用于处理印刷数据和根据这种印刷数据进行印刷的方法和设备与流程

1.这里展现的技术一般涉及用于印刷的方法和设备，并且尤其涉及用于图案生成的方法和设备，例如掩模写入器或直接写入器。


背景技术：

2.在现今的半导体工业中，由基于激光的掩模写入器生产的掩模通常用于制造不同种类的先进芯片和图像设备。对于例如电子封装的直接写入器如今也很标准。在过去的几年里，更大、更精确的显示器的生产也取得了巨大的增长。因此，例如微平版印刷工艺也被要求变得更快、更精确和更便宜。
3.在微平版印刷工艺领域，掩模写入器或直接写入器可以基于提供一个或几个精确激光束的写入头。通过移动该写入头或该基底或两者，该写入头和要被执行写入的基底可相对于彼此移动。通过改变与该相对运动相协调的该激光束的功率，可以将曝光图案写入到该基底上。
4.一种常见的方法是将整个图案分成扫描条，其中该激光束曝光该基底的表面，同时该写入头相对于该基底的位置从该基底的一侧扫描(scan)到另一侧。该写入头相对于该基底的位置返回到扫描之前的位置，并且该写入头相对于该基底的位置在垂直于该扫描的方向上步进，以便选择新的扫描条进行曝光。
5.为了进一步提高印刷速率(speed)，一些印刷设备在该扫描期间应用垂直于该扫描方向的扫图(sweep)动作。这使得该激光束每次扫描可以覆盖更大宽度的扫描条。该激光束的扫图可以例如由声光偏转器执行，该声光偏转器的扫图宽度有限，但是复位时间非常短。
6.提高印刷速率的另一种方法是给该写入头提供一个以上的激光束，这为多个单独受控的激光束的同时并行写入打开了大门。
7.这种方法的留下的一个缺点是扫描后该写入头复位的时间，因为这涉及较大距离的机械运动。这种扫描复位的时间减少了可用于印刷的时间。


技术实现要素：

8.本技术的一般目的是执行更省时的印刷。
9.根据独立权利要求的方法和设备，上述目的得到实现。从属权利要求中定义了优选实施例。
10.总的来说，在第一方面，一种用于处理定义要印刷的图案的印刷数据的方法包括：获得该要印刷的图案的矢量印刷数据。该矢量印刷数据被分成扫描条，其中每个扫描条与扫描速度(velocity)相关联。在每个扫描条中执行矢量印刷数据的偏斜变换。该偏斜变换在与各自的扫描速度相反的方向上被执行，并且其幅度与该扫描速度的幅度成比例。
11.在第二方面，一种用于印刷图案的方法包括：根据该第一方面处理印刷数据。基于
该矢量印刷数据和基于该矢量印刷数据的位图印刷数据中的至少之一来控制印刷过程。
12.在第三方面，一种用于处理定义要印刷的图案的印刷数据的设备包括：处理电路和存储器。该存储器包括可由该处理电路执行的指令，由此该处理电路可操作以获得该要印刷的图案的矢量印刷数据，将该矢量印刷数据分为矢量印刷数据扫描条，其中每个扫描条与扫描速度相关联，并且在每个扫描条中执行该矢量印刷数据的偏斜变换。该偏斜变换在与各自的扫描速度相反的方向上被执行，并且其幅度与该扫描速度的幅度成比例。
13.在第四方面，印刷设备包括根据该第三方面的用于处理印刷数据的设备、印刷头和控制单元。该印刷头可相对于基底移动。该控制单元被设置成基于该偏斜变换后的矢量印刷数据来控制该印刷头的操作和相对运动。
14.在第五方面，计算机程序包括指令，当该指令被处理电路执行时，使得该处理电路获得要印刷的图案的矢量印刷数据，将该矢量印刷数据分成矢量印刷数据扫描条，其中每个扫描条与扫描速度相关联，并且在每个扫描条中执行该矢量印刷数据的偏斜变换。该偏斜变换在与各自的扫描速度相反的方向上被执行，并且其幅度取决于该扫描速度的幅度。
15.所提出的技术的一个优点是其增加了系统的整体吞吐量。当阅读详细描述时，将会了解到其他优点。
附图说明
16.通过结合附图参考以下描述，可以最好地理解本发明及其进一步的目的和优点，其中：
17.图1示出了印刷设备的示例；
