[发明专利]一种提高数字无掩模光刻分辨力的方法

说明书

技术领域

 本发明涉及无掩模光刻技术，尤其涉及一种提高数字无掩模光刻分辨力的方法。

背景技术

传统的光刻技术中，共识是使用掩模版，随着制造集成度的提高，特征尺寸越来越小，掩模版的制作越来越困难，且掩模版的制作成本、制作周期及灵活性欠缺使得传统光刻面临着越来越大的挑战。上述因素导致传统光刻不能满足小型企业及实验室等低端用户对灵活设计、柔性制造和成本承受力的需要，因此大大限制了传统光刻技术的应用范围。

近年来开发出了克服上述缺陷的数字无掩模光刻系统，它采用空间光调制器(Spatial Light Modulator,简称SLM)调制入射光产生数字掩模，无需使用物理掩模就可以将图形转移到光刻胶表面。SLM通常包括上百万个像素基元，每个像素基元的尺寸为几十微米至几微米。为了得到微米甚至亚微米量级的特征尺寸，必须采用精缩透镜组将数字掩模图像缩小若干倍并投影到光刻胶上。精缩透镜组的通光孔径有限，可近似为低通滤波器。数字无掩模光刻系统中，空间光调制器与精缩透镜组之间存在一定距离，两者不可能无间隙安装，因此部分大衍射角对应的代表掩模精细结构信息的高衍射级次不能进入精缩透镜组，从而造成光刻胶上的曝光图形边缘模糊、横向光刻分辨力下降。

传统光刻通常采用短波分辨力增强技术 (Resolution Enhanced Technology，简称RET)、照明技术RET (如离轴照明)、掩模RET (如相移掩模、光学临近效应校正)、圆晶 (Wafer) RET (如多次曝光)等技术提高光刻分辨力。上述技术应用于数字无掩模光刻系统都具有一定局限性，因此研究完全适用于数字无掩模光刻的RET技术已成为一种发展趋势。

发明内容

本发明的目的在于提供一种提高数字无掩模光刻分辨力的方法，从而克服数字无掩模光刻系统中精缩透镜组低通滤波特性导致的光刻图形边缘模糊的缺陷，以降低精缩透镜组低通滤波特性对曝光的影响。

为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案包括以下步骤：首先将原始空间频率较高的灰度掩模分解成m 幅(m为大于等于1的整数)与原始灰度掩模大小相等、空间频率稍低的灰度掩模；再依次将每幅降频后的灰度掩模分解成n 幅(n为大于等于2的整数)大小相等的低频二值掩模；原始空间频率较高的灰度掩模共分解成m??n幅二值掩模，利用SLM动态控制掩模的特性，将这m??n幅二值掩模沿垂直于掩模所在平面的方向顺序对准叠加曝光，每幅掩模的曝光时间t_i遵循一定的变化规律，从而得到优于原始灰度掩模一次曝光的多次叠加曝光结果。

在上述的提高数字无掩模光刻分辨力的方法中，将一幅空间频率较高的灰度掩模分解成m幅与原掩模图大小相等、空间频率稍低的灰度掩模的方法为：原始空间频率较高的灰度掩模沿二维坐标X方向或Y方向的一个周期中包含m个特征尺寸(m为大于等于1的整数)，每次以一个特征尺寸进行采样，一共可分解成m幅空间频率稍低的灰度掩模。

在上述的提高数字无掩模光刻分辨力的方法中，将降频后的每幅灰度掩模分解成低频二值掩模的方法为：将降频后的灰度掩模各像素的灰度值转换成二进制数据，二进制数据的位数由公式                                               确定 (假设降频后的灰度掩模中的最高灰度值为G，ceil表示取大于等于的整数)。再依次取出所有像素二进制数据的对应位(从最低位开始直至最高位)，所有像素的每一对应位即构成一幅低频二值掩模。降频后的每幅灰度掩模可分解成低频二值掩模的数量n可由降频后的灰度掩模中最高灰度值G确定为：在上述的提高数字无掩模光刻分辨力的方法中，每幅低频二值掩模曝光时间遵循如下规律：假设原空间频率较高的灰度掩模所需曝光时间为T，以m个特征尺寸依次采样降频后得到的每幅灰度掩模所需曝光时间为T/m，因此按二进制数据位构成的低频二值掩模所需曝光时间为，其中i为大于等于1的整数，表示二进制数据中的位序，如i=1表示最低位，i=2表示第二位，依次类推。

在上述的提高数字无掩模光刻分辨力的方法中，通过计算机实时控制SLM动态调制入射光形成数字掩模，不存在传统物理掩模更换的对准难题，因此分解得到的m??n幅低频二值掩模依次对准曝光，在光刻胶上得到的是多个低频二值掩模的叠加曝光结果。