CN209433186U - 掩模台、掩模台系统和曝光装置 - Google Patents

Abstract

一种掩模台、掩模台系统和曝光装置，其中所述掩模台包括：基座、平衡块、动台，其中，所述动台适于放置掩模板；所述平衡块位于基座上，所述平衡块适于使所述动台相对于平衡块无接触移动；所述平衡块的侧壁具有噪声震动检测单元，所述噪声震动检测单元适于检测平衡块的震动或噪音，获得电信号，因而通过检测平衡块产生的震动或噪音，可以判断平衡块是否存在异常，进而可以判断线圈阵列和/或平衡块上的永磁体阵列是否存在破损或松动，或者是否达到使用寿命。

Description

掩模台、掩模台系统和曝光装置

技术领域

本实用新型涉及半导体制作领域，尤其涉及一种掩模台、掩模台系统和曝光装置。

背景技术

光刻工艺直接决定了大规模集成电路的特征尺寸，是大规模集成电路制造的关键工艺。光刻机是光刻工艺中最重要设备之一。通过光刻机，将掩模板上的掩模图案成像在涂覆有光刻胶的硅片上。目前的光刻机主要包括两类，一类是步进式光刻机，掩模图案一次曝光成像在硅片的一个曝光区域，随后硅片相对于掩模移动，将下一个曝光区域移动到掩模图案和投影物镜下方，再一次将掩模图案曝光在硅片的另一曝光区域，重复这一过程直到硅片上所有曝光区域都拥有与掩模图案相对应的图形。另一类是步进扫描光刻机，在上述过程中，掩模图案不是一次曝光成像，而是通过投影光场的扫描移动成像，在掩模图案成像过程中，掩模板与硅片同时相对于投影系统和投影光束移动，完成硅片曝光。

现有的光刻机一般包括：晶圆载物台，适于装载晶圆；掩模台系统，包括掩模台，位于晶圆载物台上方，适于装载掩模板；光源，适于提供曝光光线，照射掩模板；光学投影单元，位于掩模板和晶圆载物台之间，适于将透过掩模板的光投射到晶圆上。

现有的掩模台系统通常采用磁悬浮的结构，以使得掩模台具有质量轻、扰动低等特点，现有这样的掩模台系统在运转时无法有效的监控或检测磁悬浮结构的运转状态，只有当掩模台系统存在明显的故障时，才会出现报警信息，以停止掩模台系统的运转，而这样的明显的故障往往需要较长的维护时间才能使得掩模台系统重新正常运转，使得设备的利用率极大的降低。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是在怎样实现对平衡块的运转状态以及永磁体阵列的状态的实时有效的监控，减少复机时间，节省成本。

本实用新型提供了一种掩模台，包括：基座、平衡块、动台，其中，

所述动台适于放置掩模板；所述平衡块位于基座上，所述平衡块适于使所述动台相对于平衡块无接触移动；所述平衡块的侧壁具有噪声震动检测单元，所述噪声震动检测单元适于检测平衡块的震动或噪音，获得电信号。

可选的，所述噪声震动检测单元至少包括噪声震动传感器，所述噪声震动传感器安装在平衡块的侧壁上，所述噪声震动传感器感应平衡块产生的震动或噪音，产生电信号。

可选的，所述平衡块的侧壁上安装的噪声震动传感器的数量至少为1个。

可选的，所述噪声震动传感器的数量大于等于2个时，噪声震动传感器分别位于平衡块的不同侧壁上或者一个侧壁的不同位置上。

可选的，所述平衡块的侧壁中就具有凹槽，所述噪声震动传感器位于凹槽中，且所述噪声震动传感器与凹槽的底部和四周侧壁接触。

可选的，所述平衡块中具有密闭的空腔，所述噪声震动传感位于密闭的空腔中。

可选的，所述平衡块数量为两块，所述动台位于平衡块之间，所述动台的两侧具有线圈阵列，所述平衡块上相应的具有永磁体阵列。

可选的，每一块平衡块上均具有噪声震动检测单元。

可选的，所述动台包括粗动台和微动台。

本实用新型还提供了一种掩模台系统，包括：

前述所述的掩模台，所述掩模台包括基座、平衡块、动台，其中，所述动台适于放置掩模板；所述平衡块位于基座上，所述平衡块适于使所述动台相对于平衡块无接触移动；所述平衡块的侧壁具有噪声震动检测单元，所述噪声震动检测单元适于检测平衡块的震动或噪音，获得电信号；

