一种并行激光直写系统及光刻方法

文档序号:2710879阅读:745来源:国知局
一种并行激光直写系统及光刻方法
【专利摘要】一种并行激光直写系统及光刻方法,通过设置两个或多个图形发生器,将不同的图形发生器按不同的角度放置,使得每个角度的斜线都能通过对应图形发生器中的水平或垂直直线像素进行显示,从而消除了原有的斜线上的锯齿现象,并保证了直线和斜线之间的线宽相等,提高了图形的线宽均匀性,使得光刻工艺的精度和品质得到改善。
【专利说明】一种并行激光直写系统及光刻方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及掩模版制备、无掩模光刻、激光直写【技术领域】,具体是一种并行激光直写系统及光刻方法。
【背景技术】
[0002]在半导体、平板显示、高密度印刷电路等行业,高精度微纳图形写入是关键的核心工艺流程之一,用于掩模版制备等图形写入,称为图形化工艺(patterning)。在半导体行业的线宽要求在亚微米至纳米级,主要采用电子束光刻技术,而在平板显示、高密度印刷电路行业,线宽要求基本上在Iym以上,广泛采用激光图形化光刻技术。
[0003]激光图形化光刻技术也称为无掩模光刻技术。
[0004]在激光图形化光刻【技术领域】,主要有4个技术方向:
[0005]—、声光扫描光刻技术,德国海德堡仪器公司、瑞典Micronic公司。
[0006]二、棱镜旋转扫描技术,以色列奥宝公司。
[0007]三、空间光调制器滚动扫描光刻技术,ball公司。
[0008]四、空间光调制器并行光刻技术,瑞典Micronic公司、ASML公司和我们国家的苏大维格公司。
[0009]其中空间光调制器并行光刻技术主要有如下的优点:1、空间光调制器并行光刻技术采用小区域一次性投影光刻写入,图形制备的效率高。2、图形写入方式采用位置触发方式,具有图形位置精度高的优点。3、如采用脉冲光触发模式,曝光时间极短,曝光过程中图形展宽极小,所以适用于高分辨率的图形光刻。因此空间光调制器并行光刻技术被广泛应用在亚微米级别的光刻工艺中。
[0010]然而,目前空间光调制器并行光刻技术面临如下的问题:第一、当曝光图形中存在斜线时,不可避免的出现图形锯齿问题;第二、曝光图形中的斜线和直线之间存在线宽不均的问题。
[0011]如图1所示,空间光调制器的显示界面中,一般是由水平方向上的多条方形像素和竖直方向上的多条方形像素组成的,所以在图形显示时,其中的斜线部分存在像素化形成的锯齿,从而影响图形的整体均匀值。
[0012]请参见图2,以简单的几何关系计算,方形像素的边长为1,如果以3个像素来表达线条,则
[0013]位于水平方向或竖直方向上的直线宽度为3 ;
[0014]位于45度斜线的宽度2#至3.:
[0015]所以,斜线存在锯齿,本身具有不均匀性;斜线与直线之间线宽不一致。这些都是影响均匀值的因素。
[0016]传统的解决方式:通过使用高倍微缩的光学系统,来减小光刻像元的尺寸。如果空间光调制器的像素经微缩后,光刻像元尺寸小于光学系统的分辨率极限,锯齿问题会显著改善。[0017]上述方法的缺点:
[0018]1、使用高倍微缩后,数据分辨率就更精细,造成图形数据量成倍增加。
[0019]2、由于微缩光学系统的特性,高倍微缩设计技术难度较大,高倍微缩系统的曝光视场小,从而写入效率较低。

