專利名稱：步進(jìn)掃描投影光刻機(jī)同步控制器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及步進(jìn)掃描投影光刻機(jī)同步控制技術(shù)，特別是一種步進(jìn)掃描投影光 刻機(jī)同步控制器。
技術(shù)背景步進(jìn)掃描光刻機(jī)中，曝光過程與步進(jìn)重復(fù)光刻機(jī)有所不同。光束通過一個(gè)狹 縫并透過照明系統(tǒng)投影到掩模面上，掩模以設(shè)定的勻速通過這束光。同時(shí)，硅片 在透鏡的下方以相反方向運(yùn)動(dòng)。這種步進(jìn)掃描光刻機(jī)與步進(jìn)重復(fù)光刻機(jī)相比，具 有更低的變形和更大面積的像場；同時(shí)，承載硅片的工件臺(tái)和承載掩模的掩模臺(tái) 都能夠?qū)崿F(xiàn)高速運(yùn)動(dòng)，使得步進(jìn)掃描光刻機(jī)具有很高的生產(chǎn)率，從而更好地滿足 了巿場對半導(dǎo)體芯片加工的需求。步進(jìn)掃描投影光刻機(jī)的基本原理見圖1，圖l(a)為像場與狹縫曝光區(qū)域示意圖， 區(qū)域10為像場，其范圍大于普通的步進(jìn)重復(fù)光刻機(jī)，步進(jìn)重復(fù)光刻機(jī)像場通常為 22*22mm2，步進(jìn)掃描光刻機(jī)可達(dá)到26*33mm2，陰影所示區(qū)域11為狹縫曝光區(qū)域。 圖l(b)為步進(jìn)掃描投影光刻機(jī)工作狀態(tài)示意圖，步進(jìn)掃描光刻機(jī)在執(zhí)行曝光掃描 時(shí)，首先將硅片27上待曝光的區(qū)域移動(dòng)到透鏡22的下方，硅片放在工件臺(tái)21上， 并在曝光過程中保持勻速運(yùn)動(dòng)。這個(gè)運(yùn)動(dòng)與掩模臺(tái)23上的掩模26和掃描狹縫單 元24的運(yùn)動(dòng)部分在時(shí)間上和位置上是嚴(yán)格同步的，同時(shí)硅片表面在曝光過程中一 直保持在透鏡22的最佳焦平面內(nèi)。照明系統(tǒng)25在工件臺(tái)21和掩模臺(tái)23以指定 速度到達(dá)指定位置時(shí)，被同步觸發(fā)并開始提供曝光所需的光劑量28。步進(jìn)掃描光刻機(jī)通過掩模臺(tái)23與工件臺(tái)21相對同步運(yùn)動(dòng)的方式，并與照明 等其它子模塊協(xié)同工作，實(shí)現(xiàn)曝光動(dòng)作。由于套刻精度、關(guān)鍵尺寸等決定曝光質(zhì) 量的因素，要求光刻機(jī)中參與曝光的各個(gè)子模塊在動(dòng)作時(shí)序上精確同步。步進(jìn)掃描光刻機(jī)與步進(jìn)重復(fù)光刻機(jī)相比，需要更加注意同步的問題，這是因?yàn)?1)對所有涉及的子模塊，掃描必須在相同的時(shí)間段內(nèi)完成。具體來說，工
件臺(tái)和掩模臺(tái)必須在完全相同的時(shí)間段內(nèi)通過事先規(guī)劃好的軌跡；照明系統(tǒng)必須 在相同的時(shí)間段內(nèi)提供均勻分布的正確劑量；狹縫控制系統(tǒng)必須與掩模臺(tái)同步地 打開和關(guān)閉它的狹縫。(2)對于所有涉及的子模塊，掃描的起始時(shí)刻和結(jié)束時(shí)刻必須相同。具體而言， 工件臺(tái)和掩模臺(tái)必須在照明系統(tǒng)開始提供曝光劑量的時(shí)刻，以正確的速度到達(dá)正 確的位置。通過以上的分析可以得出，對于曝光掃描同步，要求所有涉及的子模塊必須 在掃描時(shí)序上取得嚴(yán)格一致。另外，參與曝光的子模塊需要一段時(shí)間為實(shí)際掃描做準(zhǔn)備，這個(gè)時(shí)間段稱為 準(zhǔn)備時(shí)間，主要用于激光器預(yù)充電以及工件臺(tái)和掩模臺(tái)開始加速最終達(dá)到并保持 在指定的速度。