基于光刻机的传感器标定方法及系统

本发明涉及半导体装备技术领域，特别涉及一种基于光刻机的传感器标定方法及系统。

背景技术：

光刻机双工件台由于系统复杂，对精度要求高，安装有大量传感器来监测系统各项指标。传感器信号受系统环境与实际使用场景的影响较大，因此需要通过标定来保证传感器的测量精度。

本发明所采用的电涡流传感器应用于光刻机双工件台系统中，该系统具有较高的精度要求，因此传感器需要进行标定，以获得更高的精度。传感器的数据经过ad采样后传递给fpga，fpga直接对传感器数据进行标定及临界值处理，转化为电压值，并进行阈值判断等操作。由于传感器count值的首位为符号位，0代表正电压，1代表负电压，这导致count值与电压值之间的对应关系是分段的，在count值0x1ffff到0x20000处会产生从正电压最大值到负电压最大值的跳变，从而产生数据异常，严重影响系统性能。而如果对数据进行分段标定，则对同一传感器需要两套标定数据，比较费时。

技术实现要素：

为了解决现有技术中存在的问题和满足本领域未来的发展需求，本发明提供了一种基于光刻机的传感器标定方法，包括：

安装传感器于光刻机的工件台，所述传感器用于测量工件台的位移，传感器将位移转换为电压，通过模数转换器转换成数字信号；

在传感器测量工件台的位移之前，向模数转换器输入设定范围的电压，获得多个电压值对应的多个数字值，采用曲线拟合方法拟合电压值和数字值的曲线；

传感器测量工件台的位移，通过模数转换器转换成数字信号，将数字信号进行平移变换；

通过所述曲线对所述数字信号进行标定；

对标定后的数字信号进行溢出值处理；

将溢出值处理后的数字信号进行反平移变换，获得的数字信号作为原始信号。

可选地，所述将数字信号进行平移变换，具体为：

将数字信号减去设定值，获得更新后的数字信号，所述设定值使得更新后的数字信号在负电压最大值和正电压最大值对应的数字信号范围内。

可选地，所述传感器的正电压最大值对应的数字信号为第一电压，所述负电压最大值对应的数字信号为第二电压，所述设定值为第三电压。

可选地，所述通过所述曲线对所述数字信号进行标定，具体为：

采用曲线拟合方法拟合电压值和数字值的直线；

根据传感器测量工件台的位移之前拟合的直线的斜率和截距获得更新后的数字信号对应的电压值。

可选地，所述对标定后的数字信号进行溢出值处理，具体为：

将超过正电压最大值的更新后的数字信号对应的电压值设定为正电压最大值；

将小于负电压最大值的更新后的数字信号对应的电压值设定为负电压最大值。

可选地，所述在传感器测量工件台的位移之前，向模数转换器输入设定范围的电压具体为：向模数转换器等差输入设定范围的电压。

可选地，所述设定范围为传感器的负电压最大值到正电压最大值。

可选地，还包括：

判断原始信号对应的电压值是否超过设定的电压阈值；

如果超过设定的电压阈值，工件台停机；

如果不超过设定的电压阈值，传感器继续测量工件台位移。

根据本发明的另一个方面，提供一种基于光刻机的传感器标定系统，包括：

模数转换器，传感器将测量的工件台的位移转换为电压，通过模数转换器转换成数字信号；

处理器，对数字信号进行平移变换与标定，对标定后的数字信号进行溢出值处理，再进行反平移变换转化为原始信号，

其中，所述处理器包括：

第一标定模块，在传感器测量工件台的位移之前，向模数转换器输入设定范围的电压，获得多个电压值对应的多个数字值，采用曲线拟合方法拟合电压值和数字值的曲线；

平移变换模块，传感器测量工件台的位移，通过模数转换器转换成数字信号，将数字信号进行平移变换

第二标定模块，通过第一标定模块获得的曲线对数字信号进行标定；

溢出值处理模块，对第二标定模块标定后的数字信号进行溢出值处理；

反平移变换模块，将溢出值处理模块处理后的数字信号进行反平移变换，获得的数字信号作为原始信号。

可选地，所述处理器还包括：

阈值比较模块，判断原始信号对应的电压值是否超过设定的电压阈值，如果超过设定的电压阈值，发送停机信号给工件台；如果不超过设定的电压阈值，发送信号给传感器，传感器继续测量工件台位移

本发明上述基于光刻机的传感器标定方法及系统针对在光刻机双工件台中，传感器标定数据可能产生跳变异常的情况，提出一种传感器标定与临界值处理方法及系统，能够快速对传感器数据进行标定，并正确处理临界值，从而提高双工件台控制系统的控制精度与稳定性。

