CN102902164B - 直写式光刻机在步进式曝光时的二维拼接处理方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种二值步进式光刻机的二维拼接处理方法，包括有使用空间光调制器(SLM，Spatial Light Modulator)作为图形发生器的无掩模光刻系统，通过控制精密平台在每个曝光位置都做“Z”字形的4次交叠曝光，使最终刻蚀后的图形在所有的拼接位置达到良好的拼接效果。
Description
技术领域
本发明涉及直写式光刻机的步进式曝光控制领域，尤其涉及一种直写式光刻机在步进式曝光时的二维拼接处理方法。
背景技术
光刻技术是用于在基底表面上印刷具有特征的构图。这样的基底可包括用于制造半导体器件、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芯片。
在步进式曝光过程中，基底放置在精密移动平台的基底台上，通过处在光刻设备内的曝光装置和平台的步进式运动，将特征构图投射到基底表面的指定位置。为了实现高精度曝光，各个视场之间的二维拼接显得尤其重要。
对于上述直写式光刻机，为了达到良好的二维拼接效果，在拼接处仅靠一次拼接明显是不行的，所以就需要在拼接处设置适当的重叠区域。一般的处理方法是用灰度曝光的方式实现拼接处的处理。而在无灰度的情况下，重叠区域的接受到的能量就会是非重叠区域的能量累加和。所以，如何处理拼接区域的能量，使得重叠区域和非重叠区域接受到的能量保持一致就成了在单色位图曝光过程中解决拼接问题的主要研究方向。
发明内容
本发明的目的是提供一种直写式光刻机在步进式曝光时的二维拼接处理方法，以解决其在使用单色位图步进式曝光时的二维拼接问题。
为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案为：
一种直写式光刻机在步进式曝光时的二维拼接处理方法，其特征在于：直写式光刻机包括有曝光光源、图形发生器、安装于移动平台上的基底，曝光光源、二值图形发生器之间安装有光学集光系统；图形发生器与基底之间设有倾斜的分束器与可更换的透镜，分束器的反射光再经反射镜进入CCD相机，CCD相机外接计算机； 具体的拼接处理方法包括以下步骤：
（1）将需要曝光的图形拆分成多个空间光调制器视场大小的单色位图；
（2）通过控制移动平台的步进运动，使空间光调制器在基底上的投影也做步进式叠加运动；
（3）移动平台首先移动到起始曝光位置，从步骤（1）的结果中查找当前位置的图片并发送到空间光调制器中显示，完成单次曝光；
（4）然后沿X方向步进半个空间光调制器宽度的距离再次曝光；
（5）再沿X轴回退半个空间光调制器宽度的距离同时沿Y方向步进半个空间光调制器高度的距离再次曝光；
（6）最后沿X方向步进半个空间光调制器宽度的距离再次曝光，在每个曝光位置，平台都做Z字形轨迹运动，共需要完成4次曝光，自此完成了一个曝光位置的曝光；
（7）移动平台移动到下一个曝光位置，重复步骤（3）-（6），完成该位置的曝光；
（8）重复步骤（7），直至完成整个基底的曝光。
本发明中，拆分曝光图形的软件可以使用任何编程工具进行开发，主要就是按一定的精度和本发明中平台的运动逻辑将曝光图形拆分成一系列有序的单色位图列表，每个拆分出来的位图都与一个空间光调制器在基底上的投影大小保持一致。
所述空间光调制器宽度方向与平台X轴平行。其包括一个可独立寻址和控制的像素阵列，每个像素可以对透射、反射或衍射的光线产生包括相位、灰度方向或开关状态的调制。
所述平台X轴与Y轴垂直，可由软件驱动实现纳米级定位精度。
所述空间光调制器宽度和高度分别是指空间光调制器显示的图像在基底上投影的宽度和高度。
本发明的优点在于：
本发明解决了在实际曝光过程中拼接处可能出现的开路或者短路情况，从而提高了光刻机的图形质量。
附图说明
图1是与本发明相关的无掩模光刻系统的模型图。
图2是本发明实现软件拆分曝光图形的逻辑示意图（图中，白色方框代表单个空间光调制器在基底上的投影面积）。
图3是本发明实现的二维拼接曝光模型图（图中，标号为100的区域为实际有效曝光区域，黑框表示单次曝光区域）。
具体实施方式
一种二值步进式光刻机的二维拼接处理方法，直写式光刻机包含曝光光源1、图形发生器3、安装于精密移动平台上6的基底7，曝光光源1、图形发生器3之间安装有光学集光系统2；图形发生器3与基底7之间设有倾斜的分束器4与可更换的透镜5，分束器4的反射光再经反射镜8进入CCD相机9，CCD相机9外接计算机10；
具体拼接处理方法包含以下步骤：
(1) 将需要曝光的图形拆分成多个空间光调制器视场大小的单色位图；
(2) 向空间光调制器发送第一张拆分过后的图片，将平台移动到曝光起始点P(x, y)位置，打开曝光光源进行单次曝光，完成之后关闭曝光光源；
(3) 控制平台沿X轴方向移动半个空间光调制器宽度的距离，到达点P(x + SLM_WIDTH/2, y)，向空间光调制器发送第二张拆分过后的图片，再次打开曝光光源进行单次曝光；
(4) 控制平台移动到点P(x, y + SLM_HEIGHT / 2)，向空间光调制器发送第三张拆分过后的图片，完成单次曝光；
(5) 控制平台移动到点P(x + SLM_WIDTH / 2, y + SLM_HEIGHT / 2)，向空间光调制器发送第四张图片，完成单次曝光；
(6) 控制平台移动到下一个曝光位置P(x + SLM_WIDTH, y + SLM_HEIGHT)，重复步骤（2）-(5)，完成该点曝光；
重复步骤6，直至完成整个基底的曝光。
Claims (2)
1.一种直写式光刻机在步进式曝光时的二维拼接处理方法，其特征在于：直写式光刻机包括有曝光光源、图形发生器、安装于移动平台上的基底，曝光光源、二值图形发生器之间安装有光学集光系统；图形发生器与基底之间设有倾斜的分束器与可更换的透镜，分束器的反射光再经反射镜进入CCD相机，CCD相机外接计算机； 具体的拼接处理方法包括以下步骤：
（1）将需要曝光的图形拆分成多个空间光调制器视场大小的单色位图；
（2）通过控制移动平台的步进运动，使空间光调制器在基底上的投影也做步进式叠加运动；
（3）移动平台首先移动到起始曝光位置，从步骤（1）的结果中查找当前位置的图片并发送到空间光调制器中显示，完成单次曝光；
（4）然后沿X方向步进半个空间光调制器宽度的距离再次曝光；
（5）再沿X轴回退半个空间光调制器宽度的距离同时沿Y方向步进半个空间光调制器高度的距离再次曝光；
（6）最后沿X方向步进半个空间光调制器宽度的距离再次曝光，在每个曝光位置，平台都做Z字形轨迹运动，共需要完成4次曝光，自此完成了一个曝光位置的曝光；
（7）移动平台移动到下一个曝光位置，重复步骤（3）-（6），完成该位置的曝光；
（8）重复步骤（7），直至完成整个基底的曝光；
所述的空间光调制器宽度方向与移动平台的X轴平行。
2.根据权限要求书1所述的二维拼接方法，其特征在于：所述的所述空间光调制器宽度和高度分别是指空间光调制器显示的图像在基底上投影的宽度和高度。
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