一种直写式光刻机的扫描曝光方法技术

一种直写式光刻机的扫描曝光方法，具体包括以下步骤：1、上位机模块设定平台运动速度和激光工艺参数；2、平台驱动器以设定速度驱动平台，同时将平台位置信号传输至位置同步模块；3、位置同步模块接收平台位置信号经处理后传输至图形控制模块；4、图形控制模块根据接收的信号结合平台运动速度生成同步控制信号并进一步传输至数字微镜器件和激光控制模块，数字微镜器件依据同步控制信号完成微镜阵列的图形状态保持和切换；5、激光控制模块根据激光工艺参数和图形刷新周期确定激光器的脉冲控制信号的占空比，从而依据脉冲控制信号控制激光器的开启与关闭。本方法通过能量精确控制激光器的开启，能在高倍速扫描下弱化“拖影”。。。

【技术实现步骤摘要】
一种直写式光刻机的扫描曝光方法


[0001]本专利技术属于直写式光刻领域，具体涉及一种直写式光刻机的扫描曝光方法。

技术介绍

[0002]基于数字微镜器件（DMD：Digital Micromirror Device）为核心部件的激光直写式光刻机凭借其简单的工艺、较低的成本正广泛应用于PCB板、半导体器件的电路制作。数字微镜器件是一种由大量微小反射镜组成的微镜阵列，通过数字电压信号控制微镜片可以进行固定角度的偏转，从而实现入射光的空间调制。在直写式光刻机曝光过程中，开启激光器产生光束，光束通过控制数字微镜器件的调制投射到涂有光刻胶的基板上，随着运动平台带动基板作步进扫描运动，从而实现整个基板上图形的曝光。
[0003]现有的大部分直写式光刻机在曝光过程中，激光器始终处于开启状态，这就导致在数字微镜器件图形状态保持期间以及图形切换的时间，会持续有光束被投射到基板上，导致曝光的图形产生偏移、模糊，即产生“拖影”，造成图形不够锐利，同时还可能导致过度曝光而使图形边缘异常，难以满足较高的图形质量要求。针对拖影严重的现象，现有技术中还提出了将激光器的开闭与数字微镜器件进行简单的同步，如专利CN109960113A公开的DMD控制板发送投图同步脉冲信号控制DMD微镜阵列翻转的同时，还将同步脉冲信号发送给激光控制器以同步控制激光器的激光发射，又如CN104865800A公开的脉冲同步信号的脉冲间隔取决于DMD微反射器件对图形的更换或刷新周期，激光器仅在图形切换时关闭。然而应当考虑的是，在实际应用中，针对不同的曝光工艺要求，激光器的控制是否得当将直接影响曝光的图形质量，上述专利并未指出如何进行激光器的精确控制以同步配合数字微镜器件，并且仅是在DMD切换时关闭激光器同样存在激光器开启时间太长的问题，依旧会出现“拖影”过长和“过度曝光”的现象，还会造成能量浪费。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于提供一种直写式光刻机的扫描曝光方法，实现激光器的精确控制以弥补现有技术的欠缺。
[0005]为实现上述目标，本专利技术采用如下的技术方案：一种直写式光刻机的扫描曝光方法，包括如下步骤：（1）上位机模块根据曝光图形的工艺要求设定平台运动速度v和激光工艺参数；（2）平台驱动器以设定的运动速度驱动平台，同时将平台位置信号传输至位置同步模块；（3）位置同步模块接收平台位置信号经处理后传输至图形控制模块；（4）图形控制模块接收位置同步模块的信号并结合平台运动速度生成同步控制信号，同步控制信号进一步被传输至数字微镜器件和激光控制模块，数字微镜器件依据同步控制信号确定的图形刷新周期T完成微镜阵列的图形状态保持和切换；（5）激光控制模块根据激光工艺参数确定一个图形刷新周期内激光器的开启时间t,再结合同步控制信号确定的图形刷新周期T计算控制激光器的脉冲控制信号的占空比D,由公式D=t/T获得，激光控制模块依据所述脉冲控制信号控制激光器的开启与关闭。
[0006]优选地，所述位置同步模块接收平台位置信号后经第一处理器解码并转化得到差分位置信号，差分位置信号被传输至图形控制模块。
[0007]进一步优选地，所述图形控制模块内的转换电路将差分位置信号转为单端信号并输入至第二处理器，所述第二处理器结合平台运动速度生成同步控制信号。
[0008]优选地，图形刷新周期T由公式T=α/v获得，α为系统的比例常数。
[0009]进一步优选地，所述曝光所需的工艺参数包括曝光能量W与激光器功率P，一个图形刷新周期内激光的开启时间t由公式t=W/P获得，脉冲控制信号的占空比D=(v*W)/(α*P)。
[0010]优选地，图形刷新周期T根据平台运动速度v、扫描倍数n以及光栅尺精度s确定，具体公式为T=(n*s)/v。
[0011]进一步优选地，所述曝光所需的工艺参数包括曝光能量W与激光器功率P，一个图形刷新周期内激光的开启时间t由公式t=W/P获得，脉冲控制信号的占空比D=(v*W)/(n*s*P)。
