專利名稱：用于形成光學(xué)圖像的方法和設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于在輻射敏感層中形成光學(xué)圖像的設(shè)備，該設(shè)備包括-用于提供曝光輻射光束的輻射源；-用于將輻射敏感層相對(duì)于曝光光束定位的定位裝置；-可單獨(dú)控制的光閥陣列，設(shè)置在輻射源與輻射敏感層的位置之間，以及-二維會(huì)聚元件陣列，設(shè)置在光閥陣列與襯底支架之間的會(huì)聚盤上，使每個(gè)會(huì)聚元件對(duì)應(yīng)于一個(gè)不同的光閥，并且用于將來自相應(yīng)光閥的曝光輻射會(huì)聚為輻射敏感層中的光點(diǎn)。
本發(fā)明還涉及一種在輻射敏感層中形成光學(xué)圖像的方法和利用該方法和設(shè)備制造器件的過程。
背景技術(shù)：
光閥陣列，或者光光閘，可以理解為表示能夠在兩種狀態(tài)之間進(jìn)行切換的可控元件陣列。在一種狀態(tài)下，遮擋入射到這樣的元件上的輻射，在其他狀態(tài)下，透射或反射入射輻射，使其遵循在該陣列形成其一部分的所述設(shè)備中規(guī)定的路徑。這樣的陣列可以是透射或者反射液晶顯示器(LCD)、數(shù)字反射鏡器件(DMD)或者包括微米尺寸光閥的任意其它器件。這些陣列通常是二維陣列。還可以使用線性陣列，例如光柵光閥，在US6177980A中對(duì)其進(jìn)行了描述。能夠以非常高的頻率切換光柵光閥陣列。可以將這種線性陣列與光束掃描儀組合起來，例如旋轉(zhuǎn)反射鏡，設(shè)置在光閥陣列與會(huì)聚板之間，用于沿著垂直于該線性陣列長(zhǎng)度方向的方向穿過會(huì)聚板掃描來自單獨(dú)光閥的子光束。該輻射敏感層例如為光刻術(shù)中使用的抗蝕劑層，或者打印設(shè)備中使用的靜電層。術(shù)語光閥非常通用，并且在本說明書中將使用該術(shù)語，不過在本設(shè)備中，該光閥主要用于切換不同于可見光的其它輻射。在光刻成像設(shè)備中，可以將光閥陣列用于以寬波長(zhǎng)范圍的電磁輻射形成圖像，該寬波長(zhǎng)范圍覆蓋了可見光以及紫外(UV)輻射和遠(yuǎn)紫外(DUV)輻射。該會(huì)聚元件可以是折射透鏡類型或者衍射元件類型的元件，例如衍射透鏡。
如PCT專利申請(qǐng)WO03/052515A1中所述，在制造諸如液晶顯示(LCD)板、定制的IC(集成電路)和PCB(印刷電路板)之類的器件過程中，尤其可以使用這樣的設(shè)備和方法。該設(shè)備可以是接近式印刷設(shè)備，其中以距離輻射敏感層的短距離在襯底頂部設(shè)置會(huì)聚元件陣列，該距離稱作接近間隙。該設(shè)備還可以是投影設(shè)備，其中在光閥陣列與會(huì)聚元件陣列之間設(shè)置投影系統(tǒng)，例如投影透鏡系統(tǒng)，從而將每個(gè)光閥成像到該陣列中與其相對(duì)應(yīng)的會(huì)聚元件上。
提出了利用可單獨(dú)切換光閥陣列的設(shè)備，作為晶片分檔器類型或者晶片分檔和掃描儀類型的光刻投影設(shè)備的更好替代方案。在晶片分檔器中，投影系統(tǒng)將整個(gè)掩模圖案，例如IC圖案一次成像到襯底的第一IC區(qū)域上，該投影系統(tǒng)例如透鏡系統(tǒng)或者反射鏡系統(tǒng)。然后，使掩模和襯底相對(duì)于彼此移動(dòng)(步進(jìn))，直到第二IC區(qū)域位于投影透鏡之下為止。然后將掩模圖案成像到第二IC區(qū)域上。重復(fù)這些步驟，直到為該襯底的所有IC區(qū)域都提供了掩模圖案圖像為止。這是個(gè)耗時(shí)的過程，是由于移動(dòng)、對(duì)準(zhǔn)和成像的子步驟造成的。后面的子步驟也稱作曝光。
在晶片分檔和掃描儀中，一次僅照射一小部分掩模圖案。在照射過程中，相對(duì)于照射光束同步移動(dòng)掩模和襯底，直到已經(jīng)照射了整個(gè)掩模圖案并且已經(jīng)在襯底的IC區(qū)域上形成了該圖案的完整圖像為止。然后，使掩模和襯底相對(duì)于彼此移動(dòng)，直到下一IC區(qū)域位于投影透鏡之下并且再次掃描照射掩模圖案為止，從而在所述下一IC區(qū)域上形成掩模圖案的整個(gè)圖像。重復(fù)這些步驟，直到為該襯底的所有IC區(qū)域都提供了掩模圖案的完整圖像為止。該分檔和掃描過程比分檔過程更加耗時(shí)。
為了利用晶片分檔器或者晶片分檔和掃描儀制造諸如IC之類的器件，需要對(duì)應(yīng)于襯底層數(shù)量的多個(gè)掩模，必須將該襯底層配置為具有特定的器件特征。制造這些掩模中的每個(gè)掩模的過程是一個(gè)耗時(shí)且麻煩的過程，從而使得掩模昂貴。如果需要重新設(shè)計(jì)掩模，實(shí)際經(jīng)常出現(xiàn)這種情況，或者如果必須制造客戶特定的器件，即制造數(shù)量較少的相同器件，則利用掩模的光刻制造方法是昂貴的方法。對(duì)于LCD板或其它顯示板的制造也能夠進(jìn)行類似的說明。
當(dāng)可單獨(dú)切換光閥陣列用于光刻設(shè)備中時(shí)，在可編程的意義上其起到彈性掩模的作用。通過切換每個(gè)單獨(dú)的光閥，使得由光閥形成的像元或像素亮或暗，能夠容易地改變這種掩模的圖像內(nèi)容。利用光閥陣列的光刻成像設(shè)備是多光點(diǎn)掃描設(shè)備，其中大量光點(diǎn)同時(shí)掃描輻射敏感或者抗蝕劑層，從而在該層中同時(shí)寫入所需的圖像部分。由此可以使用不同的掃描模式。例如，每個(gè)光點(diǎn)可以寫入尺寸達(dá)到該光點(diǎn)尺寸幾十倍的區(qū)域，或者可以將一組光點(diǎn)用于寫入抗蝕劑層的相同區(qū)域。
實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，為了在光刻或其它打印設(shè)備和方法中成功地使用光閥陣列與會(huì)聚元件陣列的組合，需要附加的裝置。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供這種所需要的附加裝置。根據(jù)本發(fā)明的第一方面，如開篇段落中限定的設(shè)備的特征在于監(jiān)控裝置，用于單獨(dú)監(jiān)控由會(huì)聚元件形成的光點(diǎn)和/或確定這些光點(diǎn)相對(duì)于輻射敏感層的位置，該裝置設(shè)置在會(huì)聚元件陣列的下游，并且利用曝光光束輻射。
這些裝置可以準(zhǔn)確確定由兩個(gè)陣列形成的曝光光點(diǎn)與輻射敏感層相對(duì)于彼此很準(zhǔn)確的位置。該曝光光點(diǎn)是利用其在輻射敏感層中寫入所需的圖案的光點(diǎn)。此外，該裝置可以確定曝光光點(diǎn)的參數(shù)，從而能夠在寫入該圖案的過程中補(bǔ)償這些參數(shù)可能的偏差。這些光點(diǎn)參數(shù)是光點(diǎn)存在、光點(diǎn)形狀、光點(diǎn)尺寸和光點(diǎn)強(qiáng)度等。
應(yīng)當(dāng)注意，US6133986A公開了一種開篇段落中所述類型的光刻投影設(shè)備，其中該會(huì)聚元件是微透鏡，該設(shè)備包括位置檢測(cè)裝置。該裝置用于向閉環(huán)晶片定位伺服機(jī)構(gòu)提供反饋。然而，該裝置利用了摩爾技術(shù)，其中在周期性跟蹤圖案上測(cè)量微透鏡的周期性圖案，即晶片中刻蝕的光柵。已經(jīng)穿過微透鏡并且被光柵結(jié)構(gòu)反射的輻射呈現(xiàn)出摩爾圖案。投影透鏡系統(tǒng)將該圖案投影到光學(xué)檢測(cè)器陣列上，該光學(xué)檢測(cè)器陣列與光閥陣列設(shè)置在投影透鏡系統(tǒng)的同一側(cè)。該光學(xué)檢測(cè)器陣列是位置編碼器，其設(shè)置在遠(yuǎn)離微透鏡陣列的位置處。該光學(xué)檢測(cè)器陣列不用于監(jiān)控由微透鏡陣列形成的單獨(dú)光點(diǎn)的參數(shù)，并且光點(diǎn)位置測(cè)量基于不同于本發(fā)明的設(shè)備中使用的另一種原理。此外，為了進(jìn)行位置編碼，使用波長(zhǎng)不同于曝光輻射波長(zhǎng)的輻射，使得微透鏡對(duì)于編碼器輻射的校正是必須的。
優(yōu)選的是，該設(shè)備的進(jìn)一步特征在于，監(jiān)控裝置包括可移動(dòng)模塊，其設(shè)有包括狹縫陣列的狹縫板以及相對(duì)應(yīng)的與狹縫對(duì)準(zhǔn)的輻射檢測(cè)器陣列。
可以利用目前數(shù)字照相機(jī)中使用的CCD傳感器或者CMOS傳感器單元構(gòu)成輻射檢測(cè)器。檢測(cè)監(jiān)視器可以沿著垂直于掃描方向的方向移動(dòng)，從而連續(xù)掃描沿著該方向上的線設(shè)置的所有曝光光點(diǎn)。在該掃描方向上，該狹縫板包括多個(gè)狹縫，其數(shù)量等于希望同時(shí)掃描的光點(diǎn)數(shù)量。該掃描方向應(yīng)理解為表示光點(diǎn)和輻射敏感層相對(duì)于彼此移動(dòng)以便將所需圖像寫入輻射敏感層中的方向。通過在光點(diǎn)陣列上移動(dòng)該模塊，連續(xù)測(cè)量表面區(qū)域內(nèi)的所有光點(diǎn)的位置和/或參數(shù)，在一個(gè)方向上其是由狹縫及其間隔的數(shù)量確定的，在垂直方向上其是由模塊掃描長(zhǎng)度確定的。
優(yōu)選的是，該檢測(cè)模塊是獨(dú)立單元，其設(shè)置在該設(shè)備中，使得光點(diǎn)陣列在到達(dá)輻射敏感層之前首先穿過模塊在其中移動(dòng)的區(qū)域。因此，光點(diǎn)測(cè)量所需的時(shí)間最少。如果在光刻設(shè)備中實(shí)現(xiàn)本發(fā)明，則該檢測(cè)模塊還可以集成到襯底臺(tái)中。
為了確定光點(diǎn)在掃描方向以及垂直于該方向的方向上的位置，該設(shè)備進(jìn)一步的特征在于狹縫板包括第一串狹縫和第二串狹縫，由此該第一串狹縫和第二串狹縫相對(duì)于檢測(cè)模塊移動(dòng)方向在不同的方向上延伸。
