一种步进扫描投影光刻机掩模台硅片台扫描运动同步误差校正系统

摘要

本发明公开了一种适用于步进扫描投影光刻机的掩模台硅片台扫描运动同步误差校正系统，包括运动轨迹规划模块、运动控制模块、运动执行模块、同步误差校正模块。本发明的优点是，采用轨迹规划模块对扫描曝光过程中硅片台及掩模台的加速度、速度以及位置轨迹进行规划并数字化，此模块能针对不同的工件台的运动需求进行相应的轨迹规划，具有良好的移植性；针对步进扫描投影光刻机在扫描曝光过程中同步误差的特性，通过减小硅片台跟踪误差以及掩模台跟踪误差中同频部分信号的相位差来达到减小同步误差的目的，从同步误差的特性出发分析出误差校正方法；在同步误差校正模块中采用预测模块对跟踪误差中的频率信号进行预估计，有利于加快系统的运行速度。

主权项

一种步进扫描投影光刻机掩模台硅片台扫描运动同步误差校正系统，其特征在于，包括运动轨迹规划模块、运动控制模块、运动执行模块、同步误差校正模块，其中：所述的运动轨迹规划模块，根据掩模台和硅片台扫描运动过程中的轨迹特性将扫描过程中的加速度、速度以及位置轨迹数字化供掩模台和硅片台的运动控制模块使用；所述的运动控制模块，包括硅片台运动控制模块和掩模台运动控制模块，所述的运动控制模块根据接收的跟踪误差信号控制运动执行模块按照规划的轨迹运动；所述的运动执行模块，包括硅片台运动执行模块和掩模台运动执行模块，所述的掩模台运动执行模块接收并执行掩模台运动控制模块的输出的指令以及同步误差校正模块输出的误差校正指令驱动掩模台运动；硅片台运动执行模块接收并执行硅片台运动控制模块的指令驱动硅片台运动；所述的同步误差校正模块，包括预测模块、同频鉴相模块和误差补偿模块，所述的同步误差校正模块对硅片台跟踪误差和掩模台跟踪误差所包含的各频率信号进行预测估计，并对硅片台跟踪误差和掩模台跟踪误差中同频部分信号进行鉴相求出其相位差，最终将相位差信号转化为误差补偿信号，具体的，同步误差校正模块接收掩模台跟踪误差和硅片台跟踪误差，分别经预测模块中的掩模台跟踪误差预测模块和硅片台跟踪误差预测模块进行预测估计，提取各跟踪误差信号中的信号的主要频率；接着将两跟踪信号中提取出来的主要频率信号经同频鉴相模块求出其相位差，此相位差信息经误差补偿模块得到掩模台的校正信号，用于硅片台及掩模台同步运动误差的校正；其中，同步误差校正模块中掩模台的跟踪误差(a)经过掩模台跟踪误差预测模块(r)进行预测，对于误差信号中的主要频率成分进行预估计，即得到预估计的掩模台跟踪误差假设掩模台的跟踪误差信号由n个频率已知但相位和幅值信号未知的信号组成：$a\left(t\right)=\underset{i=1...n}{\Sigma }{x}_i\sin \left(2\pi f_{i}t\right)+y_i\cos \left(2\pi f_{i}t\right)$a(t)为掩模台跟踪误差信号，t为时间；f_i为跟踪误差信号的某一频率值；x_i和y_i为频率为f_i的误差信号正弦和余弦部分的幅值；某一时刻的系数x_i和y_i由过去的m组采样数据进行预估计：$\left(\begin{array}{ccccc}\sin \left(f_1{t}_1\right)& \cos \left(f_1{t}_1\right)& ···& \sin \left(f_n{t}_1\right)& \cos \left(f_n{t}_1\right)\\ \sin \left(f_1{t}_2\right)& \cos \left(f_1{t}_2\right)& ···& \cos \left(f_1{t}_2\right)& \cos \left(f_n{t}_2\right)\\ ·& ·& & ·& ·\\ ·& ·& & ·& ·\\ ·& ·& & ·& ·\\ \sin \left(f_1{t}_m\right)& \cos \left(f_1{t}_m\right)& ···& \cos \left(f_1{t}_m\right)& \cos \left(f_n{t}_m\right)\end{array}\right)\left(\begin{array}{c}{\hat{x}}_1\\ {\hat{y}}_1\\ ·\\ ·\\ ·\\ {\hat{x}}_n\\ {\hat{y}}_n\end{array}\right)=\left(\begin{array}{c}a\left(t_1\right)\\ a\left(t_2\right)\\ ·\\ ·\\ ·\\ a\left(t_m\right)\end{array}\right)$m的最小取值为m＝2n，t₁，t₂，…t_m为采样时间点；和为频率为f_i的误差信号正弦和余弦部分的幅值的估计值；a(t₁)，a(t₂)，…，a(t_m)为m次采样的误差值；令$A=\left(\begin{array}{ccccc}\sin \left(f_1{t}_1\right)& \cos \left(f_1{t}_1\right)& ···& \sin \left(f_n{t}_1\right)& \cos \left(f_n{t}_1\right)\\ \sin \left(f_1{t}_2\right)& \cos \left(f_1{t}_2\right)& ···& \cos \left(f_1{t}_2\right)& \cos \left(f_n{t}_2\right)\\ ·& ·& & ·& ·\\ ·& ·& & ·& ·\\ ·& ·& & ·& ·\\ \sin \left(f_1{t}_m\right)& \cos \left(f_1{t}_m\right)& ···& \cos \left(f_1{t}_m\right)& \cos \left(f_n{t}_m\right)\end{array}\right),$$\hat{p}=\left(\begin{array}{c}{\hat{x}}_1\\ {\hat{y}}_1\\ ·\\ ·\\ ·\\ {\hat{x}}_n\\ {\hat{y}}_n\end{array}\right),$$a_s=\left(\begin{array}{c}a\left(t_1\right)\\ a\left(t_2\right)\\ ·\\ ·\\ ·\\ a\left(t_m\right)\end{array}\right)$则$A\hat{p}=a_s$可得由此求得预估计时刻信号；硅片台的跟踪误差信号(b)与掩模台的跟踪误差信号(a)一样经硅片台跟踪误差预测模块(w)，对其主要频率成分进行预估计，即得到预估计的硅片台跟踪误差预估计的掩模台跟踪误差以及预估计的硅片台跟踪误差经同频鉴相模块，对跟踪误差中同频部分的相位进行鉴相，最终得到的相位差信息由误差补偿模块生成误差校正信号(c)至掩模台运动执行模块。