專利名稱：多光束圖案生成器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種在光敏襯底上進(jìn)行微型平印多光束寫入的系統(tǒng)和方法，尤其是對(duì)于特別高精度圖案的復(fù)制，如用于半導(dǎo)體器件圖案、顯示面板、集成光學(xué)器件和電子互連接結(jié)構(gòu)等的光掩膜。此處的術(shù)語寫入和復(fù)制應(yīng)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(duì)于其它光敏材料的作用，如利用光或熱激活的切除或化學(xué)處理的干處理的紙。其中的光也不僅限于可見光，而是從紅外到遠(yuǎn)紫外的很寬的波長(zhǎng)范圍。
背景技術(shù)：
一種在襯底上進(jìn)行微型平印寫入的系統(tǒng)和方法例如可從本申請(qǐng)人的歐洲專利EP0467076中預(yù)先了解到。
圖1中示出了一種微型平印寫入系統(tǒng)的實(shí)例，其包括一光源1，如激光器；一或多個(gè)反射鏡2，用于將光束射到預(yù)定方向；一第一透鏡3，用于會(huì)聚光束；一調(diào)制器4，用于產(chǎn)生要寫入的預(yù)定圖案；以及調(diào)制器后設(shè)置第二透鏡5。依據(jù)輸入數(shù)據(jù)可對(duì)調(diào)制器進(jìn)行控制。一偏轉(zhuǎn)器用于在襯底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(zhuǎn)器可以是可移動(dòng)的反射元件，如平面反射鏡。然而也可以采用具有相同功能的若干掃描器，如聲-光偏轉(zhuǎn)器等。而且襯底最好置于載物平臺(tái)上。
透鏡10和平臺(tái)之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)可以通過至少在載體上設(shè)置物鏡10來提供，更好的是在載體上還設(shè)置透鏡7、8和偏轉(zhuǎn)器6來提供。由此，載體可以相對(duì)于襯底運(yùn)動(dòng)，且在與掃描方向基本垂直的方向上相對(duì)于光源運(yùn)動(dòng)。
如果為了提高寫入速度而將現(xiàn)有技術(shù)的系統(tǒng)用來把若干光束并行地導(dǎo)到襯底上，所謂的多光束寫入，將會(huì)產(chǎn)生很多問題。
重要的是在透鏡光闌中獲得穩(wěn)定的高斯照明，但是當(dāng)應(yīng)用多光束和移動(dòng)載體組合時(shí)，要獲得高斯穩(wěn)定照明是很困難的。如果無法獲得這種高斯穩(wěn)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(diǎn)不可避免地存在微小差別，這將導(dǎo)致掃描長(zhǎng)度不利的改變。對(duì)于各種應(yīng)用來說，所需要的最大的掃描長(zhǎng)度變化是20nm。因此，就需要一種高度的遠(yuǎn)心性，即在掃描過程中使光束平行。要獲得這種遠(yuǎn)心性，重要的是在偏轉(zhuǎn)器中令光束彼此重疊，而這證明是很難實(shí)現(xiàn)的，因?yàn)檩d體上的偏轉(zhuǎn)器與調(diào)制器之間的距離是不斷變化的。
特別是在部分光路是可移動(dòng)的場(chǎng)合下在圖案生成器中采用多光束寫入會(huì)產(chǎn)生問題。圖2a給出了一種圖案生成器，其中可移動(dòng)光路位于中間位置。在這種情況下，偏轉(zhuǎn)器6中的光束是一致的，從而將獲得令人滿意的遠(yuǎn)心性。然而如圖2b中所示當(dāng)載體移動(dòng)到末端位置時(shí)，偏轉(zhuǎn)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，并且遠(yuǎn)心性將受到嚴(yán)重?fù)p害。由于光束的一部分將偏離透鏡的工作區(qū)，從而將損失一部分輻射能量。
