DE69606697T2

DE69606697T2 - Regelungssystem für Gasentladungslaser unter Verwendung mehrerer zentraler Prozessoreinheiten mit gemeinsam geteiltem Speicher und gemeinsamen Bus

Info

Publication number: DE69606697T2
Application number: DE69606697T
Authority: DE
Inventors: Curtiss Lynn Mixon; Nair
Original assignee: Cymer Inc
Current assignee: Cymer Inc
Priority date: 1996-01-23
Filing date: 1996-12-31
Publication date: 2000-10-05
Anticipated expiration: 2017-01-01
Also published as: EP0786841A1; DE69606697D1; JP3286936B2; US5764505A; KR100262504B1; KR970060511A; CA2194629A1; JPH09214028A; EP0786841B1

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG

Gebiet der Erfindung

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf das Gebiet der Gasentladungslasersteuereinrichtungen.

Stand der Technik

Gasentladungslaser verschiedener Arten sind im Stand der Technik gut bekannt. Von besonderem Interesse für die vorliegende Erfindung sind Excimer-Laser, die im tiefen Ultraviolettbereich arbeiten, obwohl die vorliegende Erfindung nicht notwendigerweise auf eine Verwendung bei einer derartigen Laserausrüstung beschränkt ist.
Excimer-Laser werden für verschiedene Zwecke verwendet, von denen viele ihre eigenen separaten Steueranforderungen haben. Beispielsweise sind Excimer-Laser für eine Materialabtragung nützlich, wobei sie einen sauberen Materialabtrag für das Bohren von Löchern, die Strukturierung und dergleichen bei verschiedenen Materialien ermöglichen. Grundsätzlich ist bei solchen Anwendungen die genaue Steuerung der präzisen Intensität jedes Laserimpulses nicht besonders wichtig, obwohl die ungefähre Energie pro Impuls, die Impulsrate und möglicherweise die Gesamtanzahl der Impulse wichtig sind. Selbstverständlich ist eine Ein/Aus-Steuerung ebenfalls wichtig, um die Laserimpulsgebung nach der Positionierung des Werkstücks oder der Werkstücke zu initiieren und um das Pulsieren anzuhalten, bis ein nachfolgendes Werkstück zur Bearbeitung positioniert ist:
Bei anderen Anwendungen, wie beispielsweise bei der Fotolackbelichtung während der Halbleiterbauelementebearbeitung sind eine genaue Steuerung der Energie bei jedem Impuls ebenso wie die Impulsrate selbst sehr wichtig. Insbesondere führt eine Unterbelichtung des Fotolacks dazu, daß der Fotolack, welcher in einer nachfolgenden Operation weg gewaschen werden soll, nicht weggewaschen wird, oder andererseits Fotolack weggewaschen wird, welcher nicht weggewaschen werden sollte, was typischerweise zu fehlerhaften Abbildungen von Gebieten integrierter Schaltungen und einer Fehlfunktion der sich ergebenden integrierten Schaltung führt. Eine Überbelichtung andererseits wird, während sie den zu belichtenden Fotolack ausreichend belichtet, die Konturentreue der Leitungen in der fertiggestellten integrierten Schaltung infolge einer Belichtung des unmittelbar benachbarten Fotolacks, die durch Streuung, etc. der belichtenden Strahlung verursacht wird, reduzieren. Folglich ist es bei den ständig sinkenden geometrischen Größen der integrierten Schaltungen wichtig, eine möglichst gleichmäßige Belichtung des Fotolacks über der gesamten Fläche zu erreichen. Darüber hinaus wird bei den neueren Fotolackbelichtungssystemen jeweils nur ein kleiner Teil der Fotolackfläche belichtet. Bei derartigen Systemen gibt es eine Relativbewegung zwischen der Quelle der Laserstrahlung und der Maske und der Scheibe (Wafer), so daß die gesamte Fotolackfläche durch die Maske hindurch über die Zeitdauer einer relativ großen Anzahl von Laserimpulsen belichtet wird. Somit ist es bei derartigen Belichtungssystemen insbesondere wichtig, nicht nur die Gesamtbelichtung, sondern auch die Energie bei jedem Impuls zu kontrollieren. Typischerweise wird dies durch die Bereitstellung einer Kompensation der die Impulsenergie jedes Impulses definierenden Systemparameter auf der Grundlage der Differenz zwischen der gemessenen Energie in entweder dem früheren Impuls oder einem ähnlichen früheren Impuls und dem gewünschten Energieniveau jedes Impulses ausgeführt.
Analytische Techniken zum Bestimmen der Einstellung der verschiedenen Laserparameter zum Kompensieren der Differenz zwischen der gewünschten Energie pro Impuls und der tatsächlich gemessenen Energie pro Impuls bei dem früheren Impuls sind im Stand der Technik gut bekannt. Derartige Verfahren erfordern jedoch nicht nur die Messung der Energie bei dem früheren Impuls, sondern auch die Verwendung dieser Messung zusammen mit anderen Parametermessungen des Lasersystems in einer Analyse, um die Parametereinstellung zu bestimmen, um die richtige Impulsenergie bei dem nächsten Impuls auf der Grundlage des Fehlers der Energie bei dem früheren Impuls zu gewinnen. Derartige Techniken erfordern jedoch eine beträchtliche Menge an Datenverarbeitung und werden demzufolge an einfachsten unter Verwendung eines speziellen Prozessors oder einer speziellen Steuereinrichtung für diesen Zweck ausgeführt.
