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镜头畸变补偿方法、存储介质以及直写式光刻机与流程

文档序号:24940710发布日期:2021-05-04 11:33
镜头畸变补偿方法、存储介质以及直写式光刻机与流程

本发明涉及光刻机技术领域,尤其是涉及一种镜头畸变补偿方法、一种计算机存储介质和一种直写式光刻机。



背景技术:

直写式光刻技术是在感光材料的表面印刷具有特征的构图的技术,其中无掩膜光刻技术使用数字微镜系统生成构图,通过光学投影元件,图像以一定得倍率投影到光敏感的衬底上,产生特征的构图。

直写式光刻机将曝光光源照射至dmd(digitalmicro-mirrordevice,数字微镜)镜面上,通过小镜片反射以及物镜缩放,投影至曝光载台上的基底表面,并与基底上的感光介质发生反应,从而将需要曝光的光刻图形转移到基底上。其中,成像物镜的倍率,通常为标定相机或其他可用标定设备,利用标定mark对镜头进行标定,但由于物镜畸变的客观存在,使得实际标定的倍率为平均倍率或以中心倍率,而对于物镜视场内靠近边缘区域,其倍率是无法准确测量的。由此,因物镜畸变造成的误差,对直写式光刻机的位置精度和多层对准或套刻能力的提升也造成了一定的难度。



技术实现要素:

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此,本发明的一个目的在于提出一种镜头畸变补偿方法,该方法可以缩小物镜畸变误差,提升直写式光刻机的位置精度和多层对准或套刻的能力,提高制程能力。

本发明的目的之二在于提出一种计算机存储介质。

本发明的目的之三在于提出一种直写式光刻机。

为了解决上述问题,本发明第一方面实施例的镜头畸变补偿方法,用于直写式光刻机,包括:获取光刻版图的版图数据;根据预设曝光步进宽度将所述版图数据划分为多个曝光数据组;根据畸变趋势方程对每个所述曝光数据组进行补偿以获得补偿后的曝光数据,所述畸变趋势方程为所述曝光数据组中数据点的相对位置与所述直写式光刻机镜头的畸变误差的关系方程;根据所述补偿后的曝光数据进行曝光处理。

根据本发明实施例的镜头畸变补偿方法,通过直写式光刻机根据预设曝光步进宽度将获取的版图数据划分为多个曝光数据组,进而根据畸变趋势方程对每个曝光数据组进行补偿以获得补偿后的曝光数据,即在曝光数据未曝光之前,根据畸变趋势方程对每个曝光数据组中的数据点进行畸变矫正,可以缩小物镜畸变误差,提升直写式光刻机的位置精度和多层对准或套刻的能力,提高光刻机的制程能力。

在一些实施例中,根据畸变趋势方程对每个所述曝光数据组进行补偿,包括:对于每个所述曝光数据组,确定所述曝光数据组的中心数据点;获得所述曝光数据组中每个数据点与所述中心数据点的相对距离,以作为对应数据点的相对位置;将每个数据点与所述中心数据点的相对距离代入所述畸变趋势方程以获得每个数据点的畸变误差;将所述畸变误差补偿给所述曝光数据组中对应的曝光数据。

在一些实施例中,所述畸变趋势方程通过以下步骤获得并保存:

获得标准版图的理论间距值,其中,所述标准版图包括m*n的标记点阵列,所述理论间距值为所述标记点阵列中相邻列标记点之间的第一间距值,m为大于0的自然数,n为大于1的自然数,0<理论间距值<条带曝光宽度;

对所述标记点阵列进行曝光处理,获得曝光处理后的标记点阵列;

获得曝光处理后的标记点阵列中相邻列标记点之间的第二间距值;

获得间距差值阵列,其中,所述间距差值阵列包括i*j的间距差值,所述间距差值为第二间距值与对应的第一间距值的差值,0<i<m,0<j<n;

获得所述间距差值阵列中的k*j间距差值阵列,根据所述k*j间距差值阵列获得所述直写式光刻机镜头在步进方向上的畸变平均值,其中,0<k≤i;

确定所述畸变平均值中的标准平均值,并获得每个所述畸变平均值与所述标准平均值的相对误差值;

确定所述相对误差值中的标准误差值,并根据所述相对误差值和所述标准误差值获得累积误差值,其中,所述标准平均值和所述标准误差值对应所述间距差值阵列中相同的间距差值点;

以所述标准平均值或所述标准误差值对应的间距差值点为原点,根据所述累积误差值获得畸变曲线;

