專利名稱：基于vme總線的步進(jìn)掃描光刻機(jī)的同步控制系統(tǒng)及該系統(tǒng)的同步控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種同步控制系統(tǒng)，具體涉及基于VME總線的步進(jìn)掃描光刻機(jī)的同步控制系統(tǒng)及該系統(tǒng)的同步控制方法。
背景技術(shù)：
集成電路的發(fā)展主要依靠半導(dǎo)體制造裝備的發(fā)展，隨著技術(shù)的進(jìn)步，硅片的集成度不斷提高，對線寬的要求越來越高。現(xiàn)階段，光刻已經(jīng)成為極大規(guī)模集成電路的核心技術(shù)，對電路的集成化水平起決定性作用。光刻機(jī)是一項(xiàng)融合了許多科技領(lǐng)域的最新研究成果的一項(xiàng)戰(zhàn)略任務(wù)。隨著硅片尺寸的增大，同時(shí)要求具有高分辨率和大視場，在原有的工作模式下物鏡的設(shè)計(jì)成本非常高。步進(jìn)掃描的工作模式可以降低對物鏡的要求。要得到較好的成像質(zhì)量，對工件臺和掩模臺的運(yùn)動控制系統(tǒng)的定位精度和同步精度都提出了更高的要求。因此，工件臺和掩模臺的控制技術(shù)稱為了光刻機(jī)的核心技術(shù)之一。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為了解決步進(jìn)掃描光刻機(jī)曝光過程中的同步誤差大，光刻效率低的問題，從而提出了基于VME總線的步進(jìn)掃描光刻機(jī)的同步控制系統(tǒng)及該系統(tǒng)的同步控制方法?；赩ME總線的步進(jìn)掃描光刻機(jī)的同步控制系統(tǒng)，它包括上位機(jī)、下位機(jī)、激光計(jì)數(shù)組件、同步控制組件、運(yùn)動控制組件和VME總線，所述的運(yùn)動控制組件由工件臺控制器和掩模臺控制器組成，所述的VME總線包括VME64自定義協(xié)議總線和VME64標(biāo)準(zhǔn)總線，所述的VME64自定義協(xié)議總線是P2/J2 口的用戶自定義接口，該用戶自定義接口包括7位激光計(jì)數(shù)組件的地址總線、36位激光計(jì)數(shù)組件的數(shù)據(jù)總線、2個(gè)激光計(jì)數(shù)組件的采樣信號線、I位激光計(jì)數(shù)組件的時(shí)鐘信號線、6位激光計(jì)數(shù)組件的狀態(tài)傳輸信號線、I位運(yùn)動控制組件的數(shù)據(jù)讀取信號線、48位運(yùn)動控制組件的數(shù)據(jù)總線、激光計(jì)數(shù)組件的參考信號線和運(yùn)動控制組件的狀態(tài)信號線，所述的上位機(jī)與下位機(jī)通過以太網(wǎng)連接，同步控制組件通過VME64標(biāo)準(zhǔn)總線與下位機(jī)連接，同步控制組件通過VME64自定義協(xié)議總線與激光計(jì)數(shù)組件和運(yùn)動控制組件連接，該同步控制組件的網(wǎng)口通過網(wǎng)線與下位機(jī)的網(wǎng)口連接?；赩ME總線的步進(jìn)掃描光刻機(jī)的同步控制系統(tǒng)的同步控制方法為通過對激光計(jì)數(shù)組件測量的信息進(jìn)行解耦獲得被控工件臺當(dāng)前位置數(shù)據(jù)，采用輸入的位置指令中的位置數(shù)據(jù)與被控工件臺當(dāng)前位置數(shù)據(jù)相減獲得工件臺的位置誤差數(shù)據(jù)，該工件臺位置誤差數(shù)據(jù)輸入至工件臺控制器；
將輸入的位置指令中的位置數(shù)據(jù)乘4獲得掩模臺控制位置數(shù)據(jù)，通過對激光計(jì)數(shù)組件測量的信息解耦獲得被控掩模臺當(dāng)前位置數(shù)據(jù)，將該掩模臺控制位置數(shù)據(jù)與被控掩模臺當(dāng)前位置數(shù)據(jù)相減獲得掩模臺位置誤差數(shù)據(jù)，該掩模臺位置誤差數(shù)據(jù)輸入至掩模臺控制器； 