CN111623718A - 一种掩模版凸版检测装置、传输系统及光刻设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种掩模版凸版检测装置、传输系统及光刻设备，其中，掩模版凸版检测装置包括：测距传感器，位于版库的一侧；调节组件，用于调节所述测距传感器对所述版库的各版槽进行扫描，且使所述测距传感器发射的测距信号经各所述版槽中的掩模版反射后，能够原路反射回所述测距传感器；检测机构，与所述测距传感器及所述调节组件连接，用于控制所述测距传感器和所述调节组件工作，并根据所述测距传感器在扫描各所述版槽时的扫描位姿以及所述测距传感器测得的距离信息，确定各所述版槽是否存在凸版，无需进一步人为检查，提高了凸版检测效率。

Description

一种掩模版凸版检测装置、传输系统及光刻设备

技术领域

本发明涉及半导体制造领域，尤其涉及一种掩模版凸版检测装置、传输系统及光刻设备。

背景技术

掩模版传输装置用于将外部世界的掩模版以一定的精度传输到光刻设备的内部世界，从而在曝光装置完成对掩模版上图形的曝光。

光刻设备的内部世界中，掩模版通常存储在内部版库中，内部版库设有掩模架，掩模架设有多个用于容纳掩模版的版槽。图1是掩模版在内部版库内的分布示意图，如图1所示，掩模版经掩模取放口11放置到内部版库对应的位置。图1中，掩模版1和3为正常放置的掩模版，完全位于内部版库内，掩模版2、4、5和6为放置不到位的掩模版，掩模版一侧凸出于掩模取放口11，即通常所说的凸版现象。掩模版凸版会导致后续掩模版放置到掩模台上时，位置发生偏差，降低曝光精度，因此需要检测内部版库中的掩模版是否存在凸版现象。现有的凸版检测方案有以下两种：

方案一：采用对射式传感器，在内部版库上方或下方设有一个凸版检测传感器，用来检测所有槽是否存在凸版，任何一掩模版存在凸版都会遮挡光路，导致传感器触发，该方案只能检测内部版库是否存在凸版，无法确定凸版存在哪个版槽，仍然需要人工进行检查。

方案二：每个版槽各对应一个凸版检测传感器，用来检测该版槽是否存在凸版。该方案需要多个凸版检测传感器，硬件较为复杂，成本也更高。

发明内容

本发明实施例提供了一种掩模版凸版检测装置、传输系统及光刻设备，结构简单，能够确定版库中具体哪一个版槽存在凸版，无需进一步人为检查，提高了凸版检测效率且降低了凸版检测的成本。

第一方面，本发明实施例提供了一种掩模版凸版检测装置，包括：

测距传感器，位于版库的一侧；

调节组件，用于调节所述测距传感器对所述版库的各版槽进行扫描，且使所述测距传感器发射的测距信号经各所述版槽中的掩模版反射后，能够原路反射回所述测距传感器；

检测机构，与所述测距传感器及所述调节组件连接，用于控制所述测距传感器和所述调节组件工作，并根据所述测距传感器在扫描各所述版槽时的扫描位姿以及所述测距传感器测得的距离信息，确定各所述版槽是否存在凸版。

可选的，所述调节组件包括编码器、旋转电机和反射镜组，所述编码器以及所述旋转电机分别与所述检测机构连接，所述测距传感器位于所述版库和所述反射镜组之间，所述反射镜组包括与各所述版槽一一对应设置的反射镜，所述旋转电机用于控制所述测距传感器旋转，以调节所述测距传感器的扫描角度，使测距信号经所述反射镜反射至对应的所述版槽中，所述编码器用于测量所述测距传感器的旋转角度并反馈至所述检测机构，以使所述检测机构通过所述旋转电机调节所述测距传感器的扫描角度。

可选的，所述调节机构还包括镜组固定机构，所述反射镜组固定于所述镜组固定机构上，且至少两个所述反射镜竖直排列。

可选的，所述测距传感器位于所述版库的掩模取放口的正前方，所述反射镜的反射面朝向所述掩模取放口的所在平面向下倾斜设置。

可选的，所述扫描位姿包括所述测距传感器的位置和扫描角度，所述检测机构被配置为：

若判定

则确定与扫描角度对应的所述版槽存在凸版；其中，D1为所述测距传感器测得的测距信号的往返距离，L2为与所述扫描角度对应的反射镜上的反射点到所述掩模取放口所在平面的距离，θ1为所述测距传感器的扫描角度，L1为所述测距传感器到所述反射点的水平距离。

