KR20160111828A - 위치 기반형의 노광 데이터 고속 처리 제어기 및 그 시스템 - Google Patents

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KR20160111828A
KR20160111828A KR1020150106005A KR20150106005A KR20160111828A KR 20160111828 A KR20160111828 A KR 20160111828A KR 1020150106005 A KR1020150106005 A KR 1020150106005A KR 20150106005 A KR20150106005 A KR 20150106005A KR 20160111828 A KR20160111828 A KR 20160111828A
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임창민
심상범
문영성
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주식회사 에스디에이
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Abstract

본 발명은 노광 데이터 고속 처리 제어기에 있어서, 상기 노광 데이터 고속 처리 제어기는 해당 노광장치의 각 스테이지 위치 별 매핑 정보를 가진 노광 이미지 중에서, 현 스테이지 위치를 기반으로 다음 노광해야 할 노광 이미지를 준비하여 DMA를 통해 전달하는 제어부, 상기 제어부가 전달한 노광 이미지를 저장하는 저장부 및, 상기 제어부로부터 전달받은 노광 이미지를 상기 저장부에 저장되도록 하고, 싱크 콘트롤러와 전기적 연결 구성을 가지고서 상기 싱크 콘트롤러로부터 입력받은 스테이지 위치 신호를 기반으로 스테이지 위치를 산출하고, 상기 산출하여 나온 스테이지 위치에 맞는 노광 이미지를 상기 저장부에서 추출하여 DMD(Digital Mirror Device)에 전송하는 위치기반형 노광이미지 매니저를 포함하여 구성되는 위치 기반의 노광 데이터 고속 처리 제어기에 관한 것으로, 고속 광통신이 필요하지 않으므로 비용을 낮출 수 있고 스테이지와 실시간 동기가 가능하게 된다.

Description

위치 기반형의 노광 데이터 고속 처리 제어기 및 그 시스템{Digital Micromirror Device Controller for processing light exposure data at high speed with type based by location and system thereof}
본 발명은 디렉트 이미지 노광 장비(또는, 시스템)(Direct Image Expose System)에서 사용되는 디지털 마이크로미러 디바이스(Digital Micromirror Device : DMD) 제어기 및 그 시스템에 관한 것이다.
일반적으로, 디렉트 이미지 노광 장비(또는, 시스템)(Direct Image Expose System)에는 노광 이미지를 저장하고 처리하는 관리 정보처리장치(예: PC(Personal Computer))와, 그 관리 정보처리장치(PC)에 의해 처리된 이미지를 디지털 마이크로미러 디바이스(DMD) 장치에 출력하는 제어기, 그 제어기로부터 출력된 이미지를 디지털 광학 처리하는 DLP(Digital Light Processing) 칩셋 및, 디지털 광학 처리된 이미지를 광 변조하는 디지털 마이크로미러 디바이스 등으로 구성되어, 이미지를 노광 처리한다.
특히, 광 변조하는 디지털 마이크로미러 디바이스에 관해 다음의 사항이 알려져 있다.
『DMD는 실리콘웨이퍼 상에 16미크론 크기의 미세한 거울을 1미크론 간격으로 심어 이 거울을 통해 빛이 반사되는 것을 제어해 영상을 표현하는 장치이며, 이 기술은 마이크로 디바이스(Mirror-Device)라는 소형 마이크로 칩이 핵심 역할을 하고, 이 마이크로칩 위에는 수십만 개에 이르는 초소형 알루미늄 거울이 올려져 있다고 알려져 있으며, 이 초소형 거울이 동영상 시그널에 맞춰 기존에 놓여 있는 위치를 전환해주며, 발원체가 알루미늄 거울 표면에 빛을 비추면 렌즈를 통해 빛을 모은 거울이 동영상 이미지를 스캔하는 것이 DMD의 기본원리라고 알려져 있다.』
한편, 현재 DMD를 이용한 "Direct Image Expose System"에서 DMD를 제어할 때 이미지를 저장하고 처리하는 PC(Personal Computer)와 처리된 이미지를 DMD 장치에 출력하는 제어기가 필요하며, 이 둘간의 통신을 위해 고속 광통신 모듈이 필요하다. 정밀도가 높고 고속으로 노광하기 위해서는 고속 광통신 모듈의 데이터 전송속도가 성능에 아주 큰 영향을 미치게 된다. 일반적으로 1920x1080 해상도를 갖는 DMD를 초당 100mm의 속도로 10um의 라인 스페이스(Line Space) 노광을 하기 위해서는 초당 10000프레임(Frame)(100000um/10um=10000)을 전송해야 하며, 초당 전송 데이터량은 2Gbyte(1920x1080x10000/8(bit))가 된다. 종래의 기술은 이 전송속도를 구현하기 위해 PC에서 "PCI express Gen2(Peripheral Component Interconnect 고속 젠2)" 또는 "젠3(Gen3)" 사용하여 광 통신모듈을 구현하고 있고, 이를 위해 고성능 FPGA(Field Programmable Gate Array)를 사용하고 있다. 참고로, 고성능 "버텍스7(virtex7)(Xilinx 社) FPGA"칩은 수백 만원으로 상당히 고가이므로 고속 광통신 모듈을 구성할 때 비용이 많이 든다. 또한, PC는 "리얼 타임 OS(Real Time Operating System)"가 아니므로 노광 스테이지와 동기화 문제도 야기되며, 이 문제를 해결하기 위한 시간과 비용도 크다.
본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위해 개발된 것으로, DMD 제어기와 "임베드(Embed) CPU"를 하나로 통합하여 고속 광통신이 필요없이 설치 비용을 절감하면서도 노광 데이터를 고속 처리할 수 있도록 하고 더불어, 노광 스테이지와 실시간 동기화도 가능할 수 있도록 하는, 위치 기반형의 노광 데이터 고속 처리 제어기 및 그 시스템을 제공하는데 그 목적이 있다.
