CN101359187A - 一种光刻机同步触发在线诊断方法及系统 - Google Patents

Abstract

一种光刻机同步触发在线诊断方法及系统，由主控制器，分系统控制器，便携式PC机，触发诊断缓冲板，分系统控制子卡，以及相应的处理软件组成。触发诊断缓冲板提供环形缓冲区用于保存各分系统所有的诊断数据，各触发诊断缓冲板之间通过硬件同步信号线进行连接。触发诊断系统收集所有分系统的精确时序的诊断数据，同时不影响系统正常的运行操作，帮助快速定位问题，减少集成以及现场技术支持的时间。

Description

一种光刻机同步触发在线诊断方法及系统

技术领域

本发明涉及扫描光刻机技术领域，尤其涉及扫描光刻机的同步控制技术领域。

背景技术

光刻机一般可分为步进光刻机和扫描光刻机两种，其中，步进光刻机采用一次成像技术，为了增大像场，需要更大直径的透镜系统作为支撑。由于现有技术方面和经济成本方面的双重制约，限制了步进光刻机的应用场合，已经不能满足如今芯片加工工艺向更高精度、更大尺寸的发展方向。

于是，产生了一种新型的扫描光刻机，扫描光刻机最大特点在于同步扫描功能。扫描光刻机的曝光过程与步进光刻机有所不同。光束通过一个狭缝并透过照明系统投影到掩膜面上，掩膜以设定的匀速通过光束。同时，硅片在透镜的下方以与掩膜相反方向的运动。在扫描期间，涉及的子系统模块，扫描必须在相同的时间段内完成，扫描的起始时刻和结束时刻必须相同。也就是对于扫描，要求所有涉及的子系统模块必须在扫描时序上取得严格一致。在曝光扫描过程中对涉及的子系统有严格的同步时序要求，同时其它的扫描比如对准扫描等，同样对所有涉及的子系统模块有严格的同步时序要求。

光刻机系统是个复杂的系统，同时又是一个对设备可靠性要求很高的昂贵的设备，一旦设备出现故障，必须尽快地发现并解决错误。为此，在光刻机系统中的各个分系统中，往往都会有相应的数据诊断模块，用来诊断分系统出现的问题。

但是，对于目前这种基于各分系统的数据诊断方式，存在严重的不足，尤其是对于扫描光刻机同步时序相关的诊断无能为力。当整个系统出现同步时序相关问题时，会出现各个分系统的诊断模块都报告各自分系统工作正常。各分系统的诊断系统在任何一个时刻，都仅仅只能处理其本身的诊断数据，而无法获取涉及其它分系统的对应精确时刻的诊断数据。这些不足概括如下：

1.通常的数据诊断系统都是各个分系统独立地，不能系统地定位问题。

2.不能定位一些同步时序问题，比如不同分系统模块间数据时序不同步的问题。

3.不同分系统的诊断数据，不能够严格地按照精确的时间一一对应起来。

这些不足，导致目前的一般诊断系统无法定位整系统的同步时序相关问题，无法快速地定位光刻机在集成或者在线运行时出现的问题，从而导致无法快速解决问题，造成不必要的成本损耗。

发明内容

本发明需要解决的技术问题是，为扫描光刻机提供整机系统的同步诊断系统，及时定位并解决分系统之间的同步时序相关问题，提供一种扫描光刻机的同步诊断方法与系统，解决扫描光刻机的整体系统及各个分系统的同步诊断技术问题。

本发明通过以下技术方案来实现解决上述技术问题：

一种光刻机同步触发诊断系统，其特征在于：包括一个主控制器，至少两个分系统：其中所述分系统均包括一个分系统控制器，所述分系统均包括一个触发诊断缓冲板，所述分系统均包括至少一个分系统控制子卡；所述主控制器分别与所述分系统中的每个分系统控制器相连接，所述分系统中的每个分系统控制控器分别与所述分系统中的每个分系统控制子卡均保持连接，所述分系统中的每个分系统控器分别与所述分系统中的每个触发诊断缓冲板均保持相连，所述分系统中的每个触发诊断缓冲板分别与所述分系统中的每个分系统控制子卡均保持连接；所述分系统的每个触发诊断缓冲板之间均保持相互连接。

