CN108702229B - 用于光刻设备的控制系统和方法 - Google Patents

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Abstract

一种用于在第一时基中的第一开始时间值初始化第一模块(120)中的第一操作的方法，该方法包括生成时钟信号(402,116)，基于该时钟信号(116)在第一模块(120)中生成第二时基(403)，确定第二时基中的第二同步值(405)，确定与第二时基中第二同步值对应的第一时基中的第一同步值(406)，基于第一时基中的第一同步值和开始时间值确定第二时基中的开始触发值(410)，并基于第一模块(120)中第二时基的开始触发值和当前值来初始化第一模块(120)中的第一操作(411)。

Description

用于光刻设备的控制系统和方法
技术领域
本发明大体涉及用于初始化系统模块中的操作的方法和系统，且更具体地涉及用于对在系统(诸如带电粒子光刻系统)的两个或更多模块中操作的初始化进行同步的方法和系统。
背景技术
带电粒子光刻设备通常包括用于执行相应操作的若干模块。模块包括例如一种照明光学模块，其包括带电粒子束源，孔径阵列模块，射束转换模块(其包括射束消隐器阵列)，图案数据流模块，投影光学模块(其可包括射束偏转器阵列和投影透镜阵列)，以及用于控制承载晶片的可移动晶片台的台控制模块。
光刻设备的模块或子系统根据发送到各个模块的指令执行相应的操作。这些指令可以包括模块的标识符或地址，模块要执行的操作的指示，以及模块开始执行操作的开始时间。
由不同模块执行的操作通常必须彼此同步，例如带电粒子小射束的调制必须与在整个晶片表面的小射束的扫描同步，并且这些操作必须与晶片台的移动同步。随着光刻设备的图案化分辨率增加，并且带电粒子小射束的数量增加，这种操作同步所需的精度变得更高。
在现有技术系统中，控制器和子系统均包括同步的时钟电路。例如，专利公开US2010/0001770A1公开了一种系统，其包括具有主时钟112、122的第一节点10、12，以及具有从时钟22的第二节点20。在第一节点使用同步系统13且在第二节点使用从时钟时基控制器21来同步主时钟和从时钟的时基。然后，分别通过参考主时钟和从时钟来执行第一节点和第二节点的启动操作。然而，时钟电路及其同步的精度要求的提高需要更复杂和昂贵的解决方案。
发明内容
本发明旨在提供用于通过光刻设备中的一个或多个模块执行相应的一个或多个操作并且特别是开始相应的一个或多个操作的改进的准确度。
根据本发明的一个方面，提供了一种用于控制在光刻设备中的一个或多个模块中一个或多个操作的启动的方法和系统。一个或多个模块可以通过网络连接到控制器。
在一个方面，本发明包括一种用于在第一时基中的第一开始时间值处初始化第一模块中的第一操作的方法，该方法包括生成时钟信号；基于所述时钟信号在所述第一模块中生成第二时基；确定所述第二时基中的第二同步值；确定与所述第二时基中的第二同步值对应的第一时基中的第一同步值；基于所述第一时基中的第一同步值和开始时间值确定所述第二时基中的开始触发值；和基于所述第一模块中的第二时基的开始触发值和当前值，初始化所述第一模块中的第一操作。
第一时基可以包括时间尺度，例如，以天和/或小时和/或分钟和/或秒和其细分来测量。第一时基可以由每个模块中的时钟电路生成，或者由主时钟电路或控制器或与模块通信的其他电路中的时钟电路生成。确定第一同步值的步骤可包括生成同步信号，并根据在第一时基中接收同步信号的时间确定第一同步值。该步骤包括当由具有时钟电路的单元接收到同步信号时，存储由生成第一时基的时钟电路所指示的时间。
第二时基可以与第一时基不同，但是在一些实施例中，它们可以是相同的。第一和第二时基不需要基于共同时基操作，并且它们不需要彼此同步。可以在不参考(或不知道)第二时基的情况下设置第一时基中的第一开始时间。
第二时基可以包括基于时钟信号生成的计数值。每个模块可以包括计数电路，用于基于时钟信号生成计数值。第二同步值可以对应于通过接收同步信号确定的第二时基中的值。当第二时基包括计数值时，第二同步值可以包括计数值的重置值，例如，确定第二同步值可以包括基于同步信号的接收而重置生成计数值的计数电路。同步信号可以与时钟信号组合以形成单个组合信号，该单个组合信号用于确定第一和第二同步值。
当第一同步值是表示接收同步信号的时间的第一时基中的时间，并且第二时基是在接收到同步信号时被重置的计数值时，则第一同步值表示重置第二时基(即计数值)的时间(在第一时基中)。以这种方式，第一和第二时基可以同步。
确定开始触发值的步骤可包括：基于开始时间值和第一同步值确定第一时基中的相对开始时间，其中开始触发值是第二时基中的值，其对应于第一时基中的相对开始时间。确定相对开始时间可以包括计算第一时基中的第一同步值和开始时间值之间的差值，例如，通过从开始时间值中减去第一同步值。确定开始触发值可以包括：基于开始时间值和第一同步值确定第一时基中的相对开始时间，其中开始触发值对应于第二时基中与第一时基的相对开始时间对应的计数值。当第二时基是计数值时，相对开始时间表示第一时基中自第二时基计数值重置以来的时间量。
当第二时基是计数值时，可以在计数值对应于开始触发值时初始化第一操作。
该方法还可以包括：在第二模块中启动第二操作，包括：基于时钟信号在第二模块中生成第二时基，以及基于第二模块中的第二时基的开始触发值和当前值而初始化第二模块中的第二操作。第二时基可以包括基于时钟信号在第一和第二模块中的每一个中生成计数值。第二同步值可以对应于第一和第二模块中的每一个中的计数值的重置。该方法还可以包括在第三模块中启动第三操作，包括基于时钟信号在第三模块中生成第二时基，以及基于第三模块中的第二时基的开始触发值和当前值而初始化第三模块中的第三操作。
当应用于光刻系统中时，第一模块可包括台控制模块，并且第一操作可包括在扫描期间平台的预定移动，第二模块可包括投影光学模块且第二操作可包括所述未消隐小射束横跨目标表面上的预定扫描偏转，并且所述第三模块可以包括图案数据流模块，且所述第三操作可以包括将预定数据部分传输到射束转换模块，以消隐所选择的带电粒子小射束。
