CN112567297A - 预备空间光调制器区段以解决场不均匀性 - Google Patents

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Abstract

本公开内容的实施方式总体提供使用数字微镜装置(DMD)的改进的光刻***和方法。DMD包括与基板相对设置的微镜的列和行。光束从微镜反射至基板上，产生图案化基板。微镜的列和行的某些子集可定位至“关闭”位置，使得这些子集废弃光，以便校正图案化基板中的均匀性误差，即，比期望的大的特征。类似地，微镜的列和行的某些子集可默认为“关闭”位置并且选择性地允许这些子集返回到它们的编程位置，以便校正图案化基板中的均匀性误差，即，比期望的小的特征。

Description

预备空间光调制器区段以解决场不均匀性
背景
领域
本公开内容的实施方式总体涉及用于处理一个或多个基板的设备、***和方法，并且更特定地涉及用于执行光刻工艺的设备、***和方法。更特定地，本公开内容的实施方式涉及用于在处理期间解决基板中的场不均匀性的改进的设备、***和方法。
相关技术的说明
光刻广泛使用于制造半导体装置和显示器装置，例如液晶显示器(LCD)。大面积基板通常用于制造LCD。LCD或平板通常使用于有源矩阵显示器，例如计算机、触摸面板装置、个人数字助理(PDA)、手机、电视监视器和类似物。通常，平板包含一层液晶材料，所述液晶材料形成夹在两个板之间的像素。当跨液晶材料施加来自电源的功率时，在像素位置处控制穿过液晶材料的光量，使得能够产生图像。
已经采用微光刻技术来产生作为形成像素的液晶材料层的部分而并入的电性特征。根据这些技术，将光敏光刻胶施加至基板的至少一个表面。随后，图案产生器将光敏光刻胶的选定区域作为图案的部分曝光，以使选择区域中的光刻胶发生化学变化，从而为随后的材料移除和/或材料添加工艺准备这些选择区域，以产生电性特征。
为了继续以消费者所要求的价格提供显示装置和其他装置，需要新的设备和方法来精确且成本有效地在例如大面积基板的基板上产生图案。
概述
本公开内容的实施方式总体提供使用例如数字微镜装置(DMD)的空间光调制器的改进的光刻***和方法。在一个实施方式中，公开一种DMD装置。DMD包括与基板相对设置的微镜的列。光束从微镜反射至基板上，产生图案化基板。微镜的列的某些子集可定位至“关闭”位置，使得这些子集废弃(dump)光，以便校正均匀性误差，即，在图案化基板中累积的曝光。类似地，微镜的列的某些子集可默认为“开启”位置并且选择性地允许这些子集返回到它们的编程位置，以便校正图案化基板中的均匀性误差，即，曝光不足的区域。
在一个实施方式中，公开一种用于使用DMD来使基板图案化的方法。在DMD扫描基板之后，评估基板的均匀性误差。如果找到过度曝光的区域，则将DMD的列的子集设定为“关闭”位置，使得光束被反射至光废弃器(light dump)而不到图案化基板。结果是在基板的指定区域中图案的衰减(attenuation)。
在另一实施方式中，公开另一用于使用DMD来使基板图案化的方法。在DMD扫描基板之前，DMD的微镜的列的子集被设定为“关闭”位置，用作预备。在DMD扫描基板之后，评估基板的均匀性误差。如果找到曝光不足区域，启用预备的列的子集，使得微镜被定位为编程的。结果是在基板的指定区域中辅助图案(即，曝光数量增加)。
附图简要说明
为了可详细地理解本公开内容的上述特征的方式，可通过参考实施方式获得上面简要概述的本公开内容的更特定的描述，其中一些实施方式图示于附图中。然而，应注意附图仅图示本公开内容的典型实施方式，因此不认为是对本公开内容的范围的限制，因为本公开内容可允许其他等效的实施方式。
图1A是根据本文公开的实施方式的光刻***的透视图。
