特别地用在掩膜对准器中的卡盘.pdf

一种用于将第一平面衬底(例如晶片)与第二平面衬底(例如掩膜)平行排布的卡盘，包括：具有用于放置第一平面衬底的上表面的顶板、底板、至少一个配置用于测量顶板上表面与第二平面衬底一个表面之间距离的距离测量传感器；以及至少三个与顶板和底板接触的线性致动器。一种用于特别地通过卡盘设定卡盘顶板上的第一平面衬底(例如晶片)与第二平面衬底(例如掩膜)之间间距的方法，包括步骤：在至少一个点处测量第一平面衬底的厚度；通过卡盘的至少一个距离测量传感器测量第二平面衬底的表面与顶板的上表面之间的距离；以及采用卡盘的至少三个线性致动器，优选结合卡盘的至少三个弹簧轴承调整第一平面衬底或卡盘的顶面与第二平面衬底表面之间的倾斜度。

权利要求书
1.  一种用于将第一平面衬底(200)(例如晶片)与第二平面衬底(300)(例如掩膜)平行排布的卡盘(100)，所述卡盘(100)包括：
(a)用于布置第一平面衬底、具有上表面(101')的顶板(101)；
(b)底板(102)；
(c)至少一个配置用于测量顶板(101)上表面(101’)与第二平面衬底(300)的表面(301)之间的距离的距离测量传感器(103)；以及
(d)至少三个与顶板(101)和底板(102)接触的线性致动器(104)。

2.  根据权利要求1所述的卡盘(100)，其中至少三个线性致动器(104)设置在晶片卡盘(100)的外周边缘区域。

3.  根据权利要求1或2所述的卡盘(100)，其中至少三个线性致动器(104)配置用于使顶板(101)沿垂直于晶片卡盘(100)底板(102)的上表面的方向移动和或其中至少三个线性致动器(104)配置用于使顶板(101)相对于底板(102)倾斜。

4.  根据权利要求1-3任一项所述的卡盘(100)，进一步包括连接至顶板(101)和底板(102)的至少三个弹簧轴承(105)。

5.  根据权利要求4所述的卡盘(100)，其中所述至少三个弹簧轴承(105)配置用于预载所述至少三个线性致动器(104)。

6.  根据权利要求4或5所述的卡盘(100)，其中所述至少三个弹簧轴承(105))位于与所述至少三个线性致动器(104)相邻的位置，并在在径向上向晶片卡盘(100)的中心偏移或者径向向外偏移。。

7.  根据权利要求1-6任一项所述的卡盘(100)，其中至少一个距离测量传感器(103)选自电容传感器、光学传感器(例如激光传感器或红外传感器)、超声传感器、磁导传感器或气动传感器的组成的组。

8.  根据权利要求1-7任一项所述的卡盘(100)，其中所述至少三个线性致动器(104)是压电式线性致动器和/或滚珠螺杆和/或滚轮螺杆。

9.  根据权利要求1-8任一项所述的卡盘(100)，进一步包括位于卡盘(100)中央或紧挨卡盘(100)中央的至少一根荷载销(107)。

10.  根据权利要求1-9任一项所述的卡盘(100)，进一步包括配置用于测量如下参数的至少一个的厚度传感器：第一平面衬底(200)的厚度、第一平面衬底(200)的翘曲、第二平面衬底(300)的翘曲和/或顶板(101)的翘曲；其中至少一个传感器优选选自气动传感器、电容传感顺、光学传感器(例如激光传感器和红外传感器)、超声传感器或磁导传感器的组成的组。

11.  一种用于特别地通过根据前述任一项权利要求所述的卡盘而设定卡盘(100)顶板(101)上的第一平面衬底(200)(例如晶片)与第二平面衬底(300)(例如掩膜)的间距的方法，所述方法包括步骤：
(a)在至少一个点处测量第一平面衬底(200)的厚度；
(b)通过卡盘(100)的至少一个距离测量传感器(103)测量第二平面衬底(300)的表面(301)与顶板(101)的上表面(101')之间的距离；以及
(c)采用卡盘(100)的至少三个线性致动器(104)，优选结合卡盘(100)的至少三个弹簧轴承(105)调整第一平面衬底(200)或卡盘(100)的上表面(201)与第二平面衬底(300)的表面(301)之间的倾斜度。

