CN110196535A - 一种卷对卷无掩膜激光直写光刻设备的分段曝光方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种卷对卷无掩膜激光直写光刻设备的分段曝光方法，该方法包括以下步骤：（1）超高图形切割；（2）料号制作及标识；（3）曝光第1段料号；（4）获取理论吸盘坐标；（5）曝光第n段料号；（6）重复步骤（4）和（5），直至曝光完该图形的所有分段料号。本发明能够解决现有技术中存在的不足，对曝光图形高度超过扫描轴行程的图形进行曝光。

Description

一种卷对卷无掩膜激光直写光刻设备的分段曝光方法
技术领域
本发明涉及卷对卷激光直写光刻设备技术领域，具体涉及一种卷对卷无掩膜激光直写光刻设备的分段曝光方法。
背景技术
卷对卷无掩膜激光直写光刻设备是由放卷机、曝光机和收卷机组成。在卷对卷激光直写光刻设备中，曝光基板是一卷软板，其宽度固定，长度可以无限长, 因此，具备了超高图形曝光在一片板子上的条件。但曝光台面长度有限，扫描轴的行程也是固定的，为了使卷对卷激光直写光刻设备可以加工超过曝光机扫描轴行程的超高图形，开发了该分段曝光功能。在以往的激光直写光刻设备中，曝光图形的高度受到扫描轴行程的严格限制，只能曝光图形高度小于扫描轴行程的图形。
发明内容
本发明的目的在于提供一种卷对卷无掩膜激光直写光刻设备的分段曝光方法，该方法能够解决现有技术中存在的不足，对曝光图形高度超过扫描轴行程的图形进行曝光。
为实现上述目的，本发明采用了以下技术方案：
一种卷对卷无掩膜激光直写光刻设备的分段曝光方法，该方法包括以下步骤：
（1）超高图形切割：将要曝光的超高图形切割成m+1段；m为正整数。图形切割要求为：第1至m段图形的高度相同；每段图形的左下角坐标在图形坐标系中相同；每段图形的高度不能大于卷对卷无掩膜激光直写光刻设备可以曝光的最大高度。
（2）料号制作及标识：将每一段图形制作成卷对卷无掩膜激光直写光刻设备可以正常曝光的标准料号，并在料号中标识每一个标准料号分别处于分段曝光料号的哪一段。
（3）曝光第n-1段料号：设n为料号的段数，1＜n≤m，n的初始值为2,根据卷对卷无掩膜激光直写光刻设备用基板和第n-1段图形的尺寸，计算第n-1段图形的左上顶点和右上顶点对应的吸盘坐标，并采用静态投图的方式在第n-1段图形的左上角和右上角处分别曝光一个定位mark，将第n-1段图形的左上顶点对应的吸盘坐标作为第n-1段图形曝光的起始点位置，对第n-1段图形进行扫描曝光；
（4）获取理论吸盘坐标：卷对卷无掩膜激光直写光刻设备自动收放板，设将要曝光的超高图形的前m段中每段图形的高度均为h，收板移动h距离，步骤（3）中曝光的两个定位mark向下移动，根据第n-1（1＜n≤m）段图形的宽度和收板的移动距离，计算步骤（3）中曝光的两个定位mark的理论吸盘坐标；
（5）曝光第n（1＜n≤m）段料号：首先，采用卷对卷无掩膜激光直写光刻设备的对位相机移动到如步骤（3）中n-1段料号曝光的两个定位mark的理论吸盘坐标位置处，对准获取两个定位mark的吸盘坐标（精确值），使用两点对位计算对准结果（旋转和平移）。设步骤（3）中n-1段料号曝光的两个定位mark的理论吸盘坐标分别为（x1,y1)、(x2,y2)，两个定位mark的吸盘坐标的精确值分别为(x11,y11)、(x12,y12)。采用公式atan((y12-y11)/(x12-x11))-atan((y2-y1)/(x2-x1))求得旋转的两点对位结果。采用公式x=x12-x1;y=y12-y1求得在x轴和y轴上平移的两点对位结果。两点对位功能是在现有卷对卷无掩膜激光直写光刻设备对准精度的基础上实现微米级拼接；根据卷对卷无掩膜激光直写光刻设备用基板和第n段图形的尺寸，计算第n段图形的左上顶点和右上顶点对应的吸盘坐标，并采用静态投图的方式在第n段图形的左上角和右上角处分别曝光一个定位mark，将第n段图形的左上顶点对应的吸盘坐标作为第n段图形曝光的起始点位置，对第n段图形进行扫描曝光，并拼接当前曝光图形与上次曝光图形；
