CN112272797B - 偏移图案以减少线波动 - Google Patents

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Abstract

本案描述的实施方式提供了一种在数字光刻工艺期间偏移掩模图案数据的方法，以减少曝光图案的线波动。所述方法包括将具有多个曝光多边形的掩模图案数据提供给数字光刻系统的处理单元。处理单元具有多个图像投射系统，其接收掩模图案数据。每个图像投射系统对应于基板的多个部分的一部分，并接收对应于所述部分的曝光多边形。在多个图像投射系统下扫描基板，且在偏移掩模图案数据时将多个发射投射到所述多个部分。多个发射的每个发射在对应于所述部分的曝光多边形内。

Description

偏移图案以减少线波动
技术领域
本揭示案的实施方式大体涉及光刻系统。更特定言之，本揭示案的实施方式涉及偏移(shifting)图案以减少线波动的方法。
背景技术
光刻广泛用于半导体装置的制造(诸如用于半导体器件的后端处理)以及显示装置(诸如液晶显示器(LCD))的制造。例如，大面积基板常用于制造LCD。LCD或平板显示器通常用于有源矩阵显示器，诸如电脑、触控面板装置、个人数字助理(PDA)、移动电话、电视屏幕等。一般来说，平板显示器包括一层液晶材料，其作为每个像素处的相变材料，夹在两个板之间。当来自电源的电力施加在液晶材料上或穿过液晶材料时，在像素位置处控制(亦即，选择性地调制)通过液晶材料的光量，使得能够在显示器上产生图像。
传统的数字光刻系统利用多个图像投射系统。每个图像投射系统被配置为将多个写入光束投射到基板表面上的光刻胶层中。每个图像投射系统将写入光束投射到基板的表面。由投射透镜系统所投射的写入光束将图案(也称为掩模图案)写入基板表面上的光刻胶层中。然而，掩模图案可能具有微动(jogging)效应，也称为线波动。线波动可能导致最终产生较低品质的显示装置。
因此，本领域需要一种偏移图案以减少线波动的方法。
发明内容
在一个实施方式中，提供了一种方法。所述方法包括将具有多个曝光多边形的掩模图案数据提供给数字光刻系统的处理单元。处理单元具有多个图像投射(projection)系统，所述多个图像透射系统接收掩模图案数据。每个图像投射系统对应于基板的多个部分的一部分，并接收对应于所述部分的曝光多边形数据集。在多个图像投射系统下扫描基板，且在偏移掩模图案数据时将多个发射(shot)投射到所述多个部分。多个发射的每个发射在对应于所述部分的曝光多边形内。偏移掩模图案数据包括以一偏移频率将掩模图案数据偏移到最大偏移和最小偏移之间的位置。
在另一个实施方式中，提供了一种方法。所述方法包括将具有多个曝光多边形的掩模图案数据提供给数字光刻系统的处理单元。处理单元具有多个图像投射系统，所述多个图像投射系统接收掩模图案数据。每个图像投射系统对应于基板的多个部分中的一部分，并接收对应于所述部分的曝光多边形。每个图像投射系统的空间光调制器的多个空间光调制器像素以聚合的发射图案排列，其中每个空间光调制器像素对应于所述聚合的发射图案的潜在发射(potential shot)。在多个图像投射系统下扫描基板，且在偏移掩模图案数据时将多个发射投射到所述多个部分。多个发射的每个发射在对应于所述部分的曝光多边形内。偏移掩模图案数据包括以一偏移频率将掩模图案数据偏移到最大偏移和最小偏移之间的由随机数发生器选择的位置。最大偏移和最小偏移是聚合的发射图案的相邻潜在发射之间的距离的百分比。
在又另一个实施方式中，提供了一种方法。所述方法包括将具有多个曝光多边形的掩模图案数据提供给数字光刻系统的处理单元。处理单元具有多个图像投射系统，所述多个图像投射系统接收掩模图案数据。每个图像投射系统对应于基板的多个部分中的一部分，并接收对应于所述部分的曝光多边形。每个图像投射系统的空间光调制器的多个空间光调制器像素以聚合的发射图案排列，其中每个空间光调制器像素对应于所述聚合的发射图案的潜在发射。在多个图像投射系统下扫描基板，且在偏移掩模图案数据时将多个发射投射到所述多个部分。多个发射的每个发射在对应于所述部分的曝光多边形内。偏移掩模图案数据包括以一偏移频率将掩模图案数据偏移到最大偏移和最小偏移之间的由随机数发生器选择的位置。最大偏移和最小偏移是聚合的发射图案的相邻潜在发射之间的距离的百分比。
附图说明
