CN117031888A - 光刻机工件台运动精度检测装置及检测方法 - Google Patents

光刻机工件台运动精度检测装置及检测方法 Download PDF

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唐宇靖
杜飞飞
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Abstract

本发明涉及一种光刻机工件台运动精度检测装置及检测方法，包括工作台，工件台设置在Y轴大理石导轨上，Y轴大理石导轨设置在X轴大理石导轨；X轴大理石导轨包括X1轴大理石导轨和X2轴大理石导轨；Y轴大理石导轨一端设置在X1轴大理石导轨上，另一端设置在X2轴大理石导轨上；工作台设置有XYZ轴偏移量检测装置和θ角扭摆值检测装置和R角倾覆值检测装置。本发明光刻机工件台运动精度检测装置，通过涡流传感器检测气浮导轨运动副气膜间隙的变化，可以检测出工件台运动状态及运动精度，同时搭配精密电气比例阀调整气压改变气膜间隙，来补偿工件台运动精度；防止工件台气浮运动副卡死，防止光刻机工件台运动精度降低，提高光刻机使用寿命。

Description

光刻机工件台运动精度检测装置及检测方法
技术领域
本发明涉及精密运动控制领域，具体的说，是涉及一种光刻机工件台运动精度检测装置及检测方法。
背景技术
在摩尔定律推动下，芯片的制程对光刻设备精度要求越来越高，如何提升双工件台的运动精度越来越重要，常规的工件台运动方式是直线电机、气浮运动副、光栅尺，定位和重复精度靠光栅尺反馈以及后期补偿来保证。
但光刻设备在长期使用后，工件台结构会发生塑性变形，以及各个零部件受热不均或可能遭遇其它外力作用下，使气浮运动副之间的气膜间隙会有不同的细微变化，进而导致工件台结构刚性不足，发生XYZ偏移、θ角扭摆、R角倾覆现象，降低工件台的运动位置精度，使光刻设备无法满足工艺精度。
当设备遇气压波动较大或气浮轴承孔被堵住等突发状况，导致气浮轴承与导轨之间的气膜间隙为零，工件台气浮运动副发生卡死现象，直线电机还在驱动，造成气浮轴承和导轨面磨损，不仅降低工件台的运动位置精度，还对光刻机造成很严重的后果。
发明内容
针对上述现有技术中的不足，本发明提供一种防止光刻机工件台运动精度降低，提高光刻机使用寿命的光刻机工件台运动精度检测装置及检测方法。
本发明所采取的技术方案是：
一种光刻机工件台运动精度检测装置，包括工作台，工件台设置在Y轴大理石导轨上，Y轴大理石导轨设置在X轴大理石导轨上；X轴大理石导轨包括X1轴大理石导轨和X2轴大理石导轨；Y轴大理石导轨一端设置在X1轴大理石导轨上，另一端设置在X2轴大理石导轨上；
工作台设置有XYZ轴偏移量检测装置、X轴扭摆角θ1检测装置、Y轴扭摆角θ2检测装置和倾覆角R检测装置。
所述XYZ轴偏移量检测装置包括：
第四十二涡流传感器设置在X1轴动子侧板前端下方位置；第四十八涡流传感器设置在X1轴动子侧板后端上方位置；第四十二涡流传感器、第四十八涡流传感器由于检测X1轴在Y方向的气膜间隙，
第四十九涡流传感器设置在X1轴动子上板左侧前方位置；第五十一涡流传感器设置在X1轴动子上板右侧后方位置；第四十九涡流传感器、第五十一涡流传感器用于检测X1轴在Z方向的气膜间隙；
第十一涡流传感器设置在X2轴动子侧板前端下方位置；
第十五涡流传感器设置在X2轴动子侧板后端上方位置；
第十一涡流传感器、第十五涡流传感器用于检测X2轴在Y方向的气膜间隙；
