CN114252042B - 掩模台垂向测量工装及掩模台垂向测量方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种掩模台垂向测量工装及掩模台垂向测量方法，该掩模台垂向测量工装包括：支撑座、测试支座、两个传感器支架和多个传感器，测试支座设置在支撑座上，两个传感器支架分别设置在测试支座两侧，且两个传感器支架均与测试支座连接，多个传感器分别设置在对应的传感器支架上。上述的掩模台垂向测量工装能够提高掩模台的垂向测量效率、提高光刻机产率、节约光刻机使用成本。相应地，本发明还提供一种掩模台垂向测量方法。
Description
技术领域
本发明涉及集成电路制造领域，尤其涉及一种掩模台垂向测量工装及掩模台垂向测量方法。
背景技术
一般地，为保证光刻机的曝光成像质量，需要保证掩模台承版面与物镜顶面之间的垂向距离等于物镜的物距，掩模台的垂向测量精度是保证光刻机曝光成像质量的重要前提。
现有技术中，普遍采用垂向测量块和千分表测量掩模台承版面与物镜顶面之间的垂向距离，垂向测量块的高度等于物镜的物距。测量时，将垂向测量块通过掩模台的镂空处放置于物镜顶面，之后使用大理石表座、千分表及标杆放置于垂向测量块顶面，分别对掩模台承版面上的4个测量点进行测量，如果4个测量点与垂向测量块的上表面不在同一平面上，则计算出误差并根据计算得到的误差调整掩模台垫块，调整后再分别对4个测量点进行测量，直至4个测量点与垂向测量块的上表面都在同一平面上，完成掩模台的垂向测量及调整操作。采用该种方式测量掩模台承版面与物镜顶面之间的垂向距离需要分别对4个测量点单独进行测量，测量操作复杂，测量效率低，影响光刻机产率。另外，为了确保测量精度，对垂向测量块的加工精度要求非常高，需要使用磨床根据物镜物距修模垂向测量块，并使用三坐标标定垂向高度与平行度，经过反复修模标定才能够达到加工精度要求，垂向测量块的加工劳动强度大、加工效率低，严重影响掩模台的垂向测量效率，进而影响光刻机产率。并且，每个垂向测量块只能适用于一台光刻机，不同机型的光刻机之间垂向测量块无法通用，生产过程中，需要根据每台光刻机的物镜物距加工多个垂向测量块，需要耗费大量的时间成本和人力成本，一定程度上影响光刻机的使用成本。
发明内容
本发明的目的在于提出一种掩模台垂向测量工装及掩模台垂向测量方法，能够提高掩模台的垂向测量效率、提高光刻机产率、节约光刻机使用成本。
为达此目的，一方面，本发明采用以下技术方案：
一种掩模台垂向测量工装，包括：支撑座、测试支座、两个传感器支架和多个传感器，所述测试支座设置在所述支撑座上，两个所述传感器支架分别设置在所述测试支座两侧，且两个传感器支架均与所述测试支座连接，多个所述传感器分别设置在对应的所述传感器支架上。
在其中一个实施例中，所述测试支座包括支座本体和支撑杆，所述支座本体与所述支撑座连接，所述支撑杆与所述支座本体连接，所述传感器支架与所述支撑杆滑动连接。
在其中一个实施例中，所述掩模台垂向测量工装还包括：顶紧旋钮，所述顶紧旋钮部分穿过所述传感器支架与所述支撑杆抵接。
在其中一个实施例中，所述掩模台垂向测量工装还包括：把手，所述把手与所述支座本体连接。
在其中一个实施例中，所述传感器支架上设置有位置调节部，所述传感器通过所述位置调节部与所述传感器支架连接。
在其中一个实施例中，
所述掩模台垂向测量工装还包括：紧固件，所述位置调节部为开设在所述传感器支架上的条形孔，所述传感器通过所述紧固件和所述条形孔的配合与所述传感器支架连接；或，
所述位置调节部包括滑轨、滑块和顶紧件，所述滑轨与所述传感器支架连接，所述滑块与所述滑轨滑动连接，所述传感器与所述滑块连接，所述顶紧件分别穿过所述传感器和所述滑块后与所述传感器支架抵接。
在其中一个实施例中，所述支撑座与所述测试支座可拆卸连接。
在其中一个实施例中，所述支撑座的高度大于或等于光刻机的物镜物距。
在其中一个实施例中，多个所述传感器均具有可变量程。
另一方面，本发明还提供一种基于掩模台垂向测量工装的掩模台垂向测量方法，包括以下步骤：
