串行同步控制系统的制作方法

串行同步控制系统的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种串行同步控制系统，包括位置测量系统、位置测量机箱、运动控制系统、运动控制机箱及串行同步控制总线，位置测量系统包括同步数据传输总线、位置测量卡、同步总线控制卡及第一数据通信卡，集成安装在位置测量机箱内，运动控制系统包括运动数据传输总线、运动控制卡、运动总线控制卡及第二数据通信卡，安装在运动控制机箱内，位置测量系统通过串行同步控制总线与运动传输系统相连。本发明通过将位置测量系统和运动控制系统分别集成在两个各自独立的机箱内，并利用串行同步控制总线实现物理分离，增加了工件台掩膜台的位置测量轴和运动驱动轴的数量，同时利用串行同步控制总线也实现了位置测量系统和运动控制系统的同步伺服控制。
【专利说明】串行同步控制系统
【技术领域】
[0001]本发明涉及集成电路制造工艺，特别涉及一种串行同步控制系统。
【背景技术】
[0002]光刻机是集成电路加工过程中最关键的设备。在步进扫描投影光刻机中，如图1所示，光束10通过一个狭缝11并透过照明系统投影到掩膜面12上，承载掩模面12的掩模台15以设定好的速度Vl通过该光束10。同时，承载硅片13的工件台16在透镜14下方沿与Vl相反的方向以速度V2运动。为了实现上述功能，扫描光刻机中需要实现对掩模台15和工件台16的高精度位置测量和对工件台16、掩模台15运动的精确同步伺服控制。
[0003]现有技术中步进扫描投影光刻机的同步控制系统，包括同步总线控制器、运动控制卡和激光计数卡，并且所述同步总线控制器、运动控制卡和激光计数卡之间以及激光计数卡的位置采样数据及同步状态，均是采用自定义的同步总线SDB (存储体数据总线)进行数据交换，并且所述同步总线控制器、运动控制卡和激光计数卡集成在同一个VME (VersaModule Eurocard)控制机箱内。然而利用该同步控制系统实现扫描投影光刻机工件台、掩模台高精度位置测量和运动控制时，其用于测量工件台掩模台位置数据的激光计数卡和用于对工件台掩模台高精度运动控制的运动控制卡的数量，受SDB同步总线的寻址方式及VME控制机箱槽位数量的严格限制。也就是说，利用该同步控制系统，工件台掩模台的位置测量轴和运动驱动轴的数量受到了严格限制，从而限制了工件台掩模台测量轴和驱动轴的数量扩展。
[0004]为了解决上述问题，一个简单有效的方法就是实现工件台掩模台位置测量分系统和运动控制分系统物理上的分离，即，将两个分系统分别集成在各自独立的VME控制机箱内。显然，位置测量分系统和运动控制分系统之间的精确同步伺服控制成为了问题的关键。

【发明内容】

[0005]本发明提供一种串行同步控制系统，可以实现光刻机中位置测量分系统和运动控制分系统之间的伺服同步控制。
[0006]为解决上述技术问题，本发明提供一种串行同步控制系统，包括位置测量系统、位置测量机箱、运动控制系统、运动控制机箱以及串行同步控制总线，其中，所述位置测量系统集成安装在所述位置测量机箱内，所述运动控制系统安装在所述运动控制机箱内，所述位置测量系统通过串行同步控制总线与所述运动控制系统相连。
[0007]所述位置测量系统包括同步数据传输总线、位置测量卡、同步总线控制卡以及第一数据通信卡，其中，所述位置测量卡、同步总线控制卡以及第一数据通信卡之间通过所述同步数据传输总线相连，所述同步总线控制卡与所述串行同步控制总线相连。
[0008]所述运动控制系统包括运动数据传输总线、运动控制卡、运动总线控制卡以及第二数据通信卡，其中，所述运动控制卡、运动总线控制卡以及第二数据通信卡通过所述运动数据传输总线相连，所述运动总线控制卡与所述串行同步控制总线相连。[0009]所述第一数据通信卡通过一高速串行数据传输线与所述第二数据通信卡相连。
[0010]作为优选，所述第一数据通信卡包括第一掩膜台数据通信卡和第一工件台数据通信卡，所述第二数据通信卡包括第二掩膜台数据通信卡和第二工件台数据通信卡；其中，所述第一掩膜台数据通信卡与第二掩膜台数据通信卡、第一工件台数据通信卡与第二工件台数据通信卡之间均通过所述高速串行数据传输线相连。
[0011]作为优选，所述串行同步控制总线包括同步时钟线、同步状态线和同步信息线，其中，所述同步时钟线和同步信息线由所述同步总线控制卡驱动，所述同步状态线由所述运动总线控制卡驱动。
[0012]作为优选，所述同步时钟线、同步状态线和同步信息线均采用串行差分方式传输。