Andere Aufgaben einer Laser-Steuereinrichtung bestehen darin, mit einem Host-Computer oder einer anderen Quelle von Befehlen zu kommunizieren und auf diese zu antworten und verschiedene Teile des Lasersystems zu überwachen und/oder zu steuern, um deren gewünschte Operation sicherzustellen, statistische Informationen in Bezug auf die Operation über eine Zeitdauer aufrechtzuerhalten und solche Dinge, wie Wartungsintervalle und Lebensdauern der verschiedenen Laser-Hardware-Module zu überwachen, das Gassystem zu überwachen und zu steuern, etc. Viele dieser zusätzlichen Aufgaben werden nicht bei jedem Impuls ausgeführt, sondern stattdessen auf einer zeitlich variierenden Grundlage, wie beispielsweise die Überwachung der Temperatur in verschiedenen Teilen des Laser-Systems. Während diese Funktionen für den richtigen Betrieb, die Lebensdauer und die Wartung des Lasersystems ebenfalls sehr wichtig sind, ist demzufolge die Zeitgabe für ihre Ausführung bezüglich ihrer Einstellung nicht so kritisch wie die des Lasers von Impuls zu Impuls.
Somit besteht ein Excimer-Laser aus einer Reihe von Hardware-Komponenten, welche miteinander auf eine bestimmte Weise unter der Steuerung eines Steuersystems arbeiten müssen, um die Ausgabe eines gepulsten ultravioletten Lichtstrahles zu erzeugen, die bestimmte vom Kunden gewünschte Spezifikationen erfüllt. Jede dieser Hardwarekomponenten kann entweder als Einrichtung, welche zum Überwachen ver wendet wird, oder als Einrichtung, welche zum Steuern eines Prozesses in Echtzeit verwendet wird, klassifiziert werden. Überwachungs- und Steuereinrichtungen können in Gruppen kombiniert werden, wobei jede Gruppe als ein Steuersubsystem für einen Echtzeitprozeß angesehen wird. Die Software in der Laser-Steuereinrichtung kann dann in Aufgaben (Tasks) unterteilt werden, die den Steuersubsystemen entsprechen, wobei jede Aufgabe ein oder mehrere Eingangssignale überwacht, Entscheidungen über den überwachten Prozeß trifft und dann im Ergebnis der Entscheidungen die Kontrolle ausübt, um den Echtzeitprozeß (und folglich die überwachten Eingangssignale) zu ändern. Da jeder Echtzeitprozeß bei seiner eigenen Geschwindigkeit abläuft, hat jede zugehörige Aufgabe eine verschiedene Zeitbegrenzung, in welcher sie eine Steuerantwort fordert. Sofern der Echtzeitprozeß innerhalb dieser Zeitbeschränkungen kein Steuersignal empfängt, so wird dann entweder das Laserlichtstrahlausgangssignal aus den vom Kunden auferlegten Spezifikationen herauslaufen oder die Laser-Hardware-Komponenten werden zerstört oder schlimmer, es wird ein Sicherheitsrisiko erzeugt, welches dem Laserbediener einen Schaden zufügt. Folglich muß jede Aufgabe ausreichend häufig ausgeführt werden, so daß sie die Kontrolle innerhalb der zeitlichen Einschränkungen ihres zugehörigen Echtzeitprozesses ausüben kann. Im Ergebnis müssen einige Aufgaben häufiger ausgeführt werden als andere Aufgaben. Es ist die Aufgabe des Laser-Steuersystems, viele Echtzeitprozesse, die gleichzeitig und bei verschiedenen Geschwindigkeiten ablaufen, zu verwalten. Um diese Aufgabe zu erfüllen, muß das Laser-Steuersystem Ausführungszeit für jede Aufgabe dann bereitstellen, wenn sie Aufmerksamkeit erfordert, so daß sämtliche gleichzeitigen Echtzeitprozesse richtig gesteuert werden.
Bei den bekannten Laser-Steuersystemen, welche die vorliegende Erfindung ersetzen soll, wurde ein Mehr-Prozessor- System verwendet, das eine Mehrzahl von Mikrocontrollern aufweist, wobei ein Mikrocontroller als Master-Einrichtung dient und üblicherweise fünf weitere Mikrocontroller bereitgestellt werden. Jeder Mikrocontroller bei diesen bekannten Laser-Steuersystemen weist seinen eigenen zugehörigen Speicher auf, wobei die Mikrocontroller miteinander über spezielle serielle Leitungen kommunizieren. Die sich ergebende Controllerstruktur erforderte das separate Herunterladen des Programms für jeden Mikrocontroller, was die Initiierung des Systems beim Hochfahren ziemlich verkomplizierte und auch Softwareaktualisierungen schwierig machte. Wegen der Einschränkungen der Mikrocontroller und des sich ergebenden Laser-Steuersystems war darüber hinaus das bekannte System bezüglich der maximalen Laserimpulsrate, die es unterstützen konnte, beschränkt, und würde nicht bei den höheren Impulsraten arbeiten, die jetzt angetroffen werden, wie beispielsweise 1 kHz.