第一串狹縫和第二串狹縫可以分別沿著垂直于所述移動(dòng)方向的方向和與所述移動(dòng)方向成銳角的方向延伸，并且第二串狹縫可以沿著與掃描方向成銳角的方向延伸。
因此，第一串狹縫和相應(yīng)的檢測(cè)器單元用于確定在移動(dòng)方向上的光點(diǎn)位置，該方向可以稱作X方向，同時(shí)第二串狹縫用于確定在垂直于移動(dòng)方向的方向上的光點(diǎn)位置，該方向可以稱作Y方向。
優(yōu)選的是，該設(shè)備的特征在于，第一串狹縫和第二串狹縫分別沿著與所述移動(dòng)方向成第一銳角的方向和成第二銳角的方向延伸，該第二銳角與第一銳角相反。
這種結(jié)構(gòu)不僅可以確定相對(duì)于模塊的光點(diǎn)位置，還可以確定曝光光點(diǎn)的參數(shù)。
為了允許確定相對(duì)于裝配有會(huì)聚元件的板的光點(diǎn)位置，該設(shè)備進(jìn)一步的特征在于檢測(cè)模塊包括至少一個(gè)X位置編碼器和至少一個(gè)Y位置編碼器，并且該會(huì)聚板設(shè)有至少一個(gè)X跟蹤結(jié)構(gòu)和至少一個(gè)Y跟蹤結(jié)構(gòu)。
位置編碼器是本領(lǐng)域公知的，已知類型的編碼器可以安裝在檢測(cè)模塊中設(shè)置了用于測(cè)量光點(diǎn)的狹縫的區(qū)域之外。這種編碼器可以包括透明條紋的周期性結(jié)構(gòu)，例如光柵，以及位于來自該條紋的輻射路徑中的輻射敏感檢測(cè)器。對(duì)于X編碼器而言，該條紋沿著Y方向延伸，對(duì)于Y編碼器而言，該條紋沿著X方向延伸。該X和Y跟蹤結(jié)構(gòu)可以由其光柵條紋分別沿著Y和X方向延伸并且與相應(yīng)編碼器光柵具有相同周期或間距的光柵構(gòu)成。當(dāng)利用曝光輻射或另一種波長(zhǎng)的輻射照射該跟蹤光柵時(shí)，來自光柵條紋的輻射入射到編碼器光柵上。通過計(jì)數(shù)編碼器為檢測(cè)模塊移動(dòng)方向提供的脈沖數(shù)量，能夠確定在該方向上檢測(cè)模塊相對(duì)于會(huì)聚板的位置。通過計(jì)數(shù)編碼器為垂直于檢測(cè)模塊和會(huì)聚板移動(dòng)方向的方向提供的脈沖數(shù)量，能夠確定在該垂直方向上的相互位置。
該跟蹤光柵可以是振幅光柵或者相位光柵，并且它們?cè)O(shè)置在獨(dú)立的元件上，這些元件可以固定到會(huì)聚板上。優(yōu)選的是，該跟蹤光柵與會(huì)聚板相集成，例如可以將其刻蝕在會(huì)聚板的襯底中。這樣允許進(jìn)行更準(zhǔn)確的位置測(cè)量。
使用位置編碼器和跟蹤結(jié)構(gòu)可以減輕對(duì)于移動(dòng)的檢測(cè)模塊的機(jī)械需求。
優(yōu)選的是，該設(shè)備的特征在于檢測(cè)模塊包括兩個(gè)X位置編碼器和兩個(gè)Y位置編碼器，并且該會(huì)聚板設(shè)有兩個(gè)X跟蹤結(jié)構(gòu)和兩個(gè)Y跟蹤結(jié)構(gòu)。
將來自兩個(gè)X位置編碼器的信號(hào)相組合可以確定該模塊在其自身的平面中，即在Z軸上的旋轉(zhuǎn)。將來自兩個(gè)Y位置編碼器的信號(hào)相組合可以確定會(huì)聚元件陣列可能的延伸率，使得能夠?qū)υ撗由炻市Ｕ郎y(cè)得的光點(diǎn)位置。
利用目前所述的測(cè)量系統(tǒng)，能夠測(cè)量曝光光點(diǎn)相對(duì)于會(huì)聚板光柵的位置。如果該設(shè)備進(jìn)一步的特征在于該會(huì)聚板包括多個(gè)對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記，以與襯底上的相應(yīng)對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記協(xié)同操作，則能夠準(zhǔn)確地確定光點(diǎn)相對(duì)于會(huì)聚板上的對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記的位置，以及因此確定光點(diǎn)相對(duì)于襯底上的對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記的位置。
優(yōu)選的是，該設(shè)備進(jìn)一步的特征在于該對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記設(shè)置成接近會(huì)聚板中的跟蹤結(jié)構(gòu)。
因此，這種設(shè)置可以更加準(zhǔn)確地進(jìn)行光點(diǎn)位置測(cè)量。
這種測(cè)量系統(tǒng)提供了以下優(yōu)點(diǎn)，即其對(duì)于會(huì)聚板的非均勻延伸率或者模塊的非準(zhǔn)確移動(dòng)不敏感，并且能夠準(zhǔn)確確定光點(diǎn)相對(duì)于會(huì)聚板上的對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記的位置，這是因?yàn)檫@些對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記設(shè)置成接近該跟蹤結(jié)構(gòu)。
該設(shè)備進(jìn)一步的特征在于該會(huì)聚元件是衍射元件。
如WO03/052515A1所述，該衍射元件可以具有至少兩個(gè)透射級(jí)和至少三個(gè)相位級(jí)，這樣允許相當(dāng)大地提高該元件的衍射效率。衍射效率應(yīng)理解為表示以需要的衍射量級(jí)(例如第一量級(jí))衍射的入射輻射的百分比。
可選和優(yōu)選的是，該設(shè)備進(jìn)一步的特征在于該會(huì)聚元件是折射透鏡。
折射透鏡提供了以下優(yōu)點(diǎn)，即其性能與衍射元件的性能相比，對(duì)于波長(zhǎng)變化相當(dāng)不敏感。該折射透鏡比衍射元件具有更清晰的焦點(diǎn)，這是因?yàn)檎凵渫哥R沒有顯示出衍射量級(jí)分裂。
本發(fā)明第一實(shí)施例的特征在于會(huì)聚元件陣列面對(duì)光閥陣列，二者之間未插入成像元件。
該實(shí)施例是一種類型的接近式印刷設(shè)備，并且會(huì)聚元件陣列與輻射敏感層分開小的間隙，例如空氣間隙。
該設(shè)備的第二實(shí)施例的特征在于光學(xué)投影系統(tǒng)設(shè)置在光閥陣列與會(huì)聚元件陣列之間。
投影系統(tǒng)可以是投影透鏡系統(tǒng)或者反射鏡投影系統(tǒng)，其將每個(gè)光閥成像到會(huì)聚板中其相關(guān)的會(huì)聚元件上，從而消除或者至少基本上減少寫入圖案上的串?dāng)_、光學(xué)像差和溫度變化的影響。該投影系統(tǒng)使光閥陣列的尺寸和子尺寸與會(huì)聚板的尺寸和子尺寸相匹配。此外，插入投影系統(tǒng)可以使會(huì)聚板的襯底較厚，從而提高該設(shè)備的穩(wěn)定性。
可以在許多應(yīng)用中使用該設(shè)備。在第一種應(yīng)用中，該設(shè)備形成用于在襯底的至少一層上生成器件的光刻工具。對(duì)于這種應(yīng)用而言，該設(shè)備的特征在于輻射敏感層是所要配置的襯底層頂部上的抗蝕劑層，該圖像對(duì)應(yīng)于所述襯底層中所要配置的器件特征圖案，并且定位裝置是襯底臺(tái)支撐的襯底支架。
該設(shè)備還可以用于在紙張上印刷數(shù)據(jù)。對(duì)于這種應(yīng)用而言，該設(shè)備的特征在于輻射敏感層是靜電輻射敏感材料層，并且定位裝置是用于使所述層相對(duì)于光閥陣列和會(huì)聚元件陣列移動(dòng)并且將所述層保持在該陣列像場(chǎng)的位置處的裝置。
本發(fā)明還涉及一種在輻射敏感層中形成光學(xué)圖像的方法，該方法包括以下步驟-提供用于生成輻射光束的輻射源；-提供輻射敏感層；-將單獨(dú)受控的光閥陣列定位在輻射源與輻射敏感層之間；-將二維輻射會(huì)聚元件陣列定位在光閥陣列與輻射敏感層之間，使得這些元件中的每一個(gè)對(duì)應(yīng)于不同的一個(gè)光閥，并且用于將來自相應(yīng)光閥的輻射會(huì)聚為輻射敏感層中的光點(diǎn)；-通過相對(duì)于彼此掃描所述層區(qū)域與相關(guān)的光閥/會(huì)聚元件對(duì)來同時(shí)在輻射敏感層區(qū)域中寫入圖像部分，以及根據(jù)要用光閥寫入的圖像部分在打開狀態(tài)與關(guān)閉狀態(tài)之間切換每個(gè)光閥。此設(shè)備其特征在于在將圖像寫入輻射敏感層之前，打開所有光閥，并且實(shí)施控制過程來確定單獨(dú)的光點(diǎn)的參數(shù)和這些光點(diǎn)相對(duì)于輻射敏感層的位置。
根據(jù)情況，能夠在曝光每個(gè)襯底之前或者在曝光一批襯底之前，或者僅以規(guī)則較長(zhǎng)的時(shí)間間隔實(shí)施該控制過程，例如在每個(gè)生產(chǎn)日的開始時(shí)。在曝光每個(gè)襯底之前監(jiān)控曝光光點(diǎn)使得該方法對(duì)于溫度漂移不敏感，并且可以對(duì)與本方法一起使用的整個(gè)光學(xué)系統(tǒng)進(jìn)行完整的控制。還可以比確定光點(diǎn)位置更頻繁地監(jiān)控光點(diǎn)參數(shù)。
優(yōu)選的是，本方法進(jìn)一步的特征在于該控制過程包括相對(duì)于彼此掃描光點(diǎn)陣列與測(cè)量模塊的步驟，該測(cè)量模塊包括狹縫陣列和相應(yīng)的輻射檢測(cè)器陣列。
優(yōu)選的是，該方法進(jìn)一步的特征在于該控制過程包括通過測(cè)量包含在測(cè)量模塊中的線性編碼器相對(duì)于會(huì)聚板上提供的跟蹤結(jié)構(gòu)的位置，來確定該測(cè)量模塊相對(duì)于透鏡陣列的位置的步驟。
