用於光刻的1.5dslm的製作方法

2023-09-20 15:28:40

專利名稱：用於光刻的1.5d slm的製作方法
技術領域：
本發明要求於2010年3月5日提交的名稱為「用於光刻的I. 5d SLM」的美國臨時專利申請No. 61/311,280的優先權。本發明也涉及於2010年3月5日提交的名稱為「具有可變速率像素時鐘的轉子成像系統(rotor imaging system)和方法」的美國專利申請No. 12/718895。公開的實施例反映了由全部為Micronic Laser AB (現在為Micronic MydataAB)工作的一組發明者所做的工作。從事該項目的所有發明者在將他們的發明轉讓給共同受讓人時都負有責任。
背景技術：
本發明涉及一種改進的微光刻書寫器(micro lithographic writer),其在整個工件表面上掃描調製圖案。所公開的SLM使用連續或準連續的輻射源以衍射模式工作。微光刻書寫器使用長且窄的SLM，並利用沿著SLM的窄軸的衍射效應來改進沿著該軸的書寫特徵。隨著時間的流逝，用於微光刻的基於光學的系統已經變得越來越精密了。十多年前的系統依賴於掃描雷射束，一般使用聲光調製器調製該掃描雷射束。在上個十年中，系統已經發展為在所謂的無掩模步進機中使用微反射鏡或可變形微反射鏡器件來閃印圖案的部分。研製出了使用窄的、一維微反射鏡陣列以在整個基板上掃描連續或準連續的雷射能。在相同的時期內，用於成像的典型波長已經變得更短。與電子束系統相比，基於光學的系統的共同特徵為具有產量優勢。近來的系統在整個基板上掃描來自於調製的一維微反射鏡陣列的福射。優點為高產量、光場的良好利用和實質上連續的雷射的使用。圖I中示出了來自相同申請人的第12/718,895號申請的示例。示出的附圖描述了作為標識2D SLM的正方形的SLM圖像，而在相同的申請中可發現具有ID SLM的替代形式。使用ID SLM的這些系統提供沿著陣列的長軸的良好的解析度和圖像特性，而提供沿著陣列的窄軸、在掃描的方向中不那麼有利的圖像特性。沿著陣列的長度的圖像特性得益於在毗連的反射鏡之間使用的衍射效應，使用部分相干或局部相干輻射照明反射鏡。這不是沿著掃描方向的選擇，因為幹涉取決於由毗連或相鄰的微反射鏡傳播的輻射之間的瞬時相互作用。沿著掃描方向，相鄰的像素在不同的時間列印，所以不存在幹涉。Sigma tools,Micronic Laser 自有的基於2D SLM的快速且步進系統(flash andstep system)昂貴且複雜。以l_2kHz幀頻驅動百萬個或更多的微反射鏡需要複雜數據路徑的龐大計算量，而且SLM器件本身是複雜的。Micronic Laser 的 Sigma tool 的一個原型被發現在美國專利 No. 5，523，193 中。在該專利中，德州儀器(Texas Instruments)的Nelson描述了可變形微反射鏡器件的早期產品。在第7欄中，該專利描述了以類似於傳統的基於掩模的步進機的閃印(flash-stamp)和步進模式使用區域陣列空間光調製器(area array spatial light modulator)。
在美國專利No. 7，719，753中發現了另一種無掩模光刻方法。儘管說明書在第4欄中提及了許多選擇，但在第10欄至第16欄本申請的重要教導涉及使用標準的德州儀器的可變形微反射鏡器件。在第16欄中說明的優選器件為1024個反射鏡的寬乘768個反射鏡的深(de印)，與HDTV的早期產品相應。在第5欄的底部中確認的照明源是非相干弧光燈。從而，該專利教導了使用新器件，保持該新器件裝載數據是相當困難的且新器件未得益於局部相干或部分相干照明的使用。而且，在微光刻領域中，但是利用電子束的是美國專利No. 6，870，172。該專利描述了所謂的反射電子束光刻(REBL)系統，該系統由KLA-Tencor技術生產。類似於前述專利，該專利提出了使用具有4000x 1000的單獨尋址元件的矩形大陣列。該系統為電子束系統，而不是光學系統。如上所述，調製的一維微反射鏡陣列系統具有非對稱的圖像特性。這使基板的圖案化變得複雜，並與步進機的圖像特性不一致。具有掃描一維微反射鏡SLM的系統將是有用的，該一維微反射鏡SLM在掃描方向之中或之上具有實質上對稱的圖像特性。在基板上掃描微反射鏡產生圖像的更好、更對稱的系統將沒有閃壓和步進系統複雜和昂貴。可想出更對稱的系統的附加申請，該更對稱的系統成本有效地使用更少的微反射鏡以及相對低成本的光輻射源。

