CN110658686B - 清除装置、光刻设备和光刻方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种清除装置、光刻设备和光刻方法，所述清除装置包括：吸附单元和负压通道；所述吸附单元位于一工件台表面，所述负压通道位于所述工件台内部，所述负压通道和所述吸附单元连通并向所述吸附单元提供负压，如果光栅面板含有浸液，则可以通过负压吸附予以清洁，从而减少擦拭或更换光栅面板的几率，还能减少光栅面板的二次污染，提高了清洁光栅面板的便捷性及可靠性。

Description

清除装置、光刻设备和光刻方法
技术领域
本发明涉及半导体制造设备技术领域，尤其涉及一种清除装置、光刻设备和光刻方法。
背景技术
一种如图1所示的光刻设备，主要由以下一些关键分系统构成：物镜透镜组110，支撑所有运动和测量机构的框架120，承载硅片的工件台130，工件台定位测量传感器140，承载掩模的掩模台150，掩模台定位测量传感器160，硅片水平向位置测量传感器170，掩模位置测量传感器180，硅片垂向位置测量传感器190等。这些分系统中，最核心的是工件台的定位(即定位分系统)，通常采用高精度传感器作为定位传感器。
为提高产率、定位精度，承载硅片的工件台的定位通过使用高精度平面光栅尺140作为定位测量传感器，如图1和图2所示，平面光栅尺140包括光栅面板141和读头142，光栅面板141安装在框架120上；读头142安装在工件台130上，读头包含激光发射器142A和激光接收器142B，光栅面板141衍射激光发射器142A发射的激光，激光接收器142B接收衍射的激光。当工件台130发生运动时由于多普勒效应，激光接收器142B接收衍射的激光产生频差，利用该频差能够测量工件台130高精度位移。一个读头142能够测量工件台130水平向一个自由度位移、垂向一个自由度位移，工件台130上安装多个读头142能够测得工件台130六个自由度位置信息。
由于平面光栅尺140本身结构误差、安装误差等因素会在光刻设备出厂前进行校准，校准后的测量位置是比较准确。但对于浸没系统光刻设备来说，随着机台工艺生产流程的进行，工件台130高速运动浸液可能喷溅到光栅面板141上，需要清洁光栅面板141，当前常用的方法是打开光刻设备清洁光栅面板141，而这样有可能带入新的颗粒污染，并且在擦拭过程中可能损伤光栅面板141。
发明内容
本发明的目的在于提供一种清除装置、光刻设备和光刻方法，以解决现有技术中光栅面板不易清洁的问题。
为了达到上述目的，本发明提供了一种清除装置，所述清除装置包括：吸附单元和负压通道；
所述吸附单元面向待清除物的承载面设置于一工件台表面，所述负压通道位于所述工件台内部，所述负压通道和所述吸附单元连通并向所述吸附单元提供负压。
可选的，在所述的清除装置中，所述吸附单元为柱体结构，所述吸附单元的中心开设有通孔，所述通孔的孔径尺寸为1mm～10mm。
可选的，在所述的清除装置中，所述清除装置还包括存储单元，所述存储单元位于所述工件台内部，所述存储单元的顶部与所述吸附单元连通，所述存储单元的侧部与所述负压通道连通。
可选的，在所述的清除装置中，所述清除装置还包括防污通道，所述防污通道位于所述工件台内部，所述防污通道一端与所述存储单元的底部连通，所述防污通道的另一端贯穿到所述工件台外部，所述防污通道内注入一定量的洁净液体。
可选的，在所述的清除装置中，所述防污通道倾斜设置在所述工件台内，所述防污通道与所述存储单元的底部连通的一端高于贯穿到所述工件台外部的另一端。
可选的，在所述的清除装置中，所述负压通道较所述防污通道更加靠近所述吸附单元。
可选的，在所述的清除装置中，所述清除装置还包括检测单元，所述检测单元面向待清除物的承载面设置在所述工件台表面。
本发明还提供了一种光刻设备，所述光刻设备还包括：照明单元、掩模台、投影物镜、光栅面板、光栅读头、浸没头以及所述工件台；
所述浸没头在投影物镜的最后一片镜片与工件台上表面之间提供并维持浸液，所述光栅面板位于所述工件台上方，所述清除装置面向所述光栅面板设置，用于清除附着在所述光栅面板上的浸液。
可选的，在所述的光刻设备中，所述光栅读头作为所述检测单元，所述吸附单元的高度大于所述检测单元的高度。
