CN106575604B - 用于3d图案成形的数字灰色调光刻 - Google Patents

用于3d图案成形的数字灰色调光刻 Download PDF

Info

Publication number
CN106575604B
CN106575604B CN201580040272.7A CN201580040272A CN106575604B CN 106575604 B CN106575604 B CN 106575604B CN 201580040272 A CN201580040272 A CN 201580040272A CN 106575604 B CN106575604 B CN 106575604B
Authority
CN
China
Prior art keywords
dose
predetermined
tone
substrate
photoresist layer
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
CN201580040272.7A
Other languages
English (en)
Other versions
CN106575604A (zh
Inventor
克里斯多弗·丹尼斯·本彻
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Applied Materials Inc
Original Assignee
Applied Materials Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Applied Materials Inc filed Critical Applied Materials Inc
Publication of CN106575604A publication Critical patent/CN106575604A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN106575604B publication Critical patent/CN106575604B/zh
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F7/00—Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/0037—Production of three-dimensional images
    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F1/00—Originals for photomechanical production of textured or patterned surfaces, e.g., masks, photo-masks, reticles; Mask blanks or pellicles therefor; Containers specially adapted therefor; Preparation thereof
    • G03F1/36—Masks having proximity correction features; Preparation thereof, e.g. optical proximity correction [OPC] design processes
    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F7/00—Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/20—Exposure; Apparatus therefor
    • G03F7/2022—Multi-step exposure, e.g. hybrid; backside exposure; blanket exposure, e.g. for image reversal; edge exposure, e.g. for edge bead removal; corrective exposure
    • G03F7/203—Multi-step exposure, e.g. hybrid; backside exposure; blanket exposure, e.g. for image reversal; edge exposure, e.g. for edge bead removal; corrective exposure comprising an imagewise exposure to electromagnetic radiation or corpuscular radiation

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
  • Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
  • Manufacturing Optical Record Carriers (AREA)

Abstract

本文描述一种处理基板的方法。所述方法包括将基板定位于阶台上，阶台与无掩模直写图案产生器相关联。基板具有形成于其上的未显影、未曝光的光刻胶层。光刻胶层具有多个写入像素位置。所述方法包括将预定用量的电磁能从图案产生器传送至每个写入像素位置。第一预定用量是全色调用量，且第一预定用量被传送到至少一个写入像素位置。第二预定是部分色调用量，且第二预定用量被传送到至少一个写入像素位置。第三预定用量是部分用量或零色调用量。第三预定用量被传送到至少一个写入像素位置，且第三预定用量不同于第二预定用量。