根据所述畸变曲线获得所述畸变趋势方程。

在一些实施例中,根据所述k*j间距差值阵列获得所述直写式光刻机镜头在步进方向上的畸变平均值,包括:获得所述k*j间距差值阵列中每列间距差值的平均值,以作为对应列的畸变平均值。

在一些实施例中,确定所述畸变平均值中的标准平均值,包括:确定所述k*j间距差值阵列中相对中间列对应的畸变平均值为所述标准平均值。

在一些实施例中,所述标记点阵列中的标记点为十字形标记或者方形标记或者圆形标记。

在一些实施例中,所述曝光数据组中的曝光数据为矢量数据,在对所述曝光数据组进行补偿,按照所述预设曝光步进宽度以物理单元进行补偿。

在一些实施例中,所述曝光数据组中的曝光数据为灰度数据,在对所述曝光数据组进行补偿,按照所述预设曝光步进宽度以像素单位进行补偿。

本发明第二方面实施例提供一种计算机存储介质,所述计算机程序被实行时实现上述实施例所述的镜头畸变补偿方法。

本发明第三方面实施例提供一种直写式光刻机,包括:运动平台,用于放置基底;曝光光源,用于在曝光时对光刻版图进行照射;数字微镜阵列,用于显示所述光刻版图并将照射所述光刻版图的光线进行反射;物镜,用于将反射的光刻版图的光投影在所述基底上;处理器,与所述运动平台和所述数字微镜阵列连接,用于实行上述实施例所述的镜头畸变补偿方法。

根据本发明实施例的直写式光刻机,通过处理器采用上述实施例提供的镜头畸变补偿方法,可以减少因物镜畸变造成的误差,减少位置误差或套刻误差,提升直写式光刻机的制程能力。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出,部分将从下面的描述中变得明显,或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解,其中:

图1是根据本发明一个实施例的镜头畸变补偿方法的流程图;

图2是根据本发明一个实施例的标准版图的示意图;

图3是根据本发明一个实施例的畸变趋势方程的示意图;

图4是根据本发明一个实施例的直写式光刻机的结构框图;

图5是根据本发明一个实施例的数字微镜阵列的示意图。

附图标记:

直写式光刻机10;

运动平台1;曝光光源2;数字微镜阵列3;物镜4;处理器5。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例,参考附图描述的实施例是示例性的,下面详细描述本发明的实施例。

为了解决上述问题,下面参考附图描述根据本发明第一方面实施例的镜头畸变补偿方法,该方法可以缩小物镜畸变误差,提升直写式光刻机的位置精度和多层对准或套刻的能力,提高制程能力。

图1所示为本发明一个实施例提供的镜头畸变补偿方法的流程图,该方法应用于直写式光刻机,如图1所示,本发明实施例的镜头畸变补偿方法至少包括步骤s1-s4。

针对物镜畸变的问题,本发明实施例的基本思路为预先计算出直写式光刻机本身因物镜畸变而产生的畸变趋势方程,进而基于该畸变趋势方程,在每次曝光时,将物镜实际客观存在的畸变进行补偿,即在曝光之前对光刻版图的版图数据进行数据补偿,从而在对补偿后的曝光数据进行曝光时,可以减少畸变误差,缩小位置误差或套刻误差,有效将光刻版图的位置精度补偿至一定误差范围内,提升光刻机的制程能力。

步骤s1,获取光刻版图的版图数据。

其中,版图数据是指用数值表示光刻版图图形的集合,如可以为矢量数据或灰度数据。

在实施例中,直写式光刻机内存储有光刻版图,在进行曝光时,直写式光刻机提供光刻版图并在数字微镜阵列上进行显示。

步骤s2,根据预设曝光步进宽度将版图数据划分为多个曝光数据组。

其中,预设曝光步进宽度可以理解为直写式光刻机的曝光条带宽度;曝光数据组可以理解为按照预设曝光步进宽度划分后每个曝光条带所包含的曝光数据的组合。

在实施例中,直写式光刻机按照预设曝光步进宽度将版图数据划分为多个曝光数据组,即根据每次曝光的曝光宽度,将光刻版图划分为单个或者多个条带以进行曝光。

步骤s3,根据畸变趋势方程对每个曝光数据组进行补偿以获得补偿后的曝光数据。

其中,畸变趋势方程为曝光数据组中数据点的相对位置与直写式光刻机镜头的畸变误差的关系方程,也可以理解为物镜镜头上任一位置与该位置所对应因畸变而产生的畸变误差的关系方程。