可选的，在所述的光刻设备中，所述检测单元包括：激光发射器和激光接收器。
可选的，在所述的光刻设备中，所述检测单元的数量为多个。
可选的，在所述的光刻设备中，所述防污通道内注入一定量的浸液。
本发明还提供了一种光刻方法，所述光刻方法包括：
步骤S1：按工件台的运动范围将光栅面板划分为多个区域，多个所述区域呈阵列分布，在每个所述区域内划分mab×nab个栅格，所述栅格呈阵列分布，其中：mab和nab为正整数，a为所述区域所在的行，b为所述区域所在的列；
步骤S2：在多个所述区域中选择一个区域；
步骤S3：离线时，通过检测单元获得选择的所述区域内的全部栅格的第一光强度；
步骤S4：光刻设备批次生产的第一片时，通过检测单元获得选择的所述区域内的全部栅格的第二光强度；
步骤S5：根据所述第一光强度和所述第二光强度的差值判断所述光栅面板是否含有浸液；
步骤S6：如果选择的所述区域内的光栅面板上有浸液，则清除装置清除选择的所述区域内的光栅面板上的浸液。
可选的，在所述的光刻方法中，根据所述第一光强度和所述第二光强度的差值判断所述光栅面板是否含有浸液的方法包括：
步骤S51：分别计算选择的所述区域内的全部栅格的第一光强度与第二光强度的差值；
dM(pi,j)＝|MIM(pi,j)-RIM(pi,j)|
其中，dM(pi,j)为第一光强和第二光强的差值，MIM(pi,j)为第一光强度，RIM(pi,j)为第二光强度，i的取值均为1到m的正整数，j的取值均为1到n的正整数，pi,j为栅格的位置；
步骤S52：计算选择的所述区域内的全部栅格的差值的平均值；
Figure BDA0001717122270000041
其中，
Figure BDA0001717122270000042
dM_AVERAGEi,j为第i行j列的栅格的第一光强度与第二光强度的平均值，s为栅格的边长，d为选择的区域的边长，l为选择的所述区域内一行栅格的个数，k为选择的区域内一列栅格的个数，round函数是一个返回值的函数，
Figure BDA0001717122270000043
指返回d/s的四舍五入的最接近的整数；
步骤S53：判断选择的所述区域内的全部栅格的差值的平均值是否超出阈值，如果超出阈值，则判断选择的区域内的光栅面板上含有浸液。
在本发明提供的清除装置、光刻设备和光刻方法中，所述清除装置包括：吸附单元和负压通道；所述吸附单元位于一工件台表面，所述负压通道位于所述工件台内部，所述负压通道和所述吸附单元连通并向所述吸附单元提供负压，如果光栅面板含有浸液，则可以通过负压吸附予以清洁，从而减少擦拭或更换光栅面板的几率，还能减少光栅面板的二次污染，提高了清洁光栅面板的便捷性及可靠性。
附图说明
图1是现有技术光刻设备的结构示意图；
图2是现有技术光刻平面光栅尺的结构示意图；
图3是本发明实施例的清除装置的结构示意图；
图4是本发明实施例的检测单元的结构示意图；
图5是本发明实施例的光刻设备的结构示意图；
图6是本发明实施例的光刻方法的流程图；
图中：110-物镜透镜组、120-框架、130-工件台、140-测量传感器、150-掩模台、160-掩模台定位测量传感器、170-硅片水平向位置测量传感器、180-掩模位置测量传感器、190-硅片垂向位置测量传感器、210-清除装置、211-吸附单元、212-负压单元、213-存储单元、214-防污通道、200-光刻设备、220-检测单元、221-激光发射器、222-激光接收器、230-工件台、240-物镜透镜组、250-掩模台、260-光栅面板、270-框架。
具体实施方式
下面将结合示意图对本发明的具体实施方式进行更详细的描述。根据下列描述和权利要求书，本发明的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。
参照图3至图5，本发明提供了一种清除装置210，所述清除装置210包括：吸附单元211和负压通道212；
所述吸附单元211面向待清除物的承载面设置于一工件台表面，所述负压通道212位于所述工件台内部，所述负压通道212和所述吸附单元211连通并向所述吸附单元211提供负压。
