[发明专利]一种硅片台曝光区域六自由度位移测量方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种硅片台曝光区域六自由度位移测量方法，该硅片台曝光区域六自由度位移测量方法应用于半导体光刻机中，属于半导体制造装备技术领域。

背景技术

光刻机在曝光过程中，硅片分为多个视场，分别进行曝光。在进行硅片上一个视场的曝光过程中，曝光图像通过透镜投影到硅片上形成曝光区域。为保证曝光精度，硅片台需要进行调平调焦和调整水平位置，保证曝光区域和透镜之间的相对位置和角度，所以曝光区域的六自由度位移测量尤其重要。当这一视场曝光完成后，硅片台运动，使下一视场运动到曝光区域。在整个曝光过程中，曝光区域在硅片上的位置不断变化。

现有的激光干涉仪测量方式或者平面光栅测量方式，大多忽略运动台的柔性，将其看做刚体，通过测量运动台其他位置的位移，解算至曝光区域的六自由度位移，在运动台刚度较低时误差较大。现有技术可实现一个集成的读数头测量运动台六个自由度，但是现有平面光栅测量系统的读数头多放置于运动台上，在硅片台运动过程中，测量的是运动台上固定点的位移，不能测量时刻变化着的曝光区域的六自由度位移。另外有测量方法通过测量运动台其他位置的位移，并考虑运动台的柔性模态，实时解算到曝光区域上，但此种方法解算精度低，算法复杂。

发明内容

本发明的目的在于提供一种硅片台曝光区域六自由度位移测量方法，实现硅片台运动台运动过程中任意时刻曝光区域六自由度位移的测量。

本发明的技术方案如下：

一种硅片台曝光区域六自由度位移测量方法，所述曝光区域为曝光光束投影到运动台上形成的区域，其特征在于所述方法包括如下步骤：

1)在运动台的磁钢阵列的下方固定平面光栅，平面光栅的测量面朝向线圈阵列，将读数头固定在线圈阵列的空隙中，读数头中心线和透镜的中心线重合；

2)读数头的测量光束入射在平面光栅上形成测量区域，测量区域的中心B和曝光区域的中心A在同一竖直线上；

3)在某一时刻，利用读数头和平面光栅测量得到测量区域的六自由度位姿(p_x,p_y,p_z,θ_x,θ_y,θ_z)，其中(p_x,p_y,p_z)是测量区域中心B点的坐标，θ_x,θ_y,θ_z是测量区域所在平面沿Z正方向的法线分别与坐标轴X、Y和Z所成夹角；

4)将曝光区域覆盖的那部分运动台近似为刚体，根据测量区域的六自由度位姿，代入(p_x',p_y',p_z',θ_x',θ_y',θ_z')＝(p_x+Lcosθ_x,p_y+Lcosθ_y,p_z+Lcosθ_z,θ_x,θ_y,θ_z)解算得到曝光区域的六自由度位姿，其中p_x',p_y',p_z'代表曝光区域中心A点的位置，θ_x',θ_y',θ_z'代表曝光区域所在平面沿Z正方向的法线分别与坐标轴X、Y和Z所成夹角，L是A、B两点的距离；

5)当运动台运动到下一时刻，曝光区域的六自由度位姿减去上一时刻的六自由度位姿即得到曝光区域从上一时刻到下一时刻的六自由度位移。

本发明与现有技术方案相比，具有以下优点及突出性的技术效果：本发明的技术方案通过巧妙的测量方案实现了硅片台运动过程中任意时刻曝光区域的六自由度位移测量，大大降低测量复杂性，提高了测量精度，尤其在运动台柔性较大时仍能精确测量任意时刻曝光区域的六自由度位移。

附图说明

图1是本发明提供的硅片台曝光区域六自由度位移测量方法实施例示意图。

图2是实施例中测量装置示意图。

图3是实施例中位姿解算示意图。

图中：1-透镜，2-曝光光束，3-运动台，4-线圈阵列，5-读数头，6-测量光束，7-背板，8-磁钢阵列，9-平面光栅，10-曝光区域，11-测量区域。

具体实施方式