直写式光刻机曝光方法.pdf

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1、(19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201910815604.4 (22)申请日 2019.08.30 (71)申请人 合肥芯碁微电子装备有限公司 地址 230088 安徽省合肥市高新区创新大 道2800号创新产业园二期F3楼11层 (72)发明人 赵美云 (74)专利代理机构 合肥天明专利事务所(普通 合伙) 34115 代理人 奚华保 (51)Int.Cl. G03F 7/20(2006.01) (54)发明名称 一种直写式光刻机曝光方法 (57)摘要 本发明公开了一种直写式光刻机曝光方法， 属于半导体光刻机图。

2、形图像处理技术领域， 包括 在曝光前， 设定曝光模式为N排M列DMD模式， 划分 每个DMD对应的曝光区域， 任意一排DMD曝光图形 的总宽度为直写光刻版图的宽度， 任意一列DMD 曝光图形的总高度为直写光刻版图的高度； 利用 各DMD进行曝光处理， 并输出对应的光刻版图曝 光图形； 将每个DMD与直写式精密平台进行匹配， 将光刻版图呈现在曝光的基底上。 本发明利用多 排DMD对光刻版图进行曝光区域划分， 减少了单 次曝光的时间， 大幅度提升产能。 权利要求书1页 说明书4页 附图3页 CN 110597019 A 2019.12.20 CN 110597019 A 1.一种直写式光刻机曝光方。

3、法， 其特征在于， 包括： 在曝光前， 设定曝光模式为N排M列DMD曝光模式， 其中M、 N均为自然数且M0， N1； 对每个DMD的中心位置进行标定， 得到每个DMD相对于坐标原点的位置信息； 根据每个DMD的位置信息， 确定每个DMD对应的曝光区域， 其中任意一排DMD曝光图形的 总宽度为直写光刻版图的宽度， 任意一列DMD曝光图形的总高度为直写光刻版图的高度； 利用各DMD进行曝光处理， 并输出对应的光刻版图曝光图形； 将每个DMD与直写式精密平台进行匹配， 将光刻版图呈现在曝光的基底上。 2.如权利要求1所述的直写式光刻机曝光方法， 其特征在于， 所述每个DMD对应的曝光 区域， 第i。

4、排DMD的曝光区域的宽度之和为： Wi,0+Wi,1+Wi,m-2+Wi,m-1W， 第j列DMD的曝光区 域的高度之和为： H0,j+H1,j+Hn-2,j+Hn-1,jH， W为直写光刻版图宽度， H为直写光刻版图高 度0iN-1， 0jM-1。 3.如权利要求1所述的直写式光刻机曝光方法， 其特征在于， 所述相邻两排或相邻两行 的DMD为对齐排布或交错排布。 4.如权利要求1所述的直写式光刻机曝光方法， 其特征在于， 所述根据每个DMD的位置 信息， 确定每个DMD对应的曝光区域， 包括： 根据第一排DMD的位置信息， 在所述光刻版图中对第一排中DMD对应的曝光区域进行划 分； 根据所述。

5、第一排DMD的位置信息， 在所述光刻版图中对余下第N-1排中的DMD对应的曝 光区域进行划分； 在相邻排中的DMD对应的曝光区域存在交叉区域时， 利用无效图对交叉区域进行填补。 权利要求书 1/1 页 2 CN 110597019 A 2 一种直写式光刻机曝光方法 技术领域 0001 本发明涉及半导体光刻机图形图像处理、 图形拼接、 计算机图形开发技术领域， 特 别涉及一种直写式光刻机曝光方法。 背景技术 0002 直写式光刻技术是在感光材料(多为胶或者膜)的表面印刷具有特征的构图的技 术， 无掩膜光刻技术使用数字微镜系统生成构图， 通过光学投影元件， 图像以一定得倍率投 影到光敏感的衬底上，。

