CN106062752B - 用于多带电粒子束平板印刷术的像素融合 - Google Patents

用于多带电粒子束平板印刷术的像素融合 Download PDF

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Abstract

公开一种在平板印刷术制造工艺中将掩模数据图案施加至基板的系统和方法。在一个实施方式中，平行成像写入系统包括多个空间光调制器(SLM)成像单元以及被配置成控制所述多个SLM成像单元的控制器。所述多个SLM成像单元中的每个包括一或多个照明光源、一或多个对准光源、一或多个投影透镜以及多个微镜，所述多个微镜被配置成将来自一或多个照明光源的光投影至对应一或多个投影透镜。在平板印刷术制造工艺中，在将掩模数据写入基板的过程中，所述控制器使所述多个SLM成像单元的移动与所述基板的移动同步。

Description

用于多带电粒子束平板印刷术的像素融合
技术领域
本发明涉及了用于制造业的平板印刷术领域。具体来说，本发明涉及一种在平板印刷术制造工艺中用于将掩模数据图案施加至基板的系统和方法。
背景技术
受惠于半导体集成电路(IC)工业技术的突飞猛进，有源矩阵液晶显示器(ActiveMatrix Liquid Crystal Display,AMLCD)电视及计算机监视显示器的工艺已有长足进步。近年来，液晶显示器(LCD)电视及计算机监视显示器的尺寸不断加大，而价格却更经济实惠。
在半导体IC工业中，技术世代是由电路设计规则的关键尺寸(criticaldimension,CD)所界定。随着各个技术世代前进，新一代IC具有更小的特征CD目标和更严格的公差。另一方面，就平板显示器(Flat Panel Display,FPD)而言，技术世代是根据工艺中所用基板的物理尺寸加以分类。在实例中，FPD于2005年为第六代(G6)、2007年为第八代(G8)、及2009年为第十代(G10)，而基板尺寸(毫米x毫米)分别为1500x1800、2160x2460及2880x3080。
就半导体IC与FPD基板的制造而言，其平板印刷术工艺所面临的挑战均在于努力使得更大尺寸产品的价格更经济实惠。然而，此两者从制造业的角度来看是截然不同的。IC工业的一主要挑战，是在圆形的300毫米晶片上形成具有小的CD特征。对象是尽可能提高晶体管的包装数量，以使相同晶粒(die)尺寸中达成更佳的功能。然而，FPD工业的一个主要挑战是尽可能加大可处理的矩形基板尺寸。生产线上所能处理的FPD基板越大，则所能制造的TV或监视器越大，且成本越低。为提高效能，典型的液晶TV及监视器的设计是采用较为复杂的薄膜晶体管(TFT)。但TFT的CD目标值仍停留在相同的规格范围内。从某一观点而言，FPD制造业的一个主要挑战，是使后续各代的产出量有合理的成本效益。关键的考虑因素是令工艺良率达到获利水准，同时维持适当的制造工艺窗口。
常规地，用于制造FPD的平板印刷术技术是由制造半导体IC的平板印刷术工艺演变而来。制造FPD基板所用的平板印刷术曝光工具大多为投影步进式和/或扫描式系统。这些系统不是二倍缩小就是一比一的将掩模投影至基板。为了将掩模图案投影至基板，掩模首先必须以可接受的CD规格制造。FPD的掩模制造工艺与半导体IC的掩模制造工艺类似，不同之处在于：制造半导体IC所用的掩模尺寸约为每边150毫米(或6英寸)，而用于制造FPD的掩模尺寸，在一个实例中，可为前述每边尺寸的八倍左右，或实体上每边超过一米。
图1示出用以将掩模图案扫描至FPD基板的投影曝光工具的常规结构。在这个结构中，所用的曝光光源主要是高压短弧汞(Hg)灯。入射的照明光由反射镜(light foldingmirror)102反射，反射光通过掩模104及投影透镜106后，到达FPD基板108。将如图1所图示的常规基于掩模的曝光工具结构用于制造新一代FPD平板印刷术，所要关注的是处理掩模实体尺寸日益加大的问题。在一个实例中，对于第八代FPD，其掩模尺寸约为1080毫米×1230毫米，而第八代基板的面积则为其四倍大。TFT的CD特征规格在3微米±10％的范围内。相较于在直径300毫米的硅晶片上控制所印制的先进IC特征的规格，如何在每边超过两米的第八代基板上控制TFT的CD更具挑战性。FPD工业所面临的挑战，是以符合成本效益的方式建造出适用于新一代FPD的掩模式曝光工具，同时保留可接受的平板印刷术工艺窗口。
为了缓解整个FPD曝光区域内CD不均匀的问题，一种作法是使用多重曝光法，其中标称曝光量(nominal exposure)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进行扫描及步进。此类曝光工具须包括多个投影透镜，但仅装配单一照明光源，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，是在光源处安装适当的滤光镜(filter)。在一个实例中，此多波长曝光法可降低第八代基板上CD均匀性所受到的负面影响，故可使用较平价的透镜及照明结构。
在使用多波长曝光法时，需为掩模本身指定较严格的CD目标值及均匀度。在一个实例中，TFT掩模的CD误差容许值小于100纳米，此数值远小于掩模CD标称目标值3微米所需的误差容许值。原因之一在于这对于使用现有曝光工具结构而言，FPD平板印刷术工艺的工艺窗口可较易于掌控。然而，对FPD掩模CD规格的要求越严，将使原本即昂贵的掩模组越加昂贵。在某些情况下，为第八代FPD制作关键水平掩模的成本极高，且交货时间(deliverylead time)长。
常规作法的另一问题在于，对使用更大尺寸掩模的缺陷密度控制。以如此大尺寸的掩模进行多重曝光的平板印刷术工艺时，即使一开始使用全无缺陷的掩模，仍易于出现有害缺陷。而易于产生缺陷的工艺不但影响良率，而且最终影响掩模成本。
图2示出用于产生掩模曝光的工具的常规结构。在此曝光工具结构中，照明光202传送至分束器204，接着经过傅里叶透镜208而被部分地反射以照亮空间光调制器(spatiallight modulator,SLM)206。之后，此成像光线反射回来，通过傅里叶透镜208、光束分束器204、傅里叶滤光镜210及缩小透镜(reduction lens)212，最后到达掩模空白基板216。掩模数据214以电子方式传送至SLM 206，从而设定微镜像素。反射光在空白掩模基板216上产生亮点，或者是空白掩模基板216上无反射光处形成暗点。通过控制反射及对反射构图，即可将掩模数据图案转移至空白掩模基板216上。
应当注意，对于在这类曝光工具结构，照射光路经折叠(fold)以便以垂直角度入射照明SLM。此折叠的照明路径与曝光成像路径形成“T”字形结合部。这类曝光系统除使用高功率照明光源之外，还须使用具有高缩小率的投影透镜，以提高掩模图案写入的准确度与精度。通常，透镜缩小率约为100倍。使用具有如此高缩小率的投影透镜时，单一SLM晶粒所产生的曝光区域非常小。SLM的晶粒实体尺寸为约1厘米，经缩小100倍后，SLM的写入区域缩小至约100微米。因写入区域尺寸很小，故若试图写完一整片第八代FPD掩模，其所需时间很长。
另一常规作法是以多个激光光束连续照射SLM。此多个光束是由单一照明激光光源经旋转式多面反射镜反射而成。多个照明光束在特定时间内产生多重曝光，从而提高掩模写入速度。在一个实例中，以此结构写完一片第八代FPD掩模约需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转的成本也随之增加，进而增加所制造的FPD掩模的成本。若将同样的曝光工具应用于即将到来的第十代或更新一代的FPD掩模，则制造成本将更高。
另一常规作法中，为解决低量原型应用的掩模成本问题，一种曝光工具结构使用透明的SLM为掩模。此作法是将掩模图案读入SLM中，以显示所需的掩模图案，如此一来便不需使用实体掩模。此透明SLM的功能可取代实体掩模。这能节省掩模成本。就曝光工具的结构来看，此方法实质上与掩模式投影系统相同。然而，若与实体掩模相比，所述SLM掩模的图像质量较低，不符合FPD制造的图案规格要求。
另一常规作法中，一种通过在网状基板上同步光刻曝光的显示器的卷到卷(roll-to-roll)制造方法，被描述在第6,906,779号美国专利(以下简称第’779号专利)中。此’779专利教导一种方法以将掩模图案曝光至成卷基板上。此外，另一用于制作卷到卷平板印刷术的常规方法可参见Se Hyun Ahn等的论文“Hight-Speed Roll-to-Roll NanoimprintLithography on Flexible Plastic Substrates(用于柔性塑料基板的高速卷到卷纳米压印平板印刷术)”，Wiley-VCH Verlag GmbH&Co.KGaA,Weinheim，Advanced Materials，2008，20，第2044-2049页(以下简称Ahn论文)。
然而，在上述两种常规方法中，掩模被限制为预定的实体尺寸，而掩模实体尺寸则实质上限制可制造的柔性显示器的尺寸。第’779号专利及Ahn论文所述常规方法的另一问题在于，为了达到合理的制印结果，在曝光阶段期间，必须将成卷的基板拉平。如此一来，基板表面的平整度将不像典型LCD TV显示器所用的刚性玻璃基板那样好。应用此种掩模式平板印刷术时，焦深(depth of focus,DOF)会因基板表面不平整而受限，因此，上述常规方法恐难形成关键尺寸(CD)为5微米或以下图案TFT特征。若欲使TFT显示器的分辨率达一定水准，则TFT掩模图案的CD需为约3微米。
如上所述，在制造未来世代FPD时的挑战是由于FPD工业降低成本的需求所产生的。主要动机之一，是令新世代产品的工艺具有成本效益。平板印刷术工艺需要一方面维持产出效率，一方面确保产品良率逐代提升。这需要更宽的平板印刷术工艺窗口、以及更少的工艺缺陷，并处理更大的FPD基板。如上所述，现有曝光工具结构的缺点非常多。其中主要缺点是与掩模的使用有关。掩模的尺寸过大而无法符合制造成本效益。由于掩模尺寸势必持续加大以满足未来世代FPD的需求，这个缺点将日趋严重。因此，需有一种改进的成像写入系统，以解决常规工具与方法的诸多问题。
发明内容
本发明涉及了一种在平板印刷术制造工艺中将掩模数据图案施加至基板的系统和方法。在一个实施方式中，所述方法包括：提供平行成像写入系统，其中平行成像写入系统包括多个多带电粒子束(MCB)成像单元，所述多个MCB成像单元被布置为一或多个平行阵列；接收将被写入至基板的掩模数据图案；处理掩模数据图案，以便形成多个分区掩模数据图案以对应至基板的不同区域；识别在基板的区域中的一或多个对象(object)，所述一或多个对象将被对应的MCB成像单元成像；以及通过控制多个MCB成像单元平行地写入多个分区掩模数据图案，执行多重曝光(multiple exposure)以使所述基板的所述区域中的一或多个对象成像。
在另一实施方式中，一种用于在平板印刷术工艺中处理图像数据的系统，所述系统包括平行成像写入系统，其中平行成像写入系统包括：多个多带电粒子束MCB成像单元，所述多个多带电粒子束成像单元被布置为一或多个平行阵列；控制器，所述控制器被配置为控制多个MCB成像单元，其中控制器包括：用于接收将被写入至基板的掩模数据图案的逻辑；用于处理掩模数据图案以形成多个分区掩模数据图案以对应至基板的不同区域的逻辑；用于识别在基板的区域中将通过对应MCB成像单元成像的一或多个对象的逻辑；以及用于通过控制多个MCB成像单元以平行地写入多个分区掩模数据图案，执行多重曝光以成像所述基板的所述区域中的一或多个对象的逻辑。
附图说明
在结合附图阅读对本发明的实施方式的详细描述后，将会更清楚地理解本发明的上述特征和优点、以及它们另外特征和优点。
图1示出用于将掩模图案扫描至FPD基板上的投影曝光工具的常规结构。
图2示出常规掩模曝光工具的结构。
图3示出根据本发明的实施方式的示例性数字微镜装置。
图4示出根据本发明的实施方式的基于DMD的投影系统。
图5示出根据本发明的实施方式的光栅光阀(GLV)装置的示例性镜面反射状态与衍射状态。
图6示出根据本发明的实施方式的紧凑空间光调制器(SLM)成像单元的实例。
图7示出根据本发明的实施方式的示例性SLM成像单元的平行阵列。
图8示出根据本发明的实施方式的图7的SLM成像单元的平行阵列的对应的俯视图。
图9示出常规单一透镜投影系统与根据本发明的实施方式的使用阵列式成像系统的局部工艺窗口优化的比较。
图10示出根据本发明的实施方式的用于使基板局部不平整性优化的方法。
