专利名称：图形写装置、图形写方法和衬底的制作方法
技术领域：
本发明涉及通过用调制光束辐射衬底进行写图形的技术。
在用光进行图形写操作的图形写装置对半导体衬底进行写操作时，为图形写操作产生的数据的量非常大，因此产生该数据需要太多的时间。
此外，在只在整个衬底上写相对粗糙的一块图形(下面称为“图形块”)时，与印刷电路板的情况一样，可通过根据衬底膨胀或收缩而均匀膨胀或收缩图形块来写合适的图形，但是在写大量非常精细的图形块时，与半导体衬底情况一样，如果所有的图形块都均匀膨胀或收缩，则存在由于光栅中的离散化效应可能在某些超细图形中产生微量偏移。
本发明涉及通过用光束辐射衬底进行图形写操作的图形写装置。该图形写装置包括用于发射调制光束的光束发射部分、用于扫描来自光束发射部分的光束在衬底上的辐射位置的扫描机构、用于产生写数据的写数据发生部分、通过在写数据基础上控制光束发射部分和扫描机构而用于在衬底上写多个图形块的阵列的写控制部分、以及用于检测衬底的膨胀或收缩的检测器，在该图形写装置中，写数据发生部分产生写数据，其中根据来自检测器的检测结果改变相邻图形块之间的每个间隙的宽度，而多个图形块的每个的宽度在至少一个方向保持不变。
根据本发明的一个方案，写数据发生部分产生写数据，其中相邻图形块之间的每个间隙的宽度改变，而多个图形块的每个的宽度在互相垂直的两个方向保持不变。
因此可以在不用复杂控制的情况下适当地写图形块。
根据本发明的一个优选实施例，扫描机构在主扫描方向和副扫描方向扫描光束的辐射位置，并且在主扫描方向重复各在副扫描方向延伸的条形区的写操作，每个单元区包括多个图形块之一，单元区的主扫描方向的端部上的每个边缘与条形区之一的边缘重合，并且写数据发生部分将每个单元区分成多个分割区，每个分割区在主扫描方向具有预定宽度，以便在多个分割区的每个上获得部分写数据。
此外，写数据发生部分将部分写数据校正成在检测结果基础上改变副扫描方向的端部上的非图形区的宽度的数据，和/或将对应主扫描方向的端部上的分割区的部分写数据校正成在检测结果基础上改变主扫描方向的端部上的非图形区的宽度的数据。
由此可以减少用于产生写数据的计算量。
本发明还涉及通过用光束辐射衬底进行图形写操作的图形写方法以及通过该图形写方法在其上写图形的衬底。
通过下面结合附图对本发明的详细说明使本发明的这些和其它目的、特点、方案和优点更明显。
图10是用于解释由数据校正部分进行的数据校正的示意图；图11是表示条纹的示意图；图12是用于解释由数据校正部分进行的数据校正的示意图；图13是表示条纹的示意图；图14是表示图形写装置的另一操作的流程图；图15是用于解释另一示意数据校正的示意图；和图16是表示计算机中的另一功能结构的方框图。
操作台14由操作台传送机构141在图1的Y方向(光束的副扫描方向)运送，辐射头15由头传送机构151在X方向(光束的主扫描方向)运送。该图形写装置中的构成元件的各个操作由电支座16中的控制电路控制，电支座16设有用于产生图形写操作所需要的数据的电路。
图2是表示辐射头15的主内部结构。在辐射头15中，依次设置用作光源的激光器21、光束扩展器22、光束分离器23和多信道声光调制器24(以下称为“AOM”)，并且来自光束分离器23的多个激光光束分量(即多信道光束)单独由声光调制器24调制。来自声光调制器24的多信道光束由具有各种透镜和反射镜的光学单元25调制，并由反射镜26反射和引导到多角镜27。
由多角镜27偏转的光束由转向镜28引向垂直于衬底9的方向(图1的(-Z)方向) (在图2中的相同平面上示出了来自转向镜28的光束的行程)，并通过具有场透镜和柱面透镜的光学单元29发射到衬底9。由多角镜27进行的光束的主扫描对应图1的X方向。
