CN102768470B - 掩模台垂向测量装置 - Google Patents

Abstract

一种掩模台垂向测量装置包括掩模台中的承版台和至少三个电容传感器，所述承版台依次包括承版台本体、绝缘层和至少三个导电膜，所述绝缘层覆盖在所述承版台本体底部，所述导电膜相互独立的覆盖于所述绝缘层底部，所述电容传感器固定在所述承版台下方，其位置与所述导电膜位置对应。本发明掩模台垂向测量装置的优点是降低了承版台的设计复杂度和加工成本。

Description

掩模台垂向测量装置

技术领域

本发明涉及物体间距测量领域，特别涉及一种掩模台垂向测量装置。

背景技术

现有技术中的光刻装置，主要用于集成电路IC或其它微型器件的制造。通过光刻装置，具有不同掩模图案的多层掩模在精确对准下依次成像在涂覆有光刻胶的晶片上，例如半导体晶片或LCD板。光刻装置大体上分为两类，一类是步进光刻装置，掩模图案一次曝光成像在晶片的一个曝光区域，随后晶片相对于掩模移动，将下一个曝光区域移动到掩模图案和投影物镜下方，再一次将掩模图案曝光在晶片的另一曝光区域，重复这一过程直到晶片上所有曝光区域都拥有掩模图案的像。另一类是步进扫描光刻装置，在上述过程中，掩模图案不是一次曝光成像，而是通过投影光场的扫描移动成像。在掩模图案成像过程中，掩模与晶片同时相对于投影系统和投影光束移动。在上述的光刻设备中，需具有相应的装置作为掩模版和硅片的载体，分别装载有掩模版和硅片的载体产生精确的相互运动来满足光刻需要。上述掩模版的载体被称之为承版台，硅片的载体被称之为承片台。承版台和承片台分别位于光刻装置的掩模台分系统和工件台分系统中，为上述分系统的核心模块。

在扫描光刻装置中，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或基板上的相应位置，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的测量则有两种方法：一种是通过激光干涉仪完成垂向位置的测量；另一种是通过在投影物镜顶部安装若干个电容传感器，通过与掩模台承版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。

前者由于掩模台与物镜顶部高度空间有限，在掩模台的垂向测量中应用的较少，一般在工件台的垂向测量系统中应用的比较多，如美国专利US6741358B提出的一种工件台垂向测量装置。中国专利CN200910200089.5和CN201010022407.6提出一种相似的掩模台垂向测量装置和方法。通过在物镜顶部安装45度反射镜，完成掩模台垂向位置的测量。但是，这将导致激光干涉仪测量系统增加4轴测量单元来完成垂向测量，使得整个测量系统的光路布局相当复杂，增加掩模台测量系统的设计成本。另外为了满足垂向测量，承版台底面必须镀反射镜面，增加了承版台的加工成本和设计难度。

在扫描光刻装置中，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或基板上的相应位置，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的测量则有两种方法：一种便是通过激光干涉仪完成垂向位置的测量；另外一种就是通过在投影物镜顶部安装若干个电容传感器，通过与掩模台承版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。

前者由于掩模台与物镜顶部高度空间有限，在掩模台的垂向测量中应用的较少，一般在工件台的垂向测量系统中应用的比较多，如美国专利US6741358B提出的一种工件台垂向测量装置。中国专利200910200089.5以及201010022407.6提出一种相似的掩模台垂向测量装置和方法。通过在物镜顶部安装45度反射镜，完成掩模台垂向位置的测量。导致激光干涉仪测量系统增加了4轴测量单元来完成垂向测量，使得整个测量系统的光路布局相当复杂，增加掩模台测量系统的设计成本。另外为了满足垂向测量，承版台底面必须镀反射镜面，增加了承版台的加工成本和设计难度。

掩模台中的垂向测量系统大多都采用后者，即在承版台底面镀上一层导电膜(一般为金膜)，并通过电容传感器与金膜构成电极完成掩模台垂向三自由度位置的测量。但此方案会碰到一种难以避免的问题，由于承版台镀导电膜会使得承版台的材料不能选用易于加工和镀膜的金属材料，而必须选用绝缘材料或者电导率极低的材料，如：微晶玻璃或绝缘性能好的的陶瓷材料，使得承版台的加工成本大幅增加。

发明内容

本发明要解决的技术问题是现有掩模台垂向测量装置中承版台与其上导电膜的绝缘问题。

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种掩模台垂向测量装置，包括掩模台中的承版台和至少三个电容传感器，所述承版台依次包括承版台本体、绝缘层和至少三个导电膜，所述绝缘层覆盖在所述承版台本体底部，所述导电膜相互独立的覆盖于所述绝缘层底部，所述电容传感器固定在所述承版台下方，其位置与所述导电膜位置对应。

优选的，所述绝缘层为嵌件，所述嵌件的材料为绝缘材料。

优选的，所述绝缘层为绝缘膜，所述绝缘膜为绝缘材料。

优选的，所述导电膜为金属材料。

优选的，所述嵌件覆盖于所述承版台本体的整个底部。

优选的，所述嵌件覆盖于所述承版台本体对应所述导电膜位置处。

优选的，所述电容传感器固定在物镜顶部模块。

优选的，所述导电膜为四个，成交错排列。

本发明掩模台垂向测量装置的优点是降低了承版台的设计复杂度和加工成本。

附图说明

关于本发明的优点与精神可以通过以下的发明详述及所附图式得到进一步的了解。

图1为光刻机掩模台的结构示意图；

图2为本发明掩模台垂向测量装置第一种实施方式的结构示意图；

图3为图2中电容传感器的布局示意图；

图4为本发明掩模台垂向测量装置第二种实施方式的结构示意图；

图5为本发明掩模台垂向测量装置第三种实施方式的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图详细说明本发明的具体实施例。