所述的主控制器与所述分系统内的所述分系统控制器之间通过标准以太网连接。所述分系统控制器与所述分系统控制子卡之间通过标准的VME总线相连。所述触发诊断缓冲板与所述分系统控制器之间通过标准VME总线相连。所述触发诊断缓冲板与所述分系统控制子卡之间通过标准VME总线相连。所述触发诊断缓冲板之间通过硬件同步信号线相互连接，用于同时接收触发诊断请求信号和触发诊断信号。

所述的主控制器上运行上位机操作系统、光刻机应用软件和触发诊断系统的上位机处理程序；其中，触发诊断系统的上位机处理程序对每个分系统的诊断数据进行记录、排序、整理。

所述的分系统控制器为嵌入式微处理器，其上运行嵌入式实时操作系统，分系统控制器上同时运行触发诊断处理软件。

所述触发诊断处理软件包括诊断触发接口程序库，分系统控制器和分系统控制子卡分别通过调用触发诊断接口程序库，将需要诊断的数据写入触发诊断缓冲板。诊断触发接口程序库，包括嵌入式实时操作系统中的库程序和数字信号处理器固件上的库程序。分系统控制子卡为数字信号处理器控制板卡。所述的分系统控制子卡上运行数字信号处理器固件程序。

所述触发诊断缓冲板均设置有环形缓冲区，用于存放每个分系统控制器及每个分系统控制子卡的诊断数据。

所述触发诊断缓冲板的环形缓冲区，其数据更新时间间隔不小于同步系统中的最小对准周期。在光刻机正常扫描期间，所述触发诊断缓冲板，持续刷新触发诊断缓冲板的环形缓冲区的诊断数据。所述触发诊断缓冲板内部设有定时器，用于设定环形缓冲区的锁定时间。

所述的光刻机同步触发诊断系统，还包括便携式PC机，与每个触发缓冲板均可单独相连，便携式PC机上可运行触发诊断上位机程序，用于对诊断数据进行记录、排序、整理。便携式PC机与每个触发诊断缓冲板通过标准以太网相连接。主控制器可在任意时刻触发各分系统之间的同步诊断。

一种光刻机同步触发诊断方法，其特征在于：包括以下步骤：

A)、在光刻机正常扫描期间，主控制器与分系统控制器向触发诊断缓冲板的环形缓冲区写入诊断数据，并保持不断更新；

B)、当主控制器检测到系统错误，或检测满足用户设定的诊断触发条件时，启动同步诊断程序；

C)、用户程序直接调用触发诊断特定接口程序，触发诊断控制中心直接响应用户程序的请求，向触发诊断控制中心发送触发诊断请求信号；

D)、触发诊断控制中心接收到触发诊断请求信号后，检测满足触发条件后，向触发诊断缓冲板发送触发诊断信号；

E)、触发诊断缓冲板在同一时刻接收到触发诊断信号，启动其内部的定时器；

F)、触发诊断缓冲板在到达定时器设定的锁定时间时，锁定其环形缓冲区，停止写入诊断数据；

G)、当触发诊断缓冲板的环形缓冲区都锁定后，通过主控制器上的触发诊断上位机程序下发收集诊断数据的命令，通过分系统控制器将触发诊断缓冲板内的诊断数据上传到主控制器；

H)主控制器对接收到的诊断数据通过触发诊断上位机程序对所有数据进行排序、整理，用户可以查看任意时刻每个系统的同步诊断数据。

所述的步骤B中的检测到系统错误而触发同步诊断，其中系统错误包括分系统控制器上的软件和分系统控制子卡上的固件程序发现错误。

所述的步骤C中触发条件可以由用户通过诊断触发系统的上位机软件进行设置，可以设置接收到触发诊断请求信号后请求立刻就响应，或者设置接收到超过特定次数之后再进行响应；或者设置接收到特定的触发诊断请求信号就立刻响应，而其他情况的触发诊断请求信号则需要超过一定次数后才允许响应；当满足设定的触发条件，触发诊断中心发送触发诊断信号。

所述的步骤H诊断数据上传到直接与触发诊断缓冲板相连的便携式PC机上，便携式PC机上的触发诊断上位机程序再对诊断数据进行排序整理。所述的步骤H中所有的诊断数据记录时间戳，并通过触发诊断信号发生的时刻将所有的诊断数据的在精确时序上进行排列。

