本公开内容的示例总体涉及光刻系统。更特定地，本公开内容的示例涉及用于在单程(single pass)中曝光多个色调的光刻工艺的系统、软件应用和/或方法。
背景技术
光刻广泛地用于半导体器件(诸如用于半导体器件的后端处理)和显示装置(诸如液晶显示器(LCD))的制造中。例如，大面积基板通常用于LCD的制造中。LCD或是平板显示器常用于有源矩阵显示器，诸如计算机、触摸面板装置、个人数字助理(PDA)、蜂窝电话、电视机监视器等。一般来讲，平板显示器在每个像素处包括夹在两个板之间的液晶材料层作为相变材料。当来自电源的电力施加在液晶材料上或穿过液晶材料时，在像素位置处控制(例如，选择性地调制)穿过液晶材料的光的量，从而使得能够在显示器上生成图像。
关于常规的光刻系统，要求使基板多次通过光刻系统的可写区域之下以将具有全色调剂量的全色调部分和具有灰色调剂量的灰色调部分的图案写入设置在基板之上的光刻胶中。使基板多次通过数字光刻系统的可写区域之下降低生产量并且可能导致叠对问题。
技术实现要素：
在一些示例中，提供了一种系统。所述系统包括工作台、光刻系统支撑件和光刻系统。所述工作台被配置为支撑其上设置有光刻胶的基板。所述光刻系统包括图像投影系统、控制器和存储器。所述图像投影系统耦接到所述光刻系统支撑件。所述控制器耦接存储器，并且所述存储器存储将由所述控制器执行的指令代码。所述控制器对所述指令代码的执行致使所述控制器控制所述工作台和所述图像投影系统以迭代地曝光由所述工作台支撑的所述光刻胶。所述控制器被进一步配置为使所述工作台在顺序对的曝光之间相对于所述图像投影系统移动步距。所述曝光中的每一次曝光包括使用从所述图像投影系统投影的一个或多个写入束。所述曝光中的每一次曝光是以不同剂量中的相应一者。作为所述不同剂量的累积的累积剂量是用于所述光刻胶的全色调剂量。
在其他示例中，一种非暂时性存储介质存储指令。当所述指令由处理器执行时，所述执行致使所述处理器执行操作，所述操作包括生成将叠覆在将由光刻系统处理的基板表面上的标称地址网格。所述处理器通过将标称重数(nominal multiplicity)增加整数倍来生成处理重数(processing multiplicity)。所述处理器进一步基于所述标称地址网格来生成所述整数个处理地址网格，并且基于所述处理地址网格和所述不同剂量来生成用于由所述光刻系统进行的处理的配方。所述光刻系统包括图像投影系统，所述图像投影系统包括像素阵列。所述像素阵列的每个像素被配置为选择性地将写入束朝向所述基板表面引导。所述处理器被进一步配置为基于用于在光刻胶中形成全色调特征的所述标称重数和标称步距来生成所述标称地址网格。另外地，所述处理器生成所述标称地址网格进一步基于所述像素阵列。所述处理地址网格中的每一者与所述不同剂量中的相应一者相关联。作为所述不同剂量的累积的累积剂量是用于形成所述全色调特征的全色调剂量。
在又一个示例中，提供了一种方法。所述方法包括由光刻系统执行配方。执行所述配方包括在单次扫描中：使用所述光刻系统的图像投影系统迭代地曝光由所述光刻系统的工作台支撑的光刻胶；以及在所述曝光之后和在后续曝光之前使所述工作台相对于所述图像投影系统移动处理步距。所述图像投影系统具有像素阵列。所述像素阵列的每个像素被配置为选择性地将写入束朝向所述光刻胶引导。所述曝光中的每一次曝光的剂量与所述曝光中的前一次曝光不同。对于所述曝光中的每一次曝光，当相应的像素的中心和与相应的曝光的相应的剂量相关联的处理地址网格的地址位置对准时并且当所述地址位置在与所述相应的曝光的所述相应的剂量相关联的多边形内时，所述像素阵列中的一个或多个像素将相应的写入束投射到所述光刻胶。所述剂量的累积是用于在所述光刻胶中形成全色调特征的全色调剂量。
附图说明
为了可详细地理解本公开内容的上述特征，可参考所描述的示例来得到以上简要地概述的本公开内容的更特别的描述，附图中示出了所描述的示例中的一些。然而，需注意，附图仅仅示出了示例，并且因此不应当被视为对其范围的限制，并且可允许其他等效实现方式。
图1是可在一些示例中实施的系统(诸如数字光刻系统)的透视图。
图2是根据一些示例的图像投影系统的简化透视示意图。
图3是根据一些示例的图2的图像投影系统的简化透视示意图。
图4是根据一些示例的被配置为由系统生成和执行配方的互连装置的示意图。
图5是根据一些示例的配方生成工具的示意图。
图6是根据一些示例的控制器的示意图。
图7A和图7B是根据一些示例的用于生成和执行光刻工艺的配方的方法的流程图。
图8是根据一些示例的叠覆在基板表面上的标称地址网格。
图9描绘了根据一些示例的叠覆在基板表面上的三个处理地址网格。
图10是根据一些示例的要图案化在光刻胶中的三维结构的透视图。
图11是根据一些示例的实现图10的三维结构和中间层的剂量曲线截面。
图12描绘了根据一些示例的叠覆在基板表面上的包括帧多边形的帧层。
图13是根据一些示例的实现图10的三维结构和中间层的剂量曲线截面。
图14描绘了根据一些示例的叠覆在基板表面上的图13的中间层。
图15、图16和图17描绘了根据一些示例的相应的处理地址网格和叠覆在基板表面上的相应的帧层的帧多边形。