發明內容
本發明涉及一種改進的微光刻書寫器，其在工件的表面上掃描調製圖案。公開的SLM使用連續或準連續的輻射源以衍射模式工作。微光刻書寫器使用長且窄的SLM，並利用沿著SLM的窄軸的衍射效應以改進沿著該軸的書寫特性。本發明的特定方面在權利要求、說明書和附圖中描述。


圖I描述了掃描系統,其具有三個臂和一對工件,該對工件在輪軸(hub)的相反側上進行書與；圖2進一步描述了採用具有變形光學系統的所謂的一維SLM。圖3描述了其他的基於ID SLM的書寫器的操作。圖4示出了 M=2的I. 5D SLM的截面圖。圖5描述了使用直線掃描路徑的幾個系統。圖6A-6F示出了在掃描像素的方向上具有2、3、4和8個像素的I. SLM的部分，該像素由單個或多個反射鏡構成。圖7原理上示出了列印的圖像中x-y非對稱的量是如何隨著掃描方向上的像素數量的增加而減少的。
具體實施例方式參考附圖給出下文的詳細描述。描述優選實施例以示出本發明，而不限制本發明的範圍，本發明的範圍由權利要求限定。本領域的普通技術人員將認識到以下描述的多種等效變形。
用於理解所公開的本技術的有用的出發點是其他的基於SLM的書寫器的操作，包括圖2和3中所示出的。在具有在掃描方向上順序書寫的像素的掃描SLM系統中，在不同時間書寫的圖案的塊(bit)不幹涉。在工件上的像面處或在輻射敏感層中，碰撞表面的具有振幅a的光波針對每一像素產生照度i= I a 12。如果工件的一個像素處的輻射同時接收照明I1，則在相同像素的後面的像素輻射強度i2可僅增加強度，而不改變曝光輻射的振幅。換句話說，像素的兩個接連照明的效果是i-zii+ifla^+laj2，其中第一曝光輻射具有振幅B1，而第二曝光輻射具有振幅a2。這是使用非相干曝光輻射的結果。在掃描SLM裝置中，沿著SLM的長軸、方向，微反射鏡的照明是部分或局部相干的。換句話說，兩個毗鄰的像素被相干照明，並將在圖像中產生彼此的幹涉。兩個毗鄰的像素一起給出了振幅a■，其取決於由各個反射鏡傳播的輻射的相位角。取決於相對相位的相干效應，產生在(I B11 -1 a21 )和(I B11 +1 a21 )之間的振幅以及在(I B11 -1 a21 ) 2 和(| B11 +1 a21 ) 2 之間的照明值iSUffl。其中選擇％作為具有較小振幅的成分。因此，第二像素可加或減來自於第一像素的振幅。求振幅的總和(增加的或減去的)的平方，以計算所得到的強度。這稱為部分相干成像。相鄰像素之間的幹涉可由相干函數調整，相干函數由照在SLM上的光的角 分布來確定。通過選擇不同的角分布，可產生與SLM上的反射圖案接近類似的圖像，或替代地通過幹涉放大所有的邊緣。在光刻時，具有特定數量的幹涉環的圖像通常是優選的，因為其增強了細線的列印。在關於光學的課本(例如Born和Wolf的「光學原理」)中可發現該理論，而且諸如PanoramicTech的Panoramic的商業軟體可用於精細調整列印特性。小特徵的靈活性和增強存在於SLM的相干或長方向中。在短的或掃描方向上，由在區域的表面上移動的單行像素的順序列印創立圖像。這提供了更少的靈活性，且特別是缺少增強小特徵的選擇。我們稱其為非相干方向。在具有單行SLM像素的掃描系統中，沿著SLM的長軸和窄軸書寫的像素將具有在以下幾個方面不同的特徵以不同劑量列印數據中的尺寸、不同的等焦劑量(iso-focaldose)、不同的解析度和不同的焦深。