CN112654929B - 在保持高图像对比度的同时提高无掩模光刻的分辨率的方法 - Google Patents

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Abstract

本公开内容文描述的实施方式涉及一种软件应用平台，该软件应用平台增强基板上的图像图案分辨率。该应用平台方法包括：运行算法以提供用于在目标上形成图案的不同目标多边形。确定可由DMD形成的最小特征尺寸。针对小于最小特征尺寸的每个目标多边形，确定对一个或多个目标多边形进行线偏置或照射偏置以在目标多边形的边界处实现可接受的曝光对比度。小于最小特征尺寸的一个或多个目标多边形被偏置以在基板上形成数字化的图案。当DMD的第一镜的质心在一个或多个目标多边形内时，输送电磁辐射以从第一镜反射。

Description

在保持高图像对比度的同时提高无掩模光刻的分辨率的方法
技术领域
本公开内容的实施方式一般涉及无掩模光刻。更具体地，本公开内容提供的实施方式涉及用于执行无掩模数字光刻制造工艺的***和方法。
背景技术
光刻广泛用于半导体元件以及显示元件(如液晶显示器(LCD))的制造中。大面积基板常用于制造LCD。LCD或平板显示器通常用于主动式矩阵显示器，如计算机、触控板装置、个人数字助理(PDA)、移动电话、电视监视器及类似物。一般而言，平板可包括夹在两个板之间的形成像素的液晶材料层。当来自电源供应的电力施加在液晶材料上时，在像素位置处可控制通过液晶材料的光量，使得能够产生图像。随着对高分辨率显示器的需求越来越大，像素位置变得越来越小。
通常采用光刻技术来产生电学特征，这些电学特征作为形成像素的液晶材料层的一部分而被引入。根据此技术，通常将光敏光刻胶施加到基板的至少一个表面上。然后，图案产生器用光对光敏光刻胶的选定区域进行曝光以作为图案的部分，以引起选择性区域中的光刻胶的化学变化，从而针对随后的材料去除和/或材料添加工艺制备这些选择性区域以产生电学特征。
为了继续为消费者以消费者所要求的价格提供更高分辨率的显示装置和其他装置，需要新的设备、方法和***来精确且成本有效地在基板(如大面积基板)上产生越来越小的图案以用于生产高分辨率显示器。
如前所述，需要一种用于产生更小图案的改良技术。
发明内容
本案公开了一种图像分辨率增强应用，其涉及在制造工艺中在保持高图像对比度的同时将无掩模光刻(lithography)图案施加到基板的能力。本案描述的实施方式涉及一种软件应用平台，该软件应用平台增强了基板上的图像图案分辨率。该应用平台方法包括以下步骤：运行算法以提供用于在目标(target)上形成图案的不同目标多边形。确定可由DMD形成的最小特征尺寸。针对小于最小特征尺寸的每个目标多边形，确定对一个或多个目标多边形进行线偏置(line bias)或照射偏置(shot bias)，以在目标多边形的边界处实现预定的曝光(exposure)对比度。偏置小于最小特征尺寸的一个或多个目标多边形，以在基板上形成数字化的图案。当DMD的第一镜的质心在一个或多个目标多边形内时，输送电磁辐射以从第一镜反射。
附图说明
作为能够详细理解本公开内容的上述特征的方式，可以通过参考实施方式(实施方式的一些绘示在附图中)来获得上文简要概述的本公开内容的更具体的描述。然而，值得注意的是，附图仅绘示了本公开内容的示例实施方式，并因此附图不视为对本公开内容的范围的限制，因为由于本公开内容可允许其他等效的实施方式。
图1A是可从本文公开的实施方式中受益的具有数字微镜装置(DMD)的用于无掩模光刻的***的透视图。
图1B是根据本文公开的另一实施方式的单基板光刻***的透视图。
图2是根据一个实施方式的图1A的***的截面侧视图。
图3是根据一个实施方式的DMD中的多个图像投影(projection)***的透视示意图。
图4是根据一个实施方式的图3的多个图像投影装置的图像投影设备的透视示意图。
图5示意性地绘示根据一个实施方式的由DMD的两个镜反射的光束。
图6绘示计算机***，其经构造以用于增强基板上的无掩模光刻图案分辨率。
图7绘示根据一个实施方式的图6的服务器的更详细的视图。
图8绘示根据一个实施方式的用于访问无掩模光刻分辨率增强应用的控制器计算***。
图9绘示在保持高图像对比度的同时增强无掩模光刻的分辨率的方法。
图10A-10B绘示用于增强光刻图案分辨率的第一方案，其没有使用线偏置或多重偏置。
图11A-11B绘示用于增强光刻图案分辨率的第二方案，其使用线偏置但没有使用多重偏置。
图12A-12B绘示用于增强光刻图案分辨率的第三方案，其使用多重偏置但没有使用线偏置。
图13A-13B绘示用于增强光刻图案分辨率的第四方案，其使用线偏置和多重偏置两者。
为便于理解，在可能的情况下，使用相同的附图标记指示图示中相同的元件。可以预期的是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赘述。
具体实施方式
本公开内容的实施方式一般涉及一种软件应用，该软件应用涉及在制造工艺中向基板施加无掩模光刻图案的能力。该软件应用能够增强无掩模光刻的原生(native)分辨率，同时保持高图像对比度。无掩模光刻操作利用如下方法，其中偏置从数字微镜装置(DMD)反射的电磁能量的照射数量，或者偏置目标多边形的尺寸以形成低于DMD原生分辨率的特征。有利地，可以将更高的分辨率扩展到经适当布置而用于在基板上形成较低分辨率装置的DMD，而无需对硬件进行任何修改。例如，可以对适用于形成3.6μm特征的较低分辨率DMD进行扩展，以形成更高分辨率(即更小的特征，如2.35μm特征)。可以类似地扩展此方法以用于形成0.6μm或更小的特征。镜的尺寸以及硬件光学元件决定了DMD可以形成的特征尺寸。下述方法扩展了DMD的能力，以用于形成尺寸小于硬件光学元件和镜尺寸传统上允许的特征。
如本说明书所使用的术语“用户”包括例如拥有计算装置或无线装置的个人或实体；操作或利用计算装置或无线装置的个人或实体；或与计算装置或无线装置关联的个人或实体。可以设想到，术语“用户”并非旨在限制，且可包括所描述的实例以外的各种实例。
