多個可動鏡片共用光柵尺的回零裝置及控制方法
【專利摘要】一種用于光刻設備中的多個可動鏡片共用光柵尺的回零裝置及控制方法，該裝置包括：底座、N個可動鏡片、運動控制主控模塊、信號處理模塊、驅動模塊、光柵尺反饋模塊、N個限位感應塊及N個電機，其中N為3以上是正整數。本發明能實現多個可動鏡片在各自運動軌跡范圍內運動；能實現多個可動鏡片準確、快速的回零，且在回零過程中不相撞。該發明既滿足了尺寸結構緊湊、維護性強的要求，也滿足了高精度的要求，具有通用性。
【專利說明】多個可動鏡片共用光柵尺的回零裝置及控制方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及光刻設備，特別是1種用于光刻設備的多個可動鏡片共用光柵尺的回 零裝置及控制方法。
【背景技術】
[0002] 受到社會信息化進程牽引，集成電路得到了飛速發展，光學光刻設備是推動集成 電路發展的核心驅動力。在光學光刻設備中，光源發出的光經由光刻照明系統均勻照射到 掩模上，再通過縮小倍率的物鏡將掩模上的圖形投影成像到硅片表面的光刻膠上，即可實 現圖形的復制。
[0003] 照明系統為掩模面提供均勻照明、控制曝光劑量和實現照明模式，是提高整個光 刻機性能至關重要的組成部分。為使不同的掩模結構在光刻過程中得到更優的光刻性能， 需采用不同的照明模式增強光刻分辨力，增大焦深，提高成像對比度。在照明系統中，照明 模式的設置是通過改變多個可動鏡片之間的距離來實現的，而可動鏡片的運動軌跡存在重 疊。因此，如何防止多個可動鏡片在初始回零過程中相撞顯得尤為重要。而現有技術中未 有多個可動鏡片在回零過程中的防撞技術，因此，有必要提供1種多個可動鏡片在回零過 程中不相撞的回零裝置和控制方法。
【發明內容】
[0004] 本發明的目的在于提供1種用于光刻設備的多個可動鏡片共用光柵尺的回零裝 置及控制方法，所述的回零控制裝置能實現多個可動鏡片在各自運動軌跡范圍內運動；所 述的回零控制方法能實現多個可動鏡片準確、快速的回零，且在回零過程中不相撞。該發明 既滿足了尺寸結構緊湊、維護性強的要求，也滿足了高精度的要求，具有通用性。
[0005] 本發明的技術解決方案如下：
[0006] -種用于光刻設備中的多個可動鏡片共用光柵尺的回零裝置，其特點在于該裝置 包括：底座、N個可動鏡片、運動控制主控模塊、信號處理模塊、驅動模塊、光柵尺反饋模塊、 N個限位感應塊及N個電機，其中N為3以上是正整數；
[0007] 所述的底座，包括N根絲桿，用于承放N個可動鏡片、光柵尺反饋模塊及N個電機；
[0008] 所述的光柵尺反饋模塊由1個光柵尺、N個光柵尺讀數頭組成，N個光柵尺讀數頭 與N個可動鏡片聯動，分別用于N個可動鏡片位移的檢測，所述的光柵尺的零位位于光柵尺 的中間位置；所述的運動控制主控模塊經所述的信號處理模塊、驅動模塊與N個電機相連， 在所述的運動控制主控模塊的指令下，所述的驅動模塊驅動相應的電機驅動相應的絲桿帶 動相應的可動鏡片運動，所述的相應的光柵尺讀數頭記錄所述的可動鏡片在光柵尺的位置 并輸入所述的信號處理模塊。
[0009] 利用上述回零裝置回零運動的控制方法，其特點在于該方法包括如下步驟：
[0010] 1)確定N個可動鏡片的初始位置和相對零位：
[0011] 所述的N個可動鏡片的初始位置由相應的硬件限位感應塊的位置確定，所述的N 個可動鏡片的相對零位由事先設定的偏離光柵尺的零位的位置，
[0012] 2)運動控制主控模塊有序地發出限位信號，所述的驅動模塊通過第1電機驅動第 1絲桿帶動第1可動鏡片，當第1可動鏡片到達第1限位感應塊位置時，第1可動鏡片到達 初始位置；通過第2電機驅動第2絲桿帶動第2可動鏡片，當第2可動鏡片到達第2限位感 應塊的位置時，第2可動鏡片到達初始位置；……，第N電機驅動第N絲桿帶動第N可動鏡 片，當第N可動鏡片到達第N限位感應塊的位置時，第N可動鏡片到達初始位置第N可動鏡 片到達初始位置；