12.  根据权利要求11所述的方法，进一步包括进一步的步骤：
(d)通过卡盘(100)的至少三个线性致动器(104)，特别地通过用于如下一项或多项的装置，将第一平面衬底(200)的上表面(201)与第二平面衬底(300)的表面(301)之间的距离调整至预定值：
(d1)调整间距而不改变倾斜度；
(d2)调整倾斜度而不改变间距；
(d3)间距调整之前或之后进行倾斜度调整；以及
(d4)同时进行间距调整和倾斜度调整；
(d5)(d1)至(d4)的装置含有或不含有厚度测量；
(d6)面对第一衬底(200)的第二衬底(300)表面(301)与面对第二衬底(300)的第一衬底(200)的表面(201)或者与卡盘(100)顶板(101)的上表面(101')之间的倾斜度调整；以及
(d7)装置(d1)－(d6)具有或不具有预定的倾斜度值。

13.  根据权利要求11或12所述的方法，包括步骤：
(e)在步骤(c)之前计算第一平面衬底(200)的上表面(201)与第二平面衬底(300)的表面(301)之间的距离差异，其中所述差异的计算基于第一平面衬底(200)的厚度测量；以及
步骤(c)的执行基于第一平面衬底(200)的上表面(201)与第二平面衬底(300)的表面(301)之间的距离差异。

14.  根据权利要求11-13任一项所述的方法，其中步骤(a)如下执行：
(a1)在至少一个点处测量第一平面衬底(200)的上表面(201)与第二平面衬底(300)的表面(301)之间的第一距离；
(a2)在至少一个点处测量顶板(101)上表面(101’)与第二平面衬底(300)的表面(301)之间的第二距离；
(a3)从第二距离中减去第一距离。

15.  根据权利要求11-14任一项所述的方法，进一步包括步骤：
(f)测量第一平面衬底(200)、第二平面衬底(300)和上表面(101')中至少一个的翘曲；
其中，步骤(c)的执行基于第一平面衬底、第二平面衬底和上表面(101')的至少一个翘曲的的变化。

16.  根据权利要求11-15任一项所述的方法，进一步包括步骤：
(g)采用用于将第一平面衬底(200)相对于第二衬底(300)沿垂直于第一衬底(200)表面(201)的方向上移动的粗略调整装置将第一平面衬底(200)的上表面(201)与第二平面衬底(300)的表面(301)之间距离调整至预定值。