实施例1

参照图1所示，光刻机掩模台主要包括：承版台101、两组气浮轴承102、大理石平台103、激光干涉仪测量系统104、两组Y向微动电机105，驱动臂106、X向微动电机107、掩模版109。掩模版109放置在承版台101，两组Y向微动电机105完成掩模版109的Y向运动功能，X向微动电机107完成掩模版的X向运动功能。两组Y向微动电机的定子和X向微动电机的定子均固定在驱动臂106上，其动子均与承版台101固联，电机的定子和动子之间没有任何物理连接，只是通过电流产生的磁力驱动动子完成微动功能。激光干涉仪测量系统104完成承版台水平面X、Y向位置的测量。承版台101的垂向导向是通过两组完全对称的气浮轴承102完成，气浮轴承102位于承版台101与大理石平台103之间，大理石平台103两侧设计有气浮支撑面。

参照图2所示，本发明掩模台垂向测量装置主要由承版台本体201、镀膜嵌件202、电容传感器203以及物镜顶部模块204组成。承版台本体201和镀膜嵌件202构成掩模台承版台101，电容传感器203固定在物镜顶部模块204上。镀膜嵌件202以及电容传感器203的数量可由实际测量需求决定，为完成垂向三个自由度的测量，电容传感器以及嵌件的数量最少为3组。本实施例中，镀膜嵌件和电容传感器采用四组。四组镀膜嵌件202材料选用电导率极低的微晶玻璃或其他陶瓷材料，即选用绝缘体材料，并固定在承版台本体201上，这样可保证四组嵌件之间相互绝缘，保证测量信号的有效性。承版台本体201可选用易于加工的金属材料加工而成，承版台本体留有嵌件的固定接口，在每组嵌件上镀有导电性能极佳的金属物质，如：金等。

图3是掩模台垂向测量装置俯视图，从图中可以看出本实施例中电容传感器的布局，成交错排列。

实施例2

掩模台垂向测量装置所涉及的承版台结构也可采用图4所示的结构，主要包括承版台本体401、绝缘嵌件402、导电膜403、电容传感器404以及物镜顶部模块405。承版台本体401、绝缘嵌件402以及导电膜403构成掩模台承版台101。电容传感器403固定在物镜顶部模块404上，其数量可由实际测量需求决定。绝缘嵌件402固定在在承版台本体401底部上，并在绝缘嵌件上设计气浮结构，然后再在绝缘嵌件402上镀上四组相互独立的导电膜(如：金膜)，保证四组导电膜相互绝缘以及测量信号的有效性。绝缘嵌件402材料选用电导率极低的材质，并易于在其表面上镀上导电膜。承版台本体401可选用易于加工的金属材料加工而成，导电膜可选用导电性能极佳的金属物质(如：金膜)。本实施例中，导电膜和电容传感器均为四组，其他数量也在本发明保护范围内，电容传感器的布局与实施例1中的布局相同。

实施例3

掩模台垂向测量装置所涉及的承版台结构也可由图5所示的结构所组成。垂向测量装置主要包括承版台本体501、绝缘膜502、导电膜503、电容传感器504以及物镜顶部模块505组成。承版台本体501、绝缘膜502以及导电膜503构成掩模台承版台101。电容传感器503固定在物镜顶部模块504上，其数量可由实际测量需求决定。承版台本体501底部镀有绝缘膜502，然后再在绝缘膜502上镀上四组相互独立的导电膜(如：金膜)，保证四组导电膜相互绝缘以及测量信号的有效性。绝缘膜502材料选用电导率极低的材质，例如微晶玻璃或者其他陶瓷，并易于在其表面上镀上导电膜。承版台本体501可选用易于加工的金属材料加工而成，导电膜可选用导电性能极佳的金属物质(如：金膜)。本实施例中，导电膜和电容传感器均为四组，其他数量也在本发明保护范围内。电容传感器的布局与实施例1中的布局相同。

本说明书中所述的只是本发明的较佳具体实施例，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 (7)

1.一种掩模台垂向测量装置，包括掩模台中的承版台和至少三个电容传感器，其特征在于，所述承版台依次包括承版台本体、绝缘层和至少三个导电膜，

所述绝缘层覆盖在所述承版台本体底部，所述导电膜相互独立的覆盖于所述绝缘层底部，

所述绝缘层为嵌件，

所述电容传感器固定在所述承版台下方，其位置与所述导电膜位置对应。

2.根据权利要求1所述的掩模台垂向测量装置，其特征在于，所述绝缘层为绝缘膜，所述绝缘膜为绝缘材料。

3.根据权利要求1所述的掩模台垂向测量装置，其特征在于，所述导电膜为金属材料。

4.根据权利要求1所述的掩模台垂向测量装置，其特征在于，所述嵌件覆盖于所述承版台本体的整个底部。

5.根据权利要求1所述的掩模台垂向测量装置，其特征在于，所述嵌件覆盖于所述承版台本体对应所述导电膜位置处。

6.根据权利要求1所述的掩模台垂向测量装置，其特征在于，所述电容传感器固定在物镜顶部模块。

7.根据权利要求1所述的掩模台垂向测量装置，其特征在于，所述导电膜为四个，成交错排列。