CN114326320A - 步进光刻的控制方法、装置、设备及存储介质 - Google Patents

Abstract

本发明实施例公开了一种步进光刻的控制方法、装置、设备及存储介质。该步进光刻的控制方法包括：获取光刻设备一次步进后的实际移动距离；根据实际移动距离和预设步进步长确定一次步进的步进误差；基于步进误差对光斑图像进行调整，以补偿步进误差产生的曝光图像误差。本方案通过调整光斑图像投影的具体位置，从而在保证光斑图像位置的准确性的基础上，实现在待光刻件上曝光图像不会产生缝隙或重叠的部分，实现曝光图像的连续性，提高曝光图像的精确度。

Description

步进光刻的控制方法、装置、设备及存储介质

技术领域

本发明实施例涉及光刻技术领域，尤其涉及一种步进光刻的控制方法、装置、设备及存储介质。

背景技术

步进运动是将光斑从一个预设位置移动至另一个预设位置，通常需要光斑准确的运动到预设位置上。现有步进光刻设备的工作方式为：利用光栅尺读取运动系统的位置，当光栅尺读取到运动系统接近预设位置时，控制运动系统的电机减速刹车，在电机停止时使运动系统停在预设位置上。但是由于运动系统的精度误差Δx，运动系统停止的位置会是距离预设位置±Δx的范围内。因此会导致曝光图像的步进偏差，若是步进多了则会在两个预设位置之间产生缝隙，步进少了会使两个位置之间发生重叠，无法保证步进前后光斑在目标表面投影图像的连续性。

发明内容

本发明实施例提供一种步进光刻的控制方法、装置、设备及存储介质，以实现曝光图像的连续性，提高曝光图像的精确度。

第一方面，本发明实施例提供了一种步进光刻的控制方法包括：

获取光刻设备一次步进后的实际移动距离；

根据实际移动距离和预设步进步长确定一次步进的步进误差；

基于步进误差对光斑图像进行调整，以补偿步进误差产生的曝光图像误差。

可选地，基于步进误差对光斑图像进行调整包括：

步进误差表示一次步进大于预设步进步长的时候，在步进方向以步进误差的宽度增大曝光图像，并向步进反向位移增大后的曝光图像步进误差的距离以补偿步进误差产生的曝光图像误差。

可选地，基于步进误差对光斑图像进行调整还包括：

步进误差表示一次步进小于预设步进步长的时候，在步进反向以步进误差的宽度减小曝光图像，并向步进方向位移减小后的曝光图像步进误差的距离以补偿步进误差产生的曝光图像误差。

可选地，获取光刻设备一次步进后的实际移动距离，包括：

根据预设步进步长，控制光刻设备沿步进方向移动；

根据定位装置的移动确定光刻设备移动的实际移动距离。

可选地，在获取光刻设备一次步进后的实际移动距离之前，包括：

根据光刻设备的移动精度，设置光刻设备投影的光斑图像的参数；和或根据光斑图像的参数对待曝光图像分图。

可选地，光刻设备投影的光斑图像的参数包括：光斑图像的投影长度和光斑图像的投影宽度；

其中，光斑图像的投影长度小于等于光刻设备的最大投影长度减去2倍的光刻设备的移动精度；光斑图像的投影宽度等于光刻设备的最大投影宽度。

可选地，根据光斑图像的参数对待曝光图像分图，包括：

依据光斑图像的投影长度和光刻设备的移动精度将曝光图像分为多个条带图像，每个条带图像包括位于中间的投影区域和两侧的补偿区域；

投影区域的宽度等于光斑图像的投影长度，补偿区域的宽度大于光刻设备的移动精度。

可选地，相邻条带的投影区域不重叠设置，相邻条带的补偿区域与相邻条带的投影区域重叠设置，相邻补偿区域的总长度大于等于2倍的光刻设备的移动精度，小于等于2倍的光斑图像的投影长度。

第二方面，本发明实施例还提供了一种步进光刻的控制装置包括：

位置确定装置，用于获取光刻设备一次步进后的实际移动距离；

误差确定装置，根据实际移动距离和预设步进步长确定一次步进的步进误差；

光斑调整装置，基于步进误差对光斑图像进行调整，以补偿步进误差产生的曝光图像误差。

第三方面，本发明实施例还提供了一种步进光刻的控制设备，该步进光刻的控制设备包括：

一个或多个处理器；

当一个或多个程序被一个或多个处理器执行，使得一个或多个处理器实现上述任一的步进光刻的控制方法。

第四方面，本发明实施例还提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现上述任一的步进光刻的控制方法。

