CN112859531B - 交接力测量装置及方法、光刻机 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种交接力测量装置及方法、光刻机，通过测力单元测得工件在交接过程中的受力情况并以信号形式输出至反馈控制单元，通过所述反馈控制单元将信号分析处理后反馈至所述工件承载单元或所述工件传输单元，以控制工件的传输和吸附，进而减少交接过程中工件的变形，提高工件的交接精度。

Description

交接力测量装置及方法、光刻机

技术领域

本发明涉及一种光刻设备，特别涉及一种掩模或硅片交接过程中交接力测量装置及方法、光刻机。

背景技术

光刻机工作时，掩模或硅片传输分系统中，需要对掩模版或硅片快速、准确、可靠的从一个工位交接至另一工位。为保证掩模版或硅片的交接精度，要求掩模版或硅片在交接时变形不宜过大，由此需对交接时掩模版或硅片受力情况进行测量分析。目前，在传输过程中，还不存在对传输交接力测量的装置，仅仅依靠对传输结构进行理论速度规划或经验控制等是无法满足需求的。

具体的，在掩模传输分系统中，交换版手模块的作用是执行掩模台与取放版机械手上掩模版的交接操作，在吸附掩模版以及交接时存在吸附力和交接冲击力。如图1所示，交换版手1侧升降轴高速由Home位运动到LPA1工位，然后以最低速由LPA1工位运动到LPA2工位，即与掩模台3交接的工位。在与掩模台3交接瞬间，虽然交换版手1带动掩模版2运动速度很小，但交换版手1仍会对掩模台3产生瞬态冲击力。掩模台3稳定时伺服力可表示为正弦波载荷F＝A*sin(ωt)，其中ω为伺服带宽频率，A为伺服力峰值；因此交换版手1与掩模台交接时冲击力需≤A。另外，交换版手1和掩模台3还存在对掩模版2的吸附力。目前，还不存在一种可测量交换版手与掩模台交接冲击力及吸附力大小的装置，只是对交换版手垂向运动进行理论规划以及掩模台结构优化来满足设计需求，这种方式不能直观清楚的对交接力进行反馈分析。

在硅片传输分系统中，预对准模块和机械手片叉对硅片产生吸附力，吸附力会引起硅片产生变形。为使硅片变形不宜过大，另外又需吸附时硅片处于稳定，因此需了解吸附力数值。现有方法只是通过确定吸附气压的方式来得到吸附力，这种方式不能清晰得到吸附力大小。

发明内容

本发明的目的在于提供一种交接力测量装置及方法、光刻机，通过测量工件交接过程中受力，对工件的传输和吸附进行调整，进而减少交接过程中工件的变形，提高工件的交接精度。

为了实现上述目的，本发明提供一种交接力测量装置，包括：

工件传输单元，用于传输工件至所述工件承载单元，实现工件的交接；

测力单元，设置在所述工件或工件承载单元上，用于测量工件交接过程中工件或工件承载单元的受力并以信号形式输出；

反馈控制单元，与所述工件承载单元、所述测力单元及所述工件传输单元信号连接，用于接收所述测力单元输出的信号，并将所述信号分析处理后反馈至所述工件承载单元或所述工件传输单元。

