浸没头上光栅尺的安装调整装置的制作方法

1.本实用新型涉及集成电路的光刻技术领域，特别涉及一种浸没头上光栅尺的安装调整装置。


背景技术：

2.现代光刻设备以光学光刻为基础，它利用光学系统把掩膜版上的图形精确地投影曝光到涂过光刻胶的衬底(如：硅片)上。浸没式光刻技术是指在投影物镜(又称为曝光镜头)与硅片之间充满水或更高折射的浸没液体，以取代传统干式光刻技术中对应的空气的一种光刻技术。浸没式光刻系统(以下简称光刻机)通常包括投影物镜、浸没头(immersion hood，又可以称为浸液限制机构)、承片台等结构，硅片放置在承片台上且位于投影物镜的下方，浸没头设置在投影物镜附近，投影物镜、浸没头和硅片之间形成一空间，水或其它浸没液体填充所述空间。通常情况下，浸没头围绕投影物镜分布，其主要用于在投影物镜视场范围，维持光刻机的浸没液体流场的稳定，同时保证浸液流场与外界的密封，保证浸没液体不泄漏。由于水等浸没液体的折射率比空气大，这就使得相应的透镜组数值孔径增大，进而可获得更小的特征线宽。
3.目前，在光刻机曝光过程中，为了满足曝光需求，浸没头须在z、rx、ry方向进行运动，以保证与硅片的相对位置，因此，通常会设计包含三个光栅尺(安装在浸没头上，随浸没头运动而可动)和三个读头(安装在光刻机主基板上，不可动)的浸没头位姿测量系统，对浸没头的6个自由度的行程进行测量，实现浸没头不同工况、不同特征位置的位姿控制。而维持浸没头与硅片的相对位姿对维持浸液流场的稳定具有重要的意义，因此浸没头的定位精度，很大程度上取决于浸没头位姿测量系统的测量精度。然而，现有的浸没头位姿测量系统中，每个光栅尺是单独调整的，因此，不仅增加了调整难度和工作量，而且还限制了浸没头位姿测量系统的测量精度，进而影响了浸没头的定位精度。


技术实现要素：

4.本实用新型的目的在于提供一种浸没头上光栅尺的安装调整装置，以解决现有技术中因对浸没头上的各个光栅尺单独调整而造成浸没头的定位精度低的问题。
5.为解决上述技术问题，本实用新型提供一种浸没头上光栅尺的安装调整装置，所述浸没头通过浸没头安装板布设在投影物镜附近，多个所述光栅尺分别固定在所述浸没头上，所述安装调整装置包括：
6.底板，所述底板拆卸式地设置在所述浸没头安装板的底部，且所述底板的顶面与所述浸没头安装板的底面之间具有高度差，以形成一空间；
7.多组调高组件，每组所述调高组件设置在与相应的所述光栅尺相对应的位置处，且一端固定设置在所述底板上，另一端可拆卸式地设置在所述浸没头上，所述调高组件在运动时能利用所述底板的固定作用带动所述浸没头在z、rx、ry方向上运动，进而同步验证所有的所述光栅尺。
8.可选的，每组所述调高组件包括调节旋钮、套筒和拉杆；所述套筒和所述调节旋钮具有相互连通且垂直于所述底板的底面的中空部，且所述套筒固定在所述底板的调节旋钮上，所述调节旋钮设置于所述套筒的下方；所述拉杆的底端固定在所述套筒上，且依次穿过所述调节旋钮和所述套筒的中空部，所述拉杆的顶端可拆卸式地设置在所述浸没头上；所述调节旋钮的旋转能带动所述拉杆沿所述中空部垂向运动和转动，以带动所述浸没头在z、rx、ry方向上运动。
9.可选的，每组所述调高组件还包括螺旋弹簧，所述螺旋弹簧的一端固定在所述调节旋钮的中空部内壁上或者固定在所述拉杆上，另一端固定在所述套筒的中空部内壁上或者所述底板的底面上，且所述螺旋弹簧在所述调节旋钮的旋转带动下伸缩；或者，所述套筒的中空部和/或所述调节旋钮的中空部内壁上设有内螺纹，所述拉杆的表面上设有与所述内螺纹匹配的外螺纹。
10.可选的，所述浸没头具有浸没头卡槽，所述拉杆的顶端能在所述浸没头卡槽中进出，并通过相应的卡扣与所述浸没头卡槽卡紧。
11.可选的，每个所述光栅尺附近设有对应的读头，所述读头通过相应的读头安装座安装到所述浸没头安装板上；所述安装调整装置还包括多组定位组件，每组所述定位组件设置在所述底板上且与相应的所述读头相对应，每组所述定位组件压紧所述读头安装座，并限定所述读头安装座与所述浸没头的定位边之间的相对位置。
12.可选的，每组所述定位组件包括定位底座、定位板和多个调整螺钮；所述定位底座固定在所述底板的底面上并从所述底板的边缘向外伸出，且压紧所述读头安装座；所述定位板设置在所述定位底座上，并抵靠在所述浸没头的定位边上；各个所述调整螺钮设置在所述定位底座上，各个所述调整螺钮的旋转能使得所述读头安装座相对所述定位板运动。
13.可选的，所有的所述调整螺钮与所述定位板的配合，能卡紧所述读头安装座。
14.可选的，所述安装调整装置还包括多组安装组件，所述安装组件将所述底板可拆式地设置到所述浸没头安装板上，且使得所述调高组件和所述定位组件定位到所述光栅尺附近。
