光刻机工件台与掩模台同步控制研究

摘要

步进扫描光刻机是当前集成电路制造的主流装备,其研制涉及到光学、机械、精密测量、控制等多个学科,是集成电路装备中最精密、研制难度最大的设备之一。工件台与掩模台的同步控制技术是随着步进扫描光刻机的技术发展而提出的,同步控制性能直接影响光刻机的分辨率和套刻精度,是步进扫描光刻机的关键技术之一。
　　本文针对同步控制问题,从同步控制策略和同步控制算法两方面着手,先分析了交叉耦合和主从同步控制策略的特点以及ASML公司采用的同步控制策略。然后从扫描曝光是重复运动过程这一特点考虑,提出用迭代学习控制来进行同步控制算法设计,并从理论上证明迭代学习律的收敛性。
　　同步控制卡是步进扫描光刻机控制系统的核心控制板卡之一,高性能同步控制卡是实现高速运算处理和高精度同步控制的基础。先规划了以高性能DSP和FPGA为核心器件的同步控制卡总体方案,DSP以TI公司的TMS320C6414为中央处理器,可以实现高速数据运算处理,FPGA采用Altera公司的EP2S60F1020为接口接入芯片,为满足多种接口接入通信,然后进行了各电路模块的详细设计。
　　同步控制卡的各接口通过FPGA接入,需要设计相应的接口逻辑模块。先规划了接口逻辑的总体框图,以FPGA的双口RAM为缓存,连接各接口逻辑模块和DSP的EMIF接口逻辑模块,然后根据各接口的工作原理进行逻辑模块设计,并进行了实测验证。
　　为了验证提出的迭代学习同步控制算法性能,对工件台和掩模台系统建立了动力学模型,先设计了常规的PID控制器,采用位置环、速度环和电流环来实现,用3阶S曲线作为输入信号进行仿真。然后在此基础上设计了迭代学习律进行仿真,并比较了两种算法的同步控制性能。

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第1章 绪 论

1.1课题背景与研究意义

1.2国内外光刻机发展概况

1.3光刻机工件台与掩模台同步控制技术的发展概况

1.4迭代学习控制研究现状

1.5本文的研究内容

第2章 工件台与掩模台同步控制理论

2.1引言

2.2同步控制问题描述

2.3同步控制策略

2.4迭代学习同步控制算法

2.5本章小结

第3章 同步控制卡硬件设计

3.1引言

3.2步进扫描光刻机控制系统构成

3.3同步控制卡硬件总体方案

3.4同步控制卡外设接口设计

3.5同步控制卡辅助电路设计

3.6本章小结

第4章 同步控制卡接口逻辑设计

4.1引言

4.2 FPGA逻辑设计的总体方案

4.3 DSP的EMIFA接口逻辑设计

4.4 VME总线接口逻辑设计

4.5光纤接口逻辑模块设计

4.6串口接口逻辑设计

4.7 DA接口逻辑模块设计

4.8 VME自定义总线接口逻辑模块设计

4.9本章小结

第5章 工件台与掩模台同步控制仿真

5.1引言

5.2工件台与掩模台系统的动力学模型

5.3 PID同步控制仿真

5.4迭代学习同步控制仿真

5.5本章小结

结论

参考文献

攻读硕士期间发表的学术论文

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