[0013]与现有技术相比，本发明具有以下优点:本发明通过将工件台掩膜台的位置测量系统和运动控制系统分别集成在两个各自独立的机箱内，并利用串行同步控制总线实现物理上的分离，大大增加了工件台掩膜台的位置测量轴和运动驱动轴的数量，同时利用串行同步控制总线也可以实现位置测量系统和运动控制系统的同步伺服控制。
【专利附图】

【附图说明】
[0014]图1为现有技术中步进扫描投影光刻机曝光扫描的原理示意图；
[0015]图2为本发明一【具体实施方式】中串行同步控制系统的结构示意图；
[0016]图3为本发明一【具体实施方式】中串行同步控制总线的结构示意图；
[0017]图4为本发明一【具体实施方式】中同步总线控制卡的工作流程图；
[0018]图5为本发明一【具体实施方式】中运动总线控制卡的工作流程图；
[0019]图6为本发明一【具体实施方式】中串行同步控制总线的工作过程示意图。
[0020]图1中:10_光束、11-狭缝、12-掩膜面、13-硅片、14-透镜、15-掩膜台、16-工件台。
[0021]图2飞中:1-位置测量系统、101-同步数据传输总线、102-位置测量卡、103-同步总线控制卡、104-第一数据通信卡、104a-第一工件台数据通信卡、104b-第一掩膜台数据通信卡、2-位置测量机箱、3-运动控制系统、301-运动数据传输总线、302-运动控制卡、303-运动总线控制卡、304-第二数据通信卡、304a-第二工件台数据通信卡、304b_第二掩膜台数据通信卡、4-运动控制机箱、5-串行同步控制总线、501-同步时钟线、502-同步状态线、503-同步信息线、6-高速串行数据传输线、SCLK-同步时钟信号、STATE-同步状态码、SIGNAL-同步信息信号。
【具体实施方式】
[0022]为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的【具体实施方式】做详细的说明。需说明的是，本发明附图均采用简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。
[0023]请参照图2，本发明提供一种串行同步控制系统，包括位置测量系统1、位置测量机箱2、运动控制系统3、运动控制机箱4以及串行同步控制总线5。其中，所述位置测量系统I集成安装在所述位置测量机箱2内，所述运动控制系统3安装在所述运动控制机箱4内，所述位置测量系统I通过串行同步控制总线5与所述运动控制系统3相连。本发明通过将工件台掩膜台的位置测量系统I和运动控制系统3分别集成在两个各自独立的机箱内，并利用串行同步控制总线5实现物理上的分离，大大增加了工件台掩膜台的位置测量轴和运动驱动轴的数量，同时利用串行同步控制总线5也可以实现位置测量系统I和运动控制系统3的同步伺服控制。
[0024]请继续参照图2，作为优选，所述位置测量系统I包括同步数据传输总线101、位置测量卡102、同步总线控制卡103以及第一数据通信卡104，其中，所述位置测量卡102、同步总线控制卡103以及第一数据通信卡104之间通过所述同步数据传输总线101相连，所述同步总线控制卡103与所述串行同步控制总线5相连。所述运动控制系统3包括运动数据传输总线301、运动控制卡302、运动总线控制卡303以及第二数据通信卡304。其中，所述运动控制卡302、运动总线控制卡303以及第二数据通信卡304通过所述运动数据传输总线301相连，所述运动总线控制卡303与所述串行同步控制总线5相连。较佳的，所述第一数据通信卡104通过一高速串行数据传输线6与所述第二数据通信卡304相连，实现位置数据由位置测量机箱2到运动控制机箱4的传递。具体地，所述位置测量卡102用于对工件台掩膜台各位置测量轴的原始位置数据采集；所述同步总线控制卡103是同步数据传输总线101的控制卡；所述同步数据传输总线101是工件台掩膜台原始位置数据的传输通道，工件台掩膜台原始位置数据由所述位置测量卡102经该总线传输至第一数据通信卡104 ;所述第一数据通信卡104通过同步数据传输总线101接收工件台掩膜台的原始位置数据，对所述原始位置数据进行初步计算处理后，通过所述高速串行数据传输线6传递给第二数据通信卡304。所述运动数据传输总线301是工件台掩膜台运动数据的传输通道，所述第二数据通信卡304将通过运动数据传输总线301接收到的位置数据传递给各运动控制卡302，所述运动控制卡302接收到位置数据后，对数据进行计算处理，输出工件台掩膜台驱动轴的控制信号。
[0025]请继续参照图2，作为优选，所述第一数据通信卡104包括第一掩膜台数据通信卡104b和第一工件台数据通信卡104a，所述第二数据通信卡304包括第二掩膜台数据通信卡304b和第二工件台数据通信卡304a ;其中，所述第一掩膜台数据通信卡104b与第二掩膜台数据通信卡304b、第一工件台数据通信卡104a与第二工件台数据通信卡304a之间均通过所述高速串行数据传输线6相连。即，掩膜台与工件台的位置数据进行分别传递，便于运动控制系统3对工件台和掩膜台的数据进行分别处理。