本实施例的技术方案，首先通过获取光刻设备一次步进后的实际移动距离，然后根据实际移动距离和预设步进步长确定一次步进的步进误差，最后基于步进误差对光斑图像进行调整，以补偿步进误差产生的曝光图像误差，从而保证光斑图像投影位置的准确性，进而实现在待光刻件上曝光图像不会产生缝隙或重叠的部分，实现曝光图像的连续性，提高曝光图像的精确度。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图做一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图虽然是本发明的一些具体的实施例，对于本领域的技术人员来说，可以根据本发明的各种实施例所揭示和提示的器件结构，驱动方法和制造方法的基本概念，拓展和延伸到其它的结构和附图，毋庸置疑这些都应该是在本发明的权利要求范围之内。

图1为本发明实施例提供的一种步进光刻的控制方法的流程示意图；

图2为本发明实施例提供的一种光刻设备在无误差步进光刻下产生的曝光图像；

图3为本发明实施例提供的一种光刻设备在第一种类型的步进误差下产生的曝光图像；

图4为本发明实施例提供的一种光刻设备在第二种类型的不仅误差下产生的曝光图像；

图5为本发明实施例提供的一种图4调整后的曝光图像；

图6为本发明实施例提供的一种图3调整后的曝光图像；

图7为本发明实施例提供的另一种步进光刻的控制方法的流程示意图；

图8为本发明实施例提供的一种微镜阵列或激光器阵列的结构示意图；

图9为本发明实施例提供的一种光斑图像的结构示意图；

图10为本发明实施例提供的一种条带图像分割的结构示意图；

图11为本发明实施例提供的一种扫描光刻设备；

图12为本发明实施例提供的一种步进光刻的控制装置。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

图1为本发明实施例提供的一种步进光刻的控制方法的流程示意图，本实施例可适用于需要步进光刻的情况，该方法包括：

S110、获取光刻设备一次步进后的实际移动距离。

其中，光刻设备通过步进移动实现对待光刻件的不同位置进行光刻定位，光刻设备每一次步进后的实际移动距离的精确度，与在待光刻件上曝光图像的连续性和精确度密切相关。因此为了获取光刻设备每一次步进后的实际移动距离的精确度，从而需要获取光刻设备一次步进后的实际移动距离。具体地，光刻设备一次步进后的实际移动距离需要通过光刻设备上的定位装置进行位置的实时读取，保证对光刻设备一次步进后的实际移动距离获取的准确性。例如，光刻设备上的定位装置为光栅尺和读数头，读数头根据对光栅尺的读数即可得到光刻设备一次步进后的实际移动距离。

S120、根据实际移动距离和预设步进步长确定一次步进的步进误差。

其中，光刻设备根据预设步进步长进行步进移动，由于光刻设备的运动是由电机的运转带动的，由此光刻设备根据预设步进步长进行步进移动时无法保证步进距离的精确性，从而导致光刻设备一次步进后的实际移动距离大于或小于预设步进步长。为了保证在待光刻件上曝光图像的连续性和精确度，需要根据实际移动距离和预设步进步长确定一次步进的步进误差，从而根据光刻设备每次的步进误差调整曝光图像的位置，从而实现曝光图像的连续性和精确度。

S130、基于步进误差对光斑图像进行调整，以补偿步进误差产生的曝光图像误差。

其中，光斑图像是由光刻设备产生的，光刻设备可以采用数字光处理技术(Digital Light Processing，DLP)或激光器密排技术生成的特定的光斑图像。具体地，若光刻设备采用数字光处理技术，则可以利用数字微镜器件(Digital Micromirror Device，DMD)产生特定形状的光斑图像。若光刻设备采用激光器密排技术，则可以利用精密排布的激光器产生特定形状的光斑图像。综上可知，光斑图像会随着光刻设备的移动而移动，此外光斑图像的具体位置还可以通过数字微镜器件或精密排布的激光器进行调整移动。基于步进误差对光斑图像进行调整是通过数字微镜器件或精密排布的激光器对光斑图像位置的微调整。

