CN103412467B - 沿扫描方向进行均匀性补偿装置及利用该装置进行均匀性补偿方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种沿扫描方向进行均匀性补偿装置及利用该装置进行均匀性补偿方法，其中该装置包括使用空间光调制器作为图形发生器的扫描式曝光系统和检测扫描式曝光系统成像后的沿X轴方向的一维光强度分布信息的光测器，还包括有处理光测器信号并通过相应计算得到均匀性补偿图像的处理器，该处理器将计算得到的均匀性补偿图像加载到空间光调制器的扫描路径上，使空间光调制器改变图像的扫描路径，从而改变沿扫描路径的光强积分并实现整个图形曝光区域的光能量一致。

Description

沿扫描方向进行均匀性补偿装置及利用该装置进行均匀性补偿方法
【技术领域】
本发明涉及一种沿扫描方向进行均匀性补偿装置及利用该装置进行均匀性补偿方法。
【背景技术】
专利《一种采用灰度补偿制提高光刻曝光能量均匀性的方法》，专利申请号：200810018928.7。在该方法中，需要空间光调制器对每个像素进行相位或灰度的处理，还需要在垂直于光轴方向增加补偿板，也需要对空间光调制器的各像面位置的光输出进行时间调制。增加了空间光调制器件的电路控制系统对数据处理的压力。
【发明内容】
本发明目的是克服了现有技术的不足，提供一种轻易提高光刻扫描曝光过程的均匀性，易于实现，效果好的沿扫描方向进行均匀性补偿装置。
本发明另一目的是克服了现有技术的不足，提供一种轻易提高光刻扫描曝光过程的均匀性，易于实现，效果好的沿扫描方向进行均匀性补偿方法。
本发明是通过以下技术方案实现的：
沿扫描方向进行均匀性补偿装置，其特征在于包括使用空间光调制器作为图形发生器的扫描式曝光系统和检测扫描式曝光系统成像 后的沿X轴方向的一维光强度分布信息的光测器，还包括有处理光测器信号并通过相应计算得到均匀性补偿图像的处理器，该处理器将计算得到的均匀性补偿图像加载到空间光调制器的扫描路径上，使空间光调制器改变图像的扫描路径，从而改变沿扫描路径的光强积分并实现整个图形曝光区域的光能量一致。
如上所述的沿扫描方向进行均匀性补偿装置，其特征在于所述空间光调制器排列有像素开关，在曝光扫描过程中，固定改变空间光调制器沿扫描路径上部分像素的开关状态即可改变沿扫描路径的光强积分并实现整个图形曝光区域的光能量一致。
如上所述的沿扫描方向进行均匀性补偿装置，其特征在于所述空间光调制器为单块或多块拼接扫描。
如上所述的沿扫描方向进行均匀性补偿装置，其特征在于所述检测扫描式曝光系统的曝光过程是通过图像扫描方式实现的，且扫描路径是沿直线进行的，其扫描方向是沿空间光调制器正扫描进行，或者是沿空间光调制器以任意角度斜扫描进行。
如上所述的沿扫描方向进行均匀性补偿装置，其特征在于所述检测扫描式曝光系统包括有激光照明光源101、聚光系统102、反射系统103、空间光调制器104、成像系统105及目标107；所述激光照明光源101经过均匀化后，经过聚光系统102，再经过反射系统103，入射到空间光调制器104上，空间光调制器104将入射光调制后经成像系统105成像在目标107处。
沿扫描方向进行均匀性补偿办法，其特征在于包括有如下步骤：
A、所述检测扫描式曝光系统包括有激光照明光源101、聚光系统102、反射系统103、空间光调制器104、成像系统105及目标107；所述激光照明光源101经过均匀化后，经过聚光系统102，再经过反射系统103，入射到空间光调制器104上，空间光调制器104将入射光调制后经成像系统105成像在目标107处；之后，用光测试工具在目标107处得到沿X方向的一维光强度分布信息P；