图3是表示利用图形写装置1通过曝光在其上写图形的衬底9的示意图。在衬底9上，写入对应LSI芯片的管芯的大量图形块，该大量图形块在互相垂直的X和Y方向按照点阵排列。在图3中，包括一个图形块的每个区(它是作为重复图形的单元的区域，下面将其称为“单元区”)由参考标记901表示。图4是表示一个单元区901的放大示意图。一个单元区901由图形块911和在图形块911周围作为边缘的非图形区912构成。因此，多个图形块设置在衬底9上，并且非图形区912置于其间。
对于在Y方向(副扫描方向)延伸的每个条形区(下面称为“条”)921在主扫描方向重复进行图形写操作，如图3所示。在X方向在每个条921内部通过多角镜27(见图2)进行光束的辐射部位的主扫描，并通过用操作台传送机构141在Y方向(见图1)传送操作台14，进行副扫描。在完成一个条921的写操作时，用头部传送机构151在主扫描方向传送辐射头15，以便开始下一条921的写操作。
条921的写操作从由参考标记922表示的写开始位置开始进行。某些写开始位置922是(-Y)一侧上的单元区901中的(-X)一侧和(-Y)一侧上的角部位置以及远离这个位置预定距离的位置。换言之，写开始位置922被确定在单元区901中的特定位置上，并且单元区901的主扫描方向中的端部上的每个边缘与一个条921的边缘重合。因此，每个单元区901被条921相等地分割，并由此可以减少用于产生写数据所需要的计算量，这将在后面介绍。
图5是表示涉及写控制的图形写装置1的部分结构的方框图。计算机31和写控制部件32设置在电支座16中，并且摄像机15a设置在辐射头15内以进行衬底9(见图1)上的对准标记的图像拾取。计算机31具有CPU、存储器311等，并且光栅化部件312、膨胀/收缩率计算部件313、数据校正部件314、和数据产生部件315是功能部件，它们根据预定程序通过计算机31中的CPU的计算来实现。写控制部件32控制辐射头15、头部传送机构151以及操作台传送机构141，由此进行多个图形块911的写操作。
图6是表示在制备用于图形写操作的光栅数据时图形写装置1的操作的流程图，图7和8是表示进行图形写操作的图形写装置1的操作的流程图。下面参照图1-8，将介绍图形写装置1的操作。
在图5和6的图形写装置1中，首先，在存储器311中制备对应一个LSI的图像数据(它是表示包括图形块911的单元区901的图像数据，并具有很多格式，如矢量格式)，将其作为LSI数据931(图6步骤S11)。该LSI数据931是由外部CAD系统等产生的数据。光栅化数据312通过分割由LSI数据931表示的单元区901而进行光栅化，以便产生光栅数据932并在存储器311中储存该数据(步骤S12和S13)。
图9是表示由光栅化部件312进行的操作。光栅化部件312将由LSI数据931表示的单元区901分割成分割区901a，每个分割区901a在从(-X)一侧的主扫描方向上具有预定宽度W1(步骤S12)。然而，在最(-X)一侧上的分割区901b的宽度W2不大于W1。然后，光栅化部件312使分割区901a和901b光栅化，由此在每个分割区上产生光栅数据932(部分写数据)(步骤S13)。
当完成光栅数据932的制备或并列制备光栅数据932时，将盒子91装载在图1的图形写装置1中并放在盒子支架11上(图7步骤S21)。传送自动装置12将一个衬底9从盒子91中取出并将该衬底9传送到预对准部件13。预对准部件13通过预对准初步确定衬底9的位置(步骤S22)，并且传送自动装置12将该衬底9运送到操作台14上(步骤S23)。
之后，通过操作台传送机构141和头部传送机构151将衬底9上的对准标记依次定位在辐射头15的下面，并且摄像机15a进行图像拾取。来自摄像机15a的图像数据由电支座16中的图像处理电路(图5中未示出)处理，并精确获得操作台14上的对准标记的位置。旋转机构设置在操作台14上以在Z方向围绕轴轻微旋转衬底9，并利用旋转机构进行对准(定位)，由此衬底9可具有适合于图形写操作的取向(步骤S24)。
