制造三維集成電路的系統及方法技術方案

本發明專利技術公開一種制造三維集成電路之系統及方法。在一實施例中，該方法包含：提供一具有多個空間光調制器(SLM)成像單元之成像寫入系統，其中該等SLM成像單元系排列成一個或多個平行陣列；接收光罩數據，其中該光罩數據系供寫入一三維集成電路之一層或多層；處理該光罩數據，以形成多個對應于該三維集成電路該一層或多層之分區光罩數據圖案；指派一個或多個所述SLM成像單元負責處理各該分區光罩數據圖案；以及控制該等SLM成像單元，以將該等分區光罩數據圖案并行寫入該三維集成電路之該一層或多層。所述指派包含至少執行下列其中之一：縮放比例修正、對準狀態修正、視點間距修正、轉動因子修正及基板變形修正。

【技術實現步驟摘要】
【國外來華專利技術】
本專利技術涉及集成電路之制造。詳言之，本專利技術系關于一種制造三維(3-D)集成電路之系統及方法。
技術介紹
受惠于半導體集成電路(IC)技術之突飛猛進，動態矩陣液晶電視(AMLCD TV)及計算機顯示器之制程已有長足進步。近年來，液晶電視及計算機顯示器之尺寸不斷放大，但價格則逐漸大眾化。就半導體IC而言，各技術世代系由電路設計規則中之關鍵尺寸(⑶)加以定義。隨著技術世代之演進，新世代IC之圖征關鍵尺寸目標值逐漸縮小，誤差容許度亦更趨嚴格。但就平板顯示器(FPD)而言，各技術世代系依照制程中所用基板之實體尺寸加以分類。例如，Fro分別于2005、2007及2009年進入第六代(G6)、第八代(G8)及第十代(GlO)，其對應之基板尺寸(毫米X毫米)分別為1500xl800、2160x2460及2880x3080。無論是半導體IC或FPD基板,其微影(lithography)制程所面臨之挑戰均為如何一方面加大產品之尺寸，一方面使產品平價化；但兩者之制程卻截然不同。IC業界之一主要挑戰，系于直徑300毫米之晶圓上形成具有小關鍵尺寸之圖征，其目標為盡可能提高晶體管之安裝數量，以使相同大小之芯片具有更佳功能。然而，FH)業界之一主要挑戰系盡可能加大可處理之矩形基板尺寸，因為生產在線所能處理之FPD基板愈大，則所能制造之電視或顯示器愈大，且成本愈低。為提高效能，一般液晶電視及顯示器之設計均采用較為復雜之薄膜晶體管(TFT)，但TFT之關鍵尺寸目標值仍停留在相同之規格范圍內。從某一觀點而言，FPD制程之一主要挑戰，系使后續各世代之單位時間產出量均具有合理之成本效益，而其中一項重要之考慮因素系令制程良率達到獲利水平，同時維持適當之制程窗口。常規用于制造Fro之微影技術系由制造IC之微影制程演變而來。Fro基板所用之微影曝光工具大多為步進式及/或掃描式投影系統，其中從光罩至基板之投影比例共有二比一(縮小)與一比一兩種。為將光罩圖案投影至基板，光罩本身便須依可接受之關鍵尺寸規格制造。FPD之光罩制程與半導體IC之光罩制程類似，不同之處在于:制造半導體IC所用之光罩尺寸約為每邊150毫米(約6英寸)，而制造FPD所用之光罩，其每邊尺寸在一實例中可為前述每邊尺寸之八倍左右，即每邊超過一米。請參閱圖la，圖中繪示一用以將光罩圖案掃描至FH)基板之投影曝光工具常規架構。此架構所用之曝光光源主要為高壓短弧汞(Hg)燈。入射之照明光經由反射鏡102反射后，依序通過光罩104及投影透鏡106，最后到達FH)基板108。然而，若欲以圖1a所示之常規光罩式曝光工具架構為新世代之FPD進行微影制程，必須解決光罩尺寸日益加大之問題。以第八代FH)為例，其光罩尺寸約為1080毫米X1230毫米，而第八代基板之面積則為其四倍。由于TFT之關鍵尺寸規格在3微米±10%之范圍內，如何在每邊超過兩米之第八代基板上控制TFT之關鍵尺寸實乃一大挑戰；相較于在直徑300毫米之硅晶圓上微影制印先進IC圖案并控制其規格，前者難度更高。FH)業界所須解決之問題，系如何以符合成本效益之方式建造出適用于新世代FPD之光罩式曝光工具，同時保留可接受之微影制程能力區限(又稱制程窗口)。