CN101419408B - 曝光系统及其控制方法 - Google Patents

Abstract

一种曝光系统及其控制方法，该曝光系统能够降低扫描时间和扫描距离。具有了这种曝光系统及其控制方法，可以实现低的生产成本和提高的曝光准确度。此外，可以实现具有不同尺寸的曝光区域的基底的快速曝光。该曝光系统包括多个光学模块组件，所述多个光学模块组件用于将有图案的光照射到彼此位于不同位置的曝光区域，所述光学模块组件被布置成允许调节彼此之间的间隔距离。所述曝光系统的控制方法包括以下步骤：确定曝光模式是否改变；如果曝光模式被改变，则根据改变后的曝光模式调节多个光学模块组件之间的间隔距离。

Description

曝光系统及其控制方法

本申请要求于2007年10月22日提交到韩国知识产权局的第2007-0105929号韩国专利申请的权益，该申请的公开通过引用结合于此。

技术领域

本发明涉及一种曝光系统及其控制方法，更具体地讲，涉及这样一种曝光系统及其控制方法，该曝光系统能够降低扫描时间和扫描距离，从而实现低的生产成本和提高的曝光精度，并执行对具有各种尺寸的曝光区域的基底的快速曝光。

背景技术

通常，存在多种公知的方法来实现图案的绘制，图案的绘制通过将光照射到形成在(例如)液晶显示器或者等离子体显示器的半导体基底或者玻璃基底(以下，称为“基底”)上的感光材料上来实现。将掩模图案转印到感光材料上的传统方法的示例包括接近式曝光方法、步进式曝光(step exposure)方法等。

在接近式曝光方法中，如果准备了形成有与将被绘制的图案对应的开口并且与基底的尺寸相同的掩模，则该掩模位于靠近基底的位置。然后，将光照射到掩模上，以使全部掩模图案可以被一次转印到在基底上的感光材料上。在步进式曝光方法中，通过交替地重复进行掩模图案的投影和运动，该图案可以被绘制到全部基底上。

近来，用于在平板显示器中使用的基底、滤色器和其它元件的制造系统的市场强烈需要应对将被形成在基底上的图案的高精度和基底的大尺寸的需求。将全部掩模图案一次转印到感光材料上的接近式曝光方法的问题是，因为光被照射到位于靠近基底的掩模上，所以为了应对图案的高精度和基底的大尺寸的需求，需要制造非常昂贵的大且高精度的掩模。此外，接近式曝光方法和步进式曝光方法都不能有效地应对将被绘制的图案的间距(pitch)和宽度的改变的需求。

作为克服上述接近式曝光方法和步进式曝光方法的问题的一种解决方案，第2005-0012163号韩国专利公布中公开了一种图案绘制方法，其中，在基底上设置数字微镜装置，以将从激光源照射的激光向基底反射。

上述的第2005-0012163号韩国专利公布还公开了一种包括单个光学模块组件的曝光系统。使用了在上述专利中公布的传统曝光系统，在安装到单个光学模块组件中的覆盖图测量仪(overlay gauge)扫描完全部基底以测量基底覆盖图(overlay)之后，基底通过利用单个光学模块组件被暴露于激光下。

但是，在第2005-0012163号韩国专利公布中公开的上述传统曝光系统的情况下，由于该系统包括单个光学模块组件，从而仅有一个覆盖图测量仪，所以测量基底覆盖图所需要的扫描时间非常长。此外，用于扫描操作的基底的运动距离增加，所以需要大尺寸的膨胀安装台(expansive munting table)，并导致整个生产成本的增加。

而且，由于扫描时间越长，误差参数就越多，所以曝光系统不可避免地具有劣化的曝光精度。

然而，上述传统的曝光系统的另一问题在于，当基底具有不同尺寸的曝光区域(以下，曝光区域指基底上应该执行曝光操作的区域)时，在基底上执行曝光操作需要超长的时间。

发明内容

因此，本发明一方面在于提供一种曝光系统及其控制方法，该曝光系统能够降低扫描时间和扫描距离，从而实现低的生产成本和提高的曝光准确度，并执行具有不同尺寸的曝光区域的基底的快速曝光。

本发明的其它方面和/或优点部分将在以下描述进行阐述，一部分将从描述中变得清楚，或者可以通过本发明的实践而了解。

根据本发明的一方面，可以通过提供一种曝光系统来实现上述和/或其它方面，该曝光系统包括多个光学模块组件，所述多个光学模块组件用于将有图案的光照射到彼此位于不同位置的曝光区域，所述光学模块组件被布置成允许调节彼此之间的间隔距离。

