一种用于光刻机调焦系统性能评价的装置和方法，其特点是：装置的运动系统将粗动系统和精动系统分开设计，在满足水平Ｘ向和垂向大行程运动及垂向高精度定位的同时保证了装置拆装灵活性和扩展性，保证控制精度的同时减少控制的复杂程度，实现了垂向大行程高精度的精密运动控制，保证了被评价调焦系统的测量光斑可以在硅片上的任意位置，实现了检测灵活性，对调焦系统性能评价方法和流程简便，可在精动系统一个行程内将调焦的重复性和精度全部验证完毕，节省时间，代码实现简便，同时整套装置亦可用于其他系统垂向性能检测和评价。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及光刻设备的调焦方法，特别涉及光刻设备的性能评价方法。
技术介绍
随着大规模和超大规模集成电路制造工艺的发展，光刻机作为这一行业的 主要设备也越来越先进。调焦系统是光刻机上的重要子系统，性能在不断提高。 在调焦系统集成到光刻机上前，对其性能测试是必要的。这样，就需要一个能 在垂向精密运动和便于操作的运动台，对集成前的调焦系统进行性能评价和测试，以减少集成后不必要的测试和调试。专利US 7， 126， 668 B2描述了一种 综合多种影响曝光质量因素的调焦系统，其比一般调焦系统额外考虑了硅片表 面形貌高度，投影镜头误差，工件台不同步等带来的投影误差，增加了调焦精 度。但其中并没有给出一种有效的装置和相应的方法来评价和^H正其整个调焦 系统性能的优越性。清华大学汪劲松等在专利200610076247中，描述了一种电 磁力并联驱动式平面三自由度精密微动台，通过布局精密微动台中定子和动子 的特殊结构，定子铁心截面为"日"或"口"字型，定子内部形成两部分空隙， 从而增强了平面三自由度精密微动台电磁推力的线性特性，降低了控制对象的 难度。然而，整个平台并没有垂向运动，不能利用此结构对光刻机的调焦系统 进行评价和测试；同时整个平台的定子和动子结构特殊，不^f更于拆卸和安装， 不具有装酉己的灵5舌'f生。论文"Accuracy improvement of shot leveling and focusing with interferometer for optical lithography"中用激光干涉4支术作为手段，给出了 一种新算法，从而使单点调焦调平性能得到改善，改善后算法的性能验证在已 有光刻机上进行。这对于成熟的光刻机产品，利用其上的其它子系统来验证和 评价改善后调焦系统性能是可行的。但在光刻机集成以前，没有可靠的工件台 等子系统可供使用，况且此时其它子系统的性能尚且有待于评价和验证。所以， 设计评价调焦这一光刻机上重要子系统性能的装置是必要的。同时评价调焦系统的精密运动平台在芯片光刻机等制造领域是必不可少的。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供， 以对集成前的调焦系统进行性能评价和测试，从而减少集成后不必要的测试和 调试。为了达到上述的目的，本专利技术提供一种用于光刻才几调焦系统性能评价的装置，其包括粗动系统执行器；粗动系统控制器；光才册尺；精动系统执行器； 精动系统控制器；激光干涉仪；下位机；上位机；大理石和气浮减震。该上位 机通过串口实现对两个运动系统的控制，其中粗动系统用该光栅尺进行测量反 馈，实现水平X向和垂向的大行程运动，精动系统通过该下位机的激光千涉仪 进行测量反馈，电容反馈校正，实现垂向高精度运动；该精动系统执行器叠加 在该粗动系统执行器上实现在粗动范围内的精密步进和定位，且该粗动系统执 行器放在该大理石上，该大理石由该气浮减震支撑。该粗动系统执行器是孩t米运动台，其可实现水平X向和垂向两个方向上微 米量级的运动，该精动系统执行器是纳米运动台，其可实现垂直方向纳米量级 的运动。该上位机通过串口给该粗动系统控制器下发控制指令，控制粗动系统执行器。该上位机通过串口给该精动系统控制器下发控制指令，控制精动系统执行器。用于激光干涉仪高度条紋数获取和温度采集的应用程序运行在下位机，采 集该激光千涉4义测量数据和温度测量数据。粗动系统用该光4册尺进行闭环负反馈，控制水平X向和垂直两个方向上微 米量级的步进运动。精动系统用该激光干涉仪进行闭环负反馈，电容测量进行局部反馈校正， 控制垂直方向纳米量级的步进运动。该激光干涉仪包括三个测量点，该精动系统执行器包括三个执行器，该激 光干涉仪的三个测量点与该精动系统执行器的三个执行器的作用点在垂直方向上一一重合，且该精动系统运动器的三个执行器在对调焦系统测试过程中垂向 上有相同的步进量。