專利名稱：在無(wú)掩模微影術(shù)系統(tǒng)中產(chǎn)生灰度調(diào)整的系統(tǒng)和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明通常涉及微影術(shù)。更具體地說(shuō)，本發(fā)明涉及無(wú)掩模微影術(shù)。
背景技術(shù)：
微影術(shù)是用來(lái)在襯底的表面上產(chǎn)生特征的過(guò)程。這類襯底能包括用在制造平板顯示器(例如液晶顯示器)、電路板、各種集成電路等等中的那些襯底。用于這類應(yīng)用的頻繁使用的襯底是半導(dǎo)體晶片或玻璃襯底。盡管為示例目的，根據(jù)半導(dǎo)體晶片來(lái)書寫本說(shuō)明書，本領(lǐng)域的技術(shù)人員將意識(shí)到本說(shuō)明書也可以應(yīng)用于本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的其他類型的襯底。
在微影術(shù)期間，通過(guò)位于微影術(shù)裝置內(nèi)的曝光器件(exposureoptics)，使得放在晶片臺(tái)上的晶片暴露于在晶片的表面上投影的圖象。盡管在光微影術(shù)的情況下使用曝光器件，根據(jù)特定應(yīng)用，能使用不同類型的暴露裝置。例如，如本領(lǐng)域的技術(shù)人員所公知的，X-射線、離子、電子或光子微影術(shù)的每一種會(huì)要求不同暴露裝置。僅為示例目的，在此論述光微影術(shù)的特定例子。
投影的圖象在位于晶片的表面上的層，例如光致抗蝕劑的特性方面產(chǎn)生變化。這些變化對(duì)應(yīng)于在暴露期間投影在晶片上的特征。在暴露后，能蝕刻層以便產(chǎn)生成形層。該圖形對(duì)應(yīng)于在暴露期間，投影在晶片上的那些特征。然后使用這一成形層來(lái)移出或進(jìn)一步處理晶片內(nèi)基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)層的暴露部分，諸如導(dǎo)電、半導(dǎo)電或絕緣層。然后結(jié)合其他步驟重復(fù)這一過(guò)程，直到已經(jīng)在晶片的表面上，或在不同層中形成所需特征為止。
步進(jìn)和掃描技術(shù)協(xié)同具有窄的成象槽(imaging slot)的投影光學(xué)系統(tǒng)工作。與同時(shí)暴露整個(gè)晶片不同，每次將各個(gè)場(chǎng)(field)的一個(gè)場(chǎng)掃描到晶片上。這是通過(guò)同時(shí)移動(dòng)晶片和中間掩模以便在掃描期間，使成象槽移過(guò)場(chǎng)來(lái)實(shí)現(xiàn)。然后，必須在場(chǎng)暴露期間異步地移動(dòng)晶片臺(tái)以便多次復(fù)制在晶片表面上暴露的多個(gè)中間掩模圖形。用這種方式，使投影到晶片上的圖象的質(zhì)量最佳化。
傳統(tǒng)的微影術(shù)系統(tǒng)和方法在半導(dǎo)體晶片上形成圖象。該系統(tǒng)通常具有被設(shè)計(jì)成容納在半導(dǎo)體晶片上執(zhí)行圖象形成過(guò)程的裝置的微影室。該室能被設(shè)計(jì)成根據(jù)所使用的光的波長(zhǎng)，具有不同氣體混合物和/或真空等級(jí)。中間掩模位于該室內(nèi)。在與半導(dǎo)體晶片相互作用前，光束通過(guò)光學(xué)系統(tǒng)、中間掩模上的圖象外形以及第二光學(xué)系統(tǒng)，從照明源(位于該系統(tǒng)外)通過(guò)。
需要多個(gè)中間掩模來(lái)在襯底上制作器件。這些中間掩模由于特征大小以及小特征大小所需的嚴(yán)格容差，正變得日益昂貴和制作耗時(shí)。同時(shí)，中間掩模在磨損之前，僅能用于某一時(shí)間周期。如果中間掩模還在某一容差內(nèi)或當(dāng)損壞中間掩模時(shí)，通常會(huì)導(dǎo)致另外的費(fèi)用。因此，使用中間掩模制造晶片正變得日益并且可能不敢問(wèn)津的昂貴。
為克服這些缺陷，已經(jīng)開發(fā)了無(wú)掩模(例如直接寫、數(shù)字等等)微影術(shù)系統(tǒng)。無(wú)掩模微影術(shù)用空間光調(diào)制器(SLM)(例如，數(shù)字微鏡器件)、液晶顯示器(LCD)等等)代替中間掩模。SLM包括為開或關(guān)的有源區(qū)域陣列(例如反射或透射區(qū)域)以便形成所需圖形。使用基于所需暴露圖形預(yù)定和先前存儲(chǔ)的算法來(lái)接通或關(guān)閉有源區(qū)域。
