[发明专利]工件台的垂向控制方法及其控制回路

说明书

技术领域

本发明涉及光刻领域，尤其涉及曝光过程中工件台的垂向调节。

背景技术

光刻机的工件台垂向测量系统一般包括：调焦调平传感器(Focus & LevelSensor，简称FLS)和线性可调差分传感器(Linear Variable Differential Transfer，简称LVDT)。调焦调平传感器是将激光信号发射到硅片的上表面，经硅片反射并监测反射光的位置，从而确定硅片上表面的姿态。由于硅片是放在工件台上的，两者相对静止，所以调焦调平传感器是通过测硅片上表面相对其零平面的距离来确定工件台的姿态，而线性可调差分传感器是通过测量工件台下表面相对大理石的高度来确定工件台的姿态。图3为FLS和LVDT的测量示意图。

现有技术在曝光内场时工件台垂向由FLS控制，在曝光外场时工件台垂向由LVDT控制。当控制器发出倾斜命令时，如果是FLS控制，工件台沿着硅片上表面的预定轴转动，如图4所示；如果是LVDT控制，工件台将沿着工件台质心平面上的预定轴转动，如图5所示。

此外，光刻机的平面测量一般由干涉仪(Interferometer，简称IFM)达成。干涉仪测量系统的具体结构如图6所示，X和Y向分别有三束光，可分别测得X、Rz_x(Rz_x表示通过X向三束光测得的Rz值)和Ry，及Y、Rz_y(Rz_y表示通过Y向三束光测得的Rz值)和Rx的值。干涉仪测量系统的输出值是最佳焦平面上的水平值。

然而，在FLS控制下，工件台垂向旋转运动时干涉仪能检测到水平向的位移，其主要原因有如下三点：

(1)旋转轴与测量轴不重合，工件台看似绕着测量轴旋转，且在这一过程中干涉仪监测到的水平位移变化太快，而来不及做出反应，从而导致水平向存在误差。

(2)由于硅片面型不平整，表面的粗糙度较大，那么FLS控制回路的输入值(即硅片面型值)频率较高，也会导致干涉仪跟不上工件台水平方向的变化。

(3)FLS本身的测量精度太低，垂向有旋转变化，但是FLS无法识别，而干涉仪精度高于FLS很多，因此干涉仪在水平向检测到了因为垂向旋转而引起的变化。

为了减小FLS控制下工件台垂向旋转对水平向产生的干扰就必须尽可能消除上述三种影响。相应地，可使用如下三种方式来改进。

(1)使旋转轴与测量轴一致，将测量轴向下平移至旋转轴，即工件台垂向由LVDT来控制，但是在垂向旋转时，硅片的上表面在水平向也会有一位置差，但是干涉仪的伺服功能会促使该位置差变小直至接近零值。

(2)将FLS测量的硅片上表面面型值(FLS的测量值本身也有高频信息，也需要去除)先经过一组滤波器后再输入控制回路中。经过高频滤波后可去除干扰和高频成分，以提高伺服性能，并有效改善垂向运动对水平向的干扰问题。

(3)尽可能提高FLS的测量精度，但这一点无法通过控制提高。

专利US2002/0039694公开了FLS与LVDT的差值(即硅片面型)经过一组滤波器，以去除硅片面型中的干扰和高频成分，从而提高其伺服性能，并有效改善垂向运动对水平向的干扰问题，其具体控制示意图见图7。由此可见，该专利主要解决了上述第2种情况。

此外，由于第3种情况——FLS的测量精度无法通过控制来提高，所以本发明着重解决上述第1和第2种情况。

发明内容

有鉴于现有技术的上述缺陷，本发明所要解决的技术问题是提供一种精度较高的工件台垂向控制系统。

为实现上述目的，本发明了提供了一种工件台的垂向控制方法，根据调焦调平传感器模块和线性可调差分传感器模块的测量值经由驱动装置对所述工件台进行垂向控制。在对所述工件台上的硅片进行曝光时，根据所述线性可调差分传感器模块的测量值来对所述工件台进行垂向控制，所述根据所述线性可调差分传感器模块的测量值来对所述工件台进行垂向控制包括如下步骤：将所述调焦调平传感器模块的测量值作为分量与所述硅片处于最佳焦平面时测得的FLS值与LVDT值设为设定值；将所述线性可调差分传感器模块的测量值作为反馈值；根据所述设定值与所述反馈值之间的差，对所述工件台进行垂向控制。

较佳地，所述设定值为所述调焦调平传感器模块的测量值减去所述硅片处于最佳焦平面时测得的FLS值后，与所述硅片处于最佳焦平面时测得的LVDT值相加得到的值。

较佳地，所述调焦调平传感器模块的测量值在经过低通滤波后设为所述设定值。

较佳地，还包括将所述调焦调平传感器模块的测量值分别经过一次微分和二次微分后作为前馈输入。