可选的，所述测距传感器位于所述版库的掩模取放口的侧前方，所述反射镜的反射面朝向所述版库侧壁的所在平面向下倾斜设置，其中，所述版库侧壁为所述版库与所述掩模取放口相连的一侧面，所述测距传感器到所述掩模取放口所在平面的距离小于或等于预设距离。

可选的，所述预设距离小于或等于5mm。

可选的，所述扫描位姿包括所述测距传感器的位置和扫描角度，所述检测机构被配置为：

若判定

则确定与扫描角度对应的所述版槽存在凸版；其中，D2为所述测距传感器测得的测距信号的往返距离，L4为与所述扫描角度对应的反射镜上的反射点到掩模版靠近所述测距传感器的一面的距离，θ2为所述测距传感器的扫描角度，L3为所述测距传感器到所述反射点的水平距离。

可选的，所述编码器为码盘。

可选的，所述测距传感器为激光测距传感器或红外线测距传感器。

第二方面，本发明实施例提供了一种掩模传输系统，包括至少一个版库和如本发明第一方面任意所述的掩模版凸版检测装置。

可选的，所述版库和所述掩模版凸版检测装置中的测距传感器一一对应设置。

第三方面，本发明实施例还提供了一种光刻设备，包括如本发明第二方面任意所述的掩模传输系统。

本发明实施例提供的凸版检测装置，调节组件用于驱动测距传感器运动，以对版库的各版槽进行扫描，且使测距传感器发射的测距信号经各版槽中的掩模版反射后，能够原路反射回测距传感器。检测机构用于控制测距传感器和调节组件工作，并根据测距传感器在扫描各版槽时的扫描位姿以及测距传感器测得的距离信息，确定各版槽是否存在凸版。本发明实施例提供的凸版检测装置结构简单，能够确定版库中具体哪一个版槽存在凸版，无需进一步人为检查，提高了凸版检测效率且降低了凸版检测的成本。

附图说明

下面根据附图和实施例对本发明作进一步详细说明；

图1是掩模版在内部版库内的分布示意图；

图2为本发明实施例提供的凸版检测装置的结构示意图；

图3为本发明实施例中一种凸版检测装置的检测原理图；

图4为本发明实施例中另一种凸版检测装置的检测原理图；

图5为本发明实施例中又一种凸版检测装置的检测原理图；

图6为本发明实施例提供的一种掩模传输系统的结构示意图。

具体实施方式

为使本发明解决的技术问题、采用的技术方案和达到的技术效果更加清楚，下面将结合附图对本发明实施例的技术方案作进一步的详细描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”、“固定”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

本发明实施例提供了一种掩模版凸版检测装置，图2为本发明实施例提供的凸版检测装置的结构示意图，如图2所示，凸版检测装置包括：测距传感器110、调节组件120和检测机构130。调节组件120与测距传感器110连接，用于驱动测距传感器110运动，以对版库的各版槽进行扫描，且使测距传感器110发射的测距信号经各版槽中的掩模版反射后，能够原路反射回测距传感器110。检测机构130与测距传感器110及调节组件120通讯连接，用于控制测距传感器110和调节组件120工作，并根据测距传感器110在扫描各版槽时的扫描位姿以及测距传感器110测得的距离信息，确定各版槽是否存在凸版。

下面结合具体实施例对本发明的检测原理进行说明：

图3为本发明实施例中一种凸版检测装置的检测原理图，如图3所示，在本实施例中，可选的，测距传感器110位于版库200的掩模取放口201的正前方，测距传感器110沿垂直于掩模取放口201所在的平面的X方向发射测距信号，调节组件120驱动测距传感器110沿垂直于掩模版202的Z方向运动。示例性的，调节组件120可以包括驱动电机(图中未示出)和导向杆122，导向杆122沿Z方向布置，驱动电机驱动测距传感器110沿导向杆122运动，并记录测距传感器110的位置信息。测距传感器110对版库的各版槽进行扫描，测距传感器110发射的测距信号经各版槽中的掩模版反射后，原路反射回测距传感器110。检测机构130接收测距传感器110测得的距离信息及测距传感器110的位置信息，当测距传感器110测得的距离小于掩模取放口201所在的平面到测距传感器110的距离时，结合此时测距传感器110在Z方向的位置信息，可以确定具体哪个版槽存在凸版。

