[發明專利]步進掃描投影光刻機同步控制器

有效

• 申請號: 200710165019.1
• 申請日: 2005-02-05
• 公開（公告）號: CN101149567A
• 公開（公告）日: 2008-03-26
• 發明（設計）人: 劉世元;陳勇輝;池蜂;周暢;韋學志
• 申請（專利權）人: 上海微電子裝備有限公司
• 主分類號: G03F7/20
• 分類號: G03F7/20;H04L12/00
• 代理公司: 上海新天專利代理有限公司
• 代理人: 王敏杰

本發明是申請號為200510023858.0、申請日為2005年2月5日的發明專利申請“步進掃描投影光刻機同步總線控制器及同步控制系統”的分案申請。

技術領域

本發明涉及步進掃描投影光刻機同步控制技術，特別是一種步進掃描投影光刻機同步控制器。

背景技術

步進掃描光刻機中，曝光過程與步進重復光刻機有所不同。光束通過一個狹縫并透過照明系統投影到掩模面上，掩模以設定的勻速通過這束光。同時，硅片在透鏡的下方以相反方向運動。這種步進掃描光刻機與步進重復光刻機相比，具有更低的變形和更大面積的像場；同時，承載硅片的工件臺和承載掩模的掩模臺都能夠實現高速運動，使得步進掃描光刻機具有很高的生產率，從而更好地滿足了市場對半導體芯片加工的需求。

步進掃描投影光刻機的基本原理見圖1，圖1(a)為像場與狹縫曝光區域示意圖，區域10為像場，其范圍大于普通的步進重復光刻機，步進重復光刻機像場通常為22*22mm²，步進掃描光刻機可達到26*33mm²，陰影所示區域11為狹縫曝光區域。圖1(b)為步進掃描投影光刻機工作狀態示意圖，步進掃描光刻機在執行曝光掃描時，首先將硅片27上待曝光的區域移動到透鏡22的下方，硅片放在工件臺21上，并在曝光過程中保持勻速運動。這個運動與掩模臺23上的掩模26和掃描狹縫單元24的運動部分在時間上和位置上是嚴格同步的，同時硅片表面在曝光過程中一直保持在透鏡22的最佳焦平面內。照明系統25在工件臺21和掩模臺23以指定速度到達指定位置時，被同步觸發并開始提供曝光所需的光劑量28。

步進掃描光刻機通過掩模臺23與工件臺21相對同步運動的方式，并與照明等其它子模塊協同工作，實現曝光動作。由于套刻精度、關鍵尺寸等決定曝光質量的因素，要求光刻機中參與曝光的各個子模塊在動作時序上精確同步。

步進掃描光刻機與步進重復光刻機相比，需要更加注意同步的問題，這是因為：

(1)對所有涉及的子模塊，掃描必須在相同的時間段內完成。具體來說，工件臺和掩模臺必須在完全相同的時間段內通過事先規劃好的軌跡；照明系統必須在相同的時間段內提供均勻分布的正確劑量；狹縫控制系統必須與掩模臺同步地打開和關閉它的狹縫。

(2)對于所有涉及的子模塊，掃描的起始時刻和結束時刻必須相同。具體而言，工件臺和掩模臺必須在照明系統開始提供曝光劑量的時刻，以正確的速度到達正確的位置。

通過以上的分析可以得出，對于曝光掃描同步，要求所有涉及的子模塊必須在掃描時序上取得嚴格一致。

另外，參與曝光的子模塊需要一段時間為實際掃描做準備，這個時間段稱為準備時間，主要用于激光器預充電以及工件臺和掩模臺開始加速最終達到并保持在指定的速度。實際掃描時間是指照明系統提供光源、同時工件臺和掩模臺以勻速運動、硅片均勻曝光、完成曝光動作所需的時間。

因此，光刻機中一次掃描是由準備階段和實際掃描階段構成的。

由于生產率和性能的要求，一次掃描結束后應能夠直接進入到下一次掃描，而在兩次掃描中間不出現停頓，這樣的掃描稱為連續曝光掃描。為了實現連續曝光掃描，要求在進行當前掃描的同時能夠為下一次掃描準備必需的信息。連續曝光掃描中，下一次掃描的準備時間和實際掃描時間需要根據當前掃描的信息獲得，因此系統只能超前一步規劃；同時，連續曝光同步掃描過程中，由于外部條件的變化需要應用先前完成的掃描信息修正后續的曝光參數。

從以上的分析可以得出如下結論：實現連續曝光掃描同步控制，需要特定的機制保證掃描過程中涉及的子模塊的動作是嚴格同步的；為了保證各個子模塊間的同步信號誤差嚴格控制在允許的范圍內，需要同步控制器在時間上進行精準的控制。

發明內容

本發明的目的是提供一種同步總線控制器及同步控制系統，實現了步進掃描投影光刻機曝光掃描的同步信號控制。以同步總線數據傳輸作為時間基準，通過同步總線的最小時間單元，嚴格控制各個信號的時間點，從而實現各個子模塊之間信號的實時和同步。

為實現上述目的，本發明是這樣實現的：

一種步進掃描投影光刻機同步總線控制器，其特征在于：它通過三類同步信號實現內部和外部分系統的同步：①同步狀態廣播，②單線同步信號，③同步觸發信號，其中：

同步狀態廣播，是在同步廣播數據傳輸周期中向同步總線提供當前的掃描狀態；

單線同步信號是一種外同步信號，用以同步與同步總線控制器不在同一個VME機箱內的外部控制板卡，應用于對照明控制系統和對準控制系統的同步；