專利名稱：電子束曝光過程樣片步進定位誤差動態(tài)補償系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電子束曝光過程樣片步進定位誤差補償系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
在電子束曝光機的分場拼接曝光過程中，被加工的樣片的步進移動距離的準確性決定了場拼接曝光質(zhì)量的優(yōu)劣。上述的樣片步進距離是在閉環(huán)測量控制系統(tǒng)驅(qū)動下由樣片臺沿著曝光場的X和Y方向的運動而獲得的。但是由于樣片臺本身的慣性、機械摩擦以及為了提高生產(chǎn)效率而使用較高的樣片臺運動速度等原因，樣片的實際步進距離和理想的移動距離之間會產(chǎn)生數(shù)個微米的偏差。為了解決這個偏差，通常采取兩種措施。第一是進一步縮小PID閉環(huán)控制過程中目標位置區(qū)間。這種辦法的缺點是延長了樣片定位時間，而且還可能造成整個工件臺系統(tǒng)的自激振蕩。第二種辦法是采用壓電陶瓷電機驅(qū)動樣片臺的移動。但是由于摩擦力的存在，上述兩種定位方式都會殘存一定的定位誤差，而且均不能避免由于外界震動干擾或者自激震動引起的定位誤差。

發(fā)明內(nèi)容
為了有效地補償樣片步進定位誤差，本發(fā)明提出了一種獨立于樣片步進定位控制系統(tǒng)的步進定位誤差高速動態(tài)補償系統(tǒng)。它的工作原理是把從位置測量系統(tǒng)傳輸過來的樣片的X方向和Y方向步進定位誤差轉(zhuǎn)換為精確的偏置電壓信號，疊加到電子束曝光機電子光學系統(tǒng)的X方向和Y方向偏轉(zhuǎn)線圈的偏轉(zhuǎn)電壓控制器中。通過這對偏置電壓信號對偏轉(zhuǎn)線圈的控制，使電子束斑在樣片上的位置發(fā)生微小改變，從而實現(xiàn)了對樣片步進定位誤差的補償。由于本發(fā)明的補償方法是完全通過高速的控制電路形式處理實現(xiàn)的，所以它具有非常高的補償速度。因此對外界不規(guī)律的機械震動干擾所產(chǎn)生的樣片步進定位位置誤差也同樣能夠?qū)崿F(xiàn)動態(tài)補償?shù)男Ч?br> 本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下本發(fā)明由CPLD邏輯電路模塊、X方向高速光電隔離模塊、Y方向高速光電隔離模塊、X方向16位高速高精度數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊、Y方向16位高速高精度數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊、X方向輸出極性控制模塊、Y方向輸出極性控制模塊、X方向衰減匹配器、Y方向衰減匹配器等九個處理模塊組成。
本發(fā)明9個模塊之間的連接方式如下X方向步進定位誤差信號和Y方向步進定位誤差信號分別通過獨立的16位數(shù)據(jù)線與本發(fā)明的接口電路CPLD邏輯電路模塊的輸入數(shù)據(jù)線XIN0-XIN15以及YIN0-YIN15相連接。X方向高速光電隔離模塊的輸入數(shù)據(jù)線XMLD0-XMLD15和CPLD邏輯電路模塊的U2輸出數(shù)據(jù)線B0-B15相連接；Y方向高速光電隔離模塊的輸入數(shù)據(jù)線YMLD0-YMLD15和CPLD邏輯電路模塊的U3輸出數(shù)據(jù)線B0-B15相連接。X方向高速光電隔離模塊的輸出數(shù)據(jù)線D0-D15與X方向16位高速高精度數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊的輸入數(shù)據(jù)線XDLB0-XDLB15相連接Y方向高速光電隔離模塊的輸出數(shù)據(jù)線D0-D15與Y方向16位高速高精度數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊的輸入數(shù)據(jù)線XDLB0-XDLB15連接。X方向輸出極性控制模塊的輸入端點(X方向同向器的X-SIN和X方向反向器的X-RIN)與16位高速高精度數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊的輸出端口X-OUT連接；Y方向輸出極性控制模塊的輸入端(Y方向同向器的Y-SIN和Y方向反向器的Y-RIN)與16位高速高精度數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊的輸出端口Y-OUT連接。X方向衰減匹配器的輸入端XDEC與X方向輸出極性控制模塊的輸出端XPOUT相連接；Y方向衰減匹配器的輸入端YDEC與Y方向輸出極性控制模塊的輸出端YPOUT相連接。