優(yōu)選的是，該方法再進(jìn)一步的特征在于該控制過程包括通過測(cè)量包含在會(huì)聚板中的對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記相對(duì)于襯底中的相應(yīng)對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記的位置，來確定光點(diǎn)相對(duì)于輻射敏感層的位置的步驟。
本方法的第一實(shí)施例的特征在于所述掃描使得每個(gè)光點(diǎn)掃描其自身相關(guān)的層區(qū)域，該區(qū)域具有對(duì)應(yīng)于會(huì)聚元件陣列形成的光點(diǎn)矩陣的間距的維度。
根據(jù)這種方法，通過在此相關(guān)光閥區(qū)域上二維掃描來自該光閥的光點(diǎn)，將每個(gè)光閥用于僅寫入一個(gè)層區(qū)域，該區(qū)域下文中稱作光閥區(qū)域。在光點(diǎn)已經(jīng)掃描了光閥區(qū)域內(nèi)的一條線之后，該光點(diǎn)和該區(qū)域沿著垂直于掃描方向的方向彼此相對(duì)移動(dòng)，其中在掃描了此區(qū)域內(nèi)的下一條線等之后，直到已經(jīng)寫入完整的光閥區(qū)域?yàn)橹埂?br> 該方法的第二實(shí)施例的特征在于在與光點(diǎn)矩陣中的光點(diǎn)線的方向成小夾角的方向上相對(duì)于彼此掃描光點(diǎn)矩陣和輻射敏感層，并且在基本上大于矩陣間距的長(zhǎng)度上實(shí)施掃描。
根據(jù)本實(shí)施例，使用所有線的所有光點(diǎn)來掃描不同的線，并且利用一次掃描動(dòng)作能夠掃描寬度對(duì)應(yīng)于總光點(diǎn)數(shù)量乘以光點(diǎn)尺寸并且具有任意長(zhǎng)度的層區(qū)域，而無需沿著垂直于掃描方向的方向的移動(dòng)。
本發(fā)明的方法進(jìn)一步的特征在于在連續(xù)的子照射之間，使輻射敏感層與陣列在一定距離上相對(duì)于彼此移動(dòng)，該距離至多等于輻射敏感層中形成的光點(diǎn)尺寸。
按照這種方式，能夠以恒定的強(qiáng)度在整個(gè)特征上寫入圖像，即圖案、特征。根據(jù)該設(shè)備中出現(xiàn)的光束成形孔徑的設(shè)計(jì)，光點(diǎn)可以具有圓形、方形、菱形或者矩形。光點(diǎn)的尺寸應(yīng)理解為表示該光點(diǎn)內(nèi)的最大維度的尺寸。
如果所要寫入的圖像的特征相互非常接近，則這些特征會(huì)變寬并且進(jìn)入其它特征，這種現(xiàn)象稱作接近式效應(yīng)。防止接近式效應(yīng)發(fā)生的方法的實(shí)施例的特征在于光點(diǎn)在圖像特征邊緣處的強(qiáng)度適應(yīng)該特征邊緣與相鄰特征之間的距離。
該方法能夠用于許多應(yīng)用。第一種應(yīng)用是在光刻術(shù)領(lǐng)域。適于形成用于在襯底的至少一層中生成器件的光刻過程一部分的方法的實(shí)施例的特征在于，輻射敏感層是襯底上提供的抗蝕劑層，并且圖像圖案對(duì)應(yīng)于襯底層中將要配置的器件特征的圖案。
該方法的實(shí)施例的進(jìn)一步特征在于將圖像分成子圖像，每個(gè)子圖像屬于所要生成的器件的不同高度，并且在形成不同子圖像的過程中，將抗蝕劑層表面設(shè)置在距離折射透鏡陣列的不同距離處。
該方法的這個(gè)實(shí)施例可以在襯底的不同平面上成像，因此制造多高度的器件。
該方法的第二個(gè)應(yīng)用是印刷領(lǐng)域。適于構(gòu)成用于印刷紙張的過程一部分的方法的實(shí)施例的特征在于輻射敏感層是靜電材料層。
本發(fā)明還涉及一種在襯底的至少一層中制造器件的方法，該方法包括以下步驟在襯底層上提供的輻射敏感層中形成圖像，該圖像包括對(duì)應(yīng)于該襯底層中所要配置的器件特征的特征，并且-從襯底層區(qū)域去除材料，或者向該區(qū)域添加材料，該區(qū)域由形成在輻射敏感層中的圖像所描繪。該方法的特征在于利用上述方法形成該圖像。
利用本方法和設(shè)備能夠制造的器件是液晶顯示器件、聚合物L(fēng)ED(Polyed)顯示器件、客戶定制的IC、電子模塊、印刷電路板、MEMS(集成微機(jī)電系統(tǒng))和MOEMS(集成微光機(jī)電系統(tǒng))等。這種系統(tǒng)的實(shí)例是集成光學(xué)電信器件，其包括二極管激光器和/或檢測(cè)器、光導(dǎo)、光開關(guān)，可能還包括光導(dǎo)與二極管激光器之間的透鏡，或者檢測(cè)器。該方法和設(shè)備也可以用于為許多應(yīng)用構(gòu)圖掩模。


通過非限定性舉例的方式參照下文中描述的實(shí)施例說明本發(fā)明的這些及其他方面，并使其顯而易見。
在附圖中圖1示意表示了其中能夠利用本發(fā)明的光刻設(shè)備的實(shí)施例；圖2a表示了本實(shí)施例中使用的一部分折射透鏡陣列的頂視圖；圖2b表示了本實(shí)施例中使用的一部分光閥陣列的頂視圖；圖2c表示了利用本實(shí)施例在抗蝕劑層中形成的一部分光點(diǎn)陣列的頂視圖；圖3a-3c表示了打印過程不同時(shí)刻的橫截面圖；圖4表示了相對(duì)于彼此偏斜掃描光點(diǎn)陣列與抗蝕劑層的原理；圖5a表示了檢測(cè)模塊和根據(jù)本發(fā)明修改的微透鏡陣列板的底視圖；圖5b表示了該板和模塊的橫截面圖以及利用透鏡陣列形成的曝光光點(diǎn)；圖6表示了在檢測(cè)模塊上表面中的狹縫對(duì)的頂視圖；圖7表示了狹縫對(duì)掃描光點(diǎn)的方式；圖8表示了在該掃描過程中生成的輻射脈沖；圖9表示了如何能夠確定光點(diǎn)在掃描方向上的位置；圖10表示了如何能夠確定光點(diǎn)在垂直于掃描方向的方向上的位置；圖11表示了如何能夠確定光點(diǎn)尺寸；圖12表示了如何能夠確定光點(diǎn)強(qiáng)度；圖13表示了其中能夠利用本發(fā)明的包括投影透鏡系統(tǒng)的光刻設(shè)備的實(shí)施例；圖14表示了其中能夠利用本發(fā)明的打印設(shè)備的實(shí)施例。
具體實(shí)施例方式
圖1非常示意性地表示了用于制造諸如LCD器件的常規(guī)接近式印刷設(shè)備。該設(shè)備包括用于支撐襯底4的襯底支架2，在該襯底中將要制造器件。該襯底涂敷了輻射敏感層6，例如光致抗蝕劑層，在其中將要對(duì)具有對(duì)應(yīng)于器件特征的特征的圖案成像。該設(shè)備還包括照明單元8。該單元可以包括燈10和反射器12，該燈例如汞弧光燈。該反射器朝抗蝕劑層6反射沿著向后和側(cè)向方向發(fā)射的燈輻射。該反射器可以是拋物線反射器，該燈可以位于反射器的焦點(diǎn)處，以使輻射源發(fā)出的輻射光束14基本上為準(zhǔn)直光束?？梢栽谡彰鲉卧性O(shè)置其它或附加的光學(xué)元件，例如一個(gè)或多個(gè)透鏡，以便確保光束14基本上準(zhǔn)直。
利用包括光閥陣列的光閥器件16生成所要成像的圖案。該器件16例如為二維液晶顯示器(LCD)或者數(shù)字反射鏡器件(DMD)，這些器件用于顯示信息是公知的。該LCD器件可以是透射或反射顯示器。利用線性光閥陣列結(jié)合掃描元件，也可以生成圖案，該線性光閥陣列例如光柵光閥(GLV)陣列，該掃描元件沿著垂直于該線性陣列的長(zhǎng)度方向的方向掃描來自光閥陣列的子光束。器件16包括大量光閥，也稱作像素(像元)。圖1中僅表示了其中的幾個(gè)18-22。計(jì)算機(jī)配置30(未按比例畫出)控制光閥器件16，其中在軟件中輸入將要配置在襯底中的圖案。因此，該計(jì)算機(jī)在寫入過程的任意時(shí)刻并為每個(gè)光閥確定其為關(guān)閉的(即遮擋入射到該光閥上的部分照明光束14)，還是打開的(即透射通過該部分到達(dá)抗蝕劑層6)。圖1表示了光束14僅照射少量光閥18-21。然而，在實(shí)際情況中，該光束同時(shí)照射器件16的所有光閥，并且光束14是相當(dāng)寬的光束。
在光閥陣列與抗蝕劑層6之間，設(shè)置成像或會(huì)聚板40。該板包括透明襯底42和輻射會(huì)聚元件陣列44。這些元件的數(shù)量對(duì)應(yīng)于光閥的數(shù)量，并且該陣列44與光閥陣列對(duì)準(zhǔn)，使得每個(gè)會(huì)聚元件屬于不同的一個(gè)光閥。該會(huì)聚元件46可以是衍射元件，例如菲涅爾帶透鏡。優(yōu)選的是，該元件46是折射透鏡。該透鏡可以將來自相應(yīng)光閥的輻射聚焦為光點(diǎn)，該光點(diǎn)小于利用衍射透鏡獲得的光點(diǎn)。此外，與衍射透鏡的光學(xué)性能相比較而言，這些透鏡的光學(xué)性能基本上不怎么依賴輻射的波長(zhǎng)。
由于輻射源、襯底支架和掩模支架與理解本發(fā)明的新方法不太相關(guān)，因此將不詳細(xì)描述這些元件。
圖2a和2b表示了一部分折射微透鏡46的陣列44以及相應(yīng)部分的光閥18-22和其它光閥24的陣列16的頂視圖。該陣列44包括多個(gè)單元48，每個(gè)單元包括形如微透鏡的中央透射部分46和周圍的邊緣部分49。單元的邊緣部分進(jìn)入相鄰單元的邊緣部分，并且邊緣部分一起構(gòu)成了黑矩陣。這種黑掩模減少了通過單個(gè)透鏡的光束部分之間的串?dāng)_。所有單元的邊緣部分可以由輻射吸收或反射層構(gòu)成。透鏡46的光焦度確定了抗蝕劑層中形成的光點(diǎn)的尺寸以及構(gòu)成這些光點(diǎn)的光束部分的焦深。利用設(shè)置在照明單元中的光點(diǎn)成形孔徑(未示出)，能夠修改所生成的光點(diǎn)的形狀，以適于所需的應(yīng)用。這些光點(diǎn)例如可以是圓形、矩形、方形或者菱形。會(huì)聚板40的透鏡陣列42的幾何結(jié)構(gòu)適于光閥陣列的幾何結(jié)構(gòu)。該會(huì)聚板40設(shè)置成與光閥器件16相距距離41，使得盡可能多的來自光閥的輻射通過相關(guān)的透鏡46，并且集中由此透鏡所生成的光點(diǎn)，并且出現(xiàn)最少量的背景輻射。
