CN102117016A

CN102117016A - 一种扫描光刻机掩模台位置测量装置

Info

Publication number: CN102117016A
Application number: CN2010100224076A
Authority: CN
Inventors: 齐芊枫; 李志龙; 李正贤
Original assignee: Shanghai Micro Electronics Equipment Co Ltd; Shanghai Micro and High Precision Mechine Engineering Co Ltd
Current assignee: Shanghai Micro Electronics Equipment Co Ltd; Shanghai Micro and High Precision Mechine Engineering Co Ltd
Priority date: 2010-01-04
Filing date: 2010-01-04
Publication date: 2011-07-06

Abstract

一种扫描光刻机掩模台位置测量装置，包括X向测量镜、Y向测量镜和Z向测量镜，其中，Z向测量镜包括两个垂向平面反射镜和三个垂向45度反射镜，其特征在于，两个垂向平面反射镜被安装于不运动的镜头上，而三个垂向45度反射镜被安装于可运动的承版台上。

Description

一种扫描光刻机掩模台位置测量装置

技术领域

本发明涉及扫描光刻机，尤其涉及扫描光刻机的掩模台位置测量装置。

背景技术

扫描光刻机在其曝光过程中，掩模台与工件台需要做相对扫描运动。为了使掩模上的图形能够以良好的成像质量成像于硅片上的相应位置，需要实时获得掩模台的6自由度位置信息，即X、Y、Rz、Z、Rx、Ry，以便通过伺服系统对掩模台在扫描过程中的位置进行控制。

当前，掩模台的水平向位置，即X、Y、Rz普遍采用干涉仪进行测量，而垂向位置Z、Rx、Ry常通过在投影物镜顶部安装若干个电容传感器，通过与掩模台底部的金属极板之间间距的改变测得掩模台的高度和倾斜量。

这种技术方案的缺陷在于：

1.水平向测量传感器与垂向测量传感器类型不一致，这就带来两套测量系统的信号同步性问题；

2.电容传感器本身的测量范围和线性区有限，这就要求掩模台底部与物镜顶部非常接近，不利于其他传感器的安装布置；

3.随着曝光线条的关键尺寸不断减小，对像质的要求越来越高，因此需要更精密的掩模台垂向控制，而由于边缘电场效应的存在，电容传感器分辨率受到限制，使其难以应用于更精密的光刻机中；

4.电容传感器属于电性测量，位于物镜顶部的传感器和掩模台底面的测量极板需要专门的电路，给掩模台的设计带来了不便。

激光干涉仪属于光学测量，结构简单、紧凑，分辨率高且与量程无关，可以作为理想的垂向测量传感器。

另外，现有技术都是将由于激光测量的平面反射镜安装在运动的承版台即掩模台上，这使得承版台的尺寸和重量都比较大。从而影响到承版台的结构特性和加速度。随着光刻机的产率提高，高速度，高加速度的工件台和掩模台必然成为发展方向。

发明内容

本发明的目的在于提供一种扫描光刻机掩模台位置测量装置，该装置能提供高速度和高加速度的工件台和掩模台。

本发明提供的扫描光刻机掩模台位置测量装置，用于光刻设备中，光刻设备包括镜头和承版台，所述扫描光刻机掩模台位置测量装置包括X向测量镜、Y向测量镜和Z向测量镜，其中，Z向测量镜包括两个垂向平面反射镜和三个垂向45度反射镜，其特征在于，两个垂向平面反射镜被安装于镜头上，而三个垂向45度反射镜被安装于承版台上。

优选的，所述光刻设备的镜头固定不动，而承版台为可动式的。

其中，X向测量镜包括安装于不运动的镜头上的X向平面反射镜和安装于承版台上的两个X向45度反射镜。

其中，三个垂向45度反射镜呈三角形布置，其反射光线与两个垂向平面反射镜的反射光线垂直。

其中，X向测量反射镜被直接镀于承版台上。

其中，三个垂向45度反射镜呈等腰三角形布置，其反射光线与两个垂向平面反射镜的反射光线垂直。

其中，各个方向都采用激光干涉仪激光干涉仪进行测量。

本发明将Z向的平面反射镜由现有技术中的布置在运动体承版台上改为布置在非运动体的镜头上。这样承版台的尺寸和重量可以做得更小，从而提高承版台的结构特性和加速度；同时在做大范围运动时，可以全程用激光测量，而且不会涉及到激光测量切换问题。同时，水平向和垂向的传感器一致，便于信号同步控制，还能使垂向测量的测量范围(即量程)增加；通过在物镜顶部安长条反射镜，在承版台上装45度反射镜，使干涉仪的测量光可以从任意水平方向引入，从而能够在大的运动范围内进行垂向测量；另外，物镜上的平面反射镜可以做得很大，在大行程运动时，不存在激光切换问题。