说明书特别地用在掩膜对准器中的卡盘
技术领域
本发明涉及一种卡盘，特别是涉及一种用在将晶片与掩膜平行排布的掩膜对准器中的卡盘，以及涉及一种设定晶片卡盘顶板上的晶片与掩膜之间间隙的方法。
背景技术
下面，将参照晶片与掩膜的对准对该信息进行频繁的说明。但是，该信息涉及的晶片和掩膜，不应解释为限制，即权利要求的卡盘和设定间隙的方法同样适用于通常的第一平面衬底和第二衬底的对准。
对于微电、微光或微机械元件和设备的生产制作，通常的工艺是用光刻法将结构从掩膜转移到衬底(例如硅晶片)上。光刻法用光将所述结构(即几何图案)从掩膜转移到此前涂布在衬底上的光敏化学胶上。然后，化学试剂将衬底内暴露的结构进行蚀刻或者使被转移图案中的其他物质沉积在衬底上。工业生产可能需要将该过程重复多达50次。
如果掩膜与衬底不平行，即如果掩膜与晶片之间有楔，则掩膜的结构无法被均一地转移到衬底上，导致缺陷和不当结构的产生，通常给客户造成制程窗口缩短。对于大量重复的光刻工艺，这种楔误差可能会对生产造成巨大损失。因此，晶片与掩膜彼此之间的正确的对准是必需的。如果掩膜和衬底并不能在适当的间距内可重复地定位，则结构将无法准确地转移到衬底上。
由于现代生产工艺使用的衬底越来越大，上述对准操作变得越来越具挑战性。所述楔误差的补偿通常使用楔误差补偿(WEC)头来完成。
这种WEC补偿头使用从动机械系统来使晶片上表面与掩膜的下表面对准。WEC补偿头包括固定的下部以及借助弹簧可移动地支撑并相互连接至下部的可活动上部。在WEC工艺期间，使晶片和掩膜发生机械接触(例如通过高精度的间距球)，随后通过制动器在这个位置将上部抵着下部固定住。由此，晶片与掩膜平行对准。
但是，对于大的衬底和亚微米的结构，这种对准方法精确度不够。WO2011/098604A2涉及一种主动型WEC的设备，其中，上述已知的WEC补偿头用压电式致动器补偿，以便根据机械传感器或卡钳实现更精细的对准操作。但是，该方法仅可以在WEC工艺期间进行相对测量，并且需要每个单独的晶片的机械接触。此外，由于磨损率较高，该方法不太适用于自动化机器上。
US2002/063221A1涉及一种用于调整两个物体间间隙的间隙调节装置和一种间隙调节方法。
EP0722122A1涉及一种用于调整工件与掩膜之间距离的方法和设备。
更多的背景技术列表如下：JP2004233398A、JP11194501A、US2007/190638A1、EP2006899A2、JP3038024A、JP2008310249A、JP58103136A。
发明内容
本发明的一个目的是提供一种使两个平面(特别是晶片的上表面和掩膜)彼此平行定位的设备和方法。特别地，本发明的目的是提供一种与WEC头结合使用的卡盘(例如晶片卡盘)或者甚至是一种将卡盘与掩膜平行对准的掩膜对准机的WEC补偿头替代掉的卡盘。此外，本发明的一个目的是提供一种用于设定晶片卡盘顶板的晶片与掩膜之间间隙的方法。
这些目的通过权利要求的特征来实现。
根据本发明的基本构思，包括顶板和底板的卡盘用于固定顶板上表面上的第一衬底。卡盘的顶板面对着第二平面衬底。卡盘顶板与底板之间安装有线性致动器，例如三个致动器。线性致动器可以固定地连接到两块板上或者仅连接至其中一块板上。当线性致动器被移动的行程距离相同时，卡盘顶板与第一平面衬底被向前移动或者移开第二平面衬底，从而改变第一衬底和第二衬底之间的距离，而不会导致二者之间产生任何可能的倾斜变化。但是，通过将线性致动器移动不同的行程距离，可以消除两块衬底之间可能存在的倾斜。
为了确定这种倾斜情况，必须确定第一衬底的表面和第二衬底的表面之间距离的差异。因此，必须在至少三个不同位置处对彼此相对的两个表面之间的距离进行测量。所述至少三个不同位置之间的距离必须足够大，以便能够准确地确定整体的倾斜度。