KURZE ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Es wird ein Laser-Steuersystem mit mehreren CPUs beschrieben, die einen geteilten (gemeinsamen) Speicher an einem gemeinsamen Bus aufweisen, um eine hohe Leistungsfähigkeit und relativ geringe Kosten zu ermöglichen. Bei dem offenbarten System ist eine erste CPU vorgesehen, welche den größten Teil, wenn nicht die gesamte Kommunikation zu und aus dem Laser-Steuersystem für weniger zeitkritische Aufgaben behandelt und welche mit einer oder mehreren zusätzlichen CPUs über den geteilten (gemeinsamen) Speicher kommunizieren kann, so daß sie in der Lage ist, die Software und Betriebskommandos einem oder mehreren zusätzlichen Prozessoren an dem gemeinsamen Bus zur Verfügung zu stellen. Es wird ein zweiter Prozessor bereitgestellt, um zeitkritische Aufgaben zu steuern, wie beispielsweise die Steuerung der Intensität und Wiederholrate eines Gas-Lasers von Impuls zu Impuls, die von dem Programm und den ihnen über den gemeinsamen Speicher von dem ersten Prozessor zur Verfügung gestellten Kommandos abhängig sind. Zusätzlich kann der zweite Prozessor direkt auf spezielle Steuersignale antworten, die ihm zur Verfügung gestellt werden, um einen Betrieb des Lasers direkt in Abhängigkeit von Steuersignalen zu ermöglichen, die ihm von außerhalb geliefert werden, anstelle einer Steuerung auf der Grundlage von durch den ersten Prozessor zur Verfügung gestellten Parametern. Das Steuersystem ist so konfiguriert, daß es jeder CPU ermöglicht, ihre eigenen speziellen I/O-Ressourcen zu besitzen, wodurch die Konkurrenz bezüglich der I/O-Ressourcen bei einem Minimum gehalten wird. Zusätzliche Prozessoren können an dem gemeinsamen Bus für andere gemeinsame, typischerweise spezielle Funktionen zur Verfügung gestellt werden. Die Verwendung des geteilten Speichers an einem gemeinsamen Bus zur Kommunikation zwischen den Prozessoren gestattet den automatischen Betrieb eines Laser-Systems über die Kommunikation mit nur einem einzigen Prozessor, was die Systeminitialisierung und die Implementierung von Softwareaktualisierungen vereinfacht. Der Controller ist um eine populäre Busstruktur herum konfiguriert, um maximalen Gebrauch von kommerziell erhältlichen Subsystemen auf Platinenebene zu machen, um eine in hohem Maße vielseitige Laser-Steuereinrichtung zur Verfügung zu stellen, ohne eine beträchtliche und teure Konstruktion und Herstellung spezieller Schaltungsplatinen zu erfordern.

KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNG

Fig. 1 ist ein Blockschaltbild der Gasentladungslaser- Steuereinrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG

Es wird auf Fig. 1 Bezug genommen; das Gasentladungslaser-Steuersystem gemäß der vorliegenden Erfindung ist um eine populäre Busstruktur, insbesondere bei dem bevorzugten Ausführungsbeispiel um einen STD-Bus, herum in Form eines Kartengehäuses, das STD-Bus-kompatible kommerziell erhältliche Komponenten auf Kartenebene für das System aufnimmt, konstruiert. Dabei wird die Stromversorgung für das System durch die Stromversorgung 20 zur Verfügung gestellt, welche die Energie den Stromversorgungsleitungen der Busstruktur zum Versorgen der anderen Platinen in dem System bereitstellt.
Ein Gasentladungslaser-Steuersystem gemäß der vorliegenden Erfindung enthält eine Hauptsteuerplatine 22, die einen Prozessor und zugehörige Unterstützungsschaltungen enthält, welcher als Master-Prozessor bei dem System fungiert. Bei dem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist die Hauptsteuerplatine 22 ein Einzelplatinencomputer, der mindestens einen Prozessor vom Typ Intel 486 mit mindestens 25 MHz Taktgeschwindigkeit, 128 KBytes batteriegestützten RAN (Speicher mit wahlfreiem Zugriff), wenigstens 512 KBytes Flash-Speicher und wenigstens 512 KByte DRAM aufweist. Diese STD-80/MPX-kompatible Prozessorplatine kann zum Bus- Master in einer Mehr-Prozessor-Umgebung werden. Fachleute werden erkennen, daß dann, wenn sich die Betriebsanforderungen für das Laser-Steuersystem erhöhen, Mikroprozessoren, welche schneller und leistungsfähiger sind, mit größeren Speichern bei der hier angegebenen Konfiguration erforderlich sein werden.
Ferner ist in dem Gasentladungslaser-Steuersystem eine Trigger-Steuerplatine 24 enthalten, welche ihr eigenes Programm abarbeitet und eine separate Hochspannungsstromversorgung 26 und das Impulsleistungsmodul 28 steuert, um die Impulssteuerung und -auslösung für jeden Impuls des Lasers zur Verfügung zu stellen. Bei dem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist die Trigger-Steuerplatine (TCB) ebenfalls ein Einzelplatinencomputer, der mindestens einen Prozessor vom Typ Intel 486 mit mindestens 25 MHz Taktgeschwindigkeit, wenigstens 128 KByte batteriegestützten RAM, wenigstens 512 KByte Flash-Speicher und wenigstens 512 KByte DRAM aufweist. Diese STD-80/MPX-kompatible-Prozessorplatine weist ebenfalls die Fähigkeit auf, Bus-Master in einer Mehr-Prozessor-Umgebung zusein. Ferner ist eine SBX-Hochgeschwin digkeits-Seriell/Parallel-I/O-Platine vorgesehen, welche sich auf der TCB für eine Impuls-Zu-Impuls-Schnittstellenfähigkeit aufhält.
Der Speicher auf der Hauptsteuerplatine 22 ist zur Verwendung durch den Prozessor auf dieser Platine vorgesehen. Wie hier angegeben, ist der Prozessor wenigstens ein 486er Prozessor. In ähnlicher Weise ist der Speicher auf der Trigger-Steuerplatine 24 zur Verwendung durch wenigstens einen 486-Prozessor auf dieser Platine vorgesehen. Zusätzlich jedoch ist eine weitere Speicherplatine 30 an dem STD- Bus zur gemeinsamen Verwendung durch die Prozessoren auf der Hauptsteuerplatine 22 und der Trigger-Steuerplatine 24 vorgesehen. Dabei ist der gemeinsame Speicher 30 bei dem bevorzugten Ausführungsbeispiel eine Speicherkarte in dem STD-Bus-Kartengehäuse, die wenigstens 64 KBytes RAM enthält. Sie weist einen von dem Adreßraum des Speichers auf der Hauptsteuerplatine 22 und des Speichers auf der Trigger-Steuerplatine 24 separaten und abgesonderten Adreßraum auf, welcher sich aber innerhalb des gesamten Adreßraums der Prozessoren auf diesen Platinen befindet. Auf diese Weise können Daten ebenso wie Programme zwischen Prozessoren ausgetauscht werden, indem ein erster Prozessor, wie beispielsweise der Prozessor auf der Hauptsteuerplatine 22, solche Daten in den gemeinsamen Speicher 30 schreibt, aus welchem dieselben durch einen anderen Prozessor, wie beispielsweise den Prozessor auf der Trigger-Steuerplatine 24, gelesen werden können. Nähere Details dieses Austauschs und der Aktivitäten auf dem STD-Bus im allgemeinen werden nachfolgend beschrieben.
Das Laser-Steuersystem des bevorzugten Ausführungsbeispiels enthält darüber hinaus eine Analog-Digital-Umsetzerplatine 32 zum Empfangen analoger Eingangssignale und eine Digital-Analog-Umsetzerplatine 34 zum Ausgeben von Analogsignalen. Die Analogeingabeplatine 32 beim bevorzugten Ausführungsbeispiel enthält 32 12-Bit-Analogeingangskanäle, die auf einen einzigen 12-Bit-Analog-Digital(A/D)-Umsetzer gemultiplext werden. Fachleute werden erkennen, daß es sich bei den 32 Kanälen um eine konstruktive Auswahl handelt, und daß die Anzahl der Kanäle für eine bestimmte Anwendung auf der Grundlage der betrieblichen Anforderungen variieren kann. Auf den Ausgang der Analog-Digital-Umsetzerplatine 32 kann durch die Prozessoren auf der Hauptsteuerplatine 22 und der Trigger-Steuerplatine 24 als I/O-abgebildete Karte zugegriffen werden. Die Digital-Analog-Umsetzerplatine 34 enthält bei dem bevorzugten Ausführungsbeispiel 8 separate 12-Bit-Digital-Analog-Ausgabekanäle, auf die ebenfalls durch beide Prozessoren als I/O-abgebildete Karte an dem STD-Bus zugegriffen werden kann. Wie zuvor erwähnt, sind die 8 Kanäle eine konstruktive Auswahl, wobei Fachleute erkennen werden, daß diese in Abhängigkeit von den betrieblichen Anforderungen variieren kann. Außerdem ist eine zweite 32-Kanal-A/D-Umsetzerplatine vorgesehen, die speziell der Trigger-Steuerplatine 24 gewidmet ist.