6、 产生特征的构图。 无掩模光刻能有效地降低光刻系统的复杂度(无需 掩模台、 掩模传输、 框架结构简单)和掩模的加工、 维护成本， 是进行大尺寸基底光刻的发展 趋势之一。 而基于DMD(亦称： 空间光调制器(Spatial Light Modulator)的无掩模光刻方 法因其制作灵活、 可靠性高和产率较客观等优势越来越多地被用来制作印刷电路板(PCB)、 薄膜液晶面板(TFT)、 微机电系统(MEMS)。 0003 目前， 多数印制电路板(Printed Circuit Board， 简称PCB板)或者半导体光刻领 域， 其激光直接成像系统都采用精密平台的运动与DMD曝光图形输出的匹配输出图像。

7、， 用于 直写式光刻版图宽度W毫米和高度H毫米(在PCB方面其尺寸在宽24寸高18寸及以上； 而半导 体方面， 光刻版图也达到了12寸的晶圆)。 对于这样的尺寸， 通常采用一排M个DMD进行曝光 (M为大于0的自然数)， 但会要求每个DMD要扫描输出整个板子的高度H毫米的图形信息(H为 通常光刻版图的高度)， 来回进行多次扫描， 从而让M个DMD曝光完整个版图的宽度W毫米的 图形信息(W为通常光刻版图的宽度)。 当图形高度越来越高， 则同等扫描次数和速度下， 扫 描需要的时间越久， 进而产能很慢， 无法满足客户的需求。 发明内容 0004 本发明的目的在于克服现有技术的不足， 以节约扫描曝光的。

8、时间。 0005 为实现以上目的， 采用一种直写式光刻机曝光方法， 包括如下步骤： 0006 在曝光前， 设定曝光模式为N排M列DMD模式， 其中M、 N均为自然数且M0， N1； 0007 对每个DMD的中心位置进行标定， 得到每个DMD相对于坐标原点的位置信息； 0008 根据每个DMD的位置信息， 确定每个DMD对应的曝光区域， 其中任意一排DMD曝光图 形的总宽度为直写光刻版图的宽度， 任意一列DMD曝光图形的总高度为直写光刻版图的高 度； 0009 利用各DMD进行曝光处理， 并输出对应的光刻版图曝光图形； 0010 将每个DMD与直写式精密平台进行匹配， 将光刻版图呈现在曝光的基底。

9、上。 0011 进一步地， 所述每个DMD对应的曝光区域， 第i排DMD的曝光区域的宽度之和为： Wi,0 +Wi,1+Wi,m-2+Wi,m-1W， 第j列DMD的曝光区域的高度之和为： H0,j+H1,j+Hn-2,j+Hn-1,jH， W为直写光刻版图宽度， H为直写光刻版图高度0iN-1， 0jM-1。 0012 进一步地， 所述相邻两排或相邻两行的DMD为对齐排布或交错排布。 0013 进一步地， 所述根据每个DMD的位置信息， 确定每个DMD对应的曝光区域， 包括： 说明书 1/4 页 3 CN 110597019 A 3 0014 根据第一排DMD的位置信息， 在所述光刻版图中对。

10、第一排中DMD对应的曝光区域进 行划分； 0015 根据所述第一排DMD的位置信息， 在所述光刻版图中对余下第N-1排中的DMD对应 的曝光区域进行划分； 0016 在相邻排中的DMD对应的曝光区域存在交叉区域时， 利用无效图对交叉区域进行 填补。 0017 与现有技术相比， 本发明存在以下技术效果： 本发明通过采用多排MDM对直写光刻 版图进行各自曝光区域的划分， 每个空间光调制器光头只需要扫描H/N毫米的图形(假设N 排DMD， 相互之间的距离接近于图形的N的等分)， 那么扫描曝光的时间可节约1/N， 则产能可 随之较大幅度的提升。 附图说明 0018 下面结合附图， 对本发明的具体实施方。