應用非對稱的數值孔徑(NA)可部分地使沿著長軸和窄軸的特性相等，例如通過使解析度相同，但是使解析度相等不會校正焦深中的差別或等焦劑量(isofocal dose)中的差別。實際上，最差的方向，通常是掃描的非相干書寫方向，將決定這種系統的書寫性質、可被書寫的最小特徵、光學系統的尺寸等。我們公開了使用稱為I. SLM的方法和設備。ID SLM具有N x I個像素，而2DSLM可具有2000x 500或1024x 768個像素。當裝置具有N x M個像素，而N是諸如1024、2048、4096、8192或16384的大數字，且M是小於或等於20的更小的數字(例如2、3、4、5、6、
8、10、15或20個像素)時，我們稱裝置為I. 5D SLM0像素是在數據路徑(data path)中作為一個單元對待的且被指定了像素值的SLM的區域。在一些情況下，像素可為單個微反射鏡，在其他情況下，像素可為由相同像素值控制的一組反射鏡。在圖6A中示出了 M=2的I. 5DSLM 600的部分。存在許多小反射鏡601，並且一組小反射鏡601聚集形成像素604。對於衍射操作，能夠以模擬方式控制反射鏡，即可將反射鏡置於例如由像素值指定的許多狀態之一。另外的重要方面是它們以衍射模式，即通過控制光的相位工作且由在反射鏡中和反射鏡之間的幹涉間接調製像素的強度。考慮到反射鏡足夠精確地製造得以可預知的方式彼此幹涉，多個反射鏡可以用作一個像素，並且依然形成工件上的單個衍射受限光斑。
以相同的像素值控制一個像素中的反射鏡。然而，不需要完全一致地控制反射鏡，例如一些反射鏡可以向左傾斜，而其他的可以向右傾斜。裝置由雷射束照明，雷射束在區域603上實質上是相干的，區域603在長的(水平的)方向上跨越幾個像素，而在短的方向中跨越整個裝置寬度。圖6B和6C分別示出了 M=3和4的情況。這兩種情況在掃描方向中包括更多的行。圖6D示出了 M=S的情況，而且示出了每一個像素604可僅由一個反射鏡601構成。本發明不限於具有許多反射鏡的像素，儘管大多數示例和附圖示出了這種SLM。I. 5D SLM與現有技術不同的是長的方向中的部分相干光和短的方向中的相干光分布，跨越多於一個像素相干。特別是，相干在短的方向中可跨越整個裝置(或其被照明的部分)。替代地，如圖4中所示，在短的方向中的照明可由少量的相干，但是每一個都跨越多於一個像素或整個裝置寬度的互相非相干光分布410、411、412構成。I. 5D SLM的使用幫助解決在x和y上的不同特性(ID SLM所具有的)。ID SLM對系統設計者來說是有吸引力的，因為其能被連續雷射或脈衝雷射照明，脈衝雷射以至少與每時間單元內掃描的像素數量一樣高的頻率工作，並且有時以在幾十或幾百兆赫範圍中的頻率工作。ID SLM有效地使用光場，且可垂直於陣列或以一角度掃描ID SLM。可沿著直線或曲線路徑掃描1DSLM。為了解釋本發明如何減輕圖像中的非對稱性，考慮成像理論是有用的。在長的方向中，SLM被部分相干光照明。部分相干意味著如果兩個點彼此靠近則兩個點的電場是相關的，而如果兩個點分開一段距離則兩個點的電場是非相關的。相關的大小為分開距離的函數。該大小稱為相干函數。按照相干理論中的Van Cittert-Zernike定理，相干函數由照明SLM的光的角分布決定。存在高相干性的區域選擇為跨越三個至四個像素在光刻中是平常的。一旦知道了相干函數，即可使用商業軟體計算或模擬圖像特性。計算圖像的一個方式是將光源分成互相不相干的源點的集合，計算由來自於每一個源點的光產生的圖像，並對所有圖像求和。為了計算在掃描方向中來自ID SLM的圖像，假設每一位置在掃描期間都相干，並計算圖像，且對所有圖像求和。在相鄰像素之間不存在幹涉，因為每一圖像中僅涉及一個像素。不同像素的圖像在不同的點處及時列印。對於I. 5D，照明在短的方向中依然是相干的，但是對於每一圖像使用兩個或更多的像素，且這兩個或更多的像素可彼此幹涉。