專利名稱：光刻系統(tǒng)的制作方法
背景技術(shù)：
光刻系統(tǒng)包括離子、激光、EUV和電子束系統(tǒng)，所有這些都要求處理和傳送圖形到某種類型的寫(xiě)裝置的裝置。實(shí)現(xiàn)這個(gè)裝置的十分公知的方式是使用掩模，將這個(gè)掩模投影到襯底上，隨著分辨率變得越來(lái)越小，這些掩模也變得越來(lái)越難以制造。此外，投影這些掩模的(光學(xué))裝置也變得非常復(fù)雜。
克服這個(gè)問(wèn)題的一種方法是使用無(wú)掩模光刻法。
無(wú)掩模光刻系統(tǒng)可以分為兩種類型。在第一類中，圖形數(shù)據(jù)被朝單個(gè)輻射源或多個(gè)輻射源發(fā)送。通過(guò)在適當(dāng)?shù)臅r(shí)候調(diào)節(jié)輻射源的強(qiáng)度，在襯底上產(chǎn)生圖形，該襯底通常是晶片或掩模。在切換速度增加時(shí)輻射源的切換可能產(chǎn)生問(wèn)題，例如，由于源的調(diào)節(jié)時(shí)間引起，因?yàn)檫@個(gè)調(diào)節(jié)時(shí)間可能太長(zhǎng)。
另一方面，第二類無(wú)掩模光刻系統(tǒng)包括連續(xù)源的源或者以恒定的頻率工作的源。圖形數(shù)據(jù)現(xiàn)在朝調(diào)制裝置發(fā)送，在需要時(shí)，這種調(diào)制裝置完全或部分地停止所發(fā)射的束到達(dá)目標(biāo)曝光表面。通過(guò)在目標(biāo)曝光表面上移動(dòng)的同時(shí)控制這些調(diào)制裝置，寫(xiě)圖形。調(diào)制裝置對(duì)于調(diào)節(jié)時(shí)間不太重要。被設(shè)計(jì)成實(shí)現(xiàn)更高的生產(chǎn)量的多種無(wú)掩模光刻系統(tǒng)因此使用調(diào)制裝置。
例如在US5,834,783、US5,905,267和US5,981,954中，公開(kāi)了一種具有電子源的無(wú)掩模電子束光刻系統(tǒng)。所發(fā)射的電子束通過(guò)孔陣列被擴(kuò)展、準(zhǔn)直和附加地分解成為多個(gè)小射束(beamlet)。在發(fā)出控制信號(hào)時(shí)，被饋送圖形數(shù)據(jù)的消隱器陣列停止單個(gè)小射束。所獲得的圖像然后通過(guò)一個(gè)縮減電子光學(xué)系統(tǒng)縮小并投影在晶片上。
在US-A1-20010028042、US-A1-20010028043、US-A1-20010028044、WO-A1-02/054465、WO-A1-02/058118和WO-A1-02/058119中，公開(kāi)了一種使用多個(gè)電子源的無(wú)掩模電子束光刻系統(tǒng)。所發(fā)射的電子小射束通過(guò)消隱器陣列，在發(fā)出適當(dāng)?shù)目刂菩盘?hào)時(shí)，這個(gè)消隱器陣列使單個(gè)電子小射束偏轉(zhuǎn)。電子束通過(guò)整形陣列整形并聚焦在晶片上。
在WO-01/18606和US6,285,488中，公開(kāi)了一種光刻系統(tǒng)，這種光刻系統(tǒng)使用空間光調(diào)制器(SLM)調(diào)制光束。光源發(fā)射朝SLM導(dǎo)向的光脈沖。SLM包括可變形的反射鏡陣列，這個(gè)陣列根據(jù)被發(fā)送給所涉及的反射鏡的控制信號(hào)朝襯底或者朝束停止結(jié)構(gòu)反射所發(fā)射的光束。
當(dāng)前的發(fā)明基于對(duì)光刻原理的如下的理解。
掩模是一種存儲(chǔ)圖形的高效方式，描述圖形的原始數(shù)據(jù)量較大。此外，對(duì)于商業(yè)可接受的生產(chǎn)量，數(shù)據(jù)必須以非常高的速率朝寫(xiě)裝置傳輸。此外，較高的數(shù)據(jù)率必須在有限的空間內(nèi)獲得。直到現(xiàn)在還沒(méi)有認(rèn)識(shí)到在無(wú)掩模光刻系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)路徑的改進(jìn)對(duì)這些系統(tǒng)的生產(chǎn)量具有重要的影響。
關(guān)于掩模的信息通常被用于從在目標(biāo)曝光表面上在某一區(qū)域上的掩模轉(zhuǎn)移圖形。這個(gè)區(qū)域稱為印模。為獲得必須轉(zhuǎn)移的理想的數(shù)據(jù)量，假設(shè)32mm×26mm的印?！，F(xiàn)在考慮某人希望以45nm的關(guān)鍵尺寸(CD)寫(xiě)圖形。則在印模上有4.1*1011個(gè)CD元件。如果每個(gè)CD元件由至少30*30個(gè)像素構(gòu)成以滿足這個(gè)要求，并且如果表示所說(shuō)的像素的強(qiáng)度僅僅需要一個(gè)位，則在掩模上表示的信息大約有3.7*1014個(gè)位。對(duì)于無(wú)掩模光刻系統(tǒng)，商業(yè)上可接受的生產(chǎn)量大約是10晶片/小時(shí)。如果在一個(gè)晶片有60個(gè)印模，則每晶片上必須朝調(diào)制裝置傳輸60×3.7*1014個(gè)位。因此，為獲得所需的生產(chǎn)量必須在3600秒內(nèi)朝調(diào)制裝置傳輸600×3.7*1014個(gè)位。這對(duì)應(yīng)于大約60Tbit/s的數(shù)據(jù)傳輸率。
在所有的所述系統(tǒng)中，控制信號(hào)被電子地朝調(diào)制裝置發(fā)送。然而，金屬線的帶寬是有限的。電子互連的帶寬的極限通過(guò)下式與電子互連的最大總?cè)萘緽MAX、總橫截面A和電互連的長(zhǎng)度L相關(guān)BMAX＝B0*(A/L2)
比例常數(shù)B0與銅互連的電阻率有關(guān)。對(duì)于典型的多芯片模型(MCM)技術(shù)，B0大約是1015bit/s。對(duì)于芯片級(jí)生產(chǎn)線，它的值大約是1016bit/s。該值幾乎獨(dú)立于特定的制造技術(shù)。
電互連的帶寬的極限獨(dú)立于它的結(jié)構(gòu)。不管互連是由許多較低速導(dǎo)線還是由少數(shù)快速導(dǎo)線組成，在對(duì)這種性能的其他影響上沒(méi)有差別。
電互連的所需的總?cè)萘渴?00*1012＝1014bit/s。在MCM的情況下這對(duì)應(yīng)于總橫截面與10-1的電互連的長(zhǎng)度的平方的比率，而在芯片上的連接的情況下對(duì)應(yīng)于總的橫截面與10-2的電互連的長(zhǎng)度的平方的比率。因此如果L是1m，則需要的銅的總的橫截面是0.01-0.1m2！將該數(shù)值與所寫(xiě)的印模的尺寸(它是0.0008m2)進(jìn)行比較，在將圖形信息增加到光束中之后，如果不縮小至少10倍顯然不可能進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。
檢驗(yàn)這個(gè)問(wèn)題的另一方法是使用通常速度的電互連，這個(gè)速度大約1Gbit/s。因此，為傳輸Tbits，需要100.000根銅線。這需要大量的空間并且難以處理。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一個(gè)目的是改善上述的系統(tǒng)。
本發(fā)明的進(jìn)一步的目的是增加無(wú)掩模光刻系統(tǒng)的生產(chǎn)量。
本發(fā)明的進(jìn)一步目的是降低光刻系統(tǒng)對(duì)所有類型的(電磁)干擾的靈敏度。
本發(fā)明的進(jìn)一步目的是減小圖形數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)移給光刻系統(tǒng)所需的空間。
本發(fā)明的進(jìn)一步目的是增加該系統(tǒng)的設(shè)計(jì)靈活性。
因此，本發(fā)明提供了一種用于將圖形轉(zhuǎn)移到目標(biāo)的表面上的無(wú)掩模光刻系統(tǒng)，包括·產(chǎn)生多個(gè)小射束的至少一個(gè)束發(fā)生器；·包括調(diào)制小射束的幅值的多個(gè)調(diào)制器的調(diào)制裝置，和·控制每個(gè)調(diào)制器的控制單元，其中控制單元產(chǎn)生圖形數(shù)據(jù)并將其傳送給所說(shuō)的調(diào)制裝置以控制每個(gè)單個(gè)的小射束的幅值，該控制單元包括