Description

用于3D图案成形的数字灰色调光刻
技术领域
本公开内容的实施方式大体涉及用于微光刻图案化的设备与方法，且更特定而言涉及用于具有所施加的光刻胶膜的大基板的微光刻图案化。
背景技术
大面积基板通常用于支撑电子器件中使用的电学特征。在一些情况中，当制造用于有源矩阵显示器(比如计算机、触摸面板装置、个人数字助理(PDA)、手机、电视显示屏及类似物)的平面板时，使用大面积基板。一般来说，平面板可包括夹于两板之间而形成像素的一层液晶材料。在使用期间，当来自电源的功率被施加于液晶材料时，在像素位置处穿过液晶材料的光量可被精确地控制，从而能够产生图像。
在一些情况中，微光刻技术用于产生电学特征，所述电学特征被并入作为形成像素的液晶材料层的部分。根据此技术，由轨迹或涂布机系统施加辐射敏感光刻胶以形成层于基板表上以通常产生次毫米厚度的光刻胶于基板的至少一个表面上。
对于更便宜、更大且更高效能的电子器件的需求持续增加。需要带有更小且更均匀特征的更大基板以满足对于这些电子器件的需求。然而，当前方法可能是昂贵且耗时的。因此，需要新方法以更精确地产生更小且更均匀的图案于大基板上。
发明内容
本文揭露的实施方式包括将写入射束导向设置于未曝光、未显影的光刻胶层上的写入像素位置以改变显影的光刻胶层的不同预定位置处的厚度。本文揭露的实施方式允许简化基板处理。
本文揭露的实施方式包括一种处理基板的方法。所述方法包括将基板定位于阶台上，所述阶台与无掩模直写图案产生器相关联。基板具有形成于其上的未显影、未曝光的光刻胶层。光刻胶层具有多个写入像素位置。所述方法亦包括将预定用量的电磁能从图案产生器传送至光刻胶层的每个写入像素位置。第一预定总用量是全色调用量(full tonedose)，且第一预定用量被传送至第一组写入像素位置。第二预定总用量是部分色调用量(fractional tone dose)，且第二预定用量被传送至第二组写入像素位置。第三预定总用量是部分用量或零色调用量(zero tone dose)。第三预定用量被传送至第三组写入像素位置，且第三预定用量不同于第二预定用量。全色调用量、部分色调用量与零色调用量可平行传送(即实质同时)。
本文揭露的实施方式包括一种处理基板的方法。所述方法包括将基板定位于阶台上，所述阶台与无掩模直写图案产生器相关联。基板具有形成于其上的未显影、未曝光的光刻胶层。光刻胶层具有多个写入像素位置。所述方法亦包括将预定用量的电磁能从图案产生器传送至光刻胶层的每个写入像素位置。第一预定总用量是全色调用量，且第一预定用量被传送至第一组写入像素位置。第二预定总用量是部分色调用量，且第二预定用量被传送至第二组写入像素位置。第三预定总用量是部分用量或零色调用量。第三预定用量被传送至第三组写入像素位置，且第三预定用量不同于第二预定用量。部分色调用量可跨基板变化以对制造非均匀性进行补偿。对于一些部分，部分用量可基于反馈控制回路而调整，反馈控制回路调整部分色调用量跨基板的平均量(mean)或分布。
本文揭露的实施方式亦包括图案产生器。所述图案产生器包括阶台，所述阶台被配置而在多个写入周期的各个写入周期期间将基板支撑于多个写入周期区域位置中。图案产生器亦包括写入射束致动器，所述写入射束致动器被配置而将多个写入射束的每个写入射束独立引导至设置于基板的光刻胶上的写入像素位置。图案产生器亦包括计算机处理器，所述计算机处理器被配置而根据个别写入像素位置处的色调用量数据调整用于个别写入像素位置的传送的写入用量。
附图说明
为了能够详细了解本公开内容实施方式的上述特征，可通过参考实施方式获得以上简要概述的本公开内容的实施方式的更特定的描述，一些实施方式示于附图中。然而，值得注意的是，附图只绘示了本公开内容的典型实施方式，因此不应被视为对本公开内容范围的限制，因为本公开内容的实施方式可允许其他等效的实施方式。
图1是根据一个实施方式的图案产生器的代表实施方式的俯视透视图。
图2是根据一个实施方式的图1的图案产生器的俯视示意透视图。
图3是图2的写入射束机构的实施方式的俯视示意透视图，所述写入射束机构包括根据一个实施方式的空间光调制器。
图4A与4B是根据一个实施方式的曝光用量对停滞时间(dwell time)的图形表现。
图5A与5B是图2的写入机构的俯视示意透视图，所述写入机构根据一个实施方式使用不同停滞时间写入图案的代表图案特征。
图6是根据一个实施方式用图1的图案产生器将图案写于基板上的代表过程的流程图。
图7A至7C根据一个实施方式绘示在图6方法的不同阶段期间的基板。
为便于理解，在可能的情况下，使用相同的标号表示各图共用的相同元件。可以考虑，一个实施方式中的元件和特征可有利地并入其它实施方式中而无需赘述。
具体实施方式
现在将详尽地参考实施方式，其中一些示例绘示于附图中，附图示出了一些而非全部实施方式。事实上，这些构思可体现于诸多不同形式中且在此不应理解为限制；相反，提供这些实施方式以使得此公开内容会满足适用的法规要求。将尽可能使用相同标号表示相同元件或部分。
器件设计师可能渴望在层或基板上的不同预定位置处控制蚀刻层或基板到不同深度。换句话说，器件设计师可能寻求于基板和/或于基板上形成的一或多个层中形成三维图案。例如，器件设计师可能想要于金属线上的介电层中形成第一深度的沟槽。设计师亦可能想要形成过孔或触点于沟槽中以形成与金属线的连接。本文揭露的实施方式提供精确控制基板上不同位置处的蚀刻深度的高度可调整且具有成本效益的方法。更特定而言，本文揭露的实施方式提供一种无掩模光刻技术，其中图案产生器将光刻胶层的不同位置暴露于不同曝光用量。每个位置处的曝光用量可被预先确定以形成所需的三维图案于光刻胶层中。光刻胶层的受控与变化的用量允许将所需的三维图案蚀刻于基板和/或基板上的一或多个层中。
如本文所使用的，术语“色调用量”是指被传送到特定写入像素位置的电磁辐射的用量。色调用量可以是全色调用量、部分色调用量、半色调用量或零色调用量。如本文所使用的，术语“全色调用量”是指在使光刻胶层显影之后，足以清除约100％的光刻胶层的电磁辐射的用量。如本文所使用的，术语“半色调用量”是指在使光刻胶层显影之后，被配置为清除约50％的光刻胶层的电磁辐射的用量。如本文所使用的，术语“部分色调用量”是指在使光刻胶层显影之后，被配置为清除少于约100％但多于约0％的光刻胶层的电磁辐射的用量。半色调用量是部分色调用量的一个类型。如本文所使用的，术语“零色调用量”是指在使光刻胶层显影之后，足以清除约0％光刻胶层的电磁辐射的用量。
