專利名稱：掩模版裝載工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于光刻領(lǐng)域，具體地說，是一種光刻機(jī)的掩模版裝載工藝。
背景技術(shù)：
在光刻機(jī)設(shè)備中，對準(zhǔn)系統(tǒng)對掩模版標(biāo)記的捕獲范圍是有限的，一般在10μm左右，最大不超過40μm，這就要求掩模版裝載到承載臺的誤差控制在一定的誤差范圍之內(nèi)，否則會使對準(zhǔn)系統(tǒng)找不到標(biāo)記而失敗。
現(xiàn)有的光刻機(jī)，在掩模版裝載的工藝流程中引入了預(yù)對準(zhǔn)的環(huán)節(jié)，如美國GCA公司的6300型、8000型光刻機(jī)，通過機(jī)械預(yù)對準(zhǔn)的方式控制誤差。又如荷蘭ASML公司的2000型、5000型光刻機(jī)，通過光學(xué)預(yù)對準(zhǔn)方式控制掩模版的裝載誤差。在一些掩模版裝載精度要求高的光刻機(jī)中，一般會采用2級掩模版預(yù)對準(zhǔn)的方式，即粗預(yù)對準(zhǔn)和精細(xì)預(yù)對準(zhǔn)。
在現(xiàn)有的光刻機(jī)中，掩模版裝載工藝依次包括下列流程“版庫取版”、“粗預(yù)對準(zhǔn)”、“精細(xì)預(yù)對準(zhǔn)”和“掩模版交接”，其中，“版庫取版”和“粗預(yù)對準(zhǔn)”流程在光刻機(jī)的掩模傳輸系統(tǒng)上完成，“精細(xì)預(yù)對準(zhǔn)”和“掩模版交接”流程由光刻機(jī)的掩模傳輸系統(tǒng)和掩模臺系統(tǒng)配合完成。
圖1是光刻裝置的掩模傳輸系統(tǒng)和掩模臺系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖，下面結(jié)合圖1描述現(xiàn)有的掩模版裝載工藝流程的具體工作步驟“版庫取版”掩模傳輸系統(tǒng)202通過傳輸手臂206從掩模版庫201中取出掩模版207；“粗預(yù)對準(zhǔn)”掩模傳輸系統(tǒng)202通過粗預(yù)對準(zhǔn)裝置205實現(xiàn)粗預(yù)對準(zhǔn)流程，消除“版庫取版”流程中引入的誤差，控制誤差范圍在精細(xì)預(yù)對準(zhǔn)范圍之內(nèi)；“精細(xì)預(yù)對準(zhǔn)”掩模傳輸系統(tǒng)202和掩模臺系統(tǒng)211通過精細(xì)預(yù)對準(zhǔn)裝置204建立兩個系統(tǒng)的坐標(biāo)關(guān)系，并實現(xiàn)掩模版207的精細(xì)預(yù)對準(zhǔn)，控制掩模版裝載過程的誤差在一定的誤差范圍內(nèi)；
“掩模版交接”掩模傳輸系統(tǒng)202和掩模臺系統(tǒng)211配合完成掩模版207的交接，實現(xiàn)掩模版207定位于掩模版承載臺208上。
在上述掩模版裝載工藝流程中，存在以下兩個缺點1、“精細(xì)預(yù)對準(zhǔn)”流程不能減少“掩模版交接”流程引入的誤差。
在上述掩模版裝載工藝流程中，“掩模版交接”流程位于“精細(xì)預(yù)對準(zhǔn)”流程之后，“掩模版交接”流程中由于系統(tǒng)之間存在組裝誤差、振動等因素，會產(chǎn)生新的誤差，并且“掩模版交接”的工藝精度往往低于“精細(xì)預(yù)對準(zhǔn)”的工藝精度，使裝載工藝的誤差變得更大。
2、掩模版?zhèn)鬏斚到y(tǒng)和掩模臺系統(tǒng)坐標(biāo)關(guān)系精確標(biāo)定困難。
