CN111562724A

CN111562724A - 一种基于两次重叠曝光提高线宽一致性的方法

Info

Publication number: CN111562724A
Application number: CN202010419928.9A
Authority: CN
Inventors: 肖燕青; 吴长江; 陈海巍
Original assignee: Wuxi Ysphotech Semiconductor Technology Co ltd
Current assignee: Wuxi Ysphotech Semiconductor Technology Co ltd
Priority date: 2020-05-18
Filing date: 2020-05-18
Publication date: 2020-08-21
Anticipated expiration: 2040-05-18
Also published as: CN111562724B

Abstract

本发明公开了一种基于两次重叠曝光提高线宽一致性的方法，属于激光直写曝光技术领域。所述方法通过对图形进行两次不同位置的曝光，两次曝光过程分别对应第一图形和第二图形，第一图形为原始图形对应的数字化图形经过四舍五入的网格化处理后得到的图形，第二图形为原始图形对应的数字化图形根据图形变换参数平移后再经过四舍五入的网格化处理后得到的图形；结合适当的工艺条件，经行两次曝光叠加，本申请提出的方法能够将线宽差距从一个网格减到半个网格，在不改变任何硬件的条件下，减少线宽差异，提高线宽一致性。

Description

一种基于两次重叠曝光提高线宽一致性的方法

技术领域

本发明涉及一种基于两次重叠曝光提高线宽一致性的方法，属于激光直写曝光技术领域。

背景技术

激光直写曝光设备是一种将用户图形进行数字化图形处理后，放到图形发生器上并配合以工作台运动及光学成像对图形进行曝光的设备。由于在曝光时需对曝光图形进行数字化图形处理，而在数字化图形处理过程中涉及数据处理时会对图形点坐标位置进行四舍五入取整处理，这就造成了原图中相同线宽的线在图形不同位置进行数字化处理后可能会相差一个最小分辨(网格精度)，进而导致相同线宽的线在曝光后就会出现有的线粗有的线细(比如图3所示，原图中线宽相同的三组线在经过网格化后，每组线中的两条线因为处于不同位置，所以出现线宽相差一个网格的情况)，两者会相差一个最小分辨率(网格精度)，这种线宽不一致的情况会影响曝光质量，严重时还会产生报废。特别是做精细线路线宽一致要求较高时，此问题更为明显，且难以被客户所接受。

而目前解决此问题的方法通常是使用更小的分辨率(网格精度)对图像进行处理。例如，假设某设备网格精度是3um，在数字图像处理后，线宽差异为3um，如果想要减少线宽差异，会将设备网格精度变成1.5um，那么在数字图像处理后，线宽差异会变成1.5um。

但由于网格精度一般为该设备的固定参数，一旦改变会涉及较大的硬件变动，如光学成像，机械结构等，同时软件一次性处理图形数据的量会变大；比如，一张原图为100mm*100mm的图形，使用1mm的分辨率去量化，得到的数据量为100*100；如果使用0.5mm的分辨率去量化，得到的数据量为200*200，分辨率减小一半，数据量增长4倍。所以同样一张图形使用更小的分辨率去数字化，数据量会成平方倍增长，对一次曝光数据传输的性能要求提高，因此在实际应用中非常不便。

发明内容

为了在不改变任何硬件的条件下，提高线宽的一致性，进而提高设备曝光品质，本发明提供了一种基于两次重叠曝光提高线宽一致性的方法，所述技术方案如下：

一种提高线宽一致性的曝光方法，所述曝光方法包括两次曝光过程，两次曝光过程分别根据第一图形和第二图形进行曝光；所述第一图形为对原始图形进行数字网格化处理后的图形，所述第二图形为将原始图形进行平移后再进行数字网格化处理后的图形。

可选的，所述两次曝光过程中第二次曝光位置(x2，y2)与第一次曝光位置(x1，y1)的关系为：(x2，y2)＝(x1±0.5网格，y1±0.5网格)；其中网格表示最小分辨率。

可选的，所述第二图形为将原始图形在X方向和Y方向正向或者负向分别进行平移半个网格后再进行数字网格化处理后的图形。

可选的，若第二次曝光位置(x2，y2)与第一次曝光位置(x1，y1)的关系为(x2，y2)＝(x1-0.5网格，y1-0.5网格)，则第二图形为将原始图形在X方向的正向和Y方向的正向分别进行平移半个网格后再进行数字网格化处理后的图形；