[0013] 3)運動控制主控模塊有序地發出回零信號，所述的驅動模塊通過第N電機驅動第 N絲桿帶動第N可動鏡片，第N可動鏡片尋找光柵尺零位后并到達第N可動鏡片的相對零 位；……，所述的驅動模塊通過第2電機驅動第2絲桿帶動第2可動鏡片，當第2可動鏡片 到達第2可動鏡片的相對零位；所述的驅動模塊通過第1電機驅動第1絲桿帶動第1可動 鏡片，當第1可動鏡片到達第1可動鏡片）的相對零位；
[0014] 4)至此所有多個可動鏡片均到達各自的零位，各可動鏡片的回零運動結束。
[0015] 與現有技術相比，本發明的技術效果如下：
[0016] 提供1種用于光刻設備的多個可動鏡片共用光柵尺回零裝置，多個可動鏡片共用 同1根光柵尺來進行可動鏡片位置信息的反饋，所述的控制裝置結構緊湊、可維護性強；
[0017] 利用信號處理模塊使各個可動鏡片的光柵尺讀數頭只對各自對應的硬件限位塊 響應，從而能使多個可動鏡片在回零過程中能找到對應的硬件限位位置，有序完成多個可 動鏡片的回零而不發生相撞；
[0018] 提供1種用于光刻設備的多個可動鏡片共用光柵尺回零控制方法，利用光柵尺零 位信號并結合正負硬件限位信號，能使多個可動鏡片在初始位置不確定的情況下，實現多 個可動鏡片快速、準確的回零。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0019] 圖1是本發明多個可動鏡片共用光柵尺回零裝置較佳實施例中3個可動鏡片共用 光柵尺回零裝置示意圖。
[0020] 圖2是本發明多個可動鏡片共用光柵尺回零裝置較佳實施例中信號處理模塊電 路不意圖。
[0021] 圖3是本發明多個可動鏡片共用光柵尺回零控制方法較佳實施例的流程圖。
【具體實施方式】
[0022] 本發明多個可動鏡片共光柵尺的回零裝置及控制方法，可用于光刻設備照明系統 中，該照明系統至少包含3個可動鏡片，且3個可動鏡片的運動軌跡存在重疊區域。以下結 合附圖和具體實施方案對本發明提出的多個可動鏡片共光柵尺的回零裝置及控制方法進1 步詳細說明。
[0023] 參閱圖1所示，是本發明多個可動鏡片共用光柵尺回零裝置較佳實施例中多個可 動鏡片共用光柵尺回零裝置示意圖。所述的多個可動鏡片共用光柵尺回零裝置包括底座、3 個可動鏡片、運動控制主控模塊1、信號處理模塊2、驅動模塊3、光柵尺反饋模塊、3個硬件 限位感應塊及3個電機。
[0024] 所述的底座由3根絲桿組成。所述的3根絲桿包含絲桿第1絲桿41、絲桿第2絲 桿42、絲桿第3絲桿43 ;
[0025] 所述的的3個可動鏡片包含第1可動鏡片51、第2可動鏡片52以及第3可動鏡片 53。其中第1可動鏡片51的運動軌跡范圍位于b?b'區域，第2可動鏡片52的運動軌跡 范圍位于c?c'區域，第3可動鏡片53的運動軌跡范圍位于d?d'區域；可見，第1可動 鏡片51與第2可動鏡片52在c?b'區域運動軌跡存在重疊，第2可動鏡片52與第3可 動鏡片53在d?c'區域運動軌跡存在重疊。為確保第1可動鏡片51、52及53在回零過 程中不發生相撞，第1可動鏡片51、52及53執行回零指令之前需先回到對應的限位位置。 第1可動鏡片51、第2可動鏡片52以及第3可動鏡片53分別由絲桿第1絲桿41、絲桿第 2絲桿42、絲桿第3絲桿43驅動運動。
[0026] 所述的的光柵尺反饋模塊由1個光柵尺61、1個光柵尺零位63、多個光柵尺讀數頭 組成。所述的的光柵尺61位于光柵尺安裝面，量程范圍位于a?a'區域，且只有1個零位 63,位于光柵尺61的中間位置；所述的的多個第1可動鏡片51，52, 53分別對應了光柵尺讀 數頭6201、光柵尺讀數頭6202以及光柵尺讀數頭6203,第1可動鏡片51，52, 53均利用光 柵尺61的零位63完成回零。
