TW202001432A - Movement control apparatus, movement control method, mask table system, and mask aligner - Google Patents
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Abstract
Description
本發明有關於光蝕刻技術領域,特別有關於一種運動控制裝置、運動控制方法、遮罩台系統和光蝕刻機。 The invention relates to the technical field of photoetching, in particular to a motion control device, a motion control method, a mask stage system and a photoetching machine.
大規模半導體積體電路的生產設備要求許多重要組件的振動干擾盡可能小,以使重要組件處於安靜環境中,如光蝕刻機要求工件台系統和遮罩台系統的振動干擾要盡可能小。光蝕刻機的遮罩台一般包括微動台和粗動台,微動台完成遮罩板的精密微調,粗動台完成遮罩板的大行程掃描曝光運動。 Large-scale semiconductor integrated circuit production equipment requires that the vibration interference of many important components is as small as possible to keep important components in a quiet environment. For example, the photoetching machine requires the vibration interference of the workpiece table system and the mask table system to be as small as possible. The mask stage of the photoetching machine generally includes a fine movement stage and a coarse movement stage. The fine movement stage completes the precise fine adjustment of the mask plate, and the coarse movement stage completes the large-stroke scanning exposure movement of the mask plate.
隨著平板顯示行業的飛速發展,基板尺寸在不斷增加,已經由原來的G1(基板尺寸300*400)發展到現在的G10(基板尺寸2850*3150),曝光視場大小的需求也隨之增大。在IC領域應用的單鏡頭光蝕刻機已經難以滿足目前曝光視場不斷增大的需求,為此業內提出一種拼接鏡頭的光蝕刻機來解決視場不斷增大的問題。對於拼接鏡頭大視場光蝕刻機,採用的遮罩板尺寸也隨之增大,比如G6以上採用850*1200mm和850*1400mm的遮罩板,甚至更大尺寸的遮罩板。因此,支撐遮罩板的框架結構和品質也隨之增大,而支撐遮罩板的框架結構和品質的增大必然會帶來遮罩台系統的振動的增大,與此同時光蝕刻機的框架結構和品質也會增大,也會導致光蝕刻機的振動增大,因此對遮罩台系統和光蝕刻機的振 動控制的要求也相應提高,以避免振動影響遮罩台系統的精度,以及光蝕刻機的精度。另外,隨著IC和平板顯示行業的不斷發展,遮罩台系統和光蝕刻機振動控制的要求也在不斷提高。 With the rapid development of the flat panel display industry, the size of the substrate is continuously increasing, and has grown from the original G1 (
因此,急需對遮罩台系統和光蝕刻機進行改進,以降低振動對遮罩台系統和光蝕刻機的精度的影響。 Therefore, there is an urgent need to improve the mask table system and photoetching machine to reduce the impact of vibration on the accuracy of the mask table system and photoetching machine.
本發明的目的在於提供一種運動控制裝置、運動控制方法、遮罩台系統和光蝕刻機,以改善振動影響遮罩台系統和光蝕刻機的精度的問題。 The object of the present invention is to provide a motion control device, a motion control method, a mask stage system and a photoetching machine, in order to improve the problem of vibration affecting the accuracy of the mask stage system and the photoetching machine.
為解決上述技術問題,本發明提供一種運動控制裝置,用於控制第一運動模組和第二運動模組同步移動,該第一運動模組和該第二運動模組分別設置在第一安裝框架和第二安裝框架上,該運動控制裝置包括:第一位置回饋單元,用於執行使該第一運動模組的位置與一運動軌跡信號滿足預設要求的回饋控制;第一軌跡加速度前饋單元,用於執行補償該第一運動模組的位置控制延遲的前饋控制;第一框架加速度前饋單元,用於執行補償該第一安裝框架的振動對該第一運動模組的位置控制產生擾動的前饋控制;第一加法運算模組,用於疊加該第一位置回饋單元、該第一軌跡加速度前饋單元和該第一框架加速度前饋單元輸出的資訊,並輸出用於控制該第一運動模組運動的信號;第二位置回饋單元,用於執行使該第二運動模組的位置與該運動軌跡信號滿足預設要求的回饋控制;第二軌跡加速度前饋單元,用於執行補償該第二運動模組的位置控制延遲的前饋控制;第二框架加速度前饋單元,用於執行補償該第二安裝框架的振動對該第二粗運動模組的位置控制產 生擾動的前饋控制;以及第二加法運算模組,用於疊加該第二位置回饋單元、該第二軌跡加速度前饋單元和該第二框架加速度前饋單元輸出的資訊,並輸出用於控制該第二運動模組運動的信號。 In order to solve the above technical problems, the present invention provides a motion control device for controlling the first motion module and the second motion module to move synchronously. The first motion module and the second motion module are respectively installed in the first installation On the frame and the second mounting frame, the motion control device includes: a first position feedback unit for performing feedback control to make the position of the first motion module and a motion track signal meet preset requirements; before the first track acceleration The feed unit is used to perform feedforward control that compensates for the position control delay of the first motion module; the first frame acceleration feedforward unit is used to perform compensation for the position of the first motion module by vibration of the first mounting frame Disturbance-feedforward control is controlled; a first addition operation module is used to superimpose information output by the first position feedback unit, the first trajectory acceleration feedforward unit and the first frame acceleration feedforward unit, and output for A signal for controlling the movement of the first motion module; a second position feedback unit for performing feedback control that makes the position of the second motion module and the motion track signal meet preset requirements; a second track acceleration feedforward unit, A feedforward control for compensating the position control delay of the second motion module; a second frame acceleration feedforward unit for compensating the vibration of the second mounting frame for the position control of the second coarse motion module Disturbance feedforward control; and a second addition module for superimposing the information output by the second position feedback unit, the second trajectory acceleration feedforward unit and the second frame acceleration feedforward unit, and output for control The movement signal of the second movement module.
可選的,該第一位置回饋單元包括第一減法運算模組和第一回饋控制器,該第一減法運算模組用於將該運動軌跡信號和該第一運動模組的位置資訊做減法運算,並輸出第一偏差資訊,該第一回饋控制器用於處理該第一偏差資訊並輸出第一驅動資訊;該第一軌跡加速度前饋單元用於處理該第一運動模組的運動軌跡加速度信號並輸出第一修正驅動資訊;該第一框架加速度前饋單元用於處理該第一安裝框架的加速度資訊並輸出第二修正驅動資訊;該第一加法運算模組用於將該第一驅動資訊、第一修正驅動資訊和第二修正驅動資訊做加法運算,並輸出控制該第一運動模組運動的信號;該第二位置回饋單元包括第二減法運算模組和第二回饋控制器,該第二減法運算模組用於將該運動軌跡信號和該第二運動模組的位置資訊做減法運算,並輸出第二偏差資訊,該第二回饋控制器用於處理該第二偏差資訊並輸出第二驅動資訊;該第二軌跡加速度前饋單元用於處理該第二運動模組的運動軌跡加速度信號並輸出第三修正驅動資訊;該第二框架加速度前饋單元用於處理該第二安裝框架的加速度資訊並輸出第四修正驅動資訊;該第二加法運算模組用於將該第二驅動資訊、第三修正驅動資訊和第四修正驅動資訊做加法運算,並輸出控制該第二運動模組運動的信號。 Optionally, the first position feedback unit includes a first subtraction operation module and a first feedback controller. The first subtraction operation module is used to subtract the motion track signal and the position information of the first motion module Calculate and output the first deviation information, the first feedback controller is used to process the first deviation information and output the first driving information; the first trajectory acceleration feedforward unit is used to process the trajectory acceleration of the first motion module Signal and output first modified driving information; the first frame acceleration feedforward unit is used to process the acceleration information of the first mounting frame and output second modified driving information; the first addition module is used to drive the first drive The information, the first modified driving information and the second modified driving information are added, and output a signal to control the movement of the first motion module; the second position feedback unit includes a second subtraction operation module and a second feedback controller, The second subtraction operation module is used to subtract the motion trajectory signal and the position information of the second motion module, and output second deviation information, and the second feedback controller is used to process the second deviation information and output Second driving information; the second trajectory acceleration feedforward unit is used to process the trajectory acceleration signal of the second motion module and output third modified driving information; the second frame acceleration feedforward unit is used to process the second installation The acceleration information of the frame and output the fourth modified driving information; the second addition operation module is used to add the second driving information, the third modified driving information and the fourth modified driving information, and output to control the second motion Signal of module movement.