图18描绘了根据一些示例的使用三个水平的剂量来图案化的光刻胶。
为了便于理解，已经尽可能使用相同的附图标记标示各图共有的相同要素。设想的是，一个示例的要素和特征可有益地结合在其他示例中，无需进一步陈述。
具体实施方式
本文描述的示例提供了一种用于在单程中写入多个色调的光刻工艺(诸如数字光刻工艺)的系统、软件应用和方法。可通过用标称重数和标称步距生成标称地址网格并且基于标称地址网格来生成整数n个处理地址网格来生成配方。例如，整数n是不同剂量的数量。每个处理地址网格与相应的剂量相关联。处理重数是整数n乘以标称重数，并且处理步距是标称步距除以整数n。可将要图案化在光刻胶中的三维结构分解为多个帧层，每个帧层具有一个或多个帧多边形，其中每个帧层与相应的剂量相关联。可生成在被执行时迭代地曝光光刻胶(例如，在工作台上的基板上)的配方，其中光刻胶的迭代曝光循环通过不同剂量。每次曝光包括当相应的像素的中心和与相应的曝光的剂量相关联的处理地址网格的地址位置对准并且在与相应的曝光的剂量相关联的帧层的帧多边形内时，将写入束(例如，“发射(shot)”)从图像投影系统的像素阵列的像素投射到光刻胶。
根据本文描述的一些示例执行的配方可在光刻胶中实现卷积成像。卷积成像可在光刻胶中实现各种三维结构，诸如渐缩和/或呈角度的侧壁、凹表面、凸表面等。光刻胶中的三维结构可通过可将三维结构结合到集成电路、显示器等中的蚀刻工艺(例如，各向异性蚀刻工艺)转移到一个或多个下面层中。配方可在系统(例如，光刻系统)的单程中执行。在单程中执行配方可避免多次基板装载和基板对准，这可避免当在光刻胶中形成三维结构时的叠对错误。
以下描述各种示例。尽管不同示例的多个特征可在工艺流程或系统中一起描述，但是多个特征也可各自分开地或单独地和/或在不同工艺流程或不同系统中实现。另外地，各种工艺流程或操作被描述为按次序执行；其他示例可以不同次序和/或以更多或更少的操作实现工艺流程或操作。
图1是可在一些示例中实现的系统100(诸如数字光刻系统)的透视图。系统100包括基本框架110、板件120、工作台130和处理设备160。基本框架110可搁置在制造设施的地板上并且可支撑板件120。无源空气隔离器112可定位在基本框架110与板件120之间并且可进一步支撑板件120。例如，板件120可以是单块花岗岩。
工作台130设置在板件120上。工作台130由一对支撑件122和一对轨道124支撑在板件120上。该对支撑件122设置在板件120上。在一些示例中，板件120和该对支撑件122可以是单块材料。该对轨道124由该对支撑件122支撑，并且工作台130可在X方向上沿轨道124移动，如由图1示出的坐标系示出。在一些示例中，该对轨道124是一对平行磁性通道。如图所示，该对轨道124中的每个轨道都是直线路径。在其他示例中，该对轨道124中的每个轨道可具有非直线路径。
工作台130被配置为支撑基板140。孔(未示出)可形成在工作台130中以允许升降杆(未示出)从中延伸穿过。升降杆可上升到延伸位置以接收基板140，诸如从传送机器人(未示出)接收基板。传送机器人可将基板140定位在升降杆上，并且升降杆可在之后将基板140下降到工作台130上。
基板140包括任何合适的材料并且可例如由石英、玻璃或可用作平板显示器的一部分的任何其他材料制成。在一些示例中，基板140可具有形成在其上的光刻胶层。基板140上的光刻胶层可使用系统100来图案化。光刻胶对电磁辐射(例如，蓝光、近紫外(UV)光、紫外光或深紫外光)敏感。光刻胶可以是正性光刻胶或负性光刻胶。在曝光于电磁辐射后，正性光刻胶可溶于在曝光于电磁辐射之后施加到光刻胶的光刻胶显影剂。负性光刻胶在曝光于电磁辐射后不溶于在曝光于电磁辐射之后施加到光刻胶的光刻胶显影剂。光刻胶的化学组成决定了光刻胶是正性光刻胶还是负性光刻胶。示例性光刻胶包括重氮萘醌、酚醛树脂、聚(甲基丙烯酸甲酯)、聚(甲基戊二酰亚胺)和SU-8。形成在光刻胶中的图案(作为将光刻胶曝光于电磁辐射并通过光刻胶显影剂显影的结果)可用于在基板140上形成电路。例如，在对光刻胶进行曝光显影后，可将光刻胶用作用于蚀刻下面薄膜的掩模，以在下面膜层中形成各种结构。
处理设备160包括支撑件162和处理单元164。支撑件162设置在板件120上并且具有用于使工作台130从处理单元164下方从中通过的开口166。处理单元164耦接到支撑件162并且由该支撑件支撑。在一些示例中，处理单元164是被配置为在光刻工艺中曝光基板140上的光刻胶的图案发生器。在一些示例中，图案发生器可被配置为执行无掩模光刻工艺。处理单元164可包括设置在外壳165中的图像投影系统。处理设备160可用来执行无掩模直接图案化。在操作期间，工作台130可在X方向上从装载位置(如图1所示)移动到处理位置。处理位置可指在工作台130从处理单元164下方通过(例如，步进或移动)时工作台130的一个或多个位置。工作台130还可通过沿轨道150移动来在Y方向上移动，以对基板140进行处理和/或转位。