在实施例中,本发明实施例基于畸变趋势方程,在未曝光之前,对每个曝光数据组进行畸变补偿,具体地,对于每个曝光数据组,其每个数据点为二维分布(x,y),将该数据点的位置数据代入畸变趋势方程,获得该数据点所对应的畸变误差,进而根据畸变误差对该数据点的曝光数据进行数据补偿,以补偿后的曝光数据(x’,y’)进行曝光。其中,位置数据可以理解为物镜镜头上任一数据点的相对位置,即曝光数据组中数据点与所选取的参考点如曝光数据组的相对中心位置之间的距离值。也就是,本发明实施例中提前对物镜实际客观存在的畸变误差进行补偿,以在曝光后可以缩小畸变误差,减少位置误差或套刻误差,有效将光刻版图的位置精度补偿至一定误差范围内,从而利于获得更加精准的曝光产品,提高设备的制程能力。

在实施例中,可以理解的是,对于不同的直写式光刻机,其对应的畸变趋势方程也不同,需根据实际情况如镜头畸变类型确定。

步骤s4,根据补偿后的曝光数据进行曝光处理,即将需要曝光的光刻版图转移至基底上。

根据本发明实施例的镜头畸变补偿方法,通过直写式光刻机根据预设曝光步进宽度将获取的版图数据划分为多个曝光数据组,进而根据畸变趋势方程对每个曝光数据组进行补偿以获得补偿后的曝光数据,即在曝光数据未曝光之前,根据畸变趋势方程对每个曝光数据组中的数据点进行畸变矫正,可以缩小物镜畸变误差,提升直写式光刻机的位置精度和多层对准或套刻的能力,提高光刻机的制程能力。

在一些实施例中,可以理解的是,上文中提到的参考点可以结合实际情况选取,对此不做限制。优选地,参考点为曝光数据组的中心数据点,此位置对应的曝光数据相较于其他位置的曝光数据畸变误差较小,以此位置作为参考点利于提高补偿后数据的精确度。具体地,对于根据畸变趋势方程对每个曝光数据组进行补偿,可以包括,对于每个曝光数据组,确定曝光数据组的中心数据点;获得曝光数据组中每个数据点与中心数据点的相对距离,以作为对应数据点的相对位置;将每个数据点与中心数据点的相对距离代入畸变趋势方程以获得每个数据点的畸变误差;将畸变误差补偿给曝光数据组中对应的曝光数据。

在一些实施例中,畸变趋势方程通过以下步骤获得并保存,具体过程如下。

首先,获得标准版图的理论间距值,其中,标准版图包括m*n的标记点阵列,例如图2所示为以m*n标记点阵列制作的标准版图,理论间距值为标记点阵列中相邻列标记点之间的第一间距值l0,m为大于0的自然数,n为大于1的自然数,0<理论间距值<条带曝光宽度。

进而,对标记点阵列进行曝光处理,获得曝光处理后的标记点阵列。具体地,直写式光刻机对标准版图进行曝光,并在曝光后进行显影、硬烘、激光刻蚀等处理。

进而,获得曝光处理后的标记点阵列中相邻列标记点之间的第二间距值l。具体地,因物镜畸变的客观存在,使得dmd上呈现的标准版图的尺寸,与曝光在基底曝光面上的物理尺寸不一致,因此本发明实施例通过对标准版图的理论间距值与曝光处理后的第二间距值之间进行比较,以便于确认畸变趋势方程。

进而,获得间距差值阵列,其中,间距差值阵列包括i*j的间距差值,间距差值为第二间距值l0与对应的第一间距值l的差值,0<i<m,0<j<n。具体地,曝光处理后的标记点阵列中每相邻列标记点之间的第二间距值是不同的,而第一间距值l是固定的,因此为确认曝光处理后每个标记点之间位置的变化,需将每相邻列标记点之间的第二间距值l均分别与第一间距值l0作差值计算,以获得呈i*j分布的间距差值阵列

进而,获得间距差值阵列中的k*j间距差值阵列,根据k*j间距差值阵列获得直写式光刻机镜头在步进方向上的畸变平均值,其中,0<k≤i。具体地,对呈i*j分布的间距差值阵列中任意选取k行,获得k*j间距差值阵列计算每列中所有间距差值的平均值,也就是获取k*j间距差值阵列中每列间距差值的平均值,以作为对应列的畸变平均值,从而,对于k*j间距差值阵列的畸变平均值可以表示为a1a2a3...aj。其中,对于数值k可以根据实际需要确定,如可以为选取一行或多行,对此不作限制。

