專利名稱：一種控制和解析pi微動臺的裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及微電子專用設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種控制和解析Pi微動臺的裝置，用于光刻機中納米定位工件臺子系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
工件臺技術(shù)是實現(xiàn)光 刻機光刻整體性能的關(guān)鍵技術(shù)之一，其運動精度、行程和速率決定著最終產(chǎn)品的分辨率和產(chǎn)率。目前大行程、超精密工作臺的設(shè)計方案主要有兩種設(shè)計思路一是單級進給方式，采用直線電機非接觸進給或利用靜摩擦驅(qū)動進給；二是兩級進給方式，即采用粗動系統(tǒng)和微動系統(tǒng)相結(jié)合的方式。本發(fā)明所涉及到的系統(tǒng)采用粗動臺和微動臺相結(jié)合的工件臺結(jié)構(gòu)，其中粗動臺實現(xiàn)工件臺大行程和高速的要求，微動臺完成工件臺高定位精度和分辨率的需求。粗動臺采用滾珠絲杠_五相步進電機_光柵測量系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)IOOmm行程，Ium分辨率的運動指標；微動臺選購Physik Instrumente (PI)公司的產(chǎn)品，由壓電陶瓷和電容傳感器組成的該平臺能實現(xiàn)IOOum的位移輸出和納米級分辨率。PI微動臺提供上位機軟件和接口，用于PC或工控機單獨控制微動臺。其缺點是， 需要單獨建立一個通信回路，連接微動臺和上位機(PC或工控機)，且微動臺的信息無法實時被系統(tǒng)中其他節(jié)點獲得，必須經(jīng)由上位機轉(zhuǎn)發(fā)才能到其他子系統(tǒng)，影響實時性。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于在不影響原有控制功能的前提下，減少一個通信回路，簡化了 PI微動臺的控制環(huán)節(jié)，使得納米定位工件臺子系統(tǒng)結(jié)構(gòu)更緊湊，性能更可靠，實時性更強。為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供的技術(shù)方案為一種控制和解析PI微動臺的裝置， 該裝置包括網(wǎng)口數(shù)據(jù)接收發(fā)送模塊、數(shù)據(jù)處理模塊、串口數(shù)據(jù)接收發(fā)送模塊和數(shù)據(jù)解析模塊，其中網(wǎng)口數(shù)據(jù)接收發(fā)送模塊，其包括網(wǎng)口數(shù)據(jù)接收模塊和網(wǎng)口數(shù)據(jù)發(fā)送模塊，由網(wǎng)絡(luò)接口電路、以太網(wǎng)控制器、網(wǎng)絡(luò)接口適配電路組成。網(wǎng)口數(shù)據(jù)接收模塊負責接收上位機發(fā)送的網(wǎng)口數(shù)據(jù)作為PI微動臺的控制輸入指令；網(wǎng)口數(shù)據(jù)發(fā)送模塊負責將待發(fā)送的標準ASCII Command數(shù)據(jù)流在網(wǎng)絡(luò)接口電路中按照TCP/IP協(xié)議打包成物理傳輸幀，經(jīng)由網(wǎng)絡(luò)接口適配電路后，送往上位機。數(shù)據(jù)處理模塊，其包括數(shù)據(jù)提取模塊和數(shù)據(jù)封裝模塊。上位機發(fā)送過來的數(shù)據(jù)幀經(jīng)由數(shù)據(jù)提取模塊將其中有效數(shù)據(jù)保存，送往數(shù)據(jù)封裝模塊將其ASCII Command數(shù)據(jù)格式封裝成PI設(shè)備能識別的標準GCS Command數(shù)據(jù)格式。串口數(shù)據(jù)接收發(fā)送模塊，其包括串口數(shù)據(jù)接收模塊和串口數(shù)據(jù)發(fā)送模塊，由異步串行通信接口電路和異步串口 RS232轉(zhuǎn)換電路組成。在串口數(shù)據(jù)發(fā)送模塊中，待發(fā)送的標準GSCCommand數(shù)據(jù)在異步串行通信接口電路中打包成滿足串口通信協(xié)議的數(shù)據(jù)幀后，在異步串口 RS232轉(zhuǎn)換電路完成電平轉(zhuǎn)換后，發(fā)送到PI微動臺；PI微動臺發(fā)送過來的狀態(tài)信息或位置數(shù)據(jù)，經(jīng)由串口數(shù)據(jù)接收模塊后，獲得滿足串口通信協(xié)議的非歸零數(shù)據(jù)格式的數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)解析模塊，其包括數(shù)據(jù)提取模塊和數(shù)據(jù)封裝模塊。