多光束圖案生成器的製作方法
2023-04-28 17:17:01 3
專利名稱：多光束圖案生成器的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種在光敏襯底上進行微型平印多光束寫入的系統和方法，尤其是對於特別高精度圖案的複製，如用於半導體器件圖案、顯示面板、集成光學器件和電子互連接結構等的光掩膜。此處的術語寫入和複製應作廣義上的理解，不僅意指光致抗蝕劑和照相感光乳劑的曝光，還包括光對於其它光敏材料的作用，如利用光或熱激活的切除或化學處理的幹處理的紙。其中的光也不僅限於可見光，而是從紅外到遠紫外的很寬的波長範圍。
背景技術：
一種在襯底上進行微型平印寫入的系統和方法例如可從本申請人的歐洲專利EP0467076中預先了解到。
圖1中示出了一種微型平印寫入系統的實例，其包括一光源1，如雷射器；一或多個反射鏡2，用於將光束射到預定方向；一第一透鏡3，用於會聚光束；一調製器4，用於產生要寫入的預定圖案；以及調製器後設置第二透鏡5。依據輸入數據可對調製器進行控制。一偏轉器用於在襯底11上掃描光束；透鏡7、8和10被用來將光束聚焦在襯底上。偏轉器可以是可移動的反射元件，如平面反射鏡。然而也可以採用具有相同功能的若干掃描器，如聲-光偏轉器等。而且襯底最好置於載物平臺上。
透鏡10和平臺之間的相對運動可以通過至少在載體上設置物鏡10來提供，更好的是在載體上還設置透鏡7、8和偏轉器6來提供。由此，載體可以相對於襯底運動，且在與掃描方向基本垂直的方向上相對於光源運動。
如果為了提高寫入速度而將現有技術的系統用來把若干光束並行地導到襯底上，所謂的多光束寫入，將會產生很多問題。
重要的是在透鏡光闌中獲得穩定的高斯照明，但是當應用多光束和移動載體組合時，要獲得高斯穩定照明是很困難的。如果無法獲得這種高斯穩定照明，光束將以不同的角度入射到襯底上，從而聚焦在襯底上的焦點不可避免地存在微小差別，這將導致掃描長度不利的改變。對於各種應用來說，所需要的最大的掃描長度變化是20nm。因此，就需要一種高度的遠心性，即在掃描過程中使光束平行。要獲得這種遠心性，重要的是在偏轉器中令光束彼此重疊，而這證明是很難實現的，因為載體上的偏轉器與調製器之間的距離是不斷變化的。
特別是在部分光路是可移動的場合下在圖案生成器中採用多光束寫入會產生問題。圖2a給出了一種圖案生成器，其中可移動光路位於中間位置。在這種情況下，偏轉器6中的光束是一致的，從而將獲得令人滿意的遠心性。然而如圖2b中所示當載體移動到末端位置時，偏轉器中的光束將不再是一致的，而是彼此偏移的。由此，物鏡10中的光束路徑是斜的，並且遠心性將受到嚴重損害。由於光束的一部分將偏離透鏡的工作區，從而將損失一部分輻射能量。
發明概要因此本發明的目的是提供一種用於微型平印多光束寫入的系統和方法，從而克服或至少緩解現有技術中相關的問題。
使用依據權利要求書所述的系統可實現上述發明目的。
根據本發明提供一種用於在光敏襯底(11)上進行高精度圖案的微型平印多光束寫入的掃描圖案生成器(generator)和方法。該系統包括一光源(1)，優選為雷射器，用於產生至少兩個光束；一計算機控制的光調製器(4)；一偏轉器，用於在襯底上對光束進行掃描；以及一物鏡(10)，用於對來自光源的至少一個光束在其到達襯底前進行會聚(contract)，其中至少該物鏡被設置在一可相對於襯底(11)和光源(1)運動的載體(22)上，其中該載體限定了一條可相對於其餘的固定光路運動的光路。此外，該系統還包括用來改變固定光路的裝置，以在載體和可動光路運動過程中，使光束在入射到光敏襯底上時能夠保持其遠心性。
因此，固定光路應該可以自動調節，以便保持遠心性。
優選的是，該偏轉器(6)被設置於載體上，其中用來改變固定光路的裝置被設置來使光束在偏轉器中相一致(coincide)。
依據本發明的第一個方面，用來改變固定光路的裝置包括用於改變固定光路的空間路程長度的裝置(24)，如包括可動反射元件的光學轉向器。
依據本發明的第二個方向，用來改變固定光路的裝置包括一可控的分束器(20)，該分束器最好可動，且優選包含一衍射光學元件。
依據本發明的第三個方面，用來改變固定光路的裝置包括設置在調製器後方的至少一個可動的透鏡。
