[發(fā)明專利]超精密運(yùn)動(dòng)臺(tái)半實(shí)物仿真系統(tǒng)及方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201911346193.5
• 申請(qǐng)日: 2019-12-24
• 公開（公告）號(hào): CN113031461B
• 公開（公告）日: 2023-08-11
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李慶鑫;王福東;趙冰潔;李子陽(yáng);張華良;孫海濤;張誠(chéng)
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 沈陽(yáng)智能機(jī)器人創(chuàng)新中心有限公司;沈陽(yáng)智能機(jī)器人國(guó)家研究院有限公司;中國(guó)科學(xué)院沈陽(yáng)自動(dòng)化研究所
• 主分類號(hào): G05B17/02
• 分類號(hào): G05B17/02
• 代理公司: 沈陽(yáng)科苑專利商標(biāo)代理有限公司 21002
• 代理人: 王倩

本發(fā)明涉及超精密運(yùn)動(dòng)臺(tái)半實(shí)物仿真系統(tǒng)及方法，上位機(jī)用于構(gòu)建仿真環(huán)境，對(duì)超精密運(yùn)動(dòng)臺(tái)進(jìn)行建模與仿真測(cè)試，并將仿真程序部署到控制算法目標(biāo)機(jī)或模型目標(biāo)機(jī)中，獲取控制算法目標(biāo)機(jī)的控制參數(shù)和模型目標(biāo)機(jī)的狀態(tài)參數(shù)；控制算法目標(biāo)機(jī)用于為上位機(jī)提供運(yùn)行仿真程序?qū)崟r(shí)代碼的仿真環(huán)境，實(shí)時(shí)運(yùn)行部屬的仿真程序；模型目標(biāo)機(jī)為上位機(jī)提供運(yùn)行仿真程序?qū)崟r(shí)代碼的仿真環(huán)境，或者提供真實(shí)的超精密運(yùn)動(dòng)臺(tái)的狀態(tài)參數(shù)。本發(fā)明可以加快超精密運(yùn)動(dòng)臺(tái)控制系統(tǒng)的開發(fā)速度，提高仿真的真實(shí)性和可信度，通過實(shí)時(shí)仿真和控制器的軟硬件結(jié)合，增強(qiáng)了系統(tǒng)控制策略的實(shí)時(shí)性和可移植性，為超精密控制系統(tǒng)開發(fā)節(jié)約了成本，也為國(guó)內(nèi)光刻機(jī)的產(chǎn)業(yè)化做好了準(zhǔn)備。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及了一種光刻機(jī)領(lǐng)域的半實(shí)物平臺(tái)仿真與驗(yàn)證問題，具體地說，是超精密運(yùn)動(dòng)臺(tái)控制方法的實(shí)時(shí)仿真驗(yàn)證問題，屬于超精密控制領(lǐng)域。

背景技術(shù)

在信息時(shí)代，大規(guī)模集成電路制造技術(shù)的重要性日益凸顯，光刻機(jī)作為芯片制造的核心裝備，其重要性是不言而喻的。IC制造工藝的主要工藝是將很大的電路圖經(jīng)過晶圓多層曝光刻蝕加工，縮小到芯片大小，自動(dòng)形成電路，光刻過程對(duì)IC制造過程工藝質(zhì)量控制和產(chǎn)品質(zhì)量具有重要意義。

隨著芯片制造技術(shù)進(jìn)入32nm以下，IC芯片集成密度越來越大，半導(dǎo)體器件及電路尺寸越來越小，對(duì)光刻機(jī)的超精密運(yùn)動(dòng)控制精度提出了更高的要求。

一方面，隨著IC芯片市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)壓力逐步增強(qiáng)，光刻過程的速度也逐步提高，同時(shí)光刻機(jī)需要在高加速運(yùn)行的前提下，精確完成多次光刻過程，行業(yè)需求對(duì)光刻機(jī)的精密運(yùn)動(dòng)控制提出了更高的要求。另一方面，光刻機(jī)的運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)需要完成掩模臺(tái)、工件臺(tái)多平臺(tái)多耦合高精密同步控制以及多平臺(tái)的高速率信號(hào)采集、多平臺(tái)振動(dòng)抑制等。

