一种面向阵列化数字光刻机的光机电控制系统的制作方法

本申请涉及光刻机，特别涉及一种面向阵列化数字光刻机的光机电控制系统以及阵列化数字光刻机。

背景技术：

1、光刻是芯片制造最为关键的环节。所谓光刻，即工件台以纳米级精度移动进行逐场曝光，使安放于其上的晶圆“印刷”上预先设计的电路图案的过程。传统的光刻技术具有较高的光刻精度，但掩模版制造成本高、周期长、灵活性差，并不适合大规模生产，且随着器件特征尺寸的减小很难再提高光刻分辨率。因此，无需物理掩模版的无掩模数字光刻技术愈发受到青睐。常用的无掩模数字光刻技术包括电子束光刻、聚焦离子束光刻、干涉光刻、激光直写技术、基于数字微镜器件(digital micro-mirror devices，dmd)的数字光刻技术等。由于目前无掩膜光刻机的芯片制造效率极低，芯片制造仍多采用有掩膜光刻技术。

2、微机电系统(micro-electro-mechanical system，mems)是光机电、生物、化学等多功能融合的器件，在汽车、医疗、物联网、人工智能等领域得到广泛应用，正成为新兴产业的重要源头。目前，mems普遍使用传统光刻机，面临着耗时长、成本高、效率低的问题。因此，在分辨率、一致性、均匀性、平滑性、成本等因素可控的前提下，加速提升无掩模光刻机的光刻效率，以满足mems品类多、小批量、快速制作、灵活多变的应用需求，已成为本领域技术人员亟待解决的技术问题。

技术实现思路

1、本申请的目的是提供一种面向阵列化数字光刻机的光机电控制系统，能够有效提升无掩膜光刻机的光刻效率。本申请的另一目的是提供一种阵列化数字光刻机，同样具有上述技术效果。

2、为解决上述技术问题，本申请提供了一种面向阵列化数字光刻机的光机电控制系统，包括：

3、主控fpga与多个从控fpga；

4、所述主控fpga，用于与工作站以及各所述从控fpga通讯，将所述工作站发送的曝光指令数据报文转发给所述从控fpga，以及控制所述从控fpga执行并行曝光任务；

5、所述从控fpga，用于根据曝光指令数据执行并行曝光任务；其中，每个所述从控fpga独立控制c×c×m路激光，且c×c×m×p≥n×n；c×c表示一个逻辑阵列，m为层数，p为所述从控fpga的个数，n×n表示光纤面阵的大小。

6、可选的，所述从控fpga具体用于：

7、根据所述曝光指令数据调制得到c×c×m路pwm方波，以通过所述pwm方波控制恒流源阵列并行输出c×c×m路模拟电流信号，以通过所述模拟电流信号控制激光器的曝光时长。

8、可选的，所述主控fpga通过spi总线向所述从控fpga转发所述曝光指令数据报文。

9、可选的，所述主控fpga通过gpio引脚控制所述从控fpga执行并行曝光任务。

10、可选的，所述主控fpga还用于：

11、控制工件台运动；其中，所述工件台包括粗动台与微动台；所述主控fpga通过向电机驱动器发送微动台运动报文使所述电机驱动器驱动所述微动台运动，通过向所述电机驱动器发送粗动台运动报文使所述电机驱动器驱动所述粗动台运动。

12、可选的，所述主控fpga还用于：

13、接收所述电机驱动器发送的运动反馈报文。

14、可选的，所述主控fpga还用于接收所述工作站发送的命令报文，并根据所述命令报文判断是否初始化以及是否控制所述工件台运动。

15、可选的，所述主控fpga还用于：

16、向所述工作站发送请求或反馈报文。

17、可选的，所述主控fpga与所述工作站之间的数据报文基于udp协议进行传输。

18、为解决上述技术问题，本申请还提供了一种阵列化数字光刻机，所述阵列化数字光刻机包括如上所述的面向阵列化数字光刻机的光机电控制系统。

19、本申请所提供的面向阵列化数字光刻机的光机电控制系统，包括：主控fpga与多个从控fpga；所述主控fpga，用于与工作站以及各所述从控fpga通讯，将所述工作站发送的曝光指令数据报文转发给所述从控fpga，以及控制所述从控fpga执行并行曝光任务；所述从控fpga，用于根据曝光指令数据执行并行曝光任务；其中，每个所述从控fpga独立控制c×c×m路激光，且c×c×m×p≥n×n；c×c表示一个逻辑阵列，m为层数，p为所述从控fpga的个数，n×n表示光纤面阵的大小。

20、可见，本申请所提供的面向阵列化数字光刻机的光机电控制系统，采用主从协同控制方式，通过主控fpga与各从控fpga协同完成并行曝光任务，可以实现c×c×m×p路激光的控制，能够有效提升无掩膜光刻机的光刻效率，满足mems品类多、小批量、快速制作、灵活多变的应用需求，并且可以有效解决的高并发与gpio引脚有限的问题，且具有较高的稳定性、可靠性与可扩展性。

21、本申请所提供的阵列化数字光刻机同样具有上述技术效果。

技术特征：

1.一种面向阵列化数字光刻机的光机电控制系统，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的光机电控制系统，其特征在于，所述从控fpga具体用于：

3.根据权利要求1所述的光机电控制系统，其特征在于，所述主控fpga通过spi总线向所述从控fpga转发所述曝光指令数据报文。

4.根据权利要求1所述的光机电控制系统，其特征在于，所述主控fpga通过gpio引脚控制所述从控fpga执行并行曝光任务。

5.根据权利要求1所述的光机电控制系统，其特征在于，所述主控fpga还用于：

6.根据权利要求5所述的光机电控制系统，其特征在于，所述主控fpga还用于：

7.根据权利要求5所述的光机电控制系统，其特征在于，所述主控fpga还用于接收所述工作站发送的命令报文，并根据所述命令报文判断是否初始化以及是否控制所述工件台运动。

8.根据权利要求1所述的光机电控制系统，其特征在于，所述主控fpga还用于：

9.根据权利要求1所述的光机电控制系统，其特征在于，所述主控fpga与所述工作站之间的数据报文基于udp协议进行传输。

10.一种阵列化数字光刻机，其特征在于，所述阵列化数字光刻机包括如权利要求1至9任一项所述的面向阵列化数字光刻机的光机电控制系统。

技术总结
本申请公开了一种面向阵列化数字光刻机的光机电控制系统，涉及光刻机技术领域，包括：主控FPGA与多个从控FPGA；所述主控FPGA，用于与工作站以及各所述从控FPGA通讯，将所述工作站发送的曝光指令数据报文转发给所述从控FPGA，以及控制所述从控FPGA执行并行曝光任务；所述从控FPGA，用于根据曝光指令数据执行并行曝光任务；其中，每个所述从控FPGA独立控制c×c×m路激光，且c×c×m×p≥N×N；c×c表示一个逻辑阵列，m为层数，p为所述从控FPGA的个数，N×N表示光纤面阵的大小。应用该光机电控制系统能够有效提升无掩膜光刻机的光刻效率。本申请还公开了一种阵列化数字光刻机，同样具有上述技术效果。

技术研发人员：章军辉,王静贤,郭晓满,陈明亮,彭良强,陈大鹏
受保护的技术使用者：无锡物联网创新中心有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15