光刻机控制系统和方法技术方案

本发明专利技术提供一种光刻机控制系统和方法，该控制系统包括系统控制卡、运动控制卡、数据接口卡、交换卡、多通道功率放大控制器、电机驱动器、传感器信号板、位置测量单元和上位机。本发明专利技术能够提高运动台电机的运动精度和速度，减小电磁干扰。

Control system and method of lithography machine

【技术实现步骤摘要】
光刻机控制系统和方法
本专利技术涉及光刻机领域，特别涉及一种光刻机控制系统和方法。
技术介绍
光刻机控制系统是光刻机的“大脑”和“神经”。它能将各分系统有机地连接起来并使其进行有序工作，通过光刻机的整机管理软件设定程序，协调工作，实现对光刻机各种功能的控制，完成光刻机的各个工作流程。控制硬件架构旨在为各个分系统提供一个性能可靠，兼容性好的控制平台，并且约束各个分系统控制实现，最终达到产品的性能指标要求。但是，随着光刻机运动台电机的伺服频率的不断提升，以及涉及到越来越多的高速实时数据的处理和采集，传统的基于VME并行总线的光刻机控制硬件系统已经无法满足其对数据传输带宽的提升需求。迄今最大带宽的VME64x虽然达到了320Mbps(Byte/s)，但是仍然无法满足高端光刻机的数据传输需求。此外，在光刻机的控制系统中，存在着大量的微弱信号传感器，例如：电容传感器，电涡流传感器，光能量传感器等，若数据传输的方式选择不对，这些传感器极易受到电磁干扰，进而影响到光刻机的性能指标。VPX总线是VITA(VMEInternationalTradeAssociation)组织在VME总线基础上提出的新一代高速串行总线标准。VPX总线的基本规范、机械结构和总线信号等具体内容均在ANSI/VITA46系列技术规范中定义。VPX总线引入了串行总线技术，包括SRIO(SerialRapidIO)协议、PCIe(PCI-Express)和万兆以太网等，支持更高的背板带宽。VPX核心交换可以提供32对差分对，每对差分对理论上可以提供10Gbps的数据交换能力，一个VPX模块理论上最高可以提供8Gbps/s的数据交换能力。VPX总线还采用交换式结构替代VME的主控式结构。交换式结构使得系统整体性能不受主控板的限制。同时，在交换式结构下，处理器可以在任意的时间发送数据，而不需要等待总线后才发起传输，特别适合多处理器系统。与VME总线相比，它有着明显的优势。例如：传输速率快，4×Serial可达10Gbps(Byte/s)；支持硬件纠错，减少了软件开销；数据传输效率高，最高可达94％；支持多种拓扑结构，星型，双星型，全网络型等；VPX背板支持多种连接方式，背板上具有多个功能区(Plane)，分别传输不同的信号。由此现有技术中出现了基于VPX总线的工件台同步运动控制系统，包括VPX总线机箱，CPU主控单元，运动控制单元，光纤接口单元，功率放大器单元，电机驱动器单元，测量单元和人机交互单元。采用该基于VPX总线的工件台运动控制系统实现了对于电机轴数多、信息量大以及控制算法复杂等不同平台的适应。该控制系统通过RapidIO总线架构实现系统多处理器的高速互连；通过多核DSP运动控制单元实时、快速完成反馈数据计算；通过光纤接口单元实现各路数据的通信。因此，如何利用VPX总线提高运动台电机的控制精度和速度，减小电磁干扰是本领域技术人员亟需解决的技术问题。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是，克服以上不足，提供了一种光刻机控制系统和方法，以提高运动台电机的运动精度和速度，减小电磁干扰。为了解决上述技术问题，本专利技术提供一种光刻机控制系统，包括系统控制卡、运动控制卡、数据接口卡、交换卡、多通道功率放大控制器、电机驱动器、传感器信号板、位置测量单元和上位机；所述系统控制卡、运动控制卡、数据接口卡和交换卡通过VPX总线连接，用于数据流传输；所述系统控制卡、运动控制卡、数据接口卡和交换卡通过以太网连接所述上位机，用于命令处理；所述系统控制卡、运动控制卡和数据接口卡连接有同步总线，用于同步系统控制卡、运动控制卡和数据接口卡的时钟基准信号；所述数据接口卡通过所述多通道功率放大控制器的某通道连接电机驱动器，所述电机驱动器连接光刻机运动台的电机；所述传感器信号板与数据接口卡连接或者通过多通道功率放大控制器的某通道与数据接口卡连接，所述传感器信号板连接有传感器；所述位置测量单元包括与VPX总线连接的光栅尺信号处理卡和光栅尺信号采集卡，所述光栅尺信号处理卡与数据接口卡连接，所述光栅尺信号采集卡连接有光栅尺。