CN107037691B - 一种用于光刻机的零位传感器定位装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于光刻机的零位传感器定位装置及方法，该装置包括安装于光刻机框架测量位的第一定位板、安装于光刻机框架曝光位的第二定位板，所述第一定位板和第二定位板上分别设有水平向固定机构和Rz向调节机构，所述光刻机框架上与所述第一定位板和第二定位板对应处还分别设有光电探测器，第一硅片台和第二硅片台上分别设有与每个所述光电探测器分别对应的第一反射镜。本发明利用一个定位板同时定位3个光电探测器，而第一定位板和第二定位板结构大小完全相同或为同一块定位板，可以确保两个工位上的光电探测器对于两个硅片台都能够复用，操作方便，成本低。

Description

一种用于光刻机的零位传感器定位装置及方法

技术领域

本发明涉及光刻机设备领域，尤其涉及一种用于光刻机的零位传感器定位装置及方法。

背景技术

当今社会，微电子技术已经渗入到一切现代技术乃至社会生活的各个领域，微电子技术的进步迅速改变了现代社会生活的面貌，带来了新的产业革命。微电子技术的核心是超大规模集成电路(VISI)技术，集成电路技术包括集成电路设计、测试、前后工序、光刻、互连布线、工艺集成与封装等，其中关系到电路集成度持续增长的关键技术是光刻。因而，光刻机则成为了集成电路制造过程中最重要的设备，不断提高光刻机的分辨率和曝光效率一直是微电子工业不懈努力追求的目标。

硅片台运动定位系统(以下简称为硅片台)作为光刻机的关键系统，基本作用是在曝光过程中承载硅片并按设定的速度和方向运动，以实现掩模版图形向硅片上各区域的精确转移，其运动精度和工作效率很大程度上决定了光刻机的分辨率和曝光效率。当不断提高硅片台的步进和曝光扫描的运动速度时将不可避免的导致系统动态性能的恶化，这需要采取大量的技术措施来补偿硅片台的运动精度，为保持现有精度或达到更高精度需付出更大的代价。

双硅片台的光刻机(以下简称双台光刻机)就是为实现更高产率而被研究发明的，它将光刻机的曝光过程分成两个工位完成，一个测量位，一个曝光位，两者并行完成，大大提高光刻机的产率。

如图1所示，双台光刻机的硅片台测量系统中设有第一硅片台4和第二硅片台5，第一硅片台4沿第一Y向导轨2做Y向运动；第二硅片台5沿第二Y向导轨3做Y向运动，第一Y向导轨2和第二Y向导轨3的两端均设置于两个X向导轨1之间，带动硅片台沿X向运动，在光刻机框架上与曝光位对应处设置3个第一零位传感器6、与测量位对应处设置3个第二零位传感器7，以实现第一硅片台4和第二硅片台5的位置初始化。传统的零位传感器(包括第一零位传感器6和第二零位传感器7)定位方法是用定位销或定位面单独给每个零位传感器定位，这种方法用于单硅片台光刻机的零位传感器定位还是简单可行的，但在双台光刻机中两个工位(即测量位和曝光位)的两组零位传感器要求能够复用，即测量位、曝光位的两组零位传感器对于两个硅片台均有效。这时传统的定位方法由于加工制造引入的误差较大，若要提高加工精度，则将大大增加制造成本。

发明内容

本发明提供一种用于光刻机的零位传感器定位装置及方法，以解决上述技术问题。

为解决上述技术问题，本发明提供一种用于光刻机的零位传感器定位装置，包括安装于光刻机框架测量位的第一定位板、安装于光刻机框架曝光位的第二定位板，所述第一定位板和第二定位板上分别设有水平向固定机构和Rz向调节机构，所述光刻机框架上与所述第一定位板和第二定位板对应处还分别设有光电探测器，第一硅片台和第二硅片台上分别设有与每个所述光电探测器分别对应的第一反射镜。

较佳地，所述第一定位板和第二定位板结构大小完全相同，或者第一定位板和第二定位板为同一块定位板。

较佳地，所述光电探测器数量为3个，对应的第一反射镜的数量为3-6个。

较佳地，所述Rz向调节机构包括微位移调整组件、偏心销、干涉仪以及第二反射镜，所述微位移调整组件调节所述干涉仪的出射光束与经过所述第二反射镜的反射后的反射光之间的夹角，所述偏心销固定所述第一、第二定位板相对于所述光刻机框架的位置。

