CN103792797B - 一种光刻投影物镜功能性调节的控制系统结构 - Google Patents
一种光刻投影物镜功能性调节的控制系统结构 Download PDFInfo
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Abstract
一种光刻投影物镜功能性调节的控制系统结构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压电驱动器产生的热功率影响成像质量、电容传感器无法进行远距离传输和调节时间长的问题。本发明包括控制机箱、功放机箱、电平转换机箱、压电驱动器和电容传感器；所述控制机箱的光纤通信板卡通过光纤传输链路与功放机箱的核心算法板卡连接，功放机箱的驱动采集板卡通过数字信号传输链路与电平转换机箱的模数转换板卡连接，功放机箱的驱动采集板卡通过高压模拟信号传输链路与压电驱动器连接，电平转换机箱的模数转换板卡通过低压模拟信号传输链路与电容传感器连接，所述压电驱动器和所述电容传感器设置在所述光刻投影物镜上。
Description
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功能性调节的控制系统结构。
背景技术
光刻投影物镜是一种超精密光学系统，功能性调节是光刻投影物镜中用来补偿因环境变化而产生像质劣化的主要方法，功能性调节的调节时间为两次瞬时视场曝光的时间间隔，通常为0.1s-0.2s，以保障光刻机产量。功能性调节可利用压电驱动器驱动像质敏感镜片、并采用电容传感器作为位置反馈的方式实现，但是，压电驱动器需采用高压驱动的方式驱动，若放置在物镜周围，其产生的热功率将严重影响光刻投影物镜的成像质量，而电容传感器采集的信号为极微弱电容信号，无法进行远距离传输；在光刻机整机内部，光刻投影物镜功能性调节的控制系统与光刻投影物镜的走线距离约为10-15米，调节时间长，因此，需要一种光刻投影物镜功能性调节的控制系统结构。
发明内容
本发明的目的在于提出一种光刻投影物镜功能性调节的控制系统结构，解决现有技术存在的压电驱动器产生的热功率影响成像质量、电容传感器无法进行远距离传输和调节时间长的问题。
为实现上述目的，本发明的一种光刻投影物镜功能性调节的控制系统结构包括控制机箱、功放机箱、电平转换机箱、压电驱动器和电容传感器；
所述控制机箱内包括标准VME背板、主控板卡和光纤通信板卡，所述主控板卡和光纤通信板卡插在所述标准VME背板上，所述功放机箱内包括非标VME背板、核心算法板卡和驱动采集板卡，所述核心算法板卡和驱动采集板卡插在所述非标VME背板上，所述电平转换机箱内包括模数转换板卡；
所述控制机箱的光纤通信板卡通过光纤传输链路与功放机箱的核心算法板卡连接，功放机箱的驱动采集板卡通过数字信号传输链路与电平转换机箱的模数转换板卡连接，功放机箱的驱动采集板卡通过高压模拟信号传输链路与压电驱动器连接，电平转换机箱的模数转换板卡通过低压模拟信号传输链路与电容传感器连接，所述压电驱动器和所述电容传感器设置在所述光刻投影物镜上。
所述驱动采集板卡分别通过自定义数字信号前连接器和高压供电信号连接器与所述非标VME背板连接，所述非标VME背板通过自定义数字信号后连接器与所述核心算法板卡连接。
所述控制机箱和功放机箱放置在光刻机整机控制机柜中，所述控制机箱和功放机箱与光刻投影物镜之间的距离D的取值范围为：10m≤D≤15m，所述电平转换机箱与光刻投影物镜之间的距离d的取值范围为：2m≤d≤3m。
光纤通信板卡尺寸符合VME总线系统规范中的单高模板尺寸，具有VME总线系统规范的从模块功能，光纤通信板卡上的连接器采用VME总线系统规范中的P1连接器。
