TW202043858A - 用於無遮罩微影技術的半色調方案 - Google Patents

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Abstract

本文所述實施例提供微影製程的系統、軟體應用、及方法，以在單程中寫入全色調部分及灰色調部分。系統的一個實施例包括經配置以提供遮罩圖案資料至微影系統的控制器。控制器經配置以藉多次射擊中的灰色調射擊及全色調射擊，而在時間上分割複數個空間光調制器像素，且控制器經配置以變化由光源生成的光束的第二強度，且於此些全色調射擊時變化由各影像投射系統之光源生成之光束的第一強度。

Description

用於無遮罩微影技術的半色調方案
本揭示案的實施例概略關於微影系統。更特定地，本揭示案的實施例關於微影製程的系統、軟體應用、及方法，用以在單程(single pass)中寫入全色調部分及灰色調部分。
光微影廣泛地使用在半導體裝置（像是用於半導體裝置之後段處理）及顯示裝置（像是液晶顯示器(LCD)）之製造中。例如，在LCD之製造中經常運用大面積基板。LCD（或平面面板顯示器）常見使用於主動矩陣式顯示器，像是電腦、觸控面板裝置、個人數位助理(PDA)、手機、電視螢幕、及類似者。一般而言，平面面板顯示器包括夾在兩板之間的一層液晶材料作為各像素處的相變材料。當來自電力供應的電力被遍及或貫穿液晶材料施加時，則於像素位置處控制（即選擇性地調制）通過液晶材料的光的量，使影像能在顯示器上生成。
藉習用的微影系統，為了將具有複數個全色調部分及複數個灰色調部分的圖案寫入設置在基板之上的光阻劑中，此些全色調部分具有全色調劑量，此些灰色調部分具有灰色調劑量，則需要基板在微影系統的可寫入區域下的多次通過行程。基板在數位微影系統之可寫入區域下通過多次減少了產出量。
因此，本領域中需要的是用以在單程中寫入全色調部分及灰色調部分的微影製程之系統、軟體應用、及方法。
在一個實施例中，提供一種系統。系統包括平板，及可設置在平板之上的可移動平台。平台經配置以支撐具有光阻劑設置於其上的基板，而編碼器經耦接至平台並經配置以對控制器提供基板的位置，控制器經配置以提供遮罩圖案資料至微影系統。遮罩圖案資料具有複數個全色調曝光多邊形及複數個灰色調曝光多邊形。微影系統支撐件經耦接至平板，其具有一開口以讓平台在其下方通過。微影系統具有處理單元，處理單元有接收遮罩圖案資料的複數個影像投射系統。各影像投射系統包括空間光調制器，空間光調制器具有複數個空間光調制器像素以投射多次射擊(shot)。控制器經配置以藉多次射擊的灰色調射擊及全色調射擊在時間上分割此些空間光調制器像素，以及控制器經配置以於灰色調射擊時變化由各影像投射系統的光源生成的光束的第二強度，且於全色調射擊時變化由各影像投射系統之光源生成之光束的第一強度。
在另一實施例中，提供一種非暫時性電腦可讀取媒體。電腦可讀取媒體儲存指令，當指令由處理器執行時致使電腦系統進行下列步驟：向微影系統的處理單元提供具有複數個曝光多邊形的遮罩圖案資料，及在複數個影像投射系統之下在對具有光阻劑設置於其上的基板的單一次掃描之中投射多次射擊至複數個全色調曝光多邊形及複數個灰色調曝光多邊形中。處理單元具有接收遮罩圖案資料的複數個影像投射系統。遮罩圖案資料具有複數個全色調曝光多邊形及複數個灰色調曝光多邊形。多次射擊經分成為具有第二強度的灰色調射擊及具有第一強度的全色調射擊。灰色調射擊經投射至複數個全色調曝光多邊形及複數個灰色調曝光多邊形，而全色調射擊僅經投射至複數個全色調曝光多邊形。
在又另一實施例中，提供一種方法。方法包括向微影系統的處理單元提供具有複數個曝光多邊形的遮罩圖案資料的步驟。處理單元有接收遮罩圖案資料的複數個影像投射系統。遮罩圖案資料具有複數個全色調曝光多邊形及複數個灰色調曝光多邊形。在複數個影像投射系統之下，在對具有光阻劑設置於其上的基板的單一次掃描之中，方法包括投射多次射擊至複數個全色調曝光多邊形及複數個灰色調曝光多邊形中的步驟。多次射擊經分成為具有第二強度的灰色調射擊及具有第一強度的全色調射擊。灰色調射擊經投射至複數個全色調曝光多邊形及複數個灰色調曝光多邊形，而全色調射擊僅經投射至複數個全色調曝光多邊形。
本文中所述實施例提供用以在單程中寫入全色調部分及灰色調部分的微影製程（像是數位微影製程）之系統、軟體應用、及方法。系統的一個實施例包括經配置以提供遮罩圖案資料給微影系統的控制器。遮罩圖案資料有複數個全色調曝光多邊形及複數個灰色調曝光多邊形。微影系統有處理單元，其具有接收遮罩圖案資料的複數個影像投射系統。各影像投射系統包括空間光調制器，空間光調制器有複數個空間光調制器像素以投射多次射擊。控制器經配置以藉多次射擊的灰色調射擊及全色調射擊在時間上分割複數個空間光調制器像素，且控制器經配置以於灰色調射擊時變化由各影像投射系統之光源生成的光束的第二強度，以及於全色調射擊時變化由各影像投射系統之光源生成的光束的第一強度。
圖1是系統100（像是數位微影系統）的透視圖，此系統可得益於本文中所述實施例。系統100包括平台114及處理設備104。平台114由設置在平板102上的一軌道組對116支撐。基板120被平台114支撐。平台114由設置在平板102上的軌道組對116支撐。平台114在X方向中（如圖1中所示的座標系統所指示）沿軌道組對116移動。在一個實施例（其能與本文中所述其他實施例結合）中，軌道組對116是一對平行的磁性通道。如圖示，軌道組對116的各軌道在直線路徑中延伸。編碼器118耦接至平台114以為了向控制器122提供平台114之位置的資訊。
控制器122概略經設計以促進對本文中所述處理技巧的控制及自動化。控制器122可經耦接至處理設備104、平台114、及編碼器118或與其通訊。處理設備104及編碼器118可針對基板處理及基板對準來提供資訊至控制器122。例如，處理設備104可提供資訊至控制器122以警示控制器122基板處理已完成。控制器122促進在單程中寫入全色調部分及灰色調部分之微影製程的方法的控制及自動化。可由控制器122讀取的程式（或電腦指令）（其可稱為成像程式），決定在基板120上可進行哪些任務。程式包括遮罩圖案資料及代碼以監測並控制處理時間及基板位置。遮罩圖案資料對應於將被利用電磁輻射寫入光阻劑中的圖案。