傳統(tǒng)的基于SLM的寫入系統(tǒng)(例如，Micronics的Sigma7000系列工具)將一個(gè)SLM用作圖形發(fā)生器。為實(shí)現(xiàn)線寬和線路布局規(guī)格，使用灰度調(diào)整。對(duì)模擬SLM，通過(guò)控制反射鏡傾斜角度(例如，Micronic SLM)，或極化角(例如LCD)來(lái)實(shí)現(xiàn)灰度調(diào)整。對(duì)數(shù)字SLM(例如，TI DMD)，通過(guò)多次穿過(guò)(pass)或脈沖，實(shí)現(xiàn)灰度調(diào)整，其中對(duì)每次穿過(guò)或脈沖，根據(jù)所需灰度級(jí)，接通或切斷像素。因?yàn)閷⒂∷⒌囊r底上的總面積，有源面積間的間隔、光脈沖的時(shí)間，以及襯底的移動(dòng)，要求幾次穿過(guò)襯底以便暴露所有所需區(qū)域。這導(dǎo)致低生產(chǎn)量(進(jìn)入單個(gè)光場(chǎng)中的像素的數(shù)量/在襯底所需的重復(fù)穿過(guò)的數(shù)量)并增加了制作器件的時(shí)間。此外，僅使用一個(gè)SLM要求更多光脈沖或更多曝光時(shí)間來(lái)增加灰度級(jí)。這也導(dǎo)致不能接受的低生產(chǎn)量水平。
因此，所需要的是對(duì)每個(gè)特征，使用相對(duì)低的脈沖量(例如2～4個(gè)脈沖)，具有增加的灰度級(jí)的無(wú)掩模微影術(shù)系統(tǒng)和方法。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供在無(wú)掩模微影術(shù)期間，用于在物體上產(chǎn)生灰度級(jí)圖形的方法。該方法包括將光照射到空間光調(diào)制器陣列(SLM)上，通過(guò)所述SLM，使所述光成形以便產(chǎn)生具有空間可變強(qiáng)度的曝光圖形，以及將成形光寫到所述物體上，以便基于所述空間可變光強(qiáng)度，在所述物體上產(chǎn)生灰度調(diào)整的圖形。
本發(fā)明還提供一種用于在物體上產(chǎn)生灰度級(jí)圖形的無(wú)掩模微影術(shù)系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括照明源，包括曝光區(qū)陣列的物體，空間光調(diào)制器陣列和控制器?？臻g光調(diào)制器陣列使來(lái)自照明源的光成形和引導(dǎo)到所述物體上。所述空間光調(diào)制器的每一個(gè)具有分別對(duì)應(yīng)于所述物體上的曝光區(qū)中的一個(gè)的有源區(qū)。控制器控制所述空間光調(diào)制器陣列，以便所述光的圖形具有空間可變強(qiáng)度。
在下文中，參考附圖，更詳細(xì)地描述本發(fā)明的另外的實(shí)施例、特征和優(yōu)點(diǎn)，以及本發(fā)明的各個(gè)實(shí)施例的結(jié)構(gòu)和操作。


在此包含并形成說(shuō)明書的一部分的附圖示例說(shuō)明本發(fā)明，并且結(jié)合說(shuō)明書，進(jìn)一步解釋本發(fā)明的原理以及使得所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員制造和使用本發(fā)明。
圖1表示根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，具有反射空間光調(diào)制器的無(wú)掩模微影術(shù)系統(tǒng)。
圖2表示根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，具有透射空間光調(diào)制器的無(wú)掩模微影術(shù)系統(tǒng)。
圖3表示根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的空間光調(diào)制器。
圖4表示圖3中的空間光調(diào)制器的更多細(xì)節(jié)。
圖5表示根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的組件。
圖6表示根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，當(dāng)使用連續(xù)光源時(shí)，無(wú)掩模微影術(shù)系統(tǒng)的一部分；圖7表示根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，SLM上的有源區(qū)和物體上的曝光區(qū)間的相互關(guān)系。