將工件臺位置誤差數(shù)據(jù)減去掩模臺位置誤差數(shù)據(jù)的四分之一獲得同步位置誤差數(shù)據(jù)，該同步位置誤差數(shù)據(jù)輸入至同步控制組件，并經(jīng)過該組件內(nèi)的同步控制算法處理獲得下一個(gè)控制周期的工件臺控制指令的修正數(shù)據(jù)和掩模臺控制指令的修正數(shù)據(jù)，將工件臺控制指令的修正數(shù)據(jù)通過VME64自定義協(xié)議總線發(fā)送給工件臺控制器，將掩模臺控制指令的修正數(shù)據(jù)通過VME64自定義協(xié)議總線發(fā)送給掩模臺控制器；工件臺控制器根據(jù)輸入的工件臺位置誤差數(shù)據(jù)和工件臺控制指令的修正數(shù)據(jù)獲得工件臺下一個(gè)控制周期的控制指令，并將該控制指令發(fā)送給被控工件臺的驅(qū)動部件，用于驅(qū)動被控工件臺運(yùn)動；掩模臺控制器根據(jù)輸入的掩模臺位置誤差數(shù)據(jù)和掩模臺控制指令的修正數(shù)據(jù)獲得掩模臺下一個(gè)控制周期的控制指令，并將該控制指令發(fā)送給被控掩模臺的驅(qū)動部件，用于驅(qū)動被控掩模臺運(yùn)動；將上述被控掩模臺的當(dāng)前位置數(shù)據(jù)的四分之一與被控工件臺的當(dāng)前位置數(shù)據(jù)相減獲得工件臺和掩模臺的同步位置誤差數(shù)據(jù)，該同步位置誤差輸出給下位機(jī)。本發(fā)明提供基于VME總線的步進(jìn)掃描光刻機(jī)的同步控制系統(tǒng)及該系統(tǒng)的同步控制方法，通過同步控制組件產(chǎn)生的步進(jìn)掃描光刻機(jī)曝光過程中各個(gè)子系統(tǒng)的調(diào)度協(xié)調(diào)信號，接收激光計(jì)數(shù)組件傳遞過來的原始采樣數(shù)據(jù)并將其解耦為運(yùn)動控制組件可用的位置信息，達(dá)到了控制和減小步進(jìn)掃描過程中的同步誤差，提高光刻效率的目的。


圖I是基于VME總線的步進(jìn)掃描光刻機(jī)的同步控制系統(tǒng)的基本原理示意圖；圖2是基于VME總線的步進(jìn)掃描光刻機(jī)的同步控制系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)圖；圖3是同步控制卡a的硬件結(jié)構(gòu)圖；圖4是同步控制卡b的硬件結(jié)構(gòu)圖；圖5是控制周期示意圖；圖6是同步控制組件4、運(yùn)動控制組件5和激光計(jì)數(shù)組件3的數(shù)據(jù)傳輸簡圖；圖7是基于VME總線的步進(jìn)掃描光刻機(jī)的同步控制系統(tǒng)的同步控制方法的控制框圖。
具體實(shí)施例方式具體實(shí)施方式
一、結(jié)合圖I具體說明本實(shí)施方式，基于VME總線的步進(jìn)掃描光刻機(jī)的同步控制系統(tǒng)，它包括上位機(jī)I、下位機(jī)2、激光計(jì)數(shù)組件3、同步控制組件4、運(yùn)動控制組件5和VME總線，所述的運(yùn)動控制組件5由工件臺控制器和掩模臺控制器組成，所述的VME總線包括VME64自定義協(xié)議總線和VME64標(biāo)準(zhǔn)總線，所述的VME64自定義協(xié)議總線是P2/J2 口的用戶自定義接口，該用戶自定義接口包括7位激光計(jì)數(shù)組件3的地址總線、36位激光計(jì)數(shù)組件3的數(shù)據(jù)總線、2個(gè)激光計(jì)數(shù)組件3的采樣信號線、I位激光計(jì)數(shù)組件3的時(shí)鐘信號線、6位激光計(jì)數(shù)組件3的狀態(tài)傳輸信號線、I位運(yùn)動控制組件5的數(shù)據(jù)讀取信號線、48位運(yùn)動控制組件5的數(shù)據(jù)總線、激光計(jì)數(shù)組件3的參考底信號線和運(yùn)動控制組件5的狀態(tài)信號線，所述的上位機(jī)I與下位機(jī)2通過以太網(wǎng)連接，同步控制組件4通過VME64標(biāo)準(zhǔn)總線與下位機(jī)2連接，同步控制組件4通過VME64自定義協(xié)議總線與激光計(jì)數(shù)組件3和運(yùn)動控制組件5連接，該同步控制組件4的網(wǎng)口通過網(wǎng)線與下位機(jī)2的網(wǎng)口連接。同步控制組件4是步進(jìn)掃描光刻機(jī)同步控制的核心控制器。當(dāng)光刻機(jī)進(jìn)行曝光掃描時(shí)，各個(gè)子系統(tǒng)準(zhǔn)備就緒后，由同步控制組件4實(shí)施整個(gè)掃描曝光過程的同步控制。
具體實(shí)施方式
二、結(jié)合圖I具體說明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
一所述的基于VME總線的步進(jìn)掃描光刻機(jī)的同步控制系統(tǒng)的區(qū)別在于，它還包括信號采集組件6，同步控制組件4通過VME64自定義總線與信號采集組件6連接。
具體實(shí)施方式
三、結(jié)合圖I具體說明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
一所述的基于VME總線的步進(jìn)掃描光刻機(jī)的同步控制系統(tǒng)的區(qū)別在于，它還包括對準(zhǔn)控制器
