CN105159034A - 光刻投影物镜容错控制装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种光刻投影物镜容错控制装置，包括设于光刻投影物镜内的压电驱动器和电容传感器，光刻投影物镜容错控制装置还包括：信号采集板、高压驱动板、主控单板计算机和辅控单板计算机，主控单板计算机和辅控单板计算机形成冗余控制；主控单板计算机和辅控单板计算机均经信号采集板连接电容传感器，以接收电容传感器检测的位置信号；主控单板计算机和辅控单板计算机均经高压驱动板连接压电驱动器，用于根据接收的位置信号生成指令以控制压电驱动器。本发明既满足了对光刻投影物镜内部调节机构的闭环精确控制，以补偿热像差，保障光刻精度，又通过冗余控制保障了控制装置的稳定可靠工作。

Description

光刻投影物镜容错控制装置

技术领域

本发明涉及光刻投影物镜控制领域，特别地，涉及一种光刻投影物镜容错控制装置。

背景技术

光刻投影物镜是光刻机中重要的超精密光学系统，在光刻机工作过程中，随着曝光时间的积累，光刻投影物镜会因激光热辐射效应的积累而产生热像差。如果不加以补偿，热像差会直接劣化光刻精度，功能性调节机构是光刻投影物镜中用来补偿热像差的主要方法。

公开号为CN101900862的中国专利公开了一项发明名称为一种投影物镜系统中光学元件轴向微动调整装置的技术方案，即以压电控制驱动单元及电容传感器构成闭环控制驱动，实现了投影物镜系统中光学元件轴向微动机构调整装置。但是该转置仅在控制器正常工况下实现了对功能性调节机构的控制，无法在控制器故障情况下恢复控制功能，而在光刻机实际生产工作中，为了保障产率，光刻投影物镜往往需要在故障情况下及时恢复正常工作，因此，实现一种可以应对控制器故障情况的光刻投影物镜容错控制装置显得尤为重要。

发明内容

本发明提供了一种光刻投影物镜容错控制装置，以解决现有的光刻投影物镜无法在控制器故障情形下恢复对功能性调节机构的有效控制的技术问题。

本发明采用的技术方案如下：

一种光刻投影物镜容错控制装置，包括设于光刻投影物镜内的压电驱动器和电容传感器，压电驱动器用于在电压信号的驱动下对设于光刻投影物镜内的调节机构进行微动调整，电容传感器用于实时检测调节机构的位置，

光刻投影物镜容错控制装置还包括：信号采集板、高压驱动板、主控单板计算机和辅控单板计算机，主控单板计算机和辅控单板计算机形成冗余控制；

主控单板计算机和辅控单板计算机均经信号采集板连接电容传感器，以接收电容传感器检测的位置信号；

主控单板计算机和辅控单板计算机均经高压驱动板连接压电驱动器，用于根据接收的位置信号生成指令以控制压电驱动器。

进一步地，主控单板计算机、辅控单板计算机经总线背板设于工控机箱内，总线背板设有多路串口从板，多路串口从板经数据线与高压驱动板、信号采集板通信连接。

进一步地，高压驱动板、信号采集板位于驱动控制箱内，高压驱动板经高压模拟信号传输链路连接压电驱动器，信号采集板经低压模拟信号传输链路连接电容传感器。

进一步地，本发明光刻投影物镜容错控制装置还包括：上位机，上位机经网络集线器连接主控单板计算机、辅控单板计算机。

进一步地，上位机设有用于输入控制参数的输入单元和用于显示的输出单元。

进一步地，主控单板计算机和辅控单板计算机用于运行光刻投影物镜控制器，光刻投影物镜控制器包括主控单元、辅控单元、仲裁单元、看门狗；

其中，主控单元包括对调节机构进行常规控制的数据采集、控制算法、通信协议处理进程，并定时向外部发送硬件中断请求；

辅控单元包括中断响应进程，接收并处理外部中断；

看门狗用于监测主控单元或者辅控单元运行时是否发生故障，当发生故障时，看门狗启动仲裁单元；

仲裁单元用于对主控单板计算机和辅控单板计算机进行冗余控制。

进一步地，仲裁单元对看门狗的请求信号进行判断，当主控单板计算机中的光刻投影物镜控制器出现故障时，将辅控单板计算机中的光刻投影物镜控制器配置为运行主控模块，使辅控单板计算机代替主控单板计算机完成后续工作，并重启主控单板计算机，若主控单板计算机重启成功，则将主控单板计算机中的光刻投影物镜控制器配置为运行辅控模块，否则生成故障提示信息。