各個模塊內(nèi)部的邏輯連接如下在CPLD邏輯電路模塊中，從位置測量系統(tǒng)傳輸過來的X方向步進定位誤差信號和Y方向步進定位誤差信號分別通過獨立的16位數(shù)據(jù)線與本發(fā)明的接口電路CPLD邏輯電路模塊中芯片U1的輸入數(shù)據(jù)線XIN0-XIN15以及YIN0-YIN15相連接。U1的輸出端數(shù)據(jù)線XO0-XO15與U2的輸入數(shù)據(jù)線A0-A15連接，U1的輸出端數(shù)據(jù)線YO0-YO15與U3的輸入數(shù)據(jù)線A0-A15連接。U2的輸出數(shù)據(jù)線B0-B15和U3的輸出數(shù)據(jù)線B0-B15作為CPLD邏輯電路模塊的X方向和Y方向16位偏移二進制碼輸出端。
X方向高速光電隔離模塊的輸入數(shù)據(jù)線XMLD0-XMLD15和CPLD邏輯電路模塊的U2輸出數(shù)據(jù)線B0-B15相連接；Y方向高速光電隔離模塊的輸入數(shù)據(jù)線YMLD0-YMLD15和CPLD邏輯電路模塊的U3輸出數(shù)據(jù)線B0-B15相連接。X方向和Y方向高速光電隔離模塊的輸入級的電源連接外部電源EXTV；X方向和Y方向高速光電隔離模塊的輸出級的電源連接本系統(tǒng)內(nèi)部電源INV。X方向高速光電隔離模塊的輸出數(shù)據(jù)線D0-D15與X方向16位高速高精度數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊的輸入數(shù)據(jù)線XDLB0-XDLB15相連接Y方向高速光電隔離模塊的輸出數(shù)據(jù)線D0-D15與Y方向16位高速高精度數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊的輸入數(shù)據(jù)線XDLB0-XDLB15連接。調(diào)壓器VR1的1端、2端分別和X方向16位高速高精度數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊的Ref in端、Ref out端連接；調(diào)壓器VR2的1端、2端分別和X方向16位高速高精度數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊的Ref out端、Offset端連接。調(diào)壓器VR3的1端、2端分別和Y方向16位高速高精度數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊的Ref in端、Ref out端連接；調(diào)壓器VR4的1端、2端分別和Y方向16位高速高精度數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊的Ref out端、Offset端連接。
X方向輸出極性控制模塊的輸入端點X方向同向器的X-SIN，X方向反向器的X-RIN與16位高速高精度數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊的輸出端口X-OUT連接；Y方向輸出極性控制模塊的輸入端Y方向同向器的Y-SIN，Y方向反向器的Y-RIN與16位高速高精度數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊的輸出端口Y-OUT連接。X方向同向器的輸出端X-SOUT與X方向極性選擇開關(guān)的輸入端S相連接X方向反向器的輸出端X-ROUT與X方向極性選擇開關(guān)的輸入端R相連接。Y方向同向器的輸出端Y-SOUT與Y方向極性選擇開關(guān)的輸入端S相連接；Y方向反向器的輸出端Y-ROUT與Y方向極性選擇開關(guān)的輸入端R相連接。
