[发明专利]掩模台垂向测量装置

说明书

技术领域

本发明涉及物体间距测量领域，特别涉及一种掩模台垂向测量装置。

背景技术

现有技术中的光刻装置，主要用于集成电路IC或其它微型器件的制造。通过光刻装置，具有不同掩模图案的多层掩模在精确对准下依次成像在涂覆有光刻胶的晶片上，例如半导体晶片或LCD板。光刻装置大体上分为两类，一类是步进光刻装置，掩模图案一次曝光成像在晶片的一个曝光区域，随后晶片相对于掩模移动，将下一个曝光区域移动到掩模图案和投影物镜下方，再一次将掩模图案曝光在晶片的另一曝光区域，重复这一过程直到晶片上所有曝光区域都拥有掩模图案的像。另一类是步进扫描光刻装置，在上述过程中，掩模图案不是一次曝光成像，而是通过投影光场的扫描移动成像。在掩模图案成像过程中，掩模与晶片同时相对于投影系统和投影光束移动。在上述的光刻设备中，需具有相应的装置作为掩模版和硅片的载体，分别装载有掩模版和硅片的载体产生精确的相互运动来满足光刻需要。上述掩模版的载体被称之为承版台，硅片的载体被称之为承片台。承版台和承片台分别位于光刻装置的掩模台分系统和工件台分系统中，为上述分系统的核心模块。

在扫描光刻装置中，掩模台与工件台需要做相对扫描运动。为了使掩模上的图形能够以良好的成像质量成像于硅片或基板上的相应位置，需要实时获得掩模台的6自由度位置信息，即X、Y、Rz、Z、Rx、Ry，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。当前，掩模台的水平向位置，即X、Y、Rz普遍采用干涉仪进行测量，而垂向位置Z、Rx、Ry的测量则有两种方法：一种是通过激光干涉仪完成垂向位置的测量；另一种是通过在投影物镜顶部安装若干个电容传感器，通过与掩模台承版台底部的金属极板之间间距的改变测得掩模台的高度和倾斜量。

前者由于掩模台与物镜顶部高度空间有限，在掩模台的垂向测量中应用的较少，一般在工件台的垂向测量系统中应用的比较多，如美国专利US6741358B提出的一种工件台垂向测量装置。中国专利CN200910200089.5和CN201010022407.6提出一种相似的掩模台垂向测量装置和方法。通过在物镜顶部安装45度反射镜，完成掩模台垂向位置的测量。但是，这将导致激光干涉仪测量系统增加4轴测量单元来完成垂向测量，使得整个测量系统的光路布局相当复杂，增加掩模台测量系统的设计成本。另外为了满足垂向测量，承版台底面必须镀反射镜面，增加了承版台的加工成本和设计难度。

在扫描光刻装置中，掩模台与工件台需要做相对扫描运动。为了使掩模上的图形能够以良好的成像质量成像于硅片或基板上的相应位置，需要实时获得掩模台的6自由度位置信息，即X、Y、Rz、Z、Rx、Ry，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。当前，掩模台的水平向位置，即X、Y、Rz普遍采用干涉仪进行测量，而垂向位置Z、Rx、Ry的测量则有两种方法：一种便是通过激光干涉仪完成垂向位置的测量；另外一种就是通过在投影物镜顶部安装若干个电容传感器，通过与掩模台承版台底部的金属极板之间间距的改变测得掩模台的高度和倾斜量。

前者由于掩模台与物镜顶部高度空间有限，在掩模台的垂向测量中应用的较少，一般在工件台的垂向测量系统中应用的比较多，如美国专利US6741358B提出的一种工件台垂向测量装置。中国专利200910200089.5以及201010022407.6提出一种相似的掩模台垂向测量装置和方法。通过在物镜顶部安装45度反射镜，完成掩模台垂向位置的测量。导致激光干涉仪测量系统增加了4轴测量单元来完成垂向测量，使得整个测量系统的光路布局相当复杂，增加掩模台测量系统的设计成本。另外为了满足垂向测量，承版台底面必须镀反射镜面，增加了承版台的加工成本和设计难度。

掩模台中的垂向测量系统大多都采用后者，即在承版台底面镀上一层导电膜(一般为金膜)，并通过电容传感器与金膜构成电极完成掩模台垂向三自由度位置的测量。但此方案会碰到一种难以避免的问题，由于承版台镀导电膜会使得承版台的材料不能选用易于加工和镀膜的金属材料，而必须选用绝缘材料或者电导率极低的材料，如：微晶玻璃或绝缘性能好的的陶瓷材料，使得承版台的加工成本大幅增加。

发明内容

本发明要解决的技术问题是现有掩模台垂向测量装置中承版台与其上导电膜的绝缘问题。