光学成像写入系统的制作方法

专利名称：光学成像写入系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及光刻制造的领域；详言之，本发明涉及一种在光刻制造工艺中将光掩膜数据图案施用于基板的系统及方法。
背景技术：
受益于半导体集成电路(IC)技术的突飞猛进，动态矩阵液晶电视(AMLCD TV)及计算机显示器的制程已有长足进步。近年来，液晶电视及计算机显示器的尺寸不断放大，但价格则逐渐大众化。就半导体IC而言，各技术世代由电路设计规则中的关键尺寸(CD)加以定义。随着技术世代的演进，新世代IC的特征关键尺寸目标值逐渐缩小，误差容许度亦更趋严格。但就平板显示器(FPD)而言，各技术世代依照制程中所用基板的实体尺寸加以分类。例如，FPD分别于2005、2007及2009年进入第六代(G6)、第八代(G8)及第十代(GlO)，其对应的基板尺寸(毫米X毫米)分别为1500x1800,2160x2460及2880x3080。无论是半导体IC或FPD基板，其光刻制程所面临的挑战均为如何一方面加大产品的尺寸，一方面使产品平价化；但两者的制程却截然不同。IC业界的一个主要挑战，是于直径300毫米的晶圆上形成具有小关键尺寸的特征，其目标为尽可能提高晶体管的安装数量，以使相同大小的芯片具有更佳功能。然而，Fro业界的一个主要挑战是尽可能加大可处理的矩形基板尺寸，因为生产线所能处理的FPD基板愈大，则所能制造的电视或显示器愈大，且成本愈低。为提高效能，一般液晶电视及显示器的设计均采用较为复杂的薄膜晶体管(TFT)，但TFT的关键尺寸目标值仍停留在相同的规格范围内。从某一观点而言，FH)制程的一个主要挑战，是使后续各世代的单位时间产出量均具有合理的成本效益，而其中一项重要的考虑因素是令制程良率达到获利水平，同时维持适当的制程窗口。已知用于制造FPD的光刻技术由制造IC的光刻制程演变而来。FPD基板所用的光刻曝光工具大多为步进式及/或扫描式投影系统，其中从光掩膜至基板的投影比例共有二 比一(缩小)与一比一两种。为将光掩膜图案投影至基板，光掩膜本身便须依可接受的关键尺寸规格制造。FPD的光掩膜制程与半导体IC的光掩膜制程类似，不同之处在于制造半导体IC所用的光掩膜尺寸约为每边150毫米(约6英寸)，而制造FPD所用的光掩膜，其每边尺寸在一实例中可为前述每边尺寸的八倍左右，即每边超过一米。
请参阅图1，图中绘示一用以将光掩膜图案扫描至Fro基板的投影曝光工具已知架构。此架构所用的曝光光源主要为高压短弧汞(Hg)灯。入射的照明光经由反射镜102反射后，依序通过光掩膜104及投影透镜106，最后到达FH)基板108。然而，若欲以图I所示的已知光掩膜式曝光工具架构为新世代的FPD进行光刻制程，必须解决光掩膜尺寸日益加大的问题。以第八代FPD为例，其光掩膜尺寸约为1080毫米X1230毫米，而第八代基板的面积则为其四倍。由于TFT的关键尺寸规格在3微米±10%的范围内，如何在每边超过两米的第八代基板上控制TFT的关键尺寸实乃一大挑战；相较于在直径300毫米的硅晶圆上光刻制印先进IC图案并控制其规格，前者难度更高。FH)业界所须解决的问题是如何以符合成本效益的方式建造出适用于新世代FPD的光掩膜式曝光工具，同时保留可接受的光刻制程能力区限(又称制程窗口)。若欲减少FPD曝光区域内关键尺寸不一致的情形，方法之一是使用多重曝光法，其中标称曝光量由多个依适当比例分配的曝光分量所组成，而每一曝光分量则使用预选波长的照明，并搭配对应的投影透镜以完成扫描及步进。此类曝光工具须包含多于一个投影透镜，但仅配有单一照明光源，其原因在于必须使用以千瓦(KW)计的高输出功率短弧汞灯照明光源。至于选择曝光波长的方式，是于光源处安装适当的滤光镜。在一实例中，此多波长曝光法可降低第八代基板上关键尺寸均一性所可能受到的负面影响，故可使用较平价的透镜及照明设备。在使用多波长曝光法时，必须为光掩膜本身规定较严格的关键尺寸目标值及关键尺寸均一度。在一实例中，TFT光掩膜的关键尺寸误差容许值小于100纳米，此数值远小于光掩膜关键尺寸标称目标值3微米所需的误差容许值。这对于使用现有曝光工具架构的制程方式而言，较易于掌控FPD光刻制程的制程窗口。然而，对FPD光掩膜关键尺寸规格的要求愈严，将使原本即所费不赀的光掩膜组愈加昂贵。在某些情况下，为第八代FH)制作关键光掩膜的成本极高，且备货期甚长。已知方法的另一问题在于，使用大型光掩膜时不易进行瑕疵密度管控。以大型光掩膜进行多重曝光的光刻制程时，即使一开始使用全无瑕疵的光掩膜，最后仍有可能出现有害的瑕疵。若制程有产生瑕疵之虞，不但良率将受到影响，光掩膜成本亦随之提高。图2绘示一用于制造光掩膜的曝光工具的已知架构。在此曝光工具架构中，射向分光镜204的照明光202将局部反射并穿过傅利叶透镜208以照亮空间光调制器(SLM) 206。此成像光经反射后，依序通过傅利叶透镜208、分光镜204、傅利叶滤光镜210及缩小透镜212，最后到达空白光掩膜基板216。光掩膜数据214以电子方式传送至空间光调制器206,从而设定微镜像素。反射光在空白光掩膜基板216上产生亮点，而空白光掩膜基板216上无反射光处则形成暗点。藉由控制及编排反射光，即可将光掩膜数据图案转移至空白光掩膜基板216上。请注意，在此种曝光工具架构中，照明光程经折曲以便垂直射入空间光调制器。此折曲的照明光程与曝光成像路径形成T字形。此类曝光系统除使用高功率的照明光源外，亦须使用具有高缩小比率的投影透镜，藉以提高光掩膜图案写入的准确度与精度。基本上，透镜缩小比率约为100比I。使用具有高缩小比率的投影透镜时，单一空间光调制器芯片所产生的曝光区域甚小。空间光调制器的芯片实体尺寸约为一厘米，经缩小100倍后，空间光调制器的写入区域约为100微米。若欲以此极小的写入区域写完一整片第八代Fro光掩膜，其所需时间甚长。另一已知方法是以多道激光束循序照射空间光调制器。此多道光束由单一照明激光光源经旋转式多面反射镜反射而成。多道照明光束可在特定时间内产生多重曝光，因而提高光掩膜写入速度。在一实例中，以此方法写完一片第八代FPD光掩膜约需20小时。由于写入时间偏长，控制机器并维持其机械及电子运作的成本亦随之增加，进而拉高其FPD光掩膜成品的成本。若将此曝光工具应用于第十代或更新世代的FPD光掩膜，则制造成本恐将更高。为降低制作少量原型时的光掩膜成本，另一已知方法所用的曝光工具架构是以透 明的空间光调制器为光掩膜。此方法是将光掩膜图案读入空间光调制器中，使其显现所需的光掩膜图案，如此一来便不需使用实体光掩膜。换言之，此透明空间光调制器的功能可取代实体光掩膜，从而节省光掩膜成本。就曝光工具的架构而言，此方法基本上与光掩膜式投影系统并无二致。然而，若与实体光掩膜相比，此空间光调制器光掩膜的影像质量较低，不符合FPD制程的图案规格要求。第6，906，779号美国专利(以下简称第’ 779号专利)则揭露另一种制造显示器的已知方法，该方法利用一个滚动条式制程对网状基板进行同步光刻曝光。简言之，第’ 779号专利将光掩膜图案曝光至成卷的基板上。另一种已知的滚动条式光刻制程可参见Se Hyun Ahn等人的论文“用于挠性塑料基板的高速滚动条式纳米压模光刻术(Hight-Speed Rol1-to-RolI)Nanoimprint Lithography on Flexible PlasticSubstrates)” (ffiley-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA, Weinheim, “先进材料(AdvancedMaterials)，，，2008，20，第 2044-2049 页)(以下简称 Ahn 论文)。然而，上述两种已知方法限用预定尺寸的光掩膜，而光掩膜尺寸则实质限制可制造的挠性显示器的大小。第’779号专利及Ahn论文所述已知方法的另一问题在于，若欲达到适当的光刻制印效果，曝光过程中必须将成卷的基板拉平。如此一来，基板表面的平整度将逊于一般液晶电视屏幕所用的硬式玻璃基板。应用此种光掩膜式光刻技术时，焦深(DOF)会因基板表面不平而受限，因此，上述已知方法恐难以形成关键尺寸(CD)为5微米或以下的TFT特征。若欲使TFT显示器的分辨率达一定水平，则TFT光掩膜特征的关键尺寸须为3微米左右。在制造未来世代FPD时所可能面临的上述各种挑战，乃肇因于FPD业界亟须降低成本，而主要动机之一是令新世代产品的制程具有成本效益。光刻技术必须一方面维持产出效率，一方面确保产品良率逐代提升。欲达此目的，必须加大光刻制程的制程窗口，并减少制程瑕疵，以因应日益增大的Fro基板。一如前述，现有曝光工具架构的缺点甚多，其中一主要缺点与光掩膜的使用有关，亦即光掩膜尺寸过大，导致光掩膜的制造不符成本效益。由于光掩膜尺寸势必持续加大方能满足未来世代FPD的需求，此一缺点将愈趋严重。因此，需有一种经改良的成像写入系统，以解决已知工具与方法的诸多问题。

发明内容
本发明关于一种在光刻制程中将光掩膜数据图案施用于基板的系统及方法。在一个实施例中，该方法包含下列步骤提供具有复数个空间光调变器(SLM)成像单元的平行成像写入系统，其中该等SLM成像单元排列成一个或多个平行阵列；接收待写入基版的光掩膜数据图案；处理该光掩膜数据图案，以形成复数个对应于基板不同区域的分区光掩膜数据图案；辨识出基板上一个区域中一个或多个待受对应SLM成像的对象；以及藉由执行多重曝光以将该对象成像于基板的该区域中，而控制该等SLM将该等分区光掩膜数据图案平行写入。在另一实施例中，一种在光刻制程中处理影像数据的系统包含具有复数个空间光调变器(SLM)成像单元的平行成像写入系统，其中该等SLM成像单元排列成一个或多个平行阵列。此系统进一步包含用以控制该等SLM成像单元的控制器，且该控制器包含第一逻辑电路，用以接收待写入基版之光掩膜数据图案；第二逻辑电路，用以处理该光掩膜数据图案以形成复数个对应于基板不同区域的分区光掩膜数据图案；第三逻辑电路，用以辨识出 基板上一个区域中一个或多个待受对应SLM成像的对象；以及第四逻辑电路，用以藉由控制该等SLM将该等分区光掩膜数据图案平行写入，而执行多重曝光以将该对象成像于基板的该区域中。