判断单元，适于基于所述电信号，判断所述平衡块是否存在异常。

可选的，所述判断单元根据电信号是否大于信号阈值来判断所述平衡块是否存在异常，若电信号大于信号阈值，则所述判断单元判断平衡块存在异常。

可选的，所述判断单元包括伺服单元，所述伺服单元根据噪声震动检测单元实时获得的电信号生成噪音信号曲线。

可选的，所述判断单元根据噪音信号曲线的斜率或斜率的变化量判断平衡块是否存在异常，若噪音信号曲线的斜率大于10°或者噪音信号曲线的斜率的变化量大于5°，则所述判断单元判断平衡块存在异常。

可选的，所述判断单元根据噪音信号曲线上的至少一个点对应的信号值是否大于设定值判断平衡块是否存在异常，若信号值大于设定值，则所述判断单元判断平衡块存在异常。

可选的，还包括报警单元，所述报警单元适于在判断单元判断平衡块存在异常时，给出报警信号。

本实用新型还提供流入一种包括前述所述的掩模台或者前述所述的掩模台系统的曝光装置。

与现有技术相比，本实用新型技术方案具有以下优点：

本实用新型的掩模台包括平衡块和设置于平衡块侧壁上的噪声震动检测单元，所述噪声震动检测单元适于检测平衡块的震动或噪音，获得电信号，因而通过检测平衡块产生的震动或噪音，可以判断平衡块是否存在异常，进而可以判断线圈阵列和/或平衡块上的永磁体阵列是否存在破损或松动，或者是否达到使用寿命，从而实现对平衡块的运转状态以及永磁体阵列的状态的实时有效的监控，可以提前预判平衡块、永磁体阵列以及线圈阵列的使用状态和使用寿命，减少故障检测的时间和故障恢复的时间，提高设备的利用率，节省成本。

进一步，所述噪声震动传感器的数量大于等于2个时，噪声震动传感器分别位于平衡块的不同侧壁上或者一个侧壁的不同位置上，以实现从多个方向或多个位置对平衡块的震动或噪声的检测，提高检测的精度以及监控的准确性。

进一步，所述平衡块的侧壁中就具有凹槽，所述噪声震动传感器位于凹槽中，且所述噪声震动传感器与凹槽的底部和四周侧壁接触，平衡块产生的震动或噪声可以通过多方向传到噪声震动检测传感器，从而提高检测的灵敏度。

进一步，所述平衡块中具有密闭的空腔，所述噪声震动传感位于密闭的空腔中，通过在平衡块中设置密闭的空腔，噪声或震动传递到密闭的空腔时，会被密闭的空腔放大，使得噪声震动传感能检测到更小的噪声或震动，提高检测的灵敏度。

本实用新型的掩模台系统，通过噪声震动检测单元和判断单元，所述掩模板系统不仅可以对平衡块的噪声或震动情况进行检测，而且可以根据检测的电信号判断平衡块是否存在异常，进而可以判断线圈阵列和/或平衡块上的永磁体阵列是否存在破损或松动，或者是否达到使用寿命，从而使得掩模板系统可以对平衡块的运转状态以及永磁体阵列的状态的实时有效的监控，可以提前预判平衡块、永磁体阵列以及线圈阵列的使用状态和使用寿命，减少故障检测的时间和故障恢复的时间，提高设备的利用率。

进一步，所述判断单元包括伺服单元，所述伺服单元根据噪声震动检测单元实时获得的电信号生成噪音信号曲线，所述判断单元根据噪音信号曲线的斜率或斜率的变化量判断平衡块是否存在异常，具体的，若噪音信号曲线的斜率大于10°或者噪音信号曲线的斜率的变化量大于5°，则所述判断单元判断平衡块存在异常，提高了掩模板系统判断异常情况的准确性。或者，所述判断单元根据噪音信号曲线上的至少一个点对应的信号值是否大于设定值判断平衡块是否存在异常，若信号值大于设定值，则所述判断单元判断平衡块存在异常，提高了掩模板系统判断异常情况的准确性。