第一模块可以是经由第一网络连接到控制器的多个模块中的一个，并且控制器可以将标识第一操作的一个或多个指令经由第一网络发送到第一模块。
时钟信号可以经由第二网络发送到多个模块，并且第二时基可以包括计数值，并且每个模块分别基于时钟信号生成计数值。
第一同步值可以由控制器或模块根据在第一时基中接收同步信号的时间来确定，并且在第一模块中的第二同步值被设置为第二时基中通过接收到同步信号所确定的值。
第一同步值可以由第一模块根据第一时基中接收到同步信号的时间来确定，且在第一模块中的第二同步值可以设置为第二时基中的通过接收到同步信号所确定的值。以这种方式，同步信号可用于同步第一和第二时基。时钟信号和同步信号可以组合并经由第二网络发送到多个模块。时钟信号和组合时钟信号(即，包括同步信号)可都被分配至模块，或者可仅将组合时钟信号分配至模块。
控制器可以确定开始时间值和开始触发值，并且经由第一网络将开始触发值发送到第一模块。可选地，控制器可以确定开始时间值并通过第一网络将开始时间值发送到第一模块，并且第一模块确定开始触发值。可选地，第一模块可以既确定开始时间值又确定开始触发值。在另一可选方案中，控制器可基于开始时间值和第一同步值确定第一时基中的相对开始时间，并将相对开始时间发送到第一模块，并且第一模块可根据相对开始时间确定开始触发值。
第一模块和第二模块可以经由第一网络连接到控制器，并且控制器可以将开始时间值和/或开始触发值发送到第一模块，并且经由第一网络发送指示启动第一操作的一个或多个指令至第一模块，并且控制器还可以经由第一网络将开始时间值和/或开始触发值以及指示启动第二操作的一个或多个指令发送至第二模块。
在另一方面，本发明包括一种用于在第一时基中的第一开始时间值初始化第一模块中的第一操作的系统。该系统包括时钟，用于生成时钟信号；用于基于时钟信号在第一模块中生成第二时基的装置；用于确定与所述第二时基中的第二同步值对应的所述第一时基中的第一同步值的装置；用于基于所述第一时基中的第一同步值和开始时间值确定第二时基中的开始触发值的装置。所述第一模块包括用于基于所述第二时基的开始触发值和当前值而初始化所述第一模块中的第一操作的装置。
用于确定第一同步值的装置可被配置成根据在第一时基中接收同步信号的时间来确定第一同步值，并且还可以包括用于确定第二同步值的装置，该装置被配置成确定与第二时基中的值相对应的第二同步值，该第二时基中的值通过第一模块接收同步信号所确定。同步信号可以与时钟信号组合，并且该组合时钟信号(包括同步信号)可以被发送到第一模块。
用于生成第二时基的装置可以包括用于基于时钟信号生成计数值的计数电路。第二同步值可以对应于计数电路的重置值。
用于确定开始触发值的装置可被配置成基于开始时间值和第一同步值确定第一时基中的相对开始时间，其中开始触发值是第二时基中与第一时基的相对开始值对应的值。具体地，用于确定开始触发值的装置可被配置成通过计算第一同步值和开始时间值之间的差来确定相对开始时间。用于确定开始触发值的装置可被配置成基于开始时间值和第一同步值来确定第一时基中的相对开始时间，其中开始触发值对应于第二时基中的计数值，该第二时基中的计数值对应于第一时基中的相对开始时间。
用于初始化第一操作的装置可被配置成在计数值对应于开始触发值时初始化第一操作。
第一和第二时基可以彼此不同或相同，例如，两者都是计数值或两者都是在相同的时间单位内测量的。可以以数天和/或小时和/或分钟和/或秒和/或其细分中测量第一时基。
该系统还可以被配置成在第二模块中启动第二操作，其中该系统还包括用于基于时钟信号在第二模块中生成第二时基的装置，其中第二模块包括用于基于第二时基中的开始触发值和当前值而初始化第二模块中的第二操作的装置。对于该系统，第二时基可以包括基于时钟信号在第一和第二模块中的每一个中生成的计数值。第二同步值可以对应于第一和第二模块中的每一个中的计数值的重置。第一模块包括台控制模块，且第一操作包括台的预定移动，以及第二模块可包括小射束偏转模块，且第二操作包括小射束的预定扫描偏转。
该系统还可以进一步被配置成在第三模块中启动第三操作，其中该系统还包括用于基于时钟信号在第三模块中生成第二时基的装置，其中第三模块包括用于基于第二时基中的开始触发值和当前值而初始化第三模块中的第三操作的装置。第一模块可以包括台控制模块，且第一操作包括台的预定移动，以及第二模块可以包括小射束偏转模块，且第二操作可以包括小射束的预定扫描偏转，以及第三模块可以包括射束转换模块，且第三操作包括用于消隐小射束的预定数据部分的传输。
第一模块可以是经由第一网络连接到控制器的多个模块中的一个，并且控制器将指示第一操作的一个或多个指令经由第一网络发送到第一模块。控制器还可以将指示第二操作的一个或多个指令经由第一网络发送到第二模块。时钟信号可以经由第二网络发送到多个模块。第二时基可以包括计数值，并且每个模块可以基于时钟信号单独地生成计数值。
第一同步值可以由控制器根据在第一时基中接收到同步信号的时间来确定，并且在第一模块中的第二同步值可以设置为第二时基中通过接收同步信号所确定的值。
第一同步值可以由第一模块或控制器根据在第一时基中接收同步信号的时间来确定，并且在第一模块中的第二同步值可以设置为第二时基中的值，该第二时基中的值通过第一模块接收到同步而信号确定。在多个模块中的每一个模块中，第二同步值可以设置成第二时基中的值，该第二时基中的值通过由每个相应模块接收同步信号而确定。
第一和第二模块可以经由第一网络连接到控制器，并且控制器可以将开始时间值和/或开始触发值以及指示启动的第一操作的一个或多个指令经由第一网络发送到第一模块。控制器还可以将开始时间值和/或开始触发值以及指示启动的第二操作的一个或多个指令经由第一网络发送至第二模块。
