基于VxWorks上位機集中管理多級控制系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】基于VxWorks上位機集中管理多級控制系統(tǒng)，屬于多板卡之間通信以及同步控制領(lǐng)域。為了解決現(xiàn)有的控制系統(tǒng)對光刻機實際運行中多板卡之間通信以及同步協(xié)調(diào)控制能力差的問題。它包括它包括基于VxWorks的上位機、工控機、VME總線、次主控卡A、次主控卡B、次主控卡C及實現(xiàn)各功能的板卡。通過基于VxWorks的上位機向次主控卡A、次主控卡B、次主控卡C發(fā)送指令進行通信以及同步控制，次主控卡A、次主控卡B和次主控卡C分別控制相應(yīng)的板卡通信以及同步，實現(xiàn)多級控制。本發(fā)明用于光刻機在實際運行中多板卡之間通信以及同步控制。
【專利說明】基于VxWorks上位機集中管理多級控制系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于光刻機在實際運行中多板卡之間通信以及同步控制領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]步進掃描光刻機是當(dāng)前集成電路制造的主流裝備，其研制涉及到光學(xué)、機械、精密測量、控制等多個學(xué)科，是集成電路裝備中最精密、研制難度最大的設(shè)備之一。工件臺與掩模臺的同步控制技術(shù)是隨著步進掃描光刻機的技術(shù)發(fā)展而提出的，同步控制性能直接影響光刻機的分辨率和套刻精度，是步進掃描光刻機的關(guān)鍵技術(shù)之一。
[0003]在集成電路集成度不斷提高的過程中，集成電路制造技術(shù)起著不可替代的作用。集成電路制造流程繁多、工藝復(fù)雜，其中一道工藝是將設(shè)計好電路版圖轉(zhuǎn)移到硅片上形成集成電路。這一工藝就是光刻技術(shù)，使用的主要設(shè)備是光刻機。光刻機的分辨率和套刻精度直接決定了所制造的集成電路的集成度。而且光刻機的研制涉及光學(xué)、機械、精密測量、控制等技術(shù)，所以是整個集成電路制造中最復(fù)雜和精度最高的設(shè)備之一，也是最關(guān)鍵的設(shè)備之一。此外，光刻機還有一個經(jīng)濟指標(biāo)一一產(chǎn)率，圍繞著這三項指標(biāo)，光刻機的研制技術(shù)不斷進步，推動著集成電路制造技術(shù)的向前發(fā)展。比如荷蘭ASML公司把TWINSCAN XT:1950Hi升級到TWINSCAN XT:1950i，套刻精度和產(chǎn)率分別提高了約37.5%和18.2%。
[0004]現(xiàn)有的控制系統(tǒng)實現(xiàn)對光刻機實際運行中多板卡之間通信以及同步協(xié)調(diào)控制能力差的問題。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0005]本發(fā)明的目的是為了解決現(xiàn)有的控制系統(tǒng)對光刻機實際運行中多板卡之間通信以及同步協(xié)調(diào)控制能力差的問題，本發(fā)明提供一種基于VxWorks上位機集中管理多級控制系統(tǒng)。
[0006]本發(fā)明的基于VxWorks上位機集中管理多級控制系統(tǒng)，
[0007]它包括基于VxWorks的上位機、工控機、VME總線、次主控卡A、次主控卡B、次主控卡C、運動控制卡、同步控制卡、光柵譯碼卡、激光計數(shù)卡、信號采集卡、安全保護卡和同步自定義總線；
[0008]上位機的控制信號輸入輸出端與工控機的控制信號輸入輸出端連接；工控機通過VME總線分別與次主控卡A、次主控卡B和次主控卡C通訊，次主控卡A的運動控制信號輸入輸出端與運動控制卡的運動控制信號輸入輸出端連接，次主控卡A的同步控制信號輸入輸出端與同步控制卡的同步控制信號輸入輸出端連接，次主控卡B的譯碼控制信號輸入輸出端與光柵譯碼卡的譯碼控制信號輸入輸出端連接，次主控卡B的計數(shù)控制信號輸入輸出端與激光計數(shù)卡的計數(shù)控制信號輸入輸出端連接，次主控卡C的采集控制信號輸入輸出端與信號采集卡的采集控制信號輸入輸出端連接，次主控卡C的保護控制信號輸入輸出端與安全保護卡的保護控制信號輸入輸出端連接，同步控制卡、光柵譯碼卡、激光計數(shù)卡、信號采集卡和安全保護卡均連接同步自定義總線。