이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 위치 기반형의 노광 데이터 고속 처리 제어기는,
DMD 제어기와 "임베드(Embed) CPU"를 하나로 통합하여 고속 광통신이 필요없이 설치 비용을 절감하면서도 노광 데이터를 고속 처리하고 더불어, DMD 제어기 측에서 스테이지의 위치제어용 센서 신호를 기반으로 노광 시작 시(詩)에 맞추어 노광 스테이지의 현 위치를 파악하여 그를 기반으로 노광 스테이지와 이미지 간 실시간(Real time) 동기화시켜, 노광 이미지의 DMD 출력을 처리함으로써, 스테이지와 실시간 동기화도 가능하게 하는 해결 수단을 그 특징으로 한다.
구체적인 구조는, 관리 정보처리장치로부터 노광 이미지를 입력받고, 상기 노광 스테이지의 위치제어용 센서 신호를 입력받는 인터페이스부, 상기 노광 이미지를 저장하는 저장부 및, 상기 노광 스테이지의 현 위치를 기반으로 노광 스테이지와 이미지 간 실시간(Real time) 동기화시켜, 노광 이미지의 디지털 마이크로미러 디바이스(Digital Micromirror Device : DMD) 출력을 처리하는 위치 기반형의 노광이미지 매니저를 포함하고, 상기 노광이미지 매니저는 상기 노광 스테이지 위치별로 동기화된 메모리 주소에 해당 노광 이미지를 저장하고, 노광 시작 시(時), 상기 노광 스테이지의 위치제어용 센서 신호를 기반으로 노광 스테이지의 현 위치를 산출하여 상기 산출된 현 위치에 상응하는 노광 이미지를 색출해서 노광 스테이지의 현 위치와 실시간 동기화시킨 이미지를 디지털 마이크로미러 디바이스(DMD)로 출력 처리하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게, 상기 노광이미지 매니저는 상기 노광 시작 시, 상기 노광 스테이지의 위치제어용 센서로부터 스테이지의 각 축 위치제어와 동기화된 제1, 2 펄스 기준신호를 노광 스테이지의 각 축별로 입력받아, 상기 노광 스테이지의 각 축별로 제1 펄스 기준신호의 기설정된 타입(type)의 상태 전이시 제2 펄스 기준신호가 기설정된 제1 상태인 경우 정방향 이동으로 인식하여 카운트를 설정 개수만큼 증가시키고 기설정된 제2 상태인 경우 역방향 이동으로 인식하여 카운트를 설정 개수만큼 감소시켜, 상기 노광 스테이지의 원점을 감지하는 해당 센서로부터 원점 신호 입력시까지 카운트한 값을 합산하여 나온 결과 값에 상응하는 각 축별 위치를 기반으로, 노광 스테이지의 현 위치를 산출하는 것을 특징으로 한다.
그리고, 상기 노광이미지 매니저는 상기 노광 스테이지의 현 위치를 산출한 경우, 상기 산출된 현 위치를 기반으로 다음번째 노광 스테이지의 위치를 미리 검출하여 다음 노광해야 할 노광 이미지를 준비해서, 대기(ready)하도록 하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게, 상기 관리 정보처리장치로부터 입력받은 노광 이미지를 상기 노광이미지 매니저의 디지털 마이크로미러 디바이스(DMD) 노광 이미지 출력 처리에 적합하도록 기설정된 이미지 크기(size) 단위로 분할, 관리하고, 상기 분할된 노광 이미지를 상기 노광이미지 매니저로 제공하는 제어부를 포함하고, 상기 노광이미지 매니저는 상기 노광 스테이지의 현 위치를 산출한 경우, 상기 산출된 현 위치를 기반으로 다음 노광해야할 대기 정보를 상기 제어부로 알리고, 상기 제어부는 상기 노광이미지 매니저로부터 알림된 대기 정보를 기반으로 다음 노광해야할 노광 이미지를 색출, 준비하여, 상기 노광이미지 매니저로 전달하는 것을 특징으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위한 또 다른 본 발명에 따른 위치 기반형의 노광 데이터 고속 처리 제어 시스템은,
노광 이미지를 저장, 관리하는 관리 정보처리장치, 상기 노광 스테이지의 위치제어용 각 센서와 인터페이스 구성을 가지고 해당 센서 신호를 취합, 제공하는 상기 노광 스테이지의 싱크 콘트롤러, 상기 노광 이미지를 디지털 광학 처리하는 DLP(Digital Light Processing) 칩셋부, 상기 DLP 칩셋부로부터 처리된 노광 이미지를 광 변조하는 디지털 마이크로미러 디바이스(Digital Micromirror Device : DMD) 및, 상기 싱크 콘트롤러부터 제공된 센서 신호를 기반으로 검출한 노광 스테이지의 현 위치를 기반으로 노광 스테이지와 이미지 간 실시간(Real time) 동기화시켜, 노광 이미지의 DMD 출력을 처리하는 위치 기반형의 출력 처리 제어기를 포함하고, 상기 제어기는 상기 노광 스테이지 위치별로 동기화된 메모리 주소에 해당 노광 이미지를 저장하고, 노광 시작 시(時), 상기 노광 스테이지의 위치제어용 센서 신호로부터 노광 스테이지의 현 위치를 산출하여 상기 산출된 현 위치에 상응하는 노광 이미지를 색출해서 노광 스테이지의 현 위치와 실시간 동기화시킨 이미지를 상기 DLP 칩셋부로 전송하여, 노광 이미지의 DMD 출력을 처리하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게, 상기 제어기는 상기 노광 시작 시, 상기 노광 스테이지의 위치제어용 센서로부터 스테이지의 각 축 위치제어와 동기화된 제1, 2 펄스 기준신호를 노광 스테이지의 각 축별로 입력받아, 상기 노광 스테이지의 각 축별로 제1 펄스 기준신호의 기설정된 타입(type)의 상태 전이시 제2 펄스 기준신호가 기설정된 제1 상태인 경우 정방향 이동으로 인식하여 카운트를 설정 개수만큼 증가시키고 기설정된 제2 상태인 경우 역방향 이동으로 인식하여 카운트를 설정 개수만큼 감소시켜, 상기 노광 스테이지의 원점을 감지하는 해당 센서로부터 원점 신호 입력시까지 카운트한 값을 합산하여 나온 결과 값에 상응하는 각 축별 위치를 기반으로, 노광 스테이지의 현 위치를 산출하는 것을 특징으로 한다.