數(shù)據(jù)提取模塊從串口數(shù)據(jù)中將GSCCommand數(shù)據(jù)提取并保存，在數(shù)據(jù)封裝模塊中將其打包成ASCII Command數(shù)據(jù)流以便通過網(wǎng)口數(shù)據(jù)發(fā)送模塊發(fā)送到上位機。進一步的，所述的ASCII Command數(shù)據(jù)格式是指其數(shù)據(jù)內(nèi)容按國際ASCII編碼標準轉(zhuǎn)換后的格式保存。進一步的，所述的GCS Command數(shù)據(jù)格式是指PI公司為其生產(chǎn)的設(shè)備設(shè)定的通用命令格式，用于設(shè)定設(shè)備的工作模式、運動參數(shù)和獲取當前位置信息，一個無需返回值的 GCSCommand通常包含3個字符，并以LineFeed字符作為結(jié)束標志。一個帶返回值的GCS Command通常包含3個字符，緊接著用“ ？ ”字符表示查詢，并以以“LF”字符作為結(jié)束標志。進一步的，所述的待發(fā)送的標準GSC Command數(shù)據(jù)在異步串行通信接口電路中打包成滿足串口通信協(xié)議的數(shù)據(jù)幀將GSC Command數(shù)據(jù)填充到數(shù)據(jù)幀中的8位數(shù)據(jù)位中，設(shè)置無校驗位，無停止位，無附加位；并在異步串行通信接口電路中設(shè)置對應(yīng)的傳輸波特率， 按照RTS/CTS協(xié)議傳輸數(shù)據(jù)幀。進一步的，所述的待發(fā)送的標準ASCII Command數(shù)據(jù)在網(wǎng)絡(luò)接口電路中按照TCP/ IP協(xié)議打包成物理傳輸幀將ASCII Command數(shù)據(jù)放在數(shù)據(jù)幀中的數(shù)據(jù)段，根據(jù)實際系統(tǒng)設(shè)置目的地址和源地址；類型字段設(shè)置為0x0800表明為IP包；設(shè)置相應(yīng)的發(fā)送序號和確認序號；按照滿足面向連接的、可靠的TCP/IP協(xié)議傳輸數(shù)據(jù)幀。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比的優(yōu)點在于本發(fā)明所述的一種控制和解析PI微動臺的裝置，集成在原有控制電路之中，在不影響原有控制功能的前提下，減少一個通信回路，簡化了 PI微動臺的控制環(huán)節(jié)，使得納米定位工件臺子系統(tǒng)結(jié)構(gòu)更緊湊，性能更可靠，實時性更強。


圖1是本發(fā)明一種控制和解析PI微動臺的裝置的原理框圖。圖2是前后兩例系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖對比示意圖。
具體實施例方式以下結(jié)合附圖和具體實施方式
說明本發(fā)明，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可根據(jù)本說明書揭示的內(nèi)容了解本發(fā)明的功效及優(yōu)點。圖1是本發(fā)明一種控制和解析PI微動臺的裝置的原理框圖。由圖1所示，該控制和解析PI微動臺的裝置，上位機將網(wǎng)口數(shù)據(jù)作為PI微動臺的控制輸入，送往網(wǎng)口數(shù)據(jù)接收發(fā)送模塊處理；在本實施例中，用于控制PI微動臺的網(wǎng)口數(shù)據(jù)，是按照TCP/IP網(wǎng)絡(luò)協(xié)議打包數(shù)據(jù)，屬于現(xiàn)有技術(shù)在此不再贅述。按照納米定位工件臺子系統(tǒng)控制協(xié)議規(guī)定，下發(fā)的網(wǎng)口數(shù)據(jù)的TCP報文中數(shù)據(jù)段內(nèi)容如下第一字節(jié)為儀器地址，用以區(qū)分微動臺或粗動臺；第二字節(jié)開始，為控制字，以ASCII碼格式實現(xiàn)，控制字長度為2、3或4 ；整個數(shù)據(jù)段長度由TCP/IP協(xié)議傳輸數(shù)據(jù)幀中IP報文中總長度決定。在數(shù)據(jù)處理模塊中，判斷IP報文中總長度，以確定提取多少字節(jié)的ASCIICommand數(shù)據(jù)流，并將其保存為16進制格式。根據(jù)PI公司提供的控制器用戶手冊，將保存下來的16進制的數(shù)據(jù)加上查詢標志字符或結(jié)束標志字符封裝成GCS Command數(shù)據(jù)流。