[0026]请参照图3，并结合图2，作为优选，所述串行同步控制总线5包括同步时钟线501、同步状态线502和同步信息线503，其中，所述同步时钟线501和同步信息线503由所述同步总线控制卡103也就是同步时序控制方驱动，所述同步状态线502由所述运动总线控制卡303也就是同步状态控制方驱动。较佳的，同步总线控制卡103提供整个同步控制的时钟基准，包括伺服周期和串行通信周期，所述串行通信周期即为所述串行同步控制总线5的传输周期。具体地，所述同步总线控制卡103驱动同步时钟线501为所述运动总线控制卡303提供串行通信时钟信号；所述同步总线控制卡103驱动所述同步信息线503为所述运动总线控制卡303提供信息信号，并通过所述同步信息线503触发所述串行同步控制总线5的开始及停止；所述运动总线控制卡303驱动所述同步状态线502为所述同步总线控制卡103提供伺服同步状态值。本发明的串行同步控制总线5，实现了扫描光刻机工件台掩模台位置测量系统I和运动控制系统3之间的伺服同步控制，包括同步状态、同步信息和同步伺服周期的传播。即:本发明的串行同步控制总线5实现了伺服周期和串行通信周期从位置测量系统I向运动控制系统3的传输，实现了同步状态从运动控制系统3向位置测量系统I的传输。
[0027]请参照图3，作为优选，所述同步时钟线501、同步状态线502和同步信息线503均采用串行差分方式传输，防止信号传输过程中受到环境干扰。
[0028]请继续参照图2~3，下面将详细说明所述串行同步控制系统的工作过程。
[0029]首先，位置测量卡102对工件台掩膜台各位置测量轴的原始位置数据进行采集，并通过同步数据传输总线101传递至第一数据通信卡104 ；
[0030]接着，第一数据通信卡104接收工件台掩膜台的原始位置数据，对所述原始位置数据进行初步计算处理后，通过所述高速串行数据传输线6传递给第二数据通信卡304 ；
[0031]接着，第二数据通信卡304将通过运动数据传输总线301接收到的位置数据传递给各运动控制卡302 ；
[0032]接着，所述运动控制卡302接收到位置数据后，对数据进行计算处理，输出工件台掩膜台驱动轴的控制信号。
[0033]其中，同步总线控制卡103提供整个同步控制的时钟基准，包括伺服周期和串行通信周期，所述串行通信周期即为所述串行同步控制总线5的传输周期。串行同步控制总线5实现所述位置测量系统I和运动控制系统3间的伺服同步，同步总线控制卡103、运动总线控制卡303以及串行同步控制总线5的工作流程如图4飞所示。
[0034]具体地，请参照图4，所述同步总线控制卡103的工作过程如下:
[0035]1、对所述同步总线控制卡103初始化，设置伺服周期，如设置伺服周期为200us ；
[0036]2、同步总线控制卡103启动伺服周期，并输出连续的同步时钟信号SCLK，设置所述同步时钟信号SCLK的时钟周期，则整个伺服周期内总共有m (m等于伺服周期除以时钟周期)个时钟周期；较佳的，设置所述同步时钟信号SCLK的时钟周期为lus，所以整个伺服周期内总共有200个时钟周期，即m=200 ；
[0037]3、同步总线控制卡103对输出的同步时钟信号SCLK进行时钟周期计数，当计数小于m-6 (即194)时，同步总线控制卡103驱动的同步信息信号SIGNAL为低电平，准备发送同步状态码START ;在第m-6个时钟周期内，同步时钟信号SCLK为高电平时，输出高电平的同步信息信号SIGNAL，输出同步状态信号；
[0038]4、同步总线控制卡103在第m-5 (B卩195)个时钟周期内，同步时钟信号SCLK为低电平时，输出同步信息信号SIGNAL，其中，若所述同步信息信号SIGNAL为高电平，表示位置测量系统I的状态错误，若所述同步信息信号SIGNAL为低电平表示位置测量系统I的状态正常；
[0039]5、同步总线控制卡103在第m-4 (即196)个时钟周期内，同步时钟信号SCLK为低电平时，输出的同步信息信号SIGNAL为高电平，准备发送表示结束的触发信号；
[0040]6、同步总线控制卡103在第m-4~m-1(即196~199)个时钟周期的上升沿，分别读取表示同步状态信号的4位同步状态码STATE ；
[0041]7、同步总线控制卡103在第m(200)个时钟周期内，同步时钟信号SCLK为高电平时，输出的同步信息信号SIGNAL为低电平,输出表不结束的触发信号；