그리고, 상기 제어기는 상기 노광 스테이지의 현 위치를 산출한 경우, 상기 산출된 현 위치를 기반으로 다음번째 노광 스테이지의 위치를 미리 검출하여 다음 노광해야 할 노광 이미지를 준비해서, 대기(ready)하도록 하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게, 상기 제어기는 상기 관리 정보처리장치로부터 입력받은 노광 이미지를 노광 이미지의 DMD 출력 처리에 적합하도록 기설정된 이미지 크기(size) 단위로 분할, 관리 처리하고, 상기 노광 스테이지의 현 위치를 산출한 경우, 상기 산출된 현 위치를 기반으로 다음 노광해야할 대기 정보를 발생시키며, 상기 발생된 대기 정보를 기반으로 다음 노광해야할 노광 이미지를 색출, 미리 준비하여 대기(ready) 하도록 하는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 DMD의 노광 동작을 위해 종래 고속의 전송속도 구현이 요구되며, 그에 따라 PC에서 "PCI express Gen2" 또는 "Gen3" 사용하여 광 통신모듈을 구현하고 더불어, 이를 위해 고성능 FPGA를 사용하는 문제점과, PC는 "리얼 타임 OS(Real Time OS)"가 아니므로 스테이지와 동기화 문제가 야기되는 점을 해결한다.
즉, 본 발명은 DMD 제어기와 "임베드(Embed) CPU"를 하나로 통합하여 고속 광통신이 필요없이 설치 비용을 절감하면서도 노광 데이터를 고속 처리하고 더불어, DMD 제어기 측에서 스테이지의 위치제어용 센서 신호를 기반으로 노광 시작 시(詩)에 맞추어 노광 스테이지의 현 위치를 파악하여 그를 기반으로 노광 스테이지와 이미지 간 실시간(Real time) 동기화시켜, 노광 이미지의 DMD 출력을 처리함으로써, 스테이지와 실시간 동기화도 가능하게 한다.
도 1은 본 발명에 따른 노광 데이터 고속 처리 제어 시스템의 구성을 도시한 도면
도 2는 본 발명에 따른 위치 기반형의 노광 데이터 고속 처리 제어기의 동작을 순서대로 도시한 도면
도 3은 본 발명에 따른 노광 스테이지의 현 위치를 산출하는 방법을 설명하기 위한 도면
도 1은 본 발명에 따른 노광 데이터 고속 처리 제어 시스템의 구성을 도시한 도면이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 노광 데이터 고속 처리 제어 시스템은 노광 이미지를 저장, 관리하는 관리 정보처리장치, 상기 노광 스테이지의 위치제어용 각 센서와 인터페이스 구성을 가지고 해당 센서 신호를 취합, 제공하는 상기 노광 스테이지의 싱크 콘트롤러, 상기 노광 이미지를 디지털 광학 처리하는 DLP(Digital Light Processing) 칩셋부, 상기 DLP 칩셋부로부터 처리된 노광 이미지를 광 변조하는 디지털 마이크로미러 디바이스(Digital Micromirror Device : DMD) 및, 상기 싱크 콘트롤러부터 제공된 센서 신호를 기반으로 검출한 노광 스테이지의 현 위치를 기반으로 노광 스테이지와 이미지 간 실시간(Real time) 동기화시켜, 노광 이미지의 DMD 출력을 처리하는 위치 기반형의 출력 처리 제어기를 포함한다.
그리고, 상기 제어기는 DMD 제어기와 "임베드(Embed) CPU"를 하나로 통합하여 고속 광통신이 필요없이 설치 비용을 절감하면서도 노광 데이터를 고속 처리하고 더불어, DMD 제어기 측에서 스테이지의 위치제어용 센서 신호를 기반으로 노광 시작 시(詩)에 맞추어 노광 스테이지의 현 위치를 파악하여 그를 기반으로 노광 스테이지와 이미지 간 실시간(Real time) 동기화시켜, 노광 이미지의 DMD 출력을 처리함으로써, 스테이지와 실시간 동기화도 가능하게 하는 것이다. 구체적인 구조에 있어서, 상기 제어기는 상기 관리 정보처리장치로부터 노광 이미지를 입력받고, 상기 노광 스테이지의 위치제어용 센서 신호를 입력받는 인터페이스부, 상기 노광 이미지를 저장하는 저장부 및, 노광 스테이지 위치별로 동기화된 메모리 주소에 해당 노광 이미지를 저장하고, 노광 시작 시(時), 상기 노광 스테이지의 위치제어용 센서의 신호로부터 노광 스테이지의 현 위치를 산출하여 상기 산출된 현 위치에 상응하는 노광 이미지를 색출해서 노광 스테이지의 현 위치와 실시간 동기화시킨 이미지를 디지털 마이크로미러 디바이스(DMD)로 출력 처리하는 위치 기반형의 노광이미지 매니저(102)를 포함한다.
관리 정보처리장치는 노광할 전체 노광 이미지를 저장 등록하고, 제어기로 제공하는 노광 이미지 관리, 운영장치(협의의, '서버')이다(이는 종래 기술에 속하는 것으로, 여기서는 그에 대한 상세한 설명을 생략함).
싱크 콘트롤러는 노광 스테이지의 위치제어용 각 센서(예를 들어, 노광 스테이지에 장착된 엔코더와 리니어 스케일러)와 인터페이스 구성을 가지고 해당 센서 신호를 취합, 상기 제어기로 제공하는 노광 스테이지의 싱크 콘트롤러이다(이러한 "싱크 콘트롤러"는 노광 스테이지의 위치 제어를 위해 관련된 장치를 동기화시키는 노광 스테이지의 싱크 콘트롤러를 사용함). 이러한 싱크 콘트롤러는 노광 스테이지의 위치제어용 센서의 신호를 제공하고, 제어기는 이 신호를 기반으로 노광 스테이지의 현 위치를 파악한다.