在另一方面，本发明包括带电粒子光刻系统，包括：带电粒子束源，用于产生带电粒子束；孔径阵列，用于从带电粒子束产生多个带电粒子小射束；射束转换模块，包括小射束消隐器阵列，其包括用于消隐所选择的带电粒子小射束的消隐电极；图案数据流模块，用于将图案数据传输到所述射束转换模块；投影光学模块，包括射束偏转器阵列，用于横跨目标的表面扫描未被消隐的小射束；用于承载所述目标的可移动台；和用于控制所述可移动台的移动的台控制模块。光刻系统还包括被配置成初始化如上所述的第一模块中的第一操作的系统，其可进一步被配置成初始化如上所述的第二模块中的第二操作，以及还被配置成初始化如上所述的第三模块中的第三操作。第一模块可以包括台控制模块，并且第一操作可以包括在扫描期间台的预定移动。第二模块可以包括投影光学模块，且第二操作可以包括在整个目标表面上的未消隐小射束的预定扫描偏转。第三模块可以包括图案数据流模块，且第三操作可以包括将预定数据部分传输到射束转换模块，用于消隐所选择的带电粒子小射束。
附图说明
将参考附图中所示的实施例进一步解释本发明的各个方面，其中：
图1是带电粒子光刻系统的实施例的简化示意图。
图2是带电粒子光刻系统中的模块布置的简化示意性示例；
图3是带电粒子光刻系统中的模块之间的通信的简化示意图；
图4是与适于实现本发明的与模块通信的控制器的简化示意图；
图5是示出根据本发明的实施例的用于在第一时基中第一开始时间值处初始化模块中的操作的方法的流程图；
图6是示出根据本发明的另一实施例的用于在第一时基中第一开始时间值处初始化模块中的操作的方法的流程图；
图7是包括时钟信号和同步信号的组合时钟信号的实施例；
图8示出了根据本发明的控制系统中的信号发送的说明性示例；
图9是根据本发明实施例的用于对主时钟信号进行解码和计数的计数和重置电路的实施例；和
图10示出了根据本发明的控制系统中的信号发送的另一个说明性示例。
具体实施方式
以下是仅作为示例并参考附图给出的本发明的各种实施例的描述。
图1示出了带电粒子光刻系统1000的实施例的简化示意图。这种光刻系统描述于例如美国专利号6,897,458、6,958,804、7,019,908、7,084,414和7,129,502，美国专利申请公开号2007/0064213，以及共同待审的美国专利申请序列号61/031,573、61/031,594、61/045,243、61/055,839、61/058,596和61/101,682中，它们全部转让给本发明的所有者，且其全部内容通过引用并入本文作为参考。
在图1所示的实施例中，光刻系统包括带电粒子源1010，用于产生由准直透镜系统1020准直的扩展带电粒子束1200。准直带电粒子束1210撞击在孔径阵列1030上，孔径阵列1030阻挡部分射束以产生多个子射束1220，该子射束1220撞击在第二孔径阵列上(其与小射束消隐器阵列1050整体形成)以产生大量带电粒子小射束1220，优选地约10,000到1,000,000个小射束。可选地，小射束可选地由单个孔径阵列，多个带电粒子源，或这些的组合产生。
带电粒子小射束1220穿过聚光透镜阵列1040，其将小射束1220聚焦在射束消隐器阵列1050的平面中，该平面包括布置在第二孔径阵列的每个孔处的大量消隐电极，用于偏转各个小射束。偏转的和未偏转的小射束1230到达射束阻挡阵列1080，该射束阻挡阵列1080具有多个孔径。小射束消隐器阵列1050和射束阻挡阵列1080共同操作以阻挡小射束1230或让小射束1230通过。如果子束消隐器阵列1050使小射束偏转，则小射束将不会穿过射束阻挡阵列1080中的相应孔径，而是将被阻挡。但是如果小射束消隐器阵列1050没有偏转小射束，则小射束将穿过射束阻挡阵列1080中的相应孔径，并且穿过射束偏转器阵列1090和投影透镜阵列1100到达目标1300的表面上。图案数据流模块(pattern datastreamer)传输图案数据到小射束消隐器阵列1050，该图案数据包括用于激励消隐器电极以控制对所选择的带电粒子小射束进行消隐的数据。
射束偏转器阵列1090提供对各未消隐小射束1240在与未偏转小射束的方向基本垂直的X和/或Y方向上的偏转，以在目标1300的整个表面上扫描小射束。小射束1240接下来通过投影透镜阵列1100并投射到目标1300上。投影透镜装置优选地提供约100至500倍的缩小。小射束1240撞击在位于用于承载目标的可移动台1320上的目标1300的表面上，可移动台(1320)的移动由台控制模块控制。
对于光刻应用，带电粒子束通常是电子束，并且目标通常包括设置有带电粒子敏感层或抗蚀剂层的晶片。
图2示出了说明模块化光刻系统的主要元件的简化框图。在该应用中，“模块”指代可以执行操作的任何子系统或单元，在诸如光刻系统的较大系统内协作。
在图2所示的实施例中，子系统包括：
·照明光学模块2010，包括带电粒子束源1010，并且可选地还包括射束准直系统1020；
·孔径阵列模块2020，包括孔径阵列1030，并且可选地还包括聚光透镜阵列1040；
·射束转换模块2030，包括小射束消隐器阵列1050；和
·投影光学模块2040，包括射束偏转器阵列1090，并且可选地还包括射束阻挡阵列1080和投影透镜阵列1100。
在图2所示的实施例中，上述子系统被设计成从包括对准内部子框架2050和对准外部子框架2060的对准框架滑入和滑出。框架2080经由振动阻尼支架2070支撑对准子框架2050和2060。晶片1300搁置在晶片台2090上，晶片台2090相应地安装在卡盘2100上。卡盘2100位于短行程台2110和长行程台2120上。短行程台和长行程台中的每一个形成一模块。每个台2110、2120可以执行移动操作。
光刻机封闭在真空腔室4000中，真空腔室4000包括镍铁高导磁率合金(mu metal)屏蔽层2150。机器搁置在由框架构件2210支撑的基板2200上。
图3是带电粒子光刻系统中的模块之间的通信的简化示意性示例，例如根据图1和2的系统。
控制器105经由第一通信网络110连接到模块120,130,140。模块120,130,140能够经由第一通信网络110接收和执行来自控制器100的指令，用于执行或控制光刻系统中的某些操作。
控制器105被布置成调度待由模块120,130,140中的一个或多个执行的一个或多个操作，使得操作可以由一个或多个模块在期望的开始时间启动。具体地，操作的启动时间可以在多个模块中协调，例如，使得操作在多个模块中同时启动，或者操作在具有彼此预定时间关系的不同时刻在多个模块中启动。此外，可以协调在不同模块中的不同操作的启动时间，例如，使得第一模块在第二模块启动第二操作的同时启动第一操作，或者第一和第二操作由第一和第二模块在不同时间启动，该不同时间具有彼此预定的时间关系。
