CN1716102A - 对准系统及对准方法 - Google Patents

Abstract

一种对准系统及其方法，适用于半导体或液晶显示器工艺中曝光前的光掩模对准。对准系统包括对准单元、至少一影像处理单元以及至少一监控显示装置。对准单元具有多组影像撷取装置，用以同时监测多组光掩模标记对应于一基板的多组基板标记的对准状态。影像处理单元将撷取信号转换为影像信号，使多组影像同时显示于监控显示装置上。

Description

对准系统及对准方法

技术领域

本发明涉及一种对准系统及其方法，特别涉及一种用于半导体工艺或液晶显示器工艺中，曝光机器的对准系统及其方法。

背景技术

光刻(Photolithography)可谓为整个半导体工艺中，甚至在新兴发展的光电产业的液晶显示工艺中，最举足轻重的步骤之一。诸如各种薄膜的图案(Pattern)及杂质(Dopants)的区域，都是由光刻步骤所决定的。此外，整个半导体工业的元件集成度(Integration)，是否能随着线宽与线距愈趋细微，朝向制作集成度更高、图案更细密的集成电路，亦端赖于光刻工艺的发展是否顺利而定。

以半导体工艺为例，进行其中的光刻工艺时，首先在半导体基材表面覆上一层感光材料，一般称之为光致抗蚀剂，光致抗蚀剂上具有已定义的线路图案，其中线路图案由光掩模所提供，以便执行线路图案的转移。由于大部分工艺达到20个以上的光掩模步骤，要成功完成这些工艺，除了需留意线宽、成品率和元件特性外，在此工艺当中，还有一个重要因素就是光掩模图案的对准。

在工艺中必须将多个光掩模图案在工件即基板上的相同位置进行重复曝光的动作，光掩模的对准精度将决定最后元件光学性能的优劣，可谓光刻工艺成败的关键，因为不当的图案转移，将导致整个芯片的报废。

所以光掩模图案变换时的对准工作在整个工艺中显的非常重要，尤其是当技术越来越进步，达到更大尺寸基板的工艺时，此问题更是不可忽视。在现有技术中针对基板进行曝光之前所作的对准工作，其方式是利用一对准系统中所配置的一组影像感测装置，例如电荷耦合元件(charge coupled device；CCD)，来监测光掩模与基板间的对准情形，同时移动承载基板的承载台进行对准。

一般在光掩模与基板间会设计多组对准记号，例如在一次对准照射(shot)中涵盖二片基板，二片基板共设计三组即六处对准记号位置，每一组通常是位于基板上相对的两侧。因此利用现有所配置，位于对准系统平台上的一组影像感测装置来进行光掩模对准时，必须反复移动基板承载台、对准记号的量测与对准等对准步骤，以完整地达到一次对准照射，共六处位置的对准，之后再进行曝光，才能将光掩模上的图案成功转移。一般而言一次对准照射至少要实行三次相同的对准步骤，以对准全部的三组记号。如此造成工艺时间耗费在多次的移动承载台以及对准调整动作，产出率下降等缺点。

因此需要一种避免现有牵涉多次动作的对准设计，以减少工作时间，同时解决产出率下降的问题。

发明内容

因此，本发明目的之一就是在提供一种对准系统及方法，用以达到一次对准功效，免除多次对准动作的不方便性。

本发明的另一目的是在提供一种对准系统及方法，用以减少曝光工艺的工作时间，加快工艺进行速度。

本发明的又一目的是在提供一种对准系统及方法，针对大尺寸的光掩模工艺技术具有提高产出率的优点。

根据本发明的上述目的，提出一种对准系统，适用于半导体或液晶显示器工艺中曝光前的光掩模对准。对准系统包括一对准单元、至少一影像处理单元以及至少一监控显示装置。对准单元具有多组影像撷取装置，用以同时监测多组光掩模标记对应于一基板的多组基板标记的位置对准状态。

影像处理单元电连接于影像撷取装置，处理来自影像撷取装置的撷取信号，转换成为影像信号，再通过与影像处理单元电连接的一监控显示装置，接收多组位置对准状态的影像信号，并将其同时显示于画面上，以配合进行光掩模与基板间多组标记位置对准的调整。