图1A是可受益于本文公开的实施方式的***100A的透视图。***100A包括基部框架110、板120、两个或更多个平台130和处理设备160。基部框架110可静置在制造设施的底板上且可支撑板120。被动式空气隔离器112可位于基部框架110和板120之间。板120可以是一整块的花岗岩，且两个或更多个平台130可设置在板120上。基板140可由两个或更多个平台130中的各个平台支撑。可在平台130中形成多个孔(未图示)，以允许多个升举销(未图示)延伸穿过其中。升举销可上升到延伸位置以例如从传输机器人(未图示)接收基板140。传输机器人可将基板140定位在升举销上，然后升举销可将基板140平缓地(gently)降低到平台130上。
基板140可例如由石英制成，且可以用作平板显示器的部分。在其他实施方式中，基板140可由其他材料(如玻璃)制成。在一些实施方式中，基板140可具有在其上形成的光刻胶层。光刻胶(photoresist)对辐射敏感，且可以是正性(positive)光刻胶或负性(negative)光刻胶，这意味着在暴露于辐射的光刻胶的部分将分别可溶于或不可溶于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了光刻胶会是正性光刻胶还是负性光刻胶。例如，光刻胶可包括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。以这种方式，可在基板140的表面上产生图案以形成电子电路。
***100A可进一步包括一对支撑件122和一对轨道124。该对支撑件122可设置在板120上，且板120和该对支撑件122可以是单件材料。该对轨道124可由该对支撑件122支撑，且两个或更多个平台130可在X方向上沿着轨道124移动。在一个实施方式中，该对轨道124是一对平行的磁性通道。如图所示，该对轨道124中的每个轨道124是线性的。在其他实施方式中，轨道124可具有非线性形状。编码器126可耦接到每个平台130，以便向控制器602(图6中所示)提供位置信息。
处理设备160可包括支撑件162和处理单元164。支撑件162可设置在板120上，且可包括开口166，开口166用于两个或更多个平台130在处理单元164下方通过。处理单元164可由支撑件162支撑。在一个实施方式中，处理单元164是图案产生器，其经构造以在光刻工艺中曝光光刻胶。在一些实施方式中，图案产生器可经构造以执行无掩模光刻工艺。处理单元164可包括设置在壳体165中的多个图像投影***(图3所示)。处理设备160可用于执行无掩模直接图案化。在操作期间，两个或更多个平台130中的一个平台在X方向上从如图1所示的装载位置移动到处理位置。处理位置可以指当平台130在处理单元164下方通过时平台130的一个或多个位置。在操作期间，两个或更多个平台130可由多个空气轴承202(图2所示)抬升，且可沿着该对轨道124从装载位置移动到处理位置。多个垂直引导空气轴承(未图示)可耦接到每个平台130，且定位在每个支撑件122的内壁128附近，以便稳定平台130的运动。两个或更多个平台130中的各个平台也可通过沿着轨道150移动而在Y方向上移动，以用于处理和/或转位(index)基板140。
图1B是根据本文公开的实施方式的用于单个基板的光刻***100B的透视图。随着世代增加到更大的基板，占地面积成为一个问题。与上面相对于图1A所描述的***100A相比，用于单个基板的光刻***100B利用更少的占地面积。***100B包括基部框架110、板120、平台130和处理设备160。基部框架110静置在制造设施的底板上并支撑板120。被动式空气隔离器112位于基部框架110和板120之间。在一个实施方式中，板120是一整块的花岗岩，且平台130设置在板120上。基板140由平台130支撑。在平台130中形成有多个孔(未图示)，以允许多个升举销(未图示)延伸穿过其中。在一些实施方式中，升举销上升到延伸位置以例如从一个或多个传输机器人(未图示)接收基板140。一个或多个传输机器人用于从平台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具有形成在其上的光刻胶层。光刻胶对辐射敏感。正性光刻胶包括光刻胶的如下部分：当光刻胶的该部分暴露于辐射时，光刻胶的该部分将分别溶于图案被写入光刻胶之后施加到光刻胶的光刻胶显影剂。负性光刻胶包括光刻胶的如下部分：当光刻胶的该部分暴露于辐射时，光刻胶的该部分将分别不溶于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。以这种方式，在基板140的表面上产生图案以形成电子电路。
***100B包括一对支撑件122和一对轨道124。该对支撑件122设置在板120上，且板120和该对支撑件122是单件材料。该对轨道124由该对支撑件122支撑，且平台130在X方向上沿轨道124移动。在一个实施方式中，该对轨道124是一对平行的磁性通道。如图所示，该对轨道124中的每个轨道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耦接到平台130，以便向控制器(未图示)提供位置信息。
处理设备160包括支撑件162和处理单元164。支撑件162设置在板120上，且包括开口166，开口166用于平台130在处理单元164下方通过。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，其经构造以在光刻工艺中曝光光刻胶。在一些实施方式中，图案产生器经构造以执行无掩模光刻工艺。处理单元164包括多个图像投影设备(图3所示)。在一个实施方式中，处理单元164包含多达84个图像投影设备。每个图像投影设备设置在壳体165中。处理设备160有利于执行无掩模直接图案化。