若欲減少FPD曝光區域內關鍵尺寸不一致之情形，方法之一系使用多重曝光法，其中標稱曝光量系由多個依適當比例分配之曝光分量所組成，而每一曝光分量則使用預選波長之照明，并搭配對應之投影透鏡以完成掃描及步進。此類曝光工具須包含多于一個投影透鏡，但僅配有單一照明光源，其原因在于必須使用以千瓦(KW)計之高輸出功率短弧汞燈照明光源。至于選擇曝光波長之方式，系于光源處安裝適當之濾光鏡。在一實例中，此多波長曝光法可降低第八代基板上關鍵尺寸均一性所可能受到之負面影響，故可使用較平價之透鏡及照明設備。在使用多波長曝光法時，必須為光罩本身訂定較嚴格之關鍵尺寸目標值及關鍵尺寸均一度。在一實例中，TFT光罩之關鍵尺寸誤差容許值小于100納米，此數值遠小于光罩關鍵尺寸標稱目標值3微米所需之誤差容許值。這對于使用現有曝光工具架構的制程方式而言，較易于掌控FPD微影制程之制程窗口。然而，對FPD光罩關鍵尺寸規格之要求愈嚴，將使原本即所費不貲之光罩組愈加昂貴。在某些情況下，為第八代FPD制作關鍵光罩之成本極高，且備貨期甚長。常規方法之另一問題在于，使用大型光罩時不易進行瑕疵密度管控。以大型光罩進行多重曝光之微影制程時，即使一開始使用全無瑕疵之光罩，最后仍有可能出現有害之瑕疵。若制程有產生瑕疵之虞，不但良率將受到影響，光罩成本亦隨之提高。圖1b繪示常規曝光工具之另一種架構。如圖1b所示，該曝光工具包含光源110、第一投影透鏡112、光罩114、第二投影透鏡116、晶圓118及晶圓平臺120。我們可控制光源110，使其光線經由第一投影透鏡112射至光罩114，其中該光罩含有待成像于晶圓118之圖案。部分光線將被光罩114阻擋，而部分光線則可通過光罩114并穿透第二投影透鏡116，致使晶圓118曝光。通過光罩114之光線將使晶圓118之特定區域曝光，從而產生一組對應于光罩122上所形成之IC設計圖案之圖案影像。請注意，該晶圓系固定于晶圓平臺120上，而該晶圓平臺則可在我們之控制下沿箭頭所示方向移動。在一常規步進系統中，光源110可為藍色可見光或近紫外光，第一投影透鏡112、光罩114與第二投影透鏡116系固定不動，至于晶圓118及用以固定該晶圓之晶圓平臺120則可移動，以使晶圓118上之不同區域曝光。此步進系統可用于制造解析精度達I至3微米之設計圖案，例如可制造小尺寸光罩、發光二極管(LED)，以及第四代與更早世代之平板顯示器。在一常規掃描系統中，光源110、第一投影透鏡112及第二投影透鏡116均固定不動，而光罩114、晶圓118及用以固定該晶圓之晶圓平臺120則均可移動，以便使晶圓118上之不同區域曝光。相較于步進系統，掃描系統處理大尺寸光罩及平板顯示器之效率較高，但其價格亦較高。掃描系統大多用于制造基板甚大之第六代或更新世代之平板顯示器。圖1c至圖1e繪示常規曝光工具固定光罩之多種方式，以及常規曝光工具如何使光罩對準以進行曝光。在圖1c中系令光罩130與基板晶圓132保持接觸，故此系統一般稱為接觸式對準系統。在圖1d中，光罩130系固定于鄰近基板晶圓132之位置，故此系統一般稱為接近式對準系統。常規接觸式對準系統與接近式對準系統大多用于制造印刷電路板、觸控面板(25至40微米)、發光二極管(3至5微米)及太陽能板(> 100微米)，至于接觸式對準系統與接近式對準系統之缺點則包括無法處理高分辨率之設計圖案、翹曲之晶圓或大于4英寸之基板。圖1e繪示一常規投影式對準系統，其于光罩130與基板晶圓132之間另設有一投影透鏡131。此系統大多用于制造5至10微米之電路。此種投影式對準系統較適合以大尺寸之光罩制造平板顯示器之彩色濾光片，但大尺寸光罩之價格甚高。因此，若無法接受較高之光罩成本，則以投影式對準系統制造印刷電路板及發光二極管便無成本效益可言。圖2繪示一用于制造光罩之曝光工具之常規架構。在此曝光工具架構中，射向分光鏡204之照明光202將局部反射并穿過傅利葉透鏡208以照亮空間光調制器(SLM) 206。此成本文檔來自技高網...