-存儲(chǔ)圖形數(shù)據(jù)的至少一個(gè)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)裝置；-從數(shù)據(jù)存儲(chǔ)裝置讀出圖形數(shù)據(jù)的至少一個(gè)讀出單元；-將從數(shù)據(jù)存儲(chǔ)裝置中讀出的圖形數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為至少一個(gè)調(diào)制的光束的至少一個(gè)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器；-將所說(shuō)的至少一個(gè)調(diào)制的光束發(fā)送給所說(shuō)的調(diào)制裝置的至少一個(gè)光發(fā)送器。
在光刻系統(tǒng)中使用光學(xué)數(shù)據(jù)傳輸，可以產(chǎn)生基于已有的技術(shù)但具有增加的生產(chǎn)量的無(wú)掩模光刻系統(tǒng)。此外，可以減小所需的面積。此外，光學(xué)傳輸提供了設(shè)計(jì)光刻系統(tǒng)的布置的附加的自由度。
在束發(fā)生器中可使用的輻射源可以發(fā)射任何類型的輻射狀電子、正電子、x-射線、光子或離子。輻射源可以是連續(xù)源或者是以連續(xù)頻率脈沖發(fā)送的源。因此，該源不產(chǎn)生任何信息。然而，光刻系統(tǒng)的目的是對(duì)一定的目標(biāo)曝光表面進(jìn)行圖形。由于輻射源不提供任何圖形數(shù)據(jù)或者圖形信息，因此圖形信息必須通過(guò)調(diào)制裝置沿著它們的軌道增加到小射束中。在本發(fā)明中應(yīng)該認(rèn)識(shí)到，圖形信息使用光學(xué)系統(tǒng)傳輸。圖形信息用于控制調(diào)制裝置，該調(diào)制裝置調(diào)制實(shí)際將圖形寫(xiě)到抗蝕劑中或者以其它的方式將圖形轉(zhuǎn)移到試樣(例如半導(dǎo)體晶片)上的小射束。在這個(gè)系統(tǒng)中，圖形寫(xiě)小射束的特征取決于輻射源的特征。實(shí)際上，調(diào)制的光束是圖形信息承載光束，并且小射束是圖形寫(xiě)小射束。
在一種實(shí)施例中，束發(fā)生器僅具有一個(gè)源，并且光刻系統(tǒng)僅具有一個(gè)束發(fā)生器。這樣，容易控制該系統(tǒng)的內(nèi)部小射束均質(zhì)性。
調(diào)制裝置可以以不同的方式操作，并且基于各種物理原理，取決于用于寫(xiě)圖形的小射束的特征?？梢援a(chǎn)生導(dǎo)致停止小射束的某些阻擋機(jī)構(gòu)(例如機(jī)械閘門(mén)或者由于電聲刺激變得不透明的晶體)的啟動(dòng)的信號(hào)。另一種可能性是使調(diào)制裝置有選擇性地產(chǎn)生使某些種類的偏轉(zhuǎn)元件(比如靜電偏轉(zhuǎn)器或反射鏡)啟動(dòng)的信號(hào)。這導(dǎo)致了所選擇的輻射小射束的偏轉(zhuǎn)。偏轉(zhuǎn)的束然后投影在消隱器元件上；例如，具有與反射鏡的偏轉(zhuǎn)器相互對(duì)齊的孔的束吸收片。在這兩種情況下，在優(yōu)選以100MHz或更大的頻率非常快速地實(shí)現(xiàn)小射束調(diào)制時(shí)，僅要求商業(yè)上滿意的生產(chǎn)量。
在無(wú)掩模光刻系統(tǒng)中圖形信息或圖形數(shù)據(jù)通過(guò)計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)(一般是數(shù)字計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù))表示。圖形數(shù)據(jù)部分或全部存儲(chǔ)在控制單元的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)裝置中?？刂茊卧虼税〝?shù)據(jù)存儲(chǔ)媒體例如RAM、硬盤(pán)或光盤(pán)。這種數(shù)據(jù)以可用于控制調(diào)制裝置以便使預(yù)定的圖形可重復(fù)地產(chǎn)生的格式存儲(chǔ)。此外，控制單元包括以高數(shù)據(jù)率讀出數(shù)據(jù)的裝置。為建立高數(shù)據(jù)率，控制單元包括將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為至少一個(gè)圖形數(shù)據(jù)承載光束的元件。在一種實(shí)施例中，這個(gè)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器包括垂直腔表面發(fā)射激光(VCSEL)二極管。如果位是1，則發(fā)出光信號(hào)，而如果位的值等于零，則不發(fā)出光。通過(guò)讀出一系列的位，產(chǎn)生圖形信息承載光束。圖形信息承載光束然后朝調(diào)制裝置傳輸。有幾種可實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸?shù)目赡艿妮d體。在一種實(shí)施例中，使用幾乎同時(shí)讀出的并行數(shù)據(jù)存儲(chǔ)裝置以獲得所要求的數(shù)據(jù)率。
在一種實(shí)施例中，使用數(shù)據(jù)傳輸?shù)墓饫w實(shí)現(xiàn)從在控制單元中的轉(zhuǎn)換器元件到靠近調(diào)制裝置的區(qū)域的傳輸。這允許通過(guò)電磁場(chǎng)和其它的裝置以最小的干擾進(jìn)行靈活的數(shù)據(jù)傳輸。此外，允許控制單元遠(yuǎn)離光刻系統(tǒng)的其余部分，例如距離該系統(tǒng)的其余部分2-200米之間。
在電信和以太網(wǎng)應(yīng)用中使用的光纖對(duì)于特定的波長(zhǎng)(主要是850、1300和1500nm)最佳。由于很容易得到標(biāo)準(zhǔn)的銦鎵砷/鎵砷激光二極管，因此850nm最佳。使用紅外波長(zhǎng)是因?yàn)榈凸饫w傳輸損失，這種傳輸損失通常小于0.4dB/km。將來(lái)的研究針對(duì)660和780nm的波長(zhǎng)。本發(fā)明優(yōu)選使用更低的波長(zhǎng)，因?yàn)樵谶@些波長(zhǎng)上與衍射相關(guān)的局限性更小。然而，在某些結(jié)構(gòu)中需要更大的波長(zhǎng)。用于本發(fā)明的波長(zhǎng)大約是200至1700nm的范圍。此外，當(dāng)前的研究還可以通過(guò)一個(gè)信道傳輸多路信號(hào)。為此，研制了多波長(zhǎng)或者多模式光纖，并使用多路復(fù)用/多路分解技術(shù)。優(yōu)選地，在盡可能小地干預(yù)小射束和系統(tǒng)的其余部分的區(qū)域中選擇經(jīng)調(diào)制的光束的波長(zhǎng)。這就允許光發(fā)送器被設(shè)計(jì)成幾乎獨(dú)立于光刻系統(tǒng)的其余部分。
在本發(fā)明的一種實(shí)施例中，調(diào)制裝置的每個(gè)調(diào)制器包括將來(lái)自所說(shuō)的控制單元的所說(shuō)的至少一個(gè)調(diào)制的光束轉(zhuǎn)換為啟動(dòng)所說(shuō)的調(diào)制器的信號(hào)的光敏元件。這樣，光發(fā)送器可保持很小。傳輸速率很高，例如調(diào)制器可以使用光刻技術(shù)形成。在本發(fā)明的進(jìn)一步的實(shí)施例中，所說(shuō)的光發(fā)送器包括具有調(diào)制裝置端部和控制單元端部的至少一根光纖，例如將所說(shuō)的至少一個(gè)調(diào)制的光束從所說(shuō)的控制單元傳輸?shù)剿f(shuō)的調(diào)制裝置。
在一種實(shí)施例中，光刻系統(tǒng)包括將所說(shuō)的至少一個(gè)調(diào)制的光束投影在所說(shuō)的調(diào)制裝置上的至少一個(gè)投影器。這樣它提供了更大的設(shè)計(jì)自由度。此外，可以減小干涉。
在具有光纖的一種實(shí)施例中，在它的調(diào)制裝置端部上所說(shuō)的至少一根光纖耦合到一個(gè)或多個(gè)光纖陣列。在本發(fā)明的進(jìn)一步的實(shí)施例中，所說(shuō)的一個(gè)或多個(gè)光纖陣列中的基本每個(gè)光纖都耦合到一個(gè)所說(shuō)的光敏轉(zhuǎn)換元件。
在變型實(shí)施例中，所說(shuō)的至少一根光纖在它的調(diào)制裝置端部上耦合到一個(gè)或多個(gè)光波導(dǎo)，并且所說(shuō)的光波導(dǎo)耦合到光敏元件。
在上文描述的無(wú)掩模光刻系統(tǒng)的一種實(shí)施例中，所說(shuō)的光發(fā)送器包括在它的控制單元端部上的至少一個(gè)多路復(fù)用器和在它的調(diào)制裝置端部上的至少一個(gè)多路分解器。
在上文描述的無(wú)掩模光刻系統(tǒng)的另一實(shí)施例中，該系統(tǒng)具有所說(shuō)的多個(gè)小射束與其平行行進(jìn)的光路，其中所說(shuō)的光發(fā)送器進(jìn)一步具有將所說(shuō)的至少一個(gè)調(diào)制的光束耦合進(jìn)所說(shuō)的光路的光耦合器。
在上文描述的實(shí)施例中，數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器和光發(fā)送器適合于產(chǎn)生具有在200和1700nm之間的至少一個(gè)波長(zhǎng)的至少一個(gè)調(diào)制的光束。這個(gè)波長(zhǎng)被發(fā)現(xiàn)與該系統(tǒng)的其余部分干擾盡可能小。此外，它允許使用許多在光通信應(yīng)用中使用的現(xiàn)成部件(of-the-shelf)。
在本發(fā)明的進(jìn)一步的實(shí)施例中，每個(gè)光敏元件具有對(duì)于預(yù)定的波長(zhǎng)范圍透明的選擇濾光器、透射具有預(yù)定的偏振方向的光的選擇濾光器、限制所說(shuō)的光敏元件對(duì)從預(yù)定的方向進(jìn)入棱鏡的光的靈敏度的棱鏡或者限制所說(shuō)的光敏元件對(duì)從預(yù)定的方向進(jìn)入光柵的光的靈敏度的光柵。這樣，可以減小x-通話。
在包括光纖的無(wú)掩模光刻系統(tǒng)的進(jìn)一步的實(shí)施例中，所說(shuō)的光敏元件包括光電二極管，在一種實(shí)施例為MSM光電二極管、PIN光電二極管或者雪崩光電二極管。
在具有光纖陣列的無(wú)掩模光刻系統(tǒng)的一種實(shí)施例中，調(diào)制解調(diào)器包括靜電偏轉(zhuǎn)器。特別是在光束是帶電的顆粒束時(shí)，使用在其它技術(shù)領(lǐng)域中十分公知的部件就容易進(jìn)行調(diào)制。
在根據(jù)本發(fā)明的無(wú)掩模光刻系統(tǒng)的一種實(shí)施例中，數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器包括激光二極管。
在一種實(shí)施例中，光發(fā)送器包括具有調(diào)制裝置端部和控制單元端部以用于將所說(shuō)的至少一個(gè)調(diào)制的光束從所說(shuō)的控制單元傳輸?shù)剿f(shuō)的調(diào)制裝置的至少一根光纖和將所說(shuō)的光纖的所說(shuō)的調(diào)制裝置端部投影在所說(shuō)的調(diào)制裝置上的至少一個(gè)投影器。這樣，不管是在布局還是在部件的選擇方面，該系統(tǒng)的靈活設(shè)計(jì)是可能的。
在一種實(shí)施例中，調(diào)制裝置的每個(gè)調(diào)制器包括將來(lái)自所說(shuō)的控制單元的所說(shuō)的至少一個(gè)調(diào)制的光束轉(zhuǎn)換為啟動(dòng)所說(shuō)的調(diào)制器的信號(hào)的光敏元件，所說(shuō)的調(diào)制裝置具有光束產(chǎn)生裝置側(cè)和目標(biāo)側(cè)。
在一種實(shí)施例中，每個(gè)所說(shuō)的調(diào)制器包括至少一個(gè)靜電偏轉(zhuǎn)器、在所說(shuō)的至少一個(gè)靜電偏轉(zhuǎn)器和所說(shuō)的目標(biāo)側(cè)之間的孔，所說(shuō)的調(diào)制器的所說(shuō)的靜電偏轉(zhuǎn)器形成了靜電偏轉(zhuǎn)器陣列以及所說(shuō)的調(diào)制器的所說(shuō)的孔形成了孔陣列。
在進(jìn)一步的實(shí)施例中，每個(gè)靜電偏轉(zhuǎn)器可操作地耦合到光敏元件。
在本實(shí)施例中，所說(shuō)的光發(fā)送器包括將所說(shuō)的至少一個(gè)調(diào)制的光束分解為多個(gè)調(diào)制的光束的至少一個(gè)束分解器。
在進(jìn)一步的實(shí)施例中，光發(fā)送器包括將所說(shuō)的多個(gè)調(diào)制的光束投影在所說(shuō)的光敏元件上的投影器。
在本實(shí)施例中，投影器適合于以在相對(duì)于垂直于所說(shuō)的靜電偏轉(zhuǎn)器陣列的平面成0和88度之間的角度投影。在本實(shí)施例中。在進(jìn)一步的實(shí)施例中，投影器包括將多個(gè)調(diào)制的光束投影在所說(shuō)的靜電偏轉(zhuǎn)器孔陣列上的至少一個(gè)透鏡。
在一種實(shí)施例中，投影器包括帶有縮小多個(gè)調(diào)制的光束的縮減光學(xué)系統(tǒng)的第一縮小器和將縮小的多個(gè)調(diào)制的光束投影在所說(shuō)的靜電偏轉(zhuǎn)器孔陣列上的投影光學(xué)系統(tǒng)。在本發(fā)明的一種實(shí)施例中，所述縮減光學(xué)系統(tǒng)包括微透鏡陣列，所說(shuō)的微透鏡陣列的每個(gè)微透鏡與所說(shuō)的多個(gè)調(diào)制的光束中的一個(gè)對(duì)齊并且適合于減小所說(shuō)的調(diào)制的光束的所說(shuō)的一個(gè)的尺寸。在本發(fā)明的進(jìn)一步的實(shí)施例中，所說(shuō)的投影光學(xué)系統(tǒng)進(jìn)一步包括用于在投影光學(xué)系統(tǒng)的所說(shuō)的透鏡的方向上反射來(lái)自所述縮減光學(xué)系統(tǒng)的多個(gè)調(diào)制的縮小的光束的反射鏡。
在上文描述的電子束無(wú)掩模光刻系統(tǒng)的一種實(shí)施例中，在調(diào)制裝置上沒(méi)有被光敏元件覆蓋的區(qū)域具有反射層。
在上文描述的電子束無(wú)掩模光刻系統(tǒng)的一種實(shí)施例中，在對(duì)著入射的多個(gè)調(diào)制的光束的調(diào)制裝置的表面上提供擴(kuò)散層。
在一種實(shí)施例中，所說(shuō)的光發(fā)送器進(jìn)一步包括將基本平行于靜電偏轉(zhuǎn)器孔陣列平面的多個(gè)調(diào)制的光束中的每個(gè)朝它的對(duì)應(yīng)的光敏元件耦合的光波導(dǎo)。在本發(fā)明的進(jìn)一步的實(shí)施例中，光發(fā)送器進(jìn)一步包括具有多個(gè)微透鏡的光學(xué)微透鏡陣列，每個(gè)微透鏡與將它的調(diào)制的光束耦合到對(duì)應(yīng)的光波導(dǎo)中的所說(shuō)的多個(gè)調(diào)制的光束中的一個(gè)對(duì)齊。
在一種實(shí)施例中，光發(fā)送器包括多個(gè)光纖，數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換裝置包括耦合在所說(shuō)的多個(gè)光纖中的所說(shuō)的至少一個(gè)調(diào)制的光束的裝置，所說(shuō)的多個(gè)光纖被分組以形成至少一根光纖帶，所說(shuō)的至少一根光纖帶連接在所說(shuō)的靜電偏轉(zhuǎn)器陣列的一側(cè)上，以及光敏元件適合于通過(guò)電互連電啟動(dòng)它們的對(duì)應(yīng)的靜電偏轉(zhuǎn)器。
在另一實(shí)施例的無(wú)掩模光刻系統(tǒng)中，產(chǎn)生裝置包括光束產(chǎn)生裝置。在本發(fā)明的一種實(shí)施例中，光產(chǎn)生裝置適合于產(chǎn)生具有小于300nm的波長(zhǎng)的光束。在本發(fā)明的進(jìn)一步的實(shí)施例中，調(diào)制裝置包括空間光調(diào)制器。在本發(fā)明的進(jìn)一步是實(shí)施例中，空間光調(diào)制器包括可變形的反射鏡器件，該可變形的反射鏡器件包括微反射鏡陣列。在本發(fā)明的進(jìn)一步的實(shí)施例中，每個(gè)微反射鏡包括安裝在耦合到所說(shuō)的光發(fā)送器的背側(cè)以接收調(diào)制的光束的光敏元件。
