CN102890426A

CN102890426A - 一种直写式光刻系统中倾斜扫描显示方法

Info

Publication number: CN102890426A
Application number: CN2012103495952A
Authority: CN
Inventors: 陈勇; 陈修涛; 张爱民
Original assignee: TIANJIN XINSHUO PRECISION MACHINERY CO Ltd
Current assignee: TIANJIN XINSHUO PRECISION MACHINERY CO Ltd
Priority date: 2012-09-18
Filing date: 2012-09-18
Publication date: 2013-01-23
Anticipated expiration: 2032-09-18
Also published as: CN102890426B

Abstract

本发明公开了一种直写式光刻系统中倾斜扫描显示方法，根据倾斜因子N，以左对齐的N行N列像素数据为基准，组合成N²行数据顺序存放在内存中，FPGA按照平台移动依次选取相应行的数据给微镜DMD显示。本发明的数据存放在DDR2中，微镜DMD是用FPGA控制，倾斜扫描显示是根据倾斜因子和平台扫描方式制定图像更新的方法，以便于设计优化FPGA的工作方式，提升DDR2读取数据的效率。

Description

一种直写式光刻系统中倾斜扫描显示方法

技术领域

本发明涉及半导体行业和印刷电路板行业光刻技术领域，具体涉及一种直写式光刻系统中倾斜扫描显示方法。

背景技术

数字微镜是由许多微小镀铝的镜片组成，可以绕轭旋转，旋转角度为±12°，利用镜片在不同的旋转角度将射入的光反射到不同的地方。直写曝光系统采用准直激光射入到数字微镜DMD，DMD根据图像数据分别旋转到不同位置，将射入的激光反射物镜镜头上，由物镜缩放图像后投影到移动平台上的曝光面上。微镜（DMD）上的小镜片呈行列格式排列，显示的图像需要是栅格化的数据，现在的曝光模式上投影到曝光面上图像的一个像素大小实际就是微镜DMD镜片大小乘以物镜的缩放比。

扫描曝光是平台在匀速运动下不断移动微镜DMD显示图像，由于微镜DMD安装固定，显示图像的移动是采用不断调整微镜DMD显示的图像实现的。曝光的速度与实际投影的像素大小、微镜DMD图像更新速度有关，在微镜DMD图像更新速度一定时，实际投影的像素大小直接关系到曝光速度，但实际投影的像素大小又与图像的分辨率有关，像素的网格加大将降低图像的分辨率和最小线宽。

因此，需要一种扫描方式，既能提高网格精度，又能提高图像的分辨率和最小线宽。

发明内容

本发明的目的是提供一种根据倾斜扫描方式特性设定优化FPGA控制方式，尽可能顺序读取DDR2数据，以提升读取数据的效率的直写式光刻系统中倾斜扫描显示方法。

本发明的技术方案如下：

一种直写式光刻系统中倾斜扫描显示方法，其特征在于，具体方法包括以下步骤：

（1）首先，根据曝光要求的分辨率、最小线宽和微镜DMD经物镜投影的光斑大小，求出倾斜因子，倾斜因子为整数，假设倾斜因子为N，要求的分辨率为pw，投影的光斑长宽大小为pie，倾斜因子N等于sqrt[(pie/pw)²-1]的最近整数，旋转角度为argtg(1/N)；

（2）根据倾斜因子N确定数据的排列方式，以左对齐的N行N列像素数据为基准，组合成N²行数据存放在内存中；

（3）平台在设定范围移动时根据移动距离产生触发信号PSO，再由触发信号PSO触发图像更新，移动距离是由倾斜因子、投影的光斑大小确定，假设移动距离是CD，则移动距离CD=pie÷N，即在平台每移动一个CD距离时触发一次微镜DMD的图像更新，实现投影图像在Y方向的网格分辨，同时倾斜角度确定了投影图像在X方向的网格分辨；

（4）FPGA按照平台移动方式和倾斜因子依次选取相应行的数据给微镜DMD显示，投影图像在Y轴方向的更新由平台控制，投影图像在X轴方向的更新是通过图像在微镜DMD上的位置实现，即每次更新投影图像时先Y方向原位显示N次网格移动数据图像，再Y方向下移一行再显示N次网格移动数据图像实现在X方向移动一个网格，如此重复N次后完成一个微镜DMD投影光斑显示；再在X方向左或右移动一位，继续重复此投影的N²网格显示循环，根据像素的灰度值显示N²网格。

所述的倾斜因子N选取3～16间任一个整数。

所述的内存是指动态同步存储器DDR2或DDR3。

所述的FPGA是Xilinx公司的V5、V6、V7系列型号的FPGA。

本发明的工作原理是：

倾斜式扫描是将DMD旋转一定的角度，利用曝光点的位置与光斑积分能量的多少形成更小的像素尺寸，因此可以在增大像素大小以提高曝光速度。在倾斜工作方式下，图像前后两帧的相关性降低，同时要求图像更小的网格精度，需要更多的图像数据用于显示。在DMD的不同旋转角度下，图像的网格精度不同，旋转角度越小则网格精度越高，可以实现的图像分辨率也越高，最小线宽也越小，显示的图像相关性也更少。