在一并参阅以下针对本发明多种实施例的详细说明及附图后，当可对本发明的技术特征及优点有更完整的了解。附图中图I绘示一用以将光掩膜图案扫描至平板显示器(FPD)基板的投影曝光工具已知架构。图2绘示一用以制造光掩膜的曝光工具已知架构。图3绘示一根据本发明实施例的数字微镜装置(DMD)范例。图4绘示一根据本发明实施例的DMD投影系统。图5绘示一根据本发明实施例的栅状光阀(GLV)装置，并同时显示其镜面反射状态与衍射状态的范例。图6绘示一根据本发明实施例的小型空间光调制器(SLM)成像单元范例。图7绘示一根据本发明实施例的SLM成像单元平行阵列范例。图8是图7所不SLM成像单兀平行阵列的俯视图。图9右侧绘示如何利用本发明实施例的阵列式成像系统进行局部制程窗口优化，而左侧与之对照者则为一已知单一透镜投影系统。图10绘示本发明实施例中一种将基板局部不平处优化的方法。图11绘示本发明实施例中光掩膜数据结构的一应用方式。图12绘示一根据本发明实施例的平行阵列加总曝光法。图13绘示本发明实施例中一种于成像写入系统内形成冗余度的方法。图14绘示一根据本发明实施例的楔形边界融合法。图15绘示本发明实施例中一种将SLM成像单元排成阵列的方法。图16绘示本发明实施例中一种用以制造挠性显示器的无光掩膜成像写入系统范例。图17绘示一个根据本发明实施例的SLM成像单元。
图18绘示本发明实施例中一种使用SLM成像单元线性阵列的滚动条式无光掩膜光刻法。图19绘示本发明实施例中一种使用SLM成像单元二维阵列的滚动条式无光掩膜光刻法。图20绘示本发明实施例中一种利用无光掩膜光刻法为多种不同尺寸的基板成像的方法。图21绘示本发明实施例中一 种依照基板表面局部状况定位各SLM成像单元的方法。图22绘示本发明实施例中一种侦测像素焦点的方法。图23a至图23c绘示本发明实施例中三种用于实时侦测SLM成像单元焦点的装置范例。图24绘示本发明实施例中一个适用像素加总曝光法的成像图案范例。图25绘示本发明实施例中一种透过像素加总曝光法改善焦深(DOF)的方法。图26a与图26b绘示本发明实施例中利用重叠区域接合相邻成像区的方法。图27a至图27d绘示本发明实施例中选择相邻成像区接合路径的方法。图28a与图28b绘示本发明实施例中接合相邻成像区的一个区块的方法。图29a与图29b绘示本发明实施例中接合相邻成像区的一个区块的其它方法。图30a至图30d绘示本发明实施例中成像一个对象的方法。图31a至图31b绘示本发明实施例中计算评估点累积量的方法。图32绘示本发明实施例中藉由处理一组评估点以成像对象的方法。图33a至图33d绘示本发明实施例中优化对象成像的方法。图34绘示本发明实施例中对光学成像写入系统进行矫正的方法。在本说明书中，相同的组件均使用相同标号。
具体实施例方式本发明提供一种用以在光刻制程中将光掩膜数据图案施用于基板的系统及方法。以下的说明，是为使本领域技术人员得以制作及应用本发明。本文有关特定实施例及应用方式的说明仅供例示之用，本领域技术人员可轻易思及多种修改及组合该范例的方式。本文所述的基本原理亦适用于其它实施例及应用而不悖离本发明的精神与范围。因此，本发明并不限于本文所描述及绘示的范例，而应涵盖符合本文所述原理及技术特征的最大范围。在以下的详细说明中，部分内容的呈现是透过流程图、逻辑方块图，及其它可于计算机系统中执行的信息运算步骤的图标。在本文中，任一程序、计算机可执行的步骤、逻辑方块及流程等，均是由一或多道步骤或指令所组成的自相一致的序列，其目的是为达成预定的结果。该步骤是指实际操控物理量的步骤，而物理量的形式则包含可于计算机系统中储存、转移、结合、比较，及以其它方式操控的电性、磁性或无线电信号。在本文中，该些信号有时以比特、数值、元素、符号、字符、项、号码或类似名称称之。各步骤的执行者可为硬件、软件、固件，或以上各项的组合。本发明的实施例使用以空间光调制器(SLM)为基础的影像投射装置。可供使用的SLM影像投射方式共有两种，一种是透过数字微镜装置(DMD)，另一种则是透过栅状光阀(GLV)装置，两种装置均可以以微机电(MEM)制造法制成。图3绘示一根据本发明实施例的数字微镜装置范例。在此范例中，标号302为单一 DMD芯片，而标号304则为该DMD芯片的放大简化图。若欲将DMD用作空间光调制器，可令DMD中的微镜倾斜至固定角度(大多约为10°或12° )。DMD的微镜镜面对入射照明光的反射性极高。各微镜可由下方的晶体管控制器使其倾斜(如标号306所示)或维持原本位置不变(如标号308所示)。在一实施例中，DMD的间距可为约14微米，而微镜的间距可为约I微米。单一 DMD芯片上的像素数可为1920X1080个微镜像素，此一像素数可与高画质电视(HDTV)的显示器规格兼容。 图4绘示一根据本发明实施例的DMD投影系统。在此范例中，微镜共有三种状态I)倾角约为+10°的“开启”状态402 ；2)未倾斜的“持平”状态404 ;以及3)倾角约为-10°的“关闭”状态406。在图4中，光源408所在位置与DMD形成-20°的角度，当此光源射出光束时，处于“开启”状态(或二进制中的“I”)的微镜将反射该光束，使其直接穿过投影透镜410，因而在显示器基板上形成亮点。至于“持平”状态及“关闭”状态(或二进制中的“O”)的微镜，其反射光束将有所偏斜(其角度分别为约-20°及-40° )，并落在该投影透镜的聚光锥之外。换言之，后两种状态的微镜的反射光并不会穿过投影透镜410，因此，显示器基板上将形成暗点。由于微镜的反射光无法以目视方式分解，可将一组投射出的亮点及暗点依适当比例组合，以形成灰阶。此方法可利用百万种灰色调与色彩，投射出逼真的影像。请注意，来自“持平”状态微镜的较高级数衍射光及来自“关闭”状态微镜的第二级衍射光仍可进入该投影透镜的聚光锥，并产生所不乐见的闪光，进而降低影像对比度。根据本发明的实施例，可利用一精确瞄准及聚焦的高强度照明光源提高像素的衍射效率，藉以将DMD成像写入系统的投影光学设计优化。根据本发明的其它实施例，GLV是另一种投射影像的方法。GLV装置的顶层是一呈线性排列的材料层，又称带状元件(ribbon)，其具有极佳的反射性。在一实施例中，该带状元件的长度可为100至1000微米，宽度可为I至10微米，间距可为O. 5微米。基本上，GLV的成像机构是利用可操控的动态衍射光栅，其作用如同相位调制器。GLV装置可包含一组共六条带状元件，其经交替折曲后便形成动态衍射光栅。图5为一剖视图，显示本发明实施例中一 GLV装置的镜面反射状态及衍射状态范例。当GLV带状元件共面时(如标号502所示)，入射光将产生镜面反射，亦即衍射级数为O。当入射光射至一组交替折曲的带状元件(如标号504所示)时，强烈的I级衍射光及偏弱的O级衍射光将形成衍射图案。若滤除O级衍射光与I级衍射光其中之一，即可产生高对比的反射影像。换言之，若物镜重新捕集所有O级或I级衍射光，将不会形成任何影像。GLV与DMD不同之处在于，GLV视野中所形成的整个影像以逐条扫描方式建构而成，因为线性排列的带状元件光栅可一次形成一条线状衍射影像。可由图I与图2的相关说明得知，为达单位时间的产量要求，必须搭配如已知系统所使用的高功率照明光源。在一范例中使用功率达千瓦范围的高压短弧汞灯，而在另一范例中则使用高功率的准分子激光器。由于使用高功率的照明光源，照明光程须来自远处以减少所产生的热能，且须经折曲以产生适当的照明效果。此一设计将照明系统与SLM成像系统分为两独立单元，且光程与透镜垂直。为突破已知系统与方法的限制，本发明经改良的曝光工具架构避免使用高功率的照明光源。本发明提供一共线 成像系统，其中各成像单元均包含SLM、照明光源、定线光源、电子控制器及成像透镜。此系统若使用低功率的发光二极管(LED)及二极管激光照明光源，其单位时间的曝光处理量较低，但若增加成像单元的数量即可提高单位时间的曝光处理量。使用小型SLM成像单元的一优点在于，可以以该单元构成不同尺寸的阵列以利不同的成像应用。在一应用实例中以超过1000个上述小型SLM成像单元排成阵列，其单位时间的写入处理量高于现有多波长光掩膜式曝光工具架构。图6绘示一根据本发明实施例的小型SLM成像单元范例。在此范例中，该小型SLM成像单兀包含空间光调制器602、一组微镜604、一或多个照明光源606、一或多个定线光源608，及投影透镜610。照明光源606可采用波长小于450纳米的蓝光或近紫外光LED或二极管激光器。定线光源608可采用非光化激光源或LED以便穿透透镜进行对焦及定线调整。投影透镜610可采用缩小比率为5X或IOX的透镜。如图6所示，照明光源606及定线光源608均位于该投影透镜的聚光锥之外。在此实施例中，可使用数值孔径NA为O. 25且解像力约为I微米的市售透镜。较低的NA值可确保较佳焦深(DOF)。在一光刻制程实例中，光阻关键尺寸目标值为I微米，透镜NA值为0.25，则焦深大于5.0微米。分辨率及焦深的计算根据瑞利准则(Rayleigh criterion)最小特征分辨率=kl ( λ /NA)焦深=k2U/NA2)其中kl与k2为制程能力因子，λ为曝光波长。在一使用酚醛树脂化学光阻的光刻制程实例中，kl介于O. 5与O. 7之间，而k2则介于O. 7与O. 9之间。为满足小形状因子的要求，照明光源可为蓝光、近紫外光LED或半导体二极管激光器。另为达到足够的照明强度，本案的一设计实例使用多个照明光源，且该照明光源围绕SLM并靠近SLM表面。SLM可为具有适当光学透镜设计的DMD或GLV。在一范例中，基板处的目标照明强度目标值以有效光化曝光波长计，可达每平方厘米10至100毫瓦。在此曝光工具架构范例中，各小型成像系统的电子控制板外壳均符合一指定的小形状因子。为便于通风及散热，此外壳位于SLM的顶部且远离照明光源。单一小型SLM成像单元的实体尺寸取决于所需的成像效能及可用的市售元件，例如投影透镜、LED或二极管激光照明光源，以及对焦/定线用的二极管激光器，各元件均须有其散热空间。或者亦可使用订制元件，以进一步降低单一 SLM成像单元实体尺寸的形状因子。一订制的SLM成像单元，其二维剖面尺寸可小至5厘米x5厘米左右；以市售现成元件构成的SLM成像单元，其二维剖面尺寸则约为10厘米XlO厘米。就第十代Fro制程而言，典型的基板尺寸为2880毫米x3130毫米。若使用小型SLM成像单元，则整个系统可能包含数百个排列成平行阵列的小型SLM成像单元。图7绘示一根据本发明实施例的SLM成像单元平行阵列范例。在此范例中由600至2400个SLM成像单元平行阵列(702、704、706、708等)同时进行成像写入，且各平行阵列可包含复数个SLM成像单元。根据本发明的实施例，在计算单位时间的曝光处理量时，可以以一 SLM光掩膜写入系统的已知单位时间处理量实例(例如以1300毫米X1500毫米的光掩膜曝光20小时)作为计算起始点。单位时间处理量取决于基板所在平面的照明强度。在本范例中，若照明强度为每平方厘米50毫瓦(LED或二极管激光光源均可提供此照明强度)，标称曝光能量为30毫焦耳/平方厘米-秒，则曝光时间为约O. 6秒。在另一范例中，曝光工具采用高功率照明光源，因此基板处的照明强度为每平方厘米至少200毫瓦；此光掩膜式步进/扫描系统的单位时间处理量约为每小时50片第八代FPD基板。