X方向衰減匹配器的輸入端XDEC與X方向極性選擇器的輸出端XPOUT相連接；Y方向衰減匹配器的輸入端YDEC與Y方向極性選擇器的輸出端YPOUT相連接。XDEC信號輸入到電阻RX的第一管腳YDEC信號輸入到電阻RY的第一管腳。電阻RX的第二管腳與分壓器XPM的第一管腳相連接；電阻RY的第二管腳與分壓器YPM的第一管腳相連接。分壓器XPM的第二管腳和分壓器YPM的第二管腳接地。分壓器XPM的第三管腳作為本發(fā)明的X方向最終輸出信號XAIN；分壓器YPM的第三管腳作為本發(fā)明的Y方向最終輸出信號YAIN。


圖1電子束曝光過程樣片步進定位誤差動態(tài)補償系統(tǒng)原理圖；圖2CPLD邏輯電路模塊結(jié)構(gòu)圖；圖3X，Y方向高速光電隔離模塊結(jié)構(gòu)圖；圖4X，Y方向16位高速高精度數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊結(jié)構(gòu)圖；圖5X，Y方向輸出極性控制模塊結(jié)構(gòu)圖；圖6X，Y方向衰減匹配器結(jié)構(gòu)圖。
具體實施例方式
以下結(jié)合附圖和具體實施方式
詳細說明本發(fā)明。
如圖1所示，本發(fā)明由CPLD邏輯電路模塊1、X方向高速光電隔離模塊2、Y方向高速光電隔離模塊3、X方向16位高速高精度數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊4、Y方向16位高速高精度數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊5、X方向輸出極性控制模塊6、Y方向輸出極性控制模塊7、X方向衰減匹配器8、Y方向衰減匹配器9等九個處理模塊組成。
X方向誤差信號和Y方向誤差信號是電子束曝光機位置測量系統(tǒng)提供的X方向和Y方向樣片步進定位誤差信號，都是16位二進制數(shù)，其中最高位表示誤差符號。X方向步進定位誤差信號和Y方向步進定位誤差信號分別通過獨立的16位數(shù)據(jù)線與本發(fā)明的接口電路CPLD邏輯電路模塊1的輸入數(shù)據(jù)線XIN0-XIN15以及YIN0-YIN15相連接。X方向高速光電隔離模塊2的輸入數(shù)據(jù)線XMLD0-XMLD15和CPLD邏輯電路模塊1的U2輸出數(shù)據(jù)線B0-B15相連接；Y方向高速光電隔離模塊3的輸入數(shù)據(jù)線YMLD0-YMLD15和CPLD邏輯電路模塊1的U3輸出數(shù)據(jù)線B0-B15相連接。X方向高速光電隔離模塊2的輸出數(shù)據(jù)線D0-D15與X方向16位高速高精度數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊4的輸入數(shù)據(jù)線XDLB0-XDLB15相連接；Y方向高速光電隔離模塊3的輸出數(shù)據(jù)線D0-D15與Y方向16位高速高精度數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊5的輸入數(shù)據(jù)線XDLB0-XDLB15連接。X方向輸出極性控制模塊6的輸入端點X方向同向器的X-SIN和X方向反向器的X-RIN與16位高速高精度數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊4的輸出端口X-OUT連接；Y方向輸出極性控制模塊7的輸入端Y方向同向器的Y-SIN和Y方向反向器的Y-RIN與16位高速高精度數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊5的輸出端口Y-OUT連接。X方向衰減匹配器8的輸入端XDEC與X方向輸出極性控制模塊6的輸出端XPOUT相連接；Y方向衰減匹配器9的輸入端YDEC與Y方向輸出極性控制模塊7的輸出端YPOUT相連接。
電子束曝光機位置測量系統(tǒng)提供X方向和Y方向樣片步進定位誤差信號，經(jīng)過上面的運算和電路處理后輸出，用于補償樣片在X、Y方向步進定位誤差的X、Y方向偏置電壓輸出信號。