B、将步骤A得到的光强分布信息P对图像扫描路径进行平均化，设扫描路径长度分布为S，计算方法如下：平均化后的功率分布P0=P/S；
C、从光强分布值P中找到一个最小光强值Pmin；得到一组新的光强分布值Pt=P-Pmin，则补偿分布结果K=Pt/P0,即K=(P-Pmin)×S/P，K表示的是沿扫描路径方向，每列需要关闭的像素开关数量分布，即每列需要关闭的像素数；
D、将K输出到空间光调制器上，并且再次重复前面的步骤，将可以得到均匀性补偿的预期效果。
如上沿扫描方向进行均匀性补偿办法，其特征在于所述光测试工具为对应波长范围的光积算器或光功率计等光能量测试仪器。
与现有技术相比，本发明有如下优点：
本装置是沿图像的扫描路径积分测量出各列光强积分值，再对列光强分布结果进行曲线拟合，根据拟合结果，再使用空间光调制器，改变图像的扫描路径，从而改变沿扫描路径积分的光强分布。该装置处理既不需要在垂直于光轴方向增加任何补偿板，也不需要对空间光 调制器的各像面位置光的输出进行时间调制。
同时，该装置处理的是一维的光强分布结果，处理的数据量较一般方法降低了很多倍。因此，它能够轻易的提高光刻扫描曝光过程的均匀性，又易于实现，大大降低了光刻照明系统的设计及装调难度。
【附图说明】
图1是检测扫描式曝光系统的示意图。
图2是本发明各个光强分布示意图。
图3是本发明原理示意图。
【具体实施方式】
下面结合附图对本发明进行详细说明：
沿扫描方向进行均匀性补偿装置，包括使用空间光调制器作为图形发生器的扫描式曝光系统和检测扫描式曝光系统成像后的沿X轴方向的一维光强度分布信息的光测器。该光测器为采用探测光强、光功率、光能量等仪器获取沿扫描方向各列的光强值。在本实施例中，本光测器采用紫外光积算器或光功率计。此外，本发明还包括有处理光测器信号并通过相应计算得到均匀性补偿图像的处理器。该处理器将计算得到的均匀性补偿图像加载到空间光调制器的扫描路径上，使空间光调制器改变图像的扫描路径，从而改变沿扫描路径的光强积分并实现整个图形曝光区域的光能量一致。此外，所述空间光调制器为单块或多块拼接扫描。
空间光调制器是一类能将信息加载于一维或两维的光学数据场上，以便有效的利用光的固有速度、并行性和互连能力的器件。这类 器件可在随时间变化的电驱动信号或其他信号的控制下，改变空间上光分布的振幅或强度、相位、偏振态以及波长，或者把非相干光转化成相干光。由于它的这种性质，可作为实时光学信息处理、光计算和光学神经网络等系统中构造单元或关键的器件。
进一步来说，所述空间光调制器排列有像素开关，在曝光扫描过程中，固定改变空间光调制器沿扫描路径上部分像素的开关状态即可改变沿扫描路径的光强积分并实现整个图形曝光区域的光能量一致。
所述检测扫描式曝光系统的曝光过程是通过图像扫描方式实现的，且扫描路径是沿直线进行的，其扫描方向是沿空间光调制器正扫描进行，或者是沿空间光调制器以任意角度斜扫描进行。
沿扫描方向进行均匀性补偿办法，包括有如下步骤：
（1）所述检测扫描式曝光系统包括有激光照明光源101、聚光系统102、反射系统103、空间光调制器104、成像系统105及目标107。所述激光照明光源101经过均匀化后，经过聚光系统102，再经过反射系统103，入射到空间光调制器104上，空间光调制器104将入射光调制后经成像系统105成像在目标107处。之后，用紫外光积算器或光功率计等光测试工具在目标107处得到沿X方向的一维光强度分布信息P，图2中的曲线301表示补偿前的光强分布。
（2）将步骤(1)得到的光强分布信息P对图像扫描路径进行平均化，设扫描路径长度分布为S，图2中的曲线302所示。计算方法如下：平均化后的功率分布P0=P/S。
