本申请案主张2019年6月21日申请且被指派第62/864,678号美国申请案的临时专利申请案及2019年7月26日申请且被指派第62/879,011号美国申请案的临时专利申请案的优先权，所述申请案的公开内容以引用的方式并入本文中。
技术领域
本发明涉及将工件定位于载台上，例如在半导体检验工具中。
背景技术
半导体制造行业使用复杂技术来用半导体材料制造集成电路，所述半导体材料经分层并图案化到例如硅晶片的晶片上。集成电路通常由多个光罩制成。光罩的产生及此类光罩的后续光学检验已成为半导体生产中的标准步骤。半导体装置(例如逻辑及存储器装置)的制造通常包含使用运用多个光罩的大量半导体制造工艺来处理半导体晶片以形成各种特征及多层级的半导体装置。多个半导体装置可被制造为单个半导体晶片上的布置，且接着被分离成个别半导体装置。相对于光罩的晶片位置影响制造结果。
在晶片制成后，可检验其缺陷，或可测量晶片的某些特征。同样，可检验光罩并测量光罩特征。光刻及检验系统需要精确定位及位置检测系统。
先前高真空系统具有具针对卡盘的位置反馈的粗略载台，所述粗略载台使用安装到所述载台上的反射镜板。任何小移动需要移动整个重载台，而非仅移动晶片卡盘。为小移动而移动重质量载台形成振动，产生热量，需要克服滚珠轴承摩擦，并花费大量时间来安定到所要位置。在等速扫描带期间，移动重质量载台还产生来自滚珠轴承的抖动。
因此，需要经改进系统及操作方法。
技术实现要素：
在第一实施例中提供一种系统。所述系统包含：第一载台，其经配置以在至少X方向及垂直Y方向上移动；第二载台，其安置于所述第一载台上，所述第二载台提供六自由度；及卡盘，其安置于所述第二载台上。所述卡盘经配置以固持工件。至少一个X方向致动器经配置以在所述X方向上移动所述第二载台。所述X方向致动器安置于所述第二载台上。至少一个Y方向致动器经配置以在所述Y方向上移动所述第二载台。所述Y方向致动器安置于所述第二载台上。至少一个Z方向致动器经配置以在Z方向上移动所述第二载台。所述Z方向致动器安置于所述第二载台上。所述Z方向垂直于所述X方向及所述Y方向两者。两个干涉仪反射镜安置于所述第二载台的垂直边缘上。至少一个垂直位置反馈传感器安置于所述第二载台上。至少一个平衡弹簧安置于所述第一载台与所述第二载台之间。
所述第一载台可具有比所述第二载台更宽的移动范围。
所述系统可包含安置于所述第二载台上的四个所述Z方向致动器。
所述系统可包含安置于所述第二载台上的两个所述Y方向致动器。
所述系统可进一步包含基底板。所述第一载台安置于所述基底板上。
所述系统可进一步包括两个激光干涉仪。所述激光干涉仪中的每一者将激光引导于所述干涉仪反射镜中的一者处。
所述工件可为半导体晶片或光罩。
所述系统可进一步包括半导体检验系统，所述半导体检验系统经配置以将光束引导于所述卡盘处。
所述系统可进一步包括处理器，所述处理器经配置以发送用于所述第一载台及所述第二载台相对于彼此的移动的指令。所述处理器与所述X方向致动器、所述Y方向致动器、所述Z方向致动器及所述垂直位置反馈传感器电子通信。
在第二实施例中提供一种方法。所述方法包括：提供系统，其包含第一载台、安置于所述第一载台上的第二载台，及安置于所述第二载台上的卡盘。所述第一载台经配置以在至少X方向及垂直Y方向上移动。所述第二载台提供六自由度。工件安置于所述卡盘上。所述工件是半导体晶片或光罩。使所述第一载台及所述第二载台独立于彼此移动。在所述卡盘上检验所述工件。
移动所述第二载台可包含使用安置于所述第二载台上的至少一个X方向致动器在所述X方向上移动所述第二载台。
移动所述第二载台可包含使用安置于所述第二载台上的至少一个Y方向致动器在所述Y方向移动所述第二载台。
移动所述第二载台可包含使用安置于所述第二载台上的至少一个Z方向致动器在Z方向移动所述第二载台。所述Z方向垂直于所述X方向及所述Y方向两者。
所述方法可进一步包含使用激光干涉仪确定所述第二载台在所述X方向的位置。将激光引导于安置于所述第二载台上的反射镜处。
所述方法进一步包含使用激光干涉仪确定所述第二载台在所述Y方向上的位置。将所述激光引导于安置于所述第二载台上的反射镜处。
所述方法可进一步包含使用安置于所述第二载台上的垂直位置反馈传感器确定所述第二载台在Z方向上的位置。
