CN101826127B - 一种将gdsⅱ文件转换为无掩模光刻机曝光数据的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种将GDSII文件转换为无掩模光刻机曝光数据的方法。首先将GDSII中的矢量图形统一转换为多边形，再将每层大图分解为一系列曝光区域。将曝光区域中的多边形利用四叉树图形分割法将其分解为矩形，再将一个曝光区域的图形存储为几个位图文件，借助光刻机平台的高精度性，实现了用低分辨率位图曝光出高分辨率图形的效果。
Description
技术领域
本发明涉及图像处理和光刻技术领域，具体为一种将GDSII文件转换为无掩模光刻机曝光数据的方法。
背景技术
光刻技术是用于在衬底表面上印刷具有一定特征的构图。这样的衬底可用做制造半导体器件、多种集成电路、平面显示器(例如液晶显示器)、电路板、生物芯片、微机械电子芯片、光电子线路芯片等的基片。经常使用的基片为表面涂有光敏感介质的半导体晶片或玻璃基片。
在光刻过程中，晶片放置在晶片台上，通过处在光刻设备内的曝光装置，将特征构图投射到晶片表面。半导体行业使用的传统分步重复式或分步扫描式光刻工具，利用分划板将特征构图在各个场一次性的投影或扫描到晶片上，一次曝光或扫描一个场。然后通过移动晶片来对下一个场进行重复性的曝光过程。传统的光刻系统通过重复性曝光或扫描过程，实现高产出额的精确特征构图的印刷。
为了在晶片上制造器件，需要多个分划板。由于特征尺寸的减少以及对于较小特征尺寸的精确公差需求的原因，这些分划板对于生产而言成本很高，耗时很长，从而使利用分划板的传统晶片光刻制造成本越来越高，非常昂贵。
无掩模(如直接写或数字式等)光刻系统相对于传统使用分划板的方法，在光刻方面提供了许多益处。无掩模系统使用空间图形发生器(SLM)来代替分划板，SLM主要包含一个投影设备，如空间微镜阵列(DMD)或液晶显示器(LCD)。
无掩模光刻系统的特征图形由SLM的投影设备产生。以DMD为例，DMD的空间微镜阵列包含很多微小镜面，这些微小镜面可以独立寻址单独受控以不同的倾斜方向反射照射的光束，以产生空间光强调制。通过光学投影元件，这些空间微镜阵列以一定的放大倍率M(通常M＜1)投影到光敏感元件的衬底上，产生特征构图。无掩模技术虽然成本较低，使用方便，但在实际应用于光刻GDSII文件时，往往会遇到GDSII图形的精度远大于无掩模光刻系统的曝光精度的问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种将GDSII文件转换为无掩模光刻机曝光数据的方法，以解决由于传统的GDSII图形精度远大于无掩模光刻系统的曝光精度而导致的不能准确光刻的问题。
为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案为：
一种将GDSII文件转换为无掩模光刻机曝光数据的方法，其特征在于：包括以下步骤：
(1)在计算机中，将待曝光的GDSII文件原图转换为只包含多个多边形的矢量图形，并以任意点为原点建立二维坐标系；
(2)将步骤(1)得到的矢量图形分别按水平和竖直方向分割为多个面积相等的曝光区域；
(3)采用四叉图形搜索树，将所述矢量图形中的所有多边形分别划分到其所在的曝光区域中；
(4)采用四叉树图形分割法，将每个曝光区域中的多边形分别分解为矩形，分解得到的矩形的长度是x方向分辨率降低系数的整数倍，分解得到的矩形的宽度是y方向分辨率降低系数的整数倍；
(5)将每个曝光区域中的矩形按照x方向偏移量和y方向偏移量进行分组，x方向偏移量和y方向偏移量均相同的矩形分为一个组；
(6)在计算机中，将步骤(5)中每个曝光区域中划分后的多组矩形，分别转换为无掩模光刻机适用的低分辨率位图文件。
所述的一种将GDSII文件转换为无掩模光刻机曝光数据的方法，其特征在于：所述步骤(4)中，分解得到的矩形通过合并可复原成原多变形，复原后的多边形无精度损失；所述分解得到的矩形中，采用消除锯齿法，将位于边界的矩形进行重叠后再次分解，二次分解得到的矩形在多边形边缘处有重叠。
所述的一种将GDSII文件转换为无掩模光刻机曝光数据的方法，其特征在于：步骤(4)中，所述分辨率降低系数由无掩模光刻机设定的曝光精度和无掩模光刻机中空间图形发生器所能曝光的最小尺寸决定；
所述x方向的分辨率降低系数为：无掩模光刻机中空间图形发生器在x方向所能曝光的最小尺寸除以无掩模光刻机设定的x方向的曝光精度，其余数向上取整；
所述y方向的分辨率降低系数为：无掩模光刻机中空间图形发生器在y方向所能曝光的最小尺寸除以无掩模光刻机设定的y方向的曝光精度，其余数向上取整。
所述的一种将GDSII文件转换为无掩模光刻机曝光数据的方法，其特征在于：步骤(5)中，
x方向偏移量＝矩形左上角的x坐标％x方向分辨率降低系数，
y方向偏移量＝矩形左上角的y坐标％y方向分辨率降低系数，