附图说明

图1-4为本实用新型实施例掩模台的结构示意图；

图5-6为本实用新型实施例掩模台系统的结构示意图；

图7为本实用新型一实施例中噪音信号曲线的结构示意图。

具体实施方式

如背景技术所言，现有这样的掩模台系统在运转时无法有效的监控或检测各部件的运转状态，只有当掩模台系统存在明显的故障时，才会出现报警信息，以停止掩模台系统的运转，而这样的明显的故障往往需要较长的维护时间才能使得掩模台系统重新正常运转，使得设备的利用率极大的降低。

研究发现，在一实施例中，磁悬浮的结构的掩模台系统一般包括基座、平衡块、动台，其中，所述动台适于放置掩模板；所述平衡块位于基座上，所述平衡块上具有永磁体阵列，所述动台上具有线圈阵列，所述永磁体阵列和线圈阵列构成平面驱动电机，掩模台工作时，所述掩模台可以在磁力的作用下相对于平衡块无接触移动。永磁体阵列一般是固定安装在平衡块上，虽然永磁体的磁性能保持很长时间，但是随着掩模台系统的长时间使用，永磁体阵列还是存在破损或松动的可能，即现有的永磁体阵列仍具有一定的使用寿命，但是现有没有有效的手段能检测永磁体阵列的使用寿命，只有在掩模台出现很明显的故障(比如动台位置异常等)时，才会发现永磁体阵列存在破损或松动的问题，使得发现故障产生的原因以及解决故障的时间增长。

为此，本实用新型提供了一种掩模台、掩模台系统和曝光装置，其中所述掩模台包括平衡块和设置于平衡块侧壁上的噪声震动检测单元，所述噪声震动检测单元适于检测平衡块的震动或噪音，获得电信号，因而通过检测平衡块产生的震动或噪音，可以判断平衡块是否存在异常，进而可以判断线圈阵列和/ 或平衡块上的永磁体阵列是否存在破损或松动，或者是否达到使用寿命，从而实现对平衡块的运转状态以及永磁体阵列的状态的实时有效的监控，可以提前预判平衡块、永磁体阵列以及线圈阵列的使用状态和使用寿命，减少故障检测的时间和故障恢复的时间，提高设备的利用率。

图1-4为本实用新型实施例掩模台的结构示意图。

参考图1，本实施例中所述掩模台，包括：基座201、平衡块202、动台 205，其中，

所述动台205适于放置掩模板220；

所述平衡块202位于基座201上，所述平衡块202适于使所述动台205相对于平衡块202无接触移动；其特征在于，所述平衡块202的侧壁具有噪声震动检测单元206，所述噪声震动检测单元206适于检测平衡块202的震动或噪音，获得电信号。

所述基座201适于限定平衡块202的位置，所述平衡块202位于基座201 上。在一实施例中，所述基座201和平衡块202之间具有隔震装置(图中未标示)，所述隔震装置可以为气体隔震装置或磁悬浮隔震装置。

在一实施例中，所述基座201可以包括水平部分和竖直部分，适于从底面和侧面支撑平衡块202底部和侧部，使得平衡块202更平稳。

所述平衡块202适于使所述动台205相对于平衡块202无接触移动，以减小动台205运动过程中的噪音和摩擦力。

本实施例中，平衡块202的数量为两个，每个平衡块202上均具有永磁体阵列207，所述永磁体阵列207能永久的产生磁力，所述动台205位于两平衡块202之间，所述动台205两侧设置有线圈阵列208，平衡块202上的永磁体阵列207与动台205上对应的线圈阵列208相对设置，所述永磁体阵列207和线圈阵列208构成平面驱动电机，具体的，所述永磁体阵列207作为平面驱动电机的定子，所述线圈阵列208作为平面驱动电机的动子，使得动台在磁力的作用下可以浮于平衡块202上方，并且可以相对于平衡块202移动。

在一实施例中，所述动台205包括粗动台204和微动台203，所述微动台 203位于粗动台202之间，所述微动台203与粗动台204之间具有磁浮装置，通过磁浮装置所述微动台浮于粗动台上方，并且可以相对于粗动台204无接触移动。

