一種直寫光刻設備的位置同步方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及直寫光刻設備領域，具體是一種直寫光刻設備的位置同步方法。
【背景技術】
[0002]直寫光刻機設備是通過特定波長的激光與涂有光刻膠的基底或壓上干膜的PCB板直接發生反應并曝光出圖形，他比傳統曝光機省掉了光罩或菲林等工序，其一方面可以提高細導線的制造精度和合格率，使多層對位更加精確；另一方面縮短了生產流程，加快周轉速度，降低成本。直寫光刻設備需要使用精密位移平臺來完成精準對位與同步位置掃描，平臺的位置同步直接影響了 LDI設備曝光圖形的準確性及對位精度。
[0003]目前，直寫曝光設備的位置同步信號一般使用平臺驅動器處理后的同步位置輸出信號，其受到平臺驅動器內部補償算法及其他算法的影響，使其同步位置關系與平臺實際運動產生微小偏差，這些偏差在嚴重影響了精密PCB及半導體的曝光質量。另外由于不同平臺驅動器產生的誤差不盡相同，其同步位置輸出信號也有所差別。
[0004]
【發明內容】
本發明的目的是提供一種直寫光刻設備的位置同步方法，以解決現有技術存在的問題。
[0005]為了達到上述目的，本發明所采用的技術方案為:
一種直寫光刻設備的位置同步方法，其特征在于:包括以下步驟:
(O首先提取光刻設備所用平臺的光柵尺反饋信號A+，A-, B+，B-，Z+，Z-，其中A，B信號為光柵尺反饋的差分位置信號，通過A，B相位的比較及脈沖數計算可提取平臺的運動方向及距零點的距離，Z信號為平臺零點信號，通過Z信號脈沖確定平臺運行的零點；
(2)使用差分信號處理單元將光柵尺信號轉為單端信號A，B，Z;
(3)使用FPGA單元做為高速處理器，計算光柵尺反饋信號，從而得到平臺運動的位置、速度；
(4)、由上位機設定平臺運動的位置同步信號觸發窗口，觸發間距參數至FPGA單元，。FPGA單元根據設定參數輸出平臺運動的位置同步脈沖信號至曝光處理單元，完成曝光掃描過程中的的位置同步功能。
[0006]所述的一種直寫光刻設備的位置同步方法，其特征在于:步驟(2)中光柵尺獲取單元為差分信號處理單元。
[0007]所述的一種直寫光刻設備的位置同步方法，其特征在于:使用FPGA單元直接處理平臺精密光柵尺反饋信號，通過高速信號處理，獲取平臺的實時運動狀態，從而可根據上位機的參數設定，向曝光處理單元發送位置同步信號。
[0008]本發明使用FPGA高速處理器單元，直接提取平臺精密光柵反饋信號用于平臺位置同步，提高了 LDI直接曝光設備的對位性能及精度。
[0009]與現有技術相比，本發明方法的優點為:
(I )、直接使用光柵尺反饋信號獲取平臺的實時運動狀態；
(2)、可以自行定制位置同步信號的觸發窗口，觸發間距，且觸發間距只和精密光柵尺的最小分辨率有關；
(3)、可根據需求調節位置同步信號的占空比；
(4)、觸發的位置同步信號真實反饋了平臺的運動位移，實現平臺與曝光掃描單元的精確位置同步。
【附圖說明】
[0010]圖1為本發明所用系統框架簡圖。
[0011]圖2為光柵尺反饋信號處理。
[0012]圖3為FPGA內部16位加減計數器。
【具體實施方式】
[0013]如圖1所示為系統的框架圖，首先從平臺精密光柵傳感器提取反饋信號，由于光柵傳感器通常使用差分信號來傳輸，所以該信號在接入FPGA處理單元之前需將差分信號轉化為單端信號，可選用具有高速轉換功能的芯片完成這一過程。
[0014]如圖2所示為平臺光柵尺的內部信號處理示意圖，為計算出平臺的運動狀態，包括運動方向、運動速度及實時位置，需要通過對平臺光柵A，B信號進行細分及辯向處理。其中Z信號是平臺的零點位置信號，可以通過該信號查找平臺的運行零點。F信號為電機運行的方向信號，當F為高電平‘I’時，判定平臺向正方向運動，反之平臺向反方向運動。通過Z信號的零點判別以及F信號的方向判定，可實現對平臺實時位置的計算。