本发明通过专用的触发诊断缓冲板将诊断数据保存到其环形缓冲区，各触发诊断缓冲板之间通过硬件同步触发信号线相连，保证各个诊断触发缓冲板可以同时接收到触发诊断信号，接收到触发诊断信号一定时间之后诊断数据不再往环形缓冲区刷新，再通过专用的诊断处理程序对所有的诊断数据进行排序整理。这样所有分系统的诊断数据都统一起来，可以精确定位到某一个时刻所有分系统诊断数据的值，可以快速定位问题，尤其是可以快速定位同步时序相关的问题，从而节约集成及技术支持的时间。

附图说明

图1本发明提供的一种包括两个分系统的光刻机同步触发诊断系统的结构示意图；

图2本发明提供的一种光刻机同步触发诊断方法的触发过程示意图；

图3本发明提供的一种包括三个分系统的光刻机同步触发诊断系统的结构示意图。

具体实施方式：

以下根据图1～图3，具体说明本发明的较佳实施方式：

如图1所示，本发明提供的一种包括二个分系统的光刻机同步触发诊断系统，包含：一个主控制器1；二个分系统控制器2；二个触发诊断缓冲板4；三个分系统控制子卡3。

如图1所示的系统中，触发诊断缓冲板4存在于光刻机系统的每一个分系统内，触发诊断缓冲板4与分系统控制器2以及分系统控制子卡3、分系统控制子卡3之间通过标准的VME总线相连。触发诊断缓冲板4之间通过硬件同步信号线进行连接。这些触发诊断缓冲板提供专门的环形缓冲用于存放分系统控制器2及分系统控制子卡3上的诊断数据。主控制器1与分系统控制器2之间通过标准以太网连接。

主控制器1运行上位机操作系统，其上运行光刻机应用软件以及触发诊断系统的上位机处理程序；分系统控制器2为嵌入式微处理器，运行嵌入式实时操作系统，同时运行触发诊断的下位机处理程序；分系统控制子卡3为数字信号处理器控制板卡，运行数字信号处理器固件程序。相应的触发诊断处理软件提供专门的往触发诊断缓冲板写入诊断数据的接口程序库，包括嵌入式实时操作系统上的接口库程序与数字信号处理器固件上的接口库程序。

光刻机系统正常运行期间，分系统控制器2及分系统控制子卡3上的软件及固件调用触发诊断接口库程序，将需要诊断的数据写到触发诊断缓冲板4的特定环形缓冲区，更新频率根据诊断的数据特点来定，最小间隔为同步系统中的最小对准周期，即50us。诊断系统会每50us作为一个计数，给所有的诊断数据打上时间戳。由于是环形缓冲区，诊断数据会不停地进行刷新，以最新数据替换最老的数据。在正常的扫描期间，诊断数据不停地往环形缓冲区里进行刷新，不会影响正常的扫描进行。

当进行触发诊断的时候，其中的一块触发诊断缓冲板发起触发诊断信号，由于各触发诊断缓冲板4之间通过硬件同步信号线相连，因此所有的触发诊断缓冲板4会在同一时刻接收到触发诊断信号，启动内部的定时器，过了一定的时间间隔后，将环形缓冲区进行锁定。一旦环形缓冲区锁定后，调用触发诊断接口库程序的时候，判断出缓冲区被锁住后就会直接返回，不再往环形缓冲区写诊断数据。这样，环形缓冲区里保存的诊断数据就包括了在触发诊断信号发起之前一段时间和发起触发信号之后一段时间内的诊断数据。考虑一般扫描光刻机进行扫描的情况，环形缓冲区只要能保存1秒内所有的诊断数据，即可将整个扫描期间的所有诊断数据都完整保存。

之后，当用户需要将诊断数据上传的时候，可以在主控制器1上的触发诊断上位机程序里下发命令给所有分系统控制器2里的触发诊断下位机程序，分系统控制器2通过VME总线获取触发诊断缓存板4上保存的所有环形缓冲区里的诊断数据。当主控制器1上获取了所有的诊断数据后，触发诊断上位机程序将所有的数据按照时间戳进行整理排序等工作。