可選的,該第一運動模組藉由設置在該第一安裝框架上的第一減震器與該第一安裝框架連接,該第二運動模組藉由設置在該第二安裝框架上的第二減震器與該第二安裝框架連接。 Optionally, the first motion module is connected to the first mounting frame through a first shock absorber disposed on the first mounting frame, and the second motion module is disposed on the second mounting frame The second shock absorber is connected to the second mounting frame.
本發發明還提供一種上述運動控制裝置的運動控制方法,該運動控制方法包括:執行使該第一運動模組的位置與該運動軌跡信號滿足預設要求的回饋控制;執行補償該第一運動模組的位置控制延遲的前饋控制;執行補償該第一安裝框架的振動對該第一運動模組的位置控制產生擾動的前饋控制;疊加使該第一運動模組的位置與該運動軌跡信號滿足預設要求的回饋控制、補償該第一運動模組的位置控制延遲的前饋控制以及補償該第一安裝框架的振動對該第一運動模組的位置控制產生擾動的前饋控制分別輸出的資訊,並輸出用於控制該第一運動模組運動的信號;執行使該第二運動模組的位置與該運動軌跡信號滿足預設要求的回饋控制;執行補償該第二運動模組的位置控制延遲的前饋控制;執行補償該第二安裝框架的振動對該第二運動模組的位置控制產生擾動的前饋控制;疊加使該第二運動模組的位置與該運動軌跡信號滿足預設要求的回饋控制、補償該第二運動模組的位置控制延遲的前饋控制以及補償該第二安裝框架的振動對該第二運動模組的位置控制產生擾動的前饋控制分別輸出的資訊,並輸出用於控制該第二運動模組運動的信號。 The present invention also provides a motion control method of the above motion control device. The motion control method includes: performing feedback control such that the position of the first motion module and the motion trajectory signal meet preset requirements; and performing compensation for the first motion Delayed feedforward control of the position control of the module; performing feedforward control that compensates for the vibration of the first mounting frame that disturbs the position control of the first motion module; superimposing the position of the first motion module and the motion The feedback control whose trajectory signal satisfies the preset requirements, the feedforward control that compensates for the position control delay of the first motion module, and the feedforward control that compensates for the vibration of the first mounting frame that disturbs the position control of the first motion module Separately output information and output signals for controlling the movement of the first motion module; execute feedback control to make the position of the second motion module and the motion trajectory signal meet preset requirements; execute compensation for the second motion module Delayed feedforward control of the position control of the group; performing feedforward control that compensates for the vibration of the second mounting frame to disturb the position control of the second motion module; superimposing the position of the second motion module and the motion trajectory The feedback control whose signals meet the preset requirements, the feed-forward control that compensates for the position control delay of the second motion module, and the feed-forward control that compensates for the vibration of the second mounting frame that disturbs the position control of the second motion module, respectively Output information and output signals for controlling the movement of the second motion module.
可選的,執行使該第一運動模組的位置與該運動軌跡信號滿足預設要求的回饋控制包括:將該運動軌跡信號和該第一運動模組的位置資訊做減法運算並輸出第一偏差資訊,處理該第一偏差資訊並輸出第一驅動資訊;執行補償該第一運動模組的位置控制延遲的前饋控制包括:處理該第一運動模組的運動軌跡加速度信號並輸出第一修正驅動資訊;執行補償該第一安裝框架的振動對該第一運動模組的位置控制產生擾動的前饋控制包括:處理該第一安裝 框架的加速度資訊並輸出第二修正驅動資訊;疊加使該第一運動模組的位置與該運動軌跡信號滿足預設要求的回饋控制、補償該第一運動模組的位置控制延遲的前饋控制以及補償該第一安裝框架的振動對該第一運動模組的位置控制產生擾動的前饋控制分別輸出的資訊,並輸出用於控制該第一運動模組運動的信號包括:將該第一驅動資訊、第一修正驅動資訊和第二修正驅動資訊做加法運算,並輸出控制該第一運動模組運動的信號;執行使該第二運動模組的位置與該運動軌跡信號滿足預設要求的回饋控制包括:將該運動軌跡信號和該第二運動模組的位置資訊做減法運算,並輸出第二偏差資訊,處理該第二偏差資訊並輸出第二驅動資訊;執行補償該第二運動模組的位置控制的延遲的前饋控制包括:處理該第二運動模組的運動軌跡加速度信號並輸出第三修正驅動資訊;執行補償該第二安裝框架的振動對該第二粗運動模組的位置控制產生擾動的前饋控制包括:處理該第二安裝框架的加速度資訊並輸出第四修正驅動資訊;疊加使該第二運動模組的位置與該運動軌跡信號滿足預設要求的回饋控制、補償該第二運動模組的位置控制延遲的前饋控制以及補償該第二安裝框架的振動對該第二運動模組的位置控制產生擾動的前饋控制分別輸出的資訊,並輸出用於控制該第二運動模組運動的信號包括:將該第二驅動資訊、第三修正驅動資訊和第四修正驅動資訊做加法運算,並輸出控制該第二運動模組運動的信號。 Optionally, executing the feedback control to make the position of the first motion module and the motion trajectory signal meet the preset requirements includes: subtracting the motion trajectory signal and the position information of the first motion module and outputting the first Deviation information, processing the first deviation information and outputting the first driving information; executing feedforward control to compensate the position control delay of the first motion module includes: processing the motion trajectory acceleration signal of the first motion module and outputting the first Correcting the drive information; performing feedforward control that compensates for the vibration of the first mounting frame to disturb the position control of the first motion module includes: processing the acceleration information of the first mounting frame and outputting the second modified drive information; superimposing The feedback control of the position of the first motion module and the motion trajectory signal satisfying the preset requirements, the feed-forward control to compensate the position control delay of the first motion module, and the vibration of the first mounting frame to the first motion The position control of the module generates disturbance feed-forward control output information, and outputs signals for controlling the movement of the first motion module include: the first drive information, the first modified drive information and the second modified drive information Doing an addition operation and outputting a signal that controls the movement of the first motion module; performing feedback control to make the position of the second motion module and the motion trajectory signal meet preset requirements includes: the motion trajectory signal and the second The position information of the motion module is subtracted, and the second deviation information is output, the second deviation information is processed and the second drive information is output; executing the feedforward control that compensates for the delay of the position control of the second motion module includes: processing The motion trajectory acceleration signal of the second motion module outputs third corrected driving information; executing feedforward control that compensates for the vibration of the second mounting frame to disturb the position control of the second coarse motion module includes: processing the first Second, the acceleration information of the mounting frame and output the fourth modified driving information; superimposing the feedback control that makes the position of the second motion module and the motion track signal meet the preset requirements, and compensates for the position control delay of the second motion module The feedback control and the feedforward control that compensates for the vibration of the second mounting frame to disturb the position control of the second motion module, respectively, and outputs information to output the signal for controlling the motion of the second motion module includes: The second driving information, the third modified driving information, and the fourth modified driving information perform addition operations, and output signals that control the movement of the second motion module.
