CN112835269B - 一种光刻装置及曝光方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种光刻装置，包括对应分设于测量工位和曝光工位下方的两个短程台，所述两个短程台分别设于长程台的两端；通过所述长程台的水平旋转，实现两个短程台在所述测量工位和曝光工位之间的位置交换；所述长程台上固定非接触式电容传感器的一端，所述非接触式电容传感器的另一端分别固定在所述短程台上；根据非接触式电容传感器的电容值变化信息对短程台进行位置调整，确保旋转之后的短程台与长程台之间没有发生偏移。本发明中光刻装置可以确保旋转之后的短程台相对长程台的位置无偏差。

Description

一种光刻装置及曝光方法

技术领域

本发明属于光刻设备领域，具体涉及一种光刻装置及曝光方法。

背景技术

为了提高光刻处理的效率，在光刻机上对应于测量工位和曝光工位设置了两个工件台，每个工件台上分别放置硅片，同时进行硅片的测量和曝光工序。其中，对测量工位上的硅片进行坐标对准和调平等处理，对曝光工位上的硅片掩模版进行对准以及曝光等处理。然后，交换两个工件台的位置，经过测量工序处理后的硅片随着工件台被交换到曝光工位上，进行曝光处理，而之前经过曝光工序处理后的硅片可以替换为新的硅片，在测量工位上进行测量工序的处理。

现有技术中，工件台交换过程，通过设置在工件台角部用于对准等用途的位置传感器与工位进行对准，但是，由于该位置传感器只有当工件台基本到达工位对应区域时才能发挥作用，无法对工件台的交换过程进行位置检测，由于测量工位上的硅片已经完成了对准，若旋转之后的工位出现水平偏移或者偏差，则无法满足曝光条件下的对准要求，进而达不到特定的曝光效果。因此，有必要设计一种能够精准控制双工位控制台旋转的装置和方法，当旋转之后的工位发生偏移时，可以对工位的偏移进行补偿。

发明内容

本发明的目的是提供一种光刻装置及曝光方法，当旋转之后的工位发生偏移时，可以对短程台的偏移进行补偿。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：.一种光刻装置，包括对应分设于测量工位和曝光工位下方的两个短程台，所述两个短程台分别设于长程台的两端；通过所述长程台的水平旋转，实现两个短程台在所述测量工位和曝光工位之间的位置交换；所述长程台上固定非接触式电容传感器的一端，所述非接触式电容传感器的另一端分别固定在所述短程台上；根据非接触式电容传感器的电容值变化信息对短程台进行位置调整，确保旋转之后的短程台与长程台之间没有发生偏移。

进一步的，所述非接触式电容传感器包括第一支架以及固定在与第一支架相对的短程台上的第二磁铁，所述第一支架固定在所述长程台上，所述第二磁铁的其中一个端面与所述第一支架相对设置，根据非接触式电容传感器的电容值变化信息确定短程台端面与第一支架之间的相对距离。

进一步的，所述短程台为长方体结构，且每个短程台与所述长程台之间分别安装6个非接触式电容传感器；其中三个非接触式电容传感器中第二磁铁位于所述短程台的底部，另外三个非接触式电容传感器中第二磁铁分别位于所述短程台侧面垂直的两个面上。

进一步的，所述位于短程台底部的三个非接触式电容传感器中第一支架固定在所述长程台的上表面，且呈三角分布。

进一步的，所述第一支架包括第一磁铁、第一U型弹簧片、绝缘介质层、电容器和夹板；

所述第一磁铁与第二磁铁相对设置，短程台与第二磁铁一起移动，所述第一磁铁通过连线连接第一U型弹簧片，所述第一U型弹簧片靠近第一磁铁的一端固定连接绝缘介质层；

所述电容器包括正极板和负极板，所述正极板和负极板在垂直方向上交叉排列，所述绝缘介质层平行于正极板和负极板，且部分位于相邻的正极板和负极板之间；所述正极板和负极板连接至信号检测单元；所述电容器被固定在夹板上；