發(fā)明概要因此本發(fā)明的目的是提供一種用于微型平印多光束寫入的系統(tǒng)和方法，從而克服或至少緩解現(xiàn)有技術(shù)中相關(guān)的問題。
使用依據(jù)權(quán)利要求書所述的系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的。
根據(jù)本發(fā)明提供一種用于在光敏襯底(11)上進(jìn)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(tǒng)包括一光源(1)，優(yōu)選為激光器，用于產(chǎn)生至少兩個(gè)光束；一計(jì)算機(jī)控制的光調(diào)制器(4)；一偏轉(zhuǎn)器，用于在襯底上對(duì)光束進(jìn)行掃描；以及一物鏡(10)，用于對(duì)來自光源的至少一個(gè)光束在其到達(dá)襯底前進(jìn)行會(huì)聚(contract)，其中至少該物鏡被設(shè)置在一可相對(duì)于襯底(11)和光源(1)運(yùn)動(dòng)的載體(22)上，其中該載體限定了一條可相對(duì)于其余的固定光路運(yùn)動(dòng)的光路。此外，該系統(tǒng)還包括用來改變固定光路的裝置，以在載體和可動(dòng)光路運(yùn)動(dòng)過程中，使光束在入射到光敏襯底上時(shí)能夠保持其遠(yuǎn)心性。
因此，固定光路應(yīng)該可以自動(dòng)調(diào)節(jié)，以便保持遠(yuǎn)心性。
優(yōu)選的是，該偏轉(zhuǎn)器(6)被設(shè)置于載體上，其中用來改變固定光路的裝置被設(shè)置來使光束在偏轉(zhuǎn)器中相一致(coincide)。
依據(jù)本發(fā)明的第一個(gè)方面，用來改變固定光路的裝置包括用于改變固定光路的空間路程長(zhǎng)度的裝置(24)，如包括可動(dòng)反射元件的光學(xué)轉(zhuǎn)向器。
依據(jù)本發(fā)明的第二個(gè)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(dòng)，且優(yōu)選包含一衍射光學(xué)元件。
依據(jù)本發(fā)明的第三個(gè)方面，用來改變固定光路的裝置包括設(shè)置在調(diào)制器后方的至少一個(gè)可動(dòng)的透鏡。
附圖簡(jiǎn)述為了舉例說明的目的，下面將參照附圖中所示的實(shí)施例詳細(xì)說明本發(fā)明，其中圖1是現(xiàn)有技術(shù)的單光束系統(tǒng)的示意圖；圖2a和圖2b是一說明遠(yuǎn)心性遭到破壞問題的多光束系統(tǒng)的示意圖；圖3a是根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的系統(tǒng)的示意圖；圖3b是根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的系統(tǒng)的示意圖；以及圖3c是根據(jù)本發(fā)明第三實(shí)施例的系統(tǒng)的示意圖。
最佳實(shí)施例詳細(xì)說明本發(fā)明所述的系統(tǒng)優(yōu)選為激光掃描系統(tǒng)，如從EP0467076可知，在此引入作為參考，但對(duì)多光束寫入改進(jìn)了性能。因此，該系統(tǒng)是一個(gè)多光束系統(tǒng)，且該系統(tǒng)最好包括一用于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(shí)曝光。