實(shí)際掃描時(shí)間是指照明系統(tǒng)提供光源、同時(shí)工件臺(tái)和掩模臺(tái)以勻 速運(yùn)動(dòng)、硅片均勻曝光、完成曝光動(dòng)作所需的時(shí)間。因此，光刻機(jī)中一次掃描是由準(zhǔn)備階段和實(shí)際掃描階段構(gòu)成的。由于生產(chǎn)率和性能的要求， 一次掃描結(jié)束后應(yīng)能夠直接進(jìn)入到下一次掃描， 而在兩次掃描中間不出現(xiàn)停頓，這樣的掃描稱為連續(xù)曝光掃描。為了實(shí)現(xiàn)連續(xù)曝 光掃描，要求在進(jìn)行當(dāng)前掃描的同時(shí)能夠?yàn)橄乱淮螔呙铚?zhǔn)備必需的信息。連續(xù)曝 光掃描中，下一次掃描的準(zhǔn)備時(shí)間和實(shí)際掃描時(shí)間需要根據(jù)當(dāng)前掃描的信息獲得， 因此系統(tǒng)只能超前一步規(guī)劃；同時(shí)，連續(xù)曝光同步掃描過程中，由于外部條件的 變化需要應(yīng)用先前完成的掃描信息修正后續(xù)的曝光參數(shù)。從以上的分析可以得出如下結(jié)論實(shí)現(xiàn)連續(xù)曝光掃描同步控制，需要特定的 機(jī)制保證掃描過程中涉及的子模塊的動(dòng)作是嚴(yán)格同步的；為了保證各個(gè)子模塊間 的同步信號(hào)誤差嚴(yán)格控制在允許的范圍內(nèi)，需要同步控制器在時(shí)間上進(jìn)行精準(zhǔn)的 控制。 發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的是提供一種同步總線控制器及同步控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了步進(jìn)掃描 投影光刻機(jī)曝光掃描的同步信號(hào)控制。以同步總線數(shù)據(jù)傳輸作為時(shí)間基準(zhǔn)，通過 同步總線的最小時(shí)間單元，嚴(yán)格控制各個(gè)信號(hào)的時(shí)間點(diǎn)，從而實(shí)現(xiàn)各個(gè)子模塊之 間信號(hào)的實(shí)時(shí)和同步。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明是這樣實(shí)現(xiàn)的一種步進(jìn)掃描投影光刻機(jī)同步總線控制器，其特征在于它通過三類同步信 號(hào)實(shí)現(xiàn)內(nèi)部和外部分系統(tǒng)的同步①同步狀態(tài)廣播，②單線同步信號(hào)，③同步觸
發(fā)信號(hào)，其中同步狀態(tài)廣播，是在同步廣播數(shù)據(jù)傳輸周期中向同步總線提供當(dāng)前的掃描狀態(tài)；單線同步信號(hào)是一種外同步信號(hào)，用以同步與同步總線控制器不在同一個(gè) VME機(jī)箱內(nèi)的外部控制板卡，應(yīng)用于對照明控制系統(tǒng)和對準(zhǔn)控制系統(tǒng)的同步；同步觸發(fā)信號(hào)是連續(xù)的周期觸發(fā)脈沖，用以同步外部分系統(tǒng)與激光計(jì)數(shù)卡的 采樣時(shí)刻密切相關(guān)的同步動(dòng)作，并且以激光計(jì)數(shù)卡采樣時(shí)刻作為時(shí)基。一種步進(jìn)掃描投影光刻機(jī)同步控制系統(tǒng)，由上位機(jī)、工控機(jī)CPU板、上述的 同步總線控制器、運(yùn)動(dòng)控制卡、激光計(jì)數(shù)卡以及對準(zhǔn)控制系統(tǒng)、照明控制系統(tǒng)組 成。該上位機(jī)與工控機(jī)CPU板通過工業(yè)以太網(wǎng)通信方式互連。 該工控機(jī)CPU板和同步總線控制器、運(yùn)動(dòng)控制卡、激光計(jì)數(shù)卡之間采用VME 總線連接在一起。該同步總線控制器、運(yùn)動(dòng)控制卡、激光計(jì)數(shù)卡之間采用自定義的同步總線SDB 進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。