倾斜扫描要求微镜DMD以更高的频率更新图像数据，大量的图像利用DDR2缓存，用FPGA实现微镜DMD飞速显示，DDR2读时间将占取近全部带宽，显示的方式直接影响读取DDR2数据的效率。

本发明的优点是：

本发明的数据存放在DDR2中，微镜DMD是用FPGA控制，倾斜扫描显示是根据倾斜因子和平台扫描方式制定图像更新的方法，以便于设计优化FPGA的工作方式，提升DDR2读取数据的效率。

附图说明

图1 是本发明的倾斜扫描示意图。

图2 是本发明的倾斜DMD的说明图。

图3 是本发明的16个像素组合图。

图4 是本发明的倾斜扫描时DMD单镜投影示意图。

具体实施方式

本发明是一种在直写光刻系统中倾斜扫描显示图像的方法。

参照图1、图2，本发明的微镜DMD1倾斜安装固定，倾斜因子N=4时微镜DMD1逆时针旋转14.0362°，倾斜因子N=8时微镜DMD1逆时针旋转7.125°，本实施例中选择倾斜因子N=4；曝光面吸放在平台2上，可以在Y方向上前后平移运动。在图2中示意倾斜安装后的微镜DMD1的5×8局部图，从图中可以看出：倾斜因子N=4时，旋转角θ=14.0362°，假设一个投影像素的长宽尺寸分别为pl，可以计算出pw=pl×0.24254，倾斜后的微镜DMD1相连两列像素的中心在X方向相距4pw、在Y方向相距1pw，相连两行像素的中心在X方向相距1pw、在Y方向相距4pw。

参照图3，本发明的图像是左对齐结构，在每4行像素的左4列中的16个像素如图3的排列顺序，从左至右依次抽取相应的图像数据组合成16行。

参照图4，本发明的微镜DMD1的经微镜投影到曝光面的16个光斑的组合，实现的方法是微镜DMD1倾斜安装固定，曝光面平台在Y方向平移运动，每经1pw时微镜DMD1显示一帧相应图像。首先投影曝光的00行图像数据，平台在Y方向移动1pw，微镜DMD1在同一像素位置投影曝光的10行图像数据，同样依次投影曝光完的20行、30行图像数据；这时平台在Y方向移动4pw，即一个光斑在Y方向投影的尺寸，微镜DMD1的显示像素向上移动一行，与平台曝光面同步；再在新移动的一行的同列位置投影曝光的01行图像数据，同样依次投影曝光完的11行、21行、31行图像数据；完成后平台又在Y方向移动4pw，微镜DMD1的显示像素继续向上移动一行，在新移动的一行的同列位置投影曝光的02行图像数据，同样依次投影曝光完的12行、22行、32行图像数据；最后平台又再在Y方向移动4pw，微镜DMD1的显示像素继续再向上移动一行，在新移动的一行的同列位置投影曝光的03行图像数据，同样依次投影曝光完的13行、23行、33行图像数据，完成16个像素行组合曝光。

参照图3、图4，本发明的微镜DMD1是由1920×1080个镜片组成，有效区域为中间的1920×512部分，每4行组成对如图3组合的数据图像显示，因此可以同时显示如图3组合的图像数据128行，即如图3组合的图像数据每行也会扫描显示128次，可以由此建立灰度工作模式。

参照图3、图4，本发明的微镜DMD1所要扫描显示的数据是微镜DMD1有效区域数据的N²×灰度级，大量的数据需要暂时存放到动态同步存储器DDR2中，显示时由FPGA控制读取DDR2中数据后发送给微镜DMD1显示，完成图像数据的更新。

同样，参照图4，本发明的倾斜因子N=8时微镜DMD1逆时针旋转7.125°，可以计算出pw=pl×0.124035，即平台曝光面在Y方向每移动1pw时微镜DMD1更新一次图像，平台曝光面在Y方向连续扫描中先依次显示在Y方向的8个数据，再在X方向移动1个pw后，重复上过程至全部完成在X方向移动8个pw，以完成8×8图像数据的组合。在微镜DMD1有效区域内可以同时显示8×8组合的图像数据64行，可以建立最大64级灰度工作模式。

Claims

1.一种直写式光刻系统中倾斜扫描显示方法，其特征在于，具体方法包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的直写式光刻系统中倾斜扫描显示方法，其特征在于，所述的倾斜因子N选取3～16间任一个整数。

3.根据权利要求1所述的直写式光刻系统中倾斜扫描显示方法，其特征在于，所述的内存是指动态同步存储器DDR2或DDR3。

4.根据权利要求1所述的直写式光刻系统中倾斜扫描显示方法，其特征在于，所述的FPGA是Xilinx公司的V5、V6、V7系列型号的FPGA。