本發明還提供一種遮罩台系統,包括第一安裝框架、第二安裝框架、設置在該第一安裝框架上的第一運動模組、設置在該第二安裝框架上的第二運動模組以及上述的運動控制裝置。 The invention also provides a mask table system, which includes a first mounting frame, a second mounting frame, a first motion module disposed on the first mounting frame, and a second motion module disposed on the second mounting frame And the aforementioned motion control device.
可選的,該遮罩台系統還包括遮罩台、第一檢測模 組、第二檢測模組、第一加速度感測器和第二加速度感測器;該第一運動模組和該第二運動模組用於驅動該遮罩台運動;該第一檢測模組用於檢測該遮罩台靠近該第一運動模組處的位置資訊並作為第一運動模組的位置資訊,該第二檢測模組用於檢測該遮罩台靠近該第二運動模組處的位置資訊並作為第二運動模組的位置資訊;該第一加速度感測器設置在該第一安裝框架上,該第一加速度感測器用於檢測該第一安裝框架的加速度資訊,並將該第一安裝框架的加速度資訊傳遞給運動控制裝置,該第二加速度感測器設置在該第二安裝框架上,該第二加速度感測器用於檢測該第二安裝框架的加速度資訊,並將該第二安裝框架的加速度資訊傳遞給運動控制裝置。 Optionally, the mask stage system further includes a mask stage, a first detection module, a second detection module, a first acceleration sensor and a second acceleration sensor; the first motion module and the first Two motion modules are used to drive the movement of the mask stage; the first detection module is used to detect the position information of the mask stage near the first movement module and serve as the position information of the first movement module. Two detection modules are used to detect the position information of the mask stage near the second motion module and serve as the position information of the second motion module; the first acceleration sensor is disposed on the first mounting frame, the The first acceleration sensor is used to detect acceleration information of the first mounting frame and transmit the acceleration information of the first mounting frame to the motion control device, the second acceleration sensor is disposed on the second mounting frame, the The second acceleration sensor is used to detect acceleration information of the second mounting frame, and transmit the acceleration information of the second mounting frame to the motion control device.
可選的,該第一運動模組藉由設置在該第一安裝框架上的第一減震器與該第一安裝框架連接,該第二運動模組藉由設置在該第二安裝框架上的第二減震器與該第二安裝框架連接。 Optionally, the first motion module is connected to the first mounting frame through a first shock absorber disposed on the first mounting frame, and the second motion module is disposed on the second mounting frame The second shock absorber is connected to the second mounting frame.
可選的,該第一減震器和該第二減震器的減震範圍均為10~50Hz。 Optionally, the shock absorption range of the first shock absorber and the second shock absorber is 10-50 Hz.
本發明還提供一種光蝕刻機,包括上述的遮罩台系統。 The invention also provides a photo-etching machine, including the above-mentioned mask table system.
本發明提供的一種運動控制裝置、運動控制方法、遮罩台系統和光蝕刻機,具有以下有益效果: The invention provides a motion control device, a motion control method, a mask table system and a photoetching machine, which have the following beneficial effects:
運動控制裝置藉由採用第一位置回饋單元使該第一運動模組的位置與該運動軌跡信號滿足預設要求,採用該第一軌跡加速度前饋單元補償該第一運動模組的位置控制的延遲,以及採用該第一框架加速度前饋單元補償該第一安裝框架的振動對該第一運動台的位置控制的擾動,並採用第一加法運算模組疊加該第一位置回饋單 元、該第一軌跡加速度前饋單元和該第一框架加速度前饋單元輸出的資訊,並輸出用於控制該第一運動模組運動的信號,因此,該運動控制裝置在對該第一運動模組的運動進行回饋控制以及進行位置前饋補償的同時,還可減少該第一安裝框架的振動對該第一運動模組的運動的干擾,從而可進一步提高該第一運動模組的運動精度。 The motion control device uses the first position feedback unit to make the position of the first motion module and the motion track signal meet the preset requirements, and uses the first track acceleration feedforward unit to compensate the position control of the first motion module Delay, and adopting the first frame acceleration feedforward unit to compensate the disturbance of the position control of the first motion table caused by the vibration of the first mounting frame, and superimposing the first position feedback unit, the first A trajectory acceleration feedforward unit and the information output by the first frame acceleration feedforward unit, and output signals for controlling the movement of the first motion module, therefore, the motion control device is in motion of the first motion module While performing feedback control and position feedforward compensation, it can also reduce the interference of the vibration of the first mounting frame on the movement of the first motion module, thereby further improving the motion accuracy of the first motion module.
該運動控制裝置藉由第二位置回饋單元、第二軌跡加速度前饋單元、第二框架加速度前饋單元以及第二加法運算模組控制第二運動模組運動,同理該運動控制裝置在對該第二運動模組的運動進行回饋控制以及進行位置前饋補償的同時,還可減少該第二安裝框架的振動對該第二運動模組的運動的干擾,從而可進一步改善該第二運動模組的運動精度。 The motion control device controls the motion of the second motion module through the second position feedback unit, the second trajectory acceleration feedforward unit, the second frame acceleration feedforward unit, and the second addition operation module. Similarly, the motion control device While the motion of the second motion module performs feedback control and position feedforward compensation, it can also reduce the interference of the vibration of the second mounting frame on the motion of the second motion module, thereby further improving the second motion Movement accuracy of the module.
同時,由於該第一運動模組和該第二運動模組的運動精度均可改善,且均採用相同的運動軌跡信號、第一運動模組的運動軌跡加速度信號和第二運動模組的運動軌跡加速度信號控制該第一運動模組和該第二運動模組運動,因此該運動控制裝置可控制該第一運動模組和該第二運動模組同步運動,且該第一運動模組和該第二運動模組的運動精度改善,因此可進一步減少該第一運動模組和該第二運動模組由於運動不同步導致的相互干擾,進而改善該第一運動模組和該第二運動模組整體的運動精度,即可改善該運動控制裝置的控制精度。 At the same time, since the movement accuracy of the first movement module and the second movement module can be improved, and the same movement track signal, the movement track acceleration signal of the first movement module and the movement of the second movement module are used The trajectory acceleration signal controls the movement of the first motion module and the second motion module, so the motion control device can control the first motion module and the second motion module to move synchronously, and the first motion module and The motion accuracy of the second motion module is improved, so the mutual interference caused by the asynchronous motion of the first motion module and the second motion module can be further reduced, thereby improving the first motion module and the second motion The overall motion accuracy of the module can improve the control accuracy of the motion control device.