在该实施例中，模块120是图案数据流模块，其被配置成将图案数据发送到小射束消隐器阵列1050。从模块120的输出包括消隐器信号1051，其是高频串行信号，用于转换消隐阵列1050的大量消隐电极，以消隐各小射束或让其通过。模块130是用于控制射束偏转器阵列1090的模块。来自模块130的输出包括偏转电压信号1091，该偏转电压信号1091控制未被消隐的小射束的偏转，以在由虚线2043,2044指示的偏转域上横跨晶片2046的表面扫描小射束，从而在晶片2046上形成暴露图案2045。模块140是用于控制晶片2046所在的台2047的移动的模块。在每次扫描期间，晶片2046可以在(大致)垂直于偏转方向2039的方向2049上连续移动(可以操作另外的偏转器以补偿这种连续移动)。来自模块140的输出包括到控制器2051的移动信号1321，控制器2051输出信号以激活用于移动台2047的台驱动系统。
需要精确地协调使小射束偏转的操作，使未消隐的小射束偏转的操作以及移动平台的操作，以便最小化重合误差。来自模块120的消隐信号1051必须与来自模块130的偏转电压信号1091和来自模块140的移动信号1321精确对准。在每次扫描期间，为了在晶片上形成所需的图案，在扫描偏转和平台移动将小射束放置在晶片上的特定位置的精确时刻，每个小射束必须被消隐或不被消隐。当存在非常大量的小射束时，所需的精度变得更加困难。例如，如果有一百万个小射束，则消隐器信号1051必须在短时间内发送一百万个脉冲以控制一百万个小射束的消隐，所有这些都与偏转电压信号1091和移动信号1321精确地协调。每次扫描期间，为了在晶片上形成所需的图案，每个小射束必须在扫描偏转和平台移动将小射束置于晶片上的特定位置的精确时刻被消隐或不被消隐。这需要模块120,130和140之间的精确协调。在扫描开始时，模块120中的小射束消隐操作和模块130中的小射束偏转操作以及模块140中的平台移动操作必须全部以精确协调的时序启动，以将消隐信号1051与偏转电压信号1091和移动信号1321对准。
图4是系统100的简化示意性示例，其中控制器105与配置成实现本发明的模块120,130,140通信。与模块120,130,140通信的控制器105可以执行上面参考图3描述的操作。然而，它们可以代替地或另外地在光刻系统中执行其他操作，或者可以应用于除光刻系统之外的系统以执行完全不同的操作。
控制器105经由第一通信网络110连接到一个或多个模块150。控制器105被布置成控制和调度由各个模块120,130,140(统称为150)执行或控制的操作，并且模块150能够接收和执行经由第一通信网络110来自控制器105的指令。在该上下文中，调度操作包括指定模块的开始时间以启动操作的执行。尽管所示的实施例包括三个模块120,130,140，然而可以将更少或更多数量的模块连接到控制器。
控制器105包括处理器101和存储器102，该处理器101例如微处理器，微控制器，ASIC，现场可编程门阵列或用于运行软件、固件或可编程逻辑的类似器件，且该存储器102用于存储软件，固件，可编程逻辑和/或数据。控制器105还包括用于通过第一通信网络110发送和接收消息和数据的网络通信单元104，并且还可以包括时钟单元103(下面进一步详细描述)。
类似地，模块150分别包括处理器121,131,141，诸如微处理器，微控制器，ASIC，现场可编程门阵列或用于运行软件，固件或可编程逻辑的类似物，；存储器122,132,142，用于存储软件，固件，可编程逻辑和/或数据；以及用于通过第一通信网络110发送和接收消息和数据的网络通信单元124,134,144；且还可以包括时钟单元123,133,143(下面进一步详细描述)。
控制器105可以根据来自操作者，主计算机等的输入来执行控制和调度。包括显示器的输入/输出单元可以连接到控制器。网络110将控制器105与模块150连接。控制器105可以通过网络110向各个模块150发送指令，并且可以通过网络110从模块150接收诸如确认和记录消息之类的消息。网络110可以是有线或无线网络，并且可以是双向的，或者可以包括两个单向网络，以实现控制器105和模块150之间的双向通信。
系统100使用两个时基进行操作。第一时基提供相对或绝对时间值或根据第一时基的周期性时间指示。第一时基优选地基于适合于用于调度模块中的调度操作的系统的时间尺度，并且可以方便地选择为让人类操作者易于理解的时间尺度，例如天和/或小时和/或分钟和/或秒和/或其细分，或其组合。例如，第一时基可以采用hh：mm：ss.ssss的形式来表示以小时，分钟，秒和秒的细分为单位的时间。第一时基旨在实现对执行操作的时间的精确定义。第一时基还优选地使得能够在系统100中执行的操作与在其他相关和/或不相关系统中执行的操作之间进行协调。例如，第一时基可以是整个工厂中使用的相同时基，用于协调具有晶片装载和卸载机器以及在晶片上执行其他操作的机器的光刻工具的操作。
第二时基还提供相对或绝对时间值或周期性时间指示，但优选地不同于第一时基。第二个时基被设计来实现将时基分配给多个模块，以实现多个模块执行的操作的精确协调。第二时基被设计成根据用于执行在第一时基中定义的操作的时间来实现多个模块之间的精确协调。在一个实施例中，第二时基是从高频时钟信号导出的计数值。
在一个实施例中，控制器105和模块120,130,140各自具有时钟单元103,123,133,143。时钟单元根据第一时基提供相对或绝对时间值或周期性指示。控制器105和多个模块的时钟单元可以彼此同步，例如，使用NTP协议或其他合适的协议或算法进行同步。
控制器105可以调度一个或多个操作，以在各相应的时刻由一个或多个模块150执行。操作的开始时间可以由第一开始时间值指示，该第一开始时间值是根据第一时基提供的。例如，模块120的操作YYY将在第一开始时间值t1＝1h 23m 45s 678ms处开始，并且控制器105经由网络110发送包括操作YYY的指示以及开始时间t1的指示的指令作为调度指令至模块120。在传统系统中，当时钟单元123指示对应于开始时间t1的时间时，模块120将开始执行操作YYY。