进一步地，本专利技术提供的光刻机控制系统，所述数据接口卡与多通道功率放大控制器、数据接口卡和/或光栅尺信号处理卡通过光纤连接。进一步地，本专利技术提供的光刻机控制系统，还包括控制机箱，所述控制机箱包括VPX背板，所述系统控制卡、运动控制卡、数据接口卡和交换卡安装在所述VPX背板上。进一步地，本专利技术提供的光刻机控制系统，还包括与VPX总线连接的同步时钟信号卡，所述同步时钟信号卡通过系统控制卡连接同步总线。进一步地，本专利技术提供的光刻机控制系统，所述系统控制卡包括微处理器和FPGA，与微处理器连接有网口、同步信号接口、随机存储器和可编程可擦除只读存储器或者闪存，所述微处理器连接以太网，所述微处理器通过网口连接因特网，所述微处理器通过同步信号接口连接外同步信号，FPGA与同步总线连接，所述FPGA还连接有随机存储器。进一步地，本专利技术提供的光刻机控制系统，运动控制卡包括微处理器和FPGA，与微处理器连接有随机存储器和可编程可擦除只读存储器或者闪存，微处理器连接有以太网，与FPGA连接有随机存储器和光模块，所述FPGA连接VPX总线和同步总线。进一步地，本专利技术提供的光刻机控制系统，数据接口卡包括FPGA及与其连接的随机存储器和光模块，所述FPGA连接有VPX总线、以太网和同步总线，所述光模块通过光线与多通道功率放大控制器或者传感器信号板连接。进一步地，本专利技术提供的光刻机控制系统，交换卡包括微处理器及与其连接的以太网交换器、SRIO交换器，所述以太网交换器与以太网连接，所述SRIO交换器与VPX总线连接。进一步地，本专利技术提供的光刻机控制系统，多通道功率放大控制器包括FPGA和若干个通道，每个通道包括与FPGA的I/O接口通过单通道收发器连接的光模块，所述FPGA的I/O接口还连接有若干RS485或者RS422收发器。为了解决上述技术问题，本专利技术还提供一种光刻机控制系统，包括系统控制卡、运动控制卡交换卡、多通道功率放大控制器、电机驱动器、传感器信号板、位置测量单元和上位机；所述系统控制卡、运动控制卡和交换卡通过VPX总线连接，用于数据流传输；所述系统控制卡、交换卡和交换卡通过以及网连接所述上位机，用于命令处理；所述系统控制卡和运动控制卡连接有同步总线，用于同步系统控制卡和运动控制卡的时钟基准信号；所述运动控制卡通过所述多通道功率放大控制器的某通道连接电机驱动器，所述电机驱动器连接光刻机运动台的电机；所述传感器信号板与运动控制卡连接或者通过多通道功率放大控制器的某通道与运动控制卡连接，所述传感器信号板连接有传感器；所述位置测量单元包括与VPX总线连接的光栅尺信号处理卡和光栅尺信号采集卡，所述光栅尺信号处理卡与运动控制卡连接，所述光栅尺信号采集卡连接有光栅尺。进一步地，本专利技术提供的光刻机控制系统，所述运动控制卡与多通道功率放大控制器和/或光栅尺信号处理卡通过光纤连接。进一步地，本专利技术提供的光刻机控制系统，还包括控本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种光刻机控制系统，其特征在于，包括系统控制卡、运动控制卡、数据接口卡、交换卡、多通道功率放大控制器、电机驱动器、传感器信号板、位置测量单元和上位机；/n所述系统控制卡、运动控制卡、数据接口卡和交换卡通过VPX总线连接，用于数据流传输；/n所述系统控制卡、运动控制卡、数据接口卡和交换卡通过以太网连接所述上位机，用于命令处理；/n所述系统控制卡、运动控制卡和数据接口卡连接有同步总线，用于同步系统控制卡、运动控制卡和数据接口卡的时钟基准信号；/n所述数据接口卡通过所述多通道功率放大控制器的某通道连接电机驱动器，所述电机驱动器连接光刻机运动台的电机；/n所述传感器信号板与数据接口卡连接或者通过多通道功率放大控制器的某通道与数据接口卡连接，所述传感器信号板连接有传感器；/n所述位置测量单元包括与VPX总线连接的光栅尺信号处理卡和光栅尺信号采集卡，所述光栅尺信号处理卡与数据接口卡连接，所述光栅尺信号采集卡连接有光栅尺。/n