現(xiàn)有的“精細(xì)預(yù)對準(zhǔn)”流程是由掩模傳輸系統(tǒng)和掩模臺系統(tǒng)共同完成的，前提是必須精確地標(biāo)定兩個系統(tǒng)的坐標(biāo)關(guān)系，精細(xì)預(yù)對準(zhǔn)坐標(biāo)系的轉(zhuǎn)換關(guān)系如圖2所示。精細(xì)預(yù)對準(zhǔn)裝置獲得的是傳感器坐標(biāo)系o2’下的位置，必須把傳感器坐標(biāo)系o2’轉(zhuǎn)換到掩模傳輸系統(tǒng)坐標(biāo)系o3’中，然后進(jìn)行精細(xì)預(yù)對準(zhǔn)。但是，掩模傳輸系統(tǒng)和掩模臺系統(tǒng)是彼此獨立的，存在于兩個坐標(biāo)世界o3’、o1’中，精確標(biāo)定兩個系統(tǒng)之間的坐標(biāo)關(guān)系是非常困難的，缺乏有效的測量手段和方法。如果兩個系統(tǒng)之間的坐標(biāo)關(guān)系標(biāo)定得不精確，往往會造成“精細(xì)預(yù)對準(zhǔn)”環(huán)節(jié)的精度達(dá)不到要求，或是需要多次預(yù)對準(zhǔn)動作才能達(dá)到精度要求，大大降低了裝載效率。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有掩模版裝載工藝中的缺點，提供一種新的掩模版裝載工藝，以提高掩模版的裝載精度和效率。
為了達(dá)到上述的目的，本發(fā)明提供了一種掩模版裝載工藝，用于將掩模版精確裝載至光刻機(jī)的掩模版承載臺上，所述的光刻機(jī)具有掩模傳輸系統(tǒng)和掩模臺系統(tǒng)，所述的掩模臺系統(tǒng)包括掩模版承載臺和微動臺，所述的掩模版裝載工藝包括下列流程(1)版庫取版；(2)粗預(yù)對準(zhǔn)；(3)掩模版交接；(4)精細(xì)預(yù)對準(zhǔn)。
在上述的掩模版裝載工藝中，所述的版庫取版和粗預(yù)對準(zhǔn)流程在掩模傳輸系統(tǒng)上完成，所述的掩模版交接流程由掩模傳輸系統(tǒng)和掩模臺系統(tǒng)配合完成，所述的精細(xì)預(yù)對準(zhǔn)流程在掩模臺系統(tǒng)上完成。
在上述的掩模版裝載工藝中，所述的精細(xì)預(yù)對準(zhǔn)流程包括下列步驟a.計算掩模版精細(xì)預(yù)對準(zhǔn)誤差向量；b.判斷掩模版精細(xì)預(yù)對準(zhǔn)誤差向量是否滿足精細(xì)預(yù)對準(zhǔn)精度要求，若滿足，則結(jié)束精細(xì)預(yù)對準(zhǔn)步驟，否則繼續(xù)步驟c；c.根據(jù)本次精細(xì)預(yù)對準(zhǔn)誤差向量，計算微動臺的補(bǔ)償量；d.升起掩模版，使掩模版高于掩模版承載臺；e.根據(jù)補(bǔ)償量，相對移動微動臺進(jìn)行誤差向量的補(bǔ)償；f.下降掩模版，使掩模版吸附于掩模版承載臺；g.根據(jù)補(bǔ)償量，反向相對移動微動臺，恢復(fù)誤差向量補(bǔ)償，返回步驟a。
本發(fā)明由于采用了上述的技術(shù)方案，使之與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下的優(yōu)點和積極效果1.將現(xiàn)有工藝中的“精細(xì)預(yù)對準(zhǔn)”和“掩模版交接”工藝順序相互對調(diào)，使“精細(xì)預(yù)對準(zhǔn)”流程位于“掩模版交接”流程之后，利用“精細(xì)預(yù)對準(zhǔn)”流程減小“掩模版交接”流程引入的誤差，提高了裝載精度；2.“精細(xì)預(yù)對準(zhǔn)”流程全部由掩模臺系統(tǒng)獨立完成，大大降低了掩模傳輸系統(tǒng)和掩模臺系統(tǒng)坐標(biāo)系標(biāo)定的精度要求，降低了計算復(fù)雜度，減少了精細(xì)預(yù)對準(zhǔn)的重復(fù)次數(shù)，從而提高了生產(chǎn)效率。


本發(fā)明的掩模版裝載工藝由以下的實施例及附圖給出。
圖1為光刻裝置的掩模傳輸系統(tǒng)和掩模臺系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為現(xiàn)有的精細(xì)預(yù)對準(zhǔn)坐標(biāo)轉(zhuǎn)換關(guān)系圖；圖3為本發(fā)明的掩模版裝載工藝流程圖；圖4為本發(fā)明的精細(xì)預(yù)對準(zhǔn)坐標(biāo)轉(zhuǎn)換關(guān)系圖；圖5為本發(fā)明的精細(xì)預(yù)對準(zhǔn)流程圖。
具體實施例方式