附图说明

通过本发明实施例并结合其附图的描述，可以进一步理解其发明的目的、具体结构特征和优点。其中，附图为：

图1所示为根据本发明第一实施例的掩模台六自由度测量原理图；

图2所示为根据本发明第一实施例的掩模台垂向测量原理图；

图3所示为根据本发明第二实施例的掩模台六自由度测量原理图。

具体实施方式

下面，结合附图详细描述根据本发明的优选实施例。

第一实施例：

如图1和图2所示，承版台106可以在Y向做大范围的运动。其中X，Y，Z，Rx，Ry和Rz的值都是通过激光干涉仪测量，这样水平向和垂向的传感器一致，便于信号同步控制，同时，使垂向测量的测量范围(即量程)增加；

X向平面反射镜102被安装在不运动的镜头108上。运动体承版台106上装有两个X向45度反射镜105a和105b，可以将Y向发出的测量光反射到X向，结合Y向参考镜109，就可以利用激光干涉仪实现X向的高精度测量。这种布局方式和现有的将X向平面反射镜102安装在运动体承版台106上不同，根据本发明的结构布局可以使得承版台106的重量和尺寸不受X向反射镜的尺寸约束，可以将承版台106设计得更轻更小。

Y向测量布局和现有技术中的一样，即将Y向角锥反射镜103a和103b安装在承版台106上。通过和参考镜109作比较，可以实现Y向的高精度测量。

Z向的测量布局和X向大体相同。通过在固定不动的镜头108上布置两个长条形的垂向平面反射镜107a和107b，在运动的或可动式的承版台106上布置三个垂向45度反射镜104a、104b和104c，就可以实现Z，Rx和Ry的测量。三个垂向45度反射镜104a、104b和104c呈三角形布置，其反射光线和两个垂向平面反射镜107a和107b的反射光线垂直。垂向平面反射镜107a和107b不受太多的空间约束，可以做得很长。这样，在承版台106在Y向做大范围的运动时，全行程的激光测量光路都不会超出垂向平面反射镜107a和107b的测量范围，因而不需要垂向激光切换。

通过在物镜顶部安长条反射镜，在承版台上装45度反射镜，使干涉仪测量光可以从任意水平方向引入，从而能够在大的运动范围内进行垂向测量；另外，物镜上平面反射镜可以做得很大，在大行程运动时，不存在激光切换问题。

第二实施例：

本实施例的主要测量原理和第一实施例大体相同。不同之处在于X向的测量反射镜直接镀在承版台106上。

Z向的测量布局和X向大体相同。通过在固定不动的镜头108上布置两个垂向平面反射镜107a和107b，在运动的或可动式的承版台106上布置三个垂向45度反射镜104a、104b和104c，就可以实现Z，Rx和Ry的测量。三个垂向45度反射镜104a、104b和104c呈等腰三角形布置，其反射光线和两个垂向平面反射镜107a和107b的反射光线垂直。垂向平面反射镜107a和107b不受太多的空间约束，可以做得很长。这样，在承版台106在Y向做大范围的运动时全行程的激光测量光路都不会超出垂向平面反射镜107a和107b的测量范围，因而不需要垂向激光切换。

本说明书中所述的只是本发明的几种较佳具体实施例，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对本发明的限制。凡本领域技术人员依本发明的构思通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在本发明的范围之内。

Claims

1.一种扫描光刻机掩模台位置测量装置，用于光刻设备中，光刻设备包括镜头和承版台，所述扫描光刻机掩模台位置测量装置包括X向测量镜、Y向测量镜和Z向测量镜，其中，Z向测量镜包括两个垂向平面反射镜和三个垂向45度反射镜，其特征在于，两个垂向平面反射镜被安装于镜头上，而三个垂向45度反射镜被安装于承版台上。

2.根据权利要求1所述的扫描光刻机掩模台位置测量装置，其特征在于，所述镜头固定不动，而承版台为可动式的。

3.根据权利要求1所述的扫描光刻机掩模台位置测量装置，其特征在于，X向测量镜包括安装于不运动的镜头上的X向平面反射镜和安装于承版台上的两个X向45度反射镜。

4.根据权利要求3所述的扫描光刻机掩模台位置测量装置，其特征在于，三个垂向45度反射镜呈三角形布置，其反射光线与两个垂向平面反射镜的反射光线垂直。

5.根据权利要求1所述的扫描光刻机掩模台位置测量装置，其特征在于，X向测量反射镜被直接镀于承版台上。

6.根据权利要求5所述的扫描光刻机掩模台位置测量装置，其特征在于，三个垂向45度反射镜呈等腰三角形布置，其反射光线与两个垂向平面反射镜的反射光线垂直。

7.根据权利要求2～6中任一个所述的扫描光刻机掩模台位置测量装置，其特征在于，各个方向都采用激光干涉仪激光干涉仪进行测量。