11、式进行详细描述： 0019 图1是一种直写式光刻机曝光方法的流程示意图； 0020 图2是2排3列DMD排列方式及编码示意图； 0021 图3是2排3列DMD对应的曝光区域示意图； 0022 图4是DMD曝光图形存在交叉情况示意图； 0023 图5是DMD曝光图形的交叉区域填补示意图。 具体实施方式 0024 为了更进一步说明本发明的特征， 请参阅以下有关本发明的详细说明与附图。 所 附图仅供参考与说明之用， 并非用来对本发明的保护范围加以限制。 0025 如图1至图3所示， 本实施例公开了一种直写式光刻机曝光方法， 包括如下步骤S1 至S5： 0026 S1、 在曝光前， 设定曝光模式为N排。

12、M列DMD曝光模式， 其中M、 N均为自然数且M0， N 1； 0027 S2、 对每个DMD的中心位置进行标定， 得到每个DMD相对于坐标原点的位置信息； 0028 S3、 根据每个DMD的位置信息， 确定每个DMD对应的曝光区域， 其中任意一排DMD曝 光图形的总宽度为直写光刻版图的宽度， 任意一列DMD曝光图形的总高度为直写光刻版图 的高度； 0029 S4、 利用各DMD进行曝光处理， 并输出对应的光刻版图曝光图形； 0030 S5、 将每个DMD与直写式精密平台进行匹配， 将光刻版图呈现在曝光的基底上。 0031 需要说明的是， 根据N排DMD之间的中心位置关系(则有N-1个位置关系。

13、)， 将高度为 H毫米的直写式光刻版图(H为正常光刻图形尺寸)分割成NM个小曝光区， 则每排DMD各自 对应的曝光区光刻版图的高度为： 0032 第1排DMD对应的曝光区光刻版图的高度： H0,0， H0,1， H0,2， ， H0,M-2， H0,M-1； 0033 第2排DMD对应的曝光区光刻版图的高度： H1,0， H1,1， H1,2， ， H1,M-2， H1,M-1； 0034 0035 第N-1排DMD对应的曝光区光刻版图的高度： HN-2,0， HN-2,1， HN-2,2， ， HN-2,M-2， HN-2,M-1； 说明书 2/4 页 4 CN 110597019 A 4 。

14、0036 第N排DMD对应的曝光区光刻版图的高度： HN-1,0， HN-1,1， HN-1,2， ， HN-1,M-2， HN-1,M-1。 0037 根据设定的每排M个DMD曝光模式， 将直写式光刻版图宽度W毫米(W为正常光刻图 形尺寸)， 根据M列DMD之间的中心间距(则有M-1个位置关系)， 则将W毫米的光刻版图分割为 MN个宽度的小曝光区， 则每列DMD各自对应的曝光区光刻版图的宽度为： 0038 第1列DMD对应曝光区光刻版图的宽度： W0,0， W0,1， W0,2， ， W0,M-2， W0,M-1； 0039 第2列DMD对应曝光区光刻版图的宽度： W1,0， W1,1， W。

15、1,2， ， W1,M-2， W1,M-1； 0040 0041 第N-1列DMD对应曝光区光刻版图的宽度： WN-2,0， WN-2,1， WN-2,2， ， WN-2,M-2， WN-2,M-1； 0042 第N列DMD对应曝光区光刻版图的宽度： WN-1,0， WN-1,1， WN-1,2， ， WN-1,M-2， WN-1,M-1。 0043 其中， 第j列(0jM-1)DMD的曝光图形宽度相等， 即： W0 ,jW1 ,jW2,j WN-1,j。 0044 根据设定的N排M列DMD曝光模式， 则每个DMD所对应编码则为： 0045 第1排DMD： N0M0， N0M1， N0M2， 。

16、， N0MM-1； 0046 第2排DMD： N1M0， N1M1， N1M2， ， N1MM-1； 0047 0048 第N-1排DMD： NN-2M0， NN-2M1， NN-2M2， ， NN-2MM-1； 0049 第N排DMD： NN-1M0， NN-1M1， NN-1M2， ， NN-1MM-1。 0050 根据设定的N行M列DMD的曝光模式， 则每个DMD所对应的曝光区域为： 0051 则编号N0M0的DMD曝光区域为： 宽为W0,0毫米， 高为H0,0毫米； 0052 则编号N0M1的DMD曝光区域为： 宽为W0,1毫米， 高为H0,1毫米； 0053 0054 则编号N0MM。