通過串口數(shù)據(jù)接收發(fā)送模塊，將GCS Command數(shù)據(jù)流打包成滿足串口通信協(xié)議的串口數(shù)據(jù)幀將GSC Command數(shù)據(jù)填充到數(shù)據(jù)幀中的8位數(shù)據(jù)位中，設(shè)置無校驗位、無停止位、無附加位。在異步串行通信接口電路中設(shè)置對應(yīng)的傳輸波特率，按照RTS/CTS協(xié)議傳輸數(shù)據(jù)幀。若PI微動臺有反饋數(shù)據(jù)，裝置中的串口數(shù)據(jù)接收發(fā)送模塊將以中斷或查詢的方式接收串口數(shù)據(jù)幀，再送往數(shù)據(jù)解析模塊。根據(jù)PI公司提供的控制器用戶手冊和納米定位工件臺子系統(tǒng)控制協(xié)議，數(shù)據(jù)解析模塊將GCS Command數(shù)據(jù)流解析成ASCII Command數(shù)據(jù)流。最后，在網(wǎng)口數(shù)據(jù)接收發(fā)送模塊將解析后的數(shù)據(jù)按規(guī)定格式重新封裝后，發(fā)送到上位機。
若PI微動臺無反饋數(shù)據(jù)，則無對應(yīng)操作。如圖2所示是現(xiàn)有技術(shù)的原系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖和本發(fā)明的現(xiàn)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖對比示意圖。從而本發(fā)明所述的一種控制和解析PI微動臺的裝置，集成在原有控制電路之中，在不影響原有控制功能的前提下，減少一個通信回路，簡化了 PI微動臺的控制環(huán)節(jié)，使得納米定位工件臺子系統(tǒng)結(jié)構(gòu)更緊湊，性能更可靠，實時性更強。盡管上面對本發(fā)明說明性的具體實施方式
進行了描述，以便于本技術(shù)領(lǐng)的技術(shù)人員理解本發(fā)明，但應(yīng)該清楚，本發(fā)明不限于具體實施方式
的范圍，對本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來講，只要各種變化在所附的權(quán)利要求限定和確定的本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，這些變化是顯而易見的，一切利用本發(fā)明構(gòu)思的發(fā)明創(chuàng)造均在保護之列。
權(quán)利要求
1.一種控制和解析PI微動臺的裝置，其特征在于該裝置包括網(wǎng)口數(shù)據(jù)接收發(fā)送模塊、數(shù)據(jù)處理模塊、串口數(shù)據(jù)接收發(fā)送模塊和數(shù)據(jù)解析模塊，其中，所述網(wǎng)口數(shù)據(jù)接收發(fā)送模塊，其包括網(wǎng)口數(shù)據(jù)接收模塊和網(wǎng)口數(shù)據(jù)發(fā)送模塊，由網(wǎng)絡(luò)接口電路、以太網(wǎng)控制器、網(wǎng)絡(luò)接口適配電路組成；網(wǎng)口數(shù)據(jù)接收模塊負責接收上位機發(fā)送的網(wǎng)口數(shù)據(jù)作為PI微動臺的控制輸入指令；網(wǎng)口數(shù)據(jù)發(fā)送模塊負責將待發(fā)送的標準 ASCIICommand數(shù)據(jù)流在網(wǎng)絡(luò)接口電路中按照TCP/IP協(xié)議打包成物理傳輸幀，經(jīng)由網(wǎng)絡(luò)接口適配電路后，送往上位機；所述數(shù)據(jù)處理模塊，其包括數(shù)據(jù)提取模塊和數(shù)據(jù)封裝模塊。上位機發(fā)送過來的數(shù)據(jù)幀經(jīng)由數(shù)據(jù)提取模塊將其中有效數(shù)據(jù)保存，送往數(shù)據(jù)封裝模塊將其ASCII Command數(shù)據(jù)格式封裝成PI設(shè)備能識別的標準GCS Command數(shù)據(jù)格式。所述串口數(shù)據(jù)接收發(fā)送模塊，其包括串口數(shù)據(jù)接收模塊和串口數(shù)據(jù)發(fā)送模塊，由異步串行通信接口電路和異步串口 RS232轉(zhuǎn)換電路組成；在串口數(shù)據(jù)發(fā)送模塊中，待發(fā)送的標準GSCCommand數(shù)據(jù)在異步串行通信接口電路中打包成滿足串口通信協(xié)議的數(shù)據(jù)幀后，在異步串口 RS232轉(zhuǎn)換電路完成電平轉(zhuǎn)換后，發(fā)送到PI微動臺；PI微動臺發(fā)送過來的狀態(tài)信息或位置數(shù)據(jù)，經(jīng)由串口數(shù)據(jù)接收模塊后，獲得滿足串口通信協(xié)議的非歸零數(shù)據(jù)格式的數(shù)據(jù)；所述數(shù)據(jù)解析模塊，其包括數(shù)據(jù)提取模塊和數(shù)據(jù)封裝模塊；數(shù)據(jù)提取模塊從串口數(shù)據(jù)中將GSC Command數(shù)據(jù)提取并保存，在數(shù)據(jù)封裝模塊中將其打包成ASCII Command數(shù)據(jù)流以便通過網(wǎng)口數(shù)據(jù)發(fā)送模塊發(fā)送到上位機。