本发明的另一方面为一种适用于曝光工艺中基板与光掩模间对准的方法，包括有提供多组影像撷取装置、利用影像撷取装置同时撷取多组位置对准状态影像，其中对准状态影像显示光掩模上的多组光掩模标记与基板上相对应的多组基板标记的对准状态、以及显示对准状态影像于一监控显示装置上，并调整基板以使基板标记对准光掩模标记。

本发明的对准系统同时显示多组对准标记的对准情形，达到一次对准定位，节省大量工作时间且提高了产出率。

附图说明

为让本发明的上述和其它目的、特征、优点与实施例能更明显易懂，下面结合附图详细说明如下。附图中：

图1绘示依照本发明一优选实施例中基板及基板标记的示意图。

图2A绘示依照本发明的对准系统一优选实施例的前视图。

图2B绘示图2A的对准系统的右视图。

图3绘示依照本发明的对准方法一优选实施例的流程图。

简单符号说明

100：盘                             102：第一组位置

104：第二组位置                     106：第三组位置

110a～110f：对准照射

200：对准单元                       202：影像传感器

204、206：镜头                      210：影像撷取装置

212：光掩模                         214：光学系统

216：基板                           218：基板承载台

220：影像处理单元                   222：影像处理器

230：监控显示装置                   240：影像

252a：第一方向光掩模标记线          252b：第一方向基板标记线

254a：第二方向光掩模标记线          254b：第二方向基板标记线

262：第一方向                       264：第二方向

270：线路

300～304：步骤

具体实施方式

本发明通过在对准系统上设置多组影像撷取装置，于一次对准照射中，同时监测多组预设对准记号的对准状况，进行同步的对准调整动作，使达到一次完成对准，大幅降低半导体工艺或光电显示工艺当中，曝光工艺的工作时间，加速随后曝光动作的实行。以下将以实施例说明本发明的实施方式。

参照图2A与图2B，图2A绘示依照本发明的对准系统一优选实施例的前视图。图2B绘示图2A的对准系统的右视图。本发明的对准系统主要包括一对准单元200、至少一影像处理单元220以及至少一监控显示装置230。对准单元200具有多组影像撷取装置210，用以监测多组光掩模标记对应于一基板216的多组基板标记的位置对准状态。

影像处理单元220与影像撷取装置210电连接，处理来自影像撷取装置210的撷取信号成为影像信号，再通过与影像处理单元220电连接的一监控显示装置230，接收并同时显示多组位置对准状态的影像240信号于画面上，以利光掩模212与基板216间多组标记位置的对准调整。

须特别注意的是，文中所称一组影像撷取装置表示对应于一组对准标记，而用以撷取该组对准标记处影像的装置，例如图2B中一组影像撷取装置对应二处标记。但实际应用上亦不限定于此实施例所示者，一组标记可设计为更多处或仅一处位置的标记。

图2B中，当对准标记分置基板216与光掩模212的二侧，一组影像撷取装置210可通过一影像传感器202、以及同样分置对准单元200二侧的二镜头204与206构成。分置二侧的镜头204、206各自撷取的光信号经过对准单元200，最后传至同一影像传感器202上，当此对应二组不同监测位置的信号经影像处理单元220转换，再输出于监控显示装置230上时，显示的画面为并列的二影像240。

于本实施例中，本发明应用于一液晶显示工艺上，所使用基板216为一薄膜晶体管阵列基板。对准单元200上设置有三组影像撷取装置210，例如为包括电荷耦合元件或者互补金属氧化物半导体(CMOS)元件的摄像装置。每一组影像撷取装置210撷取基板216上相对的二侧位置的影像，然此位置的设定是依据工艺中光掩模212与基板216间对准记号的位置设定而决定，亦即每一组影像撷取装置210是对应至一组对准记号，本实施例仅作为举例说明的目的，并非限定于此。

每一个影像撷取装置210皆电连接至一影像处理单元220，其同时处理多个来自影像撷取装置210的信号，亦可针对每一组影像撷取装置210而分别使用各自的影像处理单元220，加快信号处理的速度，此乃依成本与需求的考量而决定。