15.可选的，至少一组所述安装组件包括至少一个安装螺钉、与所述安装螺钉一一对应的安装螺母以及至少一个定位销，所述安装螺母和所述安装螺钉将所述底板可拆卸式地安装到所述浸没头安装板上，所述定位销安装到所述底板上并对所述底板在所述浸没头安装板上的位置进行限位。
16.可选的，每组所述安装组件还包括垫块，所述垫块设置在所述底板的顶面上并限定所述底板和所述浸没头安装板的底面之间的空间；所述安装螺钉、所述安装螺母和所述定位销均设置在所述垫块上。
17.可选的，每组所述安装组件还包括保护块，所述保护块通过所述安装螺钉、所述安装螺母锁紧在所述垫块的顶面上。
18.可选的，所述保护块的材料为聚醚醚酮。
19.可选的，每组所述安装组件还包括连杆，所述连杆的一端设置在所述垫块的底部，另一端设置在所述底板的边缘底部。
20.可选的，所述安装组件和所述调高组件的组数相同，所述底板为圆形或者环形，所有的所述安装组件和所有的所述调高组件沿所述底板的边缘周向布设，且所述安装组件的
垫块和所述调高组件间隔设置。
21.可选的，还包括多个限位支撑块，所述限位支撑块设置在所述底板的顶面上，用于限定所述浸没头安装板的底面向着所述底板运动的最低位置。
22.与现有技术相比，本实用新型至少具有如下技术效果：
23.在本实用新型提供了一种浸没头上光栅尺的安装调整装置，针对浸没式光刻机中包含的多个固定在浸没头上的光栅尺，本实用新型提供的安装调整装置在每个光栅尺的附件设置一用于调整浸没头沿预设的六自由度方向运动的调高组件，和一用于调整光栅尺与其对应的读头的位置关系的定位组件，通过同时控制多个所述调高组件和定位组件，从而实现多个光栅尺的一体化调整，进而降低了光栅尺的调整难度，提高了浸没头位姿测量系统的测量精度。
附图说明
24.图1为本实用新型一实施例中提供的浸没头、读头以及其安装在浸没头上的多个光栅尺的结构示意图；
25.图2为本实用新型一实施例中提供的光栅尺与其相对设置的读头的位置结构示意图；
26.图3为本实用新型一实施例中提供的浸没头上光栅尺的安装调整装置的立体结构示意图；
27.图4为图3所示的浸没头上光栅尺的安装调整装置的侧视结构示意图；
28.图5为本实用新型一实施例中提供的读头与读头安装座连接后的结构示意图；
29.图6为本实用新型一实施例中提供的定位组件与读头安装座、安装板的装配在一起的结构示意图；
30.图7为本实用新型实施例中提供的调高组件与光栅尺的安装调整装置的底板连接之后的结构示意图；
31.图中，1/3/5
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光栅尺，2/4/6
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读头，7
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浸没头，8
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底板，9
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垫块，10
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定位销，11
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高强螺钉；12
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螺母；13
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保护块；14
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调高组件；15
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定位组件，16
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读头安装座，17
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调节旋钮，18
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螺旋弹簧，19
