专利名称：曝光方法
技术领域：
本发明是关于一种半导体制造工艺，且特别是有关于一种曝光方法的发明。
背景技术：
薄膜晶体管液晶显示器主要由薄膜晶体管阵列基板(ThinFilm Transistor array，TFT array)、彩色滤光基板(ColorFilter，C/F)和液晶层(liquid crystal layer)所构成，其中薄膜晶体管阵列基板包括多个以阵列排列之薄膜晶体管，以及与每一薄膜晶体管对应设置之像素电极(pixel electrode)。薄膜晶体管之操作原理与传统的半导体MOS元件相类似，都是具有栅极(gate)、漏极(drain)以及源极(source)的元件，而薄膜晶体管之功能系用以作为液晶显示像素单元的开关元件。
一般而言，薄膜晶体管阵列基板之制造工艺通常包括多次的光刻(photolithography)及蚀刻(etching)制造工艺，意即通过曝光(exposure)的动作，以将光罩上的图形(pattern)转移至先前形成于基板上之光阻层(photoresist layer)，并经显影(development)的步骤图形化光阻层，之后再利用此图形化之光阻层作为蚀刻掩膜对基板上之膜层进行蚀刻，以依顺序形成薄膜晶体管之栅极、通道层、源极/漏极、像素电极以及保护层等主要构件。公知之光刻制造工艺所使用的曝光机可供光罩与基板放置对准，以使光罩上之图形经由投影光学系统投影曝光于基板上。此外，就曝光方式而言，主要可分为整体型曝光与扫描型曝光两种，其中整体型曝光是使光罩之图形全体同时转移于基板上，而扫描型曝光是使光罩与基板相对移动，以使光罩之图形连续地转移于基板上。
值得一提的是，随着液晶面板的尺寸需求日益增大，曝光工艺之图形的精确度也需相对增加。然而，由于薄膜晶体管阵列基板上之各个元件膜层对于温度变化会产生不同程度的应变(strain)，使得基板在清洗、曝光、成膜、蚀刻等制造工艺中，会因为元件膜层所造成之热应力(stress)而产生变形，而导致光罩图形在曝光后发生不匹配的现象。因此，目前的曝光机多设置有补正机构(calibration mechanism)，以避免基板上之膜层图形相互偏离，其作动方式是先于每一道曝光制造工艺之后测量基板上之定位标记(fiducial mark)的位置，以推算基板上之元件膜层的变形量。接着，按照计算结果分别进行各个维度(dimension)之补正，其中包括位移(shift)补正，用以校正图形之X轴方向及Y轴方向之位置误差；倍率(scale)补正，用以校正图形之放大或缩小误差；以及回转(rotate)补正，用以校正图形沿Z轴之扭转变形量等。然后，再将下一道光罩之图形通过补正后之投影光学系统而转移至基板之正确的位置上。
然而，虽然公知技术已可对各膜层之图形进行实时之补正，但由于基板本身即会受到温度变化而产生相当程度之变形，因此即使每一个元件的各膜层之间可准确对准，基板之变形仍会使得形成于基板上的元件无法准确地坐落正确的位置上，故公知之曝光方法并无法对基板本身之变形提供补正(calibration)。请参考图1A～1C，它们表示公知之多种薄膜晶体管阵列基板的变形示意图。薄膜晶体管阵列基板100例如具有主动区域110，其内设置有多个薄膜晶体管(图中未表示出)，而组装原点102设于薄膜晶体管阵列基板100之左上角。如图1A～1C所示，薄膜晶体管阵列基板100沿各个维度产生线性与非线性之变形，并连带使得主动区域110偏离原先预定之位置或产生大小以及形状上的变化，其中变形后之区域系以虚线表示。
如此一来，当薄膜晶体管阵列基板与彩色滤光基板组装之后，便可能发生彩色滤光基板之黑矩阵(Black Matrix，BM)无法与薄膜晶体管阵列基板之主动区域内的薄膜晶体管位置准确对准的问题，因而导致液晶面板漏光(light leakage)的现象，更严重者将会引起串音(cross-talk)现象与对比度(contrast)不足(暗态亮度过高)等问题。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的是提供一种可对基板之变形提供预先补正的曝光方法，以使得曝光之图形可位于正确的位置上，进而提高制造工艺之合格率。
本发明的另一目的是提供一种可对基板之变形提供预先补正的曝光方法，以提高薄膜晶体管阵列基板与彩色滤光基板之组装合格率，因而可有效避免液晶面板漏光、对比不佳或串音等问题。