较佳地，所述干涉仪采用Rz位置已调整好的工件台干涉仪。

较佳地，所述水平向固定机构采用圆柱销。

较佳地，所述测量位上的3个光电探测器不在同一条直线上，所述曝光位上的3个光电探测器不在同一条直线上。

本发明还提供了一种用于光刻机的零位传感器定位方法，包括如下步骤：

S1：将第一定位板安装到光刻机框架的测量位，并利用Rz向调节机构调节定位第一定位板在Rz向的位置；

S2：根据所述第一定位板的定位位置在所述光刻机框架上安装3个光电探测器；

S3：根据所述3个光电探测器的位置安装第一硅片台上相应的3个第一反射镜；

S4：根据所述3个光电探测器的位置安装第二硅片台上相应的3个第一反射镜；

S5：将第二定位板安装到光刻机框架的曝光位，并利用Rz向调节机构调节定位第二定位板在Rz向的位置；

S6：根据所述第二定位板的定位位置在所述光刻机框架上安装另外3个光电探测器。

较佳地，在步骤S4后将所述第一定位板拆下，作为步骤S5中的第二定位板。

较佳地，所述Rz向调节机构包括微位移调整组件、偏心销、干涉仪以及第二反射镜，所述微位移调整组件调节所述干涉仪的出射光束与经过所述第二反射镜的反射后的反射光之间的夹角，所述偏心销固定所述第一、第二定位板相对于所述光刻机框架的位置。

较佳地，所述干涉仪采用Rz位置已调整好的工件台干涉仪。

较佳地，步骤S2中，所述测量位上的3个光电探测器不在同一条直线上。步骤S6中，所述曝光位上的3个光电探测器不在同一条直线上。

较佳地，步骤S5中，所述第一定位板和第二定位板结构大小完全相同；

较佳地，步骤S5中，所述第二定位板结构由所述第一定位板结构拆卸安装获得。

较佳地，步骤S3和步骤S4中，所述第一反射镜总数为3-6个。

与现有技术相比，本发明提供的一种用于光刻机的零位传感器定位装置及方法，该装置包括安装于光刻机框架测量位的第一定位板、安装于光刻机框架曝光位的第二定位板，所述第一定位板和第二定位板上分别设有水平向固定机构和Rz向调节机构，所述光刻机框架上与所述第一定位板和第二定位板对应处还分别设有光电探测器，第一硅片台和第二硅片台上分别设有与每个所述光电探测器分别对应的第一反射镜。本发明利用一个定位板同时定位3个光电探测器，而第一定位板和第二定位板结构大小完全相同或为同一块定位板，可以确保两个工位上的光电探测器对于两个硅片台都能够复用，操作方便，成本低。

附图说明

图1为现有的用于光刻机的零位传感器定位装置的结构示意图；

图2为本发明实施例一的用于光刻机的零位传感器定位装置的结构示意图；

图3为本发明实施例二的用于光刻机的零位传感器定位装置中光电探测器的分布示意图；

图4为本发明一实施方式的用于光刻机的零位传感器定位方法的流程图。

图1中：1-X向导轨、2-第一Y向导轨、3-第二Y向导轨、4-第一硅片台、5-第二硅片台、6-第一零位传感器、7-第二零位传感器；

图2中：10-第一定位板、20-第二定位板、30-圆柱销、41-微位移调整组件、42-偏心销、43-干涉仪、44-第二反射镜、50-第一硅片台、60-第二硅片台、70-第一反射镜；

图3中：150-第一硅片台、160-第二硅片台、170-第一反射镜。

具体实施方式

为了更详尽的表述上述发明的技术方案，以下列举出具体的实施例来证明技术效果；需要强调的是，这些实施例用于说明本发明而不限于限制本发明的范围。

实施例一

本发明提供的一种用于光刻机的零位传感器定位装置，如图2所示，包括安装于光刻机框架(图中未示出)测量位的第一定位板10、安装于光刻机框架曝光位的第二定位板20，所述第一定位板10和第二定位板20上分别设有水平向固定机构和Rz向调节机构，所述光刻机框架上与所述第一定位板10和第二定位板20对应处分别设有3个光电探测器，第一硅片台50和第二硅片台60上分别设有与每个所述光电探测器分别对应的第一反射镜70。本发明利用一个定位板同时定位3个光电探测器，而第一定位板10和第二定位板20结构大小完全相同或为同一块定位板，可以确保两个工位上的光电探测器对于两个硅片台都能够复用，操作方便，成本低。

具体地，测量位的3个光电探测器(即由第一定位板10定位的3个光电探测器)，当第一硅片台50运动至测量位时，第一硅片台50上的第一反射镜70与该处的所述光电探测器对应，实现第一硅片台50在测量位的位置清零；当第一硅片台50运动至曝光位时，与由第二定位板20定位的3个光电探测器对应，实现第一硅片台50在曝光位的位置清零；同理，当第二硅片台60分别运动至测量位和曝光位时同样能够实现位置清零。

