光学成像写入系统技术方案

本发明专利技术系关于一种在光刻制程中将光掩膜数据图案施用于基板的系统及方法。在一实施例中，该方法包含下列步骤：提供具有复数个空间光调变器(SLM)成像单元的平行成像写入系统，其中该等SLM成像单元排列成一个或多个平行阵列；接收待写入基版的光掩膜数据图案；处理该光掩膜数据图案，以形成复数个对应于基板不同区域的分区光掩膜数据图案；辨识出基板上一个区域中一个或多个待受对应SLM成像的对象；以及藉由执行多重曝光以将该对象成像于基板的该区域中，而控制该等SLM将该等分区光掩膜数据图案平行写入。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及光刻制造的领域；详言之，本专利技术涉及一种在光刻制造工艺中将光掩膜数据图案施用于基板的系统及方法。
技术介绍
受益于半导体集成电路(IC)技术的突飞猛进，动态矩阵液晶电视(AMLCD TV)及计算机显示器的制程已有长足进步。近年来，液晶电视及计算机显示器的尺寸不断放大，但价格则逐渐大众化。就半导体IC而言，各技术世代由电路设计规则中的关键尺寸(CD)加以定义。随着技术世代的演进，新世代IC的特征关键尺寸目标值逐渐缩小，误差容许度亦更趋严格。但就平板显示器(FPD)而言，各技术世代依照制程中所用基板的实体尺寸加以分类。例如，FPD分别于2005、2007及2009年进入第六代(G6)、第八代(G8)及第十代(GlO)，其对应的基板尺寸(毫米X毫米)分别为1500x1800,2160x2460及2880x3080。无论是半导体IC或FPD基板，其光刻制程所面临的挑战均为如何一方面加大产品的尺寸，一方面使产品平价化；但两者的制程却截然不同。IC业界的一个主要挑战，是于直径300毫米的晶圆上形成具有小关键尺寸的特征，其目标为尽可能提高晶体管的安装数量，以使相同大小的芯片具有更佳功能。然而，Fro业界的一个主要挑战是尽可能加大可处理的矩形基板尺寸，因为生产线所能处理的FPD基板愈大，则所能制造的电视或显示器愈大，且成本愈低。为提高效能，一般液晶电视及显示器的设计均采用较为复杂的薄膜晶体管(TFT)，但TFT的关键尺寸目标值仍停留在相同的规格范围内。从某一观点而言，FH)制程的一个主要挑战，是使后续各世代的单位时间产出量均具有合理的成本效益，而其中一项重要的考虑因素是令制程良率达到获利水平，同时维持适当的制程窗口。已知用于制造FPD的光刻技术由制造IC的光刻制程演变而来。FPD基板所用的光刻曝光工具大多为步进式及/或扫描式投影系统，其中从光掩膜至基板的投影比例共有二 比一(缩小)与一比一两种。为将光掩膜图案投影至基板，光掩膜本身便须依可接受的关键尺寸规格制造。FPD的光掩膜制程与半导体IC的光掩膜制程类似，不同之处在于制造半导体IC所用的光掩膜尺寸约为每边150毫米(约6英寸)，而制造FPD所用的光掩膜，其每边尺寸在一实例中可为前述每边尺寸的八倍左右，即每边超过一米。请参阅图1，图中绘示一用以将光掩膜图案扫描至Fro基板的投影曝光工具已知架构。此架构所用的曝光光源主要为高压短弧汞(Hg)灯。入射的照明光经由反射镜102反射后，依序通过光掩膜104及投影透镜106，最后到达FH)基板108。然而，若欲以图I所示的已知光掩膜式曝光工具架构为新世代的FPD进行光刻制程，必须解决光掩膜尺寸日益加大的问题。以第八代FPD为例，其光掩膜尺寸约为1080毫米X1230毫米，而第八代基板的面积则为其四倍。由于TFT的关键尺寸规格在3微米±10%的范围内，如何在每边超过两米的第八代基板上控制TFT的关键尺寸实乃一大挑战；相较于在直径300毫米的硅晶圆上光刻制印先进IC图案并控制其规格，前者难度更高。