但是，由于两块衬底之间的空间有限，直接测量两者之间的距离不太现实。因此，根据本发明的一个方面，可以在至少三个不同的位置处对顶板上表面和第二衬底表面之间的距离进行测量。连同第一衬底的厚度的改变的信息一起，可以计算出第一衬底表面与第二衬底表面之间距离的差异。这条关于第一衬底的厚度差异的必要信息可以通过在衬底的不同位置处对第一衬底的厚度进行测量来获取。根据计算出的第一衬底的表面和第二衬底的表面之间的距离差异，可以确定第一平面衬底与第二平面衬底之间的斜度，并且随后可以通过适当控制线性致动器来调平。
线性致动器可以安装在晶片卡盘的外周缘区域。例如，线性致动器安装在晶片卡盘极限位置处或者安装在圆形的晶片卡盘的半径的70％-100％范围内。在这种布局中，线性致动器之间的距离较大，这样，相对于线性致动器挨近的布局，线性致动器行程的高度较大，使倾斜补偿较小。因此，倾斜补偿的准确度相对较高。或者，所述的至少三个致动器可以放置在卡盘的中央位置区域，从而得到更大的倾斜补偿能力和更低的补偿准确度。
此外，线性致动器可以由安装在顶板和底板之间的弹簧轴承(即三个弹簧轴承)支撑。弹簧轴承被固定地连接至顶板和底板或者仅固定地连接至两者中的一个。例如，弹簧轴承可以是片弹簧和/或螺旋弹簧。弹簧轴承的尺寸和安装可以这样：即它们可以尽量减少震动，例如减少卡盘的震动、卡盘所在系统的震动，或者减少系统所在的建筑物的震动。弹簧轴承可在所述至少三个线性致动器预加荷载。
根据本发明的一个实施例，该至少三个弹簧轴承置于与至少三个线性致动器相邻的位置并在沿着对着晶片卡盘中心的径向上偏移或者径向向外偏移。
为了测量顶板上表面和第二衬底表面之间的距离，可以在卡盘的顶板上安装距离测量传感器，例如三个或四个传感器。例如，距离测量传感器可以安装在卡盘的顶板中，以便距离测量传感器的基准面与顶板的上表面齐平。或者，可以确定距离测量传感器基准面与顶板的上表面之间的距离，并且该偏移可以纳入前述倾斜度的确定中。
根据本发明一个实施例，顶板上表面与第二衬底的表面之间的距离可以采用可移动地安装在顶板(例如在圆形线上)的测量传感器进行测量。因此，所述至少三个不同的位置逐一进行测量。
在另一个实施例中，距离测量传感器也可以安装在连接至晶片卡盘边缘区域外侧的固定环上。特别地，距离测量传感器可以按照其基准面与顶板上表面齐平的方式安装在固定环内。固定环也可以固定到顶板上。固定环还可以包括来自和/或通向测量传感器和/或线性致动器的控制线和支持线。
根据本发明一个实施例，卡盘进一步包括至少一个厚度传感器，优选厚度传感器系统。厚度传感器系统可以是气动传感器系统。气动传感器系统可以包括具有至少一个气动传感器头(例如两个传感器头)的传感器控制杆。对于两个或更多个传感器头的情形，传感器头安装在传感器控制杆的对侧。或者，控制杆上仅安装一个传感器头，在传感器控制杆的对侧安装预负荷空气轴承。此外，气动传感器系统可以进一步包括在晶片卡盘顶板内安装的气动传感器。通过气动传感器系统，可以测量第一平面衬底的厚度。通过在多个点处对厚度进行测量，气动传感器系统也可以测量厚度的分布，即测量第一平面衬底可能存在的翘曲。此外， 传感器系统还可能测量第一平面衬底的翘曲、第二平面衬底的翘曲和顶板的翘曲。
但是，应当理解，厚度传感器和厚度传感器系统各自并不限于气动传感器。另外，电容传感器、光学传感器(例如激光传感器或红外传感器)、超声传感器或磁导传感器也是可以的。
根据一个实施例，底板可以是单一的刚性板或者可以包括数个刚性板。另外，顶板可以是单一的刚性板或可以包括数个刚性板。优选地，顶板的所述数个刚性板可以用膜覆盖。
根据本发明的卡盘可以用作调整掩膜对准器中的掩膜和晶片的晶片卡盘。这种晶片卡盘可以放在掩膜对准器楔误差补偿头的顶部或者作为该楔误差补偿头的一部分进行放置。晶片卡盘也可以安装在掩膜对准器内，完全取代现有的楔误差补偿头或使楔误差补偿头变得多余。在这种情形下，掩膜对准器是一种用于将掩膜调整适合于晶片的装置。
对于第一衬底是晶片，第二衬底是掩膜的情形，与晶片相对的掩膜的表面用铬或其他任何支持电容距离测量传感器应用的适当材料(例如电导材料)进行涂布。铬或其他适当的材料的结构可以具有应用于晶片的图案或者可以特定用在距离测量工序中。有利的是，相同的材料可以用于晶片图案的形成和距离测量。
