用于光刻系统的自对准系统及方法与流程

本公开内容的实施方式大体涉及用于处理一或多个基板的设备、系统及方法，并且更特别是涉及用于执行光刻处理的设备、系统及方法。更特别是，本公开内容的方面涉及自对准数字光刻工具及方法。

背景技术：

光刻技术广泛用于半导体装置及显示装置的制造中，显示装置例如是液晶显示器(liquidcrystaldisplay,lcd)。大面积基板通常用于制造液晶显示器。液晶显示器或平板显示器通常用于有源矩阵显示器，例如是计算机、触控面板装置、个人数字助理(personaldigitalassistant,pda)、手机、电视屏幕及类似物。在其他配置中，如果条件允许，则使用有机发光二极管(organiclightemittingdiode,oled)。一般来说，平板显示器包括一层液晶材料，此层液晶材料形成夹在两个平板之间的像素。当将来自电源的电力施加至液晶材料上时，在像素位置处控制通过液晶材料的光量，从而能够产生影像。

已经使用微光刻技术来创建电气特征，此电气特征被并入作为形成像素的液晶材料层的一部分。根据这些技术，将光敏光刻胶施加至基板的至少一表面上。接着，图案产生器将作为图案的一部分的光敏光刻胶的选定区域暴露于光，以引起选定区域中的光刻胶的化学变化，以使这些选定区域为随后的材料去除及/或材料增加处理做准备，以便创建电气特征。

为了继续以消费者所要求的价格提供显示装置及其他装置，需要新的设备及方法来在基板(例如是大面积基板)上精确且具成本效益地创建图案。

在数字光刻工具中，使用来自相机的影像找到对准标记的位置，使得可以在已知位置处进行处理。为了获得影像，对相机进行了校准，并且特意选择了像素尺寸、取向(旋转)及均匀性。

举例来说，相机像素尺寸的误差会转换为标记位置误差。在这种情况下，累积的误差与对准标记至相机视野(fov)中心的距离成比例。

为了最小化可能累积的误差，操作人员及系统设计者所使用的一种方法是以迭代方式移动载有基板的平台，因此对准标记位于相机视野的中心。这样的移动可以是手动地，或是通过计算机来进行。

然而，这样的补偿方法不允许执行平行对准，其中每个视镜(eye)平行地拍摄在每个相应视镜下方的对准标记的照片，这导致更长的总对准时间。

在这样的方法下，已经发现相机视野朝着视野的边缘的均匀性不如视野的中心好。这可能与光学几何畸变、照明及/或聚焦缺乏均匀性有关。影像均匀性的不一致还可能转换为标记位置误差以及重复地对准。

为了实现平行对准，还必须假设对准标记位置的间距与视镜放置的间距相同。与正常视镜位置的任何偏差都可能导致所有系统视镜无法同时捕捉对准标记。

由于达成这些方法的时间是耗时的，所以这样的常规系统及方法也使平行对准不切实际。

因此，需要提供对于期望的对准目的来说是不费时且准确的数字光刻中的对准方法及系统。

技术实现要素：

揭露了一种对准包括有基板的平板(plate)的方法，其中具有不同视野的多个相机与在多个相机内的各者的视野内的标记单元对准。

在一个示例实施方式中，揭露了一种用于光刻系统中的基板的对准方法，所述方法包括：放置基板；及对于用于所述光刻系统的至少两个相机，观看两个相机的各者的视野所定位的标记单元，使得标记单元的各者与两个相机的各者的视野的一部分对准。

在第二示例实施方式中，揭露了一种用于光刻系统中的基板的对准方法，所述方法包括：放置基板，所述基板具有至少两个标记单元；及对于用于所述光刻系统的至少两个相机，观看至少两个相机的第一者的第一视野所定位的第一标记单元，并观看至少两个相机的第二者的第二视野所定位的第二标记单元；将第一视野的中心与第一标记单元对准，并将第二视野的中心与第二标记单元对准。

