CN112305862B - 工件台位置校准方法、fls垂向定位工装及工件台测量系统 - Google Patents

工件台位置校准方法、fls垂向定位工装及工件台测量系统 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种工件台位置校准方法、FLS垂向定位工装及工件台测量系统，所述工件台位置校准方法主要通过装设于主基板上的FLS垂向定位工装，对先后装设于工件台上的多面镜工装反射镜与第一基准板进行测量，分别得到第一垂向位置与所述第二垂向位置，进而基于所述第一垂向位置与所述第二垂向位置，校准所述工件台的垂向零位。由于在多面镜工装反射镜完成距物镜像距的位置调整后，多面镜工装反射镜的上表面即与物镜像面位置一致，进而以第一垂向位置为基准，根据第二垂向位置调整工作台的垂向零位，相比现有技术，直接以第一基准板的上表面与物镜像面的关系为基准，校准精度高，故而可提高工件台的定位精度。

Description

工件台位置校准方法、FLS垂向定位工装及工件台测量系统
技术领域
本发明涉及光刻机技术领域，特别涉及一种工件台位置校准方法、FLS垂向定位工装及工件台测量系统。
背景技术
请参考图1，其是一种光刻机的工件台测量系统的示意图，其中图1(A)是该工件台测量系统的侧视示意图，图1(B)是该工件台测量系统的俯视示意图。现有技术中，对于光刻机的工件台01的垂向零位的测量，一般于工件台01上设置角锥镜02，并由装设于主基板05上的零位传感器(PSD传感器)03对角锥镜02进行测量，其测量的精度基于零位传感器03测量基准相对于角锥镜02测量基准。由于工件台01的应用场景为标准基准板(未图示，实际中置于工件台01上)的上表面与物镜04的像面需保持一致，所以采用上述方法，还会产生多个安装误差，安装误差主要包含零位传感器03的测量基准相对物镜04安装基准的误差，以及角锥镜02测量基准相对标准基准板的上表面的位置误差等，各项误差累加后，Z方向(即垂向)的误差可达到250μm，倾斜误差可达到200μrad。如此，将影响工件台01的正常工作行程，导致最终的垂向零位倾斜较大，进而造成干涉仪IFM的阿贝误差偏大，最终影响工件台01的定位精度。
发明内容
本发明的目的在于提供一种工件台位置校准方法、FLS垂向定位工装及工件台测量系统，以解决现有工件台位置校准误差大的问题。
为解决上述技术问题，本发明提供一种工件台位置校准方法，所述工件台可移动地设置于一主基板上，所述主基板上可拆卸地装设有一物镜，所述工件台位置校准方法包括：
将多面镜工装反射镜装设于工件台上；
完成所述多面镜工装反射镜距物镜像距的调整；
将FLS垂向定位工装装设于主基板上；
由所述FLS垂向定位工装上的第一FLS传感器测量得到所述多面镜工装反射镜的上表面的第一垂向位置；
拆除所述多面镜工装反射镜，将装设于工件台上的第一基准板移至所述FLS垂向定位工装的轴线处；
由所述第一FLS传感器测量得到所述第一基准板的上表面的第二垂向位置；
基于所述第一垂向位置与所述第二垂向位置，校准所述工件台的垂向零位。
可选的，所述工件台位置校准方法还包括：在由所述第一FLS传感器测量得到所述第一基准板的上表面的第二垂向位置的同时，由所述第一FLS传感器测量得到所述第一基准板的第一水平向位置；
将装设于工件台上的第二基准板移至所述FLS垂向定位工装的轴线处；由所述第一FLS传感器测量得到所述第二基准板的上表面的第三垂向位置，以及所述第二基准板的第二水平向位置；基于所述第二水平向位置与所述第一水平向位置，得到所述第二基准板与所述第一基准板的水平向位置补偿量；和/或，基于所述第三垂向位置与所述第二垂向位置，得到所述第二基准板与所述第一基准板的垂向位置补偿量。
可选的，所述第一FLS传感器基于所述第一基准板上的扫描方孔标记，测量得到所述第一基准板的第二垂向位置和第一水平向位置；所述第一FLS传感器基于所述第二基准板上的扫描方孔标记，测量得到所述第二基准板的第三垂向位置和第二水平向位置。
