CN108873620A - 一种直写式光刻机中改善能量均匀性的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种直写式光刻机中改善能量均匀性的方法，属于印刷线路板技术领域。本发明通过在直写式光刻机中，采用多次曝光扫描技术，并在每一次曝光后，向X方向、或Y方向、或XY方向进行半个曝光场+M*1/2个像素的曝光起始错位作为下一次曝光的起始位置，并且每次曝光分别使用DMD上不同分布位置的微镜，综合DMD整视场内不同位置的不同光均匀效果，使最终曝光效果达到较一致的均匀性。该方法可有效减弱光学均匀性不佳所导致的CDU不合格、解析不佳的状况，在不增加设备硬件成本的情况下，提升设备的制程能力和设备生产良率。

Description

一种直写式光刻机中改善能量均匀性的方法

技术领域

本发明涉及一种直写式光刻机中改善能量均匀性的方法，属于印刷线路板技术领域。

背景技术

直写式光刻机设备又称影像直接转移设备(laser direct imaging，LDI)，在半导体及印刷电路板(Printed Circuit Board，PCB)生产领域是一个关键设备。近年来，随着半导体和PCB制造领域对工艺要求的越来越严格，以及高密度互连(High DensityInterconnector，HDI)、集成电路(integrated circuit，IC)载板的直接成像需求，对直写式光刻机的成像质量也有着更高的要求。

在半导体或PCB制程中，随着线宽CD逐渐向精细化发展，对线宽公差CDU的要求也越来越高。这就要求直写式光刻机中所使用的空间光调制器(Spatial Light Modulator，SLM)和光学成像镜头需要有更高的光学均匀性，否则会造成因能量不均导致的CDU不合格，甚至局部解析不佳的状况，达不到±10％的CDU要求。提高光学成像均匀性的直接解决办法是使用更好的光学镜片，采用更为严格的装调工艺，但这不可避免的会带来更高昂的设备生产成本。因此，需要寻找更为合理的直接成像曝光方式，可有效减弱光学均匀性不佳所导致的CDU不合格、解析不佳的状况，在不增加设备硬件成本的情况下，提升设备的制程能力和设备生产良率。

发明内容

为了解决目前存在的问题，本发明提供了一种直写式光刻机中改善能量均匀性的方法，所述技术方案如下：

一种直写式光刻机中改善能量均匀性的方法，所述方法包括：将直写式光刻机只进行一次实际曝光的曝光能量分为N份，分N次进行曝光；其中N≥2。

可选的，N次曝光中每次曝光能量W1＝W/N+△W，其中，W为直写式光刻机只进行一次实际曝光的曝光能量，△W为能量微调值。

可选的，所述N次曝光过程中，每一次曝光后，向X方向、或Y方向、或XY方向进行半个曝光场+M*1/2个像素的曝光起始错位作为下一次曝光的起始位置，其中M为曝光过程中的像素个数，M取整数值。

可选的，所述能量微调值△W在初次曝光时设置为0。

可选的，所述N取值包括2、3、4。

可选的，在每次曝光过程后，根据曝光效果调整△W和M数值。

可选的，分别使用数字微镜设备DMD上不同分布位置的微镜获取曝光效果。

可选的，所述N＝4时，曝光过程为：

按照扫描方向，进行第一次扫描曝光；

在第二次、第三次和第四次扫描曝光前，分别进行扫描曝光前的调整工作，分别将曝光起始位置向步进方向X、或向扫描方向Y、或分别向步进方向X和扫描方向Y进行半个曝光场+M*1/2个像素的错位，作为下一次曝光的起始位置，调整好起始位置后，使用曝光能量W1，按照扫描方向进行下一次曝光；