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套筒，20
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拉杆，21
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限位塞片，22
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定位底座，23
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定位板，24
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调整螺钮，25
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浸没头安装板，26
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浸没头卡槽，27
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长形固定板，28
‑
环形深槽。
具体实施方式
32.承如背景技术所述，目前，在光刻机曝光过程中，为了满足曝光需求，浸没头须在z、rx、ry方向进行运动，以保证与硅片的相对位置。参见图1，图1为本实用新型一实施例中提供的浸没头、读头以及其安装在浸没头上的多个光栅尺的结构示意图。其中，1、3、5为光栅尺，2、4、6为所述三个光栅尺1、3、5分别对应的读头，7为浸没头。因此，需要设计位姿测量系统对浸没头的六自由度的行程进行测量，实现浸没头不同工况、不同特征位置的控制。
33.通常，浸没头通过位姿测量系统安装到浸没式光刻机主机后，浸没头在垂直向的安装位置会存在一定的误差，这会造成浸没头相对于硅片上表面的位置不满足工作要求。而本实用新型研究人发现，依据浸没头垂向运动的应用场景，浸没头六自由度运动行程都相应有规定的取值范围。并且，结合光栅尺测量范围与浸没头运动行程，浸没头光栅尺与读
头安装需满足的位置精度也需要满足一定的要求，如图2所示。
34.因此，在现有技术中，在浸没头通过位姿测量系统安装到浸没式光刻机主机后，需要分别对每个所述光栅尺与其对应的读头的位置关系进行调整，从而使包含三个光栅尺和读头的位姿测量系统对浸没头的六自由度的行程实现全覆盖测量。但是，由于现有技术中无法对多个光栅尺与其对应的读头的位置关系进行同步调整，从而增加了调整难度和工作量，进而降低了浸没头位姿测量系统的测量精度。
35.基于此，本实用新型提供了一种浸没头上光栅尺的安装调整装置，以解决现有技术中因对浸没头上的各个光栅尺单独调整而造成浸没头的定位精度低的问题。
36.以下将对本实用新型的一种浸没头上光栅尺的安装调整装置作进一步的详细描述。下面将参照附图3至附图7对本实用新型进行更详细的描述，其中表示了本实用新型的优选实施例，应该理解本领域技术人员可以修改在此描述的本实用新型而仍然实现本实用新型的有利效果。因此，下列描述应当被理解为对于本领域技术人员的广泛知道，而并不作为对本实用新型的限制。
37.下面首先对本实用新型提供的浸没头上光栅尺的安装调整装置做进一步的详细描述。
38.请参考图3至图5，图3为本实用新型一实施例中提供的浸没头上光栅尺的安装调整装置的立体结构示意图，图4为图3所示的浸没头上光栅尺的安装调整装置的侧视结构示意图，图5为本实用新型一实施例中提供的读头与读头安装座连接后的结构示意图。
39.如图3、图4和图5所示，并同时参考图1，所述浸没头7通过浸没头安装板25布设在投影物镜(未图示)附近，多个所述光栅尺1、3、5分别固定在所述浸没头7上。并且，每个所述光栅尺1、3、5附近设有对应的读头2、4、6，所述读头通过相应的读头安装座16安装到所述浸没头安装板25上。
40.所述安装调整装置包括：底板8、多组调高组件14和多组定位组件15。其中，所述底板8拆卸式地设置在所述浸没头安装板25的底部，且所述底板8的顶面与所述浸没头安装板25的底面之间具有高度差，以形成一空间。所述浸没头7及其上固定的三个光栅尺位于所述形成的空间中。每组所述调高组件14设置在与相应的所述光栅尺相对应的位置处，且一端固定设置在所述底板8上，另一端可拆卸式地设置在所述浸没头7上，所述调高组件14在运动时能利用所述底板8的固定作用带动所述浸没头7在z、rx、ry方向上运动，进而同步验证所有的所述光栅尺，即，调整各所述光栅尺，以使各所述光栅尺处于读头的测量范围之内。并且，每组所述定位组件15设置在所述底板8上且与相应的所述读头相对应，每组所述定位组件15压紧所述读头安装座16，并限定所述读头安装座16与所述浸没头7的定位边之间的相对位置。
