專利名稱：一種無掩模光刻技術(shù)的曝光方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及光刻技術(shù)領(lǐng)域，尤其是一種無掩模光刻技術(shù)的曝光方法。
背景技術(shù)：
光刻是可以在涂有光敏感介質(zhì)的基板上做出圖形的一種技術(shù)，可用于集成電路(IC)、平板顯示(FPD)、微機(jī)電系統(tǒng)器件(MEMS)和其他精密器件的制造。光刻技術(shù)中的光刻 設(shè)備是實(shí)現(xiàn)預(yù)期圖形轉(zhuǎn)移到基板目標(biāo)區(qū)域上的一種工具。光刻設(shè)備有接觸式、接近式、投影 式等多種工作方式的系統(tǒng)裝置，以上光刻技術(shù)中，共識是要使用掩模版。但隨著制造集成度 的提高，特征尺寸越來越小，掩模版的制作相應(yīng)得越來越困難。為了克服上述困難，無掩模光刻技術(shù)(直寫技術(shù)，數(shù)字技術(shù)等)成為一種解決方法。無掩模光刻系統(tǒng)可以分為兩種類型，其中一種系統(tǒng)以空間光調(diào)制器(SLM)產(chǎn)生的 “數(shù)字掩?！比〈谀０?。通過控制SLM有源區(qū)域(反射微鏡(ReflectionMicro-mirror)) 陣列的開(ON)和關(guān)(OFF)來產(chǎn)生“數(shù)字掩?！保刂品绞酵ㄟ^算法實(shí)現(xiàn)。無掩模光刻技術(shù) 中，產(chǎn)生的“數(shù)字掩?！焙涂臻g光調(diào)制器(SLM)大小有關(guān)，制作大面積預(yù)期圖形需要“數(shù)字掩 ?！遍g的拼接形成，拼接誤差成為影響圖形質(zhì)量和精度的因素之一。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提出一種無掩模光刻技術(shù)的曝光方法，以解決無掩模光刻曝光技 術(shù)中的拼接問題。為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案為—種無掩模光刻技術(shù)的曝光方法，照明光源發(fā)出的光入射至空間光調(diào)制器，所述 空間光調(diào)制器調(diào)制入射光產(chǎn)生數(shù)字掩模，其特征在于空間光調(diào)制器調(diào)制產(chǎn)生的數(shù)字掩模 以一定縮放比例，投影在放置于可移動(dòng)的曝光臺(tái)的曝光基片上，控制曝光臺(tái)沿二維坐標(biāo)X 方向左右及Y方向上下移動(dòng)，則空間光調(diào)制器的數(shù)字掩模在曝光基板上形成多幅小曝光圖 像，所述多幅小曝光圖像拼接構(gòu)成目標(biāo)圖形，相鄰的小曝光圖像在X方向和Y方向上有交疊 區(qū)域。所述的無掩模光刻技術(shù)的曝光方法，其特征在于控制空間光調(diào)制器，使空間光調(diào) 制器在所述多幅小曝光圖像在彼此之間的交疊區(qū)域上的曝光能量按照先等比例遞增再相 同比例遞減變化，或者按照先等比例遞減再相同比例遞增變化，使得交疊區(qū)域上的曝光能 量等于非交疊區(qū)域的曝光能量，完成光目標(biāo)圖像的曝光。所述的無掩模光刻技術(shù)的曝光方法，其特征在于在X方向左邊交疊區(qū)域或者Y
方向上方交疊區(qū)域，交疊區(qū)域的曝光能量按照需要曝光能量的一定比例l/n，2/n，......，
(n-1) /n遞增變化，X方向右邊交疊區(qū)域或者Y方向下方交疊區(qū)域，交疊區(qū)域的曝光能量按 照需要曝光能量的一定比例(n-l)/n，......，2/n，1/n遞減變化(η為大于1的整數(shù))。本發(fā)明簡單實(shí)用，易于實(shí)現(xiàn)，大大減小了曝光圖形的拼接誤差，同時(shí)改善了因畸變原因而導(dǎo)致曝光圖形異常的現(xiàn)象。


圖1為本發(fā)明使用的無掩模光刻技術(shù)的曝光系統(tǒng)裝置示意圖。圖2為圖1曝光臺(tái)的曝光基板上曝光區(qū)域示意圖。圖3為圖2曝光基板曝光區(qū)域的曝光圖形示意圖，其中圖3a為圖2曝光基板曝光區(qū)域的曝光圖形詳細(xì)示意圖，圖3b為本發(fā)明的圖3a中曝光圖形拼接交疊的細(xì)節(jié)示意圖。圖4為本發(fā)明的圖3b中曝光圖形拼接交疊區(qū)域曝光能量示意圖。