图11示出根据本发明的实施方式的掩模数据结构的应用。
图12示出根据本发明的实施方式的平行阵列加总曝光的方法。
图13示出根据本发明的实施方式的在成像写入系统中实施冗余的方法。
图14示出根据本发明的实施方式的梯形(Keystone)边界融合方法。
图15示出根据本发明的实施方式的将SLM成像单元排成阵列的方法。
图16示出根据本发明的实施方式的用于制造柔性显示器的无掩模成像写入系统的示例性实施方案。
图17示出根据本发明的实施方式的SLM成像单元。
图18示出根据本发明的实施方式的将SLM成像单元线性阵列用于卷到卷无掩模平板印刷术的方法。
图19示出根据本发明的实施方式的将SLM成像单元二维阵列用于卷到卷无掩模平板印刷术的方法。
图20示出根据本发明的实施方式的使用无掩模平板印刷术以使多个基板尺寸成像的方法。
图21示出根据本发明的实施方式的用于定位对应于局部基板表面状况的各SLM成像单元的方法。
图22示出根据本发明的实施方式的检测像素聚焦的方法。
图23a至图23c示出根据本发明的实施方式的用于在运作中(on-the-fly)检测SLM成像单元聚焦的示例性设备。
图24示出根据本发明的实施方式的可实施的像素加总曝光法的示例性成像图案。
图25示出根据本发明的实施方式的通过像素加总曝光法改善焦深(DOF)的方法。
图26示出根据本发明的实施方式的多带电粒子束成像单元的示例性实施方式。
图27示出根据本发明的实施方式的多带电粒子束成像单元的另一示例性实施方式。
图28示出根据本发明的实施方式的多带电粒子束成像单元的又一示例性实施方式。
图29示出根据本发明的实施方式的多带电粒子束成像单元的另一示例性实施方式。
图30a至图30d示出根据本发明的实施方式的使对象成像的方法。
图31a与图31b示出根据本发明的实施方式的用于计算评估点的累积剂量的方法。
图32示出根据本发明的实施方式的通过处理一组评估点以使对象成像的方法。
图33a至图33d示出根据本发明的实施方式的对对象成像进行优化的方法。图33e示出根据本发明的实施方式的执行像素融合曝光的方法。
图34a示出根据本发明的实施方式的对光学成像写入系统进行校正的方法。
图34b示出根据本发明的实施方式的将像素融合曝光应用于多带电粒子束邻近效应校正的一种方法。
图34c示出根据本发明的实施方式的将像素融合曝光应用于多带电粒子束邻近效应校正的另一方法。
图34d示出根据本发明的实施方式的将像素融合曝光应用于多带电粒子束邻近效应校正的又一方法。
在本说明书中，相同元件使用相同附图标记。
具体实施方式
本发明提供在平板印刷术制造工艺中将掩模数据图案施加至基板的系统及方法。以下说明，是为使任何本领域技术人员能够制作及应用本发明。本文有关特定实施方式及应用方式的说明仅作为实例，本领域技术人员可以容易地想到多种修改及组合这些实例的方式。本文所定义的基本原理也适用于其他实例及应用而不背离本发明的精神与范围。因此，本发明并不限于本文所描述及示出的实例，而应涵盖符合本文所公开的原理及技术特征的最大范围。
在以下详细说明中，部分内容通过流程图、逻辑方框图、及其他可在计算机系统中执行信息运算步骤的符号表示式来呈现。在本文中，任一程序、计算机可执行的步骤、逻辑方框及流程等，都是由一或多道步骤或指令所组成的有条理的序列，以达成预定的结果。这些步骤是指实际操控物理量的步骤，而物理量的形式则包括可在计算机系统中储存、转移、结合、比较，及以其他方式操控的电性、磁性或无线电信号。在本文中，这些信号有时以位、数值、元素、符号、字符、项、号码或类似名称指称。各步骤的执行者可为硬件、软件、固件，或以上各项的组合。
本发明的实施方式使用以空间光调制器(spatial light modulator,SLM)为基础的图像投影装置。有两种SLM为基础的图像投影方式可供使用，一种是数字微镜装置(digital micro-mirror device,DMD)，另一种则是光栅光阀(gating light valve,GLV)装置，两种装置均可以通过微机电(micro-electro-mechanical,MEM)制造方法而被制成。
图3示出根据本发明的实施方式的示例性数字微镜装置。在此实例中，单一DMD晶粒由标号302表示，而相同的DMD晶粒的放大简化视图由标号304表示。可通过使DMD中的微镜倾斜至固定角度(通常约为±10度或±12度)来寻址(address)DMD，以将DMD作为空间光调制器(SLM)。DMD的镜面对入射照明光的是高反射性的。各微镜可由下方的晶体管控制器所操控而倾斜(如标号306所示)或维持不变(如标号308所示)。在一个实施方案中，DMD的间距尺寸(pitch dimension)可为约14微米，而各微镜之间的距离为约1微米。单一DMD晶粒上的像素数可为1920×1080个镜像素，和高清晰度电视(High Definition Television,HDTV)的显示器规格相容。
图4示出根据本发明的实施方式的基于DMD的投影系统。在此实例中，微镜有三种状态：1)倾角约为+10度的“打开”402；2)无倾斜的“持平”状态404；以及3)倾角约为-10度的“关闭”状态406。光源408所在位置与DMD形成-20度的角度，当一束光束由光源射出时，处于“打开”状态(或二进制中的“1”)的微镜会反射光束以直接穿过投影透镜410，从而在显示器基板上形成亮点。至于“持平”状态及“关闭”状态(或二进制中的“0”)的微镜，光束将以落在此投影透镜的聚光锥(collection cone)之外(角度分别为约-20度及-40度)的角度被反射。因此，来自这些镜的位置的光线无法穿过，而在显示器基板上形成暗点。由于每个微镜的反射无法以人眼目视分辨，故可在投影时通过将一组亮点及暗点像素以一比例组合，以形成灰色调(gray shade)。这个方法可用成百万的灰色调与色彩实现逼真图像的投影。
应当注意，来自“持平”状态微镜的较高衍射级的衍射光及来自“关闭”状态微镜的第二级衍射光仍可罗在所述投影透镜的聚光锥角内。这可能产生不希望的闪光(flare)，所述闪光降低所要的图像对比度。根据本发明的实施方式，可利用精确瞄准及聚焦的高强度照明光源来提高像素的衍射效率，以将使用DMD作为图像写入器的投影光学的设计优化。
根据本发明的其他实施方式，光栅光阀(grating light valve,GLV)是另一实现图像投影的方法。GLV装置的顶层是材料线性阵列，又称带状物(ribbon)，其具有高反射性。在一个实施方式中，带状物的长度可以是100至1000微米，宽度可为1至10微米，以0.5微米紧密间隔。GLV的成像机制主要是可寻址的动态衍射光栅。它的作用如同相位调制器。GLV装置可包括六个一组交替偏斜(deflected)的带状物，以形成动态衍射光栅。
图5示出根据本发明的实施方式的GLV装置的示例性反射状态与衍射状态。当GLV带状物(剖面视角)为共平面时(如标号502所示)，入射光将产生镜面反射，即全部都是第0级衍射级。当入射光射至一组交替偏斜(deflected)的带状物(如标号504所示)时，形成具有强的第±1级及被抑制的第0级的散射图案。通过滤除第0级或第±1级，可产生高对比度的反射图像。也就是说，若重新采集物镜中所有第0级或第±1级，将不会形成任何图像。与DMD不同之处在于，由GLV所产生的视野中的整个图像是以逐行扫描方式形成，因为光栅带状物的线性阵列可一次形成一行衍射图像。
如配合图1与图2所述，为达成产量要求，常规系统需使用高功率照明光源。在一个实例中，使用功率在千瓦范围的高压短弧汞灯，而在另一实例中，则使用高功率的准分子激光器(Excimer laser)。由于使用高功率照明源，照射光路须来自远处以减少所产生的热量，且须被折曲以产生适当照明效果。这类结构将照明系统与SLM成像系统分为两个独立单元，且光路与透镜彼此垂直。
为解决常规系统和方法的限制，改良的曝光工具结构减少了对使用高功率照明光源的需求。共线(in-line)成像系统经过配置，其中每个成像单元包括SLM、照明光源(illumination source)、对准光源(alignment illumination)、电子控制器及成像透镜。当此系统使用低功率的发光二极管(LED)及二极管激光器照明光源时，此系统的曝光产出量可能较低。然而，可通过增加成像单元数量提高曝光产出量。使用紧凑SLM成像单元的一个优点在于，可以这些单元封装成可调整的阵列以用于不同成像应用。在一个应用实例中，当以超过1000个此种紧凑SLM成像单元排成阵列时，其写入产出量高于现有的多波长的、基于掩模的曝光工具结构。
图6示出根据本发明的实施方式的紧凑SLM成像单元的实例。在此实例中，此紧凑SLM成像单元包括SLM 602、一组微镜604、一或多个照明光源606、一或多个对准光源608、及投影透镜610。照明光源606可由波长小于450纳米的蓝光或近紫外光的LED或二极管激光器来实现。为了穿透透镜聚焦(through-the-lens focus)和对准调整，对准光源608可由非光化(non-actinic)激光源或LED来实现。投影透镜610可由缩小率为5倍或10倍的透镜来实现。如图6所示，照明光源606及对准光源608均位于此投影透镜的聚光锥角之外。在此示例性实施方案中，可使用数值孔径NA为0.25且分辨力(resolving power)约为1.mu.m的现有(off-the-shelf)投影透镜。相对低的NA值可确保较佳的焦深(depth of focus,DOF)。在一个平板印刷术工艺实例中，针对1微米的光刻胶CD目标值使用的NA值为0.25时，DOF可大于5.0微米。分辨率及DOF的计算是基于瑞利准则(Rayleigh criterion)：
最小特征分辨率＝k1(λ/NA)
DOF＝k2(λ/NA2)
其中k1与k2为工艺能力因子。根据基于酚醛树酯化学光刻胶(Novolak chemistryphotoresist)的平板印刷制造工艺的实例，k1介于0.5与0.7之间，而k2介于0.7与0.9之间，而λ为曝光波长。
为了适应紧凑成形因子，照明光源可为蓝光、近紫外光LED或半导体二极管激光器。为达足够的强度，在一个设计实例中，多个照明光源被放置在靠近SLM表面处且可有多个照明光源被放置为围绕SLM。此SLM可为具有适当光学透镜设计的DMD或GLV并相互匹配。在一个实例中，在基板处的光化曝光波长的目标强度水平可在每平方厘米10至100毫瓦之间。
在此曝光工具结构的实例中，各紧凑成像系统的电子控制板外壳符合特定的紧凑因子(compact factor)。此外壳位于SLM的顶部且远离照明光源，以利于通风及散热。单一紧凑SLM成像单元实体尺寸取决于所需成像性能，并且可用元件使用现有元件，诸如投影透镜、LED或二极管激光器照明光源、以及对焦/对准用的二极管激光器，各元件均需有散热空间。另一作法是使部件具有定制设计，使得单一SLM成像单元实体尺寸被修整为更紧凑的型式。定制SLM成像单元的二维剖面尺寸可约为至5厘米×5厘米；相较于以现有元件构成的SLM成像单元，其二维剖面尺寸则约为10厘米×10厘米。
就第十代FPD制造而言，典型基板尺寸为2880毫米×3130毫米。使用紧凑SLM成像透镜实体尺寸时，则整个系统可能包括数百个布置成平行图像单元阵列的紧凑SLM成像单元。图7示出根据本发明的实施方式的示例性SLM成像单元的平行阵列。在此实例中，由600至2400个SLM成像单元的平行阵列(702、704、706、708等)同时进行成像写入，且各平行阵列可包括多个SLM成像单元。
根据本发明的实施方式，在确定曝光产出量时，可用SLM掩模写入器的已知示例性产出量(诸如以1300毫米×1500毫米的掩模大小曝光20小时)作为计算起点。产出量取决于基板所在平面的强度水平。在此作法中，强度为每平方厘米50毫瓦(LED或二极管激光器光源均可提供此照明强度)，标称曝光能量为30毫焦耳/平方厘米-秒，曝光时间为约0.6秒。在另一作法中，曝光工具采高功率照明光源，因此基板处的强度水平为每平方厘米至少200毫瓦或更高；这种基于掩模的步进/扫描系统的产出量约为每小时50片第八代FPD基板。通过将高功率与低功率照明光源都纳入考虑，则一个实例的产出量预估为每小时25至100片基板，该产出量取决于各阵列中的SLM成像单元密度。这显示了此一阵列式平行曝光结构的经济性具有竞争优势。