DLP 칩셋부는 제어기로부터 노광 이미지를 전송받아 디지털 광학 처리하여 예를 들어, 미세 거울이 달린 칩셋에 조명을 직접 투영시켜서 거울이 빛을 반사해서 렌즈를 통해 투영해서 보여주는 방식으로 디지털 광학 처리하여, DMD로 전송하는 장치이다. 이러한 DLP 칩셋부는 DMD를 사용한 노광 시스템에 일반적으로 사용되는 DLP 칩셋부를 채용한다.
DMD는 DLP 칩셋부로부터 처리된 노광 이미지를 광 변조하는 장치이다. 상기 DMD는 주소설정이 가능하고 기울일 수 있는 수천 개의 거울(mirror) 픽셀인 반도체 기반 '광 스위치'로, 본 제어기는 이러한 DMD로의 노광 이미지 출력을 처리한다.
제어기(예: FPGA)는 본 위치 기반형의 DMD 출력 처리 제어기이다. 상기 제어기는 싱크 콘트롤러부터 제공된 센서 신호 즉, 노광 스테이지의 위치제어용 센서 신호(예를 들어, 노광 스테이지에 장착된 엔코더 신호나 또는, 리니어 스케일러 신호)를 기반으로 노광 시작 시(詩)에 맞추어 노광 스테이지의 현 위치를 실시간(Real time)으로 파악하여, 그를 기반으로 노광 스테이지와 이미지 간 실시간 동기화시켜, 노광 이미지의 DMD 출력을 처리한다. 즉, 상기 제어기는 상기 노광 스테이지 위치별로 동기화된 메모리 주소에 해당 노광 이미지를 저장하고, 노광 시작 시(時)마다, 상기 노광 스테이지의 위치제어용 센서 신호로부터 노광 스테이지의 현 위치를 산출하여 상기 산출된 현 위치에 상응하는 노광 이미지를 색출해서 노광 스테이지의 현 위치와 실시간 동기화시킨 이미지를 상기 DLP 칩셋부로 전송하여, 노광 이미지의 DMD 출력을 처리한다. 이때, 예를 들어, 노광 스테이지의 각 축(x축, y축 또는 z축)의 좌표값을 기반으로 정해진 노광 스테이지 위치별로 고유의 메모리 주소를 지정 할당하여 동기화시킨다. 그리고, 상기 제어기는 싱크 콘트롤러로부터 입력받는 노광 시작 신호를 통해 노광 시작 여부를 파악한다. 한편, 상기 제어기는 예를 들어, 다음과 같이 노광 스테이지의 현 위치를 산출한다. 즉, 상기 제어기는 노광 시작 시, 노광 스테이지의 위치제어용 센서로부터 스테이지의 각 축 위치제어와 동기화된 제1, 2 펄스 기준신호를 노광 스테이지의 각 축별로 입력받아, 상기 노광 스테이지의 각 축별로 제1 펄스 기준신호의 기설정된 타입(type)의 상태 전이시 제2 펄스 기준신호가 기설정된 제1 상태인 경우 정방향 이동으로 인식하여 카운트를 설정 개수만큼 증가시키고 기설정된 제2 상태인 경우 역방향 이동으로 인식하여 카운트를 설정 개수만큼 감소시켜, 상기 노광 스테이지의 원점을 감지하는 해당 센서로부터 원점 신호 입력시까지 카운트하여 나온 값을 합산하여 나온 결과 값에 상응하는 각 축별 위치를 노광 스테이지의 현 위치로 산출한다. 예를 들어, 상기 제어기는 노광 스테이지의 x축 제1 펄스 기준신호가 상승 에지 전이시인 경우 제2 펄스 기준신호가 "0" 상태인 경우에 정방향 이동으로 인식하여 카운트를 +1 증가시키고, 제2 펄스 기준신호가 "1" 상태인 경우에 역방향 이동으로 인식하여 카운트를 -1 감소시켜, 상기 노광 스테이지의 원점을 감지하는 해당 센서로부터 원점 신호 입력시까지 카운트하여 나온 값을 합산하여 나온 결과 값을 노광 스테이지의 현 x축 좌표값으로 산출한다. 이렇게 현 각 축별(x축, y축, ... ) 좌표값을 취합 조합하여 노광 스테이지의 최종 현 위치를 산출한다. 그리고, 상기 제어기는 상기 노광 스테이지의 현 위치를 산출한 경우, 상기 산출된 현 위치를 기반으로 다음번째 노광 스테이지의 위치를 미리 검출하여 다음 노광해야 할 노광 이미지를 준비해서, 대기(ready) 셋팅하도록 한다. 그리고, 상기 제어기는 관리 정보처리장치로부터 입력받은 노광 이미지를 노광 이미지의 DMD 출력 처리에 적합하도록 기설정된 이미지 크기(size) 단위로 분할, 관리 처리한다. 상기 제어기는 예를 들어, 관리 정보처리장치로부터 노광 이미지를 입력받고, 상기 노광 스테이지의 위치제어용 센서 신호를 입력받는 인터페이스부, 상기 노광 이미지를 저장하는 저장부 및, 상기 노광 스테이지의 현 위치를 기반으로 노광 스테이지와 이미지 간 실시간(Real time) 동기화시켜, 노광 이미지의 디지털 마이크로미러 디바이스 출력을 처리하는 위치 기반형의 노광이미지 매니저(102)를 포함하고, 상기 노광이미지 매니저(102)는 상기 노광 스테이지 위치별로 동기화된 메모리 주소에 해당 노광 이미지를 저장하고, 노광 시작 시(時), 상기 노광 스테이지의 위치제어용 센서의 신호로부터 노광 스테이지의 현 위치를 산출하여 상기 산출된 현 위치에 상응하는 노광 이미지를 색출해서 노광 스테이지의 현 위치와 실시간 동기화시킨 이미지를 디지털 마이크로미러 디바이스(DMD)로 출력 처리한다. 그리고, 상기 노광이미지 매니저(102)는 상기 노광 시작 시, 상기 노광 스테이지의 위치제어용 센서로부터 스테이지의 각 축 위치제어와 동기화된 제1, 2 펄스 기준신호를 노광 스테이지의 각 축별로 입력받아, 상기 노광 스테이지의 각 축별로 제1 펄스 기준신호의 기설정된 타입(type)의 상태 전이시 제2 펄스 기준신호가 기설정된 제1 상태인 경우 정방향 이동으로 인식하여 카운트를 설정 개수만큼 증가시키고 기설정된 제2 상태인 경우 역방향 이동으로 인식하여 카운트를 설정 개수만큼 감소시켜, 상기 노광 스테이지의 원점을 감지하는 해당 센서로부터 원점 신호 입력시까지 카운트한 값을 합산하여 나온 결과 값에 상응하는 각 축별 좌표값을 취합, 조합하여 노광 스테이지의 현 위치로 산출한다. 