具體實(shí)施例方式下面將參照附圖具體說明本發(fā)明的實(shí)施方式。圖1顯示本發(fā)明使用的無掩模光刻技術(shù)的曝光系統(tǒng)，該系統(tǒng)由照明光源110、光學(xué) 系統(tǒng)I 120、空間光調(diào)制器(SLM) 130、光學(xué)系統(tǒng)II 140、光學(xué)系統(tǒng)111150、曝光臺(tái)170所組 成。照明光源110發(fā)出光后經(jīng)光學(xué)系統(tǒng)I 120調(diào)制后入射到空間光調(diào)制器(SLM) 130，經(jīng)空 間光調(diào)制器(SLM) 130控制產(chǎn)生“數(shù)字掩模”曝光圖形，“數(shù)字掩模”曝光圖形經(jīng)光學(xué)系統(tǒng)II 140透射，經(jīng)光學(xué)系統(tǒng)III150(包括縮放物鏡)投影到放置在曝光臺(tái)170的基板160上，從 而產(chǎn)生目標(biāo)圖形。圖2顯示曝光臺(tái)170上曝光基板160的曝光圖形場區(qū)域210 ；圖3為曝光圖形場 區(qū)域210內(nèi)經(jīng)空間光調(diào)制器(SLM) 130調(diào)制后的“數(shù)字掩?！逼毓鈭D形區(qū)域220，多個(gè)曝光圖 形區(qū)域220拼接形成曝光圖形場區(qū)域210。圖3形式曝光方法中，曝光圖形區(qū)域220經(jīng)曝光 臺(tái)170移動(dòng)一個(gè)曝光圖形區(qū)域220大小位移而相互拼接形成曝光圖形場區(qū)域210 ；上述曝 光方法中，為得到高質(zhì)量拼接曝光圖形210，對曝光臺(tái)170精度要求很高，曝光臺(tái)170需精確 控制移動(dòng)位移精度和定位精度，反之曝光圖形拼接處會(huì)相離或者相交，使目標(biāo)圖形在拼接 處產(chǎn)生未曝光(無曝光能量)或者過曝光(兩倍曝光能量)的現(xiàn)象，嚴(yán)重影響曝光圖形拼 接效果，產(chǎn)生大的拼接誤差。為克服上述拼接問題，本發(fā)明提出一種二維交疊的曝光方法，如圖3a所示；該曝 光方法中，空間光調(diào)制器(SLM) 130調(diào)制產(chǎn)生的“數(shù)字掩?！痹诙S方向(X方向左右交疊和 Y方向上下交疊)同時(shí)進(jìn)行交疊，一個(gè)曝光圖形區(qū)域220內(nèi)，交疊區(qū)域?yàn)樵撈毓鈭D形區(qū)域的 邊界處，且交疊區(qū)域大小可以改變，交疊區(qū)域分為X方向交疊區(qū)域310，Y方向交疊區(qū)域320， 公共交疊區(qū)域330和主圖區(qū)域300，二維交疊細(xì)節(jié)圖示如圖4b所示，優(yōu)化交疊區(qū)域大小，在 保證高產(chǎn)出曝光目標(biāo)圖形條件下，得到合適的交疊區(qū)域大小數(shù)值；空間光調(diào)制器(SLM) 130 調(diào)制產(chǎn)生的“數(shù)字掩?！逼毓鈭D形區(qū)域220間以此交疊區(qū)域大小數(shù)值相互交疊形成曝光圖 形場區(qū)域210。圖3b 二維交疊細(xì)節(jié)圖示中，公共交疊區(qū)域330為X方向左右交疊和Y方向上下交 疊公共交疊處，交疊區(qū)域大小隨X方向交疊區(qū)域310大小和Y方向交疊區(qū)域大小的變化而 變化，主圖區(qū)域330為曝光圖形區(qū)域220未交疊曝光圖形區(qū)域。圖4是圖3b中曝光圖形拼接交疊區(qū)域曝光能量圖示，拼接交疊處(X方向左右交 疊和Y方向上下交疊)曝光圖形的曝光能量按照等比例遞增和相同比例遞減或者等比例遞減和相同比例遞增的梯度方式變化相互疊加；比如在X方向左邊交疊區(qū)域或者Y方向上邊
交疊區(qū)域，交疊區(qū)域的曝光能量按照需要曝光能量的一定比例(l/n，2/n，......，(n-l)/n) 遞增變化(η為大于1的整數(shù))，X方向右邊交疊區(qū)域或者Y方向下邊交疊區(qū)域，交疊區(qū)域的