图8示出根据本发明的实施方式的图7所示SLM成像单元的平行阵列对应的俯视图。在此实例中，各列或各行可分别代表SLM成像单元的平行阵列，且各平行阵列可包括多个SLM成像单元802。平板印刷术制造良率与工艺窗口(process window)直接相关。此处的工艺窗口是指可印出符合规格的特征CD的聚焦设定范围连同曝光量设定范围。也就是说，工艺窗口越稳健(robust)，则其容许的失焦设定值和/或曝光量设定值越为宽松。较大的工艺窗口有助于提高产品良率。随着基板尺寸逐代加大，平板印刷术窗口则越变越小。主要原因在于更大且更薄的基板材料也更容易弯曲及垂陷。为解决此一问题，必须严格规范基板材料的厚度及表面均匀度。就基于掩模的曝光工具而言，若曝光区域单边大于约两米，曝光区域全区的均匀度维持及聚焦控制不仅需耗费极大成本，在技术上也有困难。为了保证工艺窗口是可行的，曝光工具需能在局部(local)及全区(global)使聚焦及照明优化。
如图8所示，此平行阵列曝光系统即可解决上述问题，因为各紧凑SLM成像单元均可局部优化，以便在其对应曝光区域内产生更好的照明及对焦效果。这确保各SLM成像单元的曝光区域均有较佳的工艺窗口。使用SLM成像单元的优化的作用，是整个工艺窗口可获得全区性的改善。
图9示出常规单一透镜投影系统与根据本发明的实施方式的使用阵列式成像系统的局部工艺窗口优化的比较。如图9左侧所示，常规单一透镜投影系统902必须调整至如虚线所示的折衷的焦平面904。实线906代表基板的实际表面轮廓的剖面图，双箭头线段908代表单一透镜为图案成像时的最佳聚焦设定，双圆头线段910代表各成像透镜所对应的最大轮廓范围(maximum contour range)，而多条点虚线则分别代表聚焦范围的上限和下限。
如图9所示，对常规单一透镜投影系统而言，大尺寸基板的弯曲幅度可能已超出透镜的对焦范围，且对焦范围的中心可能仅最低限度地适用于基板弯曲的峰部及谷部。整体工艺窗口很是受限。另一方面，图9右侧显示了使用排成阵列状的成像单元的改进投影系统。成像单元912的聚焦914可针对每个被覆盖的局部的区域而个别被调整。如此，各聚焦设定范围(如线段916所示)均合适地位于聚焦控制的上下限范围内。除可微调在所覆盖的各局部区域内的聚焦外，各成像单元的亮度(illumination)亦可被调整，所获得的均匀度优于单一镜片系统可执行的调整。因此，使用阵列式成像单元系统可达到更稳健的工艺窗口。
图10示出根据本发明的实施方式的一种将基板局部不平处优化的方法。在此实例中，已检测出基板表面形状不平的区域，如标号1002所示。调整的优化方法是将聚焦平均化流程(scheme)应用于SLM成像单元所关联的局部不平整曝光区域以及在关注的所述SLM成像单元附近的多个SLM成像单元所关联的周围区域。在不平整区域附近可纳入平均化的成像单元越多，达成的整体优化越好。本领域技术人员可以知晓，所公开的用于整个基板的成像系统也可利用其他的平均化技术，以得到整片基板上的整体更均匀的图像。
在一个实施方案中，以薄膜晶体管(TFT)为基础的液晶显示器使用以下所述的掩模数据格式。应当注意，虽然分层数据串流格式GDSII可用于将掩模数据下线(tape out)，但此种掩模数据格式可能不太适用于这种平行SLM成像系统。为了将分层的掩模数据转换成扁平格式(flat format)，可使用市售的CAD软件程序。但掩模数据在扁平化之后，尚须进一步处理此掩模数据。此阵列式平行成像写入系统搭配掩模数据结构，以形成较高质量的图像。
就阵列式平行成像写入系统而言，掩模数据结构可被扁平化，并可被分割为预定义大小的区块，以适当或均匀地传送至各SLM成像单元。掩模数据结构内包括指示各掩模数据区块相对于其对应成像单元的放置位置的信息。而且，掩模数据结构包括横跨多个成像单元的特征在它们中应如何分割的信息。可通过多个相邻成像单元所对应的多个相邻掩模数据区域的掩模数据结构，来辨识出数据放置位置的微调。
图11示出根据本发明的实施方式的掩模数据结构的应用。在此实例中，分层描述的掩模数据(表示为多层掩模数据例1102)首先被扁平化，以形成扁平化掩模数据1104。然后，将此扁平化掩模数据1104分割为多个分区掩模数据图案，其中一个分区掩模数据图案在图中以阴影区域1106表示。此阴影区域1106还出现在图11下方以虚线划分的九宫格中，成为其正中央的方框。相邻成像单元之间需有足够的掩模图案重叠部分(即图中的水平及垂直的长条部分1108)，方可确保边界周围的图案能均匀融合(blending)。每一个块分别代表即将由一或多个SLM成像单元成像的一分区掩模数据图案。根据本发明的实施方式，分区掩模数据包括第一组标识符及第二组标识符，其中第一组标识符用于辨识SLM成像单元中微镜像素过多的状态(run-in conditions)，而第二组标识符则用于辨识SLM成像单元中微镜像素不足的状态(run-out conditions)。若两SLM成像单元间的区域出现过多像素，即为微镜像素过多的状态；若两SLM成像单元间的区域出现像素不足现象，则为微镜像素不足的状态。各分区掩模数据图案被传送至对应的SLM成像单元进行处理，再由各SLM成像单元将相关的分区掩模数据图案写入预定的重叠区域；各SLM成像单元在写入时均以相邻的SLM成像单元为参考根据，以确保图像融合及均匀度均符合设计准则。分区掩模数据图案可经优化以便进行平行加总曝光(parallel voting exposure)，进而提高特征CD的一致性。在此情况下，使用平行加总曝光流程以降低不利于CD一致性的各种工艺变量。进行加总曝光时，通过使用足够的微镜像素曝光的数目，可去除因使用二极管激光器而产生的高斯斑点。
图12示出根据本发明的实施方式的平行阵列加总曝光的方法。此方法先将掩模数据以逐行(row-by-row)方式送至各SLM成像单元，再从此行(row)的一端开始点亮(flash)，然后点亮下一，直到达到另一端的方式点亮此行微镜像素。在一个实例中，此方法从方框1201开始，并点亮其最下一行的微镜像素；然后移至方框1202，点亮其倒数第二行的微镜像素；接着在方框1203中，点亮其倒数第三行的微镜像素。此方法接续处理方框1204、1205、1206及1207，并点亮其对应行的微镜像素。在方框1208中，在此特定实例中，本方法已到达最后一行微镜像素(即顶上的行)。同样的微镜像素的移动行(walking-row)从开始至结束一次又一次地循环。此移动行式的循环对应至将图案写入至基板上的曝光动作。由于微镜点亮速率(flashing rate)够快，特征图案经由快速移动移动行方式多次曝光，直到累积到标称曝光水平为止。因此，此一图案写入流程由多个微镜像素的曝光加总而成。利用相同的加总曝光流程，并以相互协调的步调及方向移动基板平台，可完成整片基板的写入。
图12所示的移动行式作法仅为循环移动行式的一个实例，提供一种局部或次局部的平行加总曝光的一种类型以用于各成像单元。在其他实施方式中，基于列或斜向的行/列为单位的循环方法也可被使用以有效完成平行加总曝光。此外还可发展出其他加总方式，例如两相邻SLM成像单元的交错走行式，或配合多个数据行使用多个行走方向等，也可被使用以提高平板印刷术制印的性能，但可能需要额外平台移动。
若在大量生产的情况下使用阵列式平行曝光法，可内建一定的冗余度或容错度以防止生产流程中断。也就是说，当曝光控制例程(routine)检测出某一SLM成像单元故障，将采取关闭故障的成像单元的动作，并将其掩模数据重新分配至一或多个相邻的成像单元，并使得这些相邻的成像单元在卸除完成曝光的基板之前完成曝光任务。此一曝光修正例程将持续进行，直到整批基板完成曝光为止。而整个工艺持续进行，直到成像性能及产出量(throughput hit)均达到被认为是可接受的为止。
图13示出根据本发明的实施方式于成像写入系统中实现冗余度的方法。在此实例中，在检测到成像单元212故障后，此单元会被停止操作。可选择相邻的八个成像单元之一来接替成像单元212。在此情况下，在其他区域已经曝光完毕之后，单元212区域的写入动作也完成了。
当因基板卷起(warping)或下垂(sagging)导致成像扭曲时，这两者邻近的SLM成像单元之间将形成微小的不匹配边界(局部与局部之间)。此以标号1402表示，其中数据图案超出框线区域外。在此情况下，重叠区域内的图案融合需被优化。图14示出根据本发明的实施方式的梯形(Keystone)边界融合法。如图14所示，此方法打开位于所选边界末端1404的微镜像素，以允许与相邻的成像单元写入区域1406有较佳的重叠匹配。本领域技术人员知晓，也可以其他方式通过选择性打开所需位置的微镜像素，以达成边界融合的目的。
根据本发明的一些实施方式，可通过交替或互补的方式打开相邻重叠边界间的选定微镜像素，来执行融合。根据本发明的其他实施方式，可将移动行式曝光加总动作与在选定位置打开额外的像素这两种作法合并，以达成更佳融合效果。
为使阵列式平行成像系统达到预定的对准准确度与精确度，本方法将对准流程分为串级布置的多个精确度等级。第一对准等级用于全域(global)对准准确度，而下一对准等级则缩小至中等的精准度。本方法即利用这个由下而上的作法，达成所需精确度等级。
在一种作法中，定义了三种精确度等级：单元透镜阵列放置、透镜中心调整、以及微镜成像数据的操控。图15示出根据本发明的实施方式的将SLM成像单元排成阵列的方法。此方法可将多个SLM成像单元1502的全域放置准确度控制在毫米范围内。然后再以电子方式调整各SLM成像单元中投影透镜组件的位置，使其达到微米等级精确度。这可利用氦氖激光器(或其他非光化对准光源)将透镜中心对准平台上的已知参考位置来完成。最后再控制微镜，使其达到纳米等级精确度的对准要求。
根据本发明的实施方式，曝光对准工艺可由下列步骤来完成：
1)利用平台上的已知参考位置，首先校准阵列中各SLM成像单元的透镜中心。此可允许参照实体透镜阵列而建立一组数学的栅格阵列点。
2)对于第一掩模层，当没有印出任何对准记号时，板子的对准以机械方式完成，且主要依赖平台精确度。
3)当基板的板子经由先前掩模层而被印制遍布板子的对准记号时，这些对准记号可由对应的SLM成像单元检测而得。如此，可参照位于基板上的实际图像位置，建立栅格图。
4)通过比较两栅格图(SLM成像单元相对于从基板检测到的制印的对准记号)，进而建立可引导平台移动的与栅格图匹配的数学模型。
5)在一个实例中，通过考虑用于第十代基板的2400个SLM成像单元阵列，平台的最大水平(X)或垂直(Y)移动距离约为120毫米。此也被纳入栅格图匹配计算中。应当注意，此平台移动距离很短，因此与用于第十代的基于掩模的曝光工具所需的平台的移动距离为基板的全宽及全长相比，本方法具有技术上的优势。第十代基板的质量较重。承载如此重的质量的平台的移动距离越短，可达到的系统准确度性能就越高。
(6)为微调至亚微米等级的对准精确度，本方法将修正因子内置于传送至对应成像单元的掩模数据中。也就是说，各成像单元的修正因子可能互不相同，这取决于各成像单元在基板上成像的相对位置。由于各基板的卷曲状况不同，修正因子也可能随基板而变化且可于曝光每个板子前先行检测取得。
图16示出根据本发明的实施方式的用以制造柔性显示器的无掩模成像写入系统的示例性实施方案。如图16所示，无掩模成像写入系统1600由一或多个SLM成像单元阵列所组成，其中多个SLM成像单元之一的实例以标号1602表示。此一或多个SLM成像单元阵列可依特定应用的需要而形成特定形状，如圆形。在另一示例性实施方案中，无掩模成像写入系统可用于制造非柔性显示器。
图17示出根据本发明的实施方式的SLM成像单元。SLM成像单元包括蓝光及红光二极管激光器1702、孔口1704、透镜1706、球面镜1708、安装于印刷电路板1712上的DMD 1710、光收集器(beam dump)1714、分束器1716、CCD相机1718以及透镜组件1720。蓝光及红光二极管激光器1702进一步包括红光激光二极管(非光化的)1722及四个蓝光激光二极管(光化的)1723、1724、1725与1726。这些激光二极管的布置方式可如图17所示。位于中央的红光激光二极管属于非光化性，主要在初始聚焦设定时作对准或瞄准(catching)之用，四个蓝光激光二极管是光化的，并用于产生曝光。根据激光二极管封装的实体大小，使用不同数量的激光二极管的其他布置形式也是可行的，只要能达成均匀的照明强度。在另一作法中，还可利用光纤束传输光化照明。在此情况下，各激光二极管照射(shine)光纤束的一端，再由光纤将光化光线传送至光纤束的另一端出光。在其他实施方式中，也可以使用LED而非二极管激光器。在此布置实例中，可将多个蓝光LED紧密的放在一起，以提供均匀的强度，而将多个红光LED分别放置于可供对准及初始对焦的相应位置。在此实例中，蓝光及红光二极管激光器1702经由孔口1704及透镜1706投影光线至球面镜1708。接着光线从球面镜1708反射至DMD 1710。根据DMD中各镜子的状态，光线可被传送至光收集器1714，或经由透镜组件1720而传送至基板。如此，形成于基板上的图像将向上反射回来，穿过透镜1720与分束器1716，最后到达CCD相机1718。