100‧‧‧第一粗動模組 100‧‧‧First coarse motion module
101‧‧‧粗動導軌 101‧‧‧Coarse moving guide
102‧‧‧粗動台 102‧‧‧Coarse motion table
200‧‧‧第二粗動模組 200‧‧‧ Second coarse motion module
201‧‧‧粗動導軌 201‧‧‧Coarse moving guide
202‧‧‧粗動台 202‧‧‧Coarse motion table
300‧‧‧微動模組 300‧‧‧Micro Motion Module
401‧‧‧第一安裝框架 401‧‧‧First installation frame
402‧‧‧第二安裝框架 402‧‧‧Second mounting frame
403‧‧‧地基 403‧‧‧ Foundation
500‧‧‧遮罩台 500‧‧‧Mask
601‧‧‧第一前饋控制器 601‧‧‧First feedforward controller
602‧‧‧第一回饋控制器 602‧‧‧ First feedback controller
603‧‧‧第二前饋控制器 603‧‧‧ Second feedforward controller
604‧‧‧第二回饋控制器 604‧‧‧Second feedback controller
605‧‧‧第一運算單元 605‧‧‧ First arithmetic unit
606‧‧‧第二運算單元 606‧‧‧ Second arithmetic unit
607‧‧‧第三運算單元 607‧‧‧The third arithmetic unit
608‧‧‧第四運算單元 608‧‧‧The fourth arithmetic unit
609‧‧‧第五運算單元 609‧‧‧ fifth arithmetic unit
610‧‧‧第六運算單元 610‧‧‧Sixth arithmetic unit
611‧‧‧第七運算單元 611‧‧‧ seventh arithmetic unit
612‧‧‧第八運算單元 612‧‧‧The eighth arithmetic unit
613‧‧‧第一電流環 613‧‧‧First current loop
614‧‧‧第二電流環 614‧‧‧second current loop
701‧‧‧第一檢測模組 701‧‧‧ First detection module
702‧‧‧第二檢測模組 702‧‧‧ Second detection module
810‧‧‧第一粗動模組 810‧‧‧First coarse motion module
811‧‧‧粗動導軌 811‧‧‧Coarse moving guide
812‧‧‧粗動台 812‧‧‧Coarse motion table
820‧‧‧第二粗動模組 820‧‧‧ Second coarse motion module
821‧‧‧粗動導軌 821‧‧‧Coarse moving guide
822‧‧‧粗動台 822‧‧‧Coarse motion table
831‧‧‧第一安裝框架 831‧‧‧First installation frame
832‧‧‧第二安裝框架 832‧‧‧Second mounting frame
834‧‧‧地基 834‧‧‧ Foundation
840‧‧‧遮罩台 840‧‧‧Mask
851‧‧‧第一檢測模組 851‧‧‧The first detection module
852‧‧‧第二檢測模組 852‧‧‧Second inspection module
861‧‧‧第一加速度感測器 861‧‧‧First acceleration sensor
862‧‧‧第二加速度感測器 862‧‧‧Second acceleration sensor
871‧‧‧第一減法運算模組 871‧‧‧ First subtraction arithmetic module
872‧‧‧第一回饋控制器 872‧‧‧First feedback controller
873‧‧‧第一軌跡加速度前饋單元 873‧‧‧The first track acceleration feedforward unit
874‧‧‧第一加法運算模組 874‧‧‧The first addition module
875‧‧‧第一框架加速度前饋單元 875‧‧‧ First frame acceleration feedforward unit
876‧‧‧第一電流環 876‧‧‧First Current Loop
881‧‧‧第二減法運算模組 881‧‧‧ Second subtraction arithmetic module
882‧‧‧第二回饋控制器 882‧‧‧Second feedback controller
883‧‧‧第二軌跡加速度前饋單元 883‧‧‧The second track acceleration feedforward unit
884‧‧‧第二加法運算模組 884‧‧‧The second addition module
885‧‧‧第二框架加速度前饋單元 885‧‧‧The second frame acceleration feedforward unit
886‧‧‧第二電流環 886‧‧‧second current loop
890‧‧‧減震器 890‧‧‧Shock absorber
A1‧‧‧第一曲線 A1‧‧‧ First curve
A2‧‧‧第二曲線 A2‧‧‧Second curve
圖1是一種遮罩台系統的主視圖; 圖2是一種遮罩台系統的左視圖;圖3是一種遮罩台系統的控制框圖;圖4是本發明實施例一中的遮罩台系統的主視圖;圖5是本發明實施例一中的遮罩台系統的左視圖;圖6是本發明實施例一中應用於遮罩台系統中的運動控制裝置的控制框圖;圖7是本發明實施例二中的遮罩台系統的主視圖;圖8是圖1和圖2所示的遮罩台系統的地基激勵資料示意圖;圖9是圖1和圖2所示的遮罩台系統中的遮罩台關注點處的回應曲線;圖10是本發明實施例二中的遮罩台系統中的遮罩台關注點處的回應曲線。 Figure 1 is a front view of a mask table system; Figure 2 is a left side view of a mask table system; Figure 3 is a control block diagram of a mask table system; Figure 4 is a mask table in
如背景技術所述,現有的遮罩台系統的精度容易受到振動的影響,基於此發明人對現有的遮罩台系統的結構和控制方式進行詳細的分析。 As described in the background art, the accuracy of the existing mask table system is easily affected by vibration. Based on this, the inventors conducted a detailed analysis of the structure and control method of the existing mask table system.
圖1是一種遮罩台系統的主視圖,圖2是一種遮罩台系統的左視圖,參考圖1和圖2,該遮罩台系統包括第一粗動模組100、第二粗動模組200、微動模組300、遮罩台安裝框架、遮罩台500、運動控制裝置和位置檢測裝置。該第一粗動模組100、第二粗動模組200、微動模組300、遮罩台安裝框架、運動控制裝置和位置檢測裝置形成一個對該遮罩台500的位置進行控制的閉環控制系統。 1 is a front view of a mask table system, and FIG. 2 is a left side view of a mask table system. Referring to FIGS. 1 and 2, the mask table system includes a first
如圖1所示,該遮罩台安裝框架包括第一安裝框架 401和第二安裝框架402。該第一安裝框架401和第二安裝框架402分別設置在地基403上。 As shown in FIG. 1, the mask table mounting frame includes a
該第一粗動模組100和該第二粗動模組200分別設置在該第一安裝框架401和第二安裝框架402上。該微動模組300設置在該第一粗動模組100和該第二粗動模組200上。該遮罩台500設置在該微動模組300上。該第一粗動模組100和該第二粗動模組200用於驅動該微動模組300以及設置在微動模組300上的遮罩台500運動。該微動模組300用於驅動該遮罩台500運動。 The first
該第一粗動模組100和第二粗動模組200均包括設置在該遮罩台安裝框架上的粗動導軌101、201,沿著該粗動導軌101、201移動的粗動台102、202以及用於驅動該粗動台102、202沿著該粗動導軌101、201移動的驅動器。該微動模組300包括分別設置在兩個該粗動台102、202上的微動導軌。該遮罩台500能夠沿著兩個該微動導軌移動。 Each of the first
參考圖2,該第一粗動模組100、第二粗動模組200和微動模組300驅動該遮罩台500沿著Y軸方向移動(即沿著一水平方向移動)。以下為敘述方便,將第一粗動模組100的粗動台102稱之為第一粗動台102,將第一粗動模組100的驅動器稱之為第一驅動器,將第二粗動模組200的粗動台102稱之為第二粗動台102,將第二粗動模組200的驅動器稱之為第二驅動器。 Referring to FIG. 2, the first
該位置檢測裝置用於檢測該第一粗動模組100和該第二粗動模組200的位移資訊並將該位移資訊回饋給運動控制裝置。具體的,該位置檢測裝置包括第一檢測模組701和第二檢測模組702(可相應參考圖3),該第一檢測模組701用於檢測第一粗動 台102的第一位置資訊,該第二檢測模組702用於檢測第二粗動台102的第二位置資訊。 The position detection device is used to detect the displacement information of the first
圖3是一種遮罩台系統的控制框圖,參考圖3,該運動控制裝置包括第一前饋控制器601、第一回饋控制器602、第二前饋控制器603、第二回饋控制器604、第一運算單元605、第二運算單元606、第三運算單元607、第四運算單元608、第五運算單元609、第六運算單元610、第七運算單元611、第八運算單元612、第一電流環613和第二電流環614。該運動控制裝置根據上級控制系統下發的控制指令控制第一粗動台102和第二粗動台102移動。具體的,上級控制系統發送給運動控制裝置的資訊主要包括運動軌跡信號、第一粗動模組100和第二粗動模組200的相對轉角信號、第一粗動模組100運動軌跡的加速度信號以及第二粗動模組200的運動軌跡加速度信號。 3 is a control block diagram of a mask stage system. Referring to FIG. 3, the motion control device includes a
