一种直写光刻设备的位置同步方法及系统与流程

本发明涉及光刻设备技术领域，特别涉及一种直写光刻设备的位置同步方法及系统。

背景技术：

激光只写光刻设备是一种用于半导体及精密pcb生产加工中的关键是设备，目前的光刻设备主要采用扫描曝光方式来提高光刻机产能，在扫描曝光中，使得dmd数字微镜图像输出与运动平台之间的位置同步是其中的一个关键因素，如图1所示，在现行设备中多直接采用精密运动平台的驱动器输出的位置同步信号作为dmd设备输出的触发信号。

精密平台的运动与dmd曝光图形输出的匹配过程一般为：在曝光时，图像处理系统会将矢量图形栅格化为2维的位图图形，宽度为m，高度为n。（根据平台运行的速度，确定一个pso信号所表示的位移y，并将该信息设置在dmd数字微镜包含的fpga处理器的寄存器中），当平台运行到指定的pso窗口初始曝光位置时，平台开始触发pso信号，dmd数字微镜包含的fpga处理器接收到来自平台驱动器发出的pso信号，开始输出图形曝光数据，每收到一个pso脉冲信号输出对应位置的光图形数据，直至输出完n行曝光数据则完成一次图形曝光输出。如图2所示，dmd微镜接受pso信号首先输出a0行图形数据，平台继续向前移动，在移动等距位置后触发pso信号同时dmd开始输出a1行，直至系统输出完an行数据，完成曝光。

在上述曝光系统中，当其中出现pso脉冲信号丢失时可能会造成图形曝光的不连续。而且，由于根据产能要求要保证精密平台的运行速度不小于vmin，且在运动中平台速度保持固匀速。因此，系统的精度严重依赖平台驱动器所产生的pso信号的精确性，且精度匹配受到下制约：

（1）当平台驱动器触发的pso信号，因平台本身原因或者外部环境（电磁干扰、温湿度等因素）干扰而出现丢失时，将严重影响图形在感光元件上的图形精度，有可能出现图形输出的不连续，断裂情况发生。

（2）因为平台驱动器自身分辨率的问题，pso信号的最小分辨率可能达不到我们需要的精度需求，从而被迫使系统降低产能，弥补精度要求。

（3）根据系统的产能设计要求，平台的运动速度必须达到vmin，对大多数型号的平台而言，在vmin速度以上时，其平台驱动器将不支持该速度下的pso触发，或者会出现pso脉冲信号丢失的问题。

（4）当图形高度越高时，栅格化的n值越大，需要pso信号也对应越多，pso误差或累计误差也就越大。

上述问题均会严响光刻设备的关键性能指标，无法满足半导体以及精密pcb的生产对设备位置精度的严格要求。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种直写光刻设备的位置同步方法，以提高光刻设备位置同步精度。

为实现以上目的，本发明采用一种直写光刻设备的位置同步方法，其用于通过dmd数字微镜图像中设置的fpga处理器，对dmd数字微镜图像输出与运动平台之间的位置进行同步，fpga处理器进行位置同步包括如下步骤：

fpga处理器对单端信号进行检测，该单端信号为运动平台的驱动器输出的位置同步信号转化得到；

在检测到单端信号时，触发fpga处理器内部输出一个时钟信号；

利用所述时钟信号触发输出dnd数字微镜和运动平台之间的扫描数据。

优选地，所述时钟信号的频率高于所述位置同步信号的频率。

优选地，所述时钟信号的脉宽为所述运动平台触发位置信号的距离l，所述时钟信号的频率为v/l，其中v表示所述运动平台的移动速度。

优选地，还包括：

所述fpga处理器记录所述位置同步信号的数量和所述时钟信号的数量；

在曝光完成后，所述fpga处理器将所述位置同步信号的数量和所述时钟信号的数量，并上传至上位机，以供上位机对图形曝光进行监控。

优选地，还包括：

所述上位机判断所述位置同步信号和所述时钟信号的数量是否相同；

若是，则曝光成功；

若否，则发出曝光异常信号。

另一方面，提供一种直写光刻设备的位置同步系统，其用于通过dmd数字微镜图像中设置的fpga处理器，对dmd数字微镜图像输出与运动平台之间的位置进行同步，fpga处理器包括检测模块、时钟信号生成模块以及触发模块；