进一步地，调节机构为光学元件轴向调节机构。

本发明具有以下有益效果：

本发明光刻投影物镜容错控制装置，通过采用主控单板计算机和辅控单板计算机形成冗余控制；且主控单板计算机和辅控单板计算机均经信号采集板连接电容传感器，以接收电容传感器检测的位置信号；主控单板计算机和辅控单板计算机均经高压驱动板连接压电驱动器，用于根据接收的位置信号生成指令以控制压电驱动器，既满足了对光刻投影物镜内部调节机构的闭环精确控制，以补偿热像差，保障光刻精度，又通过冗余控制保障了控制装置的稳定可靠工作。

除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本发明还有其它的目的、特征和优点。下面将参照图，对本发明作进一步详细的说明。

附图说明

构成本申请的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1是本发明优选实施例光刻投影物镜容错控制装置的结构示意图；

图2是本发明优选实施例光刻投影物镜控制器运行机制示意图。

附图标记说明：

1、上位机；2、第二以太网传输链路；3、主控单板计算机；4、工控机箱；5、总线背板；6、多路串口从板；7、第一RS422传输链路；8、驱动控制箱；9、信号采集板；10、低压模拟信号传输链路；11、光刻投影物镜；12、第一以太网传输链路；13、网络集线器；14、第三以太网传输链路；15、辅控单板计算机；16、第二RS422传输链路；17、高压驱动板；18、高压模拟信号传输链路；19、压电驱动器；20、电容传感器。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

参照图1，本发明的优选实施例提供了一种光刻投影物镜容错控制装置，包括设于光刻投影物镜11内的压电驱动器19和电容传感器20，压电驱动器19用于在电压信号的驱动下对设于光刻投影物镜11内的调节机构进行微动调整，电容传感器20用于实时检测调节机构的位置；本实施例光刻投影物镜容错控制装置还包括：信号采集板9、高压驱动板17、主控单板计算机3和辅控单板计算机15，其中，主控单板计算机3和辅控单板计算机15形成冗余控制，主控单板计算机3和辅控单板计算机15均经信号采集板9连接电容传感器20，以接收电容传感器20检测的位置信号；主控单板计算机3和辅控单板计算机15均经高压驱动板17连接压电驱动器19，用于根据接收的位置信号生成指令以控制压电驱动器19。本实施例中，调节机构为光学元件轴向调节机构，该光学元件轴向调节机构位于光刻投影物镜11内部，在压电驱动器19的作用下对物镜系统内的光学元件进行轴向微调，以补偿光刻投影物镜11因激光热辐射效应积累而产生的热像差，保障光刻精度，且通过主控单板计算机3和辅控单板计算机15同时形成冗余控制，实现了控制装置出现故障情形下及时恢复正常功能的容错机制，保障了控制装置的稳定可靠工作。

参照图1，本实施例中，可选地，主控单板计算机3、辅控单板计算机15经总线背板5设于工控机箱4内，总线背板5设有多路串口从板6，多路串口从板6经数据线与高压驱动板17、信号采集板9通信连接。其中，优选地，总线背板5为VME总线背板，主控单板计算机3、辅控单板计算机15及多路串口从板6均插在VME总线背板之上，通过VME总线互联，采用VME64标准进行数据交换。优选地，多路串口从板6经第一RS422传输链路7连接信号采集板9，以接收其采集的数据并传递给主控单板计算机3和辅控单板计算机15，多路串口从板6经第二RS422传输链路16连接高压驱动板17，以将主控单板计算机3和辅控单板计算机15生成的指令传递给高压驱动板17。

可选地，高压驱动板17、信号采集板9位于驱动控制箱8内，高压驱动板17经高压模拟信号传输链路18连接压电驱动器19，信号采集板9经低压模拟信号传输链路10连接电容传感器20。

可选地，本实施例光刻投影物镜容错控制装置还包括：上位机1，上位机1经网络集线器13连接主控单板计算机3、辅控单板计算机15。具体地，上位机1通过第一以太网传输链路12与网络集线器13互联，网络集线器13通过第二以太网传输链路2连接主控单板计算机3，网络集线器13通过第三以太网传输链路14连接辅控单板计算机15。优选地，上位机1设有用于输入控制参数的输入单元和用于显示的输出单元。本实施例中，上位机1采用工作站或者PC机，上位机1运行人机交互软件，应用Linux或者Windows等操作系统。