所述多个光学模块组件的每个可包括用于基底的覆盖图对齐的覆盖图测量仪。

所述多个光学模块组件可照射图案彼此不同的光。

所述的曝光系统还可包括间隔距离调节器，所述间隔距离调节器用于分别调节附着有所述多个光学模块组件的多个门结构之间的间隔距离，从而调节所述多个光学模块组件之间的间隔距离。

根据本发明的另一方面，提供了一种曝光系统，该曝光系统包括：多个光学模块组件，用于将有图案的光照射到彼此位于不同位置的曝光区域上；间隔距离调节器，用于调节所述多个光学模块组件之间的间隔距离；掩模堆栈库，用于存储曝光模式，包括所述多个光学模块组件之间的间隔距离的数据和由所述多个光学模块组件照射的有图案的光的数据；控制器，用于基于存储在掩模堆栈库中的根据曝光模式的所述多个光学模块组件之间间隔距离的数据和由所述多个光学模块组件照射的有图案的光的数据，来控制所述多个光学模块组件和间隔距离调节器。

掩模堆栈库可存储混合曝光模式，所述混合曝光模式在这样的假设的条件下：基于基底的传递方向，前面的光学模块组件位于基底前侧的前面的曝光区域的开始点，后面的光学模块组件位于基底的后侧的后面的曝光区域的开始点，包括由多个光学模块组件之间的距离限定的混合间隔距离的数据。

根据本发明的另一方面，提供了一种曝光系统的控制方法，所述方法包括以下步骤：确定曝光模式是否改变；如果曝光模式被改变，则根据改变后的曝光模式调节多个光学模块组件之间的间隔距离。

所述控制方法还可包括步骤：如果曝光模式被改变，则允许所述多个光学模块组件根据改变后的曝光模式照射有图案的光。

所述控制方法还可包括步骤：如果曝光模式被改变，则执行基底扫描操作，以调节所述多个光学模块组件之间的间隔距离并测量基底的覆盖图。

可执行所述多个光学模块组件之间的间隔距离的调节，以使得多个光学模块组件之间的间隔距离等于基底的较长侧的长度除以所述多个光学模块组件的个数而获得的值。

附图说明

通过下面结合附图对实施例进行的描述，本发明示例性实施例的这些和/或其它方面和优点将会变得清楚和更加易于理解，其中：

图1是示意性地示出根据本发明的曝光系统的透视图；

图2是示意性地示出根据本发明的光学模块组件的透视图；

图3是示意性地示出根据本发明的光学模块的构造和操作的示意图；

图4是示出根据本发明的曝光系统的控制机构的框图；

图5是示出根据本发明的曝光系统的控制顺序的流程图；

图6A至图6C是示出根据本发明的曝光系统的操作的剖视图。

具体实施方式

现在，将详细描述本发明的示例性实施例，其示例在附图中被示出，其中，相同的标号始终表示相同的元件。以下，将参照附图描述实施例，以解释本发明。

参照图1至图4，将被安装在真空室内的根据本发明的曝光系统1包括：安装台10，由从该安装台10的四个角向下延伸的支柱20支撑；台架40，沿着安装台10的较长侧的方向可运动地设置在安装台10上，并具有将安置基底W的顶表面；台架驱动单元70，安装在安装台10的顶表面上，以使台架40运动；台架引导件30，安装在安装台10的顶表面上，以引导台架40的运动方向；多个门结构50a和50b，每个均具有倒U形形状，并且两端均可运动地置于间隔距离调节器200的引导导轨230上；多个光学模块组件100a和100b，附着到对应的门结构50a和50b的一侧，并用于将有图案的光照射到置于台架40上的基底W上；多个覆盖图测量仪60a和60b，分别附着到多个光学模块组件100a和100b上，以测量基底W的覆盖图；光源300，给多个光学模块组件100a和100b提供光；间隔距离调节器200，用于调节多个门结构50a和50b之间的间隔距离，以调节多个光学模块组件100a和100b之间的间隔距离；控制器400，用于控制整个曝光系统1。