进而,确定畸变平均值中的标准平均值,并获得每个畸变平均值与标准平均值的相对误差值。具体地,在畸变平均值a1a2a3...aj中选取标准平均值ap,1≤p≤j,以标准平均值ap作为参考,计算每个畸变平均值与标准平均值ap的相对误差值,对于获得的相对误差值可以表示为b1b2b3...bj,即b1=a1-ap、b2=a2-ap、b3=a3-ap,以此类推bj=aj-ap。其中,对于标准平均值ap的选取可以根据实际情况如镜头畸变类型或位置来确定,对此不作限制。

进而,确定相对误差值中的标准误差值,并根据相对误差值和标准误差值获得累积误差值。具体地,在相对误差值b1b2b3...bj中选取标准误差值bp,以标准误差值bp作为参考,计算间距差值阵列中不同的间距差值点处的累积误差值,对于获得的累积误差值可以表示为c1c2c3...cj,即c1=b1+b2...+bp-1、c2=b2+b3...+bp-1、c3=b3+b4...+bp-1,以此类推cp-1=bp-1、cp=bp=0,cj=bp+1+bp+2...+bj。其中,标准平均值ap和标准误差值bp对应间距差值阵列中相同的间距差值点,举例说明,以畸变平均值a1a2a3和相对误差值b1b2b3为例,若选取的标准平均值ap为a3,则对应选取的标准平均值bp即为b3。

进而,以标准平均值或标准误差值对应的间距差值点为原点,根据累积误差值获得畸变曲线。举例说明,以选取的标准平均值ap作为原点,以沿apap-1ap-2......方向作为负坐标,以沿apap+1ap+2......方向作为正坐标,建立关于曝光数据组中数据点的相对位置与累积误差值即直写式光刻机镜头的畸变误差的畸变曲线,例如图3所示,。

最终,根据畸变曲线获得畸变趋势方程,例如图3所示畸变曲线对应的畸变趋势方程表示为y=-0.0405x4+0.0123x3-0.0026x2+0.0003x+0.0005,从而在后续对光刻版图进行曝光处理时,可以预先运用该畸变趋势方程对光刻版图的版图数据进行畸变补偿,并以补偿后的曝光数据进行曝光处理,缩小因物镜畸变造成的误差,减少位置误差或套刻误差,提升光刻机的制程能力。

在实施例中,可以通过上述畸变趋势方程的获取步骤对同一台直写式光刻机检测多次,以保证获取的畸变趋势方程的准确,提高直写式光刻机对曝光数据补偿的精确度。

在实施例中,考虑在实际测量中,可能存在坏点或者镜头的不对称性的情况,本发明实施例中对畸变趋势方程作进一步局部微调,如对其进行系数纠正,以获取更加精确的畸变趋势方程。

在一些实施例中,对于确定畸变平均值中的标准平均值,可以根据实际情况如镜头畸变类型或位置进行选择,对此不作限制。其中,由于k*j间距差值阵列中相对中间列对应的畸变平均值为对镜头相对中心位置的畸变计算获得的,该位置相较于镜头其他位置处畸变相对较小,因此可以优选确定k*j间距差值阵列中相对中间列对应的畸变平均值为标准平均值,以提高计算的准确度。其中,在间距差值阵列为偶数列时,相对中间列可以为中间两列中任一列所对应的畸变平均值;或者,在间距差值阵列为奇数列时,相对中间列为中间列所对应的畸变平均值。

在一些实施例中,标记点阵列中的标记点为十字形标记或者方形标记或者圆形标记。

在一些实施例中,曝光数据组中的曝光数据为矢量数据,在对曝光数据组进行补偿,按照预设曝光步进宽度以物理单元进行补偿。

在一些实施例中,曝光数据组中的曝光数据为灰度数据,在对曝光数据组进行补偿,按照预设曝光步进宽度以像素单位进行补偿。

本发明第二方面实施例提供一种计算机存储介质,计算机程序被实行时实现上述实施例提供的镜头畸变补偿方法。

本发明第三方面实施例提供一种直写式光刻机,如图4所示,直写式光刻机10包括运动平台1、曝光光源2、数字微镜阵列3、物镜4以及处理器5。

其中,运动平台1用于放置基底;曝光光源2用于在曝光时,对光刻版图进行照射;数字微镜阵列3用于显示光刻版图并将照射光刻版图的光线进行反射;物镜4用于将反射的光刻版图的光投影在基底上;处理器5与运动平台1和数字微镜阵列3连接,用于实行上述实施例提供的镜头畸变补偿方法。

