CN102354327B - 一种扫描式无掩膜光刻机的数据处理方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种扫描式无掩膜光刻机的数据处理方法，包括使用数据处理客户端和服务器端进行共同处理、缓存中间数据以适应数据处理速度和平台运动速度差异、在数据处理中设置存储区池和处理流水线进行版图数据处理几步。本发明提高了扫描式无掩膜光刻机的数据处理效率，解决了由于CPU和内存处于满负荷运行仍然反应迟钝而导致数据处理实时性无法满足扫描式光刻设备要求的问题，提高了图像数据处理的准确度。

Description

一种扫描式无掩膜光刻机的数据处理方法

技术领域

本发明涉及无掩膜直写光刻技术领域，具体为一种扫描式无掩膜光刻机的数据处理方法。

背景技术

光刻数据处理，是以GDSII、OASIS、GERBER等格式的文件为输入数据，通过一系列处理，输出光刻设备可以直接曝光使用的数据的过程。

扫描曝光是一种先进的光刻技术，可以快速完成大面积版图的曝光工作。

光刻技术是在衬底表面上印刷具有特征的构图的技术，本发明所涉及的无掩膜光刻技术使用SLM生成图像，通过光学投影元件，图像以一定的倍率投影到光敏感的衬底上，产生特征的构图。

空间光调制器（SLM），可以接收光刻设备数据处理模块处理后的图像数据，生成曝光图像，通过光学系统反射到处于运动平台上的待加工面上。

光刻设备可以将各种图形转移到光敏感的衬底上，这些图形来自于各种版图文件，比如GDSII、OASIS、GERBER等格式的文件。这些版图文件中的图形不能直接被光刻设备使用，必须经过解析、变换、裁剪、栅格、图像处理等过程。数据处理过程的质量和速度直接制约着光刻设备的曝光质量和产能。如果在数据处理的过程中不能很好地进行控制，就会出现图像数据的错位或丢失，以及提供图像数据的速度远远不能满足光刻设备曝光速度的问题。

特别是扫描式光刻设备，对数据的要求是实时的。就是说在扫描平台扫描移动的过程中，必须根据扫描速度不间断地提供扫描所需要的数据。

在实时扫描曝光的过程中，每秒钟处理的数据量达到几百MB，而且都是复杂的图形图像处理，所以如果把图形的解析、提取、栅格、其它处理都在一台主机上完成，效率就会非常低，在当前配置较好的机器上运行时，CPU和内存处于满负荷运行仍然反应迟钝。

发明内容

本发明的目的是提供一种扫描式无掩膜光刻机的数据处理方法，能够有效提高扫描式无掩膜光刻机的数据处理效率。

为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案为：

一种扫描式无掩膜光刻机的数据处理方法，其特征在于：包括以下步骤：

（1）使用数据处理客户端和服务器端进行共同处理：客户端负责输入版图文件和各种处理命令，进行解析并提取特定区域内的图形；服务器端对数据进行各种图形图像处理；客户端和服务器端通过网络进行数据通信，和操作上的同步；

（2）缓存中间数据以适应数据处理速度和平台运动速度差异：在存储设备上暂时保存数据处理的结果，待数据足够平台一次运动所需的总数据时，平台才开始从起点运动到终点；

（3）在数据处理中设置存储区池和处理流水线进行版图数据处理：在处理之前先分配若干存储区，每个存储区都有不同的状态，只有空闲的存储区才会被拿来使用，每个存储区在使用之前先改变状态然后放入数据，再放到处理流水线上进行处理。

所述的一种扫描式无掩膜光刻机的数据处理方法，其特征在于：所述步骤（3）中，将整个处理作为一个流水线，各种具体的图形图像处理作为流水线上的一个操作，每个数据处理存储区在流水线上处理一遍之后便被设置为空闲状态。

所述的一种扫描式无掩膜光刻机的数据处理方法，其特征在于：对大阵列进行特殊处理：某些图形阵列规模非常庞大的情况下，可从其中提取特定区域数据时采用特殊的放法；从其中提取特定区域数据时，提前对版图做阵列的预处理，提取版图阵列中从起点开始的一个区域，然后提前进行后续处理，处理完之后保存结果；实际扫描曝光提取数据时，只记录要提取区域和版图阵列的交叠区的大小和位置，最后从处理好的阵列数据中将这一区域的数据合并进来。