18.图2示意性地示出了激光偏转器的操作；
19.图3示意性地示出了方位角的起源(origin)；
20.图4a示意性地示出了没有方位角调整的印刷头的运动；
21.图4b示意性地示出了具有方位角调整的印刷头的运动；
22.图5示出了扫描数据的数据路径的示例；
23.图6示意性地示出了当使用双向扫描时的方位角的起源；
24.图7示出了用于处理定义要印刷的图案的印刷数据的方法的实施例的流程图；
25.图8示出了偏斜变换；
26.图9示出了要印刷的图案的一部分；
27.图10示出了图9的图案的双向扫描偏斜变换；
28.图11示出了用于印刷图案的方法的实施例的步骤的流程图；和
29.图12示意性地示出了印刷设备的实施例。
具体实施方式
30.在所有附图中，相同的附图标记用于相似或对应的元件。为了更好地理解所提出的技术，从现有技术印刷设备和印刷方法的一些方面的简要概述开始可能是有用的。
31.图1示出了通常用于微平版印刷工艺的印刷设备1的一个示例。基底支架12承载基底10，该基底10旨在通过激光的曝光而被图案化。激光单元20向印刷头30提供该激光。在该示例中，该激光单元配备有激光调制器22，其根据控制单元50提供的定义要印刷的图案的
印刷数据来调制该激光的功率。可以例如通过使用声光调制器来提供该激光调制。
32.在这个示例中，该印刷头30可在由桥34支撑的该基底10的宽度上沿着由x表示的方向移动。该运动由扫描运动单元32在扫描方向44上产生，在该示例中，该扫描运动单元32设置在该印刷头30中或附接到该印刷头30。该扫描运动也由该控制单元50控制，以与例如该激光功率调制同步。扫描被定义为在该印刷头30和该扫描区域10之间的相对机械运动。在扫描期间，即该印刷头30在该基底10的宽度上沿x方向运动的期间，该基底10的特定部分区域曝光于激光。该部分区域被称为扫描条40。该扫描条的曝光将在下面进一步讨论。
33.在替代示例中，该扫描可以通过替代地移动该基底10、保持该印刷头30静止或者以协调的方式移动该基底10和该印刷头30两者来产生。
34.在扫描完成后，该印刷头30返回到原始位置，并且在这个示例中，借助于扫描条步进单元36，该桥在垂直于该扫描方向的方向上步进一段距离。由y表示的方向上的这个步进可以等于该扫描条宽度，使得即将到来的扫描条40的曝光区域连接到前一个扫描条40。以这种方式，整个基底10可以曝光于激光。
35.在其他实施例中，y方向上的该步进也可以不同于该扫描条宽度，通常小于该扫描条宽度。在这样的实施例中，该基底10上的每个点将多次曝光于激光。这可以例如对于消除印刷过程中的微小系统误差有用。
36.该扫描条步进单元36的控制与该扫描运动单元32的控制同步。
37.此外在这里，在替代示例中，也可以通过移动该基底10、保持该桥34静止或者以协调的方式移动该基底10和该桥两者来获得该扫描条步进。
38.为了获得宽度比该激光束的直径更宽的扫描条40，通常采用利用微扫图的方法。在本示例中，这是通过连接到该印刷头30的激光偏转器38实现的。
39.这种激光偏转器38的操作的示意图如图2所示。激光束60被提供给该印刷头30。如果该激光偏转器38的影响被切断，该激光束沿着线62a继续直行，并在点64a处撞击该基底10。如果该激光偏转器38被打开，该激光束可以例如沿着线62b被偏转，并在点64b撞击该基底10。可选地，该激光偏转器38例如沿着线62c偏转该激光束，在点64c撞击该基底10。以这种方式，该激光偏转器38可以确定该激光束60在该扫描条40的整个宽度内曝光该基底10的点。该激光偏转器38可以例如通过使用声光偏转来实现。这种偏转的可能性经常在扫描期间使用，使得该激光束在该扫描期间，即在该扫描运动的同时，以所谓微扫图方式多次扫图过扫描条的宽度。该激光偏转器38的复位时间通常非常短，在这种情况下，一个微扫图的结束和下一个微扫图的开始之间的时间可以忽略不计。