Außerdem ist in dem STD-Bus-Kartengehäuse eine diskrete digitale I/O-Platine 36 und eine serielle Vierfach-I/O-Platine 38 enthalten. Die diskrete digitale I/O-Platine stellt bei dem bevorzugten Ausführungsbeispiel eine Mehrzahl dekodierter (spezieller) I/O-Leitungen zur Verfügung, die für verschiedene Funktionen geeignet sind. Beispielsweise liefert bei dem bevorzugten Ausführungsbeispiel die diskrete digitale I/O-Platine 36 Steuersignale für solche Dinge, wie den Blendenverschluß, wobei eine spezielle Leitung jeweils nur zwei Zustände (offen und geschlossen), aufweist.
Es ist ein Steuerschnittstellenpaneel 40 vorgesehen zum Übermitteln und Empfangen von Befehlen aus einem Wirts- (Host-)Steuersystem oder alternativ zum Empfangen von Befehlen von einer Hand-Steuereinrichtung (hand-held control device) vorgesehen. Im allgemeinen liefert das Wirts-Steuersystem und/oder die Hand-Steuereinrichtung eine kundenspezifische Schnittstelle, die im allgemeinen bestimmte spezielle oder dekodierte Leitungen für Steuersignale enthält, wie beispielsweise ein Trigger-Signal, wenn dieses extern dem Laser-Steuersystem gemäß der vorliegenden Erfindung zur Verfügung gestellt wird. Derartige Signale werden im Unterschied zu einem Trigger-Kommando selbst der diskreten digitalen I/O-Platine 36 über das Steuerschnittstellenpaneel 40 als dekodierte digitale Signale zur Verfügung gestellt. Dabei kann bei einem Betriebsmodus das Trigger-Kommando von dem Wirts-Steuersystem und der Hand-Steuereinrichtung kommen, wobei das Trigger-Kommando über das Steuerschnittstellenpaneel 40 zur Verfügung gestellt wird, um direkt die Trigger-Steuerplatine 24 ohne Eingriff des Prozessors auf der Hauptsteuerplatine 22 oder Verwendung des STD-Busses zu triggern, wobei sich dies alles selbstverständlich in Übereinstimmung mit der Software befindet, die dann in der Trigger-Steuerplatine 24 in Übereinstimmung mit diesem Modus abgearbeitet wird.
Die serielle Vierfach-I/O-Platine 38 bei dem bevorzugten Ausführungsbeispiel enthält vier UARTs (universelle asynchrone Empfänger/Sender), um RS-232-Kommunikationsmöglichkeiten zum und aus dem Laser-Steuersystem zusätzlich zu den zwei RS-232-Kommunikationsports, die an dem Prozessor angeordnet sind, bereitzustellen. Diese Art der Kommunikation mit einem System ist nicht nur für Initialisierungszwecke nützlich, sondern darüber hinaus zum Bereitstellen von Informationen an das Wirts-System, die den Laser-Status und -Betrieb betreffen, wenn das System betrieben wird.
Schließlich ist in dem STD-Bus-Kartengehäuse eine programmierbare Zähler/Zeitgeberplatine 42 angeordnet, die programmierbare Zeitgeber für die Hauptsteuerplatine 22 und die Trigger-Steuerplatine 24 ebenso wie Zähler zum Zählen von Ereignissen der anderen Einrichtungen in dem System, wie beispielsweise dem Ventilator innerhalb der Kammer, zur Verfügung zu stellen.
Die meisten Laser-Funktionen werden entweder direkt aus der Hauptsteuerplatine 22 oder der Trigger-Steuerplatine 24 über eine Rückverdrahtungsplatine 44, die mit den verschiedenen Überwachungs- und Steuereinrichtungen gekoppelt ist, oder durch eine dieser Platinen über den STD-Bus und über die Analog-Digital-Umsetzerplatine 32, die Digital-Analog- Umsetzerplatine 34, die Zähler- und Zeitgeberplatinen und/oder die diskrete digitale I/O-Platine 36 überwacht und/oder gesteuert. Dabei stellt die Analog-Digital-Umsetzerplatine die Fähigkeit zum Interpretieren analoger Überwachungssignale aus dem Lasersystem zur Verfügung, wobei die Digital-Analog-Umsetzerplatine 34 die Fähigkeit zur Ausgabe analoger Steuersignale zum Steuern analoger proportionaler Steuereinrichtungen in dem Lasersystem zur Verfügung stellt.
Der Grund dafür, daß jede Prozessorplatine ihre eigenen speziellen I/O-Ressourcen enthält, besteht darin, die Konkurrenz um die geteilten I/O-Ressourcen auf dem STD-Bus auf einem Minimum zu halten. Dabei verwendet bei dem bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung der Prozessor ein Buszuteilungsentscheidungsschema, wie es durch den STD 80-MPX-Standard definiert ist. Beim Einschalten erlangt der Prozessor mit der höchsten Priorität, der Master, die Kontrolle über den Bus. Sobald der Master die Initialisierung beendet hat, wird die Kontrolle an den ersten Slave-Prozessor weitergegeben. Während das hier beschriebene Ausführungsbeispiel nur einen einzigen Slave-Prozessor enthält, kann dieses Ausführungsbeispiel bis zu sieben Prozessoren aufnehmen. Dementsprechend wird dann, wenn mehr als ein Slave-Prozessor verwendet wird, der Initialisierungsprozeß fortgesetzt, bis sämtliche Slave-Prozessoren initialisiert worden sind. Wenn der letzte Slave-Prozessor initialisiert worden ist, dann richtet der erste Slave-Prozessor eine Kommunikation mit