17、-1的DMD曝光区域为： 宽为W0,m-1毫米， 高为H0,m-1毫米； 0055 则编号N1M0的DMD曝光区域为： 宽为W1,0毫米， 高为H1,0毫米； 0056 0057 则编号N1MM-1的DMD曝光区域为： 宽为W1,M-1毫米， 高为H1,M-1毫米； 0058 0059 则编号NN-1M0的DMD曝光区域为： 宽为WN-1,0毫米， 高为HN-1,0毫米； 0060 0061 则编号NN-1MM-1的DMD曝光区域为： 宽为WN-1,M-1毫米， 高为HN-1,M-1毫米。 0062 第i排(0iN-1)DMD的曝光区域的宽度之和为： Wi,0+Wi,1+Wi,M-2+Wi,M。

18、-1W， 第 j列(0jM-1)DMD的曝光区域的高度之和为： H0,j+H1,j+HN-2,j+HN-1,jH， 且第j列(0j M-1)DMD的曝光区域的宽度相同， W为直写光刻版图宽度， H为直写光刻版图高度。 需要说 明的是， 相邻两排或相邻两行的DMD为对齐排布或交错排布。 在实际应用中， DMD的排列方式 为多排， 其中N排DMD排列方式， 可相互前后排对齐， 也可以不用对齐。 M列中的DMD排列方式 可以对齐也可以不对齐。 0063 应当理解的是， 每行或每列中的DMD的放置方式， 可以进行任意角度的旋转， 也可 以水平放置； 每个DMD对应曝光所属区域的直写式光刻图形， 其区域。

19、的大小随着DMD放置的 位置不同而不同。 0064 特别地， 传统采用单排DMD进行曝光， 则每个DMD扫描的图形高度为光刻版图的图 说明书 3/4 页 5 CN 110597019 A 5 形高度H； 而使用多排DMD进行曝光时， 由于机械结构并不能保证前后两排的DMD在列上严格 对齐， 无法满足误差在1个微米以下， 甚至是纳米的要求； 这样前后排DMD因为位置有错位， DMD曝光的图形也会有交叉区域(如图4所示)。 0065 本申请从光刻的版图的角度， 对图形进行切割， 使得前后DMD曝光图形在列方面 上， 严格对齐， 对齐精度在1um以下， 甚至是1纳米的精度。 按照第一排DMD的位置关。

20、系进行图 形切割， 后续DMD根据第一排DMD的位置关系进行图形划分， 如果遇到图5情况， 后排DMD需要 增加如图5所示的阴影部分(无效图黑图)进行填补， 以此类推， 这样保正后一排的DMD出图 起始点与前排严格一致。 0066 需要说明的是， 通过采用多排MDM对直写光刻版图进行各自曝光区域的划分， 每个 空间光调制器光头只需要扫描H/N毫米的图形(假设N排DMD， 相互之间的距离接近于图形的 N的等分)， 每个DMD曝光所属区域的直写式光刻图形， 然后通过移动直写式精密平台， 使得 每个DMD的图形与平台进行匹配， 通过光学成像原理， 将光刻版图呈现在曝光的基底上(PCB 板或者硅片上)。

21、。 通过排与排之间的DMD拼接而成一整面直写式光刻图形， 减少其单次曝光 的高度， 从而减少了单次曝光的时间， 使扫描曝光的时间可节约1/N， 大幅度提高产能。 0067 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。 说明书 4/4 页 6 CN 110597019 A 6 图1 图2 说明书附图 1/3 页 7 CN 110597019 A 7 图3 图4 说明书附图 2/3 页 8 CN 110597019 A 8 图5 说明书附图 3/3 页 9 CN 110597019 A 9 。