若第二次曝光位置(x2，y2)与第一次曝光位置(x1，y1)的关系为(x2，y2)＝(x1+0.5网格，y1+0.5网格)，则第二图形为将原始图形在X方向的负向和Y方向的负向分别进行平移半个网格后再进行数字网格化处理后的图形；

若第二次曝光位置(x2，y2)与第一次曝光位置(x1，y1)的关系为(x2，y2)＝(x1+0.5网格，y1-0.5网格)，则第二图形为将原始图形在X方向的负向和Y方向的正向分别进行平移半个网格后再进行数字网格化处理后的图形；

若第二次曝光位置(x2，y2)与第一次曝光位置(x1，y1)的关系为(x2，y2)＝(x1-0.5网格，y1+0.5网格)，则第二图形为将原始图形在X方向的正向和Y方向的负向分别进行平移半个网格后再进行数字网格化处理后的图形。

可选的，所述数字网格化处理指对原始图形对应的数字化图形进行四舍五入的网格化处理。

可选的，所述方法包括：

对原始图形进行数字网格化处理得到第一图形，根据第一图形在第一次曝光位置(x1，y1)进行曝光；

根据图形变换参数对原始图形进行平移后再进行数字网格化处理得到第二图形，根据第二图形在第二曝光位置(x2，y2)进行曝光，所述图形变换参数表示X方向和/或Y方向的平移参数。

本发明还提供一种激光直写曝光机，所述激光直写曝光机采用上述曝光方法进行曝光。

可选的，所述激光直写曝光机在曝光时选择重叠曝光模式，重叠曝光模式下两次曝光过程分别根据第一图形和第二图形进行曝光；所述第一图形为对原始图形进行数字网格化处理后的图形，所述第二图形为将原始图形进行平移后再进行数字网格化处理后的图形。

可选的，所述激光直写曝光机的曝光步骤如下：

步骤1：设置曝光软件进入重叠曝光模式；

步骤2：曝光软件使用合适的工艺条件，在第一曝光位置(x1,y1)，对第一图形进行第一次的曝光；

步骤3：曝光软件将X方向和Y方向的平移参数发送给分图软件，分图软件依据此参数根据图形变换参数将原始图形进行平移后再进行数字网格化处理后得到第二图形；

步骤4：曝光软件确认分图软件得到第二图形后，控制工作台移动到第二曝光位置(x2，y2)对第二图形进行第二次的曝光；

步骤5：曝光软件使用第二图形，在第二曝光位置(x2，y2)进行第二次的曝光。

本发明有益效果是：

本发明方法适用于任意激光直写式曝光设备，曝光软件通过控制两次曝光的位置，并匹配两张相应的图形，同时结合适当的工艺条件，经行两次曝光叠加，即可将线宽差距从一个网格减到半个网格，从而达到在不改变任何硬件的条件下，减少线宽差异，提高线宽一致性。

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是本发明提供的曝光方法的工作流程图。

图2为包含有三个方向的需要保持线宽一致的线条的原图。

图3为从原图得到第一图形的过程示意图。

图4为从原图得到第二图形的过程示意图。

图5是本发明提供的曝光方法中第一图形与第二图形曝光相叠加的效果示意图。

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：

本实施例提供一种基于两次重叠曝光提高线宽一致性的方法，本方法基于现有的曝光机的一种曝光模式，进行了改进，即对图形进行第二次曝光处理，从而达到了提高线宽一致性的目的；具体的，请参见图1，所述方法包括：

步骤1：设置曝光软件进入重叠曝光模式。

重叠曝光模式是指曝光软件的一种曝光控制方式，该方式会自动控制设备在两个不同位置经行两次曝光叠加，无需人为干涉，但在操作层面仅为一次曝光。

本申请方法对图形进行第二次曝光处理，为便于描述，下述以第一次曝光的位置即第一曝光位置为(x1,y1)、第二次曝光的位置即第二曝光位置为(x2，y2)区分两次曝光位置；同时称第一次曝光的图形为第一图形，第二次曝光的图像为第二图形；其中，第一图形为原始图形对应的数字化图形经过四舍五入的网格化处理后得到的图形，第二图形为原始图形对应的数字化图形根据图形变换参数平移后再经过四舍五入的网格化处理后得到的图形。