当所述短程台相对于长程台移动时，所述第一磁铁和第二磁铁之间的作用力发生变化，所述第一磁铁带动连线和第一U型弹簧片的位置发生变化，所述第一U型弹簧片带动所述绝缘介质层的位置发生变化，从而使得相邻正极板和负极板之间被绝缘介质层覆盖的面积发生变化，根据电容值变化信息计算所述短程台相对于长程台的移动位置。

进一步的，所述非接触式电容传感器还包括第二支架，所述第一支架位于所述第二支架中，且所述第一支架通过第二支架固定在所述长程台；所述第二支架中还包括第二U型弹簧片和调节螺丝，所述第二U型弹簧片的一端与所述第一支架中第一U型弹簧片所在一侧连接，另一端连接所述调节螺丝，所述调节螺丝和所述第二U型弹簧片通过螺纹连接，所述调节螺丝旋转可以带动第二U型弹簧片以及第一支架朝着第二磁铁移动；所述调节螺丝调节第一磁铁和第二磁铁之间的距离，使得电容器位于所述第一磁铁和第二磁铁的力程之间。

进一步的，所述调节螺丝包括固定锁死单元，用于固定所述第一支架的位置。

进一步的，所述第一支架内部还包括热膨胀补偿单元，所述热膨胀补偿单元包括底座和凸起，所述底座固定在所述第一支架上，所述凸起连接在所述夹板的一侧；所述非接触式电容传感器装置的温度发生变化时，电容器极板膨胀的长度与所述凸起部分膨胀的长度抵消。

一种采用上述的光刻装置进行曝光的方法，包括如下步骤：

S01：曝光工位进行曝光，分别记录测量工位对应短程台中非接触式电容传感器的振荡频率；

S02：曝光完成之后，将长程台旋转180°后，分别记录曝光工位对应短程台中非接触式电容传感器的振荡频率；

S03：根据对应非接触式电容传感器的振荡频率变化对短程台进行自由度补偿；确保旋转之后短程台相对长程台无位置变化。

进一步的，所述短程台为长方体结构，三个非接触式电容传感器中第二磁铁位于所述短程台的底部，另外三个非接触式电容传感器中第二磁铁分别位于所述短程台侧面垂直的两个面上；位于短程台底部的三个非接触式电容传感器中第一支架固定在所述长程台的上表面，且呈三角分布；

所述步骤S03中根据短程台侧面的三个非接触式电容传感器的差值补偿短程台在x轴上的移动偏差，在y轴上的移动偏差以及在z轴上的转动偏差；根据短程台底部的三个非接触式电容传感器的差值补偿短程台在z轴上的移动偏差以及在x轴上的转动偏差和在y轴上的转动偏差。

本发明具有如下有益效果：本发明在长程台旋转之后，根据电容值的变化计算短程台相对于长程台的位移变化，并对短程台的偏移进行补偿，确保旋转之后短程台相对于长程台的位置无偏差；本发明双工位设置以及对于短程台和长程台的精准控制技术方案，有效提高了光刻机的曝光效率。

附图说明

附图1为本发明工位交换状态示意图；

附图2为本发明一种光刻装置的结构示意图；

附图3为本发明一种光刻装置的结构示意图；

附图4为本发明非接触式电容传感器装置的剖面示意图；

附图5为本发明非接触式电容传感器装置的立体示意图；

附图6为第一支架中对应结构的立体示意图；

附图7为本发明控制台旋转方法的流程图。

图中：10第一支架，11第一磁铁，12第一U型弹簧片，13绝缘介质层，14夹板，15第二磁铁，16电容器，17信号检测单元，18连线，19窗口，20第二支架，21第二U型弹簧片，22调节螺丝，23振动电路，24前置放大器，25外孔，26内孔，3热膨胀补偿单元，31底座，32凸起，41第一短程台，42第二短程台，43长程台，44悬浮机构，45TIS传感器，46光栅尺读数头，47柱形光栅尺，48永磁平面电机定子，49线缆。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图对本发明的具体实施方式做进一步的详细说明。

请参阅附图1-3，本发明的一种光刻装置，采用双工件台的构架设计，其中一个工件台对应光刻装置中的测量工位，另一个工件台对应光刻装置中的曝光工位。测量工位上设有光刻装置的测量机构，曝光工位上设有光刻装置的投影物镜。双工件台具体可包括：对应设于测量工位下方的第一短程台41，和对应设于曝光工位下方第二短程台42。