所述方法可进一步包含使用处理器来发送用于所述移动的指令。
附图说明
为更全面理解本发明的性质及目的，应参考结合附图进行的以下详细描述，其中：
图1是根据本发明的系统的横截面侧视图；
图2是根据本发明的第二载台的仰视图；
图3是根据本发明的第二载台的透视侧视图；
图4是是根据本发明的方法的流程图；及
图5包含根据本发明的系统的实施例的各种对应视图。
具体实施方式
尽管将依据特定实施例来描述所主张标的物，但其它实施例(包含未提供本文中所阐述的所有益处及特征的实施例)还在本发明的范围内。可在不脱离本发明的范围的情况下，进行各种结构、逻辑、工艺步骤及电子改变。相应地，本发明的范围仅通过参考所附权利要求书而界定。
半导体制造商需要具有X方向、Y方向、Z方向、俯仰、侧倾及旋转(即，横摆)移动的精细移动能力的载台。本文中所公开的实施例提供此移动能力。本文中所公开的实施例还可快速地安定到适当位置且消除任何残余振动。具有精细移动能力的载台放置于粗略X-Y载台的顶部上。此设计可用于其中激光干涉仪反馈操作的高真空应用中。
可使用精细、短冲程载台。晶片或光罩放置于所述精细、短冲程载台上。所述精细、短冲程载台可通过挠曲导引，或可无机械导引地浮置。此精细、短冲程载台可具有五或六自由度(DOF)，其具有位置传感器反馈及/或激光干涉仪反馈以允许实时位置追踪或振动消除。由于移动质量低且与地板分离，此可提供更大处理量、快速安定时间，或低抖动扫描。等速期间的较低抖动可满足高真空系统中的灵敏度，此可实现将激光干涉仪用于卡盘位置反馈。Z方向、俯仰及侧倾致动器的移动或反馈不与粗略X-Y载台连接。
图1是系统100的横截面侧视图。系统100包含第一载台101，所述第一载台101经配置以在至少X方向及垂直Y方向上移动。第二载台102安置于第一载台101上。第二载台102提供六DOF，且可在X方向、Y方向及Z方向上移动。第二载台102包含底座103及框架104。框架104可支撑卡盘105。底座103可安置于第一载台101上，且可支撑用于第二载台102的一些或全部致动器。第一载台101可被称为粗略载台，且第二载台102可被称为精细载台。
第二载台102可使用其致动器浮置于外部框架上。其可并非由第一载台101以刚性方式携载。致动器及位置传感器的磁场可将第二载台102与第一载台101之间的关系保持在特定阈值或目标内。
卡盘105安置于第二载台102上。虽然在图1中安置于框架104中，但卡盘105可定位于框架104的上表面上。工件106(例如半导体晶片或光罩)可通过卡盘105固持。半导体检验系统107可经配置以将光束引导于卡盘105处。所述光束可为光子、离子或电子束。
如图1中所展示，第一载台101可安置于基底板108上。第一载台101还可悬挂于桥上。
第一载台101可具有比第二载台102更宽的移动范围。举例来说，第二载台102具有可小于第一载台101的运动范围的50％、小于25％、小于20％、小于15％或小于10％的运动范围。
当系统100操作时，可激活磁悬浮，因此第二载台102不接触硬止挡件。磁悬浮可在初始化期间开始。在磁悬浮的情况下，第二载台102将首先初始化，且随后第一载台101将初始化。
在另一实施例中，系统100并非磁悬浮载台。
处理器109可与第一载台101及第二载台102电子通信。处理器109可经配置以发送用于第一载台101及第二载台102的移动的指令。第一载台101及第二载台102可相对于彼此移动。处理器102可与第二载台102中的一或多个X方向致动器、Y方向致动器、Z方向致动器、位置反馈传感器及/或激光干涉仪电子通信。处理器109可包含微处理器、微控制器或其它装置。处理器109可提供指令到一或多个放大器。所述放大器可基于位置误差提供所要电流及电压。
处理器109可以任何合适方式(例如，经由一或多个传输媒体，其或其可包含有线及/或无线传输媒体)耦合到系统100的组件，使得处理器109可接收输出。处理器109可经配置以使用输出执行若干功能。系统100可接收来自处理器109的指令或其它信息。
本文中所描述的处理器109、其它系统或其它子系统可为各种系统的部分，包含个人计算机系统、图像计算机、主机计算机系统、工作站、网络器具、因特网器具或其它装置。子系统或系统还可包含本领域中已知的任何合适处理器，例如平行处理器。此外，子系统或系统可包含作为独立或网络化工具的具有高速处理及软件的平台。