基板120包含任何適當的材料，例如玻璃，其經使用作為平面面板顯示器的部件。在其他實施例中（其能與本文中所述其他實施例結合），基板120由能夠被使用作為平面面板顯示器的部件的其他材料製成。基板120具有將在其上形成圖案（像是藉由對其的圖案蝕刻）的薄膜層，以及形成在將被圖案化之薄膜層上的光阻劑層，光阻劑層對電磁輻射（例如UV或深度UV「光」）敏感。正光阻劑包括的光阻劑之部分，當曝露至輻射時，分別可溶於一光阻劑顯影劑，此光阻劑顯影劑在利用電磁輻射將圖案寫入至光阻劑中後被施加至光阻劑。負光阻劑包括的光阻劑之部分，當曝露至輻射時，將分別地不可溶於在利用電磁輻射將圖案寫入至光阻劑中後被施加至光阻劑的光阻劑顯影劑。光阻劑的化學成分決定了光阻劑是正光阻劑還是負光阻劑。光阻劑的例子包括（但不限於）下列至少一者：重氮萘醌、酚甲醛樹脂、聚甲基丙烯酸甲酯、聚甲基戊二酰亞胺、及SU-8。在對電磁輻射曝光光阻劑之後，光阻劑經顯影以在底下的薄膜層上留下經圖案化的光阻劑。接著，利用經圖案化的光阻劑，通過光阻劑中的開口來將底下的薄膜圖案蝕刻，以形成顯示面板之電子電路系統的一部分。
處理設備104包括支撐件108及處理單元106。處理設備104跨騎軌道組對116且經設置在平板102上，並藉而包括開口112供軌道組對116及平台114在處理單元106下方通過。處理單元106被支撐件108支撐在平板102之上。在一個實施例（其能與本文中所述其他實施例結合）中，處理單元106是圖案生成器，其經配置以在光微影製程中曝露光阻劑。在一些實施例（其能與本文中所述其他實施例結合）中，圖案生成器經配置以進行無遮罩微影製程。處理單元106包括複數個影像投射系統。影像投射系統的一例顯示在圖2A中。在一個實施例（其能與本文中所述其他實施例結合）中，處理單元106包含可達84個之多的影像投射系統。各影像投射系統經設置在外殼110中。處理單元106對於對光阻劑或其他電磁輻射敏感材料進行無遮罩直接圖案寫入是有用的。
圖2A是影像投射系統200之示意性截面圖，此影像投射系統可使用在系統100中。影像投射系統200包括空間光調制器210及投射光件212。影像投射系統200的組件依照所使用之空間光調制器210而異。空間光調制器210包括電氣定址元件的陣列。電氣定址元件包括（但不限於）數位微反射鏡、液晶顯示器(LCD)、矽基液晶(LCoS)裝置、誘電性矽基液晶(LCoS)裝置、及微快門(microshutter)。空間光調制器210包括複數個空間光調制器像素。複數個空間光調制器像素之各空間光調制器像素可經個別地控制並經配置以投射對應於複數個像素中之一像素的寫入光束。複數個像素的彙集形成了被寫入光阻劑中的圖案，此圖案在本文中被稱為遮罩圖案。投射光件212包括經使用以將光投射到基板120上的投射透鏡，例如10倍(10x)接物鏡。操作中，基於控制器122所提供給空間光調制器210的遮罩圖案資料，複數個空間光調制器像素之各空間光調制器像素是處於「開」位置或「關」位置。處於「開」位置的各空間光調制器像素形成一寫入光束，投射光件212接著將此寫入光束投射至基板120的光阻劑層表面以形成遮罩圖案的一像素。
在一個實施例（其能與本文中所述其他實施例結合）中，空間光調制器210是DMD。影像投射系統200包括光源202、孔204、透鏡206、受抑式稜鏡組合件208、DMD、及投射光件212。DMD包括複數個反射鏡（即複數個空間光調制器像素）。複數個反射鏡之各反射鏡對應於一像素，其可對應於遮罩圖案的一像素。在一些實施例（其能與本文中所述其他實施例結合）中，DMD包括超過大約4,000,000個反射鏡。光源202是能夠產生具有預先決定之波長的光的任何適當光源，像是發光二極體(LED)或雷射。在一個實施例（其能與本文中所述其他實施例結合）中，預先決定之波長在藍光或近紫外光(UV)範圍中，像是少於大約450 nm。受抑式稜鏡組合件208包括複數個反射性表面。在操作中，光束201由光源202產生。光束201被受抑式稜鏡組合件208反射至DMD。當光束201到達DMD的反射鏡時，處於「開」位置的各反射鏡反射光束201，即形成寫入光束（也稱為「射擊」），投射光件212接著將此寫入光束投射以射擊基板120的光阻劑層表面。複數個寫入光束203（也稱為複數個射擊）形成遮罩圖案的複數個像素。
圖2B及圖2C是屬於DMD的空間光調制器210的示意圖。複數個反射鏡213（也已知為複數個空間光調制器像素）經排列在有M列及N行的格線中。在圖2B中，顯示了列214、216、218、220、222、224、及行215、217、219、221、223、及225。在單程中寫入全色調部分及灰色調部分之微影製程的方法700中，控制器122（如圖2B中所示）將N行及M列之反射鏡213分成灰色調組226及全色調組227。在方法700、800、900（如本文中所述）的實施例中，對N行及M列之反射鏡213的分割依照平台114之移動而定。當平台114的移動大致垂直於N行時，藉由控制器122分割N行。當平台114的移動大致垂直於M列時，藉由控制器122分割M列。當平台114的移動沒有大致垂直於N行與M列中任一者時，控制器122分割了具有M列及N行的格線的陣列。在以下說明的實施例中，平台114的移動大致垂直於N行，因此控制器122分割了N行。然而，以下說明之方法700、800、900的實施例可在平台114之移動大致垂直於N列下藉由分割N列來進行，而在平台114的移動沒有大致垂直於N行與M列中任一者時藉分割具有M列及N行的格線的陣列來進行。在方法700的一個實施例（其可與本文中所述其他實施例結合）中，灰色調組226及全色調組227具有相同的行數。在用以在單程中寫入全色調部分及灰色調部分之微影製程的方法800中，控制器122（如圖2B中所示）將N行的反射鏡213分割成具有不同行數的灰色調組226與全色調組227。在用以在單程中寫入全色調部分及灰色調部分之微影製程的方法900中，控制器122（如圖2C中所示）將N行的反射鏡213分割成灰色調組226、全色調組227、及其餘組228。在一個實施例（其能與本文中所述其他實施例結合）中，灰色調組226及全色調組227具有相同的行數。在另一實施例（其能與本文中所述其他實施例結合）中，灰色調組226與全色調組227具有不同的行數。
