一种直写设备的曝光控制系统及控制方法技术方案

本发明专利技术公开了一种直写设备的曝光控制系统及控制方法，控制系统包括频率调整电路、曝光执行器、控制接口、曝光文件、输出接口和曝光状态寄存器；所述频率调整电路用于根据曝光参数的要求，产生曝光需求的特定频率的时钟，作为曝光执行器的时钟源；所述曝光文件为预先生成的文件，曝光文件以主场、子场和形状为层级进行划分，形成单个或多个文件，文件包含了曝光电路图案需要的参数操作和曝光控制的全部指令码；所述曝光执行器，用于接受控制接口的控制，运行曝光文件以完成图案的曝光。本发明专利技术不仅能实现曝光过程的连续执行，提高曝光效率，并同时能保证对曝光时间的高精度控制。并同时能保证对曝光时间的高精度控制。并同时能保证对曝光时间的高精度控制。

【技术实现步骤摘要】
一种直写设备的曝光控制系统及控制方法


[0001]本专利技术主要涉及半导体制造
，具体涉及一种直写设备的曝光控制系统及控制方法。

技术介绍

[0002]在半导体制造领域，直写设备通过控制能量束(光、电子和离子等)的偏转和通断，在基底材料上方的光刻胶上刻画出图案，再经过后续的刻蚀、沉积和显影等工序，实现电路结构的制作。
[0003]直写设备无掩模板，其工作过程是对输入的版图设计文件中的图案进行曝光，图案的曝光控制一般通过图形发生器来执行。以电子束曝光为例，具体的曝光过程为：
[0004]事先根据光刻胶的特性、厚度和束流大小计算出形状里一个曝光点的曝光时间，然后再进行一个形状的曝光时，依次执行：
[0005]1.控制偏转放大电路使电子束偏转到形状的起始点；
[0006]2.打开束闸，让电子束一直处于开启状态；
[0007]3.在一个曝光点停留达到曝光时间长度；
[0008]4.控制偏转放大电路使电子束偏转到下一个曝光点；
[0009]5.依次重复执行步骤3
‑
4，直到一个形状结束；
[0010]6.关闭束闸。
[0011]配合工件台的移动，重复执行所有形状的曝光，即可完成设计版图的曝光。
[0012]从上述过程来看，曝光过程的连续性决定了曝光效率，曝光时间的控制精度决定了曝光质量。
[0013]在现有技术中，如专利申请(技术名称：图形发生器；授权公告：CN 2598023Y)中，其公开了一种图形发生器，用于电子束、离子束等带电粒子的曝光机，属于曝光机的图形发生器硬件。此技术提供一种运算速度快、接口简单、功耗低、功能多样的曝光机用的图形发生器，它以高速数字信号处理器为核心，通过通用串行总线接口和上位机实现通讯，该图形发生器不仅可以满足以三角形，矩形和梯形为基本曝光单元图形的曝光格式，而且增加了圆及圆环为基本曝光单元图形，解决了集成光栅器件加工在速度和精度上存在的缺陷。本技术由接口电路、双端口存储器电路、数字信号处理器电路、数模转换电路、曝光/标记检测控制电路、标记检测电路、最终曝光数据寄存器单元和束闸控制电路相互连接构成。
[0014]其中现有技术中的曝光控制的过程是：数字信号处理器设置最终曝光数据寄存器电路中的扫描的起始点坐标、扫描步距和扫描步数，选择扫描频率，然后数字信号处理器控制最终曝光数据寄存器电路执行坐标点更新过程，直到扫描步数计数器清零。上述过程可以执行一条线段的扫描。要完成图案的曝光，需要一直重复执行以上过程。
[0015]从上述过程可以看出，现有技术中的扫描是以线段为单位，整个图案的曝光需要数字信号处理器不断地介入，曝光过程不连续，曝光效率难以提升。另外，其曝光剂量控制
是通过对一个基准时钟进行分频来实现的，只能分频出几个特定的频率，细分程度不够，不能实现曝光剂量的精确控制。