參見圖3a，根據(jù)本發(fā)明第一優(yōu)選實(shí)施例的系統(tǒng)，包括一個(gè)光源1，優(yōu)選為激光器；一個(gè)分束器20，用于將光源發(fā)出的光分成多個(gè)光束；一個(gè)計(jì)算機(jī)控制的光調(diào)制器4；和一個(gè)物鏡10，用于對(duì)光源產(chǎn)生的光束在其到達(dá)襯底11前進(jìn)行會(huì)聚。而且，該系統(tǒng)最好包括一個(gè)或多個(gè)反射鏡2，用于引導(dǎo)光束至預(yù)定方向；一個(gè)光調(diào)制器4，用于產(chǎn)生要寫入的預(yù)定圖案；第一透鏡3，以將光束會(huì)聚到光調(diào)制器上；光調(diào)制器后方設(shè)有一個(gè)第二(準(zhǔn)直)透鏡5，使光束投射到偏轉(zhuǎn)器6上。該調(diào)制器可根據(jù)輸入數(shù)據(jù)進(jìn)行控制。
偏轉(zhuǎn)器6用于在襯底11上對(duì)光束進(jìn)行掃描，而且透鏡7、8、10被用來將光束會(huì)聚和聚焦到襯底上。此外，優(yōu)選使用一透鏡光闌9而阻止雜散光入射到襯底上。該偏轉(zhuǎn)器可以采用可動(dòng)的反射元件，如平面反射鏡。然而，也可采用具有相同功能的光束掃描器，如聲-光偏轉(zhuǎn)器。此外，襯底11最好置于載物平臺(tái)上。
至少物鏡10被置于一可動(dòng)載體22上，但最佳選擇是偏轉(zhuǎn)器6和透鏡7-8也置于該載體上。載體22不僅可相對(duì)于襯底運(yùn)動(dòng)，而且可沿光束方向相對(duì)于光調(diào)制器和系統(tǒng)中的其它光學(xué)元件也運(yùn)動(dòng)。本發(fā)明所述的系統(tǒng)特別適用于寫入大面積襯底，此時(shí)，載體可動(dòng)范圍的典型值是1100nm。
由于載體的運(yùn)動(dòng)，光束首先通過固定光路，然后通過位于載體上的可動(dòng)光路，最后投射到襯底上。
依據(jù)本發(fā)明，該系統(tǒng)還包括如何改變來自固定光路的光束使其射到可動(dòng)光路上的裝置。該裝置優(yōu)選包括一可動(dòng)的衍射光學(xué)元件(DOE)或可控分束器，優(yōu)選為在光調(diào)制器4前方設(shè)置的衍射光學(xué)分束器20。該衍射光學(xué)分束器20是可動(dòng)的，從而使射到可動(dòng)光路和偏轉(zhuǎn)器上的光束的方向是可變的。因此，為了獲得足夠的遠(yuǎn)心性，光學(xué)元件只需做非常有限的移動(dòng)，從而對(duì)機(jī)械精度要求很低。例如，為了補(bǔ)償載體大約1100mm的移動(dòng)，光學(xué)元件只需移動(dòng)+/-35mm。因此，通過調(diào)節(jié)分束器或衍射光元件的位置，可使光束在偏轉(zhuǎn)器中一致，從而可獲得滿意的遠(yuǎn)心性。這種情況在圖3a中已經(jīng)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(dòng)以對(duì)此進(jìn)行補(bǔ)償。
對(duì)光學(xué)元件位置的控制最好相對(duì)于載體22的運(yùn)動(dòng)被受控制同步。為此目的，最好設(shè)置一控制器。所述控制器被供給以表征載體位置的位置信號(hào)，相應(yīng)地產(chǎn)生對(duì)光學(xué)元件的控制信號(hào)。
圖3b示出了根據(jù)本發(fā)明可選的第二個(gè)實(shí)施例。在本實(shí)施例中，相同部件采用與前面同樣的附圖標(biāo)記表示。根據(jù)第二實(shí)施例的系統(tǒng)與前文中描述的第一實(shí)施例對(duì)應(yīng)，但差別在于用來如何改變來自固定光路的光束射到可動(dòng)光路和偏轉(zhuǎn)器上的裝置，此處是指在調(diào)制器后設(shè)置的一或多個(gè)可動(dòng)的透鏡。所述的可動(dòng)透鏡優(yōu)選為準(zhǔn)直透鏡5和21。其它可動(dòng)或固定透鏡也可以設(shè)置，如透鏡25。因此，在本實(shí)施例中，一個(gè)、二個(gè)甚至更多的可動(dòng)準(zhǔn)直透鏡被用于控制光束，以使光束在偏轉(zhuǎn)器中相一致，從而提高遠(yuǎn)心性。