掩膜对准器可以包括光刻装置，例如光源(例如紫外光源和合适的照明系统)。但是，卡盘也可以用在晶片加工中常用的其他设备中。从这个意义上说，本发明也适用于其他处理衬底的装置，例如掩膜涂布剂、显影剂、粘合剂或掩膜清洁剂。因此，掩膜对准器也可以包括其他用于处理衬底的装置，例如光刻胶的显影和/或光掩膜清洗作为单独的功能或者例如在所谓的光刻模组(litho-cluster)中的光刻胶的显影和/或光掩膜清洗作为单独的功能。
应理解的是，前述的卡盘并不只是调整掩膜对准器中的掩膜和晶片的晶片卡盘。本发明的基本构思也可适用于两个平面衬底相互平行排布的各个技术领域。
本发明还涉及一种计算机程序产品，包括一个或一个以上计算机可读媒介，该计算机可读媒介具有用于执行上述任何一个上述步骤的和/或下述设定晶片卡盘的顶板上的晶片和掩膜之间间隙和倾斜度的方法的计算机可执行指令。
参照附图对本发明作进一步公开。
附图说明
图1a示意性地示出根据本发明一个实施例的晶片卡盘的顶视图。
图1b示意性地示出根据本发明一个实施例的晶片卡盘的透视横截面图。
图2a示意性地示出根据本发明一个实施例的表示用于设定晶片与掩膜之间间隙的方法步骤的流程图。
图2b示意性地示出根据本发明一个实施例的表示用于设定晶片与掩膜之间间隙、并具有附加的高度调整操作的方法步骤的流程图。
图3a示意性地示出根据本发明一个实施例的气动式厚度传感器系统的前视图。
图3b示意性地示出根据本发明另一个实施例气动式厚度传感器系统的前视图。
图3c示意性地示出两个根据本发明进一步实施例的气动式厚度传感器系统的前视图。
具体实施方式
在各个附图中，相同的元件采用相同的标记。
图1a示意性地示出根据本发明一个实施例的晶片卡盘100的顶视图。用于三个线性致动器104和四个距离测量传感器103的多条控制和传感线缆109安装在固定环106内。晶片卡盘100可以放置在掩膜对准器楔误差补偿头的顶部或者作为该楔误差补偿头的一部分进行放置。晶片卡盘也可以安装在掩膜对准器内，完全取代现有的楔误差补偿头或使楔误差补偿头变得多余。下面将根据图1b对本发明的实施例进行进一步说明。
图1b示意性地示出晶片卡盘100的横截面。晶片卡盘100包括具有上表面101’的顶板101。待布放的晶片200(参见图3a-3c)被放在上表面101’上。晶片200例如采用通过凹槽108施加的真空固定到上表面101’上，而真空槽(未示出)被连接至凹槽108。晶片卡盘100还包括四个距离测量传感器103(示出两个)这些传感器可以是电容传感器。距离测量传感器可以按照其基准面与顶板上表面101’齐平的方式安装在固定环106内。固定环106被固定到顶板101上。
当掩膜300被安装在掩膜对准器的掩膜固持器302内时，掩膜300的表面301(参见图3a-3c)面对着晶片卡盘100的上表面101’。掩膜300的表面301通常涂有铬，表面301具有待应用于晶片200上的图案。因此，电容传感器103能够测量晶片卡盘100的上表面101’与掩膜300的涂敷表面301之间的距离。此外，晶片卡盘100包括底板102，底板102通常安装在楔误差补偿头上。
晶片卡盘100还包括三个线性致动器104(示出一个)，在本实施例中，线性致动器是压电式线性致动器。这三个线性致动器104与顶板101和底板102接触，即三个线性致动器104将顶板101和底板102相连。在该实施例中，用于线性致动器104的夹紧装置被并入底板102内，因此底板102包括线性致动器 104。但是，应理解的是，用于线性致动器104的夹紧装置也可以并入顶板101内，即顶板101包括线性致动器104。在图1b示意性示出的实施例中，三个线性致动器104位于晶片卡盘100外周边缘区域。因此，线性致动器之间的距离较大，这样，线性致动器行程的高度较大，导致倾斜补偿较小。结果，与线性致动器紧挨卡盘100中心的布局相比，准确度是高的。尽管如此，线性致动器104之间的距离足够大以能够保证倾斜补偿具有足够的准确度。