7、調(diào)平調(diào)焦控制器8、狹縫控制器9、照明控制器10、劑量控制器11和高階像控制器12，同步控制組件4分別通過光纖與對準(zhǔn)控制器7、調(diào)平調(diào)焦控制器8、狹縫控制器9、照明控制器
10、劑量控制器11和高階像控制器12連接。
具體實(shí)施方式
四、本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
三所述的基于VME總線的步進(jìn)掃描光刻機(jī)的同步控制系統(tǒng)的區(qū)別在于，所述的同步控制組件4由同步控制卡a和同步控制卡b兩塊板卡組成，所述的同步控制卡a包括第一串口 4-1-1、第二串口 4-1-2、第一光纖口4-1-3、10/100M 網(wǎng)口 4-1-4、第三串口 4-1-5、第二光纖口 4-1-6、SRAM 存儲模塊 4-1-7、DSP同步控制算法模塊4-l-8、NVRAM存儲模塊4-1-9、第一電平轉(zhuǎn)換模塊4-1-10、第二電平轉(zhuǎn)換模塊4-1-11、第一VMEP2/J2接口 4-1-12、第一VMEP0/J0接口 4-l-13、VMEPl/Jl 接口 4-1-14和FPGA模塊4-1-15，所述的FPGA模塊4-1-15包括外部數(shù)據(jù)交換邏輯接口 4-1-15-1和VME接口 4-1-15-2，所述的第一串口 4-1-1、第二串口 4-1-2和第三串口 4-1-5均為RS422串行通信端口 ；第一串口 4-1-1通過雙絞線與對準(zhǔn)控制器7連接；第二串口 4-1-2通過雙絞線與照明控制器10連接；第一光纖口 4-1-3通過光纖與對準(zhǔn)控制器7連接；10/100M網(wǎng)口 4-1-4通過網(wǎng)線與下位機(jī)2連接；第三串口 4-1-5通過雙絞線與狹縫控制器9的串行端口連接；第二光纖口 4-1-6通過光纖與狹縫控制器9連接；第一 VMEP2/J2接口 4_1_12采用自定義VME64總線協(xié)議與下位機(jī)2連接；VMEP1/J1接口 4_1_14采用標(biāo)準(zhǔn)VME64總線協(xié)議與下位機(jī)2連接，所述的外部數(shù)據(jù)交換邏輯接口 4-1-15-1分別與第一串口 4-1-1、第二串口 4-1-2、第三串口 4-1-5、第一光纖口 4-1-3、10/100M 網(wǎng)口 4-1-4 和第二光纖口 4-1-6 連接，SRAM存儲模塊4-1-7的存儲數(shù)據(jù)端與DSP同步控制算法模塊4-1-8的存儲數(shù)據(jù)端連接，所述的DSP同步控制算法模塊4-1-8控制算法端與FPGA模塊4-1-15的控制算法端連接，所述 的FPGA模塊4-1-15的存儲端與NVRAM存儲模塊4_1_9的存儲端連接，VME接口 4-1-15-2通過VME64自定義總線分別與第一電平轉(zhuǎn)換模塊4-1-10、第二電平轉(zhuǎn)換模塊4-1-11和第一 VMEP0/J0接口 4-1-13連接，第一電平轉(zhuǎn)換模塊4-1-10通過VME64自定義總線與第一VMEP2/J2接口 4-1-12連接，第二電平轉(zhuǎn)換模塊4-1-11通過VME64標(biāo)準(zhǔn)總線與VMEPI/Jl接口 4-1-14 連接；同步控制卡b包括第四串口 4-2-1、第五串口 4-2-2、第六串口 4_2_3、并行測試口4-2-4、第三光纖口 4-2-5、第四光纖口 4-2-6、CPLD 模塊 4-2-7、第二 VMEP2/J2 接口 4-2-8和第二 VMEPO/JO接口 4-2-9，所述的第四串口 4-2-1、第五串口 4-2-2和第六串口 4-2-3均為RS422串行通信端口，第四串口 4-2-1與劑量控制器11的串口連接；第五串口 4-2-2與調(diào)平調(diào)焦控制器8的串口連接；第六串口 4-2-3與高階像控制器12的串口連接；調(diào)平調(diào)焦控制器8的光纖接口與第三光纖口 4-2-5連接；并行測試口 4-2-4為測試口，用于測試邏輯芯片是否正常工作；第四光纖口 4-2-6為備用接口 ；第二 VMEP2/J2接口 4_2_8采用自定義VME64總線協(xié)議與下位機(jī)2的工控機(jī)箱連接；第二 VMEPO/JO接口 4_2_9通過VME64自定義總線與第一 V MEPO/JO接口 4-1-13連接，用于實(shí)現(xiàn)同步控制卡a和同步控制卡b的信息交換，所述的CPLD模塊4-2-7分別與第四串口 4-2-1、第五串口 4-2-2、第六串口 4-2-3和并行測試口 4-2-4連接，CPLD模塊4-2-7分別與第三光纖口 4_2_5、第四光纖口 4_2_6、第二 VMEP2/J2 接口 4-2-8 和第二 VMEPO/JO 接口 4-2-9 連接。下位機(jī)采用VME工控機(jī)系統(tǒng)，同步控制組件4的同步控制卡a為6U標(biāo)準(zhǔn)板卡，前面板的接口位置有限，而同步控制組件4需要預(yù)留多個(gè)接口，所以，利用VME機(jī)箱的后面板位置設(shè)計(jì)了同步控制組件4的同步控制卡b與同步控制卡a通過VME總線的連接口 PO連接，PO共有17位地線和95位自定義信號線。同步控制卡b是外部協(xié)調(diào)信號接口的載體，節(jié)省了同步控制卡a的布局空間，提高了接口的靈活性。圖3為同步控制卡a的硬件結(jié)構(gòu)圖，圖4為同步控制卡b的硬件結(jié)構(gòu)圖。