圖2為CPLD邏輯電路模塊1的結(jié)構(gòu)圖。在此模塊中U1采用XC95144邏輯芯片，U2和U3采用CY74FCT16245芯片。從電子束曝光機位置測量系統(tǒng)傳輸過來的X方向誤差信號和Y方向誤差信號分別通過獨立的16位數(shù)據(jù)線與CPLD邏輯電路模塊[1]中芯片U 1的數(shù)據(jù)線XIN0-XIN15以及YIN0-YIN15相連接。U1的輸出端數(shù)據(jù)線XO0-XO15與U2的輸入數(shù)據(jù)線A0-A15連接，U1的輸出端數(shù)據(jù)線YO0-YO15與U3的輸入數(shù)據(jù)線A0-A15連接。U2的輸出數(shù)據(jù)線B0-B15和U3的輸出數(shù)據(jù)線B0-B15作為CPLD邏輯電路模塊1的X方向和Y方向16位偏移二進制碼輸出端。X方向誤差信號和Y方向誤差信號分別通過獨立的16位數(shù)據(jù)線接入CPLD邏輯電路模塊1數(shù)據(jù)線XIN0-XIN15以及YIN0-YIN15，嵌入在U1中的邏輯程序自動把16位的X、Y方向誤差信號變換為符合DAC運算的偏移二進制碼。然后把這個X，Y方向的偏移二進制碼分別通過CPLD輸出數(shù)據(jù)線XO0-XO15和YO0-YO15傳輸給U2，U3的輸入端A0-A15。U2和U3起到透明傳輸和提高驅(qū)動能力的作用。因此X，Y方向的偏移二進制碼通過各自的B0-B15輸出給下一級處理電路。
圖3是X方向高速光電隔離模塊2和Y方向高速光電隔離模塊3的結(jié)構(gòu)圖。X方向高速光電隔離模塊2的輸入數(shù)據(jù)線XMLD0-XMLD15和CPLD邏輯電路模塊1的U2輸出數(shù)據(jù)線B0-B15相連接，Y方向高速光電隔離模塊3的輸入數(shù)據(jù)線YMLD0-YMLD15和CPLD邏輯電路模塊1的U3輸出數(shù)據(jù)線B0-B15相連接。X方向高速光電隔離模塊2和Y方向高速光電隔離模塊3輸入級的電源連接外部電源EXTV，X方向高速光電隔離模塊2和Y方向高速光電隔離模塊3的輸出級的電源連接本系統(tǒng)內(nèi)部電源INV。X方向高速光電隔離模塊2的輸出數(shù)據(jù)線D0-D15與X方向16位高速高精度數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊4的輸入數(shù)據(jù)線XDLB0-XDLB15相連接，Y方向高速光電隔離模塊3的輸出數(shù)據(jù)線D0-D15與Y方向16位高速高精度數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊5的輸入數(shù)據(jù)線XDLB0-XDLB15連接。
X方向高速光電隔離模塊2和Y方向高速光電隔離模塊3采用的是HCPL2530芯片。經(jīng)過CPLD邏輯電路模塊1進行偏移二進制處理后的X、Y方向數(shù)據(jù)通過16位數(shù)據(jù)線B0-B15傳輸?shù)絏方向高速光電隔離模塊2的輸入端XMLD0-XMLD15和Y高速光電隔離模塊3的輸入端YMLD0-YMLD15。X方向高速光電隔離模塊2和Y方向高速光電隔離模塊3的輸入級的電源連接外部電源EXTV；X方向高速光電隔離模塊2和Y方向高速光電隔離模塊3的輸出級的電源連接本系統(tǒng)內(nèi)部電源INV。內(nèi)外電源相互獨立可以起到隔離外部電源干擾信號和保護本發(fā)明系統(tǒng)電路的作用。經(jīng)過光電隔離模塊后，X、Y方向信號通過各自的數(shù)據(jù)線D0-D15輸出。
圖4是X方向16位高速高精度數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊4、Y方向16位高速高精度數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊5的結(jié)構(gòu)圖。如圖4所示，調(diào)壓器VR1的1端、2端分別和X方向16位高速高精度數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊4的Ref in端、Ref out端連接，調(diào)壓器VR2的1端、2端分別和X方向16位高速高精度數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊4的Ref out端、Offset端連接；調(diào)壓器VR3的1端、2端分別和Y方向16位高速高精度數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊4的Ref in端、Ref out端連接，調(diào)壓器VR4的1端、2端分別和Y方向16位高速高精度數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊4的Ref out端、Offset端連接。