圖3是經配置以用於在單程中寫入全色調部分及灰色調部分之計算系統300的示意圖，在計算系統中可實施本揭示案的實施例。如圖3中所示，計算系統300可包括複數個伺服器308、單程微影應用312、及複數個控制器（即電腦、個人電腦、行動/無線裝置）122（為清晰僅圖示其兩個），各經連接至通訊網路306（例如網際網路）。伺服器308可經由區域連線（例如，儲存區域網路(SAN)或網路附接儲存(NAS)）或在網際網路上與資料庫314通訊。伺服器308經配置以直接存取資料庫314中包括的資料或介接於一資料庫管理器，此資料庫管理器經配置以管理資料庫314內包括的資料。
各控制器122可包括計算裝置的習知組件，例如：處理器、系統記憶體、硬碟機、電池、輸入裝置（像是滑鼠及鍵盤）、及/或輸出裝置（像是監視器或圖形化使用者介面）、及/或輸入/輸出裝置之組合（像是不只接收輸入也顯示輸出的觸控螢幕）。各伺服器308及單程微影應用312可包括處理器及系統記憶體（未圖示），並可經配置以利用（例如）關聯式資料庫軟體及/或檔案系統來管理資料庫314中儲存的內容。I/O裝置介面408（如圖4中所示）可經程式化以利用網路協定，像是（例如）TCP/IP協定，來與另一I/O裝置介面、控制器122、及單程微影應用312通訊。單程微影應用312可透過通訊網路306直接與控制器122通訊。控制器122經程式化以執行軟體304（像是程式及/或其他軟體應用）並存取由伺服器308管理的應用。
在以下說明的實施例中，使用者可分別地操作控制器122，此控制器可在通訊網路306上連接至伺服器308。經由控制器122可對使用者顯示頁面、影像、資料、文件、及類似者。透過與控制器122通訊的顯示裝置及/或圖形化使用者介面可顯示資訊及影像。
將注意控制器122可為個人電腦、膝上型行動計算裝置、智慧型電話、視訊遊戲控制台、家庭數位媒體播放器、連網電視、機上盒、及/或具有適合用於與通訊網路306及/或必要應用或軟體通訊之組件的其他計算裝置。控制器122也可執行經配置以從單程微影應用312接收內容及資訊的其他軟體應用。
圖4是單程微影應用312的示意圖。單程微影應用312包括（而不限）經由互連件406通訊的中央處理單元(CPU)402、網路介面404、記憶體420、及儲存430。單程微影應用312也可包括連接I/O裝置410（例如鍵盤、視訊、滑鼠、音訊、觸控螢幕、等等）的I/O裝置介面408。單程微影應用312可進一步包括網路介面504（顯示在圖5中），此網路介面經配置以經由資料通訊網路來傳輸資料。
CPU 402擷取並執行儲存在記憶體420中的程式化指令，並概略控制及協調其他系統組件的操作。類似地，CPU 402儲存並擷取駐存在記憶體420中的應用資料。CPU 402經包括以代表單一CPU、多個CPU、具有多個處理核心的單一CPU、等等。互連件406經使用以在CPU 402、I/O裝置介面408、儲存430、網路介面404、及記憶體420之間傳輸程式化指令及應用資料。
記憶體420經概略包括以代表隨機存取記憶體，且在操作中，其儲存軟體應用及資料供CPU 402使用。儘管經圖示為單一單元，儲存430可為固定式及/或可移除儲存裝置之組合，像是固定式磁碟機、軟碟機、硬碟機、快閃記憶體儲存硬碟、磁帶機、可移除記憶卡、CD-ROM、DVD-ROM、藍光、HD-DVD、光學儲存、網路附接儲存(NAS)、雲端儲存、或經配置以儲存非揮發性資料的儲存區域網路(SAN)。
記憶體420可儲存指令及邏輯以用於執行應用平台426，此應用平台可包括單程微影應用軟體428。儲存430可包括資料庫432，此資料庫經配置以儲存資料434及相關聯應用平台內容436。資料庫432可為任何類型之儲存裝置。
網路電腦為能夠結合本文中所提供揭示內容來使用的另一類型之電腦系統。網路電腦通常不包括硬碟或其他大型儲存，而可執行程式是從網路連線載入到記憶體420中供CPU 502（顯示在圖5中）執行。典型的電腦系統將通常包括至少一處理器、記憶體、及將記憶體耦接至處理器的互連件。
圖5是控制器122的示意圖，控制器122經使用以存取單程微影應用312並擷取或顯示關聯於應用平台426的資料。控制器122可包括（而不限於）中央處理單元(CPU)502、網路介面504、互連件506、記憶體520、儲存530、及支援電路540。控制器122也可包括連接I/O裝置510（例如鍵盤、顯示器、觸控螢幕、及滑鼠裝置）至控制器122的I/O裝置介面508。
像CPU 402，CPU 502經包括以代表單一CPU、多個CPU、具有多個處理核心的單一CPU、等等，而記憶體520經概略包括以代表隨機存取記憶體。互連件506可經使用以在CPU 502、I/O裝置介面508、儲存530、網路介面504、及記憶體520之間傳輸程式化指令及應用資料。網路介面504可經配置以經由通訊網路306傳輸資料，例如以從單程微影應用312傳輸內容。儲存430（像是硬碟機或固態儲存磁碟機(SSD)）可儲存非揮發性資料。儲存530可包含資料庫531。資料庫531可包含資料532、其他內容534、及具有資料538和控制邏輯539的影像處理單元536。示例地，記憶體520可包括應用介面522，其本身可顯示軟體指令524，及/或儲存或顯示資料526。應用介面522可提供一或更多個軟體應用，其允許控制器存取由單程微影應用312主控的資料或其他內容。
