CN105242497B - 具有抗拼接撕裂用于激光直写成像设备的扫描曝光方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种具有抗拼接撕裂用于激光直写成像设备的扫描曝光方法，解决了在实际曝光过程中的拼接撕裂问题，从而提高了激光直写成像设备的图形质量，降低了激光直写成像设备对精密运动平台性能的依赖。所述方法包括：测量精密运动平台步进轴的Yaw值曲线；通过查Yaw值曲线获取第一个条带的曝光起始点的Yaw值；通过查Yaw值曲线获取第N个条带的曝光起始点的Yaw值；使用Yaw值之差作为条带N在扫描曝光时的扫描修正角；对扫描结束点的坐标进行修正，控制精密运动平台以失量运动的方式从条带曝光起始点扫描到条带曝光结束点；重新计算下一个条带的曝光起始点，然后控制精密运动平台移动到下一个条带的曝光起始点；重复上述步骤，直到完成整个基底的曝光。

Description

具有抗拼接撕裂用于激光直写成像设备的扫描曝光方法

技术领域

本发明涉及直写式光刻设备的扫描曝光控制技术领域，具体涉及一种用于激光直写成像设备具有抗拼接撕裂的扫描曝光方法。

背景技术

如图2所示，精密运动平台的Yaw值是衡量定位平台动态特性的一个重要指标，其主要取决于几个因素：导轨本身的精密程度、导轨安装调试的效果、光栅尺和导轨的搭配效果等，Yaw值在PCB直写光刻领域的主要影响为：影响内外层对准的精度，且影响曝光图形的变形。

在以住的扫描曝光中，扫描运动都是沿精密运动平台的扫描轴做单轴运动，这样就一定会受到精密运动平台步进轴Yaw值的影响，使相邻条带之间存在拼接撕裂的问题，如果平台步进轴的Yaw值偏大，就不能制作出合格的板子。

发明内容

本发明提供一种直写式光刻设备拼接撕裂问题的解决方法，从而降低直写式光刻设备对精密运动平台步进轴Yaw值指标的依赖程度，降低机台装调难度。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

一种具有抗拼接撕裂用于激光直写成像设备的扫描曝光方法，所述激光直写成像设备包括精密运动平台，所述扫描曝光方法包括如下步骤：

1)测量精密运动平台步进轴的坐标与Yaw值对应关系曲线，并将该曲线存储到激光直写成像设备的曝光软件中；

2)设第一个条带的曝光起始点步进轴坐标为x₀，扫描轴坐标为y₀，通过查Yaw值曲线获取x₀点的Yaw值为α₀，单位为弧度；

3)设第N个条带的曝光起始点步进轴坐标为x_n，扫描轴坐标为y_n，条带结束点理论坐标为(x_n，y_n1)，通过查Yaw值曲线获取x_n点的Yaw值为α_n，单位为弧度；

4)使用第N个条带相对于第一个条带的步进轴Yaw值之差作为条带N在扫描曝光时需要修正的扫描修正角α，其值为α＝α_n-α₀；

5)根据步骤4)计算出来的扫描修正角α，对扫描结束点的坐标进行如下修正：

x_n2＝x_n-(y_n1-y_n)*sin(α)

y_n2＝y_n+(y_n1-y_n)*cos(α)

6)控制精密运动平台以失量运动的方式从条带曝光起始点(x_n，y_n)扫描到条带曝光结束点(x_n2，y_n2)；

7)根据每个条带的实际宽度和高度，重新计算下一个条带的曝光起始点(x_(n+1)，y_(n+1))，然后控制精密运动平台移动到下一个条带的曝光起始点；

8)重复步骤3)至7)，直到完成整个基底的曝光。

优选地，步骤1)中，所述精密运动平台步进轴的坐标与Yaw值对应的关系曲线通过激光干涉仪进行测量。

由以上技术方案可知，本发明解决了在实际曝光过程中的拼接撕裂问题，从而提高了激光直写成像设备的图形质量，降低了激光直写成像设备对精密运动平台性能的依赖。

附图说明

图1为本发明中激光直写成像设备的结构示意图；

图2为精密运动平台动态特性示意图；

图3为步进轴Yaw值曲线的示意图；

图4为扫描曝光过程中场内拼接重叠，场间拼接撕裂问题示意图；

图5是扫描曝光过程中场内拼接撕裂，场间拼接重叠问题示意图；

图6是以失量扫描方式校正过后的拼接结果示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的一种优选实施方式作详细的说明。

如图1所示，所述激光直写成像设备包括曝光光源1、多个图形发生器2以及安装于精密运动平台3上的真空吸盘4，所述曝光光源1与图形发生器2之间设置有光学系统，所述多个图形发生器在水平方向均匀分布于真空吸盘的上方，所述精密运动平台带动真空吸盘在平面内做水平的步进运动和垂直的扫描运动，通过精密运动平台的多次步进和扫描运动将一幅完整的图像曝光到真空吸盘上的基底5上。

