【技术实现步骤摘要】
本专利技术主要涉及半导体制备，具体涉及一种电子束偏转扫描驱动器。
技术介绍
1、电子束曝光技术是当代微纳制造领域最核心的技术之一，最高分辨率可达纳米级，通过电子束在晶圆表面指定位置曝光，实现对晶圆进行直写加工，最终完成芯片制造，免去了芯片制造工艺中的掩膜刻蚀等诸多环节，可替代光刻机用于新型集成电路研制和小批量器件制造，在未来的量子器件、光子晶体等领域应用广泛。
2、高速高精度偏转系统作为电子束曝光机的核心系统之一，对电子束曝光的分辨率和作图精度与速度具有决定性的影响，其研制水平直接决定了电子束曝光机的成败。偏转系统的原理是通过计算机图形工作站将作图数据传送给高速高精度数模转换器(dac)，数模转换器将作图数据转换成模拟量送达偏转驱动器，偏转驱动器将信号放大，输出给偏转执行器，在偏转执行器的作用下使电子束产生偏转扫描作图。
3、现有技术中，电子束偏转线圈驱动器多只能工作在低频模式下，控制精度低，扫描范围窄，很难实现电子束偏转扫描的精确定位控制，而且加工效率低，无法满足快速大面积扫描的需求。
技术实现思路
1、本专利技术要解决的技术问题就在于：针对现有技术存在的技术问题，本专利技术提供一种高速度、高精度、高分辨率、高稳定性的电子束偏转扫描驱动器。
2、为解决上述技术问题，本专利技术提出的技术方案为：
3、一种电子束偏转扫描驱动器，包括总线通讯模块、数模转换模块、位置校正模块、增益调节模块和功率放大模块；所述总线通讯模块的输入端与图形发生器
4、作为上述技术方案的进一步改进：
5、所述数模转换模块包括dac驱动电路、参考源电路、信号缓冲电路和输出反馈电路；所述参考源电路经信号缓冲电路与所述dac驱动电路相连；所述dac驱动电路的输出端与所述输出反馈电路的输入端相连。
6、所述dac驱动电路与图形发生器之间设置有信号隔离电路，用于实现图形发生器内部的fpga数字电路与dac驱动电路之间的隔离。
7、所述位置校正模块包含增益校正电路、旋转校正电路、梯形校正电路和位移校正电路；所述增益校正电路用于校正x和y轴线性增益产生误差；所述旋转校正电路用于校正x和y轴旋转产生的误差；所述梯形校正电路用于校正梯形畸变产生的误差；所述位移校正电路用于校正扫描坐标系与测量坐标系的相对误差。
8、所述增益校正电路、旋转校正电路和梯形校正电路均由四象限乘法dac构成。
9、所述增益调节模块包含增益切换电路和运放求和电路；所述增益切换电路由八选一模拟开关构成，通过模拟开关切换不同的增益通道，选择不同阻值的增益反馈电阻，然后接到运放求和电路的负反馈端，实现不同增益的放大倍数输出。
10、所述功率放大模块包含差分缓冲电路、线性功率放大电路和电流采样电路；所述差分缓冲电路接收来自增益调节模块输出的差分模拟电压信号，然后转化为线性功率放大电路输入的单端模拟电压信号；偏转线圈一端直接接到线性功率放大电路输出端，另一端接到电流采样电路并接到功率放大器的负反馈端。
11、所述电流采样电路包括采样电阻，采样电阻为金属铂电阻。
12、所述总线通讯模块通过spi总线接口与数模转换模块相连。
13、与现有技术相比，本专利技术的优点在于：
14、本专利技术的电子束偏转扫描驱动器，通过fpga总线通讯模块来实现高速通讯，通过位置校正模块补偿电子束在高速偏转下产生的各种像差和畸变，同时通过电流采样模块的电流反馈来实现闭环控制，大大提升偏转扫描的精度和稳定性；通过增益调节模块在不同大小的偏转场范围内实现最大的dac输出增益调节，进而提高扫描的分辨率；通过上述各模块的配合，进而对电子束进行高速度、高精度、高分辨率、高稳定性、大范围的扫描，实现定位精度达纳米级，扫描频率达到mhz以上，对第三代半导体芯片的小批量制造具有重大意义。
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1.一种电子束偏转扫描驱动器，其特征在于，包括总线通讯模块(10)、数模转换模块(20)、位置校正模块(30)、增益调节模块(40)和功率放大模块(50)；所述总线通讯模块(10)的输入端与图形发生器相连，所述总线通讯模块(10)的输出端分别与数模转换模块(20)的输入端和位置校正模块(30)的输入端相连；所述数模转换模块(20)的输出端和位置校正模块(30)的输出端均与增益调节模块(40)的输入端相连，所述增益调节模块(40)的输出端与所述功率放大模块(50)的输入端相连，所述功率放大模块(50)的输出端与偏转线圈相连。