图1是可用于实施本文揭露的实施方式的图案产生器122的代表实施方式的俯视透视图。图案产生器122可以是多射束图案产生器。如图所示，图案产生器122是无掩模图案产生器。本文揭露的实施方式亦可由其他图案产生器实行。如图所示，写入机构127相对于阶台126安装。写入机构127可包括光源228A、228B、写入射束致动器230、计算机处理器232和光学装置234(示于图2)。基板S可由阶台126支撑。基板S可具有形成于其上的光刻胶层140。例如，光刻胶层140可以是基板S上的最外层。光刻胶层140可以是未显影的光刻胶层。阶台126可相对于写入机构127移动基板S以形成图案124于光刻胶层140上。
在一些实施方式中，基板S可包括石英。在其他实施方式中，基板S可包括玻璃。例如，可使用石英基板S作为平板显示器的部分。基板S可包括第一表面120，第一表面120具有矩形形状。所述矩形形状可具有至少2.4米的长度L与至少2.1米的宽度W。在此方法中，基板S的第一表面120可支撑具有尺寸特征的图案124，图案124与电子电路相关联。
图案124可通过在光刻胶层140中写入图案124形成，比如使用写入机构127写入。光刻胶层140对辐射敏感且可以是正光刻胶或负光刻胶，此表示在图案124被写入光刻胶层140之后，光刻胶层140的暴露于辐射的部分会对施加于光刻胶层140的光刻胶显影剂分别是可溶的或不可溶的。光刻胶层140的化学组成决定光刻胶层140会是正光刻胶还是负光刻胶。例如，光刻胶层140可包括重氮萘醌(diazonaphthoquinone)、苯酚甲醛树脂、聚(甲基丙烯酸甲酯)、聚(甲基戊二酰亚胺)和SU-8中的至少一个。在此方法中，图案124可产生于基板S的第一表面120上以形成电子电路。光刻胶层140可具有例如介于约20纳米(nm)与约2微米(μm)之间的厚度。在其他实施方式中，所述厚度可小于约20nm或大于约2μm。
图2是根据一个实施方式的图案产生器122的代表性写入机构127的俯视示意透视图。图案产生器122包括阶台126与写入机构127。阶台126可包括至少一个支撑表面236以支撑基板S于z方向上。阶台126可在x方向和/或y方向上以速度VXY移动以提供基板S与写入射束致动器230之间的移动。所述移动允许在至少一个写入周期WC期间，图案124的部分被写入射束225(1)-225(N)写入。于写入周期WC1、WC2……WCN中写入的图案124的部分分别被示为WCZL1、WCZL2……WCZLN。写入周期WC1、WC2……WCN的每个写入周期可以至少15千赫兹(KHz)的速度写入。阶台126的路径可以是例如蛇形形状以将图案124完全写入光刻胶层140中。阶台126亦可包括电动机(未图示)以提供移动。在此方式中，基板S可于图案124的写入期间定位。
阶台126亦可包括定位装置238以确定写入期间阶台126与基板S的位置。在一个实施方式中，定位装置238可包括干涉仪240。干涉仪240可包括激光器242以发射激光束244，激光束244由光学部件246A、246B、246C引导至阶台126的相邻边248A、248B。可提供关于阶台126在x方向和/或y方向上的位置改变的来自定位装置238的数据至计算机处理器232。
为确保可相对于阶台126确定基板S的位置，定位装置238亦可包括校准摄影机250。校准摄影机250可包括光学传感器(例如电荷耦合装置)以读取基板S上的至少一个校准标志252以将基板S注记(register)于阶台126和写入射束致动器230。校准摄影机250可耦接至计算机处理器232以有助于确定基板S上的图案124。如此一来，一旦基板S可经由校准摄影机250注记，则可确定基板S相对于阶台126的位置。
图案产生器122包括光源228A、228B。在图2所示的实施方式中，光源228A、228B包括朝向写入射束致动器230发射光254的至少一个激光器。光源228A、228B可被配置而发射与光刻胶层140的使用一致的一或多个波长的光254。例如，所述波长可小于或等于405nm。在此方式中，写入射束致动器230可被提供电磁能，所述电磁能将作为写入射束225(1)-225(N)而被引导至光刻胶层140上的写入像素位置WPL(后面相对于图5A与5B论述)。
写入射束致动器230可以是例如空间光调制器256(SLM)。SLM 256包括镜358(1)-358(N)(图3)。镜358(1)-358(N)可由来自计算机处理器232的信号独立控制。SLM 256可以是例如Dallas,Texas的Texas Instruments Incorporated(德州达拉斯市的德州仪器公司)所制的DLP9500型的数字镜装置。镜358(1)-358(N)可以例如排列成1920列与1080行。在此方式中，光254可由镜358(1)-358(N)而偏转至光刻胶层140。
图3是根据一个实施方式的写入射束机构127的实施方式的俯视示意透视图。SLM256的镜358(1)-358(N)的每一个可被配置为能够从各自的无效位置(inactive position)360B独立致动(或数字控制)到各自的有效位置(active position)360A以反射光254的个别部分到基板S。镜358(1)-358(N)的每一个可在有效位置360A时反射光254的部分至基板S，并且在无效位置360B时，少于此反射部分的百分之五被反射至基板S。光254的能量可跨写入周期区域位置WCZL1-WCZLN的各个写入周期区域位置中的图案124沉积。写入周期区域位置WCZL1-WCZLN可如图2所示地重叠。在此方式中，图案124的特征可由多个写入周期WC决定以减少定位误差，因为在任何单一写入周期WC中传送至基板S的电磁能与在其他写入周期WC中传送的电磁能平均以形成图案124。