本实施例中，所述吸附单元211为柱体结构，所述吸附单元211的中心开设有通孔，所述通孔的孔径尺寸为1mm～10mm。本实施例的清除装置210用于清除光栅面板上的浸液，光栅面板上的浸液一般会以液滴的形式存在，在检测到光栅面板某个区域含有浸液时，吸附单元211对准浸液液滴，液滴在自身重力和负压吸附的情况下可以落入吸附单元211的通孔，通孔的孔径尺寸大于1mm可以使得体积较大的液滴也能轻松地落入吸附单元211。
本实施例中，所述负压通道212连通负压气体，因此吸附单元211和负压单元212内可以含有负压气体，使得吸附单元211对光栅面板上有浸液的区域产生一个吸附力，从而使得光栅面板上的浸液落入吸附单元，并且吸附力越强，光栅面板上的浸液清除得越干净。
进一步的，所述清除装置210还包括存储单元213，所述存储单元213位于所述工件台内部，所述存储单元213的顶部与所述吸附单元211连通，所述存储单元213的侧部与所述负压通道212连通。吸附单元211吸取后的浸液可以暂时存在存储单元213内，光栅面上的浸液清除完之后一起排出废弃的浸液。
进一步的，所述清除装置210还包括防污通道214，所述防污通道214位于所述工件台内部，所述防污通道214一端与所述存储单元213的底部连通，所述防污通道214的另一端贯穿到所述工件台外部，所述防污通道214内注入一定量的洁净液体。所述存储单元213与所述防污通道214一端连通，所述存储单元213内暂存的浸液最后可以通过防污通道214排出到工件台外。防污通道214排除废弃的浸液之后，可以在防污通道214内换上新的清洁的浸液，防止杂质污染光刻设备。
优选的，所述防污通道214倾斜设置在工件台内，所述防污通道214与所述存储单元213的底部连通的一端高于贯穿到所述工件台外部的另一端。防污通道倾斜的角度可以为40°～60°(即所述防污通道214与工作台的平面的夹角优选为40°～60°)，方便浸液排出到工件台外。
本实施例中，所述负压通道212较所述防污通道214更加靠近所述吸附单元211。所述存储单元213的侧部与所述负压单元212连通，所述存储单元213的底部与所述防污通道214连通，光栅面板上的浸液落入存储单元213后因为自身的重力落入所述防污通道214，不会影响到所述负压单元212。
进一步的，所述清除装置210还包括检测单元，所述检测单元面向待清除物的承载面设置在所述工件台表面。本实施用于清除光栅面板上的浸液，所述检测单元面向光栅面板设置在所述工件台表面，可以向光栅面板发射激光并通过接受光栅面板衍射的激光以检测光栅面板是否含有浸液。
本发明还提供了一种光刻设备200，所述光刻设备200还包括：照明单元、掩模台250、投影物镜240、光栅面板260、光栅读头、浸没头以及所述工件台230；
所述浸没头在投影物镜240的最后一片镜片与工件台230上表面之间提供并维持浸液，所述光栅面板260位于所述工件台230上方，所述清除装置210面向所述光栅面板260设置，用于清除附着在所述光栅面板260上的浸液。
进一步的，所述光刻设备200还包括框架270，所述框架270位于所述掩模台250下方，所述光栅面板260位于所述框架270底面。框架270主要起支撑光刻设备200的一些部件的作用，并且还能将这些设备连接在一起。
在本发明实施例中，所述掩模台250用于承载掩模；所述工件台230用于承载所述硅片运动；所述浸液所述光栅面板260用于衍射所述激光发射器221发射的激光；所述光栅读头用于检测所述光栅面板260上是否含有浸液；如果光栅面板260上含有浸液，所述清除装置210清除光栅面板260上的浸液。
本实施例中，所述光栅读头作为所述检测单元220，所述吸附单元211的高度大于所述检测单元220的高度。检测单元220的高度小于吸附单元211的高度可以防止光栅面板260与检测单元220发生碰撞。
本实施例中，所述检测单元220包括：激光发射器221和激光接收器222。所述激光发射器221和所述激光接收器222均位于所述工件台230表面。本实施例的检测单元220用于检测光栅面板260上是否含有浸液体，光栅面板260位于工件台230上方，并且与工件台230相对，位于工件台230上的激光发射器221向光栅面板260发射激光，光栅面板260上含有光栅线，可以衍射激光，激光接收器222接受衍射的光，如果光栅面板260上含有浸液，激光接收器222接收到光强度与正常情况下接收到的光强度不一致。