所述核心算法板卡上设置有光纤连接器，所述光纤通信板卡通过光纤传输链路与光纤连接器连接，所述驱动采集板卡上设置有数字电容信号连接器和高压驱动信号连接器，所述驱动采集板卡的数字电容信号连接器通过数字信号传输链路与所述电平转换机箱的模数转换板卡连接，所述驱动采集板卡的高压驱动信号连接器通过高压模拟信号传输链路与压电驱动器连接。
所述非标VME背板上的连接器尺寸符合VME总线系统规范中的J1连接器和J2连接器尺寸，核心算法板卡尺寸符合VME总线系统规范中的后卡模板尺寸，驱动采集板卡尺寸符合VME总线系统规范中的双高模板尺寸，不具有VME总线系统规范的主从模块功能，所述数字电容信号连接器和高压驱动信号连接器分别采用VME总线系统规范中的P1连接器和P2连接器。
功放机箱内驱动采集板卡的P1连接器传输自定义数字信号，P2连接器传输自定义高压信号。
本发明的有益效果为：本发明的一种光刻投影物镜功能性调节的控制系统结构将功放机箱放置于距离光刻投影物镜10-15米外的整机控制柜中，压电驱动器高压驱动电路位于功放机箱内部，其散出的热量由整机控制柜的排风系统带出光刻机外，不会影响光刻投影物镜的成像质量。在光刻投影物镜附近放置电平转换机箱，将电容传感器采集所得模拟电容信号转换为数字位置信号，并传输至功放机箱，以实现电容传感器采集信号的远距离传输。控制机箱与功放机箱共同放置于整机机柜中，并通过光纤传输链路连接，每次功能性调节的控制命令均由控制机箱内的光纤通信板卡发送至功放机箱内部的核心算法板卡，核心算法板卡可直接操作压电驱动器高压驱动信号，并处理电容传感器采集的数字位置信号，核心算法卡内的控制算法独立完成功能性调节的单次控制，无需重复接收控制机箱的调节指令，将控制命令的传输链路置于控制算法的伺服周期外，以缩短每次功能性调节的调节时间。本发明可以在保证压电驱动器与电容传感器走线长度与散热需求的同时，从硬件上将控制命令传输链路至于控制算法的伺服周期外，为提高控制算法的实现效率提供了必要的硬件平台，从而缩短每次功能性调节的调节时间，保证光刻投影物镜和光刻机整机性能。
附图说明
图1为本发明的一种光刻投影物镜功能性调节的控制系统结构示意图；
图2为本发明的一种光刻投影物镜功能性调节的控制系统结构中功放机箱内部结构示意图；
其中：1、控制机箱，2、光纤通信板卡，3、光纤传输链路，4、功放机箱，5、驱动采集板卡，6、数字信号传输链路，7、高压模拟信号传输链路，8、压电驱动器，9、光刻投影物镜，10、标准VME背板，11、主控板卡，12、非标VME背板，13、核心算法板卡，14、模数转换板卡，15、电平转换机箱，16、低压模拟信号传输链路，17、电容传感器，18、光纤连接器，19、自定义数字信号后连接器，20、自定义数字信号前连接器，21、数字电容信号连接器，22、高压供电信号连接器，23、高压驱动信号连接器。
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功能性调节的控制系统结构包括控制机箱1、功放机箱4、电平转换机箱15、压电驱动器8和电容传感器17；
所述控制机箱1内包括标准VME背板10、主控板卡11和光纤通信板卡2，所述主控板卡11和光纤通信板卡2插在所述标准VME背板10上，所述功放机箱4内包括非标VME背板12、核心算法板卡13和驱动采集板卡5，所述核心算法板卡13和驱动采集板卡5插在所述非标VME背板12上，所述电平转换机箱15内包括模数转换板卡14；