圖2c表示了利用圖2a的透鏡陣列獲得的光點(diǎn)52的一小部分陣列50，前提是利用波長(zhǎng)例如為365nm的輻射照射相應(yīng)部分的光閥陣列，并且該部分的所有光閥是打開的。曝光光點(diǎn)52的尺寸例如為2μm2大小的數(shù)量級(jí)。透鏡陣列42與抗蝕劑層6之間的距離43例如為250μm。
通常，微透鏡46是球面透鏡；即其曲表面是部分完全球面。如果需要，可以使用非球面透鏡。非球面透鏡應(yīng)理解為表示主表面是球面，但實(shí)際表面偏離球面以便校正球面透鏡可能產(chǎn)生的球差的透鏡。
圖3c所示的光點(diǎn)52是矩形光點(diǎn)。這些光點(diǎn)也可以是圓形的或者方形的，或者可以具有認(rèn)為合適的其它任意的形狀。
如果將衍射元件用于會(huì)聚元件46，則能夠改變這些元件的參數(shù)，例如元件結(jié)構(gòu)的周期性或間距、該結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的相位差以及該結(jié)構(gòu)的占空因數(shù)，以便獲得需要的曝光光點(diǎn)尺寸和形狀。周期性結(jié)構(gòu)的占空因數(shù)應(yīng)理解為表示該結(jié)構(gòu)的(環(huán)形)條紋的寬度與局部間距(即條紋與相鄰中間條紋的寬度和)的比值。
如PCT申請(qǐng)IB03/01372(PHNL020310)中所述，可以利用光刻技術(shù)或者由模塊復(fù)制技術(shù)來制造微透鏡陣列。
如圖2c所示，每個(gè)光點(diǎn)52僅占據(jù)了一小部分點(diǎn)狀的抗蝕劑層區(qū)域54，該區(qū)域?qū)儆谟糜诖_定在某個(gè)時(shí)刻該光點(diǎn)是否存在的光閥。下文中，點(diǎn)狀抗蝕劑區(qū)域?qū)⒎Q作光點(diǎn)區(qū)域，屬于光閥的抗蝕劑區(qū)域54將稱作光閥區(qū)域。為了獲得對(duì)應(yīng)于所要制造的器件特征的圖像圖案的全部特征，即線和區(qū)域，應(yīng)當(dāng)使具有抗蝕劑層的襯底與兩個(gè)陣列相對(duì)于彼此位移。換句話說，每個(gè)光點(diǎn)應(yīng)當(dāng)在其相應(yīng)光閥區(qū)域54中移動(dòng)，從而在規(guī)定的、即特征確定的位置完全掃描和照射該區(qū)域。最實(shí)際的情況是，通過以柵格狀圖案逐步移動(dòng)襯底來實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)。位移步幅是光點(diǎn)尺寸的數(shù)量級(jí)，例如1μm或更小的數(shù)量級(jí)。閃光曝光屬于給定光點(diǎn)的一部分光閥區(qū)域，該部分指定用于圖形特征或者其部分特征。為了以需要的準(zhǔn)確度，按照1μm或更小的步幅移動(dòng)襯底支架，能夠利用光刻投影設(shè)備中使用的伺服控制襯底臺(tái)，以正好低于1μm(例如10nm大小)的準(zhǔn)確度來操縱該襯底臺(tái)。
圖3a-3c表示了閃光和步進(jìn)曝光過程，其中表示了一小部分光閥陣列、折射透鏡陣列和抗蝕劑層。在這些附圖中，附圖標(biāo)記14表示入射到光閥18-22上的照明光束。附圖標(biāo)記71-75表示通過打開的光閥并被相應(yīng)折射透鏡61-65會(huì)聚的子光束。圖6a表示了在所有光閥打開的情況下進(jìn)行了第一子曝光之后的情況。在該時(shí)刻，已經(jīng)使第一組光點(diǎn)區(qū)域81-85曝光，在每個(gè)光閥區(qū)域中曝光一個(gè)光點(diǎn)區(qū)域。圖3b表示了在已經(jīng)使襯底向右進(jìn)行一次步進(jìn)，并且在所有光閥打開的情況下還進(jìn)行第二子曝光，使第二組光點(diǎn)區(qū)域91-95已經(jīng)曝光了之后的情況。圖3c表示了在已經(jīng)使襯底進(jìn)行了五次步進(jìn)，并且已經(jīng)進(jìn)行了六次子曝光之后的情況。在第四次子曝光過程中，光閥20和21關(guān)閉，使得光點(diǎn)區(qū)域103和105不被曝光。在第五次子曝光過程中，光閥21和22關(guān)閉，使得光點(diǎn)區(qū)域114和115不被曝光。如該圖所示，已經(jīng)曝光了所有其它光點(diǎn)區(qū)域。
通過移動(dòng)抗蝕劑層和單獨(dú)打開或關(guān)閉光閥的連續(xù)步驟，能夠?qū)懭胄枰膱D案。能夠按照蛇形線方式來利用光點(diǎn)掃描光閥區(qū)域，即從左到右掃描該區(qū)域的第一條線，從右到左掃描第二條線，再從左到右掃描第三條線等等。
取代圖3a-3c所示的步進(jìn)模式，還能夠使用掃描模式來生成需要的圖像圖案。在掃描模式中，連續(xù)相對(duì)于彼此移動(dòng)抗蝕劑層與光閥和折射透鏡陣列，當(dāng)它們面對(duì)抗蝕劑層上的規(guī)定位置時(shí)使光閥閃爍。閃爍時(shí)間，即光閥的打開時(shí)間應(yīng)當(dāng)小于相關(guān)光閥面對(duì)所述位置的持續(xù)時(shí)間。
取代燈，還可以使用其它輻射源，優(yōu)選的是激光器，特別是目前使用的激光器或者近期晶片步進(jìn)器和晶片步進(jìn)掃描儀中使用的激光器，其分別發(fā)射波長(zhǎng)為248、193和157nm的輻射。激光器的優(yōu)點(diǎn)在于它們發(fā)射具有單一波長(zhǎng)的光束，并且使光束以需要的程度準(zhǔn)直。本成像方法的要點(diǎn)在于照明光束基本上為準(zhǔn)直光束。利用完全準(zhǔn)直的光束，即孔徑角為0°的光束，獲得了最佳結(jié)果。然而，利用孔徑角小于1°的光束，也能夠獲得滿意的結(jié)果。
實(shí)際上，通常通過襯底臺(tái)的移動(dòng)來實(shí)現(xiàn)抗蝕劑層與光閥陣列和微透鏡陣列相對(duì)于彼此的所需要的移動(dòng)。目前晶片步進(jìn)器中使用的襯底臺(tái)非常適于此目的，這是因?yàn)樗鼈冞h(yuǎn)遠(yuǎn)不止足夠準(zhǔn)確。顯而易見的是對(duì)于步進(jìn)模式或者掃描模式，襯底臺(tái)的移動(dòng)應(yīng)當(dāng)與光閥的開關(guān)相同步。為此，圖2中控制光閥陣列的計(jì)算機(jī)30還可以控制該襯底臺(tái)的移動(dòng)。
通過在軟件中將這種圖案分成子圖案并且連續(xù)將該子圖案轉(zhuǎn)移到具有像場(chǎng)尺寸的相鄰抗蝕劑區(qū)域，能夠生成大于一個(gè)光閥陣列和一個(gè)折射透鏡陣列的的照射場(chǎng)的圖像圖案。利用準(zhǔn)確的襯底臺(tái)，能夠使子圖像圖案準(zhǔn)確地成為一個(gè)整體，從而獲得一幅無中斷的大圖像。
還能夠利用組合光閥陣列和組合折射透鏡陣列來生成大圖像圖案。該組合光閥陣列包括例如5個(gè)LCD，每個(gè)LCD具有1000×1000個(gè)光閥。這些LCD串聯(lián)設(shè)置，以覆蓋例如所要生成的圖像圖案的寬度。按照相應(yīng)的方式構(gòu)成組合折射透鏡陣列，從而適于該組合光閥陣列。通過首先掃描并曝光抗蝕劑區(qū)域來生成圖像圖案，該抗蝕劑區(qū)域具有由單一光閥陣列覆蓋的長(zhǎng)度以及由串聯(lián)光閥陣列覆蓋的寬度。隨后，在長(zhǎng)度方向上使具有抗蝕劑層的襯底與串聯(lián)光閥陣列在單一陣列覆蓋的距離上相對(duì)于彼此移動(dòng)。然后，掃描并曝光目前面對(duì)組合陣列的第二抗蝕劑區(qū)域等等，直到已經(jīng)生成了整個(gè)圖像圖案為止。
取代掃描其自己的光閥區(qū)域，每個(gè)光點(diǎn)還可以通過掃描方式寫入抗蝕劑區(qū)域，該區(qū)域在一個(gè)方向上具有比所述光閥區(qū)域大得多的維度，而利用多個(gè)光點(diǎn)來在另一方向上寫入所述抗蝕劑區(qū)域。圖4中表示了這種原理。圖4的左手部分表示了曝光光點(diǎn)矩陣的一小部分120，該部分包括四行、每行分別具有5個(gè)光點(diǎn)121-125、126-130、131-135和136-140。圖4的右手部分表示了能夠利用光點(diǎn)121-140寫入的部分抗蝕劑層5。光點(diǎn)線的方向162目前相對(duì)于光點(diǎn)和抗蝕劑層相對(duì)于彼此移動(dòng)所沿著的方向165成小角度γ。該角度被選擇成使得一條光點(diǎn)線的光點(diǎn)投影到Y(jié)軸上時(shí)位于該光點(diǎn)線與下一條光點(diǎn)線之間的Y間隙內(nèi)，并且填滿該間隙。當(dāng)沿著X方向掃描襯底時(shí)，每個(gè)光點(diǎn)在抗蝕劑層上掃描其自己的線。圖4的右手部分中的線141-145是光點(diǎn)121-125掃描的例如1μm寬的小條紋的中心線。光點(diǎn)126-130分別掃描線266-270，等等。
對(duì)于每個(gè)光點(diǎn)的維度為1×1μm2的100×100個(gè)光點(diǎn)的矩陣(該矩陣覆蓋了10×10mm2的像場(chǎng))而言，光點(diǎn)周期在X和Y方向上為100μm。為了實(shí)現(xiàn)一行的成百個(gè)光點(diǎn)掃描抗蝕劑層中的成百條連續(xù)的線，掃描方向與光點(diǎn)線方向之間的夾角γ應(yīng)當(dāng)為γ＝arctan(1/100)＝0.57°。通過沿著X方向在10mm上掃描每個(gè)光點(diǎn)，能夠?qū)懭?0×10mm2的整個(gè)場(chǎng)，而不必沿著Y方向使光點(diǎn)和抗蝕劑層相對(duì)于彼此移動(dòng)。由于光點(diǎn)的進(jìn)出，總掃描距離大于10mm的有效掃描距離，例如是20mm。進(jìn)出所需的掃描距離取決于所述夾角γ。對(duì)于更大的光點(diǎn)矩陣(例如1000×1000個(gè)光點(diǎn)的矩陣)而言，有效掃描距離與總掃描距離之比大幅增加。