影像处理单元220连接至一或多个监控显示装置230，通过监控显示装置230将转变后的影像信号输出于画面上，呈现一影像240，作为监控光掩模212与基板216间的对准状态之用，监控显示装置230的分辨率越佳越有利于藉助画面的影像240来进行对准，监控显示装置230例如为一液晶显示器。

对准系统还包括一影像处理器222，其作用是使影像240以分割画面的方式显示于同一监控显示装置230上，此有利于多组位置对准的同步调整，达到监控上的方便性。

图2B中显示出对准系统的其中一组影像撷取装置210，二镜头204与206的光学路径经过光学系统214，对应到基板216上基板标记的位置，局部放大的图标即表示监控显示装置230的画面呈现出的影像240。且图中所显示为一组对准标记的影像，亦即一个画面中有两个影像240，其分别表示二处标记位置。每一画面的影像240中包括有基板标记与光掩模标记。基板标记包括第一方向基板标记线252b与第二方向基板标记线254b；同样地，光掩模标记包括第一方向光掩模标记线252a与第二方向光掩模标记线254a，其中第一方向262与第二方向264例如为互相垂直或夹一预定角度。

本例中，一处标记位置中，即每一影像240的每一方向的光掩模标记线252a及254a，其数量为二，而此二光掩模标记线的间距是依需求而可变化设计，间距越小对准精度越佳。通过影像显示并配合基板承载台218的微调来达到光掩模212与基板216间的对准目的。此例中对准成功的情形为，基板标记线252b及254b分别调整于同一方向上的二光掩模标记线252a及254a之间，且越接近中央，对准精度越佳。

光掩模与基板间标记的形式并不限定于实施例所示者，任何达到标记对准目的的标记类型皆包括于本发明的精神与范围内。

以下以一范例说明对准系统的运作情形，范例中以进行一次对准照射(shot)来说明。首先，对准单元200上的三组影像撷取装置210同时激活，撷取各自对应的光掩模标记与基板标记间的对准状态，进行光电信号转换，并将转换后的信号以电信号方式经由线路270传至影像处理单元220上，通过影像处理单元220再将电信号转换为输出于监控显示装置230上的影像信号，共有三组对准位置的影像240，每一组都具有二个影像240画面，代表位于相对二侧的标记的对准状态。

接着以所显示的影像240检查标记的对准状况，由于对准单元200相对于基板216固定地设置，因此控制基板承载台218以进行基板216位置的微调，使基板标记对准光掩模标记，而且是同时参考三组即六处对准位置的影像240，进行整体的同步调整，因此达到一次对准的目的。

参照图1，其绘示依照本发明一优选实施例中基板及基板标记的示意图。图中显示在液晶显示器曝光工艺中，一盘(plate)100单位的基板配置，共需进行六次对准照射(shot)110a～110f，且每一次对准照射须在第一组位置102、第二组位置104与第三组位置106皆完成对准，方能进行曝光，其中每一组位置具有分置二侧的标记。

现有进行一组对准位置的对准所耗费工作时间约为2.8秒，一次对准照射至少需进行三组位置的对准，即图1中的第一组位置102、第二组位置104以及第三组位置106，因此共耗费至少约8.4秒。而本发明的对准方法由于一次即对准完毕，相当于仅耗费约2.8秒的对准时间。若一盘(plate)单位量的基板设计为须要六次对准照射，一批(lot)单位中有二十二单位的盘量，因此一批单位的光掩模与基板对准所节省的时间高达12.7分钟，明显地将使产能大增。

参考图3，其绘示依照本发明的对准方法一优选实施例的流程图。本发明的另一方面为一种光掩模对准方法，适用于曝光工艺中对准光掩模与基板。对准方法包括：首先，在步骤300中，提供多组影像撷取装置，例如当光掩模上以及基板上相对应的对准标记各有三组时，装设三组包括电荷耦合元件的影像传感器于一对准系统上。

步骤302中，利用影像撷取装置同时撷取多组位置对准状态影像，其中对准状态影像为光掩模上的多组光掩模标记与基板上相对应的多组基板标记的对准状态。例如以上述三组影像传感器同时撷取共六处的对准标记状态。