图案产生器122亦包括计算机处理器232。计算机处理器232可由色调用量数据和接收自定位装置238的位置数据确定在每个写入像素位置WPL1-WPLN处的总色调用量。可在一或多个写入周期WC传送在每个写入像素位置WPL1-WPLN处的总色调用量。计算机处理器232可接着将光254引导至基板S。例如，计算机处理器232可基于各个写入射束225(1)-225(N)中的每一个写入射束的写入像素位置WPL1-WPLN是否设置于图案124的图案特征524、524’(图5A与5B)内确定镜358(1)-358(N)的各个镜是否要被致动至有效位置360A。计算机处理器232可基于色调用量数据确定镜358(1)-358(N)的每个镜的停滞时间。色调用量数据可基于在各写入像素位置WPL处显影的光刻胶层140的预定厚度。色调用量数据亦可包括补偿因子以补偿在一或多个写入像素位置WPL处的处理非均匀性(如下论述)。计算机处理器232可根据例如线性关系而将各色调用量数据转换成停滞时间(或激光脉冲功率，或较多/较少的镜致动(发射(shot)))。在此方式中，计算机处理器232可根据不同写入像素位置WPL1-WPLN处的显影的光刻胶层140的预定厚度调整用于各写入像素位置WPL1-WPLN的色调用量。
计算机处理器232可通过存取色调用量数据确定与各写入像素位置WPL1-WPLN相关联的各色调用量。色调用量数据可于例如储存装置262中查找(locate)。如上所述，色调用量数据可包括在各个写入像素位置WPL处的显影的光刻胶层140的预定厚度以及补偿因子。色调用量数据可包括例如检查表。补偿因子可补偿非均匀性且可为用量校正图(dosecorrection map)的形式。非均匀性可与基板S上不同写入像素位置WPL1-WPLN处的处理速率(比如蚀刻速率)的变化相关。非均匀性可替代地或额外地与和将要使用的处理轨迹或其他因素相关联的非均匀性相关。可实验地或理论地确定关于非均匀性的信息且然后使所述信息可由计算机处理器232存取。
图4A与4B将分别结合图5A与5B论述。图4A与4B分别提供调整从半色调用量至全色调用量的停滞时间的示例。更特定而言，图4A与4B是分别在写入周期WC1与WC2期间、分别在写入像素位置WPLX1与WPLX2上写入射束的累积用量的图。图5A与5B是图2的SLM 256的镜358(1)-358(N)的俯视示意透视图，SLM 256通过调整停滞时间写入图案124的代表性图案特征。如图5A与5B所示，图案124包括图案特征524与图案特征524’。亦如图所示，图案特征524’限制于图案特征524内。
在图4A与5A中，半色调用量D1/2的辐射被传送至图案特征524内的写入像素位置WPLX1。可通过镜358(1)-358(N1)中致动的镜将来自光源228A、228B的光254反射至光刻胶层140中的第一写入周期区域位置WCZL1而形成写入射束225(1)-225(N1)。图案特征524的写入像素位置WPLX1可与镜358(X1)相关联。镜358(1)-358(N)的部分566(1)可用于形成写入射束以写于写入像素位置WPLX1附近的多个位置。图4A绘示在致动位置360A中的镜358(X1)传送累积用量D1/2至个别写入位置WPLX1所需的停滞时间DT1/2。停滞时间DT1/2可在例如从约0至约100μs的范围内。计算机处理器232可指示镜358(X1)在写入周期WC1期间处于致动位置360A达停滞时间DT1/2。在此方式中，可在精确控制下写入图案特征524。
相比于图4A与5A，图4B与5B与用于图案特征524’内的写入像素位置WPLX2的全色调用量相关联。此处，示出与传送辐射能至写入像素位置WPLX2相关联的用量D1。可通过镜358(1)-358(N)中致动的镜将来自光源228A、228B的光254反射至光刻胶层140而形成写入射束。写入像素位置WPLX2可与镜358(X2)及全色调用量D1相关联。镜358(1)-358(N)的部分566(2)可用于形成写入射束以写于图案特征524’附近的多个位置。图4B绘示在致动位置360A中的镜358(X2)传送累积用量D1至个别写入位置WPLX2所需的停滞时间DT1。计算机处理器232可指示镜358(X2)在写入周期WC2期间处于致动位置360A。在此方式中，可以以指定尺寸写入图案特征524’。
例如，如果有两个写入周期且WPLX1将接收1/2用量，则镜358(X1)将在一个写入周期被致动至“开(on)”位置并且在其他写入周期被致动至“关(off)”位置。只要传送至WPLX1的累积用量是1/2用量，则可选择“开”周期为第一或第二写入周期。将此构思扩大到很多用量周期，可以预期可通过简单地将镜358(X1)致动至“开”位置来达到全用量至零用量之间的任何用量量。一旦写入周期完全完成，累积用量将是所需用量量。对于零用量来说，在用量周期的每个用量期间，镜358(X1)会总是在“关”位置。对于全用量来说，在用量周期的每个用量期间，镜358(X1)会总是在“开”位置。对于部分用量来说(即不是全用量，但多于零用量)，镜358(X1)可依据用量安排及所需累积用量而在“开”或“关”位置。在用量周期期间的任何时间，不管传送的是部分用量还是全用量，在“开”位置的任何镜会传送确切相同的用量量。然而，在整个用量周期，部分用量与全用量之间的所传送的累积用量会不同。
图6绘示使用图案产生器122的代表性过程600的流程图。过程600具有多个阶段。这些阶段可依任何次序执行或同时执行(除非上下文排除这种可能性)，且所述方法可包括在已限定的阶段的任一者之前、已限定的阶段中的两个之间或所有已限定的阶段之后(除非上下文排除这种可能性)执行的一或多个其他阶段。并非全部的实施方式包括所有的阶段。将相关于图7描述过程600。图7绘示过程600各个阶段期间的基板S。
在阶段602中，与图案产生器相联的计算机处理器接收色调用量数据。图案产生器可以是例如图案产生器122。计算机处理器可以是例如计算机处理器232。色调用量数据可由存储器装置262或以任何其他适合的方式提供给计算机处理器232。色调用量数据可如以上所述。在一些实施方式中，器件设计师可预先确定每个写入像素位置WPL处的用量以在光刻胶层中产生预定的3D图案。在一些实施方式中，色调用量数据替代地或额外地包括用于处理非均匀性的校正，比如以上所论述的非均匀性。基板可以是例如以上所述的基板S。