在操作期间，平台130在X方向上从装载位置(如图1所示)移动到处理位置。处理位置是当平台130经过处理单元164下方时平台130的一个或多个位置。在操作期间，平台130由多个空气轴承(未图示)抬升，且沿着该对轨道124从装载位置移动到处理位置。多个垂直引导空气轴承(未图示)耦接至平台130，且定位在每个支撑件122的内壁128附近，以便稳定平台130的运动。平台130也可通过沿着轨道150移动而在Y方向上移动，以用于处理和/或转位基板140。平台130能够独立操作，且可在一个方向上扫描基板140以及在其他方向上步进(step)。
计量***实时地测量每个平台130的X和Y横向位置坐标，使得多个图像投影设备中的各者可以准确地定位正被写入覆盖了光刻胶的基板中的图案。计量***也提供每个平台130围绕垂直或Z轴的角位置的实时测量。角位置测量可以用于在由伺服机构的构件的扫描期间保持角位置恒定，或者角位置测量可以用于对图像投影设备301所写在基板140上的图案的位置执行校正，如图3所示。这些技术可组合使用。
图2是根据一个实施方式的图1A的***100A的截面侧视图。如图所示，每个平台130包括用于抬升平台130的多个空气轴承202。每个平台130也可包括用于使平台130沿轨道124移动的马达线圈(未图示)。两个或更多个平台130和处理设备160可由外壳(未图示)包围，以提供温度和压力控制。
图3是根据一个实施方式的多个图像投影***301的透视示意图。如图3所示，每个图像投影***301产生多个写入光束302，多个写入光束302被引导到基板140的表面304上。当基板140在X方向和Y方向上移动时，整个表面304可由写入光束302图案化。图像投影***301的数量可基于基板140的尺寸和/或平台130的速度而改变。在一个实施方式中，处理设备160中有22个图像投影***301。
图4是根据一个实施方式的图3的多个图像投影装置的图像投影设备481的透视示意图。在所示的实施方式中，图像投影设备481使用一个或多个DMD410作为空间光调制器。图像投影设备481是图像投影***301的部分，图像投影***301除了包括对准和检查***484和投影透镜416之外，还包括光源402、光圈(aperture)474、透镜476、受抑棱镜组件(frustrated prism assembly)488、一个或多个DMD 410(绘示了一个)和光收集器(lightdump)482。光源402是能够产生具有预定波长的光的任何合适的光源，如发光二极管(LED)或激光。在一个实施方式中，预定波长在蓝色或近紫外(UV)范围内，如小于约450nm。受抑棱镜组件488包括多个反射表面。投影透镜416例如是10x物镜。在图像投影设备481的操作期间，由光源402产生具有预定波长(如蓝色范围内的波长)的光束403。光束403被受抑棱镜组件488反射到DMD 410。DMD 410包括多个镜，且镜的数量对应于待投影的像素的数量。多个镜是单独可控的，并且基于由控制器(未图示)提供给DMD 410的掩模数据，多个镜中的每个镜处于“开启(on)”位置或“关闭(off)”位置。当光束403到达DMD289的镜时，处于“开启”位置的镜将光束403反射(即形成多个写入光束)到投影透镜416。然后，投影透镜416将写入光束投影到基板的表面。处于“关闭”位置的镜将光束403反射到光收集器482而不是基板的表面。
图5绘示根据一个实施方式的DMD 410的两个镜502、504。如图所示，DMD 410的每个镜502、504设置在倾斜机构506上，倾斜机构506设置在储存单元508上。储存单元508可以是CMOS SRAM。在操作期间，通过将掩模数据加载到储存单元中来控制每个镜502、504。掩模数据以二进制方式静电地控制镜502、504的倾斜。当镜502、504处于重置模式或未通电时，可将其设置为平坦位置，而不对应于任何二进制数(binary number)。二进制中的“零”可对应于“关闭”位置，这意味着镜以-10度、-12度或任何其他可行的负倾斜角度倾斜。二进制中的“一”可对应于“开启”位置，这意味着镜以+10度、+12度或任何其他可行的正倾斜角度倾斜。如图5所示，镜502处于“关闭”位置且镜504处于“开启”位置。
根据一个实施方式，光束403可被DMD 410的两个镜502、504反射。如图所示，处于“关闭”位置的镜502将从光源402产生的光束403反射到光收集器412。处于“开启”位置的镜504通过将光束403反射到投影透镜416而形成写入光束302。
图6绘示计算机***，该计算机***经构造以用于增强基板上的无掩模光刻图案分辨率，可在该计算机***中实践本公开内容的实施方式。如图所示，计算***600可包括多个服务器608、图案分辨率增强应用(pattern resolution enhancement application,PREA)服务器612及多个控制器(即，计算机、个人计算机、移动/无线装置)602(为了清楚起见，仅图示了其中两个)，以上每个都连接到通信网络606(如互联网(Internet))。服务器608可经由局域连接(如，储存局域网(SAN)或网络附属储存(NAS))或通过互联网而与数据库614通信。服务器608经构造以直接访问数据库614中所包含的数据，或者经构造以与数据库管理器对接，数据库管理器经构造以管理数据库614内所包含的数据。
控制器602通常被设计为利于控制和自动化本文所述的处理技术。控制器602可与处理设备160、平台130和编码器126中的一个或多个耦接或通信。处理设备160和平台130可向控制器602提供关于基板处理和基板对准的信息。例如，处理设备160可向控制器602提供信息以警告控制器基板处理已经完成。编码器126可将位置信息提供给控制器602，然后该位置信息用于控制平台130和处理设备160。
