基于FPGA的电子束曝光村工件台控制器设计

基于激光干涉仪的精密工件台是电子束曝光机的关键设备。为了改进工件台控制器的运算速度．设计了一种基于FPGA的电子束曝光机工件台控制器。本控制器由上位机接口、激光干涉仪测量系统接口、电机控制接口、手动面板接口和主处理器组成,以美国Xilinx公司Spantan3系列的FPGA芯片XC3s400为核心。实现控制器与上位机、激光干涉仪测量系统、伺服驱动系统、手动控制面板之间的数据交换和指令传递。完成工件台的精确移动。满足电子束曝光的定位精度和拼接精度的要求。     

电子束曝光系统中精密工件台的测量系统

介绍了电子束曝光技术的原理。根据精密工件台对测量系统的需要,设计了三轴工件台测量系统布局方式,并简单介绍了激光干涉测量系统所需元器件数量的计算方法。重点讨论了双频激光干涉测量原理、双频光束与运动方向敏感性的关系以及读出装置信号处理方法。在此基础上,对研制的电子束曝光系统精密工件台进行了直线性和垂直性实验测试,其测量分辨率达到0.6nm,测量重复性精度达到±0.06μm,测量绝对误差达到0.011μm。结果表明,采用双频激光测量系统可确保工件台系统测量和定位准确性。     

电子束曝光机激光工件台测量系统研究

由于电子束曝光机采用的修正技术,工件台的测量系统显得十分重要。介绍了电子束曝光机激光定位精密工件台的工作原理,其测量系统首次采用国际先进的HP5527双频激光干涉仪。对测量系统进行了详细的误差分析,在此基础上提出了系统误差的补偿方法。     

亚微米电子束曝光机工件台控制系统

激光工件台是电子束曝光机关键部件之一。它主要任务是完成图形的拼接。本文描述双频激光干涉仪为测量系统的计算机控制的数字伺服系统以及真空条件下的Ｘ－Ｙ工件台。该系统用于亚微米圆形矢量扫描电子束曝光机中。     

电子束曝光机激光工件台系统研制

介绍了nm级电子束曝光机激光定位精密工件台系统的结构组成、各部分技术措施及总体性能指标。该工件台采用HP5527激光干涉测量系统,测量分辨率达0.6nm,结构上成功将导向与承载分离,对承片台、机械手等进行重大创新。无论是整机性能还是关键技术单元均处于国内领先水平,是一台性能优良、高精度的电子束曝光机工件台。     

基于FPGA的以太网激光振镜控制器设计与实现

为了提高系统的兼容性、可移植性以及设备的网络化管理,提出并设计了一种基于FPGA的以太网激光振镜控制器。控制器采用FPGA作为主控芯片,利用FPGA并行执行的特性实现了对XY2-100协议的精确驱动,解决了在MCU的实现方案中,占用系统资源高和四路输出信号存在延时等问题。同时基于FPGA设计并开发了UDP模块和SDRAM模块用于数据的收发与缓存,以保证控制器稳定持续地输出控制信号。经测试结果表明:控制器能够精确控制振镜的转角,并且可以灵活支持异构的上位机环境,解决了传统基于PCI接口进行数据传输的振镜控制卡在硬件与软件兼容性上存在的问题,提高了上位机应用程序的可移植性。     

基于三维成像技术的激光图像处理系统

采用图像处理技术处理后的激光三维图像能够显著提升图像精度,为刑事侦查、工业部件生产提供可靠的图像依据。通过设计基于三维成像技术的激光图像处理系统解决三维成像技术精度低、耗时长的问题。系统主要包括激光三维成像模块、DDR外接存储模块、FPGA模块、上位机等部分;激光三维成像模块增加转镜获取高精度的激光三维图像,DDR外接存储模块负责存储激光数据,分散FPGA模块资源损耗,通信电路模块负责传输DSP和上位机、DSP和FPGA之间的激光数据;软件部分依据激光三维成像原理获取激光数据,基于OpenGL软件接口重构激光三维图像表面。实验结果显示,系统成像精度高,处理激光三维图像效率和可靠性强,在激光三维图像处理方面的应用前景广阔。     

纳米级电子束曝光机用图形发生器

为满足纳米级电子束曝光系统的要求，设计了高速图形发生器。该图形发生器包括硬件和软件两部分。硬件方面主要是利用高性能数字信号处理器(DSP)将要曝光的单元图形拆分成线条和点，然后通过优化设计的数模转换电路，将数字量转化成高精度的模拟量，驱动扫描电镜的偏转器，实现电子束的扫描。通过图形发生器还可以对标准样片进行图像采集以及扫描场的校正。配合精密定位的工件台和激光干涉仪，还可以实现曝光场的拼接和套刻。利用配套软件可以新建或导入通用格式的曝光图形，进行曝光参数设置、图形修正、图形分割、临近效应修正等工作，完成曝光图形的准备。结果表明，该图形发生器能够与整个纳米级电子束曝光系统协调工作，刻画出纳米级的图形。     