控制器170通常被配置为促进本文描述的处理技术的控制和自动化。控制器170可包括和/或通信地耦接到非暂时性存储器。用于由系统100实现的处理技术的控制和自动化的表示配方的指令代码可存储在存储器中。控制器170可执行存储在存储器中的指令代码以实现配方以用于系统100进行的处理技术的控制和自动化。控制器170耦接到在工作台130上或耦接到该工作台的编码器126。编码器126可将工作台130的位置信息提供给控制器170。控制器170还耦接到处理设备160或与该处理装置通信。处理设备160和工作台118可向控制器170提供关于基板处理和基板对准的信息。控制器170可通过处理设备160发起各种曝光，如以下进一步详细地描述的。控制器170促成光刻工艺的方法的控制和自动化以在单程中写入多个色调。
图2是根据一些示例的图像投影系统202的简化透视示意图。如图2所示，每个图像投影系统202能够产生写入束204并将该写入束投射到基板140的表面206。当基板140在X方向和/或Y方向上移动时，整个表面206可用写入束204图案化。
每个图像投影系统202包括空间光调制器阵列。每个空间光调制器被称为像素，并且因此，每个图像投影系统202包括空间光调制器像素阵列。空间光调制器像素阵列包括但不限于数字微镜、液晶显示器(LCD)、硅上液晶(LCoS)器件、硅上铁电液晶(FLCoS)器件和微快门。每个空间光调制器像素是单独可控的并且被配置为投射写入束。图像投影系统202的数量可基于基板140的大小和/或工作台130的速度而变化。在一些示例中，处理设备160中有二十二(22)个图像投影系统202。
图3是根据一些示例的图2的图像投影系统202的简化透视示意图。所示的图像投影系统202包括光源302、光圈304、透镜306、受抑棱镜组件或镜308、空间光调制器像素310、光收集器312和投影透镜314。在其他示例中，图像投影系统可包括与示出的不同或更少的部件。
光源302可以是发光二极管(LED)或激光器，并且光源302可以能够生成具有预定波长的光。在一些示例中，预定波长在蓝色或近紫外(UV)范围内，诸如小于约450nm。受抑棱镜组件或镜308可被配置为将由光源302生成并通过光圈304和透镜306的束316聚焦到空间光调制器像素310上。投影透镜314可以是10X物镜。
控制器170可操作以基于表示配方的指令代码来单独控制图像投影系统202的空间光调制器像素310。在操作中，基于控制器170的控制，每个空间光调制器像素310处于“接通”位置或“断开”位置。在操作期间，束316由光源302产生并且被引导到受抑棱镜组件或镜308。束316从受抑棱镜组件或镜308引导并由其聚焦到图像投影系统202的空间光调制器像素310。当束316到达空间光调制器像素310时，处于“接通”位置的空间光调制器像素310将例如形成写入束204的束316反射到投影透镜314。然后，投影透镜314将写入束204投射到基板140的表面206。如本文所使用，写入束204也称为“发射”。处于“断开”位置的空间光调制器像素310将束316反射到光收集器312，而非基板140的表面206。
在一些示例中，图像投影系统202是包括镜的数字微镜设备(DMD)，镜是空间光调制器像素310。在一些示例中，DMD包括1920×1080个镜，这代表了高清电视机或其他平板显示器的像素的数量。在一些示例中，DMD包括多于约4,000,000个镜。
图4是被配置为由系统100生成和执行配方的互连装置的示意图。如图4所示，互连装置可包括控制器170、配方生成工具402和服务器404，每一者都连接到通信网络406(例如，内联网和/或互联网)。配方生成工具402和控制器170的示例分别在图5和图6中示出和描述如下。每个服务器404可包括处理器和系统存储器(未示出)，并且可被配置为使用例如关系数据库软件和/或文件系统来管理存储在数据库408中的内容。服务器404可经由本地连接(例如，存储区域网络(SAN)或网络附加存储(NAS))或经由通信网络406与数据库408通信。服务器404被配置为直接访问包括在数据库408中的数据或与被配置为管理包括在数据库408内的数据的数据库管理器对接。服务器404、配方生成工具402和控制器170可经由通信网络406彼此通信，诸如通过使用网络协议(诸如TCP/IP协议)进行通信。
图5是根据一些示例的配方生成工具402的示意图。配方生成工具402包括中央处理单元(CPU)502、网络接口504、存储器520、存储设备530和支持电路540，每一者都连接到互连506。配方生成工具402还可包括将I/O装置510(例如，键盘、显示器、触摸屏和鼠标设备)连接到配方生成工具402的I/O装置接口508。网络接口504可连接到例如通信网络406并且可被配置为经由通信网络406传输数据。
CPU 502被配置为检索和执行存储在存储器520和/或存储设备530中的指令代码，并且通常被配置为控制和协调其他系统部件的操作。类似地，CPU 502被配置为使应用数据526被存储在存储器520中并且检索存储在存储器520中的应用数据。包括CPU 502以代表单个CPU、多个CPU、具有多个处理核心的单个CPU等。互连506可操作以在CPU 502、I/O装置接口508、存储设备530、网络接口504和存储器520之间传输指令代码和应用数据526。