41.继续参考图3和图4，所述安装调整装置还可以包括多组安装组件a，所述安装组件a将所述底板8可拆式地设置到所述浸没头安装板25上，且使得所述调高组件14和所述定位组件15定位到所述光栅尺1、3、5附近。具体的，至少一组所述安装组件a包括至少一个安装螺钉11、与所述安装螺钉11一一对应的安装螺母12以及至少一个定位销10，所述安装螺母12和所述安装螺钉11将所述底板8可拆卸式地安装到所述浸没头安装板25上，所述定位销10安装到所述底板8上并对所述底板8在所述浸没头安装板25上的位置进行限位。
42.进一步的，每组所述安装组件a还可以包括垫块9，所述垫块9设置在所述底板8的
顶面上并限定所述底板8和所述浸没头安装板25的底面之间的空间；所述安装螺钉11、所述安装螺母12和所述定位销10均设置在所述垫块9上。
43.可选的，每组所述安装组件还可以包括保护块13，所述保护块13通过所述安装螺钉11、所述安装螺母12锁紧在所述垫块9的顶面上。其中，所述保护块13的材料可以为聚醚醚酮。
44.进一步的，每组所述安装组件a还可以包括连杆27，所述连杆27的一端设置在所述垫块9的底部，另一端设置在所述底板8的边缘底部。
45.可选的，所述安装组件a和所述调高组件14的组数相同，所述底板8可以为圆形或者环形，所有的所述安装组件a和所有的所述调高组件14沿所述底板8的边缘周向布设，且所述安装组件a的垫块9和所述调高组件14间隔设置。
46.可选的，所述的光栅尺的安装调整装置还可以包括多个限位支撑块(未图示)，所述限位支撑块设置在所述底板8的顶面上，用于限定所述浸没头安装板25的底面向着所述底板8运动的最低位置。
47.需要说明的是，通常，浸没头7通过浸没头安装板25与浸没式光刻机主基板的连接。由于底板8与浸没头安装板25之间存在高度差，为了填补该高度差，本实用新型提供的安装调整装置的安装结构中的每个安装组件a都设置有一具有一定高度的垫块9。在所述安装调整装置未使用期间，为了保护垫块9垂向基准面不被磨损，增加了3个保护块13，保护垫块9与浸没头安装板25的垂向安装面，高强螺钉11通过螺母12锁紧，对保护块13与高强螺钉11起防掉作用。
48.在本实施例中，首先通过本实用新型提供的安装调整装置，将固定有三个光栅尺的浸没头7安装在浸没头安装板25上，且使其在垂向处于上机械限位。其中，读头2、4、6已牢固粘接在读头安装座16上，具体图如5所示，读头安装座16通过螺钉挂在浸没头安装板25上，但是不锁紧；接着，分别拆卸安装结构上的4个安装螺母12、3个保护块13，并将2个定位销10分别与底板8固定。之后，将所述安装调整装置安装到浸没头安装板25并通过2个定位销10实现定位，此时所述安装调整装置与浸没头安装座25建立位置关系，实现定位。具体的，可通过所述定位销10与浸没头安装板25上预留的定位座重合的方式，实现将所述光栅尺的安装调整装置固定在浸没式光刻机主基板上。
49.为了描述更加清楚，下面通过如下实施例具体说明调高组件14和定位组件15结构。
50.请参考图6和图7，图6为本实用新型一实施例中提供的定位组件与读头安装座、安装板的装配在一起的结构示意图；图7为本实用新型实施例中提供的调高组件与光栅尺的安装调整装置的底板连接之后的结构示意图。
51.如图6所示和图7所示，所述调高组件14包括：调节旋钮17、套筒19、拉杆20和多个螺旋弹簧18，所述定位组件15包括：定位底座22、定位板23和多个调整螺钮24。
52.具体的，所述套筒19和所述调节旋钮17具有相互连通且垂直于所述底板8的底面的中空部，且所述套筒19固定在所述底板8的调节旋钮17上，所述调节旋钮17设置于所述套筒19的下方；所述拉杆20的底端固定在所述套筒19上，且依次穿过所述调节旋钮17和所述套筒19的中空部，所述拉杆20的顶端可拆卸式地设置在所述浸没头7上；所述调节旋钮17的旋转能带动所述拉杆20沿所述中空部垂向运动和转动，以带动所述浸没头7在z、rx、ry方向
上运动。所述螺旋弹簧18的一端固定在所述调节旋钮17的中空部内壁上或者固定在所述拉杆20上，另一端固定在所述套筒19的中空部内壁上或者所述底板8的底面上，且所述螺旋弹簧18在所述调节旋钮17的旋转带动下伸缩；或者，所述套筒的19中空部和/或所述调节旋钮17的中空部内壁上设有内螺纹(未图示)，所述拉杆20的表面上设有与所述内螺纹匹配的外螺纹(未图示)。