2.根据权利要求1所述的电子束偏转扫描驱动器，其特征在于，所述数模转换模块(20)包括DAC驱动电路(201)、参考源电路(202)、信号缓冲电路(204)和输出反馈电路(205)；所述参考源电路(202)经信号缓冲电路(204)与所述DAC驱动电路(201)相连；所述DAC驱动电路(201)的输出端与所述输出反馈电路(205)的输入端相连。
3.根据权利要求2所述的电子束偏转扫描驱动器，其特征在于，所述DAC驱动电路(201)与图形发
4.根据权利要求1或2或3所述的电子束偏转扫描驱动器，其特征在于，所述位置校正模块(30)包含增益校正电路(301)、旋转校正电路(302)、梯形校正电路(303)和位移校正电路(304)；所述增益校正电路(301)用于校正X和Y轴线性增益产生误差；所述旋转校正电路(302)用于校正X和Y轴旋转产生的误差；所述梯形校正电路(303)用于校正梯形畸变产生的误差；所述位移校正电路(304)用于校正扫描坐标系与测量坐标系的相对误差。
5.根据权利要求4所述的电子束偏转扫描驱动器，其特征在于，所述增益校正电路(301)、旋转校正电路(302)和梯形校正电路(303)均由四象限乘法DAC构成。
6.根据权利要求1或2或3所述的电子束偏转扫描驱动器，其特征在于，所述增益调节模块(40)包含增益切换电路(401)和运放求和电路(402)；所述增益切换电路(401)由八选一模拟开关构成，通过模拟开关切换不同的增益通道，选择不同阻值的增益反馈电阻，然后接到运放求和电路(402)的负反馈端，实现不同增益的放大倍数输出。
7.根据权利要求1或2或3所述的电子束偏转扫描驱动器，其特征在于，所述功率放大模块(50)包含差分缓冲电路(501)、线性功率放大电路(502)和电流采样电路(503)；所述差分缓冲电路(501)接收来自增益调节模块(40)输出的差分模拟电压信号，然后转化为线性功率放大电路(502)输入的单端模拟电压信号；偏转线圈一端直接接到线性功率放大电路(502)输出端，另一端接到电流采样电路(503)并接到功率放大器的负反馈端。
8.根据权利要求7所述的电子束偏转扫描驱动器，其特征在于，所述电流采样电路(503)包括采样电阻，采样电阻为金属铂电阻。
9.根据权利要求1或2或3所述的电子束偏转扫描驱动器，其特征在于，所述总线通讯模块(10)通过SPI总线接口与数模转换模块(20)相连。
...【技术特征摘要】
1.一种电子束偏转扫描驱动器，其特征在于，包括总线通讯模块(10)、数模转换模块(20)、位置校正模块(30)、增益调节模块(40)和功率放大模块(50)；所述总线通讯模块(10)的输入端与图形发生器相连，所述总线通讯模块(10)的输出端分别与数模转换模块(20)的输入端和位置校正模块(30)的输入端相连；所述数模转换模块(20)的输出端和位置校正模块(30)的输出端均与增益调节模块(40)的输入端相连，所述增益调节模块(40)的输出端与所述功率放大模块(50)的输入端相连，所述功率放大模块(50)的输出端与偏转线圈相连。
2.根据权利要求1所述的电子束偏转扫描驱动器，其特征在于，所述数模转换模块(20)包括dac驱动电路(201)、参考源电路(202)、信号缓冲电路(204)和输出反馈电路(205)；所述参考源电路(202)经信号缓冲电路(204)与所述dac驱动电路(201)相连；所述dac驱动电路(201)的输出端与所述输出反馈电路(205)的输入端相连。
3.根据权利要求2所述的电子束偏转扫描驱动器，其特征在于，所述dac驱动电路(201)与图形发生器之间设置有信号隔离电路(203)，用于实现图形发生器内部的fpga数字电路与dac驱动电路(201)之间的隔离。
4.根据权利要求1或2或3所述的电子束偏转扫描驱动器，其特征在于，所述位置校正模块(30)包含增益校正电路(301)、旋转校正电路(302)、梯形校正电路(303)和位移校正电路(304)；所述增益校正电路(301)用于校正x和y轴线性增益产生误差；所述旋转校正电路...
【专利技术属性】
技术研发人员：梁文彬，谭小林，苏鑫，李杰，盛开宇，何霄，
申请(专利权)人：中国电子科技集团公司第四十八研究所，
类型：发明
国别省市：
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