用于光刻机的多路激光二极管驱动控制系统及其控制方法技术方案

本发明专利技术涉及用于光刻机的多路激光二极管驱动控制系统及控制方法，MPU分别连接三个LD组驱动单元、与门二和与门三以及固态继电器；与门一的输出端连接与门二和与门三，与门二的输出端连接多路模拟开关，与门三的输出端连接多路模拟开关；模拟接口的输出控制端连接多路模拟开关；数模转换器的输出端口连接多路模拟开关；可调电阻的可调端连接多路模拟开关；多路模拟开关的输出端分别连接三个LD组驱动单元；防浪涌二极管的一端接地，另一端与驱动电源输出并联接固态继电器的输入端；固态继电器的输出端分别连接三个LD组驱动单元；三个LD组驱动单元的电流感应电压输出端分别连接模数转换器和加法放大器；有效避免电路受浪涌电压冲击。冲击。冲击。

【技术实现步骤摘要】
用于光刻机的多路激光二极管驱动控制系统及其控制方法


[0001]本专利技术涉及一种用于光刻机的多路激光二极管驱动控制系统及其控制方法。

技术介绍

[0002]目前，在半导体行业中，光刻机、曝光机以及PCB等加工中，都会涉及激光器的应用，由于受加工材料的限制，对激光波长、激光功率以及成本控制的考量，大多数激光器都会采用多个小功率激光二极管级联的方式来获得所需更高连续激光功率，并通过激光合束并整形得到行业内所需加工条件。但相应的激光驱动器经常出现上电烧毁激光二极管，无法检测各通道电流、特定电流下光源闪烁等问题。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的是克服现有技术存在的不足，提供一种用于光刻机的多路激光二极管驱动控制系统及其方法。
[0004]本专利技术的目的通过以下技术方案来实现：
[0005]用于光刻机的多路激光二极管驱动控制系统，特点是：通信接口的通信端口连接MPU的通信端口，MPU的三个I/O引脚分别连接至LD组驱动单元一、LD组驱动单元二、LD组驱动单元三的使能输入端；MPU的两个I/O引脚分别连接至与门二和与门三的输入端；MPU的一个I/O引脚连接至固态继电器的控制引脚输入端；MPU的I2C总线端口连接模数转换器的I2C总线端口；MPU的SPI总线端口连接数模转换器的SPI总线端口；与门一的输出端连接至与门二和与门三的输入端；与门二的输出端连接多路模拟开关的选择端口一，与门三的输出端连接多路模拟开关的选择端口二；模拟接口的输出控制端连接至多路模拟开关的模拟输入端口一；数模转换器的输出端口连接至多路模拟开关的模拟输入端口二；可调电阻的可调端连接至多路模拟开关的模拟输入端三；可调电阻的一端连接地GND，另一端连接基准电压单元的输出端；多路模拟开关的输出端分别连接至LD组驱动单元一、LD组驱动单元二、LD组驱动单元三的电流设定输入端；防浪涌二极管的一端接地GNG，另一端与驱动电源输出并联接至固态继电器的输入端；固态继电器的输出端分别连接至LD组驱动单元一、LD组驱动单元二、LD组驱动单元三的电源输入端；LD组驱动单元一的电流感应电压输出端连接至模数转换器的模拟输入端口一以及加法放大器的输入端口一；LD组驱动单元二的电流感应电压输出端连接至模数转换器的模拟输入端口二以及加法放大器的输入端口二；LD组驱动单元三的电流感应电压输出端连接至模数转换器的模拟输入端口三以及加法放大器的输入端口三；加法放大器输出端连接至比较器一的输入端；比较器一的输出端连接至与门一的输入端；温度传感器的输出端连接至比较器二的输入端、模拟接口的输入端以及模数转换器的模拟输入端口四；比较器二的输出端连接至与门一的输入端。
[0006]进一步地，上述的用于光刻机的多路激光二极管驱动控制系统，其中，所述LD组驱动单元一、LD组驱动单元二与LD组驱动单元三的结构相同，包含运算放大器一、三极管一、运算放大器二以及三极管二，电容一一端接地，另一端连接电流设定端，且连接至运算放大
器一的正输入端；运算放大器一的负输入端与电容二、电阻一、电阻五的一端以及运算放大器二的输出端连接；运算放大器一的输出端与电容二的另一端、电阻二以及电容三的一端连接；电阻一的另一端与电容三的另一端连接；运算放大器二的正输入端与电流传感器的信号输出端连接同时连接至系统的电流电压输出端；运算放大器二的负输入端与电阻五的另一端以及电阻六的一端连接；电阻六的另一端与地连接；电阻二的另一端与三极管一的基极以及三极管二的集电极连接；三极管一集电极与电源输入端连接；三极管一的发射极端与LD一正极相连接；LD一的负极与LD二的正极相连接；LD二的负极与LD三的正极连接；LD三的负极与LD四的正极连接；LD四的负极与电流传感器的输入端连接；电流传感器的输出端接地；三极管二的基极与电阻三的一端以及电阻四的一端连接；三极管二的发射极接地；电阻三的另一端接使能端；电阻四的另一端接电源VCC。