本發(fā)明進(jìn)一步涉及一種其中使用上述的無(wú)掩模光刻系統(tǒng)的方法。
本發(fā)明進(jìn)一步涉及一種使用光刻系統(tǒng)將圖形轉(zhuǎn)移到目標(biāo)的表面上的方法，該光刻系統(tǒng)包括產(chǎn)生多個(gè)小射束的束發(fā)生器和單個(gè)可控制地調(diào)制基本每個(gè)小射束的調(diào)制裝置，所說(shuō)的方法包括-從數(shù)據(jù)存儲(chǔ)裝置取出圖形數(shù)據(jù)；-將所說(shuō)的圖形數(shù)據(jù)變換為至少一個(gè)調(diào)制的光束；-將所說(shuō)的至少一個(gè)調(diào)制的光束耦合到所說(shuō)的調(diào)制裝置。
在本方法的一種實(shí)施例中，調(diào)制裝置包括調(diào)制器陣列，每個(gè)調(diào)制器具有光敏元件，該方法進(jìn)一步包括；-將所說(shuō)的至少一個(gè)調(diào)制的光束導(dǎo)向到所說(shuō)的調(diào)制器；-將每個(gè)所說(shuō)的調(diào)制的光束耦合到一個(gè)光敏元件。


在根據(jù)本發(fā)明的無(wú)掩模光刻系統(tǒng)的下面的實(shí)施例中進(jìn)一步闡述本發(fā)明，其中附圖1A、1B是本發(fā)明的系統(tǒng)一部分的操作方案，附圖2A、2B、2C所示為自由空間的光耦合，附圖3A、3B所示為調(diào)制裝置的方案；附圖4所示為在調(diào)制陣列上的濾光器陣列的投影；附圖5A、5B所示為將圖形信息承載光束投影在調(diào)制裝置上的投影系統(tǒng)；附圖6A-6D所示為光敏元件的示意圖；附圖7所示為將圖形信息承載光束耦合到光敏元件；附圖8所示為附圖7的頂視圖；附圖9所示為使用光纖帶的光耦合；附圖10所示為電子束光刻系統(tǒng)的調(diào)制裝置；附圖11所示為圖形信息承載光束耦合到調(diào)制裝置的自由空間；附圖12所示為調(diào)制裝置的示意圖；
附圖13所示為無(wú)掩模光刻系統(tǒng)；附圖14所示為在調(diào)制裝置上的光纖端部的投影。
具體實(shí)施例方式
由于給調(diào)制裝置饋送光學(xué)信號(hào)，因此它們每個(gè)包括光敏元件，優(yōu)選包括光電二極管。調(diào)制裝置的基本操作在附圖1A中示意性地示出。附圖1a示意性地示出了通過(guò)調(diào)制裝置執(zhí)行的基本操作步驟。每個(gè)調(diào)制裝置具有光敏元件(優(yōu)選是光敏二極管)以便能夠接收光學(xué)信號(hào)。
如果光敏元件接收光，則產(chǎn)生信號(hào)并將其發(fā)送給調(diào)制器。結(jié)果通過(guò)的小射束被調(diào)制，并且不到達(dá)目標(biāo)曝光表面。如果不存在光，則沒(méi)有信號(hào)轉(zhuǎn)移給調(diào)制器。小射束不受干擾地通過(guò)，最終到達(dá)目標(biāo)曝光表面。通過(guò)在將圖形信息朝調(diào)制裝置發(fā)送的同時(shí)彼此相對(duì)地移動(dòng)目標(biāo)曝光表面和光刻系統(tǒng)的其余部分，可以寫(xiě)圖形。
當(dāng)然也可以以與附圖1B所示方式相反的方式操作整個(gè)系統(tǒng)。在這種情況下落在光敏元件上的光導(dǎo)致了朝調(diào)制裝置發(fā)送的光的抵消。通過(guò)的小射束將到達(dá)目標(biāo)曝光表面而不進(jìn)行任何調(diào)制。然而，在光敏元件不接收光時(shí)，信號(hào)被朝調(diào)制裝置發(fā)送，這阻止了通過(guò)的小射束到達(dá)目標(biāo)曝光的表面。
光纖到調(diào)制裝置的連接可能非常復(fù)雜。在本發(fā)明的一種實(shí)施例中，數(shù)據(jù)軌道的最后部分因此使用不同的傳輸介質(zhì)。在后一情況下，光纖緊密堆疊地收尾，由此形成了光纖陣列。然后將發(fā)射的圖形信息承載光束朝其它的光學(xué)載體傳輸。在調(diào)制裝置位于真空中時(shí)，優(yōu)選保持光纖在真空的外面。在這種情況下所發(fā)射的光束例如通過(guò)真空邊界的透明部分可耦合到光刻系統(tǒng)。
在大多數(shù)情況下，使圖形信息承載光束全部都通過(guò)光纖到達(dá)光敏元件不實(shí)際。在這種情況下，其它的光學(xué)載體可以繼續(xù)它的數(shù)據(jù)傳輸。優(yōu)選光纖粘接在一起以形成光纖陣列。圖形信息承載光束然后以不同的方式朝光敏元件行進(jìn)。一種可能的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)移方式是將從光纖發(fā)射的光通過(guò)與輻射的小射束行進(jìn)的相同環(huán)境朝調(diào)制裝置的光敏元件發(fā)送。在這種方式中產(chǎn)生了自由空間光學(xué)互連。另一可能的傳輸介質(zhì)是光波導(dǎo)，它位于調(diào)制裝置的結(jié)構(gòu)中。
在光纖的光波導(dǎo)的情況下，多波長(zhǎng)可通過(guò)通道傳輸，就象在電信應(yīng)用系統(tǒng)中一般地實(shí)施地那樣。因此極大地減小了傳輸介質(zhì)占用的空間，因?yàn)閹追N圖形信息承載光束共享相同的通道。使用光電接收器(象DWDM多波長(zhǎng)接收器)可以轉(zhuǎn)換為可被調(diào)制器使用的信號(hào)。
光敏元件可以是在將入射光信號(hào)轉(zhuǎn)換為任何其它類型的信號(hào)(象電或聲信號(hào))的本領(lǐng)域中公知的任何元件。這種轉(zhuǎn)換器的實(shí)例是光陰極、光晶體管、光電阻和光電二極管。為了滿足高的數(shù)據(jù)率要求，光敏元件應(yīng)該具有較低的電容，使得能夠以較高的頻率操作。此外，元件優(yōu)選容易集成在調(diào)制裝置中。存在滿足上述的要求的光電二極管。優(yōu)選的實(shí)施例使用MSM光電二極管。這種光電二極管的主要優(yōu)點(diǎn)在于它的低電容。因此能夠以較高的頻率操作。此外，MSM光電二極管的制造相對(duì)容易。另一較好的選擇是使用PIN光電二極管。這個(gè)元件也可以具有較低的電容，但有時(shí)難以將這個(gè)元件集成在陣列中。另一非常有用的選擇是雪崩光電二極管。
如上文所述，數(shù)據(jù)率以及因此所要求的調(diào)制頻率非常大。為了能夠以這個(gè)數(shù)據(jù)率調(diào)制，適合的開(kāi)關(guān)電路很重要。除了下文將要討論的三個(gè)光學(xué)載體之外，本發(fā)明還可以以轉(zhuǎn)移調(diào)制的光束的其它相關(guān)的裝置實(shí)施。
轉(zhuǎn)移選擇自由空間的光學(xué)互連在圖形信息承載光束通過(guò)與輻射的小射束行進(jìn)的相同的介質(zhì)投影在對(duì)應(yīng)的光敏元件上時(shí)，出現(xiàn)了幾方面的復(fù)雜化。通常不可能將圖形信息承載光束投影在垂直于光敏元件所位于的平面上的光敏元件上。例如這可能是在輻射的小射束已經(jīng)被垂直地投影到所說(shuō)的平面時(shí)的情況。在小射束和圖形信息承載光束之間的干涉可能對(duì)圖形產(chǎn)生影響，這導(dǎo)致了從控制單元朝目標(biāo)曝光表面不正確的數(shù)據(jù)傳輸。為避免這種問(wèn)題，圖形信息承載光束以一定的角度到達(dá)光敏元件的光敏感表面比如光電二極管。然而，在這個(gè)入射角α增加時(shí)，圖形信息承載光束在光電二極管的光敏表面上的束點(diǎn)尺寸也增加。為了分別對(duì)每個(gè)光電二極管定位，圖形信息承載光束的束點(diǎn)尺寸應(yīng)該小于光電二極管的光敏表面的面積。入射角α因此應(yīng)該盡可能地小。然而，這不總是可能的，因?yàn)榇嬖谡系K物，如附圖2A所示。