步骤304中，显示对准状态影像于一监控显示装置上，并调整基板，使基板标记对准光掩模标记。此步骤包括了先利用一具有影像处理功能的装置，将影像撷取装置的撷取信号转换为影像信号，再透过线路将影像信号传输至监控显示装置上，于画面上显示出对准状态的影像，依据画面上所显示的影像移动基板，藉以调整基板标记对准光掩模标记，例如以自动控制系统控制基板承载台作一线性位移及/或一转动微调，达到移动基板的目的。

由上述本发明优选实施例可知，应用本发明具有下列优点。本发明的对准系统通过装设多组影像撷取装置于对准单元上，并同时显示所有对应的对准状态影像，使对准标记的调整工作一次完成，免除现有技术所遭遇，必须经过繁复对准动作的问题。应用本发明的装置与方法于半导体或光电显示工艺中，配合一曝光装置，在曝光前的对准工作将因此更为快速，因此节省大量的工作时间，使工艺速度亦大为提升，并增加产出率，尤其应用在大尺寸光掩模的工艺技术中更具有不可忽视的优点。

虽然本发明以优选实施例揭露如上，然而其并非用以限定本发明，本领域的技术人员在不脱离本发明的精神和范围内，可作些许的更动与润饰，因此本发明的保护范围应当以后附的权利要求所界定者为准。

Claims (16)

1.一种对准系统，适用于半导体工艺的一曝光装置，至少包括：

对准单元，具有多组影像撷取装置，用以侦测多组光掩模标记对应于一基板的多组基板标记的位置对准状态；

至少一影像处理单元，与该些影像撷取装置电连接，处理来自该些影像撷取装置的撷取信号成为影像信号；以及

至少一监控显示装置，与该影像处理单元电连接，以接收来自该影像处理单元的该些影像信号，并同时显示该些位置对准状态的影像。

2.如权利要求1所述的对准系统，其中该些影像撷取装置的数量为三组，每一组该些影像撷取装置包括二镜头，位于该对准单元上相对的二侧。

3.如权利要求1所述的对准系统，其中该些影像撷取装置包括电荷耦合元件。

4.如权利要求1所述的对准系统，其中该些影像撷取装置包括互补金属氧化物半导体元件。

5.如权利要求1所述的对准系统，其中该基板为薄膜晶体管阵列基板。

6.如权利要求1所述的对准系统，其中该对准单元相对于该基板为固定地设置。

7.如权利要求1所述的对准系统，还包括一影像处理器，将该些影像以分割画面的方式显示于该监控显示装置。

8.如权利要求1所述的对准系统，其中该监控显示装置为一液晶显示器。

9.一种对准系统，适用于一曝光工艺的光掩模对准，至少包括：

对准单元，其具有至少三组影像撷取装置，用以侦测三组光掩模标记对应于一基板的三组基板标记的对准状态；

至少一影像处理单元，与该些影像撷取装置电连接，分别处理来自该些影像撷取装置的撷取信号成为影像信号；以及

至少一监控显示装置，与该些影像处理单元对应地电连接，以接收来自该些影像处理单元的该些影像信号，并显示该些对准状态的影像。

10.如权利要求9所述的对准系统，其中该些影像撷取装置包括电荷耦合元件。

11.如权利要求9所述的对准系统，其中该些影像撷取装置包括互补金属氧化物半导体元件。

12.如权利要求9所述的对准系统，其中该基板为薄膜晶体管阵列基板。

13.如权利要求9所述的对准系统，其中该对准单元相对于该基板为固定地设置。

14.一种对准方法，适用于曝光工艺中对准一光掩模与一基板，至少包括：提供多组影像撷取装置；

利用该些影像撷取装置同时撷取多组位置对准状态影像，其中该些对准状态影像为该光掩模上的多组光掩模标记与该基板上相对应的多组基板标记的对准状态；以及

显示该些对准状态影像于一监控显示装置上，调整该基板使对准该些光掩模标记。

15.如权利要求14所述的对准方法，其中该基板为薄膜晶体管阵列基板。

16.如权利要求14所述的对准方法，其中该调整与对准的步骤是利用移动及/或转动一基板承载台。

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