該同步總線控制器和對準(zhǔn)控制系統(tǒng)、照明控制系統(tǒng)之間的連接采用485差分 信號(hào)線進(jìn)行連接。該同步總線控制器、運(yùn)動(dòng)控制卡、激光計(jì)數(shù)卡使用的核心芯片是FPGA、 DSP。 曝光控制軟件模塊位于上位機(jī)；掃描控制軟件模塊工控機(jī)CPU板。 該上位機(jī)采用工作站或工控PC機(jī)，應(yīng)用Unix或Windwos等操作系統(tǒng)。 該工控機(jī)CPU板采用VxWorks或pSOS或RTLinux或WinCE實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)。


圖1 (a)是步進(jìn)掃描光刻機(jī)曝光像場和掃描狹縫。圖1 (b)是步進(jìn)掃描投影光刻機(jī)曝光掃描基本原理。圖2是同步總線控制器在掃描同步控制系統(tǒng)中的結(jié)構(gòu)框圖。圖3是同步總線數(shù)據(jù)傳輸邏輯框圖。圖4是數(shù)據(jù)傳輸序元結(jié)構(gòu)圖。圖5是連續(xù)序元的運(yùn)行機(jī)制示意圖。圖6是同步狀態(tài)廣播信號(hào)觸發(fā)示意圖。圖7是數(shù)據(jù)傳輸序元和同步信號(hào)的協(xié)調(diào)控制示意圖。圖8是同步信號(hào)的產(chǎn)生機(jī)制示意圖。 ' 圖9是同步總線控制器應(yīng)用于掃描同步控制過程示意圖。
具體實(shí)施方式
同步總線控制器是步進(jìn)掃描投影光刻機(jī)同步控制的核心控制器。當(dāng)參與同步 掃描過程的所有分系統(tǒng)在曝光控制軟件下協(xié)商好之后，同步總線控制器實(shí)施整個(gè) 掃描過程的硬件上的實(shí)時(shí)同步控制。同步控制過程的結(jié)構(gòu)框圖如圖2所示，其中，同步總線控制器是實(shí)時(shí)同步控 制過程的核心，為所有掃描曝光涉及的子模塊和運(yùn)動(dòng)控制卡提供統(tǒng)一的時(shí)間基準(zhǔn)。 曝光控制軟件通過工控機(jī)CPU板的VME總線接口把掃描參數(shù)傳遞給同步總線控 制器，同步總線控制器按照工控機(jī)CPU板指定的參數(shù)，對工件臺(tái)運(yùn)動(dòng)控制卡、掩 膜臺(tái)運(yùn)動(dòng)控制卡、工件臺(tái)激光計(jì)數(shù)卡、掩膜臺(tái)激光計(jì)數(shù)卡、對準(zhǔn)控制系統(tǒng)、照明 控制系統(tǒng)進(jìn)行同步控制，在精準(zhǔn)的時(shí)間點(diǎn)輸出相應(yīng)的同步控制信號(hào)。同步總線控制器和工控機(jī)CPU板的VME總線接口提供的操作方式有A24、 D16、 RMW Slave、 D08 (0)、 I (1~6) ROAK Interrupted其功能包括工控機(jī) CPU板主動(dòng)訪問同步總線控制器的寄存器以及同步總線控制器以VME總線中斷 形式主動(dòng)通知工控機(jī)CPU板。同步總線控制器的中斷分為時(shí)間中斷和命令中斷， 時(shí)間中斷指定時(shí)器超時(shí)報(bào)告掃描狀態(tài)，命令中斷指命令開始時(shí)報(bào)告出錯(cuò)信息。同步總線控制器的功能是控制同步總線的數(shù)據(jù)交換、產(chǎn)生同步狀態(tài)廣播信號(hào)、 產(chǎn)生外部同步控制信號(hào)、采集同步掃描過程的出錯(cuò)信息。同步總線的數(shù)據(jù)交換機(jī)制如圖3所示，同步總線數(shù)據(jù)交換有總線控制器、數(shù) 據(jù)提供方和數(shù)據(jù)讀取方參與， 一次數(shù)據(jù)交換成為一次數(shù)據(jù)傳輸周期(Cycle)，其步 驟為1. 總線控制方指定唯一數(shù)據(jù)提供方地址，并輸出數(shù)據(jù)鎖存等控制信號(hào)2. 