[发明专利]光刻机的垂向控制装置及方法

说明书

技术领域

本发明涉及光刻领域，尤其涉及工件台的垂向调节。

背景技术

投影光刻机的目的是将掩模上的图形清晰地成像于涂有光刻胶的基底(硅片)上，要达到此目的必须保证基底上的曝光区域垂向位于投影物镜的最佳焦面(曝光质量最好的平面)。为此，需对工件台进行垂向控制。

现有技术中，投影光刻机的垂向控制包括两种类型，一种为使用调焦调平传感器的控制。调焦调平传感器将激光信号发射到基底的上表面，经基底反射并监测反射光的位置，以确定基底上表面的姿态，从而得到基底上表面与调焦调平传感器零平面的关系。另一种为采用垂向测量传感器的控制。垂向测量传感器测量工件台执行器的上表面中心与光刻机的基座之间的高度及倾斜值。由于调焦调平传感器能够实时测量被测区域的高度及倾斜值，所以被测区域的形貌对垂向位置的影响可以忽略，因此调焦调平传感器可以比较容易将测量区域调到最佳焦面。然而，垂向测量传感器测量的是工件台执行器上表面中心(也可以理解为与所述执行器接触的工件台下表面的中心)到基座之间的高度及倾斜值，并不能直接测量被测区域。因此，在调焦调平传感器可以使用的情况下优先考虑使用调焦调平传感器。当调焦调平传感器不能使用时，例如，基底的边缘区域，才使用工件台垂向测量传感器进行闭环控制。

一般地，光刻机中公知的调焦调平传感器垂向控制的方法是对调焦调平传感器进行闭环控制而将测量区域调到最佳焦面处，其实现方法为给定调焦调平传感器高度及倾斜的设定值，根据设定值与传感器测量的高度及倾斜值进行伺服，最终将测量区域调到最佳焦面。图1示出了控制环路。如图1所示，控制单元首先发出命令C，工件台执行器根据命令C对工件台进行M的位移。此后，调焦调平传感器测量基底上表面的当前位置，并将当前位置负反馈至控制单元从而形成控制环路。控制单元再根据所述反馈发出命令C。重复上述步骤后，可将工件台上的基底调整至目标平面。

然而，利用调焦调平传感器闭环的方法进行垂向控制，调焦调平传感器需要参与闭环控制，根据反馈机制实现垂向控制，这样实现起来比较花费时间且调焦调平传感器闭环机制比较复杂。

发明内容

有鉴于此，本发明所要解决的技术问题是提供一种光刻机的垂向控制装置及方法，以降低闭环机制的复杂度。

根据本发明的一个方面，提供了一种光刻机的垂向控制装置，用于对工件台进行垂向移位，使工件台承载的基底上的测量点移动至一目标平面内，所述垂向控制装置包括调焦调平传感器、垂向测量传感器、控制单元及执行机构，其中，所述调焦调平传感器测量初始位置下基底上的测量点的位置信息，作为调焦调平传感器初始测量值输出至控制单元；所述垂向测量传感器测量初始位置下工件台的位置信息，作为垂向传感器初始测量值输出至控制单元；所述控制单元根据所述调焦调平传感器初始测量值和所述垂向传感器初始测量值，计算得到将基底上的测量点调节至目标平面内的垂向设定值；所述控制单元以所述垂向设定值作为闭环控制的输入值，以垂向测量传感器实时测量得到的当前位置下工件台的位置信息作为闭环控制的反馈值，经由所述执行机构对所述工件台的位置进行闭环控制，从而将所述测量点调节到所述目标平面内。

根据本发明的另一方面，提供了一种光刻机的垂向控制方法，用于对工件台进行垂向移位，使工件台承载的基底上的测量点移动至一目标平面内，所述方法包括如下步骤：a.由调焦调平传感器测量初始位置下基底上的测量点的位置信息，作为调焦调平传感器初始测量值，由垂向测量传感器测量初始位置下工件台的位置信息，作为垂向传感器初始测量值；b.根据所述调焦调平传感器初始测量值和垂向传感器初始测量值，计算得到将基底上的测量点调节至目标平面内的垂向设定值；c.以所述垂向设定值为闭环控制的输入值，以垂向测量传感器实时测量得到的当前位置下工件台的位置信息作为闭环控制的反馈值，对工件台的位置进行闭环控制，从而将基底上的测量点调到目标平面。