为了能详细了解本揭示案的上述特征，可以通过参考实施方式获得以上简要概述的本揭示案的更特定描述，一些实施方式示于附图中。然而，应注意的是，附图只绘示了示例性实施方式且因此不应视为其范围的限制，本揭示案可允许其他等效的实施方式。
图1是根据实施方式的系统的透视图。
图2是根据实施方式的图像投射系统的示意性截面图。
图3A至3C是根据实施方式的在数字光刻工艺期间的基板的一部分的示意性平面图。
图4是根据实施方式的在数字光刻工艺期间的基板的示意性平面图。
图5是根据一个实施方式的验证过程的示意图。
图6是根据实施方式的偏移图案以减少曝光图案的线波动的方法的流程图。
为便于理解，已尽可能使用相同的参考数字代表图中共用的相同元件。预期一个实施方式中的元件与特征可有利地用于其他实施方式中而无需进一步详述。
具体实施方式
本案描述的实施方式提供一种在数字光刻工艺期间偏移图案以减少曝光图案的线波动的方法。所述方法包括将具有多个曝光多边形的掩模图案数据提供给数字光刻系统的处理单元。处理单元具有多个图像投射系统，所述多个图像投射系统接收掩模图案数据。每个图像投射系统对应于基板的多个部分中的一部分，并接收对应于该部分的曝光多边形。在多个图像投射系统下扫描基板，且在偏移掩模图案数据时将多个发射投射到所述多个部分。多个发射的每个发射在对应于所述部分的曝光多边形内。偏移掩模图案数据包括以一偏移频率将掩模图案数据偏移到最大偏移和最小偏移之间的位置。
图1是可受益于本案所述实施方式的系统100(诸如数字光刻系统)的透视图。该系统100包括台部114和处理设备104。台部114由设置在板102上的一对轨道116支撑。基板120由台部114支撑。台部114由设置在板102上的一对轨道116支撑。台部114在如图1中所示的座标系统所指示的X方向上沿该对轨道116移动。在一个实施方式中，该对轨道116是一对平行的磁性通道。如图所示，该对轨道116中的每个轨道在一直线路径上延伸。编码器118耦接到台部114，以便将台部114的位置信息提供给控制器122。
控制器122通常被设计为利于控制和自动化本案所述的处理技术。控制器122可耦接到处理设备104、台部114和编码器118或者与处理设备104、台部114和编码器118通信。处理设备104和编码器118可向控制器122提供关于基板处理和基板对准的信息。例如，处理设备104可向控制器122提供信息以告知控制器122基板处理已经完成。控制器122有助于在数字光刻工艺期间偏移图案的方法600的控制和自动化，以减少曝光图案的线波动。可由控制器122所读取的程序(或计算机指令)(可被称为成像程序)确定哪些任务可在基板上执行。所述程序包括掩模图案数据和代码，以监视和控制处理时间和基板位置。掩模图案数据对应于待使用电磁辐射写入光刻胶的图案。
基板120包括任何合适的材料，例如玻璃，其用作平板显示器的一部分。在其他实施方式中，基板120由能够用作平板显示器的一部分的其他材料制成。基板120上形成有待图案化的膜层(诸如通过膜层的图案化蚀刻来图案化)以及形成在待图案化的膜层上的光刻胶层，所述光刻胶层对电磁辐射(例如UV或深UV“光”)敏感。正性(positive)光刻胶包括在暴露于辐射而使用电磁辐射将图案写入光刻胶之后分别可溶于施加于光刻胶的光刻胶显影剂的光刻胶部分。负性(negative)光刻胶包括在暴露于辐射而使用电磁辐射将图案写入光刻胶之后将分别不溶于施加于光刻胶的光刻胶显影剂的光刻胶部分。光刻胶的化学组成决定了光刻胶是正性光刻胶还是负性光刻胶。光刻胶的实例包括但不限于以下各者中的至少一个：重氮萘醌、酚甲醛树脂、聚(甲基丙烯酸甲酯)、聚(甲基戊二酰亚胺)和SU-8。在将光刻胶暴露于电磁辐射之后，使光刻胶显影以在下面的膜层上留下图案化的光刻胶。接着，使用图案化的光刻胶，穿过光刻胶中的开口对下面的薄膜进行图案蚀刻，以形成显示面板的电子电路的一部分。
处理设备104包括支撑件108和处理单元106。处理设备104横跨该对轨道116并且设置在板102上，从而包括供该对轨道116和台部114在处理单元106下方通过的开口112。处理单元106在板102上方由支撑件108支撑。在一个实施方式中，处理单元106是图案发生器，其被配置为在光刻工艺中曝光光刻胶。在一些实施方式中，图案发生器被配置为执行无掩模光刻工艺。处理单元106包括多个图像投射系统。图2中图示图像投射系统的一个实例。在一个实施方式中，处理单元106包含多达84个图像投射系统。每个图像投射系统设置在壳体110中。处理单元106可用于对光刻胶或其他电磁辐射敏感材料执行无掩模直接图案写入。