本实施例中，主控单板计算机3和辅控单板计算机15是型号相同的两块单板计算机，所述单板计算机的核心芯片是PPC或者Intelx86；主控单板计算机3和辅控单板计算机15运行相同的操作系统，所述操作系统采用VxWorks或QNX或pSOS或RTLInux或WinCE实时操作系统。主控单板计算机3和辅控单板计算机15用于运行光刻投影物镜控制器，参照图2，光刻投影物镜控制器包括主控单元、辅控单元、仲裁单元、看门狗；

其中，主控单元包括对调节机构进行常规控制的数据采集、控制算法、通信协议处理进程，并定时向外部发送硬件中断请求；

辅控单元包括中断响应进程，接收并处理外部中断；

看门狗用于监测主控单元或者辅控单元运行时是否发生故障，当发生故障时，看门狗启动仲裁单元；

仲裁单元用于对主控单板计算机3和辅控单板计算机15进行冗余控制。

优选地，仲裁单元对看门狗的请求信号进行判断，当主控单板计算机3中的光刻投影物镜控制器出现故障时，将辅控单板计算机15中的光刻投影物镜控制器配置为运行主控模块，使辅控单板计算机15代替主控单板计算机3完成后续工作，并重启主控单板计算机3，若主控单板计算机3重启成功，则将主控单板计算机3中的光刻投影物镜控制器配置为运行辅控模块，否则生成故障提示信息，并将故障提示信息发送给上位机1。优选地，如果主控单板计算机3重启失败，辅控单板计算15仍可以继续代替主控单板计算机3完成后续工作；当辅控单板计算机的辅控单元出现故障，重启辅控单板计算机，使之恢复运行辅控单元。

本实施例光刻投影物镜容错控制装置运行步骤如下：

步骤一：正常工况时，上位机1通过第一以太网传输链路12和网络集线器13向下发送物镜功能性调节控制指令，指令通过第二以太网传输链路2传输至主控单板计算机3；

步骤二：主控单板计算机3中的光刻投影物镜控制器中的主控单元接收物镜功能性调节控制指令，运算处理后通过VME总线背板5，发送至多路串口从板6，多路串口从板6将控制指令通过第二RS422传输链路16发送至高压驱动板17，高压驱动板17对控制指令做出数/模转换之后通过高压模拟信号传输链路18完成对压电驱动器19的驱动控制；主控单板计算机3中的光刻投影物镜控制器中的主控单元定时向辅控单板计算机15发送中断信号，表明工作正常；

步骤三：信号采集板9实时地采集电容传感器20的数据，做出模/数转换之后，信号采集板9通过第一RS422传输链路7将数据传递至多路串口从板6，多路串口从板6通过VME总线背板5向主控单板计算机3申请中断；

步骤四：主控单板计算机3的主控单元响应上述步骤三的中断请求，通过VME总线背板5读回上述步骤三传递的数据，运算处理后，通过第二以太网传输链路2、网络集线器13和第一以太网传输链路12向上位机1返回数据，完成一次完整的光刻物镜可调机构控制过程。

步骤五：故障工况时，辅控单板计算机15中的光刻投影物镜控制器运行辅控单元，检测主控单板计算机3中的光刻投影物镜控制器发送的中断信号，当主控单板计算机3中的光刻投影物镜控制器发生故障时，中断信号不能到达，辅控单板计算机15中的光刻投影物镜控制器由看门狗启动仲裁单元，仲裁单元将辅控单板计算机15中的光刻投影物镜控制器配置为运行主控模块，使辅控单板计算代替主控单板计算机完成后续工作。

步骤六：上位机1通过第一以太网传输链路12和网络集线器13向下发送物镜功能性调节控制指令，指令通过第三以太网传输链路14传输至辅控单板计算机15；

步骤七：辅控单板计算机15中的光刻投影物镜控制器中的主控单元接收物镜功能性调节控制指令，运算处理后通过VME总线背板5，发送至多路串口从板6，多路串口从板6将控制指令通过第二RS422传输链路16发送至高压驱动板17，高压驱动板17对控制指令做出数/模转换之后通过高压模拟信号传输链路18完成对压电驱动器19的驱动控制；

