使用各自进行多次扫描的多个写入列来制作准确的光栅图案的系统和方法

技术领域

本公开内容的方面涉及用于多种类型的电子产品的平板显示器(flat paneldisplay)制造。特别地，多个方面涉及用于制造线栅偏振器(wire grid polarizer)的系统和方法，其中生产这样的偏振器的制造系统具有由多个列(column)产生的光栅图案，所述多个列各自进行多次扫描。

背景技术

在每个液晶电视机中都需要一组有效的偏振器，每个偏振器被配置成用以透射光的一种偏振，并且反射正交的偏振。这些偏振器的尺寸与电视图像的尺寸大致相同，因此，随着电视尺寸的不断增加，需要对角线测量的尺寸大于66英寸的偏振器。线栅偏振器一般由玻璃基板(或晶片)上的微细线(microscopic wire)阵列构成，微细线选择性地透射偏振光。偏振器是平板显示器的重要成本要素，这样的偏振器可占平板系统总成本的30％之多。

电视和平板显示器系统尺寸的增加，刺激了构成电视屏幕的基板以及必要附件的尺寸的增加，其中一些尺寸接近三平方米。为了在商业上可行，有必要在包括装载和卸载时间的尽可能短的时间内，在期望的表面上方在玻璃基板上产生精细的光栅图案，以使精细的光栅图案满足电子装置的特定偏振需求。光栅线和间隔的尺寸可以在50-100nm的数量级上，并且这些光栅线被均匀地间隔开，从而不会在为用户产生的所获得的画面中导致明显的缺陷。

为了在相对短的时间段内在例如大面积上方曝光光栅，必须采用多个光学列，每个光学列写入多条光栅图案。这种方案的典型问题是，获得并维持使投射的光栅图案相对于由相同的光学列完成的先前的光栅条带、和有关于由相邻列印刷的条带两者的正确对准。作为非限制性的例子，如果投射的光栅图案具有100nm的线和间距，并且投射的光栅中的线的长度为0.2mm，则为了防止显著的图像模糊(smearing)，需要使基板的行进方向与光栅线的方向对准，使0.2mm的长度内的模糊量少于10nm。掩模上的光栅线方向与载物台的扫描方向之间的角对准应在10nm/0.2mm，也就是20000份中的1份内，或是大约10.3弧秒。在常规系统中，这样的角对准非常难以实现和维持。

常规系统具有的另一个问题是，基板必须以非常准确的精确度，相对于接连的扫描之间的列，在交叉扫描(cross-scan)方向中步进，以避免渐缩的(tapered)图像重叠之处的图像模糊。如果没有准确地执行这样的交叉步进(cross-stepping)，则最后一次扫描中的累积误差将无法与相邻列完成的第一次扫描正确地对准。

需要提供一种系统和方法，以允许使用多个写入列来制造准确的光栅图案，并且允许在每次扫描中产生的多个光栅条带被准确地对准并且在整个基板表面上方均匀地曝光，从而提供具有高效率的偏振栅格。

发明内容

以下概述不应被认为限制本公开内容的方面。

在一个非限制的实施方式中，公开一种光刻系统，包括位于桥上的多个成像系统，此桥能够在交叉扫描方向中移动；掩模，具有光栅图案和多线对准标记，光栅图案具有固定空间频率，位于每个成像系统的物平面中，多线对准标记对准到光栅图案并且具有固定空间频率；工作台，配置成用以保持和定位基板；扫描系统，配置成用以使此工作台在大于基板上的光栅图案的期望长度的距离内移动；纵向编码器刻度，附接至此工作台并且在扫描方向中定向；和至少两个编码器刻度，附接至此工作台并且在交叉扫描方向中定向，其中这些刻度包含具有固定空间频率的周期性间隔开的对准标记。

在一个非限制的实施方式中，公开一种进行光刻的方法，包括将基板放置于第一位置中的工作台上；在使用扫描系统移动基板的同时，将光栅图案成像于基板上以产生第一扫描，同时使用编码器刻度和读出器(readout)来限定基板的扫描路径和角定向；将保持光学列的桥转换位置至相对于扫描系统的第二位置，使得布置此第二位置，其中第二扫描第二曝光条带相邻于第一曝光条带对准，并且因此使曝光区域的宽度延伸。

根据以下描述和所附的权利要求书，其他方面和优点将变得显而易见。

附图说明

为了能够详细理解本公开内容的上述特征，可参照实施方式，得到上文简要概述的本公开内容的更详细的叙述，在附图中图示实施方式中的一些。然而需注意，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1是用于使用各自进行多次扫描的多个写入列制造准确光栅图案的系统的平面图。