可选的，所述测力单元包括薄片式压力传感器。

可选的，所述工件为掩模版或硅片。

可选的，所述工件承载单元为掩模台或具有吸附能力的平台。

可选的，所述工件传输单元为交换版手或机械手片叉。

可选的，所述工件传输单元上设置有第一控制器以控制工件的传输参数。

可选的，所述工件传输参数包括工件传输的速度、加速度及加加速度。

可选的，所述工件承载单元上设置有第二控制器以控制工件的吸附参数。

可选的，所述吸附参数包括吸附真空的压强。

可选的，所述交接力测量装置应用在光刻机掩模传输分系统与掩模台交接过程或硅片传输分系统中的预对准过程。

进一步的，本发明还提供一种光刻机，包括上述任一项所述的交接力测量装置。

相应的，本发明提供一种交接力测量方法，包括：

工件传输单元传输工件至工件承载单元；

测力单元测量工件或工件承载单元的受力并以信号形式输出；

反馈控制单元接收所述测力单元输出的信号，并将所述信号分析处理后反馈至所述工件承载单元或所述工件传输单元。

可选的，所述测力单元测量所述工件传输单元与所述工件承载单元进行工件交接时所述工件传输单元对所述工件承载单元的冲击力。

可选的，所述工件传输单元上设置有第一控制器以控制工件的传输参数，所述交接力测量方法还包括：

所述工件传输单元根据所述反馈控制单元的反馈信息，判断所述工件承载单元的冲击力与第一设定值的关系，所述第一控制器根据判断结果调整工件的传输参数。

可选的，所述测力单元测量所述工件传输单元与所述工件承载单元进行工件交接时所述工件承载单元对工件的吸附力。

可选的，所述工件承载单元设置有第二控制器以控制工件的吸附参数，所述交接力测量方法还包括：

所述工件承载单元根据所述反馈控制单元的反馈信息，判断所述工件所受的吸附力与第二设定值的关系，所述第二控制器根据判断结果调整工件的吸附参数。

综上，本发明通过测力单元测得工件在交接过程中的受力情况并以信号形式输出至反馈控制单元，通过所述反馈控制单元将信号分析处理后反馈至所述工件承载单元或所述工件传输单元，以控制工件交接过程中的受力，进而减少交接时工件的变形，进一步提高工件的交接精度。

附图说明

图1为掩模传输分系统中掩膜版的交接过程的示意图；

图2为本发明实施例一提供的交接力测量装置的结构框图；

图3为本发明实施例一提供的交接力测量装置的结构示意图；

图4为本发明实施例一提供的交接力测量装置的测量原理图；

图5为本发明实施例二提供的交接力测量装置的结构示意图；

图6为本发明实施例二提供的交接力测量装置的测量原理图；

图7为本发明实施例三提供的交接力测量装置的结构示意图。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本发明的交接力测量装置作进一步详细说明。根据下面的说明和附图，本发明的优点和特征将更清楚，然而，需说明的是，本发明技术方案的构思可按照多种不同的形式实施，并不局限于在此阐述的特定实施例。附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。

在说明书和权利要求书中的术语“第一”“第二”等用于在类似要素之间进行区分，且未必是用于描述特定次序或时间顺序。要理解，在适当情况下，如此使用的这些术语可替换，例如可使得本文所述的本发明实施例能够以不同于本文所述的或所示的其他顺序来操作。类似的，如果本文所述的方法包括一系列步骤，且本文所呈现的这些步骤的顺序并非必须是可执行这些步骤的唯一顺序，且一些所述的步骤可被省略和/或一些本文未描述的其他步骤可被添加到该方法。若某附图中的构件与其他附图中的构件相同，虽然在所有附图中都可轻易辨认出这些构件，但为了使附图的说明更为清楚，本说明书不会将所有相同构件的标号标于每一图中。

实施例一

图2为本实施例提供的交接力测量装置的结构框图。如图2所示，本实施例提供的交接力测量装置，包括：工件承载单元30，用于承载工件；工件传输单元10，用于传输工件至所述工件承载单元30，实现工件的交接；测力单元20，设置在所述工件承载单元30上，用于测量工件交接过程中工件或工件承载单元30的受力并以信号形式输出；反馈控制单元40，与所述工件承载单元30、所述测力单元20及所述工件传输单元10信号连接，用于接收所述测力单元20输出的信号，并将所述信号分析处理后反馈至所述工件承载单元30和/或所述工件传输单元10。

所述工件可以为掩模版或硅片。所述工件传输单元10可以为交换版手或机械手片叉，且所述工件传输单元10上设置有第一控制器11，用于控制工件的传输参数12，所述传输参数包括工件的速度(v)、加速度(a)及加加速度(jerk)。所述工件承载单元30可以为掩模台或具有一定吸附能力的吸附平台，用于承载掩模或吸附硅片，所述工件承载单元30上设置有第二控制器31以控制工件的吸附参数32，所述吸附参数32包括吸附真空的压强。所述测力单元20包括薄片式传感器，例如，薄片式压力传感器，且可黏贴在工件或所述工件承载单元30上，用于测量工件在交接过程中的工件或工件承载单元30的受力，并将测得的工件或工件承载单元30的受力以信号形式输出至所述反馈控制单元40。所述反馈控制单元40与所述工件承载单元30、所述测力单元20及所述工件传输单元10信号连接，接收所述测力单元20输出的信号，并将所述信号分析处理后反馈至所述工件承载单元30和/或所述工件传输单元30。所述工件传输单元10根据所述反馈控制单元40的反馈，通过第一控制器11对工件的传输参数12作相应调整，所述工件承载单元30根据所述反馈控制单元40的反馈，通过第二控制器31对所述工件承载单元30的吸附参数32进行相应调整。