[0009]所述基于VxWorks的上位機的工作過程包括如下步驟:
[0010]通過工控機向次主控卡A、次主控卡B和次主控卡C發(fā)送起始狀態(tài)檢測指令的步驟；
[0011]當(dāng)接收到次主控卡A、次主控卡B和次主控卡C起始狀態(tài)檢測正常的信號時，通過工控機向次主控卡A發(fā)送執(zhí)行控制算法的指令，同時向次主控卡A、次主控卡B和次主控卡C發(fā)送同步通信檢測指令的步驟；
[0012]當(dāng)接收到次主控卡A、次主控卡B和次主控卡C工作正常的信號時，通過工控機向向次主控卡A、次主控卡B和次主控卡C發(fā)送同步通信指令的步驟；
[0013]次主控卡A的工作過程包括如下步驟:
[0014]當(dāng)接收到起始狀態(tài)檢測指令時，完成時鐘模塊和復(fù)位模塊與其他次主控卡一致，通過工控機向上位機發(fā)送起始狀態(tài)檢測指令的步驟；
[0015]當(dāng)接收到執(zhí)行控制算法的指令時，控制運動控制卡執(zhí)行控制算法的步驟；
[0016]當(dāng)接收到同步通信檢測指令時，檢測運動控制卡和同步控制卡是否正常工作，并將檢測結(jié)果通過工控機向上位機發(fā)送的步驟；
[0017]當(dāng)接收到同步通信指令時，控制與其他次主控卡同步通信的步驟；
[0018]次主控卡B的工作過程包括如下步驟:
[0019]當(dāng)接收到起始狀態(tài)檢測指令時，完成時鐘模塊和復(fù)位模塊與其他次主控卡一致，通過工控機向上位機發(fā)送起始狀態(tài)檢測指令的步驟；
[0020]當(dāng)接收到同步通信檢測指令時，檢測光柵譯碼卡和激光計數(shù)卡是否正常工作，并將檢測結(jié)果通過工控機向上位機發(fā)送的步驟；
[0021]當(dāng)接收到同步通信指令時，控制與其他次主控卡同步通信的步驟；
[0022]次主控卡C的工作過程包括如下步驟:
[0023]當(dāng)接收到起始狀態(tài)檢測指令時，完成時鐘模塊和復(fù)位模塊與其他次主控卡一致，通過工控機向上位機發(fā)送起始狀態(tài)檢測指令的步驟；
[0024]當(dāng)接收到同步通信檢測指令時，檢測信號采集卡和安全保護卡是否正常工作，并將檢測結(jié)果通過工控機向上位機發(fā)送的步驟；
[0025]當(dāng)接收到同步通信指令時，控制與其他次主控卡同步通信的步驟。
[0026]本發(fā)明的有益效果在于，本發(fā)明的上位機VxWorks實時操作系統(tǒng)，其突出特點是實時性，從而能夠更好的滿足進行通信以及同步性的要求，上位機通過直接給三個次主控卡發(fā)送指令，根據(jù)每個次主控卡的情況進而判斷整個系統(tǒng)的運行情況，實現(xiàn)了多板卡之間的通信與同步控制。與傳統(tǒng)的上位機直接對工控機及其他控制卡進行通信及同步進行控制相比，基于VxWorks的多級控制安全性更好，且控制通信及同步的效果更好，在實時性方面，雖然多級控制運行時間比傳統(tǒng)控制略低，但是由于VxWorks運行速度以及板卡的運行速率均非常快，完全能夠達(dá)到系統(tǒng)對實時性的要求。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0027]圖1為【具體實施方式】一所述的基于VxWorks上位機集中管理多級控制系統(tǒng)的原理示意圖。
[0028]圖2為【具體實施方式】一中的同步運動控制卡的原理示意圖。
【具體實施方式】
[0029]【具體實施方式】一:結(jié)合圖1說明本實施方式，本實施方式所述的基于VxWorks上位機集中管理多級控制系統(tǒng)，它包括基于VxWorks的上位機、工控機、VME總線、次主控卡A、次主控卡B、次主控卡C、運動控制卡、同步控制卡、光柵譯碼卡、激光計數(shù)卡、信號采集卡、安全保護卡和同步自定義總線；
