一种光刻投影物镜控制装置.pdf

一种光刻投影物镜控制装置属于光刻投影物镜控制领域，目的在于解决现有技术存在的无法对多个功能性调节机构进行集中控制的问题。本发明包括上位机、工控机箱、驱动控制箱、压电驱动器和电容传感器：工控机箱包括主控单板计算机、多路串口从板和VME总线背板，主控单板计算机与多路串口从板插在VME总线背板上，通过VME总线互联；驱动控制箱包括高压驱动板和信号采集板，高压驱动板通过高压模拟信号与压电驱动器连接，信号采集板通过低压模拟信号与电容传感器连接；主控单板计算机通过工业以太网与上位机互联；信号采集板通过RS422传输链路A与多路串口从板互联；高压驱动板通过RS422传输链路B与多路串口从板互联。

权利要求书
1.  一种光刻投影物镜控制装置，其特征在于，包括上位机(1)、工控机箱 (2)、驱动控制箱(6)、压电驱动器(15)和电容传感器(16)：
所述工控机箱(2)包括主控单板计算机(11)、多路串口从板(4)和VME 总线背板(3)，主控单板计算机(11)与多路串口从板(4)插在VME总线背 板(3)上，通过VME总线互联、采用VME64标准进行数据交换；
所述驱动控制箱(6)包括高压驱动板(13)和信号采集板(7)，所述高压 驱动板(13)通过高压模拟信号传输链路(14)与压电驱动器(15)连接，所 述信号采集板(7)通过低压模拟信号传输链路(8)与电容传感器(16)连接；
所述主控单板计算机(11)通过工业以太网传输链路(10)与上位机(1) 互联；所述信号采集板(7)通过RS422传输链路A(5)与多路串口从板(4) 互联；所述高压驱动板(13)通过RS422传输链路B(12)与多路串口从板(4) 互联。

2.  根据权利要求1所述的一种光刻投影物镜控制装置，其特征在于，所述 上位机(1)采用工作站或者PC机，所述上位机(1)运行人机交互软件。

3.  根据权利要求1所述的一种光刻投影物镜控制装置，其特征在于，所述 主控单板计算机(11)的核心芯片是PPC或者Intel x86。

4.  根据权利要求1所述的一种光刻投影物镜控制装置，其特征在于，所述 主控单板计算机(11)上还设置有光刻投影物镜控制器，所述光刻投影物镜控 制器包括应用层部件、通用层部件、驱动层部件和系统层部件；所述应用层部 件包括主控单元、同步单元、运算单元、执行单元、调试单元、测试单元，各 单元之间相互独立；
所述通用层部件包括通信单元、存储操作单元、协议处理单元等，各单元 之间相互独立；
所述驱动层部件作为多路串口从板(4)驱动装置，包括配置单元、中断控 制单元、I/O传输单元，各单元之间相互独立；
所述系统层部件包括对操作系统OS配置单元、入口逻辑和硬件资源申请单 元，各单元之间相互独立；所述操作系统包括VxWorks或QNX或pSOS或 RTLInux或WinCE实时操作系统；
光刻投影物镜控制器通过通用层部件的通信单元接收物镜功能性调节控制 指令后，将其传递至应用层部件的主控单元，主控单元根据同步单元对任务优 先级的配置，将数据传递至运算单元进行闭环运动控制运算处理，运算处理后 的数据经过执行单元调用协议处理单元打包后，通过驱动层部件的I/O传输单元 发送至多路串口从板(4)；多路串口从板(4)将控制指令通过RS422传输链路 B(12)发送至高压驱动板(13)，高压驱动板(13)对控制指令做出数/模转换 之后通过高压模拟信号传输链路(14)完成对压电驱动器(15)的驱动控制；
在工作状态下，主控单元调用OS配置单元、入口逻辑单元级硬件申请单元 实现对控制器的配置；在非工作状态下，通过调试单元对光刻投影物镜控制器 进行调试、升级、维护；通过测试单元对光刻投影物镜控制器做出测试；
所述存储操作单元在于实现基于操作系统文件系统的读写、增删及查询操 作接口，所述中断控制单元在于实现基于VME中断的中断地址、中断级别和中 断向量的维护。