40.然而，该同时扫描和扫图引起了额外的考虑。图3示出了使用同时扫描和扫图的基底10的一种情况。当该扫描开始时，该印刷头位于该基底10的左手侧，并且该激光束在该扫描条40的一个边缘撞击该基底10。在从该扫描条40的第一边界41到该扫描条40的第二边界42的扫图方向43上的微扫图期间，该激光束在y方向上扫图到该扫描条的对侧，但是同时该扫描运动已经在该扫描方向44上将该印刷头移动了距离d。这意味着该激光束将沿着与该y方向相比稍微倾斜的线66行进。换句话说，该印刷头以恒定的速率移动，同时进行该微扫图，这使得该微扫图曝光以角度α进行，角度α称为方位角。因此，如果不采取进一步的措施，结果将是在每个扫描条内的印刷图案具有该方位角，从而造成图案的失真。
41.补偿这种失真的一种标准方式是机械地调整该印刷头30的方位角，使得微扫图光
偏转发生在与运动生成的角度相反的角度。因此，该曝光可以被校准为垂直于该光学头移动的方向。这在图4a和图4b中示意性地示出。在图4a中，未调整的印刷头30被示出为在垂直于该基底的方向上看到的样子。实线表示微扫图开始时的该印刷头30的位置，并且虚线30’表示微扫图结束时的位置。然后该激光束的路径沿着该线66。
42.在图4b中，该印刷头30或至少该微扫图的对准以对应于该方位角的角度α布置。实线表示该微扫图开始时该印刷头30的位置，并且虚线表示该微扫图结束时的位置。这里可以看到，该线66现在变得垂直于该扫描方向，并且该印刷图案将不会失真。
43.注意，出于说明的目的，图3、图4a和图4b中所示的该方位角被高度夸大。典型的方位角可以从十分之几度到几度。
44.最后，为了完整起见，可以提及的是，今天的许多印刷设备使用具有一个以上平行激光束的印刷头。然后，该光束通常被提供为在扫描方向上并排，并且同时操作，并且通常同步扫图。调整该扫描速度和不同光束之间的距离，使得当所有光束通过该基底上的某个区域时，该区域的所有部分都曝光于来自光束之一的激光。然而，方位角及其校正的原理与上面进一步讨论的相同。
45.图5示出了定义要印刷的图案的扫描数据的数据路径的示意图。表示图案的数据在某种处理单元中创建，这里表示为设计计算机70。该设计计算机70可以是该印刷系统的一部分，或者可以是外部提供的计算机。来自该设计计算机70的输出通常是表示或定义该要印刷的图案的设计数据72。此外，通常地，该设计数据72以矢量表示提供，即通过定义对象及其位置和尺寸来描述该要印刷的图案。该设计数据72由用于处理印刷数据80的设备在该印刷设备1中接收。在替代示例中，用于处理印刷数据的该设备80也可以作为外部单元来提供。
46.用于处理印刷数据的设备80接收该矢量设计数据72。通常地，将来自该设计计算机的该矢量设计数据72转换成该系统的内部格式矢量印刷数据82。这使得从不同类型的设计计算机系统接收矢量设计数据72成为可能，其中这些设计计算机系统针对该矢量设计数据72具有不同的格式。然后，该内部格式矢量印刷数据82被分成用于每个要使用的单独扫描条的矢量印刷数据84。换句话说，图案被分成多个分割图案，多个分割图案中的每个分割图案定义了要在单个扫描条内印刷的图案。最后，每个单独扫描条的矢量印刷数据84被进一步光栅化成位图数据86。该光栅化对应于单独激光束的宽度和对应于在该微扫图期间不同功率调制之间的分辨率。该位图数据86中的每个值因此理想地对应于该基底10上每个点的所要求的曝光幅度。
47.该位图数据86被传送到印刷装置2的控制单元50。该位图数据86用于根据该扫描位置和微扫图位置控制该激光调制。
48.如上面进一步描述的，现有技术中典型的印刷系统仅在一个扫描方向上曝光基底，并且在该印刷头在另一个方向上返回的过程中，实际上印刷是暂停的。