在一范例中，若将高功率与低功率照明光源同时纳入考虑，则单位时间预估处理量为每小时25至100片基板，视各平行阵列中的SLM成像单元密度而定。此一阵列式平行曝光架构的经济性具有竞争优势。图8是图7所示SLM成像单元平行阵列的俯视图。在此范例中，各行或各列可分别代表一 SLM成像单元平行阵列，且各平行阵列可包含复数个SLM成像单元802。光刻制程的良率与制程窗口息息相关。制程窗口在此是指相互搭配且可制印出符合规格的特征关键尺寸的焦点设定范围及曝光量设定范围。换言之，制程窗口愈有弹性，则其容许的失焦设定值及/或曝光量设定值愈为宽松。较大的制程窗口有助于提高产品良率。然而，随着基板尺寸逐代加大，光刻制程的制程窗口则愈变愈小，主要原因在于较大、较薄的基板材料也较容易弯曲及垂陷。为解决此一问题，必须严格规范基板材料的厚度及表面均匀度。就光掩膜式曝光工具而言，若曝光区域单边大于约两米，不仅需耗费极大成本方可维持全区的均匀度及焦点控制，在技术上亦有其困难度。曝光工具须能执行焦点及照明的局部及全面优化，方可落实制程窗口的设定值。图8所示的平行阵列曝光系统即可解决上述问题，因为各小型SLM成像单元均可局部优化，以便在其个别曝光区域内产生最佳的照明及对焦效果。如此一来便可确保各SLM成像单元的曝光区域均有较佳的制程窗口，而各SLM成像单元的优化则可改善整体的制程窗P。图9是对比已知单一透镜投影系统的制程窗口与本发明实施例中阵列式成像系统的局部优化制程窗口。图9左侧的已知单一透镜投影系统902必须调整至如点线所示的折衷焦平面904。图中实线906代表基板表面的实际剖面形状，双箭头线段908代表单一透镜为图案成像时的最佳焦点设定范围，双圆头线段910代表各成像透镜所对应的基板表面剖面形状最大变化范围，而两条点虚线则分别代表焦点范围的上下限。如图9所示，对已知单一透镜投影系统而言，图中大尺寸基板的弯曲幅度可能已超出透镜的对焦范围，且焦点设定范围的中心点可能仅勉强适用于基板弯曲剖面的峰部及谷部，因而限缩整体制程窗口。图9右侧所示的改良式投影系统则使用排成阵列状的成像单元，其中成像单元912的焦点914可为个别成像区而单独调整，因此，各焦点设定范围(如双圆头线段916所示)均适当的位于焦点控制的上下限范围内。除可微调各成像区的焦点外，各成像单元亦可调整其照明，使照明均匀度优于单一透镜系统调整照明后的效果。是以，使用阵列式的成像单元系统可提供较佳的制程窗口。图10绘示本发明实施例中一种将基板局部不平处优化的方法。在此范例中已侦测出基板表面形状不平的区域，如标号1002所示。一微调式的优化方法是将一焦点平均程序应用于一 SLM成像单元所对应的局部不平整曝光区域以及该SLM成像单元附近的SLM成 像单元所对应的区域。该不平整区域附近可纳入此平均程序的成像单元愈多，则整体优化的效果愈佳。本领域技术人员当知，本发明的成像系统亦可利用其它平均技术以提高整片基板上的影像均匀度。
在一实施例中，以薄膜晶体管(TFT)为基础的LCD显示器使用以下所述的光掩膜数据格式。请注意，虽可利用阶层式流数据格式GDSII将光掩膜数据交予制造业者，但此种光掩膜数据格式可能不太适用于本案的平行SLM成像系统。若欲将阶层式的光掩膜数据扁平化，可使用市售的CAD软件程序，但光掩膜数据在扁平化的后，尚须进一步处理。本案的阵列式平行成像写入系统若搭配适当的光掩膜数据结构，将可形成高质量的影像。就本案的阵列式平行成像写入系统而言，光掩膜数据结构经扁平化之后，尚需分割为预定大小的区块，方可适当或均匀传送至各SLM成像单元。光掩膜数据结构内的信息不但指示各光掩膜数据区决相对于其对应成像单元的放置位置，亦指示横跨多个成像单元的特征应如何分割。若欲辨识数据放置位置是否经过微调，可检视相邻成像单元所对应的相邻光掩膜数据区块的相关光掩膜数据结构。
图11绘示本发明实施例中光掩膜数据结构的一应用方式。在此范例中，先将一包含多层光掩膜数据实例1102的阶层式光掩膜数据叙述扁平化，使其形成扁平化光掩膜数据1104。然后将此扁平化光掩膜数据1104分割为多个分区光掩膜数据图案，其中一分区光掩膜数据图案在图中以阴影区域1106表示。此阴影区域1106亦出现在图11下方以点线划分的九宫格中，成为其正中央的方块。相邻成像单元之间须有足够的光掩膜图案重叠部分(即图中的水平及垂直长条部分1108)，方可确保边界周围的图案能均匀融合。九宫格中的每一方块分别代表即将由一或多个SLM成像单元成像的一分区光掩膜数据图案。根据本发明的实施例，分区光掩膜数据包含第一组辨识元及第二组辨识元，其中第一组辨识元是用于辨识一 SLM成像单元中微镜像素过多的状态(run-in conditions)，而第二组辨识元则用于辨识一 SLM成像单元中微镜像素不足的状态(run-out conditions)。若两SLM成像单元间的区域出现过多像素，即为微镜像素过多的状态；若两SLM成像单元间的区域出现像素不足现象，则为微镜像素不足的状态。各分区光掩膜数据图案传送至对应的SLM成像单元进行处理，再由各SLM成像单元将相关的分区光掩膜数据图案写入预定的重叠区域。各SLM成像单元在写入时均以相邻的SLM成像单元为参考依据，以确保影像融合度及均匀度均符合设计准则。分区光掩膜数据图案可经优化以便进行平行加总曝光，进而提高特征关键尺寸的一致性。使用平行加总曝光法(parallel voting exposure)可降低不利于关键尺寸一致性的各种制程变量。进行加总曝光时，若微镜像素的曝光数足够，可去除因使用二极管激光器而产生的高斯斑点。图12绘示一根据本发明实施例的平行阵列加总曝光法。此方法先将光掩膜数据逐行送至各SLM成像单元，再依序照亮对应于各行光掩膜数据的成行微镜像素，其间是从各行微镜像素的一端开始，次第照亮至另一端。在一范例中，此方法是从方块1201开始，先照亮其最下方的一行微镜像素；然后移至方块1202，照亮其倒数第二行微镜像素；接着在方块1203中，照亮其倒数第三行微镜像素。此方法接续处理方块1204、1205、1206及1207，并照亮其对应行的微镜像素，然后进入方块1208，照亮此范例中的最后一行微镜像素(即方块1208最上方的一行微镜像素)。此一逐行照亮微镜像素的程序将周而复始以完成对应的曝光动作，进而将图案写入基板。由于照亮微镜的速度甚快，特征图案可经由快速的逐行照亮程序多次曝光，直到达到标称曝光量为止。质言之，此一图案写入程序是由复数个微镜像素的个别曝光加总而成。可利用相同的加总曝光程序，并以相互协调的速度及方向移动基板平台，从而完成整片基板的写入作业。
图12所示的逐行循环方式仅为一范例，若欲使各成像单元依序完成平行加总曝光中的局部或细部曝光，亦可采用其它循环方式。在其它实施例中，亦可以以列或斜向的行/列为单位，循序进行，以有效完成平行加总曝光。此外亦可发展出其它加总方式，例如由两相邻SLM成像单元交错进行逐行照亮的程序，或同时以多个数据行为起始行，分别沿多个方向进行，藉此提高光刻制印的效能，但可能尚需搭配平台的进一步移动。若在大量生产的情况下使用阵列式平行曝光法，可内建一定的冗余度或容错度以防止制程中断。换言之，曝光控制例程一旦侦测出某一 SLM成像单元故障，将关闭故障的成像单元，并将其光掩膜数据重新分配至一或多个相邻的成像单元，以便由该相邻的成像单元完成曝光任务，最后再卸除完成曝光的基板。此一曝光修正程序将持续进行，直到整批基板完成曝光为止。而整个流程亦将持续进行，直到成像效能及单位时间处理量均达到可接受的水平为止。图13绘示本发明实施例中一种于成像写入系统内形成冗余度的方法。在此范例中，成像单元212—经发现故障，随即关闭。在相邻的八个成像单元中，可择一取代成像单元212。在此情况下，原本由成像单元212负责的区域须待其它区域曝光完毕后才完成写入。若因基板弯曲或垂陷导致两相邻SLM成像单元成像扭曲，该两SLM成像单元之间将形成微尺度的不匹配边界(局部与局部之间)。此不匹配边界在图14中以标号1402表示，其中数据图案有部分超出框线区域外，此时重叠区域内的图案融合便需优化。图14绘示一根据本发明实施例的楔形边界融合法。如图14所示，此方法开启位于所选边界末端1404的微镜像素，而此边界末端1404则与相邻的成像单元写入区域1406重叠，以使两区相互匹配。本领域技术人员应可了解，亦可以以其它方式选择性开启所需位置的微镜像素，藉此达成边界融合的目的。根据本发明的某些实施例，若以交替或互补的方式开启相邻重叠边界间的选定微镜像素，亦可达融合的效果。根据本发明的其它实施例，若在进行逐行照亮的加总曝光程序时，搭配开启选定位置的像素，则其融合效果更佳。此外，为使本案的阵列式平行成像系统达到预定的定线精确度，本案的方法将定线程序依序分为多个精确度等级。第一定线等级强调整体的定线准确度，而次一定线等级则将目标缩小至中阶精准度。本案的方法即利用此一由下而上的程序，达成所需等级的精确度。在一范例中共分三种精确度等级单元透镜的放置、透镜中心的微调，以及微镜成像数据的操控。图15绘示本发明实施例中一种将SLM成像单元排成阵列的方法。此方法可将复数个SLM成像单元1502的整体放置准确度控制在数毫米的范围内。然后再以电子方式调整各SLM成像单元中投影透镜总成的位置，使其达到微米等级的精确度。欲达此一目的，可利用氦氖激光器(或其它非光化定线光源)将透镜中心对准平台上的已知参考位置。最后再控制微镜，使其达到纳米等级的定线精确度。根据本发明的实施例，曝光定线程序可包含下列步骤(I)利用平台上的已知参考位置，校准阵列中各SLM成像单元的透镜中心。如此一来便可参照实体透镜阵列，建立一组数学阵列格点。(2)在写入第一光掩膜层时，由于基板上尚未印出任何定线记号,基板以机械方式定线，且主要依赖平台的精确度。(3)基板经由先前的光掩膜层取得遍布基板的定线记号，而此定线记号可由对应的SLM成像单元侦得。如此一来便可参照基板上的实际影像位置，建立一格点图。(4)比较两格点图(SLM成像单元本身的格点图以及从基板测得的光刻制印定线记号格点图)，进而建立可引导平台移动的格点图配对数学模型。(5)在一范例中针对第十代基板建构一包含2400个SLM成像单元的阵列，而平台的最大水平(X)或垂直(Y)移动距离约为120毫米，此移动距离亦纳入格点图配对的计算中。请注意，此平台移动距离甚短，因此相较于光掩膜式曝光工具在为第十代基板成像时，其平台的移动距离须达基板的全宽及全长，本案的方法具有技术上的优势。由于第十代基板重量可观，若能缩短平台负重移动的距离，将可提高系统运作的精确度。 (6)为微调至次微米等级的定线精确度，本案的方法将修正因子内建于传送至对应成像单元的光掩膜数据中。换言之，各成像单元的修正因子可能互不相同，需视各成像单元在基板上成像的相对位置而定。此外，由于各基板的弯曲状况不同，修正因子也可能随基板而变化。