将掩模台垂向测量工装的支撑座通过掩模台承版台的镂空处放置于物镜的顶面上，并定位各个传感器的触点位置；
取出工装，使用校准块同步标定各个传感器的初始测量值，使各个传感器的初始测量值相同；
将支撑座再次放到物镜的顶面上，同时启动各个传感器对掩模台承版面上的多个测量点进行测量，分别得到每个测量点处掩模台承版面与物镜的顶面之间的垂向距离；
将每个测量点处掩模台承版面与物镜的顶面之间的垂向距离与物镜物距进行比较，得到测量结果。
在其中一个实施例中，所述定位各个传感器的触点位置的步骤包括：根据所述物镜物距调节各个所述传感器的触点位置。
上述的掩模台垂向测量工装使用时，先将支撑座通过掩模台承版台的镂空处放置于物镜顶面上，并定位各个传感器的触点位置；之后，取出工装，使用校准块同步标定各个传感器的初始测量值，使各个传感器的初始测量值相同；然后，将支撑座再次放到物镜顶面，同时启动各个传感器对掩模台承版面上的多个测量点进行测量，分别得到每个测量点处掩模台承版面与物镜顶面之间的垂向距离，并将每个测量点处掩模台承版面与物镜顶面之间的垂向距离与物镜物距进行比较，如果测量点处掩模台承版面与物镜顶面之间的垂向距离与物镜物距不相等，则计算误差并根据误差对应调整掩模台垫块，调整后再次启动各个传感器对各测量点进行测量，直至各个测量点处掩模台承版面与物镜顶面之间的垂向距离均与物镜物距相等，完成掩模台的垂向测量及调整操作。
上述的掩模台垂向测量工装能够同时对掩模台承版面上的多个测量点进行测量，且测量操作简单方便，能够降低人工劳动强度、提高测量效率，有助于提高光刻机产率。并且，上述掩模台垂向测量工装可以根据光刻机的物镜物距调节传感器触点的位置，使传感器的测量量程与光刻机的物镜物距匹配，从而可以满足不同机型的光刻机的垂向测量使用需求，掩模台垂向测量工装的通用性高，能够有效节约光刻机的使用成本。
上述的掩模台垂向测量方法通过应用上述的掩模台垂向测量工装，具有测量效率高、测量成本低的有益效果，有利于提高光刻机产率、节约光刻机使用成本。
附图说明
图1是一个实施例中掩模台垂向测量工装的正视图；
图2是一个实施例中掩模台垂向测量工装的俯视图；
图3是一个实施例中掩模台垂向测量工装的校准标定结构示意图；
图4是一个实施例中掩模台垂向测量工装的应用结构示意图。
附图标记说明：
10-支撑座，20-测试支座，21-支座本体，22-支撑杆，30-传感器支架，40-传感器，50-掩模台承版台，60-物镜，70-校准块，80-顶紧旋钮，90-把手。
具体实施方式
下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，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。
请同时参阅图1至图4，一实施例的掩模台垂向测量工装包括支撑座10、测试支座20、两个传感器支架30和多个传感器40。其中，测试支座20设置在支撑座10上，两个传感器支架30分别设置在测试支座20两侧，且两个传感器支架30均与测试支座20连接，多个传感器40分别设置在对应的传感器支架30上。具体地，多个传感器40均具有可变量程。
上述的掩模台垂向测量工装使用时，先将支撑座10通过掩模台承版台50的镂空处放置于物镜60的顶面上，并定位各个传感器40的触点位置；之后，取出工装，使用校准块70同步标定各个传感器40的初始测量值，使各个传感器40的初始测量值相同；然后，将支撑座10再次放到物镜60的顶面上，同时启动各个传感器40对掩模台承版面上的多个测量点进行测量，分别得到每个测量点处掩模台承版面与物镜60的顶面之间的垂向距离，并将每个测量点处掩模台承版面与物镜60的顶面之间的垂向距离与物镜物距进行比较，如果测量点处掩模台承版面与物镜60的顶面之间的垂向距离与物镜物距不相等，则计算误差并根据误差对应调整掩模台垫块，调整后再次启动各个传感器40对各测量点进行测量，直至各个测量点处掩模台承版面与物镜60的顶面之间的垂向距离均与物镜物距相等，完成掩模台的垂向测量及调整操作。