可选的，在将FLS垂向定位工装装设于主基板上之前，所述工件台位置校准方法还包括拆除物镜；其中，所述FLS垂向定位工装与所述物镜的安装接口相匹配。
可选的，在校准所述工件台的垂向零位后，所述工件台位置校准方法还包括：
通过掩膜台对准得到物镜焦面在工件台之零位下的位置。
为解决上述技术问题，本发明还提供一种FLS垂向定位工装，用于装设于主基板上，所述FLS垂向定位工装包括：
定位板，用以与一主基板连接；
安装支架，与所述定位板连接；以及
第一FLS传感器，通过所述安装支架与所述定位板连接；
所述第一FLS传感器至少用以测量先后装设于同一工件台上的一多面镜工装反射镜的上表面的第一垂向位置以及一第一基准板的上表面的第二垂向位置。
可选的，所述FLS垂向定位工装与物镜的安装接口相匹配。
可选的，所述FLS垂向定位工装包括至少三个第一FLS传感器。
可选的，所述第一FLS传感器为多光斑FLS传感器。
为解决上述技术问题，本发明还提供一种工件台测量系统，其包括：
主基板；
如上所述的FLS垂向定位工装，装设于主基板上；以及
工件台，可移动地设置于所述主基板；
所述工件台测量系统被配置为：
由所述第一FLS传感器测量得到一装设于工件台上的多面镜工装反射镜的上表面的第一垂向位置；
由所述第一FLS传感器测量得到一装设于工件台上的第一基准板的上表面的第二垂向位置；
所述第一垂向位置与所述第二垂向位置用以供校准所述工件台的垂向零位。
综上所述，在本发明提供的工件台位置校准方法、FLS垂向定位工装及工件台测量系统中，所述工件台位置校准方法主要通过装设于主基板上的FLS垂向定位工装，对先后装设于工件台上的多面镜工装反射镜与第一基准板进行测量，分别得到第一垂向位置与所述第二垂向位置，进而基于所述第一垂向位置与所述第二垂向位置，校准所述工件台的垂向零位。由于在多面镜工装反射镜完成距物镜像距的位置调整后，多面镜工装反射镜的上表面即与物镜像面位置一致，进而以第一垂向位置为基准，根据第二垂向位置调整工作台的垂向零位，相比现有技术，直接以第一基准板的上表面与物镜像面的关系为基准，校准精度高，故而可提高工件台的定位精度。
附图说明
本领域的普通技术人员将会理解，提供的附图用于更好地理解本发明，而不对本发明的范围构成任何限定。其中：
图1是一种光刻机的工件台测量系统的示意图；
图2是本发明实施例一提供的工件台测量系统的侧视示意图；
图3是本发明实施例一提供的FLS垂向定位工装的侧视示意图；
图4是本发明实施例一提供的FLS垂向定位工装对第一基准版进行测量的俯视示意图；
图5是本发明实施例二提供的工件台的布局示意图；
图6是本发明实施例二提供的测量第二基准板的水平向位置的示意图；
图7是本发明实施例三提供的FLS垂向定位工装的立体图；
图8是本发明实施例四提供的工件台测量系统的侧视示意图；
图9是本发明实施例四提供的多光斑FLS传感器测量第一基准板的俯视示意图。
附图中：
01-工件台；02-角锥镜；03-零位传感器；04-物镜；05-主基板；
100-主基板；200-FLS垂向定位工装；210-第一FLS传感器；220-定位板；230-安装支架；240-拉手；250-立柱；260-底盘；300-工件台；500-多面镜工装反射镜；600-第一基准板；700-第二基准板；810-WA传感器；820-第二FLS传感器。
具体实施方式
为使本发明的目的、优点和特征更加清楚，以下结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细说明。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且未按比例绘制，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。此外，附图所展示的结构往往是实际结构的一部分。特别的，各附图需要展示的侧重点不同，有时会采用不同的比例。
如在本说明书和所附权利要求书中所使用的，单数形式“一”、“一个”以及“该”包括复数对象，除非内容另外明确指出外。如在本说明书和所附权利要求中所使用的，术语“或”通常是以包括“和/或”的含义而进行使用的，除非内容另外明确指出外。