在阶段604，具有未显影、未曝光的光刻胶层的基板S支撑于与图案产生器122相联的阶台上。所述阶台可以是以上所述的阶台126。在一个实施方式中，基板S可如图7A中所示。如图所示，基板S包括第一层702。在一些实施方式中，第一层702可以是介电层。如图所示，基板S具有形成于其中的金属线704。金属线704由第一层702受限于三边。在其他实施方式中，第一层702可不具有于其中形成的金属线704。如图所示，基板S包括于第一层702与金属线704的顶部上形成的第二层706。在一些实施方式中，第二层706可以是介电层。如图所示，基板S包括在第二层706顶部上的光刻胶层140。光刻胶层140未曝光且未显影。光刻胶层140可如上所述。
在阶段606，通过曝光光刻胶层140而产生三维图案于光刻胶层140中。通过根据接收的色调用量数据将光刻胶层140暴露至电磁辐射以及然后使光刻胶层140显影而产生图案。图案产生器122传送色调用量数据指定的总预定用量至每个写入像素位置WPL。可经过一或多个写入周期WC传送所述总预定用量。如上所述，电磁能的用量可通过阶台126的移动和/或镜358(1)-358(N)的角度而传送至每个写入像素位置WPL。传送至一些写入像素位置WPL的电磁能用量可为零或接近零。
在将基板S暴露于电磁能后，基板S可被显影。在一个实施方式中，基板S在显影后可如图7B所示。曝光、显影的光刻胶层140在对应于分别接收零色调用量、半色调用量与全色调用量的位置的位置714、712与710处具有不同厚度。通过将光刻胶层140表现为具有两个元件(元件140’与元件140”)来表示光刻胶层140的不同厚度。在位置714处，光刻胶层140接收零色调用量。零色调用量由具有元件140’与元件140”的光刻胶层140表示。如图所示，元件140’与元件140”具有几乎相等的厚度。
在位置712处，光刻胶层140接收半色调用量。半用量由具有光刻胶层元件140”但没有光刻胶层元件140’的位置712表示。位置712位于沟槽720内。如以上相关于图4A与5A所述，半色调用量可已传送至基板S。
在位置710处，光刻胶层140接收全色调用量。全色调用量由既没有光刻胶层元件140”亦没有光刻胶层元件140’的位置710表示。位置710位于过孔730内。如以上相关于图4B与5B所述，全色调用量可已被传送至基板S。
如图7B所示，每个写入像素位置WPL已经暴露于零色调用量、半色调用量或全色调用量。在其他实施方式中，基板S可具有已经暴露于除半色调用量之外的部分色调用量的写入像素位置WPL。例如，部分色调用量可在零色调用量或全色调用量的约45％与约50％之间或约50％与约55％之间。参考点取决于光刻胶是正光刻胶还是负光刻胶。若使用正光刻胶，则参考点将为全色调用量，因为全色调用量将会清除所有的光刻胶。若使用负光刻胶，则参考点将为零色调用量，因为零色调用量将会清除所有的光刻胶。这些部分色调用量可允许校正处理非均匀性，比如上述的处理非均匀性。在其他实施方式中，部分色调用量可少于全色调用量或零色调用量的约45％或多于全色调用量或零色调用量的约55％。部分色调用量可跨基板改变以补偿制造非均匀性。对于一些部分，可基于来自反馈控制回路的反馈来调整部分用量，所述反馈控制回路调整跨基板的平均量或分布。
在选择性的阶段608，获得光刻胶(resist)或装置的3D测量。在传送出蚀刻系统之后，获得所述测量。如果产率(yield)在阶段610被确定是OK的，则系统在阶段612被设定为运行生产。如果结果不OK，则在阶段614调整部分用量平均量或产生部分用量分布图。在调整和/或产生图之后，重复阶段604。“产率”被理解为中间厚度140”或706”。
包括蚀刻处理与光刻胶移除处理的阶段608的一个实施方式可形成图7C所示的基板S。如图所示，光刻胶层140已经在光刻胶移除处理中从基板S移除。亦如图所示，第二层706在位置714、712与710处具有不同厚度。位置714、712与710对应于分别接收零色调用量、半色调用量与全色调用量的位置。通过将第二层706表示为包括两个元件(元件706’与元件706”)来绘示第二层706的不同厚度。在位置714处，光刻胶层140接收零色调用量。因此，在蚀刻之前，位置714具有光刻胶层140，光刻胶层140具有元件140’与元件140”。较厚的残留(remaining)光刻胶层140在蚀刻后产生较厚的第二层706。较厚的第二层706被表示为具有元件706’与元件706”。如图所示，元件706’与元件706”具有几乎相同的厚度。
在位置712处，光刻胶层140接收半色调用量。因此，在蚀刻前，位置712具有拥有元件140”但没有元件140’的光刻胶层140。因为位置712相较位置714具有较薄的残留光刻胶层，所以在位置712处的残留第二层706比在位置714处的残留第二层706较薄。因此，可以通过传送至光刻胶的部分用量调整厚度706”。可以通过由反馈控制系统调整两者平均用量来制造产率或通过产生跨基板的变化的部分用量图以校正处理步骤(比如蚀刻)中的非均匀性来控制厚度706”。相对于在位置714处的厚度的在位置712处的第二层706的厚度由具有元件706”但没有元件706’的位置712表示。
在位置710，光刻胶层140接收全色调用量。因此，在蚀刻前，位置710既没有元件140’也没有元件140”。因为位置710相较于位置712与714具有较薄的残留光刻胶层，所以在位置710处的残留第二层706较在位置712与714处的残留第二层706更薄。如图所示，第二层706在位置710完全被蚀刻，而产生暴露的金属线704。在后续的金属化步骤中，沟槽720与730可由金属填充，从而形成新金属线以及金属线704与新金属线之间的触点。
前面所述实施方式具有许多优点，所述优点包括以下优点。例如，本文揭露的方法允许在光刻期间有多个色调曝光而无需使用昂贵的半色调掩模。此外，本文揭露的实施方式允许容易且广泛地调整传送至光刻胶层上不同位置的色调用量。本文揭露的实施方式的可调性允许容易地补偿处理非均匀性。在半色调掩模的情况中，当制造掩模时，色调用量被大部分固定。前述优点是示例性的且不以此为限。全部实施方式无需具有全部优点。
虽然前面所述系针对本公开内容的实施方式，但在不背离本公开内容的基本范围下，可设计本公开内容的其他与进一步的实施方式，并且本公开内容的范围由以下的权利要求决定。

