[發明專利]一種應用于直寫式光刻機的灰階曝光的方法

有效

• 申請號: 201110091631.5
• 申請日: 2011-04-13
• 公開（公告）號: CN102147575A
• 公開（公告）日: 2011-08-10
• 發明（設計）人: 丁建飛;謝睿文
• 申請（專利權）人: 合肥芯碩半導體有限公司
• 主分類號: G03F7/20
• 分類號: G03F7/20
• 代理公司: 安徽合肥華信知識產權代理有限公司 34112
• 代理人: 林春旭

技術領域

本發明涉及光刻機曝光控制領域，具體為一種利用FPGA的應用于直寫式光刻機的灰階曝光的方法。

背景技術

直寫式光刻機是半導體生產過程中的必需設備，直寫式光刻機設備中對曝光過程中每個像素點曝光次數的控制非常重要，據此可實現諸如亞像素曝光等各種技術。但現有技術的曝光過程對于硬件內存的帶寬要求較高，且曝光次數不易控制。

發明內容

本發明的目的是提供一種應用于直寫式光刻機的灰階曝光的方法，以解決現有技術的曝光過程對內存帶寬要求較高，且曝光次數不易控制的問題。

為了達到上述目的，本發明所采用的技術方案為：

一種應用于直寫式光刻機的灰階曝光的方法，利用FPGA實現，其特征在于：包括以下步驟：

（1）首先將FPGA中用于存儲灰階圖形數據的存儲器劃分為N個相同大小的區域，N表示灰階圖形灰階的階數；

（2）利用FPGA分別提取用來表示灰階圖形數據的二進制碼的每一位，并依次形成與灰階圖形像素點分布一致的N張單色圖形數據，然后將N張單色圖形數據分別存儲到存儲器各個區域中；

（3）當待曝光器件與圖形發生器所反射的激光光束相對位置移動了一個曝光像素點時，更新一次圖形發生器的圖形顯示，同時，FPGA分別從存儲器的每個區域讀取行的曝光數據形成一張與圖形發生器像素分布一致的像素數據，并控制圖形發生器顯示。

所述的一種應用于直寫式光刻機的灰階曝光的方法，其特征在于：所述圖形發生器為用于直寫式光刻機的圖形發生器SLM，其由像素點組成，且每個像素點可單獨控制是否反射激光光束。

所述的一種應用于直寫式光刻機的灰階曝光的方法，其特征在于：?所述步驟（3）中，圖形發生器的圖形顯示更新方式為：將FPGA的各個存儲器的區域中的行地址加一，并從新的行地址開始讀取數據，圖形發生器的單色圖形數據由各個存儲器的區域按規定數目行數據組成。

所述的一種應用于直寫式光刻機的灰階曝光的方法，其特征在于：?所述步驟（3）中，FPGA從存儲器的每個區域讀取的行數不同，存儲灰階圖形數據二進制值的某一位數據的區域就對應讀取這一位對應的二進制權值，位(N-n)所對應的分區應該讀取???????????????????????????????????????????????行數據，其中N為灰階值，n為二進制位。

所述的一種應用于直寫式光刻機的灰階曝光的方法，其特征在于：?所述步驟（3）中，行是指圖形發生器中與掃描運動方向垂直的一行像素點的集合，掃描運動方向是指曝光過程中圖形發生器與待曝光器件的相對運動方向。

本發明中，利用FPGA將灰階圖形數據按位提取并按區域存儲到存儲器。具體是指將灰階數據的二進制表示的每一位單獨提取，并形成與灰階圖形像素點分布一樣的單色圖形數據，分別存儲到各個存儲區區域。當待曝光器件與圖形發生器所反射的激光光束相對位置移動了一個曝光像素點時，更新一次圖形發生器。具體的更新方式為：將行地址加一，并從新的行地址開始讀取數據，圖形發生器的單色圖形數據由各個存儲區域按規定數目行數據組成的。每個區域讀取的行數不一樣。具體為：存儲灰階數據二進制值的某一位數據的區域就對應讀取這一位對應的二進制權值。例如：位(N-n)所對應的分區應該讀取行數據（N為灰階值，n為二進制位）。讀取使用的行地址在每個分區都有效，并且每讀取一行數據地址需要加一。這樣，當圖形發生器的投影完全經過某一待曝光器件的像素點后，該像素將正好曝光該點需要曝光的次數。

本發明公是利用計算機科學中二進制權值表示方法，結合掃描曝光中對每個像素點曝光次數的可控制要求得出的，是用FPGA按規則讀取存儲器中的數據并根據觸發信號來刷新圖形發生器的顯示來實現的。本發明公可降低曝光過程對內存的帶寬要求，并實現曝光次數的控制。

附圖說明

圖1是與本發明相關的一個光學曝光系統的模型圖。

圖2是圖形發生器與待曝光器件在工作時候的相對運動圖。

圖3是經過待曝光器件上某個像素點的投影所對應的圖形發生器的像素點分布。

圖4是灰階數據按二進制展開的示意圖，其中：

圖4a是灰階為N的數的二進制展開示意圖，圖4b是一個4位二進制數的展開示意圖，圖4c是一個4位二進制數10的展開示意圖。

圖5是圖形發生器投影與待曝光器件的運動及曝光圖。

圖6是推導圖形發生器顯示圖形規則的示意圖。

圖7是存儲器分區域規則圖。

圖8是存儲器分區域讀取規則圖。