附圖簡述為了舉例說明的目的，下面將參照附圖中所示的實施例詳細說明本發明，其中圖1是現有技術的單光束系統的示意圖；圖2a和圖2b是一說明遠心性遭到破壞問題的多光束系統的示意圖；圖3a是根據本發明第一實施例的系統的示意圖；圖3b是根據本發明第二實施例的系統的示意圖；以及圖3c是根據本發明第三實施例的系統的示意圖。
最佳實施例詳細說明本發明所述的系統優選為雷射掃描系統，如從EP0467076可知，在此引入作為參考，但對多光束寫入改進了性能。因此，該系統是一個多光束系統，且該系統最好包括一用於將來自光源的光束分成若干光束的分束器，以便使襯底可由多條掃描線同時曝光。
參見圖3a，根據本發明第一優選實施例的系統，包括一個光源1，優選為雷射器；一個分束器20，用於將光源發出的光分成多個光束；一個計算機控制的光調製器4；和一個物鏡10，用於對光源產生的光束在其到達襯底11前進行會聚。而且，該系統最好包括一個或多個反射鏡2，用於引導光束至預定方向；一個光調製器4，用於產生要寫入的預定圖案；第一透鏡3，以將光束會聚到光調製器上；光調製器後方設有一個第二(準直)透鏡5，使光束投射到偏轉器6上。該調製器可根據輸入數據進行控制。
偏轉器6用於在襯底11上對光束進行掃描，而且透鏡7、8、10被用來將光束會聚和聚焦到襯底上。此外，優選使用一透鏡光闌9而阻止雜散光入射到襯底上。該偏轉器可以採用可動的反射元件，如平面反射鏡。然而，也可採用具有相同功能的光束掃描器，如聲-光偏轉器。此外，襯底11最好置於載物平臺上。
至少物鏡10被置於一可動載體22上，但最佳選擇是偏轉器6和透鏡7-8也置於該載體上。載體22不僅可相對於襯底運動，而且可沿光束方向相對於光調製器和系統中的其它光學元件也運動。本發明所述的系統特別適用於寫入大面積襯底，此時，載體可動範圍的典型值是1100nm。
由於載體的運動，光束首先通過固定光路，然後通過位於載體上的可動光路，最後投射到襯底上。
依據本發明，該系統還包括如何改變來自固定光路的光束使其射到可動光路上的裝置。該裝置優選包括一可動的衍射光學元件(DOE)或可控分束器，優選為在光調製器4前方設置的衍射光學分束器20。該衍射光學分束器20是可動的，從而使射到可動光路和偏轉器上的光束的方向是可變的。因此，為了獲得足夠的遠心性，光學元件只需做非常有限的移動，從而對機械精度要求很低。例如，為了補償載體大約1100mm的移動，光學元件只需移動+/-35mm。因此，通過調節分束器或衍射光元件的位置，可使光束在偏轉器中一致，從而可獲得滿意的遠心性。這種情況在圖3a中已經示出，其中載體的位置與圖2b中相同，而分束器20的位置則有所變動以對此進行補償。
對光學元件位置的控制最好相對於載體22的運動被受控制同步。為此目的，最好設置一控制器。所述控制器被供給以表徵載體位置的位置信號，相應地產生對光學元件的控制信號。
圖3b示出了根據本發明可選的第二個實施例。在本實施例中，相同部件採用與前面同樣的附圖標記表示。根據第二實施例的系統與前文中描述的第一實施例對應，但差別在於用來如何改變來自固定光路的光束射到可動光路和偏轉器上的裝置，此處是指在調製器後設置的一或多個可動的透鏡。所述的可動透鏡優選為準直透鏡5和21。其它可動或固定透鏡也可以設置，如透鏡25。因此，在本實施例中，一個、二個甚至更多的可動準直透鏡被用於控制光束，以使光束在偏轉器中相一致，從而提高遠心性。
圖3c示出了本發明可選的第三實施例。在本實施例中，相同的附圖標記表示與前面類似的部件。根據第三實施例的系統與前文中描述的第一實施例對應，但差別在於用來如何改變來自固定光路的光束射到可動光路和偏轉器上的裝置，此處是指用來改變調製器和偏轉器之間光路長度的裝置24。這種裝置例如可以是包括一帶有反射元件如反射鏡或稜鏡的光學轉向器，其中至少反射元件之一是可動的，以便增加或減小該空間路程的長度，如圖3c所示。
因此，在第三實施例中，光路長度是可變的，以控制光束使其在偏轉器中相一致，以便提高其遠心性。
根據本發明的系統通過很簡單的方法、利用很少的元件，就可以提供高精度和遠心性。因此，依據本發明的系統和方法，可以有效的補償由於遠心性的破壞而導致的光束位置的改變。因此，本發明可以令高精度圖案的微型平印寫入更有效和低成本，同時也可提高圖案的精度。
