[发明专利]超精密运动台半实物仿真系统及方法

说明书

本发明涉及超精密运动台半实物仿真系统及方法，上位机用于构建仿真环境，对超精密运动台进行建模与仿真测试，并将仿真程序部署到控制算法目标机或模型目标机中，获取控制算法目标机的控制参数和模型目标机的状态参数；控制算法目标机用于为上位机提供运行仿真程序实时代码的仿真环境，实时运行部属的仿真程序；模型目标机为上位机提供运行仿真程序实时代码的仿真环境，或者提供真实的超精密运动台的状态参数。本发明可以加快超精密运动台控制系统的开发速度，提高仿真的真实性和可信度，通过实时仿真和控制器的软硬件结合，增强了系统控制策略的实时性和可移植性，为超精密控制系统开发节约了成本，也为国内光刻机的产业化做好了准备。

技术领域

本发明涉及了一种光刻机领域的半实物平台仿真与验证问题，具体地说，是超精密运动台控制方法的实时仿真验证问题，属于超精密控制领域。

背景技术

在信息时代，大规模集成电路制造技术的重要性日益凸显，光刻机作为芯片制造的核心装备，其重要性是不言而喻的。IC制造工艺的主要工艺是将很大的电路图经过晶圆多层曝光刻蚀加工，缩小到芯片大小，自动形成电路，光刻过程对IC制造过程工艺质量控制和产品质量具有重要意义。

随着芯片制造技术进入32nm以下，IC芯片集成密度越来越大，半导体器件及电路尺寸越来越小，对光刻机的超精密运动控制精度提出了更高的要求。

一方面，随着IC芯片市场竞争压力逐步增强，光刻过程的速度也逐步提高，同时光刻机需要在高加速运行的前提下，精确完成多次光刻过程，行业需求对光刻机的精密运动控制提出了更高的要求。另一方面，光刻机的运动控制系统需要完成掩模台、工件台多平台多耦合高精密同步控制以及多平台的高速率信号采集、多平台振动抑制等。

传统的光刻机控制系统开发遵循建模仿真、代码开发、软硬件设计等流程，软硬件通讯与控制任务管理关联性强，难以解决伴随光刻机运动控制系统不确定性增加导致的动态设计以及计算复杂度上升的难题，也很难保障光刻机超精密运动平台的设计开发效率。

基于软件定义的软硬件一体模型化设计手段是一种新兴的复杂控制系统设计方法体系，通过基于模型的软硬件松耦合的设计手段、以及模型在环、硬件在环等测试手段，可以极大的降低控制系统设计复杂度，提升开发效率。因此，开发基于模型设计的超精密运动台半实物仿真系统具有重大的意义。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于针对光刻机模型在环、硬件在环测试方法缺失等问题，开发了基于模型设计的超精密运动台半实物仿真系统，该系统封装了光刻机的核心组件，包括光刻机模型库、控制库、通讯库等，构建超精密运动台半实物仿真系统，解决了传统数字仿真不能在线调整参数的问题，实现了Matlab/Simulink仿真程序的快速C代码化和仿真实时性。从而辅助设计人员快速实现光刻机超精密控制系统设计方案的仿真、分析与优化，提高光刻机的开发效率，缩短设计周期。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：超精密运动台半实物仿真系统，包括：

上位机，用于构建仿真环境，对超精密运动台进行建模与仿真测试，并将仿真程序部署到控制算法目标机或模型目标机中；在线调整控制算法目标机的控制参数，监控模型目标机的状态参数；

控制算法目标机，用于为上位机提供运行仿真程序实时代码的仿真环境，实时运行部属的仿真程序；

模型目标机，用于为上位机提供运行仿真程序实时代码的仿真环境，或者提供真实的超精密运动台的状态参数。

所述控制算法目标机内设有主FPGA卡，所述模型目标机内设有从FPGA卡，主FPGA卡与从FPGA卡用于实现时钟信号同步，并通过光纤通讯实现两个目标机之间的信号传递。

所述主FPGA卡作为时钟源，每隔设定时间将前一个周期来自从FPGA卡的传感器信息数据通过DMA发送给控制器内核层，同时将前一个周期控制指令发送给从FPGA；