如圖1中所示，系統100包括控制器122。控制器122包括中央處理單元(CPU)502、記憶體520、及支援電路540（或I/O 508）。CPU 502可為經使用在工業設定中以用於控制各種製程及硬體（例如圖案生成器、馬達、及其他硬體）及監測製程（例如處理時間及基板位置）的任何形式之電腦處理器之一。記憶體520（如圖5中所示）經連接至CPU 502，且可為可商業購得之記憶體中一或更多個，像是隨機存取記憶體(RAM)、唯讀記憶體(ROM)、軟碟、硬碟、或任何其他形式之數位儲存，無論本地的或遠端的。軟體指令及資料能經編碼並儲存在記憶體內以供指示CPU 502。支援電路540也經連接至CPU 502以用於以習知方式支援處理器。支援電路540可包括習用的快取542、電力供應544、時脈電路546、輸入/輸出電路系統548、次系統550、及類似者。可由控制器122讀取的程式（或電腦指令）決定在基板120上可進行哪些任務。程式可為控制器122可讀取之軟體，並可包括代碼以監測及控制（例如）處理時間及基板位置。
然而，應牢記這些用語及類似者全部關聯於恰當的物理計量且僅為套用至此些計量的便利名稱。如從以下論述中所顯見，除非特別地相反指明，將理解整份說明書中，運用了像是「處理」或「計算」或「運算」或「決定」或「顯示」或類似用語的論述指的是電腦系統（或類似電子計算裝置）的動作或程序，此動作或程序將在電腦系統之暫存器及記憶體內表示成物理（電子）計量的資料操控並轉換成在電腦系統記憶體或暫存器或其他此類資訊儲存、傳輸、或顯示裝置內類似地表示成物理計量的其他資料。
本實例也關於用於進行本文中之操作的設備。此設備可針對必要的目的而經特別地建構，或者其可包含一通用電腦，此電腦經儲存在電腦中之電腦程式來選擇地啟用或重配置。此電腦程式可儲存在一電腦可讀取儲存媒體中，像是（但不限於）唯讀記憶體(ROM)、隨機存取記憶體(RAM)、EPROM、EEPROM、快閃記憶體、磁性或光學卡、任何類型之磁碟（包括軟碟、光碟、CD-ROM、及磁性光學磁碟）、或任何類型之媒體，其適合用於儲存電子指令、且各耦接至一電腦系統互連件。
本文中提出的演算法及顯示畫面本質上不關於任何特定電腦或其他設備。各種不同通用系統可與按照本文中之教示的程式來一起使用，或者建構更特殊化之設備來進行必要的方法操作可證實是便利的。從以上說明中可顯見用於各式各樣這些系統的結構。此外，本案之實例未參照任何特定程式語言來說明，而因此可利用各式各樣程式語言來實施各種實例。
如本文內更詳細說明的，本揭示案之實施例關於一微影應用，其有關在單程微影製程中對基板120套用遮罩圖案資料610的能力。本文中所述實施例有關一軟體應用平台。此軟體應用平台包括在單程中寫入全色調部分及灰色調部分的方法。
圖6A是在微影製程後基板120的示意平面圖。複數個全色調部分602及複數個灰色調部分604被寫入光阻劑601中，此些全色調部分經曝露至光源202（顯示在圖6B～圖6D中）所發出之光的強度的全色調劑量606，此些灰色調部分經曝露至光源202（顯示在圖6B～圖6D中）所發出之光的強度的灰色調劑量608。在一個實施例（其能與本文中所述其他實施例結合）中，強度是大約10 mJ/cm2 到大約200 mJ/cm2 。在微影製程期間遮罩圖案資料610有將由微影製程形成的對應於全色調部分602的複數個全色調曝光多邊形612，以及將由微影製程形成的對應於灰色調部分604的複數個灰色調曝光多邊形614。光阻劑601經設置在基板120之上。在一個實施例（其能與本文中所述其他實施例結合）中，基板120具有將在其上形成圖案（像是藉由圖案蝕刻）的薄膜層，而光阻劑經設置在將被形成圖案之薄膜層上。
圖6B～圖6D是位於截面603處光阻劑601的曝光的截面圖。截面603包括曝露至全色調劑量606的複數個全色調部分602及曝露至灰色調劑量608的複數個灰色調部分604。全色調劑量606對應於自曝光複數個全色調部分602而顯影的光阻劑601之百分比對從光源202發出之光強度的全色調百分比。灰色調劑量608對應於自曝光複數個灰色調部分604而顯影的光阻劑601之百分比對從光源202發出之光強度的灰色調百分比。複數個全色調部分602之各者的寬度控制來自強度中之全色調百分比的全色調劑量606，除非複數個全色調部分602中之一者的寬度大於空間光調制器像素中之一者的寬度。例如，複數個全色調部分602中之一者的寬度少於空間光調制器像素中之一者的寬度會造成全色調部分的全色調劑量606少於全色調百分比。複數個全色調部分602中之一者的寬度大於或等於空間光調制器像素中之一者的寬度會造成全色調部分的全色調劑量606等於全色調百分比。複數個灰色調部分604之各者的寬度控制來自強度中之灰色調百分比的灰色調劑量608，除非複數個灰色調部分604中之一者的寬度大於空間光調制器像素中之一者的寬度。例如，複數個灰色調部分604中之一者的寬度少於空間光調制器像素中之一者的寬度會造成灰色調部分的灰色調劑量608少於灰色調百分比。複數個灰色調部分604中之一者的寬度大於或等於空間光調制器像素中之一者的寬度會造成灰色調部分的灰色調劑量608等於灰色調百分比。在一個實施例（其能與本文中所述其他實施例結合）中，複數個全色調部分602及複數個灰色調部分604之各者具有相同寬度，此相同寬度少於空間光調制器像素的寬度。
如圖6B中所示且如本文中進一步說明，方法700藉由具有相同行數之灰色調組226及全色調組227造成灰色調百分比為全色調百分比的一半。例如，有50%的行的灰色調組226和有50%的行的全色調部分造成灰色調百分比為50%而全色調百分比為100%。灰色調劑量608是從光源202所發出之光的強度的灰色調百分比50%中顯影了42%，其被曝光至具有少於空間光調制器像素的寬度之相同寬度的複數個灰色調部分604之各者。全色調劑量606是從光源202所發出之光的強度的全色調百分比100%中顯影了84%，其被曝光至具有少於空間光調制器像素的寬度之相同寬度的複數個全色調部分602之各者。