通過降低光點(diǎn)之間的距離，能夠降低光點(diǎn)寫入的條紋的中心，并且能夠提高寫入圖案的密度。這樣可以賦予該系統(tǒng)冗余性，并且避免光點(diǎn)故障導(dǎo)致硬錯(cuò)誤。
偏斜掃描還可以在用于成像大圖案并且包括組合光閥陣列和相應(yīng)的組合折射透鏡陣列的系統(tǒng)中使用。例如，利用包括沿著Y方向串聯(lián)設(shè)置的5個(gè)LCD陣列，并且每個(gè)LCD陣列利用處于上述0.57°夾角的光點(diǎn)線在100×100mm2的像場(chǎng)內(nèi)生成1000×1000個(gè)光點(diǎn)的系統(tǒng)，能夠通過沿著X方向掃描抗蝕劑層10mm來寫入500×100mm2的抗蝕劑區(qū)域。在已經(jīng)沿著X方向使抗蝕劑層移動(dòng)了90mm之后，能夠重復(fù)相同的掃描。這樣，通過僅沿著X方向掃描并移動(dòng)10次就能夠?qū)懭?00×1000mm2的抗蝕劑區(qū)域。
寫入給定區(qū)域所需的掃描和中間移動(dòng)數(shù)量取決于在X和Y方向上的光閥數(shù)量，因此取決于光點(diǎn)數(shù)量。例如，利用5000×100個(gè)光點(diǎn)的陣列，能夠通過在沒有中間移動(dòng)的情況下連續(xù)沿X方向掃描而在y方向上寫入500mm的抗蝕劑區(qū)域。掃描長(zhǎng)度確定了寫入?yún)^(qū)域在X方向的長(zhǎng)度。
該設(shè)備允許制造包括位于不同高度的子器件的器件。這種器件可以是純電子器件或者是包括各種電子、機(jī)械或光學(xué)系統(tǒng)中的兩種或多種不同類型的特征的器件。這種器件的實(shí)例是微光機(jī)電系統(tǒng)，稱作MOEMS。更具體的實(shí)例是包括二極管激光器或者檢測(cè)器和光導(dǎo)以及可能包括透鏡裝置的器件，該透鏡裝置用于將激光器發(fā)出的光耦合到光導(dǎo)中，或者將來自光導(dǎo)的光耦合到檢測(cè)器。該透鏡裝置可以是平面衍射裝置。為了制造多高度器件，使用了具有在不同高度上沉積了抗蝕劑層的襯底。優(yōu)選的是，通過以軟件方式將整個(gè)圖像圖案分成多個(gè)子圖像來生成多高度器件，每個(gè)子圖像屬于所要生成的器件的不同高度。在第一子成像過程中，生成第一子圖像，由此抗蝕劑層位于第一高度。根據(jù)掃描或步進(jìn)方法并且利用上文中描述的裝置來實(shí)施第一子成像過程。然后，把抗蝕劑層定位于第二高度，并且在第二子成像過程中，生成屬于第二高度的子圖像。重復(fù)抗蝕劑層沿Z方向的移動(dòng)和子成像過程，直到將多高度器件的所有子圖像轉(zhuǎn)移到抗蝕劑層為止。
為了準(zhǔn)確而可靠地將所需圖案成像到抗蝕劑層中，應(yīng)當(dāng)監(jiān)控曝光光點(diǎn)的質(zhì)量以及這些光點(diǎn)相對(duì)于根據(jù)該圖案所要配置的襯底層中對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記的位置。根據(jù)本發(fā)明，監(jiān)控包括將所有光閥切換為“開”狀態(tài)，使得所有光點(diǎn)應(yīng)當(dāng)存在，還包括利用移動(dòng)的檢測(cè)模塊來掃描光點(diǎn)陣列。該模塊設(shè)有X和Y編碼器，其與透鏡板上的光柵協(xié)同工作，從而能夠準(zhǔn)確地確定光點(diǎn)相對(duì)于該光柵以及相對(duì)于對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記的位置，該對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記設(shè)置成接近光柵。
圖5a表示了檢測(cè)模塊和具有規(guī)則圖案微透鏡46的一部分透鏡板40的底視圖。圖5b表示了該板和該模塊的垂直橫截面。根據(jù)本發(fā)明，該透鏡板設(shè)有光柵171形式的跟蹤結(jié)構(gòu)，其設(shè)置在微透鏡區(qū)域之外，并且包括沿Y方向延伸的短光柵條紋。該光柵將用于確定X位置。該透鏡板還可以設(shè)有光柵173形式的Y跟蹤結(jié)構(gòu)，其包括在X方向上延伸的長(zhǎng)光柵線。該光柵用于確定模塊移動(dòng)在Y方向上的偏差。光柵171和173可以是振幅光柵，即具有透明光柵條紋的光柵，其與非透明中間條紋交替。優(yōu)選的是，該光柵是相位光柵，即在不同于也為透明的中間條紋的高度上具有其透明光柵條紋的相位光柵。該相位光柵可以刻蝕在透鏡板中。
附圖標(biāo)記180表示了檢測(cè)模塊。在檢查和對(duì)準(zhǔn)模式過程中，該模塊將沿著箭頭184表示的X方向移動(dòng)。該模塊的上側(cè)包括非透明板，其分別設(shè)有一串、但優(yōu)選為兩串透明狹縫186和188。該上側(cè)可以由透明玻璃板或者另一種透明材料板構(gòu)成，利用諸如鉻層涂敷該上側(cè)。狹縫可以刻蝕在該涂層中。圖5a建議了該模塊設(shè)置在透鏡板上，然而實(shí)際上該模塊位于透鏡板下，如圖5b清晰所示。兩串中具有相同Y位置的狹縫構(gòu)成了一對(duì)。在這些狹縫對(duì)下，在模塊中設(shè)置了輻射敏感檢測(cè)器200的線性陣列，該檢測(cè)器例如光電二極管。這些檢測(cè)器可以由CCD傳感器或者CMOS傳感器的檢測(cè)器單元形成。檢測(cè)器的數(shù)量對(duì)應(yīng)于狹縫對(duì)的數(shù)量，該配置是這樣的，即每個(gè)檢測(cè)器接收來自另一狹縫對(duì)的輻射。狹縫對(duì)的數(shù)量可以等于Y方向上微透鏡的數(shù)量。然后，在檢測(cè)模塊沿X方向的一次移動(dòng)過程中，能夠監(jiān)控圖5b中所示的所有微透鏡。狹縫對(duì)的數(shù)量也可以小于Y方向上微透鏡的數(shù)量。在這種情況下，為了監(jiān)控所有微透鏡，需要檢測(cè)模塊移動(dòng)不止一次。
圖5b表示了來自一條線的微透鏡的會(huì)聚子光束202，其構(gòu)成了光點(diǎn)204。在該圖的實(shí)施例中，在任意時(shí)刻僅掃描X線的一個(gè)光點(diǎn)，而同時(shí)掃描Y列的多個(gè)光點(diǎn)，例如這些光點(diǎn)數(shù)量等于檢測(cè)器對(duì)的數(shù)量。如后所述，利用檢測(cè)模塊180，除了能夠確定光點(diǎn)的位置，還能夠確定光點(diǎn)的尺寸和每個(gè)光點(diǎn)的曝光量，即強(qiáng)度。
如果利用照相機(jī)CCD或者CMOS傳感器直接觀察曝光光點(diǎn)，構(gòu)成這些光點(diǎn)的子光束會(huì)聚焦到傳感器單元上，有效傳感器像素將會(huì)非常小，例如0.1μm數(shù)量級(jí)。通過觀察經(jīng)過一個(gè)或兩個(gè)狹縫的光點(diǎn)，即構(gòu)成聚焦到狹縫上的子光束的光點(diǎn)，該光點(diǎn)照射該傳感器基本上較大的部分，并且傳感器像素大得多，例如100μm數(shù)量級(jí)。每時(shí)間單位的采樣數(shù)量確定具有狹縫的系統(tǒng)的測(cè)量分辨率，電子處理器接收該采樣數(shù)量，該電子處理器處理來自傳感器的信號(hào)。使用狹縫可以顯著減少所要處理的測(cè)量數(shù)據(jù)量。
第一串狹縫186可以沿著Y方向延伸，因此可以確定單獨(dú)的光點(diǎn)相對(duì)于檢測(cè)模塊180的X位置。第二串狹縫188可以相對(duì)于X方向和Y方向以例如45°的角度設(shè)置，因此可以確定單獨(dú)的光點(diǎn)相對(duì)于模塊的Y位置。
為了測(cè)量曝光光點(diǎn)相對(duì)于跟蹤配置的位置，該檢測(cè)模塊設(shè)有X編碼器190和Y編碼器192，該跟蹤配置例如透鏡板上的光柵171和173。這樣的編碼器包括結(jié)構(gòu)對(duì)應(yīng)于與其協(xié)作的透鏡板光柵的結(jié)構(gòu)的光柵，以及設(shè)置在編碼器光柵下的輻射敏感檢測(cè)器。如果編碼器光柵在相應(yīng)的透鏡板光柵上移動(dòng)，則該檢測(cè)器提供脈沖信號(hào)，并且通過計(jì)數(shù)脈沖，能夠確定檢測(cè)模塊相對(duì)于透鏡板的位置。顯而易見的是，編碼器190會(huì)提供關(guān)于模塊180的X位置的信息，而編碼器192會(huì)提供關(guān)于在傳感器移動(dòng)的Y方向上的偏差的信息。也能夠用電容或電感傳感器來確定這種偏差，該傳感器測(cè)量從傳感器到該模塊面對(duì)傳感器一側(cè)的距離。如果使用這種傳感器，該模塊不包括Y編碼器，并且透鏡板不包括跟蹤配置192。
如圖5a所示，該模塊可以設(shè)有第二X編碼器194，并且該透鏡板可以設(shè)有第二光柵175，該光柵的光柵條紋沿著Y方向延伸。這樣允許測(cè)量該模塊的第二部分相對(duì)于透鏡板的X位置。通過將來自編碼器192和194的信號(hào)相減，能夠確定該檢測(cè)模塊是否相對(duì)于透鏡板繞Z軸旋轉(zhuǎn)，Z軸即垂直于透鏡板的軸。測(cè)量圖5a中的曲線箭頭Rz表示的這種旋轉(zhuǎn)，可以校正針對(duì)該旋轉(zhuǎn)測(cè)量的X位置和Y位置。該模塊還可以設(shè)有第二Y編碼器196，該透鏡板可以設(shè)有第二光柵，該光柵的光柵條紋沿著X方向延伸。通過將來自編碼器192和196的信號(hào)相減，可以確定透鏡板導(dǎo)致單獨(dú)透鏡位置移動(dòng)的可能延伸。這樣可以校正針對(duì)這種延伸測(cè)量的X位置和Y位置。由于諸如曝光輻射、致動(dòng)器或者環(huán)境造成對(duì)透鏡板的加熱的原因也會(huì)引起這種延伸。