式中％表示求余数运算。
本发明的方法能够有效而准确地将GDSII文件转换为无掩模光刻机曝光数据，解决了GDSII图形的精度大于无掩模光刻机的曝光精度带来的不能准确光刻的问题，最终实现了用低分辨率图形呈现高分辨率图形的效果，同时实现了用无掩模光刻机中低分辨率的空间图形发生器曝光出高分辨率图形的效果。
附图说明
图1为GDSII文件的逻辑结构图。
图2为切割后的GDSII文件的逻辑结构图。
图3为采用四叉树图形分割法进行位图转换后的多边形示意图。
图4为采用消除锯齿法虎的多边形示意图。
具体实施方式
如图1所示，每个Layer(层)包含一些矢量图形。由于GDSII原文件中所定义的图形精度通常远大于所要求的曝光精度，首先要将这些矢量图形缩小一定倍数以降低分辨率。然后将GDSII图形中出现的所有矢量图形都转换为多边形，以便于进行算法处理。
由于无掩模光刻机的空间图形发生器(SLM)接收的位图文件的大小是确定的(例如800×600，1024×768，1400×1200)，同时每层的图形尺寸非常之大，所以需要将每个Layer切割为一系列较小的曝光区域，切割后的GDSII文件结构如图2所示。
接下来需要确定每个曝光区域中包含哪些多边形，本发明采用四叉图形搜索树进行快速判定一个多边形是否和一个矩形曝光区域相交。使用四叉树，即可以将一层中的全部多边形快速划分到各个曝光区域中。
对于一个曝光区域，可能被划分给它的某些多边形部分超过了这个曝光区域的边界，故需要对多边形进行裁剪。由于多边形被裁剪之后仍然是多边形，所以最终要处理的对象就是一个矩形曝光区域和在这个曝光区域内部的多边形。
由于最终的结果必须位图文件，所以将一个曝光区域内的多边形栅格化后就可以直接转换为位图。但是由于SLM的分辨率较低，直接转换的位图文件无法满足精度要求。所以需要一种特殊的方法将一个曝光区域内的多边形转换为位图。
位图转换技术涉及低分辨率图像呈现高分辨率图像的技术，本发明采用四叉树图形分割法来实现位图转换。
使用四叉树图形分割法进行位图转换后，会产生很大的锯齿，如图3所示。消除锯齿的方法是要处理四叉树图形分割产生的边界矩形，对边界矩形进行“重叠再分解”可以消除锯齿，消除锯齿后的效果如图4所示。从图3、4中可以看出，斜率越是接近+1和-1的边处矩形重叠的次数越多，反之越少。
将分解得到的矩形进行分组，分组方法为：将矩形左上顶点坐标x值除以边界矩形的宽(也就是最小规格宽度或者x方向分辨率降低系数)得到x偏移，将左上顶点坐标y值除以边界矩形的高得到y偏移。x偏移和y偏移都相同的矩形分在一组。最后将所有矩形缩小一定倍率，然后按组存储为位图文件，即可作为曝光数据进行曝光。
在用光刻机曝光时，对于x偏移和y偏移不是0的图片，移动平台以到达原重叠位置即可复原图形。最终实现了用低分辨率图形呈现高分辨率图形的效果，同时实现用低分辨率的SLM曝光出高分辨率图形的效果。
Claims (2)
1.一种将GDSII文件转换为无掩模光刻机曝光数据的方法，其特征在于：
包括以下步骤：
(1)在计算机中，将待曝光的GDSII文件原图转换为只包含多个多边形的矢量图形，并以任意点为原点建立二维坐标系；
(2)将步骤(1)得到的矢量图形分别按水平和竖直方向分割为多个面积相等的曝光区域；
(3)采用四叉图形搜索树，将所述矢量图形中的所有多边形分别划分到其所在的曝光区域中；
(4)采用四叉树图形分割法，将每个曝光区域中的多边形分别分解为矩形，分解得到的矩形的长度是x方向分辨率降低系数的整数倍，分解得到的矩形的宽度是y方向分辨率降低系数的整数倍；
所述分辨率降低系数由无掩模光刻机设定的曝光精度和无掩模光刻机中空间图形发生器所能曝光的最小尺寸决定；
所述x方向的分辨率降低系数为：无掩模光刻机中空间图形发生器在x方向所能曝光的最小尺寸除以无掩模光刻机设定的x方向的曝光精度，其余数向上取整；
所述y方向的分辨率降低系数为：无掩模光刻机中空间图形发生器在y方向所能曝光的最小尺寸除以无掩模光刻机设定的y方向的曝光精度，其余数向上取整；
(5)将每个曝光区域中的矩形按照x方向偏移量和y方向偏移量进行分组，x方向偏移量和y方向偏移量均相同的矩形分为一个组；
x方向偏移量＝矩形左上角的x坐标％x方向分辨率降低系数，
y方向偏移量＝矩形左上角的y坐标％y方向分辨率降低系数，
式中％表示求余数运算；
(6)在计算机中，将步骤(5)中每个曝光区域中划分后的多组矩形，分别转换为无掩模光刻机适用的低分辨率位图文件。
2.根据权利要求1所述的一种将GDSII文件转换为无掩模光刻机曝光数据的方法，其特征在于：所述步骤(4)中，分解得到的矩形通过合并可复原成原多边形，复原后的多边形无精度损失；所述分解得到的矩形中，采用消除锯齿法，将位于边界的矩形进行重叠后再次分解，二次分解得到的矩形在多边形边缘处有重叠。
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