所述粗动台204为大幅度移动的动台，所述微动台203位小幅度移动的动台。

所述微动台203上具有吸盘(图中未示出)，所述吸盘能吸附所述掩模板 220，使得掩模板220被固定，所述掩模板上形成有掩模图形，所述掩模板220 被固定时，所述掩模板220下方的对应的部分微动台203和基台201为透明材料或镂空，以在光源产生的光线对掩模板220进行照射时，透过掩模板220的光能传输到光刻机的光学投影单元，通过光学投影单元传输到晶圆上的光刻胶中，从而将掩模板上的掩模图形转移到晶圆上的光刻胶中，形成对应的光刻胶图形。

经过研究发现，现有的平衡块202上的永磁体阵列207经过长时间使用或者动台202对永磁体阵列207的摩擦等因素的影响，永磁体阵列207会破损或松动，从而使得平衡块202会产生振动或噪音，因而本实施例中，在所述平衡块202的侧壁设置噪声震动检测单元206，所述噪声震动检测单元206适于检测平衡块202的震动或噪音，获得电信号，因而通过检测平衡块202产生的震动或噪音，可以判断平衡块是否存在异常，进而可以判断平衡块202上的永磁体阵列207是否存在破损或松动，或者是否达到使用寿命，从而实现对平衡块202的运转状态以及永磁体阵列207的状态的实时有效的监控，可以提前预判平衡块202以及永磁体阵列207使用状态和使用寿命，减少故障检测的时间和故障恢复的时间，提高设备的利用率。

在一实施例中，所述噪声震动检测单元206至少包括噪声震动传感器，所述噪声震动传感器安装在平衡块202的侧壁上，所述噪声震动传感器感应平衡块202产生的震动或噪音，产生电信号。在一实施例中，所述噪声震动检测单元206可以通过卡环加螺丝的方式或者卡环加螺丝螺母的方式固定在平衡块 202的侧壁上。在一实施例中，所述噪声震动检测单元206的测量误差为± 1.5db，测量精度为0.1db。

所述平衡块202的侧壁上安装的噪声震动传感器的数量至少为1个。本实施例中，所述平衡块202的侧壁上安装的噪声震动传感器数量为1个。具体的，所述噪声震动传感器安装在平衡块202的靠近掩模板传送系统一侧的侧壁上，所述掩模板传送系统适于将掩模板220传送到动台205上。

在其他实施例中，所述噪声震动传感器的数量大于等于2个时，噪声震动传感器分别位于平衡块202的不同侧壁上或者一个侧壁的不同位置上，以实现从多个方向或多个位置对平衡块202的震动或噪声的检测，提高检测的精度以及监控的准确性。在一实施例中，请参考图2，噪声震动传感器的数量等于2 个作为示例，其中一个噪声震动传感器(206)安装在平衡块202的侧面的表面，另一个噪声震动传感器(206)安装在平衡块202的顶面的表面。

在其他实施例中，所述噪声震动传感器的数量大于等于2个时，所述噪声震动传感器可以沿着永磁体阵列的排布方向分布，从而可以对平衡块202排布的所有的永磁体进行监控或监控，不仅可以判断平衡块是否存在异常，还可以快速的判断存在异常的位置。

在另一实施例中，请参考图3，所述平衡块202的侧壁中就具有凹槽209，所述噪声震动传感器(206)位于凹槽209中，且所述噪声震动传感器(206) 与凹槽209的底部和四周侧壁接触，平衡块202产生的震动或噪声可以通过多方向传到噪声震动检测传感器，从而提高检测的灵敏度。

在又一实施例中，所述平衡块202中具有密闭的空腔209，所述噪声震动传感(206)位于密闭的空腔209中，在具体的实施例中可以先在平衡块202 中形成一个凹槽，将噪声震动传感(206)安装在凹槽中后，通过一盖板将凹槽的开口密封，形成密闭的空腔209。所述噪声震动传感(206)与密闭的空腔 209至少一个面接触(具体可以为密闭的空腔209的底面(与凹槽开口相对的面)或者至少一个侧面接触，或者与侧面和底部均有接触)，通过在平衡块202 中设置密闭的空腔209，噪声或震动传递到密闭的空腔209时，会被密闭的空腔209放大，使得噪声震动传感(206)能检测到更小的噪声或震动，提高检测的灵敏度。