在另一示例实施方式中，揭露了一种用于光刻系统中的基板的对准方法，所述方法包括：将基板放置在光刻系统中，所述基板具有至少两个标记单元；及对于用于光刻系统的至少两个相机，观看至少两个相机的第一者的第一视野所定位的第一标记单元，并观看至少两个相机的第二者的第二视野所定位的第二标记单元；将第一视野的中心与第一标记单元对准，并将第二视野的中心与第二标记单元对准，其中第一标记单元及第二标记单元的各者具有编码的对准标记。

附图说明

为了能够详细了解本公开内容的上述特征，可参照实施方式得到对于简要概述于上的本公开内容的更详细的叙述，实施方式的一些绘示于附图中。然而需注意，附图仅绘示出本公开内容的典型实施方式，因此其并不会被认为对本公开内容的范围造成限制，因为本公开内容可允许其他等效的实施方式。

图1a是根据本文揭露的实施方式的光刻系统的透视图。

图1b是根据本文揭露的实施方式的光刻系统的透视图。

图2a是根据本文揭露的实施方式的影像投射设备的透视示意图。

图2b-2c是根据本文揭露的实施方式的影像投射设备的透视示意图。

图3是平台的示意图，此平台上放置有标记单元。

图4a及4b是具有视镜相机(eyecamera)视野的平台的示意图。

图5是用于平行对准目的的平台的示意图。

为促进理解，已尽可能地采用一致的附图标记来标示图中所共有的相同元件。可预期的是，一个实施方式的元件和特征可以有利地并入于其他实施方式中，而无需进一步阐述。

具体实施方式

在以下描述的方面中，视镜配置、对准标记形状及单元代码是代表性的以给出示例。可能有任何数量的视镜及任何数量的步骤来捕捉对准标记影像。对准标记的形状不限于十字形状。对准标记可以是任何形状。标记单元代码可以通过ocr、形状的改变或尺寸的改变来实现。还可以通过改变线的粗细或在线上添加其他特征来嵌入标记单元代码以对其自身进行标记。因此，所示实施方式本质上仅是描述性的，且不应该视为限制性的。

图1a是根据本文揭露的实施方式的光刻系统100a的透视图。系统100a包括基础框架110、平板(slab)120、平台130及处理设备160。基础框架110置于制造设施的地板上，并支撑平板120。被动空气隔离器112置于基座框架110与平板120之间。在一个实施方式中，平板120是一块单块的花岗岩，且平台130设置在平板120上。基板140由平台130支撑。在平台130中形成多个孔(未绘示)，以允许多个升降销(未绘示)延伸穿过平台130。在一些实施方式中，升降销上升至延伸位置，以例如从一或多个传输机器人(未绘示)接收基板140。此一或多个传输机械人用于从平台130装载及卸载基板140。

基板140包括任何合适的材料，例如用作平板显示器的一部分的石英。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具有形成于其上的光刻胶层。光刻胶对辐射敏感。正性光刻胶包括光刻胶部分，该光刻胶部分在暴露于辐射后，将分别可溶于在将图案写入光刻胶之后施加至光刻胶的光刻胶显影剂。负性光刻胶包括光刻胶部分，该光刻胶部分在暴露于辐射后，将分别不可溶于在将图案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。光刻胶的例子包括但不限于重氮萘醌(diazonaphthoquinone)、酚甲醛树脂(phenolformaldehyderesin)、聚甲基丙烯酸甲酯(poly(methylmethacrylate))、聚甲基戊二酰亚胺(poly(methylglutarimide))su-8的至少一者。以这种方式，在基板140的表面上形成图案，以形成电子电路。

系统100a包括一对支撑件122及一对轨道124。此对支撑件122设置在平板120上，并且平板120及此对支撑件122是单件材料。此对轨道124由此对支撑件122支撑，并且平台130沿着轨道124在x方向上移动。在一个实施方式中，此对轨道124是一对平行的磁通道。如图所示，此对轨道124的各个轨道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耦接至平台130，以便向控制器(未绘示)提供位置信息。

