[发明专利]一种用于点阵式无掩模光刻的曝光帧数据的产生方法

摘要

一种用于点阵式无掩模光刻的曝光帧数据的产生方法，属于光刻技术领域中涉及的曝光帧数据的产生方法。要解决的技术问题：提供一种用于点阵式无掩模光刻的曝光帧数据的产生方法。技术方案包括图形处理、存储数据；给定时间值、提取行向量；处理行向量、得到曝光帧数据，这三步是在产生整个曝光帧数据的程序流程控制下进行的。本发明利用合理划分曝光位置并与曝光时间相统一，进行一次图形与划分的曝光位置对照，对所有曝光位置赋值“0”或“1”。用一个两页的三维数组存储时间值和对照的赋值，提取相同时间下各聚焦点所在曝光位置的对照赋值组成一帧，随着提取时间值的增大，去掉前段已被提取出时间值的曝光位置，有效提高了帧数据产生的速率。

主权项

一种用于点阵式无掩模光刻的曝光帧数据的产生方法，其特征在于包括图形处理、存储数据1；给定时间值、提取行向量2；处理行向量、得到曝光帧数据3，这三步是在产生整个曝光帧数据的程序流程控制下进行的；第一步：图形处理、存储数据1；a)、使用计算机将与数字微镜器件（DMD）聚焦点横向尺寸一致的虚拟待曝光区域栅格化，创建对应的含有两页的三维数组；栅格化后的效果100为倾斜一定角度的DMD聚焦点阵；200为栅格化后的虚拟待曝光区；300为DMD聚焦点阵中任意两行两列中的四个聚焦点组成的单元；111、121、131、141、151分别为聚焦点阵第一列中第1至5个聚焦点；201、202、203、204、205分别为栅格化的虚拟待曝光区的第1至5列；210为栅格化的虚拟待曝光区第一行；002为栅格化的虚拟待曝光区相邻两列中心的距离；003为栅格化的虚拟待曝光区相邻两行中心的距离；600为与栅格所有列对应的某时刻存储曝光数据的行向量；x为同一列中相邻行的DMD聚焦点中心的水平距离；d为DMD相邻聚焦点中心的间距；箭头方向为扫描平台扫描方向；根据用户所需曝光图形按比例定义栅格的纵向长度，栅格每一列201、202、203、204、205等对应聚焦点111、121、131、141、151等中心扫描所经过的区域，每一列的长度由曝光图形决定，列的数目等于DMD聚焦点的数目；水平方向相邻方格中心的距离002为对应聚焦点中心的水平距离x，扫描方向相邻方格中心的距离003为扫描步长s，即每一列的方格是对应聚焦点按扫描步长s所划分的曝光位置，但实际聚焦点单次曝光面积要大于一个小方格的面积，在此仅是方格中心与曝光点中心的对应；若聚焦点阵列为M行N列，依据栅格的划分，栅格每行有M×N个方格：栅格的第1至M列依次对应第一列聚焦点的扫描区域，第M+1至2M列依次对应第二列聚焦点的扫描区域，其他列按此方 式依次对应；若栅格为S行W列（W=M×N），创建一个有两页的三维数组，每一页数组都为S行W列，因此，每一页的数组元素都与栅格的方格相对应；b)、给划分的栅格附时间值，存储在三维数组的第一页；栅格代表的时间值是指栅格中每一个聚焦点的纵向扫描区域按步长s划分，扫描平台匀速运动，每一列的方格又代表扫描到对应聚焦点，方格中心与聚焦点中心重叠时的时间值；由于聚焦点倾斜的原因，每列的第一个方格代表的时间初始值各不相同，每一列的时间序列是以扫描步长s所经历的时间t0为间隔，逐行向下递增，因此，栅格的每一方格既代表一个曝光中心位置，又代表对应聚焦点到达该位置的相对时间值；虚拟待曝光区栅格化后的第5列205被赋予该行对应的聚焦点151到达每个方格中心时的时间序列t205,以t1为初始值，t0为间隔，逐行向下递增，时间序列t205储存在三维数组的第一页与栅格205列对应的第5列；300为DMD聚焦点阵中任意两行两列中的四个聚焦点组成的单元；141、151、142、152为聚焦点；301为点阵同一行相邻聚焦点中心在扫描方向的垂直距离；302为点阵同一列相邻聚焦点中心在扫描方向上的垂直距离；为使栅格第一行各列的初始值的时间差为t0的整数倍，对旋转角度、点阵间隔、扫描步长的选择增加两个约束