dem Master ein und fordert sein zu ladendes Programm an. Der Master überträgt dann Programmdaten an einen speziellen Ort in dem geteilten Speicher in diskreten Portionen, wie beispielsweise 2 KBytes, und signalisiert bei Abschluß der Übertragung jeder diskreten Portion dem Slave, daß Daten verfügbar sind. Der Master wartet dann darauf, daß der Slave die Programmdaten lädt und eine Anforderung nach weiteren zurücksignalisiert. Dieser Prozeß wiederholt sich, bis das gesamte Programm geladen ist. Die Prozessoren beginnen dann damit, unabhängig voneinander zu arbeiten, wobei jeder Prozessor regelmäßig den geteilten Speicher auf Informationen von dem jeweils anderen überprüft. Alternativ kann ein Interrupt-Schema für die Datenweiterleitung zwischen den Prozessoren implementiert werden, was einen effektiveren Übertragungsmechanismus bereitstellt und die Rückverdrahtungsebene des STD-Kartengehäuses von einer Menge unnötigen Signalverkehrs befreit.
Der so verwirklichte Vorteil besteht darin, daß die Prozessoren in dem Gasentladungslaser-Steuersystem gemäß der vorliegenden Erfindung so konfiguriert sind, daß sie verschiedenen Zwecken dienen. Der Master-Prozessor weist ein Echtzeitbetriebssystem auf, welches bei einem Ausführungsbeispiel etwa 32 Aufgaben (Tasks) unter seiner Kontrolle hält. Diese Aufgaben sind Datenbankmanager, die I/O- Überwachungsroutinen, Post-Seriell- und Parallel-Schnittstellenmanager, Bedienoberflächenaufgaben, Zwischen-Prozessor-Datenweiterleitungsaufgaben, Laser-Gasmanagement und die Überwachung der Kammertemperatursteuerung, Verriegelungsüberwachung und -bericht, Laserzustandsverwaltung und andere. Diese Aufgaben sind grundsätzlich als langsame, weniger zeitkritische Aufgaben innerhalb des Lasersteuersystems charakterisiert.
Der Trigger-Steuerprozessor, das heißt der einzige Slave-Prozessor bei dem hier beschriebenen speziellen Ausführungsbeispiel, hat sehr zeitkritische Aufgaben, wie beispielsweise die Hochspannungsformung, die Energiekontrolle, die Laserwiederholrate, die Hochgeschwindigkeitsbenutzerschnittstelle und irgendwelche Laserimpuls-Zu-Laserimpuls- Verarbeitung, die getan werden muß. Wie zuvor erörtert, können jedoch bis zu sieben Prozessoren der Behandlung der sehr zeitkritischen Aufgaben gewidmet sein. Um einen Vergleich anzugeben; bei dem hier beschriebenen Ausführungs beispiel arbeitet der Host-Prozessor auf einer 5 ms-Zeitbasis bei einer Ereigniszeitgabegenauigkeit von etwa ± 10 ms, wohingegen der Slave-Prozessor auf einer 100 us-Zeitbasis arbeitet, wobei die Zeitgenauigkeit im Bereich von ± 10 Nannosekunden liegt.
Der Prozessor auf der Trigger-Steuerplatine weist kein Echtzeitbetriebssystem auf, weist aber bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel ein in einer höheren Programmiersprache, wie beispielsweise C, geschriebenes Programm auf und übernimmt die vollständige Kontrolle über alle benötigten eigenen Ressourcen. Der Master-Prozessor andererseits verwendet sein Echtzeitbetriebssystem, um Systemressourcen zu verwalten, so daß er sich auf die Behandlung der komplexen Aufgabe der Verwaltung des Lasersystems und des Koordinierens der vielen Aufgaben, die erforderlich sind, um dies erfolgreich auszuführen, konzentrieren kann. Spezielle Master-Aufgaben können umfassen:
Empfange Tastatureingaben aus dem Hand-Terminal (RS-232)
Zeige Daten auf dem Hand-Terminal an (RS-232)
Empfange Kommandos aus dem Host-System (RS-232)
Sende Erwiderungen an das Host-System (RS-232)
Empfange Kommandos aus dem Host-System (parallele Leitungen)
Sende Statusinformationen an das Host-System (parallele Leitungen)
Überwache und steuere den Blendenverschluß
Überwache und steuere Gassystemventile und Vakuumpumpe,
um automatisierte Gasprozeduren zu implementieren
Überwache Wartungsintervalle und Lebensdauern der verschiedenen Laser-Hardware-Module
Überwache Sicherheitssperrschalter
Steuere Sicherheitslampen, die auf dem Laser montiert sind
Verwalte verschiedene Datenbanken:
Impuls-Zu-Impuls-Daten
Konfigurationsdaten
Betriebsparameter
I/O-Daten (analoge und Impulseingangssignale)
Systemfehler
Überwache Metallfluoridfalle
Überwache und steuere Kammerbelüftungsventilator
Überwache und steuere Kammergastemperatur
Überwache Hochspannungsimpulsstromversorgung
Überwache Laserentlüftungslochdurchfluß
Überwache Stickstoffgasversorgungsdruck
Überwache Kühlwassertemperatur
Überwache Impuls-Zu-Impuls-Protokolldaten für Langzeittrendänderungen, um die Effektivität des Kammergases zu bestimmen
Sende Kommandos an Trigger-(Slave-)Prozessor
Empfange Daten aus Trigger-(Slave-)Prozessor
Steuere Laserbereitschaftszustände
Überwache und steuere Leitungseinengungssteuersubsystem
Während die vorliegende Erfindung unter Bezugnahme auf ein bestimmtes bevorzugtes Ausführungsbeispiel offenbart und beschrieben worden ist, ist es für Fachleute klar, daß die vorliegende Erfindung auf verschiedene Weise geändert und in verschiedenen Ausführungsbeispielen verwirklicht werden kann, ohne von ihrem Umfang, wie er durch die Ansprüche definiert ist, abzuweichen.