处理器109可安置于系统100或另一装置中，或以其它方式作为系统100或另一装置的部分。在例子中，处理器109可为独立控制单元的部分，或在集中式质量控制单元中。可使用多个处理器109。
在实践中，处理器109可通过硬件、软件及固件的任何组合来实施。此外，如本文中所描述的其功能可通过一个单元来执行，或在不同组件间划分，所述组件中的每一者可接着通过硬件、软件及固件的任何组合来实施。供处理器109实施各种方法及功能的程序码或指令可存储于可读存储媒体中。
处理器109可经配置以使用系统100的输出或其它输出来执行若干功能。举例来说，处理器109可经配置以将输出发送到电子数据存储单元或另一存储媒体。处理器109可如本文中所描述那样进一步配置。
处理器109可根据本文中所描述的任何实施例配置。处理器109还可经配置以使用系统100的输出或使用来自其它源的图像或数据来执行其它功能或额外步骤。
处理器109可以本领域已知的任何方式通信地耦合到系统100的各种组件或子系统中的任一者。此外，处理器109可经配置以通过可包含有线及/或无线部分的传输媒体从其它系统接收及/或获取数据或信息。以此方式，传输媒体可充当处理器109与系统100的其它子系统或系统100外部的系统之间的数据链路。
系统100的各种步骤、功能及/或操作及本文中所公开的方法通过以下项中的一或多者来执行：电子电路、逻辑门、多路复用器、可编程逻辑装置、ASIC、模拟或数字控制/开关、微控制器或计算系统。实施方法(例如本文中所描述方法)的程序指令可在载体媒体上方或上传输或存储。载体媒体可包含存储媒体，例如只读存储器、随机存取存储器、磁盘或光盘、非易失性存储器、固态存储器、磁带及类似者。载体媒体可包含传输媒体，例如电线、电缆或无线传输链路。举例来说，贯穿本发明所描述的各种步骤可通过单个处理器109或替代地由多个处理器109执行。此外，系统100的不同子系统可包含一或多个计算或逻辑系统。因此，不应将上文描述解释为对本发明的限制，而仅是阐释。
脐带式(umbilical)馈电(未说明)可提供电力到第二载台102。
图2是第二载台102的仰视图。底座103包含用于移动第二载台102的致动器。包含至少一个X方向致动器201、至少一个Y方向致动器202及/或至少一个Z方向致动器203。X方向致动器201、Y方向致动器202及Z方向致动器203安置于第二载台102上。X方向致动器201可在X方向上移动第二载台102。Y方向致动器202可在Y方向上移动第二载台102。Z方向致动器203可在Z方向上移动第二载台102。
在例子中，Z方向致动器203中的每一者安置于第一载台101的凹槽中。
X方向致动器201、Y方向致动器202及Z方向致动器203可为线性电动机、旋转驱动滚珠螺杆线性电动机、压电线性电动机、电磁致动器、音圈致动器、磁铁及线圈布置的阵列，或其它类型的致动器或电动机。音圈致动器可包含安装到第二载台102的磁铁组合件、集中到第一载台101的顶部的将磁铁组合件推离的线圈，及在线圈与磁铁组合件之间用以允许精细移动的间隙。线性电动机可包含安装到第二载台102或第一载台101的顶部的磁铁组合件、从连接到第二载台102或第一载台101的顶部中的另一者的磁铁组合件推离的线圈，及在线圈与磁铁组合件之间用以允许精细移动的间隙。
在例子中，Z方向致动器203是音圈致动器，且X方向致动器201及Y方向致动器202是线性电动机。
X方向致动器201及/或Y方向致动器202可提供控制力，使得在卡盘105相对于半导体检验系统107的光学头之间维持或获得所要位置。X方向致动器201及/或Y方向致动器202还可在第一载台101与第二载台102之间提供安全间隙。举例来说，非接触式致动器可具有线圈及磁体，其间具有间隙，所述间隙可为第二载台102的最大行程。
在图2的实施例中，存在一个X方向致动器201、两个Y方向致动器202及四个Z方向致动器203。不同数目或组合的致动器是可能的。
可存在安置于第二载台102与第一载台101之间以补偿第二载台102的重量的至少一个平衡弹簧204。平衡弹簧204在图2中被说明为安置于第二载台102上。平衡弹簧204可为磁性弹簧、压缩弹簧或固定力电动机。平衡弹簧204的一侧可连接到第一载台101的顶表面，且平衡弹簧204的另一侧可连接到第二载台102的相对底表面。