触发诊断缓冲板4本身带有以太网接口，在便携式PC机7上也附带触发诊断上位机处理程序，可以将便携式PC机7直接与各个触发诊断缓冲板通过标准以太网相连，将触发诊断缓冲板4上的诊断数据上传到便携式PC机7上，再通过便携式PC机7上的触发诊断上位机程序对诊断数据进行排序整理。

之后用户就可以查看记录的任何一个时刻各个分系统的诊断数据在某一个瞬间的值，从而可以快速判断出哪里有问题，以及是否有同步时序上的问题。

同时，如图3所示的光刻机同步触发诊断系统，是将图1中的实施例扩展至包含两个以上的分系统控制器2，图3所示的实施例包括：一个主控制器1；三个分系统控制器2；三个触发诊断缓冲板4；三个分系统控制子卡3；三个分系统控制器2都通过以太网与主控制器相连。

下面根据图2，描述光刻机同步触发诊断方法。图2中的21表示用户程序，22表示触发诊断控制中心程序，4表示触发诊断缓冲板，3表示分系统控制子卡，5表示触发诊断请求信号，6表示触发诊断信号。

触发诊断行为的发生包括两种情况，一种为检测到错误而触发诊断系统，另一种为用户根据需要触发诊断系统。

分系统控制器上的软件或分系统控制子卡3上的固件程序发现了错误，比如某些监测的传感器数值超出范围，这时就可以调用触发诊断系统的特定接口程序，向触发诊断控制中心22发送触发诊断请求信号5，触发诊断控制中心22接收到触发诊断请求信号5后，根据一定的条件进行判断，当满足进行触发诊断的条件后，就向触发诊断缓冲板4发送触发诊断信号6。是否允许进行诊断触发的条件，可以由用户通过诊断触发系统的上位机软件进行设置，比如可以设置一旦接收到触发诊断请求信号5请求立刻就响应，也可以设置接收到超过几次之后再进行响应，还可以设置接收到某些特定的比较重要的触发诊断请求信号5就立刻响应而一般的则需要超过一定数目后才允许响应。触发诊断控制中心22如果判断不需要进行触发诊断，就会忽略此诊断触发请求信号5。如果满足条件，触发诊断控制中心22将发送触发诊断信号6。

所有的触发诊断缓冲板4都通过同步硬件信号线相连，这样所有的触发诊断缓冲板都会在同一时刻接收到触发诊断信号6，触发诊断缓冲板4，接收到触发诊断信号6后，就启动其内部定时器，过了一段预定义的时间后，将其环形缓冲区进行锁定。一旦环形缓冲区锁定后，分系统控制子卡3在调用触发诊断接口库程序的时候，触发诊断接口库判断出缓冲区被锁住后就会直接返回，不再往环形缓冲区写诊断数据。这样，环形缓冲区里保存的诊断数据就包括了在触发诊断信号发起之前一段时间以及发起之后一段时间的诊断数据。

另一种情况为用户根据需要进行诊断触发。用户程序21直接调用触发诊断特定接口程序，向触发诊断控制中心22发送触发诊断请求信号5。触发诊断控制中心22直接响应用户程序21的请求，发送触发诊断信号6给触发诊断缓冲板4。所有触发诊断缓冲板同时接收到触发诊断信号6后，启动其内部定时器，过了一段预定义的时间后，将其内部的所有环形缓冲区进行锁定。这种情况主要用于系统没有检测到错误，但用户需要查看系统内的诊断数据信息。

当触发诊断缓冲板的环形缓冲区都锁定后，用户就可以通过主控制器上的触发诊断上位机程序下发收集诊断数据的命令。通过分系统控制器将触发诊断缓冲板内的诊断数据上传到主控制器后，主控制器上的触发诊断上位机程序再将所有数据根据时间戳进行排序整理工作。之后用户就可以查看任何一个时刻所有分系统的诊断数据在某一个瞬间的值，从而可以快速判断出哪里有问题，以及是否有同步时序上的问题。

便携式PC机7可以直接与触发诊断缓冲板4相连，直接通过以太网将诊断数据上传到便携式PC机7上，将所有的触发诊断缓冲板4上的诊断数据都上传后，便携式PC机7上的触发诊断上位机程序再根据时间戳对诊断数据进行排序整理的工作。这样用户就可以直接在便携式PC机7上进行查看诊断数据，方便调试。