所述控制机箱1的光纤通信板卡2通过光纤传输链路3与功放机箱4的核心算法板卡13连接，功放机箱4的驱动采集板卡5通过数字信号传输链路6与电平转换机箱15的模数转换板卡14连接，功放机箱4的驱动采集板卡5通过高压模拟信号传输链路7与压电驱动器8连接，电平转换机箱15的模数转换板卡14通过低压模拟信号传输链路16与电容传感器17连接，所述压电驱动器8和所述电容传感器17设置在所述光刻投影物镜9上。
参见附图2，所述驱动采集板卡5分别通过自定义数字信号前连接器20和高压供电信号连接器22与所述非标VME背板12连接，所述非标VME背板12通过自定义数字信号后连接器19与所述核心算法板卡连接。
所述控制机箱1和功放机箱4放置在光刻机整机控制机柜中，所述控制机箱1和功放机箱4与光刻投影物镜9之间的距离D的取值范围为：10m≤D≤15m，所述电平转换机箱15与光刻投影物镜9之间的距离d的取值范围为：2m≤d≤3m。
光纤通信板卡2尺寸符合VME总线系统规范中的单高模板尺寸，具有VME总线系统规范的从模块功能，光纤通信板卡2上的连接器采用VME总线系统规范中的P1连接器。
所述核心算法板卡13上设置有光纤连接器18，所述光纤通信板卡2通过光纤传输链路3与光纤连接器18连接，所述驱动采集板卡5上设置有数字电容信号连接器21和高压驱动信号连接器23，所述驱动采集板卡5的数字电容信号连接器21通过数字信号传输链路6与所述电平转换机箱15的模数转换板卡14连接，所述驱动采集板卡5的高压驱动信号连接器23通过高压模拟信号传输链路7与压电驱动器8连接。
所述非标VME背板12上的连接器尺寸符合VME总线系统规范中的J1连接器和J2连接器尺寸，核心算法板卡13尺寸符合VME总线系统规范中的后卡模板尺寸，驱动采集板卡5尺寸符合VME总线系统规范中的双高模板尺寸，不具有VME总线系统规范的主从模块功能，所述数字电容信号连接器21和高压驱动信号连接器23分别采用VME总线系统规范中的P1连接器和P2连接器。
功放机箱4内驱动采集板卡5的P1连接器传输自定义数字信号，P2连接器传输自定义高压信号。
本发明运行时的步骤为：
步骤一：控制机箱1中的主控板卡11从整机控制系统接收功能性调节的控制命令，并将该命令通过标准VME背板10发送至光纤通信板卡2，光纤通信板卡2将控制命令封装以后，通过光纤传输链路3和光纤连接器18将其传输至功放机箱4中的核心算法板卡13中。
步骤二：核心算法板卡13解析控制命令、开始伺服控制，首先通过非标VME背板12上的自定义数字信号后连接器19和自定义数字信号前连接器20将低压驱动信号发送至驱动采集板卡5，驱动采集板卡5由高压供电信号连接器22获得高压供电，并对低压驱动信号进行放大后通过高压驱动信号连接器23和高压模拟信号传输链路7实现了对光刻投影物镜9内压电驱动器8的远距离驱动，光刻投影物镜9内镜片的位移量由电容传感器17采集，并通过低压模拟信号传输链路16传输至电平转换机箱15的模数转换板卡14中，模数转换板卡14对采集到的电容信号进行模数转换，并将数字位移信号通过数字信号传输链路6和数字电容信号连接器21传输至驱动采集板卡5中，驱动采集板卡5解析该数字信号后，通过非标VME背板12上的自定义数字信号后连接器19和自定义数字信号前连接器20将位移信号反馈至核心算法板卡13，至此完成一个控制伺服周期的操作。
步骤三：核心算法板卡13通过反馈得到的位移信号修正控制算法参数，重复步骤二，直至完成伺服调节。
步骤四：完成一次功能性调节后，核心算法板卡13通过光纤连接器18和光纤传输链路3将调节结果传输至光纤通信板卡2，光纤通信板卡2将调节结果解析后经由标准VME背板10通过中断的方式通知主控板卡11，主控板卡11向整机控制系统发送功能性调节完成的控制命令。
以上为本发明的具体实施方式，但绝非对本发明的限制。
Claims (7)