图1B是根据本文公开的实施方式的光刻***的透视图。
图2A是根据本文公开的实施方式的图像投影设备的透视示意图。
图2B是根据本文公开的实施方式的图像投影设备的透视示意图。
图3是根据本文公开的实施方式的数字微镜装置的示意图。
图4是根据本文公开的实施方式的图案化基板的方法的流程图。
图5是根据本文公开的实施方式的图案化基板的方法的流程图。
为了便于理解，已尽可能使用相同的参考数字来标示图中共有的相同元件。另外，一个实施方式的元件可有利地适用于本文所述的其他实施方式。
具体说明
本公开内容的实施方式总体提供使用数字微镜装置(DMD)的改进的光刻***和方法。在一个实施方式中，公开一种DMD设备。DMD包括与基板相对设置的微镜的列。光束从微镜反射至基板上，产生图案化基板。微镜的列的某些子集可定位至“关闭”位置，使得这些子集废弃光，以便通过减少到图案化基板的曝光数量来校正均匀性误差。类似地，微镜的列的某些子集可默认为“关闭”位置并且选择性地允许这些子集返回到它们的编程位置，以便通过增加输送至图案化基板的曝光的数量来校正均匀性误差。
图1A是根据本文公开的实施方式的光刻***100的透视图。***100包含基架110、板120、台130和处理设备160。基架110安置在制造设施的地板上并且支撑板120。被动空气隔离器112位于基架110与板120之间。在一个实施方式中，板120是整块的花岗岩，并且台130设置于板120上。基板140由台130支撑。在台130中形成复数个孔洞(未示出)，以允许复数个升降杆(未示出)穿过所述复数个孔洞延伸。在一些实施方式中，升降杆上升到延伸位置以接收基板140，例如从一个或多个传送机械手(未示出)接收基板140。使用一个或多个传送机械手以从台130装载和卸载基板140。
基板140包括任何合适的材料，例如，用作平板显示器的部分的石英。在其他实施方式中，基板140由其他材料制成。在一些实施方式中，基板140具有在基板140上形成的光刻胶层。光刻胶对辐射敏感。正光刻胶包含光刻胶的部分，当曝光于辐射时，这些部分将分别可溶于在图案被写入光刻胶之后施加至光刻胶的光刻胶显影剂。负光刻胶包含光刻胶的部分，当曝光于辐射时，这些部分将分别不可溶于在图案被写入光刻胶之后施加至光刻胶的光刻胶显影剂。光刻胶的化学成分决定光刻胶是正光刻胶还是负光刻胶。光刻胶的实例包含但不限于以下至少一者：重氮萘醌、酚醛树脂、聚(甲基丙烯酸甲酯)、聚(甲基戊二酰亚胺)和SU-8。以此方式，在基板140的表面上产生图案以形成电子电路。
***100包含一对支撑件122和一对轨道124。所述一对支撑件122设置于板120上，并且板120和所述一对支撑件122是单件材料。所述一对轨道124由所述一对支撑件122支撑，并且台130沿着轨道124在X方向上移动。在一个实施方式中，所述一对轨道124是一对平行磁性通道。如所图示，所述一对轨道124的每一轨道124是线性的。在其他实施方式中，一个或多个轨道124是非线性的。编码器126耦合至台130，以便向控制器(未示出)提供位置信息。
处理设备160包含支撑件162和处理单元164。支撑件162设置于板120上并且包含用于台130穿过处理单元164下方的开口166。处理单元164由支撑件162支撑。在一个实施方式中，处理单元164是图案产生器，经配置以在光刻工艺中曝光光刻胶。在一些实施方式中，图案产生器经配置以执行无掩模光刻工艺。处理单元164包含复数个图像投影设备(在图2A和2B中示出)。在一个实施方式中，处理单元164含有多达84个图像投影设备。每一图像投影设备设置于壳体165中。处理设备160对于执行无掩模直接图案化是有用的。
