一種三自由度光刻機(jī)雙工件臺(tái)框架氣浮補(bǔ)償方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于光刻機(jī)雙工件臺(tái)框架運(yùn)動(dòng)控制的高精度控制定位的技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著電子技術(shù)的發(fā)展，電子行業(yè)對(duì)芯片刻制效率和刻制精度的要求越來(lái)越高；光 刻機(jī)采用光學(xué)原理對(duì)芯片進(jìn)行刻制，刻制精度可以達(dá)到45nm;為了提高光刻機(jī)的生產(chǎn)效 率，普遍采用雙工件臺(tái)的設(shè)計(jì)方法，一個(gè)臺(tái)體處于曝光狀態(tài)，另一個(gè)臺(tái)體處于曝光檢測(cè)狀 態(tài)；完成后，系統(tǒng)需要公轉(zhuǎn)電機(jī)進(jìn)行工件臺(tái)轉(zhuǎn)換；光刻機(jī)在工作時(shí)對(duì)周圍環(huán)境要求很高，需 要將工件臺(tái)框架用氣族浮起，達(dá)到隔離外界干擾的效果；雙工件臺(tái)光刻機(jī)是對(duì)定位精度要 求極高的位置伺服控制系統(tǒng)，要求宏動(dòng)電機(jī)可以精確地定位曝光區(qū)、曝光檢測(cè)區(qū)，而且曝光 完成后需要能夠可靠地旋轉(zhuǎn)換臺(tái)；由于光刻機(jī)工件臺(tái)臺(tái)體框架由氣族浮起，會(huì)發(fā)生一定的 旋轉(zhuǎn)和位移，這將影響框架上的宏動(dòng)電機(jī)的定位位置；由于光刻機(jī)伺服控制系統(tǒng)高精度的 定位要求，這就存在換臺(tái)定位位置不準(zhǔn)確的問(wèn)題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明的目的是提供一種三自由度光刻機(jī)雙工件臺(tái)框架氣浮補(bǔ)償方法，是為了解 決光刻機(jī)工件臺(tái)框架偏移后，兩個(gè)工件臺(tái)不能夠正常換臺(tái)的問(wèn)題和框架的偏移為水平運(yùn) 動(dòng)、垂直運(yùn)動(dòng)和旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)三個(gè)自由度的運(yùn)動(dòng)的綜合的問(wèn)題。
[0004] 所述的目的是通過(guò)以下方案實(shí)現(xiàn)的：所述的一種三自由度光刻機(jī)雙工件臺(tái)框架氣 浮補(bǔ)償方法，它的方法步驟為：
[0005] 步驟一：在框架A的一個(gè)長(zhǎng)邊同一側(cè)固定安裝第一三角光傳感器1、第二三角光傳 感器2,在框架A的短邊上固定安裝第三三角光傳感器3 ;
[0006] 步驟二：在框架A未被氣族浮起之前，把此時(shí)框架A的位置記錄為初始位置；以公 轉(zhuǎn)電機(jī)4為中心，取框架A的長(zhǎng)邊為Y軸，框架A的短邊為X軸，建立坐標(biāo)，取框架A逆時(shí)針 旋轉(zhuǎn)為正向，記錄此初始位置的信息：取公轉(zhuǎn)電機(jī)4的控制給定：Gc^gX軸上的Xl電機(jī)的 控制給定為：Gxl(l;X軸上的X2電機(jī)的控制給定為：G x2(l;Y軸上的YAl電機(jī)/YA2電機(jī)的控制 給定為：Gyl(l/2(l;Y軸上的YBl電機(jī)/ΥΒ2電機(jī)的控制給定為：Gy3(l/4(l;第一三角光傳感器1、第 二三角光傳感器2和第三三角光傳感器3的測(cè)量值m2(l，m3(l;框架A的所有偏移情況均 可以用三個(gè)自由度的子運(yùn)動(dòng)來(lái)合成，分別為：①、框架A以公轉(zhuǎn)電機(jī)為中心旋轉(zhuǎn)角度Θ ;②、 框架A沿Y方向偏移Λ Y ;③、框架A沿X方向偏移ΛX ;框架A的每一種偏移狀態(tài)都可由： θ，ΛΥ，ΛΧ坐標(biāo)表示出來(lái)且一一對(duì)應(yīng)，求得三個(gè)量的值即可得到框架A的偏移情況，可以 根據(jù)這三個(gè)量來(lái)進(jìn)行補(bǔ)償；顯然，在初始位置θ = ΔΧ = ΔΥ = 〇;
[0007] 步驟三：設(shè)傳感器的測(cè)量值在初始值的基礎(chǔ)上變化了 Arn1, Λm2, Λm3,利用Am1, Am2求角度θ ;對(duì)于第一三角光傳感器I、第二三角光傳感器2有關(guān)系式：
[0008]
[0009]
[0010] 進(jìn)而求框架A的旋轉(zhuǎn)角度θ ;
