一种三自由度光刻机双工件台框架气浮补偿方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于光刻机双工件台框架运动控制的高精度控制定位的技术领域。
【背景技术】
[0002] 随着电子技术的发展，电子行业对芯片刻制效率和刻制精度的要求越来越高；光 刻机采用光学原理对芯片进行刻制，刻制精度可以达到45nm;为了提高光刻机的生产效 率，普遍采用双工件台的设计方法，一个台体处于曝光状态，另一个台体处于曝光检测状 态；完成后，系统需要公转电机进行工件台转换；光刻机在工作时对周围环境要求很高，需 要将工件台框架用气族浮起，达到隔离外界干扰的效果；双工件台光刻机是对定位精度要 求极高的位置伺服控制系统，要求宏动电机可以精确地定位曝光区、曝光检测区，而且曝光 完成后需要能够可靠地旋转换台；由于光刻机工件台台体框架由气族浮起，会发生一定的 旋转和位移，这将影响框架上的宏动电机的定位位置；由于光刻机伺服控制系统高精度的 定位要求，这就存在换台定位位置不准确的问题。
【发明内容】
[0003] 本发明的目的是提供一种三自由度光刻机双工件台框架气浮补偿方法，是为了解 决光刻机工件台框架偏移后，两个工件台不能够正常换台的问题和框架的偏移为水平运 动、垂直运动和旋转运动三个自由度的运动的综合的问题。
[0004] 所述的目的是通过以下方案实现的：所述的一种三自由度光刻机双工件台框架气 浮补偿方法，它的方法步骤为：
[0005] 步骤一：在框架A的一个长边同一侧固定安装第一三角光传感器1、第二三角光传 感器2,在框架A的短边上固定安装第三三角光传感器3 ;
[0006] 步骤二：在框架A未被气族浮起之前，把此时框架A的位置记录为初始位置；以公 转电机4为中心，取框架A的长边为Y轴，框架A的短边为X轴，建立坐标，取框架A逆时针 旋转为正向，记录此初始位置的信息：取公转电机4的控制给定：Gc^gX轴上的Xl电机的 控制给定为：Gxl(l;X轴上的X2电机的控制给定为：G x2(l;Y轴上的YAl电机/YA2电机的控制 给定为：Gyl(l/2(l;Y轴上的YBl电机/ΥΒ2电机的控制给定为：Gy3(l/4(l;第一三角光传感器1、第 二三角光传感器2和第三三角光传感器3的测量值m2(l，m3(l;框架A的所有偏移情况均 可以用三个自由度的子运动来合成，分别为：①、框架A以公转电机为中心旋转角度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的每一种偏移状态都可由： θ，ΛΥ，ΛΧ坐标表示出来且一一对应，求得三个量的值即可得到框架A的偏移情况，可以 根据这三个量来进行补偿；显然，在初始位置θ = ΔΧ = ΔΥ = 〇;
[0007] 步骤三：设传感器的测量值在初始值的基础上变化了 Arn1, Λm2, Λm3,利用Am1, Am2求角度θ ;对于第一三角光传感器I、第二三角光传感器2有关系式：
[0008]
[0009]
[0010] 进而求框架A的旋转角度θ ;
[0011] 步骤四：以第二三角光传感器2为研宄对象，计算三个运动对第二三角光传感器2 读数的影响：
[0012] (一）、框架A以公转电机中心位置为中心，逆时针旋转角度Θ后对Y向的测量读 数的影响，记为Ay';
[0013]
[0014] Ayl':以中心为圆心逆时针旋转角度Θ，扭曲长方形且框架A右侧短边保持垂 直，短边中点到公转电机中心点的距离保持不变，此运动对Y向的测量读数的影响量；
[0015] :在上述运动基础上，以框架A右侧短边中点为圆心逆时针旋转角度Θ，此 运动对Y向的测量读数的影响量；
[0016] (二）、在框架A旋转后，沿X向位移ΛΧ，此时对Y向读数的影响，设变化为Ay"，
[0017] Δ y;/ = Δ X^tan Θ
[0018] (三）、在上述运动的基础上，框架A沿Y向位移Λ Y，设此运动对Y向读数的影响 为 Δγ"'，
[0019] Ay"，= - ΔΥ
[0020] 第三三角光传感器3的读数变化为：
[0021 ] Δm3 = Ayr +Ay" +Ay" '
[0022] 即：
[0023]
[0024] 步骤五：以第二三角光传感器2为研宄对象，计算三个运动对第二三角光传感器2 读数的影响：