较佳地，请继续参考图2，所述水平向固定机构采用圆柱销30，用于确定第一定位板10和第二定位板20在水平向的位置(即确定图中X向和Y向的位置精度)；所述Rz向调节机构包括微位移调整组件41、偏心销42、干涉仪43以及第二反射镜44，较佳地，所述干涉仪43采用Rz位置已调整好的工件台干涉仪，也就是说，确保干涉仪43的位置是一定的，可作为基准。具体的Rz向调节方式如下：所述微位移调整组件41用于调节所述干涉仪43的出射光束与经过所述第二反射镜44的反射后的反射光之间的夹角，换句话说，所述第二反射镜44在定位板上的位置固定，通过微位移调整组件41调节定位板在Rz方向的位置，即可调节干涉仪43相对于第二反射镜44的入射角，当经第二反射镜44的反射光与干涉仪43的出射光达到一定的重复性，即调节干涉仪43的入射光垂直入射到第二反射镜44表面时，利用所述偏心销42固定所述第一、第二定位板10、20相对于所述光刻机框架的位置，也就是说，偏心销42将定位板的位置固定，以完成Rz向调节。第一次安装后，后续可不再调整定位板的Rz位置。

本发明还提供了一种用于光刻机的零位传感器定位方法，请参考图4并结合图2，包括如下步骤：

S1：将第一定位板10安装到光刻机框架的测量位，并利用Rz向调节机构调节定位第一定位板10在Rz向的位置；

S2：根据所述第一定位板10的定位位置在所述光刻机框架上安装3个光电探测器；这样，只需安装一个第一定位板10，即可实现3个光电探测器的定位，以提高光刻机的产率。

S3：根据所述3个光电探测器的位置安装第一硅片台50上相应的3个第一反射镜70；

S4：根据所述3个光电探测器的位置安装第二硅片台60上相应的3个第一反射镜70；

S5：将与所述第一定位板10结构大小完全相同的第二定位板20安装到光刻机框架的曝光位，并利用Rz向调节机构调节定位第二定位板20在Rz向的位置；

S6：根据所述第二定位板20的定位位置在所述光刻机框架上安装另外3个光电探测器。由于第二定位板20与第一定位板10完全相同，且安装方式相同，则以第二定位板20定位的3个第一反射镜70到达测量位和曝光位时可分别与其上的3个光电探测器位置分别对应，以此实现测量位和曝光位两个工位上零点位置的复用。

较佳地，在步骤S4后将所述第一定位板10拆下，作为步骤S5中的第二定位板20，也就是说，测量位与曝光位的光电探测器用同一个定位板来定位，以确保第一定位板10与第二定位板20的完全相同，提高定位精度。

在测量位安装的3个光电探测器和曝光位设置的3个光电探测器，根据其位置关系是否相同，会增加或者减少硅片台上第一反射镜70的数量，具体如下：

1、位置关系完全不同，此时在第一硅片台50上设置的第一反射镜70的数量为6个，在第二硅片台60上设置的第一反射镜70的数量为6个；

2、仅有一个光电探测器位置关系相同，此时在第一硅片台50上设置的第一反射镜70的数量为5个，在第二硅片台60上设置的第一反射镜70的数量为5个；

3、有2个光电探测器位置关系相同，此时在第一硅片台50上设置的第一反射镜70的数量为4个，在第二硅片台60上设置的第一反射镜70的数量为4个；

4、位置关系完全相同，此时在第一硅片台50上设置的第一反射镜70的数量为3个，在第二硅片台60上设置的第一反射镜70的数量为3个。

方案3和4为本发明较佳实施方式。

实施例二

较佳地，所述测量位上的3个光电探测器不在同一条直线上，所述曝光位上的3个光电探测器不在同一条直线上。本实施例中，测量位上的3个光电探测器和曝光位上的3个光电探测器采用不同的排列方式，只要满足不在同一条直线上的要求即可，以此确定平面位置，请重点参考图3，第一硅片台150与测量位的位置对应，第二硅片台160与曝光位的位置对应，3个光电探测器不在同一条直线上，因此与3个光电探测器对应的3个第一反射镜170也不在同一条直线上。