在操作期间，台130在X方向中从装载位置移动至处理位置，如图1A中所示。处理位置是在台130穿过处理单元164下方时台130的一个或多个位置。在操作期间，台130由复数个空气轴承(未示出)举起并且沿着所述一对轨道124从装载位置移动至处理位置。复数个垂直引导空气轴承(未示出)耦合至台130并且相邻于每一支撑件122的内壁128定位，以便使台130的移动稳定。台130还通过沿着轨道150移动而在Y方向上移动，以用于处理和/或索引(index)基板140。台130能够独立操作并且可在一个方向上扫描基板140而在另一方向上步进。
计量***实时测量每一个台130的X和Y侧向位置坐标，使得复数个图像投影装置中的每一个可精确地定位正被写入光刻胶覆盖的基板中的图案。计量***还提供每一个台130绕着垂直轴或Z轴的角位置的实时测量。可使用角位置测量以通过伺服机构在扫描期间保持角位置恒定，或者可使用角位置测量对图像投影设备270在基板140上正在写入的图案的位置应用校正，如图2A至图2B中所示。可组合使用这些技术。
图1B是根据本文公开的实施方式的光刻***200的透视图。***200类似于***100；然而，***200包含两个台130。两个台130的每个台都能够独立操作并且可在一个方向上扫描基板140而在另一方向上步进。在一些实施方式中，当两个台130中的一个台正在扫描基板140时，两个台130中的另一个台正在卸载经曝光的基板和装载下一个要曝光的基板。
尽管图1A至图1B描绘光刻***的两个实施方式，本文也考虑其他***和配置。例如，也考虑包含任何合适数量的台的光刻***。
图2A是根据一个实施方式的图像投影设备270的透视示意图，所述图像投影设备对于例如***100或***200的光刻***是有用的。图像投影设备270包含一个或多个空间光调制器280、包含聚焦传感器283和摄像机285的对准及检查***284、和投影光学器件286。图像投影设备的部件根据所使用的空间光调制器而变化。空间光调制器包含但不限于微LED、VCSEL、电磁辐射的任何固态发射器、数字微镜装置(DMD)和液晶显示器(LCD)。
在操作中，使用空间光调制器280以调制光的一个或多个特性，例如振幅、相位或偏振，光经由图像投影设备270投射并且投射至基板，例如基板140。使用对准及检查***284以用于图像投影设备270的部件的对准及检查。在一个实施方式中，聚焦传感器283包含复数个激光，这些激光被引导经过摄像机285的透镜并且穿过摄像机285的透镜返回，并且成像至传感器上以检测图像投影设备270是否焦距对准。使用摄像机285以对基板(例如，基板140)成像，以确保图像投影设备270和光刻***100或200的对准是正确的或在预定的容许偏差内。使用投影光学器件286(例如一个或多个透镜)以将光投射至基板(例如，基板140)上。
图2B是根据本文描述的实施方式的图像投影设备281。在图2B中所示的实施方式中，图像投影设备281使用一个或多个DMD 289作为空间光调制器。图像投影设备281是图像投影***290的部分，除了对准及检查***284和投影光学器件286之外，还包含光源272、孔(aperture)274、透镜276、受抑棱镜组件(frustrated prism assembly)288、一个或多个DMD 289(示出一个)和光废弃器282。光源272是任何合适的光源，例如发光二极管(LED)或激光器，能够产生具有预定波长的光。在一个实施方式中，预定波长在蓝光或近紫外(UV)范围中，例如小于约450nm。受抑棱镜组件288包含复数个反射表面。作为实例，投影透镜286是10倍物镜。在图2B中所示的图像投影设备281的操作期间，光源272产生具有预定波长(例如蓝光范围中的波长)的光束273。