根據(jù)指定的地址，數(shù)據(jù)提供方輸出數(shù)據(jù)到同步總線3. 需要數(shù)據(jù)的讀取方(允許多個(gè)總線設(shè)備)從同步總線上讀取數(shù)據(jù) 同步總線的時(shí)間單元分為數(shù)據(jù)傳輸周期(Cycle)、數(shù)據(jù)傳輸序元(Sequence)和數(shù)據(jù)傳輸間隔(Interval)三個(gè)級(jí)別。一個(gè)數(shù)據(jù)傳輸序元(Sequence)由多個(gè)數(shù)據(jù)傳輸周期(Cycle)以一個(gè)循環(huán)FIFO 隊(duì)列的方式組成。其中的每個(gè)數(shù)據(jù)傳輸周期的數(shù)據(jù)交換參與方及數(shù)據(jù)交換內(nèi)容可 編程設(shè)置，并且事先通知所有參與方。圖4描述了一個(gè)數(shù)據(jù)傳輸序元的結(jié)構(gòu)。數(shù)據(jù)傳輸周期分為激光計(jì)數(shù)卡位置采樣數(shù)據(jù)傳輸周期、同步廣播數(shù)據(jù)傳輸周 期、運(yùn)動(dòng)控制卡同步狀態(tài)數(shù)據(jù)傳輸周期和運(yùn)動(dòng)控制卡運(yùn)動(dòng)控制數(shù)據(jù)傳輸周期。 空閑傳輸周期是一類特殊的傳輸周期，它不做任何事情，如果有效數(shù)據(jù)傳輸 周期總時(shí)間小于每個(gè)序元的固定時(shí)間，用一些空閑傳輸周期補(bǔ)充。當(dāng)數(shù)據(jù)傳輸序 元有效時(shí)，如子系統(tǒng)不處于空閑狀態(tài)，同步總線上始終存在連續(xù)的數(shù)據(jù)傳輸序元， 每個(gè)序元的時(shí)間在同步總線控制器初始化時(shí)固定。連續(xù)序元控制由一個(gè)循環(huán)FIFO隊(duì)列和一個(gè)序元器組成。FIFO隊(duì)列中的每一 項(xiàng)描述了一個(gè)數(shù)據(jù)傳輸周期的屬性，隊(duì)列長度等于已定義的序元中的周期數(shù)。數(shù) 據(jù)傳輸序元負(fù)責(zé)將每個(gè)數(shù)據(jù)傳輸周期的地址和控制信號(hào)輸出到同步總線。圖5描 述了連續(xù)序元的控制機(jī)制。一個(gè)數(shù)據(jù)傳輸周期可以在每個(gè)序元中均執(zhí)行，也可以每隔一定數(shù)目的序元執(zhí) 行一次，稱之為序元傳輸間隔(Interval)。不同的掃描類型決定了不同的序元傳輸 間隔。存在三種序元傳輸間隔1. 零序元傳輸間隔即數(shù)據(jù)傳輸周期在每個(gè)序元均執(zhí)行2. 伺服序元傳輸間隔適用于曝光掃描過程3. 對準(zhǔn)序元傳輸間隔適用于對準(zhǔn)掃描過程一個(gè)數(shù)據(jù)傳輸周期可以在伺服序元中有效，也可以同時(shí)在對準(zhǔn)序元中有效。例如激光計(jì)數(shù)卡位置采樣數(shù)據(jù)傳輸周期，它在伺服序元用于工件臺(tái)的運(yùn)動(dòng)控制， 在對準(zhǔn)序元中用于對準(zhǔn)定位算法。同步總線控制器通過三類同步信號(hào)實(shí)現(xiàn)內(nèi)部和外部分系統(tǒng)的同步1. 同步狀態(tài)廣播2. 單線同步信號(hào)3. 同步觸發(fā)信號(hào)同步狀態(tài)廣播用以與同步總線控制器在同一個(gè)VME機(jī)箱內(nèi)的控制板卡，又稱 之為內(nèi)同步信號(hào)。同步總線控制器在同步廣播數(shù)據(jù)傳輸周期中向同步總線提供當(dāng)前的掃描狀 態(tài)。需要同步的同步總線設(shè)備(運(yùn)動(dòng)控制卡)檢査同步總線控制器的掃描狀態(tài)及自身 的掃描狀態(tài)。如果兩者一致，設(shè)備返回"同步正常"信號(hào)；如果狀態(tài)不一致，將 導(dǎo)致同步狀態(tài)錯(cuò)，設(shè)備返回"同步錯(cuò)誤"信號(hào)。同步狀態(tài)廣播的同步總線地址對應(yīng)于所有運(yùn)動(dòng)控制卡的DPRAM的中斷產(chǎn)生 地址。對中斷產(chǎn)生地址的寫操作將對運(yùn)動(dòng)控制卡的處理器產(chǎn)生中斷，運(yùn)動(dòng)控制卡 根據(jù)當(dāng)前的掃描狀態(tài)可以明確中斷的含義。中斷的頻率即為運(yùn)動(dòng)控制采樣頻率。圖6描述了內(nèi)同步信號(hào)反映的掃描狀態(tài)變化。