圖3c示出了本發(fā)明可選的第三實(shí)施例。在本實(shí)施例中，相同的附圖標(biāo)記表示與前面類似的部件。根據(jù)第三實(shí)施例的系統(tǒng)與前文中描述的第一實(shí)施例對(duì)應(yīng)，但差別在于用來如何改變來自固定光路的光束射到可動(dòng)光路和偏轉(zhuǎn)器上的裝置，此處是指用來改變調(diào)制器和偏轉(zhuǎn)器之間光路長(zhǎng)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棱鏡的光學(xué)轉(zhuǎn)向器，其中至少反射元件之一是可動(dòng)的，以便增加或減小該空間路程的長(zhǎng)度，如圖3c所示。
因此，在第三實(shí)施例中，光路長(zhǎng)度是可變的，以控制光束使其在偏轉(zhuǎn)器中相一致，以便提高其遠(yuǎn)心性。
根據(jù)本發(fā)明的系統(tǒng)通過很簡(jiǎn)單的方法、利用很少的元件，就可以提供高精度和遠(yuǎn)心性。因此，依據(jù)本發(fā)明的系統(tǒng)和方法，可以有效的補(bǔ)償由于遠(yuǎn)心性的破壞而導(dǎo)致的光束位置的改變。因此，本發(fā)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(shí)也可提高圖案的精度。
然而對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言，對(duì)上述實(shí)施例進(jìn)行某些改變是可能的。例如，也可能采用用來改變光路長(zhǎng)度的其它不同裝置，如光學(xué)轉(zhuǎn)向器、不同的可控分束器，不同的光學(xué)元件和其它類似物。這種顯而易見的改動(dòng)必須認(rèn)為屬于本發(fā)明的一部分，如在接下來的權(quán)利要求書中所限定的。
權(quán)利要求
1.一種在光敏襯底(11)上進(jìn)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(tǒng)包括一光源(1)，優(yōu)選為激光器，用于產(chǎn)生至少兩個(gè)光束；一計(jì)算機(jī)控制的光調(diào)制器(4)；一偏轉(zhuǎn)器，用于在襯底上對(duì)光束進(jìn)行掃描；以及一物鏡(10)，用于對(duì)來自光源的至少一個(gè)光束在其到達(dá)襯底前進(jìn)行會(huì)聚；其中至少該物鏡被設(shè)置在一可相對(duì)于襯底(11)和光源(1)運(yùn)動(dòng)的載體(22)上，其中該載體限定了一條可相對(duì)于其余的固定光路運(yùn)動(dòng)的光路，其特征在于還包括用來改變固定光路的裝置，以在載體和可動(dòng)光路運(yùn)動(dòng)過程中，使光束在入射到光敏襯底上時(shí)能夠保持其遠(yuǎn)心性。
2.按照權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于用來改變固定光路的裝置可被相對(duì)于載體(22)的運(yùn)動(dòng)自動(dòng)控制。
3.按照權(quán)利要求2所述的系統(tǒng)，其特征在于還包括一控制器，其被供給以表征載體(22)位置的位置信號(hào)，相應(yīng)地產(chǎn)生對(duì)改變固定光路的裝置進(jìn)行控制的控制信號(hào)。
4.按照前述權(quán)利要求中任一權(quán)利要求所述的系統(tǒng)，其特征在于該偏轉(zhuǎn)器(6)置于載體上，而且用來改變固定光路的裝置被設(shè)置來使光束在偏轉(zhuǎn)器中相一致。
5.按照權(quán)利要求14中任一權(quán)利要求所述的系統(tǒng)，其特征在于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(zhǎng)度的裝置(24)。
6.按照權(quán)利要求5所述的系統(tǒng)，其特征在于所述用來改變固定光路的裝置包括一包含可動(dòng)反射元件的光學(xué)轉(zhuǎn)向器(24)。
