[发明专利]一种扫描光刻机掩模台位置测量装置及测量方法

说明书

技术领域

本发明涉及位置测量装置及测量方法，具体涉及光刻机掩模台位置测量装置及其测量方法，属于控制调节系统及方位测量技术领域。

背景技术

在光刻曝光过程中，扫描光刻机的掩模台与工件台需要做相对运动以进行扫描。为了使掩模版上的图形能够以良好的成像质量成像于硅片上的相应位置，就需要在曝光过程中实时的获得掩模台在水平横向(X向)、水平纵向(Y向)、绕垂直方向(Z向)的倾斜Rz、垂直方向(Z向)、绕水平横向(X向)的倾斜Rx以及绕水平纵向(Y向)的倾斜Ry这6个自由度上的位置信息，以便通过伺服系统对掩模台在扫描过程中的位置进行控制。

在现有技术中，掩模台的水平位置，即在水平横向(X向)、水平纵向(Y向)、绕垂直方向(Z向)的倾斜Rz普遍采用干涉仪进行测量，而在垂直方向(Z向)、绕水平横向(X向)的倾斜Rx、绕水平纵向(Y向)的倾斜Ry则常通过在投影物镜顶部安装若干个电容传感器，通过与掩模台底部的金属板之间间距的改变测得掩模台的高度和倾斜量。

现有技术中存在的技术缺陷主要有以下几个方面：(1)水平向测量传感器与垂直方向测量传感器类型不一致，使得两套测量系统的信号同步性较差；(2)电容传感器本身的测量范围和线性区有限，这就要求掩模台底部与物镜顶部非常接近，不利于其他传感器的安装和布置；(3)随着曝光线条的关键尺寸不断减小，对图像质量的要求越来越高，因此需要更精密的掩模台垂向控制，而由于边缘电场效应的存在，电容传感器分辨率受到限制，使其难以应用于更精密的光刻机中；(4)电容传感器属于电性测量，位于物镜顶部的传感器和掩模台底面的测量极板需要专门的电路，给掩模台的设计带来了不便。

因此，随着半导体工艺的发展以及集成电路器件尺寸的进一步缩小，现有技术中对掩模台位置的测量方案已难以适应高精度、高分辨率的扫描光刻机的需求。

发明内容

本发明要解决的技术问题是，提供一种扫描光刻机掩模台位置测量装置，在掩模台高度与倾斜量的测量上引入激光干涉仪，便于水平向和垂向信号的同步控制，并增大了垂直方向的测量量程。

为解决上述技术问题，本发明提供的扫描光刻机掩模台位置测量装置包括：水平纵向(y向)测量模块101，水平横向(x向)测量模块102，掩模台103，物镜104和主基板113。其中，水平纵向(y向)测量模块101和水平横向(x向)测量模块102均包含若干干涉仪测量轴；掩模台103面对水平纵向(y向)测量模块101的一侧安装有第一角锥棱镜109和第二角锥棱镜115，面对水平横向(x向)测量模块102的一侧安装有第一长条平面反射镜113，掩模台103底部的两侧沿水平纵向(y向)且关于水平纵向(y向)轴线对称的安装有第二长条平面反射镜110和第三长条平面反射镜114；物镜104顶部和第二长条平面反射镜110、第三长条平面反射镜114正下方，安装有若干45度反射镜和平面反射镜。

本发明提供的扫描光刻机掩模台位置测量装置中，所述水平纵向测量模块(101)至少包括六个干涉仪测量轴，分别为Y1，Y2，YR，Z1，Z2，Z3；所述水平横向测量模块(102)至少包括两个干涉仪测量轴，分别为X1，XR；所述45度反射镜至少为三个，分别为第一45度反射镜(105)，第二45度反射镜(106)，第三45度反射镜(107)；所述平面反射镜至少为两个，分别为第一平面反射镜(111)，第二平面反射镜(112)；所述YR干涉仪测量轴位于水平纵向轴线上，所述XR干涉仪测量轴位于水平横向轴线上。