本实用新型实施例还提供了一种掩模台系统，参考图5，包括：

前述所述的掩模台，所述掩模台包括基座201、平衡块202、动台205，所述动台205适于放置掩模板220；所述平衡块202位于基座201上，所述平衡块202适于使所述动台205相对于平衡块202无接触移动；所述平衡块202的侧壁具有噪声震动检测单元206，所述噪声震动检测单元206适于检测平衡块 202的震动或噪音，获得电信号；

判断单元211，适于基于所述电信号，判断所述平衡块202是否存在异常。

本实施例中，通过噪声震动检测单元206和判断单元，所述掩模板系统不仅可以对平衡块202的噪声或震动情况进行检测，而且可以根据检测的电信号判断平衡块202是否存在异常，进而可以判断平衡块202上的永磁体阵列207 是否存在破损或松动，或者是否达到使用寿命，从而使得掩模板系统可以对平衡块202的运转状态以及永磁体阵列207的状态的实时有效的监控，可以提前预判平衡块202以及永磁体阵列207使用状态和使用寿命，减少故障检测的时间和故障恢复的时间，提高设备的利用率。

本实施例中，所述判断单元211根据电信号是否大于信号阈值来判断所述平衡块202是否存在异常，若电信号大于信号阈值，则所述判断单元判断平衡块存在异常。所述信号阈值为平衡块202不存在异常时，噪声震动检测单元206 检测的电信号的大小，具体可以通过实验或经验获得。

在其他实施例中，请参考图6，所述判断单元311包括伺服单元210，所述伺服单元210根据噪声震动检测单元206实时获得的电信号生成噪音信号曲线300(请参考图7)。

参考图7，图7为本实用新型一实施例中噪音信号曲线的结构示意图，图 7中横坐标表示平衡块的使用时间，所述纵坐标表示获得的噪音或震动的信号值。需要说明的是，图7中所示的噪音信号曲线300仅是作为示例，其不应限制本实用新型的保护范围。如图7所示，在T1-T2时刻，噪音或震动的信号值维持在一个较小值V1附近，这时平衡块不存在异常，在T2时刻之后，噪音或震动的信号值逐渐增大到V3附近，噪音或震动的信号值明显增大，平衡块存在异常。在一实施例中，所述判断单元211根据噪音信号曲线的斜率或斜率的变化量判断平衡块是否存在异常，具体的，若噪音信号曲线的斜率大于10°或者噪音信号曲线的斜率的变化量大于5°，则所述判断单元211判断平衡块 202存在异常，提高了掩模板系统判断异常情况的准确性。

所述噪音信号曲线300的斜率的获得方式为：在噪音信号曲线300相隔一定时间选取两个点做一直线30，然后平行于横坐标做一直线31，直线30与直线31的夹角32即为噪音信号曲线300的斜率。判断单元211可以每隔一段时间就获得一次噪音信号曲线300的斜率。在进行斜率的计算时可以根据两个点的横纵坐标值直接进行计算。

所述噪音信号曲线的斜率的变化量为：在噪音信号曲线300相隔一定时间选取两个点做一直线后，然后再相隔一定时间选取两个点另一直线，两条直线的夹角即为噪音信号曲线300的斜率的变化率。

在另一实施例中，所述判断单元211根据噪音信号曲线300上的至少一个点对应的信号值是否大于设定值判断平衡块是否存在异常，若信号值大于设定值，则所述判断单元判断平衡块存在异常，提高了掩模板系统判断异常情况的准确性，在具体的实施例中，可以将一个点对应的信号值是否大于设定值作为判断平衡块是否存在异常的依据，或者同时将多个点(≥2个)对应的信号值是否大于设定值作为判断平衡块是否存在异常的依据。具体请参考图7，选取噪音信号曲线300上的三个点A、B、C作为示例，其中设定值为V2，A、B 点对应的信号值小于设定值V2，平衡块不存在异常，C点对应的信号值大于设定值V2，平衡块存在异常。