本发明的核心思想在于提供一种工件台位置校准方法、FLS垂向定位工装及工件台测量系统，其中工件台位置校准方法包括：
将多面镜工装反射镜装设于工件台上；
完成所述多面镜工装反射镜距物镜像距的调整；
将FLS垂向定位工装装设于主基板上；
由所述FLS垂向定位工装上的第一FLS传感器测量得到所述多面镜工装反射镜的上表面的第一垂向位置；
拆除所述多面镜工装反射镜，将装设于工件台上的第一基准板移至所述FLS垂向定位工装的轴线处；
由所述第一FLS传感器测量得到所述第一基准板的上表面的第二垂向位置；
基于所述第一垂向位置与所述第二垂向位置，校准所述工件台的垂向零位。
本发明提供的工件台位置校准方法主要通过装设于主基板上的FLS垂向定位工装，对先后装设于工件台上的多面镜工装反射镜与第一基准板进行测量，分别得到第一垂向位置与所述第二垂向位置，进而基于所述第一垂向位置与所述第二垂向位置，校准所述工件台的垂向零位。由于在多面镜工装反射镜完成距物镜像距的位置调整后，多面镜工装反射镜的上表面即与物镜像面位置一致，进而以第一垂向位置为基准，根据第二垂向位置调整工作台的垂向零位，相比现有技术，直接以第一基准板的上表面与物镜像面的关系为基准，校准精度高，故而可提高工件台的定位精度。
以下参考附图进行描述。
【实施例一】
请参考图2至图4，其中，图2是本发明实施例一提供的工件台测量系统的侧视示意图，图3是本发明实施例一提供的FLS垂向定位工装的侧视示意图，图4是本发明实施例一提供的FLS垂向定位工装对第一基准版进行测量的俯视示意图。
如图2至图4所示，本发明实施例一提供一种工件台测量系统，其包括：主基板100、FLS垂向定位工装200以及工件台(WS)300。所述FLS垂向定位工装200可拆卸地装设于主基板100上，工件台300可移动地设置于所述主基板100。在一个示范性的实施例中，主基板100上可拆卸地装设一物镜(未图示)，工件台300上可拆卸地装设一多面镜工装反射镜(MMT)500，多面镜工装反射镜500能够调节距物镜的像距，当多面镜工装反射镜500距物镜的像距调整完成后，多面镜工装反射镜500的上表面即与物镜像面位置一致。
基于上述工件台测量系统，本发明实施例提供一种工件台位置校准方法，其具体包括如下步骤：
步骤S1：将多面镜工装反射镜500装设于工件台300上；
步骤S2：完成所述多面镜工装反射镜500距物镜像距的调整；
步骤S3：将FLS垂向定位工装200装设于主基板100上；
步骤S4：由所述FLS垂向定位工装200上的第一FLS传感器210测量得到所述多面镜工装反射镜500的上表面的第一垂向位置；
步骤S5：拆除所述多面镜工装反射镜500，将装设于工件台300上的第一基准板600移至所述FLS垂向定位工装200的轴线处；
步骤S6：由所述第一FLS传感器210测量得到所述第一基准板600的上表面的第二垂向位置；
步骤S7：基于所述第一垂向位置与所述第二垂向位置，校准所述工件台300的垂向零位。
在步骤S4中，FLS垂向定位工装200可实现测量多面镜工装反射镜500之上表面的第一垂向位置，该第一垂向位置可包括Z1、Rx1、Ry1，分别表示垂向距离及x轴与y轴方向的倾斜度，从而建立物镜像面基准(即多面镜工装反射镜500之上表面)与FLS垂向定位工装200的测量值之间的位置关系。进而，步骤S5中，将多面镜工装反射镜500拆除，完成工件台300上电及初始化工作后，将装设于工件台300上的第一基准板600(作为一标准基准板)移至所述FLS垂向定位工装200的轴线处，如图4所示。通过步骤S6，FLS垂向定位工装200可实现测量第一基准板600之上表面的第二垂向位置。进而在步骤S7中，以步骤S4中所测量的第一垂向位置为基准，调整工件台300的垂向零位，由此保证工件台300的垂向零位基准，即第一基准板600之上表面与物镜像面位置一致。使用本实施例提供的工件台位置校准方法，工件台300之垂向零位的误差包含FLS测量误差约40nm、据FLS读数调整工件台300零位的装配误差约5μm、以及测厚仪的测量误差约1μm，最终的垂向零位偏差在Z方向约为5.1μm，Rx、Ry方向的倾斜误差约为50μrad。较现有的校准精度有较大提升。