下面以光刻机掩模传输分系统与掩模台交接过程为例介绍本实施例提供的交接力测量装置及测量方法，本实施例中交接力测量装置测量的交接力是指掩模传输分系统与掩模台交接过程中掩模版对掩模台的冲击力。图3为本实施例提供的交接力测量装置的结构示意图。如图3所示，本实施例提供的交接力测量装置中工件50为一掩模版，工件承载单元30为一掩模台，所述掩模台上设置卡盘(Chuck)33；所述测力单元20为一薄片式压力传感器，设置在所述掩模台的卡盘31上；所述工件传输单元10为交换版手，交换版手吸附掩模版垂直运动至掩模台，释放掩模版至掩模台的卡盘33上，触发设置在卡盘33上的薄片式压力传感器，压力传感器测得交换版手与掩模台交接时的冲击力的数值，并将其转换成信号输出至所述反馈控制单元40(图中未示出)，所述反馈控制单元40将所述信号分析处理后反馈至交换版手，交接版手上设置的第一控制器根据所述反馈控制单元40的反馈对掩模版的传输参数进行相应的调整，所述传输参数即掩模版的速度参数包括速度(v)、加速度(a)和加加速度(jerk)。本实施例中所述反馈控制单元40可以是掩模传输分系统中的一部分，也可以单独存在。

图4为本实施例提供的交接力测量装置的测量原理图。如图4所示，首先，交换版手吸附掩模版运动至home位，交换版手上的第一控制器设定传输参数，交换版手吸附掩模版运动至掩模台，释放掩模版至卡盘，触发薄片式压力传感器，测得交接力数值。交接力数值传输至反馈控制单元，所述反馈控制单元发出信号至交换版手上的第一控制器，进行判断交接力F1与第一设定值(掩模台的伺服力峰值A)之间关系，若F1≤A，交接结束；若F1＞A，交换版手回到home位，第一控制器调整传输参数，再运动至掩模台进行交接力测量判断，直至测得交接力满足F≤A。因此，通过测量交接力的数值，可对掩模版进行有限元仿真分析，得到掩模版变形及应力。对于交换版手从home位运动至掩模台整个过程掩模版受力情况，也可进行动力学分析，分析掩模版不同工位下的位移响应，利用仿真分析结果，可进一步提高掩模版的交接精度。

在实际交接过程中，交换版手吸附掩模版运动至home位，按照仿真结果设定交换版手上的第一控制器设定传输参数，交换版手吸附掩模版运动至掩模台，释放掩模版至卡盘，触发薄片式压力传感器传感器，测得交接力数值。交接力数值传输至反馈控制单元40，所述反馈控制单元40发出信号至交换版手上的第一控制器，进行判断交接力F与掩模台的伺服力峰值A之间的关系，若F≤A，交接结束；若F＞A，交换版手回到home位，交换版手上的第一控制器发出报错信号，等待反馈控制系统进一步指令。

另外，此本实施例中的薄片式压力传感器可根据实际需求粘贴在不同区域，且交接力的测量方法可拓展至测量交换版手交接掩模版至掩模台整个过程的受力情况。

进一步的，本发明还提供一种光刻机，包括以上所述的交接力测量装置。

实施例二

本实施例提供一种交接力的测量装置及方法，应用于硅片传输分系统中的预对准过程，本实施例中交接力的测量装置测量的交接力是指硅片传输分系统中的预对准过程中硅片受到预对准模块对硅片的吸附力。