其中，第一短程台41和第二短程台42可以同时进行针对2片不同晶圆(硅片)进行操作，并可在完成针对各自放置的晶圆的操作后，通过作相对水平旋转，实现在测量工位和曝光工位之间的位置交换，从而能够节省曝光之外的待机时间，提高产能。

第一短程台41和第二短程台42共同设置在一个长程台43(Long stroke stage)的两端，该长程台为旋转平台。第一短程台41和第二短程台42与长程台43之间可以采用悬浮机构(例如采用常规洛伦茨电机形式的悬浮机构)44，实现第一短程台41和第二短程台42相对于长程台43的3个平移和3个倾转动作。具体的，在长程台43的下方，可设置驱动长程台43水平旋转的磁悬浮平面电机；磁悬浮平面电机包括设于长程台43下方的永磁平面电机定子48，和对应设于长程台43底面上的多组平面电机线圈(未显示)。

请继续参阅附图1-3，在将一个硅片1装入位于测量工位上的短程台前，先做预对准和温控。完成后，将硅片1装入测量工位对应的短程台，并相对于该短程台上的TIS传感器45，开始进行硅片1上坐标对准和调平。此时，位于曝光工位上的短程台正在进行硅片2的曝光，掩模版采用该短程台上的TIS传感器45进行硅片2上坐标对准和调平。

硅片1、2上，对准记号的放置和调平位置的选择由曝光位置决定。其中一半对准记号可放置于切割道，而调平位置可位于曝光区内，与曝光扫描位置相同。

曝光工位对应的短程台对准方式采用离轴对准方式，即完成硅片内对准记号相对于工件台的格栅式掩模版对准传感器(Reticle Alignment Sensor)的相对位置测量。当工件台转动到曝光一侧，此格栅掩模版对准传感器通过物镜对准掩模版对准记号(ReticleAlignment Mark)完成对准，然后硅片曝光开始。

本发明双工件控制台的关键在于监测每个短程台在曝光过程中的绝对位置，监测长程台在旋转过程中的旋转角度，监测旋转之后，短程台相对于长程台的相对位置。本发明核心在于采用非接触式电容传感器监测短程台相对于长程台的相对位置变化；以下重点介绍旋转之后采用非接触非接触式电容传感器如何检测短程台的相对位置变化。

长程台上固定非接触式电容传感器，非接触式电容传感器包括第一支架以及固定在与第一支架相对的短程台上的第二磁铁，第一支架固定在长程台上，第二磁铁的其中一个端面与第一支架相对设置。旋转电机带动长程台和短程台旋转之后，根据非接触式电容传感器的电容值变化信息对短程台进行位置调整，确保旋转之后的短程台与长程台之间没有发生偏移。优选的，短程台为长方体结构，且每个短程台与长程台之间分别安装6个非接触式电容传感器；其中三个非接触式电容传感器中第二磁铁位于短程台的底部，另外三个非接触式电容传感器中第二磁铁分别位于短程台侧面垂直的两个面上，且每个面上的非接触式电容传感器的个数均不为0。作为示例，本发明中短程台底部的非接触式电容传感器的个数固定为3个，短程台侧面两个垂直面上的非接触式电容传感器的个数分别为1个和2个，且个数可以互换。

具体的，如附图3所示，非接触式电容传感器x1的第一支架固定在长程台上，第二磁铁固定在短程台中y轴和z轴形成的平面中；非接触式电容传感器y1和非接触式电容传感器y2的第一支架固定在长程台上，第二磁铁固定在短程台中x轴和z轴形成的平面中，且非接触式电容传感器y1和非接触式电容传感器y2在x轴和z轴上的坐标均不相同；非接触式电容传感器z1、非接触式电容传感器z2和非接触式电容传感器z3的第一支架固定在长程台上，第二磁铁固定在短程台中x轴和y轴形成的平面中，且非接触式电容传感器z1、非接触式电容传感器z2和非接触式电容传感器z3在x轴和y轴上的坐标均不相同。非接触式电容传感器z1、非接触式电容传感器z2和非接触式电容传感器z3与短程台和长程台之间的三个洛伦兹电机错位放置，其中，洛伦兹电机确保短程台悬浮在长程台上。根据长程台旋转前后六个非接触式电容传感器的振荡频率差别，对短程台进行六个自由度的补偿，确保旋转之后的短程台与长程台之间的相对位置没有发生偏移。