[0012]进一步优选地，在相同的曝光图形工艺要求下，上位机模块设置的激光器功率正比于平台运动速度。
[0013]优选地，步骤5中所述激光控制模块依据所述脉冲控制信号控制激光器的开启与关闭具体为：数字微镜器件每次完成图形状态切换后，激光器同步开启并持续时间t。
[0014]优选地，步骤5中所述激光控制模块依据所述脉冲控制信号控制激光器的开启与关闭具体为：数字微镜器件每次完成图形状态切换后，激光器延迟不稳定状态持续时间ts后再开启并持续时间t。
[0015]优选地，曝光过程中，所述激光控制模块的计数电路对激光器的脉冲输出进行计数，以判断激光器的输出是否正常。
[0016]进一步优选地，曝光过程中，所述激光控制模块检测激光器的电流，当电流超出预设值时进行保护动作。
[0017]与现有技术相比，本专利技术根据曝光的工艺要求设置激光工艺参数，进一步确定激光器在每个图形刷新周期的开启时间，并结合同步控制信号得到激光器的脉冲控制信号，保证在激光器开启进行光束投射过程中产生较小拖影并能避免过度曝光，满足图形工艺要求；同时，激光器的开启时间精确控制还能够减少能量浪费。此外，通过使激光器的开启时刻相对图形切换完成后延迟不稳定状态时间，避免了杂光反射，进一步弱化拖影现象。进一步地，本专利技术提出在相同的工艺要求下，可以通过提高平台运动速度，同时成比例的增加激光器功率，既能够保证“拖影”在允许的工艺要求范围内，还将实现曝光效率的显著提升。
[0018]附图说明
[0019]图1为示例性直写式光刻机系统模块示意图。
[0020]图2为连续激光器下“拖影”形成示意图。
[0021]图3为同步激光器下“拖影”形成示意图。
[0022]图4为激光器延迟控制的脉冲信号示意图。
具体实施方式
[0023]为使本专利技术的技术方案更加清楚明了，下面将结合附图来描述本专利技术的实施例。应当理解的是，对实施方式的具体说明仅用于示教本领域技术人员如何实施本专利技术，而不是用于穷举本专利技术的所有可行方式，更不是用于限制本专利技术的具体实施范围。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都应属于本专利技术保护的范围。
[0024]本专利技术实施例的直写式光刻机系统模块示意图如图1所示，主要包括：1）上位机模块，用于输入外部图形文件并能够根据加工要求设定曝光工艺参数，以及与系统其他各模块进行数据与信号的传输；2）运动平台模块，用于承载待加工基板并带动其运动，具体包括承载基板的平台和驱动平台运动的平台驱动器；3）位置同步模块，用于接收平台的位置信号进行信号处理后传输至图形控制模块；4）图形控制模块，用于对来自位置同步模块的信号进行处理生成同步控制信号，同步控制信号被传输至数字微镜器件和激光控制模块（详见下文），即；5）光学模块，具体包括有光束整形组件、数字微镜器件和曝光镜头组件，其中数字微镜器件根据图形控制模块的同步控制信号实现对光束的调制，完成微镜阵列在各图形本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种直写式光刻机的扫描曝光方法，其特征在于：包括如下步骤：（1）上位机模块根据曝光图形的工艺要求设定平台运动速度v和激光工艺参数；（2）平台驱动器以设定的运动速度驱动平台，同时将平台位置信号传输至位置同步模块；（3）位置同步模块接收平台位置信号经处理后传输至图形控制模块；（4）图形控制模块接收位置同步模块的信号并结合平台运动速度生成同步控制信号，同步控制信号进一步被传输至数字微镜器件和激光控制模块，数字微镜器件依据同步控制信号确定的图形刷新周期T完成微镜阵列的图形状态保持和切换；（5）激光控制模块根据激光工艺参数确定一个图形刷新周期内激光器的开启时间t,再结合同步控制信号确定的图形刷新周期T计算控制激光器的脉冲控制信号的占空比D,由公式D=t/T获得，激光控制模块依据所述脉冲控制信号控制激光器的开启与关闭。2.如权利要求1所述的直写式光刻机的扫描曝光方法，其特征在于：所述位置同步模块接收平台位置信号后经第一处理器解码并转化得到差分位置信号，差分位置信号被传输至图形控制模块。3.如权利要求2所述的直写式光刻机的扫描曝光方法，其特征在于：所述图形控制模块内的转换电路将差分位置信号转为单端信号并输入至第二处理器，所述第二处理器结合平台运动速度生成同步控制信号。4.如权利要求1所述的直写式光刻机的扫描曝光方法，其特征在于：图形刷新周期T由公式T=α/v获得，α为系统的比例常数。5.如权利要求4所述的直写式光刻机的扫描曝光方法，其特征在于：所述曝光所需的工艺参数包括曝光能量W与激光器功率P，一个图形刷新周期内激光的开启时间t...

【专利技术属性】
技术研发人员：周黎，张书荣，胥涛棚，李伟成，张雷，
申请(专利权)人：苏州源卓光电科技有限公司，
类型：发明
国别省市：