單線同步信號(hào)用以同步與同步總線控制器不在同一個(gè)VME機(jī)箱內(nèi)的外部控 制板卡，是一種外同步信號(hào)，應(yīng)用于對照明控制系統(tǒng)和對準(zhǔn)控制系統(tǒng)的同步。它 傳輸三類狀態(tài)信息1. 同步總線控制器的掃描狀態(tài)2. 外部分系統(tǒng)自身需要的同步狀態(tài)3. 外部分系統(tǒng)輸出的錯(cuò)誤信號(hào)同步觸發(fā)信號(hào)是連續(xù)的周期觸發(fā)脈沖，用以同步外部分系統(tǒng)與激光計(jì)數(shù)卡的 采樣時(shí)刻密切相關(guān)的同步動(dòng)作，并且以激光計(jì)數(shù)卡采樣時(shí)刻作為時(shí)基，即要求能 夠嚴(yán)格控制同步觸發(fā)信號(hào)相對于激光計(jì)數(shù)卡采樣時(shí)刻的偏差，保證相對于數(shù)據(jù)傳 輸周期的同步性。同步觸發(fā)信號(hào)主要用于對準(zhǔn)掃描過程的采樣同步，不帶狀態(tài)信息，由同步總 線控制器發(fā)出的每個(gè)同步觸發(fā)信號(hào)對應(yīng)了一次光能量信號(hào)采樣。為保證同步觸發(fā)信號(hào)相對于數(shù)據(jù)傳輸周期的同步性，需要通過序元傳輸間隔建立同步觸發(fā)信號(hào)和數(shù)據(jù)傳輸周期的關(guān)系。同步觸發(fā)信號(hào)屬性包括1. 同步觸發(fā)信號(hào)周期對準(zhǔn)序元傳輸間隔2. 信號(hào)有效時(shí)所在的序元及數(shù)據(jù)傳輸周期號(hào)相對于激光計(jì)數(shù)卡采樣時(shí)刻的 - 偏差，且必小于同步觸發(fā)信號(hào)周期3. 同步觸發(fā)信號(hào)脈沖的個(gè)數(shù)同步觸發(fā)信號(hào)的持續(xù)時(shí)間序元傳輸間隔和數(shù)據(jù)傳輸周期的時(shí)間固定，激光計(jì)數(shù)卡位置采樣在激光計(jì)數(shù) 卡位置采樣數(shù)據(jù)傳輸周期中進(jìn)行，因此同步觸發(fā)信號(hào)的產(chǎn)生時(shí)刻相對于激光計(jì)數(shù) 卡位置采樣時(shí)刻的偏差可以嚴(yán)格控制。序元和同步信號(hào)存在密切聯(lián)系，構(gòu)成同步總線控制器的主功能模塊，如圖7 所示。同步信號(hào)中，同步狀態(tài)廣播內(nèi)部同步信號(hào)，經(jīng)由同步總線產(chǎn)生；單線同步信號(hào)和同步觸發(fā)信號(hào)屬于外部同步信號(hào)，經(jīng)由外同步接口產(chǎn)生。同步信號(hào)的產(chǎn)生通過"時(shí)間-命令"FIFO隊(duì)列及命令寄存器實(shí)現(xiàn)，如圖8所示。其中1. FIFO隊(duì)列中的命令順序執(zhí)行，時(shí)間表示命令有效的持續(xù)時(shí)間，命令表示 一種同步信號(hào)的產(chǎn)生，它反映了當(dāng)前的掃描狀態(tài)；2. 隊(duì)列中的所有命令執(zhí)行完成后，同步總線控制器將根據(jù)相應(yīng)的系統(tǒng)狀態(tài)執(zhí) 行命令寄存器中的命令；3. 命令隊(duì)列的執(zhí)行由外部命令顯式啟動(dòng)。 為伺服序元傳輸間隔的整數(shù)倍，每個(gè)伺服序 元傳輸間隔遞減。