工件移動一個像素單元，計算後面的圖像，並相應地修改裝載入SLM中的數據。圖像是在掃描圖像線(image line)時產生的圖像的總和。有些意外的是，給出了具有與由長的方向中的部分相干照明產生的圖像類似的特性的圖像。在SLM上的照明的強度分布在長的方向中具有相干函數的函數。為了得到小的非對稱性，在短的方向中的照明區域應該具有與長的方向中的相干函數的尺寸近似相同的尺寸。容易計算作為相干圖像的總和的圖像，並且可修改照明輪廓(例如在傅立葉平面(Fourier plane)中有濾波器)以精細調整圖像特性。在相同發明人的美國專利No. 7，215，409中的不同的上下文中描述了使用相干光產生具有部分相干圖像特性的圖像。在M=2的僅具有兩行的I. 5D SLM中，在方向之間僅存在部分均等。關於M=2，已經獲得了優勢，例如，細黑線的增強。對於更多的行，M=3、M=4或更高數值給出了更相等的特性。細明線的良好的列印需要M=4或更高。對於M=8或10，在X和y之間，特性實質上不能區別。圖7示出了 x-y非對稱如何隨像素M的數量的增加而下降。附圖僅指示了一般情況，且取決於像素尺寸、NA、光柵化(rasterization)方法以及繪製的非對稱的類型，精確的形狀可隨系統的不同而變化。同時，電子地反饋至SLM的像素值的量與M和像素率(pixel rate)之間的平衡成比例，並且均等(equalization)的效果必須隨情況的不同而確定。在特定情況中，將存在必須通過詳細的計算、與詳細要求的比較和系統性能的估計以及使用不同替代的成本來解決的平衡。圖4示出了 M=2的I. SLM的截面。每一個像素401、402由許多反射鏡409形成，許多反射鏡409由共同的端子(terminal) 404驅動。將陣列分為兩個部分，為了清楚的顯示，將兩個部分的像素交錯顯示。兩個部分從頂部端子408和底部端子403驅動。照明在兩種像素上分布並相干，且在長的方向中具有相干區域407。當類似地轉變SLM圖像時，形成的相干區域將順序地形成在X方向中，因此在X和y之間產生對稱。投射光學系統在X和y中可具有不同的縮小率。反射鏡能夠有幾個類型，例如傾斜的或上下移動的、菱形形狀的、矩形的、H形的、平的或具有相位臺階(phase step)(在受讓給Micronic LaserSystems AB或Micronic MyData AB的在先專利申請中詳細說明)。將SLM上的照度I示為410。照度410在u方向中是相干的。替代地，可存在兩個或更多的內部相干但不互相相干的光分布411、412，其至少部分地照明兩種像素。光分布可來自兩個不同的雷射器或來自一個雷射器，並由雷射脈衝的時間延遲或由偏振而分開。應用環境所公開的本發明特別有用的環境包括具有中繼光學系統的旋轉臂列印裝置，其在臂的一端具有輪軸(hub)，而在另一端具有光學系統，該裝置將圖像信息與工件的表面耦合。在輪軸(hub)處的光學耦合可在旋轉軸上或在旋轉軸外。後面的部分提供有創造性的轉子(rotor)系統的背景資料，其對於理解I. 5D SLM的作用是有用的。轉子(rotor)臂系統可對工件進行書寫。轉子(rotor)臂系統使用靜止的光學圖像裝置以調製中轉的圖像信息。在靜止的光學圖像裝置和工件的表面之間，轉子(rotor)臂系統沿著至少一個旋轉臂的光學系統中轉圖像信息。通過在工件的表面上重複地掃描彎曲條，通過將SLM的圖像順序縫合(stitching)在一起,鄰接的圖像可從重疊部分圖像書寫到工件上。轉子(rotor)可具有幾個臂，例如2、3、4、6或8個臂，因此在每個時間單元內倍增掃描的表面區域。笨重、複雜、易損壞的機械部分，或昂貴的部分，或需要許多連接和公共機構(service)的部分可靜止地設置於靠近轉子的中心或輪軸，並由多個臂分享。通過徑向臂，在位於轉子的輪軸處或位於轉子的輪軸附近的靜止圖像裝置和工件之間中轉圖像。