多个覆盖图测量仪60a和60b测量形成在基底W上的覆盖图，并将测量的结果传送给控制器400，以允许有图案的光被照射到基底W上的准确位置。具体地讲，覆盖图测量仪60a和60b测量形成在基底W的顶表面上的覆盖图，该基底W在置于台架40上的同时运动经过门结构50a和50b。控制器400可基于测量的覆盖图使基底W对齐。

在本发明中，由于多个覆盖图测量仪60a和60b分别附着到多个光学模块组件100a和100b上，所以可以缩短用于覆盖图测量扫描操作的台架40的运动距离。这具有减小安装台10的尺寸的效果。

光源300包括半导体激光源和用于控制从半导体激光源发射的光的光学系统。光源300还包括光导纤维310，光导纤维310用于将激光提供到被包括在光学模块组件100a和100b中的光学模块105的入口侧中。

多个光学模块组件100a和100b的每个包括多个光学模块105。光学模块105按照矩阵形式布置，以使得将发出有图案的光的光学模块105的出口侧面对置于台架40上的基底W。

多个光学模块105的每个包括校正透镜系统110、镜子120、光调制器130以及聚光透镜系统140。校正透镜系统110用于校正从光学纤维310的光出口端311发出的光，以将校正后的光发射到镜子120。镜子120将从校正透镜系统110发出的光反射到光调制器130。光调制器130按照一定角度反射从镜子120反射的光的一部分，从而反射具有预定图案的有图案的光，所述一定角度不同于剩余的光的角度。聚光透镜系统140允许从光调制器130反射的有图案的光被聚集到基底W的曝光表面160上。

校正透镜系统110包括：第一校正透镜111，使从光学纤维310的光出口端311发出的光均匀；第二校正透镜112，将已经穿过第一校正透镜111的光会聚到镜子120上。具有了这种结构，校正透镜系统110允许从光学纤维310的光出口端311发出的光以均匀的光分布被引导到镜子120。

镜子120具有反射表面，以将穿过校正透镜系统110的光反射到光调制器130。

光调制器130包括按照通常已知的矩阵形式布置的多个光学调制元件131。

同时，光学调节元件131的每个具有被支撑在存储单元上的支撑部分和安装在支撑部分的上端的微镜。当通过存储单元的操作使微镜的倾斜度改变时，可以调节引入到光学调节元件131中的光的反射方向。随着各个光学调节元件131的微镜的倾斜度的改变，光调制器130可以将具有预定图案的有图案的光反射到聚光透镜系统140。

聚光透镜系统140包括第一聚光透镜141和第二聚光透镜142。当调节第一聚光透镜141和第二聚光透镜142之间的距离时，可以调节已经穿过聚光透镜系统140的有图案的光的聚光位置。聚光透镜系统140允许从光调制器130反射的有图案的光被引导到基底W的曝光表面160。从而，可以使设置在基底W的曝光区域EW的曝光表面160中的感光材料变硬或变软。

同时，通过控制器400分别控制多个光学模块组件100a和100b，以将彼此不同的有图案的光照射到置于台架40上的基底W的曝光区域EW上。因此，根据本发明的曝光系统1可以执行缝合曝光(stitching exposure)。

间隔距离调节器200包括：引导导轨230，可运动地支撑门结构50a和50b的腿51a和51b可运动；螺纹杆220，每个均可旋转地旋入到门结构50a和50b的腿51a和51b上；距离调节驱动单元210，分别使螺纹杆220旋转。

基于螺纹杆220大致的中心点，螺纹杆220的每个均被分成具有右旋螺纹或者左旋螺纹的一部分和具有与右旋螺纹或左旋螺纹相反的螺纹的另一部分。门结构50a和50b的腿51a和51b分别形成有螺纹孔52a和52b，与配合的螺纹杆220的两端对应。当螺纹杆220顺时针或者逆时针旋转时，螺纹杆220的两端紧固到螺纹孔52a和52b中或者从螺纹孔52a和52b中松开。具有了这种结构，可以通过调节螺纹杆220的旋转方向和转动圈数来调节门结构50a和50b之间的间隔距离。

应该注意的是，间隔距离调节器200不限于上述结构，可以使用能够调节门结构50a和50b之间的间隔距离的任何其它装置。

在控制器400的输入侧设置有用于输入由操作者选择的曝光模式的输入单元410、用于存储依赖于不同的曝光模式的数据的掩模堆栈库420、以及覆盖图测量仪60a和60b，该覆盖图测量仪60a和60b用于测量基底W的覆盖图，以将测量的覆盖图结果传送到控制器400。此外，在控制器400的输出侧设置有多个光学模块组件100a和100b、台架驱动单元70、间隔距离调节器200和光源300。