【技術保護點】

【技術特征摘要】
【國外來華專利技術】2010.09.03 US 61/379,732;2011.09.02 US 13/225,4041.一種制造一三維集成電路的方法，包含下列步驟: 提供一成像寫入系統，其中該成像寫入系統包含多個空間光調制器(SLM)成像單元，該等SLM成像單元排列成一個或多個平行陣列； 接收光罩數據，其中該光罩數據供寫入該三維集成電路之一層或多層； 處理該光罩數據，以形成多個對應于該三維集成電路中該一層或多層之分區光罩數據圖案； 指派一個或多個所述SLM成像單元負責處理各該分區光罩數據圖案；以及控制該等SLM成像單元，以將該等分區光罩數據圖案并行寫入該三維集成電路之該一層或多層。2.按權利要求1所述的方法，其中指派一個或多個所述SLM成像單元之步驟包含: 根據該等SLM成像單元，對該等分區光罩數據圖案進行縮放比例修正，其中各該分區光罩數據圖案均具有一對應之縮放比例修正動作。3.按權利要求1所述的方法，其中指派一個或多個所述SLM成像單元之步驟還包含: 根據該等SLM成像單元，對該等分區光罩數據圖案進行對準狀態修正，其中各該分區光罩數據圖案均具有一對應之對準狀態修正動作。4.按權利要求1所述的方法，其中指派一個或多個所述SLM成像單元之步驟還包含: 根據該等SLM成像單元，對該等分區光罩數據圖案進行視點間距修正，其中各該分區光罩數據圖案均具有一對應之視點間距修正動作。5.按權利要求1所述的方法，其中指派一個或多個所述SLM成像單元之步驟還包含: 根據該等SLM成像單元，對該等分區光罩數據圖案進行轉動因子修正，其中各該分區光罩數據圖案均具有一對應之轉動因子修正動作。6.按權利要求1所述的方法，其中指派一個或多個所述SLM成像單元之步驟還包含: 根據該等SLM成像單元，對該等分區光罩數據圖案進行基板變形修正，其中各該分區光罩數據圖案均具有一對應之基板變形修正動作。7.按權利要求1所述的方法，其中控制該等SLM成像單元之步驟包含: 針對各該SLM成像單元，使一對應之所述分區光罩數據圖案獨立于該成像寫入系統中其它所述SLM成像單元而曝光。8.一種制造一三維集成電路的系統，包含: 多個空間光調制器(SLM)成像單元，該等SLM成像單元排列成一個或多個平行陣列；及 一用以控制該等SLM成像單元之控制器，其包含: 第一邏輯，用以接收光罩數據，其中該光罩數據供寫入該三維集成電路之一層或多層； 第二邏輯，用以處理該光罩數據，以形成多個對應于該三維集成電路中該一層或多層之分區光罩數據圖案； 第三邏輯，用以指派一個或多個所述SLM成像單元負責處理各該分區光罩數據圖案；以及 第四邏輯，用以控制該等SLM成像單元，以將該等分區光罩數據圖案并行寫入該三維集成電路之該一層或多層。9.按權利要求8所述的系統，其中該用以指派一個或多個所述SLM成像單元之第三邏輯包含: 第五邏輯，其可根據該等SLM成像單元，對該等分區光罩...

【專利技術屬性】
技術研發人員：陳正方，T·萊迪格，
申請(專利權)人：派因布魯克成像系統公司，
類型：
國別省市：