[發明專利]零位傳感器的調節定位裝置及其調節定位方法

有效

• 申請號: 201110165131.1
• 申請日: 2011-06-17
• 公開（公告）號: CN102829717A
• 公開（公告）日: 2012-12-19
• 發明（設計）人: 王凱
• 申請（專利權）人: 上海微電子裝備有限公司
• 主分類號: G01B11/00
• 分類號: G01B11/00
• 代理公司: 上海思微知識產權代理事務所(普通合伙) 31237
• 代理人: 屈蘅;李時云

技術領域

本發明涉及零位傳感器的調節定位裝置及其調節定位方法。

背景技術

在半導體制備工藝中，工件臺的定位需要測量工件臺相對于主基板的位置。現有技術中，光刻機工件臺/掩模臺的位置測量系統采用激光干涉儀系統，但激光干涉儀是一個增量測量系統，只能提供相對位移的精確測量。在利用激光干涉儀進行位置測量之前，需要絕對參考位置即零位來初始化激光干涉儀。零位傳感器作為光刻機的核心部件之一，用于測量零位，進而向激光干涉儀提供初始化偏置。

零位傳感器用于兩自由度的精密調節定位，調節過程通過零位傳感器內的兩個關鍵部件激光準直鏡與二維光電位移傳感器(PSD)完成，在調節結束后進行鎖緊以牢固定位。請參閱申請號為CN201010530550.6的中國專利申請，該專利申請公開了一種零位傳感器，所述零位傳感器包括基座、PSD、調節板和激光準直鏡。PSD是一種高靈敏度光電測距器件，安裝在所述零位傳感器中。基座與所述PSD組成一體，同時提供安裝接口和容納大部分零件，調節板與所述激光準直鏡連為一體。當調節板上的滑塊在基座的滑面上滑動時，就會帶動激光準直鏡與PSD產生相對運動，通過接收固定在工件臺上的角錐鏡反射的測量光束，確定測量光束光斑在PSD感光平面上的位置，進而轉換出工件臺相對于測量基板的位置。具體的，零位傳感器的激光準直鏡與PSD的位置經調整鎖定后，從激光準直鏡射出的激光束經固定在工件臺上鏡座孔內的角錐鏡反射后打在PSD感光面上，當工件臺運動到特定位置時，反射光才會剛好打在PSD感光區域中心，此時就定義了工件臺零位。

由于每個零位傳感器可對工件臺的兩個維度的位置信息進行測量，使用三個各裝有一個二維平面PSD的零位傳感器組成測量組，每個零位傳感器測量工件臺的2個自由度方向的位置，于是3個零位傳感器即可對工件臺的全部6個自由度位置進行測量及定位，如圖1所示。

零位傳感器在使用前必須首先被標定并鎖緊，然而，零位傳感器自身只具備鎖緊而無調節功能，因此，零位傳感器只有調節到位后才能對其鎖緊。通常零位傳感器要求調節精度達到0.001mm，但是目前一般的調節機構的精度不夠，如專利號為200820093717.5的中國專利公開了一種調節機構，其結構為普通的長圓孔配合鎖緊螺栓結構，測量方法為人工感覺及目視測量。由于僅憑人工感覺所能達到的精度一般最高只能到0.1mm，調節偏差較大。如果采用長圓孔配合鎖緊螺栓結構的定位方式，零位傳感器在鎖緊過程中的定位偏差會更大。

現有技術的零位傳感器在調節過程中無讀數顯示，如專利號為200820055335.3的中國專利公開的及相似的絕大部分調節機構僅用于一次性的調節鎖緊，且無讀數顯示。因此，當第一個零位傳感器調節到位后，下一個零位傳感器開始調節時無法應用第一個零位傳感器的調節結果進行大略定位，僅能憑個人經驗與判斷重新進行調節。由于僅憑人工感覺所能達到的精度一般最高只能到0.1mm，而在零位傳感器的應用場景中要求調節精度要達到0.001mm，當調節第二個零位傳感器時，若采用0.001mm精度的精密螺紋微分裝置，則精密螺紋微分裝置至少要旋轉100圖才能補償0.1mm的誤差，操作非常不方便。且目前所知的多維調節結構都沒有顧及調節一個自由度時對另一自由度的耦合影響，而這種影響在光刻機零位傳感器這種高精度應用場景下是不能忽略的。

發明內容

本發明的目的在于提供一種能夠準確調節定位的零位傳感器的調節定位裝置。

本發明的另一目的在于提供上述零位傳感器的調節定位裝置的調節定位方法。

一種零位傳感器的調節定位裝置，包括底座，所述底座包括凸臺；XY位移平臺，所述XY位移平臺包括底層、頂層以及貫穿所述底層、頂層的通孔，所述XY位移平臺的底層固定于所述底座；轉接板，所述轉接板包括通孔，所述轉接板的一側固定于所述XY位移平臺的頂層，所述轉接板的另一側與所述零位傳感器的基座固定連接；所述凸臺依次穿過所述XY位移平臺的通孔和所述轉接板的通孔，與所述零位傳感器的調節板固定連接；所述零位傳感器的調節板和基座之間的位移隨所述XY位移平臺的底層和頂層之間的位移而調整。

本發明調節定位裝置優選的一種技術方案，所述XY位移平臺還包括微分頭，通過調節所述微分頭調節所述XY位移平臺的底層和頂層之間的位移。

本發明調節定位裝置優選的一種技術方案，所述零位傳感器的基座與所述轉接板通過定位銷和彈簧柱塞固定連接。

本發明調節定位裝置優選的一種技術方案，所述轉接板與所述XY位移平臺的頂層通過螺紋定位銷固定連接。