步骤八：信号采集板9实时地采集电容传感器20的数据，做出模/数转换之后，信号采集板9通过第一RS422传输链路7将数据传递至多路串口从板6，多路串口从板6通过VME总线背板5向辅控单板计算机15申请中断；

步骤九：辅控单板计算机15的主控单元响应上述步骤八的中断请求，通过VME总线背板5读回上述步骤八传递的数据，运算处理后，通过第三以太网传输链路14、网络集线器13和第一以太网传输链路A12向上位机1返回数据，即在故障工况时，完成一次完整的光刻物镜可调机构控制过程。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种光刻投影物镜容错控制装置，包括设于光刻投影物镜（11）内的压电驱动器（19）和电容传感器（20），所述压电驱动器（19）用于在电压信号的驱动下对设于所述光刻投影物镜（11）内的调节机构进行微动调整，所述电容传感器（20）用于实时检测所述调节机构的位置，其特征在于，

所述光刻投影物镜容错控制装置还包括：信号采集板（9）、高压驱动板（17）、主控单板计算机（3）和辅控单板计算机（15），所述主控单板计算机（3）和所述辅控单板计算机（15）形成冗余控制；

所述主控单板计算机（3）和所述辅控单板计算机（15）均经所述信号采集板（9）连接所述电容传感器（20），以接收所述电容传感器（20）检测的位置信号；

所述主控单板计算机（3）和所述辅控单板计算机（15）均经所述高压驱动板（17）连接所述压电驱动器（19），用于根据接收的所述位置信号生成指令以控制所述压电驱动器（19）。

2.根据权利要求1所述的光刻投影物镜容错控制装置，其特征在于，

所述主控单板计算机（3）、所述辅控单板计算机（15）经总线背板（5）设于工控机箱（4）内，所述总线背板（5）设有多路串口从板（6），所述多路串口从板（6）经数据线与所述高压驱动板（17）、所述信号采集板（9）通信连接。

3.根据权利要求2所述的光刻投影物镜容错控制装置，其特征在于，

所述高压驱动板（17）、所述信号采集板（9）位于驱动控制箱（8）内，所述高压驱动板（17）经高压模拟信号传输链路（18）连接所述压电驱动器（19），所述信号采集板（9）经低压模拟信号传输链路（10）连接所述电容传感器（20）。

4.根据权利要求1所述的光刻投影物镜容错控制装置，其特征在于，还包括：上位机（1），所述上位机（1）经网络集线器（13）连接所述主控单板计算机（3）、所述辅控单板计算机（15）。

5.根据权利要求4所述的光刻投影物镜容错控制装置，其特征在于，

所述上位机（1）设有用于输入控制参数的输入单元和用于显示的输出单元。

6.根据权利要求1至5任一所述的光刻投影物镜容错控制装置，其特征在于，

所述主控单板计算机（3）和所述辅控单板计算机（15）用于运行光刻投影物镜控制器，所述光刻投影物镜控制器包括主控单元、辅控单元、仲裁单元、看门狗；

其中，所述主控单元包括对所述调节机构进行常规控制的数据采集、控制算法、通信协议处理进程，并定时向外部发送硬件中断请求；

所述辅控单元包括中断响应进程，接收并处理外部中断；

所述看门狗用于监测所述主控单元或者所述辅控单元运行时是否发生故障，当发生故障时，所述看门狗启动所述仲裁单元；

所述仲裁单元用于对所述主控单板计算机（3）和所述辅控单板计算机（15）进行冗余控制。

7.根据权利要求6所述的光刻投影物镜容错控制装置，其特征在于，

所述仲裁单元对所述看门狗的请求信号进行判断，当所述主控单板计算机（3）中的光刻投影物镜控制器出现故障时，将所述辅控单板计算机（15）中的光刻投影物镜控制器配置为运行主控模块，使所述辅控单板计算机（15）代替所述主控单板计算机（3）完成后续工作，并重启所述主控单板计算机（3），若所述主控单板计算机（3）重启成功，则将所述主控单板计算机（3）中的光刻投影物镜控制器配置为运行辅控模块，否则生成故障提示信息。

8.根据权利要求1所述的光刻投影物镜容错控制装置，其特征在于，

所述调节机构为光学元件轴向调节机构。