CN101799635A - 一种无掩模光刻技术的曝光方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种无掩模光刻技术的曝光方法，涉及光刻技术领域。本发明利用空间光调制器(SLM)调制产生的“数字掩模”经二维交叠(X方向左右交叠和Y方向上下交叠)形成目标曝光图形，交叠处曝光图形的曝光能量为梯度变化叠加，从而获得高质量目标曝光图形。本发明提出的曝光方法解决了无掩模光刻曝光技术中的拼接问题，大大减小了曝光图形的拼接误差，同时改善了因畸变原因而导致曝光图形异常的现象。

Description

一种无掩模光刻技术的曝光方法

技术领域

本发明涉及光刻技术领域，尤其是一种无掩模光刻技术的曝光方法。

背景技术

光刻是可以在涂有光敏感介质的基板上做出图形的一种技术，可用于集成电路(IC)、平板显示(FPD)、微机电系统器件(MEMS)和其他精密器件的制造。光刻技术中的光刻设备是实现预期图形转移到基板目标区域上的一种工具。光刻设备有接触式、接近式、投影式等多种工作方式的系统装置，以上光刻技术中，共识是要使用掩模版。但随着制造集成度的提高，特征尺寸越来越小，掩模版的制作相应得越来越困难。

为了克服上述困难，无掩模光刻技术(直写技术，数字技术等)成为一种解决方法。

无掩模光刻系统可以分为两种类型，其中一种系统以空间光调制器(SLM)产生的“数字掩模”取代掩模版。通过控制SLM有源区域(反射微镜(ReflectionMicro-mirror))阵列的开(ON)和关(OFF)来产生“数字掩模”，控制方式通过算法实现。无掩模光刻技术中，产生的“数字掩模”和空间光调制器(SLM)大小有关，制作大面积预期图形需要“数字掩模”间的拼接形成，拼接误差成为影响图形质量和精度的因素之一。

发明内容

本发明的目的是提出一种无掩模光刻技术的曝光方法，以解决无掩模光刻曝光技术中的拼接问题。

为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案为：

一种无掩模光刻技术的曝光方法，照明光源发出的光入射至空间光调制器，所述空间光调制器调制入射光产生数字掩模，其特征在于：空间光调制器调制产生的数字掩模以一定缩放比例，投影在放置于可移动的曝光台的曝光基片上，控制曝光台沿二维坐标X方向左右及Y方向上下移动，则空间光调制器的数字掩模在曝光基板上形成多幅小曝光图像，所述多幅小曝光图像拼接构成目标图形，相邻的小曝光图像在X方向和Y方向上有交叠区域。

所述的无掩模光刻技术的曝光方法，其特征在于：控制空间光调制器，使空间光调制器在所述多幅小曝光图像在彼此之间的交叠区域上的曝光能量按照先等比例递增再相同比例递减变化，或者按照先等比例递减再相同比例递增变化，使得交叠区域上的曝光能量等于非交叠区域的曝光能量，完成光目标图像的曝光。

所述的无掩模光刻技术的曝光方法，其特征在于：在X方向左边交叠区域或者Y方向上方交叠区域，交叠区域的曝光能量按照需要曝光能量的一定比例1/n，2/n，......，(n-1)/n递增变化，X方向右边交叠区域或者Y方向下方交叠区域，交叠区域的曝光能量按照需要曝光能量的一定比例(n-1)/n，......，2/n，1/n递减变化(n为大于1的整数)。

本发明简单实用，易于实现，大大减小了曝光图形的拼接误差，同时改善了因畸变原因而导致曝光图形异常的现象。

附图说明

图1为本发明使用的无掩模光刻技术的曝光系统装置示意图。

图2为图1曝光台的曝光基板上曝光区域示意图。

图3为图2曝光基板曝光区域的曝光图形示意图，其中：

图3a为图2曝光基板曝光区域的曝光图形详细示意图，图3b为本发明的图3a中曝光图形拼接交叠的细节示意图。

图4为本发明的图3b中曝光图形拼接交叠区域曝光能量示意图。

具体实施方式

下面将参照附图具体说明本发明的实施方式。

图1显示本发明使用的无掩模光刻技术的曝光系统，该系统由照明光源110、光学系统I 120、空间光调制器(SLM)130、光学系统II 140、光学系统III150、曝光台170所组成。照明光源110发出光后经光学系统I 120调制后入射到空间光调制器(SLM)130，经空间光调制器(SLM)130控制产生“数字掩模”曝光图形，“数字掩模”曝光图形经光学系统II 140透射，经光学系统III150(包括缩放物镜)投影到放置在曝光台170的基板160上，从而产生目标图形。