또한, 상기 노광이미지 매니저(102)는 상기 노광 스테이지의 현 위치를 산출한 경우, 상기 산출된 현 위치를 기반으로 다음번째 노광 스테이지의 위치를 미리 검출하여 다음 노광해야 할 노광 이미지를 준비해서, 대기(ready)하도록 한다. 더하여, 상기 관리 정보처리장치로부터 입력받은 노광 이미지를 상기 노광이미지 매니저(102)의 디지털 마이크로미러 디바이스(DMD) 노광 이미지 출력 처리에 적합하도록 기설정된 이미지 크기(size) 단위로 분할, 관리하고, 상기 분할된 노광 이미지를 상기 노광이미지 매니저(102)로 제공하는 제어부(103)(예를 들어, Embed CPU)를 포함하고, 상기 노광이미지 매니저(102)는 상기 노광 스테이지의 현 위치를 산출한 경우, 상기 산출된 현 위치를 기반으로 다음 노광해야할 대기 정보(현 위치나 또는, 다음번째 위치 정보를 포함함)를 상기 제어부(103)로 알리며, 상기 제어부(103)는 상기 노광이미지 매니저(102)로부터 알림된 대기 정보를 기반으로 다음 노광해야할 노광 이미지를 색출, 준비하여, 상기 노광이미지 매니저(102)로 전달한다. 이때, 상기 제어부(103)(예를 들어, Embed CPU)는 해당 노광장치의 각 스테이지 위치 별 매핑 정보를 가진 노광 이미지 중에서, 현 스테이지 위치를 기반으로 다음 노광해야 할 노광 이미지를 준비하여 DMA를 통해 전달한다. 그리고, 상기 제어부(103)는 관리 정보처리장치로부터 입력받은 노광 이미지에 대한 이미지 처리 후 DDR RAM(104)에 저장하고, DDR RAM(104)에서 DPRAM(105)(Dual Port RAM 또는, 토글(Toggle) 되는 램(RAM) 종류)으로 DMA를 통해 복사한다. 그런 다음, 노광이미지 매니저(102)에게 읽기 신호를 주고, 노광이미지 매니저(102)가 DPRAM(105)에서 데이터를 읽고, 읽어온 데이터를 DDR RAM(101)에 저장하며 데이터를 모두 읽어 DDR RAM(101)에 저장한 경우 제어부(103)에게 데이터 읽기 완료 신호를 보낸 경우, 이때 제어부(103)는 다음 노광할 이미지를 준비한 후 상기 DDR RAM(104)에서 DPRAM(105)으로 DMA를 통해 복사하는 동작부터 다시 반복 수행하게 되는데, 노광이미지 매니저(102)와 독립적으로 수행 가능하기 때문에 속도가 상당히 빠르다. 그리고, 본 위치 기반형 노광이미지 매니저(102)는 예를 들어, 제어부(103)가 읽기 신호를 준 경우, DPRAM(105)에서 데이터를 읽고, 읽어온 데이터를 DDR RAM(101)에 저장한다. 그런 다음, 데이터를 모두 읽어 DDR RAM(101)에 저장한 경우 제어부(103)에게 데이터 읽기 완료 신호를 보낸다. 그런 다음, 노광 시작 신호 및 제어 신호, 위치신호가 들어온 경우, 위치신호와 맞는 이미지를 DDR Ram(101)에서 읽어 DLP 칩셋부로 전송한다. 그리고, DLP 칩셋부는 노광이미지 매니저(102)로부터 수신한 이미지를 DMD에 출력한다. 상기 DDR(104)은 상기 제어부(103)가 수신된 이미지에 대한 이미지 처리를 한 경우, 상기 이미지 처리하여 나온 원본의 노광 이미지를 저장하는 것이다. 그리고, 상기 DPRAM(105)은 DDR RAM(104)에서 원본의 노광 이미지를 DMA를 통해 복사하여, 그 복사하여 나온 복사본의 노광 이미지를 저장하는 것이다. 그런 다음, 제어부(103)가 위치기반형 노광이미지 매니저(102)에게 읽기 신호를 준 경우, 노광이미지 매니저(102)가 DPRAM(105)에서 복사본의 노광 이미지 데이터를 읽게 된다. 또한, 상기 DDR(101)은 상기 제어부(103)가 전달한 노광 이미지를 저장하는 것이다. 즉, 노광이미지 매니저(102)가 DPRAM(105)에서 데이터를 읽고, 읽어온 데이터를 DDR RAM(101)에 저장한다.
도 2는 본 발명에 따른 위치 기반형의 노광 데이터 고속 처리 제어기의 동작을 순서대로 도시한 도면이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 먼저, 본 발명에 따른 위치 기반형의 노광 데이터 고속 처리 제어기는 관리 정보처리장치로부터 노광 이미지를 입력받는다(S202).
다음, 그 입력받은 노광 이미지를 노광 스테이지 위치별로 동기화된 메모리 주소에 각기 저장한다.
즉, 노광 스테이지 위치별로 동기화된 메모리 주소에 해당되는 노광 이미지를 저장한다.
이때, 예를 들어, 노광 스테이지의 각 축(x축, y축 또는 z축)의 좌표값을 기반으로 정해진 노광 스테이지 위치별로 고유의 메모리 주소를 지정 할당하여 동기화시킨다.
그런 다음, 노광 스테이지의 위치제어용 센서 신호를 입력받아(S201), 노광 시작 시(時), 노광 스테이지의 현 위치를 파악하여 그를 기반으로 노광 스테이지와 이미지 간 실시간(Real time) 동기화시켜(S203), 그 동기화된 노광 이미지의 디지털 마이크로미러 디바이스 출력을 처리한다(S204).