Claims

1. Ein Gasentladungslaser-Regelungssystem, aufweisend:

einen Kartenkäfig mit einer Rückverdrahtungsebene, die eine Busstruktur definiert;

eine Mehrzahl von Prozessorplatinen, die in den Kartenkäfig derart eingesteckt sind, daß sie mit dem Bus gekoppelt sind, wobei jede Prozessorplatine einen Prozessor und diesem zugeordneten Speicher mit wahlfreiem Zugriff aufweist, wobei einer der Prozessoren als Master-Prozessor (22) und die verbleibenden Prozessoren als Slave-Prozessoren dienen;

eine Speicherplatine (30), die derart in den Kartenkäfig eingesteckt ist, daß sie mit dem Bus gekoppelt ist, wobei die Speicherplatine einen von den Prozessoren auf der Mehrzahl von Prozessorplatinen adressierbaren Adreßraum aufweist, wodurch von einem der Mehrzahl von Prozessoren über den Bus in dem Kartenkäfig in die Speicherplatine geschriebene Informationen durch einen anderen der Prozessoren über den Bus in dem Kartenkäfig gelesen werden können; und

wenigstens eine in den Kartenkäfig eingesteckte Eingabe/Ausgabeplatine (44) zur Kommunikation zwischen dem Master-Prozessor und gegenüber dem Gasentladungslaser-Regelungssystem externen Einrichtungen.

2. Das Gasentladungslaser-Regelungssystem nach Anspruch 1, wobei eine Slave-Prozessorplatine eine Auslösesteuerungsplatine (24) zum Steuern der Laserimpulsenergie und zum Auslösen der Laserentladung ist.

3. Das Gasentladungslaser-Regelungssystem nach Anspruch 2, wobei die Auslösesteuerungsplatine eine Schnittstelle (40) zum Empfangen eines Auslösekommandos von einem anderen Ort als über die Busstruktur in dem Kartenkäfig enthält.

4. Das Gasentladungslaser-Regelungssystem nach Anspruch 3, wobei die Master-Prozessorplatine eine Schnittstelle (44) zum Austauschen von Signalen und Steuersignalen zu und von Teilen eines Gasentladungslasersystems von einem anderen Ort als über die Busstruktur in dem Kartenkäfig enthält.

5. Das Gasentladungslaser-Regelungssystem nach Anspruch 1, wobei ein Teil des Speichers auf jeder Prozessorplatine Flash-Speicher und ein Teil Speicher mit wahlfreiem Zugriff ist.