如圖6C中所示且如本文中進一步說明，方法800藉由具有不同行數之灰色調組226及全色調組227造成灰色調百分比為大於全色調百分比的一半。例如，有55%的行的灰色調組226和有45%的行的全色調部分會造成灰色調百分比為55%而全色調百分比為95%。灰色調劑量608是從光源202所發出之光的強度的灰色調百分比55%中顯影了48.1%，其被曝光至具有少於空間光調制器像素的寬度之相同寬度的複數個灰色調部分604之各者。全色調劑量606是從光源202所發出之光的強度的全色調百分比95%中顯影了87.5%，其被曝光至具有少於空間光調制器像素的寬度之相同寬度的複數個全色調部分602之各者。
如圖6D中所示且如本文中進一步說明，方法900藉由灰色調組226、全色調組227、及其餘組228（灰色調組226及全色調組227具有相同行數）造成灰色調百分比少於全色調百分比的一半。例如，有48%的行的灰色調組226、有48%的行的全色調部分、和具有4%的行的其餘組228造成灰色調百分比為48%而全色調百分比為104%。灰色調劑量608是從光源202所發出之光的強度的灰色調百分比48%中顯影了40.86%，其被曝光至具有少於空間光調制器像素的寬度之相同寬度的複數個灰色調部分604之各者。全色調劑量606是從光源202所發出之光的強度的全色調百分比104%中顯影了85.47%，其被曝光至具有少於空間光調制器像素的寬度之相同寬度的複數個全色調部分602之各者。
圖7是在單程中寫入全色調部分602及灰色調部分604之微影製程的方法700的流程圖。圖10A～圖10F是在方法700期間全色調曝光多邊形1002及灰色調曝光多邊形1004的示意平面圖。於操作701，如上所述，控制器122將N行的反射鏡213分割成具有相同行數的灰色調組226及全色調組227。於操作702，當基板120在單程中於影像投射系統200下掃描時，處理單元106在全色調曝光多邊形1002與灰色調曝光多邊形1004中投射多次射擊。隨著複數個射擊的各射擊被投射至複數個位址點1008中的一位址點，空間光調制器210的複數個空間光調制器像素形成一彙集射擊圖案1006。各位址點代表一像素的中心點。在一個實施例（其能與本文中所述其他實施例結合）中，彙集射擊圖案1006是六角形密排(HCP)圖案，不過可針對彙集射擊圖案1006使用其他圖案。多次射擊是某個數的射擊以形成曝露至全色調劑量606的複數個全色調部分602中的一全色調部分。例如，多次射擊是在50次射擊與500次射擊之間。
如圖10A中所示，來自空間光調制器210之灰色調組226的多次射擊中的第一灰色調射擊1010a經投射至全色調曝光多邊形1002和灰色調曝光多邊形1004到複數個位址點1008中的至少一第一位址點1008a。全色調曝光多邊形1002和灰色調曝光多邊形1004中的多次射擊之各射擊具有自光源202發射之光的強度。如圖10B中所示，來自灰色調組226的第二灰色調射擊1010b經投射至全色調曝光多邊形1002及灰色調曝光多邊形1004。如圖10C中所示，從灰色調組226對全色調曝光多邊形1002和灰色調曝光多邊形1004藉灰色調組226的投射多次射擊經重複直到多次射擊中的最終灰色調射擊1010n被投射至至少一最終位址點1008n。針對方法700的空間光調制器210的分割會造成最終灰色調射擊1010n是多次射擊的一半點。如圖10D中所示，全色調組227在全色調曝光多邊形1002內側投射多次射擊中之第一全色調射擊1012a至複數個位址點1008的至少一第一位址點1008a。如圖10E中所示，全色調組227在全色調曝光多邊形1002內側投射多次射擊中之第二全色調射擊1012b至複數個位址點1008的至少一第二位址點1008b。如圖10F中所示，藉全色調組227的多次射擊之投射經重複直到多次射擊中的最終全色調射擊1012n被投射至至少一最終位址點1008n。
圖8是在單程中寫入全色調部分602及灰色調部分604之微影製程的方法800的流程圖。圖10G～圖10L是在方法800期間全色調曝光多邊形1002及灰色調曝光多邊形1004的示意平面圖。於操作801，如上所述，控制器122將N行的反射鏡213分割成具有不同行數的灰色調組226及全色調組227。灰色調組226具有比全色調組227大的行數。於操作802，當基板120在單程中於影像投射系統200下掃描時，處理單元106在全色調曝光多邊形1002與灰色調曝光多邊形1004中投射多次射擊。
如圖10G中所示，來自空間光調制器210之灰色調組226的多次射擊中的第一灰色調射擊1010a經投射至全色調曝光多邊形1002和灰色調曝光多邊形1004到複數個位址點1008中的至少一第一位址點1008a。全色調曝光多邊形1002和灰色調曝光多邊形1004中的多次射擊之各射擊具有自光源202發射之光的強度。如圖10H中所示，來自灰色調組226的第二灰色調射擊1010b經投射至全色調曝光多邊形1002及灰色調曝光多邊形1004。如圖10I中所示，從灰色調組226對全色調曝光多邊形1002和灰色調曝光多邊形1004藉灰色調組226的投射多次射擊經重複直到多次射擊中的最終灰色調射擊1010n被投射至至少一最終位址點1008n。針對方法800的空間光調制器210的分割會造成最終灰色調射擊1010n的射擊次數大於多次射擊中的一半點的射擊次數。因此，最終全色調射擊1012n將不會定址全色調曝光多邊形1002中之位址點1008之各者，造成灰色調百分比大於全色調百分比的一半，因為全色調曝光多邊形1002內側的複數個位址點1008的一部分將不會被定址兩次。