在每次曝光后，根据曝光效果调整下一次曝光过程中的△W和M数值。

本发明有益效果是：

本发明通过在直写式光刻机中，采用多次曝光扫描技术，并且每次曝光分别使用数字微镜设备(Digital Micromirror Device，DMD)上不同分布位置的微镜，综合DMD整视场内不同位置的不同光均匀效果，使最终曝光效果达到较一致的均匀性。该方法可有效减弱光学均匀性不佳所导致的CDU不合格、解析不佳的状况，在不增加设备硬件成本的情况下，提升设备的制程能力和设备生产良率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是直写式光刻机的基本结构示意，其中1为步进轴X，2为扫描轴Y，3为基板承载台面，4为曝光镜头；

图2是初始曝光状态；

图3是首次曝光示意图；

图4是X方向步进半个曝光视场图；

图5是第二次曝光示意图；

图6是Y方向上曝光起始位置移动半个曝光视场图；

图7是第三次曝光示意图；

图8是X方向步进半个曝光视场，Y方向上曝光起始位置移动半个曝光视场图；

图9是第四次曝光示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。

实施例一：

本实施例提供一种直写式光刻机中改善能量均匀性的方法，所述方法包括：将直写式光刻机只进行一次实际曝光的曝光能量分为N份，分N次进行曝光；其中N≥2。

在实际应用中，根据直写式光刻机只进行一次实际曝光所得曝光效果，来确定所需要采用的曝光次数N，比如，若在只进行一次实际曝光后，其曝光效果为曝光图形一侧CD值比另一侧CD值大，其CDU超过标准值，则可将一次实际曝光的曝光能量分为2份，分别从CDU超过标准值的图形的两侧进行曝光，则可以解决只进行一次曝光造成的CDU超过标准值的问题。

实施例二

本实施例提供一种直写式光刻机中改善能量均匀性的方法，参见图1～图9，所述方法包括：

将直写式光刻机只进行一次实际曝光的曝光能量分为N份，分N次进行曝光；其中N≥2。

N次曝光中每次曝光能量W1＝W/N+△W，其中，W为直写式光刻机只进行一次实际曝光的曝光能量，△W为能量微调值，△W可为正值、负值、或零。

所述N次曝光过程中，每一次曝光后，向X方向、或Y方向、或XY方向进行半个曝光场+M*1/2个像素的曝光起始错位作为下一次曝光的起始位置，其中M为曝光过程中的像素个数，M取整数值。

所述能量微调值△W在初次曝光时设置为0。所述N取值包括2、3、4。在每次曝光过程后，根据曝光效果调整△W和M数值。

本实施例以N＝4，M＝0为例进行说明，曝光过程如下：

如图1所示，为直写式光刻机的基本结构示意，包含1步进轴X，用于对承载基板台面进行X方向步进运动；2扫描轴Y，用于对承载基板台面进行Y方向扫描运动；3基板承载台面，用于进行基本的承载及固定；以及4曝光镜头，用于对基板进行直写式图形曝光。

如图2所示，初始曝光状态下，根据直写式光刻机只进行一次实际曝光所得曝光效果，来确定所需要采用的曝光次数N＝4；根据次数N重新调节每次的曝光能量W1，即W1＝W/N+△W，W为只进行一次曝光所用的曝光能量，△W为能量微调值，初始曝光时可设置为0。

如图3所示，确认好曝光次数N＝4，以及每次曝光所用曝光能量后，按照扫描方向，进行第一次扫描曝光。

在第二次、第三次和第四次扫描曝光前，分别进行扫描曝光前的调整工作，分别将曝光起始位置向步进方向X、或向扫描方向Y、或分别向步进方向X和扫描方向Y进行半个曝光场+M*1/2个像素的错位，作为下一次扫描曝光的起始位置，调整好起始位置后，使用曝光能量W1，按照扫描方向进行下一次曝光；

这里以第一次扫描曝光完成后，先向步进方向X进行半个曝光场+M*1/2个像素的错位作为第二次曝光的起始位置，再向扫描方向Y进行半个曝光场+M*1/2个像素的错位作为第三次曝光的起始位置，再分别向步进方向X和扫描方向Y进行半个曝光场+M*1/2个像素的错位作为第四次曝光的起始位置为例进行说明；实际曝光过程中，并不限定是此顺序。