通常包括存储器520以代表任何非暂时性存储器(例如，随机存取存储器(RAM)(如静态RAM和动态RAM)、只读存储器(ROM)等)，其可以是易失性和/或非易失性的，并且在操作中可操作以存储供CPU 502使用的一个或多个软件应用和数据。通常包括存储设备530以代表任何非暂时性、非易失性存储器，诸如硬盘驱动器、固态存储驱动器(SSD)等。虽然示出为单个单元，但是存储设备530可以是固定和/或可移动存储装置的组合，诸如固定磁盘驱动器、软盘驱动器、硬盘驱动器、闪存存储器驱动器、磁带驱动器、可移动存储卡、CD-ROM、光学存储设备等，其被配置为存储非易失性数据。存储器520可存储能够由CPU 502执行的配方生成应用软件522的指令代码。在一些示例中，用于配方生成应用软件522的指令代码可另外地和/或替代地存储在存储设备530中。
支持电路540也连接到互连506以支持CPU 502和/或连接到其他部件以支持该CPU。支持电路540可包括高速缓存542、电源544、时钟电路546、输入/输出电路系统548等。
图6是根据一些示例的控制器170的示意图。控制器170包括CPU 602、网络接口604、互连606、I/O装置接口608、存储器620、存储设备630和支持电路640，每一者都连接到互连606。I/O装置接口608连接到I/O装置610(例如，键盘、显示器、触摸屏和鼠标设备)、处理设备160和编码器126。网络接口604可连接到例如通信网络406并且可被配置为经由通信网络406传输数据。
CPU 602被配置为检索和执行存储在存储器620和/或存储设备630中的指令代码，并且通常被配置为控制和协调其他系统部件的操作。类似地，CPU 602被配置为使应用数据626被存储在存储器620中并且检索存储在存储器620中的应用数据。CPU 602可以是用于工业环境中以控制各种工艺和硬件(例如，图案发生器、马达和其他硬件)和监测工艺(例如，处理时间和基板位置)的任一形式的计算机处理器。可由控制器170执行的指令代码可确定哪些任务可在基板140上执行。例如，CPU 602可通过经由互连606和I/O装置接口608的通信来控制处理设备160和/或可通过经由互连606和I/O装置接口608的通信从编码器126接收数据。包括CPU 602以代表单个CPU、多个CPU、具有多个处理核心的单个CPU等。互连606可操作以在CPU 602、I/O装置接口608、存储设备630、网络接口604和存储器620之间传输指令代码和应用数据626。
通常包括存储器620以代表任何非暂时性存储器，其可以是易失性和/或非易失性的，并且在操作中可操作以存储供CPU 602使用的一个或多个软件应用和数据。通常包括存储设备630以代表任何非暂时性、非易失性存储器，如存储设备530。存储器620可存储能够由CPU 602执行的配方执行应用软件622的指令代码。在一些示例中，用于配方执行应用软件622的指令代码可另外地和/或替代地存储在存储设备630中。
支持电路640也连接到互连606以支持CPU 602和/或连接到其他部件以支持该CPU。支持电路640可包括高速缓存642、电源644、时钟电路646、输入/输出电路系统648等。
一些示例将本文描述的方面分布在图4的各种装置间。例如，与系统100相关的数据(例如，如下所述的图像投影系统的旋转角)可由控制器170测量和/或获得，控制器170可将数据传达到服务器404以存储在数据库408。配方生成工具402可经由服务器404从数据库408检索数据以用于生成将由系统100上的控制器170实现的配方。配方生成工具402可生成配方并将配方传达到服务器404以存储在可由控制器170检索的数据库408中，或者可将配方传达到控制器170。然后，控制器170可在系统100处执行配方。在一些示例中，配方生成和执行可由控制器170执行。本文描述的不同方面的分布的各种不同组合和置换对于本领域普通技术人员来说将是显而易见的，并且不同示例设想了这些组合和置换。
图7A和图7B是根据一些示例的用于生成和执行光刻工艺的配方的方法700的流程图。在框702处，生成曝光配方。在框704处，执行曝光配方。在框706处，使光刻胶(已根据曝光配方进行处理)显影。在一些示例中，在框704处生成的曝光配方由配方生成工具402执行，例如通过执行配方生成应用软件522。作为示例，配方生成应用软件522可包括计算机辅助设计(CAD)软件，该CAD软件允许用户经由I/O装置510来创建要由系统100实现的三维光刻胶图案的表示。CAD软件可渲染(render)帧层的帧多边形，如下所述。配方生成应用软件522可进一步生成地址网格并且可基于帧层和地址网格来生成配方，如下所述。在其他示例中，这些不同操作被分布给执行各种应用软件的不同工具。控制器170可在系统100上执行配方，诸如通过控制图像投影系统和工作台130执行。可执行该配方以实现框704中所示的并在下文进一步描述的各种操作。