如圖10J中所示，全色調組227在全色調曝光多邊形1002內側投射多次射擊中之第一全色調射擊1012a至複數個位址點1008的至少一第一位址點1008a。如圖10K中所示，全色調組227在全色調曝光多邊形1002內側投射多次射擊中之第二全色調射擊1012b至複數個位址點1008的至少一第二位址點1008b。如圖10L中所示，藉全色調組227的多次射擊之投射經重複直到多次射擊中的最終全色調射擊1012n被投射至至少一最終位址點1008n。在最終全色調射擊1012n被投射至至少一最終位址點1008n之後，全色調曝光多邊形1002內側的複數個位址點1008的一部分不會被定址兩次。
圖9是在單程中寫入全色調部分602及灰色調部分604之微影製程的方法900的流程圖。圖10M～圖10S是在方法900期間全色調曝光多邊形1002及灰色調曝光多邊形1004的示意平面圖。於操作901，如上所述，控制器122將N行的反射鏡213分割成灰色調組226、全色調組227、及其餘組228。灰色調組226及全色調組227具有相同行數。於操作902， 當基板120在單程中於影像投射系統200下掃描時，處理單元106在全色調曝光多邊形1002與灰色調曝光多邊形1004中投射多次射擊。
如圖10M中所示，來自空間光調制器210之灰色調組226的多次射擊中的第一灰色調射擊1010a經投射至全色調曝光多邊形1002和灰色調曝光多邊形1004到複數個位址點1008中的至少一第一位址點1008a。全色調曝光多邊形1002和灰色調曝光多邊形1004中的多次射擊之各射擊具有自光源202發射之光的強度。如圖10N中所示，來自灰色調組226的第二灰色調射擊1010b經投射至全色調曝光多邊形1002及灰色調曝光多邊形1004。如圖10O中所示，從灰色調組226對全色調曝光多邊形1002和灰色調曝光多邊形1004藉灰色調組226的投射多次射擊經重複直到多次射擊中的最終灰色調射擊1010n被投射至至少一最終位址點1008n。針對方法900的空間光調制器210的分割會造成灰色調曝光多邊形1004內側的複數個位址點1008的各位址點被定址。
如圖10P中所示，全色調組227在全色調曝光多邊形1002內側投射多次射擊中之第一全色調射擊1012a至複數個位址點1008的至少一第一位址點1008a。如圖10Q中所示，全色調組227在全色調曝光多邊形1002內側投射多次射擊中之第二全色調射擊1012b至複數個位址點1008的至少一第二位址點1008b。如圖10R中所示，藉全色調組227的多次射擊之投射經重複直到多次射擊中的最終全色調射擊1012n被投射至至少一最終位址點1008n。如圖10S中所示，空間光調制器210的其餘組228將多次射擊中的其餘射擊1014投射至全色調曝光多邊形1002內側的位址點，造成全色調百分比的一半大於灰色調百分比。在實施例（其可與本文中所述其他實施例結合）中，藉由空間光調制器210之其餘組228將多次射擊的其餘射擊1014投射至灰色調曝光多邊形1004內側的位址點，全色調百分比的一半少於灰色調百分比。
圖11是在單程中寫入全色調部分602及灰色調部分604之微影製程的方法1100的流程圖。圖12A～圖12F是在方法1100期間全色調曝光多邊形1002及灰色調曝光多邊形1004的示意平面圖。控制器122藉由在全色調曝光多邊形1002及灰色調曝光多邊形1004中之多次射擊的第一射擊和第二射擊在時間上分割空間光調制器210的複數個空間光調制器像素。控制器122包括一射擊計數器，以在時間上分割此多次射擊中的第一射擊及第二射擊。控制器122包括一控制迴圈以用於來自光源202之光的強度的類比發射。此控制迴圈於跨於光阻劑601之預先決定位置處提供於第一射擊和第二射擊的強度之類比發射。
當基板120在單程中於影像投射系統200下掃描時，處理單元106投射多次射擊。多次射擊中的第一射擊及第二射擊被投射在全色調曝光多邊形1002中。在一個實施例（其能與本文中所述其他實施例結合）中，如圖示，僅有多次射擊的第一射擊被投射在灰色調曝光多邊形1004中。在另一實施例（其能與本文中所述其他實施例結合）中，僅有多次射擊的第二射擊被投射在灰色調曝光多邊形1004中。
為幫助解釋，將參照投射在灰色調曝光多邊形1004中的多次射擊之灰色調射擊、及投射在全色調曝光多邊形1002中的多次射擊之灰色調射擊和全色調射擊，來說明圖11及圖12A～圖12F。將注意，在一個實施例（其能與本文中所述其他實施例結合）中，如圖12A～圖12F中所示，此些灰色調射擊是第一射擊而此些全色調射擊是第二射擊，而在另一實施例（其能與本文中所述其他實施例結合）中，此些灰色調射擊是第二射擊而此些全色調射擊是第一射擊。
於操作1101，多次射擊被投射至全色調曝光多邊形1002及灰色調曝光多邊形1004中。如圖12A中所示，多次射擊之灰色調射擊1210a（其為灰色調射擊）被投射至全色調曝光多邊形1002和灰色調曝光多邊形1004到複數個位址點1008中的至少一第一位址點1008a。如圖12B中所示，當基板120在影像投射系統200之下掃描時，多次射擊之全色調射擊1210b（其為全色調射擊）被投射在全色調曝光多邊形1002內側至至少一第二位址點1008b。在一個實施例（其能與本文中所述其他實施例結合）中，如圖12C中所示，多次射擊的一半點射擊1210h是被投射在全色調曝光多邊形1002及灰色調曝光多邊形1004內側到至少一最終位址點1008n的灰色調射擊。在另一實施例（其能與本文中所述其他實施例結合）中，多次射擊的半點射擊1210h是被投射在全色調曝光多邊形1002內側的全色調射擊。在多次射擊之半點射擊1210h之後，複數個灰色調部分604具有複數個位址點1008中的灰色調射擊位址點被藉由第一強度百分比曝光。複數個全色調部分602具有灰色調射擊位址點經曝光至第二強度百分比（即強度之灰色調百分比），以及全色調射擊位址點經曝光至第一強度百分比。在一個實施例（其能與本文中所述其他實施例結合）中，第二強度少於第一強度。第一強度及第二強度的組合（即強度的全色調百分比）對應於全色調劑量606。第二強度（即灰色調百分比）對應於灰色調劑量608。