如果这三个线性致动器104具有相同的行程距离，则顶板101沿垂直于底板102且相对于底板102的方向移动而不会改变底板102和顶板101之间的倾斜度(如果有的话)。、如果这三个线性致动器104中至少一个行程距离与其他两个致动器的不同，则可以调整顶板101和底板102之间的倾斜度。在这种情况下，这三个线性致动器104中至少一个致动器的行程距离可以是零。
在每个线性致动器104的旁边，相应的弹簧轴承105与顶板101和底板102接触，即三个弹簧轴承105也将顶板101和底板102连接。在该实施例中，弹簧轴承105通过螺丝固定连接至底板102和顶板101上。相应的弹簧轴承105在向着相对于线性致动器104的晶片卡盘100中心的径向方向上偏移。弹簧轴承105并不仅作为顶板101的轴承，同时还为相邻的线性致动器104提供预紧力，以便顶板101被压向底板102。
三根荷载销107位于晶片卡盘100的中心附近。用于提升衬底或晶片的荷载销107有助于例如通过机器人操作将晶片转移至掩膜对准器的其他部位。
图2a示意性地示出根据本发明一个实施例的表示用于设定晶片200与掩膜300之间间隙的方法步骤的流程图。
在第一步S1中，晶片200的厚度在晶片200的至少一个(优选三个不同的)位点处进行测量。在三个不同的位点处测量晶片200的厚度允许考虑到晶片200或衬底(例如楔形晶片)厚度的不均一性。如果晶片200厚度均一性高，或者厚度的差异对更高的加工速度是可以忽略的，则晶片200的厚度可以仅在一个位点处进行测量。对于更详尽的分析和/或更准确的定位，在晶片200的多个点进行厚度测量是有利的。但是，第一步S1可以在将晶片200放置在晶片卡盘100的上表面101’之前，可选地在单独的掩膜对准器站(例如在预对准器)执行。
在第二步S2，掩膜300的表面301和顶板101的上表面101’之间的距离由晶片卡盘100的距离测量传感器103进行测量。
在第三步S3中，晶片200的表面201与掩膜300的表面301之间的倾斜度采用晶片卡盘100的线性致动器104进行调整，优选地结合晶片卡盘100的至少三个弹簧轴承105进行调整。弹簧轴承105将线性致动器104预负荷。倾斜度采用第一步S1和第二步S2得到的信息进行计算，如有必要，采用在先的校准进行计 算。对倾斜度进行调整，直至倾斜度完全消失或至少小到可以忽略，即晶片200的表面和掩膜的表面彼此平行排列对准，然后调整间隙。
或者，倾斜度可以调整为非零值，例如用户预设的非零值。
在第一步S1之前，在掩膜对准器的设置期间，可以对距离测量传感器103进行校准使得测量传感器103的上表面和上表面101’之间可能存在的高度差被消除或可以被精确测量。然后，得到的校准值用在进一步的测量程序中。该校准操作顾及了距离测量传感器103的基准面(例如由于构造原因)不能与上表面101’齐平的实施例。
图2b示意性地示出根据本发明另一个实施例的表示用于设定的晶片200与掩膜300之间间隙的方法步骤的流程图。
步骤S1至S3以及可能存在的前置校准步骤与图2b所示实施例相同。但是，第四步S4是新增的步骤。在第四步S4中，晶片表面201和掩膜表面301采用晶片卡盘100的线性致动器104(优选结合晶片卡盘100的弹簧轴承105)调整至预定值。预定值可以在第一步S1之前由用户输入控制器单元。使用线性致动器104进行距离调整的最大值受限于它们的最大行程距离。此外，该距离也可以由移动的整个卡盘100进行粗略调整，然后采用线性致动器104进行精细调整。
步骤S1至S3以及步骤S1至S4可重复数次，直至达到理想的倾斜度和高度的预定值。或者，这些步骤可以重复2次或3次，不管是否达到理想的值。步骤S3和S4也可以按相反的顺序执行，甚至可以同时执行。