X方向16位高速高精度數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊4、Y方向16位高速高精度數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊5采用AD669芯片，通過它可以實現(xiàn)雙極性±10V的輸出，分辨率達到0.3毫伏。X、Y方向隔離模塊輸出的偏移二進制數(shù)據(jù)D0-D15通過數(shù)據(jù)線連接到X方向16位高速高精度數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊4的輸入端XDLB0-XDLB15和Y方向16位高速高精度數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊5的輸入端YDLB0-YDLB15。VR1起調(diào)節(jié)X方向數(shù)模轉(zhuǎn)換增益的作用。VR1的輸入端2連接AD669芯片的Ref out端；VR1的輸出端1連接AD669芯片的Ref in端。通過調(diào)節(jié)VR1中箭頭端的位置可以改變Ref in端的參考電壓值，達到改變增益的目的。VR2起調(diào)節(jié)X方向數(shù)模轉(zhuǎn)換零點的作用。VR2的輸入端1連接AD669芯片的Ref out端；VR2的輸出端2連接AD669芯片的Offset端。通過調(diào)節(jié)VR2中箭頭端的位置可以改變Offset端的參考電壓值，達到精確調(diào)零的目的。圖4中VR3、VR4作用和VR1、VR1相同，用來調(diào)節(jié)Y方向數(shù)模轉(zhuǎn)換的增益和零點。通過該數(shù)模轉(zhuǎn)換的作用，把輸入的X，Y方向偏移二進制數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為原始的X，Y方向偏置電壓信號，然后分別經(jīng)過X-OUT和Y-OUT端口輸出。
圖5是X方向輸出極性控制模塊6和Y方向輸出極性控制模塊7的結(jié)構(gòu)圖。如圖5所示，X方向輸出極性控制模塊6的輸入端點X方向同向器的X-SIN，X方向反向器的X-RIN與X方向16位高速高精度數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊4的輸出端口X-OUT連接；Y方向輸出極性控制模塊7的輸入端Y方向同向器的Y-SIN，Y方向反向器的Y-RIN與Y方向16位高速高精度數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊5的輸出端口Y-OUT連接。X方向同向器的輸出端X-SOUT與X方向極性選擇開關(guān)的輸入端S相連接，X方向反向器的輸出端X-ROUT與X方向極性選擇開關(guān)的輸入端R相連接。Y方向同向器的輸出端Y-SOUT與Y方向極性選擇開關(guān)的輸入端S相連接，Y方向反向器的輸出端Y-ROUT與Y方向極性選擇開關(guān)的輸入端R相連接。
圖5中的X，Y兩路的同向器和反向器均使用低溫漂的OP07運放。X，Y方向輸入信號分別來自圖4所示的X-OUT和Y-OUT。輸入信號經(jīng)過同向器后保持電壓極性不變；而經(jīng)過反向器后電壓極性翻轉(zhuǎn)。然后X方向的同向器和反向器輸出信號X-SOUT、X-ROUT分別接入X方向極性選擇開關(guān)的S端和R端；Y方向的同向器和反向器輸出信號Y-SOUT、Y-ROUT分別接入Y方向極性選擇開關(guān)的S端和R端。根據(jù)不同的電子束曝光機的樣片步進定位需求的誤差補償極性的差異，通過控制方向極性選擇開關(guān)的狀態(tài)就可以選擇極性相匹配的偏置電壓輸出。如圖5所示，X方向輸出極性控制模塊的輸出端是XPOUT；Y方向輸出極性控制模塊的輸出端是YPOUT。
圖6是X方向衰減匹配器8和Y方向衰減匹配器9的結(jié)構(gòu)圖。