图18示出根据本发明的实施方式的在线性阵列的SLM成像单元中使用卷到卷无掩模平板印刷术的方法。在此实例中，多个SLM成像单元1802排成单一线性阵列，如图18所示。基板1804可被控制以沿基板移动方向(X方向)移动，而SLM成像单元1802的线性阵列则可被控制以于基板1804所在的平面上沿着垂直于此基板移动方向的方向(Y方向)来回移动。SLM成像单元线性阵列的曝光可被调整以同步于卷到卷基板的移动方式处理基板1804的特定区域。如此，SLM成像单元线性阵列可被控制以对实体大小大于SLM成像单元线性阵列大小的基板进行成像。由于可控制这些SLM成像单元沿基板移动方向移动，以及可沿垂直于基板移动的方向而移动，故图18所示的成像写入系统克服了第’779号专利及Ahn论文所述的常规方法对实体掩模的尺寸限制。
图19示出根据本发明的实施方式的在二维阵列的SLM成像单元中使用卷到卷无掩模平板印刷术的方法。此图显示SLM成像单元二维阵列1902的顶视图，其中每一圆圈代表一个SLM成像单元。类似于图18所示的实例，图19中的基板1904可被控制以沿X方向移动，而SLM成像单元二维阵列1902则可被控制以于基板1904所在的平面上沿Y方向来回移动。SLM成像单元二维阵列的曝光可被调整以同步于卷到卷基板移动的方式处理基板1904的特定区域，如此，SLM成像单元二维阵列可被控制以对实体大小大于SLM成像单元二维阵列大小的基板进行成像。因此，图19所示的成像写入系统克服了第’779号专利及Ahn论文所述常规方法对实体掩模的尺寸限制。应当注意，在某些实施方式中，此SLM成像单元二维阵列可以交错(staggered)或非交错的阵列形式形成。
图20示出根据本发明的实施方式的使用无掩模平板印刷术以成像多个基板尺寸的方法。与图19所示的方法类似，图20中的成像写入系统也使用SLM成像单元二维阵列2002。由于SLM成像单元二维阵列2002可被控制以自动连续接收并处理成像数据，此成像写入系统可通过无缝地载入一新的TFT掩模数据库，以从一种基板设计转换至另一不同的基板设计，而不需如同第’779号专利及Ahn论文所述的常规方法需停止并更换新的掩模。在图20所示实例中，当包括不同尺寸的基板设计的卷到卷基板移动时，不同尺寸的基板设计(如标号2006、2008、2010、2012及2014所示)可被SLM成像单元二维阵列2002于运作中(on-the-fly)进行处理。
图21示出根据本发明的实施方式的用于定位对应于局部基板表面状况的各SLM成像单元的方法。此实例中，此方法在曝光过程中检查基板表面2104的不平整度，并对应的调整SLM成像单元线性阵列2102。于此例中，以夸大方式显示基板2104的不平整度，以说明将各SLM成像单元调整至最佳高度的优点。对于从1至5微米的所需分辨率CD，此种作法允许达到自动调焦至位于DOF的范围。本方法的细节将进一步说明于下文。
在一个作法中，对于印制基于TFT的光伏(photo voltaic,PV)板，最小特征CD可超过50微米。在此制印分辨率范围内，往往将喷墨印刷法视为成本较低的选择。然而，喷墨印刷法的一个主要缺点在于，墨水雾有可能造成缺陷，此为小滴墨水流的副作用。喷墨印刷法原本即不如平板印刷术工艺干净。对于图案化掩模特征来说，不形成有源(active)装置或主要用于无源查看(passive viewing)目的是合适的。对于值得以卷到卷平板印刷术印制法制造的有源TFT装置的生产而言，尺寸可缩放的SLM成像单元阵列提供了较佳的无掩模式平板印刷术技术方案，原因为生产的元件良率较高。此方法中，放大投影被用于无掩模式成像。也就是说，SLM成像单元的曝光透镜并非缩小物镜而是放大物镜，此放大物镜可将产品特征尺寸以受控的方式从25微米放大至数百微米。
为了在未必完全平整的基板各处维持最佳对焦，方法之一是在曝光过程中监视并调整SLM成像单元的聚焦。图22示出根据本发明的实施方式的检测像素聚焦的方法。一种监视聚焦的作法是利用穿透透镜的监视相机采集曝光中的成像。图像被采集后，分析所采集的暗-亮像素图像，并与预期的曝光图案比较，以推导出失焦程度的相对度量。如图22所示实例，为一对亮暗像素(2202与2204)及其对焦(in-focus)(2206与2208)与失焦(2210)状态。在从暗区域至亮区域的交界处，此对焦的一对像素呈现锐利的过渡，而失焦的一对像素则具有模糊的过渡。模糊过渡程度可被映射而参照失焦的程度。在其他作法中，人们可监测并分析图像中的空间频率。由于对焦误差优先降低较高的空间频率，可通过比较采集的图像中高频成分的损失量即可评估失焦的程度。另一方法监视并分析一组亮暗图案的图像对比度，使用最佳聚焦设定的图像具有最高对比度，而对比度的损失则被参照为失焦的程度。
上述方法虽可有效监视对焦误差的大小，但却无法直接指明误差的方向。为解决这个问题，本系统可在软件的控制下，在以目标对焦为中心的范围内不断微幅变化对焦位置，同时更新目标对焦位置，以维持在最佳对焦。此种作法可通过在所述范围两端的误差之间取得平衡而被最灵敏地确定。然而，避免故意使曝光图像失焦的需求是有好处的。一种方法在于以受控的方式扰动(perturb)相机的聚焦，但不改变曝光成像的聚焦。此种作法可在穿透透镜的监视相机上通过改变相机与物镜间的有效光程长度来完成。就一阶近似而言，改变透镜在相机侧的焦距(图23a中的f2)与同比例改变f1的效果相同。可前后振动相机、或利用振动的镜子反射图像，或者如图23a所示，使光线通过一转盘，其中此转盘具有不同厚度和/或不同折射率的片段(segment)，以使有效光程长度产生所需变化而来达成此种聚焦变化。这显示为第一OPD 2316及第二OPD 2326。相仿地，还可利用有镜子的圆盘反射成像，其中此圆盘具有多个不同高度的片段。
图23a示出根据本发明的实施方式的用于运作中(on-the-fly)检测SLM成像单元聚焦的示例性设备。如图23a所示，此设备包括成像光源2302、分束器2304、物镜2306，以及物镜2306的外壳2308。成像光源2302的实例如图17所示，包括元件1702至1714。此设备还包括第一相机传感器2310(以下也简称为相机或传感器)、第一电机2312、第一折射盘2314及第一光程差(OPD)调节器2316。第一OPD调节器2316可由一圆形光学装置2317所形成，此圆形光学装置2317可具有多个区段(sector)(如标号2318所示)。各区段以具有不同折射率的材料制成，或者以具有相同折射率但不同厚度的材料制成，其中这些不同厚度可形成光程差。
另一确定聚焦调整方向的方法是利用两台相机以不同光程长度采集图像，如图23b与图23c所示。图23b与图23c示出根据本发明的实施方式中另两种可运作中检测SLM成像单元聚焦方示例性设备。除图23a所示元件外，这些示例性设备更包括第二相机传感器2322(以下也简称为相机或传感器)及第二OPD调节器2326。图23c也包括第三OPD调节器2330。第二OPD调节器2326与第三OPD调节器2330的形成方式可与第一OPD调节器2316类似。当使用此两相机传感器2310与2322时，具有不同折射率的这两个相应的OPD调节器2316与2326可安装以确定聚焦调整方向。在另一实施方式中，只要将对应相机2310和2322放置在不同物理距离处，不同的OPD调节器2316和2326即可生效。
图23b与图23c所示的实例从第一相机传感器至第二相机传感器检查图像，以比较并分析聚焦调整方向，并调整聚焦设定以使两相机传感器所测得的失焦程度相等，从而确保最佳聚焦的达成在两相机传感器之间的OPD中间。在此，第一及第二相机传感器被配置以用互补聚焦偏移量观测基板，以确定目标聚焦的方向。另一方法则不以上下移动物镜的方式调整聚焦，而是将第三OPD调节器2330放置于物镜2306的外壳2308上方，进而通过改变有效光程长度的方式调整聚焦。
运作中的聚焦监视与调整可以下述方式执行：
1)将基板表面与物镜之间距设定在对焦范围内。
2)首先，图像通过使用非光化照明而被形成与采集。此作法不会对曝光用的感光材料造成任何破坏。也就是说，通过使用非光化照明设定初始聚焦，然后配合调整物镜，以达最佳聚焦。
3)当曝光平台开始沿基板的移动方向(X方向)移动时，开始光化曝光。
4)在光化照明下监视所采集的图像，并对应调整物镜。
5)应当注意，每次调整聚焦的动作用于下一曝光位置，但基于上一个曝光位置所确定的最佳聚焦来调整。
6)根据f1与f2的量测的光程差，确定物镜的聚焦调整。
如上所述，成像写入可在曝光过程中通过一或多台相机而被即时监控。通过微镜像素加总曝光法，每一成像图案由多个DMD微镜像素曝光与形成。此曝光流程本质上在初始曝光阶段允许较大的对焦误差裕度(margin)，因为每一微镜像素所提供的曝光仅为所需总曝光能量的一小分量。在进行像素加总曝光时，各SLM成像单元的聚焦可被调整与即时调整。如图24的实例所示，在写入由暗区包围方独立“孔状”图案或由亮区包围的独立“岛状”图案时，此对焦误差裕度尤为重要。原因在于上述两种特征图案在扰动聚焦设定的过程中因缺少成像的变化，故不易于初始阶段设定其最佳聚焦。然而，待进行多次曝光后最佳聚焦可被确定。
在另一作法中，前述自动对焦机制可用于完成“聚焦加总曝光”以扩大整体DOF。图25示出根据本发明的实施方式的透过像素加总曝光法改善DOF的方法。在图25所示实例中，可在像素加总曝光过程中动态调整最佳曝光设定。此作法允许像素加总曝光可通过DOF内的不同最佳聚焦水平而被完成。此流程使得最终的图像图案可通过多种聚焦设定2502的多次加总而被曝光与形成，而这些聚焦设定2502也将延伸至整体的合成DOF 2504。
图26示出根据本发明的实施方式的多带电粒子束成像单元的示例性实施方案。根据本公开内容的多个方面，如图2、图16或图17所示的SLM成像单元可被修改以形成如图26所示的多带电粒子束(multiple charged-particle beam,MCB)，接着可被使用以作为MCB成像单元阵列中的一个单元，此阵列类似于如图7、图8、图15、和图16所示的SLM成像单元阵列。在一个实施方式中，MCB成像单元2600可包括电子源、可编程孔板、空白板、电子束投影光学元件(optic)。电子束投影光学元件可包括静电多电极加速透镜(electrostaticmulti-electrode accelerating lense)、第一组磁透镜(magntic lenses)、止挡板、束控制多路系统(beam steering multiple)、与第二组磁透镜。MCB成像单元可选择性地包括光刻胶涂布的空白掩模。
根据本公开内容的多个方面，为了简洁起见，MCB这个技术用语可意指多电子束或多离子束、或多电子束与多离子束的组合。多电子束和/或多离子束可合称为多带电粒子束。此处所述的曝光方法可应用至电子束与离子束。对于电子束与离子束，光学透镜结构可实质上相同，不同之处在于带电离子(电子束与离子束)的源的产生方式。此外，不同形式的光子可被用于制造曝光，包括但不受限于可见光、紫外光、真空紫外光(vacuum UV,VUV)、深紫外光(deep UV,DUV)、极紫外光(extreme UV,EUV)、与X射线。应当注意，对于光子作用曝光而言，总曝光能量单位可参照为毫焦耳(milli-Joule,mJ)，而对于带电粒子束曝光而言，累积曝光带电能量单位可指称为微库仑(micro-coulomb,μC)，光子和带电粒子束的曝光以平方厘米的单位面积而被量测。
在一个实施方案中，在枪电位(gun-level)下提取的电子首先可通过多电极堆(stack)，多电极堆作用如同聚光器(condenser)并产生直径25mm的宽型均质(homogeneous)电子束。电子束接着可垂直地撞击(impinge)在可编程孔径板上，在所述板处可形成微米尺寸的电子束。再者，各电子束可通过CMOS控制的微偏折器(deflector)而被分别偏折(deflect)，接着电子束(偏斜及非偏斜)可进入至MCB成像单元的投影光学元件，于此处电子束在静电多电极透镜之中被加速(例如是从5keV至50keV电子束能量)，并通过一或多个位在MCB成像单元底部的磁透镜而被缩小。非偏折电子束可被传送至基板平面。偏折的电子束可在投影光学元件的孔径止挡板处被过滤掉。多带电粒子束可经由数据路径根据被送至MCB成像单元2600的数据而被接通(switch on)或切断(switch off)。