本发明实施例提供的凸版检测装置，调节组件用于驱动测距传感器运动，以对版库的各版槽进行扫描，且使测距传感器发射的测距信号经各版槽中的掩模版反射后，能够原路反射回测距传感器。检测机构用于控制测距传感器和调节组件工作，并根据测距传感器在扫描各版槽时的扫描位姿以及测距传感器测得的距离信息，确定各版槽是否存在凸版。本发明实施例提供的凸版检测装置结构简单，能够确定版库中具体哪一个版槽存在凸版，无需进一步人为检查，提高了凸版检测效率。

图4为本发明实施例中另一种凸版检测装置的检测原理图，可选的，如图2和图4所示，在该实施例中，调节组件120包括编码器123、旋转电机124和反射镜组，编码器123以及旋转电机124分别与检测机构130连接，测距传感器110位于版库200和反射镜组之间，反射镜组包括多个反射镜125，各反射镜125与各版槽一一对应设置。测距传感器110位于版库200的掩模取放口201的正前方，反射镜125的反射面朝向掩模取放口201的所在平面并向下倾斜设置，与Z方向呈预设夹角β。

旋转电机124用于控制测距传感器110旋转，以调节测距传感器110的扫描角度，使测距信号经反射镜125反射，沿垂直于掩模取放口201所在的平面的X方向照射对应的版槽，编码器123用于测量测距传感器110的旋转角度并反馈至检测机构130，以使检测机构130通过旋转电机124调节测距传感器110的扫描角度。其中，测距传感器110的扫描角度为测距传感器110的激光出射方向与水平面的夹角。

示例性的，以图4中由下至上第一层版槽的检测为例，对本发明的检测原理进行说明。要使测距信号经反射镜125反射，垂直于掩模取放口201所在的平面，则测距传感器110的扫描角度θ应该等于测距信号在反射镜125上的入射角α，而测距信号在反射镜125上的入射角α等于该反射镜125的反射面与Z方向的夹角β，那么需要保证测距传感器110的扫描角度θ为反射镜125的反射面与Z方向的夹角β的2倍。在具体实施例中，可预先设定各反射镜的反射面与Z方向的夹角，各反射镜的反射面与Z方向的夹角不同，在检测过程中，旋转电机124控制测距传感器110旋转，编码器123测量测距传感器110的旋转角度并反馈至检测机构130，实现对测距传感器110的扫描角度θ的控制，使得扫描角度θ等于对应的反射镜125的反射面与Z方向的夹角β的2倍，测距传感器110发射的测距信号，经对应的反射镜125反射后，垂直于掩模取放口201所在的平面照射对应的版槽，并被原路返回至测距传感器110，从而完成对各版槽进行扫描。

可选的，扫描位姿包括测距传感器110的位置和扫描角度，检测机构被配置为：

若判定

则确定与扫描角度对应的版槽存在凸版；如图3所示，其中，D1为测距传感器110测得的测距信号的往返距离，L2为与扫描角度对应的反射镜125上的反射点到掩模取放口201所在平面的距离，θ1为测距传感器110的扫描角度，L1为测距传感器110到反射点的水平距离。可选的，若

则确定与扫描角度对应的版槽中无掩模版，若

则确定与扫描角度对应的版槽中掩模版位置摆放正确，不存在凸版。

图5为本发明实施例中又一种凸版检测装置的检测原理图，可选的，如图5所示，在该实施例中，调节组件120包括编码器123、旋转电机124和反射镜组，编码器123以及旋转电机124分别与检测机构130连接，测距传感器110位于版库200和反射镜组之间，反射镜组包括与各版槽一一对应设置的多个反射镜125。测距传感器100位于版库的掩模取放口201的侧前方，反射镜125的反射面朝向版库侧壁的所在平面向下倾斜设置，与Z方向呈预设夹角β。其中，版库侧壁为版库200与掩模取放口相连的一侧面，测距传感器110到掩模取放口201所在平面的距离小于或等于预设距离。该实施例的检测原理与图4中所示的检测原理类似，预先设定各反射镜的反射面与Z方向的夹角，各反射镜的反射面与Z方向的夹角不同，在检测过程中，旋转电机124控制测距传感器110旋转，编码器123测量测距传感器110的旋转角度并反馈至检测机构130，实现对测距传感器110的扫描角度θ的控制，使得扫描角度θ等于对应的反射镜125的反射面与Z方向的夹角β的2倍，测距传感器110发射的测距信号，经对应的反射镜125反射后，沿垂直于版库侧壁所在平面的Y方向照射对应的版槽，并被原路返回至测距传感器110，从而完成对各版槽进行扫描。