可选的，在将FLS垂向定位工装200装设于主基板100上之前，所述工件台位置校准方法还包括拆除物镜；其中，所述FLS垂向定位工装200与所述物镜的安装接口相匹配。FLS垂向定位工装200可复用物镜的安装接口，如此则无需对现有的整机框架做改动，即可实现FLS垂向定位工装200的装设。
【实施例二】
本发明实施例二的工件台测量系统与工件台位置校准方法实施例一基本相同，对于相同部分不再叙述，以下仅针对不同点进行描述。
请参考图5和图6，其中图5是本发明实施例二提供的工件台的布局示意图，图6是本发明实施例二提供的测量第二基准板的水平向位置的示意图。
如图5所示，在一些实施例中，可通过位于工件台300一侧(图5中设置于左侧)的WA传感器810或第二FLS传感器820获得第一基准板600在工件台坐标系WSCS下(图中XY平面)的精确位置，然而由于浸没布局及工件台300的行程限制，位于工件台300相对于第一基准板600的另一侧的第二基准板700，由于距离WA传感器810或第二FLS传感器820太远，无法使用WA传感器810或第二FLS传感器820获得第二基准板700在工件台坐标系WSCS下的精确位置。针对如上问题，本实施例二提供一种工件台位置校准方法，其基于实施例一的工件台位置校准方法。
本实施例二提供的工件台位置校准方法，步骤S1～步骤S5与实施例一相同，所述工件台位置校准方法还包括：
步骤S6a：由所述第一FLS传感器210测量得到所述第一基准板600的上表面的第二垂向位置的同时，所述第一FLS传感器210还测量得到所述第一基准板600的第一水平向位置；
步骤S7a：将装设于工件台300上的第二基准板700移至所述FLS垂向定位工装200的轴线处；
步骤S8a：由所述第一FLS传感器210测量得到所述第二基准板700的上表面的第三垂向位置，以及所述第二基准板700的第二水平向位置；
步骤S9a：基于所述第二水平向位置与所述第一水平向位置，得到所述第二基准板700与所述第一基准板600的水平向位置补偿量；和/或，基于所述第三垂向位置与所述第二垂向位置，得到所述第二基准板700与所述第一基准板600的垂向位置补偿量。
可选的，第一基准板600与第二基准板700上均设有方孔标记，第一FLS传感器210通过扫描方孔标记来获得第一基准板600的第一水平向位置以及第二基准板700的第二水平向位置，如图6所示。
在步骤S6a中，FLS垂向定位工装200除了对第一基准板600的第二垂向位置进行测量，还同时对第一基准板600的第一水平向位置进行测量。第一水平向位置可包括X1、Y1、Rz1，分别表示工件台坐标系WSCS下的X轴、Y轴方向的水平位置和Z轴的倾斜度。在步骤S7a中，将第二基准板700移至所述FLS垂向定位工装200的轴线处。需理解，这里由于第二基准板700于工作台上的装设具有一定的随机性，无法确保第二基准板700相对FLS垂向定位工装200的轴线的水平位置与第一基准板600相对FLS垂向定位工装200的轴线的水平位置相同，故而，步骤S8a进一步对第二基准板700的第二水平向位置和第三垂向位置进行测量，第二水平向位置如可包括X2、Y2、Rz2，第三垂向位置如可包括Z2、Rx2、Ry2。进而，在步骤S9a中，基于所述第二水平向位置与所述第一水平向位置，得到所述第二基准板700与所述第一基准板600的水平向位置补偿量为X2-X1，Y2-Y1，Rz2-Rz1；基于所述第三垂向位置与所述第二垂向位置，得到所述第二基准板700与所述第一基准板600的垂向位置补偿量为Z2-Z1，Rx2-Rx1，Ry2-Ry1。该水平向位置补偿量与垂向位置补偿量在实际使用该第二基准板700上的传感器时，可作为位置补偿量使用。如此配置，可将垂向位置偏差精度控制在FLS重复性40nm内，水平向位置偏差精度控制在10μm。而相对的，现有技术中对机械安装的水平向精度偏差可达100μm，因此本实施例提供的工件台位置校准方法较现有的校准精度有较大提升。