具体地，步进误差包括两种类型的步进误差，第一种类型的步进误差为：光刻设备一次步进后的实际移动距离小于预设步进步长，产生的步进误差。第二种类型的步进误差为：光刻设备一次步进后的实际移动距离大于预设步进步长，产生的步进误差。示例性地，图2为本发明实施例提供的一种光刻设备在无误差步进光刻下产生的曝光图像，图3为本发明实施例提供的一种光刻设备在第一种类型的步进误差下产生的曝光图像，图4为本发明实施例提供的一种光刻设备在第二种类型的不仅误差下产生的曝光图像。对比图2和图3，可知产生第一种类型的步进误差的光刻设备并未移动到目标位置，此时在步进方向光刻设备步进后的实际位置相对落后，此时需通过数字微镜器件或精密排布的激光器将光斑图像向步进方向移动第一种类型的步进误差，以补偿步进误差产生的曝光图像误差。对比图2和图4，可知产生第二种类型的步进误差的光刻设备并未移动到目标位置，此时在步进方向步进设备步进后的实际位置相对超前，由此需通过数字微镜器件或精密排布的激光器将光斑图像向步进的反方向移动第二种类型的步进误差，以补偿步进误差产生的曝光图像误差。

本实施例的技术方案，首先通过获取光刻设备一次步进后的实际移动距离，然后根据实际移动距离和预设步进步长确定一次步进的步进误差，最后基于步进误差对光斑图像进行调整，以补偿步进误差产生的曝光图像误差，从而保证光斑图像投影位置的准确性，进而实现在待光刻件上曝光图像不会产生缝隙或重叠的部分，实现曝光图像的连续性，提高曝光图像的精确度。

具体地，基于步进误差对光斑图像进行调整包括：步进误差表示一次步进大于预设步进步长的时候，在步进方向以步进误差的宽度增大曝光图像，并向步进反向位移增大后的曝光图像步进误差的距离以补偿步进误差产生的曝光图像误差。

其中，在基于步进误差对光斑图像进行调整前需要对步进误差的类型进行判断，若步进误差表示光刻设备一次步进大于预设步进步长时，在步进方向光刻设备步进后的实际位置相对超前，由此需通过数字微镜器件或精密排布的激光器对光斑图像进行调整移动。具体地，首先需要在步进方向以步进误差的宽度增大曝光图像，以避免后续对光斑图像移动后出现步进误差宽度的图像信息的缺失，以补偿步进误差产生的曝光图像缺失。然后向步进反向位移增大后的曝光图像步进误差的距离，从而使位移增大后的曝光图像与上一曝光图像无缝连接，实现曝光图像的连续性，提高曝光图像的精确度。示例性的，图5为本发明实施例提供的一种图4调整后的曝光图像。

具体地，基于步进误差对光斑图像进行调整还包括：步进误差表示一次步进小于预设步进步长的时候，在步进反向以步进误差的宽度减小曝光图像，并向步进方向位移减小后的曝光图像步进误差的距离以补偿步进误差产生的曝光图像误差。

其中，若步进误差表示一次步进小于预设步进步长时，在步进方向步进设备步进后的实际位置相对落后，由此需通过数字微镜器件或精密排布的激光器对光斑图像进行调整移动。具体地，首先需要在步进反向以步进误差的宽度减小曝光图像，以避免后续对光斑图像移动后出现步进误差宽度的图像信息的重叠，以去除步进误差产生的多余曝光图像。然后向步进方向位移减小后的曝光图像步进误差的距离，从而使位移减小后的曝光图像与上一曝光图像无缝连接，实现曝光图像的连续性，提高曝光图像的精确度。示例性的，图6为本发明实施例提供的一种图3调整后的曝光图像。

图7为本发明实施例提供的另一种步进光刻的控制方法的流程示意图，如图7所示，该方法的具体步骤包括：

S210、根据光刻设备的移动精度，设置光刻设备投影的光斑图像的参数；和或根据光斑图像的参数对待曝光图像分图。

其中，光刻设备的移动精度为光刻设备根据预设步进步长进行步进移动时产生的最大误差。根据光刻设备步进运动时产生的最大误差，设置光刻设备投影的光斑图像的具体参数。光斑图像会随着光刻设备的移动而移动，由此，光斑图像随着光刻设备进行步进运动的误差小于等于光刻设备的移动精度。

具体地，光刻设备投影的光斑图像的参数包括：光斑图像的投影长度和光斑图像的投影宽度；其中，光斑图像的投影长度小于等于光刻设备的最大投影长度减去2倍的光刻设备的移动精度；光斑图像的投影宽度等于光刻设备的最大投影宽度。

示例性地，若光刻设备的移动精度θ为±40um，光刻设备的最大投影长度为28mm，光斑图像的投影长度T≤28mm-2*40um，光斑图像的投影宽度等于光刻设备的最大投影宽度。根据光刻设备的移动精度，减小光斑图像的投影长度，可以通过数字微镜器件或精密排布的激光器对光斑图像位置进行调整。具体地，微镜阵列或激光器阵列的一部分始终处于关闭，如此便于后续通过调节微镜阵列或激光阵列的打开部分和关闭部分，实现将光斑图像移动步进误差的距离，以补偿因步进误差产生的曝光图像误差。