49.提高效率和吞吐量的一种可能的方法是双向曝光。然而，如果返回扫描期间的曝光将直接在现有系统中实现，则方位角的补偿在该返回扫描中将不起作用，因为当该扫描方向改变方向时，该扫图的方位角将改变符号。这一点示意性地在图6中示出。这里示出了没有调整方位角的情况。在前向扫描方向将有方位角α，而在返向扫描方向，将有相同幅度的方位角，但方向相反。结果是鱼骨状的扫图图案，其不能通过单个方位角的调整来补偿。
50.一个(至少在理论上是可能的)解决方案是使用两个方位角，且符号相反。第一角度用于前向扫描方向，并且第二相反角度用于返向扫描方向。然而，这需要复杂的机电解决方案来实现每隔几秒钟改变一次方位角。对这种重新定位的精度的要求极高，这使得这种解决方案在实践中难以实现，或者至少与极其复杂和昂贵的设施相关联。
51.另一种优选的解决方案是保持该方位角恒定，优选地接近于零，并且替代地让控制该调制器信号的图案数据通过在每个扫描条，即印刷头的每个相对扫描中，变换具有偏斜角交替符号的图案数据来补偿所产生的方位角失配。这增加了使用双向曝光增加系统总吞吐量的可能性。
52.通过向该图案数据添加反向偏斜补偿，在每个扫描条之间的正偏斜角和负偏斜角之间交替，从而即使在应用双向扫描曝光时，该曝光也能回到标称值。
53.然而，反向偏斜补偿的使用不限于前向和返向扫描场景。其也适用于其他情况。首先，可以注意到，该反向偏斜补偿可以应用在单方向扫描曝光的常见系统中，作为安装根据方位角进行调整的印刷头的替代方案。
54.这种方法还可以根据要印刷的实际图案使用不同的扫描速度。在不要求尽可能高的精度的图案中，该扫描速度可以增加，从而减少整体处理时间。通过在该印刷数据中应用该反向偏斜补偿，可以逐个项目地执行这种速率改变，而不需要对该方位角进行机械重新调整。
55.此外，不同扫描速度的使用甚至可以在同一个图案中实现。如果图案包括具有不同精度要求的扫描条，不同的扫描速率可以分配给不同的扫描条。由于该反向偏斜补偿是针对每个扫描条单独执行的，因此该反向偏斜补偿可以针对用于该特定扫描条的实际扫描速率来执行。
56.改变该扫图的速率的类似可能性。在正常情况下，该扫图的速率是恒定的。然而，对于特定的应用和特定的图案，不同扫描条的不同的扫图的速率可能是有利的。
57.可以在矢量数据域或像素数据域中以不同的方式向图案数据添加偏斜补偿。在该像素域中，偏斜补偿在大多数情况下将由固定角度的像素重采样来执行，这种操作可能耗时并且降低图案边缘的平滑度。
58.在该矢量数据域中，偏斜补偿简单地意味着向每个矢量角点添加水平位移dx，其中dx＝y*tanα，其中α是交替方位角，并且y是角点的扫描条内的y坐标。因此，该转换本身非常简单。然而，一个小缺点是，其将每条垂直直线转换成一条有角度的线，从而增加了光栅化时间。
59.图7示出了用于处理定义要印刷的图案的印刷数据的方法的实施例的流程图。在步骤s10中，获得要印刷的图案的矢量印刷数据。该矢量印刷数据可以从外部源接收，或者可以在该印刷系统本身内产生。在步骤s12中，矢量印刷数据被分成扫描条的矢量印刷数据。每个扫描条与扫描速度相关联。在普通单向扫描曝光的情况下，该扫描速度对于所有扫描条都是相同的。在扫描曝光具有不同的预期扫描速度的情况下，每个扫描条之间的相关扫描速度可能不同。换句话说，该扫描速度是根据所获得的印刷数据印刷的预期扫描速度。在双向扫描曝光的情况下，该扫描的速率对于每个扫描条是相同的，但是方向交替，即该扫描速度在两个连续的扫描条之间改变其符号。
60.在步骤s14中，在每个扫描条中执行该矢量印刷数据的偏斜变换。该偏斜变换在与
各自的扫描速度相反的方向上被执行，并且其幅度与该扫描速度的幅度成比例。