[0027] 所述的的3個硬件限位感應塊由1個硬件正限位感應塊71和兩個硬件負限位感 應塊72、73組成。為確保第1可動鏡片51、52及53在回零過程中不發生相撞，在第1可動 鏡片51，52, 53執行回零指令之前，第1可動鏡片51需運動到硬件正限位感應塊71處，第2 可動鏡片52需運動到硬件負限位感應塊72處，第3可動鏡片53需運動到硬件負限位感應 塊73處，因此，硬件正限位感應塊71安裝在靠近光柵尺61的a端，硬件負限位感應塊73安 裝在靠近光柵尺61的b端，而硬件負限位感應塊72安裝在靠近第2可動鏡片52的c端。
[0028] 所述的的3個電機由第1電機81、第2電機82及第3電機83組成。第1電機81、 第2電機82和第3電機83分別與第1絲桿41、絲桿第2絲桿42、絲桿第3絲桿43聯接。 第1電機81轉動帶動第1絲桿41轉動，從而驅動第1可動鏡片51運動；第2電機82轉動 帶動絲桿第2絲桿42轉動，從而驅動第2可動鏡片52運動；第3電機83轉動帶動絲桿第 3絲桿43轉動，從而驅動第3可動鏡片53運動；
[0029] 所述的回零控制裝置是由運動控制主控模塊1往驅動模塊3發送指令，驅動模塊 3驅動第1電機81、第2電機82和第3電機83運動，從而帶動第1可動鏡片51、52、53。
[0030] 本發明利用1個硬件正限位感應塊71和兩個硬件負限位感應塊72、73實現第1 可動鏡片51、52、53有序回零，然而在第1可動鏡片51的運動軌跡范圍內存在71和72兩 個硬件限位感應塊，為使第1可動鏡片51在運動到硬件正限位感應塊71過程中時不會感 應到硬件負限位感應塊72,因此，需對光柵尺讀數頭6201的負限位信號做處理。參閱圖2 所示，圖2是本發明多個共光柵尺回零裝置較佳實施例中信號處理模塊電路示意圖，包括 光柵尺讀數頭6201的輸入接口、輸出接口及信號處理電路。
[0031] 所述的輸入接口是包括光柵尺讀數頭6201正限位信號輸入接口 9101及光柵尺讀 數頭6201負限位信號輸入接口 9102 ;
[0032] 所述的輸出接口是包括光柵尺讀數頭6201正限位信號輸出接口 9201及光柵尺讀 數頭6201負限位信號輸出接口 9202 ;另外，GND代表地線，VCC是電路的電源輸入端，93代 表上拉電阻；
[0033] 所述的信號處理電路主要用于對光柵尺讀數頭6201的正限位和負限位信號進行 處理，還用于光柵尺讀數頭6201與運動控制主控模塊1之間接口的轉換。為起接口轉換作 用，對應的輸入輸出引腳相連通，即光柵尺讀數頭6201正限位信號輸入接口 9101和光柵尺 讀數頭6201正限位信號輸出接口 9201連通，光柵尺讀數頭6201負限位信號輸入接口 9102 和光柵尺讀數頭6201負限位信號輸出接口 9202連通。由圖1可知，第1可動鏡片51運動 軌跡范圍內存在71和72兩個硬件限位感應塊，因此，為確保第1可動鏡片51在運動到正限 位感應塊71過程中不受硬件負限位感應塊72的影響，需屏蔽光柵尺讀數頭6201的負限位 信號，即需將光柵尺讀數頭6201負限位信號輸入接口 9102和輸出接口 9202與GND相接， 且需將光柵尺讀數頭6201正限位信號輸入接口 9101和正限位信號輸出接口 9201與上拉 電阻93相連。
[0034] 參閱圖3,圖3是本發明多個共用光柵尺回零控制方法的流程圖。由圖1可知，第 1可動鏡片51、第2可動鏡片52及第3可動鏡片53的運動軌跡存在重疊區域，因此，該回 零控制方法需防止各可動鏡片在回零過程中發生碰撞。請配合參閱圖1、2,本發明所述的的 回零控制方法包括：
[0035] 1)確定第1可動鏡片51的初始位置