圖8表示描述根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的方法800的流程圖。
現(xiàn)在，將參考附圖，描述本發(fā)明。在這些圖中，相同的標(biāo)記可以表示相同或功能上相似的元件。另外，標(biāo)記的最左數(shù)字可以表示標(biāo)記首次出現(xiàn)的圖。
具體實(shí)施例方式
概述盡管論述特定的配置和裝置，應(yīng)理解到這僅是用于示例目的。所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員將意識(shí)到在不背離本發(fā)明的精神和范圍的情況下，也可以使用其他配置和裝置。對(duì)所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，也可以在各種其他應(yīng)用中采用本發(fā)明是顯而易見(jiàn)的。
本發(fā)明提供用于在物體上產(chǎn)生灰度級(jí)圖形的無(wú)掩模微影術(shù)系統(tǒng)和方法。該系統(tǒng)包括照明源(例如脈沖或有源連接)、包括曝光區(qū)陣列的物體、空間光調(diào)制器的陣列(例如數(shù)字、二進(jìn)制或模擬)和控制器?？臻g光調(diào)制器陣列成形和將光從照明源引導(dǎo)到物體上。每個(gè)空間光調(diào)制器具有分別與物體上的曝光區(qū)的一個(gè)對(duì)應(yīng)的有源區(qū)?？刂破骺刂瓶臻g光調(diào)制器陣列，以便光的圖形具有空間變化的強(qiáng)度。
無(wú)掩模微影術(shù)系統(tǒng)圖1表示根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的無(wú)掩模微影術(shù)系統(tǒng)100。系統(tǒng)100包括經(jīng)分束器106和SLM光學(xué)器件108，將光傳送到反射空間光調(diào)制器104(例如數(shù)字微鏡器件(DMD)、反射液晶顯示器(LCD)等等)的照明系統(tǒng)102。使用SLM104代替?zhèn)鹘y(tǒng)微影術(shù)系統(tǒng)中的中間掩模來(lái)成形光。從SLM104反射的成形光穿過(guò)分束器106和投影光學(xué)器件110并寫在物體112(例如襯底、半導(dǎo)體晶片、用于平板顯示器的玻璃襯底等等)上。
應(yīng)意識(shí)到能將照明光學(xué)器件容納在照明系統(tǒng)102中，如在相關(guān)技術(shù)中所公知的。還應(yīng)意識(shí)到SLM光學(xué)器件108和投影光學(xué)器件110能包括用來(lái)將光引導(dǎo)到SLM104和/或物體112上的所需區(qū)域所需的的光學(xué)元件的任意組合，如相關(guān)領(lǐng)域中所公知的。
在另一實(shí)施例中，能將照明系統(tǒng)102和SLM104的任何一個(gè)或兩者分別連接到綜合控制器114和116或具有綜合控制器114和116。能使用控制器114來(lái)基于來(lái)自系統(tǒng)100的反饋來(lái)調(diào)整照明源102或執(zhí)行校準(zhǔn)?？刂破?16還能用于調(diào)整和/或校準(zhǔn)。另外，控制器116能用于接通和關(guān)閉SLM104上的有源器件302(例如像素、反射鏡、位置等等)(見(jiàn)圖3)，如上所述，以便生成用來(lái)暴露物體112的圖形?？刂破?16能具有包含用來(lái)生成圖形或多個(gè)圖形的預(yù)定信息和/或算法的綜合存儲(chǔ)器或連接到存儲(chǔ)元件(未示出)上。
圖2表示根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例的無(wú)掩模微影術(shù)系統(tǒng)200。系統(tǒng)200包括通過(guò)SLM204(例如透射LCD等等)傳輸光以便成形光的照明源202。通過(guò)投影光學(xué)器件210傳輸成形光以便將圖形寫在物體212的表面上。在這一實(shí)施例中，SLM204是透射SLM，諸如液晶顯示器等等。與上述類似，能將照明源202和SLM204的一個(gè)或兩者分別連接到控制器214和216或分別與其集成。控制器214和216能執(zhí)行如上所述并且本領(lǐng)域所公知的控制器114和116的類似功能。