因为在实际应用中，在一幅图中存在横线、竖线以及斜线三种走向的线条，其中斜线以倾斜45°和135°方向为主。因此本申请下述以图2所示图形为例，其中包含了三组线宽一致的线条，即：竖向线条A1和A2，横向线条B1和B2，以及倾斜45°的斜线C1和C2。

步骤2：获取第一图形，曝光软件使用合适的工艺条件，在第一曝光位置(x1,y1)，对第一图形，进行第一次曝光。

第一图形为原始图形对应的数字化图形经过四舍五入的网格化处理后得到的图形；如图3所示，图中图形A1和A2、B1和B2、C1和C2分别为原始图形中两条线宽相同的线，经过网格化处理后得到图形a1和a2、b1和b2、c1和c2；可以看出，不同位置处的两条线A1和A2经过网格化处理后，已经变成了两条粗细不同的线a1和a2，同样的，B1和B2变成了b1和b2，C1和C2变成了c1和c2。

a1和a2、b1和b2、c1和c2即为第一图形，曝光软件使用合适的工艺条件，在第一曝光位置(x1,y1)处对该第一图形进行第一次的曝光。

步骤3：获取第二图形；

第二图形为原始图形对应的数字化图形根据图形变换参数平移后再经过四舍五入的网格化处理后得到的图形

曝光软件将图形变换参数(即X方向和Y方向的平移参数，如X方向正向和Y方向正向分别平移0.5个网格)发送给分图软件，分图软件依据此参数将原始图形对应的数字化图形在X方向正向和Y方向正向平移半个网格后再进行四舍五入的网格化处理，即将图形A1、A2、B1、B2、C1、C2平移变换成A1'、A2'、B1'、B2'、C1'、C2'，再将其进行网格化得到第二图形，如图4所示。

故第二图形与第一图形相比，会对第一图形因为网格化时出现线宽差异的线进行一个网格的调整，如第一图形中a1线宽为2个网格、a2线宽为3个网格，而在第二图形中a1'线宽为3个网格，a2'线宽则为2个网格。

步骤4：曝光软件确认分图软件将第二图形已平移变换好后，会控制工作台移动到第二曝光位置，第二曝光位置与第一曝光位置相比在X方向和Y方向上会负向平移半个网格，即第二曝光位置(x2，y2)＝(x1-0.5网格，y1-0.5网格)。

步骤5：曝光软件使用第二图形，在第二曝光位置(x2，y2)使用适当的工艺条件进行二次曝光。

工艺条件包括曝光过程所采用的光能量、扫描速度等，本申请对两次曝光过程所涉及的工艺条件不做限制，本领域技术人员可根据具体的曝光要求进行设定。

参见图3，第一图形为原始图形对应的数字化图形经过四舍五入的网格化处理后得到的图形，在进行网格化处理时，两条本来线宽均为2.6个网格的线宽，如A1和A2，因为位置不同导致在网格时线宽变成了2个网格(a1)和3个网格(a2)的线宽，在经过第一次曝光后呈现不同线宽，两者相差了一个网格宽度。

原始图形中图形A1、A2、B1、B2、C1、C2的原坐标如下：

A1＝{(1.6,3.2)，(1.6,11.2)，(4.2,11.2)，(4.2,3.2)}

A2＝{(6.2,3.2)，(6.2,11.2)，(8.8,11.2)，(8.8,3.2)}

B1＝{(11.2,2.6)，(11.2,5.2)，(19.2,5.2)，(19.2,2.6)}

B2＝{(11.2,7.2)，(11.2,9.8)，(19.2,9.8)，(19.2,7.2)}

C1＝{(21.6,3.6)，(26.6,8.6)，(29.2,8.6)，(24.2,3.6)}

C2＝{(26.2,3.6)，(31.2,8.6)，(33.8,8.6)，(28.8,3.6)}

经过网格化后得到的第一图形中，原始图形中的图形A1、A2、B1、B2、C1、C2变成了a1、a2、b1、b2、c1、c2，如图3中第一图形所示，坐标如下：

a1＝{(2,3)，(2,11)，(4,11)，(4,3)}

a2＝{(6,3)，(6,11)，(9,11)，(9,3)}

b1＝{(11,3)，(11,5)，(19,5)，(19,3)}

b2＝{(11,7)，(11,10)，(19,10)，(19,7)}

c1＝{(22,4)，(27,9)，(29,9)，(24,4)}

c2＝{(26,4)，(31,9)，(34,9)，(29,4)}

参考图4，原始图形中图形经过X方向和Y方向分别正向平移半个网格后得到图形A1'、A2'、B1'、B2'、C1'、C2'，将图形进行网格化处理时，同样曝光后呈现不同线宽，但对原来相差一个网格的图形进行了相应的调整，a1'、a2'、b1'、b2'、c1'、c2'分别为A1'、A2'、B1'、B2'、C1'、C2'网格化后的图形，坐标变换如下：