图5的膨胀/收缩率计算部件313得到了由图像处理电路获得的衬底9上的对准标记的位置以及衬底9的取向的校正量(步骤S25)，并获得对准之后的对准标记的位置，即衬底9在主扫描方向和副扫描方向的膨胀/收缩率(即主表面的膨胀/收缩率)(步骤S26)。
另一方面，数据校正部件314获取图9的最(-X)一侧上的分割区901a上的光栅数据932(步骤S27)，并在作为检测膨胀或收缩的结果的膨胀/收缩率基础上校正数据(步骤S28)。图10是表示用于由数据校正部件314校正的数据的示意图。在图10中，左边分割区901a表示校正之前的状态，中心分割区901a对应在衬底9在副扫描方向膨胀的情况下的校正之后的数据，左边分割区901a对应在衬底9在副扫描方向收缩情况下的校正之后的数据。
从左边和中心分割区901a之间的比较可以看出，当衬底9在副扫描方向膨胀时，在分割区901a内部在副扫描方向(在(+Y)一侧上)的正向端部上的非图形区912的宽度(在主扫描方向更长)增加了，而图形块911的形状保持不变。从左边和右边分割区901a之间的比较来看，当衬底9在副扫描方向收缩时，在副扫描方向的正向端部上的非图形区912的宽度减小了，而图形块911的形状保持不变。通过单元区901在副扫描方向的长度乘以衬底9在副扫描方向的膨胀收缩率可分别获得非图形区912的宽度的改变量ΔL11和ΔL12。
接着，当完成分割区901a上的数据校正时，被校正光栅数据932输送到数据产生部件315。数据产生部件315产生如图11所示通过在副扫描方向重复被改变的分割区901a而得到的写数据，换言之，产生对应一个条921的数据(步骤S33)。如此产生的写数据从数据产生部件315输送到写控制部件32，并且写控制部件32控制辐射头15和操作台传送机构141，以便进行一个条的写操作(步骤S34)。在数据产生部件315中，可产生具有格式的写数据，它包括重复在一个分割区的数据上写操作的指令。
当完成一个条921的写操作时，在主扫描方向的下一个分割区901a上进行相同操作，并因此串行进行每个条921的写操作(步骤S35)。然后，开始在图9的最(+X)一侧上的分割区901b上进行操作，在那里分割区901b被数据校正部件314获取(步骤S27)，并在衬底9在副扫描方向的膨胀收缩率基础上改变在副扫描方向的端部上的非图形区912的宽度(步骤S28)。在单元区901的最后分割区901b的情况下，进一步进行用于改变在主扫描方向(在(+X)一侧上)的正向端部上的非图形区912的宽度的数据校正(步骤S31和S32)。
图12是用于解释在主扫描方向的正向端部上的非图形区912的宽度(在副扫描方向延伸)的示意图。在图12中，上部分割区901b表示校正之前的状态，中心分割区901b对应在衬底9在主扫描方向膨胀的情况下校正之后的数据，下部分割区901b对应在衬底9在主扫描方向收缩情况下的校正之后的数据。
从上部和中心分割区901b之间的比较可以看出，当衬底9在主扫描方向膨胀时，在分割区901b内部在主扫描方向(在(+X)一侧上)的正向端部上的非图形区912的宽度增加了，而图形块91 1的形状保持不变。从上部和下部分割区901b之间的比较来看，当衬底9在主扫描方向收缩时，在主扫描方向的正向端部上的非图形区912的宽度减小了，而图形块911的形状保持不变。通过单元区901在主扫描方向的长度乘以衬底9在主扫描方向的膨胀收缩率可分别获得非图形区912的宽度的改变量ΔL21和ΔL22。
当完成在主扫描方向和副扫描方向的分割区901b上的数据校正时，被校正光栅数据932输送到数据产生部件315，在那里，产生通过在如图13所示的副扫描方向重复被改变的分割区901b而得到的用于一个条921的写数据(步骤S33)。如此产生的写数据从数据产生部件315输送到写控制部件32，在那里进行一个条921的写操作(步骤S34)。
