一种双台交换激光尺测量信号切换装置及方法，该双台包括一个基座及安装在基座上的两个工件台，每个工件台对应一个激光尺测量信号切换装置；每个切换装置包括两个激光尺，两个差分变单端模块，一个信号处理单元，一个切换模块，一个单端变差分模块和一个驱动器；每个激光尺由激光头和细分盒组成。在双台交换过程中，当两个工件台运动到一定位置时，切换模块产生一个切换信号，输入给信号处理单元，通过信号处理单元中的切换逻辑可以实现两路激光尺信号的快速切换，避免因工件台遮挡激光尺而产生的测量错误。本方案切换时间小于电机驱动器的采样周期，从而避免了切换过程中的信号丢失问题，保证了工件台的运动定位精度。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种激光尺測量信号切換装置及其方法，特别涉双エ件台激光尺測量信号高速电子切换电路，属于半导体装备领域。
技术介绍
具有纳米级运动定位精度的超精密 微动台是半导体装备关键部件之一，如光刻机中的硅片台、掩模台等。作为光刻机关键系统的硅片超精密运动控制定位系统(以下简称エ件台)的运动精度和工作效率很大程度上决定了光刻机的分辨率和曝光效率。目前在集成电路生产过程中，芯片的线宽非常小(目前最小线宽已经达到22nm)，为保证光刻的套刻精度和分辨率，要求エ件台具有极高的运动定位精度；另一方面，从提高生产率的角度考虑，要求不断提高工件台的步进和曝光扫描的运动速度，而速度的提高将不可避免导致系统动态性能的恶化，需要采取大量的技术措施保障和提高工件台的运动精度。因此目前光刻机普遍使用的是双エ件台结构，其中一个エ件台用于曝光，第二个エ件台用于曝光准备工作，从而大大提闻了生广效率。目前采用的光刻机エ件台双台交换系统的示意图如图I所示。该系统包含用于曝光的第一エ件台和用于预处理的第二エ件台，两个エ件台设置在同一长方形基台上，长边为X方向，短边为Y方向，每个エ件台都可以沿着X方向和Y方向运动；在Y方向基台两侧对称放置两个激光尺，用于测量第一エ件台和第二エ件台在X方向的位移。这样的布置方案会产生ー个问题，如图I中，如果第二エ件台运动到第一エ件台右侧时，会遮挡住第一激光尺的光信号，第一激光尺测得的读到的数据会产生错误。还有其他类似的错误情况可能发生。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种应用于激光尺測量信号的高速电子切換方案，用以解决光刻机双台交换过程中切换激光尺信号问题，该方案可以避免信号切换过程中产生的信号丢失问题，从而保证エ件台的运动定位精度。本专利技术的技术方案如下一种双台交换激光尺測量信号切換装置，该双台包括一个基座及安装在基座上的两个エ件台，每个エ件台对应ー个激光尺測量信号切換装置，其特征在于每个激光尺測量信号切換装置包括两个激光尺、两个差分变单端模块、ー个信号处理单元、ー个单端变差分模块、一个切换模块和一个驱动器；每个激光尺由激光头和细分盒组成，激光尺的激光头沿X方向对称固定安装在基台上，激光尺测得的信号通过细分盒输出三路差分信号；每个差分变单端模块与激光尺的细分盒相连，将从细分盒输入的差分信号变为单端信号输出；切换模块与信号处理单元相连，产生切換信号，经整形后输入到信号处理单元；信号处理单元的输入端分别与两个差分变单端模块和切换模块相连，在信号处理单元中以切换信号作为选择信号，实现两路激光尺信号切换逻辑；信号处理单元的输出端与单端变差分模块相连，该单端变差分模块将从信号处理单元输入的单端信号转变成差分信号，然后输出给控制エ件台运动的驱动器。本专利技术提供的一种双台交换激光尺測量信号切換方法，其特征在于该方法按如下步骤进行I)设初始时刻第一エ件台坐标位置(x1Q, y10),第二エ件台坐标位置(x2Ci，y2ci);当第一エ件台和第二エ件台交換位置时，第一エ件台沿X方向运动，第二エ件台沿着与第一エ件台相反的方向运动，此时由第一激光尺測量第一エ件台X方向的位置，通过第一激光头采集数据，经过第一细分盒将三路差分信号A+/A-、B+/B-和C+/C-输出给第一差分变单端模块，第一差分变单端模块将三路差分信号转变为单端信号，然后输入给第一信号处理単元，再由第一信号处理单元输入到第一单端变差分模块，最后由第一单端变差分模块输入到第一驱动器控制电机运动；由第二激光尺測量第二エ件台X方向的位置，通过第二激光头采集数据，经过第 ニ细分盒将三路差分信号A+/A-、B+/B-、C+/C-输出给第二差分变单端模块，第二差分变单端模块将三路差分信号转变为单端信号，然后输入给第二信号处理单，再由第二信号处理单输入到第二单端变差分模块，最后由第二单端变差分模块输入到第二驱动器控制电机运动；2)当第二エ件台运动至(x2, y2)，第一エ件台运动至(X1, Y1)时，第一切换模块产生一个切换信号，经过信号整形输入给第一信号处理单元，通过第一信号处理单元中的激光尺切换逻辑，将原来用于测量第一エ件台的第一激光尺切換至第三激光尺，由第三激光尺測量第一エ件台X方向的位置，通过第三激光头采集数据，经过第三细分盒将三路差分信号输出给第三差分变单端模块，第三差分变单端模块将第三激光尺采集的信号转变为单端信号输入给第一信号处理单元，再由第一信号处理单元输入到第一单端变差分模块，最后由第一单端变差分模块输入到第一驱动器控制电机运动。