第十六涡流传感器设置在X2轴动子上板右侧前方位置；
第十八涡流传感器设置在X2轴动子上板左侧后方位置；
第十六涡流传感器、第十八涡流传感器由于检测X2轴在Z方向的气膜间隙；
第三十一涡流传感器设置在Y轴动子侧板前端上方位置；
第三十二涡流传感器设置在Y轴动子侧板前端下方位置；
第三十五涡流传感器设置在Y轴动子侧板后端上方位置；
第三十六涡流传感器设置在Y轴动子侧板后端下方位置；
涡流传感器第三十一涡流传感器、第三十二涡流传感器、第三十五涡流传感器、第三十六涡流传感器用于检测Y轴在X方向的气膜间隙；
第三十七涡流传感器设置在Y轴动子上板右侧前方位置；
第三十八涡流传感器设置在Y轴动子上板左侧后方位置；
第三十七涡流传感器、第三十八涡流传感器用于检测Y轴在Z方向的气膜间隙。
所述X轴扭摆角检测装置通过第四十二涡流传感器、第四十八和第十一涡流传感器、第十五涡流传感器检测Y轴方向的气膜间隙；得出工件台X轴的扭摆角；
所述Y轴扭摆角检测装置通过第三十一涡流传感器、第三十二涡流传感器、第三十五涡流传感器、第三十六涡流传感器检测X方向的的气膜间隙，得出工件台Y轴的扭摆角θ2。
所述倾覆角R值检测装置通过第四十九涡流传感器、第五十一涡流传感器和第十六涡流传感器、第十八涡流传感器检测Z方向的气膜间隙，得出工件台倾覆值角R。
一种光刻机工件台运动精度检测装置的检测方法，
通过检测工件台XYZ轴偏移量、X轴扭摆角、Y轴扭摆角和工件台倾覆值角；
控制器根据检测到的气膜间隙值通过精密电气比例阀微调的气浮轴承出口气压，来调整气膜间隙使其恢复原值。
本发明相对现有技术的有益效果：
本发明光刻机工件台运动精度检测装置，通过涡流传感器检测气浮导轨运动副气膜间隙的变化，从而得出工作台在运动时的偏移量，不仅可以检测出工件台运动状态及运动精度，同时搭配精密电气比例阀调整气压改变气膜间隙，来补偿工件台运动精度；防止工件台气浮运动副卡死，防止光刻机工件台运动精度降低，提高光刻机使用寿命。
附图说明
图1是本发明光刻机工件台运动精度检测装置的传感器检测并调整气膜间隙来补偿工件台运动精度控制流程图；
图2是本发明光刻机工件台运动精度检测装置的涡流传感器检测原理图；
图3是本发明光刻机工件台运动精度检测装置的工件台结构涡流传感器主视布局图；
图4是本发明光刻机工件台运动精度检测装置的工件台结构涡流传感器俯视布局图。
附图中主要部件符号说明：
图中：
1、地脚；2、钢架；3、隔振；4、大理石平台；11、涡流传感器；12、气浮轴承；13、气浮轴承；14、直线电机；15、涡流传感器；16、涡流传感器；17、气浮轴承；18、涡流传感器；19、光栅尺、读数头；20、气浮轴承；21、气浮轴承；22、导轨移动板；31、涡流传感器；32、涡流传感器；33、气浮轴承；34、气浮轴承；35、涡流传感器；36、涡流传感器；37、涡流传感器；38、涡流传感器；39、大理石导轨；41、气浮轴承；42、涡流传感器；43、气浮轴承；44、气浮轴承；45、光栅尺、读数头；46、气浮轴承；47、直线电机；48、涡流传感器；49、涡流传感器；50、气浮轴承；51、涡流传感器；52、导轨移动板；61、涡流传感器控制器；62、精密电气比例阀；70、工件台。
具体实施方式
以下参照附图及实施例对本发明进行详细的说明：
附图1-4可知，一种光刻机工件台运动精度检测装置，包括工作台，工件台设置在Y轴大理石导轨上，Y轴大理石导轨设置在X轴大理石导轨上；X轴大理石导轨包括X1轴大理石导轨和X2轴大理石导轨；Y轴大理石导轨一端设置在X1轴大理石导轨上，另一端设置在X2轴大理石导轨上；
