[发明专利]步进扫描投影光刻机同步控制器

说明书

本发明是申请号为200510023858.0、申请日为2005年2月5日的发明专利申请“步进扫描投影光刻机同步总线控制器及同步控制系统”的分案申请。

技术领域

本发明涉及步进扫描投影光刻机同步控制技术，特别是一种步进扫描投影光刻机同步控制器。

背景技术

步进扫描光刻机中，曝光过程与步进重复光刻机有所不同。光束通过一个狭缝并透过照明系统投影到掩模面上，掩模以设定的匀速通过这束光。同时，硅片在透镜的下方以相反方向运动。这种步进扫描光刻机与步进重复光刻机相比，具有更低的变形和更大面积的像场；同时，承载硅片的工件台和承载掩模的掩模台都能够实现高速运动，使得步进扫描光刻机具有很高的生产率，从而更好地满足了市场对半导体芯片加工的需求。

步进扫描投影光刻机的基本原理见图1，图1(a)为像场与狭缝曝光区域示意图，区域10为像场，其范围大于普通的步进重复光刻机，步进重复光刻机像场通常为22*22mm²，步进扫描光刻机可达到26*33mm²，阴影所示区域11为狭缝曝光区域。图1(b)为步进扫描投影光刻机工作状态示意图，步进扫描光刻机在执行曝光扫描时，首先将硅片27上待曝光的区域移动到透镜22的下方，硅片放在工件台21上，并在曝光过程中保持匀速运动。这个运动与掩模台23上的掩模26和扫描狭缝单元24的运动部分在时间上和位置上是严格同步的，同时硅片表面在曝光过程中一直保持在透镜22的最佳焦平面内。照明系统25在工件台21和掩模台23以指定速度到达指定位置时，被同步触发并开始提供曝光所需的光剂量28。

步进扫描光刻机通过掩模台23与工件台21相对同步运动的方式，并与照明等其它子模块协同工作，实现曝光动作。由于套刻精度、关键尺寸等决定曝光质量的因素，要求光刻机中参与曝光的各个子模块在动作时序上精确同步。

步进扫描光刻机与步进重复光刻机相比，需要更加注意同步的问题，这是因为：

(1)对所有涉及的子模块，扫描必须在相同的时间段内完成。具体来说，工件台和掩模台必须在完全相同的时间段内通过事先规划好的轨迹；照明系统必须在相同的时间段内提供均匀分布的正确剂量；狭缝控制系统必须与掩模台同步地打开和关闭它的狭缝。

(2)对于所有涉及的子模块，扫描的起始时刻和结束时刻必须相同。具体而言，工件台和掩模台必须在照明系统开始提供曝光剂量的时刻，以正确的速度到达正确的位置。

通过以上的分析可以得出，对于曝光扫描同步，要求所有涉及的子模块必须在扫描时序上取得严格一致。

另外，参与曝光的子模块需要一段时间为实际扫描做准备，这个时间段称为准备时间，主要用于激光器预充电以及工件台和掩模台开始加速最终达到并保持在指定的速度。实际扫描时间是指照明系统提供光源、同时工件台和掩模台以匀速运动、硅片均匀曝光、完成曝光动作所需的时间。

因此，光刻机中一次扫描是由准备阶段和实际扫描阶段构成的。

由于生产率和性能的要求，一次扫描结束后应能够直接进入到下一次扫描，而在两次扫描中间不出现停顿，这样的扫描称为连续曝光扫描。为了实现连续曝光扫描，要求在进行当前扫描的同时能够为下一次扫描准备必需的信息。连续曝光扫描中，下一次扫描的准备时间和实际扫描时间需要根据当前扫描的信息获得，因此系统只能超前一步规划；同时，连续曝光同步扫描过程中，由于外部条件的变化需要应用先前完成的扫描信息修正后续的曝光参数。

从以上的分析可以得出如下结论：实现连续曝光扫描同步控制，需要特定的机制保证扫描过程中涉及的子模块的动作是严格同步的；为了保证各个子模块间的同步信号误差严格控制在允许的范围内，需要同步控制器在时间上进行精准的控制。

发明内容

本发明的目的是提供一种同步总线控制器及同步控制系统，实现了步进扫描投影光刻机曝光扫描的同步信号控制。以同步总线数据传输作为时间基准，通过同步总线的最小时间单元，严格控制各个信号的时间点，从而实现各个子模块之间信号的实时和同步。

为实现上述目的，本发明是这样实现的：

一种步进扫描投影光刻机同步总线控制器，其特征在于：它通过三类同步信号实现内部和外部分系统的同步：①同步状态广播，②单线同步信号，③同步触发信号，其中：

同步状态广播，是在同步广播数据传输周期中向同步总线提供当前的扫描状态；

单线同步信号是一种外同步信号，用以同步与同步总线控制器不在同一个VME机箱内的外部控制板卡，应用于对照明控制系统和对准控制系统的同步；