[发明专利]工件台和掩模台的同步控制方法及其系统

说明书

技术领域

本发明涉及光刻领域，尤其涉及工件台和掩模台的同步控制。

背景技术

光刻设备是一种将掩模图形应用到目标硅片上的机器，主要用于集成电路IC或其它微型器件的制造。通过光刻装置，具有不同掩模图案的多层掩模在精确对准下依次成像在涂覆有光刻胶的硅片上，例如半导体硅片或LCD板。光刻装置大体上分为两类，一类是步进光刻装置，通过将全部掩模图案一次曝光成像在硅片的一个曝光区域；另一类是扫描光刻装置，通过在扫描方向投影光场的正向或者反向扫描移动将所述的掩模成像于硅片上。步进扫描光刻机是半导体制造行业的关键设备，在光刻机系统中，工件台和掩模台按照一定的镜头倍率以纳米级精度进行步进和扫描运动，掩模图案通过光栅和透镜，缩小到一定倍率照射到硅片表面，通过掩模台和工件台的同步扫描运动，掩模的完整图案被印在硅片表面上一个芯片的区域内，然后工件台进入下一个芯片区域，开始下一次的扫描曝光，光刻机在步进扫描过程中的成像质量不仅取决于光学系统的质量，还取决于工件台和掩模台的动态定位及动态同步性能，工件台和掩模台的运行精度、速度、加速度以及动态定位和扫描同步性能对其最终生产出的芯片特征尺寸有很大影响。

工件台掩模台的同步控制策略分为两个部分，即静态位置同步和动态位置同步。静态位置同步，为相对静态，主要是针对位移和速度的同步，按照镜头倍率实现扫描过程中严格的位移和速度的同步轨迹规划；动态位置同步，指工件台掩模台扫描过程中，伺服误差的同步；针对伺服带宽的关系，扫描机采用的同步策略为掩模台跟随工件台的测量，即利用掩模台的高带宽跟随工件台的低带宽，稳定时间和同步误差能取得较好的效果，其特征在于：只在零速段进行动态位置同步，而在加速段和匀速段，断开动态位置同步信号。

影响位置同步误差的因素包括：工件台掩模台的位置误差，速度波动，电机输出力的波动，电流波动，端部效应，地面振动，负载变化，参数变化以及传感器噪声等等。由于工件台和掩模台受到扰动力的作用，因此，执行器实际输出的位移是由其控制器确定的驱动力和扰动力综合作用的结果，因而造成了实际位移与目标位移的误差，即位置误差。由于掩模台和工件台的位置同步误差是工件台和掩模台实际输出位移的差值，如果不对位置误差进行补偿，工件台掩模台各自的位置误差的累积必然导致同步误差增大。因此，在一定的产率前提下，如何控制和减小光刻机扫描曝光中的同步误差，提高产品的良率，是一个亟需解决的问题。

美国专利US2008239264A1公开了一种光刻装置，该装置提供了这样一种同步控制策略：光刻机曝光过程中，镜头的振动会通过干涉仪传递到工件台和掩模台，将工件台的误差乘以镜头倍率加入到掩模台的伺服误差中，同时将工件台的设定加速度减去其测量加速度的值乘以掩模台质量并乘以镜头倍率减入到掩模台的力信号处，通过将工件台镜头的加速度的差值前馈引入到掩模台的力信号处，减小了同步误差，最终改善了光刻机的精度。

然而，该专利文献所揭露的技术是一种简单合理的方法，但其不足之处在于，在精密运动装置的控制过程中，考虑到各种振动、噪声等对系统造成的干扰，该专利不能足够精确地控制误差的精度。

发明内容

有鉴于现有技术的上述缺陷，本发明所要解决的技术问题是提供一种适用于高精度步进扫描光刻机工件台掩模台的同步控制方法，控制和减小扫描曝光过程中伺服误差对工件台掩模台的同步控制误差的影响，使得工件台掩模台能够沿着设定的轨迹、速度、加速度指标进行步进扫描运动。

为了达成上述目的，本发明的一个方面为一种工件台和掩模台的同步控制方法，所述工件台和所述掩模台安装在光刻机的整机框架上，包括以下步骤：

设定所述工件台的期望位置信号，所述掩模台的期望位置信号设为0；

测量所述工件台的实际位置信号，通过所述工件台的期望位置信号和实际位置信号之差，获取所述工件台的伺服误差；

测量所述掩模台的实际位置信号，通过所述掩模台的期望位置信号和实际位置信号之差，获取所述掩模台的伺服误差；

将所述工件台的伺服误差乘以光刻机的镜头倍率减入到所述掩模台的伺服误差中同步；

将所述工件台的伺服误差减去所述掩模台的伺服误差除以镜头倍率后的差，再乘以所述掩模台的伺服刚度并乘以镜头倍率减入到掩模台的力信号处，以进行力信号补偿。

一些实施例中，还包括以下步骤：设定所述工件台的设定加速度；测量所述工件台的测量加速度，通过所述工件台的设定加速度和测量加速度之差，获取所述工件台的加速度误差；将所述工件台的加速度误差乘以镜头倍率再乘以掩模台质量减入到掩模台的力信号处，以进行力信号补偿。