61.如上面进一步描述的，优选地，每个扫描条具有第一和第二线性边界，两者都平行于各自相关联的扫描速度的方向。然后定义从该第一线性边界到该第二线性边界为扫图方向。
62.因此，优选地，该扫图方向是在扫描期间垂直于该扫描速度的预期扫图的方向。
63.因此，引入偏斜变换的优选解决方案是在将该图案数据分成扫描条之后，将该偏斜补偿添加到该矢量域中。在双向扫描曝光中，该交替角度偏斜变换被精确地设置在属于特定扫描条扫描方向的数据集上。
64.原理如图8所示。示出了扫描条40，其具有第一线性边界41和第二线性边界42。矢量对象101由其选定特征的坐标定义。在图示的示例中，该矢量对象101是矩形，由其角102的坐标定义。在该偏斜变换中，对象的角被移动各自的距离dx，定义为：
65.dx＝y*tanα，
66.其中α是交替方位角，如上所述。与箭头105指示的预期扫描方向相比，这种移动发生在相反的方向。该移动的角103定义了新的矢量对象104，在这个示例中是平行四边形。
67.换句话说，每个扫描条中的该偏斜变换包括在与各自的扫描速度相反的方向上移动矢量印刷数据的坐标。该坐标移动一段偏移距离，其与该坐标和该第一线性边界41之间的距离成比例。
68.换句话说，该偏斜距离和该坐标与该第一线性边界之间的距离之间的比率等于该扫描速度的幅度和扫图的速率之间的比率。
69.具有许多垂直线的典型图案的光栅化时间的增加可以通过为此目的增加计算机来处理。
70.执行该偏斜变换时，同时该扫描条的宽度必须扩展，以免丢失位于原始扫描条边界之外的一小部分角度偏斜数据。这在图8中该扫描条的末端处表示。该延伸是2*dh，其中dh是全微扫图高度处的全偏斜宽度，即在该第一线性边界41和该第二线性边界42之间的整个距离上。dh因此被定义为：
71.dh＝h*tanα
72.在通常的系统中，所有的扫描条都是等长的，因此该变换必须在两端对称地延伸所有的扫描条。
73.注意，在通常情况下，扫描条的纵横比大得多，即该扫描条的长度比该扫描条的宽度大得多。图8中的图示仅用于说明原理。这意味着实际情况下的方位角通常要小得多，并且该扫描条的每一侧的延伸要比该扫描条的长度小得多。
74.在准备双向扫描印刷的实施例中，即该矢量印刷数据旨在用于双向扫描印刷的实施例中，因此，对于连续的扫描条，该扫描速度在交替方向上被引导。
75.图9示出了要印刷的图案的一些扫描条40。该图案中的不同对象由矢量印刷数据定义。如果要使用双向扫描印刷来印刷该图案，则需要进行偏斜变换。
76.图10示出了相应的偏斜变换后的扫描条。该图案中的对象在这里以对应于方位角的角度倾斜。由于扫描方向的改变，该图案对象在连续扫描条中的倾斜方向相反。在该双向扫描印刷中使用这种偏斜变换后的矢量印刷数据将产生类似于图9中定义的原始图案的印刷图案。
77.当已经产生该偏斜变换后的矢量印刷数据时，优选地遵循继续印刷数据处理的正常流程。为此，该偏斜变换后的矢量印刷数据优选地被转换成位图印刷数据，如图7中的步骤s16所示。然后，该位图数据通常被提供给印刷装置，用于控制实际的印刷动作。
78.图11示出了用于印刷图案的方法的实施例的步骤的流程图。在步骤s20中，印刷数据是根据上述任何实施例的过程，包括例如根据图7的偏斜变换。在步骤s22中，基于如上所述产生的该矢量印刷数据或该位图印刷数据来控制印刷过程。
79.该印刷过程的控制可以包括控制该印刷过程的扫描速度，使其等于处理印刷数据的步骤中所使用的扫描速度。
80.该印刷过程的控制还可以包括控制该印刷过程的扫图速率，使其等于处理印刷数据的步骤中所使用的扫图速率。
81.如果印刷利用双向扫描印刷，则该印刷过程的控制可以包括在连续扫描之间反转扫描速度方向。
82.在该印刷过程的控制中，通常控制印刷头相对于基底的相对运动。这种运动可以通过可移动的印刷头和静止的基底来实现。可选地，其可以通过静止的印刷头和可移动的基底来实现。在另一个替代方案中，其可以通过可移动的印刷头和可移动的基底两者来实现。