能在系統(tǒng)100或200中使用的示例的SLM由Sweden的MicronicLaser Systems AB、Texas的Texas Instruments，USA，以及Germany的Fraunhofer Institute for Circuits and Systems制造。
僅為簡(jiǎn)潔起見(jiàn)，下面將僅參考系統(tǒng)100。然而，下面論述的所有概念也能應(yīng)用于系統(tǒng)200，對(duì)相關(guān)領(lǐng)域中的一些技術(shù)人員來(lái)說(shuō)是公知的。
圖3示例說(shuō)明SLM104的有源區(qū)300的詳細(xì)情況。有源區(qū)300包括有源器件302陣列(用該圖中的點(diǎn)圖形表示)。有源器件302能是DMD上的反射鏡或LCD上的位置。應(yīng)意識(shí)到有源器件302也能稱為像素，如相關(guān)領(lǐng)域中所公知的。通過(guò)調(diào)整有源器件的物理特性，它們能被看作開或關(guān)。能使用基于所需圖形的數(shù)字或模擬輸入信號(hào)來(lái)接通和關(guān)閉各個(gè)有源器件302。在一些實(shí)施例中，能檢測(cè)正寫到物體112上的實(shí)際圖形以及能確定圖形是否在可接受容差外。如果是的話，能使用控制器116來(lái)實(shí)時(shí)生成模擬或數(shù)字控制信號(hào)以便微調(diào)(例如校準(zhǔn)、調(diào)整等等)正由SLM104生成的圖形。
圖4表示SLM104的另外的詳細(xì)情況。SLM104能包括環(huán)繞有源區(qū)300的無(wú)源封裝(inactive packaging)。同時(shí)，在另外的實(shí)施例中，能將主控制器402連接到每個(gè)SLM控制器116以便監(jiān)視和控制SLM陣列(見(jiàn)下述論述)。如下所述，在其他實(shí)施例中，相鄰的SLM能相對(duì)于彼此偏移或交錯(cuò)。
空間光調(diào)制器陣列配置圖5表示包括容納SLM104陣列的配套器件502的組件500。在各個(gè)實(shí)施例中，如下面更詳細(xì)的描述，SLM104的陣列基于每個(gè)脈沖所需曝光數(shù)，或用戶的其他標(biāo)準(zhǔn)，能具有變動(dòng)列、行數(shù)、每列的SLM、每行的SLM等等。能將SLM104連接到配套器件502上。配套器件502能具有熱控制區(qū)504(例如水或空氣通道等等)、用于控制邏輯和相關(guān)電路的區(qū)域(例如，見(jiàn)圖4，表示元件116和元件402，其能是ASIC、A/D轉(zhuǎn)換器、D/A轉(zhuǎn)換器、用于流式數(shù)據(jù)的光纖等等)，以及容納SLM104的窗口506，如相關(guān)技術(shù)中所公知的。配套器件502、SLM104和所有外圍冷卻或控制設(shè)備能被稱為組件。組件500能允許所需步長(zhǎng)來(lái)產(chǎn)生所需接合(stitching)(例如連接物體112上的特征的相鄰元件)以及覆蓋前沿和后沿SLM104。例如，配套器件502能是250mm×250mm(12in×12in)或300mm×300(10in×10in)。配套器件502能被用于基于正由熱穩(wěn)定材料制造的熱管理。
配套器件502能被用作機(jī)械構(gòu)架以便確保SLM104的空間控制以及用于嵌入電路和熱控制區(qū)504。能將任何電子設(shè)備安裝在配套器件502的后面和前面的任何一個(gè)或兩個(gè)上。例如，當(dāng)使用基于模擬的SLM或電子設(shè)備時(shí)，能將導(dǎo)線從控制或連接系統(tǒng)504耦合到有源區(qū)300?；诎惭b在配套器件502上，這些導(dǎo)線相對(duì)較短，與電路遠(yuǎn)離配套器件502相比，降低了模擬信號(hào)的誤差。同時(shí)，電路和有源區(qū)300間具有短的鏈路能增加通信速度，從而實(shí)時(shí)增加圖形重調(diào)整速度。
在一些實(shí)施例中，當(dāng)電路中的SLM104或電子器件磨損時(shí)，能容易替換組件500。盡管替換組件500比僅替換組件500上的芯片更昂貴是顯而易見(jiàn)的，但實(shí)際上，替換整個(gè)組件500更容易和更快速，能節(jié)省生產(chǎn)成本。同時(shí)，能整修組件500，如果終端用戶正希望使用所整修的組件500，允許減小替換部件。只要替換組件500，在繼續(xù)制作前，僅需要整體對(duì)齊。