检测模块用于对单端信号进行检测，该单端信号为运动平台的驱动器输出的位置同步信号转化得到；

时钟信号生成模块用于在检测到单端信号时，触发fpga处理器内部输出一个时钟信号；

触发模块用于利用所述时钟信号触发输出dnd数字微镜和运动平台之间的扫描数据。

优选地，所述时钟信号的频率高于所述位置同步信号的频率。

优选地，所述位置同步信号信号的脉宽为所述运动平台触发位置信号的距离l，所述时钟信号的频率为v/l，其中v表示所述运动平台的移动速度。

优选地，所述fpga处理器还包括计量模块和上传模块；

计量模块用于记录所述位置同步信号的数量和所述时钟信号的数量；

上传模块用于在曝光完成后，所述fpga处理器将所述位置同步信号的数量和所述时钟信号的数量，并上传至上位机，以供上位机对图形曝光进行监控

优选地，所述上位机包括判断模块和预警模块；

判断模块用于判断所述位置同步信号和所述时钟信号的数量是否相同；

若否，则利用预警模块发出曝光异常信号。

与现有技术相比，本发明存在以下技术效果：本发明通过将运动平台驱动器产生的位置同步信号（pso信号）作为指示运动平台到达指定曝光范围内的信号，将该pso信号作为fpga处理器内部的时钟信号（i_pso）信号的触发信号，触发fpga处理器内部输出一个时钟信号，再根据时钟信号触发dmd数字微镜输出图形曝光数据，实现dmd数字微镜的图形曝光数据输出与运动平台的位置同步。本发明与传统的将运动平台输出的pso信号作为dmd数字微镜输出图形曝光数据的触发信号这一方式相比，不直接使用运动平台驱动器产生的pso信号作为曝光时的同步时钟，而是将其用于指示运动平台是否到达指定的曝光位置的信号，并以此信号为fpga处理器内部i_pso信号的触发标志，将fpga处理器内部i_pso信号作为曝光时的同步时钟信号。如此，降低了运动平台驱动器输出pso信号的依赖性，避免出现运动平台驱动器pso信号丢失时造成的图形曝光的不连续。

附图说明

下面结合附图，对本发明的具体实施方式进行详细描述：

图1是运动平台移动与dmd曝光图形示意图；

图2是运动平台与dmd曝光图形输出的匹配示意图；

图3是一种直写光刻设备的位置同步方法的流程示意图；

图4是运动平台驱动器产生的pso信号时序图；

图5是外部pso信号与内部i_pso的信号时序图；

图6是直写光刻设备的位置同步方法中各信号的时序图；

图7是一种直写光刻设备的位置同步系统的结构示意图。

具体实施方式

为了更进一步说明本发明的特征，请参阅以下有关本发明的详细说明与附图。所附图仅供参考与说明之用，并非用来对本发明的保护范围加以限制。

如图3所示，本实施例公开了一种直写光刻设备的位置同步方法，其用于通过dmd数字微镜图像中设置的fpga处理器，对dmd数字微镜图像输出与运动平台之间的位置进行同步，fpga处理器进行位置同步包括如下步骤s1至s3：

s1、fpga处理器对单端信号进行检测，该单端信号为运动平台的驱动器输出的位置同步信号转化得到；

需要说明的是，运动平台驱动器输出的位置同步信号即pso信号为差分信号，首先通过一个电路将差分信号转换为单端信号，以方便fpga处理器接收处理。

s2、在检测到单端信号时，触发fpga处理器内部输出一个时钟信号；

s3、利用所述时钟信号触发输出dnd数字微镜和运动平台之间的扫描数据。

如图4，在运动平台驱动器输出的pso信号出现首个下降沿时，开始触发fpga处理器内部输出一个时钟信号即i_pso信号，pso信号和i_pso信号的时序图如图5所示。