图2是在戴森(Dyson)成像系统中使用的戴森相移、反射的网罩(reticle)的平面图，这个图辨认出网罩上的主要特征。

图3是戴森系统掩模上包含的对准光栅目标(target)的横截面。理想情况下，将这个目标也制造为反射性相移装置。

图4是戴森主要元件上的两个反射区域，这些区域收集来自掩模目标的衍射级，并且将这些衍射级成像到工作台的任一端上所包含的类似的目标上。

图5图示由对准目标在戴森系统的主镜表面的光瞳处产生的衍射级的幅度。只反射两个峰附近的两个部分，以在工作台上形成对准目标的图像。

图6是由来自主镜的反射的截短幅度引起的在工作台上的图像幅度。

图7是由图6中所示的幅度产生的所得到的目标图像强度的图表，其中零级的损失造成图6中所示的调制频率的加倍。

图8是表示工作台上的目标的图表，此目标被重复以在工作台的任一端上形成编码器图案，其中反射图案可采用幅度调制特性的任一相位。

图9是戴森系统的光瞳处的零级衍射幅度的图表。通过从工作台上的匹配目标反射掩模目标图像以产生零级。

图10是检测平面处的幅度的图表，其中掩模和工作台目标在此检测平面成像。

图11是当目标对准时，在检测器平面处的强度的曲线图。

图12是信号强度与在掩模目标和工作台上的目标之间的横向(lateral)位移的关系曲线的图。

为有助于理解，已尽可能使用相同的参考数字来标记图中所共有的相同元件。可预期的是，公开于一个实施方式中的元件可以有利地在其他实施方式中使用，而无需具体阐述。

具体实施方式

在以下描述中，参考本公开内容的实施方式。然而，应理解的是，本公开内容不限于具体描述的实施方式。相反的，考虑以下特征和元素的任何组合，无论是否与不同的实施方式相关，都可以用以实施和实践本公开内容。此外，尽管本公开内容的实施方式可以实现优于其他可能的解决方案和/或相对于现有技术的优势，不论通过给定的实施方式是否实现特定的优势，但这并不限制本公开内容。因此，以下方面、特征、实施方式和优点仅是示例性的，并且不被认为是所附权利要求的元素或限制，除非在权利要求中被明确叙述。同样地，对于“本公开内容”的引用不应被解释为本文所公开的发明主题的概括，并且除非是在权利要求中明确地叙述，否则不应被认为是所附权利要求的元素或限制。

现在将参考附图描述一些实施方式。为了一致性，在各个附图中，相同的元件将用相同的数字表示。在以下描述中，阐述了许多细节以提供对于各种实施方式和/或特征的理解。然而，本领域技术人员将理解的是，可以在没有许多的这些细节的情况下实践一些实施方式，并且可以对所描述的实施方式进行多种变化或修改。如本文所使用的，在此说明书中使用术语“在……上方(above)”和“在……下方(below)”、“往上(up)”和“往下(down)”、“上部(upper)”和“下部(lower)”、“向上(upwardly)”和“向下(downwardly)”和表示在给定的点或元件的上方或下方的相对位置的其他类似术语，以更清楚地描述特定实施方式。

公开一种用于制造用于平板显示器的线栅偏振器的准确光栅图案的系统(布置)和方法。出于各种原因，扫描载物台可能会将加速负载极限施加于系统上。举例来说，在所描述的实施方式中，将0.5g的加速负载极限与2m/s的最大速度极限一起施加于系统上。也可以施加另外的限制。系统架构师可以执行一组计算，以确定最具成本效益的材料处理方法，并且所产生的限制可能与以下例子中所假定的限制明显不同。应理解的是，这样的计算仅是示例性的，并且如果需要更大的速度和加速度来准备光栅图案，则可以改变计算以提供不同的结果。

如上文所描述和施加的，要计算以2m/s的限制，沿典型布置(基板)执行扫描所需的持续时间：

加速/减速时间(以秒为单位)＝速度/加速度＝(2m/s)/(0.5x9.8m/s

以2m/s的扫描速度扫描3米长的面板(用于大型平面显示器)的时间为1.5秒。加速、扫描载物台和减速的总时间＝0.408秒+1.5秒+0.408秒＝2.316秒。

因此可以观察到，要利用20mm宽的成像(imagery)条带来覆盖整个三(3)米宽的面板，以形成线光栅图案，需要进行150次扫描。因此，当在写入工艺中仅使用一个光学列时，用于处理单个3乘3米平方的区域的总时间将为每次扫描2.316秒x150次扫描＝347.5秒。执行这样的单列处理是不经济的，并且需要更经济的选择。