圖I描述了轉子掃描系統的示例，其具有三個臂和在輪軸148的相對側被書寫的一對工件111、112。該系統可具有100%的工作時間(duty cycle)。每一個轉子通過60°的弧書寫。每次僅一個臂140選擇性地在兩個工件上書寫。本發明的一些特別有益的應用涉及在電子基板上書寫圖案，電子基板例如，晶片的前面和後面；PCB ;拼裝的、插入的且柔性的互連基板；以及掩模、掩模母版(stencil)、樣板和其他的原版(master)。同樣地,轉子書寫裝置可用於圖案化顯示器、電子紙、塑料邏輯電路(plastic logic)和光伏電池中的面板。可通過光刻膠的曝光來圖案化，也可以通過光的其他行為(例如熱或光化學工藝熔化、蒸發、燒蝕(ablation)、熱熔融、雷射導致圖案轉移、退火、熱解以及光致蝕刻和沉積)來實現。轉子系統取代具有極性掃描運動(polar scanning motion)的笛卡爾平臺(Cartesian flatbed)xy臺的慣常的運動裝置。潛在的益處包括高產量、低成本和機械簡易性。通過旋轉運動來完成掃描行為，旋轉運動比直線運動在機械上更易達到高準確度。在轉子的外圍上的點的位置準確度由軸承(bearing)的質量和角度編碼器(angle encoder)的準確度決定。這兩種元件都被源自於高質量。旋轉減少了在掃描期間和在掃描行程(scanning stroke)之間的振動和瞬時力。儘管往復直線運動需要每一行程反轉他們的動量兩次並在這麼做時產生強烈的擾動，但平衡良好的轉子實質上對支撐結構不發出振動或反作用力。轉子可具有較高的掃描速度，而較少的機械消耗(mechanicaloverhead)。具有幾個臂的轉子使用幾乎整個循環用於書寫。例如，具有四個臂的轉子可掃描通過80°的弧。由於循環為360度，轉子掃描4x 80=320度。往復運動需要更多的機械消耗。用於往復運動的消耗隨著增加的掃描速度而變得更大。轉子系統可具有非常高的數據速率(data rate)和產量，並且可用於其他類型的圖案化，其中以下特徵是有益的照相排版(photo setting)、列印、雕刻(engraving)、安全標記(security marking)等。轉子具有平滑運動和小的機械消耗,即使是在例如60、120、300、600r.p.m.或更高的旋轉速度。掃描速度，即轉子的周速，可高於可比較的往復系統，例如2、4、8、20m/s或更高。實際上，一個裝置可具有直徑I米，每秒旋轉3. 3次以及20g的向心加速度的轉子。加速力為旋轉部件提供恆定的力，例如重量50克的透鏡將受到10N的向外的恆定力。在四個臂和旋轉速度下，系統以10m/S的周速每秒書寫13個行程，對於往復臺機械速度是不切實際的。此外，由於軸承的適當的平衡和設計，運動將是平滑的，且具有高的機械精度，需要少的能量用於維持。如果圖像產生器為使用恆定2MHz幀頻的SLM，則SLM的重新加載將沿著掃描方向每5微米發生一次，並且像素尺寸為5x 5微米，允許書寫小於15微米的線寬。該轉子具有曲線掃描路徑。對於許多圖案，當轉子在±60度取向時，掃描路徑關於圖案取向成大約45度。這使得對於SLM圖像的每一次重新加載有必要重新計算像素值。然而，隨著每一次SLM的重新加載，僅通過投射的SLM高度的一小部分來推進掃描。因此，重新計算像素值所需要的多數數據將來自於最後的重新加載。圖5描述了使用直的掃描路徑的多種系統。當掃描路徑是直的時，變換緩衝器(shift buffer)可重新使用像素行之間的數據。通過同步變換頻率與掃描一個像素高度所需的時間來實現重新使用，如在U. S. 7，719，753中由Meisburger所描述的。作為Meisburger所述的改進，其使用了開關像素(on_offpixel)來代替衍射灰階像素(diffractive gray-scaled pixels),當SLM重新加載頻率設定為變換頻率(其與掃描一個像素高度所用時間同步)的整數倍時，可使用兩個或更多的變換緩衝器。