之后，在与对应分割区901b(见图3)的条921相邻的副扫描方向设置的多个单元区901上进行相同的操作，并由此进行衬底9上的每个条921的写操作。当完成所有条921上的写操作时(步骤S35)，利用传送自动装置12将衬底9返回到盒子91(步骤S36)，并取出下一个衬底9，在其上开始进行写操作(步骤S37)。当完成在盒子91中容纳的所有衬底9上的写操作时，从图形写装置1卸载盒子91(步骤S38)。
在上述图形写装置1中，在每个衬底9上检测在主扫描方向和副扫描方向上的膨胀/收缩率，并改变在主扫描方向的端部上和在副扫描方向的端部上(对于每个分割区901a只有在副扫描方向的端部上的宽度)的每个非图形区912的宽度。此时，由于图形块911的尺寸保持不变，因此可以改变相邻图形块之间的每个间隙的宽度(更准确地说，在主扫描方向中的每个间隙的宽度和在副扫描方向上每个间隙的宽度)，而在衬底9上写的每个图形块911的宽度在主扫描方向和副扫描方向保持不变。
由于衬底上的一个图形块911的膨胀/收缩量通常很小，因此通过在主扫描方向和副扫描方向保持图形块911的宽度不变，可以实现合适的写操作。换言之，如果进行根据衬底9的膨胀或收缩而膨胀或收缩的图形块911的写操作，则存在该图形可能由于光栅化或扫描控制中的离散化误差而部分变形的可能性，但是图形写装置1不会出现这个问题。
在机械提取或收缩被写在整个衬底9上的图形的情况下(即通过改变操作台的传输速度和光束的扫描宽度)，与常规情况下一样，需要复杂控制，但是在图形写装置1中，由于图形块911的尺寸不变，因此很容易控制。
在图形写装置1中，由于只在对应一个LSI的数据上进行光栅化，因此与被写在整个衬底9上的图形被光栅化的情况相比，可以显著减少数据处理的时间。
图14是表示图形写装置1的另一操作的示意图。图形写装置1的构成(结构)与图1、2和5所示的相同。图14表示在光栅化部件312预先光栅化整个LSI数据931和在光栅化数据作为光栅数据被储存在存储器311中的情况下的操作的示意图。图形写装置1进行与图7和8相同的流程的操作，除了在图7的步骤S26和S27之间另外插入步骤S41和S42，并省略了图8的步骤S31和S32之外。
当在图形写装置1中得到衬底9在主扫描方向和副扫描方向的膨胀/收缩率时(步骤S26)，数据校正部件314在整个单元区901上进行数据校正，用于改变非图形区912在主扫描方向和副扫描方向的宽度，同时保持图形911的形状不变，如图15所示(步骤S41)。图15表示副扫描方向的宽度L1增加ΔL13和主扫描方向的宽度L2减小ΔL23的情况。
数据校正部件314利用多角镜27根据在主扫描方向的光束扫描宽度进行被改变单元区901的分割(步骤S42)。通过这个操作，产生了对应图9的分割区901a和901b的光栅数据。之后，通过重复产生用于每个条的写数据(步骤S27和S33)和用于每个条的写操作(图8步骤S34)，在衬底9的整个主表面上进行写操作。
在图14的操作中，由于在每个单元区901上进行光栅化，光栅化不受辐射头的主扫描宽度的限制，因此很容易通过由一般计算机31进行的处理分开制备光栅数据932。
图16是表示计算机31内部的另一功能结构的方框图。图16示出了这样的结构，从图5的结构中删除了数据校正部件314，并在该图中未示出光栅化部件312等。作光栅数据932，象图4那样制备在分割之后的单元区901上的数据。
在图16的数据产生部件315中，不校正光栅数据932并产生用于利用写控制部件32对从辐射头15发射的光束和操作台14的传送进行控制的数据，通过该数据，利用每个非图形区912在主扫描方向和副扫描方向改变的宽度和不变的每个图形块911的尺寸进行写操作。