同步總線控制器在數(shù)據(jù)傳輸序元中，實(shí)時(shí)采集運(yùn)動(dòng)控制卡和激光計(jì)數(shù)卡的出 錯(cuò)信息，并在必要時(shí)通知控制程序，終止掃描過程。同步總線控制器本身不產(chǎn)生 出錯(cuò)信息，采集到的出錯(cuò)信息將導(dǎo)致同步總線控制器的內(nèi)部狀態(tài)變化。運(yùn)動(dòng)控制卡的出錯(cuò)信息在運(yùn)動(dòng)控制卡同步狀態(tài)數(shù)據(jù)傳輸周期中傳輸。激光計(jì) 數(shù)卡的測量錯(cuò)誤由激光計(jì)數(shù)卡錯(cuò)誤信號(hào)線傳輸。此外，同步掃描過程中，對準(zhǔn)控 制系統(tǒng)和照明控制系統(tǒng)的出錯(cuò)信息由單線同步信號(hào)傳輸給同步總線控制器。從上面描述的過程可以看出，使用同步總線控制器可以有效的實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)內(nèi)部 和系統(tǒng)之間的同步控制，并且充分保證了同步控制信號(hào)的實(shí)時(shí)性。 *本發(fā)明實(shí)現(xiàn)的同步總線控制器，可以在步進(jìn)掃描光刻機(jī)中獲得如下效果(1) 實(shí)現(xiàn)了曝光掃描過程中多個(gè)子模塊的精準(zhǔn)同步控制；(2) 實(shí)現(xiàn)了曝光掃描的可靠性，進(jìn)而提高了生產(chǎn)效率。(3) 實(shí)現(xiàn)了工控機(jī)CPU板對同步掃描的實(shí)時(shí)過程控制為更好的理解本發(fā)明，應(yīng)用本發(fā)明的同步控制過程，我們提出了一個(gè)具體的 實(shí)施例，實(shí)現(xiàn)掃描投影光刻各個(gè)子模塊之間同步控制，本發(fā)明的保護(hù)范圍不限于 本實(shí)施例確定的范圍。如圖9所示，控制系統(tǒng)由上位機(jī)、工控機(jī)CPU板、同步總線控制器、運(yùn)動(dòng)控 制卡、激光計(jì)數(shù)卡以及對準(zhǔn)控制系統(tǒng)、照明控制系統(tǒng)組成。上位機(jī)采用工作站或工控PC機(jī)，應(yīng)用Unix或Windwos等操作系統(tǒng)；工控機(jī) CPU板采用VxWorks或pSOS或RTLinux或WinCE實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)；上位機(jī)與工 控機(jī)CPU板通過工業(yè)以太網(wǎng)通信方式互連。工控機(jī)CPU板和同步總線控制器、運(yùn) 動(dòng)控制卡、激光計(jì)數(shù)卡之間采用VME總線連接在一起，以便進(jìn)行實(shí)時(shí)內(nèi)部信息交 換。同步總線控制器、運(yùn)動(dòng)控制卡、激光計(jì)數(shù)卡之間采用自定義的同步總線SDB 進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。同步總線控制器和對準(zhǔn)控制系統(tǒng)、照明控制系統(tǒng)之間的連接采用 485差分信號(hào)線進(jìn)行連接。同步總線控制器、運(yùn)動(dòng)控制卡、激光計(jì)數(shù)卡使用的核 心芯片是FPGA、 DSP等。曝光控制軟件模塊位于上位機(jī)；掃描控制軟件模塊位于 工控機(jī)CPU板。為了實(shí)現(xiàn)同步控制，同步總線控制器通過同步總線實(shí)時(shí)向工件臺(tái)運(yùn)動(dòng)控制卡 和掩模臺(tái)運(yùn)動(dòng)控制卡發(fā)布同步信息，同步總線控制器同時(shí)通過外部同步信號(hào)向?qū)?準(zhǔn)控制系統(tǒng)和照明控制系統(tǒng)