在操作期间，台部114在X方向上从装载位置(如图1所示)移动到处理位置。处理位置是在处理单元106下方的一个或多个位置。此处，示意性地图示系统100，其中系统100的尺寸经调整而能够曝光基板120上的光刻胶层的在Y方向上的整个宽度，亦即，与实际的平板显示器基板相比，基板120较小。然而，在实际处理系统中，处理设备104在Y方向上将比基板120的在Y方向上的宽度小得多，且基板120将顺序地(sequentially)在-X方向上在处理设备104下方移动、在+Y方向上移动或步进(stepped)、在+X方向上在处理设备104下方往回扫描。此X方向扫描和Y方向步进操作将继续，直到整个基板区域已经经过处理设备104的可写区域下方。
图2是可在系统100中使用的图像投射系统200的示意性截面图。图像投射系统200包括空间光调制器210和投射光学装置212。图像投射系统200的部件根据所使用的空间光调制器210而变化。空间光调制器210包括但不限于微LED阵列、VCSEL、液晶显示器(LCD)、或任何电磁辐射的固态发射器、以及数字微镜装置(DMD)。空间光调制器210包括多个空间光调制器像素。多个空间光调制器像素中的每个空间光调制器像素是单独可控的，且被配置为投射对应于多个像素(如图3A-3C所示)中的一像素的写入光束。多个像素的汇编(compilation)形成写入光刻胶的图案，在此称为掩模图案。投射光学装置212包括投射透镜，例如10x物镜，用于将光投射到基板120上。在操作中，基于由控制器122提供给空间光调制器210的掩模图案数据，多个空间光调制器像素中的每个空间光调制器像素处于“开(on)”位置或“关(off)”位置。处于“开”位置的每个空间光调制器像素形成写入光束，随后投射光学装置212将该写入光束投射到基板120的光刻胶层表面以形成掩模图案的像素。
在一个实施方式中，空间光调制器210是DMD。图像投射系统200包括光源202、光圈(aperture)204、透镜206、受抑式棱镜组件208、DMD和投射光学装置212。DMD包括多个镜，亦即多个空间光调制器像素。多个镜中的每个镜对应于可与掩模图案的像素对应的像素。在一些实施方式中，DMD包括多于约4,000,000个镜。光源202是能够产生具有预定波长的光的任何合适的光源，诸如发光二极管(LED)或激光器。在一个实施方式中，预定波长在蓝色或近紫外(UV)范围内，诸如小于约450nm。受抑式棱镜组件208包括多个反射表面。在操作中，光束201由光源202产生。光束201被受抑式棱镜组件208反射到DMD。当光束201到达DMD的镜时，处于“开”位置的每个镜反射光束201，亦即形成写入光束(也称为“发射(shot)”)，投射光学装置212接着将写入光束投射到基板120的光刻胶层表面。多个写入光束203(也称为多个发射)形成掩模图案的多个像素。
图3A至3C是在数字光刻工艺期间基板120的一部分300的示意性平面图。如图3A至3C所示，对应于基板120的部分300的图像投射系统200接收来自控制器122的掩模图案数据(示于图4)，所述掩模图案数据对应于待由图像投射系统200写入光刻胶中的掩模图案的曝光多边形310(示于图4)。空间光调制器210的多个空间光调制器像素以聚合的发射图案302配置，其中每个空间光调制器像素对应于一潜在发射304。每个潜在发射304表示一像素的中心。在一个实施方式中，聚合的发射图案302是六边形密堆积(HCP)图案，但是可针对聚合的发射图案302使用其他图案。聚合的发射图案302具有聚合的发射间距(shot pitch)306。聚合的发射间距306是相邻的潜在发射304之间的距离。当基板120在图像投射系统200下扫描时，处理单元106将多个发射投射到基板120的部分300。多个发射中的每个发射308在掩模图案数据的曝光多边形310内。