图27示出根据本发明的实施方式的多带电粒子束成像单元的另一示例性实施方案。类似于上述MCB成像单元2600，MCB成像单元2700也可适用于作为MCB成像单元阵列中的一个单元使用，此阵列类似于如图7、图8、图15和图16所示的SLM成像单元阵列。在一实施方式中，MCB成像单元2700可包括电子源、一或多个准直透镜(collimator lens)、孔径阵列、电子束熄灭阵列、电子束偏折阵列及投影透镜阵列。
图28示出根据本发明的实施方式的多带电粒子束成像单元的又一示例性实施方案。类似于上述MCB成像单元2600，MCB成像单元2800也可适用于作为MCB成像单元阵列中的一个单元，此阵列类似于如图7、图8、图15和图16所示的SLM成像单元阵列。在一实施方式中，MCB成像单元2800可包括电子源、可编程孔径板、空白板、电子束投影光学元件。电子束投影光学元件可包括静电多电极加速透镜、第一组磁透镜、止挡板、束控制多路系统与第二组磁透镜。
图29示出根据本发明的实施方式的多带电粒子束成像单元的另一示例性实施方案。类似于上述MCB成像单元2600，MCB成像单元2900也可适用于作为MCB成像单元阵列中的一个单元，此阵列类似于如图7、图8、图15、和图16所示的SLM成像单元阵列。在一实施方式中，MCB成像单元2900可包括电子源、可编程孔径板、空白板、电子束投影光学元件。电子束投影光学元件可包括静电多电极加速透镜、第一组磁透镜、止挡板、束控制多路系统与第二组磁透镜。
根据本公开内容的多个方面，当正光刻胶受到电子束曝光时，光刻胶分子中的一些分子链(molecular chain)会断开，故而降低平均的分子量。这伴随着溶解度增加以及增加蚀刻率。对于电子束平板印刷术而言，希望知道的是被带电粒子束曝光后的光刻胶内能量沉积的三维分布。现今典型电子束平板印刷术机器使用每电子10-100keV能量的电子束。因此，电子的自由路径可为10μm或更高，这至少是大于光刻胶厚度的量级。是以，电子可轻易地穿越光刻胶层并到达基板。当电子穿越光刻胶层与基板时，电子会遭遇散射(scattering)事件，例如前向散射与背向散射。
在前向散射中，一个电子可与基板或光刻胶内多个原子的其中一个原子的电子撞击。此入射电子可改变其方向并传送其部分能量至原子。由于这多余的能量，原子会变成激发态(其中一个电子达至激发态能级)、或离子化(一个电子离开原子，在材料中产生二次(secondary)原子)。当目标原子变成光刻胶分子的部分时，分子链会因此激发态或离子化而断开。基于非弹性散射的散射角度通常是很小的。
在背向散射中，一个电子可与较重的原子核撞击，从而造成弹性散射事件。在大多情况下，电子保留其能量，但会改变其方向。散射角度在此情况下会较大。在大角度散射发生在基板中之后，电子会从入射电子束以显著的距离经由光刻胶返回，从而造成额外的光刻胶曝光。此背向散射可导致邻近效应(proximity effect)，将进一步说明如下文。
当主要电子减速时，其大部分能量会以二次电子的形式散逸，能量为2至50eV的范围。大部分的光刻胶曝光可源自这些电子。由于这些电子具有低能量，范围可为数个纳米(nanometer)，对邻近效应的贡献很少。然而，此种现象伴随前向散射，可造成曝光区域的加宽，这可为带电粒子束平板印刷术曝光系统分辨率的限制因素。电子在失去其能量前的行进距离取决于主要电子的能量以及电子所行进的材料的种类。背向散射的部分电子(也就是e)，大致上独立于电子束能量，而是相关于所使用的基板材料。举例来说，具有低原子序数的基板可提供的背向散射少于高原子序数的基板。
对于与原子核的迎面撞击，能量E的传送可确定如下：
E＝E0(1.02+E0/106)/(465.7A)
其中E0是入射电子束能量而A是靶材的原子序数。若E超过与原子量、键强度与晶格相关的移位能(displacement energy)Ed，晶核(nuclei)可被移位而晶体结构可能会被破坏。
除了因晶核移位导致的破坏之外，也可能因高曝光量所导致的基板加热而造成破坏。加热也可改变光刻胶敏感度，这可导致不希望出现的线宽变异。此问题将在下文参照图33e及图34b-34d说明。
图30a至图30d示出根据本发明的实施方式的成像对象的方法。在图30a所示的示例性作法中，此方法起始于方框3002，接着移至方框3004，在3004中此方法选择沿着将被成像的对象边缘的评估点。图30b示出选择沿着待被成像的对象边缘的评估点的实例。如图30b所示，梯形表示将被成像的对象3022。评估点(黑点)3024被选择以用于监视对象3022边缘上的曝光。对象3022的位置参照至像素栅格3026，其中像素栅格3026中的各矩形3028代表像素。数据结构可被产生以储存与各评估点有关的信息，包括相对于像素栅格的各评估点的位置、相关于像素栅格的边缘的角度、评估点位于曝光区域中的次数(即评估点被曝光的次数)、及至此时这个评估点所累积的曝光剂量。根据本发明的实施方式，任何两评估点之间的距离小于像素的一半，而这些评估点之间的距离均等间隔。换言之，评估点的选取方式满足奈奎斯特判据(Nyquist criterion)，而将被成像对象3022的取样频率高于两倍的原始信号频率(由像素栅格的频率表示)。在其他实施方案中，评估点的距离可选为像素的1/3、1/4或其他分数，只要满足奈奎斯特判据即可。
在方框3006中，此方法执行曝光以成像对象3022。在由方框3006执行的各曝光中，此方法进一步执行以下操作。首先，在方框3012中，此方法首先例如使用扫描线几何算法以填充对象3022的内部像素。这由图30b中阴影区域3030所示。应当注意，图30b所示实例假设图像从白色转换至黑色，其中多曝光剂量可在对象3022的边界内被接收。本领域技术人员应了解一种相类似但反相的操作方式可被执行以成像具有从黑色至白色的转换的对象。
在方框3014中，此方法检查对象的边缘像素并根据多个因子进行曝光调整，包括：相对于像素栅格的部分边缘像素的面积、相对于目标曝光剂量水平的目前曝光剂量水平、来自邻近像素的曝光影响、误差/失真校正的量、以及其他效能优化考虑。若像素主要是在对象的边缘(及其对应的评估点)外侧，例如是图30b的像素3025，相关评估点的抖动(dithering)针对大部分的曝光而被关闭。另一方面，若像素主要在对象的边缘(及其对应的评估点)内侧，例如是图30b的像素3027，相关评估点的抖动针对大部分的曝光打开(turnon)。
在方框3016中，此方法累积成像写入系统的曝光剂量。图30c和图30d示出此种曝光剂量从初始剂量水平至目标曝光剂量水平的累加。在图30c和图30d所示的情况下，虽然曝光剂量的总量是相同的(目标曝光剂量)，但通过针对每次曝光调整边缘像素使不同边缘转变效应可达成。从每次曝光的剂量的累加及使用提供反馈机制，以允许成像写入系统适应性地调整在被成像的对象边界上的成像轮廓(profile)，并同时确保能维持总目标曝光剂量。在方框3018，此方法移动像素栅格3026以用于后续曝光。此部分将配合图33a-33d进一步描述如下。
在方框3008中，确定预定目标曝光次数(count)是否已到达。若未到达目标曝光次数(3008_No)，此方法移至方框3006并执行另一曝光以成像对象3022。如此一来，多重曝光可被执行以为对象成像。或者，若已到达目标曝光次数(3008_Yes)，此方法移至方框3010，而对象的成像操作被终止。
根据本发明的实施方式，多重曝光可执行在对象上。此多重曝光可通过通过不同的SLM多次经过成像区域而被达成，以提供预定的曝光量至感兴趣的成像区域。在一实例中，约400次曝光可被执行于各成像位置，而每次的曝光剂量在每个评估点上被累积。通常，第一次曝光是任意的。对于后续的曝光，此方法比较成像位置上的累积剂量与成像位置的目标曝光剂量的分量(fraction)(N/400*总目标曝光剂量)。若累积剂量低于对象剂量，则像素针对此次曝光而会被打开。另一方面，若累积剂量高于对象剂量，则像素针对此次曝光会被关闭(turned off)。于后续曝光，此方法比较成像位置内的累积剂量与成像位置的目标曝光剂量的分量，通过已完成的曝光数按比例计算(对于400次中的N次曝光，与N/400*总目标曝光剂量做比较)。
根据本发明的实施方式，图30c与图30d示出调整边缘像素的不同实例。在图30c中，垂直轴代表曝光剂量的累积总量，而水平轴代表在对象3022成像过程中所供给的曝光的次数。此例中，曝光剂量线性的相对于曝光次数的增加而增加。在阶梯函数3032后，边缘的曝光剂量从初始剂量水平增加至目标曝光剂量水平。如此，模糊或平滑的转换可产生在将被成像对象的边缘上。应当注意总目标曝光剂量可在执行多重曝光前依实验、理论而被确定，或通过实验及理论分析综合确定。在其他作法中，早期曝光中的曝光剂量可相对于阶梯函数3032而过量(overshoot)或不足量(undershoot)。然而，随着曝光次数增加，此曝光剂量过量或不足量可在后续曝光中被校正，并随着曝光次数的终点而收敛至目标曝光剂量。
另一方面，在图30d中，曝光剂量的总量初始时缓慢的增加，接着在曝光的中段时相对快速的增加，接着在曝光的终点减慢，如阶梯函数3034所示。只要在结束时达到所要的目标剂量，此阶梯函数或任何其他阶梯函数可被使用。示例性的总目标剂量可为每平方厘米20毫焦(mJ/cm2)。
在图30c及图30d的实例中，每次曝光的临界比例(threshold ratio)可被控制。举例来说，在对象的边界，若像素主要在对象的边缘(及其对应的评估点)外侧，例如是图30b的像素3025，曝光的临界比例可设为较高值以产生较高的使像素可被关闭的机率。然而，若像素主要在对象的边缘(及其对应的评估点)内侧，例如是图30b的像素3027，曝光的临界比例可设为较低以产生较高的使像素可被打开的机率。在边缘(及其对应的评估点)大约落在像素中间的情况下，例如是图30b的像素3029，在大约一半的曝光中像素会被打开，在大约另一半的曝光中像素会被关闭。当像素栅格大部分的像素在内部时，通过调整临界值以有利于边缘像素的曝光，而非单纯地将边缘像素暴露在任何剂量低于对象值的中间曝光量之下，可在边缘上取得较锐利的成像轮廓。
图31a与图31b示出根据本发明的实施方式对评估点运算累加剂量的方法。通过考虑由像素及其邻近像素的曝光贡献度，此方法运算像素P 3102中评估点的累加剂量。在一实例中，在像素P 3102内的位置，来自紧接的邻近像素N1 3104及第二邻近像素N2 3106的剂量贡献度被确定并储存。一般而言，一个像素对其邻近像素的贡献度的波形形状相似于(Sin X/X)2，而贡献度在第二阶邻近像素N2 3106外侧处显著地减小。在图31a所示实例中，像素的宽度被选为1平方微米，而像素P 3102对其2μm远的邻近像素的贡献度视为可忽略的。在其他实施方式中，更高阶(3阶或更高)的像素P 3102的效应可基于成像写入系统所需的准确度而被考虑。
在图31a所示的实例中，像素可被进一步量化为像素的1/8粒度(granularity)，如子像素栅格3108所示，以在成像像素P 3102中考虑更精确的准确度。这些较精密的栅格点的各者的各邻近像素的剂量贡献度被预先运算，而于这些点的最近点(或一些最近的较精密栅格点的组合)的值，在累加评估点上的剂量时被使用。基于成像写入系统的准确度需求，可根据本发明的实施方式将像素P量化为1/16(如标号3110所示)、或其他更小的量化因子。
在成像对象之前，执行模拟以收集信息以产生一系列的查找表(lookup-table,LUT)。这些LUT被使用以在成像操作期间计算对象每次曝光的曝光剂量。在一个作法中，LUT可如下述方式来产生。如上文中相关于图31a所讨论的，像素的曝光可贡献至其第一级邻近像素(N1)及第二级邻近像素(N2)。使用量化像素的1/8粒度，各像素可进一步分割为64个子像素区域。再者，针对一个成像区域，400次曝光可被累加，而临界比例约是其总曝光强度的一半。因此，每次曝光可传送完整曝光量的1/800。假设每次曝光量精准度为2.5％(1/40)，则此方法需量化至全剂量的1/32,000，可由约15位来表示。15位取整值为16位，表示16位(2个字节)可被用于表示在64子像素位置的每个位置上的一个像素的剂量贡献度。换言之，对于成像过程中考虑的各评估点，5x5阵列像素被检查；各像素具有64子像素区域；而各子像素区域由2个字节所表示。如此，各个表可具有的大小约为3200个字节(25x64x2)。本领域技术人员应理解，为了达成不同的所需准确度，不同的阵列(如6x6、8x8等)像素可被考虑；可采用不同次数的曝光(如500、1000等)；可使用不同的精确度百分比(如1％、2％等)；可使用不同的位数(如20、21位等)表示64个子像素位置的各者。举例来说，对于21位表示一子像素区域的实例而言，64位的长字可被用于表示三个此子像素区域。取决于成像写入系统的所需准确度，可产生不同尺寸的对应的LUT。
