[发明专利]一种工件台质量测校方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种工件台质量测校方法，特别涉及一种应用于光刻领域的工件台质量测校方法。

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。衡量这些光刻设备性能的重要指标是准确度，即在照射期间要移动的部件能够移动的准确度，要移动的部件包括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，控制系统中通常加入前馈控制。此时，很多的控制参数和机器常数需要标定，才能获得期望的控制效果。运动对象的质量属性是其中一个需要标定的机器常数，而且由于设计质量和实际加工制造装配质量会有误差，该误差会导致系统控制误差和系统结构动力学特性恶化，所以质量属性需要准确标定。

在精密光刻设备硅片台的设计中，通常采用高精度线性直驱三相电机进行伺服控制，同时为了减小高速运动的硅片台对外界的冲击，经常加入一个称为平衡质量的物体，使硅片台的反作用力作用到平衡质量体上，使得平衡质量与硅片台反向运动，这样，根据动量守恒和质心守恒定理，包括硅片台和平衡质量的硅片台系统内部能量守恒，对硅片台系统外部的系统的影响就相对较小。

根据动量守恒，硅片台在高速运动时，平衡质量会反向运动，两者的速度比等于质量的反比，这样，如果质量比准确标定的话，就可以根据硅片台运动的轨迹来规划出平衡质量的轨迹，使得在运动过程中，硅片台系统的质心保持不变，减小对外界的影响，同时也可增加硅片台的定位精度。

专利CN101059658A提出了一种在线校核运动质量的方法，这种方法通过比较测量的位置状态与目标位置状态，获得一组误差，然后采用一种非线性滤波算法获得改进后的运动质量校核值，加入到前馈通路中来实时调节系统，形成前馈控制环路。

该方法虽然可以实时的进行前馈系数的修正，但是存在以下一些问题：1、需要涉及一种非线性滤波算法，比较复杂；2、运动质量校核过程包含大量的数据处理，运算开销较大，需要较高的硬件配置；3、运动质量包含的部件比较多时，部件之间的非线性耦合性更加复杂，非线性滤波算法的准确度下降。

发明内容

本发明要解决的技术问题是现有技术工件台质量校核方法硬件配置高、计算复杂，为了解决上述技术问题，本发明提供了一种工件台质量测校方法，所述工件台上安装有电机动子，位于所述工件台下方的平衡质量上安装有电机定子，包括：

步骤1，规划所述工件台的匀速运动轨迹；

步骤2，所述电机驱动所述工件台按照规划的匀速运动轨迹做匀速运动，所述平衡质量受到所述工件台的作用力做相应的匀速运动，所述工件台采用闭环控制，所述平衡质量采用开环控制；

步骤3，根据所述平衡质量的位移、工件台相对于平衡质量的位移分别计算获得所述平衡质量的速度v_{bm_rel}、工件台相对于平衡质量的速度v_{ls2bm_rel}；

步骤4，根据工件台相对于平衡质量的速度v_{ls2bm_rel}计算获得所述电机的磁铁扰动力频率f_cog；

步骤5，根据磁铁扰动力频率f_cog和所述平衡质量的质量m_{bm_rel}计算获得所述工件台和所述平衡质量的质量比κ和所述工件台的质量m_ls。

进一步，所述电机动子为线圈，所述电机定子为磁铁。

优选的，所述工件台采用光栅尺测量获得所述工件台相对平衡质量的位移。

优选的，所述平衡质量采用光栅尺测量获得所述平衡质量的位移。

优选的，步骤3中所述平衡质量的位移、工件台相对于平衡质量的位移分别微分后获得所述平衡质量的速度v_{bm_rel}、工件台相对于平衡质量的速度v_{ls2bm_rel}。

优选的，步骤3中还包括对所述平衡质量的速度v_{bm_rel}、工件台相对于平衡质量的速度v_{ls2bm_rel}进行高阶多项式拟合。

优选的，步骤4和步骤5中间还包括对硅片台或者平衡质量匀速运动的速度进行频域识别，得到对应速度下的磁铁扰动力频率f_cog。

优选的，所述对应速度下的磁铁扰动力频率f_cog为一组数据，记为G1。