6. Das Gasentladungslaser-Regelungssystem nach Anspruch 1, ferner bestehend aus einer Analog-zu-Digital-Umsetzerplatine (32) in dem Kartenkäfig zum Empfangen von Analogsignalen von Sensoren in einem Gasentladungslasersystem und zum Digitalisieren derselben zur Kommunikation über den Bus in dem Kartenkäfig und einer Digital-zu-Analog- Umsetzerplatine (34) in dem Kartenkäfig zum Empfangen digitaler Signale über den Bus in dem Kartenkäfig und zum Bereitstellen analoger Steuersignale zur Steuerung von Teilen eines Gasentladungslasersystems.

7. Das Gasentladungslaser-Regelungssystem nach einem der Ansprüche 1 oder 6, ferner bestehend aus einer diskreten Digital-Eingabe/Ausgabe-Platine (36) in dem Kartenkäfig zum Bereitstellen einer Einzelleitungs-Zweizustands-Kommunikation mit dem Gasentladungslaser-Regelungssystem.

8. Das Gasentladungslaser-Regelungssystem nach einem der Ansprüche 1 oder 6, ferner bestehend aus einer seriellen Eingabe/Ausgabe-Platine (38) in dem Kartenkäfig zum Bereitstellen einer seriellen Kommunikation mit dem Gasentladungslaser-Regelungssystem.

9. Das Gasentladungslaser-Regelungssystem nach Anspruch 8, wobei die serielle Eingabe/Ausgabe-Platine in dem Kartenkäfig eine serielle RS-232-Kommunikation mit dem Gasentladungslaser-Regelungssystem bereitstellt.

10. Ein Gasentladungslaser-Regelungssystem, aufweisend:

eine Mehrzahl von Prozessorplatinen, die mit einem Bus gekoppelt sind, wobei jede Prozessorplatine einen Prozessor und ihm zugeordneten Speicher mit wahlfreiem Zugriff enthält, wobei einer der Prozessoren als Master-Prozessor (22) und jeder der verbleibenden Prozessoren als Slave-Prozessor dient;

eine mit dem Bus gekoppelte Speicherplatine (30), wobei die Speicherplatine einen von den Prozessoren auf der Mehrzahl von Prozessorplatinen adressierbaren Adreßraum aufweist, wodurch durch einen der Mehrzahl von Prozessoren über den Bus in die Speicherplatine geschriebene Informationen durch einen anderen der Prozessoren über den Bus gelesen werden können; und

wenigstens eine mit dem Bus gekoppelte Eingabe/Ausgabe- Platine (44) zur Kommunikation zwischen dem Master-Prozessor und gegenüber dem Gasentladungslaser-Regelungssystem externen Einrichtungen.

11. Das Gasentladungslaser-Regelungssystem nach Anspruch 10, wobei eine Slave-Prozessorplatine eine Auslösesteuerplatine (24) zum Steuern der Laserimpulsenergie und zum Auslösen der Laserentladung ist.

12. Das Gasentladungslaser-Regelungsssystem nach Anspruch 11, wobei die Auslösesteuerplatine eine Schnittstelle (40) zum Empfangen eines Auslösekommandos von einem anderen Ort als über den Bus enthält.

13. Das Gasentladungslaser-Regelungssystem nach Anspruch 12, wobei die Master-Prozessorplatine eine Schnittstelle (44) zum Austauschen von Signalen und Steuersignalen zu und von Teilen eines Gasentladungslasersystems von einem anderen Ort als über den Bus enthält.

14. Das Gasentladungslaser-Regelungssystem nach Anspruch 10, wobei ein Teil des Speichers auf jeder Prozessorplatine Flash-Speicher und ein Teil Speicher mit wahlfreiem Zugriff ist.

15. Das Gasentladungslaser-Regelungssystem nach Anspruch 10, ferner bestehend aus einer Analog-zu-Digital- Umsetzerplatine (32) zum Empfangen von Analogsignalen von Sensoren in einem Gasentladungslasersystem und zum Digitalisieren derselben zur Kommunikation über den Bus und einer Digital-zu-Analog-Umsetzerplatine (34) zum Übermitteln digitaler Signale über den Bus und zum Bereitstellen analoger Steuersignale zur Steuerung von Teilen eines Gasentladungslasersystems.

16. Das Gasentladungslaser-Regelungssystem nach einem der Ansprüche 10 oder 15, ferner bestehend aus einer diskreten Digital-Eingabe/Ausgabe-Platine (36) zum Bereitstellen einer Einzelleitungs-Zwei-Zustands-Kommunikation mit dem Gasentladungslaser-Regelungssystem.

17. Das Gasentladungslaser-Regelungssystem nach einem der Ansprüche 10 oder 15, ferner bestehend aus einer seriellen Eingabe/Ausgabe-Platine (38) zum Bereitstellen einer seriellen Kommunikation mit dem Gasentladungslaser-Regelungssystem.

18. Das Gasentladungslaser-Regelungssystem nach Anspruch 17, wobei die serielle Eingabe/Ausgabe-Platine eine serielle RS-232-Kommunikation mit dem Gasentladungslaser- Regelungssystem bereitstellt.