該第一運算單元605用於將第一位置資訊和第二位置資訊做交叉運算,並將第一位置資訊和第二位置資訊的運算結果減半,並輸出第一位置處理資訊。 The
該第二運算單元606用於將第一位置資訊和第二位置資訊做交叉運算,並將第一位置資訊和第二位置資訊的運算結果減半,並輸出第二位置處理資訊。 The
該第三運算單元607用於將該運動軌跡信號和第一位置處理資訊做減法運算並輸出第一偏差資訊。 The
該第四運算單元608用於將該第一粗動模組100和第二粗動模組200的相對轉角信號和第二位置處理資訊做減法運算並輸出第二偏差資訊。 The
該第一回饋控制器602用於處理該第一偏差資訊並輸出第一驅動資訊。 The
該第二回饋控制器604用於處理該第二偏差資訊並輸出第二驅動資訊。 The
該第一前饋控制器601用於處理該第一粗動模組100運動軌跡加速度信號並輸出第一修正驅動資訊。 The
該第二前饋控制器603用於處理該第二粗動模組200運動軌跡加速度信號並輸出第二修正驅動資訊。 The
該第五運算單元609用於將該第一驅動資訊和第一修正驅動資訊做加法運算,並輸出第一運動控制信號。 The fifth
該第六運算單元610用於將該第二驅動資訊和第二修正驅動資訊做加法運算,並輸出第二運動控制信號。 The sixth
該第七運算單元611用於將該第一運動控制信號和第二運動控制信號做交叉運算,並輸出第一交叉驅動信號。 The seventh
該第八運算單元612用於將該第一運動控制信號和第二運動控制信號做交叉運算,並輸出第二交叉驅動信號。 The eighth
該第一交叉驅動信號經過第一電流環613處理後輸出給第一驅動器,該第一驅動器控制第一粗動台102移動。該第二交叉驅動信號經過第二電流環614處理後輸出給第二驅動器,該第二驅動器控制第二粗動台102移動。 The first cross drive signal is processed by the first
參考圖3,圖1和圖2所示的一種遮罩台系統採用的是雙交叉同步控制策略。該遮罩台系統中以第一粗動台102為主動軸,第二粗動台102跟隨第一粗動台102運動,第二粗動台102為隨動軸。該遮罩台系統藉由交叉處理後的第一位置資訊和第二位置 資訊的分別對第一粗動模組100和第二粗動模組200進行偏差控制,實現第一粗動台102和第二粗動台102的位置交叉控制。藉由交叉處理後第一運動控制信號和第二運動控制信號分別對第一粗動模組100和第二粗動模組200進行補償,使得第一粗動台102和第二粗動台102出力相對均勻,實現第一粗動台102和第二粗動台102的力的交叉控制。其中,第一粗動台102和第二粗動台102的相對轉角信號越小,同步控制精度越高,即使得第一粗動台102和第二粗動台102能夠同時到達相應位置,因此可使該第一粗動模組100和第二粗動模組200的相對轉角信號為零,即期望第一粗動模組100和第二粗動模組200完全同步。 Referring to FIG. 3, a mask stage system shown in FIGS. 1 and 2 adopts a double cross synchronization control strategy. In the mask table system, the first coarse motion table 102 is used as the driving axis, the second coarse motion table 102 follows the first coarse motion table 102, and the second coarse motion table 102 is the following axis. The mask stage system performs deviation control on the first
申請人研究後發現,影響上述遮罩台系統的精度主要是低頻振動。根據低頻振動的來源,一為地基403間接傳遞過來的低頻振動;二為上述遮罩台系統的第一粗動模組100和第二粗動模組200之間的相互干擾。 After the applicant's research, it was found that the accuracy of the above-mentioned mask stage system is mainly low-frequency vibration. According to the source of low-frequency vibration, one is the low-frequency vibration transmitted indirectly by the
具體的,在光蝕刻機的運行過程中,會存在地基403振動及工件台和遮罩台500等子系統具有較高的運動加速度和運動速度,運動組件在運動過程中產生的反作用力,以及傾覆力矩將引起光蝕刻機核心部分振動。遮罩台500中的第一粗動模組100和第二粗動模組200藉由遮罩台安裝框架與地基403連接,光蝕刻機中的各種擾動將藉由遮罩台安裝框架直接傳遞給遮罩台500。 Specifically, during the operation of the photoetching machine, there will be vibration of the
第一粗動模組100和第二粗動模組200之間的相互干擾主要體現在: The mutual interference between the first
1)、運動控制裝置接收運動軌跡信號並控制第一粗動模組100運動後,運動控制裝置需要計算第二粗動模組200的位置與第一粗 動模組100的位置的偏差,並將該偏差作為第二粗動模組200的控制輸入,第二粗動模組200的控制輸入總是滯後於運動軌跡信號,第一粗動模組100和第二粗動模組200之間存在延時,從而導致第一粗動模組100和第二粗動模組200之間的運動相互干擾。 1) After the motion control device receives the motion trajectory signal and controls the movement of the first
2)、檢測結果表明第二粗動模組200無法及時跟隨第一粗動模組100運動,第一粗動模組100和第二粗動模組200同步誤差較大,因此第一粗動模組100和第二粗動模組200之間存在相互干擾。 2) The test result indicates that the second
3)、第一粗動模組100和第二粗動模組200的第一位置資訊和第二位置資訊藉由交叉的方式傳遞到對方的控制回路中,產生直接的擾動,導致同步誤差較大,因此第一粗動模組100和第二粗動模組200之間存在相互干擾。 3). The first position information and the second position information of the first
基於上述分析發明人提出一種運動控制裝置、運動控制方法、遮罩台系統和光蝕刻機,該遮罩台系統的第一粗動模組和第二粗動模組分別以自身與遮罩台的位移誤差為控制物件,保證這三者之間的同步性能,並規避現有交叉同步策略中第一粗動模組和第二粗動模組之間的直接串擾。 Based on the above analysis, the inventor proposes a motion control device, a motion control method, a mask stage system, and a photoetching machine. The first coarse motion module and the second coarse motion module of the mask stage system are based on their own The displacement error is to control the object, to ensure the synchronization performance between the three, and to avoid the direct crosstalk between the first coarse motion module and the second coarse motion module in the existing cross synchronization strategy.
以下結合附圖和具體實施例對本發明實施例提出的運動控制裝置、運動控制方法、遮罩台系統和光蝕刻機作進一步詳細說明。根據下面說明和所附請求項,本發明的優點和特徵將更清楚。需說明的是,附圖均採用非常簡化的形式且均使用非精準的比例,僅用以方便、清晰地輔助說明本發明實施例的目的。 The motion control device, motion control method, mask table system, and photoetching machine provided in the embodiments of the present invention will be described in further detail with reference to the accompanying drawings and specific embodiments. The advantages and features of the present invention will be clearer from the following description and the appended claims. It should be noted that the drawings are in a very simplified form and all use inaccurate proportions, which are only used to conveniently and clearly assist the purpose of explaining the embodiments of the present invention.
本實施例提供一種遮罩台系統,應用於遮罩台系統中的運動控 制裝置和光蝕刻機。 This embodiment provides a mask table system, which is applied to a motion control device and a photoetching machine in the mask table system.
