CN104932207A - 一种直写光刻设备的位置同步方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于直写光刻设备的位置同步方法，首先提取光栅尺的反馈信号，经过板卡内部处理后计算出平台的实时运动状态（运动方向、运动速度、位置），从而可以根据上位机的参数设定，完成输出精确的位置同步信号。此方法可以有效避免因平台驱动器内部算法补偿带来的同步位置输出信号输出误差，使直写光刻设备的对准精度及曝光扫描精度得到提升。

Description

一种直写光刻设备的位置同步方法

技术领域

本发明涉及直写光刻设备领域，具体是一种直写光刻设备的位置同步方法。

背景技术

直写光刻机设备是通过特定波长的激光与涂有光刻胶的基底或压上干膜的PCB板直接发生反应并曝光出图形，他比传统曝光机省掉了光罩或菲林等工序，其一方面可以提高细导线的制造精度和合格率，使多层对位更加精确；另一方面缩短了生产流程，加快周转速度，降低成本。直写光刻设备需要使用精密位移平台来完成精准对位与同步位置扫描，平台的位置同步直接影响了LDI设备曝光图形的准确性及对位精度。

目前，直写曝光设备的位置同步信号一般使用平台驱动器处理后的同步位置输出信号，其受到平台驱动器内部补偿算法及其他算法的影响，使其同步位置关系与平台实际运动产生微小偏差，这些偏差在严重影响了精密PCB及半导体的曝光质量。另外由于不同平台驱动器产生的误差不尽相同，其同步位置输出信号也有所差别。

发明内容    本发明的目的是提供一种直写光刻设备的位置同步方法，以解决现有技术存在的问题。

为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案为：

一种直写光刻设备的位置同步方法，其特征在于：包括以下步骤：

（1）首先提取光刻设备所用平台的光栅尺反馈信号A+，A-，B+，B-，Z+，Z-，其中A,B信号为光栅尺反馈的差分位置信号，通过A，B相位的比较及脉冲数计算可提取平台的运动方向及距零点的距离，Z信号为平台零点信号，通过Z信号脉冲确定平台运行的零点；

（2）使用差分信号处理单元将光栅尺信号转为单端信号A，B，Z；

（3）使用FPGA单元做为高速处理器，计算光栅尺反馈信号，从而得到平台运动的位置、速度；

（4）、由上位机设定平台运动的位置同步信号触发窗口，触发间距参数至FPGA单元，。FPGA单元根据设定参数输出平台运动的位置同步脉冲信号至曝光处理单元，完成曝光扫描过程中的的位置同步功能。

所述的一种直写光刻设备的位置同步方法，其特征在于：步骤（2）中光栅尺获取单元为差分信号处理单元。

所述的一种直写光刻设备的位置同步方法，其特征在于：使用FPGA单元直接处理平台精密光栅尺反馈信号，通过高速信号处理，获取平台的实时运动状态，从而可根据上位机的参数设定，向曝光处理单元发送位置同步信号。

本发明使用FPGA高速处理器单元，直接提取平台精密光栅反馈信号用于平台位置同步，提高了LDI直接曝光设备的对位性能及精度。

与现有技术相比，本发明方法的优点为：

（1）、直接使用光栅尺反馈信号获取平台的实时运动状态；

（2）、可以自行定制位置同步信号的触发窗口，触发间距，且触发间距只和精密光栅尺的最小分辨率有关；

（3）、可根据需求调节位置同步信号的占空比；

（4）、触发的位置同步信号真实反馈了平台的运动位移，实现平台与曝光扫描单元的精确位置同步。

附图说明

图1为本发明所用系统框架简图。

图2为光栅尺反馈信号处理。

图3为FPGA内部16位加减计数器。

具体实施方式

如图1 所示为系统的框架图，首先从平台精密光栅传感器提取反馈信号，由于光栅传感器通常使用差分信号来传输，所以该信号在接入FPGA处理单元之前需将差分信号转化为单端信号，可选用具有高速转换功能的芯片完成这一过程。

    如图2所示为平台光栅尺的内部信号处理示意图，为计算出平台的运动状态，包括运动方向、运动速度及实时位置，需要通过对平台光栅A，B信号进行细分及辩向处理。其中Z信号是平台的零点位置信号，可以通过该信号查找平台的运行零点。F信号为电机运行的方向信号，当F为高电平‘1’时，判定平台向正方向运动，反之平台向反方向运动。通过Z信号的零点判别以及F信号的方向判定，可实现对平台实时位置的计算。

    具体的实现方法为，在FPGA内部设置一个16位加减计数器用来计算平台的位置状态，如图3所示。其中clk为时钟信号，dr为方向信号，由之前的平台运动方向信号F信号决定，即当平台正向运动时，dr信号为高电平，计数器执行加法运算，，反之当平台反向运动时，dr信号为低点平，计数器执行减法运算。通过上述动作可完成对平台运动位置的加减计算。cp信号为细分后的光栅反馈脉冲，clr信号为计数器清零信号，该信号由上述Z信号决定，即Z信号使能时平台运行到参考零点位置。通过z信号对计数器尽行清零后，即可实现对平台的位置测算（相对于平台参考零点的位置信息）。而后可以根据位置信息来触发设定间隔距离的同步位置输出信号。

FPGA单元通过网络端口与主控机（PC机）交互，可根据上位机程序，实时将位置信号传送至上位机，并接收上位机的参数设定。考虑到直接使用上位机判定传输位置关系及同步位置关系会存在较长延迟及误差，本方法采用上位机对FPGA处理单元进行参数设定，设定需要触发位置同步信号的位置窗口及触发间距信息。使用FPGA硬件发送位置同步信号脉冲至LDI直写光刻设备的曝光处理单元。由于FPGA器件内部使用并行处理，所有单元均可并行执行，这样可以尽可能减少传输延迟及传输误差，实现高速精确的曝光扫描同步。

参数设定后，会由同步位置输出信号处理单元完成位置同步信号的触发工作，同步位置输出信号处理单元从记录平台运动状态的位置寄存器中读取当前平台的运动信息，根据设定的触发窗口，当平台位置处于触发窗口内时，每当位置增加或减少了相同的设定距离，处理单元开始触发位置同步的脉冲信号。将该信号连接至曝光处理单元，完成位置同步。

Claims (4)

1.一种直写光刻设备的位置同步方法，其特征在于：包括以下步骤：

（1）首先提取光刻设备所用平台的光栅尺反馈信号A+，A-，B+，B-，Z+，Z-，其中A,B信号为光栅尺反馈的差分位置信号，通过A，B相位的比较及脉冲数计算可提取平台的运动方向及距零点的距离，Z信号为平台零点信号，通过Z信号脉冲确定平台运行的零点；

（2）使用差分信号处理单元将光栅尺信号转为单端信号A，B，Z；

（3）使用FPGA单元做为高速处理器，计算光栅尺反馈信号，从而得到平台运动的位置、速度；

（4）、由上位机设定平台运动的位置同步信号触发窗口，触发间距参数至FPGA单元，。

2.FPGA单元根据设定参数输出平台运动的位置同步脉冲信号至曝光处理单元，完成曝光扫描过程中的的位置同步功能。

3.根据权利要求1所述的一种直写光刻设备的位置同步方法，其特征在于：步骤（2）中光栅尺获取单元为差分信号处理单元。

4.根据权利要求1所述的一种直写光刻设备的位置同步方法，其特征在于：使用FPGA单元直接处理平台精密光栅尺反馈信号，通过高速信号处理，获取平台的实时运动状态，从而可根据上位机的参数设定，向曝光处理单元发送位置同步信号。