本发明利用一种非接触式电容传感器测量短程台相对于长程台的位移，并进行补偿。每个短程台需要对应6个非接触式电容传感器，测定六个自由度。

具体的，如附图4-6所示，非接触式电容传感器具体包括第一支架10，以及与第一支架1相对的短程台；第一支架10中包括第一磁铁11、第一U型弹簧片12、绝缘介质层13、电容器16和夹板14，第二磁铁15与短程台4一起移动。本发明中第一支架10所在部位为传感器主体，固定在长程台上，第二磁铁15固定在短程台上。

请参阅附图5-7，电容器16包括正极板和负极板，正极板和负极板在垂直方向上交叉排列，绝缘介质层平行于正极板和负极板，且部分位于相邻的正极板和负极板之间，即电容器极板和绝缘介质层呈叉指状分布；本发明中绝缘介质层和电容器极板可以接触或者不接触。正极板和负极板连接至信号检测单元17。第一磁铁11与第二磁铁15相对设置，第一磁铁11通过连线18连接第一U型弹簧片12，第一U型弹簧片12靠近第一磁铁11的一端固定连接绝缘介质层13，绝缘介质层13和第一磁铁11之间固定电容器16，电容器16被固定在夹板14上，夹板14固定在第一支架10上；夹板是为了固定电容器极板，防止电容器极板下垂变形，如附图3所示，假设电容器极板的中心为原点，绝缘介质层移动方向为x轴，本发明中绝缘介质层被固定在第一U型弹簧片上，且随着第一U型弹簧片沿着x轴方向移动，为了确保绝缘介质层在x轴方向上移动顺畅，本发明中夹板连线平行于y轴方向。也就是说，第一磁铁和第二磁铁之间的作用力发生变化时，第一磁铁通过第一U型弹簧片带动绝缘介质层移动，但是夹板以及电容器是固定不变的；而绝缘介质层填充在正极板和负极板之间的相对面积发生变化，使得电容器中正极板和负极板之间被绝缘介质层覆盖的面积发生变化。

优选的，绝缘介质层采用热膨胀系数较小的材料制备而成，例如陶瓷、云母等，其厚度可以根据实际需要进行调整(100～150um)，绝缘介质层上下是电容器的正极板和负极板，具体的正极板和负极板可以为金属极板，例如铜片，其厚度可以为100～150um。电容器极板通过两个夹板固定在第一支架上，防止电容器极板下垂变形。

本发明电容器的正极板之间相连，负极板之间相连，实现电容器的并联。附图3中以三个电容器并联为例，实际根据对精度的要求可以进行更多个电容器的并联，具体可以采用10-1000个电容器进行并联。假设一个电容器的精度为100nm，通过100个电容器并联，精度提高100倍，即10个电容器并联之后的电容精度为10nm，1000个电容器并联之后的电容精度为0.1nm，精度可以达到1nm以下，这种精度水平的电容器应用在对精度要求极高的设备中，例如光刻机中。

本发明中电容器能够测量位移的原理为：当短程台移动时，第一磁铁和第二磁铁之间的作用力发生变化，第一磁铁带动连线和第一U型弹簧片的位置发生变化，第一U型弹簧片带动绝缘介质层的位置发生变化，从而使得相邻正极板和负极板之间被绝缘介质层覆盖的面积发生变化，获取电容器的电容值变化信息，根据非接触式电容传感器装置的电容变化计算短程台移动方向和位移。例如，当短程台朝着靠近非接触式电容传感器方向移动时，第一磁铁带动连线、第一U型弹簧片和绝缘介质层朝着与短程台移动方向相同的方向移动，此时，相邻正极板和负极板之间被绝缘介质层覆盖的面积变大，电容器的电容值变大，且电容值的变化与短程台的移动位移具有对应关系；相反的，当短程台朝着远离非接触式电容传感器方向移动时，电容器的电容值变小，且电容值的变化与短程台的移动位移具有对应关系。本发明可以根据电容器电容值的变化来计算短程台的移动方向和位移。

本发明还包括第二支架20，第一支架10位于第二支架20中，第二支架20中还包括第二U型弹簧片21和调节螺丝22，第二U型弹簧片21的一端与第一支架10中第一U型弹簧片12所在一侧连接，另一端连接调节螺丝22，调节螺丝22和第二U型弹簧片21通过螺纹连接，调节螺丝22旋转可以带动第二U型弹簧片21以及第一支架10朝着第二磁铁15移动；调节螺丝22调节第一磁铁和第二磁铁之间的距离，使得电容器位于第一磁铁和第二磁铁的力程之间。本发明中电容器安装时，通过调节螺丝带动第二U型弹簧片，将非接触式电容传感器固定在第一磁铁和第二磁铁的力程中间，这样无论短程台远离还是靠近长程台，都有足够的灵敏度。可以通过调整磁铁的横截面，调整相互作用磁力，进而调整作用的距离；横截面越大，相互作用力越大，可以非接触的距离可以设置的越大。第二支架接地。在要求安装精度较高的地方，调节螺丝需要包括固定锁死单元，用于固定第一支架的位置。需要注意的是，第一支架的位置是固定不变的，但是第一支架中的第一U型弹簧片以及绝缘介质层的位置是随第一磁铁与第二磁铁之间的相对力而变化的。

本发明还包括振荡电路23、前置放大器24，电容器16连接振荡电路23，振荡电路23连接前置放大器24，前置放大器24连接信号检测单元17。电容器的电容信号放大后，可以通过加一外置电阻R，和电容器C形成振荡电路，C＝ε₀ε_r S/d，振荡频率f＝1/RC，根据需要的响应频率来选择外置电阻的大小。同时在振荡电路中加运算放大器，增加测量的灵敏度。

请继续参阅附图4-6，第一磁铁11位于第一支架1的内部，且第一支架10侧面上相对第一磁铁11的位置设置窗口19，该窗口为透磁窗口；窗口上覆盖金属薄膜，例如铝。为了减小噪声，第二支架是金属支架，并将第二支架接地；为了不影响磁力，第一支架在第一磁铁处开口所覆盖的薄膜是金属膜并不阻碍磁力线通过。信号从第二支架内部引出来时，需要在第二支架和第一支架上钻孔，如附图4所示，通过内孔26以及外孔25以及信号引线将前置放大器的信号进行引出。为了不影响屏蔽效应，信号引线需要用热膨胀系数极小的材料，且尽量细的信号线。

电容器极板会因为热胀冷缩造成电容的变化，实施例中，电容器极板的热胀冷缩发生在绝缘介质层移动方向。电容器极板热胀会造成电容器极板在绝缘介质层之间的面积变大，造成电容值变大；反之，电容器极板冷缩会造成电容器极板和在绝缘介质层之间的面积变小，造成电容值变小；此时可以用热膨胀补偿单元3来抵消电容器极板的热胀冷缩，具体的，电容器极板两侧的两个夹板分别对应一个热膨胀补偿单元。其中，热膨胀补偿单元包括底座31和凸起32，热膨胀补偿单元3通过底座31固定在第一支架10上，热膨胀补偿单元3的凸起32固定在夹板一侧，推动或者拉扯夹板进行位置补偿。非接触式电容传感器装置的温度发生变化时，电容器极板膨胀的长度与凸起32膨胀的长度抵消，热膨胀材料的长度L根据电容极板的热膨胀系数来决定；当电容器极板发生热胀时，热膨胀补偿单元也会热胀，从而推动夹板14远离热膨胀补偿单元，使得电容器极板在绝缘介质层16之间的面积变小，将变大的电容值再减小到热胀之前水平；当电容器极板发生冷缩时，热膨胀补偿单元也会冷缩，从而推动夹板14靠近热膨胀补偿单元，使得电容器极板在绝缘介质层16之间的面积变大，将变小的电容值再增大到冷缩之前水平。热膨胀补偿单元位于夹板远离第二磁铁的一侧。例如将电容器应用在光刻机上，光刻机所在的工厂温度控制在22±2℃，在这个温度范围内，电容器极板和热膨胀补偿单元材料的膨胀系数是常数。在光刻机中，对于固定的温度变化△T，可以固定突出底座的膨胀材料长度L，使得L在△T范围内的长度变化可以推动夹板，使得正好将电容器极板的膨胀补偿掉。L越大，对同一种材料，同一个温度变化下，膨胀或者缩小的尺寸越大。所以可以选择与电容器极板相同或者不同的材料，通过控制L的长度，调节补偿的位移的大小。