具體實(shí)施方式
五、結(jié)合圖7具體說明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式所述的是應(yīng)用具體實(shí)施方式
一所述的基于VME總線的步進(jìn)掃描光刻機(jī)的同步控制系統(tǒng)的同步控制方法為通過對激光計(jì)數(shù)組件測量的信息進(jìn)行解耦獲得被控工件臺當(dāng)前位置數(shù)據(jù)，采用輸入的位置指令中的位置數(shù)據(jù)與被控工件臺當(dāng)前位置數(shù)據(jù)相減獲得工件臺的位置誤差數(shù)據(jù)，該工件臺位置誤差數(shù)據(jù)輸入至工件臺控制器；將輸入的位置指令中的位置數(shù)據(jù)乘4獲得掩模臺控制位置數(shù)據(jù)，通過對激光計(jì)數(shù)組件測量的信息解耦獲得被控掩模臺當(dāng)前位置數(shù)據(jù)，將該掩模臺控制位置數(shù)據(jù)與被控掩模臺當(dāng)前位置數(shù)據(jù)相減獲得掩模臺位置誤差數(shù)據(jù)，該掩模臺位置誤差數(shù)據(jù)輸入至掩模臺控制器；將工件臺位置誤差數(shù)據(jù)減去掩模臺位置誤差數(shù)據(jù)的四分之一獲得同步位置誤差數(shù)據(jù)，該同步位置誤差數(shù)據(jù)輸入至同步控制組件，并經(jīng)過該組件內(nèi)的同步控制算法處理獲得下一個(gè)控制周期的工件臺控制指令的修正數(shù)據(jù)和掩模臺控制指令的修正數(shù)據(jù)，將工件臺控制指令的修正數(shù)據(jù)通過VME64自定義協(xié)議總線發(fā)送給工件臺控制器，將掩模臺控制指令的修正數(shù)據(jù)通過VME64自定義協(xié)議總線發(fā)送給掩模臺控制器；工件臺控制器根據(jù)輸入的工件臺位置誤差數(shù)據(jù)和工件臺控制指令的修正數(shù)據(jù)獲得工件臺下一個(gè)控制周期的控制指令，并將該控制指令發(fā)送給被控工件臺的驅(qū)動部件，用于驅(qū)動被控工件臺運(yùn)動；
掩模臺控制器根據(jù)輸入的掩模臺位置誤差數(shù)據(jù)和掩模臺控制指令的修正數(shù)據(jù)獲得掩模臺下一個(gè)控制周期的控制指令，并將該控制指令發(fā)送給被控掩模臺的驅(qū)動部件，用于驅(qū)動被控掩模臺運(yùn)動；將上述被控掩模臺的當(dāng)前位置數(shù)據(jù)的四分之一與被控工件臺的當(dāng)前位置數(shù)據(jù)相減獲得工件臺和掩模臺的同步位置誤差數(shù)據(jù)，該同步位置誤差輸出給下位機(jī)，當(dāng)一定時(shí)間內(nèi)超出允許范圍就產(chǎn)生錯(cuò)誤信息。步進(jìn)掃描光刻機(jī)工作的基本原理見圖2所示。掩模臺承載有芯片圖案的掩模，工件臺則承載待刻的硅片，需要移動至指定的曝光位置，工件臺運(yùn)動至曝光光源下方，同步開啟曝光快門，工件臺與掩模臺繼續(xù)勻速相向運(yùn)動，曝光光源遂將掩模圖案投射至硅片上，工作臺運(yùn)動到指定位置后，曝光光源關(guān)閉，完成一次掃描曝光過程。該過程要求掩模臺與工件臺嚴(yán)格勻速同步，并保持固定的速度比4 I (由投影物鏡的縮小比例決定)。圖中大圓圈表不整張娃片，每個(gè)曝光區(qū)域稱為一個(gè)場，填充方塊表不已經(jīng)曝光完成的場，空白方塊表不尚未曝光的場，虛線小圓圈表示正在進(jìn)行掃描曝光的場。隨著掩模臺與工件臺在投影物鏡上下的相向運(yùn)動，硅片上規(guī)劃的場不斷被曝光。