[0025] ( -）、框架A以公转电机中心为中心，逆时针旋转角度Θ后对X向的测量读数的 影响，记为Δ ，
[0026]
[0027] Ax1':以公转电机中心为圆心逆时针旋转角度Θ，并且保证框架A长边保持水 平，且长边中点到公转电机中心的距离保持不变，此运动对ΔΧ的影响量；
[0028] Δχ2':以长边中点为圆心逆时针旋转角度Θ，此运动对ΛΧ的影响量；
[0029] (二）、在框架A旋转后，沿Y向位移Λ Υ，此时对第二三角光传感器2的读数的影 响，设变化为Δχ"，
[0030] Δ X " = - Δ Y*tan Θ
[0031] (三）、在上述运动的基础上，框架A沿X向位移Λ X，此运动对第二三角光传感器 2的读数的影响为Λ X"'，
[0032] Δ X;/ ' = - Δ X
[0033] 第二三角光传感器2的读数变化为：
[0034] Δm2 = Δχ; +Δχ" +Δχ" '
[0035] 即：
[0036]
[0037] 三式联立：
[0038]
[0039] 得出框架A沿Y方向偏移的距离ΛΥ、在X向偏移的距离ΛΧ;根据θ，ΛΧ，ΛΥ的 值进行电机给定补偿；
[0040] 步骤六：
[0041] (1)补偿公转电机控制给定；
[0042] 公转电机同样以逆时针方向旋转为正方向，角度范围为0~180°，设为框架 A偏移后公转的给定，得
[0043] G公转=Gtl 公转 + Θ
[0044] (2)补偿X/Y电机的控制给定
[0045] 框架A旋转角度补偿后，补偿X、Y电机的控制给定；
[0046] 设补偿后，X1、X2电机的给定为Gxl、Gx2, YA1/YA2、YB1/YB2电机的控制给定为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电机运行方向上的投影和；
[0053] AGx: ΔΧ，ΔΥ在Xl电机运行方向上的投影和。
[0054] 本发明可以实现光刻机双工件台的换台补偿，对于外界的对框架的干扰可以实时 动态补偿宏动电机的控制给定，达到顺利换台的目的。优点：将框架浮起后可以有效地隔离 地面震动等干扰对于光刻机控制系统的影响，而且本专利对框架的偏移对电机给定进行了 补偿，使得框架浮起后仍能顺利换台，完成芯片的刻制。
【附图说明】
[0055] 图1是本发明中涉及的硬件结构示意图。
【具体实施方式】
【具体实施方式】 [0056] 一：结合图1所示，它的方法步骤为：
[0057] 步骤一：在框架A的一个长边同一侧固定安装第一三角光传感器1、第二三角光传 感器2,在框架A的短边上固定安装第三三角光传感器3 ;
[0058] 步骤二：在框架A未被气族浮起之前，把此时框架A的位置记录为初始位置；以公 转电机4为中心，取框架A的长边为Y轴，框架A的短边为X轴，建立坐标，取框架A逆时针 旋转为正向，记录此初始位置的信息：取公转电机4的控制给定：Gc^gX轴上的Xl电机的 控制给定为：Gxl(l;X轴上的X2电机的控制给定为：G x2(l;Y轴上的YAl电机/YA2电机的控制 给定为：Gyl(l/2(l;Y轴上的YBl电机/ΥΒ2电机的控制给定为：Gy3(l/4(l;第一三角光传感器1、第 二三角光传感器2和第三三角光传感器3的测量值m2(l，m3(l;框架A的所有偏移情况均 可以用三个自由度的子运动来合成，分别为：①、框架A以公转电机为中心旋转角度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的每一种偏移状态都可由： θ，ΛΥ，ΛΧ坐标表示出来且一一对应，求得三个量的值即可得到框架A的偏移情况，可以 根据这三个量来进行补偿；显然，在初始位置θ = ΔΧ = ΔΥ = 〇;
[0059] 步骤三：设传感器的测量值在初始值的基础上变化了 Am1, Λm2, Λm3,利用Am1, Am2求角度θ ;对于第一三角光传感器I、第二三角光传感器2有关系式：
[0060]
[0061]
[0062] 进而求框架A的旋转角度Θ ;
[0063] 步骤四：以第二三角光传感器2为研宄对象，计算三个运动对第二三角光传感器2 读数的影响：
[0064] ( -）、框架A以公转电机中心位置为中心，逆时针旋转角度Θ后对Y向的测量读 数的影响，记为Ay';
[0065]
[0066] AyP :以中心为圆