聲光調(diào)制器的裝置和調(diào)制原理的制作方法
【專利說明】聲光調(diào)制器的裝置和調(diào)制原理
[0001]相關(guān)申請的交叉引用
[0002]本申請要求于2013年3月15日提交的美國臨時專利申請N0.61/793332的權(quán)益以及于2013年3月15日提交的美國臨時專利申請N0.61/792，227的權(quán)益，這些臨時專利申請的全部內(nèi)容通過弓I用并入本文。
[0003]本申請涉及題名為“METHODAND DEVICE FOR WRITING PHOTOMASKS WITH REDUCEDMURA ERRORS” 的美國臨時申請 N0.61/777，978、題名為 “OPTICAL WRITER FOR FLEXIBLEFOILS” 的美國臨時申請 N0.61/777，144、題名為“METHOD AND DATA PATH USING PATTERNAWARE HEALING” 的美國臨時申請 N0.61/776，693 和題名為 “MECHANICALLY PRODUCEDALIGNMENT FIDUCIAL METHOD AND DEVICE” 的美國臨時申請 N0.61/777，469。本申請涉及并通過引用并入以下美國專利文獻(xiàn)US20100208329A1、US20100142757A1、US6975443B2、US7110159和US7790350B2。所涉及的申請通過弓I用并入本文。
[0004]背景
[0005]本公開的發(fā)明總體上涉及圖案生成、直寫式光刻和在光敏表面上光學(xué)寫入圖案。特別地，本公開的發(fā)明涉及光掩模、晶片、PCB、精細(xì)節(jié)距互連基底、具有或不具有有源部件(晶體管)的柔性基底和/或用于顯示、光電和照明的面板的圖案化。具有從0.03至10微米的線寬的其它圖案還可使用本公開的技術(shù)。特別地，該技術(shù)涉及使用聲光調(diào)制的高精度圖案生成器和直寫器。該技術(shù)還涉及利用具有一維場的寫入系統(tǒng)的光學(xué)圖案化。一維場可通過掃描而產(chǎn)生，例如聲光或電光掃描、通過旋轉(zhuǎn)多邊形、棱鏡或全息圖或者通過振動反射鏡的掃描；或者，一維場可由一排光源或使用一維空間光調(diào)制器SLM而產(chǎn)生。橫向移動(crosswise movement)可由寫入系統(tǒng)和工件之間的相對運動或者由掃描光學(xué)系統(tǒng)產(chǎn)生，掃描光學(xué)系統(tǒng)僅相對于工件掃描光學(xué)場。
[0006]在成本、速度和效率之間的合理折衷的條件下，聲光調(diào)制常用于激光掃描器中。使用AOM調(diào)制器的激光掃描器可具有單個光束或多個光束，在調(diào)制光束之后，其可由電光或機械裝置掃描。現(xiàn)有技術(shù)以來自Applied Materials (USA)和Orbotech (以色列)的多邊形掃描器、來自Micronic-Mydata (瑞典)和Heidelberg Instruments (德國)的聲光掃描器的形式存在，所有這些使用聲光多束調(diào)制。使用SLM的一維寫入器在商業(yè)上可從DainipponScreen(日本)和 Micronic-Mydata(瑞典)獲得。
[0007]圖1A不出現(xiàn)有技術(shù)中已知的多束激光掃描器。激光器100發(fā)射光束113，光束113通過分束器114分為多個光束116。每個光束由多束聲光調(diào)制器112調(diào)制，并由偏轉(zhuǎn)器110 (還可以是多邊形、檢流計反射鏡等)偏轉(zhuǎn)，使得其在工件表面上進(jìn)行掃描108。光學(xué)器件象征性地顯示為單個透鏡116。多束調(diào)制器接受針對每個光束的調(diào)制的RF信號130 (在RF驅(qū)動器128中產(chǎn)生，RF驅(qū)動器在RF載波上調(diào)制視頻(video) 126)。RF通常用載波進(jìn)行振幅調(diào)制。輸入圖案存儲在存儲器120中，并通過光柵器(rasterizer) 124轉(zhuǎn)換為由RF驅(qū)動器使用的視頻。