精密运动平台3是步进轴和扫描轴组成的一套定位系统，一般扫描轴在最下面，步进轴装在扫描轴的滑块上，真空吸盘安装在步进轴的滑块上。

在精密运动平台的每次扫描运动完成一个条带的曝光，然后通过步进运动完成下一个条带的曝光，两个相邻条带之间需要做拼接处理，同一个图形发生器的每个条带之间的拼接称为场内拼接，相邻两个图形发生器之间的拼接称为场间拼接。

由于精密运动平台步进轴Yaw值的影响，平台每步进一次，都会带动真空吸盘都会沿中心旋转一个角度，该角度等于精密运动平台步进前后YAW值的差，由于该角度的存在，相邻两个条带不可能是平行的，导致条带开始和结束位置的拼接结果不一致，最终表现为条带间拼接撕裂，参照图4和5。同一次扫描运动，多个图形发生器对应的条带之间相对平行，且对于同一台光刻机，每次曝光的拼接效果是重复的。

本发明具有抗拼接撕裂的扫描曝光方法是基于激光直写成像设备实现的，具体包括如下步骤：

1)使用激光干涉仪进行测量测量精密运动平台步进轴的坐标与Yaw值对应关系曲线，并将该曲线存储到激光直写成像设备的曝光软件中；

2)设第一个条带的曝光起始点步进轴坐标为x₀，扫描轴坐标为y₀，通过查Yaw值曲线获取x₀点的Yaw值为α₀，单位为弧度；

3)设第N个条带的曝光起始点步进轴坐标为x_n，扫描轴坐标为y_n，条带结束点理论坐标为(x_n，y_n1)，通过查Yaw值曲线获取x_n点的Yaw值为α_n，单位为弧度；

4)使用第N个条带相对于第一个条带的步进轴Yaw值之差作为条带N在扫描曝光时需要修正的扫描修正角α，其值为α＝α_n-α₀；

5)根据步骤4)计算出来的扫描修正角α，对扫描结束点的坐标进行如下修正：

x_n2＝x_n-(y_n1-y_n)*sin(α)

y_n2＝y_n+(y_n1-y_n)*cos(α)

6)控制精密运动平台以失量运动的方式从条带曝光起始点(x_n，y_n)扫描到条带曝光结束点(x_n2，y_n2)；

7)根据每个条带的实际宽度和高度，重新计算下一个条带的曝光起始点(x_(n+1)，y_(n+1))，然后控制精密运动平台移动到下一个条带的曝光起始点；

8)重复步骤3)至7)，直到完成整个基底的曝光。

在测量了步进轴的Yaw值曲线后，参照图3，就可以根据每个条带的步进轴坐标获取真空吸盘的旋转角度，再控制精密运动平台以失量扫描的方式使每个条带都尽可能平行，从而解决拼接撕裂问题，以失量扫描方式校正过后的拼接结果示意图如图6所示。

失量扫描是指在精密运动平台的步进轴和扫描轴同时运动，完成一条与扫描轴有一定夹角的直线扫描路径。本发明中，Yaw值可以通过激光干涉仪或其他仪器进行测量或标定，由于精密运动平台的Yaw值不会太大，所以采用失量扫描后对图形的缩放影响可以忽略。所述精密运动平台扫描轴与步进轴相互垂直，可由软件驱动实现微米级定位精度。

以上所述实施方式仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本发明的权利要求书确定的保护范围内。

Claims (2)

1.一种具有抗拼接撕裂用于激光直写成像设备的扫描曝光方法，所述激光直写成像设备包括精密运动平台，其特征在于，所述扫描曝光方法包括如下步骤：

1)测量精密运动平台步进轴的坐标与Yaw值对应关系曲线，并将该曲线存储到激光直写成像设备的曝光软件中；

2)设第一个条带的曝光起始点步进轴坐标为x₀，扫描轴坐标为y₀，通过查Yaw值曲线获取x₀点的Yaw值为α₀，单位为弧度；

3)设第N个条带的曝光起始点步进轴坐标为x_n，扫描轴坐标为y_n，条带结束点理论坐标为(x_n，y_n1)，通过查Yaw值曲线获取x_n点的Yaw值为α_n，单位为弧度；

4)使用第N个条带相对于第一个条带的步进轴Yaw值之差作为条带N在扫描曝光时需要修正的扫描修正角α，其值为α＝α_n-α₀；

5)根据步骤4)计算出来的扫描修正角α，对扫描结束点的坐标进行如下修正：

x_n2＝x_n-(y_n1-y_n)*sin(α)

y_n2＝y_n+(y_n1-y_n)*cos(α)

6)控制精密运动平台以失量运动的方式从条带曝光起始点(x_n，y_n)扫描到条带曝光结束点(x_n2，y_n2)；

7)根据每个条带的实际宽度和高度，重新计算下一个条带的曝光起始点(x_(n+1)，y_(n+1))，然后控制精密运动平台移动到下一个条带的曝光起始点；

8)重复步骤3)至7)，直到完成整个基底的曝光。

2.根据权利要求1所述的扫描曝光方法，其特征在于，步骤1)中，所述精密运动平台步进轴的坐标与Yaw值对应的关系曲线通过激光干涉仪进行测量。