示例性地，图8为本发明实施例提供的一种微镜阵列或激光器阵列的结构示意图，图9为本发明实施例提供的一种光斑图像的结构示意图，如图8和图9所示，微镜阵列或激光器阵列的长度为X+2θ，微镜阵列或激光器阵列的宽度为Y，光斑图像010的长度为X，光斑图像010的宽度为Y。

可选地，根据光斑图像的参数对待曝光图像分图，包括：依据光斑图像的投影长度和光刻设备的移动精度将曝光图像分为多个条带图像，每个条带图像包括位于中间的投影区域和两侧的补偿区域；投影区域的宽度等于光斑图像的投影长度，补偿区域的宽度大于光刻设备的移动精度。

其中，投影区域的宽度是根据光斑图像的投影长度设置的，补偿区域的宽度是根据光刻设备的移动精度设置的。具体地，投影区域的宽度等于光斑图像的投影长度，补偿区域的宽度大于光刻设备的移动精度。

示例性地，图10为本发明实施例提供的一种条带图像分割的结构示意图，如图10所示，依据光斑图像的投影长度和光刻设备的移动精度将曝光图像分为多个条带图像，例如条带图像510、条带图像520以及条带图像530。每个条带图像包括位于中间的投影区域和两侧的补偿区域，例如条带图像510包括位于中间的投影区域511(实线框出的矩形区域)和两侧的补偿区域512(阴影区域)；条带图像520包括位于中间的投影区域521(实线框出的矩形区域)和两侧的补偿区域522(阴影区域)；条带图像530包括位于中间的投影区域531(实线框出的矩形区域)和两侧的补偿区域532(阴影区域)。

可选地，相邻条带的投影区域不重叠设置，相邻条带的补偿区域与相邻条带的投影区域重叠设置，相邻补偿区域的总长度大于等于2倍的光刻设备的移动精度，小于等于2倍的光斑图像的投影长度。

示例性地，继续参考图10，条带图像510的投影区域511和相邻的条带图像520的投影区域521不重叠，条带图像510的补偿区域512与相邻的条带图像520的投影区域521重叠，相邻的补偿区域512和补偿区域522的总长度大于等于2倍的光刻设备的移动精度，小于等于2倍的光斑图像的投影长度。

S220、根据预设步进步长，控制光刻设备沿步进方向移动。

S230、根据定位装置的移动确定光刻设备移动的实际移动距离。

其中，定位装置包括光栅尺和读数头，定位装置的读数头是随着光刻设备的移动而移动，由此定位装置的读数头可以确定光刻设备移动的实际距离。

示例性的，图11为本发明实施例提供的一种扫描光刻设备，如图11所示，其中载台轨道610和梁架620上均设置有光栅尺630，在光刻设备640上设置有读数头650，读数头650可以随着光刻设备640的移动而移动，实现对光栅尺630的读数，从而确定光刻设备移动的实际移动距离。

S240、根据实际移动距离和预设步进步长确定一次步进的步进误差。

S250、基于步进误差对光斑图像进行调整，以补偿步进误差产生的曝光图像误差。

图12为本发明实施例提供的一种步进光刻的控制装置，如图12，该装置包括：

位置确定装置710，用于获取光刻设备一次步进后的实际移动距离；

误差确定装置720，根据实际移动距离和预设步进步长确定一次步进的步进误差；

光斑调整装置730，基于步进误差对光斑图像进行调整，以补偿步进误差产生的曝光图像误差。

本实施例的技术方案，首先通过位置确定装置获取光刻设备一次步进后的实际移动距离，然后误差确定装置根据实际移动距离和预设步进步长确定一次步进的步进误差，最后光斑调整装置基于步进误差对光斑图像进行调整，以补偿步进误差产生的曝光图像误差，从而保证光斑图像投影位置的准确性，进而实现在待光刻件上曝光图像不会产生缝隙或重叠的部分，实现曝光图像的连续性，提高曝光图像的精确度。

本发明实施例还提供一种步进光刻的控制设备，该步进光刻的控制设备包括：一个或多个处理器；当一个或多个程序被一个或多个处理器执行，使得一个或多个处理器实现上述实施例任一的步进光刻的控制方法。