系统设计师已经发现，如下所示，使用多列工艺而不是提供单列工艺能够更经济，其中使用多列工艺的每个列进行多次扫描。尽管被描述为进行多次扫描，这个系统和方法可以改变扫描次数以实现期望的效率。

举例来说，为了确定可用于处理三(3)米宽的薄膜面板的扫描次数，假定(带有材料的)载物台101的装载和卸载时间总计为15秒。还希望在一(1)分钟内完全处理整个基板，以便获得与工厂中的其他操作的相容性。减法得出的结果是，处理整个基板(将光栅图案设置到基板上)的时间量为：1分钟的总处理时间-15秒的装载和卸载时间＝剩下45秒用于设置光栅图案。

因此，实现45秒的扫描时间所需的列的数量为347.5秒/45秒＝7.72个列，上入为整数至八(8)个列。在同时的工艺中使用八(8)个列的情况下，每个列仅写入十九(19)个条带。因此，在所示的实施方式中，使用八(8)个列。如本领域技术人员将认识到的，可以使用更大数量的列来进行处理，并且将会处理得更快。

参照图1，可移动的工作台100支撑(保持)基板102。在所示的实施方式中，基板102可以是玻璃基板，玻璃基板具有对来自光刻工艺的曝光敏感的表面涂层。可利用真空以将基板102夹持至工作台100。工作台100具有两个编码器刻度104、106，这两个编码器刻度104、106可以用于在处理期间对准包括光学列的桥(bridge)和在每个列中的像场的位置。两个编码器刻度104、106是由精确设置的对准目标组成的，每个对准目标由5条线的组而组成。在所示的实施方式中，桥100被配置成用以在页面的“y”方向中以20mm步长移动。利用两个编码器刻度104、106，使位于桥上的透镜阵列108维持对准，以检查透镜阵列108的每次步进运动后的对准。透镜阵列108可以是半戴森光学成像系统(half Dyson optical imagingsystem)，这种半戴森光学成像系统包括主镜、正透镜和网罩。

编码器条带104、106上的对准目标110、111布置为间隔开20mm，使得可以精确地跟踪透镜阵列的移动、或是透镜阵列108中的单独透镜的位置。对于所描述的实施方式，透镜阵列108根据需要提供用于投射图像的设备，图像例如是光栅图案。

通过设置两个编码器刻度读出器(readout)118和119，所述两个编码器刻度读出器安装到地(ground)并且沿工作台100或卡盘(chuck)的一侧与期望的扫描方向对准，并且从所述两个编码器刻度读出器导出用于使扫描方向与编码器图案167的中心对准的信号，可以实现使载物台101在直线中移动。通过计算机控制，可以扫描载物台101、或者使包含光学列的桥步进，以使得在基板102上所执行的接连的扫描是对准的。扫描系统149配置成精确地在直线上来回移动，并且在每次扫描之后，桥在交叉扫描方向中步进以定位光栅图像，以曝光下一个条带。每个步长对应于固定的、整数个光栅周期。这可以通过以下方式实现：利用准确的编码器来获得距离，然后将投射的光栅图案对准目标对于构建到工作台100或卡盘中的对准图案对齐，使得接着可以使用距离来重新定位列相对于扫描行程端部的基板的位置。

在所示的实施方式中，通过使用作为355nm的波长的激光115、利用0.8875NA的半戴森光学成像系统116，在具有200nm线和间距(space)的掩模上使光栅图案成像，来产生具有100nm线和间距的光栅图像。通过消除图像中的任何零级衍射，图像的空间频率增加一倍。这样的系统116用于产生用于光刻系统117的图像。激光115具有单一横向模式，并且可用于产生衍射限制的图像。此曝光在光栅图案图像的端部处也可以是渐缩的，并且与具有另一条带的成像的条带的渐缩边缘重叠，使得相邻扫描之间的轻微对齐误差不会产生人眼可识别的明显不连续性。从包含1：1戴森成像系统的中等尺寸的光学列中，可以容易地获得20mm的光栅图像宽度。