具体的，图5为本实施例提供的交接力测量装置的结构示意图。如图5所示，所述交接力测量装置中的工件50为硅片，工件承载单元30为硅片传输分系统中的预对准模块，具体的，硅片吸附在预对准模块的硅片储存结构34上，所述预对准模块中设置的第二控制器通过控制预对准模块中真空压强来控制硅片储存结构34对硅片的吸附力。工件传输单元10为机械手片叉(图中未示出)，测量单元20为固定在所述硅片下表面的薄片式传感器，例如可以为薄片式压力传感器，可通过黏贴固定在硅片的下表面，在吸附时进行测量，得到吸附力后以信号形式传输至反馈控制单元40，所述反馈控制单元40对测得的吸附力进行分析处理后反馈至第二控制器，通过控制真空压强对吸附力进行相应调整。本实施例中所述反馈控制单元40可以硅片传输分系统中一部分，也可以单独存在。

图6为本实施例提供的交接力测量装置的测量原理图。如图6所示，机械手片叉吸附硅片运动至预对准交接工位时，此时预对准模块的硅片储存结构已设置吸附压强，接着进行交接吸附，此时薄片式压力传感器测得交接时硅片的吸附力数值，反馈至反馈控制单元，判断是否满足第二设定值(吸附力指标B)，若F2≥B，交接结束；若F2＜B，机械手片叉回到home位，第二控制器调整预对准模块的吸附参数，机械手片叉吸附硅片再回到预对准交接工位，进行交接吸附，直至测得吸附力F2≥B。由此可通过第二控制器对吸附真空的压强进行调整，对硅片进行有限元仿真分析，得到硅片变形及应力。利用仿真分析结果，可进一步提高硅片的交接精度。

实施例三

本实施例提供一种交接力测量装置，应用于硅片传输分系统中的预对准过程，本实施例中交接力的测量装置测量的交接力是指硅片传输分系统中的预对准过程中硅片受到预对准模块对硅片的吸附力。本实施例中所述交接力测量装置中的工件50为硅片，工件承载单元30为硅片传输分系统中的预对准模块，与实施例二不同的是，本实施例中硅片交接后吸附在预对准模块中的温度控制平台(TSU)35上。硅片传输分系统中，温度控制平台35在预对准模块起着对硅片温度进行控制的作用，如图7所示，硅片中间区域由预对准模块支撑，对硅片进行吸附，即对硅片产生吸附力F3，温度控制平台35和硅片之间形成一定厚度的气膜，对硅片产生向上的推力F4，在承受吸附力F3和推力F4两种方向相反的力的作用下，且受力区域不同，硅片会产生变形，为得到硅片变形情况，需对硅片不同区域的受力情况进行分析。本实施例通过在硅片下表面设置测力单元20，来得到硅片承受力的大小。可采用实施例2方式在硅片的下表面黏贴相应的传感器测量并反馈硅片的受力情况，进而调整吸附力和推力，进一步通过仿真分析，得出硅片变形，为优化温度控制平台提供数据参考。在本实施例中所述测力单元20可以位于预对准模块支撑区域所对硅片的下表面，也可以位于预对准模块支撑区域之外所对硅片的下表面，可以根据实际测量需求设定所述测力单元20的数量和位置。

综上所述，本发明提供一种交接力测量装置及方法、光刻机。其中，交接力测量装置包括：工件承载单元，用于承载工件；工件传输单元，用于传输工件至所述工件承载单元，实现工件的交接；测力单元，设置在工件或所述工件承载单元上，用于测量工件交接过程中工件或工件承载单元的受力并以信号形式输出；反馈控制单元，与所述工件承载单元、所述测力单元及所述工件传输单元信号连接，用于接收所述测力单元输出的信号，并将所述信号分析处理后反馈至所述工件承载单元和/或所述工件传输单元。交接力测量方法包括：工件传输单元传输工件至工件承载单元；测力单元测量工件或工件承载单元的受力并以信号形式输出；反馈控制单元接收测力单元输出的信号，并将信号分析处理后反馈至工件承载单元或工件传输单元。本发明通过测力单元测得工件在交接过程中的受力情况并以信号形式输出至反馈控制单元，通过所述反馈控制单元将信号分析处理后反馈至所述工件承载单元或所述工件传输单元，以控制工件的传输和吸附，进而减少交接过程中工件的变形，提高工件的交接精度。

需要说明的是，本说明书中的各个实施例均采用相关的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于结构实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。

上述描述仅是对本发明较佳实施例的描述，并非对本发明范围的任何限定，本发明领域的普通技术人员根据上述揭示内容做的任何变更、修饰，均属于权利要求书的保护范围。

Claims (14)