光刻機(jī)控制系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)如圖I所示。同步控制組件4為控制系統(tǒng)的核心部分，既是位置反饋中重要的一環(huán)，也是同步控制算法的處理單元。同步控制組件4的主要功能是控制VME總線上的數(shù)據(jù)交換，產(chǎn)生內(nèi)部調(diào)度信號和外部協(xié)調(diào)信號，把激光計(jì)數(shù)組件3發(fā)送過來的原始采樣數(shù)據(jù)解耦為同步控制組件4可用的位置信息，計(jì)算曝光過程中工件臺和掩模臺的位置誤差并通過同步控制算法得出運(yùn)動控制組件5控制量的修正值，收集錯(cuò)誤狀態(tài)。同步控制組件4傳輸?shù)男畔⒅饕邢挛粰C(jī)通過VME64標(biāo)準(zhǔn)總線協(xié)議向同步控制組件4傳輸?shù)钠毓鈷呙钄?shù)據(jù)；同步控制組件4通過VME64自定義協(xié)議向下位機(jī)發(fā)送的內(nèi)部調(diào)度信號；同步控制組件4采用RS422串行通信端口差分信號向下位機(jī)發(fā)送的外部協(xié)調(diào)信號；激光計(jì)數(shù)組件3在內(nèi)部調(diào)度信號的作用下采用VME64自定義協(xié)議向同步控制組件4發(fā)送的原始采樣數(shù)據(jù)；同步控制組件4在內(nèi)部調(diào)度信號的作用下采用VME64自定義協(xié)議向運(yùn)動控制組件5發(fā)送的解耦后標(biāo)識位置信息；同步控制組件4采用VME64標(biāo)準(zhǔn)總線協(xié)議向下位機(jī)2發(fā)送的錯(cuò)誤信息。在200us的同步控制周期中，包括以下幾個(gè)子周期計(jì)數(shù)卡采樣周期，計(jì)數(shù)卡數(shù)據(jù)傳輸周期，計(jì)數(shù)卡數(shù)據(jù)解算周期，運(yùn)動控制組件5數(shù)據(jù)獲取周期，運(yùn)動控制指令計(jì)算周期和控制指令發(fā)送周期和空閑周期。控制周期如圖5所示。激光計(jì)數(shù)組件3接收到采樣指令后開始采樣，采樣得到的原始數(shù)據(jù)將鎖存到預(yù)定的寄存器中，采樣結(jié)束，返回原始采樣數(shù)據(jù)鎖存信號。五塊激光計(jì)數(shù)組件3在同樣的機(jī)制下采樣，鎖存數(shù)據(jù)，返回各自的數(shù)據(jù)鎖存信號后，激光計(jì)數(shù)組件3采樣周期結(jié)束。采樣周期結(jié)束后，數(shù)據(jù)傳輸周期開始，同步控制卡根據(jù)預(yù)定的激光計(jì)數(shù)組件3地址，依次讀取五塊激光計(jì)數(shù)組件3的原始采樣數(shù)據(jù)，存入同步控制組件4的NVRAM存儲模塊4-1-9 中。激光計(jì)數(shù)組件3原始采樣數(shù)據(jù)經(jīng)過解算后，變換為運(yùn)動控制組件5可用的18個(gè)位置信息，即曝光過程中采樣時(shí)刻工件臺和掩模臺的實(shí)際位置。同步控制組件4在解算后，在每個(gè)位置信息的前面加上對應(yīng)的字頭，用以區(qū)別不同的光路數(shù)據(jù)，命名為標(biāo)識位置數(shù)據(jù)，為一個(gè)48位二進(jìn)制數(shù)據(jù)。在運(yùn)動控制組件5數(shù)據(jù)傳輸周期中，同步控制組件4向運(yùn)動控制組件5發(fā)送數(shù)據(jù)讀取信號并按順序?qū)?8路位置誤差信息數(shù)據(jù)寫入VME64P2/J2 口自定義同步總線中，11個(gè)運(yùn)動控制組件5在接收到數(shù)據(jù)讀取信號后，讀取自定義并行總線中的數(shù)據(jù)并存儲，18個(gè)循環(huán)后，每塊運(yùn)動控制組件5將分別獲取到所有的18路位置誤差信息數(shù)據(jù)，運(yùn)動控制組件5根據(jù)字頭，選取當(dāng)前控制周期中需要的位置誤差信息作為閉環(huán)控制中的位置反饋量。圖6描述了以上數(shù)據(jù)流傳輸方向。激光計(jì)數(shù)組件3解算周期結(jié)束后，同步控制組件4可以根據(jù)當(dāng)前位置信息和下位機(jī)2發(fā)送的工件臺和掩模臺規(guī)劃軌跡計(jì)算出當(dāng)前控制周期中的同步控制誤差，經(jīng)過同步誤差校正單元處理后，得出一個(gè)修正值，用來修正下一控制周期中的運(yùn)動控制指令。此修正值可以減小曝光過程中工件臺和掩模臺同步誤差，提高光刻分辨率和套刻精度。圖7描述了上述控制算法。