傳統(tǒng)的光刻機(jī)控制系統(tǒng)開發(fā)遵循建模仿真、代碼開發(fā)、軟硬件設(shè)計(jì)等流程，軟硬件通訊與控制任務(wù)管理關(guān)聯(lián)性強(qiáng)，難以解決伴隨光刻機(jī)運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)不確定性增加導(dǎo)致的動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)以及計(jì)算復(fù)雜度上升的難題，也很難保障光刻機(jī)超精密運(yùn)動(dòng)平臺(tái)的設(shè)計(jì)開發(fā)效率。

基于軟件定義的軟硬件一體模型化設(shè)計(jì)手段是一種新興的復(fù)雜控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法體系，通過基于模型的軟硬件松耦合的設(shè)計(jì)手段、以及模型在環(huán)、硬件在環(huán)等測(cè)試手段，可以極大的降低控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)復(fù)雜度，提升開發(fā)效率。因此，開發(fā)基于模型設(shè)計(jì)的超精密運(yùn)動(dòng)臺(tái)半實(shí)物仿真系統(tǒng)具有重大的意義。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在于針對(duì)光刻機(jī)模型在環(huán)、硬件在環(huán)測(cè)試方法缺失等問題，開發(fā)了基于模型設(shè)計(jì)的超精密運(yùn)動(dòng)臺(tái)半實(shí)物仿真系統(tǒng)，該系統(tǒng)封裝了光刻機(jī)的核心組件，包括光刻機(jī)模型庫(kù)、控制庫(kù)、通訊庫(kù)等，構(gòu)建超精密運(yùn)動(dòng)臺(tái)半實(shí)物仿真系統(tǒng)，解決了傳統(tǒng)數(shù)字仿真不能在線調(diào)整參數(shù)的問題，實(shí)現(xiàn)了Matlab/Simulink仿真程序的快速C代碼化和仿真實(shí)時(shí)性。從而輔助設(shè)計(jì)人員快速實(shí)現(xiàn)光刻機(jī)超精密控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案的仿真、分析與優(yōu)化，提高光刻機(jī)的開發(fā)效率，縮短設(shè)計(jì)周期。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：超精密運(yùn)動(dòng)臺(tái)半實(shí)物仿真系統(tǒng)，包括：

上位機(jī)，用于構(gòu)建仿真環(huán)境，對(duì)超精密運(yùn)動(dòng)臺(tái)進(jìn)行建模與仿真測(cè)試，并將仿真程序部署到控制算法目標(biāo)機(jī)或模型目標(biāo)機(jī)中；在線調(diào)整控制算法目標(biāo)機(jī)的控制參數(shù)，監(jiān)控模型目標(biāo)機(jī)的狀態(tài)參數(shù)；

控制算法目標(biāo)機(jī)，用于為上位機(jī)提供運(yùn)行仿真程序?qū)崟r(shí)代碼的仿真環(huán)境，實(shí)時(shí)運(yùn)行部屬的仿真程序；

模型目標(biāo)機(jī)，用于為上位機(jī)提供運(yùn)行仿真程序?qū)崟r(shí)代碼的仿真環(huán)境，或者提供真實(shí)的超精密運(yùn)動(dòng)臺(tái)的狀態(tài)參數(shù)。

所述控制算法目標(biāo)機(jī)內(nèi)設(shè)有主FPGA卡，所述模型目標(biāo)機(jī)內(nèi)設(shè)有從FPGA卡，主FPGA卡與從FPGA卡用于實(shí)現(xiàn)時(shí)鐘信號(hào)同步，并通過光纖通訊實(shí)現(xiàn)兩個(gè)目標(biāo)機(jī)之間的信號(hào)傳遞。

所述主FPGA卡作為時(shí)鐘源，每隔設(shè)定時(shí)間將前一個(gè)周期來自從FPGA卡的傳感器信息數(shù)據(jù)通過DMA發(fā)送給控制器內(nèi)核層，同時(shí)將前一個(gè)周期控制指令發(fā)送給從FPGA；