采用本专利技术的高速电子切換方案可以解决双エ件台交换过程中激光尺切换的问题，当第二エ件台运动到一定位置时(挡住第一エ件台的激光尺信号之前)，切换模块会产生ー个切换脉冲信号，通过信号处理单元中的激光切换逻辑就会切换测量位置信息的激光尺。特别的，如果是第二エ件台挡住了測量第一エ件台X方向位置的一侧激光尺，通过本专利技术的激光尺信号切換方案，就会切换到另一侧激光尺測量第一エ件台X方向位置。采用本专利技术可以实现两激光尺的快速切換，切换时间小于激光尺驱动器的采样周期，避免了激光尺测量过程中位置信号的丢失，保证了エ件台的运动定位精度，电路结构简単，性能稳定。附图说明图I为现有技术中双台交换激光尺布置方案示意图。图2为本专利技术提供的双台交换前激光尺布置方案示意图。图3为本专利技术提供的双台交换过程中激光尺布置方案示意图。图4为エ件台位置示意图。图5为第一エ件台激光尺測量信号高速切換装置的结构原理示意图。图6为第二エ件台激光尺測量信号高速切換装置的结构原理示意图。图中I-第一エ件台，2-第二エ件台，3-基台；101-第一激光尺，201-第二激光尺；102-第三激光尺，202-第四激光尺；101. I-第一激光头，101. 2-第一细分盒；102. I-第三激光头，102. 2-第三细分盒；103_第一差分变单端模块，104-第三差分变单端模块；105-第一信号处理单兀，106-第一切换模块；107-第一单端变差分模块，108-第一驱动器；201. I-第二激光头，201. 2-第二细分盒；202. 1_第四激光头，202. 2-第四细分盒；203_第ニ差分变单端模块，204-第四差分变单端模块；205-第二信号处理单元，206-第二切换模块；207_第二单端变差分模块，208-第二驱动器。具体实施例方式下面结合附图对本专利技术的原理、结构和工作过程来进ー步说明本专利技术。 图I为现有技术中的双台交换激光尺布置方案示意图。该方案包含第一エ件台I和第二エ件台2，布置在同一长方形基台3上，长边为X方向，短边为Y方向，两エ件台都可以沿着X方向和Y方向运动；在基台Y方向两侧对称放置一对激光尺即用于測量第一エ件台位置的第一激光尺101和用于测量第二エ件台位置的第二激光尺201。图2为本专利技术提供的双台交换前激光尺布置方案示意图(交换前的状态)，包括第一エ件台I和第二エ件台2，布置在同一长方形基台3上，长边为X方向，短边为Y方向，两エ件台都可以沿着X方向和Y方向运动；在基台Y方向两侧分别放置两个激光尺第一激光尺101和第三激光尺102，且沿Y方向对称布置，第二激光尺201和第四激光尺202沿Y方向对称布置；其中第一激光尺101和第三激光尺102用于测量第一エ件台I在X方向的位置，第本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种双台交换激光尺测量信号切换装置，该双台包括一个基座及安装在基座上的两个工件台，每个工件台对应一个激光尺测量信号切换装置，其特征在于每个激光尺测量信号切换装置包括两个激光尺、两个差分变单端模块、一个信号处理单元、一个单端变差分模块、一个切换模块和一个驱动器；每个激光尺由激光头和细分盒组成，激光尺的激光头沿X方向对称固定安装在基台上，激光尺测得的信号通过细分盒输出三路差分信号；每个差分变单端模块与激光尺的细分盒相连，将从细分盒输入的差分信号变为单端信号输出；切换模块与信号处理单元相连，产生切换信号，经整形后输入到信号处理单元；信号处理单元的输入端分别与两个差分变单端模块和切换模块相连，在信号处理单元中以切换信号作为选择信号，实现两路激光尺信号切换逻辑；信号处理单元的输出端与单端变差分模块相连，该单端变差分模块将从信号处理单元输入的单端信号转变成差分信号，然后输出给控制工件台运动的驱动器。2.一种采用如权利要求I所述装置的双台交换激光尺测量信号切换方法，其特征在于该方法按如下步骤进行 1)设初始时刻第一工件台(I)坐标位置(X1(l，y1(l)，第二工件台(2)坐标位置(x2CI,y20)；当第一工件台(I)和第二工件台(2)交换位置时，第一工件台(I)沿X方向运动，第二工件台(2)沿着与第一工件台相反的方向运动，此时由第一激光尺(101)测量第一工件台(I) X方向的位置，通过第一激光头(101. I)采集数据，经过第一细分盒(101. 2)将三路差分信号A+/A-、B+/B-和C+/C-输出给第一差分变单端模块(103)，第一差分变单端模块(103...
【专利技术属性】
技术研发人员：朱煜，张鸣，杨开明，成荣，李鑫，胡金春，穆海华，余东东，尹文生，蒋毅，
申请(专利权)人：清华大学，
类型：发明
国别省市：
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