基于PCI总线的剂量控制系统的通信研究

为解决主动式肿瘤治疗中治疗计划系统和加速器控制系统之间的数据通信问题,研发了智能终端系统。文中设计的基于PCI总线的剂量控制系统是智能终端系统的一部分,该系统利用Altera公司的ACEX1K50芯片实现PCI总线接口,利用WDF驱动模型实现上位机的PCI驱动,通过开发的应用程序调用驱动程序接口,实现了上位机同FPGA的数据通信,从而实现智能终端与剂量控制器的数据通信。实验结果表明,该系统达到了预期目标。     

基于嵌入式技术的激光偏振度测量系统

为提升激光偏振度测量的精度与时效性,设计基于嵌入式技术的激光偏振度测量系统,其包括探测、控制器与上位机3部分,通过探测部分接收激光器发射的激光并通过两个液晶可变相位延迟器(LCVR),抵达偏振分光棱镜后分为两束偏振光,采用探测器探测两束光的光强传输到控制器部分;由控制器部分的嵌入式信号处理模块对所接收光强实施处理与转换后,传给AVR单片机,AVR单片机一边将转换后数字信号经串口送至上位机,由上位机内嵌入式软件和计算机操控软件运算出激光偏振度等参数并呈现运算结果,另一边经D/A产生可控制LCVR液晶相位延迟量的方波信号,继续测量其余待测激光偏振度。结果表明,该系统具有较高的测量精度,测量结果稳定性高,可实现对信号的同步实时传输,传输性能稳定,可有效促进系统的测量时效性。     

基于PC机控制的电子束图形控制器

介绍了新研制的PC微机为控制机的电子束图形数字控制器的接口、结构、基本功能以及设计中应注意的主要环节。     

基于Link口和USB的数据传输设计

为了满足多DSP软件调试系统中DSP和上位机之间的数据传输需求,以FPGA作为时序控制,采用Link口和USB2．0接口完成了数据传输设计。多个DSP之间以及DSP和FPGA之间采用Link连接,FPGA和上位机之间采用USB2．0连接。重点介绍了系统组成,完成了芯片选型、Link口和FX2芯片时序设计,并给出了固件程序、驱动程序和应用程序的设计方法。该系统工作稳定可靠,使用方便灵活,能很好地完成ADSP-TS101与上位机之间的数据通信。     

一维纳米定位控制系统

研制了一套以数字信号处理（DSP）芯片为控制器的一维纳米定位控制系统。该系统主要由驱动平台、微型迈克尔逊干涉仪、DSP控制器等三个模块组成。其中驱动平台模块由线性滑轨、超声波马达HR4和驱动器AB2组成。HR4配合其专用驱动器AB2利用摩擦力来驱动侧面贴有陶瓷片的线性滑轨,微型迈克尔逊干涉仪用来感测滑轨的位移。基于BP神经网络的PID控制算法和迈克尔逊干涉仪的信号处理运算全部由DSP控制器完成。实验结果表明,该定位系统行程为20 mm,定位精度优于10 nm,重复定位标准偏差为7 nm。该定位系统具有系统架构简单,定位精度高等优点,可用于大行程高精度定位应用场合。     

虚拟蓄电池测试系统

论述了基于FPGA与USB接口技术的虚拟蓄电池测试系统设计方案及其实现方法，重点阐述了基于FPGA中央控制器的设计原理，USB端点读写模块的设计，多路数据采样模块的设计及USB接口底层驱动的实现。利用VC 工具，采用面向对象等技术实现灵活的，通用的虚拟仪器面板。文中最后对系统性能和调试结果进行了分析。     

E-beam lithography by using an STEM with integrated laser interferometer stage

A high resolution e-beam lithography instrument has been developed consisting of an STEM (Zeiss EM 910) equipped with a laser interferometer stage, an electrostatic beam blanker, and “ELPHY Plus”. This new system now allows to perform high voltage e-beam lithography on small samples with highest resolution and precise stitching.     

基于SEM纳米级电子束曝光机的快速束闸设计

基于扫描电镜(SEM)的纳米级电子束曝光系统能够以较低成本满足科研单位对纳米加工设备的需求。在电子束曝光系统中,需要快速束闸控制电子束通断以实现纳米图像的多场曝光。从安装位置、机械结构和驱动器等方面讨论快速束闸的设计。     

硅片调焦调平测量系统测试平台

硅片调焦调平测量系统测试平台用于对光刻机硅片调焦调平测量系统的性能进行检测。该平台模拟硅片调焦调平测量系统在光刻机中的测量对象的运动和工作环境,由三自由度运动台吸附硅片模拟光刻机工件台的垂向运动,采用比较激光干涉仪和硅片调焦调平测量系统同时对硅片测量的结果作为其性能的评估依据。该平台测量精确可靠,可以用于精度、分辨率和重复性等性能指标的检测。     

光学和电子束曝光系统之间的匹配与混合光刻技术

介绍如何实现光学和电子束曝光系统之间的匹配和混合光刻的技术，包括：(1）光学曝光系统与电子束曝光系统的匹配技术；(2）投影光刻和JBX-5000LS混合曝光技术；(3）接触式光刻机和JBX-5000LS混合曝光技术；(4）大小束流混合曝光技术或大小光阑混合曝光技术；(5）电子束与光学曝光系统混合光刻对准标记制作技术. 该技术已成功地应用于纳米器件和集成电路的研制工作，实现了20nm线条曝光，研制成功了27nm CMOS器件；进行了50nm单电子器件的演试；并广泛地用于100nm化合物器件和其他微/纳米结构的制造.