[0042]8、同步总线控制卡103输出表示结束的触发信号后，当前伺服周期结束，启动下一个伺服周期，重复步骤疒8。
[0043]请参照图5，所述运动总线控制卡303的工作过程如下:
[0044]1、对运动总线控制卡303初始化，更新伺服状态切换列表；
[0045]2、运动总线控制卡303接收同步时钟信号SCLK，从伺服状态切换列表中取出当前伺服周期的同步状态值，等待表示开始的触发信号；
[0046]3、运动总线控制卡303接收到表示开始的触发信号后，对同步时钟信号SCLK进行周期计数；
[0047]4、运动总线控制卡303在第1个时钟周期的上升沿接收同步信息线503上的同步总线控制卡103的错误信息；
[0048]5、运动总线控制卡303在第1~4个同步时钟信号SCLK的下降沿分别输出4位同步状态码STATE ；
[0049]6、运动总线控制卡303在第6个时钟周期接收到表示结束的触发信号，当前伺服周期结束，进入下一伺服周期，重复步骤2到6。
[0050]较佳的，请参照图6，所述串行同步控制总线5在其相应的传输周期内的工作过程如下:
[0051]A、同步总线控制卡103输出连续的同步时钟信号SCLK ；
[0052]B、同步总线控制卡103在同步时钟信号SCLK为高电平时，输出同步信息信号SIGNAL的上升沿，作为开始进行串行同步控制总线5传输的触发信号START30，并开始对同步时钟信号SCLK进行I到6计数；
[0053]C、同步总线控制卡103在第1个时钟周期内，同步时钟信号SCLK为低电平时，通过同步信息线503输出同步总线控制卡103的错误信息；
[0054]D、同步总线控制卡103在第2个时钟周期内，同步时钟信号SCLK为低电平时，输出高电平的同步信息信号SIGNAL，作为结束触发信号的准备信号；
[0055]E、同步总线控制卡103在第6个时钟周期内，同步时钟信号SCLK为高电平时，输出同步信息信号SIGNAL的下降沿，作为结束一次串行同步控制总线5传输的触发信号ST0P31，表示当前伺服周期的结束，下一伺服周期的开始；
[0056]F、运动总线控制卡303 (同步状态控制方)接收到表示开始的触发信号START30即同步信息信号SIGNAL的上升沿后，对同步时钟信号SCLK进行I到6计数；
[0057]G、运动总线控制卡303在第1个时钟周期的上升沿，从同步信息线503接收同步总线控制卡103的错误信息；
[0058]H、运动总线控制卡303在第1到第4个时钟周期的下降沿，从同步状态线502依次输出4个同步状态码STATE，不同的同步状态信号对应不同的同步状态码STATE，同步状态码的定义如表1所示；
[0059]表1:同步状态码的定义表格
[0060]
【权利要求】
1.一种串行同步控制系统，其特征在于，包括位置测量系统、位置测量机箱、运动控制系统、运动控制机箱以及串行同步控制总线，其中，所述位置测量系统集成安装在所述位置测量机箱内，所述运动控制系统安装在所述运动控制机箱内；所述位置测量系统包括同步数据传输总线、位置测量卡、同步总线控制卡以及第一数据通信卡，其中，所述位置测量卡、同步总线控制卡以及第一数据通信卡之间通过所述同步数据传输总线相连，所述同步总线控制卡与所述串行同步控制总线相连；所述运动控制系统包括运动数据传输总线、运动控制卡、运动总线控制卡以及第二数据通信卡，其中，所述运动控制卡、运动总线控制卡以及第二数据通信卡通过所述运动数据传输总线相连，所述运动总线控制卡与所述串行同步控制总线相连；所述第一数据通信卡通过一高速串行数据传输线与所述第二数据通信卡相连。
2.如权利要求1所述的串行同步控制系统，其特征在于，所述第一数据通信卡包括第一掩膜台数据通信卡和第一工件台数据通信卡，所述第二数据通信卡包括第二掩膜台数据通信卡和第二工件台数据通信卡；其中，所述第一掩膜台数据通信卡与第二掩膜台数据通信卡、第一工件台数据通信卡与第二工件台数据通信卡之间均通过所述高速串行数据传输线相连。
3.如权利要求1所述的串行同步控制系统，其特征在于，所述串行同步控制总线包括同步时钟线、同步状态线和同步信息线，其中，所述同步时钟线和同步信息线由所述同步总线控制卡驱动，所述同步状态线由所述运动总线控制卡驱动。
4.如权利要求3所述的串行同步控制系统，其特征在于，所述同步时钟线、同步状态线和同步信息线均采用串行差分方式传输。
【文档编号】G03F7/20GK103901832SQ201210587448
【公开日】2014年7月2日 申请日期:2012年12月28日 优先权日:2012年12月28日
【发明者】方欣 申请人:上海微电子装备有限公司