基于TMS320C6713的电子束曝光机图形发生器的硬件设计.pdf

设计与开发 Design and development 基于TMS320C6713的电子束曝光机 图形发生器的硬件设计 郭颖，方光荣 (中国科学院电工研究所，北京 100080) 摘要：提出了一套功能较为完备的新型扫描电子束曝光机图形发生器的硬件设计方案。方案采用 TMS320C6713芯片作为核心单元，并由USB2.0接口电路、存储器扩展电路、标记检测控制电路、曝光 控制电路和束闸控制电路构成。方案具有数据处理能力强、速度快、接口方便等优势，克服了传统图形 发生器单纯依靠软件完成、速度慢、精度低、工作不稳定的缺点。 关键词：电子束曝光机；图形发生器；数字信号处理 中图分类号：TN305.7 文献标识码：A 文章编号：1003-353X(2005)03-0054-04 GUO Ying，FANG Guang-rong ( ，Beijing100080,China) Abstract： mable ability and expansibility. Key words：E-beam lithography system；pattern generator；DSP 系统实用化是中国科学院知识创新工程重大项目。 1 引言 此实用化项目完成后将满足国内目前对纳米级光刻 扫描电子束曝光系统是在20世纪60年代扫描电 设备的要求。 镜的基础上发展起来的，是微电子工业和微细加工 图形发生器是电子束曝光系统中的一个关键部 研究领域首选大型精密设备。目前，新兴的纳米科 件。目前国内使用的图形发生器一般采用中小规模 技、MEMS、微光学、半导体前沿研究均需要纳 集成电路，存在图形运算速度慢、体积大、耗电 米级曝光设备，在国防前沿领域中的特种高性能器 大、效率低、工作极不稳定、单元图形种类少， 件研究也依赖纳米级曝光设备。电子束缩小投影成 故障多等缺点。随着数字信号处理技术的不断普及 像系统研究 （第二阶段）—— 纳米级电子束曝光 和应用，国外已经将数字信号处理器 （DSP）作 为图形发生器的核心单元开发了新的产品。国内在 基金项目：中国科学院知识创新工程重大项目(KGCX1-Y-8) 这方面的研究刚刚起步，虽然DSP在通讯工业和自 54 半导体技术第30卷第3期 2005年3月 设计与开发 动控制等领域中有所应用，但在电子束曝光系统中 机构建了高速的数据通路。DSP运算单元接收到上 尚属前列。研究开发以DSP为核心的图形发生器具 位机发送的单元图形数据后，按照预定的算法将其 有现实意义和必要性。 解析，得到各曝光点的数据。然后将曝光数据以并 行方式送到高精度数模转换模块中，转换成模拟电 2 图形发生器系统设计方案 压量，与DSP运算单元串行输送来的旋转 （R）、 新型图形发生器硬件方案如图1所示，主要由 增益(G)和位移(S)校正量求和后输出到适配器，使 数字信号处理单元、接口单元、存储器扩展单元、 输出的电压值与偏转放大器匹配，驱动偏转放大器 逻辑