在所示的示例中，生成框702的曝光配方包括框710至718。在框710处，以标称重数和标称步距生成标称地址网格。标称地址网格还可基于图像投影系统的空间光调制器的像素阵列、图像投影系统的旋转角和图像投影系统的像素阵列的虚设列和/或虚设行的数量来生成。图像投影系统可安装在支撑件162上，使得空间光调制器的像素阵列相对于基板140在Y方向(如图1所示)上的步进或扫描旋转旋转角。虚设列和/或行可基于旋转角。可识别虚设列和/或行以避免被曝光干扰。可在处理期间关闭虚设列和/或行。
标称重数和标称步距可基于诸如线边缘粗糙度(LER)和生产量等考虑因素。标称重数可指在光刻胶中填充全色调特征的发射数。较高重数可提高精度并降低LER，但是需要权衡增加的处理时间和降低的生产量。标称步距可指工作台130在标称曝光之间移动基板140的距离，并且可与像素阵列和标称重数紧密地相关。通常，标称步距是(i)像素阵列的列数(例如，从图1的Y方向基本上垂直地延伸)与虚设列数之间的差值除以(ii)标称重数的商。
标称地址网格可形成为叠覆在基板表面上的地址位置的集合。每个地址位置对应于在基板的给定位置处的像素阵列的位置的中心，在那里，像素阵列的像素能够将写入束引导到基板表面(例如，它不包括虚设列和/或行中的像素)。地址位置的集合包括像素阵列的每个位置的每个中心(例如，在移动之后的每个位置在单次扫描中触发曝光)。使用标称步距和旋转角，标称地址网格可以是六方密排(HCP)图案。图8示出了叠覆在基板表面800上的标称地址网格802作为示例。
返回参考图7A和图7B的方法700，在框712处，将标称重数增大整数n倍以达到处理重数。整数n可允许n个剂量的发射。剂量水平(例如，在本文中单独描述为j水平剂量)可不同，这可准许灰度曝光。作为示例，n可等于三，并且剂量可以是标称剂量d0的某个二进制指数倍。在这种示例中，每个剂量可以是(2(j-1))d0，其中j对应于剂量水平并且在从1至n的范围内。另外，在该示例中，对于要写入光刻胶的任何多边形，可产生八种不同的剂量累积(例如，不曝光、d0曝光、……、7d0曝光)。可实施等于或大于2的任何整数n。在一些示例中，整数n可针对要写入光刻胶的任何多边形产生四个或更多个可用的量化水平的曝光。所有水平的剂量的累积剂量等于用于在光刻胶中形成全色调特征的剂量(例如，其中DFT是全色调剂量，并且dj是j水平剂量)。
在框714处，标称步距减小到处理步距。处理步距是标称步距除以整数n的商。将标称重数增大整数n倍导致标称步距减小。作为示例，如果标称重数和标称步距为115和17.27μm，并且n为3，则处理重数增大到445，并且处理步距减小到5.76μm。
在框716处，生成n个处理地址网格。每个处理地址网格与相应的剂量相关联。通过旋转角和识别的虚设行或列，可基于标称地址网格并使用处理重数和处理步距来生成处理地址网格。在一些示例中，与一水平的剂量相关联的处理地址网格可叠加在与另一水平的剂量相关联的处理地址网格上。在一些示例中，与一水平的剂量相关联的处理地址网格可从与另一水平的剂量相关联的处理地址网格偏移例如处理步距的某个倍数。继续以上示例，其中n等于三(3)。图9示出了叠覆在基板表面800上的三个处理地址网格902、904、906。处理地址网格902对应于图8所示的标称地址网格802。出于在本文中说明的目的，处理地址网格902与j＝3水平剂量(例如，4d0曝光)相关联。处理地址网格904与j＝2水平剂量(例如，2d0曝光)相关联。处理地址网格906与j＝1水平剂量(例如，d0曝光)相关联。在该示例中，处理地址网格904和处理地址网格906分别从处理地址网格902偏移处理步距和两倍的处理步距。任何处理地址网格可与任何水平的剂量相关联。
在框718处，生成包括要图案化在光刻胶中的一个或多个多边形的帧层，并且每个帧层与剂量中的相应剂量相关联。要图案化在光刻胶中的三维结构(例如，CAD绘图)的表示可分解为光栅化的帧多边形。一般来说，可基于要图案化在光刻胶中的三维结构的表示来产生剂量曲线。然后，可从剂量曲线产生帧多边形。可基于不同水平的剂量来量化光栅化的水平。
在一些示例中，各自与相应水平的剂量相关联的中间层基于相应水平的剂量来从剂量曲线生成，并且中间层被光栅化以形成具有多边形的帧层。可从与最高水平的剂量相关联的中间层开始迭代地产生中间层，并且在每次迭代时继续到每个下一最高水平的剂量。每个中间层包括已被识别为与该中间层相关联的像素。在每次迭代中并且对于相应的中间层，在下述情况下像素被识别为与该中间层相关联：在相应的像素所在的位置处，在剂量曲线与在该位置处的先前迭代(如果有的话)的剂量水平的累积之间的差值大于或等于与该中间层相关联的剂量。然后，将每个中间层光栅化为相应的帧层，其中已被识别为与该中间层相关联的连续像素在帧层内形成相应的帧多边形。帧多边形内的像素被设置为接通以用于相关联剂量的曝光，而其他像素被设置为断开。
图10示出了要图案化在光刻胶中的示例性三维结构1000的透视图。三维结构1000在该示例中是半椭圆柱体。