通過(guò)精巧地選擇光纖陣列2和障礙物1兩者的位置，可以避免某些問(wèn)題。然而，這不總是可能的。本發(fā)明包括減小入射角α的而不消除或更換障礙物1的方法。第一種選擇是使障礙物1對(duì)于圖形信息承載光束透明。如果阻擋物例如是靜電透鏡陣列，則它例如可以由某些導(dǎo)電玻璃或聚合物制成?？商鎿Q地，圖形信息承載光束的波長(zhǎng)可以被選擇成使障礙物1對(duì)于這些束變得透明。例如，硅對(duì)于大于1100nm的波長(zhǎng)透明。因此，在使用1500nm的標(biāo)準(zhǔn)光纖時(shí)，所發(fā)射的光束將通過(guò)硅阻擋物而不會(huì)受到影響。
另一種減小入射角α而不消除障礙物1的可能性是使用更多的光纖陣列2。在附圖2A中，設(shè)計(jì)這樣的情況，其中離開(kāi)光纖陣列2的圖形信息承載光束投影在以調(diào)制解調(diào)器覆蓋的板3上。所發(fā)射的束覆蓋整個(gè)板3。如果在這種結(jié)構(gòu)中所投影的束點(diǎn)尺寸太大，則入射角可以通過(guò)將光纖陣列2從調(diào)制裝置的板3垂直于其中設(shè)置光電二極管的平面地移動(dòng)而減小，如附圖2B所示。結(jié)果入射角α1的臨界角度減小?，F(xiàn)在可以將束點(diǎn)尺寸限制在要求內(nèi)。然而，僅照亮了一半的板3。通過(guò)在如附圖2C所示的調(diào)制板3的相對(duì)側(cè)上在相同的高度上使用第二光纖陣列2，則整個(gè)板3被照亮并且束點(diǎn)尺寸足夠小。兩個(gè)光纖陣列2包括相對(duì)于原始的光纖數(shù)量只有一半數(shù)量的光纖。通過(guò)選擇恰當(dāng)數(shù)量的光纖陣列2，具有光敏元件的陣列的板以所需的入射角α1照亮。
附圖3A和3B所示為方形和矩形調(diào)制板3的頂視圖。虛線界定了通過(guò)一個(gè)光纖陣列所照亮的區(qū)域。如前文已經(jīng)解釋，一個(gè)光纖陣列可能不夠。在這種情況下例如使用2、4或6個(gè)光纖陣列2來(lái)照亮所要求的整個(gè)板。
此外，可能通過(guò)一些反射將圖形信息承載光束耦合到該系統(tǒng)。例如，障礙物1可以以反射性材料涂敷。此外，附加的反射鏡可以置于在該系統(tǒng)內(nèi)的重要位置上以產(chǎn)生所需的角度入射。
在使用多模光纖時(shí)圖形信息承載光束具有大約50-150微米的直徑。在另一方面，單模光纖僅具有大約1-10微米的直徑。光電二極管的光敏表面可以處于10-30平方微米的數(shù)量級(jí)。
在一種實(shí)施例中，使用多模光纖，因此離開(kāi)光纖陣列的圖形信息承載光束的直徑需要減小。此外，某些種類的聚焦必須被設(shè)置成具有正確的分辨率的投影。
光學(xué)組件需要執(zhí)行圖形信息承載光束的縮小和聚焦。有幾種容易被修改的光束特性離開(kāi)光纖陣列2的光束的直徑可以被縮小和/或在兩個(gè)相鄰的光束之間的距離(所謂間距)可以通過(guò)光學(xué)裝置減小。
在光纖陣列2和調(diào)制板3兩者都彼此平行時(shí)最容易實(shí)現(xiàn)將離開(kāi)光纖陣列2的光束聚焦在調(diào)制板3上。如果兩個(gè)平面不平行，則每個(gè)單個(gè)的光束在調(diào)制板3上的束點(diǎn)尺寸將容易改變。光纖陣列2在調(diào)制板3上的投影以透鏡5實(shí)現(xiàn)。通常，以不等于零的入射角度將光束投影在調(diào)制板3上。在光纖陣列2中的光纖4然后被設(shè)置成使離開(kāi)光纖的光束朝在附圖4中的透鏡導(dǎo)向。這樣，確保了透鏡5的足夠的照亮。
在透鏡5精確地位于光纖陣列2和調(diào)制板3中間時(shí)，發(fā)生1∶1投影。朝調(diào)制板3移動(dòng)透鏡減小了圖形信息承載光束的直徑和間距。在另一方向(即在光纖陣列2的方向)上移動(dòng)透鏡5將導(dǎo)致這兩個(gè)參數(shù)的增加。
為獲得縮小和投影的最佳性能，可以使用更多的透鏡。具有兩個(gè)透鏡6和7的可能的結(jié)構(gòu)在附圖5A中示出。整個(gè)圖像以及離開(kāi)光纖陣列2的每個(gè)圖形信息承載光束8的直徑可以被減小。在具有障礙物的一種實(shí)施例中，可以使用反射鏡將光束投影在光敏元件上。
在某些情況下，束直徑需要比在相鄰的光束之間的間距減小更多。在附圖5B中，示出了一種變型實(shí)施例。在這個(gè)實(shí)施例中，設(shè)置在光纖陣列2和投影透鏡7之間的微透鏡陣列9可以設(shè)置這個(gè)。微透鏡陣列的每個(gè)透鏡對(duì)應(yīng)于在光纖陣列2中的單個(gè)光纖4。離開(kāi)光纖陣列2的每個(gè)圖形信息承載光束8的直徑在如附圖5B所描述的這種結(jié)構(gòu)中被縮小。投影透鏡7將所有的縮小的光束聚焦在對(duì)應(yīng)的光敏元件上。在由于某些障礙物造成直接投影不可能時(shí)，可以使用反射鏡以所需的入射角α將圖形信息承載光束投影在光敏元件上。
與束點(diǎn)尺寸相關(guān)的另一可能的問(wèn)題是在從光纖陣列2中發(fā)出的相鄰的圖形信息承載光束之間的串繞，這個(gè)問(wèn)題可以通過(guò)幾種措施減小。再次考慮將光束投影在調(diào)制裝置陣列上，其中例如光電二極管的光敏表面都位于在該陣列的一個(gè)側(cè)面上的一個(gè)平面內(nèi)。
對(duì)這種串繞的解決方案描繪在附圖6A中。在相鄰的光敏元件之間的區(qū)域以反射層10覆蓋。入射光束的主要部分落在光敏轉(zhuǎn)換元件11上。沒(méi)有落在該元件11上的光束部分反射回系統(tǒng)，不影響任何相鄰的元件。以抗反射性層涂敷光敏元件11可以進(jìn)一步增強(qiáng)光檢測(cè)效率。
使用在整個(gè)陣列3的頂部上的擴(kuò)散層12也可以減小串繞，如附圖6B所示。入射光現(xiàn)在在各個(gè)方向上散射。由于散射，反射光束的光強(qiáng)度急劇下降。
減小串繞的另一方法是使用位于在光敏轉(zhuǎn)換元件11的頂部上的濾光器。實(shí)例是如附圖6C中所示的波長(zhǎng)濾光器13或者偏振濾光器。波長(zhǎng)濾光器13增強(qiáng)了某些波長(zhǎng)的靈敏度。結(jié)果，來(lái)自具有稍微不同的波長(zhǎng)的相鄰的圖形的光束的波都被濾去。僅透射在預(yù)定的方向上偏振的光的濾光器具有相同的效果。
另一可能的措施是使光敏元件11僅對(duì)從預(yù)定的方向上入射的光靈敏，例如通過(guò)將小棱鏡14或者光柵15并入在調(diào)制陣列3中，如附圖6D所示。在調(diào)制過(guò)程中僅僅使用以正確的角度落在光敏元件11上和來(lái)自正確方向的光。來(lái)自所有其它方向的光被排除。
光波導(dǎo)將離開(kāi)光纖陣列2的圖形信息承載光束朝嵌入在調(diào)制裝置中的光敏元件11轉(zhuǎn)移的第二種可能是使用平面光波導(dǎo)。平面光波導(dǎo)可以被看作嵌入襯底中或者在襯底上的光纖。再次考慮調(diào)制裝置3的陣列。在平面光波導(dǎo)集成在這種陣列中時(shí)，構(gòu)造如附圖7中示意性地示出的系統(tǒng)。離開(kāi)光纖陣列2的每個(gè)圖形信息承載光束8必須直接或者通過(guò)透鏡陣列17耦合到對(duì)應(yīng)的光波導(dǎo)16中，如附圖7所示。每個(gè)透鏡然后將單個(gè)圖形信息承載光束8耦合到對(duì)應(yīng)的平面光波導(dǎo)16的入口點(diǎn)上。光波導(dǎo)16將圖形信息承載光束8通過(guò)調(diào)制陣列3朝正確的光敏元件11傳輸。光敏元件11將圖形信息承載光束8轉(zhuǎn)換為啟動(dòng)或停止調(diào)制器18的信號(hào)序列。因此，根據(jù)圖形信息控制入射的小射束。在本實(shí)施例中的信號(hào)序列通過(guò)嵌入在調(diào)制板3中的導(dǎo)電線19朝調(diào)制器18傳輸。
附圖8所示為與附圖7中所描述的結(jié)構(gòu)相同的結(jié)構(gòu)的頂視圖。在這種情況下，兩個(gè)光纖陣列2被用于控制所有的調(diào)制器18。然而，可適用任何數(shù)量的陣列2。光敏元件11以方塊表示，調(diào)制器18以圓圈表示。為清楚起見(jiàn)，僅僅示出了圖形信息承載光束8的兩個(gè)軌道。