[0015]具體的實現方法為，在FPGA內部設置一個16位加減計數器用來計算平臺的位置狀態，如圖3所示。其中elk為時鐘信號，dr為方向信號，由之前的平臺運動方向信號F信號決定，即當平臺正向運動時，dr信號為高電平，計數器執行加法運算，，反之當平臺反向運動時，dr信號為低點平，計數器執行減法運算。通過上述動作可完成對平臺運動位置的加減計算。CP信號為細分后的光柵反饋脈沖，clr信號為計數器清零信號，該信號由上述Z信號決定，即Z信號使能時平臺運行到參考零點位置。通過z信號對計數器盡行清零后，即可實現對平臺的位置測算(相對于平臺參考零點的位置信息)。而后可以根據位置信息來觸發設定間隔距離的同步位置輸出信號。
[0016]FPGA單元通過網絡端口與主控機(PC機)交互，可根據上位機程序，實時將位置信號傳送至上位機，并接收上位機的參數設定。考慮到直接使用上位機判定傳輸位置關系及同步位置關系會存在較長延遲及誤差，本方法采用上位機對FPGA處理單元進行參數設定，設定需要觸發位置同步信號的位置窗口及觸發間距信息。使用FPGA硬件發送位置同步信號脈沖至LDI直寫光刻設備的曝光處理單元。由于FPGA器件內部使用并行處理，所有單元均可并行執行，這樣可以盡可能減少傳輸延遲及傳輸誤差，實現高速精確的曝光掃描同步。
[0017]參數設定后，會由同步位置輸出信號處理單元完成位置同步信號的觸發工作，同步位置輸出信號處理單元從記錄平臺運動狀態的位置寄存器中讀取當前平臺的運動信息，根據設定的觸發窗口，當平臺位置處于觸發窗口內時，每當位置增加或減少了相同的設定距離，處理單元開始觸發位置同步的脈沖信號。將該信號連接至曝光處理單元，完成位置同步。
【主權項】
1.一種直寫光刻設備的位置同步方法，其特征在于:包括以下步驟: (O首先提取光刻設備所用平臺的光柵尺反饋信號A+，A-, B+，B-，Z+，Z-，其中A，B信號為光柵尺反饋的差分位置信號，通過A，B相位的比較及脈沖數計算可提取平臺的運動方向及距零點的距離，Z信號為平臺零點信號，通過Z信號脈沖確定平臺運行的零點； (2)使用差分信號處理單元將光柵尺信號轉為單端信號A，B，Z; (3)使用FPGA單元做為高速處理器，計算光柵尺反饋信號，從而得到平臺運動的位置、速度； (4)、由上位機設定平臺運動的位置同步信號觸發窗口，觸發間距參數至FPGA單元，。2.FPGA單元根據設定參數輸出平臺運動的位置同步脈沖信號至曝光處理單元，完成曝光掃描過程中的的位置同步功能。3.根據權利要求1所述的一種直寫光刻設備的位置同步方法，其特征在于:步驟(2)中光柵尺獲取單元為差分信號處理單元。4.根據權利要求1所述的一種直寫光刻設備的位置同步方法，其特征在于:使用FPGA單元直接處理平臺精密光柵尺反饋信號，通過高速信號處理，獲取平臺的實時運動狀態，從而可根據上位機的參數設定，向曝光處理單元發送位置同步信號。
【專利摘要】本發明公開了一種用于直寫光刻設備的位置同步方法，首先提取光柵尺的反饋信號，經過板卡內部處理后計算出平臺的實時運動狀態（運動方向、運動速度、位置），從而可以根據上位機的參數設定，完成輸出精確的位置同步信號。此方法可以有效避免因平臺驅動器內部算法補償帶來的同步位置輸出信號輸出誤差，使直寫光刻設備的對準精度及曝光掃描精度得到提升。
【IPC分類】G03F7/20
【公開號】CN104932207
【申請號】CN201510267861
【發明人】李宇, 李香濱, 何少鋒, 方林
【申請人】合肥芯碩半導體有限公司
【公開日】2015年9月23日
【申請日】2015年5月23日