技术实现思路

[0016]本专利技术要解决的技术问题就在于：针对现有技术存在的技术问题，本专利技术提供一种能实现曝光过程的连续执行，提高曝光效率的直写设备的曝光控制系统及控制方法。
[0017]为解决上述技术问题，本专利技术提出的技术方案为：
[0018]一种直写设备的曝光控制系统，包括频率调整电路、曝光执行器、控制接口、曝光文件模块、输出接口和曝光状态寄存器；
[0019]所述频率调整电路用于根据曝光参数的要求，产生曝光需求的特定频率的时钟，作为曝光执行器的时钟源；
[0020]所述控制接口，用于控制曝光执行器的行为；
[0021]所述曝光文件为预先生成的文件；曝光文件以主场、子场和形状为层级进行划分，形成单个或多个文件，文件包含了曝光电路图案需要的参数操作和曝光控制的全部指令码；
[0022]所述输出接口，用于控制直写设备中的受控可调部件；
[0023]所述曝光状态寄存器中包括曝光频率、步进值、步进次数、分辨率、指令指针和取指标志状态量中的一种或多种；
[0024]所述曝光执行器，用于接受控制接口的控制，运行曝光文件以完成图案的曝光。
[0025]本专利技术还公开了一种基于如上所述的直写设备的曝光控制系统的控制方法，包括步骤：
[0026]所述频率调整电路根据曝光参数的要求，产生曝光需求的特定频率的时钟，作为曝光执行器的时钟源；
[0027]所述曝光文件为预先生成的文件；曝光文件以主场、子场和形状为层级进行划分，形成单个或多个文件，文件包含了曝光电路图案需要的参数操作和曝光控制的全部指令码；
[0028]所述曝光执行器接受控制接口的控制，运行曝光文件以完成图案的曝光。
[0029]优选地，频率调整电路的时钟源由外部独立的振荡器或者由芯片内部产生；频率调整电路的输出频率等于时钟源频率的倍频再分频；选择合适的时钟源频率，按曝光状态寄存器里曝光频率的值计算倍频系数和分频系数，得到所需的输出频率。
[0030]优选地，所述曝光文件中的指令码包括指令及附加的参数；指令包括空操作、步进单位设置、曝光频率设置、主场跳转X指令、主场跳转Y指令、子场跳转X指令、子场跳转Y指令、双轴步进XY指令和束闸控制指令中的一种或多种组合。
[0031]优选地，其中曝光文件以基本形状为最小单位来生成指令码；在基本形状为梯形时，首先是生成曝光频率设置指令；然后插入空操作指令，等待若干个周期，等待频率稳定；接下来如果是曝光新的子场，则生成主场跳转X指令和主场跳转Y指令，将束定位到子场位置；接下来生成子场跳转X指令和子场跳转Y指令，将束定位到形状的起始点；接下来生成束闸控制指令，打开束闸；接下来生成双轴步进XY指令，曝光梯形的第一条线段；重复生成双轴步进XY指令，直至梯形曝光完成；最后生成束闸控制指令，关闭束闸。
[0032]优选地，曝光执行器受控制接口的控制，按照输入时钟的驱动来工作，第一个时钟周期时，如果取指标志置位，则取指令地址寄存器中地址指向的指令码到寄存器，然后指令地址寄存器自加，清取指标志，第二个时钟周期执行指令，根据具体情况置取指标志。然后重复以上步骤，直到指令执行完成或者控制接口发出停止或复位命令。
[0033]优选地，当执行空操作指令时，不做任何操作，置取指标志；
[0034]当执行步进单位设置指令时，设置曝光频率寄存器，置取指标志；
[0035]当执行主场跳转X指令时，将偏转坐标值写入主场X方向DAC，置取指标志；
[0036]当执行主场跳转Y指令时，将偏转坐标值写入主场Y方向DAC，置取指标志；
[0037]当执行子场跳转X指令时，将偏转坐标值写入子场X方向DAC，置取指标志；
[0038]当执行子场跳转Y指令时，将偏转坐标值写入子场Y方向DAC，置取指标志；
[0039]当执行双轴步进XY指令时，将子场X方向和Y方向DAC值按对应的步进值自加，步进次数寄存器自减，并判断步进次数寄存器是否为零，如为零，则置取指标志；
[0040]当执行束闸控制指令本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种直写设备的曝光控制系统，其特征在于，包括频率调整电路、曝光执行器、控制接口、曝光文件、输出接口和曝光状态寄存器；所述频率调整电路用于根据曝光参数的要求，产生曝光需求的特定频率的时钟，作为曝光执行器的时钟源；所述控制接口，用于控制曝光执行器的行为；所述曝光文件为预先生成的文件；曝光文件以主场、子场和形状为层级进行划分，形成单个或多个文件，文件包含了曝光电路图案需要的参数操作和曝光控制的全部指令码；所述输出接口，用于控制直写设备中的受控可调部件；所述曝光状态寄存器中包括曝光频率、步进值、步进次数、分辨率、指令指针和取指标志状态量中的一种或多种；所述曝光执行器，用于接受控制接口的控制，运行曝光文件以完成图案的曝光。2.一种基于权利要求1所述的直写设备的曝光控制系统的控制方法，其特征在于，包括步骤：所述频率调整电路根据曝光参数的要求，产生曝光需求的特定频率的时钟，作为曝光执行器的时钟源；所述曝光文件为预先生成的文件；曝光文件以主场、子场和形状为层级进行划分，形成单个或多个文件，文件包含了曝光电路图案需要的参数操作和曝光控制的全部指令码；所述曝光执行器接受控制接口的控制，运行曝光文件以完成图案的曝光。3.根据权利要求2所述的控制方法，其特征在于，频率调整电路的时钟源由外部独立的振荡器或者由芯片内部产生；频率调整电路的输出频率等于时钟源频率的倍频再分频；选择合适的时钟源频率，按曝光状态寄存器里曝光频率的值计算倍频系数和分频系数，得到所需的输出频率。4.根据权利要求2或3所述的控制方法，其特征在于，所述曝光文件中的指令码包括指令及附加的参数；指令包括空操作、步进单位设置、曝光频率设置、主场跳转X指令、主场跳转Y指令、子场跳转X指令、子场跳转Y指令、双轴步进XY指令和束闸控制指令中的一种或多种...

【专利技术属性】
技术研发人员：李杰，李瑫，谭小林，苏鑫，梁文彬，
申请(专利权)人：中国电子科技集团公司第四十八研究所，
类型：发明
国别省市：