输入单元410被使用以允许操作者将命令输入到控制器400。

掩模堆栈库420存储依赖于不同曝光模式的多个光学模块组件100a和100b之间的间隔距离的数据以及依赖于不同曝光模式的由多个光学模块组件100a和100b照射的有图案的光的数据。掩模堆栈库420在控制器400需要时提供存储的数据。

同时，控制器400具有通过使用从覆盖图测量仪60a和60b传送的关于基底W的测量的覆盖图结果而使基底W对齐的功能。

基于通过掩模堆栈库420提供的依赖于不同曝光模式的多个光学模块组件100a和100b之间的间隔距离的数据以及依赖于不同曝光模式的由多个光学模块组件100a和100b照射的有图案的光的数据，控制器400控制多个光学模块组件100a和100b以及间隔距离调节器200。

以下，将参照附图描述根据本发明的曝光系统的控制方法。

首先，控制器400确定曝光模式是否改变(操作510)。更具体地讲，确定当操作者经输入单元410选择了新的曝光模式时是否新的曝光模式命令从输入单元410被输入。

这里，曝光模式从混合曝光模式、缝合曝光模式和双曝光模式中选择。当使用曝光系统1在具有宽度彼此不同的多个曝光区域的基底上执行曝光操作时，采用混合曝光模式，在考虑到曝光区域的宽度调节多个光学模块组件100a和100b的间隔距离的状态下使基底暴露于光中。当包括在曝光系统1中的多个光学模块组件100a和100b的一部分不能在基底W的曝光区域上执行充分的曝光操作时，采用双曝光模式，增加光学模块组件的数量以将有相同的图案的光照射到基底W的曝光区域上，从而确保在基底W的曝光区域上有充足的曝光操作。缝合曝光模式允许包括在曝光系统1中的多个光学模块组件100a和100b的一部分将选择的有图案的光照射到基底W的曝光区域EW上，并且允许所述光学模块组件100a和100b的剩余部分将与选择的有图案的光不同的有图案的光照射到曝光区域EW上。

如果曝光模式没有改变，则控制器400控制曝光系统1根据先前的曝光模式在基底W上执行曝光操作(操作520)。

接下来，控制器400确定是否出现曝光结束条件(操作540)。如果没有出现曝光结束条件，则控制器400继续确定是否出现曝光结束条件。然后，如果确定出现了曝光结束条件，则控制器400结束曝光操作。

同时，如果在操作510中确定曝光模式被改变，则控制器400命令曝光系统1根据改变的曝光模式执行曝光操作。

更具体地讲，控制器400首先确定曝光系统1是否正在执行曝光操作。如果确定曝光系统1没有执行曝光操作，则控制器400命令立即执行随后的操作。另一方面，如果确定曝光系统1正在执行曝光操作，则控制器400命令停止先前的曝光操作并进入随后的操作(操作531)。

然后，控制器400请求与掩模堆栈库420的改变后的曝光模式对应的间隔距离数据和有图案的光的数据。从而，控制器400接收与改变的曝光模式对应的间隔距离数据和有图案的光的数据(操作532)。

之后，控制器400命令扫描操作以使台架40运动，从而使基底W对齐，并利用覆盖图测量仪60a和60b测量基底W的覆盖图(操作533)。在这种情况下，控制器400发送控制信号到间隔距离调节器200，以允许多个光学模块组件100a和100b之间的间隔距离D等于基底W的较长侧的长度除以所述多个光学模块组件100a和100b的个数而获得的值。这有效地缩小了台架40的运动距离。然后，在控制器400的控制下基于测量的覆盖图结果对齐基底W(操作534)。

接下来，控制器400控制间隔距离调节器200，以根据基于改变的曝光模式的间隔距离数据来调节多个光学模块组件100a和100b之间的间隔距离D，(操作535)，并控制多个光学模块组件100a和100b，以根据基于改变的曝光模式的有图案的光的数据来照射有图案的光(操作536)。

更具体地讲，如图6A所示，如果改变后的曝光模式是混合曝光模式，则控制器400将控制信号发送到间隔距离调节器200，以将多个光学模块组件100a和100b之间的间隔距离D调节到根据混合曝光模式的混合间隔距离D1(操作535)。