參考圖4和圖5,圖4是本發明實施例一中的遮罩台系統的主視圖,圖5是本發明實施例一中的遮罩台系統的左視圖,該遮罩台系統包括第一粗動模組810、第二粗動模組820、遮罩台安裝框架、遮罩台840、運動控制裝置、位置檢測裝置、第一加速度感測器和第二加速度感測器。 Referring to FIGS. 4 and 5, FIG. 4 is a front view of the mask stage system in
該遮罩台安裝框架包括第一安裝框架831和第二安裝框架832。該第一安裝框架831和第二安裝框架832分別設置在地基834上。 The mask mount frame includes a
該第一粗動模組810和該第二粗動模組820分別設置在該第一安裝框架831和第二安裝框架832上。該第一粗動模組810和該第二粗動模組820用於驅動該遮罩台840運動。該第一粗動模組810和第二粗動模組820均包括設置在該遮罩台安裝框架上的粗動導軌811、821,沿著該粗動導軌811、821移動的粗動台812、822,以及用於驅動該粗動台812、822沿著該粗動導軌811、821移動的驅動器。參考圖5,該第一粗動模組810和第二粗動模組820沿著Y軸方向移動(即沿著一水平方向移動)。以下為敘述方便,將第一粗動模組810的粗動台812稱之為第一粗動台,將第一粗動模組810的驅動器稱之為第一驅動器,將第二粗動模組820的粗動台822稱之為第二粗動台,將第二粗動模組820的驅動器稱之為第二驅動器。 The first
該位置檢測裝置用於檢測該遮罩台840的位置資訊並將該位置資訊回饋給運動控制裝置。具體的,該位置檢測裝置包括第一檢測模組和第二檢測模組,該第一檢測模組用於檢測該遮罩 台840靠近該第一粗動台處的位置資訊,該第二檢測模組用於檢測該遮罩台840靠近該第二粗動台的位置資訊,該第一檢測模組檢測的位置資訊為第一位置資訊,該第二檢測模組檢測的位置資訊為第二位置資訊。本實施例中該第一檢測模組和第二檢測模組可為干涉儀。 The position detection device is used to detect the position information of the
該第一加速度感測器設置在該第一安裝框架831上,該第二加速度感測器設置在該第二安裝框架832上。該第一加速度感測器用於檢測該第一安裝框架831的加速度資訊,並將第一安裝框架831的加速度資訊傳遞給第一運動控制單元。該第二加速度感測器用於檢測該第二安裝框架832的加速度資訊,並將第二安裝框架832的加速度資訊傳遞給第二運動控制單元。 The first acceleration sensor is disposed on the
圖6是本發明實施例一中應用於遮罩台系統中的運動控制裝置的控制框圖,該運動控制裝置包括對該第一粗動模組810和該第二粗動模組820進行獨立控制的第一運動控制單元和第二運動控制單元。該運動控制裝置根據上級控制系統下發的控制指令,該位置檢測裝置檢測的第一位置資訊和第二位置資訊,以及該第一安裝框架831的加速度資訊和該第二安裝框架832的加速度資訊控制第一粗動台和第二粗動台移動。具體的,上級控制系統發送給運動控制裝置的資訊主要包括運動軌跡信號(該運動軌跡信號可以包括時間和位置信號)、第一粗動模組810的運動軌跡加速度信號以及第二粗動模組820的運動軌跡加速度信號。該運動軌跡信號同時發送給該第一運動控制單元和該第二運動控制單元。該第一粗動模組810的運動軌跡加速度信號發送給該第一運動控制單元,該第二粗動模組820的運動軌跡加速度信號發送給該第二運動控制單 元,其中,該第一粗動模組810的運動軌跡加速度信號和該第二粗動模組820的運動軌跡加速度信號相同。該第一位置資訊發送給第一運動控制單元。該第二位置資訊發送給第二運動控制單元。該第一安裝框架831的加速度資訊發送給第一運動控制單元,該第二安裝框架832的加速度資訊發送給第二運動控制單元。 6 is a control block diagram of a motion control device applied to a mask stage system according to
參考圖6,該第一運動控制單元包括第一位置回饋單元、第一軌跡加速度前饋單元873、第一加法運算模組874和第一框架加速度前饋單元875。 6, the first motion control unit includes a first position feedback unit, a first trajectory
該第一位置回饋單元用於進行使該第一粗動模組810的第一粗動台的位置與該運動軌跡信號滿足預設要求的回饋控制。例如盡可能使得第一粗動台的位置與該運動軌跡信號相一致。具體的,該第一位置回饋單元包括第一減法運算模組871和第一回饋控制器872。該第一減法運算模組871用於將第一位置資訊和運動軌跡信號做減法運算,並輸出第一偏差資訊。該第一回饋控制器872用於處理該第一偏差資訊並輸出第一驅動資訊。該第一回饋控制器872較佳為PID控制模組。 The first position feedback unit is used to perform feedback control so that the position of the first coarse motion stage of the first
該第一軌跡加速度前饋單元873用於進行補償該第一粗動台的位置控制的延遲的前饋控制。具體的,該第一軌跡加速度前饋單元873用於處理該第一粗動模組810的運動軌跡加速度信號並輸出第一修正驅動資訊。 The first trajectory
該第一框架加速度前饋單元875用於進行補償該第一安裝框架831的振動對該第一粗動台的位置控制的擾動的前饋控制。具體的,該第一框架加速度前饋單元875用於處理該第一安裝框架831的加速度資訊並輸出第二修正驅動資訊。 The first frame acceleration feed-forward
該第一加法運算模組874用於疊加該第一位置回饋單元、該第一軌跡加速度前饋單元873和該第一框架加速度前饋單元875輸出的資訊,並輸出用於控制該第一粗動模組810運動的第一運動控制信號。具體的,該第一加法運算模組874用於將該第一驅動資訊、第一修正驅動資訊和第二修正驅動資訊做加法運算,並輸出第一運動控制信號。該第一運動控制信號用於控制該第一粗動模組810運動。 The
該第二運動控制單元包括第二位置回饋單元、第二軌跡加速度前饋單元883、第二加法運算模組884和第二框架加速度前饋單元885。 The second motion control unit includes a second position feedback unit, a second trajectory
該第二位置回饋單元用於進行使該第二粗動模組820的第二粗動台的位置與該運動軌跡信號滿足預設要求的回饋控制。例如盡可能使得第二粗動台的位置與該運動軌跡信號相一致。具體的,該第二位置回饋單元包括第二減法運算模組881和第二回饋控制器882。該第二減法運算模組881用於將第二位置資訊和運動軌跡信號做減法運算,並輸出第二偏差資訊。該第二回饋控制器882用於處理該第二偏差資訊並輸出第二驅動資訊。該第二回饋控制器882較佳為PID控制模組。 The second position feedback unit is used to perform feedback control so that the position of the second coarse motion table of the second
該第二軌跡加速度前饋單元883用於進行補償該第二位置回饋單元對該第二粗動台812、822的位置控制的延遲的前饋控制。具體的,該第二軌跡加速度前饋單元883用於處理該第二粗動模組的運動軌跡加速度信號並輸出第三修正驅動資訊。 The second trajectory
該第二框架加速度前饋單元885用於進行補償該第二安裝框架832的振動對該第二粗動台的位置控制的擾動的前饋控 制。具體的,該第二框架加速度前饋單元885用於處理該第二安裝框架832的加速度資訊並輸出第四修正驅動資訊。 The second frame