53.可选的，所述浸没头具有浸没头卡槽26，所述拉杆20的顶端能在所述浸没头卡槽26中进出，并通过相应的卡扣与所述浸没头7卡槽卡紧。
54.进一步的，所述定位底座22固定在所述底板8的底面上并从所述底板8的边缘向外伸出，且压紧所述读头安装座16；所述定位板23设置在所述定位底座22上，并抵靠在所述浸没头7的定位边上；各个所述调整螺钮24设置在所述定位底座22上，各个所述调整螺钮24的旋转能使得所述读头安装座16相对所述定位板23运动。所有的所述调整螺钮24与所述定位板23的配合，能卡紧所述读头安装座16。
55.可以理解的是，本实用新型还提供了一种通过所述光栅尺的安装调整装置如何调整光栅尺以及与其相对设置的读头的位置关系，从而实现浸没头在z向、rx向、ry向全行程范围内可实现正常读数的目的。
56.具体的，可以通过旋转调节旋钮17，使其向下运动，从而带动与其连接的拉杆20旋转，进而将拉杆20旋入浸没头7的浸没头卡槽26中。由于当调节旋钮17向下运动时，与其连接的螺旋弹簧18被拉长，从而产生方向拉力将浸没头7往下拉，进而使浸没头7从安装时所处的位置拉置到其工作位上。然后，将3个定位板23分别放在三组光栅尺、3、5与读头2、4、6的之间，定位板23须靠紧在浸没头7上的定位边。之后，分别用三组定位底座22压紧读头安装座16，使读头安装座16紧靠在定位板23上，锁紧读头安装座螺钉，将三个定位板23缓缓地拆下；调节旋钮17旋转拉杆20，将拉杆20从浸没头卡槽26处旋出，浸没头7处于自由状态，浸没头7可全行程运动；开启浸没头电机，分别测校浸没头7在全部行程范围内的读头读数工况；若读头读数在部分位置存在无效，即读头安装位置不能满足要求，记录读头读数无效时浸没头7的位置，并关闭浸没头电机，通过调高组件14将读头位置调整到读数无效的位置，修磨定位板23，重复如上步骤，直至读头读数在浸没头7全行程范围内可用；测校合格后，用螺纹胶涂抹读头安装座16的螺纹，防止长时间工作后螺纹松动；最后，拆除所述安装调整装置。
57.由于本实用新型中，通过同时调整3个所述调高组件14的方式，实现使浸没头7可以沿预设的六自由度运行行程进行运动，同时，将3个定位组件15分别卡住3个读头安装座16，从而实现了光栅尺读头与光栅尺的x、y向位置调整，进而实现了对浸没头读数进行离线验证并根据结果进行调整，直至达到浸没头在z向、rx向、ry向全行程范围内可实现正常读数的目的。
58.综上所述，在本实用新型提供了一种浸没头上光栅尺的安装调整装置，针对浸没式光刻机中包含的多个固定在浸没头上的光栅尺，本实用新型提供的安装调整装置在每个光栅尺的附件设置一用于调整浸没头沿预设的六自由度方向运动的调高组件，和一用于调整光栅尺与其对应的读头的位置关系的定位组件，通过同时控制多个所述调高组件和定位组件，从而实现多个光栅尺的一体化调整，进而降低了光栅尺的调整难度，提高了浸没头位姿测量系统的测量精度。
59.需要说明的是，虽然本实用新型已以较佳实施例披露如上，然而上述实施例并非用以限定本实用新型。对于任何熟悉本领域的技术人员而言，在不脱离本实用新型技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的技术内容对本实用新型技术方案作出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本实用新型技术方案的内容，依据本实用新型的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均仍属于本实用新型技术方案保护的范围。
60.还应当理解的是，除非特别说明或者指出，否则说明书中的术语“第一”、“第二”、“第三”等描述仅仅用于区分说明书中的各个组件、元素、步骤等，而不是用于表示各个组件、元素、步骤之间的逻辑关系或者顺序关系等。
61.此外还应该认识到，此处描述的术语仅仅用来描述特定实施例，而不是用来限制本实用新型的范围。必须注意的是，此处的以及所附权利要求中使用的单数形式“一个”和“一种”包括复数基准，除非上下文明确表示相反意思。例如，对“一个步骤”或“一个装置”的引述意味着对一个或多个步骤或装置的引述，并且可能包括次级步骤以及次级装置。应该以最广义的含义来理解使用的所有连词。以及，词语“或”应该被理解为具有逻辑“或”的定义，而不是逻辑“异或”的定义，除非上下文明确表示相反意思。此外，本实用新型实施例中的方法和/或设备的实现可包括手动、自动或组合地执行所选任务。