具体而言，当衬底9在主扫描方向膨胀时，在完成一个分割区901a(或分割区901b)的写操作时空着传送操作台14，并且光束的辐射部位偏移到下一个分割区的写开始位置。由此相邻图形块之间的间隙的宽度增加，而图形块911的宽度在副扫描方向保持不变。另一方面，当衬底9在副扫描方向收缩时，在完成一个分割区上的写操作之前，对下一个分割区的写操作进行处理，并且相邻图形块之间的间隙的宽度减小，而图形块911的宽度在副扫描方向保持不变。
在完成对应分割区901b的条921上的写操作时，根据衬底9在主扫描方向的膨胀或收缩控制辐射头15的传送，并在主扫描方向控制下一个条921的写开始位置。结果是，图形块之间的间隙的宽度增加或减小，而图形块911的宽度在主扫描方向也保持不变。
这样，可以机械改变在主扫描方向和副扫描方向的图形块911之间的每个间隙的宽度，并且这种方法还允许在衬底9上适当地进行写操作。
尽管前面已经讨论了本发明的优选实施例，但本发明不限于上述优选实施例，而是允许进行各种修改的。
光束不限于多通道，也可以是单光束。作为光束的光源，除了可以使用气体激光器或半导体激光器之外，例如还可以采用灯、发光二极管等。可以通过采用电流计反射镜或传送辐射头15来进行光束的主扫描。
在上述优选实施例中，在由计算机31产生写数据时，图5中所示的所有或部分功能可利用专用电路来实现。
衬底9的膨胀或收缩的测量可利用其它方法进行，例如可以进行与分开发射的其它光束的非接触测量。衬底9上的测量可在操作台14以外的其它某些位置上进行。
在上述优选实施例中在单元区901中的每个非图形区912在主扫描方向和副扫描方向的宽度改变，但也可以是图形块911的宽度在主扫描方向或副扫描方向保持不变和在其它方向的宽度通过主扫描或副扫描的控制而膨胀或收缩的情况。在图形写装置1的结构中，特别是，可以通过控制多角镜27的操作和光束的调制适当地在主扫描方向进行串行膨胀或收缩。
在上述优选实施例中在光栅数据932上进行校正，但也可以在LSI数据931上进行校正。换言之，如果只在主扫描方向和副扫描方向基本上改变每个非图形区912的宽度，则数据校正的方法可以适当改变。
图形块911的阵列不限于点阵(即矩阵)排列，可以采用图形块在副扫描方向对准并在主扫描方向不对准的阵列。
适于利用光束在半导体衬底上进行图形写操作的图形写装置1还可用在其它衬底上，如在其上写多个图形块911的印刷电路板。
前面已经详细介绍了本发明，但前述说明只是示意性的而非限制性的。因此应该理解在不脱离本发明的范围的情况下可以做很多修改和改变。
权利要求
1.一种图形写装置，它通过用光束辐射衬底而进行图形写操作，该装置包括用于发射调制光束的光束发射部件；用于扫描来自所述光束发射部件的光束在衬底上的辐射部位的扫描机构；用于产生写数据的写数据产生部件；写控制部件，通过在写数据基础上控制所述光束发射部件和所述扫描机构，在衬底上写多个图形块的阵列；和用于检测衬底的膨胀或收缩的检测器，其中，所述写数据产生部件产生写数据，其中在来自所述检测器的检测结果基础上改变相邻图形块之间的每个间隙的宽度，而所述多个图形块的每个的宽度在至少一个方向保持不变。
2.根据权利要求1的图形写装置，其中所述写数据产生部件产生写数据，其中相邻图形块之间的每个间隙的宽度改变了，而所述多个图形块的每个的宽度在互相垂直的两个方向保持不变。
3.根据权利要求2的图形写装置，其中所述扫描机构在主扫描方向和副扫描方向扫描光束的辐射部位，并且在所述主扫描方向重复进行各在所述副扫描方向延伸的条形区的写操作，每个单元区包括所述多个图形块的每个，和所述每个单元区的所述主扫描方向上的每个边缘与所述条形区之一的边缘重合。
4.根据权利要求3的图形写装置，其中所述写数据产生部件将每个所述单元区分割成多个分割区，每个分割区具有在所述主扫描方向的预定宽度，以便获得在所述多个分割区的每个上的部分写数据。
5.根据权利要求4的图形写装置，其中所述写数据产生部件将所述部分写数据校正成其中在所述检测结果基础上改变在所述副扫描方向的端部上的非图形区的宽度的数据。