本方案中，将运动平台驱动器产生的pso信号作为指示运动平台到达指定曝光位置的信号，并将此信号作为fpga处理器内部i_pso信号的触发标志，将i_pso信号作为曝光时的同步时钟信号。以降低曝光系统对平台触发的pso信号的依赖性，提升光刻设备的扫描精度。

另外，因fpga所使用的晶振较为稳定，可以有效避免因精密平台外部pso信号在传输过程中的信号衰变而产生的曝光系统图像输出异常。同时本方案在精密运动平台运行到曝光窗口区间时，可自由定制满足曝光系统本身的i_pso信号时钟，且该时钟更为精密稳定，使得dmd曝光图形输出更加精准。

优选地，本实施例中通过上位机根据曝光的图形大小及产能需求进行计算，得到foga处理单元内部触发的i_pso的脉宽和频率，以使i_pso的脉宽和频率可以产生上位机发送的制定数值，满足产能需求。而且fpga内部的系统时钟远大于pso信号的触发频率，所以时钟信号i_pso的频率高于位置同步信号pso的频率，较大的提升了dmd数字微镜图形曝光的精度。

本实施例中，位置同步信号pso的脉宽为所述运动平台触发位置信号的距离l，所述时钟信号每秒的触发个数为v/l，其中v表示所述运动平台的移动速度。

优选地，还包括：

fpga处理器记录所述位置同步信号的数量和所述时钟信号的数量；

在曝光完成后，所述fpga处理器将所述位置同步信号的数量和所述时钟信号的数量上传至上位机，以供上位机对图形曝光进行监控。

需要说明的是，在实际应用中，如果不进行监视，则当出现平台触发的位置信号不完整，或者某一区域非正常触发，那么导致fpga控制器中曝光数据按照pso进行刷新，从而导致图形过早或者过晚的出现，导致图形错误。本实施例中通过对位置同步信号的数量和时钟信号的数量进行监控，可清楚曝光过程中的异常情况。

应当需要说明的是，本实施例中也可将单端信号的数量和时钟信号的数量上传至上位机，上位机根据两者的数量是否相同判断曝光过程是否出现异常情况。

如图7所示，本实施例还公开了一种直写光刻设备的位置同步系统，其用于通过dmd数字微镜图像中设置的fpga处理器，对dmd数字微镜图像输出与运动平台之间的位置进行同步，fpga处理器包括检测模块10、时钟信号生成模块20以及触发模块30；

检测模块10用于对单端信号进行检测，该单端信号为运动平台的驱动器输出的位置同步信号转化得到；

时钟信号生成模块20用于在检测到单端信号时，触发fpga处理器内部输出一个时钟信号；

触发模块30用于利用所述时钟信号触发输出dnd数字微镜和运动平台之间的扫描数据。

优选地，所述时钟信号的频率高于所述位置同步信号的频率。

优选地，所述位置同步信号的脉宽为所述运动平台触发位置信号的距离l，所述时钟信号的频率为v/l，其中v表示所述运动平台的移动速度。

优选地，所述fpga处理器还包括计量模块和上传模块；

计量模块用于记录所述位置同步信号的数量和所述时钟信号的数量；

上传模块用于在曝光完成后，所述fpga处理器将所述位置同步信号的数量和所述时钟信号的数量，并上传至上位机，以供上位机对图形曝光进行监控

优选地，所述上位机包括判断模块和预警模块；

判断模块用于判断所述位置同步信号和所述时钟信号的数量是否相同；

若否，则利用预警模块发出曝光异常信号。

需要说明的是，若两者数量相同，则确定曝光过程正常，本次曝光成功。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。