臺(tái)、掩模體、劑量供給以及狹縫運(yùn)動(dòng)是完全同步的。基于上述制作的同步總線控制器，結(jié)合進(jìn)掃描光刻機(jī)連續(xù)曝光掃描同步控制， 具體步驟如下StepA:位于上位機(jī)的曝光控制軟件模塊通過以太網(wǎng)把曝光參數(shù)發(fā)送到工控機(jī) CPU板。StepB:工控機(jī)CPU板接收到曝光參數(shù)，通過工控機(jī)CPU板的Vxworks操作 系統(tǒng)，調(diào)用同步驅(qū)動(dòng)模塊，把相應(yīng)的同步總線控制器的數(shù)據(jù)傳輸周期放入FIFO隊(duì) 列中，同時(shí)把"時(shí)間-命令"參數(shù)放入"時(shí)間-命令"FIFO隊(duì)列中。Step C:工控機(jī)CPU板通過調(diào)用同步驅(qū)動(dòng)模塊啟動(dòng)同步總線控制器。 StepD:詞步總線控制器通知運(yùn)動(dòng)控制卡和激光計(jì)數(shù)卡，當(dāng)前的狀態(tài)進(jìn)入準(zhǔn)備 掃描階段，工件臺(tái)向掃描起點(diǎn)運(yùn)動(dòng)。StepE:同步總線控制器輸出刀片同步信號(hào)指示VS刀片Y0開始運(yùn)動(dòng)。 StepF:同步總線控制器輸出激光器預(yù)充電信號(hào)，指示第一個(gè)光脈沖的高壓電 容充電。StepG:同步總線控制器控制的準(zhǔn)備掃描階段完成，同步總線控制器向工控機(jī)CPU板請求中斷，通知工控機(jī)CPU板當(dāng)前準(zhǔn)備掃描階段完成。StepH:同步總線控制器通知運(yùn)動(dòng)控制卡和激光計(jì)數(shù)卡，當(dāng)前的狀態(tài)進(jìn)入實(shí)際掃描階段。并輸出激光曝光同步信號(hào)，指示照明控制系統(tǒng)產(chǎn)生激光脈沖。激光器繼續(xù)保持充電狀態(tài)。Stepl:同步總線控制器輸出刀片同步信號(hào)指示VS刀片Yl開始運(yùn)動(dòng)。 StepJ:同步總線控制器的實(shí)際掃描階段完成，同步總線控制器向工控機(jī)CPU板請求中斷，通知工控機(jī)CPU板當(dāng)前實(shí)際掃描階段完成。 Step K:如果是連續(xù)掃描返回Step D,否則到Step L。 StepL:同步總線控制器通知運(yùn)動(dòng)控制卡、激光計(jì)數(shù)卡進(jìn)入空閑狀態(tài)。
權(quán)利要求
1、一種步進(jìn)掃描投影光刻機(jī)同步控制器，其特征在于該同步控制器為步進(jìn)掃描投影光刻機(jī)同步控制系統(tǒng)提供統(tǒng)一的時(shí)間基準(zhǔn)，該步進(jìn)掃描投影光刻機(jī)同步控制系統(tǒng)包括上位機(jī)、工控機(jī)CPU板、同步總線控制器、運(yùn)動(dòng)控制卡、激光計(jì)數(shù)卡以及對準(zhǔn)控制系統(tǒng)、照明控制系統(tǒng)；曝光控制軟件模塊位于所述的上位機(jī)；掃描控制軟件模塊位于所述的工控機(jī)CPU板；所述的工控機(jī)CPU板采用實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)；所述的上位機(jī)與所述的工控機(jī)CPU板通過工業(yè)以太網(wǎng)互連；所述的工控機(jī)CPU板和所述的同步總線控制器、運(yùn)動(dòng)控制卡、激光計(jì)數(shù)卡之間采用VME總線連接在一起；所述的同步總線控制器、運(yùn)動(dòng)控制卡、激光計(jì)數(shù)卡之間采用同步總線進(jìn)行數(shù)據(jù)交換；