按照這種方式，能確定光點(diǎn)相對(duì)于透鏡板上的位置基準(zhǔn)(即光柵)的位置。該透鏡板還設(shè)有對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記198，圖5a中表示了其中的兩個(gè)對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記。因?yàn)檫@些標(biāo)記設(shè)置成接近光柵171和173，所以能夠非常準(zhǔn)確地確定光點(diǎn)相對(duì)于這些標(biāo)記的位置。在光刻術(shù)中，所要處理的襯底設(shè)有對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記，在對(duì)準(zhǔn)過程中，該對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記相對(duì)于光掩模中的相應(yīng)對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記對(duì)準(zhǔn)。用于對(duì)準(zhǔn)的裝置和過程對(duì)于常規(guī)光刻術(shù)而言是公知的。目前，襯底對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記被相對(duì)于透鏡板中的對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記198對(duì)準(zhǔn)。按照這種方式能夠非常準(zhǔn)確地確定曝光光點(diǎn)相對(duì)于襯底的位置。透鏡板和襯底中的對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記可以是任意類型的，例如盒、光柵、褶皺等。
取代沿著Y方向延伸的第一串狹縫186和相對(duì)于狹縫186成45°角延伸的第二串狹縫188，優(yōu)選分別使用以+45°和-45°角延伸的兩串狹縫。圖6分別表示了這些串中的一部分狹縫210和212，以及必須由檢測(cè)模塊掃描的曝光光點(diǎn)204的一部分矩陣。利用相對(duì)于檢測(cè)模塊移動(dòng)方向以45°角設(shè)置并且相互成90°角的兩條狹縫210和212掃描每個(gè)光點(diǎn)204。
圖7表示了在狹縫相對(duì)于光點(diǎn)204向右移動(dòng)的情況下，在不同時(shí)刻一個(gè)光點(diǎn)相對(duì)于狹縫212和210的位置。t1是來自光點(diǎn)的輻射開始進(jìn)入狹縫212并且到達(dá)與狹縫210和212相關(guān)的檢測(cè)器單元或者像素的時(shí)刻，因此其是利用狹縫212檢測(cè)光點(diǎn)開始的時(shí)刻。該檢測(cè)在t2時(shí)刻結(jié)束，在該時(shí)刻不再有來自光點(diǎn)的輻射進(jìn)入狹縫212。在從t2到t4的時(shí)間間隔過程中，沒有輻射入射到檢測(cè)器。在時(shí)刻t4時(shí)，利用狹縫210檢測(cè)光點(diǎn)開始，該檢測(cè)在時(shí)刻t5時(shí)結(jié)束。在時(shí)刻t3時(shí)，光點(diǎn)位于狹縫中間。每次一對(duì)狹縫210、212在光點(diǎn)上移動(dòng)，相關(guān)的檢測(cè)器單元接收兩個(gè)輻射脈沖，并且將兩個(gè)電脈沖提供給與檢測(cè)器陣列相連的處理電路。
這個(gè)過程在圖8中表示出來，其中與一個(gè)光點(diǎn)相關(guān)的一對(duì)脈沖分別由附圖標(biāo)記220和222表示。沿著水平軸繪制了時(shí)間t，沿著垂直軸繪制了相關(guān)傳感器單元接收到的輻射強(qiáng)度I。檢測(cè)器單元接收兩個(gè)脈沖的時(shí)間間隔由T表示。圖8表示了5個(gè)時(shí)間間隔T1-T5，其中檢測(cè)器單元接收來自五個(gè)光點(diǎn)2041-2045的輻射，這5個(gè)光點(diǎn)在X方向上彼此相接。暗時(shí)間間隔(即，檢測(cè)器單元沒有接收到輻射的間隔)用Td表示。一對(duì)脈沖之間的間隔基本上小于時(shí)間間隔Td，使得一個(gè)光點(diǎn)生成的脈沖不能對(duì)前面或后面的光點(diǎn)脈沖起作用。
能夠從時(shí)刻t3獲得掃描光點(diǎn)的X位置，該時(shí)刻t3即光點(diǎn)位于一對(duì)兩個(gè)狹縫中間的時(shí)刻。圖8表示了時(shí)間間隔Td彼此相等的情況，這表示如果一個(gè)光點(diǎn)具有需要的X位置，那么這對(duì)于其它光點(diǎn)也是如此。對(duì)于圖9所示的情況，則不是這樣的。該圖示出了時(shí)間間隔Tb，s，即與連續(xù)光點(diǎn)2041-2045相關(guān)的時(shí)刻t3之間的時(shí)間間隔。時(shí)間間隔Tb，s，2較大，時(shí)間間隔Tbs，1和Tb.s，3均小于時(shí)間間隔Tb，s，4。如果時(shí)間間隔Tb，s，4是需要的時(shí)間間隔，則這表示光點(diǎn)2044與2045之間的距離是正確的，光點(diǎn)2042過于接近光點(diǎn)2041，光點(diǎn)2043過于接近光點(diǎn)2044。
圖10表示了如何能夠確定曝光光點(diǎn)的Y位置。相對(duì)于微透鏡陣列定位檢測(cè)模塊80的狹縫板182，使得如果光點(diǎn)具有需要的Y位置，則該光點(diǎn)在其掃描過程中將通過狹縫210和212的中間。于是，該光點(diǎn)生成的兩個(gè)檢測(cè)器脈沖峰值之間的時(shí)間間隔Tb，p具有額定值Tbp，n。光點(diǎn)2041、2044和2045的時(shí)間間隔Tbp，1、Tb，p，4和Tb，p，5分別等于額定時(shí)間間隔，使得這些光點(diǎn)具有需要的Y位置。光點(diǎn)2042在+Y方向上相對(duì)于光點(diǎn)2041、2044和2045的額定Y位置移動(dòng)了距離a。這一移動(dòng)導(dǎo)致此光點(diǎn)所生成的脈沖峰值之間的時(shí)間間隔降低；Tb，p，3基本上小于Tb，p，1。光點(diǎn)4023在-Y方向上相對(duì)于額定Y位置移動(dòng)了距離b。這產(chǎn)生了時(shí)間間隔Tb，p，3，其大于時(shí)間間隔Tb，p，1。通過測(cè)量與光點(diǎn)相關(guān)的時(shí)間間隔Tb，p，并且將此間隔與額定時(shí)間間隔相比較，就能夠確定此光點(diǎn)是否具有需要的Y位置。
圖11表示了如何能夠確定光點(diǎn)的尺寸。具有需要的額定尺寸的光點(diǎn)生成的脈沖將具有額定脈沖寬度wp，n。如果光點(diǎn)較大，則來自此光點(diǎn)的輻射通過狹縫所經(jīng)歷的時(shí)間間隔較長(zhǎng)。如果光點(diǎn)較小，則此時(shí)間間隔較短。如果在圖11中的光點(diǎn)2041、2044和2045具有額定尺寸，則由這些光點(diǎn)生成的脈沖的寬度wp，1、wp，4和wp，5將分別等于額定寬度wp，n。光點(diǎn)2042生成的脈沖的寬度wp，2基本上大于額定寬度，這意味著光點(diǎn)2042具有大于額定尺寸的尺寸。光點(diǎn)2043生成的脈沖的寬度wp，3小于額定脈沖寬度，這意味著光點(diǎn)2043小于額定尺寸。因此，通過測(cè)量光點(diǎn)生成的脈沖的寬度并且將此寬度與額定寬度進(jìn)行比較，就能夠確定光點(diǎn)尺寸。
光刻術(shù)中的重要參數(shù)是所謂的曝光量，即入射到抗蝕劑上的每單位表面區(qū)域的輻射能量。為了在曝光之后使抗蝕劑顯影，曝光量應(yīng)當(dāng)大于稱作最小清除量的閾值。曝光光點(diǎn)提供的總曝光量是光點(diǎn)強(qiáng)度與出現(xiàn)光點(diǎn)的時(shí)間間隔Tsd的乘積。在測(cè)量曝光光點(diǎn)過程中，以連續(xù)的采樣時(shí)間ts進(jìn)行采樣。該采樣時(shí)間能夠適于例如所要進(jìn)行的測(cè)量的類型和精細(xì)度。采樣時(shí)間越短，即在單位時(shí)間內(nèi)進(jìn)行的采樣數(shù)量越大，則測(cè)量越精細(xì)。最小采樣ts由以下等式給出ts＝1/f幀其中f幀是CCD傳感器的幀頻，即讀取傳感器單元的頻率。采樣時(shí)間彼此可以相等，也可以不相等。幀頻可以是常數(shù)。然而，還可以例如利用位置編碼器提供的信號(hào)，從外部觸發(fā)對(duì)傳感器的讀取。f幀不再是常數(shù)，并且在位置編碼器處于預(yù)定位置時(shí)讀取傳感器。這樣，能夠使光點(diǎn)測(cè)量對(duì)于模塊的移動(dòng)速度不敏感。
通常，光點(diǎn)具有高斯型強(qiáng)度分布，使得在連續(xù)的采樣時(shí)間內(nèi)測(cè)量不同的能量級(jí)別，該能量級(jí)別可以稱作灰度值GV。在采樣時(shí)間內(nèi)測(cè)得的強(qiáng)度Ist由以下等式給出Ist＝GV/ts并且光點(diǎn)的平均強(qiáng)度Isp由以下等式給出Isp＝∑GV/n由此這一求和超過n，即在相關(guān)傳感器單元上存在光點(diǎn)過程中或者在由圖12所示的此光點(diǎn)所生成的脈沖之一的過程中采樣的數(shù)量。
圖12表示了與光點(diǎn)強(qiáng)度測(cè)量相關(guān)的參數(shù)。在該圖中，Sa表示樣本。圖12不需要進(jìn)一步說明。
因?yàn)槔脠D6-12所示的狹縫結(jié)構(gòu)，沿著兩個(gè)相互垂直的方向兩次測(cè)量曝光光點(diǎn)的直徑，所以該結(jié)構(gòu)允許檢測(cè)光點(diǎn)形狀的偏差。
也可以利用圖5a所示的狹縫對(duì)，由此就利用沿著Y方向延伸的每對(duì)中的一個(gè)狹縫以及與該方向成45°延伸的另一狹縫，來進(jìn)行上述測(cè)量。