对于图31a所示的实例，为了计算在每个评估点上的一曝光所贡献的剂量，使用传统作法需要25次表格查询，包括用于像素P 3102的邻近像素(N1及N2)的对照表。此作法可能耗时且消耗大量的处理功率。图31b示出根据本发明的实施方式的一种处理图31a的像素P的方法。在一种作法中，像素P 3102及其第一级邻近像素N1与第二级邻近像素N2可布置成五列，每列五个像素，如图31b所图示的3112、3113、3114、3115及3116。查找表3118可被安排的方式为各次的表格查询动作可接收一行五个像素的信息。应当注意在此作法中，并非对每个像素使用25个不同的表，而是大约100K字节(3.2Kx32)的合并表可被产生并一起用于采集5像素组的信息。在此方式中，执行表格查询的效率可增为5倍。
在另一作法中，LUT 3118可被安排为不同方式，使得各个表格查询动作可接收一列五个像素。在此作法中，像素P 3102及其第一级邻近像素N1及第二级邻近像素N2可被布置成为5行，每行五个像素(未示出)。为了存取查找表3118，部分的位址可由一行五个像素的位模式(bit pattern)得到。举例来说，10101的位模式可用于表示一行的五个像素，其中位值1可指示像素为打开(ON)，位值0可指示像素为关闭(OFF)，或基于设计工程师的实施方案选择而有相反定义。以此种五个像素的组安排的作法，各表格查询是较有效率的，因为能够同时采集五个像素的数据，而非如常规方法中仅对一个像素采集数据。
应当注意，评估点之间的距离实质上是相同的，且被选择为相互靠近彼此。将这些特性纳入考虑，图32示出根据本发明的实施方式通过处理一组评估点以成像对象的方法。于此例中，两对象3202及3204被成像，且参照至像素栅格3206。如上所述，由黑点表示的评估点沿着各对象的边缘而被选择。在一实施方案中，评估点可以四个点为一个组的方式被处理，而对应的查找表可被建立以用于处理特定形式的边缘。举例来说，查找表3208可被提供以用于处理水平边缘；查找表3210可被提供以用于处理垂直边缘；查找表3212可被提供以用于处理具有角度A的边缘；查找表3214可被提供以用于处理具有角度B的边缘等。由此实例可知，表的数量取决于多个因素，例如是将被成像的对象的形状(边缘的角度)。一般而言，参照表针对整个成像写入系统产生，并且各种复合表如表3208、3210、3212、3214被产生以用于处理不同的情况。
如图32所示，4个评估点一组可作为一个组被处理。以垂直方向的一组4个评估点的组为例，其可跨越约小于2像素的距离。应当注意，在一些情况下，一组4个评估点可跨越3个像素以上；而在这些情况下，此3个像素及其对应的邻近像素将考虑于4个评估点的组成像中。假设一个像素可被距离其2个像素远的邻近像素所影响。2个邻近像素可被附加在此4垂直评估点的各端上，以形成6至7个垂直像素一组的组。根据本发明的实施方式，用于垂直边缘的查找表可被产生以允许一次储存并采集4个垂直评估点的剂量贡献度。由于这些剂量贡献度的每一个可由16位所表示，此组4个垂直评估点可被合并以形成一个64位的长字，如标号3217所示。以此方式，为了运算用于成像的此组4个垂直评估点，约6至7个查找表被执行，相对于常规方式中各评估点可能需要5个查找表，此方式改进了约3倍。依以上叙述，本领域技术人员应知相类似的作法也可被应用以产生用于某种特定角度的表，如用于水平边缘的查找表3208、用于具有角度的边缘A的查找表3212、用于具有角度的边缘B的查找表3214等。用于水平边缘3208所形成64位长字的实例、用于具有角度的边缘A的查找表3212的64位长字的实例、及用于角度边缘B的查找表3214的64位长字的实例，分别显示为标号3216、3218、3219。
应当注意，各个64位的长字是以在模拟过程中各个16位单位不会溢出的方式而被建立。这是通过控制由16位字所表示的各剂量数值的缩放比例(scaling)而完成的。通过将4评估点的剂量贡献度封装(packing)在64位的长字中，表的大小增加4倍。以配合图31所述表为例，新表的大小可为400K字节(100Kx4)。也应当注意对象的边缘可能不会总是可被打散成4个评估点的组。为了处理靠近边缘的末端的剩余评估点，这些剩余评估点可仍然被处理为一组4个评估点，除了不被使用的那些评估点(“不关心的”评估点)不采取任何动作之外。举例来说，64位长字的上半部分不被使用而被遮住(mask out)。在特别的情况下，边缘出现奇怪的角度且没有特别的表被产生，边缘的评估点可被分成1个的组，而使用任何边缘角度的这些表进行模拟后，仅1个评估点被使用于各组的4个评估点。因此，仍可使用如上述方式处理此边缘，然一次仅1个评估点会被处理，而4个评估点中的3个会被忽略。在此特别情况下，非常小的百分比(也许是1％)的情况下会慢3倍，但特别的表仅需被产生以用于设计中所发现的一般的边缘角度。应当注意很重要的是控制查找表的大小使得查找表可被储存在高速缓存存储器中，以避免在模拟过程中从硬碟采集数据。举例来说，当处理水平角度时，用于水平边缘3208的查找表应被高速缓存；当处理垂直角度时，用于垂直边缘3210的查找表应被高速缓存。
减少在成像处理过程中产生的数据量是期望的。此部分很重要的原因在于可减少如图30a所示的在调整边缘像素3014及累加曝光剂量3016所耗费的时间，另外也可减少传送至各个SLM的数据传输量。图33a-33d示出根据本发明的实施方式的对成像对象进行优化的方法。在图33a所示的实例中，将被成像的对象3301及3303由像素栅格3302(为了清楚表示故未示出栅格，然此栅格类似于图30b所示的栅格)所参照。在其他实施方式中，一或多个对象可由像素栅格3302所参照，且可被同时处理。假设多个对象可占领像素栅格3302中的任何区域。在一实施方案中，像素栅格3302的宽度为768个像素，长度为1024个像素。在其他实施方案中，不同大小的像素栅格可被使用。对于第一次曝光，整个像素栅格的每一个像素位置被运算，而运算结果被储存。
在第一次曝光后，像素栅格3302以增量(Delta)X 3305的量水平移位、并以增量Y3307的量垂直移位。在一实施方案中，增量X 3305的量可为8.03个像素，而增量Y 3307的量可为0.02个像素。应当注意偏移(offset)的增量X与增量Y并非多个像素的整数。此作法意于在成像所有图边缘时达成一致性。若偏移量选为多个像素的整数，这些像素栅格会被彼此对齐。在此情况下，若边缘落在像素栅格上，会成像出一个锐利的边缘；然而若边缘落在像素栅格之间，会成像出一个模糊的边缘。以非整数的多个像素作为偏移量，当约400次曝光被覆加(overlay)与累加时，边缘以相类似的方式被成像，有不同的像素栅格位置，致使边缘有时会落在像素边界，有时会落在像素的其他位置中。此种抖动式像素平均法(jittered pixel averaging,JPA)提供子像素边缘位置的分辨率，以及对所有边缘有一致性的成像效果。
图33b示出像素栅格3302已通过增量X与增量Y而被移位，并示出如3304。应当注意为了示范的目的，此图式并非依比例绘制，且增量X与增量Y的量已被夸大。一般而言，像素栅格可被移位一个小数量，例如从一个像素位置(如图33a所示)至下一像素位置(如图33b所示)，使得针对前一次曝光执行的运算的大部分可用于目前曝光。因此，运算量可被减小。应当注意，即使在一些垂直移位之后，垂直移位仅0.02个像素，这在实际中可忽略的。在像素栅格3304中，最左侧的带(strip)3306(8.03x1024)中的像素被运算，因为此次可能为用于这些像素的曝光剂量最后一次被运算与调整(像素栅格中将被移出的像素)。最右侧的带3310(8.03x1024)也被运算，因为这些像素是新引入的，之前未曾被运算过(移入像素)。中间的带3308(约752x1024、斜线示出、也称为是重叠像素)从图33a所执行的前一次运算中被复制。由于中间的带3308并非在每次像素栅格被移位时重新运算，故成像写入系统的性能显著地增进。
图33c示出像素栅格3304已通过另一增量X与增量Y而被移位，且显示为3312。类似于图33b的情况，在像素栅格3312中，最左侧的带3314(8.03x1024)中的像素被运算，因为此次可能为用于这些像素的曝光剂量被运算与调整的最后一次。最右侧的带3318(8.03x1024)也被运算，因为这些像素新引入的，之前未曾被运算过。中间的带3316(约752x1024、斜线示出)从图33b所执行前一次运算中被复制。
图33d示出像素栅格3312已通过另一增量X与增量Y而被移位，且显示为3320。类似于图33c的情况，在像素栅格3320中，最左侧的带3322(8.03x1024)中的像素被运算，因为此次可能为用于这些像素的曝光剂量被运算与调整的最后一次。最右侧的带3326(8.03x1024)也被运算，因为这些像素新引进的，之前未曾被运算过。中间的带3324(约752x1024、斜线示出)由图33c所执行之前一次运算中被复制。在三次连续像素栅格移位后，此方法可重新开始并重复如图33a-33d所述的过程。
复制像素前一次曝光的一个好处在于，配合图30a所述的填入内部像素3012与调整边缘像素3014的过程可被跳过。再者，方框3016有关的运算可通过产生用来表示四次曝光的效果的另一剂量表而被优化，并提供恒定的像素数据与介于其间的已知增量X与增量Y的值。接着对于在一组四次曝光中维持不变的像素，单一组查找表可于方框3016中被执行，而非执行四组查找表。另外的好处在于，SLM的数据传送量可减少。如此一来，成像写入系统的总性能可被增进。因复制像素前一次曝光所导致的折衷(tradeoff)在于，二次曝光皆假设为具有相同的剂量，这表示调整边缘亮度的机会较少。然而，在具有约400次曝光的系统中，这相较系统性能的高增益对边缘分辨率而言是影响轻微的折衷作法(compromise)。
应当注意在连续三次移位之后，Y方向上移位的总量为0.06像素，此数量是可忽略的。X方向上移位的总量为24.09像素，而在像素栅格每次移位后这些像素被紧密的追踪且被运算。图33a-33d示出的系统实施连续的三次移位。应用相同的原理，本领域技术人员应知系统可被设计以实现不同次数的移位，例如一次、两次、四次或其他次数的移位。此外，不同增量X与增量Y的值，例如是增量X的8.10像素及增量Y的0.03像素可被使用。
相较于光子曝光的方式中并没有携带电荷，在高产出量的多带电粒子束成像系统中，成像作法可使用高电流密度及高闪光率。两者可产生出不希望见到的区域特征形状的失真或关键尺寸(CD)误差，而可能在一些特定特征形状下变得更严重。根据本公开内容的方面，区域特征CD误差的各种造成原因可有关于能量传送与带电粒子束的累加，包括但不受限于光束能量、光刻胶种类、光刻胶厚度、曝光时间(剂量)、显影时间、图案密度、及剂量曝光速率。
在一些实施方式中，本公开内容的MCB成像系统可被配置以解决造成区域特征CD误差的加热效应问题，此问题可以是与时间相关的。再者，本公开内容的MCB成像系统也可以被配置以解决带电粒子束的邻近效应问题，此问题可以是与时间较无相关的，但是由库仑斥力效应所造成的。这些问题皆可通过MCB成像系统而被减小，如下进一步述明。
根据本公开内容的方面，可引起特征定位误差的区域加热效应是因为不均匀的基板扩张，此效应可通过控制基板中的散热而被减轻。举例来说，用于降低区域加热效应的一种方法是对一给定数据图案执行多重曝光通道，其中每个曝光通道可具有较低的光束电流及有效的时间延迟，其功用如同在多个成像曝光通道之间的加热弛豫时间。
在比较单一通道曝光(使用全剂量电流)与四通道曝光(每通道使用较少量的电流但总剂量相同)，不同曝光通道的此两种方法之间所累加的曝光剂量的结果有很大不同。应当注意在使用多重曝光通道而各通道具有较少量电流的剂量中，可有效地降低区域加热效应。再者，在多带电粒子束成像系统中使用时间延迟可有效地降低特征CD误差，原因提供弛豫时间，如此反而允许热能散逸从而降低区域加热效应。