구체적으로는, 노광 시작 시, 노광 스테이지의 위치제어용 센서의 신호로부터 노광 스테이지의 현 위치를 산출하여, 그 산출된 현 위치에 상응하는 노광 이미지를 노광 스테이지 위치별로 동기화된 메모리 주소를 기반으로 색출해서 노광 스테이지의 현 위치와 실시간 동기화시킨 이미지를 디지털 마이크로미러 디바이스로 출력 처리한다.
예를 들어, 다음과 같은 동작으로 이루어진다.
먼저, 싱크 콘트롤러로부터 노광 시작 신호와 제어 신호 및, 노광 스테이지의 위치제어용 센서 신호를 입력받은 경우, 노광 시작 사실을 파악한다.
그런 다음, 상기 노광 스테이지의 위치제어용 센서 신호 즉, 스테이지의 각 축 위치제어와 동기화된 노광 스테이지의 각 축별 제1, 2 펄스 기준신호를 기반으로 노광 스테이지의 현 위치를 산출한다.
구체적으로는, 상기 노광 스테이지의 각 축별로 제1 펄스 기준신호의 기설정된 타입(type)의 상태 전이시 제2 펄스 기준신호가 기설정된 제1 상태인 경우 정방향 이동으로 인식하여 카운트를 설정 개수만큼 증가시키고 기설정된 제2 상태인 경우 역방향 이동으로 인식하여 카운트를 설정 개수만큼 감소시켜, 상기 노광 스테이지의 원점을 감지하는 해당 센서(예를 들어, 노광 스테이지 원점에 부착된 스토퍼나, 포토 커플러)로부터 원점 신호 입력시까지 카운트한 값을 합산하여 나온 결과 값에 상응하는 각 축별 위치를 노광 스테이지의 현 위치로 산출한다(원점 신호가 입력된 경우 카운트된 값이 0으로 초기화된다.).
예를 들어, 노광 스테이지의 x축 제1 펄스 기준신호가 상승 에지 전이시인 경우 제2 펄스 기준신호가 "0" 레벨 상태인 경우에 정방향 이동으로 인식하여 카운트를 +1 증가시키고, 제2 펄스 기준신호가 "1" 레벨 상태인 경우에 역방향 이동으로 인식하여 카운트를 -1 감소시켜, 상기 노광 스테이지의 원점을 감지하는 해당 센서로부터 원점 신호 입력시까지 카운트한 값을 합산하여 나온 결과 값에 상응하는 좌표값을 노광 스테이지의 현 x축 좌표값으로 산출한다.
이렇게 각 축별(x축, y축, ... ) 좌표값을 취합, 연산(조합)하여 노광 스테이지의 최종 현 위치를 산출한다.
그런 다음, 상기 산출된 현 위치에 상응하는 노광 이미지를 노광 스테이지 위치별로 동기화된 메모리 주소를 기반으로 색출해서, 노광 스테이지의 현 위치와 실시간 동기화시킨 이미지를 디지털 마이크로미러 디바이스로 출력 처리한다.
그렇게 하여, 본 발명은 DMD의 노광 동작을 위해 종래 고속의 전송속도 구현이 요구되며, 그에 따라 PC에서 "PCI express Gen2" 또는 "Gen3" 사용하여 광 통신모듈을 구현하고 더불어, 이를 위해 고성능 FPGA를 사용하는 문제점을 해결하고, 특히, PC(기존의 노광 이미지 관리 정보처리장치)는 "리얼 타임 OS(Real Time OS)"가 아니므로 스테이지와 동기화 문제가 야기되는 점을 해결한다.
즉, 본 발명은 DMD 제어기와 "임베드(Embed) CPU"를 하나로 통합하여 고속 광통신이 필요없이 설치 비용을 절감하면서도 노광 데이터를 고속 처리하고 더불어, DMD 제어기 측에서 스테이지의 위치제어용 센서 신호를 기반으로 노광 시작 시(詩)에 맞추어 노광 스테이지의 현 위치를 파악하여 그를 기반으로 노광 스테이지와 이미지 간 실시간(Real time) 동기화시켜, 노광 이미지의 DMD 출력을 처리함으로써, 스테이지와 실시간 동기화도 가능하게 한다.
한편, 본 발명은 노광 스테이지의 현 위치를 산출한 경우, 상기 산출된 현 위치를 기반으로 다음번째 노광 스테이지의 위치를 사전에 검출하여 다음 노광해야 할 노광 이미지를 준비해서, 대기(ready) 셋팅하도록 함으로써, 다음번째 노광을 보다 신속히 처리한다.
예를 들어, 다음과 같은 동작으로 이루어진다.
먼저, 제어부(Embed CPU)는 외부(PC : 노광 이미지 관리 정보처리장치)로부터 랜(LAN)을 통해 노광 이미지를 수신받는다.
그런 다음, 수신된 이미지에 대한 이미지 처리 후 DDR RAM에 저장한다.
그리고, DDR RAM에서 DPRAM으로 DMA를 통해 복사한다.
그런 다음, 본 위치 기반형 노광이미지 매니저에게 읽기 신호를 준다.
그러면, 노광이미지 매니저가 DPRAM에서 데이터를 읽는다.
그리고, 읽어온 데이터를 DDR RAM에 저장한다. 데이터를 모두 읽어 DDR RAM에 저장한 경우 제어부에게 데이터 읽기 완료 신호를 보낸다. 이때, 제어부는 다음 노광할 이미지를 준비한 후 상기한 동작을 다시 반복 수행하게 되는데, 본 위치 기반형 노광이미지 매니저와 독립적으로 수행 가능하기 때문에 속도가 상당히 빠르다.
다음, 노광 시작 신호 및 제어 신호, 위치신호가 들어온다.
그러면, 본 위치 기반형 노광이미지 매니저가 위치신호와 맞는 이미지 즉, 현 스테이지 위치와 동기화된 이미지를 DDR Ram에서 읽어 DLP 칩셋부로 전송한다. 그러면, DLP 칩셋부는 위치 기반형 노광이미지 매니저로부터 수신한 이미지를 DMD에 출력한다.