图11示出了用以实现三维结构1000和示例性中间层的剂量曲线1100的截面。图11的剂量曲线1100的截面紧密地近似图10的三维结构1000的截面，例如，以更容易地概念化在剂量累积与三维结构1000之间的关系。实践中，剂量曲线截面可例如因在剂量与由于曝光于该剂量而形成的结构之间的非线性关系而不同于三维结构的对应的截面。
在图11中，j＝3中间层包括像素1102并且被定义为与j＝3水平剂量(例如，4d0)相关联。在边界1110d之间的剂量曲线1100之下的像素1102对应于剂量曲线1100大于或等于j＝3水平剂量(例如，4d0)的位置并且被识别为与j＝3中间层相关联。
j＝2中间层包括像素1104a、1104b并且被定义为与j＝2水平剂量(例如，2d0)相关联。在边界1110b之间的剂量曲线1100之下的像素1104a对应于在剂量曲线1100与j＝3水平剂量(例如，4d0)之间的差值大于或等于j＝2水平剂量(例如，2d0)的位置并且被识别为与j＝2中间层相关联。在边界1110d与边界1110f之间的剂量曲线1100之下的像素1104b对应于剂量曲线1100(例如，其中不存在j＝3水平剂量)大于或等于j＝2水平剂量(例如，2d0)的位置并且被识别为与j＝2中间层相关联。
j＝1中间层包括像素1106a、1106b、1106c、1106d并且被定义为与j＝1水平剂量(例如，d0)相关联。在边界1110a之间的剂量曲线1100之下的像素1106a对应于在剂量曲线1100与j＝3水平剂量(例如，4d0)和j＝2水平剂量(例如，2d0)的累积之间的差值大于或等于j＝1水平剂量(例如，d0)的位置并且被识别为与j＝1中间层相关联。在边界1110b与边界1110c之间的剂量曲线1100之下的像素1106b对应于在剂量曲线1100与j＝3水平剂量(例如，4d0)(例如，其中不存在j＝2水平剂量)之间的差值大于或等于j＝1水平剂量(例如，d0)的位置并且被识别为与j＝1中间层相关联。在边界1110d与边界1110e之间的剂量曲线1100之下的像素1106c对应于在剂量曲线1100与j＝2水平剂量(例如，2d0)(例如，其中不存在j＝3水平剂量)之间的差值大于或等于j＝1水平剂量(例如，d0)的位置并且被识别为与j＝1中间层相关联。在边界1110f与边界1110g之间的剂量曲线1100之下的像素1106d对应于剂量曲线1100(例如，其中不存在j＝3水平剂量或j＝2水平剂量)大于或等于j＝1水平剂量(例如，d0)的位置并且被识别为与j＝1中间层相关联。
图12示出了帧层包括帧多边形以继续前述示例。j＝3中间层被光栅化为j＝3帧层。像素1102形成j＝3帧层的帧多边形1202。对于j＝3水平剂量(例如，4d0)，帧多边形1202内的像素被设置为接通，并且对于j＝3水平剂量，在帧多边形1202外部的像素被设置为断开。j＝2中间层被光栅化为j＝2帧层。像素1104a形成j＝2帧层的帧多边形1204a，并且相应的连续像素1104b形成j＝2帧层的帧多边形1204b。对于j＝2水平剂量(例如，2d0)，帧多边形1204a至1204b中的任何帧多边形内的像素被设置为接通，并且在帧多边形1204a至1204b外部的像素被设置为断开。j＝1中间层被光栅化为j＝1帧层。像素1106a形成j＝1帧层的帧多边形1206a；相应的连续像素1106b形成j＝1帧层的帧多边形1206b；相应的连续像素1106c形成j＝1帧层的帧多边形1206c；并且相应的连续像素1106d形成j＝1帧层的帧多边形1206d。对于j＝1水平剂量(例如，d0)，帧多边形1206a至1206d中的任何帧多边形内的像素被设置为接通，并且在帧多边形1206a至1206d外部的像素被设置为断开。图12示出了j＝3帧层的帧多边形1202、j＝2帧层的帧多边形1204a至1204b和j＝1帧层的帧多边形1206a至1206d，每个帧层叠覆在基板表面800上。
累积剂量由图11中的叠覆的中间层示出。在边界1110a之间的区域接收7d0(例如，d0 2d0 4d0)的累积剂量，该累积剂量在这个示例中是用于在光刻胶中形成全色调特征的剂量。在边界1110a与边界1110b之间的相应的区域接收6d0(例如，2d0 4d0)的累积剂量。在边界1110b与边界1110c之间的相应的区域接收5d0(例如，d0 4d0)的累积剂量。在边界1110c与边界1110d之间的相应的区域接收4d0的累积剂量。在边界1110d与边界1110e之间的相应的区域接收累积剂量3d0(例如，d0 2d0)。在边界1110e与边界1110f之间的相应的区域接收2d0的累积剂量。在边界1110f与边界1110g之间的相应的区域接收累积剂量d0。
在一些示例中，各自与剂量的相应的累积相关联的中间层基于相应的累积剂量来从剂量曲线产生，并且中间层被光栅化以形成包括多边形的帧层。每个中间层包括已被识别为与该中间层相关联的像素。可通过将剂量曲线和与相应的层相关联的相应的累积剂量进行比较来产生中间层。对于相应的中间层，当相应的像素在剂量曲线等于或大于与相应的中间层相关联的累积剂量的位置处时，该像素被识别为与该中间层相关联。然后，使用布尔表达式将每个中间层光栅化为各自与相应水平的剂量相关联的帧层，以将像素识别为与相应的帧层相关联。已被识别为与帧层相关联的连续像素形成帧层内的相应的帧多边形。帧多边形内的像素被设置为接通以用于相关联剂量的曝光，而其他像素被设置为断开。