[0011] 步驟四：以第二三角光傳感器2為研宄對(duì)象，計(jì)算三個(gè)運(yùn)動(dòng)對(duì)第二三角光傳感器2 讀數(shù)的影響：
[0012] (一）、框架A以公轉(zhuǎn)電機(jī)中心位置為中心，逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)角度Θ后對(duì)Y向的測(cè)量讀 數(shù)的影響，記為Ay';
[0013]
[0014] Ayl':以中心為圓心逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)角度Θ，扭曲長(zhǎng)方形且框架A右側(cè)短邊保持垂 直，短邊中點(diǎn)到公轉(zhuǎn)電機(jī)中心點(diǎn)的距離保持不變，此運(yùn)動(dòng)對(duì)Y向的測(cè)量讀數(shù)的影響量；
[0015] :在上述運(yùn)動(dòng)基礎(chǔ)上，以框架A右側(cè)短邊中點(diǎn)為圓心逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)角度Θ，此 運(yùn)動(dòng)對(duì)Y向的測(cè)量讀數(shù)的影響量；
[0016] (二）、在框架A旋轉(zhuǎn)后，沿X向位移ΛΧ，此時(shí)對(duì)Y向讀數(shù)的影響，設(shè)變化為Ay"，
[0017] Δ y;/ = Δ X^tan Θ
[0018] (三）、在上述運(yùn)動(dòng)的基礎(chǔ)上，框架A沿Y向位移Λ Y，設(shè)此運(yùn)動(dòng)對(duì)Y向讀數(shù)的影響 為 Δγ"'，
[0019] Ay"，= - ΔΥ
[0020] 第三三角光傳感器3的讀數(shù)變化為：
[0021 ] Δm3 = Ayr +Ay" +Ay" '
[0022] 即：
[0023]
[0024] 步驟五：以第二三角光傳感器2為研宄對(duì)象，計(jì)算三個(gè)運(yùn)動(dòng)對(duì)第二三角光傳感器2 讀數(shù)的影響：
[0025] ( -）、框架A以公轉(zhuǎn)電機(jī)中心為中心，逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)角度Θ后對(duì)X向的測(cè)量讀數(shù)的 影響，記為Δ ，
[0026]
[0027] Ax1':以公轉(zhuǎn)電機(jī)中心為圓心逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)角度Θ，并且保證框架A長(zhǎng)邊保持水 平，且長(zhǎng)邊中點(diǎn)到公轉(zhuǎn)電機(jī)中心的距離保持不變，此運(yùn)動(dòng)對(duì)ΔΧ的影響量；
[0028] Δχ2':以長(zhǎng)邊中點(diǎn)為圓心逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)角度Θ，此運(yùn)動(dòng)對(duì)ΛΧ的影響量；
[0029] (二）、在框架A旋轉(zhuǎn)后，沿Y向位移Λ Υ，此時(shí)對(duì)第二三角光傳感器2的讀數(shù)的影 響，設(shè)變化為Δχ"，
[0030] Δ X " = - Δ Y*tan Θ
[0031] (三）、在上述運(yùn)動(dòng)的基礎(chǔ)上，框架A沿X向位移Λ X，此運(yùn)動(dòng)對(duì)第二三角光傳感器 2的讀數(shù)的影響為Λ X"'，
[0032] Δ X;/ ' = - Δ X
[0033] 第二三角光傳感器2的讀數(shù)變化為：
[0034] Δm2 = Δχ; +Δχ" +Δχ" '
[0035] 即：
[0036]
[0037] 三式聯(lián)立：
[0038]
[0039] 得出框架A沿Y方向偏移的距離ΛΥ、在X向偏移的距離ΛΧ;根據(jù)θ，ΛΧ，ΛΥ的 值進(jìn)行電機(jī)給定補(bǔ)償；
[0040] 步驟六：
[0041] (1)補(bǔ)償公轉(zhuǎn)電機(jī)控制給定；
[0042] 公轉(zhuǎn)電機(jī)同樣以逆時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn)為正方向，角度范圍為0~180°，設(shè)為框架 A偏移后公轉(zhuǎn)的給定，得
[0043] G公轉(zhuǎn)=Gtl 公轉(zhuǎn) + Θ
