[发明专利]一种光刻投影物镜环境采集控制系统及其控制方法

说明书

技术领域

本发明属于光刻投影物镜控制领域，具体涉及一种光刻投影物镜环境采集控制系统及其控制方法。

背景技术

光刻投影物镜是一种超精密光学系统，是光刻机中的核心部件，它是影响光刻分辨力和线宽的关键。随着光刻精度的提高，对环境的要求如对环境温度、气压、洁净度等的要求，也越来越苛刻。物镜内部存在大量的热源包括各种电机及准分子激光器等，温度的变化会导致物镜焦面位置改变和影响物镜的成像质量，同时物镜内部需要密封环境及高纯、洁净的氮气防止空气进入投影物镜内部污染光学镜片，同时需要保证氮气具有恒定压力和流量，降低对光学表面面形的影响。

环境采集控制系统是为了保障投影物镜正常工作情况下的温度、压力、洁净度等环境参数稳定。光刻投影物镜环境采集控制系统可以分为水冷循环温度控制模块、高纯氮气循环控制模块。其中水冷循环温度控制模块可利用内循环恒温水箱及电磁阀等执行器件提供物镜水套温度、流量恒定、可调的循环水，并采用布置在不同位置的多只温度传感器作为反馈，通过闭环控制算法实现。但是，内循环恒温水箱及电磁阀等执行器会产生大量的热量，产生的热功率会影响投影物镜的成像质量；高纯氮气循环控制模块可利用减压阀组、纯化器、过滤器等执行器件将外部氮气调节，并采用压力传感器、流量传感器等作为反馈，通过闭环控制算法提供物镜内部氮气循环使用。但是，气动元件也会产生大量热量及振动，会影响投影物镜的成像质量。在光刻机整机内部，光刻投影物镜环境采集控制系统与光刻投影物镜的走线距离约为10-15米，温度传感器、压力传感器、流量传感器等模拟信号需要转化为数字信号进行远距离传输。同时水冷温度控制需要满足大时间热响应常数投影物镜的超高精度(±0.01℃)要求，高纯氮气循环控制模块需要满足超高纯度(氮气含量99.999999％)、颗粒度(最大3nm)、恒定流量(12NL/H)、压力(100±10pa)。因此，需要一种光刻投影物镜环境采集控制系统结构。

发明内容

为了解决现有技术存在的控制机箱热功率影响成像质量、传感器模拟信号远距离信号衰减和光刻系统内温度、压力、洁净度响应时间及超高精度要求等技术问题，本发明提出一种光刻投影物镜环境采集控制系统及其控制方法。

本发明解决技术问题所采取的技术方案如下：

一种光刻投影物镜环境采集控制系统包括控制机箱、采集驱动机箱、模数转换机箱、多种执行器和多种传感器；所述控制机箱内包括标准VME背板、主控板卡和光纤通信板卡，所述主控板卡和光纤通信板卡插在所述标准VME背板上，所述采集驱动机箱内包括非标VME背板、环境控制算法板卡和环境采集驱动板卡，所述环境控制算法板卡和环境采集驱动板卡插在所述非标VME背板上，所述模数转换机箱内包括模数转换板卡及接口转换卡；所述光纤通信板卡通过光纤传输链路与环境控制算法板卡连接，环境采集驱动板卡通过数字信号传输链路与模数转换板卡或接口转换卡连接，环境采集驱动板卡传输链路与多种执行器连接，模数转换板卡或接口转换卡通过低压模拟信号传输链路与多种传感器连接，所述多种传感器布置在所述光刻投影物镜上，所述多种执行器布置在整机环控机柜内；所述环境采集驱动板卡分别通过自定义数字信号前连接器和供电信号连接器与所述非标VME背板连接，所述非标VME背板通过自定义数字信号后连接器与所述环境控制算法板卡连接；

所述控制机箱、采集驱动机箱和模数转换机箱放置在光刻机整机控制机柜中，所述控制机箱和采集驱动机箱与光刻投影物镜之间的距离D的取值范围为：10m≤D≤15m，所述模数转换机箱与光刻投影物镜之间的距离d的取值范围为：2m≤d≤3m。

所述模数转换机箱内有自定义的抽排方式，并通过光刻机整机的散热系统将产生的热量抽排走，产生的热功率不会影响投影物镜。

光纤通信板卡的尺寸符合VME总线系统规范中的单高模板尺寸，具有VME总线系统规范的从模块功能，光纤通信板卡上的连接器采用VME总线系统规范中的P1连接器。

所述环境控制算法板卡上设置有光纤连接器，所述光纤通信板卡通过光纤传输链路与光纤连接器连接，所述环境采集驱动板卡上设置有传感器数字信号连接器和多种执行器驱动信号连接器，所述传感器数字信号连接器通过数字信号传输链路与所述模数转换板卡或接口转换卡连接，所述驱动信号连接器通过驱动信号传输链路与多种执行器连接。