光纖數(shù)據(jù)從控制單元朝光敏元件11轉(zhuǎn)移的第三種可能是使用用于整個(gè)軌道的光纖。這種方法的主要問(wèn)題是單個(gè)光纖4到其中集成了調(diào)制裝置的結(jié)構(gòu)的連接。再次設(shè)想使用調(diào)制陣列3。將單個(gè)光纖4連接到這個(gè)陣列3可能造成的問(wèn)題是例如這個(gè)陣列3何時(shí)為掃描而移動(dòng)。在連接區(qū)域中引入了比如應(yīng)力和摩擦的機(jī)構(gòu)。最終連接可能斷裂。這個(gè)問(wèn)題可以通過(guò)組合一組光纖4以形成光纖帶20避免。光纖帶20然后在調(diào)制陣列3的側(cè)面上連接，如附圖9所示，附圖9僅示出了兩個(gè)光纖帶20。其它數(shù)量的光纖帶20也是可能的。在光纖帶內(nèi)的光纖的兩個(gè)實(shí)例性軌道以虛線示意性地示出。在附圖中方形表示的光敏元件11可以靠近具有調(diào)制陣列30的光纖帶20的觸點(diǎn)地設(shè)置，但他們也可以被設(shè)置成更靠近入射小射束。優(yōu)選地，將光信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)。這些信號(hào)通過(guò)芯片上的導(dǎo)電線19朝通過(guò)圓圈表示的調(diào)制器18傳輸，調(diào)制器18位于相應(yīng)的入射的輻射的小射束的附近。該附圖僅示出了在調(diào)制陣列3上提供的多個(gè)調(diào)制器。
實(shí)例下面的兩部分描述實(shí)施本發(fā)明的無(wú)掩模光刻系統(tǒng)的兩個(gè)實(shí)例。
實(shí)例1無(wú)掩模電子束光刻系統(tǒng)(附圖10)
在本實(shí)例中使用的無(wú)掩模電子束光刻系統(tǒng)中，該系統(tǒng)包括孔板，該孔板包括用于使通過(guò)孔23的入射電子小射束22偏轉(zhuǎn)的靜電偏轉(zhuǎn)器21。這個(gè)板被稱為小射束消隱器陣列24。在電子小射束22已經(jīng)通過(guò)小射束消隱器陣列24時(shí)，他們到達(dá)第二孔陣列(束停止陣列)25，在其上在他們被偏轉(zhuǎn)時(shí)他們的軌跡結(jié)束。
這個(gè)光刻系統(tǒng)的調(diào)制原理在附圖10中示出。入射電子小射束22投影在小射束消隱器陣列24上。電子小射束22的位置對(duì)應(yīng)于在板24中的孔23的位置。小射束消隱板24包括作為調(diào)制裝置的偏轉(zhuǎn)元件。在本實(shí)例中，所說(shuō)的偏轉(zhuǎn)元件包括靜電偏轉(zhuǎn)器21。根據(jù)所接收的信息，位于小射束消隱器陣列24內(nèi)的偏轉(zhuǎn)器21接通或切斷。在偏轉(zhuǎn)器21接通時(shí)，在孔23上建立了電場(chǎng)，這個(gè)電場(chǎng)導(dǎo)致了通過(guò)這個(gè)孔23的小射束22偏轉(zhuǎn)。偏轉(zhuǎn)的電子小射束27然后被小射束停止陣列25停止。在這種情況下沒(méi)有信息到達(dá)目標(biāo)曝光表面。在偏轉(zhuǎn)器21切斷時(shí)傳輸小射束。每個(gè)傳輸?shù)男∩涫?8聚焦在目標(biāo)曝光表面上。通過(guò)彼此相對(duì)地移動(dòng)目標(biāo)曝光表面和陣列的組件并通過(guò)以例如附加的小射束偏轉(zhuǎn)器陣列掃描小射束，可以寫(xiě)圖形。
附圖11所示為在本無(wú)掩模光刻系統(tǒng)中自由空間互連的使用的可能的結(jié)構(gòu)。射出并離開(kāi)光發(fā)送器的光纖陣列2的圖形信息承載光束8通過(guò)兩個(gè)透鏡29被縮小?？商鎿Q地，例如在附圖5中所示的其它的結(jié)構(gòu)也可以使用。然后以反射鏡30和聚焦透鏡7將圖形信息承載光束8投影在小射束消隱板24上。入射角α的范圍從0度到80度。如果α大于80度或者由于其它的復(fù)雜因素需要更小的角度，則可以以如附圖12所示的多于一個(gè)的光纖陣列2照亮小射束消隱板24。在附圖12所描述的情況下，4個(gè)光纖陣列2照亮了小射束消隱板24。在附圖12中，描述了4個(gè)對(duì)應(yīng)的聚焦透鏡7，將圖形信息承載光束8聚焦在小射束消隱板24的相應(yīng)的部分上。
實(shí)例2無(wú)掩模光學(xué)光刻系統(tǒng)(附圖13)在本實(shí)例中的無(wú)掩模光刻系統(tǒng)包括空間光調(diào)制器(SLM)40。使用SLM的無(wú)掩模光刻系統(tǒng)的一般方式公開(kāi)在WO0118606中。SLM包括反射鏡陣列，這種反射鏡陣列反射入射光束以使該束最終消隱或者透射。這種SLM的實(shí)例是可變形的反射鏡裝置(MDM)。以與在第一實(shí)例中所示的靜電偏轉(zhuǎn)器陣列相同的方式控制MDM。調(diào)制信號(hào)從背面或者從背側(cè)耦合到該系統(tǒng)中。
一種結(jié)構(gòu)是調(diào)制的背側(cè)控制。通過(guò)給每個(gè)反射鏡的背側(cè)提供光敏元件，通過(guò)使用與前文所述的相同的光學(xué)載體可以實(shí)現(xiàn)這種控制。使用自由空間光學(xué)互連可能是最方便的選擇。
該操作的示意圖在附圖13中示出。激光器41發(fā)射光束42，該光束被束分解器43分解為多個(gè)小射束44。多個(gè)小射束44投影在SLM 40中。從控制單元45發(fā)送到SLM 40的圖形信息承載光束46控制從束分解器43入射的小射束44的透射的可能性。使用透鏡48將透射的小射束47聚焦在目標(biāo)曝光表面49上(也可以是透鏡系統(tǒng))。
通過(guò)彼此相對(duì)地移動(dòng)目標(biāo)曝光表面49和該系統(tǒng)的其余部分，可以寫(xiě)圖形。
在附圖14中，所示為光刻系統(tǒng)的總體側(cè)視圖，其中使用光學(xué)系統(tǒng)54(通過(guò)透鏡54表示)將光纖的調(diào)制裝置端部2投影在調(diào)制器陣列24上。來(lái)自每個(gè)光纖端部的調(diào)制的光束8投影在調(diào)制器的光敏元件上。具體地，光纖的端部投影在調(diào)制器陣列上。每個(gè)光束8保持控制一個(gè)或多個(gè)調(diào)制器的圖形數(shù)據(jù)的一部分。
附圖14也示出了束發(fā)生器50，它產(chǎn)生束50。使用光學(xué)系統(tǒng)52，這個(gè)束被成形為并行束。并行束撞擊到束分解器53上，產(chǎn)生了導(dǎo)向到調(diào)制陣列24的多個(gè)基本平行的小射束22。
使用在調(diào)制陣列24中的調(diào)制器，小射束27偏離系統(tǒng)的光軸O，小射束28在未偏轉(zhuǎn)的情況下通過(guò)調(diào)制器。
使用束停止陣列25，偏轉(zhuǎn)的小射束27停止。
通過(guò)停止陣列25的小射束28在第一寫(xiě)方向上以偏轉(zhuǎn)陣列56偏轉(zhuǎn)，并且使用投影透鏡55減小每個(gè)小射束的橫截面。在這個(gè)寫(xiě)的過(guò)程中，目標(biāo)表面49在第二寫(xiě)方向相對(duì)于該系統(tǒng)的其余部分移動(dòng)。
光刻系統(tǒng)還包括控制單元60，該控制單元60包括數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器61、讀出單元62和數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器63?？刂茊卧h(yuǎn)離該系統(tǒng)的其余部分，例如在清潔房間的內(nèi)部部分的外面。使用光纖，調(diào)制的光束保持圖形數(shù)據(jù)被傳輸?shù)酵队捌?4，這個(gè)投影器54將光纖的端部投影在調(diào)制陣列24上。
應(yīng)該理解的是，上文的描述用于說(shuō)明優(yōu)選實(shí)施例的操作，并不意味著限制本發(fā)明的范圍。本發(fā)明的范圍僅通過(guò)下面的權(quán)利要求限定。從上文的描述中，在本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)的許多變型方式對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)是顯然的。
權(quán)利要求