1.一种交接力测量装置，其特征在于，包括：

工件承载单元，用于承载工件；

工件传输单元，用于传输工件至所述工件承载单元，实现工件的交接；

测力单元，设置在所述工件或工件承载单元上，用于测量工件交接过程中工件或工件承载单元的受力并以信号形式输出；

反馈控制单元，与所述工件承载单元、所述测力单元及所述工件传输单元信号连接，用于接收所述测力单元输出的信号，并将所述信号分析处理后反馈至所述工件承载单元或所述工件传输单元，以控制所述工件交接过程中的受力，减少所述工件变形；

其中，所述工件为掩模版，所述工件承载单元为掩模台，所述测力单元设置在工件承载单元上，测量工件交接过程中工件承载单元受力并以信号形式输出，所述反馈控制单元接收所述信号，将所述信号分析处理后反馈至所述工件传输单元；或者，

所述工件为硅片，所述工件承载单元为具有吸附能力的平台，所述测力单元设置在工件上，测量工件交接过程中工件的受力并以信号形式输出，所述反馈控制单元接收所述信号，将所述信号分析处理后反馈至所述工件承载单元。

2.根据权利要求1所述的交接力测量装置，其特征在于，所述测力单元包括薄片式压力传感器。

3.根据权利要求1所述的交接力测量装置，其特征在于，所述工件传输单元为交换版手或机械手片叉。

4.根据权利要求1所述的交接力测量装置，其特征在于，所述工件传输单元上设置有第一控制器以控制工件的传输参数。

5.根据权利要求4所述的交接力测量装置，其特征在于，所述工件传输参数包括工件传输的速度、加速度及加加速度。

6.根据权利要求1所述的交接力测量装置，其特征在于，所述工件承载单元上设置有第二控制器以控制工件的吸附参数。

7.根据权利要求6所述的交接力测量装置，其特征在于，所述吸附参数包括吸附真空的压强。

8.根据权利要求1所述的交接力测量装置，其特征在于，所述交接力测量装置应用在光刻机掩模传输分系统与掩模台交接过程或硅片传输分系统中的预对准过程。

9.一种光刻机，其特征在于，包括如权利要求1-8任一项所述的交接力测量装置。

10.一种交接力测量方法，其特征在于，包括：

工件传输单元传输工件至工件承载单元；

测力单元测量工件或工件承载单元的受力并以信号形式输出；

反馈控制单元接收所述测力单元输出的信号，并将所述信号分析处理后反馈至所述工件承载单元或所述工件传输单元，以控制所述工件交接过程中的受力，减少所述工件变形；

其中，所述工件为掩模版，所述工件承载单元为掩模台，所述测力单元设置在工件承载单元上，测量工件交接过程中工件承载单元受力并以信号形式输出，所述反馈控制单元接收所述信号，将所述信号分析处理后反馈至所述工件传输单元；或者，

所述工件为硅片，所述工件承载单元为具有吸附能力的平台，所述测力单元设置在工件上，测量工件交接过程中工件的受力并以信号形式输出，所述反馈控制单元接收所述信号，将所述信号分析处理后反馈至所述工件承载单元。

11.根据权利要求10所述的交接力测量方法，其特征在于，所述测力单元测量所述工件传输单元与所述工件承载单元进行工件交接时所述工件传输单元对所述工件承载单元的冲击力。

12.根据权利要求11所述的交接力测量方法，其特征在于，所述工件传输单元上设置有第一控制器以控制工件的传输参数，所述交接力测量方法还包括：

所述工件传输单元根据所述反馈控制单元的反馈信息，判断所述工件承载单元的冲击力与第一设定值的关系，所述第一控制器根据判断结果调整工件的传输参数。

13.根据权利要求10所述的交接力测量方法，其特征在于，所述测力单元测量所述工件传输单元与所述工件承载单元进行工件交接时所述工件承载单元对工件的吸附力。

14.根据权利要求13所述的交接力测量方法，其特征在于，所述工件承载单元设置有第二控制器以控制工件的吸附参数，所述交接力测量方法还包括：

所述工件承载单元根据所述反馈控制单元的反馈信息，判断所述工件所受的吸附力与第二设定值的关系，所述第二控制器根据判断结果调整工件的吸附参数。

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