Claims (13)

1.一种处理基板的方法，所述方法包括：
将基板定位于阶台上，所述阶台与无掩模直写图案产生器相关联，其中所述基板具有形成于所述基板上的未显影、未曝光的光刻胶层，并且其中所述光刻胶层具有多个写入像素位置；及
根据色调用量数据将第一预定用量、第二预定用量与第三预定用量的电磁能从所述图案产生器传送至所述光刻胶层的每个写入像素位置，所述色调用量数据包括在所述多个写入像素位置处的所述光刻胶层的预定厚度；
其中所述第一预定总用量是全色调用量，且所述第一预定用量被传送至第一组写入像素位置；及
其中所述第二预定总用量是部分色调用量，且所述第二预定用量被传送至第二组写入像素位置；及
其中所述第三预定总用量是部分色调用量或零色调用量，所述第三预定用量被传送至第三组写入像素位置，且所述第三预定用量不同于所述第二预定用量。
2.如权利要求1所述的方法，其中所述图案产生器包括空间光调制器(SLM)，所述空间光调制器包含能独立致动的镜，并且其中所述第一预定用量、所述第二预定用量与所述第三预定用量中的至少一个通过致动所述镜来控制。
3.如权利要求1所述的方法，其中在配量周期传送所述预定用量，所述配量周期包括多个曝光。
4.如权利要求3所述的方法，其中对于所述总用量与所述部分用量而言，所述多个揭露的曝光期间传送的个别用量是相等的。
5.如权利要求4所述的方法，其中对于所述全色调用量而言，在所述多个曝光的每个曝光期间传送个别用量。
6.如权利要求5所述的方法，其中对于所述部分色调用量而言，在比所述多个曝光的全部曝光少的曝光期间传送个别用量。
7.如权利要求6所述的方法，其中对于所述零色调用量而言，在所述多个曝光的任何曝光期间未传送个别色调用量。
8.如权利要求7所述的方法，进一步包括传送第四预定总用量，其中所述第四预定总用量是零色调用量或部分色调用量，所述第四预定用量被传送至第四组写入像素位置；及所述第四预定用量不同于所述第二预定用量与所述第三预定用量。
9.如权利要求1所述的方法，其中所述第二预定用量与所述第三预定用量中的至少一个被配置为校正处理非均匀性，其中所述处理非均匀性是实验确定的下游处理非均匀性，且其中实验所确定的非均匀性是蚀刻非均匀性。
10.如权利要求1所述的方法，其中所述预定用量被配置而产生三维图案于所述光刻胶层中，其中所述基板进一步包括第一介电层、第二介电层，所述第一介电层具有形成于所述第一介电层中的金属线，所述第二介电层定位于所述第一介电层与所述金属线的顶部上，所述第二介电层定位于所述光刻胶层下，其中所述预定用量被配置而形成沟槽，所述沟槽在所述金属线之上且与所述金属线相交，且其中所述预定用量被配置而在所述金属线之上形成过孔，且所述方法进一步包括蚀刻所述基板、移除所述光刻胶、以及金属化所述沟槽及过孔以形成第二金属线及所述金属线与所述第二金属线之间的触点。
11.一种图案产生器，包括：
阶台，所述阶台被配置而在多个写入周期中的各个写入周期期间支撑基板于多个写入周期区域位置中；
写入射束致动器，所述写入射束致动器被配置而将多个写入射束的每个写入射束独立引导至设置于基板的光刻胶上的写入像素位置；及
计算机处理器，所述计算机处理器被配置而根据色调用量数据调整用于各个所述写入像素位置的所传送的写入用量，所述色调用量数据包括在所述写入像素位置处的所述光刻胶层的预定厚度，其中所述色调用量数据被配置而产生三维图案于基板的光刻胶层中。
12.如权利要求11所述的图案产生器，其中所述色调用量数据被配置而校正处理非均匀性。
13.如权利要求12所述的图案产生器，其中所述处理非均匀性是下游的蚀刻非均匀性。
CN201580040272.7A 2014-08-01 2015-07-13 用于3d图案成形的数字灰色调光刻 Expired - Fee Related CN106575604B (zh)