综上所述，由于非接触式电容传感器中第一磁铁与长程台固定在一起，第二磁铁与短程台固定在一起，当短程台相对于长程台的位置发生变化时，对应的非接触式电容传感器的电容值即发生变化；本发明通过在坐标系中不同位置设置非接触式电容传感器，可以精确检测短程台相对于长程台在x轴、y轴和z轴方向上的位移以及旋转变化：根据短程台侧面的三个非接触式电容传感器的差值补偿短程台在x轴上的移动偏差，在y轴上的移动偏差以及在z轴上的转动偏差；根据短程台底部的三个非接触式电容传感器的差值补偿短程台在z轴上的移动偏差以及在x轴上的转动偏差和在y轴上的转动偏差。

具体到附图3中，可以根据非接触式电容传感器x1的差值补偿其对应的短程台在x轴上的移动偏差；根据非接触式电容传感器y1和非接触式电容传感器y2的差值补偿器对应的短程台在y轴上的移动偏差以及在z轴上的转动偏差；根据非接触式电容传感器z1、非接触式电容传感器z2和非接触式电容传感器z3的差值补偿其对应的短程台在z轴上的移动偏差以及在x轴上的转动偏差和在y轴上的转动偏差。

除此以外，在短程台进行曝光过程中，由于短程台会发生移动，因此针对每个短程台设置对应的水平干涉仪，用于监测短程台在曝光过程中的绝对位置变化；两个短程工件台各使用一套至少6轴水平双频干涉仪进行位置测控，以对应其三维空间的6个自由度，即x轴方向的平移、y轴方向的平移、z轴方向的平移，以及x轴方向的倾转、y轴方向的倾转、z轴方向的倾转。本发明中水平干涉仪可以采用现有光刻机中的任意水平干涉仪，只需要能够实现测量短程台绝对位置的目的即可。

如附图2所示，在长程台43旋转到一定角度之后，上述水平干涉仪无法检测到短程台以及长程台的具体位置，本发明在长程台中央平台部分设置柱状光栅干涉仪，用于测量长程台的旋转角度，直至监测到长程台旋转180°之后停止旋转。柱形光栅干涉仪用于长程台的转动角度测量，长程台上设置有多个工件台，读数头总成装置设置在长程台上，读数头总成具体包括：环绕柱形光栅尺设置的多个光栅尺读数头46和位于读数头总成底部的平面干涉仪的激光发射器和激光接收器。在长程台上方的测量支架上设置有柱形光栅尺47，读数头总成装置包括读数头总成和升降机构，在零位状态下，长程台的转动轴线、柱形光栅尺47的中心轴线、读数头总成的中心轴线同轴设置，升降机构设置在读数头总成的底部，用于在长程台开始转动之前，将读数头总成提升至所述柱形光栅尺对应的测量位置，以及在长程台完成转动之后，将读数头总成降低至低于所述柱形光栅尺的底面。光栅尺读数头13的数量可以设置有5个或者5个以上，以形成对沿着X轴、Y轴、Z轴方向的平移运动和绕X轴、Y轴、Z轴的转动的测量系统。。

以上光栅尺读数头46在转动之外的时刻由一套垂直伸缩机构缩回工件台上表面以下，以不在工件台扫描和步进过程中撞到柱状光栅尺47，或者投影物镜和测量机构的外壳。短程台也可以使用平面光栅测控，如果使用水平双频干涉仪测控，每个轴需要拥有短程台绝对位置测量。

请继续参阅附图4，对于12英寸设备，工件台的长程台下有直径至少350mm的开孔，平衡质量定子中央也有至少350mm的开孔，以容纳线缆49或者冷却水管，气/真空管等连接短程台，长程台和外部控制和支持系统，如冷却设备，电气设备等。线缆通过固定于长程台的中央平台连接到两个短程工件台。

此发明中每个短程台有6个自由度，长程台拥有至少3个自由度，即水平移动和垂直悬浮。长程台的移动定位精度约为±4微米以内，而短程台的最大移动范围约为±5微米。短程台由干涉仪，或者编码器实时定位和闭环控制，其定位精度在±1纳米以内。

两个短程工件台分别在旋转前后两个工位，即测量和曝光工位处的位置需要进行校准，如扫描-旋转(Scan Rotation Matrix)，扫描-倾斜矩阵(Scan Tilt Matrix)，镜面的平整度(Mirror Map)，和绝对位置校准。

请继续参阅附图2，短程台之间设置三个呈三角形分布的TIS传感器45。TIS传感器放置在中间测量桥上，可以使得短程台上没有与电相关的传感器，减少电线，水冷线缆的拉扯，提高短程台的运动精度；同时，TIS传感器放置在中间测量桥的三个角上，可以防止长程台翘曲。

如附图3和附图7所示，一种采用上述控制台进行旋转控制的方法，包括如下步骤：

S01：曝光工位进行曝光，采用水平干涉仪监测短程台的绝对位置。当曝光工位在曝光时，先对测量工位的硅片进行对准：中间测量桥上TIS用对准显微镜对准，获取位置和高度，也即对两个TIS连线，记录此时间t1时刻，记录测量工位六个非接触式电容传感器的振荡频率Fx1，Fy1，Fy2，Fz1，Fz2，Fz3；然后进行硅片的预对准，粗调平，粗对准，精调平，精对准，也即找到硅片和TIS的关系；

S02：曝光完成之后，将长程台旋转180°，在旋转过程中采用柱状光栅干涉仪监测长程台的旋转角度，直至长程台旋转180°后。当曝光完成后，将整个长程台旋转180°，旋转之后通过零位传感器定位，将长程工件台定位在±4um的范围内，然后中间测量桥上TIS(捕获范围±20um)对掩模版上的记号进行对准，记录此时t2时刻，原测量工位的现已经在曝光工位六个非接触式电容传感器的振荡频率F’x1，F’y1，F’y2，F’z1，F’z2，F’z3。此时可以间接完成硅片和掩模的对准(这里假设掩模版已经装入并且完成预对准)。

S03：根据对应非接触式电容传感器的振荡频率变化对短程台进行自由度补偿；确保短程台相对长程台位置无偏差；具体根据非接触式电容传感器x1的差值补偿其对应的短程台在x轴上的移动偏差；根据非接触式电容传感器y1和非接触式电容传感器y2的差值补偿器对应的短程台在y轴上的移动偏差以及在z轴上的转动偏差；根据非接触式电容传感器z1、非接触式电容传感器z2和非接触式电容传感器z3的差值补偿其对应的短程台在z轴上的移动偏差以及在x轴上的转动偏差和在y轴上的转动偏差。

以上所述仅为本发明的优选实施例，所述实施例并非用于限制本发明的专利保护范围，因此凡是运用本发明的说明书及附图内容所作的等同结构变化，同理均应包含在本发明所附权利要求的保护范围内。

Claims (9)

1.一种光刻装置，其特征在于，包括对应分设于测量工位和曝光工位下方的两个短程台，所述两个短程台分别设于长程台的两端；通过所述长程台的水平旋转，实现两个短程台在所述测量工位和曝光工位之间的位置交换；所述长程台上固定非接触式电容传感器的一端，所述非接触式电容传感器的另一端分别固定在所述短程台上；

其中，所述非接触式电容传感器包括第一支架，所述第一支架包括第一磁铁、第一U型弹簧片、绝缘介质层、电容器和夹板；以及固定在与第一支架相对的短程台上的第二磁铁，所述第一磁铁与第二磁铁相对设置，短程台与第二磁铁一起移动，所述第一磁铁通过连线连接第一U型弹簧片，所述第一U型弹簧片靠近第一磁铁的一端固定连接绝缘介质层，所述第一支架固定在所述长程台上，所述第二磁铁的其中一个端面与所述第一支架相对设置，所述电容器包括正极板和负极板，当所述短程台相对于长程台移动时，所述第一磁铁和第二磁铁之间的作用力发生变化，从而使得相邻正极板和负极板之间被绝缘介质层覆盖的面积发生变化，根据电容值变化信息对短程台进行位置调整，确保旋转之后的短程台与长程台之间没有发生偏移。