FH)业界所须解决的问题是如何以符合成本效益的方式建造出适用于新世代FPD的光掩膜式曝光工具，同时保留可接受的光刻制程能力区限(又称制程窗口)。若欲减少FPD曝光区域内关键尺寸不一致的情形，方法之一是使用多重曝光法，其中标称曝光量由多个依适当比例分配的曝光分量所组成，而每一曝光分量则使用预选波长的照明，并搭配对应的投影透镜以完成扫描及步进。此类曝光工具须包含多于一个投影透镜，但仅配有单一照明光源，其原因在于必须使用以千瓦(KW)计的高输出功率短弧汞灯照明光源。至于选择曝光波长的方式，是于光源处安装适当的滤光镜。在一实例中，此多波长曝光法可降低第八代基板上关键尺寸均一性所可能受到的负面影响，故可使用较平价的透镜及照明设备。在使用多波长曝光法时，必须为光掩膜本身规定较严格的关键尺寸目标值及关键尺寸均一度。在一实例中，TFT光掩膜的关键尺寸误差容许值小于100纳米，此数值远小于光掩膜关键尺寸标称目标值3微米所需的误差容许值。这对于使用现有曝光工具架构的制程方式而言，较易于掌控FPD光刻制程的制程窗口。然而，对FPD光掩膜关键尺寸规格的要求愈严，将使原本即所费不赀的光掩膜组愈加昂贵。在某些情况下，为第八代FH)制作关键光掩膜的成本极高，且备货期甚长。已知方法的另一问题在于，使用大型光掩膜时不易进行瑕疵密度管控。以大型光掩膜进行多重曝光的光刻制程时，即使一开始使用全无瑕疵的光掩膜，最后仍有可能出现有害的瑕疵。若制程有产生瑕疵之虞，不但良率将受到影响，光掩膜成本亦随之提高。图2绘示一用于制造光掩膜的曝光工具的已知架构。在此曝光工具架构中，射向分光镜204的照明光202将局部反射并穿过傅利叶透镜208以照亮空间光调制器(SLM) 206。此成像光经反射后，依序通过傅利叶透镜208、分光镜204、傅利叶滤光镜210及缩小透镜212，最后到达空白光掩膜基板216。光掩膜数据214以电子方式传送至空间光调制器206,从而设定微镜像素。反射光在空白光掩膜基板216上产生亮点，而空白光掩膜基板216上无反射光处则形成暗点。藉由控制及编排反射光，即可将光掩膜数据图案转移至空白光掩膜基板216上。请注意，在此种曝光工具架构中，照明光程经折曲以便垂直射入空间光调制器。此折曲的照明光程与曝光成像路径形成T字形。此类曝光系统除使用高功率的照明光源外，亦须使用具有高缩小比率的投影透镜，藉以提高光掩膜图案写入的准确度与精度。基本上，透镜缩小比率约为100比I。使用具有高缩小比率的投影透镜时，单一空间光调制器芯片所产生的曝光区域甚小。空间光调制器的芯片实体尺寸约为一厘米，经缩小100倍后，空间光调制器的写入区域约为100微米。若欲以此极小的写入区域写完一整片第八代Fro光掩膜，其所需时间甚长。另一已知方法是以多道激光束循序照射空间光调制器。此多道光束由单一照明激光光源经旋转式多面反射镜反射而成。多道照明光束可在特定时间内产生多重曝光，因而提高光掩膜写入速度。在一实例中，以此方法写完一片第八代FPD光掩膜约需20小时。由于写入时间偏长，控制机器并维持其机械及电子运作的成本亦随之增加，进而拉高其FPD光掩膜成品的成本。若将此曝光工具应用于第十代或更新世代的FPD光掩膜，则制造成本恐将更高。为降低制作少量原型时的光掩膜成本，另一已知方法所用的曝光工具架构是以透 明的空间光调制器为光掩膜。此方法是将光掩膜图案读入空间光调制器中，使其显现所需的光掩膜图案，如此一来便不需使用实体光掩膜。换言之，此透明空间光调制器的功能可取代实体光掩膜，从而节省光掩膜成本。就曝光工具的架构而言，此方法基本上与光掩膜式投影系统并无二致。然而，若与实体光掩膜相比，此空间光调制器光掩膜的影像质量较低，不符合FPD制程的图案规格要求。第6，906，779号美国专利(以下简称第’ 779号专利)则揭露另一种制造显示器的已知方法，该方法利用一个滚动条式制程对网状基板进行同步光刻曝光。