所述的一种扫描式无掩膜光刻机的数据处理方法，其特征在于：所述的大阵列指于版图中单位面积的矢量数据密集，每平方微米达到上百个点或更多的版图。

所述的一种扫描式无掩膜光刻机的数据处理方法，其特征在于：所述平台是指装载光敏感介质运动的高精度的电控装置，平台在进行一个条带扫描过程中匀速运动。

本发明提高了扫描式无掩膜光刻机的数据处理效率，解决了由于CPU和内存处于满负荷运行仍然反应迟钝而导致数据处理实时性无法扫描式光刻设备要求的问题，提高了图像数据处理的准确度。

附图说明

图1为对版图数据处理分客户端和服务器端示意图。

图2为缓存中间数据解决数据处理变速和平台移动匀速矛盾示意图。

图3为设置存储区池和处理流水线示意图。

图4为大阵列版图取数据示意图。

图5为优化阵列模式处理流程示意图。

图6为任意区域和阵列之间交叠区的重新定位示意图。

具体实施方式

图1-图6中，1为版图处理客户端，2为版图处理服务器端，3为空间光调制器SLM，4为扫描条带，5为版图，6为处理结果缓冲区，7为单个数据处理存储区，8为空闲状态的数据处理存储区，9为使用状态的数据处理存储区，10为普通图形，11为大规模图形阵列，12为需要提取数据的一个特定区域，13为从阵列起点开始平移得到的区域12和阵列的交叠区。

本发明中客户机和服务器对数据处理的任务进行了分担，如图1所示，客户机1负责对版图文件的解析、提取，并将提取的矢量信息通过网络发送到服务器2；服务器负责大部分的剩余的图形图像处理工作，如栅格化、拼接、格式转化等等其他处理。最终的处理结果会传递给SLM3。客户机和服务器之间通过发送和接受网络数据进行同步，二者可以实时了解对方目前的工作状况，以确定自己下一步可以采取的操作。

一张扫描版图的原始图形，其表面的图形数据密度(可以理解为单位面积的矢量图形数据量)是不均匀的，这必然导致从原始图形中不同部位提取同样大小一块数据时其所消耗的时间的不一致。如果提取数据和平台扫描同步进行，二者之间一个是速度不均匀的处理，另一个是匀速的过程，因此存在冲突。

本发明的处理过程如图2所示，对于要处理的版图5，以扫描过程中的一个条带4为单位设置缓冲区6解决时间不一致的问题，处理时单独一张图处理好并不立即发送到SLM的内存中去，而是先缓存起来，一个扫描条带的所有图形都处理好时才一次性发出去，平台扫描运动时SLM只需从已经处理好的数据中,取数据就可以了。

在对每个区域进行图形图像处理时，都需要大量的存储资源。如果在处理每个区域时都单独的为其分配存储资源，必然会大量消耗存储资源，即使使用后立即回收也会留下大量不可用的存储碎片最终造成资源的枯竭系统的崩溃。

本发明中，如图3所示，首先分配若干个数据处理存储区7，组成存储区池和处理流水线，每个存储区域足够处理一个图形区域使用。每个存储区域都有空闲8和使用中9两个状态，当有一个图形区域需要处理时就会从空闲的存储区域8中取出一个供使用，放到处理流水线上进行处理，同时将其状态设置为使用中，在处理流水线上处理完成时再将该存储区域的状态设置为空闲，以便提供给其他的图形区域处理使用。

光刻设备处理的版图文件中，有一种版图文件中含有巨大的图形阵列。图4中的版图文件除了包含有一些普通的图形10外，还包含有两个比较大的图形阵列11，如果两个都是两微米以下圆形阵列，扫描曝光中需要从版图中取一个SLM大小的区域12的时候，一个区域可能就会覆盖上万个圆形，每个圆有上百个点的矢量数据，因此单单一个区域的矢量数据就会达到几十MB。几十MB的矢量数据重复的传输和处理都会是巨大的负担，严重影响曝光设备的产能。

本发明中设置了两种处理模式，具体流程如图5所示，对于面积较小或者图形数据密度较小的版图，我们可以直接使用普通模式，提取数据并进行处理，普通模式采用对版图所有数据进行搜索的方式，确定每次要提取的数据。对于图4所示的版图则选用阵列模式，该模式是先对版图中的阵列进行预处理，并在服务器端保存处理结果，再在去除阵列后的版图中按普通方法取数据，最后合并两个结果得到处理结果，这一过程中避免了重复传输和处理大量的数据，可以成倍的提高此种版图处理的产能。