6.根据权利要求4的图形写装置，其中所述写数据产生部件将对应所述主扫描方向的端部上的分割区的部分写数据校正成其中在所述检测结果基础上改变在所述主扫描方向的端部上的非图形区的宽度的数据。
7.根据权利要求1的图形写装置，其中通过在所述检测结果基础上基本上改变包括所述多个图形块之一的每个单元区的非图形区的宽度，所述写数据产生部件产生所述写数据。
8.根据权利要求1的图形写装置，其中所述多个图形块的每个对应被写在半导体衬底上的一个芯片。
9.用光束辐射衬底而进行图形写操作的图形写方法，包括以下步骤制备包括要写在衬底上的图形块的图像数据；获取所述衬底的膨胀或收缩的检测结果；产生对应排列成阵列的多个图形块的写数据；和通过在所述写数据基础上发射调制光束同时扫描所述衬底上的辐射部位，将所述多个图形块写在所述衬底上，其中在产生写数据的所述步骤中产生这样的数据，其中在所述检测结果基础上改变相邻图形块之间的每个间隙的宽度而所述多个图形块的每个的宽度至少在一个方向保持不变。
10.根据权利要求9的图形写方法，其中在产生写数据的所述步骤中产生写数据，其中相邻图形块之间的每个间隙的宽度改变了，而所述多个图形块的每个的宽度至少在互相垂直的两个方向保持不变。
11.根据权利要求10的图形写方法，其中在主扫描方向和副扫描方向扫描所述光束的辐射部位，并在所述写步骤中在所述主扫描方向重复进行各在所述副扫描方向延伸的条形区的写操作，每个单元区包括所述多个图形块之一，和所述每个单元区的所述主扫描方向的端部上的边缘与所述条形区之一的边缘重合。
12.根据权利要求11的图形写方法，其中产生写数据的所述步骤包括以下步骤将所述每个单元去分割成多个分割区，每个分割区具有在所述主扫描方向的预定宽度，以便获得在所述多个分割区的每个上的部分写数据。
13.根据权利要求12的图形写方法，其中产生写数据的所述步骤包括以下步骤将所述部分写数据校正成其中在所述检测结果基础上改变所述副扫描方向的端部上的非图形区的宽度的数据。
14.根据权利要求12的图形写方法，其中产生写数据的所述步骤包括以下步骤将对应所述主扫描方向的端部上的分割区的部分写数据校正成其中在所述检测结果基础上改变在所述主扫描方向的端部上的非图形区的宽度的数据。
15.根据权利要求9的图形写方法，其中在所述产生写数据的步骤中，通过在所述检测结果基础上基本上改变包括所述多个图形块之一的每个单元区的非图形区的宽度，产生所述写数据。
16.根据权利要求9的图形写方法，其中所述多个图形块的每个对应被写在半导体衬底上的一个芯片。
17.一种衬底，通过辐射调制光束同时扫描所述光束在其上写图形，该衬底包括在主表面上排列的多个图形块；和各在所述多个图形块的相邻两个之间的非图形区，其中所述图形块的相邻两个之间的每个间隙的宽度根据所述主表面的膨胀或收缩而改变，而所述图形块的每个的宽度至少在一个方向保持不变。
18.根据权利要求17的衬底，其中所述图形块的相邻两个之间的每个间隙的宽度根据所述主表面的膨胀或收缩而改变，而所述多个图形块的每个的宽度在所述多个图形块排列且互相垂直的两个方向保持不变。
全文摘要
在用于写排列在衬底上的LSI芯片的多个图形块的图形写装置中，提供用于光栅化LSI数据931的光栅化部件(312)、用于在来自摄像机(15a)的图像基础上获得衬底9的膨胀/收缩率的膨胀/收缩率计算部件(312)、用于根据膨胀/收缩率校正光栅数据(932)的数据校正部件(314)以及用于在校正数据基础上产生写数据的数据产生部件(315)。从由数据产生部件(315)产生的写数据，在衬底上写图形块阵列，其中在相邻图形块之间的非图形区的宽度改变而每个图形块的宽度保持不变。
文档编号H01L21/027GK1467570SQ0313135
公开日2004年1月14日 申请日期2003年5月15日 优先权日2002年6月6日
发明者中井一博 申请人:大日本网目版制造株式会社