工作台设置有XYZ轴偏移量检测装置、X轴扭摆角θ1检测装置、Y轴扭摆角θ2检测装置和倾覆角R检测装置。θ角表示X轴与Y轴的夹角是90度。
所述XYZ轴偏移量检测装置包括：
第四十二涡流传感器42设置在X1轴动子侧板前端下方位置；第四十八涡流传感器48设置在X1轴动子侧板后端上方位置；第四十八涡流传感器48与传感器42最好对角布置。
第四十二涡流传感器42、第四十八涡流传感器48由于检测X1轴在Y方向的气膜间隙，
第四十九涡流传感器49设置在X1轴动子上板左侧前方位置；第五十一涡流传感器51设置在X1轴动子上板右侧后方位置；第五十一涡流传感器51与传感器49最好对角布置。
第四十九涡流传感器49、第五十一涡流传感器51用于检测X1轴在Z方向的气膜间隙；
第十一涡流传感器11设置在X2轴动子侧板前端下方位置；
第十五涡流传感器15设置在X2轴动子侧板后端上方位置；
第十一涡流传感器11、第十五涡流传感器15用于检测X2轴在Y方向的气膜间隙；
第十六涡流传感器16设置在X2轴动子上板右侧前方位置；
第十八涡流传感器18设置在X2轴动子上板左侧后方位置；
第十六涡流传感器16、第十八涡流传感器18由于检测X2轴在Z方向的气膜间隙；
第三十一涡流传感器31设置在Y轴动子侧板前端上方位置；
第三十二涡流传感器32设置在Y轴动子侧板前端下方位置；
第三十五涡流传感器35设置在Y轴动子侧板后端上方位置；
第三十六涡流传感器36设置在Y轴动子侧板后端下方位置；
涡流传感器第三十一涡流传感器31、第三十二涡流传感器32、第三十五涡流传感器35、第三十六涡流传感器36用于检测Y轴在X方向的气膜间隙；
第三十七涡流传感器37设置在Y轴动子上板右侧前方位置；
第三十八涡流传感器38设置在Y轴动子上板左侧后方位置；
第三十七涡流传感器37、第三十八涡流传感器38用于检测Y轴在Z方向的气膜间隙。
所述X轴扭摆角检测装置通过第四十二涡流传感器42、第四十八48和第十一涡流传感器11、第十五涡流传感器15检测Y轴方向的气膜间隙；得出工件台70X轴的扭摆角θ1；
所述Y轴扭摆角检测装置通过第三十一涡流传感器31、第三十二涡流传感器32、第三十五涡流传感器35、第三十六涡流传感器36检测X方向的的气膜间隙，得出工件台70Y轴的扭摆角θ2。
所述倾覆角R值检测装置通过第四十九涡流传感器49、第五十一涡流传感器51和第十六涡流传感器16、第十八涡流传感器18检测Z方向的气膜间隙，得出工件台70倾覆值角R。
一种光刻机工件台运动精度检测装置的检测方法，
通过检测工件台70XYZ轴偏移量、X轴扭摆角、Y轴扭摆角和工件台70倾覆值角R；
控制器根据检测到的气膜间隙值通过精密电气比例阀62调节气浮轴承出口气压，来调整气膜间隙，使气膜间隙恢复原值。
本发明光刻机工件台运动精度检测装置，通过涡流传感器检测气浮导轨运动副气膜间隙的变化，从而得出工作台在运动时的偏移量，不仅可以检测出工件台运动状态及运动精度，同时搭配精密电气比例阀调整气压改变气膜间隙，来补偿工件台运动精度；防止工件台气浮运动副卡死，防止光刻机工件台运动精度降低，提高光刻机使用寿命。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明的结构作任何形式上的限制。凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均属于本发明的技术方案范围内。