每个控制器602可包括计算装置的常规部件，例如，处理器、***存储器、硬盘驱动器、电池、输入装置(如鼠标和键盘)、和/或输出装置(如监视器或图形化用户界面)和/或组合的输入/输出装置(如触控屏幕，其不仅可接收输入，还可以显示输出)。每个服务器608和PREA服务器612可包括处理器和***存储器(未图示)，且可经构造以使用例如关系式数据库软件和/或文件***来管理储存在数据库614中的内容。服务器608可被编程而使用网络协议(如TCP/IP协议)与另一服务器608、控制器602和PREA服务器612通信。PREA服务器612可通过通信网络606直接与控制器602通信。控制器602被编程以执行软件604(如程序和/或其他软件应用)及访问服务器608所管理的应用。
在下面描述的实施方式中，用户可分别操作可通过通信网络606连接到服务器608的控制器602。页面、图像、数据、文档及类似物可经由控制器602显示给用户。可通过与控制器602通信的显示装置和/或图形化用户界面来显示信息和图像。
应该注意的是，控制器602可以是个人计算机、膝上型移动计算装置、智能手机、影音游戏机、家用数字媒体播放器、联网电视、机顶盒和/或具有适用于与通信网络606和/或所需应用或软件通信的部件之其他计算装置。控制器602也可执行其他软件应用程序，该软件应用程序经构造接收来自PREA服务器612的内容和信息。
图7绘示图6的PREA服务器612的更详细的视图。PREA服务器612包括但不限于经由互连706通信的中央处理单元(CPU)702、网络接口704、存储器720和储存装置730。PREA服务器612也可包括连接I/O装置710(例如，键盘、视频、鼠标、音频、触控屏幕等)的I/O装置接口708。PREA服务器612可进一步包括网络接口804，网络界面804经构造以经由通信网络606传输数据。
CPU 702检索(retrieve)并执行储存在存储器720中的程序指令，并大体控制和协调其他***部件的操作。类似地，CPU 702储存和检索驻留在存储器720中的应用数据。包括CPU 702以代表单个CPU、多个CPU、具有多个处理核心的单个CPU及类似物。互连706用于在CPU 702、I/O装置接口708、储存装置730、网络接口704和存储器720之间传输程序指令和应用程序数据。
通常包括存储器720以代表随机存取存储器，且在操作中，存储器720储存软件应用程序和数据以供CPU 702使用。尽管所示为单一单元，但储存装置730可以是固定和(或)可拆卸式储存装置的组合，如固定磁盘驱动器、软盘驱动器、硬盘驱动器、闪存储存驱动器、磁带机、可插拔式记忆卡、CD-ROM、DVD-ROM、蓝光光碟、HD-DVD、光学储存装置、网络附属储存装置(NAS)、云端储存或储存局域网(SAN)，其经构造以储存非易失性数据。
存储器720可储存用于执行应用平台726的指令和逻辑，应用平台726可包括图案分辨率增强应用软件728。储存装置730可包括数据库732，数据库732经构造以储存数据734和相关联的应用平台内容736。数据库732可以是任何类型的储存装置。
网络计算机是可以与本文所提供的公开内容结合使用的另一种类型的计算机***。网络计算机通常不包括硬盘或其他大容量储存装置，且可执行程序从网络连接加载到存储器720中，以供CPU 702执行。典型的计算机***通常将至少包括处理器、存储器以及将存储器耦接到处理器的互连。
图8绘示控制器602，控制器602用于访问PREA服务器612并检索或显示与应用平台726相关联的数据。控制器602可包括但不限于中央处理单元(CPU)802、网络接口804、互连806、存储器820、储存装置830和支持电路840。控制器602也可包括I/O装置接口808，I/O装置接口808将I/O装置810(例如，键盘、显示器、触控屏幕和鼠标装置)连接到控制器602。
像CPU 702一样，包括CPU 802代表单个CPU、多个CPU、具有多个处理核心的单个CPU等，且通常包括存储器820代表随机存取存储器。互连806可用于在CPU 802、I/O装置接口808、储存装置830、网络接口804和存储器820之间传输程序指令和应用数据。CPU 802可以是在工业设置中用于控制各种工艺和硬件(如，图案产生器、马达和其他硬件)并监控工艺(如处理时间和基板位置)的任何形式的计算机处理器之一。
网络界面804可经构造以经由通信网络606传输数据，例如以从PREA服务器612传输内容。储存装置830(如硬盘驱动或固态储存驱动器(SSD))可储存非易失性数据。储存装置830可包含数据库831。数据库831可包含数据832、其他内容834以及具有数据838和控制逻辑839的图像处理单元836。
存储器820连接到CPU 802，且可以是一个或多个容易取得的存储器，如随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、软盘、硬盘或任何其他的数字储存格式，本地的或是远程的。软件指令和数据可以经编码并储存在存储器中以指示CPU 802。存储器820可包括应用接口822，其本身可显示软件指令824和/或储存或显示数据826。应用接口822可提供一个或多个软件应用程序，该软件应用程序允许控制器访问PREA服务器612所主存的(hosted)数据和其他内容。
连接到CPU 802以用于支持处理器的支持电路840可包括传统的高速缓存842、电源844、时钟电路846、输入/输出电路848、子***850及类似物。控制器602可读的程序(或计算机指令)决定哪些任务可在基板上执行。该程序可以是控制器602可读的软件，且可包括用于监视和控制例如处理时间和基板位置的程序代码。
但是，应该记住，所有这些和类似术语均应与适当的物理量相关联，且仅仅是应用于这些量的方便标记。除非从下面的讨论中另外明确指出，否则应当理解，在整个说明书中，利用如“处理”或“计算(computing)”或“计算(calculating)”或“确定(determining)”或“显示”及类似术语的讨论是指计算机***或类似电子计算装置的操作和过程，该操作和过程将表示为计算机***的寄存器和存储器中的物理(电子)量的数据转换为其他类似表示为计算机***存储器或寄存器或者其他如信息储存、传输或显示装置内的物理量。