这里，在这样的假设的条件下：基于基底W的传递方向，前面的光学模块组件100a位于基底W前侧的前面的曝光区域EW10的开始点，后面的光学模块组件100b位于基底W的后侧的后面的曝光区域EW20的开始点，混合间隔距离D1可以由多个光学模块组件100a和100b之间的距离限定。

然后，控制器400在使其上设置有基底W的台架40运动的同时控制多个光学模块组件100a和100b，以照射相同的有图案的光(操作536)。

如图6B所示，如果改变后的曝光模式是缝合曝光模式，则控制器400将多个光学模块组件100a和100b之间的间隔距离D调节到最短的距离D2(操作535)，并控制多个光学模块组件100a和100b以照射彼此不同的有图案的光(操作536)。

如图6C所示，如果改变后的曝光模式是双曝光模式，则控制器400将多个光学模块组件100a和100b之间的间隔距离D调节到最短的距离D3(操作535)，并控制多个光学模块组件100a和100b以照射彼此相同的有图案的光(操作536)。

从以上描述中清楚的是，具有了根据本发明的曝光系统及其控制方法，可以降低扫描时间和扫描距离。这具有降低生产成本并提高曝光精度的效果。此外，根据本发明，具有不同尺寸的曝光区域的基底可以被快速地暴露于光中。

虽然已经显示并描述了本发明的实施例，但是本领域的技术人员应该理解，在不脱离由权利要求及其等同物限定的本发明的精神和原理的情况下，可以对该实施例进行改变。

Claims (9)

1.一种曝光系统，包括：

多个光学模块组件，所述多个光学模块组件用于将由其中的光调制器反射出的具有预定图案的有图案的光照射到彼此位于不同位置的曝光区域，所述光学模块组件被布置成允许调节彼此之间的间隔距离；

间隔距离调节器，所述间隔距离调节器用于分别调节附着有所述多个光学模块组件的多个门结构之间的间隔距离，从而调节所述多个光学模块组件之间的间隔距离；

控制器，用于确定曝光模式是否改变，如果曝光模式改变，则根据改变后的曝光模式控制所述多个光学模块组件和所述间隔距离调节器。

2.如权利要求1所述的曝光系统，其中，所述多个光学模块组件的每个包括用于基底的覆盖图对齐的覆盖图测量仪。

3.如权利要求1所述的曝光系统，其中，所述多个光学模块组件照射图案彼此不同的光。

4.一种曝光系统，包括：

多个光学模块组件，用于将有图案的光照射到彼此位于不同位置的曝光区域上；

间隔距离调节器，用于调节所述多个光学模块组件之间的间隔距离；

掩模堆栈库，用于存储曝光模式，包括所述多个光学模块组件之间的间隔距离的数据和由所述多个光学模块组件照射的有图案的光的数据；

控制器，用于基于存储在掩模堆栈库中的根据曝光模式的所述多个光学模块组件之间的间隔距离的数据和由所述多个光学模块组件照射的有图案的光的数据，来控制所述多个光学模块组件和间隔距离调节器。

5.如权利要求4所述的曝光系统，其中，掩模堆栈库存储混合曝光模式，所述混合曝光模式在这样的假设的条件下：基于基底的传递方向，前面的光学模块组件位于基底前侧的前面的曝光区域的开始点，后面的光学模块组件位于基底的后侧的后面的曝光区域的开始点，包括由所述多个光学模块组件之间的距离限定的混合间隔距离的数据。

6.一种曝光系统的控制方法，包括以下步骤：

确定曝光模式是否改变；

如果曝光模式被改变，则根据改变后的曝光模式调节多个光学模块组件之间的间隔距离，

其中，所述多个光学模块组件用于将由其中的光调制器反射出的具有预定图案的有图案的光照射到彼此位于不同位置的曝光区域。

7.如权利要求6所述的控制方法，还包括步骤：

如果曝光模式被改变，则允许所述多个光学模块组件根据改变后的曝光模式照射有图案的光。

8.如权利要求6所述的控制方法，还包括步骤：

如果曝光模式被改变，则执行基底扫描操作，以调节所述多个光学模块组件之间的间隔距离并测量基底的覆盖图。

9.如权利要求8所述的控制方法，其中，执行所述多个光学模块组件之间的间隔距离的调节，以使得多个光学模块组件之间的间隔距离等于基底的较长侧的长度除以所述多个光学模块组件的个数而获得的值。

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