在一个实施例中，系统100包括主时钟115，其生成重复周期信号116。该周期信号116根据第二时基而被生成，第二时基可以与第一时基不同或相同。这里将周期信号116称为主时钟脉冲116，然而它还可以采用其他形式，例如频率、相位或幅度调制的高频信号、数字计数、多电平信号等。可以根据接收到的主时钟信号116在某一时间在多个模块120中一个模块处开始操作。在一个实施例中，主时钟信号116是具有至少10MHz，优选地至少24MHz，更优选地至少49MHz的频率的时钟。时钟信号116可以是方波，三角波，正弦波，脉冲或适合于发送高频重复信号的任何其他信号。主时钟115可以包括振荡器电路或用于生成信号116的类似电路，并且可以是如图的实施例4中的单独单元，或者可以结合至控制器105中。
主时钟115将主时钟信号116分配给模块150，优选地通过不同于第一网络110的第二网络112分配。在一个实施例中，主时钟信号116也通过第二网络112提供至控制器105。第二网络112优选地被设计为向模块120提供主时钟信号116的恒定可再现且基本相等的分配延迟。主时钟115和模块150之间的网络112上的传播延迟优选地是最小的、恒定的(不随时间或诸如网络流量等变量而变化)，并且对于所有模块150基本相同(即，不同模块基本上同时接收时钟信号116)。第二网络112可以通过有线电缆，光纤，无线链路或这些的组合来实现。
在一个实施例中，主时钟115可以提供两个主时钟信号116。
通过使用分配给模块150的主时钟信号116，其中分配是可再现的并且随时间恒定的，每个模块将接收主时钟信号116，并且可以在根据所接收到主时钟信号116所确定的时刻(即根据第二时基)在每个模块中启动操作。由于在各个模块处接收和处理主时钟信号116的时间不同或者由于较长的连接线(导致主时钟信号116到模块的较长行进时间)，通过主时钟信号116所提供的触发时间可以是不完全相同的时间。每个模块在接收和处理中差异导致每个模块的相对但不变的偏差。随后触发的操作的开始将具有相同(可再现的)偏差，从而导致恒定的偏差。这种恒定的偏差不会影响例如重合误差。这种恒定偏差也可以被测量和补偿。
图7中示出了包括方波的示例主时钟信号116。为主时钟信号116定义触发器属性，其可以由模块150用作触发器以启动操作。例如，方波主时钟信号的触发器属性可以是时钟边沿，即上升沿，下降沿，或上升沿和下降沿。例如，在信号的每个周期发生一次触发器属性的10MHz时钟信号，产生在接收相继触发特性之间的100纳秒的周期。高精度方波信号的上升沿可以提供非常精确的触发点，这可以将来自10MHz时钟信号的触发器的分辨率提高约1,000倍，从而产生亚纳秒(sub-nanosecond)精度的触发器属性。
在一个实施例中，在每个模块处(例如，在存储器122，132,142中)提供触发器属性。在另一个实施例中，触发器属性从控制器105或主时钟115发送到模块150。在又一个实施例中，触发器属性被提供至控制器105。可以使用也允许纳秒精度的其他不同的触发器属性。
主时钟信号116与触发器属性结合提供第二时基。第二时基优选地是高度精确的时基，其时间精度至少与模块150中的开始操作所需的精确度一样大。主时钟信号116和触发器属性优选地允许在模块150中的操作的纳秒同步和优选地为亚纳秒(相对)同步。注意，可以将触发器属性和主时钟115添加到遗留系统(legacy system)上，仅产生一些额外的连接和一些小的软件适配(优选地仅在模块处)，从而提高光刻设备中的操作同步的准确性。
例如，如果使用适当的计数电路对主时钟信号116中的每次触发器属性的发生进行计数，计数的数字可以是第二时基。每个模块150可以设置有计数电路135,135,145。显然，在本发明的范围内，可以提供许多不同的提供第二时基的形式。
在另一实施例中，触发器属性还包括主时钟信号116的频率。当主时钟信号116的频率已知时，模块150能够将第一时基中的开始时间转换为第二时基中的开始时间。
在另一实施例中，可以使用分配给模块150的同步(“sync”)信号在模块150中来完成第二时基的同步。在一个实施例中，在每个模块中提供重置单元126,136,146用于检测同步信号并重置每个模块中的第二个时基。在一个实施例中，每个模块中的重置单元被设置成在检测到同步信号时重置每个模块中的相应计数电路125,135,145。
在一个实施例中，同步信号由主时钟电路115生成，并且经由第二通信网络112分配给每个模块。可选地，同步信号可以由单独的单元生成。同步信号可以采取主时钟信号116中的偏差的形式。偏差经由第二网络112与时钟信号116一起发送，以及当偏差由每个模块中的重置单元126,136,146接收和识别时，每个模块中的相应计数电路125,135,145可以重置为零值。
现在将结合图5和图6中描绘的实施例进一步解释系统100的操作。图5中示出了一种方法，且该方法在下面描述用于在第一时基中的第一开始时间值初始化一个或多个模块150中的第一操作。该方法包括生成时钟信号116(图5中的步骤402)。如上所述，时钟信号可以由主时钟电路115生成并且分配到模块150，并且这可以经由第二通信网络112来完成。在模块150中，基于时钟信号116生成时基，在此称为第二时基(步骤403)。例如，第二时基可以包括从每个模块120,130,140的计数电路125,135,145中的时钟信号生成的计数值。
可以生成同步值(称为“sync value”)并将其分配至模块150(步骤404)。如上所述，同步信号也可以由主时钟电路115生成，并且可以经由第二通信网络112分配到模块150。
同步信号可以与时钟信号116结合以形成组合信号118，如图7的示例所示。在这个示例中，方波时钟信号116由主时钟115提供并通过第二网络112发送到模块150。在第N个周期之后，在信号中出现偏差117，在这种情况下，时钟信号116在整个时钟周期内保持“低”。该偏差是同步信号117，其作为时钟信号116的一部分出现，并因此与组合信号118中的时钟信号一起分配给模块150。
