[發(fā)明專利]一種位移測量系統(tǒng)以及曝光設(shè)備

有效

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• 申請日: 2017-02-28
• 公開（公告）號: CN108508706B
• 公開（公告）日: 2020-04-10
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 陳南曙;張金貴
• 申請（專利權(quán)）人: 上海微電子裝備（集團(tuán)）股份有限公司
• 主分類號: G03F7/20
• 分類號: G03F7/20;G01B11/02
• 代理公司: 上海思微知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 31237
• 代理人: 屈蘅;李時(shí)云

本發(fā)明涉及一種位移測量系統(tǒng)以及曝光設(shè)備，該位移測量系統(tǒng)包括安裝在運(yùn)動臺下表面的位移傳感器、設(shè)在運(yùn)動臺下方的目標(biāo)平面光柵以及信號處理單元，目標(biāo)平面光柵為反射光柵，所述位移傳感器發(fā)射光束至所述目標(biāo)平面光柵，并接收經(jīng)所述目標(biāo)平面光柵反射的光束，所述信號處理單元接收位移傳感器發(fā)送的信號后計(jì)算所述運(yùn)動臺相對所述目標(biāo)平面光柵的位移，再結(jié)合所述主基板所在的目標(biāo)物坐標(biāo)系與所述目標(biāo)平面光柵所在的運(yùn)動臺坐標(biāo)系之間的位置關(guān)系計(jì)算所述運(yùn)動臺相對所述目標(biāo)物的位移。本發(fā)明采用物鏡、運(yùn)動臺、目標(biāo)平面光柵的布局方式，目標(biāo)平面光柵不會引入由拼接造成的測量誤差，且易于制造；物鏡與運(yùn)動臺之間的空間未被占用，可安裝更多類型的傳感器。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及光刻設(shè)備領(lǐng)域，特別涉及一種基于光柵的位移測量系統(tǒng)、校準(zhǔn)方法以及光刻機(jī)。

背景技術(shù)

光刻機(jī)作為集成電路中，將特征圖形轉(zhuǎn)移到基底上的設(shè)備，隨著集成電路要求器件尺寸的不斷減小，對光刻機(jī)的精度要求也在不斷提高。這就需要不斷提高對光刻機(jī)內(nèi)可動部件位置的測量精度。但是傳統(tǒng)的干涉儀位移測量系統(tǒng)的測量光與參考光暴露在空氣中，受到空氣擾動的影響較大，已逐漸不能滿足日益提高的精度要求。

當(dāng)前提出了一種位移測量系統(tǒng)，包含了可動部件與固定部件在六個(gè)自由度上的相對位移測量功能。其結(jié)構(gòu)包含運(yùn)動臺，由光源、參考光柵以及光電探測器組成的位移傳感器，以及主基板上的目標(biāo)平面光柵結(jié)構(gòu)，具體地，物鏡發(fā)出的光束穿過由多個(gè)目標(biāo)平面光柵結(jié)構(gòu)拼接形成的空隙，然后照射至運(yùn)動臺承載的基底上，由運(yùn)動臺上表面固定安裝的多個(gè)位移傳感器檢測運(yùn)動臺與目標(biāo)平面光柵結(jié)構(gòu)之間的位移變化，并最終根據(jù)光程變化測得運(yùn)動臺與主基板間的相對移動。但上述技術(shù)方案存在以下缺點(diǎn)：

1.目標(biāo)平面光柵結(jié)構(gòu)設(shè)置于物鏡與運(yùn)動臺之間，因此，從物鏡發(fā)出的光束經(jīng)目標(biāo)平面光柵結(jié)構(gòu)后照射至基底表面，測量光程較長，受空氣擾動小，測量重復(fù)性差；

2.目標(biāo)平面光柵結(jié)構(gòu)的布局受到物鏡及物鏡發(fā)出的光束的影響，且多個(gè)目標(biāo)平面光柵結(jié)構(gòu)拼接易造成測量誤差。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提供一種位移測量系統(tǒng)以及曝光設(shè)備，以解決上述技術(shù)問題。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種位移測量系統(tǒng)，用于測量一運(yùn)動臺相對一目標(biāo)物的位移，所述目標(biāo)物通過一主基板固定在所述運(yùn)動臺上方，包括安裝在所述運(yùn)動臺下表面的位移傳感器、設(shè)在所述運(yùn)動臺下方的目標(biāo)平面光柵以及信號處理單元，所述目標(biāo)平面光柵為反射光柵，所述位移傳感器發(fā)射光束至所述目標(biāo)平面光柵，并接收經(jīng)所述目標(biāo)平面光柵反射的光束，所述信號處理單元接收所述位移傳感器發(fā)送的信號后計(jì)算所述運(yùn)動臺相對所述目標(biāo)平面光柵的位移，再結(jié)合所述主基板所在的目標(biāo)物坐標(biāo)系與所述目標(biāo)平面光柵所在的運(yùn)動臺坐標(biāo)系之間的位置關(guān)系計(jì)算所述運(yùn)動臺相對所述目標(biāo)物的位移。

較佳地，所述目標(biāo)平面光柵包括沿X、Y方向布置的二維柵線。

較佳地，所述主基板上固定有一零位傳感器，用于測量所述運(yùn)動臺移動至零位時(shí)與所述主基板的相對位置。

較佳地，所述主基板上固定有一位置傳感器，用于測量所述主基板與所述目標(biāo)平面光柵的相對位置。

較佳地，所述位置傳感器為光學(xué)測量傳感器。

較佳地，所述運(yùn)動臺下表面安裝有至少三個(gè)所述位移傳感器，用于測量所述運(yùn)動臺相對所述目標(biāo)物的六自由度位移。

較佳地，所述至少3個(gè)位移傳感器均勻分布于所述運(yùn)動臺下表面，其中三個(gè)位移傳感器成三角形分布。

較佳地，每個(gè)所述位移傳感器均包括至少一組一維位移傳感器，所述一維位移傳感器包括出射光、參考衍射光柵以及光電探測器，所述參考衍射光柵為透射光柵，所述出射光被所述參考衍射光柵分成不同級次的衍射光后入射至所述目標(biāo)平面光柵，所述光電探測器用于接收被所述目標(biāo)平面光柵反射的衍射光，測量所述位移傳感器在所述一維位移傳感器測量的方向上相對所述目標(biāo)平面光柵的位移量。