本發(fā)明使用無(wú)掩模微影術(shù)系統(tǒng)，提供在物體上灰度調(diào)整成形區(qū)?；叶日{(diào)整是基于使用空間光調(diào)制器(SLM)陣列。物體上的每個(gè)曝光區(qū)與每個(gè)SLM上的一個(gè)有源區(qū)有關(guān)。因此。通過(guò)每個(gè)SLM，根據(jù)具體情況而定，寫到或不寫到每個(gè)曝光區(qū)。因此，根據(jù)在陣列中使用的SLM的數(shù)量，確定灰度調(diào)整級(jí)。照明系統(tǒng)能包括脈沖光源或基本上等效的連續(xù)光源。
時(shí)間調(diào)制的灰度調(diào)整圖6表示當(dāng)使用連續(xù)光源時(shí)，系統(tǒng)100或200的部分600。部分600包括能在任何方向中旋轉(zhuǎn)、位于SLM104和投影光學(xué)元件110之間的旋轉(zhuǎn)光學(xué)元件602(例如，棱鏡、或圓、球形或圓錐形光學(xué)反射元件等等)。用1、2和3標(biāo)號(hào)的箭頭表示基于物體112的掃描位置，離開旋轉(zhuǎn)元件602，以及依次離開投影光學(xué)元件110的可能光束方向，如下面將更詳細(xì)地論述。如下所述，這一系統(tǒng)能使用數(shù)字SLM或模擬SLM。
圖7表示SLM104上的有源區(qū)300和物體112上的曝光區(qū)700間的相互關(guān)系?；旧?，能指定每個(gè)曝光區(qū)700的X，Y坐標(biāo)(例如，曝光區(qū)700-1，1)，其對(duì)應(yīng)于所有SLM104上的一個(gè)有源區(qū)300(例如，300-1，1)。因此，根據(jù)有源區(qū)300是開還是關(guān)，從每個(gè)SLM的300-1，1將光寫入或不寫入曝光區(qū)700-1，1。
應(yīng)意識(shí)到有源區(qū)300和曝光區(qū)700也能被稱為像素，如相關(guān)領(lǐng)域所公知的。
至少有兩種配置和方法能用來(lái)通過(guò)無(wú)掩模微影術(shù)來(lái)在物體12上產(chǎn)生灰度調(diào)整，而基本上不會(huì)增加所需脈沖和/或使物體112上的每個(gè)曝光區(qū)的曝光時(shí)間量超出最佳時(shí)間量。這將保持相當(dāng)高的生產(chǎn)量。第一實(shí)施例使用脈沖光源以及第二實(shí)施例使用連續(xù)光源，或其等效。
在第一實(shí)施例中，脈沖光源(未示出)(例如以1KHz至4KHz)操作)能用在照明系統(tǒng)102中。另外，能使用稍微彼此異步的平行脈沖光源組來(lái)由照明系統(tǒng)102增加有效重復(fù)率。每個(gè)SLM104具有有源區(qū)300陣列，其中每個(gè)有源區(qū)與物體112上的特定曝光區(qū)有關(guān)(例如，使用與每個(gè)SLM104上的X，Y坐標(biāo)格有關(guān)的物體112上的X，Y坐標(biāo)格)。將脈沖光信號(hào)引導(dǎo)到SLM104?；谟蒘LM104從控制器116接收的圖形，通過(guò)空間可變光強(qiáng)度，生成光圖形。可變光強(qiáng)度基于對(duì)那個(gè)特定的時(shí)間周期，多少通過(guò)SLM陣列500的類似放置的有源區(qū)300為接通或關(guān)閉。例如，如果SLM陣列具有等效的32個(gè)有源區(qū)，那么能實(shí)現(xiàn)32個(gè)灰度調(diào)整級(jí)。在這一例子中，所有32個(gè)均是開，所有32個(gè)均是關(guān)，或32個(gè)的一些混合能是開或關(guān)，其產(chǎn)生32個(gè)灰度級(jí)。因此，與每個(gè)SLM104上的相同有源區(qū)300有關(guān)的曝光區(qū)能從所有SLM104、不能從任何一個(gè)SLM，或用于每個(gè)光脈沖的SLM104的一些混合接收光。在另一例子中，如果兩個(gè)光脈沖通常用于每個(gè)曝光區(qū)，那么將導(dǎo)致64個(gè)灰度級(jí)。在另一例子中，能實(shí)現(xiàn)128、256等等個(gè)灰度級(jí)。
應(yīng)意識(shí)到通過(guò)模擬SLM，也能實(shí)現(xiàn)上述類似的結(jié)果。在多個(gè)SLM和/或多個(gè)脈沖上，能結(jié)合使用在每個(gè)脈沖上，由SLM實(shí)現(xiàn)的中間灰度級(jí)設(shè)置以便實(shí)現(xiàn)更出色的灰度分辨率。因此，這能增加已經(jīng)機(jī)械上可用的灰度級(jí)數(shù)量。