以下將結(jié)合附圖對本發(fā)明的掩模版裝載工藝作進(jìn)一步的詳細(xì)描述。
如圖3所示，本發(fā)明的掩模版裝載工藝包括四個流程版庫取版、粗預(yù)對準(zhǔn)、掩模版交接、精細(xì)預(yù)對準(zhǔn)。其中，版庫取版和粗預(yù)對準(zhǔn)流程在掩模傳輸系統(tǒng)上完成，掩模版交接流程由掩模傳輸系統(tǒng)和掩模臺系統(tǒng)配合完成，精細(xì)預(yù)對準(zhǔn)流程在掩模臺系統(tǒng)上完成。
配合參照圖1，在執(zhí)行該掩模版裝載工藝時，先由掩模傳輸系統(tǒng)202進(jìn)行版庫取版和粗預(yù)對準(zhǔn)，達(dá)到一定的掩模版裝載精度，然后和掩模臺系統(tǒng)211配合實現(xiàn)掩模版交接，使掩模版207位于掩模版承載臺208之上。由于精細(xì)預(yù)對準(zhǔn)環(huán)節(jié)全部由掩模臺系統(tǒng)211獨立完成，故本發(fā)明的精細(xì)預(yù)對準(zhǔn)坐標(biāo)轉(zhuǎn)換關(guān)系簡化為圖4所示的轉(zhuǎn)換關(guān)系。
下面結(jié)合圖1、圖4和圖5描述精細(xì)預(yù)對準(zhǔn)流程的具體實施步驟。
首先，執(zhí)行步驟S1，計算掩模版精細(xì)預(yù)對準(zhǔn)誤差向量，更具體的說，掩模臺系統(tǒng)211獲取目標(biāo)點在精細(xì)預(yù)對準(zhǔn)傳感器坐標(biāo)系o2中的位置(x2，y2，rz2)，精細(xì)預(yù)對準(zhǔn)傳感器坐標(biāo)系o2和掩模臺坐標(biāo)系o1的關(guān)系可以精確標(biāo)定，把目標(biāo)點在精細(xì)預(yù)對準(zhǔn)傳感器坐標(biāo)系中的位置(x2，y2，rz2)轉(zhuǎn)換成掩模臺坐標(biāo)系o1中的位置(x1，y1，rz1)。
接著，執(zhí)行步驟S2，判斷精細(xì)預(yù)對準(zhǔn)誤差向量精度是否滿足要求，更具體的說，根據(jù)步驟S1計算的精細(xì)預(yù)對準(zhǔn)誤差向量，即目標(biāo)點在掩模臺坐標(biāo)系o1中的位置(x1，y1，rz1)，進(jìn)行判斷，如果滿足精度要求，結(jié)束精細(xì)預(yù)對準(zhǔn)流程，如果不滿足精度要求，則繼續(xù)以下的步驟。
步驟S3，計算掩模臺微動臺209的補(bǔ)償量，更具體的說，根據(jù)步驟S1計算的精細(xì)預(yù)對準(zhǔn)誤差向量，即目標(biāo)點在掩模臺坐標(biāo)系o1中的位置(x1，y1，rz1)，通過與理想位置(x，y，rz)比較，計算得微動臺的補(bǔ)償量(Δx1，Δy1，Δrz1)，其中Δx1＝x-x1；Δy1＝y(tǒng)-y1；Δrz1＝rz-rz1。
隨后，執(zhí)行步驟S4，升起掩模版207，更具體的說，掩模臺211關(guān)閉承載臺208真空，升起交接臂203，掩模版207脫離掩模版承載臺208，直到掩模版207高于承載臺208。
完成步驟S4后，繼續(xù)步驟S5，微動臺209補(bǔ)償位置，更具體的說，掩模臺211根據(jù)步驟S3計算的補(bǔ)償量(Δx1，Δy1，Δrz1)相對移動微動臺209，進(jìn)行誤差向量補(bǔ)償校準(zhǔn)。
然后，執(zhí)行步驟S6，下降掩模版207，更具體的說，掩模臺211打開承載臺208真空，降低交接臂203，降低掩模版207到承載臺208上，掩模版207吸附于承載臺208。
再執(zhí)行步驟S7，微動臺209恢復(fù)補(bǔ)償位置，更具體的說，根據(jù)步驟S3計算的補(bǔ)償量(Δx1，Δy1，Δrz1)，計算反向補(bǔ)償量(-Δx1，-Δy1，-Δrz1)，掩模臺211相對移動微動臺209(-Δx1，-Δy1，-Δrz1)量。
最后，返回步驟S1，繼續(xù)計算掩模版精細(xì)預(yù)對準(zhǔn)誤差向量，重復(fù)上述流程直到掩模版精細(xì)預(yù)對準(zhǔn)精度滿足要求。
下面通過一較佳實施例來說明采用本發(fā)明的工藝可有效提高掩模版裝載精度和生產(chǎn)效率。