本发明通过触发诊断缓冲板4的环形缓冲区不停刷新诊断数据，各触发诊断板之间通过硬件同步信号线连接，同时接收到触发诊断信号6后，所有的触发诊断板启动定时器经过一定的时间间隔后将环形缓冲区锁定。所有的诊断数据记录时间戳，并通过触发诊断信号6发生的时刻将所有的诊断数据的在精确时序上进行排列。从而可以快速发现光刻机系统集成及运行期间的问题，尤其是可以快速诊断是否有同步时序上的问题。

以上介绍的仅仅是基于本发明的较佳实施例，并不能以此来限定本发明的范围。任何对本发明的机制作本技术领域内熟知的部件的替换、组合、分立，以及对本发明实施步骤作本技术领域内熟知的等同改变或替换均不超出本发明的揭露以及保护范围。

Claims (24)

1、一种光刻机同步触发诊断系统，其特征在于：包括

一个主控制器(1)，

至少两个分系统：其中

所述分系统均包括一个分系统控制器(2)，

所述分系统均包括一个触发诊断缓冲板(4)，

所述分系统均包括至少一个分系统控制子卡(3)；

所述主控制器(1)分别与所述分系统中的每个分系统控制器(2)相连接，

所述分系统中的每个分系统控制控器(2)分别与所述分系统中的每个分系统控制子卡(3)均保持连接，

所述分系统中的每个分系统控器(2)分别与所述分系统中的每个触发诊断缓冲板(4)均保持相连，

所述分系统中的每个触发诊断缓冲板(4)分别与所述分系统中的每个分系统控制子卡(3)均保持连接；

所述分系统的每个触发诊断缓冲板(4)之间均保持相互连接。

2、如权利要求1所述的光刻机同步触发诊断系统，其特征在于：所述的主控制器(1)与所述分系统内的所述分系统控制器(2)之间通过标准以太网连接。

3、如权利要求1所述的光刻机同步触发诊断系统，其特征在于：所述分系统控制器(2)与所述分系统控制子卡(3)之间通过标准的VME总线相连。

4、如权利要求1所述的光刻机同步触发诊断系统，其特征在于：所述触发诊断缓冲板(4)与所述分系统控制器(2)之间通过标准VME总线相连。

5、如权利要求1所述的光刻机同步触发诊断系统，其特征在于：所述触发诊断缓冲板(4)与所述分系统控制子卡(3)之间通过标准VME总线相连。

6、如权利要求1所述的光刻机同步触发诊断系统，其特征在于：所述触发诊断缓冲板(4)之间通过硬件同步信号线相互连接，用于同时接收触发诊断请求信号(5)和触发诊断信号(6)。

7、如权利要求1所述的光刻机同步触发诊断系统，其特征在于：所述的主控制器(1)上运行上位机操作系统、光刻机应用软件和触发诊断系统的上位机处理程序；其中，触发诊断系统的上位机处理程序对每个分系统的诊断数据进行记录、排序、整理。

8、如权利要求1所述的光刻机同步触发诊断系统，其特征在于：所述的分系统控制器(2)为嵌入式微处理器，其上运行嵌入式实时操作系统，分系统控制器上同时运行触发诊断处理软件。

9、如权利要求8所述的光刻机同步触发诊断系统，其特征在于：所述触发诊断处理软件包括诊断触发接口程序库，分系统控制器(2、)和分系统控制子卡(3)分别通过调用触发诊断接口程序库，将需要诊断的数据写入触发诊断缓冲板(4)。

10、如权利要求9所述的光刻机同步触发诊断系统，其特征在于：所述诊断触发接口程序库，包括嵌入式实时操作系统中的库程序和数字信号处理器固件上的库程序。

11、如权利要求1所述的光刻机同步触发诊断系统，其特征在于：所述分系统控制子卡(3)为数字信号处理器控制板卡。

12、如权利要求1或11所述的光刻机同步触发诊断系统，其特征在于：所述的分系统控制子卡(3)上运行数字信号处理器固件程序。

13、如权利要求1或5所述的光刻机同步触发诊断系统，其特征在于：所述触发诊断缓冲板(4)均设置有环形缓冲区，用于存放每个分系统控制器(2)及每个分系统控制子卡(3)的诊断数据。