Applications Claiming Priority (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US201462032491P 2014-08-01 2014-08-01
US62/032,491 2014-08-01
US201462094044P 2014-12-18 2014-12-18
US62/094,044 2014-12-18
PCT/US2015/040121 WO2016018598A1 (en) 2014-08-01 2015-07-13 Digital grey tone lithography for 3d pattern formation

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN106575604A CN106575604A (zh) 2017-04-19
CN106575604B true CN106575604B (zh) 2020-09-15

Family

ID=55179899

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201580040272.7A Expired - Fee Related CN106575604B (zh) 2014-08-01 2015-07-13 用于3d图案成形的数字灰色调光刻

Country Status (6)

Country Link
US (1) US9383649B2 (zh)
JP (1) JP7111466B2 (zh)
KR (1) KR102427154B1 (zh)
CN (1) CN106575604B (zh)
TW (1) TWI610145B (zh)
WO (1) WO2016018598A1 (zh)

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10459341B2 (en) 2018-01-30 2019-10-29 Applied Materials, Inc. Multi-configuration digital lithography system
US10684555B2 (en) * 2018-03-22 2020-06-16 Applied Materials, Inc. Spatial light modulator with variable intensity diodes
US10495979B1 (en) 2019-02-19 2019-12-03 Applied Materials, Inc. Half tone scheme for maskless lithography
US10571809B1 (en) 2019-02-19 2020-02-25 Applied Materials, Inc. Half tone scheme for maskless lithography
US20220326616A1 (en) * 2019-08-30 2022-10-13 Applied Materials, Inc. Multi-tone scheme for maskless lithography