始条紋数据，也可以从该精动系统控制器获取温度的原始数据和激光干涉仪条 紋数所转化为精动系统执行器高度的步进高度数据。本专利技术还提供一种用于光刻机调焦系统性能评价的装置的评价方法，所述 方法首先通过该上位机，驱动该粗动系统执行器，使被测表面运动到调焦系统测量范围的最小值附近；然后驱动该精动系统执行器，使被测表面和该调焦系 统的最小值重合；在调焦系统测量范围内，驱动该精动系统执行器以一定的步 长步进，并在每一个步进点处采集一定数量的调焦系统测量值和激光干涉仪测 量值读数，通过精度和重复性算法，完成在调焦系统测量范围内对其精度和重 复性的评价。在该被测表面和该调焦系统测量范围最小值重合处，将该激光干涉仪在该 上位机上的读数记为调焦系统测量范围的最小值。在精动系统执行器的每一个步进点处，记录m个激光干涉仪和调焦系统的 读数Z,ij和ZFij,其中，N为步进点个数，i=0， 1， ...，N-l， j=0,1, ...,m-l。计算每 一点激光干涉仪和调焦系统读数的均值并作差Ai-^-^;，得到N个差值，其 中，i=0， 1, ...，N-l, j=0, 1, ...,m-l;同时计算该差的最大值max(Ai)和最小值min(A,),并求该最大值与最小值对中心值的偏离量Sez = max(A^min(Ai);通过判断在调焦系统测量范围内该偏移量是否不大于调焦系统的精度S^《p ， p为该调 焦系统的精度，来验证该调焦系统精度。计算每一点处激光干涉仪和调焦系统 所测量读数对应的差值^-Zw-ZFij，其中，i=0, l，...，N-l, j=0, l,...，m-l;通 过判断在调焦系统测量范围内的纳米台每一点处该差值最大值的3倍是否不大 于调焦系统的重复性精度3max(^)", r为调焦系统的重复性精度，来验证调焦 系统重复性精度，本专利技术由于采用了上述技术方案，可以方便地实现对集成前的调焦系统的 性能评价和测试，从而减少集成后不必要的测试和调试附图说明图1为检测装置系统的整体布局图2为被测表面硅片和激光干涉仪反射镜之间的布局图3为对调焦系统的检测原理图4为大行程运动控制系统的简化方框图5为精密运动控制系统的简化方框图6为对调焦系统的性能评价流程图。附图中110、上位机；120、精动系统控制器；130、粗动系统控制器； 140、粗动系统执行器(微米运动台)；150、精动系统执行器纳米运动台； 160、激光干涉仪；210、下位机VME机箱；220、主板PPC; 230、激光干涉仪 轴卡板；240、激光干涉仪轴卡板；250、温度釆集卡；260、精动系统控制器的 ITB (Interferometer & Temperature Board)板；270、 VME机箱PI 口通道； 280、 VME机箱P2 口通道；310、地基；320、气浮减振系统；330、大理石； 340、测量表面吸附器；350、被测表面；360、温度传感器；370、压力传感器； 350、被测表面；351、硅片；352、反射镜；352、反射镜；354、反射镜。具体实施例方式下面结合附图对本专利技术的具体实施方式作进一步的说明。 因为装置中激光干涉仪的存在，将整个装置分成运动系统和环境系统两大 部分加以描述。其中运动系统将粗动系统和精动系统分开设计。上位机通过串 口实现对两个运动系统的控制，在环境系统和被检本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种用于光刻机调焦系统性能评价的装置，其特征在于，包括：粗动系统执行器；粗动系统控制器；光栅尺；精动系统执行器；精动系统控制器；激光干涉仪；下位机；上位机；大理石；和气浮减震；所述上位机通过串口实现对两个运动系统的控制，其中粗动系统用所述光栅尺进行测量反馈，实现水平Ｘ向和垂向的大行程运动，精动系统通过所述下位机的激光干涉仪进行测量反馈，电容反馈校正，实现垂向高精度运动；所述精动系统执行器叠加在所述粗动系统执行器上实现在粗动范围内的精密步进和定位，且所述粗动系统执行器放在所述大理石上，所述大理石由所述气浮减震支撑。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：秦新义，李志丹，陈飞彪，金小兵，潘炼东，
申请(专利权)人：上海微电子装备有限公司，
类型：发明
国别省市：31[中国|上海]
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