图1图示两个编码器刻度104、106和这两个编码器刻度在工作台100或卡盘上的位置，以使桥的步进增量保持恒定，并且确保步进误差不会明显地使得扫描稍微重叠的重叠区域模糊。在这种情况下，工作台100沿着单一轴(称为扫描轴112)来回移动，此轴限定扫描方向113，此扫描方向在图1中是水平的，并且包含光学列的桥在垂直方向上步进，以使在接连的扫描中曝光的光栅条带分隔。纵向编码器刻度167包含沿着工作台100的底部延伸的长线，此纵向编码器刻度167用于限定扫描路径，并且防止工作台100在扫描期间的任何旋转。沿编码器刻度167定位两个读出布置118和119，这两个读出布置提供限定扫描路径的信号并且抑制工作台旋转。通过将2个编码器读出布置加起来而获得工作台100在图1的垂直方向中的位置。工作台旋转与两个读出器的差是成比例的。通过将总和和差维持在恒定值，在扫描期间，扫描方向和工作台旋转保持稳定。如本领域技术人员将理解的，期望将工作台旋转维持到最小。接着，包含光学列的桥可以步进到可执行第二扫描的位置。可以通过计算机或其他类似布置来控制扫描的执行。

位于工作台100的任一端的两个编码器104、106包含一系列的5线光栅图案107，这些光栅图案107可以用作对准目标。当结合至掩模中的对准目标成像至工作台上的其中一个对准目标上并且在所述一个对准目标上方扫描时，产生对准信号，并且处理所述对准信号以得出在下一个光栅条带的实际位置与理想位置之间的偏移。可以或是通过移动整个桥(这改变每个列生成的图像的位置)，或是通过倾斜产生偏移的列中的主镜，来校正此误差，使掩模目标图像完美地在交叉扫描方向中于工作台目标上居中。可以通过稍微倾斜投射系统中的主镜，以稍微使投射的图像的位置移位，来进行微调。粗调需要重新定位光学列。在工作台100的任一端的两个垂直编码器刻度104、106必须被调整为使得在一个端部上测量的偏移误差对应于在另一端部上的相同误差。

戴森对准系统中的掩模204包含200nm线和间距光栅图案，约略地长度为20mm、最大宽度为0.2mm。在所示的实施方式中，根据二步工艺(two-step process)将光栅图案中的线与扫描方向准确地对准，否则，当跨基板扫描线时，光栅图像将会模糊不清。

使光栅线方向与扫描方向对准包括第一步进，从而基板包括5线目标，此5线目标从此基板的一侧延伸至另一侧，此基板利用工作台中提供的θ(theta)调整而与扫描方向对准。这是通过测量基板目标在戴森场(Dyson field)中的固定点处和在多个扫描位置处的横向扫描位置来完成的。基板目标位置的任何差表示基板目标的方向与扫描方向之间的未对准，这个未对准可以通过调整基板的定向来进行校正。一旦正确地对准基板目标，就使用基板目标来对准物体(object)光栅图案的定向。在这种情况下，使基板保持静止，并且改变戴森场中用于测量偏移的点，并且旋转戴森掩模直到达到零位(null position)为止。

图2是戴森成像系统205中所使用的戴森网罩201的示意图，戴森成像系统205用于制作准确的光栅图案。在这个例子中，铝化的(aluminized)相位光栅图案202是由200nm线和间距组成，并且垂直向下延伸至掩模204的中心的窄线是掩模对准目标，这个掩模对准目标包含五条线203，每条线的宽度为200nm并且相隔400nm。光栅图案202具有固定的空间频率。可以用窄的照射束照射戴森掩模204上的五线对准目标203，此窄的照射束具有与用于形成光栅图像的波长相同的波长。照射束可以从光栅上方6mm的位置切换到下方6mm的位置。图2中的两条水平线表示掩模图案上的聚焦激光束的两个可能位置。用高斯束(Gaussian beam)照射掩模图案，如果光栅线都具有相同的长度，所述高斯束将导致非常不均匀的曝光。因此，使在中心的光栅线比在端部处短，以便跨场的宽度达成恒定的曝光剂量。光栅的图像通过掩模207上的窗口投射，此窗口位于系统轴的相对侧上，所述系统轴在图2的小圆圈中居中。基板焦平面直接地在掩模物平面下方，掩模对准目标的照射位置也通过掩模而投射在光轴的相对侧上。因此，目标203在203'处成像，并且目标206在206'处成像。

图3描绘戴森掩模上包含的对准目标的横截面，并且图4描绘戴森主要元件上的两个小反射区域，这些区域收集来自掩模目标的±1衍射级，并且将这些衍射级成像到基板上。零衍射级丢失。从图3中可以看出，沿着以um为单位的位移轴(x)呈现目标的五线。五线群组的中心线沿x(um)值为0处，位居中心。

