[發明專利]質量重心測量裝置及方法

有效

• 申請號: 201310167089.6
• 申請日: 2013-05-08
• 公開（公告）號: CN104142209A
• 公開（公告）日: 2014-11-12
• 發明（設計）人: 夏海
• 申請（專利權）人: 上海微電子裝備有限公司;上海微高精密機械工程有限公司
• 主分類號: G01M1/12
• 分類號: G01M1/12
• 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

本發明涉及一種質量重心測量裝置及方法。

背景技術

隨著半導體行業的發展，越來越多的先進技術已被應用到這一行業當中?，F有的光刻裝置大體上分為兩類，一類是步進光刻裝置，掩模圖案一次曝光成像在鏡片的一個曝光區域；另一類是步進掃描光刻裝置，掩模圖案不是一次曝光成像，而是通過投影光場的掃描移動成像。衡量光刻設備的一個重要的方面就是運動部件的定位精度，所述運動部件包括：承載掩模圖案的掩模臺，承載硅片的硅片臺。實際中，通常以運動部件電機驅動中心為重心點，但是測量中心往往取形心點，這樣，在實現伺服控制時，就存在控制信號從形心位置到重心位置的轉換，這個轉換和重心和形心的位置偏差密切相關，如果重心和形心位置沒有很好的校準，偏差較大的話，控制性能就無法達到需要的納米級別的精度。為了獲得較好的光刻設備性能，運動部件的重心需要準確標定。

在現有技術中，通過給運動部件Rz軸（水平向旋轉軸）加入閉環控制，其反饋信號由檢測機構測量變換得到。運動部件的X和Y自由度方向開環不進行控制。當只給Rz向注入運動軌跡信號，如果運動部件的重心和形心（即測量機構的測量中心）水平向完全重合時，經測量機構測量變換得到的運動部件Rz自由度的測量值是跟隨輸入軌跡值，而X和Y自由度的測量值應該為零。但是，當運動部件重心和形心不重合，即重心相對形心存在X和（或）Y方向的偏心時，測量變換得到的值的X和（或）Y方向會有一定的位移輸出，而該位移輸出的大小與Rz旋轉的角度以及重心相對形心X、Y方向的偏心有關，由此可以通過測量傳感器的輸出以及Rz的旋轉運動量來得到重心相對形心的偏心。這種方法雖然不需要額外的測量裝置，但是由于各種噪聲因素，重心測量精度無法保證，同時，這種方法測量步驟比較麻煩，測試過程冗長。

發明內容

本發明的目的在于提供一種質量重心測量裝置及方法，能夠提供結構簡單有效的質量重心測量裝置，利用力矩平衡原理，準確測量待測量部件如光刻裝置的運動部件的質量及其重心位置，測試時間短且精度高。

為解決上述問題，本發明提供一種質量重心測量裝置，

包括基座和多個支撐機構，每個支撐機構包括依次連接的水平向調節機構、垂向調節機構和小型力傳感器，其中，

所述基座上設置有多條滑槽和多個水平測量尺；

所述水平向調節機構分別設置于所述滑槽內，以使所述水平向調節機構在滑槽內滑移；

所述垂向調節機構用于支撐一待測量部件，每個垂向調節機構上設置有垂向精密測量裝置；

所述小型力傳感器用于測量所述待測量部件的支撐點的垂向力。

進一步的，在上述裝置中，每個水平向調節機構上設置有固定螺釘，用于將所述水平向調節機構固定于所述基座上。

進一步的，在上述裝置中，所述小型力傳感器的頂部設置有球鉸機構。

進一步的，在上述裝置中，每個垂向調節機構上設置有防滑移部件，用于防止所述待測量部件滑移。

進一步的，在上述裝置中，所述待測量部件為一光刻裝置的運動部件。

進一步的，在上述裝置中，所述垂向精密測量裝置為千分尺或者游標卡尺。

進一步的，在上述裝置中，所述支撐機構、滑槽和水平測量尺的數量均為四個，所述滑槽和水平測量尺沿所述基座的對角線設置。

根據本發明的另一面，提供一種采用上述質量重心測量裝置的質量重心測量方法，包括：

調節所述水平向調節機構在所述滑槽內的位置，以使所述垂向調節機構支撐起所述待測量部件；

選擇所述待測量部件上的一個位置作為原點，建立以所述原點為中心的X和Y向坐標軸，所述水平測量尺測量所述待測量部件的支撐點的位置，從而獲得相鄰兩支撐點之間的距離；

根據所述垂向精密測量裝置的讀數調整每個垂向調節機構的垂向距離，以使所述待測量部件保持水平；

所述小型力傳感器測量所述待測量部件保持水平時的支撐點的第一垂向力，根據所述第一垂向力確定所述待測量部件的質量；

根據所述待測量部件的質量、相鄰兩支撐點之間的距離和第一垂向力確定所述待測量部件的水平向重心；

以所述待測量部件的其中相鄰兩個支撐點的連線為軸將所述待測量部件轉動α角；

所述小型力傳感器測量所述待測量部件另外兩個支撐點的第二垂向力；

根據所述待測量部件的質量、相鄰兩支撐點之間的距離、第一垂向力、水平向重心、α角和第二垂向力確定所述待測量部件的垂向重心。

進一步的，在上述方法中，