利用兩個變換緩衝器，可計算對齊行與像素中間和邊緣位置的灰階像素值(gray scale pixel values)。然後，將交替地從兩個變換緩衝器裝載SLM，使重新加載頻率加倍，而不需要針對每一次重新加載全部重新計算。圖2進一步示出了採用具有變形光學系統(anamorphic optics)的所謂的一維SLM，將其與I. 光學系統相比較。在U. S. 2010/0208329A1中發現關於該構造的更多細節。光源205 (弧光燈、氣體放電器件、雷射器、雷射器陣列、雷射等離子體、LED、LED陣列等)照明一維SLM 204。將反射的(通常情況下或者為透射的)輻射投射為工件201上的線段203。驅動SLM的數據隨著工件的掃描207而改變，以建立曝光圖像。強變形光學系統206集中來自列(或行)中的多個反射鏡的能量於圖像中的點，並且整個二維被照明陣列形成窄的線段203，其在工件上被掃描。在一個維度中，變形光學系統縮小被照明區域，例如縮小2x至5x，所以60毫米寬的SLM將成像在30至12mm長的線段上。沿著短的維度，變形光學系統強烈縮小反射鏡列以聚焦在例如3微米寬的窄區域上，S卩，實質上單個分辨線(resolved line)上。替代地，該區域可為I或5微米寬，或者為小於10微米寬。在3微米寬的區域上的聚集可涉及從近似240微米至3微米的SOx的縮小率。變形光路縮小反射鏡的行至這樣的程度在像面處組合且不分辨(resolved)單獨反射鏡。如在相關專利中所述，可將SLM安置在一平面中，該平面沿著SLM的一個維度在清晰的焦點內，且沿著另一維度是散焦的。這將降低透鏡系統的臨界性。與此相反，I. 5D SLM將使用較少的變形光學系統。在一個裝置中，其中每一個微反射鏡沿著長軸具有10微米的投射寬度，五行微反射鏡可具有沿著窄通路(nairow access) 50微米的投射高度，使得像面上的投射反射鏡實質上為正方形，意味著圖像中像素的X和y維度實質上是相等的，或在1:2至2:1的範圍內。這可參考圖2而示出，其中七個實質上正方形的(H形的)微反射鏡作用為單個像素。相似地，在圖3中，示出的十四個微反射鏡作用為兩個像素。在任一例子中，投射像素長度(中心到中心距離)沿著長軸，作用為單個像素的七個微反射鏡的投射高度將為6. 7至10微米。對於五個像素高，投射高度將為33. 3至50微米。對於該更受限的倍縮，作用為單個像素的單組反射鏡如果交疊位置將被投射為清楚的。因此，沿著窄軸的幹涉和衍射效應將產生相干效應。亦即，來自具有匹配相的毗連反射鏡的重疊投射將具有增加的振幅。具有相反相的重疊投射將具有消減的振幅。利用消減的振幅，負振幅(所謂的負黑(negative black))可用於銳化邊緣對比度。通過偏振控制132，雷射能量在兩個SLM 147和149之間轉換，並且數據流也在SLM之間轉換。因為雷射器120和數據路徑135在書寫器中的最昂貴的模塊之中，所以當SLM和臂中的光學系統分別具有50%和33%的較低工作時間(duty cycle)時，該實施例已經被設計為100%的時間使用雷射和數據通道。例如，該實施例可為具有三個旋轉臂140A-C的書寫系統的示例。對於這些臂和中繼光學系統，存在多種替代設計。附圖概念地描述雷射器120和發送數據至兩個SLM 130的控制器135，這些數據被中轉132、147、149至旋轉臂。附圖示出了每個臂如何在每個SLM的前方移動，以及如何在工件111、112上書寫一系列同心的印記(stamp)。儘管兩個工件被示出在該附圖中時，但取決於工件的尺寸，可將更多的工件安置在轉子下方。當該示例描述為書寫系統時，中轉的方向可僅僅輕易地從工件返回至一對探測器，該對探測器安置在雷射器120的位置或其他地方。在替代構造中，可使用一個工件、四個臂。本技術的一些特別有用的應用涉及電子基板上書寫圖案，電子基板例如為晶片的前面和後面、PCB、拼裝的、插入的和柔性互連基板以及掩模、掩模母版、樣板和其他的原版(master)。