【技术特征摘要】
1.一种光刻机控制系统，其特征在于，包括系统控制卡、运动控制卡、数据接口卡、交换卡、多通道功率放大控制器、电机驱动器、传感器信号板、位置测量单元和上位机；
所述系统控制卡、运动控制卡、数据接口卡和交换卡通过VPX总线连接，用于数据流传输；
所述系统控制卡、运动控制卡、数据接口卡和交换卡通过以太网连接所述上位机，用于命令处理；
所述系统控制卡、运动控制卡和数据接口卡连接有同步总线，用于同步系统控制卡、运动控制卡和数据接口卡的时钟基准信号；
所述数据接口卡通过所述多通道功率放大控制器的某通道连接电机驱动器，所述电机驱动器连接光刻机运动台的电机；
所述传感器信号板与数据接口卡连接或者通过多通道功率放大控制器的某通道与数据接口卡连接，所述传感器信号板连接有传感器；
所述位置测量单元包括与VPX总线连接的光栅尺信号处理卡和光栅尺信号采集卡，所述光栅尺信号处理卡与数据接口卡连接，所述光栅尺信号采集卡连接有光栅尺。


2.一种光刻机控制系统，其特征在于，包括系统控制卡、运动控制卡交换卡、多通道功率放大控制器、电机驱动器、传感器信号板、位置测量单元和上位机；
所述系统控制卡、运动控制卡和交换卡通过VPX总线连接，用于数据流传输；
所述系统控制卡、交换卡和交换卡通过以及网连接所述上位机，用于命令处理；
所述系统控制卡和运动控制卡连接有同步总线，用于同步系统控制卡和运动控制卡的时钟基准信号；
所述运动控制卡通过所述多通道功率放大控制器的某通道连接电机驱动器，所述电机驱动器连接光刻机运动台的电机；
所述传感器信号板与运动控制卡连接或者通过多通道功率放大控制器的某通道与运动控制卡连接，所述传感器信号板连接有传感器；
所述位置测量单元包括与VPX总线连接的光栅尺信号处理卡和光栅尺信号采集卡，所述光栅尺信号处理卡与运动控制卡连接，所述光栅尺信号采集卡连接有光栅尺。


3.如权利要求1所述的光刻机控制系统，其特征在于，所述数据接口卡与多通道功率放大控制器、数据接口卡和/或光栅尺信号处理卡通过光纤连接。


4.如权利要求2所述的光刻机控制系统，其特征在于，所述运动控制卡与多通道功率放大控制器和/或光栅尺信号处理卡通过光纤连接。


5.如权利要求1或2所述的光刻机控制系统，其特征在于，还包括控制机箱，所述控制机箱包括VPX背板，所述系统控制卡、运动控制卡、数据接口卡和交换卡安装在所述VPX背板上。


6.如权利要求1或2所述的光刻机控制系统，其特征在于，还包括与VPX总线连接的同步时钟信号卡，所述同步时钟信号卡通过系统控制卡连接同步总线。


7.如权利要求1或2所述的光刻机控制系统，其特征在于，所述系统控制卡包括微处理器和FPGA，与微处理器连接有网口、同步信号接口、随机存储器和可编程可擦除只读存储器或者闪存，所述微处理器连接以太网，所述微处理器通过网口连接因特网，所述微处理器通过同步信号接口连接外同步信号，FPGA与同步总线连接，所述FPGA还连接有随机存储器。


8.如权利要求1或2所述的光刻机控制系统，其特征在于，运动控制卡包括微处理器和FPGA，与微处理器连接有随机存储器和可编程可擦除只读存储器或者闪存，微处理器连接有以太网...

【专利技术属性】
技术研发人员：王伟，李蒙，
申请(专利权)人：上海微电子装备集团股份有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31