确定第一同步值和第二同步值。在第二时基中确定第二同步值(步骤405)。在一个实施例中，第二同步值是第二时基的重置值。在第二时基是计数值的情况下，第二同步值可以是预定的计数值，例如，零计数值。这可以通过为每个模块120,130,140设置重置电路126,136,146以检测同步信号117并且由于检测到同步信号117而重置模块的计数电路125,135,145来实现。图7中示出了一个示例。如果第二时基的触发器值是时钟信号的上升沿，例如，每个模块的计数器125,135,145对上升沿进行计数，则计数值(第二时基)将在每个时钟周期增加一，如图所示，直到当接收到同步信号117时，增加到N。然后计数器将重置并在接收到同步信号后从初始值开始再次计数。以这种方式，第二同步值对应于通过接收同步信号117所确定的第二时基中的值。
在第一时基中确定第一同步值(步骤406)。第一时基不同于第二时基，并且如上所述，第一时基可以以小时和/或分钟和/或秒和/或其细分来测量。第一时基中的第一同步值对应于第二时基中的第二同步值，即它们代表相同的时刻。可以根据在第一时基中接收同步信号117的时间来确定第一同步值。
接下来，基于第一时基中的第一同步值和开始时间值，在第二时基中确定开始触发值(步骤410)。可以通过基于开始时间值和第一同步值确定第一时基中的相对开始时间来确定开始触发值，例如，相对开始时间可计算为第一时基中的第一同步值和开始时间值之间的差。因此，相对开始时间表示开始时间，表示为自第一同步值表示的同步时刻起所经过的时间。在该示例中，开始触发值是第二时基中的值，其对应于第一时基中的相对开始时间。
在第二时基包括计数值的情况下，开始触发值对应于计数值，该计数值对应于第一时基中的相对开始时间。例如，如果第一时基中的相对开始时间是10.5秒，并且第二时基是使用10MHz时钟信号的上升沿的计数值，则相对开始时间将对应于10,500,000的计数值，并且此计数将形成开始触发值。
然后，基于相关模块中的第二时基的开始触发值和当前值，在一个或多个模块150中初始化第一操作(步骤411)。例如，当相关模块中的计数电路的计数值与开始触发值相同时，可以初始化第一操作。
在图6中示出并在以下描述另一种方法，该方法用于在第一时基中的第一开始时间值初始化一个或多个模块150中的第一操作。该第二种方法遵循与上面关于图5描述的方法相同的大致程序，以上描述也适用于图6的方法，但有一些变化，如下所述。步骤520由控制器105执行，并且步骤522由相关模块执行，尽管可能存在如下所述的一些变化。
时钟信号116被生成并经由第二网络112被分配到模块150(图6中的步骤502，等同于图5中的步骤402)。生成重置(同步)信号117并将其分配至模块150(步骤504，相当于步骤404)。
在接收到重置信号117时，控制器105确定重置时间t0(步骤506，相当于步骤406)，该重置时间t0是根据第一时基的指示重置时间的值或信号。例如，在第一时基是标准24小时时钟时间的情况下，重置时间t0可以对应于第一时基中的小时、分钟和秒的12：00：00.0000。例如通过在控制器105检测到重置信号117时存储时间值，控制器105可以将重置信号117(其是根据第二时基的信号或值)检测成根据第一时基的重置时间t0。可选地，可以首先确定重置时间t0，并且由主时钟115(或由控制器105)在与重置时间t0对应的时刻发送重置信号117。
控制器105可以将重置时间t0发送到模块150(步骤507)，模块可以将重置时间t0存储到其存储器中。可选地，控制器105可以确定触发值并将其发送至一个或多个模块150，而替代重置时间t0(或作为除了重置时间t0之外的增加)，如下所述。重置时间t0可以被发送到所有模块150，或者发送到模块的子集，并且可以例如作为单独的消息或作为调度操作的指令的一部分发送。
控制器105确定开始时间t1，其中开始时间t1是根据第一时基的值或信号，用于开始一个或多个模块150中的操作(步骤508，等同于步骤408)。例如，在第一时基是标准24小时时钟时间的情况下，开始时间t1可以对应于第一时基中的12：00：08.5000，例如，在12：00：00.0000的重置时间之后的恰好8.5秒。控制器可以根据预定的操作时间表、主计算机系统的输入、操作者的输入或另一个源确定开始时间t1。
控制器105发送指令(步骤509)，该指令可以寻址到一个或多个模块150的相关子集，以指示那些模块在开始时间t1开始操作。控制器105可以发送不同的指令，每个指令指示相同的开始时间t1，这些指令被发送到不同的模块150，从而可以指示不同的模块在相同的开始时间t1开始不同的操作。以这种方式，可以在不同的模块150中启动不同的操作以在相同的开始时间开始。模块150可以将开始时间t1存储在它们的存储器中。
模块150接收时钟信号116，并且每个模块中的计数电路125,135,145根据时钟信号和相关触发器属性递增其计数值(步骤503，相当于步骤403)。模块150还接收重置信号117，并且每个模块中的重置电路126,136,146导致每个模块中的计数值的重置(步骤505，相当于步骤405)。这样基于用于在控制器105中重置第一时基的相同重置信号，来重置每个模块150中的第二时基(即每个模块中的计数值)，使得第一和第二时基彼此同步，并且可以将第一时基中的开始时间转换为第二时基中的触发值。
模块150将接收到的根据第一时基的开始时间t1转换为根据第二时基的作为开始触发器操作的值或信号(步骤510，等同于步骤410)。优选地，相对于重置信号117或重置时间t0来确定开始触发。例如，在第一时基是标准24小时且第二时基是计数值的情况下，以及在开始时间t1表示重置时间t0后8.5秒的时间的情况下，由指示开始时间t1的指令寻址的各模块计算计数值，该计数值将由模块的计数器在从重置时间t0经过8.5秒时累计。
在一个可选实施例中，控制器105自身确定与第一时基中的开始时间t1对应的第二时基中的开始触发值t2，并将指令中的开始触发发送给相关模块120。在该实施例中，在控制器105处执行从第一时基到第二时基的转换，并且模块仅被提供根据第二时基的开始触发值t2。