83.上述方法可以应用于微平版印刷工艺。可以针对掩模写入过程或针对直接写入过程执行这些方法。
84.该偏斜变换过程通常发生在用于处理定义要印刷的图案的印刷数据的设备中。在图12中，用于处理印刷数据的设备80被示为印刷设备1的一部分。然而，可选地，该用于处理印刷数据的设备80也可以被提供为外部设备，向印刷装置提供处理后的位图数据。用于处理印刷数据的设备80通常包括处理电路89和存储器88。该存储器88包括可由该处理电路89执行的指令。因此，该处理电路89变得可操作以获得该要印刷的图案的矢量印刷数据，将该矢量印刷数据分成矢量印刷数据扫描条。每个扫描条与扫描速度相关联。该处理电路89进一步变得可操作以在每个扫描条中执行该矢量印刷数据的偏斜变换，给出变换后的矢量印刷数据85。该偏斜变换在与各自的扫描速度相反的方向上被执行，并且其幅度与扫描速度的幅度成比例。
85.优选地，该扫描速度是根据该印刷数据印刷的预期扫描速度。
86.在一个实施例中，每个扫描条具有第一和第二线性边界，两者都平行于各自相关联的扫描速度的方向，其中扫图方向被定义为从该第一线性边界到该第二线性边界。
87.在一个实施例中，该扫图方向是在扫描期间垂直于该扫描速度的预期扫图的方向。
88.在一个实施例中，每个扫描条中的该偏斜变换包括在与各自的扫描速度相反的方向上将该矢量印刷数据的坐标移动一段偏斜距离，该偏斜距离与该坐标和该第一线性边界之间的距离成比例。优选地，该偏斜距离和该坐标与该第一线性边界之间的距离之间的比率等于该扫描速度的幅度和扫图的速率之间的比率。
89.在一个实施例中，该矢量印刷数据旨在用于双向扫描印刷。然后，与连续的扫描条相比，该扫描速度可以在交替方向上被引导。
90.在一个实施例中，可由该处理电路执行的指令使得该处理电路可操作以将该偏斜
变换后的矢量印刷数据转换成位图印刷数据。
91.根据图12的实施例的整个印刷设备1因此包括根据上面描述的用于处理印刷数据的设备。该印刷设备1还包括可相对于基底可移动的印刷头30，以及控制单元50。该控制单元50被设置成基于该偏斜变换后的矢量印刷数据来控制该印刷头30的操作和相对运动。
92.该控制单元50可以被设置用于控制该印刷头30相对于该基底的相对扫描速度，使其等于用于处理印刷数据的设备80中所使用的扫描速度。
93.在一个实施例中，该控制单元50被设置用于控制该印刷头30相对于该基底横向于该扫描速度的方向的相对扫图速率，使其等于用于处理印刷数据的设备80中所使用的扫图速率。
94.在一个实施例中，该控制单元50被设置用于在连续扫描之间反转扫描速度方向。
95.在一个实施例中，该控制单元50被设置用于在印刷过程中保持该印刷头或该基底静止，同时移动另一个。可选地，可以控制该印刷头和该基底两者同时移动。
96.该印刷设备1可以是微平版印刷设备。在一些实施例中，该印刷设备是掩模写入设备或直接写入设备。
97.如上所述，该偏斜变换优选地由处理电路执行。因此，这种偏斜变换过程通常作为计算机程序来提供。因此，在一个实施例中，包括指令的计算机程序在由处理电路执行时，使得该处理电路获得要印刷的图案的矢量印刷数据，将该矢量印刷数据分成矢量印刷数据扫描条，其中每个扫描条与扫描速度相关联，并且在每个扫描条中执行该矢量印刷数据的偏斜变换。该偏斜变换在与各自的扫描速度相反的方向上被执行，并且其幅度取决于该扫描速度的幅度。
98.上述实施例应被理解为本发明的几个说明性示例。本领域技术人员将理解，在不脱离本发明的范围的情况下，可以对实施例进行各种修改、组合和改变。尤其地，在技术可能的情况下，不同实施例中的不同部分的解决方案可以在其他配置中组合。然而，本发明的范围由所附权利要求限定。