X方向衰減匹配器8的輸入端XDEC與X方向輸出極性控制模塊6的輸出端XPOUT相連接；Y方向衰減匹配器9的輸入端YDEC與Y方向輸出極性控制模塊7的輸出端YPOUT相連接。XDEC信號輸入到電阻RX的第一管腳，YDEC信號輸入到電阻RY的第一管腳；電阻RX的第二管腳與分壓器XPM的第一管腳相連接，電阻RY的第二管腳與分壓器YPM的第一管腳相連接；分壓器XPM的第二管腳和分壓器YPM的第二管腳接地，分壓器XPM的第三管腳作為X方向最終輸出信號XAIN，分壓器YPM的第三管腳作為Y方向最終輸出信號YAIN。
X、Y方向衰減匹配器采用型號為20圈2K的三端電位器。如圖6所示，X、Y方向的輸入信號首先分別接入到RX和RY的第一管腳。RX和RY的作用是當X方向衰減匹配器8和Y方向衰減匹配器9中的分壓器XPM或YPM的電阻值調(diào)到0時，使X方向輸出極性控制模塊6和Y方向輸出極性控制模塊7中的運放不會發(fā)生因為接地而引起輸出電流過大而受到損害。分壓器XPM和YPM作用是調(diào)節(jié)偏置電壓信號的幅值，用來和不同尺度的電子束曝光場相匹配。本發(fā)明樣片步進誤差偏置電壓信號由分壓器XPM第三管腳XAIN和YPM的第三管腳YAIN輸出。
本發(fā)明工作過程是X方向誤差信號和Y方向誤差信號分別通過獨立的16位數(shù)據(jù)線接入CPLD邏輯電路模塊后，CPLD內(nèi)部程序首先判斷X，Y方向誤差信號的最高位。如果最高位是1，則此方向的16位輸入信號將被CPLD邏輯電路模塊1全部原樣輸出給該方向的高速光電隔離模塊2、3；如果最高位是0，則此方向的輸入信號，除去最高位保持0不變外，其余15位將被CPLD邏輯電路模塊1取反后，組成新的16位信號輸出給該方向的高速光電隔離模塊2、3。這一步實現(xiàn)了樣片步進定位誤差碼向偏移二進制碼的轉(zhuǎn)換。X、Y方向16位偏移二進制碼經(jīng)過各自的高速光電隔離模塊2、3后進入到本系統(tǒng)的核心模塊X，Y方向16位高速高精度數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊4、5。當輸入的16位偏移二進制碼的最高位是0時，數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊4、5的芯片AD669輸出的轉(zhuǎn)換電壓是負的；當輸入的16位偏移二進制碼的最高位是1時，數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊4、5的芯片AD669輸出的轉(zhuǎn)換電壓是正的。在數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊4、5里X，Y方向的偏移二進制碼被精確轉(zhuǎn)換為帶符號的原始X，Y方向偏置電壓信號。如果偏置電壓信號直接疊加到電子束曝光機的掃描線圈中，會產(chǎn)生補償極性相反和幅值不匹配的現(xiàn)象。根據(jù)不同的電子束曝光機的樣片步進定位誤差補償方向來設(shè)置輸出極性。通過改變X，Y方向輸出極性控制模塊6、7的極性選擇開關(guān)狀態(tài)可以靈活地設(shè)置原始X，Y方向偏置電壓的輸出極性。在輸出極性設(shè)置好后，下一步是調(diào)整X，Y方向衰減匹配器模塊的輸出。在電子束曝光過程中，曝光場大小的改變必然改變偏置電壓和曝光場的尺寸對應關(guān)系。通過調(diào)整調(diào)壓器XPM和YPM來改變輸出端XAIN，YAIN的偏置電壓信號幅值。最終得到符合電子束曝光機需要的樣片步進誤差補償?shù)钠秒妷盒盘枴?br> 本發(fā)明可以應用于各種電子束曝光機的樣片步進移動過程中位置誤差動態(tài)補償。在正常曝光過程中，本系統(tǒng)對樣片步進移動位置誤差的動態(tài)補償?shù)念l率達到100KHz，補償分辨率達到1.2nm。本發(fā)明可以在電子束曝光機上實現(xiàn)半導體行業(yè)中掩模板的曝光制作工藝。同時，本發(fā)明亦可應用到其它依靠線圈偏轉(zhuǎn)來實現(xiàn)控制束流進行加工的系統(tǒng)中，如離子束加工系統(tǒng)。
權(quán)利要求