[0007]进一步地，上述的用于光刻机的多路激光二极管驱动控制系统，其中，所述LD一、LD二、LD三、LD四为串联连接方式。
[0008]进一步地，上述的用于光刻机的多路激光二极管驱动控制系统，其中，所述电阻三的电阻值为1k欧姆，电阻四的电阻值为6.8k欧姆，电源VCC的电压为5V。
[0009]进一步地，上述的用于光刻机的多路激光二极管驱动控制系统，其中，所述电阻一的电阻值为1k欧姆，电容二的电容量为10uF，电容三的电容量为0.01uF。
[0010]本专利技术用于光刻机的多路激光二极管驱动控制方法，上电后MPU进行状态初始化，此时固态继电器控制端未得电，驱动电源未作用于LD组驱动单元一、LD组驱动单元二、LD组驱动单元三，同时由于瞬态抑制二极管具有防浪涌电压，上电瞬间对驱动电源输出起到过压保护，防止损坏后级电路，由于固态继电器未打开，上电瞬间LD组驱动单元一、LD组驱动单元二、LD组驱动单元三并未得电，保护各组激光二极管；当MPU初始化完成后，固态继电器的控制端，驱动电源输出通过固态继电器作用于LD组驱动单元一、LD组驱动单元二、LD组驱动单元三得电；
[0011]控制LD组驱动电流大小有三种方式，上位机通过通信接口发送指令给MPU，MPU根据控制指令切换控制模式，使MPU输入至与门二和与门三的两路I/O具有不同的逻辑组合，正常工作情况，比较器一和比较器二的输出均为高电平，因此与门一输出为高，使与门二和与门三一端输入为高，从而使MPU的两路I/O逻辑组合直接作用于多路模拟开关的选通端，当选通端为00时，多路模拟开关输入选择可调电阻的可调端电压，进而使多路模拟开关的输出与可调电阻的可调端电压保持一致，该模式为手动调节模式，用于测试；当选通端为01时，多路模拟开关输入选择模拟接口的输出调节电压，进而使多路模拟开关的输出与模拟接口的输出电压保持一致，该模式为外部模拟接口控制，快速实时调节，采用该模式进行加工，系统上电后默认选择该模式；当选通端为10时，多路模拟开关输入选数模转换器的输出电压，进而使多路模拟开关的输出与数模转换器的输出电压保持一致，该模式为上位机指令控制模式；多路模拟开关的输出电压同时作用于LD组驱动单元一、LD组驱动单元二、LD组驱动单元三的电流调节输入端，从而调节激光器的电流，保证各LD组输出电流一致。
[0012]更进一步地，上述的用于光刻机的多路激光二极管驱动控制方法，其中，手动调节模式下，通过基准电压单元的输出高精度电压，调节可调电阻调节激光器电流，调节激光功率，当手动调节测试完成后，将可调电阻的可调端输出调制零位电压；在外部控制模式下，可直接通过模拟接口输入既定电压，从而调节激光器电流和功率；在指令控制模式下，用户
由上位机发送控制电流指令给MPU，MPU根据标定参数和换算关系将相应的电流参数转换成数字量后发送至数模转换器，从而调节激光器电流和功率。
[0013]更进一步地，上述的用于光刻机的多路激光二极管驱动控制方法，其中，LD组驱动单元一、LD组驱动单元二、LD组驱动单元三内置有相应的电流传感器测量电流大小，电流通过电压量输本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.用于光刻机的多路激光二极管驱动控制系统，其特征在于：通信接口(1)的通信端口连接MPU(2)的通信端口，MPU(2)的三个I/O引脚分别连接至LD组驱动单元一(10)、LD组驱动单元二(11)、LD组驱动单元三(12)的使能输入端；MPU(2)的两个I/O引脚分别连接至与门二(5)和与门三(6)的输入端；MPU(2)的一个I/O引脚连接至固态继电器(13)的控制引脚输入端；MPU(2)的I2C总线端口连接模数转换器(3)的I2C总线端口；MPU(2)的SPI总线端口连接数模转换器(7)的SPI总线端口；与门一(4)的输出端连接至与门二(5)和与门三(6)的输入端；与门二(5)的输出端连接多路模拟开关(8)的选择端口一，与门三(6)的输出端连接多路模拟开关(8)的选择端口二；模拟接口(17)的输出控制端连接至多路模拟开关(8)的模拟输入端口一；数模转换器(7)的输出端口连接至多路模拟开关(8)的模拟输入端口二；可调电阻(20)的可调端连接至多路模拟开关(8)的模拟输入端三；可调电阻(20)的一端连接地GND，另一端连接基准电压单元(9)的输出端；多路模拟开关(8)的输出端分别连接至LD组驱动单元一(10)、LD组驱动单元二(11)、LD组驱动单元三(12)的电流设定输入端；防浪涌二极管(21)的一端接地GNG，另一端与驱动电源(14)输出并联接至固态继电器(13)的输入端；固态继电器(13)的输出端分别连接至LD组驱动单元一(10)、LD组驱动单元二(11)、LD组驱动单元三(12)的电源输入端；LD组驱动单元一(10)