請繼續(xù)參閱圖1和圖4，掩模傳輸系統(tǒng)202進(jìn)行版庫取版和粗預(yù)對準(zhǔn)后，達(dá)到一定的掩模版裝載精度x向的精度在±7um，y向精度在±7um，rz向的精度在0.1mrad。然后，掩模傳輸系統(tǒng)202和掩模臺系統(tǒng)211配合實現(xiàn)掩模版交接流程，使掩模版207吸附于掩模版承載臺208上。通過掩模臺精細(xì)預(yù)對準(zhǔn)裝置204檢測(基于掩模臺坐標(biāo)系o1)，精細(xì)預(yù)對準(zhǔn)之前的掩模版交接精度一般在x向的精度為±50um左右，y向精度為±50um左右，rz向的精度為3mrad左右。然而，掩模版精細(xì)預(yù)對準(zhǔn)的精度要求(基于掩模臺坐標(biāo)系o1)需要達(dá)到x向的精度為±2um，y向精度為±2um，rz向的精度為0.1mrad，因此需要通過精細(xì)預(yù)對準(zhǔn)流程來提高精度。
在精細(xì)預(yù)對準(zhǔn)流程中，掩模臺系統(tǒng)211通過精細(xì)預(yù)對準(zhǔn)裝置204，獲得掩模版207(即目標(biāo)點)在精細(xì)預(yù)對準(zhǔn)傳感器坐標(biāo)系o2下的位置(xo2，yo2，rzo2)。根據(jù)位置(xo2，yo2，rzo2)，可以確定向量 |r→1|=Δxo22+Δyo22,]]>且θ1＝rzo2。傳感器坐標(biāo)系o2和掩模臺坐標(biāo)系o1位于同一個系統(tǒng)中，并且兩個坐標(biāo)系是平移關(guān)系，不存在夾角，可以通過簡單的方法標(biāo)定，并達(dá)到高精度的要求。傳感器坐標(biāo)系o2和掩模臺坐標(biāo)系o1標(biāo)定完畢后，可以精確的確定向量 即θ2和 已知。通過矢量的計算規(guī)則r→3=r→1+r→2,]]>可以確定向量 即確定目標(biāo)點在掩模臺坐標(biāo)系o1中的位置(xo1，yo1，rzo1)，其中xo1=|r→2|×cos(θ2)+|r→1|×cos(θ1)=|r→2|×cos(θ2)+xo22+yo22×cos(rzo2);]]>yo1=|r→2|×sin(θ2)+|r→1|×sin(θ1)=|r→2|×sin(θ2)+xo22+yo22×sin(rzo2);]]>
rzo1=±arcsin(|||r→2|×sin(θ2)+|r→1|×sin(θ1)|(|r→2|×sin(θ2)+|r→1|×sin(θ1))2+(|r→2|×cos(θ2)+|r→1|×cos(θ1))2|)]]>=±arcsin(|||r→2|×sin(θ2)+xo22+yo22×sin(rzo2)|(|r→2|×sin(θ2)+xo22+yo22×sin(rzo2))2+(|r→2|×cos(θ2)+xo22+yo22cos(rzo2))2|)]]>如果||r→2|×sin(θ2)+|r→1|×sin(θ1)|(|r→2|×sin(θ2)+|r→1|×sin(θ1))2+(|r→2|×cos(θ2)+|r→1|×cos(θ1))2>=0,]]>取正號；否則，取負(fù)號。
通過將精細(xì)預(yù)對準(zhǔn)誤差向量和規(guī)定精度進(jìn)行比較，判斷目標(biāo)點位置(xo1，yo1，rzo1)是否滿足精細(xì)預(yù)對準(zhǔn)規(guī)定精度要求，如果滿足，則精細(xì)預(yù)對準(zhǔn)流程結(jié)束，如果不滿足，則繼續(xù)以下的步驟。
精細(xì)預(yù)對準(zhǔn)的目標(biāo)是約束掩模版207(即目標(biāo)點)在傳感器坐標(biāo)系o2的原點，即在掩模臺坐標(biāo)系o1下的理想位置(x′，y′，rz′)。根據(jù)精細(xì)預(yù)對準(zhǔn)誤差向量，計算可得掩模臺微動臺209的補(bǔ)償量為(Δx1，Δy1，Δrz1)，其中Δx1＝x′-xo1；Δy1＝y(tǒng)′-yo1；Δrz1＝rz′-rzo1。
升起掩模版207，掩模臺系統(tǒng)211根據(jù)補(bǔ)償量(Δx1，Δy1，Δrz1)相對移動微動臺209，進(jìn)行誤差向量補(bǔ)償校準(zhǔn)。
