一种基于DSP的动镜五自由度在线调整控制系统专利检索-投影光刻微电子学专利检索查询-专利查询网

一种基于DSP的动镜五 自由度在线调整控制系统

阅读：665发布：2020-05-11

专利汇可以提供一种基于DSP的动镜五自由度在线调整控制系统专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本发明公开了一种基于DSP的动镜五自由度在线调整控制系统，该控制系统通过通讯接口接收上位机发送的指令和数据，通过解析和坐标变换后,控制动镜进行五自由度动镜在线调整，对投影光刻机中由物镜加工误差和物镜装调误差进行像差补偿，提高成像质量，而从保证投影光刻机的光刻质量。其中，动镜通讯接口用于实现上位机和控制系统的信息交互；数据解析模块实现对上位机的数据进行分析和解析，并完成坐标变换、数据判断等运算；动镜运动控制模块和五路驱动放大电路，实现动镜的五自由度在线调整；动镜位置检测模块和五路滤波模数转换模块，实现对动镜的五自由度位置信息的获取，并用于动镜控制模块的闭环。，下面是一种基于DSP的动镜五自由度在线调整控制系统专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种基于DSP的动镜五自由度在线调整控制系统的控制方法，其特征在于，该系统包括与上位机进行通讯的通讯接口部分、数据解析部分、动镜五自由度运动控制部分及动镜五自由度位置检测部分；
所述的通讯接口部分采用以太网接口及标准TCP/IP协议实现与上位机的信息交互，其功能包括接收上位机发送的指令和数据以及向上位发送控制系统的状态数据；
所述的数据解析部分实现对上位机的数据进行分析和解析，并完成坐标变换、数据判断运算；
所述的动镜五自由度运动控制部分，包括动镜运动控制模块、五路驱动放大电路；动镜运动控制模块与五路驱动放大电路之间通过输入输出接口进行连接，五路驱动放大电路分别连接五个压电陶瓷直线作动器，作用于动镜五自由度在线调整装置，实现动镜在水平X向、水平Y向、垂直Z向、俯仰θy及偏摆θx的五自由度在线调整；
所述的动镜五自由度位置检测部分，包括动镜位置检测模块、五路滤波A/D转换电路；
动镜位置检测模块与五路滤波A/D转换电路之间通过输入输出接口进行连接，五路滤波A/D转换电路分别连接位于动镜五自由度在线调整装置中的五个电容式位置传感器，实现对动镜在水平X向、水平Y向、垂直Z向、俯仰θy及偏摆θx的五自由度在线检测；
该方法整个控制流程包括以下步骤：
1)动镜五自由度在线调整控制系统的DSP(3)通过通讯接口(1)，接收上位机发送的数据和指令；通讯接口(1)遵循标准TCP/IP协议进行判断，若是发往本系统的数据则触发DSP(3)的外部接收中断，接收数据并送往数据解析部分(2)，若不是发往本系统的数据，则忽略本次网络通信，避免占用DSP(3)的资源；
2)在数据解析部分(2)中，对本次接收到的数据进行分析和运算，通过坐标转换算法，得到上位机设定的动镜五自由度目标位置；若目标位置在合理范围内，则将五自由度目标位置送往动镜运动控制模块(4)进行五自由度调整，否则通过通讯接口(1)返回位置异常的状态码到上位机；
3)动镜运动控制模块(4)和动镜位置检测模块(5)共同实现动镜五自由度调整的闭环控制，动镜运动控制模块(4)通过输入输出接口(6)将动镜五自由度目标位置传递到五路驱动放大电路：第一驱动放大电路(7)，第二驱动放大电路(8)，第三驱动放大电路(9)，第四驱动放大电路(10)，第五驱动放大电路(11)，将位置信号转化为模拟的电压信号，驱动位于动镜五自由度在线调整装置中的5个压电陶瓷直线作动器，实现动镜在水平X向、水平Y向、垂直Z向、俯仰θy及偏摆θx五自由度在线调整；同时，动镜位置检测模块(5)通过输入输出接口(6)从五路滤波A/D转换电路：第一五路滤波A/D转换电路(12)，第二滤波A/D转换电路(13)，第三滤波A/D转换电路(14)，第四滤波A/D转换电路(15)，第五滤波A/D转换电路(16)，获得位于动镜五自由度在线调整装置中的5个电容式位置传感器的值，用于判断五自由度调整是否结束并返回状态码到上位机；
其中，在动镜五自由度在线调整装置中由水平向2个相互垂直的压电陶瓷直线作动器和2个电容式位置传感器，实现动镜在水平X向、水平Y向的精确闭环调整，在同心圆上呈均匀排列3个垂向的压电陶瓷直线作动器和3个电容式位置传感器，通过控制3个压电陶瓷直线作动器的做Z1，Z2，Z3的垂向运动，实现动镜在垂直Z向、俯仰θy及偏摆θx的精确闭环调整；
由于动镜五自由度在线调整装置的结构和在装调过程中存在的偏差，导致动镜在五自由度调整的过程中，每个自由度的运动与其他各自由度存在位置耦合的关系，即单独调整其中任一自由度运动时，其余各自由度的位置也会受到影响而改变。