上述的掩模台垂向测量工装能够同时对掩模台承版面上的多个测量点进行测量，且测量操作简单方便，能够降低人工劳动强度、提高测量效率，有助于提高光刻机产率。并且，传感器40具有可变量程，可以根据光刻机的物镜物距调节传感器触点的位置，从而可以满足不同机型的光刻机的垂向测量使用需求，掩模台垂向测量工装的通用性高，能够有效节约光刻机的使用成本。
在一个实施例中，传感器40的数量为四个，每个传感器支架30上设置有两个传感器40，四个传感器40能够同时对掩模台承版面上的四个测量点进行测量。具体的传感器40的可变量程为0mm-5mm，精度分辨率<0.001mm。进一步地，在一个实施例中，为保证测量准确性，四个传感器40之间通过校准块70进行初始位置同步标定，校准块70具有容置槽，采用校准块70对工装进行标定时，将支撑座10置于容置槽内后即可分别调节四个传感器40进行标定调节，操作简单方便。
在一个实施例中，测试支座20包括支座本体21和支撑杆22，支座本体21与支撑座10连接，支撑杆22与支座本体21连接，传感器支架30与支撑杆22滑动连接。具体地，两个传感器支架30分别设置在支座本体21两侧，传感器支架30与支撑杆22滑动连接，传感器支架30能够在支撑杆22上滑动带动传感器40移动，从而能够调整设置在支座本体21两侧的两组传感器40之间的距离，可以满足不同机型光刻机的使用需求。进一步地，在一个实施例中，支座本体21两侧的两组传感器40之间的距离调节范围为98mm-125mm。
在一个实施例中，掩模台垂向测量工装还包括：顶紧旋钮80，顶紧旋钮80部分穿过传感器支架30后与支撑杆22抵接。具体地，顶紧旋钮80可以但不局限为顶紧螺栓，顶紧旋钮80与传感器支架30螺纹连接，拧紧顶紧旋钮80后，顶紧旋钮80与支撑杆22抵接，能够对传感器支架30进行固定，避免测量过程中传感器支架30在支撑杆22上滑动影响测量准确性。当需要调整支座本体21两侧的两组传感器40之间的距离时，拧松顶紧旋钮80，使顶紧旋钮80不再与支撑杆22抵接即可在支撑杆22上移动传感器支架30以调节两组传感器40之间的距离，调节到位后再拧紧顶紧旋钮80使顶紧旋钮80与支撑杆22抵接即可，操作简单方便。
在一个实施例中，传感器支架30上设置有位置调节部，传感器40通过位置调节部与传感器支架30连接。具体地，本实施例中，通过设置位置调节部能够调整传感器40在传感器支架30上的安装位置，从而可以调节设置在传感器支架30上的两个传感器40之间的距离，以满足不同机型光刻机的使用需求。在一个实施例中，传感器支架30上的两个传感器40之间的距离的调节范围为80mm-120mm。
在一个实施例中，位置调节部为开设在传感器支架30上的条形孔，掩模台垂向测量工装还包括紧固件，传感器40通过紧固件和条形孔的配合与传感器支架30连接。具体地，紧固件可以但不局限为螺栓，条形孔为螺纹孔，紧固件穿过传感器40后与螺纹孔螺纹连接，拧紧紧固件能够将传感器40固定在传感器支架30上，避免测量过程中传感器40发生位移影响测量准确性。当需要调整传感器支架30上的两个传感器40之间的距离时，拧松紧固件即可沿条形孔移动传感器40，调节到位后再拧紧固件即可，操作简单方便。
在另一个实施例中，位置调节部包括滑轨、滑块和顶紧件，滑轨与传感器支架30连接，滑块与滑轨滑动连接，传感器40与滑块连接，顶紧件分别穿过传感器40和滑块后与传感器支架30抵接。具体地，顶紧件可以但不限位顶紧螺栓，滑块在滑轨上移动可以带动传感器40移动，从而可以调节传感器支架30上的两个传感器40之间的距离，调节到位后拧紧顶紧件，使顶紧件与传感器支架30抵接，将传感器40固定在传感器支架30上。当需要再次调整传感器支架30上的两个传感器40之间的距离时，拧松顶紧件使顶紧件与传感器支架30不再抵接即可在滑轨上移动滑块，调节到位后再拧顶紧件即可，操作简单方便。
在一个实施例中，掩模台垂向测量工装还包括：把手90，把手90与支座本体21连接，把手90方便持握，能够方便对掩模台垂向测量工装进行取放操作。