2.根据权利要求1所述的一种光刻装置，其特征在于，所述短程台为长方体结构，且每个短程台与所述长程台之间分别安装6个非接触式电容传感器；其中三个非接触式电容传感器中第二磁铁位于所述短程台的底部，另外三个非接触式电容传感器中第二磁铁分别位于所述短程台侧面垂直的两个面上。

3.根据权利要求2所述的一种光刻装置，其特征在于，位于短程台底部的三个非接触式电容传感器中第一支架固定在所述长程台的上表面，且呈三角分布。

4.根据权利要求1所述的一种光刻装置，其特征在于，所述正极板和负极板在垂直方向上交叉排列，所述绝缘介质层平行于正极板和负极板，且部分位于相邻的正极板和负极板之间；所述正极板和负极板连接至信号检测单元；所述电容器被固定在夹板上；

当所述短程台相对于长程台移动时，所述第一磁铁和第二磁铁之间的作用力发生变化，所述第一磁铁带动连线和第一U型弹簧片的位置发生变化，所述第一U型弹簧片带动所述绝缘介质层的位置发生变化，从而使得相邻正极板和负极板之间被绝缘介质层覆盖的面积发生变化，根据电容值变化信息计算所述短程台相对于长程台的移动位置。

5.根据权利要求4所述的一种光刻装置，其特征在于，所述非接触式电容传感器还包括第二支架，所述第一支架位于所述第二支架中，且所述第一支架通过第二支架固定在所述长程台；所述第二支架中还包括第二U型弹簧片和调节螺丝，所述第二U型弹簧片的一端与所述第一支架中第一U型弹簧片所在一侧连接，另一端连接所述调节螺丝，所述调节螺丝和所述第二U型弹簧片通过螺纹连接，所述调节螺丝旋转可以带动第二U型弹簧片以及第一支架朝着第二磁铁移动；所述调节螺丝调节第一磁铁和第二磁铁之间的距离，使得电容器位于所述第一磁铁和第二磁铁的力程之间。

6.根据权利要求5所述的一种光刻装置，其特征在于，所述调节螺丝包括固定锁死单元，用于固定所述第一支架的位置。

7.根据权利要求4所述的一种光刻装置，其特征在于，所述第一支架内部还包括热膨胀补偿单元，所述热膨胀补偿单元包括底座和凸起，所述底座固定在所述第一支架上，所述凸起连接在所述夹板的一侧；所述非接触式电容传感器装置的温度发生变化时，电容器极板膨胀的长度与所述凸起部分膨胀的长度抵消。

8.一种采用权利要求1所述的光刻装置进行曝光的方法，其特征在于，包括如下步骤：

S01：曝光工位进行曝光，分别记录测量工位对应短程台中非接触式电容传感器的振荡频率；

S02：曝光完成之后，将长程台旋转180°后，分别记录曝光工位对应短程台中非接触式电容传感器的振荡频率；

S03：根据对应非接触式电容传感器的振荡频率变化对短程台进行自由度补偿；确保旋转之后短程台相对长程台无位置变化。

9.根据权利要求8所述的一种曝光的方法，其特征在于，所述短程台为长方体结构，三个非接触式电容传感器中第二磁铁位于所述短程台的底部，另外三个非接触式电容传感器中第二磁铁分别位于所述短程台侧面垂直的两个面上；位于短程台底部的三个非接触式电容传感器中第一支架固定在所述长程台的上表面，且呈三角分布；

所述步骤S03中根据短程台侧面的三个非接触式电容传感器的差值补偿短程台在x轴上的移动偏差，在y轴上的移动偏差以及在z轴上的转动偏差；根据短程台底部的三个非接触式电容传感器的差值补偿短程台在z轴上的移动偏差以及在x轴上的转动偏差和在y轴上的转动偏差。