本发明实施例提供的步进光刻的控制设备，可执行本发明任一实施例所提供的步进光刻的控制方法，具备步进光刻的控制方法的有益效果，此处不再赘述。

本发明实施例还提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现上述实施例任一的步进光刻的控制方法。

通过以上关于实施方式的描述，所属领域的技术人员可以清楚地了解到，本发明可借助软件及必需的通用硬件来实现，当然也可以通过硬件实现，但很多情况下前者是更佳的实施方式。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该步进光刻的控制的软件产品可以存储在可读存储介质中，如软盘、只读存储器(Read-Only Memory,ROM)、随机存取存储器(Random AccessMemory,RAM)、闪存(FLASH)、硬盘或光盘等，用以使得步进光刻的控制设备执行本发明上述实施例的方法。

值得注意的是，上述步进光刻的控制装置的实施例中，所包括的各个模块只是按照功能逻辑进行划分的，但并不局限于上述的划分，只要能够实现相应的功能即可；另外，各功能装置的具体名称也只是为了便于相互区分，并不用于限制本发明的保护范围。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (11)

1.一种步进光刻的控制方法，其特征在于，包括：

获取光刻设备一次步进后的实际移动距离；

根据所述实际移动距离和预设步进步长确定一次步进的步进误差；

基于所述步进误差对光斑图像进行调整，以补偿所述步进误差产生的曝光图像误差。

2.根据权利要求1所述的步进光刻的控制方法，其特征在于，基于所述步进误差对光斑图像进行调整包括：

所述步进误差表示一次步进大于所述预设步进步长的时候，在步进方向以所述步进误差的宽度增大所述曝光图像，并向步进反向位移增大后的曝光图像所述步进误差的距离以补偿所述步进误差产生的曝光图像误差。

3.根据权利要求1所述的步进光刻的控制方法，其特征在于，基于所述步进误差对光斑图像进行调整还包括：

所述步进误差表示一次步进小于所述预设步进步长的时候，在步进反向以所述步进误差的宽度减小所述曝光图像，并向步进方向位移减小后的曝光图像所述步进误差的距离以补偿所述步进误差产生的曝光图像误差。

4.根据权利要求1所述的步进光刻的控制方法，其特征在于，获取光刻设备一次步进后的实际移动距离，包括：

根据预设步进步长，控制光刻设备沿步进方向移动；

根据定位装置的移动确定所述光刻设备移动的实际移动距离。

5.根据权利要求1所述的步进光刻的控制方法，其特征在于，在获取光刻设备一次步进后的实际移动距离之前，包括：

根据光刻设备的移动精度，设置所述光刻设备投影的所述光斑图像的参数；和或

根据所述光斑图像的参数对待曝光图像分图。

6.根据权利要求5所述的步进光刻的控制方法，其特征在于，所述光刻设备投影的光斑图像的参数包括：所述光斑图像的投影长度和所述光斑图像的投影宽度；

其中，所述光斑图像的投影长度小于等于所述光刻设备的最大投影长度减去2倍的所述光刻设备的移动精度；所述光斑图像的投影宽度等于所述光刻设备的最大投影宽度。

7.根据权利要求6所述的步进光刻的控制方法，其特征在于，所述根据所述光斑图像的参数对所述待曝光图像分图，包括：

依据所述光斑图像的投影长度和所述光刻设备的移动精度将曝光图像分为多个条带图像，每个条带图像包括位于中间的投影区域和两侧的补偿区域；

投影区域的宽度等于所述光斑图像的投影长度，补偿区域的宽度大于所述光刻设备的移动精度。

8.根据权利要求7所述的步进光刻的控制方法，其特征在于，相邻条带的投影区域不重叠设置，相邻条带的补偿区域与相邻条带的投影区域重叠设置，相邻补偿区域的总长度大于等于2倍的所述光刻设备的移动精度，小于等于2倍的所述光斑图像的投影长度。

9.一种步进光刻的控制装置，其特征在于，包括：

位置确定装置，用于获取光刻设备一次步进后的实际移动距离；

误差确定装置，根据所述实际移动距离和预设步进步长确定一次步进的步进误差；

光斑调整装置，基于所述步进误差对光斑图像进行调整，以补偿所述步进误差产生的曝光图像误差。

10.一种步进光刻的控制设备，其特征在于，所述步进光刻的控制设备包括：

一个或多个处理器；

当所述一个或多个程序被所述一个或多个处理器执行，使得所述一个或多个处理器实现如权利要求1-8中任一所述的步进光刻的控制方法。

11.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，该程序被处理器执行时实现如权利要求1-8任一所述的步进光刻的控制方法。

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