说明书全文

一种基于DSP的动镜五自由度在线调整控制系统

技术领域

[0001] 本发明属于投影光刻机中动镜控制领域，尤其涉及一种基于DSP的动镜五自由度在线调整控制系统。

背景技术

[0002] 光刻是集成电路加工过程中最关键的工序，因此光刻机是集成电路加工过程中最关键的设备。

[0003] 随着对分辨率和产率的要求不断提高，光刻机的研制难度也越来越大。目前，投影光刻机仍是集成电路生产线上应用最广、技术进步最快、生命力最强的光刻设备。投影光刻技术是利用光学投影成像的原理，通过投影物镜将掩模版上的大规模集成电路图形成像在涂胶硅片上实现图形转移，具备高光刻分辨力且不损伤玷污掩模的优点。

[0004] 投影光刻物镜是光刻机中的核心部件，它决定了投影光刻机的主要性能。在投影光刻机中，当物镜装调完成后，由于在制造过程中不可避免的出现加工误差以及装配过程中产生的装配误差，会造成物镜系统成像质量下降，偏离理论值。为改善成像质量，需要对物镜中某些特定镜片进行多自由度在线调整，以校正装配误差，提高成像质量，而从保证投影光刻机的光刻质量。

发明内容

[0005] 为了解决现有技术的问题，本发明的目的是提供一种基于DSP的动镜五自由度在线调整控制系统，以实现对动镜五自由度的在线精确调整，克服动镜在加工、装调过程中引入的像差，提高物镜系统成像质量，而从保证投影光刻机的光刻质量。

[0006] 本发明采用的技术方案为：一种基于DSP的动镜五自由度在线调整控制系统，本系统包括与上位机进行通讯的通讯接口部分、数据解析部分、动镜五自由度运动控制部分及动镜五自由度位置检测部分。

[0007] 所述的通讯接口部分采用以太网接口及标准TCP/IP协议实现与上位机的信息交互，其功能包括接收上位机发送的指令和数据以及向上位发送控制系统的状态数据。

[0008] 所述的数据解析部分实现对上位机的数据进行分析和解析，并完成坐标变换、数据判断等运算。

[0009] 所述的动镜五自由度运动控制部分，包括动镜运动控制模块、五路驱动放大电路；动镜运动控制模块与五路驱动放大电路之间通过输入输出接口进行连接，五路驱动放大电路分别连接五个压电陶瓷直线作动器，作用于动镜五自由度在线调整装置，实现动镜在水平X向、水平Y向、垂直Z向、俯仰θy及偏摆θx的五自由度在线调整。

[0010] 所述的动镜五自由度位置检测部分，包括动镜位置检测模块、五路滤波A/D转换电路；动镜位置检测模块与五路滤波A/D转换电路之间通过输入输出接口进行连接，五路滤波A/D转换电路分别连接位于动镜五自由度在线调整装置中的五个电容式位置传感器，实现对动镜在水平X向、水平Y向、垂直Z向、俯仰θy及偏摆θx的五自由度在线检测。