【实施例三】
请参考图7，其是本发明实施例三提供的FLS垂向定位工装的立体图。
如图7所示，结合参考图3，本发明实施例三提供一种FLS垂向定位工装200，其主要包括：定位板220、安装支架230以及第一FLS传感器210。所述定位板220用以与一主基板连接，所述安装支架230与所述定位板220连接，所述第一FLS传感器210通过所述安装支架230与所述定位板220连接；所述第一FLS传感器210至少用以测量先后装设于同一工件台上的一多面镜工装反射镜的上表面的第一垂向位置以及一第一基准板的上表面的第二垂向位置。
请参考图2，可选的，FLS垂向定位工装200与物镜的安装接口相匹配，实际使用中，可将工件台测量系统中的物镜拆卸后，再安装FLS垂向定位工装200于物镜接口中。由于对工件台位置校准并非光刻机使用中的常规步骤，只需要对根据基准板的上表面，对工件台的垂向零位进行校准后，即可正常使用光刻机，故而，可采用替换物镜的方法来安装FLS垂向定位工装200，以尽量避免对现有整机框架做改动。
在一个示范性的实施例中，如图7所示，FLS垂向定位工装200还包括3组拉手240、3组立柱250、底盘260和3个第一FLS传感器210，3组拉手240均设置于定位板220的一个面上，用以供操作者握持，3组立柱250则设置于定位板220的另一个面，作为安装支架，连接底盘260与定位板220，3个第一FLS传感器210均安装于底盘260上。较佳的，3个第一FLS传感器210位于同一平面上，且不处于同一直线上，如图4所示。如此配置，能通过3个第一FLS传感器210实行对基准板的垂向和水平向位置进行测量。可以理解，在其它的一些实施例中，FLS垂向定位工装200上也可以仅安装1组第一FLS传感器210，而在实际使用中，对该第一FLS传感器210的位置进行变换，从而得到基准板的垂向和水平向位置。而在另外的一些实施例中，FLS垂向定位工装200还可以设置更多数量的第一FLS传感器210，以实现更对基准板的垂向和水平向位置的测量。需要理解，上述拉手240、立柱250及底盘260的设置形式仅为一示例，本领域技术人员可根据实际进行不同的选型和替换，本发明对此不限。【实施例四】
请参考图8和图9，其中，图8是本发明实施例四提供的工件台测量系统的侧视示意图，图9是本发明实施例四提供的多光斑FLS传感器测量第一基准板的俯视示意图。
如图8所示，本发明实施例四提供一种FLS垂向定位工装200，其主要包括：定位板220、安装支架230以及第一FLS传感器210，其与实施例三提供的FLS垂向定位工装200基本相同，对于相同部分不再叙述，以下仅针对不同点进行描述。
本实施例四提供的FLS垂向定位工装200主要安装于主基板100朝向工作台300的一面(即主基板100的下方)，不占用物镜的安装接口，如此，在实际中可不对物镜进行拆卸和安装，简化了操作过程。
优选的，所述第一FLS传感器210为多光斑FLS传感器。由于主基板100下方的位置空间相对物镜安装接口处的位置空间更大，因此第一FLS传感器210可选用多光斑FLS传感器，图9示意了一种多光斑FLS传感器的布局形式。采用多光斑FLS传感器，可增加测量点(图中每个小圆点均示意为一个光斑)，从而提高测量精度。
综上所述，在本发明提供的工件台位置校准方法、FLS垂向定位工装及工件台测量系统中，所述工件台位置校准方法主要通过装设于主基板上的FLS垂向定位工装，对先后装设于工件台上的多面镜工装反射镜与第一基准板进行测量，分别得到第一垂向位置与所述第二垂向位置，进而基于所述第一垂向位置与所述第二垂向位置，校准所述工件台的垂向零位。由于在多面镜工装反射镜完成距物镜像距的位置调整后，多面镜工装反射镜的上表面即与物镜像面位置一致，进而以第一垂向位置为基准，根据第二垂向位置调整工作台的垂向零位，相比现有技术，直接以第一基准板的上表面与物镜像面的关系为基准，校准精度高，故而可提高工件台的定位精度。