基于上述目的，本发明提出一种曝光方法，该曝光方法适用于曝光机，以期在基板上形成目标曝光图形，其中基板会受外界因素影响而变形。首先，决定基板之预设变形量，以提供对应之补正值。接着，依据补正值来调整曝光机之曝光参数。之后，通过调整后之曝光参数来对基板进行曝光，以在基板上形成补正后之曝光图形，其中补正后之曝光图形会在基板变形之后逼近目标曝光图形。
在本发明之曝光方法中，可能造成基板变形之外界因素例如是温度变化。此外，决定基板之预设变形量的方法例如是提供样本基板，并且测量样本基板受外界因素影响之后的变形量，以作为基板之预设变形量。另外，调整曝光机之曝光参数的方法例如包括位移补正、比例补正以及旋转补正等方式。
基于上述说明，本发明之曝光方法于曝光前依据基板可能产生之变形，来对曝光参数进行预先补正的动作。如此一来，当基板因温度变化或其它外界因素而产生变形时，补正后所形成之曝光图形将可逼近所欲形成之目标曝光图形，因而可提供较佳之制造合格率。
为让本发明之上述和其它目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合附图，作详细说明如下。
具体实施例方式
下文举薄膜晶体管阵列基板之制造工艺为较佳实施例来说明本发明之曝光方法，其中薄膜晶体管阵列基板例如是由玻璃基板经过多道曝光、显影及蚀刻制造工艺所形成，而每一道曝光工艺例如是通过曝光机对玻璃基板进行曝光的动作，以将光罩上的图形转移至基板之光阻层上。之后，再经显影图形化基板之光阻层，并以图形化之光阻层作为蚀刻掩膜进行蚀刻，而在基板上依顺序形成薄膜晶体管之栅极、通道层、源极/漏极、像素电极以及保护层等主要构件。其中，有鉴于基板可能在制造工艺中受到温度变化等外界因素的影响而变形，导致上述构件在形成后偏离原先期望的位置，因此本发明提出下列之曝光方法，该曝光方法可对基板之变形进行线性或非线性之补正，以在基板上形成精确的曝光图形。
请参考图2，图2为本发明之较佳实施例之曝光方法的流程图。
首先，在曝光机内加载原始之曝光参数(步骤202)。曝光机例如包括光罩载台、基板载台以及投影光学系统等装置，其中光罩载台与基板载台分别用以承载光罩与基板，而透过曝光参数可控制光罩载台与基板载台之相对移动以及调整投影光学系统之光路等，以将光罩之图形转移至基板上。值得一提的是，在不考虑基板可能变形的情形下，若以此原始之曝光参数进行曝光，理应能得到目标曝光图形，然而实际上，却可能因为基板之变形，因而导致曝光图形偏离基板上所期望的位置。
因此，本发明依据基板之预设变形量来求得对应之补正值(步骤204)，其中补正值可针对基板之各种类型的变形加以补正(详细补正方式请参考下文中步骤206之说明)。在一实施例中，例如可测量样本基板在受到相同之外界因素影响后所产生之变形量，以作为基板之预设变形量，图3所示即为本发明之一种测量样本基板之变形量的流程图。首先，选定样本基板上之原点(步骤302)，并且，选定样本基板上之测量点(步骤304)，其中原点与测量点例如可位于基板上之任何位置。接着，测量原点与测量点之变形前之相对坐标值以及变形后之相对坐标值(步骤306)。然后，将变形前之相对坐标值与变形后之相对坐标值相对比，以获得样本基板之变形量(步骤308)。当然，在其它实施例中，基板之预设变形量也可以是制造工艺上之经验数据，例如是在先前之多次制造工艺中所累积者。
接着，在得到补正值之后，便可依据补正值来调整曝光机之曝光参数(步骤206)。本发明利用曝光机原有之位移补正、比例补正以及旋转补正等机制来对基板可能发生之变形进行预先补偿的动作，以使得曝光后之光罩图形可位于正确的位置上。简单地说，位移补正是调整曝光机之位移参数的X、Y设定值，比例补正是调整曝光机之比例参数的X、Y设定值，而旋转补正是调整曝光机之旋转参数。
之后，通过调整后之曝光参数来对基板进行曝光，以在基板上形成补正后之曝光图形(步骤208)。其中，位移补正可使补正后之曝光图形与目标曝光图形相比，具有X-Y平面上之位移，比例补正可使补正后之曝光图形与目标曝光图形相比，具有比例上的放大或缩小，而旋转补正可使补正后之曝光图形与目标曝光图形相比，具有角度上之旋转，因此通过位移补正、比例补正与旋转补正可达到线性与非线性之补正效果。换言之，本发明之曝光方法可利用位移补正、比例补正以及旋转补正所提供之位置、大小以及扭转的变化来对基板之预定变形量提供预先之补偿，其中依据基板之不同情况的变形，各参数所需提供的补偿程度亦有所不同。如此一来，经上述之预先补正后所形成之曝光图形将会在基板变形之后逼近所期望之目标的曝光图形，而通过此曝光方法及后续制造工艺所形成之例如栅极、通道层、源极/漏极、像素电极以及保护层等主要构件将在基板变形后仍位于正确的位置上，因而有助于提高薄膜晶体管阵列基板与彩色滤光基板组装时的合格率，避免面板漏光、对比不佳或串音等问题。