在一个实施例中，支撑座10与测试支座20可拆卸连接，支撑座10可以从测试支座20上取下，将支撑座10从测试支座20上取下后，掩模台垂向测量工装可以用于测量平面上的四点误差，适用范围广泛。并且，支撑座10与测试支座20可拆卸连接还能够进一步提高掩模台垂向测量工装的通用性，当不同机型的光刻机之间的物镜物距差别较大，超过传感器40的可调行程范围时，将支撑座10取下，匹配传感器40的行程范围，更换不同高度的支撑座10即可满足不同机型光刻机的使用需求，工装通用性搞，使用方便。进一步地，在一个实施例中，支撑座10与测试支座20卡接连接，具体地，支撑座10和测试支座20中的其中一个上设置有卡扣，另一个上开设有用于容置卡扣的卡槽，支撑座10和测试支座20通过卡扣和卡槽卡接实现可拆卸连接。
在一个实施例中，支撑座10的高度大于或等于光刻机的物镜物距，支撑座10的高度高于或物镜物距，能够避免支撑座10放置到物镜60的顶面上出现悬空，可以使支撑座10的底面与物镜60的顶面可靠接触，进而能够保证测量结果准确，能够提高测量准确性。进一步地，在一个实施例中，支撑座10的高度高于光刻机的物镜物距0.5mm-1.5mm。
在一个实施例中，掩模台垂向测量工装还包括控制器，控制器分别与各个传感器40连接。具体地，控制器用于控制各个传感器40工作，并采集各个传感器40的测试数据进行显示。在一个实施例中，控制器可以但不局限为工控电脑。标定后的工装放置到物镜60的顶面上后通过工控电脑测启动各个传感器40，各个传感器40的测试数据实时传送到工控电脑并通过工控电脑的显示屏进行显示，以方便操作人员查看。例如，物镜物距为37.5mm，四个传感器40的测试数据分别为37.576mm、37.523mm、37.541mm和37.557mm，操作人员根据显示的测试数据直接调整对应的掩模台垫块即可。进一步地，调整掩模台垫块时，支撑座10会随掩模台承板台50一起移动，从而带动四个传感器40均随掩模台承版台50一起移动，保证掩模台垫块时各个传感器40与掩模台承版台50之间的相对位置不会发生变化，因此，完成掩模台垫块调整操作后，直接启动各个传感器40再次进行测量即可，调整测量操作简单方便，有助于进一步提高测量效率。
本发明还提供一种基于掩模台垂向测量工装的掩模台垂向测量方法，包括以下步骤：
S11：将掩模台垂向测量工装的支撑座10通过掩模台承版台50的镂空处放置于物镜60的顶面上，并定位各个传感器40的触点位置。
S12：取出工装，使用校准块同步标定各个传感器的初始测量值，使各个传感器的初始测量值相同。
S13：将支撑座再次放到物镜的顶面上，同时启动各个传感器对掩模台承版面上的多个测量点进行测量，分别得到每个测量点处掩模台承版面与物镜的顶面之间的垂向距离。
S14：将每个测量点处掩模台承版面与物镜的顶面之间的垂向距离与物镜物距进行比较，得到测量结果。
进一步地，得到测量结果后，即可根据测量结果对掩模台进行垂向调整。如果测量结果是每个测量点处掩模台承版面与物镜60的顶面之间的垂向距离均与物镜物距相等，则无需处理。如果测量结果是测量点处掩模台承版面与物镜60的顶面之间的垂向距离与物镜物距不相等，则计算误差并根据误差对应调整掩模台垫块，调整后再次启动各个传感器40对各测量点进行测量，直至各个测量点处掩模台承版面与物镜60的顶面之间的垂向距离均与物镜物距相等，完成掩模台的垂向测量及调整操作。
本实施例的掩模台垂向测量方法通过应用上述的掩模台垂向测量工装，具有测量效率高、测量成本低的有益效果，有利于提高光刻机产率、节约光刻机使用成本。
在一个实施例中，定位各个传感器的触点位置的步骤包括：根据物镜物距调节各个传感器40的触点位置。
具体地，传感器40具有可变量程，能够适应不同机型的光刻机的垂向测量使用需求。将掩模台垂向测量工装的支撑座10通过掩模台承版台50的镂空处放置于物镜60的顶面上后，根据光刻机的物镜物距调节传感器触点的位置，使传感器40的测量量程与光刻机的物镜物距匹配即可，操作简单方便。
