运动台系统及光刻设备技术方案

本发明专利技术提供一种运动台系统和一种光刻设备。所述运动台系统包括运动台和位移测量装置，运动台在平行于其上表面的二维平面内运动，位移测量装置包括至少一个光栅和对应的读头，光栅随运动台移动且具有沿第一方向周期排列的多个衍射单元，读头位于所述光栅的第二方向一侧且与所述多个衍射单元相对设置，第一方向与第二方向相互垂直且均平行于所述二维平面，所述位移测量装置通过对应的读头向光栅发射入射激光、得到对应的反馈激光并进行处理，获得运动台在第一方向和第二方向上的位移量，可以实现运动台运动的位移测量和增大运动台的运动范围。所述光刻设备包括上述的运动台系统。统。统。

【技术实现步骤摘要】
运动台系统及光刻设备


[0001]本专利技术涉及位移测量
，特别涉及一种运动台系统及光刻设备。

技术介绍

[0002]随着集成电路朝大规模、高集成度的方向飞跃发展，光刻机的套刻精度要求也越来越高，与之相应的，获取工件台、掩模台在各个自由度位置信息的精度要求也随之提高。
[0003]传统光刻系统中，获取工件台、掩模台在各个自由度位置信息采用干涉仪测量系统，干涉仪测量系统有较高的测量精度，可达纳米量级，然而，目前干涉仪测量系统的测量精度几乎达到极限，同时测量精度受周围环境影响较大，测量重复精度不高(即便环境很好，也会超过1nm)，传统干涉仪测量系统很难满足进一步提高套刻精度的要求。所以高精度、高稳定性的皮米测量方案迫切需要。
[0004]相比于干涉仪测量系统，光栅尺测量系统的光程可以做到较小，且光程与测量范围无关，因此，光栅尺测量系统的测量精度对环境影响不敏感，具有测量稳定性高，结构简单，易于小型化的特点，使其在纳米级测量领域占据重要的一席之地。在新一代光刻系统中，光栅测量系统已开始逐渐取代干涉仪测量系统，承担高精度、高稳定性皮米精度的测量任务。
[0005]图1为现有的一种掩模台位移测量装置。掩模台位移测量装置用于测量掩模台的位移，如图1所示，掩模台包括掩模台夹盘(Chuck)800'，掩模台夹盘800'用于夹持掩模并带动掩模运动，所述掩模台夹盘800'具有两个相对的侧壁。该掩模台位移测量装置中，两个二维光栅(第一二维光栅201'、第二二维光栅202')的侧面分别粘接在掩模台夹盘(Chuck)800'的两个相对的侧壁，第一二维光栅201'和第二二维光栅202'上用来设置二维排列的衍射单元的二维平面(称为光栅面)与掩模的掩模面801基本处在同一平面(同高)，且第一二维光栅201'和第二二维光栅202'的光栅面朝下(如图1中负Z方向)，在第一二维光栅201'和第二二维光栅202'的光栅面的正下方分别设置有第一读头101'和第二读头102'，第一读头101'和第一二维光栅201'相互配合可以测量掩模台夹盘800'在X方向和Y方向(Y方向与X方向和Z方向垂直)的位移，第二读头102'和第二二维光栅202'相互配合也可以测量掩模台夹盘800'在X方向和Y方向的位移。
[0006]但是，上述掩模台位移测量装置存在以下问题：(1)由于二维光栅加工难度相对较大，成本相对较高，使得上述掩模台位移测量装置的成本较高；(2)由于第一读头101'和第一二维光栅201'之间的测量光路以及第二读头102'和第二二维光栅202'之间的测量光路均不在掩模面801所在的平面内，从而所述掩模台位移测量装置在测量掩模台夹盘800'的位移时存在阿贝臂，导致测量结果中存在阿贝误差；(3)由于第一二维光栅201'和第二二维光栅202'的侧面分别粘接在掩模台夹盘800'的两个相对的侧面，使得掩模台夹盘800'侧面延伸出去的尺寸相对较大，降低了该掩模台测量装置的模态；(4)由于第一读头101'和第二读头102'设置在光栅面和掩模台夹盘800'下方，占用了光栅面和掩模台夹盘800'下方的空间，使得掩模台夹盘800'在运动时容易碰撞到读头，限制了掩模台夹盘800'的运动范围。