图5图示主镜表面的光瞳处的±1衍射级的幅度。由于戴森主镜上的反射区域限于两个小的反射区域，如图4所示(结束于-1.0NA和1.0NA)，衍射幅度光谱在图5上的粗垂直线402、404、406、408之间被截短。在图6中示出考虑截短的衍射幅度光谱而得到的幅度图像。此图案基本上是条纹图案，其中是由主镜处反射镜的数值孔径来确定幅度包络线(amplitude envelope)。

图7图示掩模目标图像的所得到的强度，具有图6中所示的幅度光谱的两倍频率，这是由对幅度光谱进行平方所得出的。图8表示来自工作台目标的幅度或反射强度，在所述工作台目标上叠加掩模目标图像。检测器信号取决于取样的幅度平方的总和，并且此总和取决于投射的掩模对准目标和工作台100上的对准目标的相对位置，可以明显地为正、负或零。对这些值进行平方会使得负信号反相、并使频率加倍，但零值仍然保持为零。

图9示出来自1.8微米宽的线的衍射限制信号的幅度，此1.8微米宽的线在收集光学器件处，此收集光学器件位于投射系统的轴上，并且稍微在戴森主要元件顶点之后。图9中的粗垂直线902、904表示在收集孔处有明显的截短，这造成图10中所示的幅度分布和图11中所示的强度分布。跨基板上匹配的5线目标扫描五线掩模204目标的图像，产生图12中所示的信号。通过使用精密电动测微计，在交叉扫描方向中将戴森系统的主镜绕着镜顶点倾斜，以完成扫描。这个信号的中心峰容易识别，并且大约为200nm宽。结果是，掩模目标位置相对于工作台目标被明确地限定，并且掩模目标位置被测量到±5nm之内。

并行地使用多个列写入的一个挑战是，写入18个条带之后，第19个条带必须与相邻列所写入的第一个条带在±10nm内重叠。这要求每个列所产生的图像的中心相对于相邻列的图像中心精确地间隔开。这是通过将5线光栅目标结合至用于形成光栅图像的掩模图案中和通过将类似的5线光栅目标放置在沿图1中所示的两个编码器刻度的所选择的点上来实现的。垂直校准刻度用于定位每个列的投射图案位置和每个列所写入的每个条带的位置。

在一个非限制性的实施方式中，公开一种光刻系统，此光刻系统具有成像系统光学列，位于能够在交叉扫描方向中移动的桥上；掩模，具有位于成像系统的物平面中的具有固定空间频率的光栅图案；多线对准标记，与光栅图案对准并且具有固定空间频率；工作台，配置成用以保持和扫描基板；扫描系统，配置成用以使工作台在大于基板上的光栅图案的期望长度的距离内移动；纵向编码器刻度，附接至工作台并且定向于扫描方向中，和至少两个编码器刻度，附接至工作台并且排列于交叉扫描方向中，其中刻度包含具有固定空间频率的周期性间隔开的对准标记。

在另一个非限制性的实施方式中，提供一种布置，其中成像系统是戴森光学成像系统。

在另一个非限制性实施方式中，可以提供布置，其中戴森光学成像系统是半戴森光学成像系统。

在另一个非限制性实施方式中，此装置可进一步包含激光照射源。更特别的是，此激光照射源配置成用以产生单个T、0、0横向模式。

在另一个非限制性实施方式中，可以提供此布置，其中在交叉扫描方向中排列两个编码器刻度中的至少一个，以在交叉扫描方向中定位光栅图案的每个投射条带。

在另一个非限制性实施方式中，此布置可以进一步包括对准系统，此对准系统配置成用以观察掩模对准目标的图像，此掩模对准目标叠加在附接至工作台的编码器条带上的目标阵列中所包含的相似目标上，从而产生随着对准标记跨编码器标记移动而被调制的束。

在另一个非限制性实施方式中，可以配置此布置，其中掩模和工作台对准标记包括3条至7条等间距的线，这些线具有与掩模上的光栅图案相同的周期。

在另一个非限制性实施方式中，此布置可以进一步包括计量系统，此计量系统连接至工作台并且配置成使工作台能够沿着相同的笔直路径重复地移动，同时相对于垂直于基板表面的轴维持固定的角定向。

在另一个非限制性实施方式中，此布置可以进一步包括至少两个半场戴森光学列，此至少两个半场戴森光学列配置成用以同时写入，并且配置成使得由每个光学列写入的光栅图案条带在交叉扫描方向上均等地间隔开来，并且一旦所有条带都被写入，则形成连续的光栅图案。

尽管本文已经描述了实施方式，但是受益于本公开内容的本领域技术人员将理解，设想了不脱离本申请的发明范围的其他实施方式。因此，本权利要求书或任何随后的相关权利要求的范围不应不当地受到本文所述实施方式的说明的限制。