优选的，所述检测单元220的数量为多个。本实施例的检测单元220不但可以通过获取的光强度来判断光栅面板260上是否有浸液，还可以定位工件台230的自由度信息，因此，可以使用多个检测单元220来定位不同方向的自由度信息，同时，光栅面板260的尺寸较大，可以使用多个检测单元220分区域检测，可以使得检测结果更加准确。
进一步的，所述防污通道214内注入一定量的浸液。防污通道214内注入清洁的浸液，以防止杂质污染光刻设备。
参照图6，本发明还提供了一种光刻方法，所述光刻方法包括：
步骤S1：按工件台230的运动范围将光栅面板260划分为多个区域，多个所述区域呈阵列分布，在每个所述区域内划分mab×nab个栅格，所述栅格呈阵列分布，其中：mab和nab为正整数，a为所述区域所在的行，b为所述区域所在的列；
步骤S2：在多个所述区域中选择一个区域；
步骤S3：离线时，优选为在光刻设备最佳状态下，通过检测单元220获得选择区域的所述区域的全部栅格的第一光强度；
步骤S4：光刻设备200批次生产的第一片时，通过检测单元220获得选择的所述区域内的全部栅格的第二光强度；
步骤S5：根据所述第一光强度和所述第二光强度的差值判断所述光栅面板260是否含有浸液；
步骤S6：如果选择的所述区域内的光栅面板260上有浸液，则清除装置210清除选择的所述区域内的光栅面板260上的浸液。
本实施例中，光刻设备批次生产之前，判断光栅面板260是否含有浸液的方法包括：
步骤S51：分别计算选择的所述区域内的全部栅格的第一光强度与第二光强度的差值；
dM(pi,j)＝|MIM(pi,j)-RIM(pi,j)|
其中，dM(pi,j)为第一光强和第二光强的差值，MIM(pi,j)为第一光强度，RIM(pi,j)为第二光强度，i的取值均为1到m的正整数，j的取值均为1到n的正整数，pi,j为栅格的位置；
步骤S52：计算选择的所述区域内的全部栅格的差值的平均值；
Figure BDA0001717122270000081
其中，
Figure BDA0001717122270000082
dM_AVERAGEi,j为第i行j列的栅格的第一光强度与第二光强度的平均值，s为栅格的边长，d为选择的区域的边长，l为选择的区域内一行栅格的个数，k为选择的区域内一列栅格的个数，round函数是一个返回值的函数，
Figure BDA0001717122270000083
指返回d/s的四舍五入的最接近的整数；
步骤S53：判断选择的所述区域内的全部栅格的差值的平均值是否超出阈值，如果超出阈值，则判断选择的所述区域内的光栅面板上含有浸液。阈值的具体值是根据经验预估的一个值。超出阈值后，工件台230运动，使浸液清除装置210移动到选择的所述区域清除光栅面板260上的浸液，而工件台230运动的目标坐标的计算方法包括：
Figure BDA0001717122270000084
其中，p_pol.x和p_pol.y是工件台230将要运动到的目标位置，offset.x和offset.y分别是检测单元210到浸液清除装置210的x，y两个方向的距离，p.xi+k，p.yj+k为浸液区域的栅格的坐标；
本实施例中，所述阈值为发明人根据经验预估的一个值。
进一步的，在清除选择的区域的光栅面板260上的浸液后，再次判断选择的区域的光栅面板260上是否含有浸液，如果判断结果为有，则维护光刻设备200。
进一步的，重复步骤S2到步骤S6，直至完成所有区域的检测。在清除该区域的光栅面板260的浸液并检测到没有浸液后，可以对光栅面板260的下一个区域进行检测，直到所有区域检测完之后可以开始生产。
综上，在本发明提供的清除装置、光刻设备和光刻方法中，所述清除装置包括：吸附单元和负压通道；所述吸附单元位于一工件台表面，所述负压通道位于所述工件台内部，所述负压通道和所述吸附单元连通并向所述吸附单元提供负压，如果光栅面板含有浸液，则可以通过负压吸附予以清洁，从而减少擦拭或更换光栅面板的几率，还能减少光栅面板的二次污染，提高了清洁光栅面板的便捷性及可靠性。
上述仅为本发明的优选实施例而已，并不对本发明起到任何限制作用。任何所属技术领域的技术人员，在不脱离本发明的技术方案的范围内，对本发明揭露的技术方案和技术内容做任何形式的等同替换或修改等变动，均属未脱离本发明的技术方案的内容，仍属于本发明的保护范围之内。