图3a示出本发明的另一个实施例，该实施例公开了气动传感器系统400。气动传感器系统400包括具有两个气动传感器头402的传感器控制杆401，所述气动传感器头402安装在传感器控制杆401的相对侧。此外，气动传感器400系统进一步包括整体地安装在晶片卡盘100顶板101内部的气动传感器403。如图3a的箭头所示，这两个气动传感器头402通过横穿晶片的移动传感器控制杆401沿着整个晶片200在多个点处对晶片200的上表面201和面对着晶片200的上表面201的掩膜300的表面301之间的距离。气动传感器403测量晶片卡盘100顶板101上表面101’与掩膜300的表面301之间的距离。
根据另一个实施例，顶板101上表面101’与表面301之间的距离测量也可以由传感器头402完成，这样气动传感器403可以完全省去。
前述的距离测量可以重复数次，其中优选重复三次。根据两个距离测量，顶板201与表面301之间的距离以及顶板100的上表面101’与表面301之间的距离的测量，可以计算前述步骤S1中使用的晶片200的厚度。通过在多个点处测量距离，可计算晶片200的厚度分布，从而反映整个晶片200上可能存在的厚度差异。
此外，气动传感器系统400因而可以测量晶片200和晶片表面201、掩膜300和掩膜表面301或上表面101’上可能存在的翘曲。因此，当计算晶片200的表面与掩膜的表面之间的倾斜度时，可以将这些参数纳入考虑范围内。
图3b示出本发明的另一个实施例，其中气动传感器系统400包括安装在面对掩膜300的控制杆401一侧的预负荷空气轴承402’，而不包括彼此相对的两个传感器头402(图3a)。但是，图3b中的气动传感器系统400的功能与图3a相同。
图3c示出气动传感器系统400的进一步的实施例，该实施例仅包括一个安装在面对晶片的控制杆401一侧的传感器头402。因此，传感器头402对传感器头402与晶片200的表面201之间的距离进行测量，并且在控制杆401沿图3c虚线箭头的方向移动后对传感器头402与上表面101’之间的距离进行测量。然后，气动传感器403测量顶板101上表面101’与表面301之间的距离。因此，可以测量和计算晶片200的厚度以及晶片200和晶片表面201、掩膜300和掩膜表面301或上表面101’上可能存在的翘曲。
此外，距离测量传感器103的结果和厚度数据以及受补偿的倾斜度和经调整的高度的值、步骤重复的次数、准确度、线性致动器104的滞后和行程距离可以进行记录并用于通常地监控掩膜对准器的性能，特别地晶片卡盘100的性能。当性能以特定方式从既定的标准下降或新机器性能下降，则可以安排维修。此外，下降的类型/方式表明存在特定的问题，例如一个或数个线性致动器104或者一个或数个距离测量传感器103发生故障；或者例如倾斜度总是必须以相同的方法进行校正，这可能提示安装有晶片卡盘100的传感器头存在问题。这样就为维修技术人员提供了安排维修日期之前即了解维修操作类型或需要何种备件的重要信息。因此，可以减少因维修或无法预知的机器故障导致的停机时间。
此外，距离测量传感器103和线性致动器104可以以在线反馈循环来运行，即倾斜度和高度可以例如在曝光期间在任何时间连续调整。在极其快速的反馈循环中，甚至可以对掩膜对准器的震动进行补偿。这样就使曝光时间长，间隙准确度高，倾斜度准确度高，稳定性高，以及再现性要求高。
因为距离测量传感器103测量掩膜表面和上表面之间距离的绝对值，所以晶片加工期间不再需要参照程序。因此，机械楔误差补偿程序和所需的机械部件可以从设计和工艺中除去。此外，机器部件(例如用于经典楔误差补偿程序的高精度间距滚珠)和客户的晶片之间因此不再需要机构接触。
根据本发明的，整个间隙设定系统集成地嵌入晶片卡盘101内，其提供了一种在现有的掩膜对准器上使用本卡盘的选择，而对掩膜对准器几乎不作改变。
虽然本发明已在附图和前述的描述中进行了阐释和说明，但是这些阐述和说明只是解释性或示例性的，不是限制性的。因此，本发明不限于所公开的实施例。公开的实施例的各种变型可以由本领域技术人员从附图、公开内容和后附的权利要求的研究中理解并通过实施权利要求的发明。在权利要求中，“包括”一词并不排除其他元件或步骤，不定冠词“a”和“an”并不排除复数并且可能意指“至少一个”。