图13示出了用以实现三维结构1000和示例性中间层的剂量曲线1300的截面。图14示出了叠覆在基板表面800上的中间层。就像图11一样，图13的剂量曲线1300的截面紧密地近似图10的三维结构1000的截面，但是实践中，剂量曲线截面可不同于该三维结构的截面。
在图13中，a＝1中间层包括像素1302并且被定义为与a＝1累积剂量(例如，d0)相关联。在边界1320g之间的剂量曲线1300之下的像素1302对应于剂量曲线1300大于或等于a＝1累积剂量(例如，d0)的位置并且被识别为与a＝1中间层相关联。
a＝2中间层包括像素1304并且被定义为与a＝2累积剂量(例如，2d0)相关联。在边界1320f之间的剂量曲线1300之下的像素1304对应于剂量曲线1300大于或等于a＝2累积剂量(例如，2d0)的位置并且被识别为与a＝2中间层相关联。
a＝3中间层包括像素1306并且被定义为与a＝3累积剂量(例如，3d0)相关联。在边界1320e之间的剂量曲线1300之下的像素1306对应于剂量曲线1300大于或等于a＝3累积剂量(例如，3d0)的位置并且被识别为与a＝3中间层相关联。
a＝4中间层具有像素1308并且被定义为与a＝4累积剂量(例如，4d0)相关联。在边界1320d之间的剂量曲线1300之下的像素1308对应于剂量曲线1300大于或等于a＝4累积剂量(例如，4d0)的位置并且被识别为与a＝4中间层相关联。
a＝5中间层具有像素1310并且被定义为与a＝5累积剂量(例如，5d0)相关联。在边界1320c之间的剂量曲线1300之下的像素1310对应于剂量曲线1300大于或等于a＝5累积剂量(例如，5d0)的位置并且被识别为与a＝5中间层相关联。
a＝6中间层包括像素1312并且被定义为与a＝6累积剂量(例如，6d0)相关联。在边界1310b之间的剂量曲线1300之下的像素1312对应于剂量曲线1300大于或等于a＝6累积剂量(例如，6d0)的位置并且被识别为与a＝6中间层相关联。
a＝7中间层具有像素1314并且被定义为与a＝7累积剂量(例如，7d0)相关联。在边界1310a之间的剂量曲线1300之下的像素1314对应于剂量曲线1300大于或等于a＝7累积剂量(例如，7d0)的位置并且被识别为与a＝7中间层相关联。图14中示出了具有相应的像素1302至1314的中间层，这些中间层叠覆在基板表面800上。
使用布尔表达式将a＝1至a＝7中间层光栅化为与相应的剂量相关联的帧层。为了光栅化与j＝3水平剂量(例如，4d0)相关联的j＝3帧层，像素1308被识别为与j＝3帧层相关联并且形成j＝3帧层的帧多边形1202。对于j＝3水平剂量(例如，4d0)，帧多边形1202内的像素被设置为接通，并且对于j＝3水平剂量，在帧多边形1202外部的像素被设置为断开。为了光栅化与j＝2水平剂量(例如，2d0)相关联的j＝2帧层，对应于(i)像素1312或(ii)不与像素1308重叠的像素1304的像素被识别为与j＝2帧层相关联，并且这些识别的像素的连续像素形成j＝2帧层的帧多边形1204a至1204b。对于j＝2水平剂量(例如，2d0)，帧多边形1204a至1204b内的像素被设置为接通，并且对于j＝2水平剂量，在帧多边形1204a至1204b外部的像素被设置为断开。为了光栅化与j＝1剂量(例如，d0)相关联的j＝1帧层，对应于(i)像素1314、(ii)不与像素1312重叠的像素1310、(iii)不与像素1308重叠的像素1306或(iv)不与像素1304重叠的像素1302的像素被识别为与j＝1帧层相关联，并且这些识别的像素的连续像素形成j＝1帧层的帧多边形1206a至1206d。对于j＝1水平剂量(例如，d0)，帧多边形1206a至1206d内的像素被设置为接通，并且对于j＝1水平剂量，在帧多边形1206a至1206d外部的像素被设置为断开。如上所述。图12示出了j＝3帧层的帧多边形1202、j＝2帧层的帧多边形1204a至1204b和j＝1帧层的帧多边形1206a至1206d，每个帧层叠覆在基板表面800上。
在一些示例中，在框702中生成的处理步距、处理地址网格和帧层可以是或形成配方。在这种示例中，配方执行应用软件622可包括解译处理步距、处理地址网格和帧层以在系统100中执行配方和处理基板140的逻辑或控制。在一些示例中，配方生成应用软件522可使用处理步距、处理地址网格和帧层来推断例如在处理期间基板的原始位置和图像投影系统的哪些像素被接通以投射剂量。在配方的生成和执行中的任何置换或组合都在各种示例的范围内。