【发明内容】

[0020]有鉴于此,本发明的目的在于提出一种新的并行激光直写系统及光刻方法。该并行激光直写系统能够将曝光图形中斜线的锯齿效果去除,同时去除直线和斜线之间的线宽差异,提高曝光图形的线宽均匀性。
[0021]根据本发明的目的提出的一种并行激光直写系统,包括光源、图形发生系统、光学系统、控制系统和工件平台,所述图形发生系统包括多个图形发生器,将不同的图形发生器按不同的角度设置,以其中一台图形发生器为标准显示器,其显示的图形中水平像素所在的直线方向为标准水平方向,其余图形发生器上的水平像素和/或竖直像素显示的线条方向对应标准方向上所需曝光的图形中所含斜线的角度。
[0022]优选的,所述图形发生系统包括第一图形发生器和第二图形发生器,两者之间以光学对称的形式设置在并行激光直写系统的光路中。
[0023]优选的,所述第一图形发生器和第二图形发生器同时显示一在标准方向上完整的曝光图形,其中所述第一图形发生器作为所述标准显示器,所述第二图形将曝光图形中斜线所在的位置对应到其同一水平方向或竖直方向上的像素进行显示,而直线部分则经过相应的角度之后显示。
[0024]优选的,所述第一图形发生器和第二图形发生器形成的两个图形经过光学系统后,具有相同的图形形状、大小和曝光强度。
[0025]优选的,所述第一图形发生器仅显示曝光图形在标准方向上所有的直线部分,所述第二图形发生器则仅显示曝光图形在标准方向上剩余的斜线部分。
[0026]根据本发明的目的还提出了一种使用如上所述的并行激光直写系统进行的光刻方法,包括步骤
[0027]I)对曝光图形进行计算处理,得到曝光图形中所有直线和斜线的分布值;
[0028]2)根据上述直线和斜线的分布情况,控制该第一图形发生器上和第二图形发生器显示各自的曝光图形,其中该第二图形发生器根据计算结果,将曝光图形中斜线所在的位置对应到其同一水平方向或竖直方向上的像素进行显示;
[0029]3)将第一图形发生器上的第一图形和第二图形发生器上的第二图形通过光学系统进行耦合,投射到待刻物表面,形成完整的曝光图形;
[0030]4)通过控制系统控制光学系统和工件平台之间相互移动,完成对整个待刻物表面的曝光。
[0031]优选的,所述步骤2)中,两个图形发生器都显示完整的曝光图形。
[0032]优选的,所述步骤2)中,所述第一图形发生器仅显示曝光图形在标准方向上所有的直线部分,所述第二图形发生器则仅显示曝光图形在标准方向上剩余的斜线部分。
[0033]与现有技术相比,本发明的并行激光直写系统通过设置两个或多个图形发生器,将不同的图形发生器按不同的角度放置,使得每个角度的斜线都能通过对应图形发生器中的水平或垂直直线像素进行显示,从而消除了原有的斜线上的锯齿现象,并保证了直线和斜线之间的线宽相等,提高了图形的线宽均匀性,使得光刻工艺的精度和品质得到改善。
【专利附图】

【附图说明】
[0034]为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施例或现有技术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。
[0035]图1是现有的空间光调制器显示斜线时的效果示意图。
[0036]图2是现有的空间光调制器中斜线和直线之间的线宽差异示意图。
[0037]图3是本发明并行激光直写系统结构示意图。
[0038]图4是本发明并行激光直写系统中两个图形发生器的显示效果图。
[0039]图5是将两个图形发生器上的图形耦合在一起的效果示意图。
【具体实施方式】
[0040]正如【背景技术】所述,现有的并行激光直写系统,由于作为图形生成器的空间光调制器,在显示斜线的时候,存在锯齿问题,导致曝光所得的所有斜线都存在不均匀的线宽值,同时斜线和直线的线宽本身也不想等,使得整个系统曝光得到的图形无法获得均匀的线宽值。
[0041]因此,本发明针对现有技术存在的问题,设计了一种新的并行激光直写系统。该并行激光直写系统利用两台或两台以上的空间光调制器,将不同的空间光调制器按不同的角度设置,以其中一台空间光调制器为标准显示器,其显示的图形中水平像素所在的直线方向为标准水平方向,其余空间光调制器上的水平像素和/或竖直像素显示的线条方向满足标准方向上所需曝光的图形中所含的斜线角度,然后将每台空间光显示器显示的图形通过光路耦合,形成在刻蚀物体表面的曝光图形。由于所有的线条都必定对应某一台空间光调制器的水平像素或竖直像素,因此整个曝光图形中斜线的锯齿问题被得到很好的补偿,从而大大提高了各个线条之间的均匀度。
[0042]下面将通过具体实施例对本发明的并行激光直写系统以及使用该并行激光直写系统进行光刻的光刻方法进行详细介绍。
[0043]请参见图3,图3是本发明并行激光直写系统结构示意图。该并行激光直写系统的主体架构沿用
【发明者】浦东林, 胡进, 朱鹏飞, 魏国军, 袁晓峰, 陈林森 申请人:苏州大学
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