1.一種用于將圖形轉(zhuǎn)移到目標(biāo)的表面上的無(wú)掩模光刻系統(tǒng)，包括·產(chǎn)生多個(gè)小射束的至少一個(gè)束發(fā)生器；·包括多個(gè)用于調(diào)制小射束的幅值的調(diào)制器的調(diào)制裝置，和·控制每個(gè)調(diào)制器的控制單元，其中所述控制單元產(chǎn)生圖形數(shù)據(jù)并將其傳送給所述調(diào)制裝置以控制每個(gè)單獨(dú)小射束的幅值，該控制單元包括-存儲(chǔ)圖形數(shù)據(jù)的至少一個(gè)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)裝置；-從數(shù)據(jù)存儲(chǔ)裝置讀出圖形數(shù)據(jù)的至少一個(gè)讀出單元；-將從數(shù)據(jù)存儲(chǔ)裝置中讀出的圖形數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為至少一個(gè)被調(diào)制的光束的至少一個(gè)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器；-將所說(shuō)的至少一個(gè)被調(diào)制的光束發(fā)送給所說(shuō)的調(diào)制裝置的至少一個(gè)光發(fā)送器。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的無(wú)掩模光刻系統(tǒng)，其中調(diào)制裝置的每個(gè)調(diào)制器包括用于將來(lái)自所說(shuō)的控制單元的所說(shuō)的至少一個(gè)調(diào)制的光束轉(zhuǎn)換為用于啟動(dòng)所說(shuō)的調(diào)制器的信號(hào)的光敏元件。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2的無(wú)掩模光刻系統(tǒng)，其中所說(shuō)的光發(fā)送器包括具有調(diào)制裝置端部和控制單元端部的至少一根光纖以將至少一個(gè)調(diào)制的光束從所說(shuō)的控制單元傳輸?shù)剿f(shuō)的調(diào)制裝置。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3的無(wú)掩模光刻系統(tǒng)，進(jìn)一步包括用于將所說(shuō)的至少一個(gè)調(diào)制的光束投影到所說(shuō)的調(diào)制裝置上的至少一個(gè)投影器。
5.根據(jù)權(quán)利要求3的無(wú)掩模光刻系統(tǒng)，其中所說(shuō)的至少一根光纖在它們的調(diào)制裝置端部上耦合到一個(gè)或多個(gè)光纖陣列。
6.根據(jù)權(quán)利要求5的無(wú)掩模光刻系統(tǒng)，其中來(lái)自所說(shuō)的一個(gè)或多個(gè)光纖陣列的基本上每個(gè)光纖耦合到所說(shuō)的光敏轉(zhuǎn)換元件中的一個(gè)。
7.根據(jù)權(quán)利要求3的無(wú)掩模光刻系統(tǒng)，其中所說(shuō)的至少一根光纖在它的調(diào)制裝置端部耦合到一個(gè)或多個(gè)光波導(dǎo)，以及所說(shuō)的光波導(dǎo)耦合到光敏元件。
8.根據(jù)前述權(quán)利要求的任何一個(gè)權(quán)利要求的無(wú)掩模光刻系統(tǒng)，其中所說(shuō)的光發(fā)送器包括在它的控制單元端部上的至少一個(gè)多路復(fù)用器和在它的調(diào)制裝置端部上的至少一個(gè)多路分解器。
9.根據(jù)前述權(quán)利要求的任何一個(gè)權(quán)利要求的無(wú)掩模光刻系統(tǒng)，具有一個(gè)所說(shuō)的多個(gè)小射束平行于它行進(jìn)的光路，其中所說(shuō)的光發(fā)送器進(jìn)一步具有將所說(shuō)的至少一個(gè)調(diào)制的光束耦合到所說(shuō)的光路的至少一個(gè)光耦合器。
10.根據(jù)前述權(quán)利要求的任何一個(gè)權(quán)利要求的無(wú)掩模光刻系統(tǒng)，其中數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器和光發(fā)送器適合于產(chǎn)生具有在200和1700nm之間的至少一個(gè)波長(zhǎng)的至少一個(gè)調(diào)制的光束。
11.根據(jù)權(quán)利要求3-10中的任何一個(gè)權(quán)利要求的無(wú)掩模光刻系統(tǒng)，其中光敏元件具有從如下一組中選出的一個(gè)濾光器對(duì)于預(yù)定的波長(zhǎng)范圍是透明的選擇濾光器、透射具有預(yù)定的偏振方向的光的選擇濾光器、限制所說(shuō)的光敏元件針對(duì)從預(yù)定的方向進(jìn)入棱鏡的光的靈敏度的所說(shuō)的棱鏡、以及限制所說(shuō)的光敏元件針對(duì)從預(yù)定的方向進(jìn)入光柵的光的靈敏度的所說(shuō)的光柵。
12.根據(jù)權(quán)利要求3-13中的任何一個(gè)權(quán)利要求的無(wú)掩模光刻系統(tǒng)，其中所說(shuō)的光敏元件包括至少一個(gè)光電二極管。
13.根據(jù)權(quán)利要求12的無(wú)掩模光刻系統(tǒng)，其中所說(shuō)的光電二極管包括MSM光電二極管、PIN光電二極管或雪崩二極管。
14.根據(jù)前述權(quán)利要求的任何一個(gè)權(quán)利要求的無(wú)掩模光刻系統(tǒng)，其中所說(shuō)的調(diào)制器包括靜電偏轉(zhuǎn)器。
15.根據(jù)前述權(quán)利要求的任何一個(gè)權(quán)利要求的無(wú)掩模光刻系統(tǒng)，其中所說(shuō)的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器包括激光二極管。
16.根據(jù)前述權(quán)利要求的任何一個(gè)權(quán)利要求的無(wú)掩模光刻系統(tǒng)，其中所說(shuō)的光發(fā)送器包括具有調(diào)制裝置端部和控制單元端部的用于將所說(shuō)的至少一個(gè)調(diào)制的光束從所說(shuō)的控制單元傳輸?shù)剿f(shuō)的調(diào)制裝置的至少一根光纖和用于將所說(shuō)的光纖的所說(shuō)的調(diào)制裝置端部投影在所說(shuō)的調(diào)制裝置上的至少一個(gè)投影器。
17.根據(jù)前述權(quán)利要求的任何一個(gè)權(quán)利要求的無(wú)掩模光刻系統(tǒng)，其中所說(shuō)的束發(fā)生器包括離子束產(chǎn)生裝置。
18.根據(jù)權(quán)利要求1-16的任何一個(gè)權(quán)利要求的無(wú)掩模光刻系統(tǒng)，其中所說(shuō)的束發(fā)生器包括x-射線束產(chǎn)生裝置。
19.根據(jù)權(quán)利要求1-16的任何一個(gè)權(quán)利要求的無(wú)掩模光刻系統(tǒng)，其中所說(shuō)的束發(fā)生器包括電子束產(chǎn)生裝置。
20.根據(jù)前述權(quán)利要求的任何一個(gè)權(quán)利要求的無(wú)掩模光刻系統(tǒng)，其中調(diào)制裝置的每個(gè)調(diào)制器包括將源自所說(shuō)的控制單元的所說(shuō)的至少一個(gè)調(diào)制的光束轉(zhuǎn)換為啟動(dòng)所說(shuō)的調(diào)制器的信號(hào)的光敏元件，所說(shuō)的調(diào)制裝置具有束發(fā)生器側(cè)和目標(biāo)側(cè)。
21.根據(jù)權(quán)利要求20的無(wú)掩模光刻系統(tǒng)，其中每個(gè)所說(shuō)的調(diào)制器包括至少一個(gè)靜電偏轉(zhuǎn)器和在所說(shuō)的至少一個(gè)靜電偏轉(zhuǎn)器和所說(shuō)的目標(biāo)側(cè)之間的孔，所說(shuō)的調(diào)制器的所說(shuō)的靜電偏轉(zhuǎn)器形成了靜電偏轉(zhuǎn)器陣列，以及所說(shuō)的調(diào)制器的所說(shuō)的孔形成了孔陣列。
22.根據(jù)權(quán)利要求21的無(wú)掩模光刻系統(tǒng)，其中每個(gè)靜電偏轉(zhuǎn)器可操作地耦合到光敏元件。
23.根據(jù)權(quán)利要求20-22的無(wú)掩模光刻系統(tǒng)，其中所說(shuō)的光發(fā)送器包括用于將所說(shuō)的至少一個(gè)調(diào)制的光束分解為多個(gè)調(diào)制的光束的至少一個(gè)束分解器。