[0030]上位機的控制信號輸入輸出端與工控機的控制信號輸入輸出端連接；工控機通過VME總線分別與次主控卡A、次主控卡B和次主控卡C通訊，次主控卡A的運動控制信號輸入輸出端與運動控制卡的運動控制信號輸入輸出端連接，次主控卡A的同步控制信號輸入輸出端與同步控制卡的同步控制信號輸入輸出端連接，次主控卡B的譯碼控制信號輸入輸出端與光柵譯碼卡的譯碼控制信號輸入輸出端連接，次主控卡B的計數(shù)控制信號輸入輸出端與激光計數(shù)卡的計數(shù)控制信號輸入輸出端連接，次主控卡C的采集控制信號輸入輸出端與信號采集卡的采集控制信號輸入輸出端連接，次主控卡C的保護控制信號輸入輸出端與安全保護卡的保護控制信號輸入輸出端連接，同步控制卡、光柵譯碼卡、激光計數(shù)卡、信號采集卡和安全保護卡均連接同步自定義總線。
[0031]本實施方式中，上位機能夠通過以太網(wǎng)直接控制工控機，工控機通過VME總線控制主控卡A、次主控卡B和次主控卡C ;工控機的軟件平臺是VxWorks實時操作系統(tǒng)，硬件平臺是帶有21個插槽的VME總線機箱，工控機通過VME總線與次主控制卡連接，其功能是根據(jù)接受的上位機指令把相應(yīng)的參數(shù)軌跡解耦成電機方向的軌跡，并發(fā)送到次主控制卡，運動控制卡實現(xiàn)控制算法。按照系統(tǒng)要求，整個控制系統(tǒng)需要11塊運動控制卡；此外，加上光柵譯碼卡、激光計數(shù)卡、信號采集卡、安全保護卡共需要15塊板卡。
[0032]同步控制卡的組成，如圖2所示。
[0033]另外，同步控制卡與工控機、運動控制卡、激光控制卡、光柵譯碼卡等有鏈接。所以，接有VME總線接口、自定義總線接口、光纖接口、RS422接口、以及預(yù)留的D/Α接口。
[0034]本實施方式中的次主控卡以及下級的板卡晶振頻率均為50MHz，可以進行高速型運行。
[0035]【具體實施方式】二:本實施方式是對【具體實施方式】一所述的基于VxWorks上位機集中管理多級控制系統(tǒng)的進一步限定，所述基于VxWorks的上位機的工作過程包括如下步驟:
[0036]通過工控機向次主控卡A、次主控卡B和次主控卡C發(fā)送起始狀態(tài)檢測指令的步驟；
[0037]當(dāng)接收到次主控卡A、次主控卡B和次主控卡C起始狀態(tài)檢測正常的信號時，通過工控機向次主控卡A發(fā)送執(zhí)行控制算法的指令，同時向次主控卡A、次主控卡B和次主控卡C發(fā)送同步通信檢測指令的步驟；
[0038]當(dāng)接收到次主控卡A、次主控卡B和次主控卡C工作正常的信號時，通過工控機向向次主控卡A、次主控卡B和次主控卡C發(fā)送同步通信指令的步驟；
[0039]次主控卡A的工作過程包括如下步驟:
[0040]當(dāng)接收到起始狀態(tài)檢測指令時，完成時鐘模塊和復(fù)位模塊與其他次主控卡一致，通過工控機向上位機發(fā)送起始狀態(tài)檢測指令的步驟；
[0041]當(dāng)接收到執(zhí)行控制算法的指令時，控制運動控制卡執(zhí)行控制算法的步驟；
[0042]當(dāng)接收到同步通信檢測指令時，檢測運動控制卡和同步控制卡是否正常工作，并將檢測結(jié)果通過工控機向上位機發(fā)送的步驟；
[0043]當(dāng)接收到同步通信指令時，控制與其他次主控卡同步通信的步驟；
[0044]次主控卡B的工作過程包括如下步驟:
[0045]當(dāng)接收到起始狀態(tài)檢測指令時，完成時鐘模塊和復(fù)位模塊與其他次主控卡一致，通過工控機向上位機發(fā)送起始狀態(tài)檢測指令的步驟；
[0046]當(dāng)接收到同步通信檢測指令時，檢測光柵譯碼卡和激光計數(shù)卡是否正常工作，并將檢測結(jié)果通過工控機向上位機發(fā)送的步驟；
[0047]當(dāng)接收到同步通信指令時，控制與其他次主控卡同步通信的步驟；
[0048]次主控卡C的工作過程包括如下步驟:
[0049]當(dāng)接收到起始狀態(tài)檢測指令時，完成時鐘模塊和復(fù)位模塊與其他次主控卡一致，通過工控機向上位機發(fā)送起始狀態(tài)檢測指令的步驟；
[0050]當(dāng)接收到同步通信檢測指令時，檢測信號采集卡和安全保護卡是否正常工作，并將檢測結(jié)果通過工控機向上位機發(fā)送的步驟；
[0051]當(dāng)接收到同步通信指令時，控制與其他次主控卡同步通信的步驟。