值得注意的是，上述实施例仅表示薄膜晶体管阵列基板之一道光罩的曝光制造工艺，然而实际上，本发明之曝光方法适用于薄膜晶体管阵列基板的任何一道光罩制造工艺或多道光罩制造工艺中，且同样可达到提高曝光图形之准确率的功效。此外，在本发明之其它实施例中，本发明还可在每一道光罩制造工艺完成之后测量基板之变形量，再依据所测得之变形量修正下一道光罩制造工艺之曝光参数，以提供更佳的补正效果。
虽然上述实施例是以薄膜晶体管阵列基板为较佳实施例来说明本发明之曝光方法的，然而在其它实施例中，本发明之曝光方法亦可应用于例如彩色滤光基板或其它元件之曝光制造工艺上。
综上所述，本发明之曝光方法依据基板可能产生之变形量来提供对应之补正值，以通过位移补正、比例补正以及旋转补正等方式预先对曝光图形进行补偿，以使得基板因温度变化或其它外界因素而产生变形时，基板上之曝光图形可逼近所欲形成之目标曝光图形。通过本发明之曝光方法可对基板之变形提供良好的线性或非线形补正，以进行良好精度之曝光处理，因而可提供较佳之制造合格率。
虽然本发明已以较佳实施例公开如上，然其并非用以限定本发明，任何发明所属技术领域的普通专业人员，在不脱离本发明之思想和范围内，当可作些许之更动与改进，因此本发明之保护范围当视权利要求书所界定者为准。
图1A～1C为公知之多种薄膜晶体管阵列基板的变形示意图。
图2为本发明之较佳实施例之曝光方法的流程图。
图3为本发明之一种测量样本基板之变形量的流程图。
主要元件标记说明100薄膜晶体管阵列基板102组装原点110主动区域步骤202在曝光机内加载原始之曝光参数步骤204依据基板之预设变形量来求得对应之补正值步骤206依据补正值来调整曝光机之曝光参数步骤208通过调整后之曝光参数来对基板进行曝光，以在基板上形成补正后之曝光图形步骤302选定样本基板上之原点步骤304选定样本基板上之测量点步骤306测量原点与测量点之变形前之相对坐标值以及变形后之相对坐标值步骤308将变形前之相对坐标值与变形后之相对坐标值相对比，以获得样本基板之变形量
权利要求
1一种曝光方法，在基板上形成曝光图形，其特征是该基板受外界因素影响而变形，该曝光方法包括决定该基板之预设变形量，以求得对应之补正值；依据该补正值来调整曝光机之曝光参数；以及通过调整后之该曝光参数来对该基板进行曝光，以在该基板上形成补正后之曝光图形。
2.根据权利要求1所述之曝光方法，其特征是决定该基板之该预设变形量的方法包括提供样本基板；以及测量该样本基板受该外界因素影响之后的变形量，以作为该基板之该预设变形量。
3.根据权利要求2所述之曝光方法，其特征是测量该样本基板之该变形量的方法包括选定该样本基板上之原点；选定该样本基板上之测量点；测量该原点与该测量点之变形前之相对坐标值以及变形后之相对坐标值；以及将该变形前之相对坐标值与该变形后之相对坐标值相对比，以获得该样本基板之该变形量。
4.根据权利要求1所述之曝光方法，其特征是调整该曝光机之曝光参数的方法包括进行位移补正，以使该补正后之曝光图形与目标曝光图形相比，具有平面上之位移。
5.根据权利要求1所述之曝光方法，其特征是调整该曝光机之曝光参数的方法包括进行比例补正，以使该补正后之曝光图形之大小与目标曝光图形之大小相比，具有比例变化。
6.根据权利要求1所述之曝光方法，其特征是调整该曝光机之曝光参数的方法包括进行旋转补正，以使该补正后之曝光图形与目标曝光图形相比，具有角度上之旋转。
7.根据权利要求1所述之曝光方法，其特征是该外界因素包括温度变化。
全文摘要
一种曝光方法，适用于曝光机，以期在基板上形成目标曝光图形，其中基板会受外界因素影响而变形。首先，决定基板之预设变形量，以提供对应之补正值。接着，依据补正值来调整曝光机之曝光参数。之后，通过调整后之曝光参数来对基板进行曝光，以在基板上形成补正后之曝光图形，其中补正后之曝光图形会在基板变形之后逼近目标曝光图形。此曝光方法可对基板之变形提供良好的线性或非线形补正，以提供较佳之制造合格率。
文档编号G03F7/20GK1763614SQ20041008403
公开日2006年4月26日 申请日期2004年10月18日 优先权日2004年10月18日
发明者张营辉, 涂志中, 苏大荣, 程启维, 庄英鸿, 刘梦骐 申请人:中华映管股份有限公司