在第二實(shí)施例中，能使用連續(xù)或等效/有效(在下文中，等效或有效將稱為“有效”)連續(xù)光源(未示出)。有效連續(xù)是指光源的頻率大于有源區(qū)300的反應(yīng)時(shí)間，使得光源對(duì)有源區(qū)300看起來(lái)是連續(xù)的。例如，數(shù)字SLM104能以約50KHz更新，以便當(dāng)使用約100KHz的光源時(shí)，光源對(duì)SLM104來(lái)說(shuō)似乎是連續(xù)的。如另一個(gè)例子，模擬SLM能以約4KHz更新，以便基本上通常高于4KHz操作的大多數(shù)光源能被視為有效連續(xù)光源。在本發(fā)明的范圍內(nèi)，也能考慮其他類型。當(dāng)使用連續(xù)光源時(shí)，將很可能使用旋轉(zhuǎn)光學(xué)元件602來(lái)由成形光產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)圖象。因此，當(dāng)物體112正移動(dòng)時(shí)，圖象也正移動(dòng)。為實(shí)現(xiàn)此，當(dāng)物體112移動(dòng)時(shí)，同時(shí)地旋轉(zhuǎn)旋轉(zhuǎn)光學(xué)元件602，跟蹤物體112的運(yùn)動(dòng)。這允許系統(tǒng)100將每個(gè)有源區(qū)圖形印刷在位于特定曝光區(qū)的物體112上。因此，如果物體112正連續(xù)地移動(dòng)，使用旋轉(zhuǎn)光學(xué)元件602來(lái)移動(dòng)圖象。如上述實(shí)施例中，來(lái)自每個(gè)SLM104的相同的有源區(qū)300將圖形從那個(gè)有源區(qū)300印刷到物體112的特定曝光區(qū)上。在這一實(shí)施例中，灰度級(jí)基于移動(dòng)圖象周期開或關(guān)的時(shí)間。
在另一實(shí)施例中，能使用具有離開每個(gè)有源區(qū)300的可變光強(qiáng)度級(jí)的模擬SLM104。這一模擬SLM104能用在有效連續(xù)照明系統(tǒng)中，如上所述。
圖8表示描述根據(jù)本發(fā)明的方法800的流程圖。在步驟802，將光照射到SLM陣列上。在步驟804，用SLM成形光以便產(chǎn)生具有空間可變強(qiáng)度的曝光圖形。在步驟806，將成形光寫到物體上以便基于空間可變光強(qiáng)度，在物體上產(chǎn)生灰度調(diào)整的圖形。
因此，對(duì)數(shù)字SLM來(lái)說(shuō)，上述方法和系統(tǒng)允許增加灰度級(jí)而不增加通過(guò)所做的穿過(guò)和/或脈沖的傳統(tǒng)數(shù)量。同時(shí)，對(duì)模擬SLM來(lái)說(shuō)，上述方法和系統(tǒng)允許增加超出機(jī)械上已經(jīng)可行的灰度級(jí)的數(shù)量，而不增加傳統(tǒng)的穿過(guò)或脈沖數(shù)。
結(jié)論盡管上面已經(jīng)描述了本發(fā)明的各個(gè)實(shí)施例，應(yīng)理解到僅是通過(guò)舉例來(lái)展示它們，而不是限定。對(duì)相關(guān)領(lǐng)域的技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不背離本發(fā)明的精神和范圍的情況下，可以在形式和細(xì)節(jié)方面做出各種改變。因此，不應(yīng)當(dāng)由上述示例性的實(shí)施例的任何一個(gè)來(lái)限制本發(fā)明的寬度和范圍，而應(yīng)當(dāng)僅根據(jù)下述權(quán)利要求書及其等效來(lái)限定。
權(quán)利要求
1.一種用于在無(wú)掩模微影術(shù)期間，在物體上產(chǎn)生灰度級(jí)圖形的方法，包括將光照射到空間光調(diào)制器(SLM)陣列上；通過(guò)所述空間光調(diào)制器使所述光成形，以便產(chǎn)生具有空間可變強(qiáng)度的曝光圖形；以及將所述成形光寫到所述物體上，以便基于所述空間可變光強(qiáng)度，在所述物體上產(chǎn)生灰度調(diào)整的圖形。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述照明包括脈沖照明。
3.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述照明與基本上連續(xù)的照明等效。
