CN116859680A - 一种针对晶圆的曝光方法及曝光装置 - Google Patents

一种针对晶圆的曝光方法及曝光装置 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种针对晶圆的曝光方法及曝光装置，属于半导体领域。所述方法通过利用多边形交叠算法计算出待曝光的晶圆图形同每个条带相交的最高点和最低点，进而确定每个条带需曝光的块的个数，进而使得聚焦位置能够沿着圆形边缘移动，只对需曝光的部分进行曝光，针对晶圆图形的曝光产能将提升20～30％。

Description

一种针对晶圆的曝光方法及曝光装置
技术领域
本发明涉及一种针对晶圆的曝光方法及曝光装置，属于半导体领域。
背景技术
无掩模激光直写式光刻机近年来广泛应用于MEMS(Micro-Electro-MechanicalSystem，微机电系统)、微流体、光栅制造、先进封装等领域，通常由DMD、光路组成的单个或多个光头进行扫描曝光，因光路宽度有限，需要先将待曝光的图形切割成多个横向排布的等高条带，再由光路从左向右依次曝光各个条带，从而实现全图曝光。
目前曝光线路线宽要求在1-10μm。光刻机为满足其解析要求，会使用大倍率镜头以达到0.5μm的解析分辨率，而根据瑞利公式，分辨率越高镜头的焦深越短，因此，无掩模直写式光刻机必须配有自动聚焦功能，使被曝光物始终处于镜头的焦深范围内，且聚焦的位置则必须在被曝光物上。
PCB领域的基板都为矩形，因此扫描的曝光图形也都为矩形，曝光每个条带时，聚焦位置始终在同一纵向位置上，无需进行上下变动，但是泛半导体领域，被曝光物为圆形或矩形的硅片、玻璃、薄膜等；因此要求扫描曝光的图形也需要兼容矩形和圆形。原有矩形曝光的方法无法保证聚焦位置能够沿着圆形边缘移动，也即对于圆形来说，如果依然按照矩形的图形去曝光，产能将差距20～30％，也即扫描的面积和矩形相差20～30％。
发明内容
为了提升光刻机对晶圆的曝光产能，本发明提供一种针对晶圆的曝光方法及曝光装置，曝光过程中，采用多边形交叠算法计算出晶圆同每个条带相交的最高点和最低点，从而保证每次曝光聚焦位置能够沿着晶圆的圆形边缘移动，进而提升针对晶圆的曝光产能。
一种针对晶圆的曝光方法，所述方法包括：
步骤1、获取待曝光的晶圆信息，包括晶圆的圆心位置、直径以及平边长度；
步骤2、对待曝光的晶圆图形进行条带分割以及块分割，通过多边形交叠算法计算出待曝光的晶圆图形同每个条带相交的最高点y_high和最低点y_low；
步骤3，计算每个条带的曝光高度；
步骤4，根据每个条带的曝光高度计算该条带需曝光的块数；
步骤5，根据每个条带需曝光的块数计算每个条带的内存起始地址，以便光路根据每个条带的内存起始地址对待曝光的晶圆图形中每个条带依次曝光。
可选的，所述多边形交叠算法包括：梅森-萨瑟兰算法、布尔运算算法、扫描线算法、Sutherland-Hodgman算法、Weiler-Atherton算法。
可选的，每个条带的曝光高度根据height＝y_high-y_low进行计算得到。
可选的，若采用多光路协同曝光，则所述方法通过多边形交叠算法计算出待曝光的晶圆图形同每个条带相交的最高点y_high和最低点y_low后，确定多光路一次扫描曝光对应的条带与晶圆图形相交的最高点y_high_max和最低点y_low_min，计算出各光路共同的曝光高度，再根据各光路共同的曝光高度计算需曝光的块数，根据需曝光的块数计算多光路一次曝光对应的所有条带的内存起始地址，以便多光路根据计算得到的内存起始地址对待曝光的晶圆图形中多个条带协同曝光。
可选的，所述各光路共同的曝光高度根据height＝y_high_max-y_low_min进行计算得到。
本申请还提供一种曝光装置，所述曝光装置采用上述方法对晶圆图形进行曝光。
可选的，所述装置包括计算模块和曝光模块，所述计算模块用于计算得到曝光过程中各条带的需曝光部分的内存起始地址及结束地址，以便所述曝光模块对应进行曝光。
本申请还提供一种曝光机，所述曝光机采用上述方法对晶圆图形进行曝光。
本发明有益效果是：
通过利用多边形交叠算法计算出待曝光的晶圆图形同每个条带相交的最高点和最低点，进而确定每个条带需曝光的块的个数，进而使得聚焦位置能够沿着圆形边缘移动，只对需曝光的部分进行曝光，针对晶圆图形的曝光产能将提升20～30％。
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是本发明一个实施例提供的针对晶圆的曝光方法流程图。
图2是本发明一个实施例中提供的待曝光的晶圆图形进行条带分割和块分割后的示意图。
图3是标注出待曝光的晶圆图形与各条带相交的最高点和最低点的示意图。
图4是将条带起始点移动至和晶圆边界对齐后需要曝光块的示意图。
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。
技术名词解释：
条带：光路纵向曝光一个行程，称为条带。横向排布多个条带的图形共同构成了完整图形。
块：光路纵向扫描一次图形，称为块。纵向排布的多个块的图形组成了一个条带。
实施例一：
本实施例提供一种针对晶圆的曝光方法，参见图1，所述方法包括：
步骤1，获取待曝光的晶圆信息，包括晶圆的圆心位置、直径以及平边长度；
步骤2，对待曝光的晶圆图形进行条带分割以及块分割，通过多边形交叠算法计算出待曝光的晶圆图形同每个条带相交的最高点y_high和最低点y_low；
步骤3，计算每个条带的曝光高度；
height＝y_high-y_low
考虑到实际曝光高度是光路纵向扫描一次图形(块)的整数倍，所以对height向上取整。
步骤4，根据每个条带的曝光高度计算该条带需曝光的块数；
步骤5，根据每个条带需曝光的块数计算每个条带的内存起始地址，以便光路根据每个条带的内存起始地址对待曝光的晶圆图形中每个条带依次曝光。
若存在多个光路协同曝光，则每次曝光的行程应当用所有光路一次扫描曝光对应的条带与晶圆图形相交的最高点y_high_max和最低点y_low_min计算各光路共同的曝光高度：
height＝y_high_max-y_low_min
再根据各光路共同的曝光高度计算需曝光的块数。
需要进行说明的是，步骤2中计算待曝光的晶圆图形同每个条带相交的最高点y_high和最低点y_low时，所使用的多边形交叠算法可以采用现有算法实现，包括：梅森-萨瑟兰算法、布尔运算算法、扫描线算法、Sutherland-Hodgman算法、Weiler-Atherton算法等。
实施例二：
本实施例提供一种针对晶圆的曝光方法，以图2所示的待曝光的晶圆图形为例进行说明，所述方法包括：
步骤1，获取待曝光的晶圆信息，包括晶圆的圆心位置、直径以及平边长度。
步骤2，对待曝光的晶圆图形进行条带分割以及块分割，通过多边形交叠算法计算出待曝光的晶圆图形同每个条带相交的最高点y_high和最低点y_low。
如图2所示，待曝光的晶圆图形进行条带分割后得到13个条带，进行块分割后，每个条带被分割为5个块。通过多边形交叠算法计算出待曝光的晶圆图形同每个条带相交的最高点y_high和最低点y_low。图3中，以菱形表示条带与晶圆图形相交的最高点和最低点。
步骤3，计算每个条带的曝光高度：
height＝y_high-y_low
考虑到实际曝光高度是光路纵向扫描一次图形(块)的整数倍，所以对height向上取整。
如果存在多个光路，则多个光路协同曝光，光路行程应当用所有光路一次扫描曝光对应的条带与晶圆图形相交的最高点y_high_max，和最低点y_low_min
则多光路共同的曝光高度height＝y_high_max-y_low_min。
步骤4，根据每个条带的曝光高度计算该条带需曝光的块数；
从左侧起，第一个条带需要曝光2个块，第二个条带需要曝光3个块，……，依次计算出各条带需要曝光的块数。
步骤5，根据各条带需要曝光的块个数计算每个条带的内存起始地址，以便光路根据每个条带的内存起始地址对待曝光的晶圆图形中每个条带依次曝光。
实际曝光过程中，可移动条带起始点，使其和晶圆边界对齐，如图4所示，其中只示出了需要曝光的块。
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)