当基板120在图像投射系统200下扫描时，如图3A所示，第一多个发射312a被投射到部分300，其中每个发射308在曝光多边形310内，且如图3B所示，第二多个发射312b被投射到部分300内，其中每个发射308在曝光多边形310内。如图3C所示，重复向基板120的部分300投射多个发射，直到预定数量的发射的最后多个发射312n被投射在曝光多边形310内，亦即预定数量的掩模图案像素形成在部分300上。在部分300上形成预定数量的掩模图案像素被定义为图案化部分313。每个多个发射在每个潜在发射304之间具有步进距离314。在一个实施方式中，步进距离314是聚合的发射间距306的倍数，使得多个发射中的每个后续发射的中心与多个发射中的每个先前发射垂直对齐。图3A至3C图示步进距离314是聚合的发射间距306的倍数且掩模图案数据的曝光多边形310的线311与聚合的发射图案302的对称线(LOS)316对齐，使得图案化部分313的边缘315是实质直的。
图4是在数字光刻工艺期间基板120的示意性平面图。如图4所示，掩模图案数据402具有多个曝光多边形404。聚合的发射图案302是HCP图案，但是亦可针对聚合的发射图案302使用其他图案。多个曝光多边形404中的曝光多边形310可具有线311，其具有接近但不等于聚合的发射图案302的LOS316的角度，使得掩模图案401的图案化部分313的边缘(图5中所示)具有微动效应，也称为线波动。图5是基板120的区段500的解析图。如图5所示，图案化部分313的边缘315具有引起微动效应的线差阶(line jog)502。曝光多边形310的线311具有接近但不等于聚合的发射图案302的LOS 316的角度，而导致线差阶502。包括具有具线差阶502的边缘315的图案化部分313的掩模图案401可能导致最终产生较低品质的显示面板。因此，数字光刻工艺必须减少图案化部分313的边缘315的线波动。
图6是用于在数字光刻工艺期间偏移掩模图案数据402以减少图案化部分313的边缘315的线波动的方法600的流程图。在操作601，具有多个图像投射系统的处理单元106接收来自控制器122的掩模图案数据402。每个图像投射系统200对应于基板120的一部分300，且从控制器122接收与掩模图案数据402的曝光多边形310的数据集相对应的掩模图案数据。多个图像投射系统被配置为沿着具有原点408的偏移轴406偏移掩模图案数据402。屏蔽图案数据以一偏移频率在最小偏移和最大偏移之间偏移。该偏移频率小于约80微秒(μs)。最小偏移的绝对值和最大偏移的绝对值相等。最小偏移和最大偏移是聚合的发射间距306的百分比。在一个实施方式中，聚合的发射间距306的所述百分比在约20％至约40％之间。
在操作602，每个图像投射系统200将多个发射投射到对应于每个图像投射系统200的部分300，其中掩模图案数据402处于第一位置。第一位置是由随机数发生器产生的在最小偏移和最大偏移之间的相对于原点408的位置的第一随机距离。在操作603，每个图像投射系统200将多个发射投射到对应于每个图像投射系统200的部分300，其中掩模图案数据402处于第二位置。第二位置是由随机数发生器产生的在最小偏移和最大偏移之间的第二随机距离。在操作604，重复操作603和操作604，直到在基板120的光刻胶层表面上形成预定数量的掩模图案401的像素。以所述偏移频率重复操作603和操作604。用于偏移掩模图案数据402的方法600减小了掩模图案401的线波动，使得图案化部分313的边缘315是实质直的。
总而言之，本案描述了一种在数字光刻工艺期间偏移图案以减少曝光图案的线波动的方法。在一偏移频率下在最小偏移和最大偏移之间偏移的运用允许图案化部分的边缘是实质直的，使得减小了掩模图案的线波动。
虽然前面所述针对本揭示案的实施例，但在不背离本揭示案的基本范围下，可设计本揭示案的其他与进一步的实施例，且本揭示案的范围由随附权利要求书确定。

Claims (20)

1.一种偏移图案以减少线波动的方法，包括：
将具有多个曝光多边形的掩模图案数据提供给数字光刻系统的处理单元，所述处理单元具有：
多个图像投射系统，所述多个图像投射系统接收所述掩模图案数据，每个图像投射系统对应于基板的多个部分的一部分并接收对应于所述部分的曝光多边形数据集；及
在所述多个图像投射系统下扫描所述基板，且在偏移所述掩模图案数据时将多个发射投射到所述多个部分，所述多个发射的每个发射在对应于所述部分的所述曝光多边形内，偏移所述掩模图案数据包含以一偏移频率将所述掩模图案数据偏移到最大偏移和最小偏移之间的位置。
