用于光学衍射轮自转镜片工位设置的装置与方法
【技术领域】
[0001 ] 本发明涉及一种集成电路装备制造领域，尤其涉及一种用于光学衍射轮自转镜 片工位设置的装置与方法。
【背景技术】
[0002] 光学衍射轮是应用在光刻机照明系统中的一种光学衍射机构，主要用来产生不同 的照明模式，如：传统照明、二级照明、四级照明等。光刻机在对硅片或基板进行曝光动作 时，根据不同的生产目标与工艺条件，需要采用不同的照明模式，如传统照明、二级照明、四 级照明等模式，光学衍射轮上有6片(或8片或其他数量片)特殊的镜片，分布在衍射轮上以 衍射轮几何中心为圆心，半径为R的圆弧面上。衍射轮的几何中心装有旋转轴，衍射轮可以 在旋转电机的带动下绕旋转轴旋转，通常称为主旋转机构。在这6片(或8片或其他数量片） 特殊的镜片中其中有2片(或4片或其他数量片）是可以自转的，通常称为自转单元。光学 衍射轮就是通过环绕装在自身几何中心的旋转轴的旋转来选择对应的通光镜片以产生不 同的照明模式，其中，当通光镜片选择的是可以自转的镜片时，自转的镜片又可以旋转特定 的工位（即特定的旋转角度)，对应到特定的照明模式，匹配特定的曝光场景工艺。
[0003] 现有技术的光学衍射轮（以下简称D0E)中的可以自转的镜片的特定的工位设定 (即特定自转角度设定)是通过以下方式来实现的：如图1所示，可以自转的镜片在镜片保持 架的支撑下装在D0E上，镜片保持架的外围套有同步带轮，称为大同步带轮，在D0E的轮盘 面上的另一特定位置处装有一小同步带轮，该小同步带轮可以由伺服电机来驱动旋转，在 大同步带轮与小同步带轮上套有一橡胶质的同步带，这样，伺服电机驱动小同步带轮旋转， 小同步带轮带动橡胶质的同步带运动，同步带又带动大同步带轮旋转，从而实现自转镜片 的旋转，实现不同的工位设置，以产生不同的照明模式。
[0004] 采用现有自转单元设计存在如下弊端：一，由同步带轮齿隙宽度造成的分辨率问 题。自转镜片的工位角度随大同步带轮在同步带的带动下旋转，大小同步带轮通过齿隙与 同步带连接，大小同步带轮齿隙的宽度会影响镜片旋转角度的最小分辨率，影响自转镜片 工位设置的精度。在光刻领域，对精度的要求非常高，同步带轮齿隙的宽度受物理条件限制 不能做的太细，势必会影响镜片旋转角度的分辨率。二，负载结构级联复杂造成的能耗增 大，伺服电机的旋转带动小同步带轮转动，小同步带轮通过齿隙的摩擦带动橡胶同步带运 动，同步带的运动又通过齿隙摩擦带动大同步带轮旋转，大同步带轮的旋转带动自转镜片 的旋转，复杂的级联机构造成等效负载的增大，使得能耗增大。三，橡胶质同步带变形造成 的摩擦力建模与补偿漂移问题。为适应光刻工艺的高精度控制要求，需要对同步带与同步 带轮之间的摩擦力进行精确建模并进行合理补偿，然而由于同步带的橡胶材质的特性，同 步带在运动过程中会发生不同的形变量，导致同步带与同步带轮接触面的粗糙程度不断发 生变化，对于精确分析建立其摩擦力模型非常不利，往往难以建立其比较精确客观的摩擦 力模型；另一方面，在已使用一种模型对同步带的摩擦力进行补偿后，由于其橡胶材质的原 因，在同步带运行一段时间后会发生形变量，导致其接触面的粗糙程度发生变化，从而摩擦 力也会跟随变化，会造成摩擦力的补偿不精准，影响控制精度，这就需要不断地校准摩擦力 的变化情况，解决其补偿漂移问题。
【发明内容】
[0005] 为了克服现有技术中缺陷，本发明提供一种级联结构简单、能耗降低的自转镜片 工位设置的装置。
[0006] 为了实现上述发明目的，本发明公开一种光学衍射轮，包括轮体、在轮体几何中心 的旋转轴和至少一个自转镜片工位设置的装置，所述自转镜片工位设置的装置包括：镜片 保持架，所述镜片保持架用于安装所述自转镜片；圆环形直线电机，所述圆环形直线电机的 定子与所述光学衍射轮的轮体固定，所述圆环形直线电机的动子沿所述定子的圆周旋转运 动；真空吸附器，所述真空吸附器安装于所述镜片保持架，所述真空吸附器与所述圆环形 直线电机的动子保持相对位置固定，其特征在于，所述真空吸附器用于通过与所述圆环形 直线电机的动子的相对固定关系，随着所述动子的移动实现所述自转镜片的旋转角度的控 制。