4.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述物體包括圖形區(qū)陣列，所述空間光調(diào)制器的每一個(gè)包含對(duì)應(yīng)于各個(gè)所述圖形區(qū)的有源區(qū)。
5.如權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，通過(guò)控制所述有源區(qū)的光引導(dǎo)屬性，產(chǎn)生所述空間可變強(qiáng)度。
6.如權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，每個(gè)有源區(qū)是開或關(guān)，以及灰度級(jí)圖形基于基本上同時(shí)在單個(gè)空間光調(diào)制器上有多少相同的各個(gè)有源區(qū)是開和關(guān)。
7.如權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，進(jìn)一步包括當(dāng)有源區(qū)為開時(shí)，將光從所述有源區(qū)反射到所述物體上，以及當(dāng)所述有源區(qū)為關(guān)時(shí)，使光從所述有源區(qū)遠(yuǎn)離所述物體反射。
8.如權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，進(jìn)一步包括當(dāng)有源區(qū)為開時(shí)，通過(guò)所述有源區(qū)透射所述光，以及當(dāng)有源區(qū)為關(guān)時(shí)，使所述光從所述有源區(qū)反射。
9.如權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，進(jìn)一步包括產(chǎn)生包括32個(gè)灰度級(jí)的灰度級(jí)圖形。
10.如權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，所述照明包括基本上連續(xù)的照明，其中，旋轉(zhuǎn)光學(xué)元件將所述成形光反射到所述物體上。
11.一種用于在物體上產(chǎn)生灰度級(jí)圖形的無(wú)掩模微影術(shù)系統(tǒng)，包括照明源；包括曝光區(qū)陣列的物體；空間光調(diào)制器陣列，使來(lái)自照明源的光成形和引導(dǎo)到所述物體上，所述空間光調(diào)制器的每一個(gè)具有分別對(duì)應(yīng)于所述物體上的曝光區(qū)中的一個(gè)的有源區(qū)；以及控制器，控制所述空間光調(diào)制器陣列，以便所述光的圖形具有空間可變強(qiáng)度。
12.如權(quán)利要求11所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述照明源是脈沖照明源。
13.如權(quán)利要求11所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述照明源與基本上連續(xù)的照明源等效。
14.如權(quán)利要求13所述的系統(tǒng)，其特征在于，進(jìn)一步包括將所述光從所述空間光調(diào)制器反射到所述物體上的旋轉(zhuǎn)光學(xué)元件。
15.如權(quán)利要求11所述的系統(tǒng)，其特征在于，通過(guò)控制器接通或關(guān)閉每個(gè)有源區(qū)。
16.如權(quán)利要求15所述的系統(tǒng)，其特征在于當(dāng)接通所述有源區(qū)時(shí)，光從所述有源區(qū)反射到所述物體上；以及當(dāng)關(guān)閉所述有源區(qū)時(shí)，光從所述有源區(qū)遠(yuǎn)離所述物體反射。
17.如權(quán)利要求15所述的系統(tǒng)，其特征在于當(dāng)接通所述有源區(qū)時(shí)，通過(guò)所述有源區(qū)將光透射到所述物體上；以及當(dāng)關(guān)閉所述有源區(qū)時(shí)，使光從所述有源區(qū)遠(yuǎn)離所述物體反射。
18.如權(quán)利要求15所述的系統(tǒng)，其特征在于，可變強(qiáng)度基于接通和關(guān)閉多少與特定一個(gè)曝光區(qū)有關(guān)的有源區(qū)。
19.如權(quán)利要求15所述的系統(tǒng)，其特征在于照明系統(tǒng)產(chǎn)生脈沖光信號(hào)；以及通過(guò)正被接通或關(guān)閉的有源區(qū)，產(chǎn)生可變強(qiáng)度，其在用于每一個(gè)脈沖光信號(hào)的曝光區(qū)處，產(chǎn)生灰度調(diào)整。