該第二加法運算模組884用於疊加該第二位置回饋單元、該第二軌跡加速度前饋單元883和該第二框架加速度前饋單元885輸出的資訊,並輸出用於控制該第二粗動模組820運動的第二運動控制信號。具體的,該第二加法運算模組884用於將該第二驅動資訊、第三修正驅動資訊和第四修正驅動資訊做加法運算,並輸出第二運動控制信號。該第二運動控制信號用於控制該第二粗動模組820運動。 The
該第一運動控制單元較佳包括第一電流環876,該第一電流環876用於處理第一驅動資訊,並採用處理後的第一驅動資訊控制該第一粗動模組810運動。 The first motion control unit preferably includes a first
該第二運動控制單元較佳包括第二電流環886,該第二電流環886用於處理第一驅動資訊,並採用處理後的第二驅動資訊控制該第二粗動模組820運動。 The second motion control unit preferably includes a second
本實施例中,該遮罩台系統的工作過程如下: In this embodiment, the working process of the mask stage system is as follows:
首先,上級控制系統發送運動軌跡信號、第一粗動模組810的運動軌跡加速度信號以及第二粗動模組820的運動軌跡加速度信號給運動控制裝置,位置檢測裝置發送第一位置資訊和第二位置資訊給運動控制裝置,第一加速度感測器861和第二加速度感測器862發送第一安裝框架831和第二安裝框架832的加速度資訊給運動控制裝置。 First, the higher-level control system sends the motion trajectory signal, the motion trajectory acceleration signal of the first
其次,運動控制裝置中的第一位置回饋單元中的第一減法運算模組871將第一位置資訊和運動軌跡信號做減法運算,並 輸出第一偏差資訊,之後藉由第一回饋控制器872處理該第一偏差資訊並輸出第一驅動資訊;運動控制裝置中的第二位置回饋單元中的第二減法運算模組881將第二位置資訊和運動軌跡信號做減法運算,並輸出第二偏差資訊,之後藉由第二回饋控制器882處理該第二偏差資訊並輸出第二驅動資訊。 Secondly, the first
同時,運動控制裝置中的第一軌跡加速度前饋單元873處理該第一粗動模組810的運動軌跡加速度信號並輸出第一修正驅動資訊;運動控制裝置中的第二軌跡加速度前饋單元883處理該第二粗動模組820的運動軌跡加速度信號並輸出第三修正驅動資訊。 At the same time, the first trajectory
同時,運動控制裝置中的第一框架加速度前饋單元875處理第一安裝框架831的加速度資訊並輸出第二修正驅動資訊;運動控制裝置中的第二框架加速度前饋單元885處理第二安裝框架832的加速度資訊並輸出第四修正驅動資訊。 At the same time, the first frame
之後,第一加法運算模組874將該第一驅動資訊、第一修正驅動資訊和第二修正驅動資訊做加法運算,並輸出第一運動控制信號;第二加法運算模組884將該第二驅動資訊、第三修正驅動資訊和第四修正驅動資訊做加法運算,並輸出第二運動控制信號。 After that, the first
接著,藉由第一運動控制信號控制該第一粗動模組810運動,藉由第二運動控制信號控制該第二粗動模組820運動。 Then, the first
本實施例中,該遮罩台系統的運動控制裝置藉由該第一運動控制單元控制第一粗動模組810運動,並採用第一位置回饋單元使該第一粗動模組810的第一粗動台的位置與該運動軌跡信號 滿足預設要求,採用該第一軌跡加速度前饋單元873補償該第一位置回饋單元對該第一粗動台的位置控制的延遲,以及採用該第一框架加速度前饋單元875補償該第一安裝框架831的振動對該第一粗動台的位置控制的擾動,並採用第一加法運算模組874疊加該第一位置回饋單元、該第一軌跡加速度前饋單元873和該第一框架加速度前饋單元875輸出的資訊,並輸出用於控制該第一運動模組運動的信號,因此,該遮罩台系統的運動控制裝置在對該第一粗動模組810的運動進行回饋控制以及進行位置前饋補償的同時,還可減少該第一安裝框架831的振動對該第一粗動模組810的運動的干擾,從而可進一步改善該第一粗動模組810的運動精度;該遮罩台系統的運動控制裝置藉由該第二運動控制單元控制第二粗動模組820運動,並採用第二位置回饋單元使該第二粗動模組820的第二粗動台的位置與該運動軌跡信號滿足預設要求,採用該第二軌跡加速度前饋單元883補償該第二位置回饋單元對該第二粗動台的位置控制的延遲,以及採用該第二框架加速度前饋單元885補償該第二安裝框架832的振動對該第二粗動台的位置控制的擾動,並採用第二加法運算模組884疊加該第二位置回饋單元、該第二軌跡加速度前饋單元883和該第二框架加速度前饋單元885輸出的資訊,並輸出用於控制該第二運動模組運動的信號,因此,該遮罩台系統的運動控制裝置在對該第二粗動模組820的運動進行回饋控制以及進行位置前饋補償的同時,還可減少該第二安裝框架832的振動對該第二粗動模組820的運動的干擾,從而可進一步改善該第二粗動模組820的運動精度;由於該第一粗動模組810和該第二粗動模組820的運動精度均可改善,且該第一運動控制單元和該第二運動控制單元均採 用相同的運動軌跡信號,該第一粗動模組810的運動軌跡加速度信號和該第二粗動模組820的運動軌跡加速度信號相同,該第一位置資訊和該第二位置資訊為該遮罩台840上的不同位置處的位置資訊,即該第一運動控制單元和該第二運動控制單元有相同的運動控制指令和運動軌跡加速度前饋補償資訊,相接近的位置回饋資訊,因此該運動控制裝置可控制該第一粗動模組810和該第二粗動模組820同步運動,由於該第一粗動模組810和該第二粗動模組820的運動精度改善,因此可進一步減少該第一粗動模組810和該第二粗動模組820由於運動不同步導致的相互干擾,進而改善該第一粗動模組810和該第二粗動模組820整體的運動精度,即可改善該運動控制裝置的控制精度,以及可提高遮罩台系統的運動精度。 In this embodiment, the motion control device of the mask stage system controls the movement of the first
相較於一種遮罩台系統的運動控制裝置的雙交叉同步控制策略,本實施例中的遮罩台系統的運動控制裝置,藉由採用第一運動控制單元和第二運動控制單元分別控制第一粗動模組810和第二粗動模組820,可避免第一粗動模組810和第二粗動模組820控制指令輸入不同步,控制資訊相互干擾以及同步誤差較大的問題,並藉由設置第一框架加速度前饋單元875和第二框架加速度前饋單元885,有效補償該第一安裝框架831和該第二安裝框架832振動對該第一粗動模組810和該第二粗動模組820的運動的干擾,從而可改善該運動控制裝置的控制精度,以及可提高遮罩台系統的運動精度。 Compared with a double cross synchronization control strategy for a motion control device of a mask table system, the motion control device of the mask table system in this embodiment controls the first and second motion control units by using the first motion control unit and the second motion control unit, respectively. A
本實施例還提供一種光蝕刻機,該光蝕刻機包括上述實施例中的遮罩台系統。 This embodiment also provides a photoetching machine, which includes the mask stage system in the above embodiment.