光束273被受抑棱镜组件288反射至DMD 289。DMD 289包含复数个镜，并且镜的数量对应于要投影的像素的数量。基于由控制器(未示出)提供给DMD289的掩模数据，复数个镜是可单独控制的，并且复数个镜的每个镜处于“开启”位置或“关闭”位置。当光束273到达DMD 289的镜时，处于“开启”位置的镜将光束273反射(即，形成复数个写入束)至投影透镜286。随后，投影透镜286将写入束投射至基板140的表面。处于“关闭”位置的镜将光束273反射至光废弃器282，而不是基板140的表面。
在一些情况下，可发生跨场引入均匀性误差的误差。例如，投射至DMD 289的镜上的光束273可具有一些误差，使得较高强度的光投射至DMD 289的一个区域上，而较低强度的光投射至DMD 289的另一区域上。结果，投射至基板140的表面的复数个写入束可并入均匀性误差，使得较多的光投射在基板140的表面的一个区域中，而较少的光投射在基板140的表面的另一区域中。本公开内容中的实施方式改进方法和装置，以减小这些均匀性误差。
图3是相对于DMD 289行进的基板140的示意图。DMD 289的镜排列成行和列。DMD289的镜的列的总数量由字母C来表示。基板140相对于DMD 289以某个速度移动。类似地，光束273以一定的(regular)间隔从光源272闪烁。基板140以某个速率移动，使得在光束273的闪烁之间，基板140相对于DMD 289在X方向中行进距离W。距离W对应于DMD 289的镜的列的数量Q。在DMD 289扫描整个基板140一次时采用的曝光的总数量由字母T来表示。DMD 280的镜的列的总数量C除以单一扫描期间采用的曝光的总数量T等于单一间隔期间DMD 280行进的列的数量Q。
图4是图案化基板以提供在过度曝光区域中的光束衰减的方法的流程图。在410中，DMD 289扫描基板140，如固态编程装置所指示的对基板进行图案化。在420中，固态编程装置评估图案化基板140的均匀性。在一个实施方式中，评估图案化基板140的均匀性包括比较图案化基板140的特征的强度或尺寸。在430中，编程装置识别图案化基板中的不均匀区域。例如，可由不具有正确尺寸的特征来指示不均匀区域，即，在此实施方式中，特征比想要的大。可通过减少在图案化基板140出现这样的特征的区域中接收的曝光数量，来校正比想要的大的特征。在440处，为了校正不均匀性误差，编程装置指定微镜的复数个列和行的子集，用于在DMD的下一次扫描或接下来的多次扫描期间的衰减。在450处，被指定用于衰减的微镜的列和行是微镜转向“关闭”位置(即，定位成将光束273反射进入光废弃器，而不是反射至基板140的表面上)所在的列和行。在460处，DMD再次扫描基板，其中微镜的列和行的所指定的子集被设定为“关闭”位置。停用微镜的所指定的列和行的时间周期(period oftime)是DMD扫描被指定用于衰减的区域所需的时间周期。
所得到的扫描通过减少在图案化基板140出现均匀性误差的区域中接收的曝光数量来提供这样的均匀性误差上的改进。换言之，指定用于衰减的区域比图案化基板140的其余部分少曝光于光束273的一个脉冲。例如，如果DMD 289含有1600列，并且基板上的区域被设定以接收光束273的190个脉冲，那么要设定为默认“关闭”位置的列的数量等于1600/190＝8.42，下舍到最接近的整数，最接近的整数是8。指定的8列被设定为默认“关闭”，无论先前编程的图案如何。结果是，针对DMD 289的单一扫描，图案化基板的对应区域比图案化基板的其余部分接收的脉冲少一个。在所述区域中产生的衰减程度是8/1600＝0.5％衰减。对均匀性的改进也可限于被指定用于衰减的列内的行的精确子集，而不是整体的列。