[0008]圖1B更詳細(xì)地示出RF驅(qū)動器。輸入是數(shù)字信號126，其包含針對每個像素的灰度值?；叶戎低ㄟ^DAC150轉(zhuǎn)換為模擬電壓156。模擬電壓(通常在O至I伏的范圍內(nèi))調(diào)制來自本地振蕩器(local oscillator)的載波160，以產(chǎn)生低水平調(diào)制的RF 158，然后，其在RF放大器中放大至適于聲光調(diào)制器的功率水平(通常為每信道1-5瓦)。
【附圖說明】
[0009]圖1A示出現(xiàn)有技術(shù)中已知的多束激光掃描器。
[0010]圖1B更詳細(xì)地示出RF驅(qū)動器。
[0011]圖1C示出具有應(yīng)當(dāng)曝光的三個更小區(qū)域的暗區(qū)域。
[0012]圖1D示出像素的伸展(stretch)之間的相位的反向，像素不是暗的以增加寫入器的分辨率。
[0013]圖1E示出限定為二元光柵柵格的圖案。
[0014]圖2A-D示出在現(xiàn)有技術(shù)激光掃描器中，產(chǎn)生調(diào)制的RF以驅(qū)動Α0Μ。
[0015]圖3A-D示出產(chǎn)生圖1D中使用的調(diào)制的RF。
[0016]圖3E示出圖1D中使用的具有負(fù)振幅的詳細(xì)RF波。
[0017]圖4示出需要在RF信號上產(chǎn)生相同復(fù)振幅的RF驅(qū)動器，這可通過如圖4所示的模擬電路來完成。
[0018]圖5示出根據(jù)本發(fā)明的新穎RF驅(qū)動器的示例視圖。
[0019]圖6示出使用聲光調(diào)制和掃描的完全同步寫入器中的時鐘，并還包含產(chǎn)生用于AOD的RF，這遵循類似原理。
[0020]圖7示出具有說明書中所述參數(shù)的示例性完全同步系統(tǒng)。
[0021]圖8示出三個像素。
[0022]圖9示出顯示相位調(diào)制的三個示例像素。
[0023]圖10示出像素之間的相位反向(phase reversal)。
[0024]圖11示出兩個運行像素，其間有暗像素。
[0025]圖12、13、14和15示出寫入灰色的可能方法之一。
[0026]圖16和17示出灰色像素如何分為兩部分，且如何計算振幅以提供期望像素曝光劑量，以及盡可能恒定的RF功率。
[0027]圖18A-18C示出在一個方向上增加的分辨率和從中受益的許多圖案。
[0028]圖19A-19C示出使用聲光調(diào)制的常規(guī)激光寫入器，并說明了史柯風(fēng)現(xiàn)象。
[0029]圖20A-20C示出基于線性SLM的一維寫入器和用于實施本公開技術(shù)的微反射鏡示例。
[0030]圖21A-21B和圖22A-22C示出用于增加的分辨率的創(chuàng)造性光柵化的更多細(xì)節(jié)。
【具體實施方式】
[0031 ] 下面描述的新穎的RF驅(qū)動器避免了圖4所示平衡混頻器調(diào)制器的模擬復(fù)雜度。通過在數(shù)字域中構(gòu)造調(diào)制波形式并使用快速數(shù)模轉(zhuǎn)換器(“DAC”)將數(shù)字振幅值直接轉(zhuǎn)換為RF來降低復(fù)雜度。本公開的技術(shù)的一些方面可與新穎的RF驅(qū)動器或平衡混頻器調(diào)制器一起使用。
[0032]圖1C示出具有應(yīng)當(dāng)曝光的三個更小區(qū)域180、182、184的暗區(qū)域。豎直柱是沿掃描線的像素。每個像素具有從要曝光的區(qū)域和像素區(qū)域的重疊計算出的灰度值。細(xì)節(jié)可以改變，可以有非線性查找功能，但是本質(zhì)上，區(qū)域重疊控制像素的灰度值。因此，圖1C具有位于曝光區(qū)域之間的暗像素、完全打開像素(fully turned on pixel)和具有局部重疊的像素(呈現(xiàn)為灰色)。
[0033]在基本不改變光學(xué)器件的情況下將具有一維場的光學(xué)寫入器的分辨率提高至兩倍的問題可通過組織圖案使得對解析的精細(xì)節(jié)距線的需求基本上限制于一個方向(+/-30度)，以及通過使精細(xì)節(jié)距線垂直于一維場取向而解決。在一些實施方式中，這包括提供沿一維場的像素，其能夠產(chǎn)生不是零的相位，從而相干地照明兩個或更多個鄰近像素，并驅(qū)動像素以使光既有正相位又有負(fù)相位，尤其能夠使沿一維場的其間具有暗區(qū)域的照明部分具有反向相位，即多于90度的相位差、優(yōu)選接近180度的相位差。特別地，表示打開像素的光應(yīng)當(dāng)優(yōu)選地調(diào)制為相位O度和180度任一，大小應(yīng)當(dāng)在零和最大值之間改變。在光學(xué)器件中如往常一樣，可以對所有相位值任意地添加或減去恒定相位，以使相位之一具有參考值O度。