需要说明的是，本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可，此外，各个实施例之间不同的部分也可互相组合使用，本发明对此不作限定。此外，上述若干实施例仅为对本发明的示范性描述而非对本发明的限定，本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，其均属于权利要求书的保护范围。

Claims (10)

1.一种工件台位置校准方法，所述工件台可移动地设置于一主基板上，所述主基板上可拆卸地装设有一物镜，其特征在于，包括：
将多面镜工装反射镜装设于工件台上；
完成所述多面镜工装反射镜距物镜像距的调整；
将FLS垂向定位工装装设于主基板上；
由所述FLS垂向定位工装上的第一FLS传感器测量得到所述多面镜工装反射镜的上表面的第一垂向位置；
拆除所述多面镜工装反射镜，将装设于工件台上的第一基准板移至所述FLS垂向定位工装的轴线处；
由所述第一FLS传感器测量得到所述第一基准板的上表面的第二垂向位置；
基于所述第一垂向位置与所述第二垂向位置，校准所述工件台的垂向零位。
2.根据权利要求1所述的工件台位置校准方法，其特征在于，所述工件台位置校准方法还包括：
在由所述第一FLS传感器测量得到所述第一基准板的上表面的第二垂向位置的同时，由所述第一FLS传感器测量得到所述第一基准板的第一水平向位置；
将装设于工件台上的第二基准板移至所述FLS垂向定位工装的轴线处；由所述第一FLS传感器测量得到所述第二基准板的上表面的第三垂向位置，以及所述第二基准板的第二水平向位置；基于所述第二水平向位置与所述第一水平向位置，得到所述第二基准板与所述第一基准板的水平向位置补偿量；和/或，基于所述第三垂向位置与所述第二垂向位置，得到所述第二基准板与所述第一基准板的垂向位置补偿量。
3.根据权利要求2所述的工件台位置校准方法，其特征在于，所述第一FLS传感器基于所述第一基准板上的扫描方孔标记，测量得到所述第一基准板的第二垂向位置和第一水平向位置；所述第一FLS传感器基于所述第二基准板上的扫描方孔标记，测量得到所述第二基准板的第三垂向位置和第二水平向位置。
4.根据权利要求1所述的工件台位置校准方法，其特征在于，在将FLS垂向定位工装装设于主基板上之前，所述工件台位置校准方法还包括拆除物镜；其中，所述FLS垂向定位工装与所述物镜的安装接口相匹配。
5.根据权利要求1所述的工件台位置校准方法，其特征在于，在校准所述工件台的垂向零位后，所述工件台位置校准方法还包括：
通过掩膜台对准得到物镜焦面在工件台之零位下的位置。
6.一种FLS垂向定位工装，用于装设于主基板上，其特征在于，所述FLS垂向定位工装包括：
定位板，用以与一主基板连接；
安装支架，与所述定位板连接；以及
第一FLS传感器，通过所述安装支架与所述定位板连接；
所述第一FLS传感器至少用以测量先后装设于同一工件台上的一多面镜工装反射镜的上表面的第一垂向位置以及一第一基准板的上表面的第二垂向位置。
7.根据权利要求6所述的FLS垂向定位工装，其特征在于，所述FLS垂向定位工装与物镜的安装接口相匹配。
8.根据权利要求6所述的FLS垂向定位工装，其特征在于，所述FLS垂向定位工装包括至少三个第一FLS传感器。
9.根据权利要求6所述的FLS垂向定位工装，其特征在于，所述第一FLS传感器为多光斑FLS传感器。
10.一种工件台测量系统，其特征在于，包括：
主基板；
根据权利要求6～9中任一项所述的FLS垂向定位工装，装设于主基板上；以及
工件台，可移动地设置于所述主基板；
所述工件台测量系统被配置为：
由所述第一FLS传感器测量得到一装设于工件台上的多面镜工装反射镜的上表面的第一垂向位置；
由所述第一FLS传感器测量得到一装设于工件台上的第一基准板的上表面的第二垂向位置。
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