简言之，第’ 779号专利将光掩膜图案曝光至成卷的基板上。另一种已知的滚动条式光刻制程可参见Se Hyun Ahn等人的论文“用于挠性塑料基板的高速滚动条式纳米压模光刻术(Hight-Speed Rol1-to-本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2009.12.14 US 61/286,342;2010.12.05 US 12/960,5331.一种在光刻制程中处理相邻成像区之间的影像数据的方法，包含下列步骤 提供平行成像写入系统，其中该平行成像写入系统包含复数个空间光调变器(SLM)成像单元，且该等SLM成像单元排列成一个或多个平行阵列； 接收待写入基版的光掩膜数据图案； 处理该光掩膜数据图案，以形成复数个对应于该基板不同区域的分区光掩膜数据图案； 辨识出基板上一个区域中一个或多个待受对应SLM成像的对象；以及藉由控制该等SLM将该等分区光掩膜数据图案平行写入，而执行多重曝光以将该对象成像于基板的该区域中。2.如权利要求I所述的方法，其中执行多重曝光以将该对象成像的步骤包含 将对象参照于一个像素格点； 利用该像素格点执行该对象的曝光； (a)将该像素格点相对于该对象移动预设的增额而到达下一像素格点位置；以及 (b)利用该下一像素格点位置执行该对象的曝光；以及 重复步骤(a)及(b)直到达成目标曝光次数为止。3.如权利要求2所述的方法，其中利用该像素格点执行该对象的曝光的步骤包含 填满该对象的内部像素； 根据该像素格点调整边缘像素的曝光；以及 依照各像素位置所接收的曝光剂量，在每一像素位置累积剂量。4.如权利要求2所述的方法，其中将该像素格点移动预设的增额的步骤包含 将该像素格点沿水平方向相对于该基板移动非整数数量的像素；以及 将该像素格点沿垂直方向相对于该基板移动非整数数量的像素。5.如权利要求2所述的方法，其中利用该下一像素格点位置执行该对象的曝光的步骤包含 辨识出该下一像素格点的第一区域，其中在该第一区域对像素的曝光剂量计算为待移出的像素； 辨识出该下一像素格点的第二区域，其中在该第二区域对像素的曝光剂量从对先前像素格点的计算中取得为重迭像素；以及 辨识出该下一像素格点的第三区域，其中在该第三区域对像素的曝光剂量计算为新移入的像素。6.如权利要求3所述的方法，其中调整边缘像素的曝光的步骤包含 根据一部分边缘像素相对于该像素格点的面积调整该部分边缘像素的曝光； 相对于目标曝光剂量程度调整曝光剂量程度； 相对于误差校正量调整曝光剂量程度；以及 调整曝光阈值以建立理想剂量累积函数。7.如权利要求6所述的方法，其中相对于目标曝光剂量程度调整曝光剂量程度的步骤包含 将沿该对象边缘选择的各获选评估点的累积剂量与该评估点的目标曝光剂量的分数相比较；若该累积剂量低于目标曝光剂量的该分数，则在曝光时开启涵盖该评估点的像素；以及 若该累积剂量高于目标曝光剂量的该分数，则在曝光时关闭涵盖该评估点的像素。8.如权利要求6所述的方法，其进一步包含提供回馈机制以供该成像写入系统适当调整该待成像对象的边界处的成像轮廓，并包含维持该对象边缘处的对应总目标曝光剂量。9.如权利要求I所述的方法，其中藉由执行多重曝光以将该对象成像的步骤包含 利用该等SLM中的一个执行像素的多重曝光。10.如权利要求I所述的方法，其中藉由执行多重曝光以将该对象成像的步骤包含 利用一组该等SLM执行像素的多重曝光。11.一种在光刻制程中处理影像数据的系统，包含 平行成像写入系统，其中该平行成像写入系统包含复数个空间光调变器(SLM)成像单元，且...

【专利技术属性】
技术研发人员：T·莱迪格，
申请(专利权)人：派因布鲁克成像系统公司，
类型：发明
国别省市：