本示例还涉及用于执行本文中的操作的设备。此设备可经特殊构造用于所需目的，或者其可包括由储存在计算机中的计算机程序所选择性地启用或重新配置的通用计算机。这样的计算机程序可储存在计算机可读储存媒体中，例如但不限于包括只读存储器(ROM)、随机存取存储器(RAM)、EPROM、EEPROM、闪存存储器、磁性或光学卡、包含软盘、光盘、CD-ROM与磁性光学盘片的任何类型的盘片、或适合用于储存电子指令的任何类型且各自耦接至计算机***互连的介质。
本文所呈现的算法和显示与任何特定计算机或其他设备没有固有的关联。各种通用***可与根据本文的教示的程序一起使用，或者其可证实构造更专用的设备以执行所需的方法操作是方便的。从上面的描述中将得以彰显各种这些***的结构。此外，没有参考任何特定的程序语言来描述本示例，且因此可以使用各种程序语言来实施各种实例。
本文描述的实施方式涉及一种软件应用平台，该软件应用平台能够在基板上形成光刻图案时显影比针对给定镜尺寸的镜尺寸所允许的更细的线，即，更小的特征尺寸。图9绘示在保持高图像对比度的同时增强无掩模光刻的分辨率的方法900。该方法可由控制器602执行，如图8所示，或者由其他合适的装置执行。方法900于方块910开始。在方块910，运行算法以提供用于在基板上形成图案的不同多边形。计算机产生的图案(即多边形)提供了用于在基板其上曝光光刻胶的边界条件。多边形的图案可产生要在光刻工艺中被曝光的约0.01μm至约50μm之间的线(如约3.0μm)。
在方块920，确定可由DMD形成的最小特征尺寸。如上所述，特征尺寸限制是DMD镜尺寸和硬件透镜的函数。DMD的硬件配置规定了可以印刷(print)的最小标准特征。例如，DMD可适合于以约5μm的分辨率进行曝光。如果有待曝光的4μm特征，则以下方法允许DMD形成较小的特征，而无需任何硬件改变。如果标准配方要在我们所有的目标多边形中放置相当于100次照射(shot)的光，则小于我们5μm最小特征尺寸的特征将接收不到100次照射且曝光不足(under-exposed)。反之，可以通过线偏置或多重偏置(照射偏置)或同时通过两者来使特征适当地曝光。例如，照射数量可增加100％。将使用图10A至13B进一步解释偏置。
在方块930，针对小于最小特征尺寸的多边形，确定使用线偏置和/或照射偏置以在多边形边界处实现预定的可接受的曝光对比度。这使得在基板上形成特征，其中提供了约40％至约80％之间的对比度，如约60％或更大，即，光能量已经以足够的量被引导到基板上的材料层上(光刻胶)以适当地曝光特征。即，每个DMD以预定的最小对比度(如约60％)暴露其自身的原生分辨率极限，其中对比度是(lmax-lmin)/(lmax+lmin)的度量。然而，应当理解，许多变量可影响最小对比度间隔，使得小于60％或大于60％的对比度对可能足以使曝光形成期望的特征。但是，为便于理解本说明书所述的方法，曝光对比度的其余实例将使用约60％的最小对比度。
可以通过增加目标多边形中的照射数量以及增加目标多边形的宽度(线偏置)来增加曝光对比度。以60％的对比度间隔建立最小特征边界，即，对比度小于60％的区域没有充分曝光以产生特征。可以通过通过增加目标多边形中的能量照射数量(即多重偏置)和/或通过线偏置使曝光的多边形变薄(即使目标多边形的宽度变小)来实现0.8μm次级分辨率，从而允许更小的特征也可能在原生分辨率技术下产生。例如，通过将曝光照射的数量从106个增加到320个以及施加0.33线偏置，可以将线分辨率从1.5μm降低到约0.7μm，从而允许比在原生分辨率技术下所能够实现的更小的特征。
在方块940，针对比最小特征尺寸小的多边形，对电磁辐射照射或多边形线进行偏置，以用于当使光刻胶曝光时，在基板上形成数字化的图案。在射出(firing)任何光的照射之前，对目标多边形进行偏置。这不需要照射偏置。然而，线偏置可能也需要照射偏置。使基板上的光刻胶曝光以用于在基板上形成图案(即特征)。
在方块950，当DMD的第一镜的质心在图案中的多边形内时，电磁辐射的照射从DMD的第一镜反射出来。电磁辐射可以是来自DMD镜反射出来的激光(如蓝光激光)的光的形式。当反射数字化的图案时，可以打开或关闭每个DMD镜，以确保只有来自所需镜的电磁辐射被引导到目标多边形，且目标多边形外部的区域不会收集任何残留的电磁辐射。在一个实施方式中，图像投影***301可产生电磁辐射。电磁辐射可以是可见光，例如，从图像投影***301发射并从DMD 410反射出来的蓝色激光。
随着曝光点在目标的区域累积，在目标上的光刻胶中形成均匀的航拍影像(aerial image)。根据DMD的分辨率、步长、削减的列数(the number of columns shaved)和曝光照射的数量，针对特征多边形的曝光线的保真度(fidelity)可以有很大差异。随着曝光的多边形的宽度减小，图像对比度开始减小。线偏置和/或多重偏置用于在目标多边形的线边缘处获得最小60％的对比度，以用于在基板上形成低于DMD原生分辨率的特征的临界尺寸。
与图10A和10B一起提供了对没有线偏置或多重(照射)偏置的影响的讨论。该研究绘示了第一特征1010、第二特征1020和第三特征1030。第一特征1010具有设计宽度为0.5μm的第一目标多边形1091。第二特征1020具有设计宽度为1.0μm的第二目标多边形1092。第三特征1030具有设计宽度为1.0μm的第三目标多边形1093。第三目标多边形1093和第二目标多边形1092之间的节距(pitch)1045是曝光理想为零但应小于60％的对比度以防止在此区域中形成特征的区域。