20.如權(quán)利要求15所述的系統(tǒng)，其特征在于，進(jìn)一步包括旋轉(zhuǎn)光學(xué)元件，將光從所述空間光調(diào)制器引導(dǎo)到所述物體上，其中，所述照明系統(tǒng)產(chǎn)生有效的基本上連續(xù)的光信號(hào)，所述光信號(hào)基于從所述旋轉(zhuǎn)光學(xué)元件反射的光，在所述曝光區(qū)產(chǎn)生灰度調(diào)整。
21.如權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，所述有效連續(xù)光源以高于空間光調(diào)制器刷新率的頻率操作。
22.如權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，所述有效連續(xù)光源以高于4KHz的頻率操作。
23.如權(quán)利要求13所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述有效連續(xù)光源以高于空間光調(diào)制器刷新率的頻率操作。
24.如權(quán)利要求13所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述有效連續(xù)光源以高于4KHz的頻率操作。
25.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，進(jìn)一步包括提供數(shù)字空間光調(diào)制器作為所述空間光調(diào)制器。
26.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，進(jìn)一步包括提供二進(jìn)制空間光調(diào)制器作為所述空間光調(diào)制器。
27.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，進(jìn)一步包括提供模擬空間光調(diào)制器作為所述空間光調(diào)制器。
28.如權(quán)利要求11所述的系統(tǒng)，其特征在于，進(jìn)一步包括提供數(shù)字空間光調(diào)制器作為所述空間光調(diào)制器。
29.如權(quán)利要求11所述的系統(tǒng)，其特征在于，進(jìn)一步包括提供二進(jìn)制空間光調(diào)制器作為所述空間光調(diào)制器。
30.如權(quán)利要求11所述的系統(tǒng)，其特征在于，進(jìn)一步包括提供模擬空間光調(diào)制器作為所述空間光調(diào)制器。
31.如權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，進(jìn)一步包括產(chǎn)生包括64個(gè)灰度級(jí)的灰度級(jí)圖形。
32.如權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，進(jìn)一步包括產(chǎn)生包括128個(gè)灰度級(jí)的灰度級(jí)圖形。
33.如權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，進(jìn)一步包括產(chǎn)生包括256個(gè)灰度級(jí)的灰度級(jí)圖形。
34.如權(quán)利要求27所述的系統(tǒng)，其特征在于，增加灰度級(jí)的數(shù)量。
35.如權(quán)利要求30所述的系統(tǒng)，其特征在于，進(jìn)一步包括使用所述模擬空間光調(diào)制器來(lái)增加灰度級(jí)的數(shù)量。
全文摘要
無(wú)掩模微影術(shù)系統(tǒng)和方法在物體上產(chǎn)生灰度級(jí)圖形。系統(tǒng)包括照明源(例如脈沖或有效連續(xù))、包括曝光區(qū)陣列的物體、空間光調(diào)制器(例如數(shù)字、二進(jìn)制或模擬)陣列以及控制器?？臻g光調(diào)制器陣列使來(lái)自照明源的光成形和引導(dǎo)到物體。每個(gè)空間光調(diào)制器具有分別對(duì)應(yīng)于物體上的曝光區(qū)的有源區(qū)?？刂破骺刂瓶臻g光調(diào)制器陣列，以便光圖形具有空間可變強(qiáng)度。
文檔編號(hào)G03F7/20GK1573562SQ200410047668
公開日2005年2月2日 申請(qǐng)日期2004年5月28日 優(yōu)先權(quán)日2003年5月29日
發(fā)明者所羅門·S·沃瑟曼, 溫斯萊奧·A.·切布海爾, 賈森·D·亨特斯坦, 杰拉爾德·T·沃爾皮 申請(qǐng)人:Asml控股股份有限公司