Claims (11)

1.一种清除装置，其特征在于，所述清除装置包括：吸附单元和负压通道；
所述吸附单元面向待清除物的承载面设置于一工件台表面，所述负压通道位于所述工件台内部，所述负压通道和所述吸附单元连通并向所述吸附单元提供负压；所述清除装置还包括存储单元，所述存储单元位于所述工件台内部，所述存储单元的顶部与所述吸附单元连通，所述存储单元的侧部与所述负压通道连通；所述清除装置还包括防污通道，所述防污通道位于所述工件台内部，所述防污通道一端与所述存储单元的底部连通，所述防污通道的另一端贯穿到所述工件台外部，所述防污通道内注入一定量的洁净液体；所述吸附单元为柱体结构，所述吸附单元的中心开设有通孔，所述通孔的孔径尺寸为1mm~10mm。
2.如权利要求1所述的清除装置，其特征在于，所述防污通道倾斜设置在所述工件台内，所述防污通道与所述存储单元的底部连通的一端高于贯穿到所述工件台外部的另一端。
3.如权利要求2所述的清除装置，其特征在于，所述负压通道较所述防污通道更加靠近所述吸附单元。
4.如权利要求1~3任一所述的清除装置，其特征在于，所述清除装置还包括检测单元，所述检测单元面向待清除物的承载面设置在所述工件台表面。
5.一种包括如权利要求4所述的清除装置的光刻设备，其特征在于，所述光刻设备还包括：照明单元、掩模台、投影物镜、光栅面板、光栅读头、浸没头以及所述工件台；
所述浸没头在投影物镜的最后一片镜片与工件台上表面之间提供并维持浸液，所述光栅面板位于所述工件台上方，所述清除装置面向所述光栅面板设置，用于清除附着在所述光栅面板上的浸液。
6.如权利要求5所述的光刻设备，其特征在于，所述光栅读头作为所述检测单元，所述吸附单元的高度大于所述检测单元的高度。
7.如权利要求5所述的光刻设备，其特征在于，所述检测单元包括：激光发射器和激光接收器。
8.如权利要求5所述的光刻设备，其特征在于，所述检测单元的数量为多个。
9.如权利要求5所述的光刻设备，其特征在于，所述防污通道内注入一定量的浸液。
10.一种使用权利要求5-9中任一所述光刻设备的光刻方法，其特征在于，所述光刻方法包括：
步骤S1：按工件台的运动范围将光栅面板划分为多个区域，多个所述区域呈阵列分布，在每个所述区域内划分mab×nab个栅格，所述栅格呈阵列分布，其中：mab和nab为正整数，a为所述区域所在的行，b为所述区域所在的列；
步骤S2：在多个所述区域中选择一个区域；
步骤S3：离线时，通过检测单元获得选择的所述区域内的全部栅格的第一光强度；
步骤S4：光刻设备批次生产的第一片时，通过检测单元获得选择的所述区域内的全部栅格的第二光强度；
步骤S5：根据所述第一光强度和所述第二光强度的差值判断所述光栅面板是否含有浸液；
步骤S6：如果选择的所述区域内的光栅面板上有浸液，则清除装置清除选择的所述区域内的光栅面板上的浸液。
11.如权利要求10所述的光刻方法，其特征在于，根据所述第一光强度和所述第二光强度的差值判断所述光栅面板是否含有浸液的方法包括：
步骤S51：分别计算选择的区域内的全部栅格的第一光强度与第二光强度的差值；
Figure DEST_PATH_IMAGE002
其中，dM（pi,j）为第一光强和第二光强的差值，MIM（pi,j）为第一光强度，RIM（pi,j）为第二光强度，i的取值均为1到m的正整数，j的取值均为1到n的正整数，pi,j为栅格的位置；
步骤S52：计算选择的区域内的全部栅格的差值的平均值；
Figure DEST_PATH_IMAGE004
其中，
Figure DEST_PATH_IMAGE006
，
dM_AVERAGEi,j为第i行j列的栅格的第一光强度与第二光强度的平均值，s为栅格的边长，d为选择的区域的边长，l为选择的区域内一行栅格的个数，k为选择的区域内一列栅格的个数，round函数是一个返回值的函数，
Figure DEST_PATH_IMAGE008
指返回d/s的四舍五入的最接近的整数；
步骤S53：判断选择的区域内的全部栅格的差值的平均值是否超出阈值，如果超出阈值，则判断选择的区域内的光栅面板上含有浸液。
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