[发明专利]龙门式设备和控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种光学装置和控制方法，尤其是一种可垂向移动的龙门式设备和控制方法。

背景技术

随着平板显示技术的发展，在平板显示光刻设备和测量设备中，置于工件台上的基底的尺寸越来越大，对工件台进行垂向或水平向移动的难度增大，移动距离也受到基底尺寸的限制，而与工件台相比，龙门架具有结构简单、工作距离长的优点，因此采用龙门架取代工件台的优势也越来越突出。

目前，龙门架仅有水平向控制式，还没有垂向控制的先例。在现有技术中，光刻机垂向控制的方法是采用调焦调平传感器进行闭环控制，将测量区域调到最佳焦面处。其控制方法为：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为现有技术中垂向控制原理图，其中，基底放置在工件台上，控制器首先发出控制命令，工件台执行器(电机)根据控制命令对工件台移位；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器从而形成控制环路；控制器再根据所述反馈发出控制命令给电机。重复上述步骤后，可将工件台上的基底调整至最佳焦面，即目标平面。

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

本发明的目的在于提供一种龙门式设备和控制方法，所述龙门式设备包括龙门架和龙门架导轨，既能实现水平向移动又能实现垂向移动，且无需调焦调平传感器参与闭环控制以将基底调整到最佳焦面，降低了控制难度，节约了生产成本。

为了达到上述目的，本发明提供了一种龙门式设备，包括：

支撑装置，用于承载基底；

龙门架本体和龙门架连接装置，所述龙门架本体通过龙门架连接装置设于所述支撑装置上；

扫描振镜，置于所述龙门架本体上；

光源，用于向所述扫描振镜发射光束，扫描振镜驱动所述光束按照预定轨迹扫描；

第三传感单元，置于所述支撑装置上，所述光束经过扫描振镜照射至第三传感单元上形成光斑，第三传感单元测量所述光斑大小和光强；

第一传感单元，置于所述龙门架本体上，用于测量基底和第三传感单元的表面高度，根据所述光斑大小和光强以及第三传感单元的表面高度，确定所述扫描振镜的最佳焦点位置；

第二传感单元，置于所述龙门架本体上，用于测量扫描振镜的高度；

垂向执行器，位于所述扫描振镜与龙门架本体之间，用于支撑所述扫描振镜垂向移动，从而将扫描振镜的最佳焦点调节到目标点。进一步地，所述龙门架连接装置包括龙门架导轨。

进一步地，所述龙门架本体包括第一横梁和第二横梁，所述第一横梁和第二横梁相互垂直，且均位于水平方向上并承载所述扫描振镜沿所述龙门架导轨进行水平方向移动。

进一步地，所述第三传感单元为轮廓仪。

进一步地，所述第一传感单元为色差传感器、位移传感器或调焦调平传感器。

进一步地，所述第二传感单元为光栅尺、线性可变差动变压器或干涉仪。

进一步地，所述支撑装置包括工件台、大理石、减震器和地基，所述基底放置在工件台上，所述工件台置于大理石上，所述大理石通过减震器与地基连接。

进一步地，所述光源为激光器，所述龙门式设备用于玻璃基底的激光封装，所述基底包括上玻璃基板和下玻璃基板，所述第一传感单元测量的基底表面高度为所述上基板的下表面高度。

进一步地，所述龙门式设备用于曝光装置，所述第一传感单元测量的基底表面高度为基底上表面高度。

本发明还提供了一种应用于上述龙门式设备的控制方法，所述龙门式设备的控制方法为通过逐场测量逐场调焦的方法将扫描振镜的最佳焦点调节到目标点，包括以下步骤：

1)所述光源发射的光束经过扫描振镜照射至第三传感单元上，所述第一传感单元测量第三传感单元上表面高度Z_BF；

2)所述垂向执行器调节所述扫描振镜的垂向位置，使得所述第三传感单元上的光斑最小光强最强，所述第二传感单元测量所述扫描振镜与龙门架本体的相对高度Z_galBFref，确定扫描振镜的最佳焦点位置；

3)所述第一传感单元测量基底表面上目标点高度Z_mes；

4)计算将扫描振镜最佳焦点调整到目标点的第二传感单元的高度设定值Z_s：

Z_s＝Z_galBFref+(Z_mes-Z_BF)；

5)根据所述高度设定值将扫描振镜的最佳焦点移动到所述的目标点。