附图说明

图1为本发明所述基于光刻机的传感器标定方法的流程图；

图2为本发明所述基于光刻机的传感器标定方法的一个具体实施例的流程图；

图3为本发明所述基于光刻机的传感器标定系统的构成框图。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

图1为本发明所述基于光刻机的传感器标定方法的流程图，如图1所示，所述传感器标定方法包括：

步骤s1，安装传感器于光刻机的工件台，所述传感器用于测量工件台的位移，传感器将位移转换为电压，通过模数转换器转换成数字信号；

步骤s2，在传感器测量工件台的位移之前，向模数转换器输入设定范围的电压，获得多个电压值对应的多个数字值，采用曲线拟合方法拟合电压值和数字值的曲线；

步骤s3，传感器测量工件台的位移，通过模数转换器转换成数字信号，将数字信号进行平移变换；

步骤s4，通过所述曲线对所述数字信号进行标定；

步骤s5，对标定后的数字信号进行溢出值处理；

步骤s6，将溢出值处理后的数字信号进行反平移变换，获得的数字信号作为原始信号。

在一个实施例中，在步骤s3中，所述将数字信号进行平移变换，具体为：

将数字信号减去设定值，获得更新后的数字信号，所述设定值使得更新后的数字信号在负电压最大值和正电压最大值对应的数字信号范围内。

可选地，所述传感器的正电压最大值对应的数字信号为第一电压，所述负电压最大值对应的数字信号为第二电压，所述设定值为第三电压，例如，第一电压为0x1ffff，第二电压为-0x20000，第三电压为0x40000。

在一个实施例中，在步骤s4中，所述通过所述曲线对所述数字信号进行标定，具体为：

采用曲线拟合方法拟合电压值和数字值的直线；

根据传感器测量工件台的位移之前拟合的直线的斜率和截距获得更新后的数字信号对应的电压值。

在一个实施例中，在步骤s5中，所述对标定后的数字信号进行溢出值处理，具体为：

将超过正电压最大值的更新后的数字信号对应的电压值设定为正电压最大值；

将小于负电压最大值的更新后的数字信号对应的电压值设定为负电压最大值。

在一个实施例中，所述在传感器测量工件台的位移之前，向模数转换器输入设定范围的电压具体为向模数转换器等差输入设定范围的电压。

在一个实施例中，所述设定范围为传感器的负电压最大值到正电压最大值。

在一个实施例中，基于光刻机的传感器标定方法还包括：

判断原始信号对应的电压值是否超过设定的电压阈值；

如果超过设定的电压阈值，工件台停机；

如果不超过设定的电压阈值，传感器继续测量工件台位移。

在本发明的一个实施例中，如图2所示，传感器为电涡流传感器，电涡流传感器输出的电压值与模数转换器adc采样得到的count值(数字值)的对应关系，可选地，电涡流传感器输出-10v到+10v范围内的电压，count值为18位二进制数，0x00000到0x1ffff对应0到10v，0x20000到0x3ffff对应-10v到0v。

工件台在电机和控制系统驱动下执行运动后，在x、y、z三个方向会产生位移。电涡流传感器测量位移量后，将模拟电压信号输入到底层板卡ai通道，由底层板卡对模拟信号进行ad转换(通过板卡实现模数转换器的功能)，转换为数字信号a存放于fpga的寄存器中。首先对初始数字信号a进行平移变换与标定，然后对标定后的数据进行溢出值处理，最后再做反平移变换将信号转化为原始信号。

基于光刻机的电涡流传感器的标定方法包括：

电涡流传感器测量工件台位置，并将模拟信号通过ai口传递给底层板卡。底层板卡中的ad转换器(模数转换器)将模拟信号采样为18位原始数字信号a，存入fpga的寄存器中；

判断原始数字信号a是否大于0x1ffff；

将原始数字信号a中大于0x1ffff的数据全部减去0x40000，得到一组新的数字信号b，b取值范围为-0x20000到+0x1ffff。

向ai通道依次等差输入-10v到+10v中的电压(例如利用万用表向)向ai通道依次等差输入-10v到+10v中的电压，每个电压对应一个count值。测得对应的count值，通过最小二乘法拟合出一条电压值-count值直线，设斜率为a，截距为b，纵轴为电压值，横轴为标定前count值。

将数字信号b代入直线表达式，可得电压值c＝a·b+b。对于电压值c中大于+10v的部分，令其等于+10v；对于电压值c中小于-10v的部分，令其等于-10v。

将标定与临界值处理后得到的电压值进行电压阈值判断。若超出电压阈值，则停机；否则转到第一步，循环执行标定方法。

图3是本发明所述基于光刻机的传感器标定系统的构成框图的示意图，如图3所示，所述基于光刻机的传感器标定系统10包括：

模数转换器1，传感器将测量的工件台的位移转换为电压，通过模数转换器转换成数字信号；

处理器2，对数字信号进行平移变换与标定，对标定后的数字信号进行溢出值处理，再进行反平移变换转化为原始信号，

其中，所述处理器2包括：

第一标定模块21，在传感器测量工件台的位移之前，向模数转换器输入设定范围的电压，获得多个电压值对应的多个数字值，采用曲线拟合方法拟合电压值和数字值的曲线；

平移变换模块22，传感器测量工件台的位移，通过模数转换器转换成数字信号，将数字信号进行平移变换

第二标定模块23，通过第一标定模块获得的曲线对数字信号进行标定；

溢出值处理模块24，对第二标定模块标定后的数字信号进行溢出值处理；

反平移变换模块25，将溢出值处理模块处理后的数字信号进行反平移变换，获得的数字信号作为原始信号。

在一个实施例中，所述处理器还包括：

阈值比较模块26，判断原始信号对应的电压值是否超过设定的电压阈值，如果超过设定的电压阈值，发送停机信号给工件台；如果不超过设定的电压阈值，发送信号给传感器，传感器继续测量工件台位移。

当然，本发明还可有其它多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，本领域技术人员可根据本发明做出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都属于本发明的权利要求的保护范围。