在一個實施例（其能與本文中所述其他實施例結合）中， 如圖12D中所示，多次射擊中的一射擊1210d（其在屬於灰色調射擊之半點射擊1210h之後）是全色調射擊，其經投射至全色調曝光多邊形1002到複數個位址點1008中的至少一第一位址點1008a。在另一實施例（其能與本文中所述其他實施例結合）中，多次射擊中的射擊1210d（其在屬於全色調射擊之半點射擊1210h之後）是經投射至全色調曝光多邊形1002的全色調射擊。在能與本文中所述其他實施例結合的實施例中，藉由灰色調射擊作為第二射擊而全色調射擊為第一射擊，在屬於灰色調射擊之半點射擊1210h之後，射擊1210d是被投射至全色調曝光多邊形1002及灰色調曝光多邊形1004中的灰色調射擊。如圖12E中所示，當基板120在影像投射系統200之下掃描時，在半點射擊1210h之後的多次射擊之全色調射擊1210e經投射在全色調曝光多邊形1002及灰色調曝光多邊形1004內部到至少一第二位址點1008b。如圖12F中所示，屬於全色調射擊的多次射擊中之最終射擊1210n經投射在全色調曝光多邊形1002內側至至少一最終位址點1008n。
藉多次射擊，複數個灰色調部分604讓複數個位址點1008中的全色調射擊及灰色調射擊位址點藉第二強度曝光。複數個全色調部分602讓全色調射擊及灰色調射擊位址點曝光至第二強度與第一強度的組合。多次射擊中之灰色調射擊和全色調射擊的時間分割以及第一強度與第二強度之類比發射的能力將允許用於複數個全色調部分602的全色調劑量606和用於複數個灰色調部分604的灰色調劑量608以跨於光阻劑601變化。
總結來說，本案提供一種在單程中寫入全色調部分及灰色調部分的微影製程之系統、軟體應用、及方法。單程提供了更大的產量。系統之空間光調制器在複數個射擊中之第一射擊與第二射擊之間的時間分割與空間分割提供了在單程中來自光源的第二強度與第一強度的類比發射。第二色調及第一強度的類比發射允許針對複數個全色調部分中之各全色調部分的全色調劑量、以及針對複數個灰色調部分中之各灰色調部分的灰色調劑量跨於光阻劑變化。跨於光阻劑的全色調劑量及灰色調劑量的變化可容許因以下所致的變化：光阻劑厚度、在光阻劑顯影期間顯影劑的不均勻性、蝕刻移轉處理中的不均勻性、及在微影製程之前或之後的任何其他製程。
在以上乃針對本發明之實施例的同時，可在沒有背離本發明之基本範疇下設計本發明的其他及進一步實施例，而本發明之範疇乃由以下的申請專利範圍決定。
100:系統 102:平板 104:處理設備 106:處理單元 108:支撐件 110:外殼 112:開口 114:平台 116:軌道 118:編碼器 120:基板 122:控制器 200:影像投射系統 201:光束 202:光源 203:寫入光束 204:孔 206:透鏡 208:受抑式稜鏡組合件 210:空間光調制器 212:投射光件 213:反射鏡 214,216,218,220,222,224:列 215,217,219,221,223,225:行 226:灰色調組 227:全色調組 228:其餘組 300:計算系統 304:軟體 306:網路 308:伺服器 312:單程微影應用 314:資料庫 402:CPU 404:網路介面 406:互連件 408:I/O裝置介面 410:I/O裝置 420:記憶體 426:應用平台 428:單程微影應用軟體 430:儲存 432:資料庫 434:資料 436:平台內容 502:CPU 504:網路介面 506:互連件 508:I/O裝置及顯示介面 510:I/O裝置 520:記憶體 522:應用介面 524:軟體指令 526:資料 530:儲存 531:資料庫 532:資料 534:內容 536:影像處理單元 538:資料 539:控制邏輯 540:支援電路 542:快取 544:電力供應 546:時脈電路 548:I/O電路系統 550:次系統 601:光阻劑 602:全色調部分 603:截面 604:灰色調部分 606:全色調劑量 608:灰色調劑量 612:全色調曝光多邊形 614:灰色調曝光多邊形 700:方法 701,702:操作 800:方法 801,802:操作 900:方法 901,902:操作 1002:全色調曝光多邊形 1004:灰色調曝光多邊形 1006:彙集射擊圖案 1008:位址點 1008a:第一位址點 1008b:第二位址點 1008n:最終位址點 1010a:第一灰色調射擊 1010b:第二灰色調射擊 1010n:最終灰色調射擊 1012a:第一全色調射擊 1012b:第二全色調射擊 1012n:最終全色調射擊 1014:其餘射擊 1100:方法 1101:操作 1210a:灰色調射擊 1210b:全色調射擊 1210d:射擊 1210e:全色調射擊 1210h:半點射擊 1210n:最終射擊
因此，以能詳細瞭解本揭示案的上述特徵的方式，可藉由參照實施方式而有對這些實施方式（如以上簡短概述的）更特定的說明，這些實施方式中部分經描繪在隨附圖式中。然而，將注意到隨附圖式僅描繪本揭示案的典型實施方式而因此不應被認定限制本揭示案的範疇，而可承認其他同等有效的實施方式。
圖1按照一實施例是系統的透視圖。
圖2A按照一實施例是影像投射系統的示意性截面圖。
圖2B及圖2C按照一實施例是空間光調制器的示意圖。
圖3按照一實施例是計算系統的示意圖。
圖4按照一實施例是單程微影應用的示意圖。
圖5按照一實施例是控制器的示意圖。
圖6A按照一實施例是在微影製程後的基板的示意平面圖。
圖6B～圖6D按照一實施例是於截面處之光阻劑的曝光的截面圖。
圖7按照一實施例是微影製程的方法的流程圖。
圖8按照一實施例是微影製程的方法的流程圖。
圖9按照一實施例是微影製程的方法的流程圖。
圖10A～圖10S按照實施例是在微影製程之方法期間的全色調曝光多邊形與灰色調曝光多邊形的示意平面圖。