Claims (5)

1.一种光刻机工件台运动精度检测装置，包括工作台，工件台设置在Y轴大理石导轨上，Y轴大理石导轨设置在X轴大理石导轨上；X轴大理石导轨包括X1轴大理石导轨和X2轴大理石导轨；Y轴大理石导轨一端设置在X1轴大理石导轨上，另一端设置在X2轴大理石导轨上；
其特征在于，工作台设置有XYZ轴偏移量检测装置、X轴扭摆角(θ1)检测装置、Y轴扭摆角(θ2)、检测装置和倾覆角(R)检测装置。
2.根据权利要求1所述光刻机工件台运动精度检测装置，其特征在于：所述XYZ轴偏移量检测装置包括：
第四十二涡流传感器(42)设置在X1轴动子侧板前端下方位置；
第四十八涡流传感器(48)设置在X1轴动子侧板后端上方位置；
第四十二涡流传感器(42)、第四十八涡流传感器(48)由于检测X1轴在Y方向的气膜间隙，
第四十九涡流传感器(49)设置在X1轴动子上板左侧前方位置；
第五十一涡流传感器(51)设置在X1轴动子上板右侧后方位置；
第四十九涡流传感器(49)、第五十一涡流传感器(51)用于检测X1轴在Z方向的气膜间隙；
第十一涡流传感器(11)设置在X2轴动子侧板前端下方位置；
第十五涡流传感器(15)设置在X2轴动子侧板后端上方位置；
第十一涡流传感器(11)、第十五涡流传感器(15)用于检测X2轴在Y方向的气膜间隙；
第十六涡流传感器(16)设置在X2轴动子上板右侧前方位置；
第十八涡流传感器(18)设置在X2轴动子上板左侧后方位置；
第十六涡流传感器(16)、第十八涡流传感器(18)由于检测X2轴在Z方向的气膜间隙；
第三十一涡流传感器(31)设置在Y轴动子侧板前端上方位置；
第三十二涡流传感器(32)设置在Y轴动子侧板前端下方位置；
第三十五涡流传感器(35)设置在Y轴动子侧板后端上方位置；
第三十六涡流传感器(36)设置在Y轴动子侧板后端下方位置；
涡流传感器第三十一涡流传感器(31)、第三十二涡流传感器(32)、第三十五涡流传感器(35)、第三十六涡流传感器(36)用于检测Y轴在X方向的气膜间隙；
第三十七涡流传感器(37)设置在Y轴动子上板右侧前方位置；
第三十八涡流传感器(38)设置在Y轴动子上板左侧后方位置；
第三十七涡流传感器(37)、第三十八涡流传感器(38)用于检测Y轴在Z方向的气膜间隙。
3.根据权利要求1所述光刻机工件台运动精度检测装置，其特征在于：所述X轴扭摆角检测装置通过第四十二涡流传感器(42)、第四十八(48)和第十一涡流传感器(11)、第十五涡流传感器(15)检测Y轴方向的气膜间隙；得出工件台(70)X轴的扭摆角(θ1)；
所述Y轴扭摆角检测装置通过第三十一涡流传感器(31)、第三十二涡流传感器(32)、第三十五涡流传感器(35)、第三十六涡流传感器(36)检测X方向的气膜间隙，得出工件台(70)Y轴的扭摆角(θ2)。
4.根据权利要求1所述光刻机工件台运动精度检测装置，其特征在于：所述倾覆角()R值检测装置通过第四十九涡流传感器(49)、第五十一涡流传感器(51)和第十六涡流传感器(16)、第十八涡流传感器(18)检测Z方向的气膜间隙，得出工件台(70)倾覆值角(R)。
5.根据权利要求1至4任意一项所述光刻机工件台运动精度检测装置的检测方法，其特征在于：
通过检测工件台(70)XYZ轴偏移量、X轴扭摆角、Y轴扭摆角和工件台(70)倾覆值角(R)；
控制器根据检测到的气膜间隙值通过精密电气比例阀(62)调节气浮轴承出口气压，来调整气膜间隙，使气膜间隙恢复原值。
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