同樣地，轉子書寫器可用於圖案化顯示器、電子紙、塑料邏輯電路(plasticlogic)和光伏電池中的面板。可通過光刻膠的曝光來圖案化，也可以通過光的其他行為(例如熱或光化學工藝熔化、蒸發、燒蝕(ablation)、熱熔融、雷射導致圖案轉移、退火、熱解以及光致蝕刻和沉積)來實現。一些特定實施例所公開的本發明包括曝光工件上的輻射敏感層的微光刻系統。該系統包括長且窄的SLM,該SLM沿著長軸具有至少1000個微反射鏡，而沿著窄軸具有2至20個微反射鏡。該SLM以衍射模式工作，以調製並中轉輻射。該系統進一步包括照明裝置，其採用局部相干且連續或準連續的輻射照明SLM。準連續的輻射意指具有重複速率的脈衝輻射，該重複速率是重新加載調製SLM的數據的速率的至少5倍並不與該數據同步，或者如果同步，該重複速率可為重新加載頻率的任意整數倍。在許多示例中，儘管重新加載頻率可在I至2MHz的範圍內，但準連續的輻射在幾百兆赫的脈衝頻率範圍內。該系統進一步包括中繼光學系統，其將來自SLM微反射鏡的輻射投射至像面。該投射提供對於微反射鏡到像面的不同映射(distinct mapping),其採用沿著窄軸的局部清空(clearance),以產生增加的及消減的相干強度效應。這些相干強度效應包括減少來自毗鄰反射鏡的輻射的組合振幅，導致衍射和銳化像面上的邊緣清晰度。系統進一步包括掃描機械裝置，其在SLM調製投射輻射時，在像面上掃描投射輻射。可選地，系統在工件上掃描直線。在該情況中，系統可包括至少一個變換緩衝器，其在掃描機械裝置推進掃描時允許調製SLM的數據通過緩衝器變換，而不需重新計算，因此減少了調製SLM的數據的計算負荷。如上所述，這允許隨著掃描的每一次推進，重新計算或重新加載在變換緩衝器的一個邊緣的僅一部分數據。替代地，掃描機械裝置可掃描工件上的曲線路徑。那麼，當掃描機械裝置推進掃描時，系統必須包括邏輯單元以重新計算或重新加載連續調製SLM的數據。在一些實施例中，微反射鏡可具有大的高寬比(aspect ratio)，其沿著SLM的窄軸大於或等於2:1。在這些裝置中，中繼光學系統以比沿著長軸的縮小率更大的沿著窄軸的縮小率縮小來自SLM的輻射。有時，變形縮小率在工件上產生大高寬比微米量級的近似方形的投射區域。近似方形具有在2:1和1:2之間的高寬比。在一些裝置中，SLM沿著窄軸具有10個或較少個微反射鏡寬。所公開的本發明也包括使用所謂的I. SLM的方法。該方法涉及利用長且窄的SLM圖案化基板，該SLM具有至少1000個微反射鏡長且2至20個微反射鏡的寬。該方法包括以衍射模式操作SLM以調製和中轉輻射。該方法包括採用局部相干且連續或準連續的輻射照明SLM。在上面已解釋了準連續的含義。該方法進一步包括掃描從SLM中轉通過中繼光學系統的輻射遍及像面，該中繼光學系統以與SLM像素不同的映射將掃描輻射投射至像面，映射利用沿著SLM窄軸的局部相干，以產生增加的和消減的相干特性,並銳化邊緣位置。增加的和消減的相干特性和邊緣銳化的設備討論適用於該方法。該方法可選地涉及實質上以工件上的直線掃描輻射。實踐這種替代，該方法可進一步包括在掃描推進時通過變換緩衝器變換調製SLM的數據，而不需重新計算，因此減少用於調製SLM的數據的計算負擔。替代地，該方法可涉及沿著曲線路徑掃描輻射。在這樣的裝置中，該方法可涉及在掃描推進時重新計算用於SLM中的行的數據。有時，該方法實踐為使用具有大的高寬比(沿著陣列的窄軸大於或等於2:1)的像素。那麼，該方法進一步包括中繼光學系統，其以沿著窄軸的較大的縮小率變形地縮小來自SLM的輻射。在一些示例中，該變形縮小率可在工件上產生來自大的高寬比像素的近似方形的投射區域。在一些裝置中，該方法實踐為使用沿著窄軸為10個或更少個微反射鏡寬的SLM。預期的是修改和組合對於本領域技術人員來說是容易想到的，該修改和組合將在本發明的精神內，且在所附權利要求的範圍內。