随着曝光的多边形的宽度减小，一旦目标多边形尺寸小于***可以解决的最小特征，图像对比度会开始减小。第一特征1010具有曝光的多边形1001，其具有约0.29μm的第一宽度1015。曝光的多边形1001具有大于60％的对比度。所示的对比度间隔是60％间隔(interval)1060、50％间隔1005和40％间隔1004。可以看出，曝光的多边形1001的第一宽度1015比第一目标多边形1091的第一目标宽度1081小距离1072。距离1072约为(0.5μm–0.29μm)/2，即0.105μm，这对于特征设计的单侧是短的。如沿曝光的长度所示(图10B)，阈值显影1011小于60％，即约54％，因此无法获得第一特征1010的完整形成。
第二特征1020具有第二曝光的多边形1002，该第二曝光的多边形1002具有约0.97μm的第二宽度1025。第二暴露多边形1002位于具有大于60％的对比度的第二特征1020的区域中。第二曝光的多边形1002的第二宽度1025实质类似于第二目标多边形1092的第二目标宽度1082。如沿曝光的长度所示(图10B)，阈值显影大于60％且小于100％，如约86％。因此，获得了第二特征1020的完整形成。
第三特征1030具有第三曝光的多边形1003，第三曝光的多边形1003具有约0.97μm的第三宽度1035。第三特征1030与第二特征1020实质相似，且在形成特征方面具有相似的结果。
图11A和11B绘示对没有多重偏置的线偏置的影响的研究。即，增加或减小特征的设计宽度以在处理期间实现不同的尺寸。该研究绘示了在基板上形成的第一特征1110、第二特征1120和第三特征1130。第一特征1110具有第一目标多边形1191，该第一目标多边形1191具有0.5的设计宽度，其被偏置为0.62μm。第二特征1120具有设计宽度为1.0μm的第二目标多边形1192。第三特征1130具有设计宽度为1.0μm的第三目标多边形1193。第三目标多边形1193和第二目标多边形1192之间所示为节距1145，在其中没有形成特征。
第一特征1110具有曝光的多边形1101，其具有约0.51μm的第一宽度1115。曝光的多边形1101具有大于60％的对比度。所示的对比度间隔是60％间隔1160、50％间隔1105和40％间隔1104。曝光的多边形1101的第一宽度1115与第一目标多边形1191的第一目标宽度1181实质相同。沿着曝光的长度(图11B)表示阈值显影1111大于60％(如约62.3％)，因此获得了第一特征1110的完整形成。通过将第一目标多边形1191的宽度偏置0.12μm，可以形成具有约0.50μm的期望临界尺寸的曝光的多边形1101。
第二特征1120具有第二曝光的多边形1102，其具有约0.97μm的第二宽度1125。第二曝光的多边形1102具有大于60％的对比度，该对比度包括上文的对比度间隔，如70％间隔1107。第二曝光的多边形1102的第二宽度1125实质类似于第二目标多边形1192的第二目标宽度1182。与第一目标多边形1191不同，第二目标多边形1192在执行此操作时没有被偏置。如沿曝光的长度所示(图11B)，阈值显影大于60％且小于100％，如约86％。因此，获得了第二特征1120的完整形成。
第三特征1130具有第三曝光的多边形1103，其具有约0.97μm的第三宽度1135。第三特征1130与第二特征1120实质相似，且在形成特征方面具有相似的结果。
图12A和12B绘示对没有线偏置的多重偏置的影响的研究。即，在有偏置的情况下增加曝光照射的数量。该研究绘示了在基板上形成的第一特征1210、第二特征1220和第三特征1230。第一特征1210具有设计宽度为0.5的第一目标多边形1291。第二特征1220具有设计宽度为1.0μm的第二目标多边形1292。第三特征1230具有设计宽度为1.0μm的第三目标多边形1293。第三目标多边形1293和第二目标多边形1292之间所示为节距1245，在其中没有形成特征。针对第一特征1210、第二特征1220和第三特征1230中的各者，用于使曝光的多边形显影的曝光照射的数量被偏置，即，比原始曝光照射的数量增加两倍或三倍。例如，用于填充特征的曝光照射的数量可以平均约为100次照射。如果100次照射导致曝光的多边形在目标多边形边界处的对比度小于60％，则曝光照射的数量可以增加2倍，达到约200次照射。百分比增加(如约20％，此时曝光照射约为120次)将改变整个曝光中照射的填充方式，即会不均匀。选择倍数(如2)作为原始照射数量的乘法器(multiplier)。倍数可以是自然数、甚至是实数，其实现所需的照射数量。例如，一个100次照射的图案可具有施加于该图案的倍数，以达到300次照射的图案甚至是303次照射的图案。在一个实施方式中，两个不同的100次照射的图案彼此重叠，获得了净(net)200次照射的图案，同时保持曝光照射的均匀分布。或者，可计算曝光照射的百分比的增加，并在目标多边形内以均匀分布的图案进行布局。第一特征1210具有第一曝光的多边形1201，其具有约0.51μm的第一宽度1215。第一曝光的多边形1201具有大于60％的对比度。所示的对比度间隔是60％间隔1260、50％间隔1205和40％间隔1204。第一曝光的多边形1201的第一宽度1215与第一目标多边形1291的第一目标宽度1281实质相同。沿着曝光的长度(图12B)表示阈值显影1211大于60％(如约64％)，因此获得了第一特征1210的完整形成。通过将第一目标多边形1291上的照射数量(多重性)偏置100％，可以形成具有约0.50μm的期望临界尺寸的第一曝光的多边形1201。
第二特征1220具有第二曝光的多边形1202，该第二曝光的多边形1202具有约1.12μm的第二宽度1225。第二曝光的多边形1202具有大于60％的对比度。除上述对比度间隔外，所示的对比度间隔为70％间隔1207和80％间隔1208。第二曝光的多边形1202的第二宽度1225比第二目标多边形1292的第二目标宽度1282大第二距离1272。第二距离1272在约0.03μm至约0.10μm之间，如约0.06μm。与第一曝光的多边形1201不同，第二曝光的多边形1202比针对第二特征的临界尺寸的设计大了约12％。如沿着曝光的长度所示(图12B)，阈值显影大于100％。因此，第二特征1220形成为过大(oversized)。