14、如权利要求13所述的光刻机同步触发诊断系统，其特征在于：所述触发诊断缓冲板(4)的环形缓冲区，其数据更新时间间隔不小于同步系统中的最小对准周期。

15、如权利要求14所述的光刻机同步触发诊断系统，其特征在于：在光刻机正常扫描期间，所述触发诊断缓冲板(4)持续刷新触发诊断缓冲板(4)的环形缓冲区的诊断数据。

16、如权利要求1所述的光刻机同步触发诊断系统，其特征在于：所述触发诊断缓冲板(4)内部设有定时器，用于设定环形缓冲区的锁定时间。

17、如权利要求1所述的光刻机同步触发诊断系统，其特征在于：还包括便携式PC机(7)，与每个触发缓冲板(4)均可单独相连，便携式PC机上可运行触发诊断上位机程序，用于对诊断数据进行记录、排序、整理。

18、如权利要求17所述的光刻机同步触发诊断系统，其特征在于：便携式PC机(7)与每个触发诊断缓冲板(4)通过标准以太网相连接。

19、如权利要求1所述的光刻机同步触发诊断系统，其特征在于：主控制器(1)可在任意时刻触发各分系统之间的同步诊断。

20、一种光刻机同步触发诊断方法，其特征在于：包括以下步骤：

A)、在光刻机正常扫描期间，主控制器(1)与分系统控制器(2、)向触发诊断缓冲板(4)的环形缓冲区写入诊断数据，并保持不断更新；

B)、当主控制器(1)检测到系统错误，或检测满足用户设定的诊断触发条件时，启动同步诊断程序；

C)、用户程序(21)直接调用触发诊断特定接口程序，触发诊断控制中心(22)直接响应用户程序(21)的请求，向触发诊断控制中心(22)发送触发诊断请求信号(5)；

D)、触发诊断控制中心(22)接收到触发诊断请求信号(5)后，检测满足触发条件后，向触发诊断缓冲板(4)发送触发诊断信号(6)；

E)、触发诊断缓冲板(4)在同一时刻接收到触发诊断信号(6)，启动其内部的定时器；

F)、触发诊断缓冲板(4)在到达定时器设定的锁定时间时，锁定其环形缓冲区，停止写入诊断数据；

G)、当触发诊断缓冲板(4)的环形缓冲区都锁定后，通过主控制器(1)上的触发诊断上位机程序下发收集诊断数据的命令，通过分系统控制器(2)将触发诊断缓冲板(4)内的诊断数据上传到主控制器(1)；

H)主控制器(1)对接收到的诊断数据通过触发诊断上位机程序对所有数据进行排序、整理，用户可以查看任意时刻每个系统的同步诊断数据。

21、如权利要求20所述的一种光刻机同步触发诊断方法，其特征在于：所述的步骤B中的检测到系统错误而触发同步诊断，其中系统错误包括分系统控制器上的软件和分系统控制子卡(3)上的固件程序发现错误。

22、如权利要求20所述的一种光刻机同步触发诊断方法，其特征在于：所述的步骤C中触发条件可以由用户通过诊断触发系统的上位机软件进行设置，可以设置接收到触发诊断请求信号(5)后请求立刻就响应，或者设置接收到超过特定次数之后再进行响应；或者设置接收到特定的触发诊断请求信号(5)就立刻响应，而其他情况的触发诊断请求信号(5)则需要超过一定次数后才允许响应；当满足设定的触发条件，触发诊断中心发送触发诊断信号(6)。

23、如权利要求20所述的一种光刻机同步触发诊断方法，其特征在于：所述的步骤H诊断数据上传到直接与触发诊断缓冲板(4)相连的便携式PC机(7)上，便携式PC机(7)上的触发诊断上位机程序再对诊断数据进行排序整理。

24、如权利要求20或22所述的一种光刻机同步触发诊断方法，其特征在于：所述的步骤H中所有的诊断数据记录时间戳，并通过触发诊断信号(6)发生的时刻将所有的诊断数据的在精确时序上进行排列。

Images