CN103365097B - 一种调焦调平测量装置 - Google Patents

Abstract

一种调焦调平测量装置，具有伸缩式镜筒。伸缩式镜筒分为两部分，第一部分镜筒位置固定，第二部分镜筒可伸缩，当调焦调平时，镜筒伸长，当放取硅片时，镜筒缩短。该装置适用性广，可适用于不同型号的基板，且当基板较厚时，不会额外增大光机系统的体积。

Description

一种调焦调平测量装置

技术领域

本发明涉及光刻领域，尤其涉及用于光刻机的调焦调平测量装置。

背景技术

在投影光刻装置中，通常使用硅片调焦调平测量装置来实现对硅片特定区域进行高度和倾斜度的测量。调焦调平一般有两类：全场调焦调平和逐场调焦调平。例如，在佳能的光刻机中，使用全场调焦调平，如图1(a)所示，调焦调平镜筒处于离物镜101较远的位置103，可调节范围大，适用于物镜焦深大的情况，硅片102的表面起伏在其焦深范围内，如图1(b)中大焦深所示，全场调平之后可以正常工作；但当物镜焦深较小时，硅片表面起伏有可能超出焦深范围，如图1(b)中两虚线中间部分所示，此时全场调焦调平不足以满足光刻机的工作要求，还需要逐场调焦调平，实时的探测物镜下方的区域，如图1(a)所示，此时调焦调平镜筒位于位置104处，离物镜与硅片表面的距离都较近，甚至有可能比物镜更靠近硅片，这就给换取硅片造成一定麻烦。

图2所示为逐场调焦调平测量装置以及换取硅片的示意图，其中，201是投影物镜，202是调焦调平测量装置中距离硅片表面最近的镜筒，203是较薄硅片，204是较薄机械手，205是工件台，206是机械手控制装置，207是照明光源，208是投影光阑，209是投影镜组，210是探测镜组，211是探测光阑，212是探测器。照明光源207、投影光阑208、投影镜组209一侧为投影光路，探测镜组210、探测光阑211、探测器212一侧为探测光路，换取硅片时，硅片203抬高，机械手204取出硅片203，然后放置新硅片。当硅片203的玻璃基板较薄时，机械手204可正常取放硅片203。

但是，当选用玻璃基板直径较大、厚度较厚的硅片301时，机械手302的厚度也增大，这将引起硅片301与镜筒202碰撞，造成硅片301的损坏以及调焦调平光路的破坏，如图3所示。为了避免碰撞，可以增大调焦调平测量装置的镜筒202最低点与硅片面301的垂直距离，但是这需要重新设计调焦调平测量装置；也可以将硅片移出调焦调平测量装置范围，当硅片直径较大时，这将大大增加整个光机系统的体积。

为了解决上述问题，在我们实际工作中，通常使用不同型号的光刻机适用于不同厚度与不同直径的基板，也就是说，对于具有相同的物镜的不同型号的光刻机，为了避免碰撞，需要设计不同的调焦调平测量装置。每种调焦调平测量装置只适用于特定的基板，适用性差，并且会导致光机系统庞大。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提出了一种调焦调平测量装置，该装置具有伸缩式镜筒，所述伸缩式镜筒分为两部分，第一部分镜筒位置固定，第二部分镜筒可伸缩，当调焦调平时，镜筒伸长，当放取硅片时，镜筒缩短。

其中，所述调焦调平测量装置还包括用于驱动所述第二部分镜筒伸缩的驱动装置和由于控制所述第二部分镜筒运动的控制装置。

其中，所述驱动装置包括螺杆、螺圈、电机；其中，所述螺杆固定于外镜筒的外部，由所述电机驱动；所述螺圈与所述螺杆啮合，并且与所述第二部分镜筒固定连接。

其中，所述控制装置包括控制电路及磁性组件；其中，所述磁性组件安装在所述第一部分镜筒的相对两侧上，用于径向定位所述第二部分镜筒；所述控制电路用于控制所述磁性组件产生磁性。

利用具有上述调焦调平测量装置的光刻机进行曝光的方法，包括：

步骤一、收缩所述伸缩式镜筒；

步骤二、上硅片；

步骤三、伸出所述伸缩式镜筒；

步骤四、对所述硅片进行曝光扫描；

步骤五、检测对所述硅片的曝光是否完成，若是，则进入步骤六，否则返回步骤四；

步骤六、收缩所述伸缩式镜筒；

步骤七、下硅片；

步骤八、检测是否已经完成对该批硅片的曝光，若是，则结束本次曝光过程，否则返回步骤二。

该装置适用性广，可适用于不同型号的基板，且当基板较厚时，不会额外增大光机系统的体积。

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(a)为现有技术中全场调焦调平和逐场调焦调平方式的示意图；图1(b)为现有技术中硅片表面起伏示意图；