处理设备160包括支撑件162及处理单元164。支撑件162设置在平板120上，并包括开口166，用于使平台130通过处理单元164下方。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，且被配置成用以在光刻处理中曝光光刻胶。在一些实施方式中，图案产生器被配置成用以执行无掩模光刻处理。处理单元164包括多个影像投射设备(在图2a及2b中示出)。在一个实施方式中，处理单元164包含多达84个影像投射设备。各个影像投射设备设置在壳体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，在x方向上将平台130从装载位置移动至处理位置，如图1所示。处理位置是当平台130通过处理单元164下方时平台130的一或多个位置。在操作期间，平台130通过多个空气轴承(未绘示)升起，并沿着此对轨道124从装载位置移动至处理位置。多个垂直引导空气轴承(未绘示)耦接至平台130，并相邻于各个支撑件122的内壁128放置，以稳定平台130的移动。平台130还通过沿着轨道150移动而在y方向上移动，以处理基板140及/或改变基板140位置。平台130能够被独立操作，并且可以在一个方向上扫描基板140而在另一方向上步进基板140。

计量系统实时地测量各个平台130的x及y横向位置坐标，使得多个影像投射设备的各者可以精确地定位图案，此图案正被写入被光刻胶覆盖的基板中。计量系统还提供各个平台130围绕垂直轴或z轴的角位置的实时测量。角位置测量可以用于通过伺服机构在扫描期间保持角位置恒定，或者可以用于对影像投射设备270(如图2a-2b所示)正在基板140上写入的图案的位置进行校正。这些技术可以组合使用。

图1b是根据本文揭露的实施方式的光刻系统200的透视图。系统200类似于系统100。然而，系统200包括两个平台130。两个平台130的各者都能够独立操作，并且可以在一个方向上扫描基板140而在另一方向上步进基板140。在一些实施方式中，当两个平台130中的一个正在扫描基板140时，两个平台130中的另一个正在卸载已曝光的基板，并装载待曝光的下一个基板。

尽管图1a-1b绘示了光刻系统的两个实施方式，但本文还预期其他系统及配置。举例来说，还预期了包括任何合适数量的平台的光刻系统。

图2a是根据一个实施方式的影像投射设备270的透视示意图，此影像投射设备270可用于光刻系统，例如系统100a或系统200。影像投射设备270包括一或多个空间光调制器280、包含聚焦传感器283及相机285的对准及检测系统284、以及投射光学件286。影像投射设备的部件根据所使用的空间光调制器而变化。空间光调制器包括但不限于微型发光二极管(microled)、数字微镜装置(digitalmicromirrordevice,dmd)及液晶显示器(lcd)。

在操作中，空间光调制器280用于调制通过影像投射设备270投射且投射至基板(例如基板140)的光的一或多种特性(例如振幅、相位或偏振)。对准及检测系统284用于对准及检测影像投射设备270的部件。在一个实施方式中，聚焦传感器283包括多个激光，此些激光被引导穿过相机285的透镜，并返回穿过相机285的透镜，且被成像至传感器上，以检测影像投射设备270是否在焦点上。相机285用于对基板(例如基板140)成像，以确保影像投射设备270及光刻系统100或200的对准是正确的、或是在预定公差内。投射光学件286，例如一或多个透镜，用于将光投射至基板(例如基板140)上。

图2b是根据本文所述的实施方式的影像投射设备271。在图2b所示的实施方式中，影像投射设备271包括一或多个作为空间光调制器的微型发光二极管287、聚焦传感器283、相机系统284及投射光学件286。在一个实施方式中，影像投射设备271进一步包括分光镜(beamsplitter)(未绘示)。微型发光二极管是微观的(例如小于约100μm)发光二极管，这些微型发光二极管可以排列成阵列，并用以形成基板(例如显示装置)的各别像素。微型发光二极管包括无机材料，例如无机氮化镓(galliumnitride,gan)材料。由于微型发光二极管是自发光的，因此在影像投射设备271中不需要外部光源。