技术实现思路

[0007]本专利技术提供一种运动台系统和一种光刻设备，可以实现运动台运动的二维测量，且可以增大运动台的运动范围。
[0008]本专利技术一方面提供一种运动台系统，所述运动台系统包括运动台和位移测量装置；所述运动台在平行于其上表面的二维平面内运动；所述位移测量装置包括至少一个光栅和对应的读头，所述光栅具有沿第一方向周期排列的多个衍射单元，所述读头位于所述光栅的第二方向一侧且与所述多个衍射单元相对设置，所述第一方向与所述第二方向相互垂直且均平行于所述二维平面；其中，所述光栅设置于所述运动台的表面从而随所述运动台移动，所述位移测量装置用于通过所述读头向所述光栅发射入射激光、得到对应的反馈激光并对所述反馈激光进行处理，进而获得所述运动台在所述第一方向和所述第二方向上的位移量。
[0009]可选的，所述位移测量装置还包括激光光源、探测单元和处理单元；所述激光光源用于向所述读头发射所述入射激光；所述读头用于接收和引导所述入射激光，使所述入射激光照射到所述光栅上，经过所述光栅的衍射和/或反射，所述读头输出所述反馈激光；所述探测单元用于检测所述反馈激光并输出所述反馈激光的干涉信号的相位信息；所述处理单元用于接收所述反馈激光的干涉信号的相位信息，并计算处理获得所述运动台在所述第一方向和所述第二方向上的位移量。
[0010]可选的，所述激光光源向所述读头发射的所述入射激光，所述入射激光照射到所述光栅上，经过所述光栅的衍射和/或反射，通过所述读头输出第一反馈激光，所述第一反馈激光的干涉信号的相位变化量反映了所述光栅在所述第一方向的位移量，所述运动台在所述第一方向上的位移量采用所述光栅在所述第一方向上的位移量表征；所述第一反馈激光的干涉信号的相位变化量与所述光栅在所述第一方向上的位移量满足关系式：
[0011][0012]其中，为所述第一反馈激光的干涉信号的相位变化量，p为所述光栅在所述第一方向上的相邻两个衍射单元之间的间距，Δy为所述光栅在所述第一方向上的位移量，m为衍射级别。
[0013]可选的，所述激光光源向所述读头发射的所述入射激光照射到所述光栅上，经过所述光栅的衍射和/或反射，通过所述读头输出第二反馈激光，所述第二反馈激光的干涉信号的相位变化量反应了所述光栅在所述第二方向的位移量，所述运动台在所述第二方向上的位移量使用所述光栅在所述第二方向上的位移量表征；所述第二反馈激光的干涉信号的相位变化量与所述光栅在所述第二方向上的位移量满足关系式：
[0014][0015]其中，为所述第二反馈激光的干涉信号的相位变化量；λ为所述入射激光的波长，θ为所述入射激光接触所述光栅后发生的一次衍射的m级衍射角，Δx为所述光栅在所述第二方向上的位移量，m为衍射级别。
[0016]可选的，所述位移测量装置包括至少一个一维光栅。
[0017]可选的，所述运动台包括相互平行的第一侧壁和第二侧壁，所述第一侧壁和所述第二侧壁的平面均与所述第一方向平行且均与所述第二方向垂直；所述位移测量装置包括第一一维光栅、第二一维光栅、与所述第一一维光栅对应的第一读头以及与所述第二一维光栅对应的第二读头；所述第一一维光栅和所述第二一维光栅分别设置于所述第一侧壁和所述第二侧壁上。
[0018]可选的，所述第一一维光栅和所述第二一维光栅均具有背离所述多个衍射单元的背面，所述第一一维光栅的背面粘接在所述第一侧壁上，和/或所述第二一维光栅的背面粘接在所述第二侧壁上。
[0019]可选的，所述第一一维光栅通过刻蚀形成在所述第一侧壁上，和/或所述第二一维光栅通过刻蚀形成在所述第二侧壁上。
[0020]可选的，所述位移测量装置利用所述第一一维光栅和所述第一读头获得所述第一一维光栅在所述第一方向上的位移量，并利用所述第二一维光栅和所述第二读头获得所述第二一维光栅本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种运动台系统，其特征在于，包括：运动台，所述运动台在平行于其上表面的二维平面内运动；位移测量装置，所述位移测量装置包括至少一个光栅和对应的读头，所述光栅至少具有沿第一方向周期排列的多个衍射单元，所述读头位于所述光栅的第二方向一侧且与所述多个衍射单元相对设置，所述第一方向与所述第二方向相互垂直且均平行于所述二维平面；其中，所述光栅设置于所述运动台的表面，从而随所述运动台移动；所述位移测量装置用于通过所述读头向所述光栅发射入射激光、得到对应的反馈激光并对所述反馈激光进行处理，获得所述运动台在所述第一方向和所述第二方向上的位移量。2.如权利要求1所述的运动台系统，其特征在于，所述位移测量装置还包括激光光源、探测单元和处理单元；所述激光光源用于向所述读头发射所述入射激光；所述读头用于接收和引导所述入射激光，使所述入射激光照射到所述光栅上，经过所述光栅的衍射和/或反射，所述读头输出所述反馈激光；所述探测单元用于检测所述反馈激光并输出所述反馈激光的干涉信号的相位信息；所述处理单元用于接收所述反馈激光的干涉信号的相位信息，并计算处理获得所述运动台在所述第一方向和所述第二方向上的位移量。3.如权利要求2所述的运动台系统，其特征在于，所述激光光源向所述读头发射的所述入射激光照射到所述光栅上，经过所述光栅的衍射和/或反射，通过所述读头输出第一反馈激光，所述第一反馈激光的干涉信号的相位变化量反映了所述光栅在所述第一方向的位移量，所述运动台在所述第一方向上的位移量采用所述光栅在所述第一方向上的位移量表征；所述第一反馈激光的干涉信号的相位变化量与所述光栅在所述第一方向上的位移量满足关系式：其中，为所述第一反馈激光的干涉信号的相位变化量，p为所述光栅在所述第一方向上的相邻两个衍射单元之间的间距，Δy为所述光栅在所述第一方向上的位移量，m为衍射级别。4.如权利要求2所述的运动台系统，其特征在于，所述激光光源向所述读头发射的所述入射激光照射到所述光栅上，经过所述光栅的衍射和/或反射，通过所述读头输出第二反馈激光，所述第二反馈激光的干涉信号的相位变化量反应了所述光栅在所述第二方向的位移量，所述运动台在所述第二方向上的位移量采用所述光栅在所述第二方向上的位移量表征；所述第二反馈激光的干涉信号的相位变化...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴萍，
申请(专利权)人：上海微电子装备集团股份有限公司，
类型：发明
国别省市：