在其他实施例中，若存在多个点时，所述信号值可以为平均值和/或者方差值。

参考图5和图6，掩模台系统还包括报警单元，所述报警单元适于在判断单元211判断平衡块202存在异常时，给出报警信号，设备维护人员可以根据报警信号对光刻机进行停机维修或维护。

本实用新型实施例还提供了一种包括前述所述的掩模台或者前述所述的掩模台系统的曝光装置。

本实施例与前述实施例中相同或相似结构的限定或描述，在本实施例中不再赘述，具体请参考前述实施例中相应部分的限定或描述。

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。

Claims (16)

1.一种掩模台，包括：基座、平衡块、动台，其中，

所述动台适于放置掩模板；

所述平衡块位于基座上，所述平衡块适于使所述动台相对于平衡块无接触移动；其特征在于，所述平衡块的侧壁具有噪声震动检测单元，所述噪声震动检测单元适于检测平衡块的震动或噪音，获得电信号。

2.如权利要求1所述的掩模台，其特征在于，所述噪声震动检测单元至少包括噪声震动传感器，所述噪声震动传感器安装在平衡块的侧壁上，所述噪声震动传感器感应平衡块产生的震动或噪音，产生电信号。

3.如权利要求2所述的掩模台，其特征在于，所述平衡块的侧壁上安装的噪声震动传感器的数量至少为1个。

4.如权利要求3所述的掩模台，其特征在于，所述噪声震动传感器的数量大于等于2个时，噪声震动传感器分别位于平衡块的不同侧壁上或者一个侧壁的不同位置上。

5.如权利要求2所述的掩模台，其特征在于，所述平衡块的侧壁中就具有凹槽，所述噪声震动传感器位于凹槽中，且所述噪声震动传感器与凹槽的底部和四周侧壁接触。

6.如权利要求2所述的掩模台，其特征在于，所述平衡块中具有密闭的空腔，所述噪声震动传感位于密闭的空腔中。

7.如权利要求1所述的掩模台，其特征在于，所述平衡块数量为两块，所述动台位于平衡块之间，所述动台的两侧具有线圈阵列，所述平衡块上相应的具有永磁体阵列。

8.如权利要求7所述的掩模台，其特征在于，每一块平衡块上均具有噪声震动检测单元。

9.如权利要求1所述的掩模台，其特征在于，所述动台包括粗动台和微动台。

10.一种掩模台系统，包括：

如权利要求1～9任一项所述的掩模台，所述掩模台包括基座、平衡块、动台，其中，所述动台适于放置掩模板；所述平衡块位于基座上，所述平衡块适于使所述动台相对于平衡块无接触移动；所述平衡块的侧壁具有噪声震动检测单元，所述噪声震动检测单元适于检测平衡块的震动或噪音，获得电信号；

判断单元，适于基于所述电信号，判断所述平衡块是否存在异常。

11.如权利要求10所述的掩模台系统，其特征在于，所述判断单元根据电信号是否大于信号阈值来判断所述平衡块是否存在异常，若电信号大于信号阈值，则所述判断单元判断平衡块存在异常。

12.如权利要求10所述的掩模台系统，其特征在于，所述判断单元包括伺服单元，所述伺服单元根据噪声震动检测单元实时获得的电信号生成噪音信号曲线。

13.如权利要求12所述的掩模台系统，其特征在于，所述判断单元根据噪音信号曲线的斜率或斜率的变化量判断平衡块是否存在异常，若噪音信号曲线的斜率大于10°或者噪音信号曲线的斜率的变化量大于5°，则所述判断单元判断平衡块存在异常。

14.如权利要求12所述的掩模台系统，其特征在于，所述判断单元根据噪音信号曲线上的至少一个点对应的信号值是否大于设定值判断平衡块是否存在异常，若信号值大于设定值，则所述判断单元判断平衡块存在异常。

15.如权利要求10所述的掩模台系统，其特征在于，还包括报警单元，所述报警单元适于在判断单元判断平衡块存在异常时，给出报警信号。

16.一种包括权利要求1～9任一项所述的掩模台或者权利要求10～15任一项所述的掩模台系统的曝光装置。