運(yùn)動控制組件5的工件臺分為兩個(gè)工件臺，分別是第一工件臺和第二工件臺。第一工件臺在曝光區(qū)域，第二工件臺在測量區(qū)域，第二工件臺上、下硅片，完成調(diào)平調(diào)焦，對準(zhǔn)等動作，第一工件臺完成曝光后，第一工件臺和第二工件臺換臺，第二工件臺執(zhí)行曝光動作，第一工件臺執(zhí)行上、下硅片，完成調(diào)平調(diào)焦，對準(zhǔn)等動作，循環(huán)往復(fù)，提高效率?；谏鲜龅耐娇刂平M件4，結(jié)合步進(jìn)掃描光刻機(jī)工作流程，具體步驟如下步驟一、上位機(jī)I的通信系統(tǒng)將用戶輸入的曝光參數(shù)及工作模式信息通過以太網(wǎng)發(fā)送到下位機(jī)2 ；步驟二、下位機(jī)2接收曝光參數(shù)及工作模式信息后，對曝光參數(shù)進(jìn)行參數(shù)解析，把上位機(jī)參數(shù)變換為曝光參數(shù)，已獲得曝光準(zhǔn)備信號；以供曝光過程中同步控制卡和運(yùn)動控制卡調(diào)用；步驟三、下位機(jī)2將曝光準(zhǔn)備信號發(fā)送給同步控制組件4和運(yùn)動控制組件5，曝光過程開始準(zhǔn)備；步驟四、同步控制組件4接收到曝光準(zhǔn)備信號后向激光計(jì)數(shù)組件3、運(yùn)動控制組件5和信號采集組件6發(fā)送曝光啟動信號，運(yùn)動控制組件5接收到曝光啟動信號后控制第一工件臺、第二工件臺和掩模臺向曝光起始位置運(yùn)動，激光計(jì)數(shù)組件3接收到曝光啟動信號后向同步控制組件4發(fā)送原始采樣數(shù)據(jù)，同步控制組件4對原始采樣數(shù)據(jù)計(jì)算得到原始位置信息，并將位置誤差信息發(fā)送至運(yùn)動控制組件5作為位置反饋信息；步驟五、同步控制組件4向照明控制器10發(fā)送激光準(zhǔn)備信號，照明控制器10的高壓電容開始充電，準(zhǔn)備發(fā)出第一個(gè)光脈沖；步驟六、同步控制組件4接收掃描準(zhǔn)備完成信號后向下位機(jī)2發(fā)送請求中斷，曝光準(zhǔn)備階段完成；步驟七、運(yùn)動控制組件5控制第一工件臺移動到上下片區(qū)，完成上片；步驟八、運(yùn)動控制組件5控制第一工件臺移動到測量區(qū)，完成調(diào)平調(diào)焦及對準(zhǔn)參數(shù)采集；步驟九、運(yùn)動控制組件5控制第一工件臺和第二工件臺移動到換臺區(qū)，完成換臺過程；步驟十、運(yùn)動控制組件5控制第一工件臺進(jìn)入曝光區(qū)，開始曝光過程；運(yùn)動控制組件5控制第二工件臺進(jìn)入上下片區(qū)，完成下片動作，若需連續(xù)曝光，則下片后，進(jìn)行上片動作；否則，空臺運(yùn)行；步驟十一、運(yùn)動控制組件5控制第一工件臺及掩模臺開始曝光，每個(gè)控制周期中，同步控制組件4計(jì)算同步誤差并對運(yùn)動控制組件5控制指令進(jìn)行修正，完成曝光過程；步驟十二、運(yùn)動控制組件5控制第一工件臺和第二工件臺進(jìn)入換臺區(qū)，完成換臺；
步驟十三、運(yùn)動控制組件5控制第一工件臺進(jìn)入上下片區(qū)，完成下片動作；若需連續(xù)曝光，則下片后，進(jìn)行上片動作；否則，第一工件臺控制停止；步驟十四、運(yùn)動控制組件5控制第二工件臺進(jìn)入曝光區(qū)，如進(jìn)行連續(xù)曝光，則進(jìn)行步驟十一，否則，第二工件臺控制停止；
步驟十五、同步控制組件4通知運(yùn)動控制組件5及其他曝光子系統(tǒng)進(jìn)入空閑狀態(tài)。
權(quán)利要求
1.基于VME總線的步進(jìn)掃描光刻機(jī)的同步控制系統(tǒng)，其特征在于，它包括上位機(jī)(I)、下位機(jī)⑵、激光計(jì)數(shù)組件⑶、同步控制組件⑷、運(yùn)動控制組件(5)和VME總線，所述的運(yùn)動控制組件(5)由工件臺控制器和掩模臺控制器組成， 所述的VME總線包括VME64自定義協(xié)議總線和VME64標(biāo)準(zhǔn)總線，所述的VME64自定義協(xié)議總線是P2/J2 口的用戶自定義接口，該用戶自定義接口包括7位激光計(jì)數(shù)組件(3)的地址總線、36位激光計(jì)數(shù)組件(3)的數(shù)據(jù)總線、2個(gè)激光計(jì)數(shù)組件(3)的采樣信號線、I位激光計(jì)數(shù)組件(3)的時(shí)鐘信號線、6位激光計(jì)數(shù)組件(3)的狀態(tài)傳輸信號線、I位運(yùn)動控制組件(5)的數(shù)據(jù)讀取信號線、48位運(yùn)動控制組件(5)的數(shù)據(jù)總線、激光計(jì)數(shù)組件(3)的參考底信號線和運(yùn)動控制組件(5)的狀態(tài)信號線， 