當(dāng)用于上文中所述的光刻設(shè)備中時(shí)，該設(shè)備也稱作無掩模光刻設(shè)備，本發(fā)明不僅可以準(zhǔn)確確定光點(diǎn)參數(shù)的數(shù)量和光點(diǎn)的位置，也可以提供如下優(yōu)點(diǎn)監(jiān)控制造光點(diǎn)，即用于在抗蝕劑層中寫入的光點(diǎn)，以及利用制造輻射，從而不需要波長(zhǎng)校正。
本發(fā)明也能夠用于另一種無掩模光刻設(shè)備中。該設(shè)備包括投影系統(tǒng)，例如投影透鏡系統(tǒng)，或者在使用深UV(DUV)輻射或者超UV(EUV)曝光輻射的情況下，該投影系統(tǒng)例如反射鏡投影系統(tǒng)。該投影系統(tǒng)將光閥陣列成像到透鏡陣列上，由此每個(gè)光閥與相應(yīng)透鏡共軛。與在圖1設(shè)備的夾層結(jié)構(gòu)中所允許的設(shè)計(jì)相比，使用投影系統(tǒng)可以允許更自由的設(shè)計(jì)。
圖13表示了這種具有投影透鏡的設(shè)備，該設(shè)備可以包括多個(gè)透鏡元件。圖13的右部表示了照明系統(tǒng)230，其也可以用在圖1的設(shè)備中。該照明系統(tǒng)包括輻射源，例如汞燈10和反射器12，該輻射源可以具有半球形形狀。可以相對(duì)于燈設(shè)置反射器，使得不會(huì)出現(xiàn)照明光束的中央遮擋。激光器可以取代燈10和反射器12。來自輻射源10、12的光束入射到波長(zhǎng)選擇反射器或者分色鏡232上，其僅反射具有需要的波長(zhǎng)的光束成分，例如UV或者DUV輻射，并且去除其它波長(zhǎng)的輻射，例如IR或者可見輻射。如果輻射源為激光器，則不需要選擇性的反射器，并且能夠?qū)⒅行苑瓷淦髟O(shè)置在反射器232的位置，或者可以把激光器設(shè)置成符合光路的其余部分。第一會(huì)聚透鏡系統(tǒng)(該透鏡系統(tǒng)例如包括分別設(shè)置在反射器232之前和之后的第一會(huì)聚透鏡234和第二會(huì)聚透鏡236)將照明光束14會(huì)聚到輻射光閘240上。該光閘設(shè)有光圈242。該光圈的形狀確定了在抗蝕劑層6中形成的光點(diǎn)的形狀，并且因此該光圈構(gòu)成了上文中提到的光點(diǎn)成形孔徑。第二會(huì)聚系統(tǒng)例如包括會(huì)聚透鏡244、246，其將經(jīng)過光圈242的輻射集中到投影系統(tǒng)250的光瞳252中或者光圈中，即其將光圈242成像到投影透鏡250的光瞳平面中。通過會(huì)聚透鏡246的光束照射LCD 16，該LCD設(shè)置在該會(huì)聚透鏡與投影透鏡系統(tǒng)250之間。該系統(tǒng)將LCD成像到微透鏡陣列上，或者通常成像到會(huì)聚板40上，使得LCD的每個(gè)光閥(像素)與會(huì)聚板(微透鏡陣列)40的相應(yīng)會(huì)聚元件(微透鏡)共軛。如果光閥打開，則來自該光閥的輻射僅入射到共軛微透鏡上。該微透鏡陣列可以設(shè)置在距離LCD例如600mm的距離處。微透鏡陣列與抗蝕劑層6之間的距離可以是100到300μm大小的量級(jí)。
LCD 16的像素的尺寸可以是20μm，投影透鏡系統(tǒng)250可以將LCD像素結(jié)構(gòu)成像到放大率為5×的微透鏡陣列上。對(duì)于這種成像而言，不需要用于該投影透鏡系統(tǒng)的大數(shù)值孔徑(NA)。為了提高入射到微透鏡陣列上的照明光束的準(zhǔn)直度，可以在該陣列之前設(shè)置準(zhǔn)直透鏡254。投影透鏡系統(tǒng)250和微透鏡一起將光圈開口成像為光點(diǎn)。例如，1mm的光圈開口成像為1μm維度光點(diǎn)。當(dāng)LCD基于改變?nèi)肷漭椛涞钠駪B(tài)工作時(shí)，需要賦予輻射所需的初始偏振態(tài)的偏振器。還需要將偏振的變化轉(zhuǎn)變?yōu)閺?qiáng)度變化的偏振分析器。該偏振器和分析器分別由附圖標(biāo)記246和248表示。該偏振器和分析器適于照明光束的波長(zhǎng)。盡管圖1中未示出，但是偏振器和分析器也存在于根據(jù)該圖所示的設(shè)備中。
因?yàn)樵诰哂型队巴哥R系統(tǒng)的設(shè)備中，來自LCD像素的輻射聚焦到相關(guān)微透鏡上，所以實(shí)際上在這種設(shè)備中將不會(huì)出現(xiàn)串?dāng)_。利用投影透鏡，能夠使光閥陣列的周期適于微透鏡陣列的周期。此外，利用投影透鏡可以提供將厚襯底用于會(huì)聚板的可能性，使得微透鏡陣列更穩(wěn)固。用于具有LCD光閥陣列的設(shè)備中的偏振器和分析器吸收輻射并生熱。如果該偏振器和分析器被設(shè)置成接近LCD(通常是這種情況)，那么這會(huì)造成熱效應(yīng)。其中投影透鏡設(shè)置在LCD與成像元件之間的設(shè)備可以將偏振器228設(shè)置成遠(yuǎn)離LCD。這樣就高度防止了熱效應(yīng)的發(fā)生。如圖13所示，也可以將分析器248設(shè)置在距離LCD 16一定距離處。此外，圖13的設(shè)計(jì)可以獨(dú)立冷卻LCD。LCD光閥陣列可以包括聚合物材料制成的例如4μm的小球形式的間隔物。這種球體會(huì)造成光學(xué)干擾。在具有投影透鏡系統(tǒng)的設(shè)備中，間隔物的效果降低，這是因?yàn)榫哂休^小NA的投影透鏡系統(tǒng)起到用于高頻干擾的空間濾光器的作用。
當(dāng)使用投影透鏡系統(tǒng)時(shí)，利用反射陣列取代透射光閥陣列變得容易，該反射陣列例如反射LCD或者數(shù)字反射鏡器件(DMD)。其中利用了DMD的設(shè)備應(yīng)當(dāng)設(shè)有空間濾光裝置。這些裝置應(yīng)當(dāng)確保僅僅是具有預(yù)定方向的輻射(即，由具有預(yù)定定向的反射鏡反射的輻射)到達(dá)微透鏡陣列40和抗蝕劑層。投影透鏡系統(tǒng)提供了這種濾光功能。
圖13的設(shè)備僅為具有投影透鏡的設(shè)備的一個(gè)實(shí)例?？梢詫?duì)圖13設(shè)備做出許多修改。
因?yàn)楸景l(fā)明用于檢測(cè)曝光光點(diǎn)的存在或者缺失(由于灰塵、光閥故障等造成)，并且確定其位置并且監(jiān)控其參數(shù)的方法非?？欤阅軌蛟谝r底的每次曝光之前實(shí)施該方法。根據(jù)情況，還能夠更不頻繁地實(shí)施該方法，例如在開始處理一批襯底時(shí)或者在工作日開始時(shí)實(shí)施。因此，該方法形成了用于在襯底的至少一個(gè)處理層中制造具有器件特征的器件的光刻印刷過程中的第一步。應(yīng)用該方法使得該印刷過程對(duì)于溫度漂移不敏感。此外，該方法可以對(duì)整個(gè)光學(xué)印刷系統(tǒng)進(jìn)行整體控制。
在處理層頂部的抗蝕劑層中已經(jīng)印刷了需要的圖像之后，從該處理層中所印刷圖像描繪的區(qū)域去除材料，或者向該區(qū)域添加材料。對(duì)所有處理層重復(fù)這些成像和材料去除或添加處理步驟，直到完成了整個(gè)器件為止。在將要在不同高度形成子器件并且利用多高度襯底的那些情況下，能夠以成像元件與抗蝕劑層之間的不同距離使與子器件相關(guān)的子圖像圖案成像。
本發(fā)明能夠用于印刷顯示器件(例如LCD、等離子顯示板和Polyled顯示器)、印刷電路板(PCB)和微多功能系統(tǒng)(MOEMS)的圖案，并由此來制造它們。
本發(fā)明還能夠用于無掩模光刻設(shè)備中，其中會(huì)聚元件包括取代微透鏡的衍射元件。本發(fā)明不僅能夠用于光刻接近式印刷設(shè)備中，還能夠用于其它種類的成像設(shè)備中，例如打印設(shè)備或者復(fù)印設(shè)備。
圖14表示了打印機(jī)260的實(shí)施例，其包括光閥陣列以及相應(yīng)的會(huì)聚元件陣列。該打印機(jī)包括輻射敏感材料層262，其起到圖像載體的作用。利用沿著箭頭268的方向旋轉(zhuǎn)的兩個(gè)鼓264和266傳送該層262。在到達(dá)曝光單元270之前，充電器272使該輻射敏感材料均勻帶電。曝光臺(tái)270在材料262中形成靜電潛像。在顯影器274中將該潛像轉(zhuǎn)變?yōu)檎{(diào)色劑圖像，其中所提供的調(diào)色劑顆粒選擇性地附著到材料262上。在轉(zhuǎn)印單元276中，將材料262中的調(diào)色劑圖像轉(zhuǎn)印到轉(zhuǎn)印紙278上，鼓280傳送該轉(zhuǎn)印紙。在印刷過程開始時(shí)，利用上文中描述的用于光刻設(shè)備的方法和檢測(cè)模塊，能夠監(jiān)控曝光臺(tái)提供的曝光光點(diǎn)，并且確定其位置。
通常，最有效的是檢測(cè)模塊沿著垂直于掃描方向的方向移動(dòng)，該方向即在抗蝕劑層曝光過程中抗蝕劑層相對(duì)于會(huì)聚元件陣列和光閥陣列移動(dòng)的方向。這樣允許同時(shí)監(jiān)控光點(diǎn)并處理襯底，即在該設(shè)備中將抗蝕劑層饋送給襯底。能夠?qū)⒃摫O(jiān)控過程中獲得的關(guān)于光點(diǎn)位置的信息與查找表中的數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，并且能夠使用這種比較的結(jié)果來修改該寫入過程和設(shè)備。強(qiáng)度測(cè)量提供了關(guān)于不應(yīng)使用哪個(gè)或哪些光點(diǎn)以及哪個(gè)或哪些光點(diǎn)應(yīng)當(dāng)取代不可用的光點(diǎn)的信息。
權(quán)利要求