在使用微型发光二极管的实施方式中，相机285也可用于测量一或多个微型发光二极管的影像像素间距，以针对微型发光二极管装置上所发生的任何热膨胀进行校准。

图2c是根据本文所述的实施方式的影像投射设备281。在图2c所示的实施方式中，影像投射设备281使用一或多个数字微镜装置289作为空间光调制器。影像投射设备281是影像投射系统290的一部分，除了对准及检测系统284、聚焦传感器283及投射光学件286之外，影像投射系统290包括光源272、光圈274、透镜276、受抑式棱镜组件288、一或多个数字微镜装置289(示出了一个)及光收集器282。光源272是能够产生具有预定波长的光的任何合适的光源，例如是发光二极管(led)或激光器。在一个实施方式中，预定波长是在蓝色或近紫外(uv)的范围内，例如是小于约450nm。受抑式棱镜组件288包括多个反射表面。投射透镜286例如是10倍物镜。在图2c所示的影像投射设备281的操作期间，由光源272产生具有预定波长(例如是蓝色范围中的波长)的光束273。由受抑式棱镜组件288将光束273反射至数字微镜装置289。数字微镜装置包括多个反射镜，并且反射镜的数量对应于待投射的像素的数量。多个反射镜是可单独控制的，并且基于由控制器(未绘示)提供给数字微镜装置289的掩模数据，多个反射镜中的各个反射镜处于“开启”位置或“关闭”位置。当光束273到达数字微镜装置289的反射镜时，处于“开启”位置的反射镜将光束273反射(也就是形成多个写入光束)至投射透镜286。接着，投射透镜286将光束投射至基板表面上。在“关闭”位置的反射镜将光束273反射至光收集器282，而不是至基板的表面。

参照图3，描述了本公开内容的一方面。平板上的编码的对准标记(定义为标记单元)的阵列延伸至多个视野，而不是如常规设备中所提供的那样在平台上针对每个相机视野使用单个对准标记。

在相机视野的中心界定搜索区域。在一个示例实施方式中，搜索区域的尺寸等于对准标记单元的高度及宽度的两倍，并以相机视野的中心为中心。

在此示例实施方式中，各个标记单元具有用于定义对准标记网格内的列及行的代码。影像处理演算法用于找到在搜索区域内的对准标记的中心，并读取定义列及行的代码。

在此示例实施方式中，标记相对于原始设计的位置被定义为：

δx＝δx’

δy＝δy’

其中(δx’,δy’)是在施加相机变换后，所述标记相对于搜索区域内的视野中心的位置。原始标记位置通过将标记单元代码映射至标记单元坐标来定义：

xdc＝xm+δ*c

ydc＝ym+δ*r

如图3中所提供的，标记单元302被提供于基板304上。在位置306处的标记单元注记了标记单元网格中的(0,0)。阴影框(相机视野)区域308示出了相机视野。将理解的是，不同的相机视野可以根据相机视野相对于平板的相应位置而位于基板304各处。搜索区域310界定在相机视野区域308内，以进行搜索。c及r的值被获得为与标记单元网格中的(0,0)相关的位置。举例来说，标记312位于(c,r)处。在另一示例实施方式中，在位置314处的标记单元位于标记单元网格中的(n,-m)处。

参照图4a及4b，绘示了标记单元的使用。绘示了单个平台(平板)。尽管绘示为单个平台，但可以使用多个平台。沿着可移动的桥放置相机，直到各个相机都创建视野400。在所示的实施方式中，相机是固定安装的，且平台被配置成在将要创建另一视野处移动。在其他实施方式中，可以使相机移动而平台被固定。可以在相机的各个视野中完成搜索，使得可以进行对准。通过具有六(6)个测量点，可以以高度精确的方式进行对准。图4b绘示视野的放大图。标记单元402如图所示被定位。为了准确起见，位于相机视野中心附近的标记单元402可以用于对准目的。

如果平板的对准不正确，则可以通过重新定位基板并再次执行对准检查，来实现适当的对准。可以建立阈值，此对准必须在阈值偏差内。如果对准在此阈值偏差之内，则不需要移动基板。由于是定时反复发生，因此可以很快地识别标记单元，且可以确定对准的困难度。

参照图5，绘示出了平行对准的示意图。绘示了可以用于完成此方法的布置500。绘示了三个相机502，并将此三个相机固定在包括基板506的平板或平台504之上。在其他实施方式中，相机502可以是可移动的，且平台是可移动的。标记单元508置于基板506上，使得可以达成相机502的对准。相机502可以是在基板506的表面之上为可移动的，以允许对此表面进行扫描。在其他实施方式中，可以使用更大数量的相机，使得所有相机的整个视野可以观看到整个基板。