2.如权利要求1所述的方法，其中所述最小偏移的绝对值和所述最大偏移的绝对值相等。
3.如权利要求2所述的方法，其中所述最小偏移和最大偏移是聚合的发射间距的百分比。
4.如权利要求3所述的方法，其中所述聚合的发射间距是聚合的发射图案的相邻潜在发射之间的距离。
5.如权利要求4所述的方法，其中每个图像投射系统的空间光调制器的多个空间光调制器像素以所述聚合的发射图案布置。
6.如权利要求5所述的方法，其中每个空间光调制器像素对应于所述聚合的发射图案的一潜在发射，且其中一发射在设置于所述基板上的光刻胶上形成一像素。
7.如权利要求6所述的方法，其中在所述多个图像投射系统下扫描所述基板，且在偏移所述掩模图案数据时将所述多个发射投射到所述多个部分，直到在所述光刻胶上形成预定数量的掩模图案像素。
8.如权利要求1所述的方法，其中所述多个图像投射系统被配置为沿着具有原点的偏移轴偏移所述掩模图案数据。
9.如权利要求8所述的方法，其中所述位置由随机数发生器相对于所述原点的位置而选择。
10.如权利要求1所述的方法，其中所述偏移频率小于80微秒。
11.如权利要求1所述的方法，其中所述数字光刻系统的控制器将所述掩模图案数据提供给所述处理单元。
12.如权利要求4所述的方法，其中所述聚合的发射间距的所述百分比在20％与40％之间。
13.一种偏移图案以减少线波动的方法，包括：
将具有多个曝光多边形的掩模图案数据提供给数字光刻系统的处理单元，所述处理单元具有：
多个图像投射系统，所述多个图像投射系统接收所述掩模图案数据，每个图像投射系统对应于基板的多个部分的一部分并接收对应于所述部分的曝光多边形数据集；及
每个图像投射系统的空间光调制器的多个空间光调制器像素，所述多个空间光调制器像素以聚合的发射图案排列，其中每个空间光调制器像素对应于所述聚合的发射图案的一潜在发射；
在所述多个图像投射系统下扫描所述基板；及
在偏移所述掩模图案数据时将多个发射投射到所述多个部分，所述多个发射的每个发射在对应于所述部分的所述曝光多边形内，偏移所述掩模图案数据包含：
以一偏移频率将所述掩模图案数据偏移到由随机数发生器所选择的在最大偏移和最小偏移之间的位置，所述最大偏移和所述最小偏移是所述聚合的发射图案的相邻潜在发射之间的距离的百分比。
14.如权利要求13所述的方法，其中所述数字光刻系统的控制器将所述掩模图案数据提供给所述处理单元。
15.如权利要求13所述的方法，其中所述偏移频率小于80微秒。
16.如权利要求13所述的方法，其中所述多个图像投射系统被配置为沿着具有原点的偏移轴偏移所述掩模图案数据，且其中所述位置由随机数发生器相对于所述原点的位置而选择。
17.如权利要求13所述的方法，其中所述最小偏移的绝对值和所述最大偏移的绝对值相等。
18.如权利要求13所述的方法，其中所述最小偏移和最大偏移是所述聚合的发射间距的百分比。
19.一种偏移图案以减少线波动的方法，包括：
将具有多个曝光多边形的掩模图案数据提供给数字光刻系统的处理单元，所述处理单元具有：
多个图像投射系统，所述多个图像投射系统接收所述掩模图案数据，每个图像投射系统对应于基板的多个部分的一部分并接收对应于所述部分的曝光多边形数据集；及
每个图像投射系统的空间光调制器的多个空间光调制器像素，所述多个空间光调制器像素以聚合的发射图案排列，其中每个空间光调制器像素对应于所述聚合的发射图案的一潜在发射；
在所述多个图像投射系统下扫描所述基板；及
在偏移所述掩模图案数据时将多个发射投射到所述多个部分，直到在所述基板上的光刻胶上形成预定数量的掩模图案像素，所述多个发射的每个发射在对应于所述部分的所述曝光多边形内，偏移所述掩模图案数据包含：
以一偏移频率将所述掩模图案数据偏移到由随机数发生器所选择的在最大偏移和最小偏移之间的位置，所述最大偏移和所述最小偏移是所述聚合的发射图案的相邻潜在发射之间的距离的百分比，且所述多个图像投射系统被配置为沿着具有原点的偏移轴偏移所述掩模图案数据，其中所述位置由随机数发生器相对于所述原点的位置而选择。
20.如权利要求19所述的方法，其中所述数字光刻系统的控制器将所述掩模图案数据提供给所述处理单元。
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