水平位置反馈传感器205安置于第二载台102上。水平位置反馈传感器205可包含传感器及目标，其中的一者安装于第二载台102上，且其另一者安装于第一载台101上。水平位置反馈传感器205可控制第二载台102与第一载台101之间的安全间隙，且还可用作相对于半导体检验系统107中的光学头体总控制第二载台102中的第二控制回路。
垂直位置反馈传感器206安置于第二载台102上。在例子中，垂直位置反馈传感器206安置于Z方向致动器203中的一或多者上或中。举例来说，垂直位置反馈传感器206可安置于所有Z方向致动器203上或中。
水平位置反馈传感器205或垂直位置反馈传感器206可各自为电容式传感器或涡流传感器。电容式传感器可包含安装到第一载台101或第二载台102的传感器头，及安装到第一载台101或第二载台102中的另一者的目标。传感器头可包含护罩、感测区域及主体。电容式传感器可提供高达纳米级的分辨率。
涡流传感器可包含安装到第一载台101或第二载台102的传感器头，及安装到第一载台101或第二载台102中的另一者的目标。传感器头包含发送线圈及接收线圈。在使用涡流传感器的情况下，次微米分辨率是可能的。
在实施例中，系统100包含四个垂直位置反馈传感器206。在操作期间，系统100可使用六个传感器。此包含用于Z方向移动、倾倒(tip)及倾斜(tilt)的三个传感器。此还可包含用于X方向移动、Y方向移动及旋转的三个传感器。
使用本文中所公开的设计，第二载台102可提供快速精细X方向、Y方向、Z方向、俯仰、侧倾及旋转移动，此可消除及补偿来自系统及/或第一载台101的噪声。系统100可部署在如电子束及光罩检验工具的高真空工具中。
处理器109可监测两个反馈系统：相对于半导体检验系统107的光学头的精细载台的粗略传感器及至少一个激光干涉仪。处理器109可命令第一载台101的移动(其可处于高速度且可包含长行程距离)及具有其更有限行程的第二载台102的移动。第二载台102可在被停止时提供最后快速设置位置，或可在等速扫描期间保持所要抖动。处理器109可具有嵌套伺服回路，其中内回路是粗略反馈，且外回路是半导体检验系统107的光学头相对于卡盘105的位置误差回路。这些伺服回路可都为六DOF。
所提出的六DOF第二载台102可在没有任何导引轴承系统的情况下操作，且可含有通过致动器及反馈装置驱动以产生X方向、Y方向及横摆运动的嵌套框架。第二载台的嵌套框架可安置于第一载台101上。第二载台102可由具有反馈装置的三个或更多个致动器驱动。
在例子中，Z中心毂安装于第一载台101上且驱动致动器及第二回路反馈传感器安装于主外部静态板上。Z方向致动器203可承载第二载台101的重量。
第二载台102可在没有任何导引轴承或挠曲的情况下操作。各种致动器可在使用反馈传感器固持位置的同时推动有效负载(例如，卡盘105)。第二载台102可进行Z方向、倾倒及倾斜移动达短行程，且可进行X方向、Y方向及横摆移动。
在例子中，第二载台102可定位于X、Y桥上。
图3是第二载台102的透视侧视图。第一干涉仪反射镜301及第二干涉仪反射镜302安置于第二载台102的框架104的边缘上。第一干涉仪反射镜301及第二干涉仪反射镜302安置于第二载台102的框架104的垂直边缘上。
至少两个激光干涉仪303将激光(通过虚线表示)引导于第一干涉仪反射镜301或第二干涉仪反射镜302中的一者处。举例来说，可使用三个激光干涉仪303。
至少一个激光干涉仪光束可用于测量Z方向上的移动。至少两个激光干涉仪光束可用于测量X方向、Y方向、倾倒、倾斜、俯仰及横摆移动。这些可为用以实时针对所有六DOF提供卡盘105相对于半导体检验系统107中的光学头的精确反馈的差分光束布置。光学头自身可具有来自振动的一些运动，其可被跟从。
具有六DOF及激光干涉仪的短冲程、高带宽、无导引第二载台102可允许实时振动消除及改进的安定时间。
虽然具体公开激光干涉仪，但还可使用外部网格编码器板反馈传感器。
反馈回路可为针对精细及精确位置反馈的内部位置反馈(例如电容传感器、编码器等)与指向第二载台102的外部激光干涉仪光束的组合。激光束可参考扫描光学件，并在第二载台102与检验光学件之间提供差分反馈。第二载台102的位置反馈控制回路可保持相对于半导体检验系统107中的光学检验头的真实卡盘位置。
彼此垂直或平行定位的两个激光束(例如使用第一干涉仪反射镜301)可通过计算两个激光束之间的差来确定俯仰、横摆或侧倾。
举例来说，瞄准于卡盘105的任选激光束可用于确定Z方向移动或位置。卡盘105可包含任选第三干涉仪反射镜304以提供这些测量。
本文中所公开的传感器可用于确定第二载台102的中心距第一载台101的中心多远。测量此相对位置可避免硬止挡件的使用。
在不使用任何轴承机构的情况下移动第二载台102(其包括卡盘105)可产生较少振动、较少热量且可更快地安定到适当位置。第二载台102可在所有自由度中接收来自指向卡盘反射镜的激光干涉仪或编码器网格板的位置反馈。第二载台102还可具有待位于第二控制回路中的位置传感器。
使用本文中所公开的实施例，更高处理量及更低振动是可能的。本文中所公开的实施例还可在高真空系统中提供灵敏度，其中激光干涉仪可以用作卡盘位置反馈。如果外部六DOF编码器系统(未安装于载台上)可用作反馈，那么其还可用于大气应用中。
图5包含系统(例如系统100)的实施例的各种对应视图。激光干涉仪(I/F)光束及其它传感器可提供X方向、Y方向、Z方向、俯仰、侧倾及横摆的测量。图5中的X、Y1、Y2、Z1、Z2、Z3及Z4表示在按其缩写名称指示的方向上移动的致动器。图5中的Xs、Ys1、Ys2、Zs1、Zs2、Zs3及Zs4是用于在按其缩写名称指示的方向上测量的位置传感器。因此，X是在X方向上移动的致动器，Y2是在Y方向上移动的致动器，且Zs2是测量Z方向上的移动的位置传感器。
图4是方法400的流程图。在401处，提供系统。所述系统包含：第一载台、安置于所述第一载台上的第二载台，及安置于所述第二载台上的卡盘。所述第一载台经配置以在至少X方向及垂直Y方向上移动。所述第二载台提供六自由度。举例来说，可提供系统100。
在402处，将工件安置于卡盘上。所述工件可为半导体晶片或光罩。在403处，使所述第一载台及所述第二载台独立于彼此移动。第一载台及第二载台的移动可经协调，使得工件经定位、维持于相对于半导体检验系统的所要检验位置处或扫描到相对于半导体检验系统的所要检验位置。处理器可发送用以移动第一载台及/或第二载台的指令。在404处，检验卡盘上的工件。
移动第二载台可包含：使用安置于第二载台上的至少一个X方向致动器在X方向上移动第二载台；使用安置于第二载台上的至少一个Y方向致动器在Y方向上移动第二载台；及/或使用安置于第二载台上的至少一个Z方向致动器在Z方向上移动第二载台。
可使用激光干涉仪在X方向及/或Y方向上确定第二载台的位置。将激光引导于安置于第二载台的反射镜处。可使用安置于第二载台上的垂直位置反馈传感器来确定第二载台在Z方向上的位置。
如本文中所公开，额外实施例涉及一种非暂时性计算机可读媒体，其存储可在处理器上执行以执行用于移动第一载台及/或第二载台的计算机实施方式的程序指令。电子数据存储单元或其它存储媒体可含有非暂时性计算机可读媒体，所述非暂时性计算机可读媒体包含可在处理器109上执行的程序指令。计算机实施方法可包含本文中所描述的任何方法的任何步骤。
实施方法(例如本文中所描述的方法)的程序指令可存储于计算机可读媒体上。计算机可读媒体可为存储媒体，例如磁盘或光盘、磁带，或所属领域中已知的任何其它合适非暂时性计算机可读媒体。
程序指令可以各种方式中的任一者来实施，包含基于程序的技术、基于组件的技术，及/或面向对象的技术等。举例来说，程序指令可根据需要使用ActiveX控件、C 对象、JavaBeans、微软基础类别(MFC)、流式传输SIMD扩展(SSE)或其它技术或方法来实施。
方法的每一步骤可如本文中所描述般执行。方法还可包含可由本文中所描述的处理器及/或计算机子系统或系统执行的任何其它步骤。步骤可通过一或多个计算机系统执行，所述一或多个计算机系统可根据本文中所描述的任何实施例配置。此外，上文描述的方法可通过本文中所描述的任何系统实施例执行。
尽管已相对于一或多个特定实施例描述本发明，但应了解，可在不脱离本发明的范围的情况下制作本发明的其它实施例。因此，本发明被视为仅受所附权利要求书及其合理解释限制。
本文用于企业家、创业者技术爱好者查询，结果仅供参考。