然而對於本領域技術人員而言，對上述實施例進行某些改變是可能的。例如，也可能採用用來改變光路長度的其它不同裝置，如光學轉向器、不同的可控分束器，不同的光學元件和其它類似物。這種顯而易見的改動必須認為屬於本發明的一部分，如在接下來的權利要求書中所限定的。
權利要求
1.一種在光敏襯底(11)上進行高精度圖案的微型平印多光束寫入的掃描圖案生成器(generator)，該系統包括一光源(1)，優選為雷射器，用於產生至少兩個光束；一計算機控制的光調製器(4)；一偏轉器，用於在襯底上對光束進行掃描；以及一物鏡(10)，用於對來自光源的至少一個光束在其到達襯底前進行會聚；其中至少該物鏡被設置在一可相對於襯底(11)和光源(1)運動的載體(22)上，其中該載體限定了一條可相對於其餘的固定光路運動的光路，其特徵在於還包括用來改變固定光路的裝置，以在載體和可動光路運動過程中，使光束在入射到光敏襯底上時能夠保持其遠心性。
2.按照權利要求1所述的系統，其特徵在於用來改變固定光路的裝置可被相對於載體(22)的運動自動控制。
3.按照權利要求2所述的系統，其特徵在於還包括一控制器，其被供給以表徵載體(22)位置的位置信號，相應地產生對改變固定光路的裝置進行控制的控制信號。
4.按照前述權利要求中任一權利要求所述的系統，其特徵在於該偏轉器(6)置於載體上，而且用來改變固定光路的裝置被設置來使光束在偏轉器中相一致。
5.按照權利要求14中任一權利要求所述的系統，其特徵在於所述用來改變固定光路的裝置包括用來改變固定光路的空間路程長度的裝置(24)。
6.按照權利要求5所述的系統，其特徵在於所述用來改變固定光路的裝置包括一包含可動反射元件的光學轉向器(24)。
7.按照權利要求1-4中任一權利要求所述的系統，其特徵在於所述用來改變固定光路的裝置包括一可控的分束器(20)。
8.按照權利要求7所述的系統，其特徵在於所述的分束器是一衍射光學元件。
9.按照權利要求1-4中任一權利要求所述的系統，其特徵在於所述用來改變固定光路的裝置包括設置在調製器後方的至少一個可動的透鏡。
10-按照前述權利要求中任一權利要求所述的系統，其特徵在於所述調製器是一聲-光調製器。
11.按照前述權利要求中任一權利要求所述的系統，其特徵在於所述偏轉器是一聲-光偏轉器。
12.一種在光敏襯底(11)上進行高精度圖案的微型平印多光束寫入掃描的方法，包括以下步驟由光源(1)發射至少兩個光束，且由一計算機控制的光調製器(4)控制該光束；一偏轉器用來將光束在襯底上進行掃描；一物鏡對來自光源的至少一個光束在其到達襯底前進行會聚；其中至少該物鏡被設置在一可相對於襯底(11)和光源(1)運動的載體上；其中該載體限定了一條可相對於其餘的固定光路運動的光路，其特徵在於還包括如下步驟在載體和可動光路運動過程中，改變固定光路以使光束在入射到光敏襯底上時能夠保持遠心性。
13.按照權利要求12所述的方法，其中對固定光路的改變被相對於載體(22)的運動自動控制。
14.按照權利要求12或13所述的方法，其中在載體上設置偏轉器(6)，改變固定光路以使光束在偏轉器中相一致。
15.按照權利要求12-14中任一權利要求所述的方法，其中對固定光路的改變還包括改變固定光路的空間路徑長度。
16.按照權利要求12-14中任一權利要求所述的方法，其中對固定光路的改變還包括可動分束器(20)的可控運動。
17.按照權利要求12-14中任一權利要求所述的方法，其中對固定光路的改變還包括設置在調製器後方的至少一個透鏡的可控運動。
全文摘要
一種在光敏襯底(11)上進行高精度圖案的微型平印多光束寫入的掃描圖案生成器和方法，該系統包括一光源(1)，優選為雷射器，用於產生至少兩個光束；一計算機控制的光調製器(4)；一偏轉器，用於在襯底上對光束進行掃描；以及一物鏡(10)，用於對來自光源的至少一個光束在其到達襯底前進行收縮，其中至少該物鏡被設置在一可相對於襯底(11)和光源(1)運動的載體(22)上。由此，該載體限定了一條可相對於其餘的固定光路運動的光路。此外，該系統還包括用來改變固定光路的裝置，以在載體和可動光路運動過程中，使光束在入射到光敏襯底上時能夠保持遠心性。
文檔編號G02B26/10GK1432142SQ01810270
公開日2003年7月23日 申請日期2001年6月25日 優先權日2000年6月27日
發明者託卓恩·桑斯託姆 申請人:微雷射系統公司