그리고, 이와 더불어 즉, 현 스테이지 위치와 동기화된 이미지를 DLP 칩셋부로 전달함과 더불어, 노광 스테이지의 현 위치를 기반으로 다음 노광해야할 대기 정보(이 경우, 현 위치나 또는, 다음번째 위치 정보를 포함함)를 제어부로 알린다.
그러면, 제어부는 그 알림된 대기 정보를 기반으로 다음 노광해야할 노광 이미지를 색출, 준비하여, 노광이미지 매니저로 전달한다.
그렇게 함으로써, 다음번째 노광을 보다 신속히 처리한다.
한편, 이러한 다음번째 노광 이미지 준비 동작은 본 위치 기반형 노광이미지 매니저가 자체적으로 수행할 수 있다.
즉, 노광이미지 매니저가 관리하는 메모리에 노광 이미지들을 저장한 경우, 구체적으로는, 제어부가 디지털 마이크로미러 디바이스(DMD) 노광 이미지 출력 처리에 적합하도록 기설정된 이미지 크기(size) 단위로 분할하여 노광 이미지를 노광이미지 매니저로 제공하고, 노광이미지 매니저가 관리하는 메모리에 그 노광 이미지들을 저장한 경우, 노광이미지 매니저는 현 스테이지 위치와 동기화된 이미지를 DDR Ram에서 읽어 DLP 칩셋부로 전송함과 더불어 그 현 스테이지 위치를 기반으로 다음 노광해야할 노광 이미지를 준비하여 대기(ready) 셋팅하도록 함으로써, 다음번째 노광을 보다 신속히 자체적으로 처리한다.
이상과 같이, 본 발명은 DMD의 노광 동작을 위해 종래 고속의 전송속도 구현이 요구되며, 그에 따라 PC에서 "PCI express Gen2" 또는 "Gen3" 사용하여 광 통신모듈을 구현하고 더불어, 이를 위해 고성능 FPGA를 사용하는 문제점과, PC(기존의 노광 이미지 관리 정보처리장치)는 "리얼 타임 OS(Real Time OS)"가 아니므로 스테이지와 동기화 문제가 야기되는 점을 해결한다.
즉, 본 발명은 DMD 제어기와 "임베드(Embed) CPU"를 하나로 통합하여 고속 광통신이 필요없이 설치 비용을 절감하면서도 노광 데이터를 고속 처리하고 더불어, DMD 제어기 측에서 스테이지의 위치제어용 센서 신호를 기반으로 노광 시작 시(詩)에 맞추어 노광 스테이지의 현 위치를 파악하여 그를 기반으로 노광 스테이지와 이미지 간 실시간(Real time) 동기화시켜, 노광 이미지의 DMD 출력을 처리함으로써, 스테이지와 실시간 동기화도 가능하게 한다.
도 3은 본 발명에 따른 노광 스테이지의 현 위치를 산출하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 노광 스테이지의 현 위치는 노광 스테이지의 위치제어용 센서 신호를 기반으로 노광 스테이지의 현 위치를 산출한다.
예를 들어, 노광 스테이지의 위치제어용 엔코더나 또는, 리니어 스케일러 신호를 기반으로 노광 스테이지의 현 위치를 산출한다.
이때, 즉 그 노광 스테이지의 현 위치 산출시 사용되는 노광 스테이지의 위치제어용 센서 신호는 노광 스테이지의 각 축 위치제어와 동기화된 노광 스테이지의 각 축별 제1, 2 펄스 기준신호가 된다.
구체적인 노광 스테이지의 현 위치 산출 동작은 다음과 같다(도 3 참조).
예를 들어, 노광 스테이지의 x축 A(제1 펄스 기준신호)가 상승일 때 B(제2 펄스 기준신호)가 0인 경우 정방향 이동으로 인식하여 카운트가 +1이 증가하고, B가 1인 경우 역방향 이동으로 인식하여 -1이 감소한다. 그리고, 다른 예로 A가 하강일 때 B가 1인 경우 카운트가 +1 증가하고, B가 0인 경우 -1이 감소한다. 이렇게 카운트를 증가하거나 감소시킨 경우 현재 해당 축에서 노광 스테이지의 위치를 알게 된다. 물론, 원점 신호가 있으며, 원점 신호가 입력된 경우 카운트된 값이 0으로 초기화된다.
즉, 노광 스테이지의 원점을 감지하는 해당 센서로부터 원점 신호 입력시까지 카운트한 값을 합산하여 나온 결과 값에 상응하는 거리만큼 기준 위치에서 이격된 좌표값을 기반으로 현재 해당 축에서 노광 스테이지의 위치를 알게 된다.
