[發明專利]一種能監測硅片臺位置精度的光刻機

有效

• 申請號: 201010170427.8
• 申請日: 2010-05-10
• 公開（公告）號: CN102243440A
• 公開（公告）日: 2011-11-16
• 發明（設計）人: 鄭教增;單世寶;王帆
• 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: 北京連和連知識產權代理有限公司 11278
• 代理人: 王光輝

技術領域

本發明涉及半導體技術領域，特別是一種能監測硅片臺位置精度的光刻機。

背景技術

光刻機是集成電路芯片制造中重要的加工設備之一，用于將芯片的設計圖形，曝光轉印于硅片表面的光刻膠上。作為光刻機主要組成部分的工件臺系統和掩模臺系統，它們的運動精度和運動速度、可靠性，很大程度上影響了光刻機的生產效率。

中國專利CN200810034478.0公開了一種可補償Z向位置的六自由度精密定位臺，用于芯片的封裝或MEMS加工制造，可以實現大行程、高速、高精度的要求。

在現有技術中，如圖1所示，后道圓片級封裝光刻機(Bumping光刻機)系統主要由照明系統1、掩模版2、掩模臺3、投影物鏡成像系統4、框架5、硅片6、硅片臺15等組成。FLS為調平調焦傳感器，IFM為干涉儀測量系統。如圖2所示，硅片臺15主要由曝光臺10、曝光臺支架11、承片臺7、長條鏡12、干涉儀13、水平定位臺(XY臺)8、大理石9組成。通過測量系統，控制器、執行器，電機驅動形成控制環路實現7自由度的運動。XY臺8由兩個X形電機、兩個Y向電機，以及兩個電機的導軌，連接件，以及曝光臺支架11組成。曝光臺10位于XY臺8的上層，XY臺8通過氣浮與大理石9相連。如圖3所示，曝光臺10包括位于曝光臺支架11上方的旋轉臺101，調平調焦機構104和硅片厚度補償機構108。旋轉臺101除承載硅片外還有完成Rz向調節的功能，它通過三個柔性件102與調平調焦機構104的上平板103相連。調平調焦機構104與硅片厚度補償機構108通過一個板簧109相連。硅片厚度補償機構108下設有氣足106，所述Y向導軌107穿過氣足。旋轉臺101由承片臺14和Rz驅動機構組成。作為激光干涉儀測量面的長條鏡12安裝在曝光臺支架11上，和旋轉臺101、調平調焦機構104、硅片厚度補償機構108分離，可以盡量降低阿貝誤差。旋轉臺101通過三個柔性件102和調平調焦機構的上平板103相連。承片臺7是旋轉臺101的一部分，旋轉臺101通過直線電機加絲桿機構推動承片臺7繞一個鉸鏈運動。調平調焦機構104通過一個板簧109和硅片補償機構108相連，硅片補償機構108下設有氣足106，XY臺8的Y向導軌穿過氣足106。

這樣的結構存在幾個問題：

1.承片臺和調平調焦機構通過柔性件相連，調平調焦機構通過板簧和硅片補償機構相連，硅片補償機構通過氣足和XY臺相連，這樣的結構在水平向上是非剛性聯接的，因此在XY臺運動時，會對調平調焦機構和承片臺帶來干擾。

2.干涉儀的長條鏡是安裝在曝光臺的支架上，而曝光臺的支架和XY臺是剛性聯接的，因此它看不到承片臺的運動。

這樣，干涉儀不能觀測到承片臺和XY臺之間由于非剛性聯接導致的亞微米的偏移，降低了曝光精度。

發明內容

為了能夠監測到承片臺與XY臺之間的位置偏移，從而提高曝光精度，本發明提供一種能監測硅片臺位置精度的光刻機，主要由照明系統、掩模版、掩模臺、投影物鏡成像系統、整機框架、硅片、硅片臺等組成，其中硅片臺主要由曝光臺、曝光臺支架、承片臺、長條鏡、干涉儀、水平定位臺和大理石組成。水平定位臺通過氣浮與大理石相連，承片臺位于水平定位臺上，通過曝光臺支架支撐曝光臺。在光刻機的承片臺及曝光臺支架相應位置安裝位置傳感器，通過位置傳感器得到承片臺和水平定位臺之間的相對位置信息，從而測量出承片臺位置坐標的漂移量。

其中，每個位置傳感器由非接觸的兩個元件組成，其中一個元件安裝在承片臺下方，另一個元件安裝在曝光臺支架相應位置上。

其中，位置傳感器至少有3個，成三角形排列。

本發明和現有技術相比的有益效果是：

在承片臺和曝光臺支架上增加了三對用于測量承片臺和XY臺之間的相對位置的傳感器，得到的承片臺和XY臺之間的相對位置信息，通過轉換矩陣M和偏置offset可以得到承片臺在工件臺坐標系的漂移，并進行補償，提高了控制精度。

附圖說明

圖1是光刻機結構示意圖；

圖2是包含Z向位置補償機構的七自由度精密定位平臺結構示意圖；

圖3是曝光臺的結構示意圖；

圖4是本發明承片臺的位置傳感器安裝位置示意圖；

圖5是曝光臺支架立體結構示意圖；

圖6是本發明曝光臺支架安裝位置傳感器位置俯視圖；

圖7是本發明含有承片臺和水平定位臺的位置補償運動臺控制框圖。

具體實施方式

下面，結合附圖詳細描述根據本發明的優選實施例。