第三特征1230具有第三曝光的多边形1203，其具有约1.12μm的第三宽度1235。第三特征1230与第二特征1220实质相似，且对于形成特征具有相似的结果。
图13A和13B绘示多重偏置和线偏置的影响的研究。即，增加曝光照射的数量以及偏置目标多边形的尺寸以在目标多边形的边缘处达到60％的阈值，并在偏置的位置处增加或减小线宽度。该研究绘示了在基板上形成的第一特征1310、第二特征1320和第三特征1330。第一特征1310具有设计宽度为0.5的第一目标多边形1391。第二特征1320具有第二目标多边形1392，该第二目标多边形1392具有1.0μm的设计宽度，其被偏置为低至0.88μm。第三特征1330具有第三目标多边形1393，该第三目标多边形1393具有1.0μm的设计宽度，其被向下偏置至0.88μm。第三目标多边形1393和第二目标多边形1392之间所示为节隔1345，在其中没有形成特征。针对第一特征1310、第二特征1320和第三特征1330中的各者，用于使曝光的多边形显影的曝光照射的数量被偏置，即增加了约2倍(2x)。
第一特征1310具有曝光的多边形1301，其具有约0.51μm的第一宽度1315。曝光的多边形1301具有大于60％的对比度。所示的对比间隔是60％间隔1360、50％间隔1305和40％间隔1304。曝光的多边形1301的第一宽度1315与第一目标多边形1391的第一目标宽度1381实质相同。沿着曝光的长度(图13B)表示阈值显影1311大于60％(如约64％)，因此获得了第一特征1310的完整形成。通过将第一目标多边形1391上的照射数量(多重)偏置100％，可以形成具有约0.50μm(测量到约0.51μm)的期望临界尺寸的曝光的多边形1301。
第二特征1320具有第二曝光的多边形1302，该第二曝光的多边形1302具有约0.99μm的第二宽度1325。第二曝光的多边形1302具有大于60％的对比度。除上述对比度间隔外，所示的对比度间隔为70％间隔1307和80％间隔1308。第二曝光的多边形1302的第二宽度1325实质类似于第二目标多边形1392的第二目标宽度1382，即，第二宽度1325与第二目标宽度1382之间的距离1372接近零。第二宽度1325被向下偏置约0.12μm，以防止第二特征1320由于照射数量的增加而过大。如沿曝光的长度所示(图13B)，阈值显影大于60％且小于％100，如97％。因此，可以正确地形成第二特征1320。
第三特征1330具有第三曝光的多边形1303，该第三曝光的多边形1303具有约0.99μm的第三宽度1335。第三特征1330与第二特征1320实质相似，且对于形成该特征具有相似的结果。
如以上关于图10A至图13B所讨论的，通过增加照射数量，使大特征变得太大。通过减小目标多边形的尺寸，可以将这些特征恢复到目标临界尺寸。通过混用线偏置和多重偏置，当尝试形成低于设置有DMD的硬件的分辨率的特征时，可以以正确的尺寸形成每个特征。应当理解，可针对每个特征执行线偏置和多重偏置，且可不对所有特征进行偏置。例如，第一特征可仅对其施加线偏置，第二特征可仅对其施加多重偏置(照射)，第三特征可同时进行线偏置和多重偏置，而不对第四特征施加偏置。还应当理解，一个特征被偏置的照射数量可与另一个特征也被偏置的照射数量不同。例如，第一特征可具有2x的多重偏置，而第二特征可具有3x的多重偏置。类似地，第一特征的线偏置可与第二特征的线偏置不同。例如，第一特征可具有+0.12μm的线偏置，而第二特征可被偏置-0.06μm。
在一个实施方式中，图像投影***301可使基板暴露并将光输送至基板140的表面。每个曝光可持续约45微秒至约85微秒，例如约55微秒至约75微秒。
在另一个实施方式中，提供了一种计算机***，该计算机***在保持高图像对比度的同时增强无掩模光刻的分辨率。该计算机***包括处理器和存储器。存储器储存指令，当处理器执行指令时，指令使计算机***在保持基板上的高图像对比度的同时增强无掩模光刻的分辨率。包括以下步骤：运行算法为不同的多边形提供不同的多重性或线偏置；确定DMD中的多个镜的质心网格(centroid grid)；发射电磁辐射以从DMD的第一镜反射；以及将光反射以在目标上形成数字化的图案以使光刻胶曝光。
在又一个实施方式中，一种非暂时性计算机可读储存介质，其储存指令，当处理器执行指令时，指令使计算机***在保持基板上的高图像对比度的同时增强无掩模光刻的分辨率。包括以下步骤：运行算法为不同的多边形提供不同的多重性或线偏置；确定DMD中的多个镜的质心网格；发射电磁辐射以从DMD的第一镜反射以及将光反射以在目标上形成数字化的图案以使光刻胶曝光。
本文公开的实施方式的益处是通过上述方法900将高量制造(HVM)工具扩展到较低的分辨率。在对比度的阈值处，可以看出适合于3.6μm尺寸像素的DMD可以产生尺寸约为2.35μm的像素。类似地，可以扩展适用于产生1.25μm尺寸像素的DMD，以产生0.85μm尺寸的像素。此外，适用于产生0.6μm尺寸像素的DMD可以扩展为产生0.4μm尺寸像素，而无需更改任何硬件。
虽然前面内容针对本公开内容的实施方式，但在不背离本揭示基本范围下，可设计其他与进一步的实施方式。例如，本公开内容的各方面可在硬件中、或软件中、或在硬件和软件的组合中来实施。本文描述的一个实施方式可被实施为与计算机***一起使用的程序产品。程序产品的程序限定实施方式(包括本说明书所述的方法)的功能，并且可以被包含在各种计算机可读储存介质上。示例性的计算机可读取储存介质包括但不限于：(i)信息可永久储存于其上的不可写入的储存媒体(如计算机内的只读存储器元件，如CD-ROM驱动器可读取的CD-ROM光盘、闪存存储器、ROM芯片或任何类型的固态非易失性半导体存储器)；和(ii)可改变的信息储存于其上的可写入储存媒体(如磁碟驱动器中的软盘、或硬盘驱动器、或任何类型的固态随机存取半导体存储器)。当这些计算机可读取储存介质承载有涉及本公开内容实施方式的功能的计算机可读取指令时，这些计算机可读取储存介质为本公开内容的实施方式。