（3）从光强分布值P中找到一个最小光强值Pmin；得到一组新的 光强分布值Pt=P-Pmin，图2中的曲线303所示。则补偿分布结果K=Pt/P0,即K=(P-Pmin)×S/P，K表示的是沿扫描路径方向，每列需要关闭的像素开关数量分布，即每列需要关闭的像素数，图2中的曲线304所示。
（4）将K输出到空间光调制器上，并且再次重复前面的步骤，将可以轻易的将均匀性补偿到预期效果，图2中的线305所示为最终补偿后光强分布结果。
在无掩模曝光系统中，根据得到的均匀性补偿K值，关闭空间光调制器沿扫描方向上相应数目的像素开关，实际是改变了光刻扫描图形在空间光调制器上的扫描路径。如图3所示，沿扫描方向203进行扫描，每列只需关闭空间光调制器相应数量的像素开关即可，而不需要限制关闭像素在扫描方向上的位置。此方法避免直接控制光调制器每个像素202开关的打开时间，可直接将K值所表征的图2中的304的补偿图形加载到空间光调制器(图3中201所示)的扫描路径上即可。
上述的聚光系统102可为聚光的透镜组。反射系统103为平面反射镜。成像系统105为透镜成像组。目标107是为成像的显示处。

Claims (5)

1.沿扫描方向进行均匀性补偿装置，其特征在于包括使用空间光调制器作为图形发生器的扫描式曝光系统和检测扫描式曝光系统成像后的沿X轴方向的一维光强度分布信息的光测器，还包括有处理光测器信号并通过相应计算得到均匀性补偿图像的处理器，该处理器将计算得到的均匀性补偿图像加载到空间光调制器的扫描路径上，使空间光调制器改变图像的扫描路径，从而改变沿扫描路径的光强积分并实现整个图形曝光区域的光能量一致，所述检测扫描式曝光系统包括有激光照明光源(101)、聚光系统(102)、反射系统(103)、空间光调制器(104)、成像系统(105)及目标(107)；所述激光照明光源(101)经过均匀化后，经过聚光系统(102)，再经过反射系统(103)，入射到空间光调制器(104)上，空间光调制器(104)将入射光调制后经成像系统(105)成像在目标(107)处；之后，用光测试工具在目标(107)处得到沿X方向的一维光强度分布信息P；将得到的光强分布信息P对图像扫描路径进行平均化，设扫描路径长度分布为S，计算方法如下：平均化后的功率分布P0＝P/S；从光强分布值P中找到一个最小光强值Pmin；得到一组新的光强分布值Pt＝P-Pmin，则补偿分布结果K＝Pt/P0,即K＝(P-Pmin)×S/P，K表示的是沿扫描路径方向，每列需要关闭的像素开关数量分布，即每列需要关闭的像素数；将K输出到空间光调制器上，并且再次重复前面的步骤，将可以得到均匀性补偿的预期效果。
2.根据权利要求1所述的沿扫描方向进行均匀性补偿装置，其特征在于所述空间光调制器排列有像素开关，在曝光扫描过程中，固定改变空间光调制器沿扫描路径上部分像素的开关状态即可改变沿扫描路径的光强积分并实现整个图形曝光区域的光能量一致。
3.根据权利要求1或2所述的沿扫描方向进行均匀性补偿装置，其特征在于所述空间光调制器为单块或多块拼接扫描。
4.根据权利要求1或2所述的沿扫描方向进行均匀性补偿装置，其特征在于所述检测扫描式曝光系统的曝光过程是通过图像扫描方式实现的，且扫描路径是沿直线进行的，其扫描方向是沿空间光调制器正扫描进行，或者是沿空间光调制器以任意角度斜扫描进行。
5.根据权利要求1所述的沿扫描方向进行均匀性补偿装置，其特征在于所述光测试工具为对应波长范围的光积算器或光功率计等光能量测试仪器。
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