图2显示曝光台170上曝光基板160的曝光图形场区域210；图3为曝光图形场区域210内经空间光调制器(SLM)130调制后的“数字掩模”曝光图形区域220，多个曝光图形区域220拼接形成曝光图形场区域210。图3形式曝光方法中，曝光图形区域220经曝光台170移动一个曝光图形区域220大小位移而相互拼接形成曝光图形场区域210；上述曝光方法中，为得到高质量拼接曝光图形210，对曝光台170精度要求很高，曝光台170需精确控制移动位移精度和定位精度，反之曝光图形拼接处会相离或者相交，使目标图形在拼接处产生未曝光(无曝光能量)或者过曝光(两倍曝光能量)的现象，严重影响曝光图形拼接效果，产生大的拼接误差。

为克服上述拼接问题，本发明提出一种二维交叠的曝光方法，如图3a所示；该曝光方法中，空间光调制器(SLM)130调制产生的“数字掩模”在二维方向(X方向左右交叠和Y方向上下交叠)同时进行交叠，一个曝光图形区域220内，交叠区域为该曝光图形区域的边界处，且交叠区域大小可以改变，交叠区域分为X方向交叠区域310，Y方向交叠区域320，公共交叠区域330和主图区域300，二维交叠细节图示如图4b所示，优化交叠区域大小，在保证高产出曝光目标图形条件下，得到合适的交叠区域大小数值；空间光调制器(SLM)130调制产生的“数字掩模”曝光图形区域220间以此交叠区域大小数值相互交叠形成曝光图形场区域210。

图3b二维交叠细节图示中，公共交叠区域330为X方向左右交叠和Y方向上下交叠公共交叠处，交叠区域大小随X方向交叠区域310大小和Y方向交叠区域大小的变化而变化，主图区域330为曝光图形区域220未交叠曝光图形区域。

图4是图3b中曝光图形拼接交叠区域曝光能量图示，拼接交叠处(X方向左右交叠和Y方向上下交叠)曝光图形的曝光能量按照等比例递增和相同比例递减或者等比例递减和相同比例递增的梯度方式变化相互叠加；比如在X方向左边交叠区域或者Y方向上边交叠区域，交叠区域的曝光能量按照需要曝光能量的一定比例(1/n，2/n，......，(n-1)/n)递增变化(n为大于1的整数)，X方向右边交叠区域或者Y方向下边交叠区域，交叠区域的曝光能量按照需要曝光能量的一定比例((n-1)/n，......，2/n，1/n)递减变化(n为大于1的整数)，使得交叠区域上的曝光能量等于非交叠区域的曝光能量，完成光目标图像的曝光。图4中，X方向左右交叠能量叠加区域410，Y方向上下交叠能量叠加区域420，公共交叠能量叠加区域430和主图能量叠加区域400，比例数值大小可以经过工艺方法进行优化；同时，因曝光图形区域220之间相互交叠并由能量梯度叠加拼接形成曝光图形场区域210，曝光图形拼接处若出现相离或者相交，拼接处曝光图形未曝光(无曝光能量)或者过曝光(两倍曝光能量)现象得到了很好的改善，减小了曝光图形的拼接误差，使得交叠区域上的曝光能量尽可能接近非交叠区域的曝光能量，可以得到高质量的曝光图形。

此外，本发明提出的二维交叠曝光方法的一个曝光图形区域220内，交叠区域为该曝光图形区域的边界处，且交叠区域大小可以改变，同时改善了曝光图形边缘区域镜头畸变原因对曝光图形的影响。

Claims (3)

1.一种无掩模光刻技术的曝光方法，照明光源发出的光入射至空间光调制器，所述空间光调制器调制入射光产生数字掩模，其特征在于：空间光调制器调制产生的数字掩模以一定缩放比例，投影在放置于可移动的曝光台的曝光基片上，控制曝光台沿二维坐标X方向左右及Y方向上下移动，则空间光调制器的数字掩模在曝光基板上形成多幅小曝光图像，所述多幅小曝光图像拼接构成目标图形，相邻的小曝光图像在X方向和Y方向上有交叠区域。

2.根据权利要求1所述的无掩模光刻技术的曝光方法，其特征在于：控制空间光调制器，使空间光调制器在所述多幅小曝光图像在彼此之间的交叠区域上的曝光能量按照先等比例递增再相同比例递减变化，或者按照先等比例递减再相同比例递增变化，使得交叠区域上的曝光能量等于非交叠区域的曝光能量，完成光目标图像的曝光。

3.根据权利要求2所述的无掩模光刻技术的曝光方法，其特征在于：在X方向左边交叠区域或者Y方向上方交叠区域，交叠区域的曝光能量按照需要曝光能量的一定比例1/n，2/n，……，(n-1)/n递增变化(n为大于1的整数)，X方向右边交叠区域或者Y方向下方交叠区域，交叠区域的曝光能量按照需要曝光能量的一定比例(n-1)/n，……，2/n，1/n递减变化(n为大于1的整数)。

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