圖11按照一實施例是微影製程的方法的流程圖。
圖12A～圖12F按照一實施例是在微影製程之方法期間的全色調曝光多邊形與灰色調曝光多邊形的示意平面圖。
為促進了解，在可行之處已使用相同的元件符號來指稱在圖式中共有的相同元件。可設想出一個實施例中的元件及特徵可在沒有進一步記載下有益地併入其他實施例中。
100:系統
102:平板
104:處理設備
106:處理單元
108:支撐件
110:外殼
112:開口
114:平台
116:軌道
118:編碼器
120:基板
122:控制器

Claims (20)

  1. 一種系統，包含： 一平板； 一可移動平台，可設置在該平板之上，該平台經配置以支撐一具有一光阻劑設置於其上之基板； 一編碼器，耦接至該平台，該編碼器經配置以向一控制器提供該基板的一位置，該控制器經配置以向一微影系統提供遮罩圖案資料，該遮罩圖案資料具有複數個全色調曝光多邊形及複數個灰色調曝光多邊形；以及 一微影系統支撐件，耦接至該平板，該微影系統支撐件具有一開口以允許該平台在其下方通過，其中： 該微影系統具有一處理單元，該處理單元有接收該遮罩圖案資料之複數個影像投射系統； 各影像投射系統包含一空間光調制器，該空間光調制器具有複數個空間光調制器像素以投射多次射擊(shot)； 該控制器經配置以藉該多次射擊的灰色調射擊及全色調射擊在時間上分割該些空間光調制器像素；以及 該控制器經配置以於該等灰色調射擊時變化由各影像投射系統的一光源生成的一光束的一第二強度，且於該等全色調射擊時變化由各影像投射系統之該光源生成之該光束的一第一強度。
  2. 如請求項1所述之系統，其中該空間光調制器的該些空間光調制器像素中的各空間光調制器像素可經個別地控制，並經配置以投射一對應於複數個像素中的一像素之寫入光束。
  3. 如請求項2所述之系統，其中該空間光調制器是電氣定址元件的一陣列。
  4. 如請求項3所述之系統，其中至少一電氣定址元件的該些空間光調制器像素為被該等灰色調射擊及該等全色調射擊在時間上分割的反射鏡。
  5. 如請求項4所述之系統，其中該第二強度對應於一灰色調劑量而該第一強度與該第二強度的一組合對應於一全色調劑量。
  6. 如請求項1所述之系統，其中該第一強度及該第二強度為大約10 mJ/cm2 到大約200 mJ/cm2 。
  7. 一種儲存指令的非暫時性電腦可讀取媒體，當該等指令由一處理器執行時致使一電腦系統進行下列步驟： 向一微影系統的一處理單元提供具有複數個曝光多邊形的一遮罩圖案資料，該處理單元有接收該遮罩圖案資料之複數個影像投射系統，該遮罩圖案資料具有複數個全色調曝光多邊形及複數個灰色調曝光多邊形；以及 在該些影像投射系統之下，在對具有一光阻劑設置於其上的一基板的單一次掃描之中： 投射多次射擊至該些全色調曝光多邊形及該些灰色調曝光多邊形中，該多次射擊經分成為具有一第二強度的灰色調射擊及具有一第一強度的全色調射擊，其中該等灰色調射擊經投射至該些全色調曝光多邊形及該些灰色調曝光多邊形，而該等全色調射擊僅經投射至該些全色調曝光多邊形。
  8. 如請求項7所述之非暫時性電腦可讀取媒體，其中各影像投射系統包含一空間光調制器，該空間光調制器具有複數個空間光調制器像素以對一彙集射擊圖案的複數個位址點投射多次射擊。
  9. 如請求項8所述之非暫時性電腦可讀取媒體，其中該多次射擊形成複數個灰色調部分，該些灰色調部分具有經曝露至該第二強度的灰色調射擊位址點，且該多次射擊形成複數個全色調部分，該些全色調部分具有經曝露至該第二強度及第一強度的灰色調射擊位址點及全色調射擊位址點。
  10. 如請求項7所述之非暫時性電腦可讀取媒體，其中第二強度對應於一灰色調劑量而該第一強度與該第二強度的一組合對應於全色調劑量。
  11. 如請求項10所述之非暫時性電腦可讀取媒體，其中該第一強度及該第二強度在該單一次掃描中變化。
  12. 如請求項11所述之非暫時性電腦可讀取媒體，其中該第一強度及該第二強度為大約10 mJ/cm2 到大約200 mJ/cm2 。
  13. 一種方法，包含下列步驟： 向一微影系統的一處理單元提供具有複數個曝光多邊形的一遮罩圖案資料，該處理單元有接收該遮罩圖案資料之複數個影像投射系統，該遮罩圖案資料具有複數個全色調曝光多邊形及複數個灰色調曝光多邊形；以及 在該些影像投射系統之下，在對具有一光阻劑設置於其上的一基板的單一次掃描之中： 投射多次射擊至該些全色調曝光多邊形及該些灰色調曝光多邊形中，該多次射擊經分成為具有一第二強度的灰色調射擊及具有一第一強度的全色調射擊，其中該等灰色調射擊經投射至該些全色調曝光多邊形及該些灰色調曝光多邊形，而該等全色調射擊僅經投射至該些全色調曝光多邊形。
  14. 如請求項13所述之方法，其中各影像投射系統包含一空間光調制器，該空間光調制器具有複數個空間光調制器像素以對一彙集射擊圖案的複數個位址點投射多次射擊。
  15. 如請求項14所述之方法，其中該空間光調制器是電氣定址元件的一陣列。
  16. 如請求項14所述之方法，其中該多次射擊形成複數個灰色調部分，該些灰色調部分具有經曝露至該第二強度的灰色調射擊位址點，且該多次射擊形成複數個全色調部分，該些全色調部分具有經曝露至該第二強度及第一強度的灰色調射擊位址點及全色調射擊位址點。
  17. 如請求項13所述之方法，其中第二強度對應於一灰色調劑量而該第一強度與該第二強度的一組合對應於一全色調劑量。
  18. 如請求項17所述之方法，其中該第一強度及該第二強度在該單一次掃描中變化。
  19. 如請求項18所述之方法，其中該第一強度及該第二強度為大約10 mJ/cm2 到大約200 mJ/cm2 。
  20. 如請求項13所述之方法，其中該多次射擊是在50次射擊與500次射擊之間。
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