1.一种光刻投影物镜功能性调节的控制系统结构，其特征在于，包括控制机箱(1)、功放机箱(4)、电平转换机箱(15)、压电驱动器(8)和电容传感器(17)；
所述控制机箱(1)内包括标准VME背板(10)、主控板卡(11)和光纤通信板卡(2)，所述主控板卡(11)和光纤通信板卡(2)插在所述标准VME背板(10)上，所述功放机箱(4)内包括非标VME背板(12)、核心算法板卡(13)和驱动采集板卡(5)，所述核心算法板卡(13)和驱动采集板卡(5)插在所述非标VME背板(12)上，所述电平转换机箱(15)内包括模数转换板卡(14)；
所述控制机箱(1)的光纤通信板卡(2)通过光纤传输链路(3)与功放机箱(4)的核心算法板卡(13)连接，功放机箱(4)的驱动采集板卡(5)通过数字信号传输链路(6)与电平转换机箱(15)的模数转换板卡(14)连接，功放机箱(4)的驱动采集板卡(5)通过高压模拟信号传输链路(7)与压电驱动器(8)连接，电平转换机箱(15)的模数转换板卡(14)通过低压模拟信号传输链路(16)与电容传感器(17)连接，所述压电驱动器(8)和所述电容传感器(17)设置在所述光刻投影物镜(9)上。
2.根据权利要求1所述的一种光刻投影物镜功能性调节的控制系统结构，其特征在于，所述驱动采集板卡(5)分别通过自定义数字信号前连接器(20)和高压供电信号连接器(22)与所述非标VME背板(12)连接，所述非标VME背板(12)通过自定义数字信号后连接器(19)与所述核心算法板卡连接。
3.根据权利要求1所述的一种光刻投影物镜功能性调节的控制系统结构，其特征在于，所述控制机箱(1)和功放机箱(4)放置在光刻机整机控制机柜中，所述控制机箱(1)和功放机箱(4)与光刻投影物镜(9)之间的距离D的取值范围为：10m≤D≤15m，所述电平转换机箱(15)与光刻投影物镜(9)之间的距离d的取值范围为：2m≤d≤3m。
4.根据权利要求1所述的一种光刻投影物镜功能性调节的控制系统结构，其特征在于，光纤通信板卡(2)尺寸符合VME总线系统规范中的单高模板尺寸，具有VME总线系统规范的从模块功能，光纤通信板卡(2)上的连接器采用VME总线系统规范中的P1连接器。
5.根据权利要求1所述的一种光刻投影物镜功能性调节的控制系统结构，其特征在于，所述核心算法板卡(13)上设置有光纤连接器(18)，所述光纤通信板卡(2)通过光纤传输链路(3)与光纤连接器(18)连接，所述驱动采集板卡(5)上设置有数字电容信号连接器(21)和高压驱动信号连接器(23)，所述驱动采集板卡(5)的数字电容信号连接器(21)通过数字信号传输链路(6)与所述电平转换机箱(15)的模数转换板卡(14)连接，所述驱动采集板卡(5)的高压驱动信号连接器(23)通过高压模拟信号传输链路(7)与压电驱动器(8)连接。
6.根据权利要求5所述的一种光刻投影物镜功能性调节的控制系统结构，其特征在于，所述非标VME背板(12)上的连接器尺寸符合VME总线系统规范中的J1连接器和J2连接器尺寸，核心算法板卡(13)尺寸符合VME总线系统规范中的后卡模板尺寸，驱动采集板卡(5)尺寸符合VME总线系统规范中的双高模板尺寸，不具有VME总线系统规范的主从模块功能，所述数字电容信号连接器(21)和高压驱动信号连接器(23)分别采用VME总线系统规范中的P1连接器和P2连接器。
7.根据权利要求1所述的一种光刻投影物镜功能性调节的控制系统结构，其特征在于，功放机箱(4)内驱动采集板卡(5)的P1连接器传输自定义数字信号，P2连接器传输自定义高压信号。
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