可选的，扫描位姿包括测距传感器的位置和扫描角度，检测机构被配置为：

若判定

则确定与扫描角度对应的版槽存在凸版；其中，D2为测距传感器110测得的测距信号的往返距离，L4为与扫描角度对应的反射镜125上的反射点到掩模版靠近测距传感器110的一面的距离，θ2为测距传感器110的扫描角度，L3为测距传感器110到反射点的水平距离。可选的，若判定

则确定与扫描角度对应的版槽中掩模版位置摆放正确，不存在凸版，或者确定与扫描角度对应的版槽中无掩模版。

可选的，预设距离小于或等于5mm。即图5所示的实施例用于检测凸出掩模取放口所在的平面小于或等于5mm的掩模版。当然，预设距离可以根据实际的掩模版摆放精度的需要具体设置，本发明在此不做限定。

可选的，编码器为码盘，码盘是指测量角位移的数字编码器，用于测量测距传感器110的旋转角度并反馈至检测机构130，以调整测量测距传感器110的扫描角度。码盘具有分辨能力强、测量精度高和工作可靠等优点，是测量轴转角位置的一种常用的位移传感器。

可选的，如图4和图5所示，调节机构还包括镜组固定机构126，反射镜组固定于镜组固定机构126上，反射镜组包括多个反射镜125，且多个反射镜125竖直排列，即沿Z方向排列。示例性的，沿Z方向，由下至上，各反射镜与Z方向的夹角分别为16.5°、26°、31°、34°、36°和37.5°，则旋转电机124驱动激光传感器旋转，对应的扫描角度分别为33°、52°、62°、68°、72°和75°，分别对应版库200中由下至上的6个版槽。

扫描一次可得6组距离和角度数据(D，θ)，其中角度代表当前测距传感器的扫描角度(取值33°、52°、62°、68°、72°和75°)，距离D为测距传感器110测得的测距信号的往返距离。根据上述实施例所述的检测原理，判断对应的版槽是否存在凸版。

可选的，测距传感器110为激光测距传感器或红外线测距传感器。在本发明的上述实施例中，测距传感器110为激光测距传感器，如图2所示，激光测距传感器110包括激光发射端111和激光接收端112。

本发明实施例还提供了一种掩模传输系统，包括至少一个版库200和如本发明上述实施例任意所述的掩模版凸版检测装置。图6为本发明实施例提供的一种掩模传输系统的结构示意图，如图6所示，掩模版传输系统包括：

外部版库12和13、内部版库14和15、第一掩模版传输机构16、外部操作台11及控制机箱21，外部版库12和13与外部操作台11对接，存储由外部操作台11送入的装有掩模版的掩模盒，第一掩模版传输机构16用于完成掩模版在外部版库12和13与内部版库14和15之间的流转；内部版库14和15分别对应设置如本发明上述实施例所述的掩模版凸版检测装置。

可选的，该掩模版传输系统还包括第一掩模版对准机构18，用于消除外部世界的掩模版传输过程中的初始位置偏差；

第二掩模版传输机构19，用于完成与第一掩模版传输机构16的掩模版交接以及与掩模台的掩模版交接；

第二掩模版对准机构20，用于第二掩模版传输机构19与掩模台交接过程中的掩模版位置校正；

掩模版颗粒度检测机构17，用于在第一掩模版传输机构16将掩模版从外部版库12或13传送至内部版库14或15之前，对掩模版的表面进行颗粒度检测。

本实施例提供的掩模版传输系统具体的工作流程为：装有掩模版的掩模盒从外部操作台11被放入外部版库12或13后，第一掩模版传输机构16从外部版库12或13取出掩模版，经掩模版颗粒度检测机构17检测合格后，送入内部版库14或15中，掩模版凸版检测装置对内部版库14和15中的掩模版进行凸版检测，对存在凸版的版槽进行提示或控制第一掩模版传输机构16调整凸版的位置，使其符合摆放要求。第一掩模版传输机构16从内部版库14或15中取出掩模版，经第一掩模版对准机构18位置校正后，与第二掩模版传输机构19完成交接，将掩模版转移至第二掩模版传输机构19上；第二掩模版传输机构19经第二掩模版对准机构20位置校正后，与掩模台交接，将掩模版传送至掩模台上，用于光刻工艺。