图2为现有技术中的逐场调焦调平测量装置以及换取硅片的示意图；

图3为逐场调焦调平测量装置以及换取较厚硅片的示意图；

图4为根据本发明的调焦调平测量装置的结构示意图；

图5为根据本发明的调焦调平测量装置中所用的伸缩式镜筒的外部结构示意图；

图6为本发明的曝光工作流程图。

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。

图4所示为根据本发明的调焦调平测量装置的结构示意图。其与图2所示的调焦调平测量装置的结构基本相同，其区别在于该装置具有伸缩式镜筒。如图4(a)所示，该装置的伸缩式镜筒分为两部分，一部分镜筒401位置固定，另一部分镜筒402可伸缩，图4(a)和图4(b)分别为镜筒处于伸长和收缩的状态。当调焦调平时，镜筒伸长，如图4(a)所示；当放取硅片时，镜筒缩短，如图4(b)所示。该装置适用性广，可适用于不同型号的基板，且当基板较厚时，不会额外增大光机系统的体积。

根据本发明的调焦调平测量装置包括主要由内镜筒、外镜筒、螺杆、螺圈、磁性组件等组成的伸缩式镜筒，基于该装置的曝光工作流程的主要步骤包括收缩镜筒、上硅片、伸出镜筒、曝光扫描、下硅片等。

图5所示为该伸缩式镜筒的外部结构示意图，其中外镜筒501固定不动，内镜筒502设置于外镜筒501内部，可进行轴向运动；螺杆503的位置固定，由电机驱动；螺圈504与螺杆503啮合，并且与内镜筒502固定；磁性组件505安装在长方体形外镜筒501相互垂直的两面上，用于径向定位内镜筒502。优选在外镜筒501上开设槽，螺杆503被固定于外镜筒的外部，在电机的带动下发生转动，使螺圈504随之沿着槽轴向前后移动，从而带动内镜筒502伸缩。

图6所示为曝光工作流程图，在每次上硅片之前，需要先收缩镜筒，在放置好硅片后，伸出镜筒，开始曝光扫描，曝光扫描完成后，收缩镜筒，取走硅片。具体步骤为：

步骤一、收缩所述伸缩式镜筒；

步骤二、上硅片；

步骤三、伸出所述伸缩式镜筒；

步骤四、对所述硅片进行曝光扫描；

步骤五、检测对所述硅片的曝光是否完成，若是，则进入步骤六，否则返回步骤四；

步骤六、收缩所述伸缩式镜筒；

步骤七、下硅片；

步骤八、检测是否已经完成对该批硅片的曝光，若是，则结束本次曝光过程，否则返回步骤二。

当曝光扫描时，内镜筒502处于伸长位置，相关电路与程序控制磁性组件505产生磁性，在两个方向上对内镜筒502产生吸引力，使其紧靠这两个方向，起到径向定位的作用；当更换硅片时，相关电路与程序控制磁性组件505使其磁性消失，电机控制螺杆503旋转，螺圈504带动内镜筒502在轴向运动，内镜筒502收缩；硅片更换完毕后，螺杆503反向旋转，内镜筒502伸长，到达指定位置后，磁性组件505再次产生磁性，径向定位内镜筒502。

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 (5)

1. 一种调焦调平测量装置，其特征在于，该装置具有伸缩式镜筒，所述伸缩式镜筒分为两部分，第一部分镜筒位置固定，第二部分镜筒可伸缩；当调焦调平时，镜筒伸长，当放取硅片时，镜筒缩短；所述第一部分镜筒与硅片台的夹角小于90°，所述第二部分镜筒置于第一部分镜筒的内部，可相对于第一部分镜筒进行轴向运动。

2.根据权利要求1所述的调焦调平测量装置，其特征在于，所述调焦调平测量装置还包括用于驱动所述第二部分镜筒伸缩的驱动装置和由于控制所述第二部分镜筒运动的控制装置。

3.根据权利要求2所述的调焦调平测量装置，其特征在于，所述驱动装置包括螺杆、螺圈、电机；其中，所述螺杆固定于外镜筒的外部，由所述电机驱动；所述螺圈与所述螺杆啮合，并且与所述第二部分镜筒固定连接。

4.根据权利要求2所述的调焦调平测量装置，其特征在于，所述控制装置包括控制电路及磁性组件；其中，所述磁性组件安装在所述第一部分镜筒的相对两侧上，用于径向定位所述第二部分镜筒；所述控制电路用于控制所述磁性组件产生磁性。

5.利用具有权利要求1-4所述的调焦调平测量装置的光刻机进行曝光的方法，包括：

步骤一、沿所述第一部分镜筒轴向收缩所述伸缩式镜筒的第二部分镜筒；

步骤二、上硅片；

步骤三、伸出所述伸缩式镜筒的第二部分镜筒；

步骤四、对所述硅片进行曝光扫描；

步骤五、检测对所述硅片的曝光是否完成，若是，则进入步骤六，否则返回步骤四；

步骤六、收缩所述伸缩式镜筒的第二部分镜筒；

步骤七、下硅片；

步骤八、检测是否已经完成对该批硅片的曝光，若是，则结束本次曝光过程，否则返回步骤二。