[發明專利]無掩膜直寫式光刻機系統中圖形數據灰度值的計算方法

無效

• 申請號: 201210009369.X
• 申請日: 2012-01-13
• 公開（公告）號: CN102566312A
• 公開（公告）日: 2012-07-11
• 發明（設計）人: 盧云君;蔣興華;李顯杰
• 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: 方崢

技術領域

本發明涉及半導體行業和印刷電路板行業光刻技術領域，屬于光刻機曝光系統圖形數據的灰度處理方法，特別是使用空間光調制器的直寫式光刻機灰度曝光系統或者激光直寫曝光系統（LDI）的數據處理方法。

背景技術

光刻技術是用于在襯底表面上印刷具有特征的構圖。這樣的襯底可包括用于制造半導體器件、多種集成電路、平面顯示器（例如液晶顯示器）、印刷電路板、生物芯片、微機械電子芯片、光電子線路芯片等的芯片。

在傳統的光刻過程中，基底放置在承載臺上，通過處在光刻設備內的曝光裝置，將特征構圖投射到基底表面。傳統的掩膜式光刻機為在基底上制作圖形，需要事先準備多個掩膜版（mask）或者菲林。由于特征尺寸的減少以及對于較小特征尺寸的精確公差的原因，這些mask對于生產而言成本很高，耗時很長，使傳統的掩膜型晶圓光刻制造成本越來越高，非常昂貴。而傳統的采用菲林進行電路板印刷制作由于形變而導致精度下降。

無掩膜（如直接寫或數字式等）光刻系統相對于使用傳統mask或者菲林的方法，可以克服以上在使用mask和菲林所存在的缺陷，在光刻方面提供了許多益處。直寫式系統使用空間圖形發生器（SLM）來代替分劃板后者菲林。SLM包括數字微鏡系統（DMD）或液晶顯示器（LCD），SLM包括一個可獨立尋址和控制的象素陣列，每個象素可以對透射、反射或衍射的光線產生包括相位、灰度方向或開關狀態的調制。

采用空間圖形發生器的直寫式光刻系統主要采用計算機控制圖形發生器（SLM）精縮排版曝光。主要問題是分辨率較低，并且受到單位象素的形狀和有效通光孔徑（fill-in?factor）的限制，難以制作連續光滑的圖形輪廓。通過采用灰度曝光方式，進行圖形邊緣曝光能量的灰度調制，可以有效的提高曝光圖形的精度和光刻機系統的分辨率。灰度曝光需要相應的將光刻設計版圖進行解析和處理成灰度模式。灰度處理的精度和速度直接關系到光刻設備的精度和產能。

發明內容

本發明的目的是提供一種直接通過矢量數據進行曝光數據的灰度處理方法，適用于使用空間光調制器作為圖形發生器的直寫式光刻機灰度曝光系統。

本發明的技術方案如下：

????無掩膜直寫式光刻機系統中圖形數據灰度值的計算方法，包括有使用空間光調制器（SLM）作為圖形發生器的無掩膜直寫式光刻機系統，照明光源發出的光經過聚光鏡系統匯聚、均勻化以后以特定角度入射到SLM上，SLM接收到數字化的灰度數據后，調制SLM的微鏡翻轉的占空比或微鏡重復曝光的次數，實現曝光能量的灰度調制，得到的不同灰階的曝光能量通過遠心成像系統成像在基底上；其特征在于：所述基底上的曝光圖形分為內部區域、邊緣區域，內部區域直接曝光白圖，邊緣區域由灰度來表示，邊緣區域的灰度值由圖形相應的矢量數據通過精確計算產生，所述的邊緣區域的圖形包括直線邊緣和弧線邊緣，還包括有直線邊緣或弧線相交所構成的頂點，邊緣區域的灰度值的大小等于曝光圖形覆蓋SLM像素的面積的大小。

所述的一種無掩膜直寫式光刻機系統中圖形數據灰度值的計算方法，其特征在于：采用反走樣算法中利用圖形方向來判斷SLM像素被覆蓋區域和未被覆蓋區域，進行灰度值計算的是對應被覆蓋部分。

所述的一種無掩膜直寫式光刻機系統中圖形數據灰度值的計算方法，其特征在于：所述曝光圖形覆蓋SLM像素的面積是以梯形為基本計算單元。

本發明的原理是：本發明通過對曝光圖形的方向進行判斷，區分SLM像素中被覆蓋的部分和未被覆蓋的部分，以梯形為基本單元，計算相應的被覆蓋部分的面積大小即為邊緣區域的灰度值。

本發明的主要益處在于：

本發明通過一種采用面積覆蓋的方式來進行圖形反走樣灰度的精確計算，提高了圖形處理的精度，對于規則圖形，理論上計算的灰度是就沒有任何信息的丟失。而這種灰度處理算法最大優勢還在于它的處理速度，相對于子像素填充的方法來計算灰度，本發明采用矢量數據可直接進行計算，大大減小了圖形處理過程中數據量，提高了數據處理數據。

附圖說明

圖1是本發明的系統原理結構圖。（其中，1、光刻機照明光源，2、光刻機照明光源聚光鏡系統，3、空間光調制器，4、5、遠心投影成像系統，6、基底。）

圖2是本發明的曝光圖形的邊緣區域與內部區域的示意圖。（其中，7表示內部區域，8表示需要進行處理的邊緣區域。）

圖3是本發明的曝光圖形的一系列像素網格和對應的各條邊的示意圖。（其中，A、B、C和D分別表示多邊形的頂點。）