如图4所示，在第一次扫描曝光完成后，进行第二次扫描曝光前的调整工作。将曝光起始位置向步进方向X进行半个曝光场+M*1/2个像素的错位，以此作为第二次曝光的起始位置。

如图5所示，在调整好第二次曝光起始位置后，使用曝光能量W1，按照扫描方向进行第二次曝光。

如图6所示，在第二次扫描曝光完成后，进行第三次扫描曝光前的调整工作。将曝光起始位置向扫描方向Y进行半个曝光场+M*1/2个像素的错位，以此作为第三次曝光的起始位置。

如图7所示，在调整好第三次曝光起始位置后，使用曝光能量W1，按照扫描方向进行第三次曝光。

如图8所示，在第三次扫描曝光完成后，进行第四次扫描曝光前的调整工作。将曝光起始位置分别向步进方向X和扫描方向Y进行半个曝光场+M*1/2个像素的错位，以此作为第四次曝光的起始位置。

如图9所示，在调整好第四次曝光起始位置后，使用曝光能量W1，按照扫描方向进行第四次曝光。此时整板曝光工作已完成。

如图9所示，最终经过多次曝光进行均匀性调整的图形为虚线框中所示，为四次曝光叠加结果。每次曝光分别使用了DMD上不同分布位置的微镜，综合DMD整视场内不同位置的不同光均匀效果，使最终曝光效果达到较一致的均匀性。

根据上述的四次曝光结果，查看实际的多次曝光效果，若需要进行微调，可适当调整每次曝光过程中的曝光微调能量△W和M数值。M值曝光过程中的像素个数。

采用本方案可有效将CDU控制在±10％以内，CDU不合格率降低为0.01％以内。

本发明通过在直写式光刻机中，采用多次曝光扫描技术，并在每一次曝光后，向X方向、或Y方向、或XY方向进行半个曝光场+M*1/2个像素的曝光起始错位作为下一次曝光的起始位置，并且每次曝光分别使用DMD上不同分布位置的微镜，综合DMD整视场内不同位置的不同光均匀效果，使最终曝光效果达到较一致的均匀性。该方法可有效减弱光学均匀性不佳所导致的CDU不合格、解析不佳的状况，在不增加设备硬件成本的情况下，提升设备的制程能力和设备生产良率。

本发明实施例中的部分步骤，可以利用软件实现，相应的软件程序可以存储在可读取的存储介质中，如光盘或硬盘等。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种直写式光刻机中改善能量均匀性的方法，其特征在于，所述方法包括：将直写式光刻机只进行一次实际曝光的曝光能量分为N份，分N次进行曝光；其中N≥2。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，N次曝光中每次曝光能量W1＝W/N+△W，其中，W为直写式光刻机只进行一次实际曝光的曝光能量，△W为能量微调值。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述N次曝光过程中，每一次曝光后，向X方向、或Y方向、或XY方向进行半个曝光场+M*1/2个像素的曝光起始错位作为下一次曝光的起始位置，其中M为曝光过程中的像素个数。

4.根据权利要求2或3所述的方法，其特征在于，所述能量微调值△W在初次曝光时设置为0。

5.根据权利要求2～4任一所述的方法，其特征在于，所述N取值包括2、3、4。

6.根据权利要求2～5任一所述的方法，其特征在于，在每次曝光过程后，根据曝光效果调整△W和M数值。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，分别使用数字微镜设备上不同分布位置的微镜获取曝光效果。

8.根据权利要求2～7任一所述的方法，其特征在于，所述N＝4时，曝光过程为：

按照扫描方向，进行第一次扫描曝光；

在第二次、第三次和第四次扫描曝光前，分别进行扫描曝光前的调整工作，分别将曝光起始位置向步进方向X、或向扫描方向Y、或分别向步进方向X和扫描方向Y进行半个曝光场+M*1/2个像素的错位，作为下一次扫描曝光的起始位置，调整好起始位置后，使用曝光能量W1，按照扫描方向进行下一次曝光；

在每次曝光后，根据曝光效果调整下一次曝光过程中的△W和M数值。