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1580958A (zh) * 2003-07-31 2005-02-16 Asml控股股份有限公司 无掩模微成影中用时间和/或功率调制获得剂量灰度化
CN1605046A (zh) * 2001-12-14 2005-04-06 麦克罗尼克激光系统公司 工件构图方法和装置
CN101487982A (zh) * 2002-08-24 2009-07-22 无掩模平版印刷公司 连续地直接写的光刻技术
JP2011065223A (ja) * 2009-09-15 2011-03-31 Dainippon Screen Mfg Co Ltd データ変換方法、描画システムおよびプログラム
CN102216849A (zh) * 2008-09-23 2011-10-12 派因布鲁克成像系统公司 光学成像写入系统

Family Cites Families (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6238852B1 (en) * 1999-01-04 2001-05-29 Anvik Corporation Maskless lithography system and method with doubled throughput
AU5261200A (en) * 1999-05-20 2000-12-12 Micronic Laser Systems Ab A method for error reduction in lithography
JP2003173949A (ja) * 2000-12-04 2003-06-20 Nsk Ltd 露光装置
US7095484B1 (en) * 2001-06-27 2006-08-22 University Of South Florida Method and apparatus for maskless photolithography
JP2006011371A (ja) * 2004-05-26 2006-01-12 Fuji Photo Film Co Ltd パターン形成方法
US7123348B2 (en) * 2004-06-08 2006-10-17 Asml Netherlands B.V Lithographic apparatus and method utilizing dose control
US7407252B2 (en) * 2004-07-01 2008-08-05 Applied Materials, Inc. Area based optical proximity correction in raster scan printing
JP2006128194A (ja) * 2004-10-26 2006-05-18 Canon Inc 露光装置及びデバイス製造方法
US7496882B2 (en) * 2004-12-22 2009-02-24 Asml Netherlands B.V. Optimization to avoid sidelobe printing
JP2008076590A (ja) * 2006-09-20 2008-04-03 Fujifilm Corp 描画位置測定方法および装置
US9405203B2 (en) * 2008-09-23 2016-08-02 Applied Materials, Inc. Pixel blending for multiple charged-particle beam lithography
JP2011249655A (ja) * 2010-05-28 2011-12-08 Renesas Electronics Corp 半導体装置の製造方法
JP2013197337A (ja) * 2012-03-21 2013-09-30 Toshiba Corp 露光方法、及び露光システム

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1605046A (zh) * 2001-12-14 2005-04-06 麦克罗尼克激光系统公司 工件构图方法和装置
CN101487982A (zh) * 2002-08-24 2009-07-22 无掩模平版印刷公司 连续地直接写的光刻技术
CN1580958A (zh) * 2003-07-31 2005-02-16 Asml控股股份有限公司 无掩模微成影中用时间和/或功率调制获得剂量灰度化
CN102216849A (zh) * 2008-09-23 2011-10-12 派因布鲁克成像系统公司 光学成像写入系统
JP2011065223A (ja) * 2009-09-15 2011-03-31 Dainippon Screen Mfg Co Ltd データ変換方法、描画システムおよびプログラム

Also Published As

Publication number Publication date
WO2016018598A1 (en) 2016-02-04
JP2017523476A (ja) 2017-08-17
CN106575604A (zh) 2017-04-19
JP7111466B2 (ja) 2022-08-02
KR20170038891A (ko) 2017-04-07
KR102427154B1 (ko) 2022-07-28
US9383649B2 (en) 2016-07-05
TW201614379A (en) 2016-04-16
TWI610145B (zh) 2018-01-01
US20160033867A1 (en) 2016-02-04

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN106575604B (zh) 用于3d图案成形的数字灰色调光刻
US10928736B2 (en) Method and apparatus for direct write maskless lithography
US10712669B2 (en) Method and apparatus for direct write maskless lithography
JP6218918B2 (ja) 周期的パターンを印刷するための方法およびシステム
US10527946B2 (en) Method and apparatus for direct write maskless lithography
KR102255954B1 (ko) 포토레지스트 두께에 따라 라이팅 빔들의 전달 도즈를 변화시키기 위한 프로세서들을 이용하는 패턴 생성기들, 및 관련 방법들
CN102914947B (zh) 静电夹持装置、光刻设备和制造静电夹持装置的方法
KR101120149B1 (ko) 리소그래피 방법 및 리소그래피 장비
JP2013051292A (ja) リソグラフィ装置
CN103415812B (zh) 静电夹具、光刻设备和器件制造方法
JP2009170681A (ja) 露光装置、露光方法及びデバイス製造方法
CN1987658A (zh) 器件制造方法和计算机程序产品
JP2010118557A (ja) 露光装置、基板処理装置、リソグラフィーシステムおよびデバイス製造方法
Seo et al. Spatial light modulation based 3D lithography with single scan virtual layering
KR101760442B1 (ko) 노광장비 및 이를 이용한 기판의 포토리소그라피 방법
TWI633393B (zh) 非單調劑量靈敏度之判定及應用
US20080160455A1 (en) Exposure Method, Method for Forming Projecting and Recessed Pattern, and Method for Manufacturing Optical Element
KR20140035198A (ko) 마스크리스 노광장치 및 노광방법

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20200915

CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee