CN113454536B - 用于无掩模光刻技术的半色调方案 - Google Patents

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Abstract

本文描述的实施方式提供光刻工艺的系统、软件应用、及方法，以在单程中写入全色调部分及灰色调部分。系统的一个实施方式包括经构造以提供掩模图案数据至光刻系统的控制器。控制器经构造以通过多次发射中的灰色调发射及全色调发射，而在时间上划分多个空间光调制器像素，且控制器经构造以在变化由光源生成的光束的第二强度，并在全色调发射时变化由每个影像投射系统的光源生成的光束的第一强度。

Description

用于无掩模光刻技术的半色调方案
技术领域
本公开内容的实施方式大致关于光刻系统。更特定地，本公开内容的实施方式关于光刻工艺的系统、软件应用、及方法，用以在单程(single pass)中写入全色调部分及灰色调部分。
背景技术
光刻广泛地使用在半导体装置(像是用于半导体装置的后端处理)及显示装置(像是液晶显示器(LCD))的制造中。例如，在LCD的制造中经常采用大面积基板。LCD(或平板显示器)通常使用于主动矩阵式显示器，像是计算机、触控板装置、个人数字助理(PDA)、手机、电视屏幕、及类似者。一般而言，平板显示器包括夹在两板之间的作为各像素处的相变材料的一层液晶材料。当来自电源的电力施加在或施加通过液晶材料时，在像素位置处控制(即选择性地调制)穿过液晶材料的光的量，使影像能在显示器上生成。
借助已知的光刻系统，为了将具有多个全色调部分(全色调部分具有全色调剂量)及多个灰色调部分(灰色调部分具有灰色调剂量)的图案写入设置在基板之上的光刻胶中，需要基板在光刻系统的可写入区域下通过多次。基板在数字光刻系统的可写入区域下多次通过减少了产量。
因此，本领域中需要用于在单程中写入全色调部分及灰色调部分的光刻工艺的系统、软件应用、及方法。
发明内容
在一个实施方式中，提供一种系统。系统包括平板，及可设置在平板之上的可移动平台。平台经构造以支撑具有其上设置有光刻胶的基板，且编码器耦接至平台并经构造以向控制器提供基板的位置，控制器经构造以提供掩模图案数据至光刻系统。掩模图案数据具有多个全色调曝光多边形及多个灰色调曝光多边形。光刻系统支撑件耦接至平板，其具有开口以让平台在光刻系统支撑件的下方通过。光刻系统具有处理单元，处理单元具有接收掩模图案数据的多个影像投射系统。每个影像投射系统包括空间光调制器，空间光调制器具有多个空间光调制器像素以投射多次发射(shot)。控制器经构造以通过多次发射的灰色调发射及全色调发射在时间上分割多个空间光调制器像素，并且控制器经构造以在灰色调发射时变化由每个影像投射系统的光源生成的光束的第二强度，且在全色调发射时变化由每个影像投射系统的光源生成的光束的第一强度。
在另一实施方式中，提供一种非暂时性计算机可读取介质。计算机可读取介质储存有指令，当指令由处理器执行时，致使计算机系统进行下列步骤：向光刻系统的处理单元提供具有多个曝光多边形的掩模图案数据，及在多个影像投射系统下在对其上设置有光刻胶的基板的单次扫描之中投射多次发射至多个全色调曝光多边形及多个灰色调曝光多边形中。处理单元具有接收掩模图案数据的多个影像投射系统。掩模图案数据具有多个全色调曝光多边形及多个灰色调曝光多边形。多次发射被划分为具有第二强度的灰色调发射及具有第一强度的全色调发射。灰色调发射被投射至多个全色调曝光多边形及多个灰色调曝光多边形，而全色调发射仅被投射至多个全色调曝光多边形。
在又一实施方式中，提供一种方法。方法包括向光刻系统的处理单元提供具有多个曝光多边形的掩模图案数据。处理单元具有接收掩模图案数据的多个影像投射系统。掩模图案数据具有多个全色调曝光多边形及多个灰色调曝光多边形。在多个影像投射系统下对其上设置有光刻胶的基板进行单次扫描之中，该方法包括：投射多次发射至多个全色调曝光多边形及多个灰色调曝光多边形中。多次发射被划分为具有第二强度的灰色调发射及具有第一强度的全色调发射。灰色调发射被投射至多个全色调曝光多边形及多个灰色调曝光多边形，而全色调发射仅被投射至多个全色调曝光多边形。
附图说明
作为能详细了解本公开内容的上述特征的方式，可通过参照实施方式来获得上文简短概述的本公开内容的更特定的描述，这些实施方式中的一些描绘在附图中。然而，应注意，附图仅描绘本公开内容的典型实施方式，且因此不应被认为是限制本公开内容的范围，并且本公开内容可承认其他同等有效的实施方式。
图1根据一实施方式的系统的透视图。
图2A根据一实施方式的影像投射系统的示意性截面图。
图2B及图2C根据一实施方式的空间光调制器的示意图。
图3根据一实施方式的计算系统的示意图。
图4根据一实施方式的单程光刻应用的示意图。
图5根据一实施方式的控制器的示意图。
图6A根据一实施方式的光刻工艺后的基板的示意平面图。
图6B～图6D根据一实施方式的在截面处的光刻胶的曝光的截面图。
图7根据一实施方式的光刻工艺的方法的流程图。
图8根据一实施方式的光刻工艺的方法的流程图。
图9根据一实施方式的光刻工艺的方法的流程图。
图10A～图10S根据实施方式的在光刻工艺的方法期间的全色调曝光多边形与灰色调曝光多边形的示意平面图。
图11根据一实施方式的光刻工艺的方法的流程图。
图12A～图12F根据一实施方式的在光刻工艺的方法期间的全色调曝光多边形与灰色调曝光多边形的示意平面图。
为促进了解，尽可能使用相同的附图标记来指示附图中共有的相同元件。可设想一个实施方式中的元件及特征可有益地并入其他实施方式中而无需赘述。
具体实施方式
本文描述的实施方式提供用以在单程中写入全色调部分及灰色调部分的光刻工艺(诸如数字光刻工艺)的系统、软件应用、及方法。系统的一个实施方式包括经构造以提供掩模图案数据给光刻系统的控制器。掩模图案数据具有多个全色调曝光多边形及多个灰色调曝光多边形。光刻系统具有处理单元，处理单元具有接收掩模图案数据的多个影像投射系统。每个影像投射系统包括空间光调制器，空间光调制器具有多个空间光调制器像素以投射多次发射。控制器经构造以通过多次发射的灰色调发射及全色调发射在时间上划分多个空间光调制器像素，且控制器经构造以在灰色调发射时变化由每个影像投射系统的光源生成的光束的第二强度，以及在全色调发射时变化由每个影像投射系统的光源生成的光束的第一强度。
图1是系统100(诸如数字光刻系统)的透视图，此系统可得益于本文描述的实施方式。系统100包括平台114及处理设备104。平台114由设置在平板102上的一对轨道116支撑。基板120被平台114支撑。平台114由设置在平板102上的一对轨道116支撑。如图1中所示的坐标系统所指示，平台114在X方向中沿一对轨道116移动。在可与本文描述的其他实施方式结合的一个实施方式中，一对轨道116是一对平行的磁性通道。如图所示，一对轨道116的每个轨道在直线路径中延伸。编码器118耦接至平台114，以便向控制器122提供平台114的位置的信息。
控制器122通常被设计为促进本文描述的处理技术的控制和自动化。控制器122可耦接至处理设备104、平台114、及编码器118或与其通信。处理设备104及编码器118可向控制器122提供关于基板处理及基板对准的信息。例如，处理设备104可向控制器122提供信息以提醒控制器122基板处理已完成。控制器122促进光刻工艺的方法的控制及自动化，以在单程中写入全色调部分及灰色调部分。可由控制器122读取的程序(或计算机指令)(其可称为成像程序)，确定在基板120上可进行哪些任务。程序包括掩模图案数据及代码以监测并控制处理时间及基板位置。掩模图案数据对应于待利用电磁辐射写入光刻胶中的图案。
基板120包含任何适当的材料，例如玻璃，其用作平板显示器的部件。在可与本文描述的其他实施方式结合的其他实施方式中，基板120由能够被用作平板显示器的部件的其他材料制成。基板120具有形成于其上的待被图案化的薄膜层(诸如对其的图案蚀刻)，以及形成在将被图案化的薄膜层上的光刻胶层，光刻胶层对电磁辐射(例如UV或深UV“光”)敏感。正性光刻胶包括的光刻胶的这样一些部分，当曝露至辐射时，这些部分分别可溶于在利用电磁辐射将图案写入至光刻胶中后被施加至光刻胶的光刻胶显影剂。负性光刻胶包括的光刻胶的这样一些部分，当曝露至辐射时，这些部分将分别地不可溶于在利用电磁辐射将图案写入至光刻胶中后被施加至光刻胶的光刻胶显影剂。光刻胶的化学成分决定了光刻胶是正性光刻胶还是负性光刻胶。光刻胶的例子包括(但不限于)下列至少一者：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、及SU-8。在将光刻胶曝光至电磁辐射之后，光刻胶经显影以在下层的薄膜层上留下经图案化的光刻胶。接着，利用经图案化的光刻胶，通过光刻胶中的开口来将下层的薄膜进行图案蚀刻，以形成显示面板的电子电路系统的一部分。
处理设备104包括支撑件108及处理单元106。处理设备104横跨一对轨道116且被设置在平板102上，并因此包括开口112使一对轨道116及平台114在处理单元106下方通过。处理单元106被支撑件108支撑在平板102之上。在可与本文描述的其他实施方式结合的一个实施方式中，处理单元106是图案生成器，其经构造以在光光刻工艺中光刻胶进行曝光。在可与本文描述的其他实施方式结合的一些实施方式中，图案生成器经构造以进行无掩模光刻工艺。处理单元106包括多个影像投射系统。影像投射系统的一个实例显示在图2A中。在可与本文描述的其他实施方式结合的一个实施方式中，处理单元106包含多达84个的影像投射系统。每个影像投射系统设置在外壳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进行无掩模直接图案写入。
图2A是影像投射系统200的示意性截面图，该影像投射系统可使用在系统100中。影像投射系统200包括空间光调制器210及投射光学器件212。影像投射系统200的组件根据所使用的空间光调制器210而异。空间光调制器210包括电寻址元件的阵列。电寻址元件包括(但不限于)数字微镜、液晶显示器(LCD)、硅基液晶(LCoS)装置、铁电型硅基液晶(LCoS)装置、及微快门(microshutter)。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的每个空间光调制器像素单独可控并经构造以投射对应于多个像素中的一个像素的写入光束。多个像素的汇集形成了被写入光刻胶中的图案，此图案在本文中被称为掩模图案。投射光学器件212包括用于将光投射到基板120上的投射透镜，例如10倍(10x)物镜。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的每空间光调制器像素是处于“开”位置或“关”位置。处于“开”位置的每个空间光调制器像素形成写入光束，投射光学器件212接着将该写入光束投射至基板120的光刻胶层表面以形成掩模图案的一个像素。
在可与本文描述的其他实施方式结合的一个实施方式中，空间光调制器210是DMD。影像投射系统200包括光源202、孔204、透镜206、受抑式棱镜组合件208、DMD、及投射光学器件212。DMD包括多个镜(即多个空间光调制器像素)。多个反射镜的每个镜对应于一个像素，其可对应于掩模图案的一个像素。在可与本文描述的其他实施方式结合的一些实施方式中，DMD包括超过大约4,000,000个镜。光源202是能够产生具有预定波长的光的任何适当光源，像是发光二极管(LED)或激光。在可与本文描述的其他实施方式结合的一个实施方式中，预定波长在蓝光或近紫外光(UV)范围中，诸如小于大约450nm。受抑式棱镜组合件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被受抑式棱镜组合件208反射至DMD。当光束201到达DMD的反射镜时，处于“开”位置的每个镜反射光束201，即形成写入光束(也称为“发射(shot)”)，投射光学器件212接着将此写入光束投射以打在基板120的光刻胶层表面上。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2B及图2C是作为DMD的空间光调制器210的示意图。多个镜213(同样已知为多个空间光调制器像素)排列在具有M行及N列的网格中。在图2B中，显示了行214、216、218、220、222、224、及列215、217、219、221、223、及225。在单程中写入全色调部分及灰色调部分的光刻工艺的方法700中，控制器122(如图2B中所示)将N列及M行的镜213分成灰色调组226及全色调组227。在方法700、800、900(如本文中所述)的实施方式中，对N列及M行的镜213的划分取决于平台114的移动。当平台114的移动大致垂直于N列时，通过控制器122划分N列。当平台114的移动大致垂直于M行时，通过控制器122划分M行。当平台114的移动既不大致垂直于N列也不大致垂直于M行时，通过控制器122划分具有M行及N列的网格的阵列。在以下说明的实施方式中，平台114的移动大致垂直于N列，因此通过控制器122划分N列。然而，以下说明的方法700、800、900的实施方式可在平台114的移动大致垂直于N行下通过划分N行来执行，并且在平台114的移动既不大致垂直于N列也不大致垂直于M行时通过划分具有M行及N列的网格的阵列来执行。在方法700的可与本文描述的其他实施方式结合的一个实施方式中，灰色调组226及全色调组227具有相同的列数。在单程中写入全色调部分及灰色调部分的光刻工艺的方法800中，控制器122(如图2B中所示)将N列的镜213划分成具有不同列数的灰色调组226与全色调组227。在单程中写入全色调部分及灰色调部分的光刻工艺的方法900中，控制器122(如图2C中所示)将N列的镜213划分成灰色调组226、全色调组227、及其余组228。在可与本文描述的其他实施方式结合的一个实施方式中，灰色调组226及全色调组227具有相同的列数。在可与本文描述的其他实施方式结合的另一实施方式中，灰色调组226与全色调组227具有不同的列数。
图3是经构造以用于在单程中写入全色调部分及灰色调部分的计算系统300的示意图，在计算系统中可实施本公开内容的实施方式。如图3中所示，计算系统300可包括多个服务器308、单程光刻应用312、及多个控制器(即计算机、个人计算机、移动/无线装置)122(为清晰仅图示其两个)，它们各自连接至通信网络306(例如互联网)。服务器308可经由本地连接(例如，储存局域网(SAN)或网络附属储存(NAS))与数据库314通信，或通过互联网与数据库314通信。服务器308经构造以直接访问数据库314中包括的数据或与数据库管理器连接，该数据库管理器经构造以管理数据库314内包括的数据。
每个控制器122可包括计算装置的已知组件，例如：处理器、系统存储器、硬盘驱动器、电池、输入装置(诸如鼠标及键盘)、和/或输出装置(诸如监视器或图形化用户界面)、和/或输入/输出装置的组合(诸如不只接收输入也显示输出的触控屏幕)。每个服务器308及单程光刻应用312可包括处理器及系统存储器(未图示)，并可经构造以利用(例如)关联式数据库软件和/或文件系统来管理数据库314中储存的内容。I/O装置接口408(如图4中所示)可经编程以利用网络协议，诸如(例如)TCP/IP协议，来与另一I/O装置接口、控制器122、及单程光刻应用312通信。单程光刻应用312可通过通信网络306直接与控制器122通信。控制器122经编程以执行软件304(诸如程序和/或其他软件应用)并访问由服务器308管理的应用。
在以下说明的实施方式中，使用者可分别地操作控制器122，控制器122可通过通信网络306连接至服务器308。经由控制器122可向使用者显示页面、影像、数据、文件、及类似者。可通过与控制器122通信的显示装置和/或图形化使用者界面显示信息及影像。
将注意，控制器122可以是个人计算机、膝上型移动计算装置、只智能手机、视频游戏主机、家庭数字媒体播放器、连网电视、机顶盒、和/或具有适于与通信网络306和/或所需应用或软件通信的组件的其他计算装置。控制器122也可执行经构造以从单程光刻应用312接收内容及信息的其他软件应用。
图4是单程光刻应用312的示意图。单程光刻应用312包括(而不限)经由互连406通信的中央处理单元(CPU)402、网络接口404、存储器420、及储存装置430。单程光刻应用312也可包括连接I/O装置410(例如键盘、视频、鼠标、音频、触控屏幕等等)的I/O装置接口408。单程光刻应用312可进一步包括网络接口504(显示在图5中)，网络接口504经构造以经由数据通信网络来传输数据。
CPU 402取回并执行储存在存储器420中的程序指令，并通常控制及协调其他系统组件的操作。类似地，CPU 402储存并取回驻存在存储器420中的应用数据。CPU 402被包括以代表单一CPU、多个CPU、具有多个处理核心的单一CPU、等等。互连406用于在CPU 402、I/O装置接口408、储存430、网络接口404、及存储器420之间传输程序指令及应用数据。
存储器420通常被包括以代表随机存取存储器，且在操作中，其储存软件应用及数据供CPU 402使用。尽管图示为单一单元，储存装置430可以是固定式和/或可移除储存装置的组合，诸如固定式盘片驱动器、软盘驱动器、硬盘驱动器、闪存驱动器、磁带驱动器、可移除存储卡、CD-ROM、DVD-ROM、蓝光、HD-DVD、光学储存、网络附属储存(NAS)、云端储存、或经构造以储存非易失性数据的储存局域网(SAN)。
存储器420可储存指令及逻辑以用于执行应用平台426，应用平台426可包括单程光刻应用软件428。储存装置430可包括数据库432，数据库432经构造以储存数据434及相关联应用平台内容436。数据库432可以是任何类型的储存装置。
网络计算机是能够结合本文中所提供的公开内容来使用的另一类型的计算机系统。网络计算机通常不包括硬盘或其他大型储存装置，而可执行程序是从网络连线加载到存储器420中供CPU 502(显示在图5中)执行。典型的计算机系统将通常包括至少一个处理器、存储器、及将存储器耦接至处理器的互连。
图5是控制器122的示意图，控制器122用于访问单程光刻应用312并取回或显示关联于应用平台426的数据。控制器122可包括(而不限于)中央处理单元(CPU)502、网络接口504、互连506、存储器520、储存装置530、及支持电路540。控制器122也可包括连接I/O装置510(例如键盘、显示器、触控屏幕、及鼠标装置)至控制器122的I/O装置接口508。
CPU 402一样，CPU 502被包括以代表单一CPU、多个CPU、具有多个处理核心的单一CPU等等，而存储器520通常被包括以代表随机存取存储器。互连506可用于在CPU 502、I/O装置接口508、储存装置530、网络接口504、及存储器520之间传输程序指令及应用数据。网络接口504可经构造以经由通信网络306传输数据，例如以从单程光刻应用312传输内容。储存装置430(诸如硬盘驱动器或固态储存驱动器(SSD))可储存非易失性数据。储存装置530可包含数据库531。数据库531可包含数据532、其他内容534、及具有数据538和控制逻辑539的影像处理单元536。示例地，存储器520可包括应用接口522，其本身可显示软件指令524，和/或储存或显示数据526。应用接口522可提供一个或多个软件应用，其允许控制器访问由单程光刻应用312主控的数据或其他内容。
如图1中所示，系统100包括控制器122。控制器122包括中央处理单元(CPU)502、存储器520、及支持电路540(或I/O 508)。CPU 502可以是用于工业设定中以用于控制各种工艺及硬件(例如图案生成器、马达、及其他硬件)及监测工艺(例如处理时间及基板位置)的任何形式的计算机处理器之一。存储器520(如图5中所示)连接至CPU 502，且可以是可商业购得的存储器中一个或多个，诸如随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、软盘、硬盘、或任何其他形式的数字储存，无论本地的或远端的。软件指令及数据可被编码并储存在存储器内以指示CPU 502。支持电路540也连接至CPU 502以用于以已知方式支持处理器。支持电路540可包括已知的高速缓存542、电源544、时钟电路546、输入/输出电路系统548、子系统550及类似者。可由控制器122读取的程序(或计算机指令)确定在基板120上可执行哪些任务。程序可以是控制器122可读取的软件，并可包括代码以监测及控制(例如)处理时间及基板位置。
然而，应牢记，这些用语及类似者全部关联于适当的物理量且仅仅是应用于这些量的便利标签。如从以下描述中所显而易见的，除非特别地相反说明，将理解，说明书全文中，使用诸如“处理”或“计算”或“运算”或“确定”或“显示”或类似用语的描述指的是计算机系统(或类似电子计算装置)的动作或程序，该动作或程序将在计算机系统的暂存器及存储器内作为物理(电子)量表示的数据进行操控并转换成在计算机系统存储器或暂存器或其他这种信息储存、传输、或显示装置内作为物理量被类似地表示的其他数据。
本示例也涉及用于执行本文中的操作的设备。此设备可针对必要的目的而被特别地建构，或者其可包含通用计算机，该计算机通用被储存在计算机中的计算机程序选择地启用或重新配置。这种计算机程序可储存在计算机可读取储存介质中，诸如(但不限于)只读存储器(ROM)、随机存取存储器(RAM)、EPROM、EEPROM、闪存、磁性或光学卡、任何类型的盘片(包括软盘、光盘、CD-ROM、及磁性光学磁盘)、或任何类型的介质，其适合用于储存电子指令、且各自耦接至计算机系统互连。
本文中提出的算法及显示本质上不关联于任何特定计算机或其他设备。各种不同通用系统可与根据本文中的教导的程序来一起使用，或者建构更特定的设备来执行必要的方法操作可证明是方便的。从以上说明中可使用于各式各样这些系统的结构显而易见。此外，本示例不参考任何特定程序语言来说明，而因此可利用各式各样编程语言来实施各种示例。
如本文内更详细说明的，本公开内容的实施方式关于光刻应用，其有关在单程光刻工艺中对基板120施加掩模图案数据610的能力。本文中描述的实施方式有关软件应用平台。此软件应用平台包括在单程中写入全色调部分及灰色调部分的方法。
图6A是在光刻工艺后基板120的示意平面图。多个全色调部分602及多个灰色调部分604被写入光刻胶601中，多个全色调部分602暴露于从光源202发出的光的强度的全色调剂量606(显示在图6B～图6D中)，多个灰色调部分604暴露于从光源202发出的光的强度的灰色调剂量608(显示在图6B～图6D中)。在可与本文描述的其他实施方式结合的一个实施方式中，强度是大约10mJ/cm2到大约200mJ/cm2。在光刻工艺期间，掩模图案数据610具有对应于由光刻工艺形成的全色调部分602的多个全色调曝光多边形612，以及对应于由光刻工艺形成的灰色调部分604的多个灰色调曝光多边形614。光刻胶601设置在基板120之上。在可与本文描述的其他实施方式结合的一个实施方式中，基板120具有形成于其上的待被图案化(诸如通过图案蚀刻)的薄膜层，而光刻胶设置在将被图案化的薄膜层上。
图6B～图6D是位于截面603处的光刻胶601的曝光的截面图。截面603包括暴露至全色调剂量606的多个全色调部分602及暴露至灰色调剂量608的多个灰色调部分604。全色调剂量606对应于通过将多个全色调部分602暴露于从光源202发出的光强度的全色调百分比而被显影的光刻胶601的百分比。灰色调剂量608对应于通过将多个灰色调部分604暴露于从光源202发出的光强度的灰色调百分比而被显影的光刻胶601的百分比。多个全色调部分602的每一个的宽度控制来自强度中的全色调百分比的全色调剂量606，除非多个全色调部分602中的一者的宽度大于空间光调制器像素中的一者的宽度。例如，小于空间光调制器像素中的一者的宽度的多个全色调部分602中的一者的宽度导致全色调部分的全色调剂量606小于全色调百分比。大于或等于空间光调制器像素中的一者的宽度的多个全色调部分602中的一者的宽度导致全色调部分的全色调剂量606等于全色调百分比。多个灰色调部分604的各者的宽度控制来自强度中的灰色调百分比的灰色调剂量608，除非多个灰色调部分604中的一者的宽度大于空间光调制器像素中的一者的宽度。例如，小于空间光调制器像素中的一者的宽度的多个灰色调部分604中的一者的宽度导致灰色调部分的灰色调剂量608小于灰色调百分比。大于或等于空间光调制器像素中的一者的宽度的多个灰色调部分604中的一者的宽度导致灰色调部分的灰色调剂量608等于灰色调百分比。在可与本文描述的其他实施方式结合的一个实施方式中，多个全色调部分602及多个灰色调部分604的每一个具有小于空间光调制器像素的宽度的相同宽度。
如图6B中所示且如本文中进一步说明，方法700通过具有相同列数的灰色调组226及全色调组227使得灰色调百分比是全色调百分比的一半。例如，有50％的列的灰色调组226和有50％的列的全色调部分造成灰色调百分比是50％而全色调百分比是100％。灰色调剂量608是被光源202发出的光的强度的50％的灰色调百分比显影了42％，该光的强度被曝光至具有小于空间光调制器像素的宽度的相同宽度的多个灰色调部分604的每一个。全色调剂量606是被光源202发出的光的强度的100％的全色调百分比显影了84％，该光的强度被曝光至具有小于空间光调制器像素的宽度的相同宽度的多个全色调部分602的每一个。
如图6C中所示且如本文中进一步说明，方法800通过具有不同列数的灰色调组226及全色调组227使得灰色调百分比为大于全色调百分比的一半。例如，有55％的列的灰色调组226和有45％的列的全色调部分使得灰色调百分比为55％而全色调百分比为95％。灰色调剂量608是被光源202发出的光的强度的55％的灰色调百分比显影了48.1％，该光的强度被曝光至具有小于空间光调制器像素的宽度的相同宽度的多个灰色调部分604的没一个。全色调剂量606是被光源202发出的光的强度的95％的全色调百分比显影了87.5％，该光的强度被曝光至具有小于空间光调制器像素的宽度的相同宽度的多个全色调部分602的每一个。
如图6D中所示且如本文中进一步说明，方法900通过灰色调组226、全色调组227、及其余组228(灰色调组226及全色调组227具有相同的列数)使得灰色调百分比少于全色调百分比的一半。例如，有48％的列的灰色调组226、有48％的列的全色调部分、和具有4％的列的其余组228使得灰色调百分比为48％而全色调百分比为104％。灰色调剂量608是被光源202发出的光的强度的48％的灰色调百分比显影了40.86％，该光的强度被曝光至具有小于空间光调制器像素的宽度的相同宽度的多个灰色调部分604的每一个。全色调剂量606是被光源202发出的光的强度的104％的全色调百分比显影了85.47％，该光的强度被曝光至具有小于空间光调制器像素的宽度的相同宽度的多个全色调部分602的每一个。
图7是在单程中写入全色调部分602及灰色调部分604的光刻工艺的方法700的流程图。图10A～图10F是在方法700期间全色调曝光多边形1002及灰色调曝光多边形1004的示意平面图。于操作701，如上所述，控制器122将N列的镜213划分成具有相同列数的灰色调组226及全色调组227。于操作702，当基板120在单程中于影像投射系统200下扫描时，处理单元106向全色调曝光多边形1002与灰色调曝光多边形1004中投射多次发射。随着多个发射的每个发射被投射至多个地址点1008中的一个地址点，空间光调制器210的多个空间光调制器像素形成汇集发射图案1006。各地址点代表一个像素的中心点。在可与本文描述的其他实施方式结合的一个实施方式中，汇集发射图案1006是六角形密排(hexagonalclose-packed,HCP)图案，不过可为汇集发射图案1006使用其他图案。多次发射是一定数量的的发射以形成暴露至全色调剂量606的多个全色调部分602中的全色调部分。例如，多次发射是在50次发射与500次发射之间。
如图10A中所示，来自空间光调制器210的灰色调组226的多次发射中的第一灰色调发射1010a被投射至全色调曝光多边形1002和灰色调曝光多边形1004而投射到多个地址点1008中的至少第一地址点1008a。全色调曝光多边形1002和灰色调曝光多边形1004中的多次发射的每次发射具有从光源202发射的光的强度。如图10B中所示，来自灰色调组226的第二灰色调发射1010b被投射至全色调曝光多边形1002及灰色调曝光多边形1004。如图10C中所示，重复利用灰色调组226以从灰色调组226向全色调曝光多边形1002和灰色调曝光多边形1004投射多次发射，直到多次发射中的最终灰色调发射1010n被投射至至少一个最终地址点1008n。针对方法700的空间光调制器210的划分会导致最终灰色调发射1010n是多次发射的一半点。如图10D中所示，全色调组227在全色调曝光多边形1002内侧投射多次发射中的第一全色调发射1012a至多个地址点1008的至少一个第一地址点1008a。如图10E中所示，全色调组227在全色调曝光多边形1002内侧投射多次发射中的第二全色调发射1012b至多个地址点1008的至少一个第二地址点1008b。如图10F中所示，重复利用全色调组227投射多次发射，直到多次发射中的最终全色调发射1012n被投射至至少一个最终地址点1008n。
图8是在单程中写入全色调部分602及灰色调部分604的光刻工艺的方法800的流程图。图10G～图10L是在方法800期间全色调曝光多边形1002及灰色调曝光多边形1004的示意平面图。于操作801，如上所述，控制器122将N列的镜213划分成具有不同列数的灰色调组226及全色调组227。灰色调组226具有比全色调组227多的列数。于操作802，当基板120在单程中于影像投射系统200下扫描时，处理单元106在全色调曝光多边形1002与灰色调曝光多边形1004中投射多次发射。
如图10G中所示，来自空间光调制器210的灰色调组226的多次发射中的第一灰色调发射1010a被投射至全色调曝光多边形1002和灰色调曝光多边形1004，而投射到多个地址点1008中的至少一个第一地址点1008a。全色调曝光多边形1002和灰色调曝光多边形1004中的多次发射的每次发射具有从光源202发射的光的强度。如图10H中所示，来自灰色调组226的第二灰色调发射1010b被投射至全色调曝光多边形1002及灰色调曝光多边形1004。如图10I中所示，重复利用灰色调组226以从灰色调组226向全色调曝光多边形1002和灰色调曝光多边形1004投射多次发射，直到多次发射中的最终灰色调发射1010n被投射至至少一个最终地址点1008n。针对方法800的空间光调制器210的划分导致最终灰色调发射1010n的发射次数多于多次发射中的一半点的发射次数。因此，最终全色调发射1012n将不会寻址全色调曝光多边形1002中的地址点1008的每一个，造成灰色调百分比大于全色调百分比的一半，因为全色调曝光多边形1002内侧的多个地址点1008的一部分将不会被寻址两次。
如图10J中所示，全色调组227在全色调曝光多边形1002内侧投射多次发射中的第一全色调发射1012a至多个地址点1008的至少一个第一地址点1008a。如图10K中所示，全色调组227在全色调曝光多边形1002内侧投射多次发射中的第二全色调发射1012b至多个地址点1008的至少一个第二地址点1008b。如图10L中所示，重复利用全色调组227投射多次发射，直到多次发射中的最终全色调发射1012n被投射至至少一个最终地址点1008n。在最终全色调发射1012n被投射至至少一个最终地址点1008n之后，全色调曝光多边形1002内侧的多个地址点1008的一部分不会被寻址两次。
图9是在单程中写入全色调部分602及灰色调部分604的光刻工艺的方法900的流程图。图10M～图10S是在方法900期间全色调曝光多边形1002及灰色调曝光多边形1004的示意平面图。于操作901，如上所述，控制器122将N列的镜213划分成灰色调组226、全色调组227、及其余组228。灰色调组226及全色调组227具有相同列数。于操作902，当基板120在单程中于影像投射系统200下扫描时，处理单元106在全色调曝光多边形1002与灰色调曝光多边形1004中投射多次发射。
如图10M中所示，来自空间光调制器210的灰色调组226的多次发射中的第一灰色调发射1010a被投射至全色调曝光多边形1002和灰色调曝光多边形1004而被投射到多个地址点1008中的至少一个第一地址点1008a。全色调曝光多边形1002和灰色调曝光多边形1004中的多次发射的各发射具有从光源202发射的光的强度。如图10N中所示，来自灰色调组226的第二灰色调发射1010b被投射至全色调曝光多边形1002及灰色调曝光多边形1004。如图10O中所示，重复利用灰色调组226以从灰色调组226向全色调曝光多边形1002和灰色调曝光多边形1004投射多次发射，直到多次发射中的最终灰色调发射1010n被投射至至少一个最终地址点1008n。针对方法900的空间光调制器210的划分会造成灰色调曝光多边形1004内侧的多个地址点1008的每个地址点被寻址。
如图10P中所示，全色调组227在全色调曝光多边形1002内侧投射多次发射中的第一全色调发射1012a至多个地址点1008的至少一个第一地址点1008a。如图10Q中所示，全色调组227在全色调曝光多边形1002内侧投射多次发射中的第二全色调发射1012b至多个地址点1008的至少一个第二地址点1008b。如图10R中所示，重复利用全色调组227投射多次发射，直到多次发射中的最终全色调发射1012n被投射至至少一个最终地址点1008n。如图10S中所示，空间光调制器210的其余组228将多次发射中的其余发射1014投射至全色调曝光多边形1002内侧的地址点，造成全色调百分比的一半大于灰色调百分比。在可与本文中描述的其他实施方式结合的实施方式中，利用空间光调制器210的其余组228将多次发射的其余发射1014投射至灰色调曝光多边形1004内侧的地址点，全色调百分比的一半少于灰色调百分比。
图11是在单程中写入全色调部分602及灰色调部分604的光刻工艺的方法1100的流程图。图12A～图12F是在方法1100期间全色调曝光多边形1002及灰色调曝光多边形1004的示意平面图。控制器122通过在全色调曝光多边形1002及灰色调曝光多边形1004中的多次发射的第一发射和第二发射在时间上划分空间光调制器210的多个空间光调制器像素。控制器122包括发射计数器，以在时间上划分多次发射中的第一发射及第二发射。控制器122包括用于模拟发射来自光源202的光的强度的控制回路。该控制回路在整个光刻胶601的预定位置处提供第一发射和第二发射的强度的模拟发射。
当基板120在单程中于影像投射系统200下扫描时，处理单元106投射多次发射。多次发射中的第一发射及第二发射被投射在全色调曝光多边形1002中。在可与本文描述的其他实施方式结合的一个实施方式中，如图所示，仅有多次发射的第一发射被投射在灰色调曝光多边形1004中。在可与本文描述的其他实施方式结合的另一实施方式中，仅有多次发射的第二发射被投射在灰色调曝光多边形1004中。
为促进解释，将参考投射在灰色调曝光多边形1004中的多次发射的灰色调发射、及投射在全色调曝光多边形1002中的多次发射的灰色调发射和全色调发射，来说明图11及图12A～图12F。将注意，在可与本文描述的其他实施方式结合的一个实施方式中，如图12A～图12F中所示，灰色调发射是第一发射而全色调发射是第二发射，而在可与本文描述的其他实施方式结合的另一实施方式中，灰色调发射是第二发射而全色调发射是第一发射。
于操作1101，多次发射被投射至全色调曝光多边形1002及灰色调曝光多边形1004中。如图12A中所示，多次发射的灰色调发射1210a(其为灰色调发射)被投射至全色调曝光多边形1002和灰色调曝光多边形1004而投射到多个地址点1008中的至少一个第一地址点1008a。如图12B中所示，当基板120在影像投射系统200之下扫描时多次发射的全色调发射1210b(其为全色调发射)被投射在全色调曝光多边形1002内侧至至少一个第二地址点1008b。在可与本文描述的其他实施方式结合的一个实施方式中，如图12C中所示，多次发射的一半点发射1210h是被投射在全色调曝光多边形1002及灰色调曝光多边形1004内侧到至少一个最终地址点1008n的灰色调发射。在可与本文描述的其他实施方式结合的另一实施方式中，多次发射的一半点发射1210h是被投射在全色调曝光多边形1002内侧的全色调发射。在多次发射的一半点发射1210h之后，多个灰色调部分604具有多个地址点1008中的被第一强度百分比曝光的灰色调发射地址点。多个全色调部分602具有被曝光至第二强度百分比(即强度的灰色调百分比)的灰色调发射地址点，以及被曝光至第一强度百分比的全色调发射地址点。在可与本文描述的其他实施方式结合的一个实施方式中，第二强度少于第一强度。第一强度及第二强度的组合(即强度的全色调百分比)对应于全色调剂量606。第二强度(即灰色调百分比)对应于灰色调剂量608。
在可与本文描述的其他实施方式结合的一个实施方式中，如图12D中所示，多次发射中的在作为灰色调发射的一半点发射1210h之后的发射1210d是全色调发射，其被投射至全色调曝光多边形1002而投射到多个地址点1008中的至少一个第一地址点1008a。在可与本文描述的其他实施方式结合的另一实施方式中，多次发射中的在作为全色调发射的一半点发射1210h之后的发射1210d是被投射至全色调曝光多边形1002的全色调发射。在可与本文中所述其他实施方式结合的实施方式中，在灰色调发射作为第二发射而全色调发射为第一发射的，在作为灰色调发射的一半点发射1210h之后的发射1210d是被投射至全色调曝光多边形1002及灰色调曝光多边形1004中的灰色调发射。如图12E中所示，当基板120在影像投射系统200的下扫描时，多次发射的在一半点发射1210h之后的全色调发射1210e被投射在全色调曝光多边形1002及灰色调曝光多边形1004内部到至少一个第二地址点1008b。如图12F中所示，多次发射中的作为全色调发射的最终发射1210n被投射在全色调曝光多边形1002内侧至至少一个最终地址点1008n。
通过多次发射，多个灰色调部分604具有多个地址点1008中的被第二强度曝光的全色调发射及灰色调发射地址点。多个全色调部分602具有被曝光至第二强度与第一强度的组合的全色调发射及灰色调发射地址点。多次发射中的灰色调发射和全色调发射的时间划分以及第一强度与第二强度的模拟发射的能力将允许用于多个全色调部分602的全色调剂量606和用于多个灰色调部分604的灰色调剂量608在整个光刻胶601上变化。
总结来说，提供了一种在单程中写入全色调部分及灰色调部分的光刻工艺的系统、软件应用、及方法。单程提供了更大的产量。系统的空间光调制器在多个发射中的第一发射与第二发射之间的时间划分与空间划分提供了在单程中来自光源的第二强度与第一强度的模拟发射。第二色调及第一强度的模拟发射允许用于多个全色调部分中的每个全色调部分的全色调剂量、以及用于多个灰色调部分中的每个灰色调部分的灰色调剂量在整个光刻胶上变化。在整个光刻胶上的全色调剂量及灰色调剂量的变化可容许因以下情况所导致的变化：光刻胶厚度、在光刻胶显影期间显影剂的不均匀性、蚀刻移转处理中的不均匀性、及在光刻工艺之前或之后的任何其他工艺。
虽然上述内容涉及本公开内容的实施方式，单可在不背离本发明的基本范围的情况下设计本公开内容的其他及进一步实施方式，而本发明的范围由随附的权利要求书确定。

Claims (20)

1.一种光刻工艺的系统，包含：
平板；
可移动平台，所述可移动平台能够设置在所述平板之上，所述平台经构造以支撑基板，所述基板具有设置在其上的光刻胶；
编码器，所述编码器耦接至所述平台，所述编码器经构造以向控制器提供所述基板的位置，所述控制器经构造以向光刻系统提供掩模图案数据，所述掩模图案数据具有多个全色调曝光多边形及多个灰色调曝光多边形；以及
光刻系统支撑件，所述光刻系统支撑件耦接至所述平板，所述光刻系统支撑件具有开口以允许所述平台在所述光刻系统支撑件的下方通过，其中：
所述光刻系统具有处理单元，所述处理单元具有接收所述掩模图案数据的多个影像投射系统；
每个影像投射系统包含空间光调制器，所述空间光调制器具有多个空间光调制器像素以投射多次发射(shot)；
该控制器经构造以通过所述多次发射的灰色调发射及全色调发射在时间上分割所述空间光调制器像素；并且
所述控制器经构造以在所述灰色调发射时变化由每个影像投射系统的光源生成的光束的第二强度，并在所述全色调发射时变化由每个影像投射系统的所述光源生成的所述光束的第一强度。
2.根据权利要求1所述的系统，其中所述空间光调制器的所述多个空间光调制器像素中的每个空间光调制器像素独立可控，且经构造以投射对应于多个像素中的一像素的写入光束。
3.根据权利要求2所述的系统，其中所述空间光调制器是电寻址元件的阵列。
4.根据权利要求3所述的系统，其中至少一个电寻址元件的所述空间光调制器像素是被所述灰色调发射及所述全色调发射在时间上分割的镜。
5.一种储存有指令的非暂时性计算机可读取介质，当所述指令由处理器执行时，致使计算机系统进行下列步骤：
向光刻系统的处理单元提供具有多个曝光多边形的掩模图案数据，所述处理单元具有接收所述掩模图案数据的多个影像投射系统，所述掩模图案数据具有多个全色调曝光多边形及多个灰色调曝光多边形；以及
在所述影像投射系统下对其上设置有光刻胶的基板进行单次扫描之中：
投射多次发射至所述全色调曝光多边形及所述灰色调曝光多边形中，所述多次发射被划分为具有第二强度的灰色调发射及具有第一强度的全色调发射，其中所述灰色调发射被投射至所述全色调曝光多边形及所述灰色调曝光多边形，而所述全色调发射仅被投射至所述全色调曝光多边形。
6.根据权利要求5所述的非暂时性计算机可读取介质，其中每个影像投射系统包含空间光调制器，所述空间光调制器具有多个空间光调制器像素以将多次发射投射至汇集发射图案的多个地址点。
7.根据权利要求6所述的非暂时性计算机可读取介质，其中所述多次发射形成多个灰色调部分，所述灰色调部分具有被曝露至所述第二强度的灰色调发射地址点，且所述多次发射形成多个全色调部分，所述全色调部分具有曝露至所述第二强度及第一强度的灰色调发射地址点及全色调发射地址点。
8.根据权利要求5所述的非暂时性计算机可读取介质，其中第二强度对应于灰色调剂量而所述第一强度与所述第二强度的组合对应于全色调剂量。
9.根据权利要求8所述的非暂时性计算机可读取介质，其中所述第一强度及所述第二强度在所述单次扫描中变化。
10.根据权利要求9所述的非暂时性计算机可读取介质，其中所述第一强度及所述第二强度为10mJ/cm2到200mJ/cm2。
11.一种光刻工艺的方法，包含下列步骤：
向光刻系统的处理单元提供具有多个曝光多边形的掩模图案数据，所述处理单元具有接收所述掩模图案数据的多个影像投射系统，所述掩模图案数据具有多个全色调曝光多边形及多个灰色调曝光多边形；以及
在所述多个影像投射系统下对其上设置有光刻胶的基板进行单次扫描之中：
投射多次发射至所述全色调曝光多边形及所述灰色调曝光多边形中，所述多次发射被划分为具有第二强度的灰色调发射及具有第一强度的全色调发射，其中所述灰色调发射被投射至所述全色调曝光多边形及所述灰色调曝光多边形，而所述全色调发射仅被投射至所述全色调曝光多边形。
12.根据权利要求11所述的方法，其中每个影像投射系统包含空间光调制器，所述空间光调制器具有多个空间光调制器像素以将多次发射投射至汇集发射图案的多个地址点。
13.根据权利要求12所述的方法，其中所述空间光调制器是电寻址元件的阵列。
14.根据权利要求12所述的方法，其中所述多次发射形成多个灰色调部分，所述灰色调部分具有被曝露至所述第二强度的灰色调发射地址点，且所述多次发射形成多个全色调部分，所述全色调部分具有被曝露至所述第二强度及第一强度的灰色调发射地址点及全色调发射地址点。
15.根据权利要求11所述的方法，其中所述多次发射是在50次发射与500次发射之间。
16.根据权利要求13所述的方法，其中第二强度对应于灰色调剂量而所述第一强度与所述第二强度的组合对应于全色调剂量。
17.根据权利要求16所述的方法，其中所述第二强度及所述第一强度在所述单次扫描期间变化。
18.根据权利要求17所述的方法，其中所述第一强度及所述第二强度为10mJ/cm2到200mJ/cm2。
19.根据权利要求4所述的系统，其中所述第二强度对应于灰色调剂量而所述第一强度与所述第二强度的组合对应于全色调剂量。
20.根据权利要求1所述的系统，其中所述第一强度及所述第二强度为10mJ/cm2到200mJ/cm2。
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