24.根據(jù)權(quán)利要求20-23的無(wú)掩模光刻系統(tǒng)，其中所說(shuō)的光發(fā)送器包括用于將所說(shuō)的多個(gè)調(diào)制的光束投影在所說(shuō)的光敏元件上的投影器。
25.根據(jù)權(quán)利要求24的無(wú)掩模光刻系統(tǒng)，其中所說(shuō)的投影器適合于以在相對(duì)于垂直于所說(shuō)的靜電偏轉(zhuǎn)器陣列的平面為0和88度之間的角度投影。
26.根據(jù)權(quán)利要求24或25的無(wú)掩模光刻系統(tǒng)，其中投影器包括將多個(gè)調(diào)制的光束投影到所說(shuō)的靜電偏轉(zhuǎn)器孔陣列上的至少一個(gè)透鏡。
27.根據(jù)權(quán)利要求26的無(wú)掩模光刻系統(tǒng)，其中投影器包括具有縮減光學(xué)系統(tǒng)以縮小多個(gè)調(diào)制的光束的第一縮小器和將縮小的多個(gè)調(diào)制的光束投影在所說(shuō)的靜電偏轉(zhuǎn)器孔陣列上的投影光學(xué)系統(tǒng)。
28.根據(jù)權(quán)利要求27的無(wú)掩模光刻系統(tǒng)，其中所述縮減光學(xué)系統(tǒng)包括微透鏡陣列，所說(shuō)的微透鏡陣列的每個(gè)微透鏡與所說(shuō)的多個(gè)調(diào)制的光束中的一個(gè)對(duì)齊并且適合于減小所說(shuō)的調(diào)制的光束中的所說(shuō)的一個(gè)的尺寸。
29.根據(jù)權(quán)利要求27-28的無(wú)掩模光刻系統(tǒng)，其中所說(shuō)的投影光學(xué)系統(tǒng)進(jìn)一步包括反射鏡以在投影光學(xué)系統(tǒng)的所說(shuō)的透鏡的方向上反射來(lái)自所述縮減光學(xué)系統(tǒng)的多個(gè)調(diào)制的縮小的光束。
30.根據(jù)權(quán)利要求20-29的任何一個(gè)權(quán)利要求的無(wú)掩模光刻系統(tǒng)，其中在調(diào)制裝置上沒(méi)有被光敏元件覆蓋的區(qū)域提供有反射層。
31.根據(jù)權(quán)利要求20-30的任何一個(gè)權(quán)利要求的無(wú)掩模光刻系統(tǒng)，其中擴(kuò)散層提供在調(diào)制裝置的對(duì)著入射的多個(gè)調(diào)制的光束的表面上。
32.根據(jù)前述權(quán)利要求的任何一個(gè)權(quán)利要求的無(wú)掩模光刻系統(tǒng)，其中所說(shuō)的光發(fā)送器進(jìn)一步包括光波導(dǎo)，用于將基本平行于靜電偏轉(zhuǎn)器孔陣列平面的多個(gè)調(diào)制的光束中的每個(gè)朝它的對(duì)應(yīng)的光敏元件耦合。
33.根據(jù)權(quán)利要求32的無(wú)掩模光刻系統(tǒng)，其中所說(shuō)的光發(fā)送器進(jìn)一步包括具有多個(gè)微透鏡的光學(xué)微透鏡陣列，每個(gè)微透鏡與所說(shuō)的多個(gè)調(diào)制的光束中的一個(gè)對(duì)齊，用于將其調(diào)制的光束耦合到對(duì)應(yīng)的光波導(dǎo)中。
34.根據(jù)前述權(quán)利要求的任何一個(gè)權(quán)利要求的無(wú)掩模光刻系統(tǒng)，其中所說(shuō)的光發(fā)送器包括多根光纖，數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換裝置包括將所說(shuō)的至少一個(gè)調(diào)制的光束耦合在所說(shuō)的多個(gè)光纖中的裝置，所說(shuō)的多根光纖被分組以形成至少一個(gè)光纖帶，所說(shuō)的至少一個(gè)光纖帶連接在所說(shuō)的靜電偏轉(zhuǎn)器陣列的一側(cè)上，以及光敏元件適合于通過(guò)電互連電啟動(dòng)它們的對(duì)應(yīng)的靜電偏轉(zhuǎn)器。
35.根據(jù)權(quán)利要求1-16的任何一個(gè)權(quán)利要求的無(wú)掩模光刻系統(tǒng)，其中所說(shuō)的束發(fā)生器包括光束產(chǎn)生裝置，優(yōu)選具有小于300nm的波長(zhǎng)的電磁束。
36.根據(jù)權(quán)利要求38的無(wú)掩模光刻系統(tǒng)，其中調(diào)制裝置包括至少一個(gè)空間光調(diào)制器。
37.根據(jù)權(quán)利要求36的無(wú)掩模光刻系統(tǒng)，其中所說(shuō)的空間光調(diào)制器包括可變形的反射鏡裝置，該反射鏡裝置包括微反射鏡陣列。
38.根據(jù)權(quán)利要求37的無(wú)掩模光刻系統(tǒng)，其中每個(gè)微反射鏡包括可操作地耦合到接收調(diào)制的光束的所說(shuō)的光發(fā)送器的光敏元件。
39.一種使用根據(jù)前述權(quán)利要求任一所述的無(wú)掩模光刻系統(tǒng)將預(yù)先定義的圖形轉(zhuǎn)移到襯底上的方法。
40.一種使用光刻系統(tǒng)將圖形轉(zhuǎn)移到目標(biāo)的表面上的方法，該光刻系統(tǒng)包括用于產(chǎn)生多個(gè)小射束的至少一個(gè)束發(fā)生器和用于可單個(gè)控制地調(diào)制基本每個(gè)小射束的調(diào)制裝置，所說(shuō)的方法包括-從數(shù)據(jù)存儲(chǔ)裝置取出圖形數(shù)據(jù)；-將所說(shuō)的圖形數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為至少一個(gè)調(diào)制的光束；-將所說(shuō)的至少一個(gè)調(diào)制的光束耦合到所說(shuō)的調(diào)制裝置。
41.根據(jù)權(quán)利要求40的方法，其中所說(shuō)的調(diào)制裝置包括調(diào)制器陣列，每個(gè)調(diào)制器具有光敏元件，該方法進(jìn)一步包括；-將所說(shuō)的至少一個(gè)調(diào)制的光束導(dǎo)向到所說(shuō)的調(diào)制器；-將每個(gè)所說(shuō)的調(diào)制的光束耦合到一個(gè)光敏元件。
42.一種包括在說(shuō)明書(shū)和/或附圖中描述的一個(gè)或多個(gè)特征的設(shè)備。
43.一種包括在說(shuō)明書(shū)和/或附圖中描述的一個(gè)或多個(gè)特征的方法。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于將圖形轉(zhuǎn)移到目標(biāo)的表面上的無(wú)掩模光刻系統(tǒng)，包括產(chǎn)生多個(gè)小射束的至少一個(gè)束發(fā)生器、包括調(diào)制小射束的幅值的多個(gè)調(diào)制器的調(diào)制裝置和控制每個(gè)調(diào)制器的控制單元，其中控制單元產(chǎn)生圖形數(shù)據(jù)并將其傳送給所說(shuō)的調(diào)制裝置以控制每個(gè)單個(gè)小射束的幅值，該控制單元包括存儲(chǔ)圖形數(shù)據(jù)的至少一個(gè)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)裝置、從數(shù)據(jù)存儲(chǔ)裝置讀出圖形數(shù)據(jù)的至少一個(gè)讀出單元、將從數(shù)據(jù)存儲(chǔ)裝置中讀出的圖形數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為至少一個(gè)調(diào)制的光束的至少一個(gè)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器和將所說(shuō)的至少一個(gè)調(diào)制的光束發(fā)送給所說(shuō)的調(diào)制裝置的至少一個(gè)光發(fā)送器。
文檔編號(hào)H01J37/317GK1717631SQ200380104096
公開(kāi)日2006年1月4日 申請(qǐng)日期2003年10月24日 優(yōu)先權(quán)日2002年10月25日
發(fā)明者馬爾科·揚(yáng)-哈科·威蘭, 約翰尼斯·克里斯蒂安·萬(wàn)特斯皮扎科, 雷梅科·扎格, 彼得·克瑞特 申請(qǐng)人:邁普爾平版印刷Ip有限公司