下降掩模版207，根據(jù)補(bǔ)償量(Δx1，Δy1，Δrz1)計算反向補(bǔ)償量(-Δx1，-Δy1，-Δrz1)，掩模臺系統(tǒng)211相對移動微動臺209(-Δx1，-Δy1，-Δrz1)，補(bǔ)償回前一步驟中進(jìn)行的微動臺補(bǔ)償量。
重復(fù)上述過程，直到掩模版精細(xì)預(yù)對準(zhǔn)精度滿足規(guī)定的精度要求。
根據(jù)以上的工藝流程，整個掩模版裝載工藝的精度能夠達(dá)到x向±1um，y向±1um，rz向±0.05mrad。同時，精細(xì)預(yù)對準(zhǔn)的次數(shù)從傳統(tǒng)的3-5次降低到1次就能夠達(dá)到預(yù)對準(zhǔn)精度，大大提高了預(yù)對準(zhǔn)效率，提高生產(chǎn)率。
權(quán)利要求
1.一種掩模版裝載工藝，用于將掩模版精確裝載至光刻機(jī)的掩模版承載臺上，所述的光刻機(jī)具有掩模傳輸系統(tǒng)和掩模臺系統(tǒng)，所述的掩模臺系統(tǒng)包括掩模版承載臺和微動臺，其特征在于，所述的掩模版裝載工藝包括下列流程(1)版庫取版；(2)粗預(yù)對準(zhǔn)；(3)掩模版交接；(4)精細(xì)預(yù)對準(zhǔn)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的掩模版裝載工藝，其特征在于所述的版庫取版和粗預(yù)對準(zhǔn)流程在掩模傳輸系統(tǒng)上完成，所述的掩模版交接流程由掩模傳輸系統(tǒng)和掩模臺系統(tǒng)配合完成，所述的精細(xì)預(yù)對準(zhǔn)流程在掩模臺系統(tǒng)上完成。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的掩模版裝載工藝，其特征在于，所述的精細(xì)預(yù)對準(zhǔn)流程包括下列步驟a.計算掩模版精細(xì)預(yù)對準(zhǔn)誤差向量；b.判斷掩模版精細(xì)預(yù)對準(zhǔn)誤差向量是否滿足精細(xì)預(yù)對準(zhǔn)精度要求，若滿足，則結(jié)束精細(xì)預(yù)對準(zhǔn)步驟，否則繼續(xù)步驟c；c.根據(jù)本次精細(xì)預(yù)對準(zhǔn)誤差向量，計算微動臺的補(bǔ)償量；d.升起掩模版，使掩模版高于掩模版承載臺；e.根據(jù)補(bǔ)償量，相對移動微動臺進(jìn)行誤差向量的補(bǔ)償；f.下降掩模版，使掩模版吸附于掩模版承載臺；g.根據(jù)補(bǔ)償量，反向相對移動微動臺，恢復(fù)誤差向量補(bǔ)償，返回步驟a。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種掩模版裝載工藝，屬于光刻領(lǐng)域。現(xiàn)有的掩模版裝載工藝在運(yùn)作過程中，存在對準(zhǔn)誤差大、需要多次重復(fù)校準(zhǔn)精度、裝載效率低等缺點。本發(fā)明的掩模版裝載工藝，用于將掩模版精確裝載至光刻機(jī)的掩模版承載臺上，所述的光刻機(jī)具有掩模傳輸系統(tǒng)和掩模臺系統(tǒng)，所述的掩模臺系統(tǒng)包括掩模版承載臺和微動臺，該掩模版裝載工藝包括下列流程(1)版庫取版；(2)粗預(yù)對準(zhǔn)；(3)掩模版交接；(4)精細(xì)預(yù)對準(zhǔn)。采用本發(fā)明可使整個掩模版裝載工藝的精度達(dá)到x向±1um，y向±1um，rz向±0.05mrad。同時，精細(xì)預(yù)對準(zhǔn)的次數(shù)從傳統(tǒng)的3－5次降低到1次就能夠達(dá)到預(yù)對準(zhǔn)精度，大大提高了預(yù)對準(zhǔn)效率，提高生產(chǎn)率。
文檔編號H01L21/02GK101067727SQ20071004162
公開日2007年11月7日 申請日期2007年6月5日 優(yōu)先權(quán)日2007年6月5日
發(fā)明者沈錦華, 張方元, 楊鋒力 申請人:上海微電子裝備有限公司