權利要求
1.一種微光刻系統，該微光刻系統曝光工件之上的福射敏感層，該微光刻系統包括 SLM,在長軸上具有至少1000個微反射鏡，而在窄軸上具有2至20個微反射鏡，該SLM以衍射I吳式工作，以調製並中轉福射； 照明裝置，採用局部相干且連續或準連續的輻射照明所述SLM ； 中繼光學系統，以與所述微反射鏡不同的映射將來自於所述SLM的微反射鏡的福射投射至像面上，該映射利用沿著所述窄軸的局部相干，以產生增加的和消減的相干強度效應並銳化所述像面上的邊緣清晰度；以及 掃描機械裝置，在所述SLM調製投射輻射時，該掃描機械裝置在所述像面上掃描所述投射福射。
2.根據權利要求I所述的系統，其中所述掃描機械裝置在所述工件上掃描直線，所述系統進一步包括至少一個變換緩衝器，該變換緩衝器在所述掃描機械裝置推進所述掃描時允許調製所述SLM的數據通過所述緩衝器變換而不重新計算，因此減少用於調製所述SLM的數據的計算負荷。
3.根據權利要求I所述的系統，其中所述掃描機械裝置在所述工件上掃描曲線路徑，所述系統進一步包括邏輯單元以在所述掃描機械裝置推進所述掃描時重新計算連續地調製所述SLM的數據。
4.根據權利要求I至3中任一個所述的系統，其中所述照明裝置照明所述SLM的重複速率是調製所述SLM的數據的重新加載速率的至少100倍大。
5.根據權利要求I至4中任一個所述的系統，其中所述微反射鏡具有大高寬比，沿著所述SLM的窄軸大於或等於2比I，而且所述中繼光學系統沿著所述窄軸以更大的縮小率變形地縮小來自於所述SLM的輻射。
6.根據權利要求5所述的系統，其中將大高寬比的所述微反射鏡變形地縮小到所述工件上的近似方形的投射區域。
7.根據權利要求I至6中任一個所述的系統，其中所述SLM沿著所述窄軸為10個或更少個微反射鏡寬。
8.一種使用SLM圖案化基板的方法，該SLM至少有1000個微反射鏡長，而有2至20個微反射鏡寬，所述方法包括 以衍射模式操作所述SLM，以調製並中轉輻射； 採用局部相干且連續或準連續的輻射照明所述SLM ； 在像面上掃描從所述SLM中轉通過中繼光學系統的輻射，該中繼光學系統以與所述SLM像素不同的映射將掃描輻射投射至所述像面上，該映射利用沿著所述SLM的窄軸的局部相干，以產生增加的和消減的相干特性並銳化邊緣位置。
9.根據權利要求8所述的方法，還包括 在工件上以實質上的直線掃描所述輻射；以及 在所述掃描推進時，通過變換緩衝器變換調製所述SLM的數據而不重新計算，因此減少了調製所述SLM的數據的計算負荷。
10.根據權利要求8所述的方法，還包括 在所述工件上沿著曲線路徑掃描所述輻射； 在所述掃描推進時，重新計算連續調製所述SLM的數據。
11.根據權利要求8至10中任一個所述的方法，還包括以準連續脈衝重複速率照明所述SLM，該重複速率是調製所述SLM的數據的重新加載速率的至少100倍大。
12.根據權利要求8至11中任一個所述的方法，其中所述微反射鏡具有大高寬比，沿著所述SLM的窄軸大於或等於2比1，所述方法還包括所述中繼光學系統沿著所述窄軸以更大的縮小率變形地縮小來自於所述SLM的輻射。
13.根據權利要求12所述的方法，其中將大高寬比的所述微反射鏡變形地縮小到所述工件上的近似方形的投射區域。
14.根據權利要求8至13中任一個所述的方法，其中所述SLM沿著所述窄軸為10個或更少個微反射鏡寬。
全文摘要
本發明涉及一種改進的微光刻書寫器，其在工件的表面上掃描調製圖案。公開的SLM採用連續或準連續的輻射源工作在衍射模式中。微光刻書寫器使用長且窄的SLM，並利用沿著SLM的窄軸的衍射效應來改進沿著該軸的書寫特性。
文檔編號G03F7/20GK102985879SQ201180022494
公開日2013年3月20日 申請日期2011年3月4日 優先權日2010年3月5日
發明者T.桑德斯特洛姆 申請人:麥克羅尼克邁達塔有限責任公司