1.一種用于在輻射敏感層中形成光學(xué)圖像的設(shè)備，該設(shè)備包括-用于提供曝光輻射光束的輻射源；-用于將輻射敏感層相對(duì)于輻射光束定位的定位裝置；-可單獨(dú)控制的光閥陣列，設(shè)置在輻射源與輻射敏感層的位置之間，以及-二維會(huì)聚元件陣列，設(shè)置在光閥陣列與襯底支架之間的會(huì)聚盤上，使得每個(gè)會(huì)聚元件對(duì)應(yīng)于一個(gè)不同的光閥，并且用于將來自相應(yīng)光閥的曝光光束輻射會(huì)聚為輻射敏感層中的光點(diǎn)區(qū)域，其特征在于監(jiān)控裝置，用于單獨(dú)監(jiān)控由會(huì)聚元件形成的光點(diǎn)和/或確定這些光點(diǎn)相對(duì)于輻射敏感層的位置，該裝置設(shè)置在會(huì)聚元件陣列的下游，并且利用曝光光束輻射。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其特征在于該監(jiān)控裝置包括可移動(dòng)模塊，其設(shè)有包括狹縫陣列的狹縫板以及相對(duì)應(yīng)的與狹縫對(duì)準(zhǔn)的輻射檢測(cè)器陣列。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的設(shè)備，其特征在于該狹縫板包括第一串狹縫和第二串狹縫，由此該第一串狹縫和第二串狹縫相對(duì)于檢測(cè)模塊移動(dòng)方向沿著不同方向延伸。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的設(shè)備，其特征在于第一串狹縫和第二串狹縫分別沿著與所述移動(dòng)方向成第一銳角的方向和成第二銳角的方向延伸，該第二銳角與第一銳角相反。
5.根據(jù)權(quán)利要求2、3或4所述的設(shè)備，其特征在于該檢測(cè)模塊包括至少一個(gè)X位置編碼器和至少一個(gè)Y位置編碼器，并且該會(huì)聚板設(shè)有至少一個(gè)X跟蹤配置和至少一個(gè)Y跟蹤配置。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的設(shè)備，其特征在于該檢測(cè)模塊包括兩個(gè)X位置編碼器和兩個(gè)Y位置編碼器，并且該會(huì)聚板設(shè)有兩個(gè)X跟蹤結(jié)構(gòu)和兩個(gè)Y跟蹤結(jié)構(gòu)。
7.根據(jù)權(quán)利要求4或5所述的設(shè)備，其特征在于該會(huì)聚板包括多個(gè)對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記，以與襯底上的相應(yīng)對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記協(xié)同操作。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的設(shè)備，其特征在于該對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記被設(shè)置成接近跟蹤配置。
9.根據(jù)權(quán)利要求1-8中任一項(xiàng)所述的設(shè)備，其特征在于該會(huì)聚元件是衍射元件。
10.根據(jù)權(quán)利要求1-8中任一項(xiàng)所述的設(shè)備，其特征在于該會(huì)聚元件是折射透鏡。
11.根據(jù)權(quán)利要求1-10中任一項(xiàng)所述的設(shè)備，其特征在于該會(huì)聚元件陣列面對(duì)光閥陣列，而不存在中間成像元件。
12.根據(jù)權(quán)利要求1-10中任一項(xiàng)所述的設(shè)備，其特征在于光學(xué)投影系統(tǒng)設(shè)置在光閥陣列與會(huì)聚元件陣列之間。
13.根據(jù)權(quán)利要求1-12中任一項(xiàng)所述的設(shè)備，形成用于在襯底的至少一層中生成器件的光刻工具，其特征在于輻射敏感層是位于所要配置的襯底層頂部的抗蝕劑層，該圖像對(duì)應(yīng)于在所述襯底層中所要配置的器件特征的圖案，并且該定位設(shè)備是襯底臺(tái)支撐的襯底支架。
14.根據(jù)權(quán)利要求1-12中任一項(xiàng)所述的設(shè)備，用于在紙張上印刷數(shù)據(jù)，其特征在于輻射敏感層是靜電輻射敏感材料層，并且該定位裝置是用于使所述層相對(duì)于光閥陣列和會(huì)聚元件陣列移動(dòng)并且將所述層保持在該陣列的像場(chǎng)位置的裝置。
15.一種在輻射敏感層中形成光學(xué)圖像的方法，該方法包括以下步驟-提供用于生成輻射光束的輻射源；-提供輻射敏感層；-將單獨(dú)受控的光閥陣列定位在輻射源與輻射敏感層之間；-將二維輻射會(huì)聚元件陣列定位在光閥陣列與輻射敏感層之間，使得這些元件中的每一個(gè)對(duì)應(yīng)于不同的一個(gè)光閥，并且用于將來自相應(yīng)光閥的輻射會(huì)聚為輻射敏感層中的光點(diǎn)；-通過相對(duì)于彼此掃描所述層區(qū)域與相關(guān)的光閥/會(huì)聚元件對(duì)來同時(shí)在輻射敏感層區(qū)域中寫入圖像部分，以及根據(jù)要用光閥寫入的圖像部分在打開狀態(tài)與關(guān)閉狀態(tài)之間切換每個(gè)光閥，其特征在于在將圖像寫入輻射敏感層之前，打開所有光閥，并且實(shí)施控制過程來確定單獨(dú)的光點(diǎn)的參數(shù)和這些光點(diǎn)相對(duì)于輻射敏感層的位置。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，其特征在于該控制過程包括相對(duì)于彼此掃描光點(diǎn)陣列與測(cè)量模塊的步驟，該測(cè)量模塊包括狹縫陣列和相應(yīng)的輻射檢測(cè)器陣列。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法，其特征在于該控制過程包括通過測(cè)量包含在測(cè)量模塊中的線性編碼器相對(duì)于會(huì)聚板中的跟蹤配置的位置來確定該模塊相對(duì)于透鏡陣列的位置的步驟。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的方法，其特征在于該控制過程包括通過測(cè)量包含在會(huì)聚板中的對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記相對(duì)于襯底中的相應(yīng)對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記的位置來確定光點(diǎn)相對(duì)于輻射敏感層的位置的步驟。
19.根據(jù)權(quán)利要求15-18中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于所述掃描使每個(gè)光點(diǎn)掃描其自身相關(guān)的層區(qū)域，該區(qū)域的維度對(duì)應(yīng)于由會(huì)聚元件陣列形成的光點(diǎn)矩陣的間距。
20.根據(jù)權(quán)利要求15-18中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于沿著與矩陣中光點(diǎn)線的方向成小角度的方向相對(duì)于彼此掃描光點(diǎn)矩陣與輻射敏感層，并且在基本上大于矩陣間距的長(zhǎng)度上實(shí)施掃描。
21.根據(jù)權(quán)利要求15-20中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于在連續(xù)的子照明之間，相對(duì)于彼此使輻射敏感層與該陣列在一距離上位移，該距離至多等于輻射敏感層中形成的光點(diǎn)尺寸。
22.根據(jù)權(quán)利要求15-21中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于光點(diǎn)在圖像特征邊緣處的強(qiáng)度適于該特征邊緣與相鄰特征之間的距離。
23.根據(jù)權(quán)利要求15-22中任一項(xiàng)所述的方法，形成了用于在襯底的至少一層中生成器件的光刻過程的一部分，其特征在于輻射敏感層是設(shè)置在所要配置的襯底層上的抗蝕劑層，并且該圖像對(duì)應(yīng)于該襯底層中所要配置的器件特征的圖案。
24.根據(jù)權(quán)利要求23所述的方法，其特征在于將圖像分成子圖像，每個(gè)子圖像屬于所要生成的器件的不同高度，并且在形成不同子圖像的過程中，將抗蝕劑層表面設(shè)置在距離折射透鏡陣列的不同距離處。
25.根據(jù)權(quán)利要求15-22中任一項(xiàng)所述的方法，形成用于印刷紙張的過程一部分，其特征在于輻射敏感層是靜電材料層。
26.一種用于在襯底的至少一層中制造器件的方法，該方法包括以下步驟-在襯底層上提供的輻射敏感層中形成圖像，該圖像包括對(duì)應(yīng)于該襯底層中所要配置的器件特征的特征，并且從襯底層的區(qū)域去除材料，或者向該區(qū)域添加材料，該區(qū)域被在抗蝕劑層中形成的圖像所描繪，其特征在于該圖像通過如權(quán)利要求15-22中任一項(xiàng)所述的方法形成。
全文摘要
在用于在輻射敏感層(6)中形成圖像并且包括光閥(18－22)的陣列(16)和相應(yīng)的會(huì)聚元件(46)的陣列(40)的設(shè)備中，利用檢測(cè)模塊監(jiān)控這些陣列形成的輻射光點(diǎn)(204)的位置并且確定其位置，該檢測(cè)模塊設(shè)置在光點(diǎn)平面之下。該模塊被提供了具有狹縫對(duì)(186、188)的狹縫板(182)，還設(shè)有位置編碼器(190、192、194、196)，并且支撐會(huì)聚元件的板設(shè)有跟蹤配置(171、173、175、177)和對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記(198)。
文檔編號(hào)G03F7/20GK1871552SQ200480031597
公開日2006年11月29日 申請(qǐng)日期2004年10月20日 優(yōu)先權(quán)日2003年10月27日
發(fā)明者R·A·M·蒂默曼斯, J·H·A·范德里德特 申請(qǐng)人:皇家飛利浦電子股份有限公司