本领域技术人员将理解用来揭示图案化基板中的均匀性误差的方法。通过将图案化基板的特征与期望的图案进行比较并且识别与期望的图案不同的特征，可发现均匀性误差。也可使用光电二极管来发现均匀性误差。例如，当DMD跨基板扫描时，光电二极管或其他传感器可记录来自DMD 289的光的强度。传感器可在扫描期间读取光发射器的不均匀性。也可在进一步处理图案化基板之后揭示均匀性误差。例如，当进一步的处理步骤使基板的某区域有偏差(bias)时，该偏差可指示基板的图案化中的均匀性误差。
图5是图案化基板以在区域中提供辅助的方法的流程图，在所述区域中出现均匀性误差，并且可通过增加图案化基板140的比想要的小的特征的区域中的曝光数量来校正均匀性误差。在510中，编程装置将DMD 289的微镜的复数个列和行的子集指定为停用并且留作预备以用于潜在辅助。在520中，编程装置将指定的微镜的复数个列和行的子集设定为“关闭”位置，或停用这些微镜。在530中，DMD 289扫描基板140。在该扫描期间，指定的列中的微镜将光束273反射至光废弃器。在540中，编程装置评估图案化基板140的均匀性。在一个实施方式中，评估图案化基板140的均匀性包括将图案化基板140的特征的强度或尺寸与期望的图案进行比较。在550中，编程装置识别图案化基板中的不均匀区域。例如，可由不具有正确尺寸的特征来指示不均匀区域，即，在此实施方式中，比想要的小的特征。可通过相对于提供至图案化基板140的周围区域的曝光数量增加曝光数量来校正比想要的小的这样的特征。在560处，为了校正不均匀性误差，编程装置指定在520处留作预备的微镜的复数个列和行的子集以用于在DMD 289的下一次扫描或接下来的多次扫描期间进行辅助。在570处，指定用于辅助的微镜的列和行是其中微镜转向微镜的编程位置的列和行，转向微镜的编程位置就是根据图案定位而不是停用或默认将光束273反射进入光废弃器。在580处，DMD289再次扫描基板，其中微镜的列的指定子集被设定为图案化位置。用于启用指定的微镜的列和行的时间周期至少是DMD扫描指定用于辅助的区域所需的时间周期。
可能出现这样的情况，其中，在单个图案化基板140上，出现一个或多个需要衰减的不均匀区域以及需要辅助的一个或多个不均匀区域。在这样的情况下，DMD可被编程以适应适当区域中的衰减和辅助二者。
本文公开的实施方式提供用于使用DMD 289改进图案化基板中的均匀性误差的方法和装置。这些方法是对用于解决不均匀性的其他所考虑方法的改进。例如，曾经尝试通过随机选择微镜以将光束273引导到光废弃器，而在随机的基础上衰减曝光强度。然而，此方法导致“团集(clumping)”，即，太多近距离的微镜被编程以废弃光束273。然而，本文公开的实施方式提供一种均匀的方式来解决曝光强度增加或减少的问题，而没有团集。
尽管前述内容针对本公开内容的实例，但是可在不脱离本公开内容的基本范围的情况下设计本公开内容的其他和进一步的实例，并且本公开内容的范围由所附的权利要求书确定。

Claims (15)

1.一种用于使用数字微镜装置图案化基板的方法，其中所述数字微镜装置包括排列成复数个列和复数个行的微镜的阵列，所述方法包括以下步骤：
使用所述数字微镜装置扫描所述基板；
评估所述图案化基板的均匀性；
识别所述图案化基板的不均匀区域；
指定微镜的所述复数个列的子集以用于衰减；
关闭微镜的所述复数个列的所指定的所述子集；和
使用所述数字微镜装置扫描所述基板。
2.如权利要求1所述的方法，进一步包括以下步骤：
在关闭微镜的所述复数个列的所指定的所述子集之后，
指定微镜的所述复数个行的子集以用于衰减；和
关闭微镜的所述复数个行的所指定的所述子集。
3.如权利要求1所述的方法，其中：