本发明实施例还提供了一种光刻设备，包括如本发明上述实施例所述的掩模传输系统。

于本文的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“右”、等方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述和简化操作，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”，仅仅用于在描述上加以区分，并没有特殊的含义。

在本说明书的描述中，参考术语“一实施例”、“示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

以上结合具体实施例描述了本发明的技术原理。这些描述只是为了解释本发明的原理，而不能以任何方式解释为对本发明保护范围的限制。基于此处的解释，本领域的技术人员不需要付出创造性的劳动即可联想到本发明的其它具体实施方式，这些方式都将落入本发明的保护范围之内。

Claims (13)

1.一种掩模版凸版检测装置，其特征在于，包括：

测距传感器，位于版库的一侧；

调节组件，用于调节所述测距传感器对所述版库的各版槽进行扫描，且使所述测距传感器发射的测距信号经各所述版槽中的掩模版反射后，能够原路反射回所述测距传感器；

检测机构，与所述测距传感器及所述调节组件连接，用于控制所述测距传感器和所述调节组件工作，并根据所述测距传感器在扫描各所述版槽时的扫描位姿以及所述测距传感器测得的距离信息，确定各所述版槽是否存在凸版。

2.根据权利要求1所述的掩模版凸版检测装置，其特征在于，所述调节组件包括编码器、旋转电机和反射镜组，所述编码器以及所述旋转电机分别与所述检测机构连接，所述测距传感器位于所述版库和所述反射镜组之间，所述反射镜组包括与各所述版槽一一对应设置的反射镜，所述旋转电机用于控制所述测距传感器旋转，以调节所述测距传感器的扫描角度，使测距信号经所述反射镜反射至对应的所述版槽中，所述编码器用于测量所述测距传感器的旋转角度并反馈至所述检测机构，以使所述检测机构通过所述旋转电机调节所述测距传感器的扫描角度。

3.根据权利要求2所述的掩模版凸版检测装置，其特征在于，所述调节机构还包括镜组固定机构，所述反射镜组固定于所述镜组固定机构上，且至少两个所述反射镜竖直排列。

4.根据权利要求3所述的掩模版凸版检测装置，其特征在于，所述测距传感器位于所述版库的掩模取放口的正前方，所述反射镜的反射面朝向所述掩模取放口的所在平面向下倾斜设置。

5.根据权利要求4所述的掩模版凸版检测装置，其特征在于，所述扫描位姿包括所述测距传感器的位置和扫描角度，所述检测机构被配置为：

若判定

则确定与扫描角度对应的所述版槽存在凸版；其中，D1为所述测距传感器测得的测距信号的往返距离，L2为与所述扫描角度对应的反射镜上的反射点到所述掩模取放口所在平面的距离，θ1为所述测距传感器的扫描角度，L1为所述测距传感器到所述反射点的水平距离。

6.根据权利要求3所述的掩模版凸版检测装置，其特征在于，所述测距传感器位于所述版库的掩模取放口的侧前方，所述反射镜的反射面朝向所述版库侧壁的所在平面向下倾斜设置，其中，所述版库侧壁为所述版库与所述掩模取放口相连的一侧面，所述测距传感器到所述掩模取放口所在平面的距离小于或等于预设距离。

7.根据权利要求6所述的掩模版凸版检测装置，其特征在于，所述预设距离小于或等于5mm。

8.根据权利要求6所述的掩模版凸版检测装置，其特征在于，所述扫描位姿包括所述测距传感器的位置和扫描角度，所述检测机构被配置为：

若判定

则确定与扫描角度对应的所述版槽存在凸版；其中，D2为所述测距传感器测得的测距信号的往返距离，L4为与所述扫描角度对应的反射镜上的反射点到掩模版靠近所述测距传感器的一面的距离，θ2为所述测距传感器的扫描角度，L3为所述测距传感器到所述反射点的水平距离。

9.根据权利要求2所述的掩模版凸版检测装置，其特征在于，所述编码器为码盘。

10.根据权利要求1所述的掩模版凸版检测装置，其特征在于，所述测距传感器为激光测距传感器或红外线测距传感器。

11.一种掩模传输系统，其特征在于，包括至少一个版库和如权利要求1-10任一所述的掩模版凸版检测装置。

12.根据权利要求11所述的掩模传输系统，其特征在于，所述版库和所述掩模版凸版检测装置中的测距传感器一一对应设置。

13.一种光刻设备，其特征在于，包括如权利要求11或12所述的掩模传输系统。

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