1.一種電子束曝光過程樣片步進定位誤差動態(tài)補償系統(tǒng)，其特征在于它由CPLD邏輯電路模塊[1]、X方向高速光電隔離模塊[2]、Y方向高速光電隔離模塊[3]、X方向16位高速高精度數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊[4]、Y方向16位高速高精度數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊[5]、X方向輸出極性控制模塊[6]、Y方向輸出極性控制模塊[7]、X方向衰減匹配器[8]、Y方向衰減匹配器[9]等組成；X方向步進定位誤差信號和Y方向步進定位誤差信號分別通過獨立的16位數(shù)據(jù)線與接口電路CPLD邏輯電路模塊[1]的輸入數(shù)據(jù)線XIN0-XIN15以及YIN0-YIN15連接；X方向高速光電隔離模塊[2]的輸入數(shù)據(jù)線XMLD0-XMLD15和CPLD邏輯電路模塊[1]的U2輸出數(shù)據(jù)線B0-B15連接，Y方向高速光電隔離模塊[3]的輸入數(shù)據(jù)線YMLD0-YMLD15和CPLD邏輯電路模塊[1]的U3輸出數(shù)據(jù)線B0-B15相連接；X方向高速光電隔離模塊[2]的輸出數(shù)據(jù)線D0-D15與X方向16位高速高精度數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊[4]的輸入數(shù)據(jù)線XDLB0-XDLB15相連接，Y方向高速光電隔離模塊[3]的輸出數(shù)據(jù)線D0-D15與Y方向16位高速高精度數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊[5]的輸入數(shù)據(jù)線XDLB0-XDLB15連接；X方向輸出極性控制模塊[6]的輸入端點X方向同向器的X-SIN和X方向反向器的X-RIN與16位高速高精度數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊[4]的輸出端口X-OUT連接，Y方向輸出極性控制模塊[7]的輸入端Y方向同向器的Y-SIN，Y方向反向器的Y-RIN與16位高速高精度數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊[5]的輸出端口Y-OUT連接；X方向衰減匹配器[8]的輸入端XAIN與X方向輸出極性控制模塊[6]的輸出端XPOUT相連接，Y方向衰減匹配器[9]的輸入端YAIN與Y方向輸出極性控制模塊[7]的輸出端YPOUT相連接。
2.按照權(quán)利要求1所說的電子束曝光過程樣片步進定位誤差動態(tài)補償系統(tǒng)，其特征在于所述的CPLD邏輯電路模塊[1]中，X方向步進定位誤差信號和Y方向步進定位誤差信號分別通過獨立的16位數(shù)據(jù)線與CPLD邏輯電路模塊[1]中芯片U1的數(shù)據(jù)線XIN0-XIN15以及YIN0-YIN15相連接，U1的輸出端數(shù)據(jù)線XO0-XO15與U2的輸入數(shù)據(jù)線A0-A15連接，U1的輸出端數(shù)據(jù)線YO0-YO15與U3的輸入數(shù)據(jù)線A0-A15連接；U2的輸出數(shù)據(jù)線B0-B15和U3的輸出數(shù)據(jù)線B0-B15作為CPLD邏輯電路模塊[1]的X方向和Y方向16位偏移二進制碼輸出端。
3.按照權(quán)利要求1所說的電子束曝光過程樣片步進定位誤差動態(tài)補償系統(tǒng)，其特征在于所述的X方向高速光電隔離模塊[2]的輸入數(shù)據(jù)線XMLD0-XMLD15和CPLD邏輯電路模塊[1]的U2輸出數(shù)據(jù)線B0-B15相連接，Y方向高速光電隔離模塊[3]的輸入數(shù)據(jù)線YMLD0-YMLD15和CPLD邏輯電路模塊[1]的U3輸出數(shù)據(jù)線B0-B15相連接；X方向高速光電隔離模塊[2]輸入級的電源和Y方向高速光電隔離模塊[3]輸入級的電源連接外部電源EXTV，X方向高速光電隔離模塊[2]和Y方向高速光電隔離模塊[3]的輸出級的電源連接本系統(tǒng)內(nèi)部電源INV；X方向高速光電隔離模塊[2]的輸出數(shù)據(jù)線D0-D15與X方向16位高速高精度數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊[4]的輸入數(shù)據(jù)線XDLB0-XDLB15相連接，Y方向高速光電隔離模塊[3]的輸出數(shù)據(jù)線D0-D15與Y方向16位高速高精度數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊[5]的輸入數(shù)據(jù)線XDLB0-XDLB15連接；調(diào)壓器VR1的1端、2端分別和X方向16位高速高精度數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊[4]的Ref