A1′＝A1+{0.5,0.5}＝{(2.1,3.7)，(2.1,11.7)，(4.7,11.7)，(4.7,3.7)}

A2′＝A2+{0.5,0.5}＝{(6.7,3.7)，(6.7,11.7)，(9.2,11.7)，(9.2,3.7)}

B1′＝B1+{0.5,0.5}＝{(11.7,3.1)，(11.7,5.7)，(19.7,5.7)，(19.7,3.1)}

B2′＝B2+{0.5,0.5}＝{(11.7,7.7)，(11.7,10.3)，(19.7,10.3)，(19.7,7.7)}

C1′＝C1+{0.5,0.5}＝{(22.1,4.1)，(27.1,9.1)，(29.7,9.1)，(24.7,4.1)}

C2′＝C2+{0.5,0.5}＝{(26.7,4.1)，(31.7,9.1)，(34.3,9.1)，(29.3,4.1)}

对A1'、A2'、B1'、B2'、C1'、C2'进行网格化处理后得到a1'、a2'、b1'、b2'、c1'、c2'，坐标如下：

a1′＝{(2,4)，(2,12)，(5,12)，(5,4)}

a2′＝{(7,4)，(7,12)，(9,12)，(9,4)}

b1′＝{(12,3)，(12,6)，(20,6)，(20,3)}

b2′＝{(12,8)，(12,10)，(20,10)，(20,8)}

c1′＝{(22,4)，(27,9)，(30,9)，(25,4)}

c2′＝{(27,4)，(32,9)，(34,9)，(29,4)}

最终得到的曝光图形如图5所示，两次曝光后的图形叠加后，原本线宽分别为2个网格和3个网格的线宽在经过两次适合的工艺曝光后线宽达到了一致，提高了线宽一致性。

本实施例列举了在图形中占比95％以上的横、竖、斜三种线的情况，在图示例时用较少的网格数表示了线的情况，在实际中线宽与网格数的比至少在8-10倍以上，即至少8-10个网格的宽度表示线宽。故在现在看到的边缘处的差异在后期工艺后是看不出来的。

Claims

1.一种提高线宽一致性的曝光方法，其特征在于，所述曝光方法包括两次曝光过程，两次曝光过程分别根据第一图形和第二图形进行曝光；所述第一图形为对原始图形进行数字网格化处理后的图形，所述第二图形为将原始图形进行平移后再进行数字网格化处理后的图形。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述两次曝光过程中第二次曝光位置(x2，y2)与第一次曝光位置(x1，y1)的关系为：(x2，y2)＝(x1±0.5网格，y1±0.5网格)；其中网格表示最小分辨率。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述第二图形为将原始图形在X方向和Y方向正向或者负向分别进行平移半个网格后再进行数字网格化处理后的图形。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于：

若第二次曝光位置(x2，y2)与第一次曝光位置(x1，y1)的关系为(x2，y2)＝(x1-0.5网格，y1-0.5网格)，则第二图形为将原始图形在X方向的正向和Y方向的正向分别进行平移半个网格后再进行数字网格化处理后的图形；

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述数字网格化处理指对原始图形对应的数字化图形进行四舍五入的网格化处理。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述方法包括：

7.一种激光直写曝光机，其特征在于，所述激光直写曝光机采用权利要求1-6任一所述的曝光方法进行曝光。

8.根据权利要求7所述的激光直写曝光机，其特征在于，所述激光直写曝光机在曝光时选择重叠曝光模式，重叠曝光模式下两次曝光过程分别根据第一图形和第二图形进行曝光；所述第一图形为对原始图形进行数字网格化处理后的图形，所述第二图形为将原始图形进行平移后再进行数字网格化处理后的图形。

9.根据权利要求8所述的激光直写曝光机，其特征在于，所述激光直写曝光机的曝光步骤如下：

步骤1：设置曝光软件进入重叠曝光模式；