[0036] 第1可動鏡片51的初始位置為正限位感應塊71的位置，因此，在回零之初，第1 可動鏡片51需運動到硬件正限位感應塊71位置。硬件正限位感應塊71位于光柵尺零位 63與光柵尺的a端區域，因此，第1可動鏡片51需往光柵尺61的a端尋找硬件正限位感應 塊71，如參閱圖1所示，在第1可動鏡片51的運動軌跡b?b'區域內存在71、72兩個硬件 限位感應塊，由于第1可動鏡片51對應的光柵尺讀數頭6201的負限位信號輸入接口 9102 與GND相連，屏蔽了光柵尺讀數頭6201的負限位信號，因此，第1可動鏡片51運動到硬件 正限位感應塊71過程中，不會停止在硬件負限位感應塊72位置處。當運動控制主控模塊1 接收到光柵尺讀數頭6201的正限位信號時，第1可動鏡片51已運動硬件正限位感應塊71 處。
[0037] 2)確定第2可動鏡片52的初始位置
[0038] 第2可動鏡片52的初始位置為硬件負限位感應塊72,因此，在回零之初，第2可動 鏡片52需運動到硬件負限位感應塊72位置。硬件負限位感應塊72位于光柵尺零位63與 光柵尺a端區域，因此，第2可動鏡片52需往光柵尺61的a端尋找硬件正限位感應塊72， 在可動鏡片72的運動軌跡c?c'區域內只存在硬件負限位感應塊72,當運動控制主控模 塊1接收到光柵尺讀數頭6202的負限位信號時，第2可動鏡片52已運動硬件負限位感應 塊72處。
[0039] 3)確定第3可動鏡片53的初始位置
[0040] 第3可動鏡片53的初始位置為硬件負限位感應塊73,因此，在回零之初，第3可 動鏡片53需運動到硬件負限位感應塊73位置。硬件負限位感應塊73位于光柵尺零位63 與光柵尺a'端區域，因此，第3可動鏡片53需往光柵尺61的a'端尋找硬件負限位感應塊 73,在可動鏡片73的運動軌跡d?d'區域內只存在硬件負限位感應塊73,當運動控制主控 模塊1接收到光柵尺讀數頭6203的負限位信號時，第3可動鏡片53已運動硬件負限位感 應塊73處。
[0041] 4)第3可動鏡片53回到光柵尺61的零位63,并確定第3可動鏡片53的相對零 位
[0042] 第3可動鏡片53的初始位置位于硬件負限位感應塊73處，為使第3可動鏡片53 能回到光柵尺61的零位63,需設置第3可動鏡片53往光柵尺61的a端回零。當運動控制 主控模塊1接收到光柵尺讀數頭6203的零位信號時，第3可動鏡片53已回到光柵尺61的 零位63處。為不妨礙第1可動鏡片51、第2可動鏡片52完成回零過程，第3可動鏡片53 在回到光柵尺61零位63處后，需停留在偏離于光柵尺61零位63的位置L3處，第3可動 鏡片53將位置L3當成相對零位。
[0043] 5)第2可動鏡片52回到光柵尺零位，并確定第2可動鏡片52的相對零位
[0044] 第2可動鏡片52的初始位置位于硬件負限位感應塊72處，為使第2可動鏡片52 能回到光柵尺61的零位63,需設置第2可動鏡片52往光柵尺61的a'端回零。當運動控 制主控模塊1接收到光柵尺讀數頭6202的零位信號時，此時，第2可動鏡片52已回到光柵 尺61的零位63處。為不妨礙第1可動鏡片51完成回零過程，第2可動鏡片52在回到光 柵尺61零位63處后，需停留在偏離于光柵尺61零位63的位置L2處。為了防止第3可動 鏡片53與第2可動鏡片52相互碰撞，L3應大于L2,第2可動鏡片52將位置L2當成相對 零位。
[0045] 6)第1可動鏡片51回到光柵尺零位，并確定第1可動鏡片51的相對零位
[0046] 第1可動鏡片51的初始位置位于硬件正限位感應塊71處，為使第1可動鏡片51 能回到光柵尺61的零位63,需設置第1可動鏡片51往光柵尺61的a'端回零。當運動控 制主控模塊1接收到光柵尺讀數頭6201的零位信號時，此時，第1可動鏡片51已回到光柵 尺61的零位63處。第1可動鏡片51在回到光柵尺61零位63處后，需停留在偏離于光柵 尺61零位63的位置L1處，第1可動鏡片51將位置L1當成相對零位。