的电流感应电压输出端连接至模数转换器(3)的模拟输入端口一以及加法放大器(15)的输入端口一；LD组驱动单元二(11)的电流感应电压输出端连接至模数转换器(3)的模拟输入端口二以及加法放大器(15)的输入端口二；LD组驱动单元三(12)的电流感应电压输出端连接至模数转换器(3)的模拟输入端口三以及加法放大器(15)的输入端口三；加法放大器(15)输出端连接至比较器一(16)的输入端；比较器一(16)的输出端连接至与门一(4)的输入端；温度传感器(18)的输出端连接至比较器二(19)的输入端、模拟接口(17)的输入端以及模数转换器(3)的模拟输入端口四；比较器二(19)的输出端连接至与门一(4)的输入端。2.根据权利要求1所述的用于光刻机的多路激光二极管驱动控制系统，其特征在于：所述LD组驱动单元一(10)、LD组驱动单元二(11)与LD组驱动单元三(12)的结构相同，包含运算放大器一(23)、三极管一(28)、运算放大器二(34)以及三极管二(39)，电容一(22)一端接地，另一端连接电流设定端，且连接至运算放大器一(23)的正输入端；运算放大器一(23)的负输入端与电容二(24)、电阻一(25)、电阻五(36)的一端以及运算放大器二(34)的输出端连接；运算放大器一(23)的输出端与电容二(24)的另一端、电阻二(27)以及电容三(26)的一端连接；电阻一(25)的另一端与电容三(26)的另一端连接；运算放大器二(34)的正输入端与电流传感器(33)的信号输出端连接同时连接至系统的电流电压输出端；运算放大器二(34)的负输入端与电阻五(36)的另一端以及电阻六(35)的一端连接；电阻六(35)的另一端与地连接；电阻二(27)的另一端与三极管一(28)的基极以及三极管二(39)的集电极连接；三极管一(28)集电极与电源输入端连接；三极管一的发射极端与LD一(29)正极相连接；LD一(29)的负极与LD二(30)的正极相连接；LD二(30)的负极与LD三(31)的正极连接；LD三(31)的负极与LD四(32)的正极连接；LD四(32)的负极与电流传感器(33)的输入端连接；电流传感器(33)的输出端接地；三极管二(39)的基极与电阻三(37)的一端以及电阻四(38)的一端连接；三极管二(39)的发射极接地；电阻三(37)的另一端接使能端；电阻四(38)的另一端接电源VCC。3.根据权利要求2所述的用于光刻机的多路激光二极管驱动控制系统，其特征在于：所
述LD一(29)、LD二(30)、LD三(31)、LD四(32)为串联连接方式。4.根据权利要求2所述的用于光刻机的多路激光二极管驱动控制系统，其特征在于：所述电阻三(37)的电阻值为1k欧姆，电阻四(38)的电阻值为6.8k欧姆，电源VCC的电压为5V。5.根据权利要求2所述的用于光刻机的多路激光二极管驱动控制系统，其特征在于：所述电阻一(25)的电阻值为1k欧姆，电容二(24)的电容量为10uF，电容三(26)的电容量为0.01uF。6.权利要求1所述的系统实现用于光刻机的多路激光二极管驱动控制方法，其特征在于：上电后MPU(2)进行状态初始化，此时固态继电器(13)控制端未得电，驱动电源(14)未作用于LD组驱动单元一(10)、LD组驱动单元二(11)、LD组驱动单元三(12)，同时由于瞬态抑制二极管(21)防浪涌电压，上电瞬间对驱动电源(14)输出起到过压保护，防止损坏后级电路，由于固态继电器(13)未打开，上电瞬间LD组驱动单元一(10)、LD组驱动单元二(11)、LD组驱动单元三(12)并未得电，保护各组激光二极管；当MPU(2)初始化完成后，固态继电器(13)的控制端，驱动电源(14)输出通过固态继电器(13)作用于LD组驱动单元一(10)、LD组驱动单元二(11)、LD组驱动单元三(12)得电；控制LD组驱动电流大小有三种方式，上位机通过通信接口(1)发送指令给MPU(2)，MPU(2)根据控制指令切换控制模式，使MPU(2)输入至与门二(5)和与门三(6)的两路I/O具有不同的逻辑组合，正常工作情况，比较器一(16)和比较器二(19)的输出均为高电平，因此与门一(4)输出为高，使与门二(5)和与门三(6)一端输入为高，从而使MPU(2)的两路I/O逻辑组合直接作用于多路模拟开关(8)的选通端，当选通端为00时，多路模拟开关(8)输入选择可调电阻(20)的可调端电压，进而使多路模拟开关(8)的输出与可调电阻(20)的可调端电压保持一致，该模式为手动调节模式，用于测试；当选通端为01时，多路模拟开关(8)输入选择模拟接口(17)的输出调节电压，进而使多路模拟开关(8)的输出与模拟接口(17)的输...

【专利技术属性】
技术研发人员：王硕，
申请(专利权)人：苏州光筑激光设备有限公司，
类型：发明
国别省市：