（6）令n=n+1，重复步骤（4）和（5），直至曝光完该图形的前m段料号。最后m+1段料号对准曝光则不进行静态投图定位mark。
进一步的，所述静态投图位置在前m段图形左上角和右上角固定设计距离位置，所述定位mark可以为任意形状定位靶标。
由以上技术方案可知，本发明将一个超高的图形按固定高度切割成多段，对分段图形中的每一段制作一个料号，后一段曝光需要前一段料号曝光两个mark作为后段对准曝光的对位靶标，实现两次曝光的图形拼接，实现曝光超过扫描轴行程的超高图形。本发明解决了因图形高度超过曝光机扫描轴行程而无法曝光的问题，在卷对卷无掩膜激光直写光刻设备已有的对准曝光拼接技术的基础上，实现了对曝光图形高度超过扫描轴行程的图形进行曝光。
附图说明
图1是本发明的方法流程图；
图2是本发明中的超高图形分段示意图一；
图3是本发明中的超高图形分段示意图二。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步说明：
如图1-图2所示的一种卷对卷无掩膜激光直写光刻设备的分段曝光方法，该方法是将超高图形切割成若干段，每一段图形作为一个独立的曝光图形，制作一个料号。有合适的对位孔时，可直接对准曝光。没有合适的对位孔时，后一段曝光需要前一段料号曝光两个mark作为后段对准曝光的靶标，直到所有的分段拼接完成。最后一段图形的料号，不需要曝光两个定位mark。具体地说，该方法包括以下步骤：
（1）超高图形切割：将要曝光的超高图形切割成m+1段；m为正整数。图形切割要求为：第1至m段图形的高度相同；每段图形的左下角坐标在图形坐标系中相同；每段图形的高度不能大于卷对卷无掩膜激光直写光刻设备可以曝光的最大高度。比如说，如图2所示，超高图形的高度为5.2m，按500毫米一段切割成11段，第1~10段的高度均为500毫米，第11段的高度为200毫米。在图2中，设m=10，整个图形的高度比较高，将其划分为11段，每一段的左下角的坐标在图形坐标系中均为（x，y），这样分段进行曝光，每一段曝光的图形高度就变小了。
（2）料号制作及标识：将每一段图形制作成卷对卷无掩膜激光直写光刻设备可以正常曝光的标准料号，并在料号中标识每一个标准料号分别处于分段曝光料号的哪一段。
（3）曝光第n-1段料号：设n为料号的段数，1＜n≤m，n的初始值为2,根据卷对卷无掩膜激光直写光刻设备用基板和第n-1段图形的尺寸，计算第n-1段图形的左上顶点和右上顶点对应的吸盘坐标，并采用静态投图的方式在第n-1段图形的左上角和右上角处分别曝光一个mark，将第n-1段图形的左上顶点对应的吸盘坐标作为第1段图形曝光的起始点位置，对第n-1段图形进行扫描曝光。由于n的初始值设为2，因此，步骤（3）的目的是曝光第1段料号，将第1段料号曝光之后，再通过步骤（4）和（5）的循环，来进行以下各段料号的曝光，直至将前m段料号全部曝光。
（4）获取理论吸盘坐标：卷对卷无掩膜激光直写光刻设备自动收放板，设将要曝光的超高图形的前m段中每段图形的高度均为h，收板移动h距离，步骤（3）中曝光的两个定位mark向下移动，根据第n-1（1＜n≤m）段图形的宽度和收板的移动距离，计算步骤（3）中曝光的两个定位mark的理论吸盘坐标；