[0044] (2)補(bǔ)償X/Y電機(jī)的控制給定
[0045] 框架A旋轉(zhuǎn)角度補(bǔ)償后，補(bǔ)償X、Y電機(jī)的控制給定；
[0046] 設(shè)補(bǔ)償后，X1、X2電機(jī)的給定為Gxl、Gx2, YA1/YA2、YB1/YB2電機(jī)的控制給定為Gyl/2、 Gy3/4,得：
[0047] Gxl= G χ1。- Δ Gx= G xl。- Δ Y*sin Θ - Δ X*cos Θ
[0048] Gyl/2= G yl0/20- Δ Gy= G yl0/20- Δ Y*cos θ + Δ X*sin θ
[0049] Gx2= G x20_ Δ Gx= G x20_ Δ Y*sin θ - Δ X*cos θ
[0050] Gy3/4= G y3(l/4Q- Δ Gy= G y3(l/4Q- Δ Y*cos θ + Δ X*sin θ
[0051] 其中：
[0052] Δ Gy: Δ X，Δ Y在ΥΑ1/ΥΑ2電機(jī)運(yùn)行方向上的投影和；
[0053] AGx: ΔΧ，ΔΥ在Xl電機(jī)運(yùn)行方向上的投影和。
[0054] 本發(fā)明可以實(shí)現(xiàn)光刻機(jī)雙工件臺(tái)的換臺(tái)補(bǔ)償，對(duì)于外界的對(duì)框架的干擾可以實(shí)時(shí) 動(dòng)態(tài)補(bǔ)償宏動(dòng)電機(jī)的控制給定，達(dá)到順利換臺(tái)的目的。優(yōu)點(diǎn)：將框架浮起后可以有效地隔離 地面震動(dòng)等干擾對(duì)于光刻機(jī)控制系統(tǒng)的影響，而且本專利對(duì)框架的偏移對(duì)電機(jī)給定進(jìn)行了 補(bǔ)償，使得框架浮起后仍能順利換臺(tái)，完成芯片的刻制。
【附圖說(shuō)明】
[0055] 圖1是本發(fā)明中涉及的硬件結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
【具體實(shí)施方式】 [0056] 一：結(jié)合圖1所示，它的方法步驟為：
[0057] 步驟一：在框架A的一個(gè)長(zhǎng)邊同一側(cè)固定安裝第一三角光傳感器1、第二三角光傳 感器2,在框架A的短邊上固定安裝第三三角光傳感器3 ;
[0058] 步驟二：在框架A未被氣族浮起之前，把此時(shí)框架A的位置記錄為初始位置；以公 轉(zhuǎn)電機(jī)4為中心，取框架A的長(zhǎng)邊為Y軸，框架A的短邊為X軸，建立坐標(biāo)，取框架A逆時(shí)針 旋轉(zhuǎn)為正向，記錄此初始位置的信息：取公轉(zhuǎn)電機(jī)4的控制給定：Gc^gX軸上的Xl電機(jī)的 控制給定為：Gxl(l;X軸上的X2電機(jī)的控制給定為：G x2(l;Y軸上的YAl電機(jī)/YA2電機(jī)的控制 給定為：Gyl(l/2(l;Y軸上的YBl電機(jī)/ΥΒ2電機(jī)的控制給定為：Gy3(l/4(l;第一三角光傳感器1、第 二三角光傳感器2和第三三角光傳感器3的測(cè)量值m2(l，m3(l;框架A的所有偏移情況均 可以用三個(gè)自由度的子運(yùn)動(dòng)來(lái)合成，分別為：①、框架A以公轉(zhuǎn)電機(jī)為中心旋轉(zhuǎn)角度Θ ;②、 框架A沿Y方向偏移Λ Y ;③、框架A沿X方向偏移ΛX ;框架A的每一種偏移狀態(tài)都可由： θ，ΛΥ，ΛΧ坐標(biāo)表示出來(lái)且一一對(duì)應(yīng)，求得三個(gè)量的值即可得到框架A的偏移情況，可以 根據(jù)這三個(gè)量來(lái)進(jìn)行補(bǔ)償；顯然，在初始位置θ = ΔΧ = ΔΥ = 〇;
[0059] 步驟三：設(shè)傳感器的測(cè)量值在初始值的基礎(chǔ)上變化了 Am1, Λm2, Λm3,利用Am1, Am2求角度θ ;對(duì)于第一三角光傳感器I、第二三角光傳感器2有關(guān)系式：
[0060]
[0061]
[0062] 進(jìn)而求框架A的旋轉(zhuǎn)角度Θ ;
[0063] 步驟四：以第二三角光傳感器2為研宄對(duì)象，計(jì)算三個(gè)運(yùn)動(dòng)對(duì)第二三角光傳感器2 讀數(shù)的影響：
[0064] ( -）、框架A以公轉(zhuǎn)電機(jī)中心位置為中心，逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)角度Θ后對(duì)Y向的測(cè)量讀 數(shù)的影響，記為Ay';
[0065]
[0066] AyP :以中心為圓