图33e示出根据本发明的实施方式的执行像素融合曝光的方法。在示例性实施方案中，各光束像素曝光已可以是相当低的光束电流剂量，原因为各特征可通过多次部分曝光的重叠而被形成，例如是20至200次之间的曝光。此方法本质上可具有较低的区域加热效应，因每次曝光可在较低的剂量下被处理。再者，MCB成像系统可被配置以通过分析目标特征的形状并间歇的在连续扫描曝光中选择性地打开/关闭特定的光束像素曝光，以进一步减小区域加热效应的问题，即，能基于所识别的可能具有区域加热效应而造成CD误差的特征的闪光率的进行调制。在此作法中，介于“打开”像素光束之间的弛豫时间可接着被“内置(built-in)”，而各个部分曝光剂量可被补偿以达成所需的标称剂量。应当注意此作法不会遭受可观的产出率损失，因为大量的像素光束可被统计上地分散在像素融合曝光过程中。
在扫描像素融合曝光实例中，一组像素光束可被指定以曝光特征的特定区域。举例来说，在产生扫描曝光的扫描过程中，连续的多个像素光束可被对应地打开。这些像素光束可被指定以曝光特征的区域，其中各像素光束可贡献标称曝光剂量的固定分量。在另一实例中，当确定有降低区域加热效应的需求时，在以曝光特征3336的一个区域时，标称曝光剂量的较大部分分量可被指定至各个“打开”的像素3332光束，但会“关闭”每隔一个像素3334光束。此作法有效地降低闪光率，或插入像素融合曝光的连续模式的时间延迟，以在各曝光之间允许弛豫时间而用于热散逸。对于另一实施方案，额外的时间延迟但配合标称剂量的较大分量用于各“打开”像素3342光束，但会有三个“关闭”像素3344。在其他实施方案中，不同的“打开”及“关闭”像素序列可被应用于曝光特征3346的不同区域，并配合束能量、光刻胶种类、光刻胶厚度、曝光时间、显影时间、图案密度、及剂量曝光速率的条件。
根据本公开内容的方面，不同像素扫描线可使用不同像素图案，例如示出于两组像素扫描线3352及3354。举例来说，在第一组像素扫描线3352中，第一像素扫描线可包括重复的像素图案“打开-关闭-关闭-关闭”并配合第一标称剂量，第二像素扫描线可包括重复的像素图案“打开-打开-打开-打开”并配合第二标称剂量，第三像素扫描线可包括重复的像素图案“打开-关闭-打开-关闭”并配合第三标称剂量，第四像素扫描线可具有与第三像素扫描线相同的像素图案与电子能量水平。此例显示MCB成像系统可被配置以打开或关闭像素，并在曝光一特征时供给任何预定能量水平(剂量)至任何像素。在图33e所示的实例中，MCB成像系统也可被配置以应用空间反置(spatially inverted)的像素图案，例如图案3354是3352的空间反置图案。不同曝光图案(诸如3352及3354)可分别被应用于特征的不同区域，诸如3356及3358。再者，图案3352可应用于第一扫描方向，图案3354可被应用于不同于第一扫描方向的第二扫描方向。如此，本公开内容的MCB成像系统可配置以通过使用多重通道而达成曝光的充分统计分布。在一些实施方案中，像素可使用单一MCB成像单元而被曝光。在一些其他实施方案中，像素可使用多个MCB成像单元而被曝光，这些MCB像成单元被配置成以一致(coherent)的方式运作。
当图像写入系统被建立时，不准确性的各种来源会被引入，如系统所用的各种元件的布置不准确性、透镜及其他光学元件的制造缺陷的不准确性。以下段落讨论根据本发明的实施方式确定并校正不准确性的多种方法。
为了确定图像写入系统的准确性，多种度量(measurement)被确定：1)邻近SLM之间的距离；2)DMD镜阵列的旋转量或倾斜量；及3)从SLM(DMD)至基板的光学放大/缩小的量。在一种作法中，已知图案放置在平台上且多种度量已被用于收集上述感兴趣的参数的数据。成像通过SLM的透镜而被取得，实际上相机像素的尺寸可被确定。为了量测SLM的旋转/倾斜，傅里叶(Fourier)转换执行于所收集的数据以确定旋转的角度。在另一作法中，预制校正基板可被放置在平台上并首先通过透镜相机从中央视点进行检查。接着，沿着用户定义的轴向以某种预定距离(例如增量X或增量Y)移动此平台，并重复通过各SLM的相机对预制校正基板进行的检查动作。
在系统参数已被量测完成后，此种数据可被用于校正系统的不准确性。在一种作法中，基板可通过对应的SLM被分为将被成像的多个区域。基于SLM之间100mm的间隔，系统提供充分的重叠于两邻近SLM之间，例如最高为数个微米，以确保基板的任何区域可通过对应地置换(displace)这些SLM的坐标空间中的图案而适当地受到覆盖。在另一作法中，当像素栅格放置在基板上时，像素栅格可被扩张或压缩以校正从SLM至基板的放大/缩小的变异。举例来说，若目标缩小倍率为10:1，10.1:1的缩小倍率已引入1％的变异至光路，而此变异可通过像素栅格而被补偿。在另一作法中，参考评估点的位置可被确定，接着，对应评估点的距离和/或角度可使用参考评估点及因实际系统所量测的不准确性的变异而被确定。应当注意此校正通常可影响对象的边缘，配合图30a所述的成像处理的基板工艺可维持相同。
除了系统组件的不准确性之外，失真也可通过透镜或投影机制的其他元件而被引入。根据本发明的实施方式，失真效应(诸如针垫失真(pin cushion distortion))可被描述为在极坐标中的位置，其中r以特定量被修改，例如r'＝r-0.02*r3。应当注意此作法的校正失真误差类似于校正缩放比例误差的作法。在两种情况下，为了确定边缘(或评估点)位于哪个像素，此方法需量测像素的尺寸，因像素的尺寸可能因几何变异及其他效应而有些许改变。
实际情况中，失真的总量与成像写入系统所用的透镜的质量有关，高质量透镜产生较低的失真。此失真可在设计过程通过模拟而被确定，或在制成透镜后通过量测而确定。在一个作法中，成像写入系统可使用相当高质量透镜并应用此处所述的方法以校正相当小量的失真。为了校正因失真所致的误差，此系统首先确定失真的函数，接着应用成像对象时的失真的反向函数以校正失真。应当注意，此校正失真的作法可应用至其他形式及形状的失真，只要失真函数可被取得而反向函数可被产生以校正失真。此作法将进一步配合图34a说明如下。
图34a示出根据本发明的实施方式的对光学成像写入系统进行校正的方法。在图34所示的实例中，标号3402表示简化的像素栅格，标号3404表示失真的像素栅格。标号3406表示将被成像的对象，标号3408表示用于校正对象3406的失真的反向函数。应当注意，靠近中央处，失真像素栅格3404的中心方形(center square)实质上相同于原始像素栅格3402。然而，在拐角处，失真像素栅格的“方形”看起来更像不规则四边形。本领域技术人员应知其他形式及形状的像素栅格也可被使用，例如是尺寸为1024x768像素的矩形像素栅格。
应当注意，像素栅格3402描述一个将以一个SLM进行成像的区域、或描述一个将以此SLM进行成像的区域的一部分。在SLM所操控的不同曝光中，由像素栅格所述的区域可相对于SLM及其曝光区域的位置而被四处移动。因此，失真的形状可视SLM及曝光的位置而改变。一般而言，靠近中央的区域失真较小，但靠近拐角的区域失真较大。
如图34所示的实例，为了对对象3406取样，系统将对象的坐标转换为SLM阵列的坐标，并由对象3406至3408的转换所表示。实质上，系统采用对象3406的形状，并以反向方向提供失真(由3408所表示)，接着，SLM的失真透镜(其可看见失真的针垫3404形式的原始像素栅格3402)可被用以成像对象。
如图30a及图30b所述，评估点沿着对象3406的边缘而被选取。圆形区域3409示出小部分的边缘3406及其对应的反向函数3408。标号3410表示沿着对象3406的四个评估点，标号3412表示对应的四个评估点将落在沿着反向函数3408处。环形区域3409系被放大且示出于图34的右侧。
应当注意对于4个评估点的这些组而言，其间的间隔由透镜最大分辨率的奈奎斯特(Nyquist)定理所确定。通常，评估点之间的间隔可为像素的分量，诸如像素的1/2或1/3等。在这些情况下，失真可更小于像素的分量。遍及四个评估点的距离范围，失真可能是非常小的，例如为像素的1/25的等级，而因失真所致的四个评估点的曲率是可忽略的。
如图34a的圆圈所示(图示并未依比例绘制，失真被夸大)，左侧上沿着垂直线3414的四个示例性评估点可被映射至右侧上沿着失真线3416的四个评估点，以形成失真函数的反函数。对应地，垂直线的中央点3418映射至失真线的中央点3420，其作用如同失真线的四个评估点的参考点。应当注意图34a已夸大偏离失真线的评估点的偏差量。根据本发明的实施方案，偏差量非常小，通常小于从基准中央点3420远离约像素的百分之0.1。以上述结构，此组四个失真评估点可使用如上述图30至图33所述方法而被运算。
根据本发明的实施方式，如图31a所述以1/8像素的量化方式考虑此组四个评估点，若失真为像素的1/25，且中央点对应(snap to)于像素栅格的1/8，产生的误差为像素的1/16。以不同SLM及曝光位置通过多重曝光进行成像的过程中，存在这些误差相互抵消的趋势。举例来说，在一些曝光中，SLM可能会倾斜于一个方向上，而在另些曝光中，SLM可能会倾斜于另一方向上。如此，成像可获得平滑的边缘。换言之，除了这些误差小到足以被视为可忽略的情况之外，这些误差还可被平均掉。在确定此4个评估点落于哪个像素栅格的1/8的过程中，校正使用失真的4个评估点3420的中央的新位置而被进行。应当注意在此例中，中央点3420可垂直或水平移位。
图34b示出根据本发明的实施方式的经像素融合曝光应用于多带电粒子束邻近效应校正的方法。根据本公开内容的多个方面，邻近效应校正方法需要因一个点或像素曝光而沉积在电子光刻胶层中的能量密度轮廓的准确知识。一般而言，此轮廓为系统设定的函数。假设是平面且均匀的基板，此轮廓的特性之一在于形状可不与剂量以及位置相关。此轮廓可估算为两个表示前向及背向散射电子的高斯分布(Gaussian distributions)之和
f(r)＝C1exp(-(r/B1)2)+C2exp(-(r/B2)2)
。C1、C2、B1、和B2为常数，r为从电子入射点起算的距离。一种作法为将其表示如下：
Figure BDA0001108342660000351
其中η为背向散射能量与前向散射能量的比例，α为前向散射范围参数，β为背向散射范围参数。上述等式可被正规化(normalized)，致使η为背向散射能量与前向散射能量的比例，α为前向散射范围参数，β为背向散射范围参数。上述等式可被正规化使得
Figure BDA0001108342660000352
在一些实施方式中，由于能量沉积轮廓提供单一像素(点)曝光的响应(response)，电路图案的曝光可通过卷积(convolution)而以数学表示如下：
Figure BDA0001108342660000353
其中E(x,y)为沉积于光刻胶上的能量，f(r)为点曝光轮廓而d(x,y)为沉积函数的输入剂量。显影成像E’(x,y)可从E(x,y)计算如下：
Figure BDA0001108342660000361
其中τ为实验上确定的显影临界值。E’(x,y)＝0及E’(x,y)＝1分别表示未显影及已显影的光刻胶。
根据本公开内容的方面，小像素尺寸可被使用以通过使用初始形状(如矩形)的累积分布函数(cumulative distribution function)而取得准确的成像。再者，存储器需求可通过分割总曝光量为两个成份而被降低，一部分缘于锐利且短程的前向散射成份(由于局部曝光)；另一部分缘于平坦且长程的背向散射成份(由于全区曝光)。局部曝光可在关键感兴趣点附近于小窗口中被评估，而全区曝光可在较大(coarser)的栅格中被评估而不需牺牲大量的准确性。
请参照图34b，上半部成像显示不需应用邻近效应校正的技术的测试图案。如此，在测试图案中有多个未处理区域，标示为标号3422、3424、3426、3428及3430。另一方面，通过应用此处所述的邻近效应校正，下半部成像显示先前未处理处已获得处理，标示为标号3432、3434、3436、3438及3440。
根据本公开内容的方面，三种方法可被应用于邻近效应校正，也就是背景校正曝光、形状修正及剂量修正。举例来说，在剂量修正中，不同剂量可应用至各个像素。在一个作法中，MCB成像系统可被配置以实例如配合图30c及图30d所述的剂量校正演算法，以确定各像素的剂量。令Qj为应用至像素j的剂量，令N为像素的总量。像素i上的总能量为：
Figure BDA0001108342660000362
其中
Figure BDA0001108342660000363
其中rij为i及j的像素中心之间的距离。此等式可对所有i以矩阵表示法重写如下：.