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的步進(jìn)掃描投影光刻機(jī)同步控制器，其特征在于 所述的運(yùn)動(dòng)控制卡和激光計(jì)數(shù)卡之間的數(shù)據(jù)交換以同步總線數(shù)據(jù)傳輸作 為時(shí)間基準(zhǔn)，所述的同步總線控制器通過同步總線的最小時(shí)間單元，控 制數(shù)據(jù)傳輸?shù)臅r(shí)間點(diǎn)。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的步進(jìn)掃描投影光刻機(jī)同步控制器，其特征 在于所述的同步總線控制器和所述的對準(zhǔn)控制系統(tǒng)、照明控制系統(tǒng)之 間采用485差分信號(hào)線進(jìn)行連接。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的步進(jìn)掃描投影光刻機(jī)同步控制器，其特征在于 所述的上位機(jī)采用工作站或工控PC機(jī)，應(yīng)用Unix或Windows操作系統(tǒng)。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的步進(jìn)掃描投影光刻機(jī)同步控制器，其特征在于 所述的工控機(jī)CPU板采用VxWorks或pS0S或RTLinux或WinCE實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)。
6、 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的步進(jìn)掃描投影光刻機(jī)同步控制器，其特征 在于所述的同步總線控制器、運(yùn)動(dòng)控制卡、激光計(jì)數(shù)卡使用的核心芯片 是FPGA芯片或DSP芯片。
7、 據(jù)權(quán)利要求1或2所述的步進(jìn)掃描投影光刻機(jī)同步控制器，其特征在 于所述的運(yùn)動(dòng)控制卡包括工件臺(tái)運(yùn)動(dòng)控制卡和掩膜臺(tái)運(yùn)動(dòng)控制卡。
8、 據(jù)權(quán)利要求1或2所述的步進(jìn)掃描投影光刻機(jī)同步控制器，其特征在 于所述的激光計(jì)數(shù)卡包括工件臺(tái)激光計(jì)數(shù)卡和掩膜臺(tái)激光計(jì)數(shù)卡。
9、 據(jù)權(quán)利要求1或2所述的步進(jìn)掃描投影光刻機(jī)同步控制器，其特征在 于所述的同步總線控制器、運(yùn)動(dòng)控制卡、激光計(jì)數(shù)卡之間采用同步總線 SDB進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。
全文摘要
一種同步總線控制器，使用內(nèi)部自定義同步總線和外部同步信號(hào)，以同步總線的最小時(shí)間單元數(shù)據(jù)傳輸周期作為同步時(shí)間基準(zhǔn)，通過數(shù)據(jù)傳輸周期FIFO隊(duì)列和“時(shí)間-命令”FIFO隊(duì)列產(chǎn)生精準(zhǔn)的時(shí)間控制點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)步進(jìn)掃描投影光刻機(jī)各個(gè)子模塊之間的嚴(yán)格同步過程。本發(fā)明還提供了用于實(shí)現(xiàn)同步總線控制器功能的步進(jìn)掃描投影光刻機(jī)同步控制系統(tǒng)，包括上位機(jī)、工控機(jī)CPU板、運(yùn)動(dòng)控制卡、激光計(jì)數(shù)卡、對準(zhǔn)控制系統(tǒng)和照明控制系統(tǒng)，同步總線控制器通過同步總線實(shí)時(shí)向運(yùn)動(dòng)控制卡發(fā)布同步信息，并同時(shí)向?qū)?zhǔn)控制系統(tǒng)和照明控制系統(tǒng)發(fā)送同步觸發(fā)信號(hào)，以保證連續(xù)曝光掃描控制中工件臺(tái)、掩模臺(tái)、曝光劑量以及狹縫運(yùn)動(dòng)完全同步。
文檔編號(hào)G03F7/20GK101149567SQ200710165019
公開日2008年3月26日 申請日期2005年2月5日 優(yōu)先權(quán)日2005年2月5日
發(fā)明者劉世元, 暢 周, 蜂 池, 陳勇輝, 韋學(xué)志 申請人:上海微電子裝備有限公司