1.一种针对晶圆的曝光方法，其特征在于，所述方法包括：
步骤1、获取待曝光的晶圆信息，包括晶圆的圆心位置、直径以及平边长度；
步骤2、对待曝光的晶圆图形进行条带分割以及块分割，通过多边形交叠算法计算出待曝光的晶圆图形同每个条带的交点的最高点y_high和最低点y_low；
步骤3，计算每个条带的曝光高度；
步骤4，根据每个条带的曝光高度计算该条带需曝光的块数；
步骤5，根据每个条带需曝光的块数计算每个条带的内存起始地址，以便光路根据每个条带的内存起始地址对待曝光的晶圆图形中每个条带依次曝光。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述多边形交叠算法包括：梅森-萨瑟兰算法、布尔运算算法、扫描线算法、Sutherland-Hodgman算法、Weiler-Atherton算法。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，每个条带的曝光高度根据height＝y_high-y_low进行计算得到。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，若采用多光路协同曝光，则所述方法通过多边形交叠算法计算出待曝光的晶圆图形同每个条带相交的最高点y_high和最低点y_low后，确定多光路一次曝光对应的所有条带的最高点y_high_max和最低点y_low_min，计算出各光路共同的曝光高度，再根据各光路共同的曝光高度计算需曝光的块数，根据需曝光的块数计算多光路一次曝光对应的所有条带的内存起始地址，并发送给DMD，以便多光路根据计算得到的内存起始地址对待曝光的晶圆图形中多个条带协同曝光。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述各光路共同的曝光高度根据height＝y_high_max-y_low_min进行计算得到。
6.一种曝光装置，其特征在于，所述曝光装置采用权利要求1-5任一所述的方法对晶圆图形进行曝光。
7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述装置包括计算模块和曝光模块，所述计算模块用于计算得到曝光过程中各条带的需曝光部分的内存起始地址及结束地址，以便所述曝光模块对应进行曝光。
8.一种曝光机，其特征在于，所述曝光机采用权利要求1-5任一所述的方法对晶圆图形进行曝光。
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