对精确定位的缺陷进行去除或填充的修复，得到如图3D中35所示的缺陷修复后的掩模。

因为本发明设计了两组对准标记，一组用于粗略对准而另一组用于精细对准。并通过高精确对准激光如波长为532nm的激光，来对准光掩模相对于放置台和移动台的位置，然后通过波长为632.8nm高精度激光定位装置，控制移动台移动的位置，再从检验机台检验出的缺陷位置去找到光掩模制作设计的图形数据库的相对应的精确的坐标位置，将该坐标输入移动台的坐标系统，移动台利用激光定位装置将光掩模的缺陷位置精确地缓慢移动到修复腔体正下方，最后进行缺陷修复。

利用本发明的装置及方法，不管修复机的修复窗大小，都可以进行缺陷的准确对准，特别是对于原来的修复机不能修复的孤立缺陷，可以准确定位而进行修复。

图19A～19D是本发明的用来确认光掩模激光对准装置和移动台的定位精度的图案示意图。其中，图19A是11×11的图形阵列；图19B是图19A的图形阵列中的一个设计图形，图中83是非透光区域，81和82是透光区域，81是第一次成型的图形(图形B)，事先设计好的图形A是在图形B的正中心；图19C显示第一次成型的图形，即图形B；图19D显示利用精确移动台定位修复后的图形，即图形A′。我们再利用KLA的量测图形位置的设备IPRO对修补的图形A′的位置进行量测。

图20是说明量测的简单原理图，也就是检查修复准确性的图案示意图。图20中83代表不透光区域，81和82(即图11中的图形A′)代表透光区域，如图中X方向虚线所示，从白色透光区82到灰色不透光区域83光强分布曲线图，定义灰阶50％为线的边缘，这样就可以量测出X方向的六条边的位置，同样也可以量测出Y方向六条边位置。

x1～x6，代表图形X方向的六条边，y1～y6代表图形Y方向的6条边，X、Y方向的框代表量测的范围。

其中X方向的误差为|CDx23-CDx45|/2；

Y方向的误差为|CDy23-CDy45|/2。

用激光对准和激光定位装置，在掩模上修复的图形，如图19D中的图形A′，所有位置的坐标结果，见图21中92所指示的线条所示。其中，3sigma≤25nm，我们可以调节平均值小于10nm。(这样可以增加移动台移动的位置更加准确)

其中，91为光掩模第一次曝光作为参考图形(如图19A～D中B部分)的坐标；92为实际修复的图形(如图19D中A′部分)坐标。

平均值代表修复图形在X和Y方向的平均偏差，3sigma代表标准偏差值。

从以上结果可以看出，用高精确度激光对准系统，在修复机移动台的3西格马(δ)的移动精确度为25nm时，缺陷修复准确性最大误差也小于30nm，修复机在高级别光掩膜修复的规格对关键尺寸(CriticalDimension，CD)的要求是：

设计的CD*90％≤修复的CD≤设计的CD*110％，

例如，CD-关键性尺寸为130nm&90nm的技术中，最高级别的光掩模层设计CD一般为520nm&440nm，所以修复的CD偏差要控制为≤10％，也就是CD偏差的绝对值≤52nm&44nm。以本发明的移动台的修复精度≤30nm，可以达到修复规格的要求。

虽然以上所述是针对本发明的一些具体实施方式进行的描述，但不仅仅限于这些实施方式，其它变化或进一步改进的实施方式可以在不背离本发明的构思的范围下设计出，因此这些变化和改进都应属于本发明的范围。

Claims (12)

1.一种定位装置，其特征在于，包括：

基座；

气浮式X-Y两坐标平面移动台，固定在基座上，用于将光掩模放置台在X-Y方向精确移动；

光掩模放置台，包括固定台和旋转台，固定台固定在所述气浮式X-Y两坐标平面移动台上，旋转台相对于所述气浮式X-Y两坐标平面移动台可旋转地连接在气浮式X-Y两坐标平面移动台上；X-Y方向反射部件和X-Y方向标记设置在光掩模放置台的固定台上；旋转台上设置若干真空孔，用于吸附固定光掩模版；