[0034]本公開的技術(shù)的一個方面是使用聲光調(diào)制器和下面說明的史柯風(fēng)現(xiàn)象來在寫入的圖案中產(chǎn)生像素的等同物，并使用驅(qū)動調(diào)制器晶體的RF波的復(fù)雜調(diào)制使光針對每個像素具有期望的大小和相位。
[0035]本公開的技術(shù)的第三方面在于通過軟件控制分辨率增強以及可以構(gòu)造寫入器，寫入器具有第一操作模式和第二模式，在第一操作模式中，光學(xué)特性在X和y中類似，在第二模式中，分辨率大致在y中加倍，而分辨率在X中保持大致相同。
[0036]本公開的技術(shù)的第四方面在于直接由矢量數(shù)據(jù)或由不具有相位反向的預(yù)光柵化數(shù)據(jù)，圖案通過場基礎(chǔ)在一維場上光柵化有反向相位。
[0037]我們提出使不是暗的像素的伸展之間的相位反向，以增加寫入器的分辨率。這在圖1D中以區(qū)域190、192和194示出。每個曝光區(qū)域的要使用的復(fù)振幅在圖例中示出。圖2A-D示出在現(xiàn)有技術(shù)激光掃描器中，生成調(diào)制RF以驅(qū)動Α0Μ。
[0038]實施改進(jìn)的光學(xué)寫入器技術(shù)的第一模式是將平衡混頻器添加到聲光調(diào)制掃描器的RF調(diào)制器(從而針對史柯風(fēng)條件(the scophonic condit1n)調(diào)節(jié)掃描)，并光柵化遵循本申請中給出的指導(dǎo)的數(shù)據(jù)。
[0039]實施改進(jìn)的光學(xué)寫入器技術(shù)的第二模式是在圖案生成器中構(gòu)造一維SLM或直寫器，以給光提供相位調(diào)制，并光柵化根據(jù)本申請中給出的指導(dǎo)的輸入數(shù)據(jù)。
[0040]第三模式是使用上面給出的兩種模式中的任一個，并在第一方向上以高分辨率寫入特征，物理地旋轉(zhuǎn)工件，使其與第一圖案對準(zhǔn)，并在第二方向(通常垂直于第一方向)上以高分辨率寫入第二組特征。
[0041]第四操作模式是利用本申請中提出的方法寫入一組窄線，然后通過化學(xué)方法(尤其通過定向自組裝(directed self-assembly))增加節(jié)距。
[0042]實施改進(jìn)的光學(xué)寫入器技術(shù)的第五模式是將輸入圖案光柵化為區(qū)域采樣位圖，然后提取單列像素值，尋找相位轉(zhuǎn)換點(在相位轉(zhuǎn)換點，照明意在較低)，并在相位轉(zhuǎn)換點處在O和180度之間切換相位。
[0043]返回該技術(shù)，圖3A-D示出生成在圖1D中使用的調(diào)制RF。圖3D與圖2D中的復(fù)平面之間的比較示出圖1D中使用的具有負(fù)振幅的RF波。這在圖3E中詳述。附圖示出具有與曝光圖(exposed figure)的不同重疊量的五個像素，具有正相位342、346和負(fù)相位348、350。在不重疊的位置，像素應(yīng)當(dāng)是暗的344。原則上，可在單元周期340內(nèi)的任何地點使用具有復(fù)振幅的像素，但是對于具有沿實軸352的振幅的像素，提供更好的質(zhì)量。圖3E示出對于所示特征，入射至工件上的光的期望實際振幅。然而，復(fù)振幅值來自調(diào)制RF信號。因此，RF驅(qū)動器需要在RF信號上產(chǎn)生相同的復(fù)振幅。這可使用圖4所示模擬電路完成。平衡混頻器在本地振蕩器LO上混合正交輸入(quadrature input)。更多細(xì)節(jié)在同時未決申請中給出，該同時未決申請描述了改進(jìn)的光學(xué)寫入器技術(shù)。
[0044]本技術(shù)的另一方面在于提供完全同步的激光掃描器，其中，對于聲光偏轉(zhuǎn)器以及AOM和AOD頻率兩者，像素數(shù)據(jù)的寫入與RF的生成同步，并與作為數(shù)據(jù)輸出的相同主時鐘同步。使用相同主時鐘使得能夠同時控制掃描周期和數(shù)據(jù)輸