在实施例中,数字微镜阵列3由许多微小镀铝的镜片组成,可以绕轭旋转,旋转角度为±12°。如图5所示,数字微镜阵列3上的正方形小镜片呈行列格式排列,其中,m为列,n为行,p为单个镜片大小,每个镜片可以进行独立的控制,通过给定一帧m行n列的二维bit数据,可以完成对镜片的一次刷新,以及通过加载不同帧的二维数据,可以完成不同帧图像的显示。处理器5内存储有光刻版图,在进行曝光时,处理器5控制光刻版图显示在数字微镜阵列3上,并控制镜片以不同的旋转角度将射入的光刻版图的光线反射至不同的位置。

具体地,直写式光刻机10中曝光光源2如准直激光或uv混合光源照射至数字微镜阵列3,通过数字微镜阵列3反射以及物镜4缩放图像后,将光刻版图的光线投影在运动平台1的基底曝光面上,并与基底上的感光介质如光刻胶、感光膜等发生反应,从而将需要曝光的光刻版图转移到基底上,完成曝光过程。此外,在此过程中,处理器5采用上述实施例提供的镜头畸变补偿方法,对未曝光之前的光刻版图的版图数据进行补偿,从而缩小物镜4畸变误差,减少位置误差或套刻误差,有效将光刻版图的位置精度补偿至一定误差范围内,提升直写式光刻机10的制程能力。

根据本发明实施例的直写式光刻机10,通过处理器5采用上述实施例提供的镜头畸变补偿方法,可以缩小物镜4畸变误差,减少位置误差或套刻误差,提升直写式光刻机10的制程能力。

在本说明书的描述中,流程图中或在此以其他方式描述的任何过程或方法描述可以被理解为,表示包括一个或更多个用于实现定制逻辑功能或过程的步骤的可实行指令的代码的模块、片段或部分,并且本发明的优选实施方式的范围包括另外的实现,其中可以不按所示出或讨论的顺序,包括根据所涉及的功能按基本同时的方式或按相反的顺序,来实行功能,这应被本发明的实施例所属技术领域的技术人员所理解。

在流程图中表示或在此以其他方式描述的逻辑和/或步骤,例如,可以被认为是用于实现逻辑功能的可实行指令的定序列表,可以具体实现在任何计算机可读介质中,以供指令实行系统、装置或设备(如基于计算机的系统、包括处理器的系统或其他可以从指令实行系统、装置或设备取指令并实行指令的系统)使用,或结合这些指令实行系统、装置或设备而使用。就本说明书而言,"计算机可读介质"可以是任何可以包含、存储、通信、传播或传输程序以供指令实行系统、装置或设备或结合这些指令实行系统、装置或设备而使用的装置。计算机可读介质的更具体的示例(非穷尽性列表)包括以下:具有一个或多个布线的电连接部(电子装置),便携式计算机盘盒(磁装置),随机存取存储器(ram),只读存储器(rom),可擦除可编辑只读存储器(eprom或闪速存储器),光纤装置,以及便携式光盘只读存储器(cdrom)。另外,计算机可读介质甚至可以是可在其上打印所述程序的纸或其他合适的介质,因为可以例如通过对纸或其他介质进行光学扫描,接着进行编辑、解译或必要时以其他合适方式进行处理来以电子方式获得所述程序,然后将其存储在计算机存储器中。

应当理解,本发明的各部分可以用硬件、App、固件或它们的组合来实现。在上述实施方式中,多个步骤或方法可以用存储在存储器中且由合适的指令实行系统实行的App或固件来实现。如,如果用硬件来实现和在另一实施方式中一样,可用本领域公知的下列技术中的任一项或他们的组合来实现:具有用于对数据信号实现逻辑功能的逻辑门电路的离散逻辑电路,具有合适的组合逻辑门电路的专用集成电路,可编程门阵列(pga),现场可编程门阵列(fpga)等。

本技术领域的普通技术人员可以理解实现上述实施例方法携带的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件完成,所述的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中,该程序在实行时,包括方法实施例的步骤之一或其组合。

此外,在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理模块中,也可以是各个单元单独物理存在,也可以两个或两个以上单元集成在一个模块中。上述集成的模块既可以采用硬件的形式实现,也可以采用App功能模块的形式实现。所述集成的模块如果以App功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时,也可以存储在一个计算机可读取存储介质中。

上述提到的存储介质可以是只读存储器,磁盘或光盘等。尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例,可以理解的是,上述实施例是示例性的,不能理解为对本发明的限制,本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

在本说明书的描述中,参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中,对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例,本领域的普通技术人员可以理解:在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型,本发明的范围由权利要求及其等同物限定。

再多了解一些
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