[發明專利]一種直寫式光刻機的高倍速掃描曝光方法

在審

• 申請號: 202110009409.X
• 申請日: 2021-01-05
• 公開（公告）號: CN112631085A
• 公開（公告）日: 2021-04-09
• 發明（設計）人: 周黎;張書榮;胥濤棚;李偉成;張雷
• 申請（專利權）人: 蘇州源卓光電科技有限公司
• 主分類號: G03F7/20
• 分類號: G03F7/20
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

一種直寫式光刻機的高倍速掃描曝光方法，具體包括以下步驟：1、上位機模塊設定平臺運動速度和激光工藝參數；2、平臺驅動器以設定速度驅動平臺，同時將平臺位置信號傳輸至位置同步模塊；3、位置同步模塊接收平臺位置信號經處理后傳輸至圖形控制模塊；4、圖形控制模塊根據接收的信號結合平臺運動速度生成同步控制信號并進一步傳輸至數字微鏡器件和激光控制模塊，數字微鏡器件依據同步控制信號完成微鏡陣列的圖形狀態保持和切換；5、激光控制模塊根據激光工藝參數和同步控制信號確定激光器的脈沖控制信號的占空比，從而依據脈沖控制信號控制激光器的開啟與關閉。本方法通過能量精確控制激光器的開啟，并能在高倍速掃描下弱化“拖影”。

技術領域

本發明屬于直寫式光刻機領域，具體涉及一種直寫式光刻機的高倍速掃描曝光方法。

背景技術

基于數字微鏡器件（DMD：Digital Micromirror Device）為核心部件的激光直寫式光刻機憑借其簡單的工藝、較低的成本正廣泛應用于PCB板、半導體器件的電路制作。數字微鏡器件是一種由大量微小反射鏡組成的微鏡陣列，通過數字電壓信號控制微鏡片可以進行固定角度的偏轉，從而實現入射光的空間調制。在直寫式光刻機曝光過程中，開啟激光器產生光束，光束通過控制數字微鏡器件的調制投射到涂有光刻膠的基板上，隨著運動平臺帶動基板作步進掃描運動，從而實現整個基板上圖形的曝光。

現有的大部分直寫式光刻機在曝光過程中，激光器始終處于開啟狀態，這就導致在數字微鏡器件圖形狀態保持期間以及圖形切換的時間，會持續有光束被投射到基板上，導致曝光的圖形產生偏移、模糊，即產生“拖影”，造成圖形不夠銳利，同時還可能導致過度曝光而使圖形邊緣異常，難以滿足較高的圖形質量要求。針對拖影嚴重的現象，現有技術中還提出了將激光器的開閉與數字微鏡器件進行簡單的同步，如專利CN109960113A公開的DMD控制板發送投圖同步脈沖信號控制DMD微鏡陣列翻轉的同時，還將同步脈沖信號發送給激光控制器以同步控制激光器的激光發射，又如CN104865800A公開的脈沖同步信號的脈沖間隔取決于DMD微反射器件對圖形的更換或刷新周期，激光器僅在圖形切換時關閉。然而應當考慮的是，在實際應用中，針對不同的曝光工藝要求，激光器的控制是否得當將直接影響曝光的圖形質量，上述專利并未指出如何進行激光器的精確控制以同步配合數字微鏡器件，并且僅是在DMD切換時關閉激光器同樣存在激光器開啟時間太長的問題，依舊會出現“拖影”過長和“過度曝光”的現象，還會造成能量浪費。

發明內容

本發明的目的在于提供一種直寫式光刻機的高倍速掃描曝光方法，實現激光器的精確同步控制以彌補現有技術的欠缺。

為實現上述目標，本發明采用如下的技術方案：

一種直寫式光刻機的高倍速掃描曝光方法，包括如下步驟：（1）上位機模塊根據曝光圖形的工藝要求設定平臺運動速度v和激光工藝參數；（2）平臺驅動器以設定的運動速度驅動平臺，同時將平臺位置信號傳輸至位置同步模塊；（3）位置同步模塊接收平臺位置信號經處理后傳輸至圖形控制模塊；（4）圖形控制模塊接收位置同步模塊輸入的信號并結合平臺運動速度生成同步控制信號，同步控制信號進一步被傳輸至數字微鏡器件和激光控制模塊，數字微鏡器件依據同步控制信號確定的圖形刷新周期T完成微鏡陣列的圖形狀態保持和切換；（5）激光控制模塊根據激光工藝參數確定一個圖形刷新周期內激光器的開啟時間t,再結合同步控制信號確定控制激光器的脈沖控制信號的占空比D,由公式D=t/T獲得，激光控制模塊依據所述脈沖控制信號控制激光器的開啟與關閉。

優選地，所述位置同步模塊接收平臺位置信號后經第一處理器解碼并轉化得到差分位置信號，差分位置信號被傳輸至圖形控制模塊。

優選地，所述圖形控制模塊內的轉換電路將差分位置信號轉為單端信號并輸入至第二處理器，第二處理器結合平臺運動速度生成同步控制信號。

優選地，圖形刷新周期T由公式T=α/v獲得，α為系統的比例常數。