各基板的弯曲状况可于曝光前先行侦得。图16绘示本发明实施例中一种制造挠性显示器的无光掩膜成像写入系统范例。如图16所示，无光掩膜成像写入系统1600系由一个或多个SLM成像单元阵列所组成，其中单一 SLM成像单元以标号1602表示。该一个或多个SLM成像单元阵列可依特定应用的需要，形成特定形状，如圆形。在另一个实施例中，该无光掩膜成像写入系统可用于制造非挠性显示器。图17绘示一个根据本发明实施例的SLM成像单元。该SLM成像单元包含蓝光及红光二极管激光器1702、孔口 1704、透镜1706、球面镜1708、安装于印刷电路板1712上的DMD1710、光束收集装置(beam dump) 1714、分光镜1716、CCD摄影机1718以及透镜总成1720。蓝光及红光二极管激光器1702进一步包含一个红光激光器二极管(非光化性)1722及四个蓝光激光器二极管(光化性)1723、1724、1725与1726。该激光器二极管的排列方式可如图17所示。位于中央的红光激光器二极管属于非光化性，主要在初始焦点设定时用于定线或瞄准，至于四个属于光化性的蓝光激光器二极管则用于曝光。该激光器二极管的数量及排列方式，亦可视激光器二极管的封装大小而采用不同设计，只要其照明强度均匀即可。在另一范例中，亦可利用光纤束传输该光化照明。在此情况下，各激光器二极管照射于光纤束的一端，再由光纤将光化光线传送至光纤束的另一端出光。在其它实施例中，亦可以LED取代二极管激光器。若采用此设计，可将多个蓝光LED紧密靠拢以提供均匀的照明强度，另将多个红光LED分别置于可供定线及初始对焦的位置。在此范例中，蓝光及红光二极管激光器1702所发出的光线依序穿过孔口 1704及透镜1706，然后照射至球面镜1708，再由球面镜1708反射至DMD1710。该DMD可利用其不同状态的微镜，将光线直接反射至光束收集装置1714，抑或使光线经由透镜总成1720而照射于基板。形成于基板上的影像将向上反射，穿过透镜1720与分光镜1716，最后到达CXD摄影机1718。图18绘示本发明实施例中一种使用SLM成像单元线性阵列的滚动条式无光掩膜光刻法。在此范例中，SLM成像单元1802排成单一线性阵列，如图18所示。基板1804可受到控制，沿基板移动方向(X方向)移动，而SLM成像单元1802的线性阵列则可受到控制，于基板1804所在的平面上，沿着垂直于该基板移动方向的方向(Y方向)来回移动。可调整该SLM成像单元线性阵列的曝光，使其随着基板卷动而同步处理基板1804的特定区域。如此一来便可控制该SLM成像单元线性阵列，使其为大于该SLM成像单元线性阵列的基板成像。图18所示的成像写入系统不但可控制该SLM成像单元，使其沿基板移动方向移动，亦可使其垂直于基板移动方向而移动，故可突破第’779号专利及Ahn论文所述已知方法对实体光掩膜尺寸的限制。图19绘示本发明实施例中一种使用SLM成像单元二维阵列的滚动条式无光掩膜光刻法。图19以俯视方式绘示SLM成像单元二维阵列1902，其中每一圆圈代表一个SLM成像单元。类似于图18所示的范例，图19中的基板1904可受到控制沿X方向移动，而SLM成像单元二维阵列1902则可受到控制，于基板1904所在的平面上，沿Y方向往复移动。可调整该SLM成像单元二维阵列的曝光，使其随着基板卷动而同步处理基板1904的特定区域，如此一来便可控制该SLM成像单元二维阵列，使其为大于该SLM成像单元二维阵列的基板 成像。因此，图19所示的成像写入系统可突破第’ 779号专利及Ahn论文所述已知方法对实体光掩膜尺寸的限制。请注意，在某些实施例中，该SLM成像单元二维阵列可以以交错或非交错的方式排列。图20绘示本发明实施例中一种利用无光掩膜光刻法为多种不同尺寸的基板成像的方法。与图19所示的方法类似，图20中的成像写入系统亦使用一个SLM成像单元二维阵列2002。SLM成像单元二维阵列2002可受到控制，自动连续接收并处理成像数据，因此，此成像写入系统若以无缝方式加载不同的TFT光掩膜数据，便可切换不同的基板设计；相较之下，第’779号专利及Ahn论文所述的已知方法则须停止运作以便更换不同光掩膜。在图20所示范例中，基板包含不同尺寸的基板设计，如标号2006、2008、2010、2012及2014所示，而当基板卷动时，SLM成像单元二维阵列2002可实时处理该不同尺寸的基板设计。图21绘示本发明实施例中一种依照基板表面局部状况定位各SLM成像单元的方法。此范例的方法于曝光过程中检视基板表面2104的不平整度，并据此调整SLM成像单元线性阵列2102。图21以夸大方式显示基板2104的不平整度，藉此突显本方法将各SLM成像单元调整至最佳高度的优点。透过调整各SLM成像单元的最佳高度，自动调焦时便可将焦点调整至预定分辨率关键尺寸I至5微米所需的焦深范围内。本方法的细节容后述。在一个范例中，为光刻制印以TFT为基础的太阳能板(PV panel)，最小特征关键尺寸可能超过50微米。在此光刻制印分辨率范围内，往往将喷墨印刷法视为一个成本较低的选择。但喷墨印刷法的一个主要缺点在于，墨水雾滴有可能造成瑕疵，此为小滴墨水流的副作用。喷墨印刷法原本即不如光刻制程干净，或许可用于光刻制印光掩膜特征，但不宜以此形成电路驱动线组件；喷墨印刷法主要适用于制印非电路驱动线的信息读取。以滚动条光刻制印法制造主动式TFT组件时，尺寸可缩放的SLM成像单元阵列由于组件良率较高，仍为较佳的无光掩膜式光刻技术方案。此方法透过放大投影完成无光掩膜式成像；详言之，SLM成像单元的曝光透镜并非缩小物镜而是放大物镜，此放大物镜可受到控制，将产品特征尺寸从25微米放大至数百微米。为能在未必绝对平整的基板各处维持最佳对焦状态，方法之一是于曝光过程中监视并调整SLM成像单元的焦点。图22绘示本发明实施例中一种侦测像素焦点的方法。若欲监视焦点，可利用可穿透透镜的监视摄影机截取曝光中的影像，然后分析所截取的明暗像素影像，并与预期的曝光图案比较，以取得失焦程度的一个相对度量。图22所示范例为一对明暗像素(2202与2204)及其准焦(2206与2208)与失焦状态(2210)。就明暗交界处的过渡图案而言，该对准焦的明暗像素呈现对比度相对较大的过渡图案，而该对失焦的明暗像素则呈现模糊的过渡图案，其中模糊过渡的程度可以以测绘方式对应于失焦的程度。在其它范例中，可监视并分析影像中的空间频率。由于对焦误差优先降低较高的空间频率，在截取影像后，仅需比较影像中高频成分的损失量即可评估失焦的程度。另一个方法监视并分析一组明暗图案的影像对比度，其中使用最佳焦点设定的影像具有最高对比度，而对比度的损失则对应于失焦的程度。
上述方法虽可有效监视对焦误差的大小，但却无法指明误差的方向。为解决此问题，本发明的系统可于软件控制下，在以目标焦点为中心的一个范围内不断微幅变化焦点位置，同时更新目标焦点所在位置，以维持最佳对焦状态。仅需在所述范围两端的误差之间取得平衡，即可灵敏调整至最佳对焦状态，但最好避免故意使曝光影像失焦。欲达此目的，可以受控方式扰动摄影机的焦点，但不改变曝光影像的焦点；例如，若使用可穿透透镜的监视摄影机，则可改变摄影机与物镜间的有效光程。就一阶近似而言，改变透镜在摄影机侧的焦距(图中的f2)与同比例改变fl的效果相同。欲使焦点产生此变化，可将摄影机前后振动、或利用一个振动的反射镜反射影像，或者如图23a所示，使光线通过一个转盘，其中该转盘具有复数个厚度及/或折射率不同的扇形部分，以使有效光程产生所需的变化。上述转盘即图式中的第一光程差(OPD)调制器2316及第二 (PD调制器2326。此外，亦可利用一个附有反射镜的圆盘反射影像，其中该圆盘具有复数个不同高度的扇形部分。图23a绘示本发明实施例中一种可实时侦测SLM成像单元焦点的装置范例。如图23a所示，该装置包含成像光源2302、分光镜2304、物镜2306，以及物镜2306的外壳2308。成像光源2302的一个范例如图17所示，包含组件1702至1714。该装置亦包含第一摄影传感器2310 (以下亦简称摄影机或传感器)、第一马达2312、第一折射盘2314及第一 OPD调制器2316。第一 OPD调制器2316可由一圆形光学装置2317所形成，该圆形光学装置2317可具有复数个扇形部分(如标号2318所示)。各扇形部分以具有不同折射率的材料制成，或者以具有相同折射率但不同厚度的材料制成，其中该不同厚度可形成光程差。另一种判定焦点调整方向的方法是利用两台摄影机以不同的光程长度截取影像，如图23b与图23c所示。图23b与图23c绘示本发明实施例中另两种可实时侦测SLM成像单元焦点的装置范例。除图23a所示组件外，此两装置范例尚包含第二摄影传感器2322(以下亦简称摄影机或传感器)及第二 OPD调制器2326。图23c尚包含第三OPD调制器2330。第二与第三(PD调制器2326、2330的构造可与第一 (PD调制器2316类似。使用该两个摄影传感器2310与2322时，可对应设置该两个具有不同折射率的OPD调制器2316与2326以决定焦点调整方向。在另一实施例中，该两个不同(PD调制器2316与2326的实施方式仅将对应的摄影机2310与2322设于不同距离处。图23b与图23c所示的范例分别检查第一摄影传感器与第二摄影传感器的影像，藉以比较并分析焦点调整方向，然后调整焦点设定，以使两个摄影传感器所测得的失焦程度相等，如此一来便可确保最佳对焦状态由两个摄影传感器间的一个光程差决定。第一及第二摄影传感器透过互补的焦点偏移量观测基板，以决定目标焦点的方向。另一各方法则不以上下移动物镜的方式调整焦点，而将第三OPD调制器2330置于物镜2306的外壳2308上方，进而透过改变有效光程长度的方式调整焦点。
焦点的实时监视与调整包含下列步骤I)将基板表面与物镜的间距设定在对焦范围内。2)首先，以非光化照明成像并截取此影像，此步骤不会对曝光用的感光材料造成任何破坏。换言之，利用非光化照明设定初始焦点，然后配合调整物镜，以达最佳对焦状态。3)曝光平台一旦开始沿基板的移动方向(X方向)移动，即开始光化曝光。4)在光化照明下监视所截取的影像，并配合调整物镜。5)请注意，每次调整焦点的动作以上一个曝光位置的最佳曝光状态为依据，但却用于下一个曝光位置。