本领域普通技术人员将会理解到，前面的实例为示例性的而不是限制性的。在阅读说明书和研究图示之后，对于本领域普通技术人员而言显而易见的对本公开内容的置换、改进、等效物和改良皆包含于本公开内容的真实精神和范围内。因此，所附专利申请范围旨在包括落入这些教导的真实精神和范围内的所有这样的修改、置换和等效物。

Claims (20)

1.一种在基板上保持高图像对比度的同时增强无掩模光刻分辨率的方法，包括以下步骤：
运行算法以提供用于在目标上形成图案的不同目标多边形；
确定能够由DMD形成的最小特征尺寸，其中所述最小特征尺寸是所述DMD的镜尺寸和硬件透镜的函数；
针对小于该最小特征尺寸的每个目标多边形，确定对该一个或多个目标多边形进行线偏置或照射偏置(shot bias)，以在该目标多边形的边界处实现可接受的曝光对比度，其中线偏置包括增加所述目标多边形的尺寸并且照射偏置包括增加所述目标多边形中的电磁辐射的照射的数量；
偏置小于该最小特征尺寸的该一个或多个目标多边形，以在该基板上形成数字化的图案；及
当该DMD的第一镜的质心在该一个或多个目标多边形内时，输送电磁辐射照射以从该第一镜反射。
2.根据权利要求1所述之方法，进一步包括以下步骤：
重复在该目标多边形中输送照射的步骤，直到该目标多边形内部的该曝光对比度大于显影阈值且该多边形外部的该曝光对比度小于该显影阈值。
3.根据权利要求1所述之方法，其中偏置该一个或多个目标多边形的步骤包括以下步骤：
减小该一个或多个目标多边形中的第一目标多边形的宽度。
4.根据权利要求1所述之方法，其中偏置该一个或多个目标多边形的步骤包括以下步骤：
针对该一个或多个目标多边形中的第二目标多边形，增加电磁辐射的照射数量。
5.根据权利要求4所述之方法，其中通过乘法器来增加该照射数量。
6.根据权利要求5所述之方法，其中曝光在该光刻胶中形成图案。
7.根据权利要求1所述之方法，其中该目标多边形外部的该对比度小于显影阈值，且该目标多边形内部的该对比度大于该显影阈值。
8.一种在基板上保持高图像对比度的同时增强无掩模光刻分辨率的计算机***，包括：
处理器；及
存储器，该存储器储存指令，当该处理器执行该指令时，该指令使该计算机***执行以下步骤：
运行算法以提供用于在目标上形成图案的不同目标多边形；
确定能够由DMD形成的最小特征尺寸，其中所述最小特征尺寸是所述DMD的镜尺寸和硬件透镜的函数；
针对小于该最小特征尺寸的每个目标多边形，确定对该一个或多个目标多边形进行线偏置或照射偏置，以在该目标多边形的边界处实现可接受的曝光对比度，其中线偏置包括增加所述目标多边形的尺寸并且照射偏置包括增加所述目标多边形中的电磁辐射的照射的数量；
偏置小于该最小特征尺寸的该一个或多个目标多边形，以在该基板上形成数字化的图案；及
当该DMD的第一镜的质心在该一个或多个目标多边形内时，输送电磁辐射照射以自该第一镜反射。
9.根据权利要求8所述之计算机***，进一步包括：
重复在该目标多边形中输送照射的步骤，直到该目标多边形内部的该曝光对比度大于显影阈值且该多边形外部的该曝光对比度小于该显影阈值。
10.根据权利要求8所述之计算机***，其中偏置该一个或多个目标多边形的步骤包括以下步骤：
减小该一个或多个目标多边形中的第一目标多边形的宽度。
11.根据权利要求8所述之计算机***，其中偏置该一个或多个目标多边形的步骤包括以下步骤：
针对该一个或多个目标多边形中的第二目标多边形，增加电磁辐射的照射数量。
12.根据权利要求11所述之计算机***，其中通过乘法器来增加该照射数量。
13.根据权利要求12所述之计算机***，其中曝光在该光刻胶中形成图案。
14.根据权利要求8所述之计算机***，其中该目标多边形外部的该对比度小于显影阈值，且该目标多边形内部的该对比度大于该显影阈值。
15.一种非暂时性计算机可读取介质，其储存有指令，当处理器执行该指令时，使计算机***通过执行以下步骤以在基板上保持高图像对比度的同时增强无掩模光刻分辨率：
运行算法以提供用于在目标上形成图案的不同目标多边形；
确定能够由DMD形成的最小特征尺寸，其中所述最小特征尺寸是所述DMD的镜尺寸和所述硬件透镜的函数；
针对小于该最小特征尺寸的每个目标多边形，确定对该一个或多个目标多边形进行线偏置或照射偏置，以在该目标多边形的边界处实现可接受的曝光对比度，其中线偏置包括增加所述目标多边形的尺寸并且照射偏置包括增加所述目标多边形中的电磁辐射的照射的数量；
偏置小于该最小特征尺寸的该一个或多个目标多边形，以在该基板上形成数字化的图案；及
当该DMD的第一镜的质心在该一个或多个目标多边形内时，输送电磁辐射照射以自该第一镜反射。
16.根据权利要求15所述的非暂时性计算机可读取介质，进一步包括：
重复在该目标多边形中输送照射的步骤，直到该目标多边形内部的该曝光对比度大于显影阈值且该多边形外部的该曝光对比度小于该显影阈值。
17.根据权利要求15所述的非暂时性计算机可读取介质，其中偏置该一个或多个目标多边形的步骤包括以下步骤：
减小该一个或多个目标多边形中的第一目标多边形的宽度。
18.根据权利要求15所述的非暂时性计算机可读取介质，其中偏置该一个或多个目标多边形的步骤包括以下步骤：
针对该一个或多个目标多边形中的第二目标多边形，增加电磁辐射的照射数量。
19.根据权利要求18所述的非暂时性计算机可读取介质，其中通过乘法器来增加该照射数量。
20.根据权利要求15所述的非暂时性计算机可读取介质，其中该目标多边形外部的该对比度小于显影阈值，且该目标多边形内部的该对比度大于该显影阈值。
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