[Ei]＝[Rij][Qj]
以矩阵运算解上述的等式可获得邻近效应的校正图案。
图34c示出根据本发明的实施方式的将像素融合曝光应用于多带电粒子束邻近效应校正的另一方法。在形状修正的一些实施方案中，单一剂量可用于电路特征。在一些其他实施方案中，多重剂量可被使用于电路特征。图案成像所获得的形状可被修正，使得显影成像相当相似于所需成像。举例来说，图案可被分割为矩形电路元件。各个电路元件接着可被各自调整。在一个特定实施方案中，各矩形可被置换为对应的内部最大矩形(innermaximal rectangle,IMR)，如图34c所示。请参照图34c，上半部成像显示未以形状修改进行曝光的矩形电路元件3442。因此，所产生的曝光成像3452可含有不准确性(相对于矩形)，而显示为标号3444、3446、3448及3450。下半部成像显示相同的矩形电路元件3442，但以形状修改进行曝光，并使用内部最大矩形3462。如此，所产生的曝光成像3464相较上半部成像的曝光成像3452，含有较少不准确性。
接着，在不同电路元件之间的相互效应可被校正。面对其他电路元件的各边缘可被调整，使得边缘的中间点可等于实验所确定的显影临界值。接着，电路元件的形状可在关键点被修改，诸如介于邻近矩形之间的结点(junction)，如图34d所示。
图34d示出根据本发明的实施方式的将像素融合曝光应用于带电粒子束邻近效应校正的又一方法。图34d所示的实例中，为了达成如右侧所示的结果曝光成像3470，一种作法是将电路特征分割为两个或多个矩形电路元件(3472及3474)、应用对应IMR至各个矩形电路元件(3473及3475)、识别过度曝光可能发生的关键区域3476、从两个或多个矩形电路元件移除部分内部3478。如此，通过应用上述方法，背向散射问题可实质上被降低，如右侧显示的所产生的曝光成像3470。
本发明的实施方式不仅适用且有利于FPD制造及FPD掩模的制造(即在玻璃基板上形成独一无二或原尺寸工艺的精密复制的成品)，也适用且有利于集成电路、计算机制作全息图(computer generated holograms,CGH)、印刷电路板(PCB)的制造，以用于微尺度与中尺度的大型成像显示应用。
本发明的实施方式进一步适用且有利于无掩模的平板印刷术工艺，诸如可将所要写入的掩模数据图案直接写入基板。以此方式，可省去掩模成本并免除相关问题。本发明的实施方式使得无掩模式曝光方法的曝光工具的产出量超越第十代及第十代以上的基板所需的产出量。更重要者，本发明的设计可改善工艺窗口，进而确保较佳的平板印刷术良率。
以上虽通过不同的功能单元及处理器阐明本发明的实施方式，但所述功能显然可于不同的功能单元与处理器间以任何适当的方式分配而不背离本发明的精神与范围。举例而言，由不同处理器或控制器执行的功能可改由同一处理器或控制器完成。因此，本文在提及特定功能单元时，指可提供所述功能的适当作法，而非指特定的逻辑或实体结构或组织。
本发明可以任何适当形式实现，包括硬件、软件、固件或其任一组合。本发明的部分内容可视需要而实现为可由一或多个数据处理器和/或数字信号处理器执行的计算机软件。本发明任一实施方式中的元件，其实体、功能及逻辑均可以任何适当方式实施。所述功能可以单一单元或多个单元实现，抑或实现为其他功能单元的一部分。因此，本发明可由单一单元实现，或将其实体与功能分配至不同的单元与处理器。
本领域技术人员应可明了，本文所公开的实施方式可以以多种方式修改及组合，但仍保留本发明的基本机构及方法。为便于解释说明，前文针对特定实施方式加以说明。然而，以上说明并未穷尽所有可能的实施方式，也未将本发明限缩于本文所公开的特定形态。本领域技术人员在参阅以上说明后，或可想到多种修改及变化的方式。之所以选择并描述特定实施方式，是为阐释本发明的原理及其实际应用，使本领域技术人员得依特定用途进行修改，以善用本发明及各种实施方式。

Claims (13)

1.一种用于在平板印刷术制造工艺中处理图像数据的方法，所述方法包括：
提供平行成像写入系统，其中所述平行成像写入系统包括多个多带电粒子束成像单元，所述多个多带电粒子束成像单元布置为一或多个平行阵列；
接收将被写入至基板的掩模数据图案；
处理所述掩模数据图案，以便形成对应至所述基板的不同区域的多个分区掩模数据图案；
识别在所述基板的区域中将通过对应多带电粒子束成像单元成像的一或多个对象；以及
通过控制所述多个多带电粒子束成像单元以平行地写入所述多个分区掩模数据图案，执行多重曝光以使所述基板的所述区域中的所述一或多个对象成像，其中执行多重曝光以使所述一或多个对象成像进一步包括：使用具有第一电子能量水平的第一剂量，选择性地曝光第一组像素位置；以及使用具有第二电子能量水平的第二剂量，选择性地曝光第二组像素位置，其中以第一扫描方向曝光所述第一组像素位置；以第二扫描方向曝光所述第二组像素位置；其中所述第一扫描方向不同于所述第二扫描方向；并且其中所述第一电子能量水平不同于所述第二电子能量水平。
2.根据权利要求1所述的方法，其中执行多重曝光以使所述一或多个对象成像包括：
使用像素栅格指称所述一或多个对象；
使用所述像素栅格执行对所述一或多个对象的曝光；
(a)使所述像素栅格相对于所述一或多个对象以预定增量移位至下一像素栅格位置；以及
(b)使用所述下一像素栅格位置执行对所述一或多个对象的曝光；以及
重复步骤(a)及(b)直到达到目标曝光次数。
3.根据权利要求2所述的方法，其中使用所述像素栅格执行对所述一或多个对象的曝光包括：
填充所述一或多个对象的内部像素；
根据所述像素栅格，调整对边缘像素的曝光；以及
根据所述像素位置处接收的曝光剂量，累加每个像素位置处的剂量。
4.根据权利要求2所述的方法，其中使所述像素栅格以预定增量移位包括：
使所述像素栅格相对于所述基板沿水平方向以非整数数量的像素移位；以及
使所述像素栅格相对于所述基板沿垂直方向以非整数数量的像素移位。
5.根据权利要求2所述的方法，其中使用所述下一像素栅格位置执行对所述一或多个对象的曝光包括：
识别所述下一像素栅格中的第一区域，其中所述第一区域中的像素的所述曝光剂量是按将移出的像素计算；
识别所述下一像素栅格中的第二区域，其中所述第二区域中的像素的曝光剂量是通过将先前像素栅格计算为重叠像素来得到；以及
识别所述下一像素栅格中的第三区域，其中所述第三区域中的像素的曝光剂量是按最近所移入的像素计算。
6.根据权利要求1所述的方法，其中执行多重曝光以使所述一或多个对象成像进一步包括以下至少之一：
使用所述多带电粒子束成像单元中的一个执行多重曝光；或者
使用所述多带电粒子束成像单元中的一组执行多重曝光。
7.一种用于在平板印刷术制造工艺中处理图像数据的系统，所述系统包括：
平行成像写入系统，其中所述平行成像写入系统包括多个多带电粒子束成像单元，所述多个多带电粒子束成像单元被布置为一或多个平行阵列；
控制器，所述控制器被配置成控制所述多个多带电粒子束成像单元，其中所述控制器包括：
用于接收将被写入至基板的掩模数据图案的逻辑；
用于处理所述掩模数据图案以形成对应至所述基板的不同区域的多个分区掩模数据图案的逻辑；
用于识别在所述基板的区域中将通过对应多带电粒子束成像单元成像的一或多个对象的逻辑；以及
用于通过控制所述多个多带电粒子束成像单元以平行地写入所述多个分区掩模数据图案来执行多重曝光以使所述基板的所述区域中的所述一或多个对象成像的逻辑，其中用于执行多重曝光以使所述一或多个对象成像的逻辑进一步包括：用于使用具有第一电子能量水平的第一剂量，选择性地曝光第一组像素位置的逻辑；和用于使用具有第二电子能量水平的第二剂量，选择性地曝光第二组像素位置的逻辑，其中以第一扫描方向曝光所述第一组像素位置；以第二扫描方向曝光所述第二组像素位置；其中所述第一扫描方向不同于所述第二扫描方向；并且其中所述第一电子能量水平不同于所述第二电子能量水平。
8.根据权利要求7所述的系统，其中用于执行多重曝光以使所述一或多个对象成像的逻辑包括：
用以使用像素栅格指称所述一或多个对象的逻辑；
用以使用所述像素栅格执行对所述一或多个对象的曝光的逻辑；
(a)用于使所述像素栅格相对于所述一或多个对象以预定增量移位至下一像素栅格位置的逻辑；以及
(b)用于使用所述下一像素栅格位置执行对所述一或多个对象的曝光的逻辑；以及
用于重复步骤(a)及(b)直到达到目标曝光次数的逻辑。
9.根据权利要求8所述的系统，其中用以使用所述像素栅格以执行所述一或多个对象的曝光的逻辑包括：
用于填充所述一或多个对象的内部像素的逻辑；
用于根据所述像素栅格调整对边缘像素的曝光的逻辑；以及
用于根据所述像素位置处接收的曝光剂量累加在每个像素位置处的剂量的逻辑。
10.根据权利要求8所述的系统，其中用于以预定增量移位所述像素栅格的逻辑包括：
用于使所述像素栅格相对于所述基板沿水平方向以非整数数量的像素移位的逻辑；以及
用于使所述像素栅格相对于所述基板沿垂直方向以非整数数量的像素移位的逻辑。
11.根据权利要求8所述的系统，其中用于使用所述下一像素栅格位置执行对所述一或多个对象的曝光的逻辑包括：
用于识别所述下一像素栅格中的第一区域的逻辑，其中所述第一区域中的像素的所述曝光剂量是按将移出的像素计算；
用于识别所述下一像素栅格中的第二区域的逻辑，其中所述第二区域中的像素的曝光剂量是通过将先前像素栅格计算为重叠像素来得到；以及
用于识别所述下一像素栅格中的第三区域的逻辑，其中所述第三区域中的像素的曝光剂量是按最近所移入的像素计算。
12.根据权利要求9所述的系统，其中用于调整对多个边缘像素的曝光的逻辑包括：
用于针对所述像素栅格根据部分边缘像素的区域来调整对部分边缘像素的曝光的逻辑；
用于针对目标曝光剂量水平调整曝光剂量水平的逻辑；
用于针对误差校正的量调整曝光剂量水平的逻辑；
用于调整曝光的临界值以对期望剂量累加函数建模的逻辑。
13.根据权利要求7所述的系统，其中用于执行多重曝光以使所述一或多个对象成像的逻辑进一步包括以下至少之一：
用于使用多带电粒子束成像单元中的一个执行多重曝光的逻辑；
用于使用多带电粒子束成像单元中的一组执行多重曝光的逻辑。
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