综上所述，本发明提供的一种用于光刻机的零位传感器定位装置及方法，该装置包括安装于光刻机框架测量位的第一定位板、安装于光刻机框架曝光位的第二定位板，所述第一定位板和第二定位板结构大小完全相同，或者，所述第二定位板结构由所述第一定位板结构拆卸安装获得，以节省工件成本。所述第一定位板和第二定位板上分别设有水平向固定机构和Rz向调节机构，所述光刻机框架上与所述第一定位板和第二定位板对应处还分别设有3个光电探测器，第一硅片台和第二硅片台上分别设有与每个所述光电探测器分别对应的第一反射镜。本发明利用一个定位板同时定位3个光电探测器，而第一定位板和第二定位板结构大小完全相同，可以确保两个工位上的光电探测器对于两个硅片台都能够复用，操作方便，成本低。

显然，本领域的技术人员可以对发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包括这些改动和变型在内。

Claims (16)

1.一种用于光刻机的零位传感器定位装置，其特征在于，包括安装于光刻机框架测量位的第一定位板、安装于光刻机框架曝光位的第二定位板，所述第一定位板和第二定位板上分别设有用于确定第一定位板和第二定位板在水平向位置的水平向固定机构和Rz向调节机构，所述光刻机框架上与所述第一定位板和第二定位板对应处还分别设有光电探测器，第一硅片台和第二硅片台上分别设有与每个所述光电探测器分别对应的第一反射镜。

2.如权利要求1所述的一种用于光刻机的零位传感器定位装置，其特征在于，所述第一定位板和第二定位板结构大小完全相同。

3.如权利要求1所述的一种用于光刻机的零位传感器定位装置，其特征在于，所述光电探测器数量为3个。

4.如权利要求1所述的一种用于光刻机的零位传感器定位装置，其特征在于，所述第一反射镜的数量为3-6个。

5.如权利要求1所述的一种用于光刻机的零位传感器定位装置，其特征在于，所述Rz向调节机构包括微位移调整组件、偏心销、干涉仪以及第二反射镜，所述微位移调整组件调节所述干涉仪的出射光束与经过所述第二反射镜的反射后的反射光之间的夹角，所述偏心销固定所述第一、第二定位板相对于所述光刻机框架的位置。

6.如权利要求5所述的一种用于光刻机的零位传感器定位装置，其特征在于，所述干涉仪采用Rz位置已调整好的工件台干涉仪。

7.如权利要求1所述的一种用于光刻机的零位传感器定位装置，其特征在于，所述水平向固定机构采用圆柱销。

8.如权利要求1所述的一种用于光刻机的零位传感器定位装置，其特征在于，所述测量位上的3个光电探测器不在同一条直线上，所述曝光位上的3个光电探测器不在同一条直线上。

9.一种用于光刻机的零位传感器定位方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1：将第一定位板安装到光刻机框架的测量位，并利用Rz向调节机构调节定位第一定位板在Rz向的位置；

S2：根据所述第一定位板的定位位置在所述光刻机框架上安装3个光电探测器；

S3：根据所述3个光电探测器的位置安装第一硅片台上相应的3个第一反射镜；

S4：根据所述3个光电探测器的位置安装第二硅片台上相应的3个第一反射镜；

S5：将第二定位板安装到光刻机框架的曝光位，并利用Rz向调节机构调节定位第二定位板在Rz向的位置；

S6：根据所述第二定位板的定位位置在所述光刻机框架上安装另外3个光电探测器。

10.如权利要求9所述的一种用于光刻机的零位传感器定位方法，其特征在于，在步骤S4后将所述第一定位板拆下，作为步骤S5中的第二定位板。

11.如权利要求9所述的一种用于光刻机的零位传感器定位方法，其特征在于，所述Rz向调节机构包括微位移调整组件、偏心销、干涉仪以及第二反射镜，所述微位移调整组件调节所述干涉仪的出射光束与经过所述第二反射镜的反射后的反射光之间的夹角，所述偏心销固定所述第一、第二定位板相对于所述光刻机框架的位置。

12.如权利要求11所述的一种用于光刻机的零位传感器定位方法，其特征在于，所述干涉仪采用Rz位置已调整好的工件台干涉仪。

13.如权利要求9所述的一种用于光刻机的零位传感器定位方法，其特征在于，步骤S2中，所述测量位上的3个光电探测器不在同一条直线上；步骤S6中，所述曝光位上的3个光电探测器不在同一条直线上。

14.如权利要求9所述的一种用于光刻机的零位传感器定位方法，其特征在于，步骤S5中，所述第一定位板和第二定位板结构大小完全相同。

15.如权利要求9所述的一种用于光刻机的零位传感器定位方法，其特征在于，步骤S5中，所述第二定位板结构由所述第一定位板结构拆卸安装获得。

16.如权利要求9所述的一种用于光刻机的零位传感器定位方法，其特征在于，步骤S3和步骤S4中，所述第一反射镜总数为3-6个。