曝光能量按照需要曝光能量的一定比例((η-1)/η，......，2/η，1/η)遞減變化(η為大于
1的整數(shù))，使得交疊區(qū)域上的曝光能量等于非交疊區(qū)域的曝光能量，完成光目標(biāo)圖像的曝 光。圖4中，X方向左右交疊能量疊加區(qū)域410，Y方向上下交疊能量疊加區(qū)域420，公共交 疊能量疊加區(qū)域430和主圖能量疊加區(qū)域400，比例數(shù)值大小可以經(jīng)過工藝方法進(jìn)行優(yōu)化； 同時(shí)，因曝光圖形區(qū)域220之間相互交疊并由能量梯度疊加拼接形成曝光圖形場區(qū)域210， 曝光圖形拼接處若出現(xiàn)相離或者相交，拼接處曝光圖形未曝光(無曝光能量)或者過曝光 (兩倍曝光能量)現(xiàn)象得到了很好的改善，減小了曝光圖形的拼接誤差，使得交疊區(qū)域上的 曝光能量盡可能接近非交疊區(qū)域的曝光能量，可以得到高質(zhì)量的曝光圖形。
此外，本發(fā)明提出的二維交疊曝光方法的一個(gè)曝光圖形區(qū)域220內(nèi)，交疊區(qū)域?yàn)?該曝光圖形區(qū)域的邊界處，且交疊區(qū)域大小可以改變，同時(shí)改善了曝光圖形邊緣區(qū)域鏡頭 畸變原因?qū)ζ毓鈭D形的影響。
權(quán)利要求
一種無掩模光刻技術(shù)的曝光方法，照明光源發(fā)出的光入射至空間光調(diào)制器，所述空間光調(diào)制器調(diào)制入射光產(chǎn)生數(shù)字掩模，其特征在于空間光調(diào)制器調(diào)制產(chǎn)生的數(shù)字掩模以一定縮放比例，投影在放置于可移動(dòng)的曝光臺(tái)的曝光基片上，控制曝光臺(tái)沿二維坐標(biāo)X方向左右及Y方向上下移動(dòng)，則空間光調(diào)制器的數(shù)字掩模在曝光基板上形成多幅小曝光圖像，所述多幅小曝光圖像拼接 成目標(biāo)圖形，相鄰的小曝光圖像在X方向和Y方向上有交疊區(qū)域。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無掩模光刻技術(shù)的曝光方法，其特征在于控制空間光調(diào)制 器，使空間光調(diào)制器在所述多幅小曝光圖像在彼此之間的交疊區(qū)域上的曝光能量按照先等 比例遞增再相同比例遞減變化，或者按照先等比例遞減再相同比例遞增變化，使得交疊區(qū) 域上的曝光能量等于非交疊區(qū)域的曝光能量，完成光目標(biāo)圖像的曝光。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的無掩模光刻技術(shù)的曝光方法，其特征在于在X方向左邊交疊區(qū)域或者Y方向上方交疊區(qū)域，交疊區(qū)域的曝光能量按照需要曝光能量的一定比例1/n， 2/n,……，(η-υ/η遞增變化(η為大于1的整數(shù))，X方向右邊交疊區(qū)域或者Y方向下方 交疊區(qū)域，交疊區(qū)域的曝光能量按照需要曝光能量的一定比例(η-1)/η，……，2/η，1/η遞 減變化(η為大于1的整數(shù))。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種無掩模光刻技術(shù)的曝光方法，涉及光刻技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明利用空間光調(diào)制器(SLM)調(diào)制產(chǎn)生的“數(shù)字掩?！苯?jīng)二維交疊(X方向左右交疊和Y方向上下交疊)形成目標(biāo)曝光圖形，交疊處曝光圖形的曝光能量為梯度變化疊加，從而獲得高質(zhì)量目標(biāo)曝光圖形。本發(fā)明提出的曝光方法解決了無掩模光刻曝光技術(shù)中的拼接問題，大大減小了曝光圖形的拼接誤差，同時(shí)改善了因畸變原因而導(dǎo)致曝光圖形異常的現(xiàn)象。
文檔編號G03F7/20GK101799635SQ201010127390
公開日2010年8月11日 申請日期2010年3月16日 優(yōu)先權(quán)日2010年3月16日
發(fā)明者龐微 申請人:芯碩半導(dǎo)體(中國)有限公司