本實施例提供一種遮罩台系統。參考圖7,圖7是本發明實施例二中的遮罩台系統的主視圖,本實施例與實施例一的區別在於,本實施例中,該遮罩台系統還可包括減震器890。本實施例中,該粗動模組並不直接設置在該遮罩台安裝框架上,而是該減震器890設置在該遮罩台安裝框架上,該粗動模組設置在該減震器890上。從地基834傳來的振動經過遮罩台安裝框架之後,經過減震器890,再傳遞給第一粗動模組810和第二粗動模組820。藉由在遮罩台安裝框架與第一粗動模組810和第二粗動模組820之間設置減震器890可有效減少光蝕刻機傳遞給遮罩台840的振動。 This embodiment provides a mask table system. Referring to FIG. 7, FIG. 7 is a front view of a mask stage system in
發明人對圖1和圖2所示的一種遮罩台系統進行地基834激勵下的PSD模擬,參考圖8,圖8是圖1和圖2所示的遮罩台系統的地基激勵資料示意圖,發明人研究後發現,一種遮罩台系統由於結構剛度的影響,遮罩台840存在15~35Hz之間的多階低頻率模態,15~35Hz低頻率振動會使遮罩台840的動力學性能降低,影響遮罩台840的位置穩定性。在遮罩台840取一關注點,其回應結果如圖9所示,圖9是圖1和圖2所示的遮罩台系統中的遮罩台關注點處的回應曲線,從回應曲線可得,關注點位移回應值主要受10~20Hz頻率(Frequency)、30Hz左右頻率及66Hz左右頻率影響,最大位移回應值(Cum die)約為3.6um。 The inventor performed a PSD simulation of the mask stage system shown in FIGS. 1 and 2 under the
為消除低頻振動對遮罩台840的影響,申請人按18Hz配製減震器890參數,阻尼比0.2,遮罩台系統總品質約3.48噸,剛度和阻尼的計算公式如下所示: K=(2πf)2 M C=2ξ(2πf n )M In order to eliminate the impact of low-frequency vibration on the mask table 840, the applicant prepared the
其中,K為剛度,M為品質,C為阻尼,ξ為阻尼率,f和fn分別為減震器的頻率,則減震器890的總剛度為44448.75N/mm,總阻尼為157.2N/(mm/s)。 Among them, K is the stiffness, M is the quality, C is the damping, ξ is the damping rate, f and fn are the frequency of the shock absorber, then the total stiffness of the
增加減震器890後關注位置的回應值如圖10所示,圖10是本發明實施例二中的遮罩台系統中的遮罩台840關注點處的回應曲線,關注點處增加減震器後的回應曲線為第一曲線A1,關注點處未加減震器的回應曲線為第二曲線A2,對比第一曲線A1和第二曲線A2可知,加減震器890後,30Hz左右的振動已完全消除,10~20Hz左右的振動也部分消除,且總體回應值已降為未加減震器890時的1/3以下。 The response value of the position of interest after adding the
本實施例中,該減震器的使用範圍較佳為10~50Hz。 In this embodiment, the use range of the shock absorber is preferably 10 to 50 Hz.
本實施例中,該加速度感測器較佳設置在該第一安裝框架831和該第二安裝框架832靠近該減震器處,以使該第一加速度感測器861和該第二加速度感測器862檢測到的振動更接近於該第一安裝框架831和該第二安裝框架832傳遞給該第一粗動模組810和該第二粗動模組820的振動,以改善該第一框架加速度前饋單元875和該第二框架加速度前饋單元885對該第一粗動模組810和該第二粗動模組820的運動的補償,進而提高該遮罩台840控制系統的運動控制裝置的控制精度,同時提高遮罩台系統的運動精度。 In this embodiment, the acceleration sensor is preferably disposed near the
本實施例提供一種上述實施例中的遮罩台系統中的運動控制裝置的運動控制方法。所述的運動控制裝置在工作前,發送運動軌跡信號、第一粗動模組810的運動軌跡加速度信號以及第二粗動模組820的運動軌跡加速度信號給運動控制裝置,發送第一位置資訊和第二位置資訊給運動控制裝置,發送第一安裝框架831和第二安裝框架832的加速度資訊給運動控制裝置。 This embodiment provides a motion control method of the motion control device in the mask stage system in the above embodiment. Before the motion control device works, it sends a motion trajectory signal, a motion trajectory acceleration signal of the first
該運動控制方法包括如下步驟: The motion control method includes the following steps:
步驟S10,第一位置回饋單元將該第一位置資訊和運動軌跡信號轉換為第一驅動資訊;第二位置回饋單元將該第二位置資訊和運動軌跡信號轉換為第二驅動資訊;第一軌跡加速度前饋單元873處理該第一粗動模組810的運動軌跡加速度信號並輸出第一修正驅動資訊;第二軌跡加速度前饋單元883處理該第二粗動模組820的運動軌跡加速度信號並輸出第三修正驅動資訊;第一框架加速度前饋單元875處理第一安裝框架831的加速度資訊並輸出第二修正驅動資訊;第二框架加速度前饋單元885處理第二安裝框架832的加速度資訊並輸出第四修正驅動資訊。 In step S10, the first position feedback unit converts the first position information and motion track signal into first drive information; the second position feedback unit converts the second position information and motion track signal into second drive information; first track The
其中,步驟S10中第一位置回饋單元將該第一位置資訊和運動軌跡信號轉換為第一驅動資訊以及第二位置回饋單元將該第二位置資訊和運動軌跡信號轉換為第二驅動資訊具體包括: Wherein, in step S10, the first position feedback unit converts the first position information and motion track signal into first drive information and the second position feedback unit converts the second position information and motion track signal into second drive information. :
首先,第一減法運算模組871將第一位置資訊和運動軌跡信號做減法運算,並輸出第一偏差資訊,第二減法運算模組881將第二位置資訊和運動軌跡信號做減法運算,並輸出第二偏差資訊。 First, the first
其次,第一回饋控制器872處理該第一偏差資訊並輸出第一驅動資訊,第二回饋控制器882處理該第二偏差資訊並輸出 第二驅動資訊。 Next, the
步驟S20,第一加法運算模組874將該第一驅動資訊、第一修正驅動資訊和第二修正驅動資訊做加法運算,並輸出第一運動控制信號;第二加法運算模組884將該第二驅動資訊、第三修正驅動資訊和第四修正驅動資訊做加法運算,並輸出第二運動控制信號。 In step S20, the first
步驟S30,藉由第一運動控制信號控制該第一粗動模組810運動,藉由第二運動控制信號控制該第二粗動模組820運動。 In step S30, the first
上述描述僅是對本發明較佳實施例的描述,並非對本發明範圍的任何限定,本發明領域的普通技術人員根據上述揭示內容做的任何變更、修飾,均屬於請求項的保護範圍。 The above description is only a description of the preferred embodiments of the present invention, and does not limit the scope of the present invention. Any changes or modifications made by those of ordinary skill in the art based on the above disclosure shall fall within the protection scope of the claims.
810‧‧‧第一粗動模組 810‧‧‧First coarse motion module
820‧‧‧第二粗動模組 820‧‧‧ Second coarse motion module
840‧‧‧遮罩台 840‧‧‧Mask
851‧‧‧第一檢測模組 851‧‧‧The first detection module
852‧‧‧第二檢測模組 852‧‧‧Second inspection module
861‧‧‧第一加速度感測器 861‧‧‧First acceleration sensor
862‧‧‧第二加速度感測器 862‧‧‧Second acceleration sensor
871‧‧‧第一減法運算模組 871‧‧‧ First subtraction arithmetic module
872‧‧‧第一回饋控制器 872‧‧‧First feedback controller
873‧‧‧第一軌跡加速度前饋單元 873‧‧‧The first track acceleration feedforward unit
874‧‧‧第一加法運算模組 874‧‧‧The first addition module
875‧‧‧第一框架加速度前饋單元 875‧‧‧ First frame acceleration feedforward unit
876‧‧‧第一電流環 876‧‧‧First Current Loop
881‧‧‧第二減法運算模組 881‧‧‧ Second subtraction arithmetic module
882‧‧‧第二回饋控制器 882‧‧‧Second feedback controller
883‧‧‧第二軌跡加速度前饋單元 883‧‧‧The second track acceleration feedforward unit
884‧‧‧第二加法運算模組 884‧‧‧The second addition module
885‧‧‧第二框架加速度前饋單元 885‧‧‧The second frame acceleration feedforward unit
886‧‧‧第二電流環 886‧‧‧second current loop
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