[0007] 更进一步地，该圆环形直线电机的动子上固定一平面吸附片，用于与该真空吸附 器保持相对位置固定。
[0008] 更进一步地，该镜片保持架上包括一光电接近开关，用于检测该圆环形直线电机 的动子与所述定子的相对位置。
[0009] 更进一步地，该圆环形直线电机的圆心与该自转镜片的圆心一致。
[0010] 更进一步地，该真空吸附器包括一真空发生器，用于产生真空。
[0011] 更进一步地，该真空吸附器可伸缩移动，当该真空吸附器位于该镜片保持架平面 之外时，该真空吸附器与该圆环形直线电机的动子产生真空吸附并保持相对位置固定，当 该真空吸附器位于该镜片保持架平面之内时，该真空吸附器与该圆环形直线电机的动子解 除相对位置固定。
[0012] 本发明同时公开一种用于光学衍射轮自转镜片工位设置的方法，包括：步骤一、将 自转镜片移动至一通光孔径位置处；步骤二、使该自转镜片与一圆环形直线电机的动子保 持相对位置固定；步骤三、该圆环形直线电机的动子沿该圆环形直线电机的定子的圆周旋 转运动并带动该自转镜片旋转。
[0013] 更进一步地，所述步骤三中，还有一镜片保持架，所述镜片保持架上包括一光电接 近开关，用于检测所述圆环形直线电机的动子与所述定子的相对位置。
[0014] 更进一步地，所述步骤三中，还有一真空吸附器，所述真空吸附器安装于所述镜片 保持架，所述真空吸附器与所述圆环形直线电机的动子保持相对位置固定，其特征在于，所 述真空吸附器用于通过与所述圆环形直线电机的动子的相对固定关系，随着所述动子的移 动实现所述自转镜片的旋转角度的控制。
[0015] 与现有技术相比较，本发明所提供的技术方案由于自转镜片保持架采用真空吸附 方式吸附在直线电机的动子上，因而本发明中自转镜片的自转分辨率不会受到同步带轮齿 隙宽窄的影响，而是直接由电机的运动分辨率决定，因而具有调整精度高和运动分辨率高 的优点。
[0016] 本发明摒弃了旋转电机带动小同步带轮，小同步带轮带动同步带，同步带带动大 同步带轮来实现镜片自转的方案，而采用直接由圆环形直线电机的动子来带动镜片进行旋 转的方案，具有级联结构简单，等效负载小的优点，从而降低了能耗。
[0017] 本发明中的电机动子上附有一平面吸附片，镜片保持架上的气浮通过真空吸附的 方式吸附在动子上的平面吸附片上，采用这样的设计具有磨擦损耗小，同时两接触面之间 的粗糙程度相比现有技术不会发生频繁变化，因而能够更好地对磨擦力进行分析建模，同 时无需频繁校正磨擦补偿的漂移问题。
【附图说明】
[0018] 关于本发明的优点与精神可以通过以下的发明详述及所附图式得到进一步的了 解。
[0019] 图1是现有技术中所涉及的光学衍射轮的结构示意图； 图2是本发明所涉及的光学衍射轮的结构示意图； 图3是本发明所涉及的光学衍射轮的左视图； 图4是镜片旋转角度与电机动子移动距离对应关系。
【具体实施方式】
[0020] 下面结合附图详细说明本发明的具体实施例。
[0021] 本发明采用将装在自转镜片保持架上的真空吸附器直接吸附在圆环形直线电机 的动子上，由直线电机直接驱动自转镜片进行旋转的方案，具有旋转分辨率高、等效负载小 的优点。图2为本发明中D0E (光学衍射轮)的主视图，图3为D0E (光学衍射轮)的左视图。 图2、图3中，1为D0E的轮体；不能自转的镜片3与能自转的镜片4分布在D0E上以轮体 自身几何中心为圆心，半径为R的圆弧面上；2为装在轮体几何中心的旋转轴，可以在旋转 电机13的带动下转动D0E轮体，从而选择不同的通光镜片来对应固定安装的通光孔径15， 光刻机的照明系统中产生的特定波长的光线沿图3中的箭头方向通过通光孔径15照射到 特定的通光镜片上，从而产生匹配特定工艺生产模式的照明模式，如传统照明模式、二级照 明模式、四级照明模式等。2和13合称D0E的主旋转机构。14为D0E的固定支架，D0E通 过14固定安装在光刻机的照明系统中，从而能够在13的带动下绕2旋转，以选择不同的通 光镜片产生不同的照明模式。当通光镜片选择的是可以自转的镜片4时，自转镜片4又可 以通过设置