[发明专利]一种工件台平衡质量质心测试校准方法

说明书

技术领域

本发明涉及光刻技术，尤其涉及一种工件台平衡质量质心测试校准方法。

背景技术

光刻设备是一种将掩模图案曝光成像到硅片上的设备。已知的光刻设备包括步进重复式和步进扫描式光刻设备。衡量这些光刻设备的一个重要的方面就是准确度，即在照射期间要移动的部件能够移动的准确度，所述要移动的部件有：承载掩模图案的掩模台，承载硅片的硅片台。一般情况下，都会采用位置反馈，利用标准的基于PID（比例-积分-微分）的控制系统进行控制。同时，为了获得纳米级别的位置准确度，以及快速的响应时间，就要求光刻设备有较大的加速度和对测量基准框架较小的冲击，而这两项指标往往是相互矛盾的，所以，在许多光刻设备中，都采用硅片台-平衡质量的结构，硅片台电机产生较大的加速度来满足快速响应的要求，硅片台电机的反力作用到平衡质量上，平衡质量反向运动来吸收硅片台的冲击，来满足对测量基准框架较小冲击的要求。硅片台-平衡质量系统在运动过程中，满足质心守恒。实际中，平衡质量电机驱动中心为质心点，但是测量中心往往取形心点，这样，在实现控制的时候，就存在控制信号从形心位置到质心位置的转换，这个转换和质心和形心的位置偏差密切相关，如果质心和形心位置没有很好的测校，偏差较大的话，控制性能就不会达到需要的精度，而且也会引起电机的过大出力，产生较大热功耗。所以为了获得较好的光刻设备性能，平衡质量的质心需要准确标定。

发明内容

针对上述技术问题，本发明测试校准质心的基本思路为，在硅片台-平衡质量系统中，平衡质量在硅片台电机反力作用下以及平衡质量本身电机作用下运动，其运动位移由相应的测量机构检测。单独拿平衡质量作为研究对象，给平衡质量Rz轴加入闭环控制，其反馈信号由上面提到的检测机构测量变换得到。平衡质量的X和Y自由度方向开环不进行控制。当只给Rz向注入运动轨迹信号，如果平衡质量的质心和形心（即测量机构的测量中心）水平向完全重合时，经测量机构测量变换得到的平衡质量Rz自由度的测量值是跟随输入轨迹值，而X和Y自由度的测量值应该为零。但是，当平衡质量的质心和形心不重合，即质心相对形心存在X和（或）Y方向的偏心时，测量变换得到的值的X和（或）Y方向会有一定的位移输出，而该位移输出的大小与Rz旋转的角度以及质心相对形心X、Y方向的偏心有关，由此我们可以通过测量传感器的输出以及Rz的旋转运动量来得到质心相对形心的偏心。

据此，本发明提出了一种质心测校的方法，通过平衡质量位置传感器可以测校出平衡质量在形心坐标系下的质心，通过硅片台-平衡质量系统的质心守恒，进一步地得到硅片台的质心的运动轨迹。

本发明提出的工件台平衡质量质心测试校准方法，具有以下步骤：

步骤一、针对平衡质量生成N组Rz轨迹，设定最大测试次数M；

步骤二、假设初始时质心偏差                                               、为零，设定XY向质心的搜索阈值spec_x和spec_y；

步骤三、选择X、Y、Rz轴的测试模型，将此时的、值代入到测试模型中，选择一组Rz轨迹，注入到测试模型；

步骤四、运行测试模型，得到平衡质量零速段位移测量输出，进而得到XYRz三自由度的位移输出、和，根据公式：计算出此时的、值并记录；

步骤五、输入下一组Rz轨迹，重复步骤三和步骤四，得到不同的、值并记录；

步骤六、记录N次值以后，求平均，得到该组测试完成后的质心偏差、值；

步骤七、判断是否完成了M次测试，若未完成，则对得到的、，分别与设定的搜索阈值spec_x、spec_y进行比较，如果、均小于搜索阈值，则认为测校完成，并确认质心的偏移量为、；如果、中至少一个大于搜索阈值，将此时的、值代入测试模型，重复步骤三~六，直到、值小于设定的搜索阈值，完成测校；或者直到测试次数大于设定的测试次数M，完成测校。

其中，所述轨迹为包含位移、速度和加速度等运动参数的三阶运动轨迹。

其中，所述测试模型在XY轴为开环，在Rz轴为闭环。 

其中，利用光栅尺实现所述Rz轴的闭环。

其中，所述光栅尺为二维光栅尺。

本发明的质心测试校准方法通过平衡质量物理传感器的测量值来确定平衡质量质心相对物理传感器测量中心的质心偏差，该方法简单实用，不需要增加额外的测试装置。

附图说明

关于本发明的优点与精神可以通过以下的发明详述及所附图式得到进一步的了解。