in端、Ref out端連接，調(diào)壓器VR2的1端、2端分別和X方向16位高速高精度數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊[4]的Ref out端、Offset端連接；調(diào)壓器VR3的1端、2端分別和Y方向16位高速高精度數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊[4]的Ref in端、Ref out端連接，調(diào)壓器VR4的1端、2端分別和Y方向16位高速高精度數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊[4]的Ref out端、Offset端連接。
4.按照權(quán)利要求1所說的電子束曝光過程樣片步進定位誤差動態(tài)補償系統(tǒng)，其特征在于所述X方向輸出極性控制模塊[6]的輸入端點X方向同向器的X-SIN，X方向反向器的X-RIN與16位高速高精度數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊[4]的輸出端口X-OUT連接，Y方向輸出極性控制模塊[7]的輸入端Y方向同向器的Y-SIN，Y方向反向器的Y-RIN與16位高速高精度數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊[5]的輸出端口Y-OUT連接；X方向同向器的輸出端X-SOUT與X方向極性選擇開關(guān)的輸入端S相連接，X方向反向器的輸出端X-ROUT與X方向極性選擇開關(guān)的輸入端R相連接；Y方向同向器的輸出端Y-SOUT與Y方向極性選擇開關(guān)的輸入端S相連接，Y方向反向器的輸出端Y-ROUT與Y方向極性選擇開關(guān)的輸入端R相連接。
5.按照權(quán)利要求1所說的電子束曝光過程樣片步進定位誤差動態(tài)補償系統(tǒng)，其特征在于所述的X方向衰減匹配器[8]的輸入端XDEC與X方向輸出極性控制模塊[6]的輸出端XPOUT相連接，Y方向衰減匹配器[9]的輸入端YDEC與Y方向輸出極性控制模塊[7]的輸出端YPOUT相連接；XDEC信號輸入到電阻RX的第一管腳，YDEC信號輸入到電阻RY的第一管腳；電阻RX的第二管腳與分壓器XPM的第一管腳相連接，電阻RY的第二管腳與分壓器YPM的第一管腳相連接；分壓器XPM的第二管腳和分壓器YPM的第二管腳接地，分壓器XPM的第三管腳作為X方向最終輸出信號XAIN，分壓器YPM的第三管腳作為Y方向最終輸出信號YAIN。
全文摘要
電子束曝光過程樣片步進定位誤差動態(tài)補償系統(tǒng)，包括CPLD邏輯電路模塊(1)、X方向高速光電隔離模塊(2)、Y方向高速光電隔離模塊(3)、X方向16位高速高精度數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊(4)、Y方向16位高速高精度數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊(5)、X方向輸出極性控制模塊(6)、Y方向輸出極性控制模塊(7)、X方向衰減匹配器(8)、Y方向衰減匹配器(9)。電子束曝光過程中樣片X方向位置誤差信號和Y方向位置誤差信號分別通過獨立的16位數(shù)據(jù)線與CPLD邏輯電路模塊(1)連接，經(jīng)過運算和轉(zhuǎn)化，最終在輸出端口上得到X方向和Y方向的偏轉(zhuǎn)電壓信號。此信號導入到電子束曝光機的偏轉(zhuǎn)線圈控制電路，控制電子束曝光機的聚焦電子束的掃描位置實現(xiàn)對樣片步進誤差的動態(tài)補償。
文檔編號G03F9/00GK1888979SQ20051001202
公開日2007年1月3日 申請日期2005年6月28日 優(yōu)先權(quán)日2005年6月28日
發(fā)明者方光榮, 殷伯華, 靳鵬云, 彭開武 申請人:中國科學院電工研究所