说明书一种光刻投影物镜控制装置
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控制装置。
背景技术
光刻投影物镜是光刻机中重要的超精密光学系统，在光刻机工作过程中， 随着曝光时间的积累，光刻投影物镜会因激光热辐射效应的积累而产生热像差。 如果不加以补偿，热像差会直接劣化套刻精度，功能性调节机构是光刻投影物 镜中用来补偿热像差的主要方法。
公开号为CN101900862的中国专利公开了一项发明名称为一种功能性调节 机构的技术方案，即以压电控制驱动单元及电容传感器构成闭环控制驱动，实 现了投影物镜系统中光学元件轴向微动机构调整装置。但是该转置仅仅实现了 对单个功能性调节机构的控制，无法对多个功能性调节机构进行集中控制，而 在实际工作中，光刻投影物镜往往需要多个功能性调节机构同时配合工作，因 此，实现一种可以对多个功能性调节机构进行集中控制的装置显得尤为重要。
发明内容
本发明的目的在于提出一种光刻投影物镜控制装置，解决现有技术存在的 无法对多个功能性调节机构进行集中控制的问题。
为实现上述目的，本发明的一种光刻投影物镜控制装置包括上位机、工控 机箱、驱动控制箱、压电驱动器和电容传感器：
所述工控机箱包括主控单板计算机、多路串口从板和VME总线背板，主控 单板计算机与多路串口从板插在VME总线背板上，通过VME总线互联、采用 VME64标准进行数据交换；
所述驱动控制箱包括高压驱动板和信号采集板，所述高压驱动板通过高压 模拟信号传输链路与压电驱动器连接，所述信号采集板通过低压模拟信号传输 链路与电容传感器连接；
所述主控单板计算机通过工业以太网传输链路与上位机互联；所述信号采 集板通过RS422传输链路A与多路串口从板互联；所述高压驱动板通过RS422 传输链路B与多路串口从板互联。
所述上位机采用工作站或者PC机，所述上位机运行人机交互软件。
所述主控单板计算机的核心芯片是PPC或者Intel x86。
所述主控单板计算机上还设置有光刻投影物镜控制器，所述光刻投影物镜 控制器包括应用层部件、通用层部件、驱动层部件和系统层部件；所述应用层 部件包括主控单元、同步单元、运算单元、执行单元、调试单元、测试单元， 各单元之间相互独立；
所述通用层部件包括通信单元、存储操作单元、协议处理单元等，各单元 之间相互独立；
所述驱动层部件作为多路串口从板驱动装置，包括配置单元、中断控制单 元、I/O传输单元，各单元之间相互独立；
所述系统层部件包括对操作系统OS配置单元、入口逻辑和硬件资源申请单 元，各单元之间相互独立；所述操作系统包括VxWorks或QNX或pSOS或 RTLInux或WinCE实时操作系统；
光刻投影物镜控制器通过通用层部件的通信单元接收物镜功能性调节控制 指令后，将其传递至应用层部件的主控单元，主控单元根据同步单元对任务优 先级的配置，将数据传递至运算单元进行闭环运动控制运算处理，运算处理后 的数据经过执行单元调用协议处理单元打包后，通过驱动层部件的I/O传输单元 发送至多路串口从板；多路串口从板将控制指令通过RS422传输链路B发送至 高压驱动板，高压驱动板对控制指令做出数/模转换之后通过高压模拟信号传输 链路完成对压电驱动器的驱动控制；
在工作状态下，主控单元调用OS配置单元、入口逻辑单元级硬件申请单元 实现对控制器的配置；在非工作状态下，通过调试单元对光刻投影物镜控制器 进行调试、升级、维护；通过测试单元对光刻投影物镜控制器做出测试；
所述存储操作单元在于实现基于操作系统文件系统的读写、增删及查询操 作接口，所述中断控制单元在于实现基于VME中断的中断地址、中断级别和中 断向量的维护。
本发明的有益效果为：本发明的一种光刻投影物镜控制装置采用上位机、 工控机箱及驱动控制箱实现了对多个压电驱动器及多个电容传感器的集中控 制，进而实现了对多个功能性调节机构的集中控制；本发明的一种光刻投影物 镜控制器采用一种分层结构将复杂的控制功能解耦为若干控制单元，这种模块 化的设计增加了可配置性，提高了鲁棒性；本发明将工控机箱与驱动控制机箱 分立放置，通过高速RS422传输链路互联，既保障了指令传输效率，又增加了 本发明空间布局的灵活性。
附图说明
图1是本发明的一种光刻投影物镜控制装置的结构示意图；
图2为本发明的一种光刻投影物镜控制装置中的光刻投影物镜控制器分层 结构示意图；
其中：1、上位机，2、工控机箱，3、VME总线背板，4、多路串口从板， 5、RS422传输链路A，6、驱动控制箱，7、信号采集板，8、低压模拟信号传 输链路，9、光刻投影物镜，10、工业以太网传输链路，11、主控单板计算机， 12、RS422传输链路B，13、高压驱动板，14、高压模拟信号传输链路，15、压 电驱动器，16、电容传感器。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的实施方式作进一步说明。
