[发明专利]一种应用于直写式光刻机的灰阶曝光的方法

说明书

技术领域

本发明涉及光刻机曝光控制领域，具体为一种利用FPGA的应用于直写式光刻机的灰阶曝光的方法。

背景技术

直写式光刻机是半导体生产过程中的必需设备，直写式光刻机设备中对曝光过程中每个像素点曝光次数的控制非常重要，据此可实现诸如亚像素曝光等各种技术。但现有技术的曝光过程对于硬件内存的带宽要求较高，且曝光次数不易控制。

发明内容

本发明的目的是提供一种应用于直写式光刻机的灰阶曝光的方法，以解决现有技术的曝光过程对内存带宽要求较高，且曝光次数不易控制的问题。

为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案为：

一种应用于直写式光刻机的灰阶曝光的方法，利用FPGA实现，其特征在于：包括以下步骤：

（1）首先将FPGA中用于存储灰阶图形数据的存储器划分为N个相同大小的区域，N表示灰阶图形灰阶的阶数；

（2）利用FPGA分别提取用来表示灰阶图形数据的二进制码的每一位，并依次形成与灰阶图形像素点分布一致的N张单色图形数据，然后将N张单色图形数据分别存储到存储器各个区域中；

（3）当待曝光器件与图形发生器所反射的激光光束相对位置移动了一个曝光像素点时，更新一次图形发生器的图形显示，同时，FPGA分别从存储器的每个区域读取行的曝光数据形成一张与图形发生器像素分布一致的像素数据，并控制图形发生器显示。

所述的一种应用于直写式光刻机的灰阶曝光的方法，其特征在于：所述图形发生器为用于直写式光刻机的图形发生器SLM，其由像素点组成，且每个像素点可单独控制是否反射激光光束。

所述的一种应用于直写式光刻机的灰阶曝光的方法，其特征在于： 所述步骤（3）中，图形发生器的图形显示更新方式为：将FPGA的各个存储器的区域中的行地址加一，并从新的行地址开始读取数据，图形发生器的单色图形数据由各个存储器的区域按规定数目行数据组成。

所述的一种应用于直写式光刻机的灰阶曝光的方法，其特征在于： 所述步骤（3）中，FPGA从存储器的每个区域读取的行数不同，存储灰阶图形数据二进制值的某一位数据的区域就对应读取这一位对应的二进制权值，位(N-n)所对应的分区应该读取                                               行数据，其中N为灰阶值，n为二进制位。

所述的一种应用于直写式光刻机的灰阶曝光的方法，其特征在于： 所述步骤（3）中，行是指图形发生器中与扫描运动方向垂直的一行像素点的集合，扫描运动方向是指曝光过程中图形发生器与待曝光器件的相对运动方向。

本发明中，利用FPGA将灰阶图形数据按位提取并按区域存储到存储器。具体是指将灰阶数据的二进制表示的每一位单独提取，并形成与灰阶图形像素点分布一样的单色图形数据，分别存储到各个存储区区域。当待曝光器件与图形发生器所反射的激光光束相对位置移动了一个曝光像素点时，更新一次图形发生器。具体的更新方式为：将行地址加一，并从新的行地址开始读取数据，图形发生器的单色图形数据由各个存储区域按规定数目行数据组成的。每个区域读取的行数不一样。具体为：存储灰阶数据二进制值的某一位数据的区域就对应读取这一位对应的二进制权值。例如：位(N-n)所对应的分区应该读取行数据（N为灰阶值，n为二进制位）。读取使用的行地址在每个分区都有效，并且每读取一行数据地址需要加一。这样，当图形发生器的投影完全经过某一待曝光器件的像素点后，该像素将正好曝光该点需要曝光的次数。

本发明公是利用计算机科学中二进制权值表示方法，结合扫描曝光中对每个像素点曝光次数的可控制要求得出的，是用FPGA按规则读取存储器中的数据并根据触发信号来刷新图形发生器的显示来实现的。本发明公可降低曝光过程对内存的带宽要求，并实现曝光次数的控制。

附图说明

图1是与本发明相关的一个光学曝光系统的模型图。

图2是图形发生器与待曝光器件在工作时候的相对运动图。

图3是经过待曝光器件上某个像素点的投影所对应的图形发生器的像素点分布。

图4是灰阶数据按二进制展开的示意图，其中：

图4a是灰阶为N的数的二进制展开示意图，图4b是一个4位二进制数的展开示意图，图4c是一个4位二进制数10的展开示意图。

图5是图形发生器投影与待曝光器件的运动及曝光图。

图6是推导图形发生器显示图形规则的示意图。

图7是存储器分区域规则图。

图8是存储器分区域读取规则图。