[0047] 7)第1可動鏡片51、第2可動鏡片52、第3可動鏡片53回到對應的相對零點時， 第1可動鏡片51、第2可動鏡片52、第3可動鏡片53的回零運動結束。
【權利要求】
1. 一種用于光刻設備中的多個可動鏡片共用光柵尺的回零裝置，其特征在于該裝置包 括：底座、N個可動鏡片、運動控制主控模塊（1)、信號處理模塊（2)、驅動模塊（3)、光柵尺反 饋模塊、N個限位感應塊（71、72、73)及N個電機（81、82、83)，其中N為3以上是正整數 ； 所述的底座，包括N根絲桿（41、42、43)，用于承放N個可動鏡片（51、52、53)、光柵尺反 饋模塊及N個電機（81、82、83); 所述的光柵尺反饋模塊由1個光柵尺出1)、N個光柵尺讀數頭出201、6202、6203)組 成，N個光柵尺讀數頭與N個可動鏡片聯動，分別用于N個可動鏡片位移的檢測，設定光柵 尺（61)的零位（63)位于光柵尺的中間位置；所述的運動控制主控模塊（1)經所述的信號 處理模塊（2)、驅動模塊⑶與N個電機（81、82、83)相連，在所述的運動控制主控模塊（1) 的指令下，所述的驅動模塊（3)驅動電機（81)驅動相應的絲桿（41)帶動相應的可動鏡片 (51)運動，所述的相應的光柵尺讀數頭￠201)記錄所述的可動鏡片（51)在光柵尺￠1)的 位置并輸入所述的信號處理模塊（2)。
2. -種利用上述回零裝置的回零運動控制方法，其特征在于該方法包括如下步驟： 1) 確定N個可動鏡片（51、52、53)的初始位置（71、72、73)和相對零位（L1，L2，L3): 所述的N個可動鏡片（51、52、53)的初始位置（71、72、73)由相應的硬件限位感應塊 (71、72、73)的位置確定，所述的N個可動鏡片（51、52、53)的相對零位（L1，L2，L3)由事先 設定的偏離光柵尺（61)的零位（63)的位置， 2) 運動控制主控模塊有序地發出限位信號，所述的驅動模塊通過第1電機（81)驅動第 1絲桿（41)帶動第1可動鏡片（51)，當第1可動鏡片（51)到達第1限位感應塊（71)位置 時，第1可動鏡片（51)到達初始位置；通過第2電機（82)驅動第2絲桿（42)帶動第2可 動鏡片（52)，當第2可動鏡片（52)到達第2限位感應塊（72)的位置時，第2可動鏡片（51) 到達初始位置；……，第N電機（83)驅動第N絲桿（42)帶動第N可動鏡片（52)，當第N可 動鏡片（53)到達第N限位感應塊（73)的位置時，第N可動鏡片（53)到達初始位置第N可 動鏡片（53)到達初始位置； 3) 運動控制主控模塊有序地發出回零信號，所述的驅動模塊通過第N電機（83)驅動 第N絲桿（43)帶動第N可動鏡片（53)，第N可動鏡片（53)尋找到光柵尺（61)零位（63) 后并到達第N可動鏡片（53)的相對零位（L3);……，所述的驅動模塊通過第2電機（82) 驅動第2絲桿（42)帶動第2可動鏡片（52)，當第2可動鏡片（52)到達第2可動鏡片（52) 的相對零位（L2);所述的驅動模塊通過第1電機（81)驅動第1絲桿（41)帶動第1可動鏡 片（51)，當第1可動鏡片（51)到達第1可動鏡片（51)的相對零位（L1); 4) 至此所有多個可動鏡片均到達各自的零位，各可動鏡片的回零運動結束。
【文檔編號】G05D3/12GK104111591SQ201410348746
【公開日】2014年10月22日 申請日期:2014年7月22日 優先權日:2014年7月22日
【發明者】胡小邦, 張友寶, 孫征宇, 楊寶喜, 李璟, 黃惠杰 申請人:中國科學院上海光學精密機械研究所