相关的一个或多个模块150(即，指令寻址到以在开始时间t1开始操作的那些模块)然后等待它们的计数电路累积对应于开始触发值t2的计数值，并且根据从控制器105接收的指令启动相关操作(步骤511，相当于步骤411)。
重置时间t0，开始时间t1和/或开始触发t2可以作为在一个或多个模块中调度或执行操作的指令的一部分发送或相对于在一个或多个模块中调度或执行操作的指令单独被发送。
图8中示出了组合时钟和同步信号118的另一个实施例。使用XOR操作组合脉冲形式的时钟信号116和同步(重置)信号177以生成组合的时钟/同步信号118。XOR组合引起在201和202处的重复时钟信号116处的偏差。信号118通过网络112传输，如虚线示意性示出。在模块120处接收的包括编码同步/重置信号的时钟信号116a和编码组合信号118a由于处理和/或传输延迟而移位一相对量。但是，这种延迟在很大程度上是相对的和可重复的。此外，第二网络112优选地被设计成使得时钟信号到模块150的传输延迟在模块之间是类似的，并且模块优选地被类似地设计以经历相似的时钟处理延迟。
在一个实施例中，时钟信号116和组合时钟/同步信号118都通过第二网络112提供至模块150。组合计数和重置电路235的一个实施例如图9所示。该电路235可以形成用于模块150的计数电路125,135,145和重置电路126,136,146，并且还可以被包括在控制器105中。电路235包括D触发器(D-flipflop)242和计数器245。计数器245接收时钟信号116并生成计数值250，其可以是相应模块150的处理器121,131,141的输入。D触发器242接收时钟信号116(连接到低电平有效输入)和组合时钟/同步信号118，并且生成信号243和计数器重置信号244，其可以用于记录。计数器重置信号244连接到计数器245的输入，使得如果发生时钟信号116的偏差，则导致计数器的重置。
如图6中所示的节拍数220示出了节拍器信号210的示例性编号。
在一个实施例中，控制器105被配置为向主时钟115发送重置指令，该重置指令随后执行如下所述并在图10中示出的重置程序。
在一个实施例中，主时钟115具有根据第一时基的时钟电路118。这允许主时钟115计算第一时基中的重置时间t0并将其发送到模块120,130以指示在第一时基中的什么时间执行重置。
在时间302，发送重置请求并执行重置程序303。主时钟115在第一时基中的重置时间t0＝13：00：01.326(小时：分钟：秒)将重置信号发送到模块120,130。作为重置程序303的一部分，记录重置时间t0并且可以将其提供给模块120和130。各个模块120,130中的计数电路125,135在接收到重置信号时被重置。
操作316将由模块120执行，并且不同的操作326将由模块130执行，其中两个操作在第一时基中的时间t1＝13：00：05.000开始。该第一开始时间可以由控制器105计算和提供，考虑在相应模块120和130中执行相应准备操作315和325所需的时间，这将占用相应的时间tprep。
在该示例中，主时钟信号116具有1/14GHz的频率。由于开始时间t1是在重置时间t0之后的3.674秒，并且计数电路118将对主时钟信号116的每个周期进行计数，所以第二时基中的开始触发值t2可以被计算并被发送到模块120和130。
在一个实施例中，开始触发值受某些约束的限制。在一个示例中，开始触发值仅可采用可以由5整除的计数。在该示例中，开始时间t1-重置时间t0＝3.674秒，其对应于时间t2的开始触发值＝262,428,575计数。开始触发值t2对应于与第一时基中的开始时间t1相同的时刻。当模块120的计数电路125的计数值319在重置时间t0之后达到262,428,575(在开始时间t1之后的第一个这样的计数)时，在模块120中开始操作316。类似地，当模块130的计数电路135的计数值329在重置时间t0之后达到262,428,575时，操作326在模块130中开始。
尽管由于系统中的延迟，操作316和326可能不会在完全相同的时刻启动，但是在开始相应操作316和326中的任何这种延迟都是可再现的，这将减少例如光刻工艺中的重合误差至低于1.5nm，优选低于1nm。
在该实施例中，主时钟115或相应模块120和130可以将第一时基中的开始时间t1转换为第二时基中的开始触发值t2。在一个实施例中，例如，通过结合触发器(例如，时钟信号的每个上升沿)考虑主时钟信号116的重置时间和/或频率，每个模块120,130中的处理器121,131可以将开始时间转换为开始触发值。可选地，用于执行该转换的处理器可以设置在控制器105中或在系统中的其他地方。在一个实施例中，包括重置时间t0和开始时间t1(以及可选地还有主时钟信号116的频率和/或触发器属性)的转换指令被包括在发送到模块的指令中。在一个实施例中，每个模块中的处理器还考虑每个模块准备由该模块执行相应操作所需的相应准备时间开始时间tprep。
在图10的实施例中，各个操作316,326之后是每个模块中的相应的总结操作317,327。图10的示例示出了用于在不改变光刻系统的控制器105的情况下提高单独模块120,130中的操作316,326的同步精度的装置，因此，由于低于0.5nm的同步，可以降低重合误差。使用1/14GHz的时钟信号且以上升沿作为触发器属性可以获得这种精度。
在不脱离本发明的精神和范围的情况下，可以对本文描述的结构和技术进行除上述那些之外的进一步修改。因此，尽管已经描述了特定实施例，但这些仅是示例，并不限制本发明的范围。

Claims (24)

1.一种用于在第一时基中的开始时间值处初始化第一模块(120)中的第一操作的方法，该方法包括：
生成时钟信号(402,116)；
基于所述时钟信号(116)在所述第一模块(120)中生成第二时基(403)；
确定所述第二时基中的第二同步值(405)；
确定与所述第二时基中的第二同步值对应的第一时基中的第一同步值(406)；
基于所述第一时基中的第一同步值和开始时间值确定所述第二时基中的开始触发值(410)；和
