[發明專利]一種掃描光刻機掩模臺位置測量裝置及測量方法

有效

• 申請號: 200910200089.5
• 申請日: 2009-12-08
• 公開（公告）號: CN102087475A
• 公開（公告）日: 2011-06-08
• 發明（設計）人: 許琦欣
• 申請（專利權）人: 上海微電子裝備有限公司
• 主分類號: G03F7/20
• 分類號: G03F7/20
• 代理公司: 上海智信專利代理有限公司 31002
• 代理人: 王潔

技術領域

本發明涉及位置測量裝置及測量方法，具體涉及光刻機掩模臺位置測量裝置及其測量方法，屬于控制調節系統及方位測量技術領域。

背景技術

在光刻曝光過程中，掃描光刻機的掩模臺與工件臺需要做相對運動以進行掃描。為了使掩模版上的圖形能夠以良好的成像質量成像于硅片上的相應位置，就需要在曝光過程中實時的獲得掩模臺在水平橫向(X向)、水平縱向(Y向)、繞垂直方向(Z向)的傾斜Rz、垂直方向(Z向)、繞水平橫向(X向)的傾斜Rx以及繞水平縱向(Y向)的傾斜Ry這6個自由度上的位置信息，以便通過伺服系統對掩模臺在掃描過程中的位置進行控制。

在現有技術中，掩模臺的水平位置，即在水平橫向(X向)、水平縱向(Y向)、繞垂直方向(Z向)的傾斜Rz普遍采用干涉儀進行測量，而在垂直方向(Z向)、繞水平橫向(X向)的傾斜Rx、繞水平縱向(Y向)的傾斜Ry則常通過在投影物鏡頂部安裝若干個電容傳感器，通過與掩模臺底部的金屬板之間間距的改變測得掩模臺的高度和傾斜量。

現有技術中存在的技術缺陷主要有以下幾個方面：(1)水平向測量傳感器與垂直方向測量傳感器類型不一致，使得兩套測量系統的信號同步性較差；(2)電容傳感器本身的測量范圍和線性區有限，這就要求掩模臺底部與物鏡頂部非常接近，不利于其他傳感器的安裝和布置；(3)隨著曝光線條的關鍵尺寸不斷減小，對圖像質量的要求越來越高，因此需要更精密的掩模臺垂向控制，而由于邊緣電場效應的存在，電容傳感器分辨率受到限制，使其難以應用于更精密的光刻機中；(4)電容傳感器屬于電性測量，位于物鏡頂部的傳感器和掩模臺底面的測量極板需要專門的電路，給掩模臺的設計帶來了不便。

因此，隨著半導體工藝的發展以及集成電路器件尺寸的進一步縮小，現有技術中對掩模臺位置的測量方案已難以適應高精度、高分辨率的掃描光刻機的需求。

發明內容

本發明要解決的技術問題是，提供一種掃描光刻機掩模臺位置測量裝置，在掩模臺高度與傾斜量的測量上引入激光干涉儀，便于水平向和垂向信號的同步控制，并增大了垂直方向的測量量程。

為解決上述技術問題，本發明提供的掃描光刻機掩模臺位置測量裝置包括：水平縱向(y向)測量模塊101，水平橫向(x向)測量模塊102，掩模臺103，物鏡104和主基板113。其中，水平縱向(y向)測量模塊101和水平橫向(x向)測量模塊102均包含若干干涉儀測量軸；掩模臺103面對水平縱向(y向)測量模塊101的一側安裝有第一角錐棱鏡109和第二角錐棱鏡115，面對水平橫向(x向)測量模塊102的一側安裝有第一長條平面反射鏡113，掩模臺103底部的兩側沿水平縱向(y向)且關于水平縱向(y向)軸線對稱的安裝有第二長條平面反射鏡110和第三長條平面反射鏡114；物鏡104頂部和第二長條平面反射鏡110、第三長條平面反射鏡114正下方，安裝有若干45度反射鏡和平面反射鏡。

本發明提供的掃描光刻機掩模臺位置測量裝置中，所述水平縱向測量模塊(101)至少包括六個干涉儀測量軸，分別為Y1，Y2，YR，Z1，Z2，Z3；所述水平橫向測量模塊(102)至少包括兩個干涉儀測量軸，分別為X1，XR；所述45度反射鏡至少為三個，分別為第一45度反射鏡(105)，第二45度反射鏡(106)，第三45度反射鏡(107)；所述平面反射鏡至少為兩個，分別為第一平面反射鏡(111)，第二平面反射鏡(112)；所述YR干涉儀測量軸位于水平縱向軸線上，所述XR干涉儀測量軸位于水平橫向軸線上。