图6演示了本发明中合并最终处理结果的过程，图6中给出的是大阵列11的简化图，当前要取的数据区域13和阵列11有一个交叠区，这个交叠区可以通过计算，在阵列的起点位置通过平移得到，平移后的交叠区14位于阵列的起点附近。因此预处理阵列的过程实际就是把从阵列起点开始的一块区域进行栅格化 等图形图像处理，然后在服务器端2保存起来。当区域14已经完成了自身的处理后，将其和阵列交叠的区域的处理结果从服务器端2取出来合并即可。

首先在扫描曝光之前确定本次曝光所使用的版图文件属于哪种类型的文件，根据不同的文件类型选择不同的查看工具，比如gds文件可使用L-Edit 软件进行查看。这样可以确定版图文件中有没有大规模的阵列图形。

如果没有大规模阵列图形，则选择普通模式，将版图文件输入到客户端，客户端按扫描条带从文件中取出矢量数据，取出的矢量数据不断发送到服务器端，服务器端对接收到的矢量数据进行其它图形图像处理，并实时反馈客户端自己目前的处理状态。服务器端在处理的过程中使用存储区池和处理流水线，避免存储区域的不断分配造成存储区破碎系统崩溃。服务器端将处理得到的SLM可以接收的数据先缓存起来，等到一个条带全部缓存完毕，光刻设备的平台开始一个条带的匀速扫描运动，并且可以匀速得到数据，最终将扫描数据曝光到光敏感的介质上。

如果有大规模的阵列图形，则选择阵列模式，将版图文件输入到客户端，客户端首先扫描阵列信息，将阵列的编号、起始位置、行列宽度、行列数、从起始点一个预定区域内（一个SLM大小）的所有矢量数据等发送到服务器端，服务器端进行所有必须的图形图像处理操作后，暂时保存阵列图像结果。然后客户端的操作和普通模式下相同，只是当从版图中取某个区域数据时，如果这个区域和阵列有交叠，那么记录下交叠区的位置、大小等信息，将这些信息和该区域的其它信息一起发送到服务器端。服务器端仍然按普通模式下的方式先进行处理，不同的仅仅是最后根据每个区域中的阵列信息将事先保存的处理好的阵列图像数据合并即可。

Claims (1)

1.一种扫描式无掩膜光刻机的数据处理方法，其特征在于：包括以下步骤： 

（1）使用客户端和服务器端共同进行数据处理：客户端负责输入版图文件，对版图文件进行解析、提取，将提取的矢量信息通过网络发送到服务器端；服务器端负责图形图像处理工作，包括栅格化、拼接、格式化转换；客户端和服务器端通过网络进行数据通信和操作上的同步；

（2）在服务器端，对于要处理的版图，以扫描过程中的一个条带为单位设置缓冲区，将每次处理得到的空间光调制器可接收的数据先缓存起来，等到一个条带的数据全部缓存完毕，一次性发送到空间光调制器的内存中去，平台扫描运动时空间光调制器只需从已经处理好的数据中取数据即可，使光刻设备的平台开始一个条带的匀速扫描运动，最终将扫描数据曝光到光敏感的介质上；

所述服务器端使用存储区池和处理流水线进行版图数据处理，即：在处理之前首先分配若干个存储区，组成存储区池和处理流水线，每个存储区足够处理一个图形区域使用，每个存储区都有“空闲”和“使用中”两个状态，当有一个图形区域需要处理时从空闲的存储区中取出一个供使用，放到处理流水线上进行处理，同时将其状态设置为“使用中”，在处理流水线上处理完成时再将该存储区的状态设置为“空闲”，以便提供给其他的图形区域处理使用；

对于版图中包含有大阵列的情况，先对版图中的阵列进行预处理，并在服务器端保存阵列处理结果，实际扫描曝光提取数据时，只记录要提取区域和版图阵列的交叠区的大小和位置，最后从服务器端事先保存的阵列处理结果中将交叠区的数据取出来合并即可；

所述的大阵列是指于版图中单位面积的矢量数据密集，每平方微米达到上百个点的版图。