[0011] 本发明还提供一种上述基于DSP的动镜五自由度在线调整控制系统的控制流程，具体控制流程包括以下步骤：

[0012] 1)五自由度动镜在线调整控制系统通过通讯接口接收到上位机发送的数据和指令。

[0013] 2)接收到的数据和指令进入数据解析模块进行分析和运算，通过坐标转换算法，得到上位机设定的动镜五自由度目标位置并加以判断，若目标位置在合理范围内，则启动动镜五自由度调整，否则返回状态码到上位机。

[0014] 3)动镜五自由度运动控制部分接收到合理的动镜五自由度目标位置，通过输入输出接口，将动镜五自由度目标位置传递到五路驱动放大电路，驱动放大电路将位置信号转化为模拟的电压信号，驱动位于动镜五自由度在线调整装置中的五个压电陶瓷直线作动器，实现动镜在水平X向、水平Y向、垂直Z向、俯仰θy及偏摆θx五自由度在线调整。同时，通过动镜五自由度位置检测部分，获得位于动镜五自由度在线调整装置中的五个电容式位置传感器的值，用于判断五自由度调整是否结束并返回状态码到上位机。

[0015] 本发明的有益效果是，在投影光刻机中当物镜装调完成后，由于在制造过程中不可避免的出现加工误差以及装配过程中产生的装配误差，会造成物镜系统成像质量下降，偏离理论值。为改善成像质量，需要对物镜中某些特定镜片进行多自由度在线调整，以校正装配误差，提高成像质量，而从保证投影光刻机的光刻质量。本发明采用DSP这种高效低耗的数字信号处理器取代传统的单片机作为控制系统的主控芯片，较高的处理速度便于控制系统实现五自由度在线调整；丰富的内部资源有利于减少外围器件降低系统功耗；对高级编程语言的支持便于坐标转换算法，位置解耦算法的实现，降低系统开发和调试的时间。附图说明

[0016] 图1为投影光刻机的光机结构原理图，其中，101为照明系统，102为掩膜成像系统，103为投影物镜，1031为第一动镜，1032为第二动镜，1033为第三动镜，1034为第四动镜，
1035为第五动镜，104为涂胶硅片，105为工作台；

[0017] 图2为基于DSP的动镜五自由度在线调整控制系统原理框图；

[0018] 图3为基于DSP的动镜五自由度在线调整控制系统控制流程图；

[0019] 图4为动镜五自由度在线调整装置垂向调整结构示意图；

[0020] 图5为动镜五自由度在线调整装置垂向调整结构俯视图；

[0021] 图6为五自由度调整具体实现的控制流程图。

具体实施方式

[0022] 以下结合附图和具体实施方式对本发明作详细说明。

[0023] 投影光刻机的光机结构原理图如图1所示。照明系统101发出的光路经处理折返后进入掩模成像系统102，利用光学投影成像的原理，通过投影物镜103将掩模版上的大规模集成电路图形成像在位于工件台105上的涂胶硅片104上，从而实现图形转移。

[0024] 在投影物镜103有多组动镜组成。例如包括第一动镜1031，第二动镜1032，第三动镜1033，第四动镜1034，第五动镜1035。由于加工误差以及装调误差引入投影物镜的像差，需要通过动镜五自由度在线调整控制系统进行像差补偿。

[0025] 以DSP为主控芯片的动镜五自由度在线调整控制系统原理框图如图2所示，该系统主要实现接收上位机指令与数据、返回动镜状态信息、对动镜进行五自由度在线调整等功能。而动镜五自由度在线调整控制系统的控制流程图如图3所示。

[0026] 结合图2和图3，整个控制系统的功能实现方法如下：

[0027] 动镜五自由度在线调整控制系统的DSP 3通过通讯接口1，接收上位机发送的数据和指令；通讯接口1遵循标准TCP/IP协议进行判断，若是发往本系统的数据则触发DSP 3的外部接收中断，接收根据并送往数据解析模块2，若不是发往本系统的数据，则忽略本次网络通信，避免占用DSP 3的资源。

[0028] 在数据解析模块2中，对本次接收到的数据进行分析和运算，通过坐标转换算法，得到上位机设定的动镜五自由度目标位置；若目标位置在合理范围内，则将五自由度目标位置送往动镜运动控制模块4进行五自由度调整，否则通过通讯接口1返回位置异常的状态码到上位机。