所述识别所述图案化基板的所述不均匀区域的步骤包括以下步骤：定位所述图案化基板与期望的图案之间的差异区域；并且
所述指定微镜的所述复数个列的子集以用于衰减的步骤包括以下步骤：选择对应于所述图案化基板的所述不均匀区域的所述复数个列的所述子集。
4.如权利要求1所述的方法，其中使用所述数字微镜装置扫描所述基板的步骤包括以下步骤：
微镜的所述阵列对于光束的第一曝光；
在所述基板的位置中距离W的移动；和
微镜的所述阵列对于所述光束的第二曝光。
5.如权利要求4所述的方法，其中微镜的所述复数个列的所述子集中的列的数量等于所述距离W中的微镜的列的数量下舍至最接近的整数，并且通过将所述数字微镜装置的列的总数量除以所述数字微镜装置的单一扫描中的曝光的总数量来确定距离W的所述移动。
6.一种用于使用数字微镜装置图案化基板的方法，其中所述数字微镜装置包括排列成复数个列和复数个行的微镜的阵列，所述方法包括以下步骤：
使用所述数字微镜装置扫描所述基板，其中在所述扫描期间关闭所述数字微镜装置的所述复数个列的子集；
评估所述图案化基板的均匀性；
识别所述图案化基板的不均匀区域；
指定微镜的所述复数个列的子集以用于辅助；
开启微镜的所述复数个列的所指定的所述子集；和
使用所述数字微镜装置扫描所述基板。
7.如权利要求6所述的方法，其中微镜的所述复数个列的所指定用于辅助的所述子集包含的行少于所述复数个列的所述子集中的所有行。
8.如权利要求6所述的方法，其中：
所述识别所述图案化基板的所述不均匀区域的步骤包括以下步骤：定位所述图案化基板与期望的图案之间的差异区域；并且
所述指定微镜的所述复数个列的子集以用于辅助的步骤包括以下步骤：选择对应于所述图案化基板的所述不均匀区域的所述复数个列的所述子集。
9.如权利要求6所述的方法，其中使用所述数字微镜装置扫描所述基板的步骤包括以下步骤：
微镜的所述阵列对于光束的第一曝光；
在所述基板的位置中距离W的位移；和
微镜的所述阵列对于光束的第二曝光。
10.如权利要求9所述的方法，其中微镜的所述复数个列的所述子集中的列的数量等于所述距离W中的微镜的列的数量下舍至最接近的整数，并且通过将所述数字微镜装置的列的总数量除以所述数字微镜装置的单一扫描中的曝光的总数量来确定距离W的所述位移。
11.一种用于图案化基板的数字微镜装置，包括：
微镜的阵列，所述微镜的阵列排列成微镜的复数个列和复数个行，其中某个数量的微镜的所述复数个列和复数个行经配置以作为单元被启用或停用；其中所述数字微镜装置与编程装置通信，所述编程装置经配置以：
识别所述图案化基板的不均匀区域；和
指定所述数量的微镜的所述复数个列和复数个行的子集以作为单元被启用或停用。
12.如权利要求11所述的数字微镜装置，其中微镜的所述复数个列的所述数量由以下方式确定：
将微镜的所述复数个列中微镜的列的总数量除以所述数字微镜装置的扫描中的曝光的数量；和
下舍至最接近的整数。
13.如权利要求11所述的数字微镜装置，其中所述数量的微镜的所述复数个列和复数个行的所述子集作为单元被启用或停用达某个时间周期，所述周期包括所述数字微镜装置移动跨过所述图案化基板的所述不均匀区域所需的时间。
14.如权利要求11所述的数字微镜装置，其中所述编程装置进一步经配置以：
确定所述不均匀区域相对于所述图案化基板的周围场是增加的曝光区域还是减少的曝光区域；和
如果所述不均匀区域相对于所述图案化基板的周围场是增加的曝光区域，则停用所述数量的微镜的所述复数个列的的子集。
15.如权利要求14所述的数字微镜装置，其中所述编程装置进一步经配置以：如果所述不均匀区域相对于所述图案化基板的周围场是减少的曝光区域，则启用所述数量的微镜的所述复数个列的子集。
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