（5）曝光第n（1＜n≤m）段料号：首先，采用卷对卷无掩膜激光直写光刻设备的对位相机移动到如步骤（3）中n-1段料号曝光的两个定位mark的理论吸盘坐标位置处，对准获取两个定位mark的吸盘坐标（精确值），使用两点对位计算对准结果（旋转和平移），两点对位功能是在现有卷对卷无掩膜激光直写光刻设备对准精度的基础上实现微米级拼接；根据卷对卷无掩膜激光直写光刻设备用基板和第n段图形的尺寸，计算第n段图形的左上顶点和右上顶点对应的吸盘坐标，并采用静态投图的方式在第n段图形的左上角和右上角处分别曝光一个定位mark，将第n段图形的左上顶点对应的吸盘坐标作为第n段图形曝光的起始点位置，对第n段图形进行扫描曝光，并拼接当前曝光图形与上次曝光图形；两段图形的拼接精度，是在现有卷对卷无掩膜激光直写光刻设备解析对准的对准精度的基础上实现微米级拼接，收放板平台运动等产生的阶梯形误差，可通过软件进行补偿修正。
（6）令n=n+1，重复步骤（4）和（5），直至曝光完该图形的前m段料号。最后m+1段料号对准曝光则不进行静态投图定位mark。
进一步的，所述静态投图位置在前m段图形左上角和右上角固定设计距离位置，所述定位mark可以为任意形状定位靶标。
以上所述的实施例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，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。

Claims (2)

1.一种卷对卷无掩膜激光直写光刻设备的分段曝光方法，其特征在于：该方法包括以下步骤：
（1）超高图形切割：将要曝光的超高图形切割成m+1段；m为正整数；
（2）料号制作及标识：将每一段图形制作成卷对卷无掩膜激光直写光刻设备可以正常曝光的标准料号，并在料号中标识每一个标准料号分别处于分段曝光料号的哪一段；
（3）曝光第n-1段料号：设n为料号的段数，1＜n≤m，n的初始值为2,根据卷对卷无掩膜激光直写光刻设备用基板和第n-1段图形的尺寸，计算第n-1段图形的左上顶点和右上顶点对应的吸盘坐标，并采用静态投图的方式在第n-1段图形的左上角和右上角处分别曝光一个定位mark，将第n-1段图形的左上顶点对应的吸盘坐标作为第n-1段图形曝光的起始点位置，对第n-1段图形进行扫描曝光；
（4）获取理论吸盘坐标：卷对卷无掩膜激光直写光刻设备自动收放板，设将要曝光的超高图形的前m段中每段图形的高度均为h，收板移动h距离，步骤（3）中曝光的两个定位mark向下移动，根据第n-1（1＜n≤m）段图形的宽度和收板的移动距离，计算步骤（3）中曝光的两个定位mark的理论吸盘坐标；
（5）曝光第n（1＜n≤m）段料号：首先，采用卷对卷无掩膜激光直写光刻设备的对位相机移动到步骤（3）中n-1段料号曝光的两个定位mark的理论吸盘坐标位置处，对准获取两个定位mark的吸盘坐标的精确值，使用两点对位计算对准结果；根据卷对卷无掩膜激光直写光刻设备用基板和第n段图形的尺寸，计算第n段图形的左上顶点和右上顶点对应的吸盘坐标，并采用静态投图的方式在第n段图形的左上角和右上角处分别曝光一个定位mark，将第n段图形的左上顶点对应的吸盘坐标作为第n段图形曝光的起始点位置，对第n段图形进行扫描曝光，并拼接当前曝光图形与上次曝光图形；
（6）令n=n+1，重复步骤（4）和（5），直至曝光完该图形的前m段料号。
2.根据权利要求1所述的一种卷对卷无掩膜激光直写光刻设备的分段曝光方法，其特征在于：所述静态投图位置在前m段图形左上角和右上角固定设计距离位置，所述定位mark可以为任意形状定位靶标。
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