[0029] 动镜运动控制模块4和动镜位置检测模块5共同实现动镜五自由度调整的闭环控制。动镜运动控制模块4通过输入输出接口6将动镜五自由度目标位置传递到五路驱动放大电路：第一驱动放大电路7，第二驱动放大电路8，第三驱动放大电路9，第四驱动放大电路10，第五驱动放大电路11，将位置信号转化为模拟的电压信号，驱动位于动镜五自由度在线调整装置中的5个压电陶瓷直线作动器，实现动镜在水平X向、水平Y向、垂直Z向、俯仰θy及偏摆θx五自由度在线调整；同时，通过动镜五自由度位置检测模块5，通过输入输出接口6从五路滤波A/D转换电路：第一五路滤波A/D转换电路12，第二滤波A/D转换电路13，第三滤波A/D转换电路14，第四滤波A/D转换电路15，第五滤波A/D转换电路16，获得位于动镜五自由度在线调整装置中的5个电容式位置传感器的值，用于判断五自由度调整是否结束并返回状态码到上位机。

[0030] 其中，在动镜五自由度在线调整装置中由水平向2个相互垂直的压电陶瓷直线作动器和2个电容式位置传感器，实现动镜在水平X向、水平Y向的精确闭环调整。在动镜五自由度在线调整装置中垂向调整结构如图4和图5所示。在同心圆上呈均匀排列3个垂向的压电陶瓷直线作动器和3个电容式位置传感器，通过控制3个压电陶瓷直线作动器的做Z1，Z2，Z3的垂向运动，实现动镜在垂直Z向、俯仰θy及偏摆θx的精确闭环调整。

[0031] 由于动镜五自由度在线调整装置的结构和在装调过程中存在的偏差，导致动镜在五自由度调整的过程中，每个自由度的运动与其他各自由度存在位置耦合的关系，即单独调整其中任一自由度运动时，其余各自由度的位置也会受到影响而改变。为实现动镜五自由度在线调整的功能，本系统设计五自由度调整具体实现的控制流程，如图6所示。

[0032] 结合图4、图5和图6，动镜五自由度调整的实现方法如下：

[0033] 动镜五自由度调整分为五个自由度粗调过程和五个自由度微调过程。根据图4和图5，设计垂向位置解耦算法。将上位机发送的五自由度目标位置A1～A5转换成实际需要调整的五自由度目标位置B1～B5，同时进行五个自由度调整。

[0034] 经过解耦算法得出的五自由度目标位置B1～B5是理论值，无法真正实现精确的五自由度在线调整。为此，需要在逐次逼近算法实现精确的五自由度在线调整。通过单独控制每个自由度的运动，并判断比较每个自由度的调整是否到位。当五个自由度的位置调整都满足精度要求时，结束本次五自由度在线调整。否则，一直逐次逼近过程的循环中进行微调。

[0035] 以上所述，仅为本发明的优选实施方法，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉该技术的人在本发明所揭露的技术范围内，可理解想到的变换或替换，都应涵盖在本发明的包含范围之内。

标题	发布/更新时间	阅读量
投影屏幕及其加工方法	2020-05-08	456
一种非接触自动中心对准套刻投影光刻机	2020-05-08	933
一种光学微电机传感器、基板及电子设备	2020-05-11	844
氧化物薄膜晶体管显示基板及其制作方法、显示装置	2020-05-08	342
清除工具、光刻装置以及器件制造方法	2020-05-08	343
释放孔位于封装空间内的MEMS器件的封装	2020-05-08	625
谐振器的制备方法和谐振器	2020-05-08	95
测序芯片的制备方法及测序芯片、测序仪	2020-05-11	547
一种接触式光刻机吸盘	2020-05-08	402
一种直写光刻机构	2020-05-08	862

一种基于DSP的动镜五自由度在线调整控制系统

一种基于DSP的动镜五自由度在线调整控制系统

技术领域

背景技术

发明内容

具体实施方式

该功能需要专业版企业版VIP权限，您可以：