그리고, 이렇게 산출한 각 축별(예: x축, y축, ... ) 좌표값을 취합, 연산(조합)하여, 노광 스테이지의 최종 현 위치를 파악한다.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *
101 : DDR 102 : 위치기반형 노광이미지 매니저
103 : 제어부 104 : DDR
105 : DPRAM

Claims (8)

  1. 관리 정보처리장치로부터 노광 이미지를 입력받고, 상기 노광 스테이지의 위치제어용 센서 신호를 입력받는 인터페이스부;
    상기 노광 이미지를 저장하는 저장부; 및
    상기 노광 스테이지의 현 위치를 기반으로 노광 스테이지와 이미지 간 실시간(Real time) 동기화시켜, 노광 이미지의 디지털 마이크로미러 디바이스(Digital Micromirror Device : DMD) 출력을 처리하는 위치 기반형의 노광이미지 매니저;
    를 포함하고,
    상기 노광이미지 매니저는 상기 노광 스테이지 위치별로 동기화된 메모리 주소에 해당 노광 이미지를 저장하고, 노광 시작 시(時), 상기 노광 스테이지의 위치제어용 센서 신호를 기반으로 노광 스테이지의 현 위치를 산출하여 상기 산출된 현 위치에 상응하는 노광 이미지를 색출해서 노광 스테이지의 현 위치와 실시간 동기화시킨 이미지를 디지털 마이크로미러 디바이스(DMD)로 출력 처리하는 것을 특징으로 하는 위치 기반형의 노광 데이터 고속 처리 제어기.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 노광이미지 매니저는,
    상기 노광 시작 시, 상기 노광 스테이지의 위치제어용 센서로부터 스테이지의 각 축 위치제어와 동기화된 제1, 2 펄스 기준신호를 노광 스테이지의 각 축별로 입력받아, 상기 노광 스테이지의 각 축별로 제1 펄스 기준신호의 기설정된 타입(type)의 상태 전이시 제2 펄스 기준신호가 기설정된 제1 상태인 경우 정방향 이동으로 인식하여 카운트를 설정 개수만큼 증가시키고 기설정된 제2 상태인 경우 역방향 이동으로 인식하여 카운트를 설정 개수만큼 감소시켜, 상기 노광 스테이지의 원점을 감지하는 해당 센서로부터 원점 신호 입력시까지 카운트한 값을 합산하여 나온 결과 값에 상응하는 각 축별 위치를 기반으로, 노광 스테이지의 현 위치를 산출하는 것을 특징으로 하는 위치 기반형의 노광 데이터 고속 처리 제어기.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 노광이미지 매니저는,
    상기 노광 스테이지의 현 위치를 산출한 경우, 상기 산출된 현 위치를 기반으로 다음번째 노광 스테이지의 위치를 미리 검출하여 다음 노광해야 할 노광 이미지를 준비해서, 대기(ready)하도록 하는 것을 특징으로 하는 위치 기반형의 노광 데이터 고속 처리 제어기.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 관리 정보처리장치로부터 입력받은 노광 이미지를 상기 노광이미지 매니저의 디지털 마이크로미러 디바이스(DMD) 노광 이미지 출력 처리에 적합하도록 기설정된 이미지 크기(size) 단위로 분할, 관리하고, 상기 분할된 노광 이미지를 상기 노광이미지 매니저로 제공하는 제어부;
    를 포함하고,

    상기 노광이미지 매니저는,
    상기 노광 스테이지의 현 위치를 산출한 경우, 상기 산출된 현 위치를 기반으로 다음 노광해야할 대기 정보를 상기 제어부로 알리고,

    상기 제어부는,
    상기 노광이미지 매니저로부터 알림된 대기 정보를 기반으로 다음 노광해야할 노광 이미지를 색출, 준비하여, 상기 노광이미지 매니저로 전달하는 것을 특징으로 하는 위치 기반형의 노광 데이터 고속 처리 제어기.
  5. 노광 이미지를 저장, 관리하는 관리 정보처리장치;
    상기 노광 스테이지의 위치제어용 각 센서와 인터페이스 구성을 가지고 해당 센서 신호를 취합, 제공하는 상기 노광 스테이지의 싱크 콘트롤러;
    상기 노광 이미지를 디지털 광학 처리하는 DLP(Digital Light Processing) 칩셋부;
    상기 DLP 칩셋부로부터 처리된 노광 이미지를 광 변조하는 디지털 마이크로미러 디바이스(Digital Micromirror Device : DMD); 및
    상기 싱크 콘트롤러부터 제공된 센서 신호를 기반으로 검출한 노광 스테이지의 현 위치를 기반으로 노광 스테이지와 이미지 간 실시간(Real time) 동기화시켜, 노광 이미지의 DMD 출력을 처리하는 위치 기반형의 출력 처리 제어기;
    를 포함하고,
    상기 제어기는 상기 노광 스테이지 위치별로 동기화된 메모리 주소에 해당 노광 이미지를 저장하고, 노광 시작 시(時), 상기 노광 스테이지의 위치제어용 센서 신호로부터 노광 스테이지의 현 위치를 산출하여 상기 산출된 현 위치에 상응하는 노광 이미지를 색출해서 노광 스테이지의 현 위치와 실시간 동기화시킨 이미지를 상기 DLP 칩셋부로 전송하여, 노광 이미지의 DMD 출력을 처리하는 것을 특징으로 하는 위치 기반형의 노광 데이터 고속 처리 제어 시스템.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 제어기는,
    상기 노광 시작 시, 상기 노광 스테이지의 위치제어용 센서로부터 스테이지의 각 축 위치제어와 동기화된 제1, 2 펄스 기준신호를 노광 스테이지의 각 축별로 입력받아, 상기 노광 스테이지의 각 축별로 제1 펄스 기준신호의 기설정된 타입(type)의 상태 전이시 제2 펄스 기준신호가 기설정된 제1 상태인 경우 정방향 이동으로 인식하여 카운트를 설정 개수만큼 증가시키고 기설정된 제2 상태인 경우 역방향 이동으로 인식하여 카운트를 설정 개수만큼 감소시켜, 상기 노광 스테이지의 원점을 감지하는 해당 센서로부터 원점 신호 입력시까지 카운트한 값을 합산하여 나온 결과 값에 상응하는 각 축별 위치를 기반으로, 노광 스테이지의 현 위치를 산출하는 것을 특징으로 하는 위치 기반형의 노광 데이터 고속 처리 제어 시스템.
  7. 제 5 항에 있어서,
    상기 제어기는,
    상기 노광 스테이지의 현 위치를 산출한 경우, 상기 산출된 현 위치를 기반으로 다음번째 노광 스테이지의 위치를 미리 검출하여 다음 노광해야 할 노광 이미지를 준비해서, 대기(ready)하도록 하는 것을 특징으로 하는 위치 기반형의 노광 데이터 고속 처리 제어 시스템.
  8. 제 5 항에 있어서,
    상기 제어기는,
    상기 관리 정보처리장치로부터 입력받은 노광 이미지를 노광 이미지의 DMD 출력 처리에 적합하도록 기설정된 이미지 크기(size) 단위로 분할, 관리 처리하고, 상기 노광 스테이지의 현 위치를 산출한 경우, 상기 산출된 현 위치를 기반으로 다음 노광해야할 대기 정보를 발생시키며, 상기 발생된 대기 정보를 기반으로 다음 노광해야할 노광 이미지를 색출, 미리 준비하여 대기(ready) 하도록 하는 것을 특징으로 하는 위치 기반형의 노광 데이터 고속 처리 제어 시스템.
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