基于所述第一模块(120)中的第二时基的开始触发值和当前值，初始化所述第一模块中的第一操作(411)，
其中所述第二时基与所述第一时基不同。
2.根据权利要求1所述的方法，其中所述第二时基包括基于所述时钟信号生成的计数值(116)。
3.根据权利要求1所述的方法，其中确定所述第一同步值(406)包括生成同步信号(117)，并根据在所述第一时基中接收到同步信号的时间而确定所述第一同步值(406)，并且其中所述第二同步值对应于通过接收所述同步信号所确定的第二时基中的值。
4.根据权利要求3所述的方法，其中所述同步信号(117)与所述时钟信号(116)组合以形成单个组合信号(118)，其用于确定所述第一同步值(406)以及确定所述第二同步值(405)。
5.根据权利要求1所述的方法，其中确定所述开始触发值包括：基于所述开始时间值和所述第一同步值确定所述第一时基中的相对开始时间，其中所述开始触发值是第二时基中的与所述第一时基中的相对开始时间对应的值。
6.根据权利要求2所述的方法，其中所述开始触发值对应于所述第二时基中的与所述第一时基中的相对开始时间对应的计数值。
7.根据权利要求2所述的方法，其中当所述计数值对应于所述开始触发值时，初始化所述第一操作。
8.根据权利要求1所述的方法，其中所述方法还包括：在第二模块(130)中启动第二操作，包括：
基于所述时钟信号(116)在所述第二模块(130)中生成(403)第二时基；和
基于所述第二模块中的第二时基的开始触发值和当前值，初始化第二模块(130)中的第二操作(411)。
9.根据权利要求8所述的方法，其中所述第二时基包括基于所述时钟信号(116)在所述第一模块和所述第二模块中的每一个中生成的计数值。
10.根据权利要求8所述的方法，其中所述第二同步值对应于所述第一模块和所述第二模块中的每一个中的计数值的重置。
11.根据权利要求1所述的方法，其中所述第一和第二同步值表示时间中的相同时刻。
12.一种用于在第一时基中的开始时间值处初始化第一模块(120)中的第一操作的系统，该系统包括：
时钟(115)，用于生成(402)时钟信号(116)；
计数电路，用于基于时钟信号(116)在第一模块(120)中生成(403)第二时基；
第一电路，用于确定与所述第二时基中的第二同步值对应的所述第一时基中的第一同步值；
第二电路，用于基于所述第一时基中的第一同步值和开始时间值确定(410)第二时基中的开始触发值；
其中所述第一模块(120)包括用于基于所述第二时基的开始触发值和当前值而初始化所述第一模块中的第一操作(411)的第三电路，且
其中所述第二时基与所述第一时基不同。
13.根据权利要求12所述的系统，其中用于生成所述第二时基的电路包括计数电路(126)，其用于基于所述时钟信号(116)生成计数值。
14.根据权利要求12所述的系统，其中用于确定第一同步值的第一电路被配置成根据在所述第一时基中接收到同步信号(117)的时间确定第一同步值，且还包括用于确定第二同步值的第四电路，其被配置成确定与所述第二时基中的值对应的第二同步值，该第二时基中的值是通过由所述第一模块(120)接收到所述同步信号(117)而确定的。
15.根据权利要求13所述的系统，其中所述第二同步值对应于所述计数电路(126)的重置值。
16.根据权利要求12所述的系统，其中用于确定开始触发值的第二电路被配置成基于开始时间值和第一同步值确定所述第一时基中的相对开始时间，其中所述开始触发值是所述第二时基中的与所述第一时基中的相对开始时间对应的值。
17.根据权利要求12所述的系统，其中用于确定开始触发值的第二电路被配置成基于所述开始时间值和所述第一同步值确定第一时基中的相对开始时间，其中所述开始触发值对应于所述第二时基中的计数值，该第二时基中的计数值与所述第一时基中的相对开始时间对应。
18.根据权利要求12所述的系统，其中用于初始化第一操作的第三电路被配置成在所述计数值对应于所述开始触发值时初始化第一操作。
19.根据权利要求12所述的系统，其中所述系统(100)还被配置成在第二模块(130)中启动第二操作，其中所述系统还包括：
第五电路，用于基于所述时钟信号(116)在所述第二模块(130)中生成(403)第二时基；
其中所述第二模块(130)包括用于基于所述第二时基中的开始触发值和当前值初始化所述第二模块中的第二操作(411)的第六电路。
20.根据权利要求19所述的系统，其中所述第二时基包括基于所述时钟信号(116)在所述第一模块和所述第二模块中的每一个中生成的计数值。
21.根据权利要求12所述的系统，其中所述第一模块(120)是经由第一网络(112)连接到控制器(105)的多个模块(150)中的一个，以及所述控制器将标识所述第一操作的一个或多个指令经由第一网络发送到所述第一模块。
22.根据权利要求12所述的系统，其中所述第一和第二同步值表示时间中的相同时刻。
23.一种带电粒子光刻系统，包括：
带电粒子束源(1010)，用于产生带电粒子束(1200)；
孔径阵列(1030)，用于从带电粒子束(1200)产生多个带电粒子小射束(1220)；
射束转换模块(2030)，包括小射束消隐器阵列(1050)，其包括用于消隐所选择的带电粒子小射束(1220)的消隐电极；
图案数据流模块，用于将图案数据传输到所述射束转换模块；
投影光学模块(2040)，包括射束偏转器阵列(1090)，用于横跨目标(1300)的表面扫描未被消隐的小射束(1240)；
用于承载所述目标(1300)的可移动台(1320)；和
用于控制所述可移动台(1320)的移动的台控制模块，
该系统还包括根据权利要求11所述的系统。
24.根据权利要求23所述的带电粒子光刻系统，其中：
第一模块包括台控制模块，且第一操作包括扫描期间台的预定移动；
第二模块包括所述投影光学模块(2040)，且第二操作包括在横跨目标(1300)的表面的未消隐小射束(1240)的预定扫描偏转；且
第三模块包括所述图案数据流模块，且第三操作包括将预定数据部分传输到所述射束转换模块(2030)，用于消隐所选择的带电粒子小射束(1220)。
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