[0052]本發(fā)明采用了多級管理的方法，實現(xiàn)了多板卡之間的通信與同步控制。當(dāng)光刻機系統(tǒng)正常工作的時候，可以通過上位機觀察運行電機的同步情況，進而獲取運動控制卡能否正常工作的情況。由于上位機采用VxWorks操作系統(tǒng)以及運動控制卡均采用高速的DSP芯片，系統(tǒng)可以直接運行于高速的情況，因此不需要外部的高速運行檢測設(shè)備，不需要考慮電路板的時鐘頻率情況。光柵譯碼卡能夠達(dá)到納米級精度，因此可以大大提高使用的方便性和控制精度。底層電路板的指示燈用于檢測電路板上芯片的好壞的情況。
【權(quán)利要求】
1.基于VxWorks上位機集中管理多級控制系統(tǒng)，其特征在于，它包括基于VxWorks的上位機、工控機、VME總線、次主控卡A、次主控卡B、次主控卡C、運動控制卡、同步控制卡、光柵譯碼卡、激光計數(shù)卡、信號采集卡、安全保護卡和同步自定義總線； 上位機的控制信號輸入輸出端與工控機的控制信號輸入輸出端連接；工控機通過VME總線分別與次主控卡A、次主控卡B和次主控卡C通訊，次主控卡A的運動控制信號輸入輸出端與運動控制卡的運動控制信號輸入輸出端連接，次主控卡A的同步控制信號輸入輸出端與同步控制卡的同步控制信號輸入輸出端連接，次主控卡B的譯碼控制信號輸入輸出端與光柵譯碼卡的譯碼控制信號輸入輸出端連接，次主控卡B的計數(shù)控制信號輸入輸出端與激光計數(shù)卡的計數(shù)控制信號輸入輸出端連接，次主控卡C的采集控制信號輸入輸出端與信號采集卡的采集控制信號輸入輸出端連接，次主控卡C的保護控制信號輸入輸出端與安全保護卡的保護控制信號輸入輸出端連接，同步控制卡、光柵譯碼卡、激光計數(shù)卡、信號采集卡和安全保護卡均連接同步自定義總線。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于VxWorks上位機集中管理多級控制系統(tǒng)，其特征在于，所述基于VxWorks的上位機的工作過程包括如下步驟: 通過工控機向次主控卡A、次主控卡B和次主控卡C發(fā)送起始狀態(tài)檢測指令的步驟；當(dāng)接收到次主控卡A、次主控卡B和次主控卡C起始狀態(tài)檢測正常的信號時，通過工控機向次主控卡A發(fā)送執(zhí)行控制算法的指令，同時向次主控卡A、次主控卡B和次主控卡C發(fā)送同步通信檢測指令的步驟； 當(dāng)接收到次主控卡A、次主控卡B和次主控卡C工作正常的信號時，通過工控機向向次主控卡A、次主控卡B和次主控卡C發(fā)送同步通信指令的步驟； 次主控卡A的工作過程包括如下步驟: 當(dāng)接收到起始狀態(tài)檢測指令時，完成時鐘模塊和復(fù)位模塊與其他次主控卡一致，通過工控機向上位機發(fā)送起始狀態(tài)檢測指令的步驟； 當(dāng)接收到執(zhí)行控制算法的指令時，控制運動控制卡執(zhí)行控制算法的步驟； 當(dāng)接收到同步通信檢測指令時，檢測運動控制卡和同步控制卡是否正常工作，并將檢測結(jié)果通過工控機向上位機發(fā)送的步驟； 當(dāng)接收到同步通信指令時，控制與其他次主控卡同步通信的步驟； 次主控卡B的工作過程包括如下步驟: 當(dāng)接收到起始狀態(tài)檢測指令時，完成時鐘模塊和復(fù)位模塊與其他次主控卡一致，通過工控機向上位機發(fā)送起始狀態(tài)檢測指令的步驟； 當(dāng)接收到同步通信檢測指令時，檢測光柵譯碼卡和激光計數(shù)卡是否正常工作，并將檢測結(jié)果通過工控機向上位機發(fā)送的步驟； 當(dāng)接收到同步通信指令時，控制與其他次主控卡同步通信的步驟； 次主控卡C的工作過程包括如下步驟: 當(dāng)接收到起始狀態(tài)檢測指令時，完成時鐘模塊和復(fù)位模塊與其他次主控卡一致，通過工控機向上位機發(fā)送起始狀態(tài)檢測指令的步驟； 當(dāng)接收到同步通信檢測指令時，檢測信號采集卡和安全保護卡是否正常工作，并將檢測結(jié)果通過工控機向上位機發(fā)送的步驟； 當(dāng)接收到同步通信指令時，控制與其他次主控卡同步通信的步驟。
【文檔編號】G05B19/418GK104181901SQ201410448520
【公開日】2014年12月3日 申請日期:2014年9月4日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月4日
【發(fā)明者】陳興林, 劉法志, 劉帥, 劉啟循, 魏凱, 范文超, 張之萬, 楊旭東 申請人:哈爾濱工業(yè)大學(xué)