7.按照權(quán)利要求1-4中任一權(quán)利要求所述的系統(tǒng)，其特征在于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(quán)利要求7所述的系統(tǒng)，其特征在于所述的分束器是一衍射光學(xué)元件。
9.按照權(quán)利要求1-4中任一權(quán)利要求所述的系統(tǒng)，其特征在于所述用來改變固定光路的裝置包括設(shè)置在調(diào)制器后方的至少一個(gè)可動(dòng)的透鏡。
10-按照前述權(quán)利要求中任一權(quán)利要求所述的系統(tǒng)，其特征在于所述調(diào)制器是一聲-光調(diào)制器。
11.按照前述權(quán)利要求中任一權(quán)利要求所述的系統(tǒng)，其特征在于所述偏轉(zhuǎn)器是一聲-光偏轉(zhuǎn)器。
12.一種在光敏襯底(11)上進(jìn)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(fā)射至少兩個(gè)光束，且由一計(jì)算機(jī)控制的光調(diào)制器(4)控制該光束；一偏轉(zhuǎn)器用來將光束在襯底上進(jìn)行掃描；一物鏡對(duì)來自光源的至少一個(gè)光束在其到達(dá)襯底前進(jìn)行會(huì)聚；其中至少該物鏡被設(shè)置在一可相對(duì)于襯底(11)和光源(1)運(yùn)動(dòng)的載體上；其中該載體限定了一條可相對(duì)于其余的固定光路運(yùn)動(dòng)的光路，其特征在于還包括如下步驟在載體和可動(dòng)光路運(yùn)動(dòng)過程中，改變固定光路以使光束在入射到光敏襯底上時(shí)能夠保持遠(yuǎn)心性。
13.按照權(quán)利要求12所述的方法，其中對(duì)固定光路的改變被相對(duì)于載體(22)的運(yùn)動(dòng)自動(dòng)控制。
14.按照權(quán)利要求12或13所述的方法，其中在載體上設(shè)置偏轉(zhuǎn)器(6)，改變固定光路以使光束在偏轉(zhuǎn)器中相一致。
15.按照權(quán)利要求12-14中任一權(quán)利要求所述的方法，其中對(duì)固定光路的改變還包括改變固定光路的空間路徑長(zhǎng)度。
16.按照權(quán)利要求12-14中任一權(quán)利要求所述的方法，其中對(duì)固定光路的改變還包括可動(dòng)分束器(20)的可控運(yùn)動(dòng)。
17.按照權(quán)利要求12-14中任一權(quán)利要求所述的方法，其中對(duì)固定光路的改變還包括設(shè)置在調(diào)制器后方的至少一個(gè)透鏡的可控運(yùn)動(dòng)。
全文摘要
一種在光敏襯底(11)上進(jìn)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(tǒng)包括一光源(1)，優(yōu)選為激光器，用于產(chǎn)生至少兩個(gè)光束；一計(jì)算機(jī)控制的光調(diào)制器(4)；一偏轉(zhuǎn)器，用于在襯底上對(duì)光束進(jìn)行掃描；以及一物鏡(10)，用于對(duì)來自光源的至少一個(gè)光束在其到達(dá)襯底前進(jìn)行收縮，其中至少該物鏡被設(shè)置在一可相對(duì)于襯底(11)和光源(1)運(yùn)動(dòng)的載體(22)上。由此，該載體限定了一條可相對(duì)于其余的固定光路運(yùn)動(dòng)的光路。此外，該系統(tǒng)還包括用來改變固定光路的裝置，以在載體和可動(dòng)光路運(yùn)動(dòng)過程中，使光束在入射到光敏襯底上時(shí)能夠保持遠(yuǎn)心性。
文檔編號(hào)G02B26/10GK1432142SQ01810270
公開日2003年7月23日 申請(qǐng)日期2001年6月25日 優(yōu)先權(quán)日2000年6月27日
發(fā)明者托卓恩·桑斯托姆 申請(qǐng)人:微激光系統(tǒng)公司