6)根据Π与f2的光程差量测值，决定物镜的调焦幅度。一如前述，可在曝光过程中利用一台或多台摄影机实时监控影像的写入。透过微镜像素加总曝光法，每一个影像图案均由多个DMD微镜像素曝光而成。此曝光法在初始曝光阶段原本即具有较大的对焦误差裕度，因为每一个微镜像素所提供的曝光仅为所需总曝光能量之一小部分；而后在进行像素加总曝光时，尚可实时调整各SLM成像单元的焦点。在写入由暗区包围的独立“孔状”图案(如图24所示)或由亮区包围的独立“岛状”图案时，此对焦误差裕度尤为重要，其原因在于上述两种特征图案在扰动焦点设定的过程中缺少影像的变化，故不易于初始阶段设定其最佳对焦状态，须待多次曝光后方可决定其最佳对焦状态。在另一个范例中，前述的自动对焦机构可用于“焦点加总曝光”以扩大整体焦深。图25绘示本发明实施例中一种透过像素加总曝光法改善焦深的方法。在图25所示范例中，可在像素加总曝光过程中动态调整最佳曝光设定，如此一来便可透过焦深范围内的不同最佳对焦状态完成像素加总曝光。经由此方式，最终的影像图案利用多种焦点设定2502共同曝光而成，而该焦点设定2502亦将扩大整体的最终焦深2504。图26a与图26b绘示本发明实施例中利用重叠区域接合相邻成像区的方法。图26a显示两相邻成像区2602、2606及其对应的SLM2604、2608。两相邻成像区2602与2606间的区域定义为重叠区域2610。SLM 2604的成像范围可跨越理论边界2612并延伸至成像区2606内的使用者自订边界2614(虚线)，而SLM 2608的成像范围同样可跨越理论边界2612并延伸至成像区2602内的另一个使用者自订边界2616 (虚线)。由于重叠区域2610同时涵盖在SLM 2604与2608的成像范围内，此方法可利用该两个相邻成像区中的某一区补偿另一个区的不一致性，例如位置上的不匹配或曝光量的差异。图26b显示另两个相邻成像区2622、2626及其对应的SLM 2624、2628。在此范例中，该两个SLM及其对应的成像区均水平设置，而非如图26a所示的垂直设置。图26a与图26b中重叠区域的走向虽然不同，但均可应用类似的技术。在其它实施例中，水平重叠区域的处理方式亦可与垂直重叠区域不同。与图26a类似，两相邻成像区2622、2626间的区域定义为重叠区域2630，其中SLM 2624的成像范围可跨越理论边界2632并延伸至成像区2626内的使用者自订边界2634 (虚线)，而SLM 2628的成像范围同样可跨越理论边界2632并延伸至成像区2622内的另一使用者自订边界2636(虚线)。若欲在重叠区域2630内成像，可令两个SLM 2624及2628的成像强度朝彼此递减。折线2638与折线2639(虚线)分别概略显示SLM 2624与2628的成像强度。在重叠区域2630中，SLM 2624的强度从完整强度渐变至零，而SLM 2628的强度则从零渐变至完整强度。请注意，在此范例中，若理论边界实质对齐成像区的实际渐变段(例如两者的距离在50纳米以内)，则可产生良好的成像效果。然而，若理论边界并未实质对齐成像区的实际渐变段(例如渐变段落在某些狭窄结构中或落在结构的边缘)，则成像效果甚差。欲解决此问题，可采用图28与图29所示的方法，容后述。图27a至图27d绘示本发明实施例中选择相邻成像区接合路径的方法。在许多应用(如平板显示器及集成电路的制程)中，结构2702与其间的间隙通常尺寸互异，且其中尺寸较小者大多较为关键。在以下说明中虽以大型结构2702搭配小型间隙为例，但本领域技术人员应可了解，以大型间隙分隔小型结构的设计亦适用本文所述的技术。若在重叠区域内选择一条行经任意位置的接合路径，可能产生若干问题，如图27a所示。在图27a所示范例中，线段A’ B’ 2704及线段C’ D’ 2706是于未对结构进行详细分析的情况下所任选的接合路径。该两个接合路径因过于接近结构2702的边缘，有可能导致误差(例如边缘分辨率)和/或增加接合路径A’ B’ 2704及C’ D’ 2706的相关处理时间及数据处理量。取而代之，规定接合路径的较佳方式如图27b所示，其中接合路径由线段AB 2708、BC 2710、⑶ 2712、DE 2714及EF 2716组成。该线段均穿过结构2702的中央(或较宽)区域，尽量避免靠近结构边缘，且均直接越过狭窄的间隙(如线段BC 2710)。如此一来既可减少误差，亦可减少与贯穿结构2702的接合路径相关的处理时间及数据处理量。请参阅图27c，在产生穿过不同结构2720与2722的接合路径时，应避免图标的两种状况，其中线段E’ F’ 2724通过极为狭窄的结构2722(或细线条)，而线段G’ H’ 2726则斜向贯穿结构2720与2722。线段E’ F，2724与G’ H’ 2726均留下极为困难的形状与边缘，不利后续处理。在某些情况下，该线段亦大幅改变结构的宽度，因而导致误差，而处理上述困难形状与结构所需的运算时间及数据量亦随之增加。产生接合路径的一个较佳方式如图27d所示，其中线段I-J-K-L2728以干净利落的方式穿过结构2720与2722，如此一来不但可减少误差，亦可减少图27d所示接合路径在处理过程中所需的运算时间及数据量。请注意，以下将导入两个成本函数以解决图27a与图27c的相关问题，其中第一成本函数关于接合路径接近结构边缘的情形，而第二成本函数则关于接合路径所穿过的结构的宽度。此外亦请注意，当目视影像处理产物时，直线往往比非直线更容易为肉眼所察觉。本文亦说明产生接合路径的其它方法。由于本文所揭露的光学成像写入系统系无光掩膜的方式进行成像处理，接合路径可以以随机方式穿过重叠区域，这是使用固定式光掩膜与透镜的已知成像系统所无法实现的。在选择接合路径时，若使其通过大而简单的图型与间隙，将可减少因相邻成像区不匹配所造成的可测得的影响；若欲使其残余的影响不易为肉眼察觉，宜选择随机绕行的接合路径。图28a与图28b绘示本发明实施例中接合相邻成像区的一个区块的方法。详言之，图28a绘示一种产生水平接合路径(如图27b中的线段BC、DE及图27d中的线段JK)的方法。在图28a所示范例中，接合路径2804穿越两个相邻SLM间的重叠区域2802。重叠区域2802由一个高成本函数2806所包围，以免接合路径超出该重叠区域外。重叠区域的宽度可为两个SLM间距的十分之一。在一个实施例中，此宽度约为8毫米。此外，接合路径基本上以两个相邻SLM其成像区之间的理论边界2808为中心。如图28a所示，此方法产生一个模拟水平线段的随机接合路径2804，该随机接合路径可为一组上下折曲且由一端延伸至另一端的斜线段。在某些实施例中，各斜线段均有其对应的角度(相对于图中未示的垂直轴)，且各斜线段的角度可互不相同。在某些实施例中，为求简单起见，可使用30度的角度(相对于图中未示的垂直轴)。在其它实施例中亦可使用由使用者自订的角度，如45度、60度或其它角度。斜线段的走向相互交错(亦即上下交错)，至于斜线段的长度则以随机数产生器随机产生。举例而言，该随机数产生器可使用如图28b所示的指数分布函数。根据图28b，接合路径中斜线段的长度系呈指数分布，其中该指数分布由一个平均长度加以定义。利用此指数分布函数及一个随机数产生器，即可产生图28a中不同长度的斜线段。在一个范例中，该平均长度的数值可为使用者自订的参数，如150微米。在另一个范例中，斜线段的角度亦可为使用者自订的参数，如30度。请注意，本方法可根据来自高成本函数2806的输入数据，将指数分布截断，以免斜线段穿越重叠区域的边界。请注意，产生接合路径的目的并非连接两点，而是产生一个人为因素较少的影像，此与若干选路算法的目的不同。此外，由于重叠区域内并无任何可阻止接合路径从一端延伸至另一端的结构，上述产生接合路径的方法并不需为了防止路线遭阻挡而有向后或回溯的动作，此又与若干选路算法不同。再者，接合路径的目的并非连接一对起点与终点，因此可随机选择起点，或选择可产生最小成本路径的一点为起点。图29a与图29b绘示本发明实施例中接合相邻成像区的一个区块的其它方法。与图28a类似，图29a绘示一种产生随机接合路径2902的方法，其中随机接合路径2902仿真一条垂直线段，且该垂直线段以两个相邻成像区之间的理论边界2904为中心。随机接合路径2902可为一组由边界线2906所包围的斜线段。在某些实施例中，该斜线段的方向相互交错(亦即左右交错)，且斜线段的长度以随机数产生器随机产生。举例而言，该随机数产生器可使用如图28b所示的指数分布函数。图29b绘示本发明实施例中一种计算各斜线段相关成本的方法。图29b将接合路径2902的一部分以粗黑线显示为线段2908，此线段2908利用网格2910产生。在一个范例中,本方法沿着接合路径所可能经过的格点,逐一计算各格点的相关成本函数。详言之,本方法根据一组成本函数，于各格点评估其进行下一步的所有可能选择，并以可产生最低成本路径的一点为接合路径的下一点。在此以图29b接合路径最下方的斜线段为例，说明如何透过一系列梯阶2912计算其成本，其中水平方向的每一步以Λ X表示，而垂直方向的每一步则以Ay表示(2914)。此计算程序将反复进行，以求得多条可能成本路径的前缘。本方法将此前缘持续推进，直到其触及重叠区域的另一端为止，然后便可选择最低成本路径为接合路径。在建构接合路径时，须评估一组成本函数，并根据其计算结果决定整体最低的成本路径。在一个实施例中，沿接合路径移动若干长度的成本以下式表示Cost = / CrefX | (D+Dmin) /Dref Λ pdx其中Cref是在参考距离处每单位长度的成本；D是一个距离量测值，容后述；Dmin是一个可防止此成本函数产生无限解的最小常数；Dref是一个参考距离；p是一个指数因 子；dx是沿X方向(水平移动，如路径2912的水平梯阶)的渐变量。请注意，若为垂直移动，如路径2912的垂直梯阶，则以垂直渐变量dy取代dx。在一个范例中，D代表量测至第28a或29a中随机路线的距离，参数Cref =每单位长度10单位，参数Dref = 100微米，参数Dmin = O微米,参数p = 2,藉此计算远离该随机路线的距离的相关成本。选用正指数P，代表接合路径偏离随机路线时成本增加，故可驱使接合路径接近随机路线。在另一范例中，D代表候选接合路径所行经的图案或间隙的宽度，参数Cref =每单位长度10单位，参数Dref = 50微米,参数Dmin = 10微米,参数p = -2,以此计算接合路径贯穿一狭窄图案的成本。在另一个范例中，D代表候选接合路径与最近的图案边缘的距离，参数Cref =每单位长度10单位，参数Dref = 5微米,参数Dmin = I微米,参数p = _2，以此计算接合路径靠近边缘时的成本。在考虑上述各种情况的成本后，本方法可避免接合路径穿过狭窄图案或靠近边缘。请注意，在选择Dref的数值时，基本上应确保接合路径能穿过图案，而在选择Dmin的数值时,基本上可采用Dref十分之一左右的数值。Dmin亦可与栅格大小同数量级，例如5微米。若在上述成本项中选用负指数P，代表图案宽度递减时或接合路径至图案边缘的距离递减时，成本将逆向增加，如此一来便可驱使接合路径通过宽图案或宽间隙的中间部位。在另一个范例中，成本与网格2910的单位增量有关，例如可将单位距离的成本设 为I。此成本项与接合路径的长度成正比，可避免接合路径往复移动。在另一个范例中，接合路径每次转向的相关成本为O. 5，计算此成本有助于减少接合路径沿随机路线的斜线段延伸时所产生的梯阶数量(如标号2912所示)。图30a至图30d绘示本发明实施例中成像一个对象的方法。在图30a的方法实例中，以方块3002为起始，进入方块3004的步骤，沿一个待成像对象边缘选择评估点。图30b绘示沿一个对象边缘选择评估点的范例。如图30b所示,梯形代表待成像的对象3022。选取评估点(黑点)3024，用以监控对象3022边缘处的曝光。对象3022的位置以像素格点3026定义，像素格点3026中的每一个方格3028代表一个像素。可建立一个数据结构用以储存各评估点的信息，包含各评估点于像素格点的位置、边缘相对于像素格点的角度、一个评估点在曝光范围(亦即评估点已接受曝光的次数)内的次数，以及此评估点至今累积的曝光量。在本发明实施例中，任二评估点3024间的距离小于一个像素的一半，且评估点间是等距间隔。换言之，评估点的选择是依据奈奎斯特标准的，待成像对象3022的取样频率高于原始信号频率(像素格点频率)的两倍。在其它实例中，评估点的距离可为1/3、1/4或任何其它符合奈奎斯特标准的像素片段。在方块3006中，本案方法执行曝光以成像该对象3022。在方块3006每次曝光的同时，本案方法进一步执行以下作业。首先，于方块3012，本案方法利用如扫描线几何算法填满对象3022内部像素。此即形成图30b中的阴影区域3030。请注意，图30b所示的范例是假设由白至黑的影像过渡，对象3022的边界内可接受多重曝光剂量。本领域技术人员当知可以类似但相反的操作对具有由黑至白过渡的对象进行成像。在方块3014中，本案方法检验对象边缘像素并依据若干因素进行曝光调整，包括部分边缘像素在像素格点的面积、相对于目标曝光程度的目前曝光程度、邻近像素曝光的影像、误差/扭曲矫正量，以及其它效能优化考虑。若一个像素基本上位于对象边缘(及其对应评估点)以外，如图30b中的像素3025，则在大部份曝光中关闭相关评估点的抖动。另一个方面，若一个像素基本上位于对象边缘(及其对应评估点)以内，如图30b中的像素3027，则在大部份曝光中开启相关评估点的抖动。在方块3016中，本案方法累积成像写入系统的曝光量。图30c及图30d绘示从最初剂量程度到目标曝光程度的曝光量累积。在图30c及图30d所示的状况中，虽然曝光总量相同(目标曝光量)，可透过调整每次曝光的边缘像素达成不同边缘过渡效果。每次曝光时曝光剂量的累积与使用提供一种回馈机制，以使成像写入系统适应性地调整成像对象边界处的成像效果，且同时确保维持总目标曝光量。在方块3018中，本案方法移动像素格点3026进行后续曝光。此点将于以下配合图33a至图33d详述。在方块3008中，判定是否达成预设目标曝光次数。若尚未达成目标曝光次数(3008否)，则回到方块3006并再次执行曝光以成像对象3022。依此类推，可透过多重曝光实现对象的成像。或者，若已达成目标曝光次数(3008是)，则前往方块3010并结束对象的成像作业。 在本发明实施例中，可对对象进行多重曝光。所述多重曝光以不同SLM多次通过成像区域以对目标成像区域提供预设的曝光量。在一个实例中，可对每一个成像位置执行约400次曝光，且每次曝光的剂量累积于各评估点。通常，第一次曝光是任意的。后续曝光中，将成像位置的累积量与该成像位置的目标曝光量部分(N/400*总目标曝光剂量)相比较。若累积量低于目标曝光量，则在该次曝光中开启该像素。反之，若累积量高于目标曝光量，则在该次曝光中关闭该像素。后续曝光中，将成像位置的累积量与该成像位置的目标曝光剂量部分比较，依完成曝光次数比例(若曝光次数为400次，与N/400*总目标曝光剂量比较)。在本发明实施例中，图30c与图30d绘示调整边缘像素的不同实例。在图30c中，纵轴代表曝光剂量累积量，而横轴代表对象3022成像过程中累积的曝光次数。在此范例中，曝光剂量随曝光次数增加呈现较为线性地增加。边缘曝光剂量跟着阶跃函数3032从初始剂量程度增加到目标曝光剂量。因此于成像对象边缘产生渲染或平滑过渡。请注意，进行多重曝光前，可透过实验性或理论性方式决定总目标曝光剂量，或结合实验性及理论性分析决定该数值。在其它方法中，前期曝光的曝光剂量可高于或低于阶跃函数3032。然而，随着曝光次数增加，可于后续曝光中矫正所述过高或过低曝光剂量，并在朝向曝光次数结束的过程中趋向目标曝光剂量。另一个方面，在图30d中，曝光剂量的量于起初缓慢增加，而后于曝光中段增加较快，靠近曝光结束时增加速度又趋缓，如阶跃函数3034所示。除此阶跃函数，亦可使用其它任何阶跃函数，只要能够结束于理想目标剂量即可。示例总目标剂量可为每平方厘米20毫焦耳(mj/cm2)。于图30c及图30d的实例中，可控制每次曝光的阈值比。例如在一个对象边界处，若一个像素基本上位于对象边缘(及其对应评估点)以外，如图30b的像素3025，曝光阈值比可设定为较高以提高关闭该像素的可能性。但若一个像素基本上位于对象边缘(及其对应评估点)以内，如图30b的像素3027，曝光阈值比可设定为偏低以提高开启该像素的可能性。若一个边缘(及其对应评估点)大致落于像素中央，则此像素于半数曝光中开启，并于半数曝光中关闭。若一个像素的大部分像素格点位于内部，藉由调整阈值以利边缘像素曝光，替代于仅是简单使该边缘像素接受所有剂量低于目标的中间曝光的曝光处理，更可在边缘获得锐利的影像轮廓。图31a至图31b绘示本发明实施例中计算评估点累积剂量的方法。其计算像素P3102内的评估点累积剂量时考虑该像素及其邻近像素的曝光的贡献。在一个实例中，是就来自其毗邻像素NI 3104及其次邻近像素N2 3106对于像素P3102内位置的剂量贡献进行判定与储存。一般而言，一个像素对其邻近像素的贡献具有类似于(SinX/X)2的波形形状，且贡献在二阶邻近像素N2 3106之外大幅减少。在图31a所示范例中，像素宽度设为I平方微米，而像素P3102对其距离2um以外的邻近像素的贡献忽略不计。在其它实施例中，像素P 3102对于高阶(三阶或以上)产生的影响可基于成像写入系统的精确度需要加以考虑。如图31a中的范例所示，可进一步将像素等分化分为八分之一大小的颗粒，如子像素格点3108，以于成像像素P 3102时达到更细微的精确度。欲先在每一个细微格点层面计算每一个邻近像素的剂量贡献，而后将该格点中最近者(或若干最近细微格点的结合)的值用于累积一个评估点的剂量。依据成像写入系统的精确度要求，在本发明实施例中，像素P可等分划分为十六分之一(标号3110所示)或其它等分化分系数。成像一个对象之前，先进行仿真以搜集信息，据此建立一系列查找表(LUT )。LUT用以计算该对象于成像作业中每次曝光的曝光剂量。在一个做法中，是经以下方式建立LUT0如以上关于图31a的叙述，一个像素的一次曝光可能对其一阶邻近像素(NI)与二阶邻近像素(N2)有所贡献。每一个像素可经八分之一划分法进一步划分为64个子像素区域。此外，一个成像区域可累积400次曝光且阈值比约为其总曝光强度的一半。因此，每次曝光提供完整曝光的八百分之一。假设每次曝光的精确度为2. 5% (1/40)，则此方法需划分致完全剂量的1/32，000，可由约15比特表示。换算15比特至16比特，表示可利用16比特(2字节)代表一个像素在64个子像素位置的个别剂量贡献。换言之，就成像过程中所考虑的每一个评估点，检验范围为5x5阵列像素；每一个像素具有64个子像素区域；而每一个子像素区域由2个字节表示。因此，每张表的大小约为3200字节(25x64x2)。本领域技术人员当知，为达成不同理想精度，可考虑不同像素阵列(如6x6、8x8等等)；采用不同曝光次数(如500、1，000等等)；使用不同百分精密度(如1%、2%等等)，以及利用不同比特数(如20、21比特等等)代表64子像素的位置。例如，21比特代表一个子像素区域，则64比特长度的字符可用以代表三个此种子像素区域。依据所需的成像写入系统精确度，可建立不同大小的对应查找表。就图31a所示的范例，为计算每一个评估点一次曝光产生的剂量贡献，传统方法需要25张查找表，包括像素P 3102邻近像素(NI及N2)的查找表。因此传统方法的处理过程耗时费力。图31b根据本发明实施例绘示处理图31a像素P的方法。在一个做法中，像素P3102及其一阶邻近像素NI与二阶邻近像素N2可每五个像素一行排成五行，如图31b所不的3112、3113、3114、3115和3116。查找表3118安排为每张查找表负责检索一行五个像素的 目息。请注意，在此做法中，不需为每一个像素建立25张表,而是以一张约100Κ字节(3.2Κχ32)的结合表检索5像素群组的信息。藉此方式，查找效率可增加五倍。在另一个做法中，可以不同方式设置查找表3118，使每张查找表检索一列五个像素的信息。在此做法中，像素P 3102及其一阶邻近素NI和二阶邻近像素Ν2每五个像素一列排成五列(图未示)。使用查找表3118时，部分地址可能取自五个像素一列的比特式样。例如，10101比特式样可用以代表五个像素组成的一列，其中比特值I可表示像素为开而比特值O则表示像素为关，或可反之，视设计工程师的实施选择。透过五个一组的像素安排，每次查找将更有效率，因为其可检索五个像素的数据，而非如传统方法仅能检索一个像素的信息。
请注意，评估点间的距离大体上相同，且彼此邻近。将此特性纳入考虑，图32绘示本发明实施例中藉由处理一组评估点以成像对象的方法。在此范例中，两个待成像对象3202及3204以像素格点3206定义位置。如上所述，在各对象边界选取由图中黑点表示的评估点。在一个实例中，该评估点可经处理分为每四个一组，并就处理特定种类边缘的需要建立对应查找表。例如，可提供处理水平边缘用的查找表3208、处理垂直边缘用的查找表3210、处理具有角度A 3212的边缘的查找表3212，以及处理具有角度B 3214的边缘的查找表3214等等。如此范例中所示，查找表的数量取决于若干因素，如待成像对象的形状(边缘角度)。一般而言，可就整体成像写入系统建立一个参考表，并为处理不同状况建立各种复合表,如表 3208、3210、3212 及 3214。如图32所示，可将4个评估点组成的群组整组处理。在此以垂直走向的4个评估点组成的群组为例，其跨越距离约小于2个像素。请注意，在某些情况下，4个评估点组成的群组长度可超过3个像素；且在此情况下，成像此4个评估点组成的群组时将考虑此3像素及其对应邻近像素。假设一个像素受其邻近2个像素远的像素影响，则将2个邻近像素 附加于此4个垂直评估点的上下端以形成6至7个垂直像素构成的群组。在本发明实施例中，可建立垂直边缘用的查找表，以供一次储存及检索对4个垂直评估点的剂量贡献。由于此等剂量贡献可以以16比特表示，此4个垂直评估点构成的群组可结合以形成一个64比特长的字符，如标号3217所示。以此方式，就此4个垂直评估点构成的群组进行成像计算，约执行6至7次查找即可，不需如传统方式中每个评估点均需5次查找，因此达成约三倍的效率改善。透过以上叙述，本领域技术人员当知可应用类似做法为特定角度建立查找表，如水平边缘用查找表3208、角度边缘A用查找表3212，以及角度边缘B用查找表3214等等。请注意，每个长64比特的字符的构成规则为，每一个16比特单位在仿真过程中不会产生溢位。此是藉由控制16比特字符所代表的每一个剂量值比例达成。将4个评估点的剂量贡献打包成一个64比特长字，表的大小增加为原先的四倍。以图31所述的表为例，新表大小为400K字节(100Kx4)。亦请注意，对象边缘可能无法完全分配为由4个评估点构成的群组。为解决靠近边缘末端的剩余评估点，是将剩余评估点亦当成4个评估点构成的群组处理，但对于目前未使用的评估点(“不关心”评估点)则不处置。例如，64比特长字符的上半部未使用且经遮去。在边缘呈现未就其建立特殊查找表的特异角度的状况下，可将该边缘评估点分为I个一组，使用任一个边缘角度的查找表，于每4个评估点构成的群组中仅使用I个评估点。因而此边缘仍可用上述方法加以处理，但一次仅处理一个评估点，四个评估点中的三个忽略不计。在此特殊案例中，仅有极低比例(或许为1%)会造成处理速度减慢至三分之一，但如此仅需为设计中常用的边缘角度建立特殊查找表。请注意，必须控制查找表大小，使其得以储存于高速缓存，避免在仿真过程中从磁盘检索数据。例如，当处理水平边缘时，应于高速缓存存放水平边缘用查找表3208 ;当处理垂直边缘时，应于高速缓存存放垂直边缘用查找表3210。成像过程中产生的数据量愈少愈好。其重要性在于可缩短调整边缘像素3014及累积曝光剂量3016所需时间，如图30a所述的。此外，其可减少传送至每一个SLM的数据量。图33a至图33d绘示本发明实施例中优化对象成像的方法。在图33a所示范例中，待成像对象3301及3303以像素格点3302定义位置(未说明之便，图中未示个别格点，但类似于图30b所示的)。在其它实施例中，可将一个或多个对象同时以像素格点3302定义位置。假设多重对象可能占用像素格点3302中的任何面积。在一个实例中，像素格点3302的宽度为768像素而长度为1024像素。在另一个实例中，可使用不同大小的像素格点。首次曝光时，计算整个像素格点中每一个像素位置并储存计算结果。首次曝光之后，将像素格点3302在水平方向移动Delta X 3305的量，并在垂直方向移动Delta Y 3307的量。在一个实例中，Delta X 3305的量可为8. 03像素，而Delta Y3307的量可为O. 02像素。请注意，偏移量Delta X及Delta Y并非像素的整数倍数。移动的目的在于达成图案所有边缘成像的一致性。若偏移量为像素的整数倍数，则像素格点将会彼此对齐。如此一来，若一个边缘落于像素格点上，就会产生较为锐利的边缘，但若边缘落于像素格点之间，就会形成较为模糊的边缘。透过非像素的整数倍数的偏移量，所有边缘在约400次曝光重叠累积的过程中可以获得相同的成像标准，不同像素格点位置有时会有边缘落于像素边界，有时落于像素中其它位置。此种抖动像素平均(JPA)的方法提供子像素边缘位置分辨率，使所有边缘展现一致的成像效果。图33b中，像素格点3302经位移Delta X及Delta Y成为3304。请注意，此图 并非依比例绘制，且Delta X及Delta Y的量经夸大以利说明。一般而言，像素格点从一个像素位置(如图33a中者)到下一个像素位置(如图33b中者)采取小量移动，因此前次曝光所执行的大部分运算可用于此次曝光，故可尽量减少运算量。请注意，垂直移动仅为O. 02像素，即便移动多次，仍几乎可忽略不计。在像素格点3304中，对左侧条状区域3306(8. 03x1024)中的像素进行运算，因为这可能是此等像素最后一次接受曝光剂量计算及调整(像素将移动至该像素格点的外)。亦对右侧条状区域3310 (8. 03x1024)中的像素进行运算，因为该像素为新加入者，先前未曾接受计算(移入像素)。中间条状区域3308(约752x1024，暗色处，亦称为重叠像素)则从图33a所执行的前次运算中复制。由于中间条状区域3308并不在每次像素格点移动后重新计算，成像写入系统的效能可获大幅改善。图33c中，像素格点3304经位移Delta X及Delta Y成为3312。与图33b的状况相似，在像素格点3312中，对左侧条状区域3314 (8. 03x1024)中的像素进行运算，因为这可能是此等像素最后一次接受曝光剂量计算及调整。亦对右侧条状区域3318(8. 03x1024)中的像素进行运算，因为该像素为新加入者，先前未曾接受计算。中间条状区域3316(约752x1024，暗色处)则从图33b所执行的前次运算中复制。图33d中，像素格点3312经位移Delta X及Delta Y成为3320。与图33c的状况相似，在像素格点3320中，对左侧条状区域3322 (8. 03x1024)中的像素进行运算，因为这可能是此等像素最后一次接受曝光剂量计算及调整。亦对右侧条状区域3326 (8. 03x1024)中的像素进行运算，因为该像素为新加入者，先前未曾接受计算。中间条状区域3324(约752x1024，暗色)则从图33c所执行的前次运算中复制。经三次连续像素格点位移后，可重新开始程序，重复图33a至图33d的步骤。从前次曝光复制像素的优点在于可跳过图30a所述的填充内部像素3012及调整边缘像素3014步骤。此外，可利用固定像素数据及其间已知Delta X及Delta Y值建立另一个代表四次曝光效果的剂量表，藉以优化与方块3016有关的运算。对于四次曝光的过程中保持不变的像素，在方块3016的步骤中可仅执行单一组查找，而不需进行四组查找。另一个优点在于可减少传送至每一个SLM的数据量。因此，成像写入系统的整体效能可获提升。从前次曝光复制像素的结果是两次曝光假设为相同剂量，这表示较无调整边缘亮度的机会。然而，在具有400次曝光的系统中，这仅是稍微牺牲边缘分辨率，却能换取可观的系统效能增益。请注意，连续三次移动后，Y方向的总移动量为O. 06像素，尚属可忽略的移动量。X方向的总移动量为24. 09像素,该像素受到密切追踪,且在每次像素格点移动后均进行运算。图33a至图33d绘示运用连续三次位移的系统。运用相同原理，本领域技术人员当知可将系统设计为采用不同的移动次数，如一次、两次、四次或其它次数。此外，可采用不同Delta X 及 Delta Y 值，如 Delta X 为 8. 10 像素而 Delta Y 为 O. 03 像素。
成像写入系统建立时可能遭遇各种影响精确度的因素挑战，如系统中各组件的配合失准和镜头及其它光学组件的制造缺陷。以下段落将讨论在本发明实施例中判定及矫正上述不准确因素的方法。为判定成像写入系统的精确性，进行测量以确认1)相邻SLM间的距离；2)DMD镜阵的旋转或倾斜量；以及3) SLM(DMD)对基板的光学放大/缩小。在一个做法中，将已知样式放置于台上，进行测量以搜集上述目标参数的数据。透过SLM的镜头取得影像，确定实际相机像素大小。就测量SLM的旋转/倾斜而言，对搜集而得的数据进行傅立叶转换，以判定旋转角度。在其它做法中，可将预先校准基板放置于台上，首先从镜头视野中心点检验。而后将台面沿使用者定义轴(例如delta X及delta y)移动特定预设距离，并透过每一个SLM的相机重复进行此预先校准基板的检验。系统参数经测量后，可将此数据用于矫正系统的不准确问题。在一个做法中，可将基板分区由对应SLM成像。基于SLM的IOOmm间隔，系统提供相邻SLM的充分重叠，例如多达数毫米，藉以确保将图案对应放置于SLM的坐标空间，基板的所有面积可受到适当涵盖。在另一个做法中，当将一个像素格点置于基板上，可放大或缩小像素格点以矫正SLM对于基板造成的放大/缩小变化。例如，若目标缩小率为10 1，则10.1 I的缩小率即对光学路径造成1%变化，且此变化可以像素格点补偿。在又一个做法中，决定参考评估点的位置，而后可利用参考评估点及实际系统测得不准确造成的变化，决定对应评估点的距离及/或角度。上述矫正往往会影响对象边缘，图30a所述的成像过程基本流程维持不变。除了系统组装造成的不准确以外，镜头或其它投影机构组件可能引发影像扭曲。在本发明实施例中，扭曲效应，如枕形扭曲，可以极坐标的位置表示，其中r以特定量修改，例如，r’ =r-.02*r3。请注意，此种矫正扭曲误差的做法类似于矫正比例误差。上述两者中，为判定边缘(或评估点)在哪一个像素内，本发明方法必须测量像素大小，因其可能在几何变化其它影响下略为改变。实务上，扭曲量与成像写入系统使用的镜片质量有关，高质量镜片较无影像扭曲问题。此种扭曲可由设计过程中进行的模拟判定，或在镜头制成后加以测量判定。在一种做法中，成像写入系统可使用高质量镜片配合在此所述的方法以矫正扭曲中的较小部分。要矫正扭曲造成的误差，系统首先决定扭曲函数；而后于成像对象时运用反扭曲函数以矫正扭曲。请注意,此一个矫正扭曲的做法可用于其它扭曲形式和形状,只要找出扭曲函数,便可确定反函数以矫正扭曲。以下将配合图34进一步说明此做法。图34绘示本发明实施例中对光学成像写入系统进行矫正的方法。在图34所示范例中，标号3402代表简化的像素格点，而标号3404代表扭曲的像素格点。标号3406代表待成像的对象，而标号3408代表用以矫正对象3406扭曲的反函数。请注意,接近中间，变形像素格点3404的中央方块大体上与原始像素格点3402相同。但在角落，变形像素格点的“方块”更类似梯形。本领域技术人员当知可使用其它像素格点形式及形状，如大小为1024x768像素的矩形像素格点。请注意，像素格点3402描述待受一个SLM成像的区域或待受该SLM成像的区域中一个部分。在该SLM控制的多次曝光中，可相对于SLM的位置及其曝光范围移动像素格点描绘的区域。因此，扭曲形状可能会因SLM位置及曝光而改变。一般而言，接近中间的区域扭曲较小，接近角落的区域扭曲较大。如图34的范例所示，为取样对象3406，系统将对象坐标转换为SLM阵列坐标，使对象从3406转移至3408。本质上，系统采用对象3406的形状，将之反向扭曲(3408所示)，而后利用SLM的扭曲镜头成像该对象，此镜头将原始像素格点3402视为扭曲枕形3404的形式。
如图30a及图30b所述，沿对象3406边缘选择评估点。圆形区域3409绘示边缘3406的一个小段及其对应反函数3408。标号3410代表沿该对象3406的四个评估点，而标号3412代表沿反函数3408落下的四个对应评估点。圆形区域3409放大图于图34的右侧放大显示。请注意，就4个评估点构成的群组，其间间隔以镜头最大分辨率的奈奎斯特定理决定。通常，评估点间隔可为一个像素的分数，如一个像素的1/2或1/3等等。在此情况下，扭曲可能为一个像素的更小分数。在此四个评估点距离范围，扭曲可能极小，例如为一个像素的1/25，而此四个评估点因扭曲造成的弯曲可忽略不计。如图34圆形区域所示(图标非依比例，扭曲经夸大)，沿左侧垂直线3414排列的四个范例评估点可映射为沿右侧扭曲线3416排列的四个评估点，形成扭曲函数的逆向。据此,垂直线的中心点3418映射为扭曲线的中心点3420，做为扭曲线四个评估点的参考。请注意，图34夸大了评估点偏离扭曲线的情形。在本发明的实例中，偏离量极小，通常仅偏离参考中心点3420少于约一个像素的O. 1%。基于上述架构，可利用图30至图33所述的方法就此四个扭曲评估点构成的群组进行运算。在本发明实施例中，以如图31a所述的1/8像素等分划分考虑四个评估点构成的群组，判定是否有像素1/25大的扭曲，且中心点是否落于像素格点的1/8，造成像素1/16大的误差。在以不同SLM及曝光位置的多重曝光成像过程中，误差可能相互抵消。例如在某几次曝光中，SLM可能向一个边倾斜，而在另几次曝光中，SLM又向另一个边倾斜。结果，可能产生平滑的影像边缘。换言之，误差除了过小可以不计以外，有时也会相互平均。在判断4个评估点落于哪1/8像素格点的过程中，利用四个扭曲评估点3420的新中心位置进行矫正。请注意，在此范例中，中心点1420可于垂直及水平两方向移动。本发明的实施例不仅适用且有利于Fro及其光掩膜的光刻制程(亦即在玻璃基板上形成独一无二的原尺寸图案或其精密复制品)，亦适用且有利于集成电路、计算机产生的全像(CGH)、印刷电路板(PCB)等微尺度与中尺度的大型成像显示应用。本发明的实施例亦适用且有利于无光掩膜的光刻制程，例如可将预定的光掩膜数据图案直接写入基板，藉以省去光掩膜成本并免除相关问题。本发明的实施例使曝光工具得以执行无光掩膜式曝光，并使其单位时间的处理量超越第十代及以上基板所需的水平。更重要者，本发明的设计可改善制程窗口，进而确保光刻制程的良率。
以上虽藉由不同的功能单元及处理器阐明本发明的实施例，但所述功能显然可于不同的功能单元与处理器间以任何适当的方式分配而不悖离本发明的精神与范围。举例而言，由不同处理器或控制器执行的功能可改由同一处理器或控制器完成。因此，本文在提及特定功能单元时，是指可提供所述功能的适当手段，而非指特定的逻辑或实体结构或组织。本发明可以以任何适当形式实现，包括硬件、软件、固件或其任一组合。本发明的部分内容可视需要而落实为可由一或多个数据处理器及/或数字信号处理器执行的计算机软件。本发明任一实施例中的元件，其实体、功能及逻辑均可以以任何适当方式实施。所述功能可以以单一单元或复数个单元实现，抑或落实为其它功能单元的一部分。因此，本发明可为单一单元，或将其实体与功能分配至不同的单元与处理器。本领域技术人员应可明了，本文所揭露的实施例可以以多种方式修改及组合，但仍保留本发明的基本机构及方法。为便于解说，前文针对特定实施例加以说明。然而，以上说明并未穷尽所有可能的实施方式，亦未将本发明限缩于本文所揭示的特定形态。本领域技术人员在参阅以上说明后，或可思及多种修改及变化的方式。之所以选择并描述特定实 施例，乃为阐释本发明的原理及其实际应用，使本领域技术人员得以依特定用途进行修改，以善用本发明及各种实施例。
权利要求
1.一种在光刻制程中处理相邻成像区之间的影像数据的方法，包含下列步骤 提供平行成像写入系统，其中该平行成像写入系统包含复数个空间光调变器(SLM)成像单元，且该等SLM成像单元排列成一个或多个平行阵列； 接收待写入基版的光掩膜数据图案； 处理该光掩膜数据图案，以形成复数个对应于该基板不同区域的分区光掩膜数据图案； 辨识出基板上一个区域中一个或多个待受对应SLM成像的对象；以及藉由控制该等SLM将该等分区光掩膜数据图案平行写入，而执行多重曝光以将该对象成像于基板的该区域中。
2.如权利要求I所述的方法，其中执行多重曝光以将该对象成像的步骤包含 将对象参照于一个像素格点； 利用该像素格点执行该对象的曝光； (a)将该像素格点相对于该对象移动预设的增额而到达下一像素格点位置；以及 (b)利用该下一像素格点位置执行该对象的曝光；以及 重复步骤(a)及(b)直到达成目标曝光次数为止。
3.如权利要求2所述的方法，其中利用该像素格点执行该对象的曝光的步骤包含 填满该对象的内部像素； 根据该像素格点调整边缘像素的曝光；以及 依照各像素位置所接收的曝光剂量，在每一像素位置累积剂量。
4.如权利要求2所述的方法，其中将该像素格点移动预设的增额的步骤包含 将该像素格点沿水平方向相对于该基板移动非整数数量的像素；以及 将该像素格点沿垂直方向相对于该基板移动非整数数量的像素。
5.如权利要求2所述的方法，其中利用该下一像素格点位置执行该对象的曝光的步骤包含 辨识出该下一像素格点的第一区域，其中在该第一区域对像素的曝光剂量计算为待移出的像素； 辨识出该下一像素格点的第二区域，其中在该第二区域对像素的曝光剂量从对先前像素格点的计算中取得为重迭像素；以及 辨识出该下一像素格点的第三区域，其中在该第三区域对像素的曝光剂量计算为新移入的像素。
6.如权利要求3所述的方法，其中调整边缘像素的曝光的步骤包含 根据一部分边缘像素相对于该像素格点的面积调整该部分边缘像素的曝光； 相对于目标曝光剂量程度调整曝光剂量程度； 相对于误差校正量调整曝光剂量程度；以及 调整曝光阈值以建立理想剂量累积函数。
7.如权利要求6所述的方法，其中相对于目标曝光剂量程度调整曝光剂量程度的步骤包含 将沿该对象边缘选择的各获选评估点的累积剂量与该评估点的目标曝光剂量的分数相比较；若该累积剂量低于目标曝光剂量的该分数，则在曝光时开启涵盖该评估点的像素；以及 若该累积剂量高于目标曝光剂量的该分数，则在曝光时关闭涵盖该评估点的像素。
8.如权利要求6所述的方法，其进一步包含提供回馈机制以供该成像写入系统适当调整该待成像对象的边界处的成像轮廓，并包含维持该对象边缘处的对应总目标曝光剂量。
9.如权利要求I所述的方法，其中藉由执行多重曝光以将该对象成像的步骤包含 利用该等SLM中的一个执行像素的多重曝光。
10.如权利要求I所述的方法，其中藉由执行多重曝光以将该对象成像的步骤包含 利用一组该等SLM执行像素的多重曝光。
11.一种在光刻制程中处理影像数据的系统，包含 平行成像写入系统，其中该平行成像写入系统包含复数个空间光调变器(SLM)成像单元，且该等SLM成像单元排列成一或多个平行阵列； 用以控制该等SLM成像单元的控制器，其中该控制器包含 逻辑设计用以接收待写入基版的光掩膜数据图案； 逻辑设计用以处理该光掩膜数据图案，以形成复数个对应于该基板不同区域的分区光掩膜数据图案； 逻辑设计用以辨识出基板上一个区域中一个或多个待受对应SLM成像的对象；以及逻辑设计用以藉由控制该等SLM将该等分区光掩膜数据图案平行写入执行多重曝光以将该对象成像于基板的该区域中。
12.如权利要求11所述的系统，其中用以执行多重曝光以将该对象成像的逻辑设计包含 逻辑设计用以将一个或多个对象参照于像素格点； 逻辑设计用以利用该像素格点执行该对象的曝光； (a)逻辑设计用以将该像素格点相对于该对象移动预设的增额而到达下一像素格点位置；以及 (b)逻辑设计用以利用该下一像素格点位置执行该对象的曝光；以及 逻辑设计用以重复步骤(a)及(b)直到达成目标曝光次数为止。
13.如权利要求12所述的系统，其中用以利用该像素格点执行该对象的曝光的逻辑设计包含 逻辑设计用以填满该对象的内部像素； 逻辑设计用以根据该像素格点调整边缘像素的曝光；以及 逻辑设计用以依照各像素位置所接收的曝光剂量，在每一像素位置累积剂量。
14.如权利要求12所述的系统，其中用以将该像素格点移动预设的增额的逻辑设计包含 逻辑设计用以将该像素格点沿水平方向相对于该基板移动非整数数量的像素；以及 逻辑设计用以将该像素格点沿垂直方向相对于该基板移动非整数数量的像素。
15.如权利要求12所述的系统，其中利用该下一像素格点位置执行该对象的曝光的逻辑设计包含 逻辑设计用以辨识出该下一像素格点的第一区域，其中在该第一区域对像素的曝光剂量计算为待移出的像素； 逻辑设计用以辨识出该下一像素格点的第二区域，其中在该第二区域对像素的曝光剂量从对先前像素格点的计算中取得为重迭像素；以及 辨识出该下一像素格点的第三区域，其中在该第三区域对像素的曝光剂量计算为新移入的像素。
16.如权利要求13所述的系统，其中用以调整边缘像素的曝光的逻辑设计包含 逻辑设计用以根据部分边缘像素相对于该像素格点的面积调整该部分边缘像素的曝光; 逻辑设计用以相对于目标曝光剂量程度调整曝光剂量程度； 逻辑设计用以相对于误差校正量调整曝光剂量程度；以及 逻辑设计用以调整曝光阈值以建立理想剂量累积函数。
17.如权利要求16所述的系统，其中用以相对于目标曝光剂量程度调整曝光剂量程度的逻辑设计包含 逻辑设计用以将沿该对象边缘选择的获选评估点的、沿该对象边缘选择的各获选评估点的累积剂量与该评估点的目标曝光剂量的分数相比较； 逻辑设计用以当该累积剂量低于目标曝光剂量的该分数时，在曝光时开启涵盖该评估点的像素；以及 逻辑设计用以当该累积剂量高于目标曝光剂量的该分数时，在曝光时关闭涵盖该评估点的像素。
18.如权利要求16所述的系统，其进一步包含逻辑设计用以提供回馈机制以供该成像写入系统适当调整该待成像对象的边界处的成像轮廓，并包含维持该对象边缘处的对应总目标曝光剂量。
19.如权利要求11所述的系统，其中用以执行多重曝光以将该对象成像的逻辑设计包含 逻辑设计用以利用该等SLM中的一个执行像素的多重曝光。
20.如权利要求11所述的系统，其中用以执行多重曝光以将该对象成像的逻辑设计包含 逻辑设计用以利用一组该等SLM执行像素的多重曝光。
全文摘要
本发明系关于一种在光刻制程中将光掩膜数据图案施用于基板的系统及方法。在一实施例中，该方法包含下列步骤提供具有复数个空间光调变器(SLM)成像单元的平行成像写入系统，其中该等SLM成像单元排列成一个或多个平行阵列；接收待写入基版的光掩膜数据图案；处理该光掩膜数据图案，以形成复数个对应于基板不同区域的分区光掩膜数据图案；辨识出基板上一个区域中一个或多个待受对应SLM成像的对象；以及藉由执行多重曝光以将该对象成像于基板的该区域中，而控制该等SLM将该等分区光掩膜数据图案平行写入。
文档编号G03B27/42GK102656514SQ201080056687
公开日2012年9月5日 申请日期2010年12月9日 优先权日2009年12月14日
发明者T·莱迪格 申请人:派因布鲁克成像系统公司