在其他实施方式中，可以增加在基板上方的相机的高度，从而由于更大的扫描面积而增加了总体扫描面积。由于可以使用更少或更多数量的相机，所以如图所示的三(3)个相机可仅视为示例。

在平行对准的处理中，可以达成由相机502所进行的第一扫描。这样的扫描被标记在步骤1处。当相机502位于基板506的虚线区域上方时，可以接着进行第二扫描，如在步骤2处所标记。通过在所有的六个位置处进行测量，可以高精度地进行基板的对准。

与常规设备及方法相比，此方法及设备的方面提供了明显的优点。提供的方法允许及时而准确地定位用于数字光刻的平台。消除了相机像素尺寸中的误差、及相机旋转校准误差，且因此防止了将这些误差转换为标记位置误差。与常规设备相比，在所描述的方面中不具有累积的误差。

所揭露的方法及设备避免使用迭代(iterative)方法，因此对准标记位于相机视野的中心。所描述的方面还提供了平行对准。

本公开内容的方面不具有常规设备中的均匀性问题。

在一个示例实施方式中，揭露一种用于光刻系统的对准方法，此方法包括：放置基板；及对于用于此光刻系统的至少两个相机，观看两个相机的各者的视野所定位的标记单元，使得标记单元的各者与两个相机的各者的视野的一部分对准。

在另一示例实施方式中，可以执行此方法，其中，通过演算法来对准两个相机的各者的视野的所述部分和标记单元的各者。

在另一个示例实施方式中，可以执行此方法，其中此平板是单个平板。

在另一个示例实施方式中，可以执行此方法，其中此平板是多个平板。

在另一个示例实施方式中，此方法可以进一步包括界定至少两个相机的各者的搜索区域，其中在所界定的各个相机的搜索区域内发生标记单元的观看。

在另一个示例实施方式中，可以执行此方法，其中各个标记单元具有高度及宽度。

在另一示例实施方式中，可以执行此方法，其中搜索区域的尺寸等于标记单元高度及宽度的倍数。

在另一个示例实施方式中，可以执行此方法，其中所述倍数是整数。

在另一个示例实施方式中，可以执行此方法，其中所述整数为二。

在另一示例实施方式中，可以执行此方法，其中各个标记单元是编码的对准标记。

在另一示例实施方式中，揭露了一种用于光刻系统中的基板的对准方法，此方法包括：放置基板，此基板具有至少两个标记单元；及对于用于此光刻系统的至少两个相机，观看至少两个相机的第一者的第一视野所定位的第一标记单元，并观看至少两个相机的第二者的第二视野所定位的第二标记单元；将第一视野的中心与第一标记单元对准，并将第二视野的中心与第二标记单元对准。

在另一示例实施方式中，可以执行此方法，其中第一标记单元及第二标记单元的至少一者具有用于对准的十字线。

在另一示例实施方式中，可以执行此方法，此方法进一步包括：为至少两个相机的第一者界定第一搜索区域，及为至少两个相机的第二者界定第二搜索区域。

在另一个示例实施方式中，此方法可以进一步包括搜索第一搜索区域以执行对第一标记单元的观看。

在另一个示例实施方式中，此方法可以进一步包括搜索第二搜索区域以执行对第二标记单元的观看。

在另一示例实施方式中，可以执行此方法，其中第一搜索区域及第二搜索区域的一者的尺寸等于标记单元高度及宽度的倍数。

在另一示例实施方式中，可以执行此方法，其中各个标记单元是编码的对准标记。

在另一示例实施方式中，可以执行此方法，其中此平板是单个平板。

在另一个示例中，可以执行此方法，其中此平板是多个平板。

在另一个示例中，可以执行此方法，其中通过演算法进行对准。

在另一示例实施方式中，揭露了一种用于光刻系统中的基板的对准方法，此方法包括：将基板放置在光刻系统中，此基板具有至少两个标记单元；及对于用于此光刻系统的至少两个相机，观看至少两个相机的第一者的第一视野所定位的第一标记单元，并观看至少两个相机的第二者的第二视野所定位的第二标记单元；将第一视野的中心与第一标记单元对准，并将第二视野的中心与第二标记单元对准，其中第一标记单元及第二标记单元的各者具有编码的对准标记。