参见附图1，本发明的一种光刻投影物镜控制装置包括上位机1、工控机箱 2、驱动控制箱6、压电驱动器15和电容传感器16：
所述工控机箱2包括主控单板计算机11、多路串口从板4和VME总线背 板3，主控单板计算机11与多路串口从板4插在VME总线背板3上，通过VME 总线互联、采用VME64标准进行数据交换；
所述驱动控制箱6包括高压驱动板13和信号采集板7，所述高压驱动板13 通过高压模拟信号传输链路14与压电驱动器15连接，所述信号采集板7通过 低压模拟信号传输链路8与电容传感器16连接；
所述压电驱动器15与所述电容传感器16置于所述光刻投影物镜9中，用 于对光刻投影物镜9中的多个功能性调节机构进行闭环定位控制；
所述主控单板计算机11通过工业以太网传输链路10与上位机1互联；所 述信号采集板7通过RS422传输链路A5与多路串口从板4互联；所述高压驱 动板13通过RS422传输链路B12与多路串口从板4互联。
所述上位机1采用工作站或者PC机，所述上位机1运行人机交互软件，应 用Linux或者Windows等操作系统。
所述主控单板计算机11的核心芯片是PPC或者Intel x86；所述主控单板计 算机11采用VxWorks或QNX或pSOS或RTLInux或WinCE实时操作系统。
参见附图2，所述主控单板计算机11上还设置有光刻投影物镜控制器，所 述光刻投影物镜控制器包括应用层部件、通用层部件、驱动层部件和系统层部 件；所述应用层部件包括主控单元、同步单元、运算单元、执行单元、调试单 元、测试单元，各单元之间相互独立；所述主控单元在于实现进程管理，发起 所有功能性查询/设置操作；所述同步单元在于实现基于多任务操作系统各个进 程或者任务优先级、任务间同步的操作；所述运算单元在于实现运动控制算法 运算和传感器数据融合运算功能；所述执行单元在于实现所有查询、设置、配 置等操作指令和数据的封装；所述调试单元在于实现运行日志、配置文件等调 试接口，所述测试单元在于实现测试相关的接口；
所述通用层部件包括通信单元、存储操作单元、协议处理单元等，各单元 之间相互独立；所述通信单元在于实现基于TCP/IP协议的Socket网络通信操作； 所述存储操作单元在于实现基于操作系统文件系统的读写、增删、查询等操作 接口；所述协议处理单元在于实现通信协议解包、打包、校验等功能的接口；
所述驱动层部件作为多路串口从板4驱动装置，包括配置单元、中断控制 单元、I/O传输单元，各单元之间相互独立；所述配置单元在于实现VME总线 传输方式的配置；所述中断控制单元在于实现基于VME中断的中断地址、中断 级别和中断向量的维护；所述I/O传输单元在于根据所述配置单元实现基于字符 型设备或者块型设备传输的I/O接口；
所述系统层部件包括对操作系统OS配置单元、入口逻辑和硬件资源申请单 元，各单元之间相互独立；所述操作系统包括VxWorks或QNX或pSOS或 RTLInux或WinCE实时操作系统；所述OS配置单元在于实现对操作系统的裁 剪及配置功能；所述入口逻辑单元在于为所述应用层部件提供应用程序的入口 维护；所述硬件申请单元在于实现对所述主控单板计算机11Cache、内存、Flash 等资源的申请与维护。
本发明运行时的步骤为：
步骤一：上位机1通过工业以太网传输链路10向主控单板计算机11发送 物镜功能性调节控制指令；
步骤二：主控单板计算机11中的光刻投影物镜控制器通过通用层部件的通 信单元接收物镜功能性调节控制指令后，将其传递至应用层部件的主控单元， 主控单元根据同步单元对任务优先级的配置，将数据传递至运算单元进行闭环 运动控制运算处理，运算处理后的数据经过执行单元调用协议处理单元打包后， 通过驱动层部件的I/O传输单元发送至多路串口从板4；多路串口从板4将控制 指令通过RS422传输链路B12发送至高压驱动板13，高压驱动板13对控制指 令做出数/模转换之后通过高压模拟信号传输链路14完成对压电驱动器15的驱 动控制；
步骤三：信号采集板7实时地采集电容传感器16的数据，做出模/数转换之 后，信号采集板7通过RS422传输链路A5将数据传递至多路串口从板4，多路 串口从板4通过VME总线背板3向主控单板计算机11申请中断；
步骤四：主控单板计算机11的主控单元通过中断管理单元响应上述步骤三 的中断请求，通过I/O传输单元读回上述步骤三传递的数据，存储操作单元将数 据存储之后，通知主控单元，主控单元调用协议处理单元将数据打包之后调用 通信单元通过工业以太网传输链路10向上位机1返回数据，完成一次完整的光 刻物镜可跳机构控制过程。
步骤五：光刻投影物镜控制器在主控单板计算机11上运行过程中，主控单 元调用OS配置单元、入口逻辑单元级硬件申请单元实现对控制器的配置；在非 工作状态下，通过调试单元对光刻投影物镜控制器进行调试、升级、维护；通 过测试单元对光刻投影物镜控制器做出测试。
以上为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围不限于上述具体实施 方式。