[發(fā)明專利]一種控制和解析PI微動臺的裝置

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201110326376.8
• 申請日: 2011-10-25
• 公開（公告）號: CN102385326A
• 公開（公告）日: 2012-03-21
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 陳磊;胡松;馬平;嚴偉
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)院光電技術(shù)研究所
• 主分類號: G05B19/04
• 分類號: G05B19/04
• 代理公司: 北京科迪生專利代理有限責任公司 11251
• 代理人: 盧紀;李新華

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)100mm行程，1um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)100um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：