：一个约束为旋转后点阵同一行相邻聚焦点中心在扫描方向的垂直距离301为扫描步长s的整数倍；另一个约束为旋转后点阵同一列相邻聚焦点中心在扫描方向上的垂直距离302也为扫描步长s的整数倍；因此，各列的时间值是以不同初始值在同一个公差为t0的等差递增数列上截取的，存在一个最小时间值tmin和一个最大时间值tmax，tmax‑tmin=a×t0，a为正整数；203、204、205、206、207为栅格第3至7列，210为栅格第一行，聚焦点151最先进入栅格200，给栅格列205的第一个方格代表的时间值为t1；p、k、m、q均为正整数，其值由其对应聚焦点 在扫描方向上与聚焦点151的垂直距离而定，n也为正整数，其值由用户输入的图形长度决定；根据上面的约束,栅格第一行210各列代表的初始值的时间差都为t0的整数倍，对栅格赋予时间值之后，将数据存储在三维数组的第一页；c)、将需要曝光的图形等比例与栅格对照，给栅格赋值“0”或“1”，存储在三维数组的第二页；200为栅格化后的虚拟待曝光区，为说明图形对照，图中只给出部分栅格；虚线部分包围区域500为需要曝光的图形，将用户输入的需要曝光的图形等比例与栅格对照，给图形所占据的方格和边缘轮廓所能包含方格中心的方格赋值“1”，为需要曝光的区域，对图形轮廓外的方格赋值为“0”；每个方格又与固定的聚焦点相对应，又代表一个到达该处所用的时间值，同时解决了每一个聚焦点“何时”在“何处”曝光的问题；对栅格赋值完之后，将数据存储在三维数组的第二页；图中的栅格长宽比并没有按实际比例给出；第二步：给定时间值、提取行向量2；提取出三维数组第一页各列处于给定时间值时第二页对应位置的“0”或“1”值存入该给定时间值对应的的行向量；以t0为间隔，依次从tmin到tmax作为给定时间值，对上述三维数组第一页提取出各列与给定时间值相同的组元位置，按照从左到右的顺序将第二页对应位置处代表曝光和不曝光的“1”和“0”存入一个长度为M×N的行向量，行向量的单元数就等于DMD的聚焦点数；每个时间值都对应一个行向量，600t1、600t2、600tn、600tmax分别是给定时间值为t1、t2、tn、tmax对应的行向量；tn001、tn002、tn003、tn004行向量600tn的前四个单元，存储的是栅格201、202、203、204列的方格时间值为tn时与用户输入图像对照的结果；“0”值代表该方格中心没有图形被覆 盖或该列没有tn这个时间值，对应的聚焦点111、121、131、141在tn时刻为“关”的状态；“1”代表该方格中心被图形覆盖，对应的聚焦点101、102、103、104在tn时刻为“开”的状态；对给定的时间值，三维数组第一页的每一列最多只能一个相同值，如果某一列的时间初始值大于给定的时间值，表明该列没有代表该时间值的组元，对应的行向量单元上赋值为“0”；随着提取的时间值增大到一定程度，使得所有聚焦点可以进入栅格区域，可按行去掉前段已被提取出时间值且不再有聚焦点经过的栅格行，如此在每一列提取时间值时扫描的次数大大减少，能快速的形成行向量；第三步：处理行向量、得到曝光帧数据3；将行向量分成N个小行向量，每个小行向量M个单元，将每个小行向量转置成列向量，依次存入一个M×N的矩阵中，生成的矩阵即为该行向量对应时间值下DMD的曝光帧数据；600tn为给定时间为tn时对应的行向量，601、602、603、604、605、606、607为分成的小行向量，每个小行向量有5个单元，701、702、703、704、705、706、707为小行向量601、602、603、604、605、606、607转置生成的列向量；700为行向量600tn分段并转置储存生成的新矩阵，也就是tn时刻DMD的曝光帧数据；对所有的行向量做相同的处理，就得到了针对用户输入图像的DMD曝光帧数据；对由倾斜将聚焦点阵分成若干个重复区域的情形，可将第一重复区域按本方法获取帧数据，其他重复区域可递加固定时间差，得到曝光帧数据。