激光定位装置，设置在基座上，发出光照射到所述反射部件并接受反射光以测定光掩模放置台位置；

光掩模上设置粗对准标记和细对准标记；

光掩模激光对准装置，设置在光掩模放置台上方，该装置利用激光扫描光掩模版上的粗对准标记和细对准标记的X-Y方向的边缘以及光掩模放置台上的X-Y方向标记，测量出这些粗细对准标记的位置，进而测算出光掩模上对准标记的X-Y方向相对于移动台的X-Y标记方向的角度，将光掩模的X-Y方向旋转到与移动台的X-Y标记方向平行。

2.如权利要求1所述的定位装置，其特征在于，所述气浮X-Y两坐标平面移动台包括：

第一移动台，包括两个并排设置的气浮导轨和滑动部件，导轨固定在基座上；

第二移动台，包括一个气浮导轨和滑动部件，导轨固定在第一移动台的两个滑动部件上；

第一直线驱动电机，设置在第一移动台的两个气浮导轨之间，该驱动电机的动子与第二移动台的导轨底部连接，用于驱动第一移动台的滑动部件和第二移动台的导轨，使其在第一方向上相对于第一移动台的导轨和基座移动；

第二直线驱动电机，设置在第二移动台的气浮导轨和滑动部件之间，该驱动电机的动子与第二移动台的滑动部件底部连接，用于驱动第二移动台的滑动部件，使其在垂直于第一方向的第二方向上相对于第一移动台移动。

3.如权利要求1或2所述的定位装置，其特征在于，光掩模放置台的旋转台与移动台之间设置旋转台托盘，该托盘固定在移动台上，旋转台相对于该托盘可转动地与其连接。

4.如权利要求1～3任一所述的定位装置，其特征在于，旋转驱动电机设置在旋转台托盘或移动台中，旋转台与旋转驱动电机的动子连接，旋转台托盘或移动台与旋转驱动电机的定子连接。

5.如权利要求4所述的定位装置，其特征在于，旋转台与旋转台托盘或移动台通过旋转轴部件连接，旋转轴部件的一端与旋转台连接，另一端与旋转驱动电机的动子连接，旋转驱动电机的定子与旋转台托盘或移动台连接。

6.如权利要求1～5任一所述的定位装置，其特征在于，移动台中，或者移动台和旋转台托盘和/或旋转轴部件中，具有真空通道与旋转台的真空孔相连通。所述的旋转轴部件具有内部真空通道，其顶部与光掩模放置台连接，其底部与旋转电机的动子连接，光掩模放置台的真空通道与旋转轴部件的真空通道相连通。

7.如权利要求6所述的定位装置，其特征在于，所述的真空孔是三个。

8.一种光掩模缺陷修复装置，其特征在于，包括权利要求1～7中任一所述的定位装置。

9.一种光掩模缺陷的定位方法，包括如下步骤：

a.将光掩模版置于光掩模放置台上，抽真空，使光掩模版牢固吸附在光掩模放置台上，以使光掩模相对放置台的位置固定下来；

b.利用光掩模激光对准装置，对光掩模进行粗对准和细对准，利用激光扫描光掩模版上的粗细对准标记的X-Y方向的边缘以及光掩模放置台上的X-Y方向标记，测量出这些粗细对准标记的位置，进而测算出光掩模上对准标记的X-Y方向相对于移动台的X-Y标记方向的角度，将光掩模的X-Y方向旋转到与移动台的X-Y标记方向平行，然后定义光掩模版上(0，0)坐标的位置；

c.以光掩模上所述位置为(0，0)点建立X-Y坐标系统，与移动台的X-Y坐标系统有一一对应的相对位移关系；

d.根据检验出的缺陷位置，在光掩模制作设计的图形数据库中找到与缺陷位置相对应的精确坐标；将所述缺陷坐标输入到所述移动台坐标系统；

e.利用激光定位装置，控制移动台的精确的位置移动，将光掩模的缺陷位置精确地移动到修复腔体正下方。

10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，从设计好的图形数据库中获得准确的缺陷位置的坐标是利用图形处理软件从图形数据库中进行缺陷位置相对于坐标定义为(0，0)的位置的量测所得到的。

11.根据权利要求9或10所述的方法，其特征在于，以一个粗对准标记作为坐标(0，0)的位置。

12.根据权利要求9～11任一所述的方法，其特征在于，步骤c还包括将测算出的光掩模上对准标记的X-Y方向相对于移动台的X-Y标记方向的角度信号反馈给旋转台的旋转驱动电机，由旋转驱动电机控制旋转台转动到光掩模的X-Y方向与移动台的X-Y标记方向平行。

Images