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種控制和解析PI微動臺的裝置，其特征在于，所述的 ASCIICommand數(shù)據(jù)格式是指其數(shù)據(jù)內(nèi)容按國際ASCII編碼標準轉(zhuǎn)換后的格式保存。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種控制和解析PI微動臺的裝置，其特征在于，所述的 GCSCommand數(shù)據(jù)格式是指PI公司為其生產(chǎn)的設(shè)備設(shè)定的通用命令格式，用于設(shè)定設(shè)備的工作模式、運動參數(shù)和獲取當前位置信息，一個無需返回值的GCS Command通常包含3個字符，并以LineFeed字符作為結(jié)束標志。一個帶返回值的GCS Command通常包含3個字符， 緊接著用“ ？ ”字符表示查詢，并以以“LF”字符作為結(jié)束標志。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種控制和解析PI微動臺的裝置，其特征在于，所述的待發(fā)送的標準GSC Command數(shù)據(jù)在異步串行通信接口電路中打包成滿足串口通信協(xié)議的數(shù)據(jù)幀將GSC Command數(shù)據(jù)填充到數(shù)據(jù)幀中的8位數(shù)據(jù)位中，設(shè)置無校驗位，無停止位，無附加位；并在異步串行通信接口電路中設(shè)置對應(yīng)的傳輸波特率，按照RTS/CTS協(xié)議傳輸數(shù)據(jù)幀。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種控制和解析PI微動臺的裝置，其特征在于，所述的待發(fā)送的標準ASCII Command數(shù)據(jù)在網(wǎng)絡(luò)接口電路中按照TCP/IP協(xié)議打包成物理傳輸幀將 ASCII Command數(shù)據(jù)放在數(shù)據(jù)幀中的數(shù)據(jù)段，根據(jù)實際系統(tǒng)設(shè)置目的地址和源地址；類型字段設(shè)置為0x0800表明為IP包；設(shè)置相應(yīng)的發(fā)送序號和確認序號；按照滿足面向連接的、可靠的TCP/IP協(xié)議傳輸數(shù)據(jù)幀。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種控制和解析PI微動臺的裝置，該裝置主要用于光刻機中納米定位工件臺子系統(tǒng)。上位機將網(wǎng)口數(shù)據(jù)作為PI微動臺的控制輸入，送往網(wǎng)口數(shù)據(jù)接收發(fā)送模塊處理；該裝置中的數(shù)據(jù)處理模塊將網(wǎng)口數(shù)據(jù)中的ASCII Command數(shù)據(jù)流轉(zhuǎn)換成能被PI微動臺識別的GCS Command數(shù)據(jù)流；再通過串口數(shù)據(jù)接收發(fā)送模塊將GCS Command數(shù)據(jù)流發(fā)往PI微動臺；裝置中串口數(shù)據(jù)接收發(fā)送模塊負責接收PI微動臺的反饋數(shù)據(jù)，并通過數(shù)據(jù)解析模塊將GCS Command數(shù)據(jù)流轉(zhuǎn)換為ASCII Command數(shù)據(jù)流；網(wǎng)口數(shù)據(jù)接收發(fā)送模塊將解析后的數(shù)據(jù)按規(guī)定格式重新封裝后，發(fā)送到上位機。該裝置集成在原有控制電路中，在不影響原有控制功能的前提下，簡化了PI微動臺的控制環(huán)節(jié)，使得納米定位工件臺子系統(tǒng)結(jié)構(gòu)更緊湊，性能更可靠，實時性更強。
文檔編號G05B19/04GK102385326SQ20111032637
公開日2012年3月21日 申請日期2011年10月25日 優(yōu)先權(quán)日2011年10月25日
發(fā)明者嚴偉, 胡松, 陳磊, 馬平 申請人:中國科學院光電技術(shù)研究所