所述的上位機(jī)(I)與下位機(jī)(2)通過以太網(wǎng)連接，同步控制組件(4)通過VME64標(biāo)準(zhǔn)總線與下位機(jī)(2)連接，同步控制組件(4)通過VME64自定義協(xié)議總線與激光計(jì)數(shù)組件(3)和運(yùn)動控制組件(5)連接，該同步控制組件(4)的網(wǎng)口通過網(wǎng)線與下位機(jī)(2)的網(wǎng)口連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的基于VME總線的步進(jìn)掃描光刻機(jī)的同步控制系統(tǒng)，其特征在于，它還包括信號采集組件(6)，同步控制組件(4)通過VME64自定義總線與信號采集組件(6)連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的基于VME總線的步進(jìn)掃描光刻機(jī)的同步控制系統(tǒng)，其特征在于，它還包括對準(zhǔn)控制器(7)、調(diào)平調(diào)焦控制器(8)、狹縫控制器(9)、照明控制器(10)、劑量控制器(11)和高階像控制器(12)，同步控制組件(4)分別通過光纖與對準(zhǔn)控制器(7)、調(diào)平調(diào)焦控制器(8)、狹縫控制器(9)、照明控制器(10)、劑量控制器(11)和高階像控制器(12)連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于VME總線的步進(jìn)掃描光刻機(jī)的同步控制系統(tǒng)，其特征在于，所述的同步控制組件(4)由同步控制卡a和同步控制卡b兩塊板卡組成，所述的同步控制卡a包括第一串口(4-1-1)、第二串口(4-1-2)、第一光纖口(4-1-3)、10/100M網(wǎng)口4-1-4 (4-1-4)、第三串口 (4-1-5)、第二光纖口 (4-1-6)、SRAM 存儲模塊(4-1-7)、DSP 同步控制算法模塊(4-1-8)、NVRAM存儲模塊(4-1-9)、第一電平轉(zhuǎn)換模塊(4_1_10)、第二電平轉(zhuǎn)換模塊(4-1-11)、第一 VMEP2/J2 接口 (4-1-12)、第一 VMEP0/J0 接口 (4-1-13)、VMEPI/Jl接口(4-1-14)和FPGA模塊(4-1-15)，所述的FPGA模塊(4-1-15)包括外部數(shù)據(jù)交換邏輯接口(4-1-15-1)和 VME 接口(4-1-15-2)，所述的第一串口(4-1-1)、第二串口(4-1-2)和第三串口(4-1-5)均為RS422串行通信端口 ；第一串口(4-1-1)通過雙絞線與對準(zhǔn)控制器(7)連接；第二串口(4-1-2)通過雙絞線與照明控制器(10)連接；第一光纖口(4-1-3)通過光纖與對準(zhǔn)控制器(7)連接；10/100M網(wǎng)口 4-1-4(4-1-4)通過網(wǎng)線與下位機(jī)(2)連接；第三串口(4-1-5)通過雙絞線與狹縫控制器(9)的串行端口連接；第二光纖口(4-1-6)通過光纖與狹縫控制器(9)連接；第一 VMEP2/J2接口(4-1-12)采用自定義VME64總線協(xié)議與下位機(jī)(2)連接；VMEP1/J1接口(4-1-14)采用標(biāo)準(zhǔn)VME64總線協(xié)議與下位機(jī)(2)連接， 所述的外部數(shù)據(jù)交換邏輯接口(4-1-15-1)分別與第一串口(4-1-1)、第二串口(4-1-2)、第三串口(4-1-5)、第一光纖口(4-1-3)、10/100M 網(wǎng)口 4-1-4(4-1-4)和第二光纖口(4-1-6)連接，SRAM存儲模塊(4-1-7)的存儲數(shù)據(jù)端與DSP同步控制算法模塊(4_1_8)的存儲數(shù)據(jù)端連接，所述的DSP同步控制算法模塊(4-1-8)控制算法端與FPGA模塊(4-1-15)的控制算法端連接，所述的FPGA模塊(4-1-15)的存儲端與NVRAM存儲模塊(4_1_9)的存儲端連接，VME接口(4-1-15-2)通過VME64自定義總線分別與第一電平轉(zhuǎn)換模塊(4_1_10)、第二電平轉(zhuǎn)換模塊(4-1-11)和第一 VMEPO/JO接口(4-1-13)連接，第一電平轉(zhuǎn)換模塊(4-1-10)通過VME64自定義總線與第一 VMEP2/J2接口(4_1_12)連接，第二電平轉(zhuǎn)換模塊(4-1-11)通過 VME64 標(biāo)準(zhǔn)總線與 VMEP1/J1 接口 (4-1-14)連接； 同步控制卡b包括第四串口(4-2-1)、第五串口(4-2-2)、第六串口(4-2-3)、并行測試口(4-2-4)、第三光纖口(4-2-5)、第四光纖口(4-2-6)、CPLD 模塊(4-2-7)、第二 VMEP2/J2接口(4-2-8)和第二 VMEP0/J0 接口(4-2-9)，所述的第四串口(4_2_1)、第五串口(4_2_2)和第六串口(4-2-3)均為RS422串行通信端口，第四串口(4_2_1)與劑量控制器(11)的串口連接；第五串口(4-2-2)與調(diào)平調(diào)焦控制器(8)的串口連接；第六串口(4-2-3)與高階像控制器(12)的串口連接；調(diào)平調(diào)焦控制器⑶的光纖接口與第三光纖口(4-2-5)連接；并行測試口(4-2-4)為測試口，用于測試邏輯芯片是否正常工作；第四光纖口(4-2-6)為備用接口 ；第二 VMEP2/J2接口(4-2-8)采用自定義VME64總線協(xié)議與下位機(jī)(2)的工控機(jī)箱連接；第二 VMEPO/JO接口(4-2-9)通過VME64自定義總線與第一 V MEP0/J0接口 4_1_13連接，用于實(shí)現(xiàn)同步控制卡a和同步控制卡b的信息交換， 所述的CPLD模塊(4-2-7)分別與第四串口(4-2-1)、第五串口(4_2_2)、第六串口(4-2-3)和并行測試口(4-2-4)連接，CPLD模塊(4_2_7)分別與第三光纖口(4_2_5)、第四光纖口(4-2-6)、第二 VMEP2/J2 接口(4-2-8)和第二 VMEP0/J0 接口(4-2-9)連接。
5.基于權(quán)利要求I所述的基于VME總線的步進(jìn)掃描光刻機(jī)的同步控制系統(tǒng)的同步控制方法，其特征在于， 通過對激光計(jì)數(shù)組件測量的信息進(jìn)行解耦獲得被控工件臺當(dāng)前位置數(shù)據(jù)，采用輸入的位置指令中的位置數(shù)據(jù)與被控工件臺當(dāng)前位置數(shù)據(jù)相減獲得工件臺的位置誤差數(shù)據(jù)，該工件臺位置誤差數(shù)據(jù)輸入至工件臺控制器； 將輸入的位置指令中的位置數(shù)據(jù)乘4獲得掩模臺控制位置數(shù)據(jù)，通過對激光計(jì)數(shù)組件測量的信息解耦獲得被控掩模臺當(dāng)前位置數(shù)據(jù)，將該掩模臺控制位置數(shù)據(jù)與被控掩模臺當(dāng)前位置數(shù)據(jù)相減獲得掩模臺位置誤差數(shù)據(jù)，該掩模臺位置誤差數(shù)據(jù)輸入至掩模臺控制器；將工件臺位置誤差數(shù)據(jù)減去掩模臺位置誤差數(shù)據(jù)的四分之一獲得同步位置誤差數(shù)據(jù)，該同步位置誤差數(shù)據(jù)輸入至同步控制組件，并經(jīng)過該組件內(nèi)的同步控制算法處理獲得下一個(gè)控制周期的工件臺控制指令的修正數(shù)據(jù)和掩模臺控制指令的修正數(shù)據(jù)，將工件臺控制指令的修正數(shù)據(jù)通過VME64自定義協(xié)議總線發(fā)送給工件臺控制器，將掩模臺控制指令的修正數(shù)據(jù)通過VME64自定義協(xié)議總線發(fā)送給掩模臺控制器； 工件臺控制器根據(jù)輸入的工件臺位置誤差數(shù)據(jù)和工件臺控制指令的修正數(shù)據(jù)獲得工件臺下一個(gè)控制周期的控制指令，并將該控制指令發(fā)送給被控工件臺的驅(qū)動部件，用于驅(qū)動被控工件臺運(yùn)動； 掩模臺控制器根據(jù)輸入的掩模臺位置誤差數(shù)據(jù)和掩模臺控制指令的修正數(shù)據(jù)獲得掩模臺下一個(gè)控制周期的控制指令，并將該控制指令發(fā)送給被控掩模臺的驅(qū)動部件，用于驅(qū)動被控掩模臺運(yùn)動； 將上述被控掩模臺的當(dāng)前位置數(shù)據(jù)的四分之一與被控工件臺的當(dāng)前位置數(shù)據(jù)相減獲得工件臺和掩模臺的同步位置誤差數(shù)據(jù)，該同步位置誤差輸出給下位機(jī)，當(dāng)一定時(shí)間內(nèi)超出允許范圍就產(chǎn)生錯(cuò)誤信息。
全文摘要
基于VME總線的步進(jìn)掃描光刻機(jī)的同步控制系統(tǒng)及該系統(tǒng)的同步控制方法，本發(fā)明具體涉及基于VME總線的步進(jìn)掃描光刻機(jī)的同步控制系統(tǒng)及該系統(tǒng)的同步控制方法。它為了解決步進(jìn)掃描光刻機(jī)曝光過程中的同步誤差大，光刻效率低的問題。本發(fā)明的上位機(jī)與下位機(jī)通過以太網(wǎng)連接，同步控制組件通過VME64標(biāo)準(zhǔn)總線與下位機(jī)連接，同步控制組件通過VME64自定義協(xié)議總線與激光計(jì)數(shù)組件和運(yùn)動控制組件連接，同步控制組件的網(wǎng)口通過網(wǎng)線與下位機(jī)的網(wǎng)口連接，VME總線包括VME64自定義協(xié)議總線和VME64標(biāo)準(zhǔn)總線。本發(fā)明達(dá)到了控制和減小步進(jìn)掃描過程中的同步誤差，提高光刻效率的目的。本發(fā)明適用于掃描光刻機(jī)領(lǐng)域。
文檔編號G05B19/418GK102621826SQ20121012075
公開日2012年8月1日 申請日期2012年4月23日 優(yōu)先權(quán)日2012年4月23日
發(fā)明者劉楊, 彭貴勇, 李聰, 王公峰, 郝中洋, 閆華星, 陳興林 申請人:哈爾濱工業(yè)大學(xué)