进一步地，在步骤S11还包括：调整传感器支架30在支撑杆22上的位置；以及，操作位置调节部，调整传感器40在传感器支架30上的安装位置。
具体地，将掩模台垂向测量工装的支撑座10通过掩模台承版台50的镂空处放置于物镜60的顶面上后，调整传感器支架30在支撑杆22上的位置对设置在支座本体21两侧的两组传感器40之间的距离进行调整，并操作位置调节部对设置在传感器支架30上的两个传感器40之间的距离进行调整，以使传感器40的位置与光刻机机型匹配。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于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，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (9)
1.一种掩模台垂向测量工装，其特征在于，包括：支撑座(10)、测试支座(20)、两个传感器支架(30)和多个传感器(40)，所述测试支座(20)设置在所述支撑座(10)上，两个所述传感器支架(30)分别设置在所述测试支座(20)两侧，且两个传感器支架(30)均与所述测试支座(20)连接，多个所述传感器(40)分别设置在对应的所述传感器支架(30)上；
所述测试支座(20)包括支座本体(21)和支撑杆(22)，所述支座本体(21)与所述支撑座(10)连接，所述支撑杆(22)与所述支座本体(21)连接，所述传感器支架(30)与所述支撑杆(22)滑动连接；
所述掩模台垂向测量工装还包括：顶紧旋钮(80)，所述顶紧旋钮(80)部分穿过所述传感器支架(30)与所述支撑杆(22)抵接。
2.根据权利要求1所述的掩模台垂向测量工装，其特征在于，所述掩模台垂向测量工装还包括：把手(90)，所述把手(90)与所述支座本体(21)连接。
3.根据权利要求1所述的掩模台垂向测量工装，其特征在于，所述传感器支架(30)上设置有位置调节部，所述传感器(40)通过所述位置调节部与所述传感器支架(30)连接。
4.根据权利要求3所述的掩模台垂向测量工装，其特征在于，
所述掩模台垂向测量工装还包括：紧固件，所述位置调节部为开设在所述传感器支架(30)上的条形孔，所述传感器(40)通过所述紧固件和所述条形孔的配合与所述传感器支架(30)连接；或，
所述位置调节部包括：滑轨、滑块和顶紧件，所述滑轨与所述传感器支架(30)连接，所述滑块与所述滑轨滑动连接，所述传感器(40)与所述滑块连接，所述顶紧件分别穿过所述传感器(40)和所述滑块后与所述传感器支架(30)抵接。
5.根据权利要求1所述的掩模台垂向测量工装，其特征在于，所述支撑座(10)与所述测试支座(20)可拆卸连接。
6.根据权利要求1所述的掩模台垂向测量工装，其特征在于，所述支撑座(10)的高度大于或等于光刻机的物镜物距。
7.根据权利要求1至6任一项所述的掩模台垂向测量工装，其特征在于，多个所述传感器(40)均具有可变量程。
8.一种使用权利要求1-7中任一项所述的掩模台垂向测量工装的掩模台垂向测量方法，其特征在于，包括以下步骤：
将掩模台垂向测量工装的支撑座(10)通过掩模台承版台(50)的镂空处放置于物镜(60)的顶面上，并定位各个传感器(40)的触点位置；
取出工装，使用校准块(70)同步标定各个传感器(40)的初始测量值，使各个传感器(40)的初始测量值相同；
将支撑座(10)再次放到物镜(60)的顶面上，同时启动各个传感器(40)对掩模台承版面上的多个测量点进行测量，分别得到每个测量点处掩模台承版面与物镜(60)的顶面之间的垂向距离；
将每个测量点处掩模台承版面与物镜(60)的顶面之间的垂向距离与物镜物距进行比较，得到测量结果。
9.根据权利要求8所述的掩模台垂向测量方法，其特征在于，所述定位各个传感器的触点位置的步骤包括：根据所述物镜物距调节各个所述传感器(40)的触点位置。
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