返回参考图7A和图7B的方法700，在框704处执行曝光配方。在框704和框720中，将索引j设置为等于整数n。然后，在框722处，将在由系统(例如，系统100)的工作台支撑的基板上的光刻胶曝光于j水平剂量。当相应的像素的中心和与j水平剂量相关联的处理地址网格的地址位置对准并且在与j水平剂量相关联的帧层的帧多边形内时，图像投影系统的像素接通(并且因此，投射相应的写入束或发射)；否则，图像投影系统的像素断开。在框722的曝光之后，在框724处，确定配方是否完成(例如，帧层的帧多边形被完全地填充)。如果配方未完成，则在框726处，使工作台相对于图像投影系统移动处理距离以触发另一次曝光。工作台相对于图像投影系统的移动包括移动工作台而图像投影系统保持在固定位置、移动图像投影系统而工作台保持在固定位置、或移动工作台和图像投影系统两者的组合。另外地，工作台相对于图像投影系统的移动可通过连续移动(例如，无需为曝光而停止，其中每次曝光通过从先前曝光的发生位置移动处理步距来触发)和/或通过分立步骤(例如，在一位置处暂停以进行曝光)来进行。
然后，在框728处，确定索引j是否等于或小于1。如果否，则在框728处，使索引j减小一，并且方法700循环回框722以进行另一次曝光。如果在框728处，索引j等于或小于1，则方法700循环回框720以将索引j重置为等于n。因此，如在框704中所示，光刻胶随对应的移动而被迭代地曝光，其中迭代曝光在不同水平的剂量间循环。剂量可通过相对于其他剂量改变曝光的停留时间和/或强度来实现。框704作为示例示出。框的操作可以不同次序执行。另外地，在不同剂量之间的循环可以任何次序进行。
图15至图17示出了延续上述示例的执行曝光配方的示例，其中整数n等于三(3)。在第一迭代中，在框720处，将索引j设置为3。然后，在框722处，将光刻胶曝光于j＝3水平剂量(例如，4d0)。图15示出了叠覆在基板表面800上的处理地址网格902和j＝3帧层的帧多边形1202(各自与j＝3水平剂量相关联)。图像投影系统的每个具有与处理地址网格902的地址位置对准并且在帧多边形1202内的中心的像素接通，并且将j＝3水平剂量的相应的发射引导到光刻胶的对应于这些像素的位置。如框724所确定，帧多边形1202、1204a至1204b、1206a至1206d未被完全地填充，并且然后，在框726处，使工作台相对于图像投影系统移动处理步距以触发另一次曝光。由于如在框728处所确定，索引j不小于或等于一，因此使索引j减小一以得到2。
在第二迭代中，随着索引j设置为2，在框722处，将光刻胶曝光于j＝2水平剂量(例如，2d0)。图16示出了叠覆在基板表面800上的处理地址网格904和j＝2帧层的帧多边形1204a至1204b(各自与j＝2水平剂量相关联)。图像投影系统的各自具有与处理地址网格904的地址位置对准并且在帧多边形1204a至1204b中的任一者内的中心的像素接通，并且将j＝2水平剂量的相应的发射引导到光刻胶的对应于这些像素的位置。如框724所确定，帧多边形1202、1204a至1204b、1206a至1206d未被完全地填充，并且然后，在框726处，使工作台相对于图像投影系统移动处理步距以触发另一次曝光。由于如在框728处所确定，索引j不小于或等于一，因此使索引j减小一以得到1。
在第三迭代中，随着索引j设置为1，在框722处，将光刻胶曝光于j＝1水平剂量(例如，d0)。图17示出了叠覆在基板表面800上的处理地址网格906和j＝1帧层的帧多边形1206a至1206d(各自与j＝1水平剂量相关联)。图像投影系统的各自具有与处理地址网格906的地址位置对准并且在帧多边形1206a至1206d中的任一者内的中心的像素接通，并且将j＝1水平剂量的相应的发射引导到光刻胶的对应于这些像素的位置。如框724所确定，帧多边形1202、1204a至1204b、1206a至1206d未被完全地填充，并且然后，在框726处，使工作台相对于图像投影系统移动处理步距以触发另一次曝光。由于如在框728处所确定，索引j等于一，因此在框720处，将索引j重置为3。然后，执行具有移动的曝光的后续迭代，其中曝光循环通过不同水平的剂量，直到帧多边形1202、1204a至1204b、1206a至1206d被完全地填充，如框724所确定，以完成配方执行。
返回参考图7A和图7B的方法700，在框706处，使光刻胶显影。继续在图8至图17的上下文中描述的示例，可将光刻胶显影为图10的三维结构1000。
各种示例可用任何数量的水平的剂量实施。示例可实施任何不同量化的剂量，其可以是或可不是标称剂量的二进制指数倍。以下表1示出了当整数n等于二(2)时累积剂量的示例性组合。以下表2示出了当整数n等于三(3)时累积剂量的示例性组合。以下表3示出了当整数等于四时累积剂量的示例性组合。在这些表中，dj指示j水平剂量，并且大体上假定d1＜d2＜d3＜d4。
图18描绘了根据一些示例的使用三个水平的剂量来图案化的光刻胶。在这个示例中，光刻胶是三维闪耀光栅。如图所示，使用单次扫描工艺产生了平滑、渐缩侧壁。单次扫描工艺可用单次基板装载和单次基板对准实现。相应地，由于可避免多次基板装载步骤和多次基板对准，因此可使用单次扫描来减少处理时间。另外地，通过单次基板装载和单次基板对准，可避免叠对误差。曝光可以是自对准的。
虽然前述内容针对的是本公开内容的示例，但是在不脱离本公开内容的基本范围的情况下，可设想本公开内容的其他和进一步示例，并且本公开内容的范围由所附权利要求书确定。
