[發明專利]一種工件臺三自由度位移測量方法

有效

• 申請號: 201610023032.2
• 申請日: 2016-01-14
• 公開（公告）號: CN105549332B
• 公開（公告）日: 2017-11-03
• 發明（設計）人: 劉永猛;譚久彬
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業大學
• 主分類號: G03F7/20
• 分類號: G03F7/20
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明屬于半導體制造裝備技術領域，主要涉及一工件臺三自由度位移測量方法。

背景技術

光刻機是極大規模集成電路制造中重要的超精密裝備之一。作為光刻機關鍵子系統的工件臺在很大程度上決定了光刻機的分辨率、套刻精度和產率。

產率是光刻機發展的主要追求目標之一。在滿足分辨率和套刻精度的條件下，提高工件臺運行效率進而提高提高光刻機產率是工件臺技術的發展方向。提高工件臺運行效率最直接的方式就是提高工件臺的運動加速度和速度，但是為保證原有精度，速度和加速度不能無限制提高。最初的工件臺只有一個硅片承載裝置，光刻機一次只能處理一個硅片，全部工序串行處理，生產效率低。為此有人提出了雙工件臺技術，這也是目前提高光刻機生產效率的主流技術手段。雙工件臺技術在工件臺上設有曝光、預處理兩個工位和兩個工件臺，曝光和測量調整可并行處理，大大縮短了時間，提高了生產效率。目前的代表產品為荷蘭ASML公司基于Twinscan技術即雙工件臺技術的光刻機。

在雙工件臺光刻機系統中，微動臺運動的測量是利用激光干涉儀實現的，但在換臺后，激光干涉儀會出現盲點，無法知道微動臺的運動。并且由于微動臺對平衡質量塊的沖擊力，會引起平衡質量塊的漂移，此外，對于H型導軌驅動，兩個Y向導軌很難保證位移完全相同，也必然存在工件臺兩個Y向長行程電機位移不同，進而導致微動臺產生旋轉的現象，對于這種結構復雜的多層結構，必須建立一種精度足夠高的三自由度測量系統，以指導微動臺回到初始位置，進行歸零。

發明內容

針對上述現有技術問題，本發明提出了一種工件臺三自由位移測量方法。

本發明的目的是這樣實現的：

一種工件臺三自由度位移測量方法，該方法首先建立支撐框架坐標系、平衡質量塊坐標系、長行程坐標系、微動臺坐標系，然后進行以下步驟，步驟一，測量平衡質量塊坐標系在支撐框架坐標系中的三自由度位移量，進而計算出平衡質量塊坐標系上任意一點在支撐框架坐標系中的坐標，并得到平衡質量塊坐標系到支撐框架坐標系的轉換矩陣；步驟二，測量工件臺X向長行程電機動子和Y向長行程電機動子的位移量，計算出工件臺長行程坐標系在平衡質量塊坐標系中的三自由度位移量，進而計算出長行程坐標系中任意一點在平衡質量塊坐標中的坐標，并得到長行程坐標系到平衡質量塊坐標系的轉換矩陣；步驟三，測量微動臺坐標系在長行程坐標系中的三自由度位移量，進而計算微動臺坐標系中任意一點在長行程坐標系中的坐標，并得到微動臺坐標系到長行程坐標系的轉換矩陣；

所述的工件臺三自由度位移測量方法，該方法將微動臺坐標系中任意一點帶入到微動臺坐標系到長行程坐標系的轉換矩陣中，得到微動臺坐標系中任意一點在長行程坐標系中的坐標，再將該坐標值代入到長行程坐標系到平衡質量塊坐標系的轉換矩陣中，得到微動臺坐標系中任意一點在平衡質量塊坐標系中的坐標，再將該坐標值帶入到平衡質量塊坐標系到支撐框架坐標系的轉換矩陣中，最終得到微動臺坐標系中任意一點在支撐框架坐標系中的坐標。

所述的工件臺三自由度位移測量方法，該方法中平衡質量塊坐標系在支撐框架坐標系中三自由度位移采用3個直線光柵尺測量，所述直線光柵尺安裝在支撐框架上，光柵讀數頭固定在平衡質量塊上，其中兩個直線光柵尺與直線光柵尺正交安裝，直線光柵尺距平衡質量塊質心的距離分別為L1、L2、L3。

本發明具有以下創新點和突出優點：

1)提出的工件臺三自由度測量方法，平衡質量塊三自由度位移測量采用布置3個直線光柵實現，相對于平面光柵，對旋轉角度有較大的允許范圍，且測量精度高；

2)提出的工件臺三自由度測量方法，利用各坐標系之間的位置坐標變換，可實現微動臺坐標到支撐框架坐標系的轉換，得到微動臺上任意一點在支撐框架坐標系中的坐標，進而指導微動運動。

附圖說明

圖1是本發明的方法所用的工件臺的結構示意圖。

圖2是本發明的方法所用的工件臺的上試示意圖。

圖3是平衡質量塊三自由度位移示意圖。

圖4是平衡質量塊上光柵安裝位置示意圖。

圖5是工件臺長行程運動示意圖。

圖中件號：1-基礎框架；2-支撐框架；3-氣足；4-平衡質量塊；5a-Y向長行程電機定子；5b-Y向長行程電機動子；6a-X向長行程電機定子；6b-X向長行程電機動子；7-微動臺；8-計量框架；9激光干涉儀。

具體實施方式

下面結合附圖對本發明實施方案作進一步詳細說明：