專利名稱：用于動態(tài)數(shù)字光刻的實時圖像尺寸調(diào)整的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般地涉及光刻，更具體地說，本發(fā)明涉及動態(tài)光刻系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
光刻是將圖樣或圖像轉(zhuǎn)移到襯底上的方法。光刻的一些工業(yè)應(yīng)用包括產(chǎn)品制造，所述產(chǎn)品例如平板顯示器、集成電路(IC)、IC封裝、平面光波回路(光子學(xué))、印刷線路板、柔性電路/顯示器和晶片凸起(waferbumping)。在其最簡單的形式中，光刻系統(tǒng)是通過使光穿過置于襯底上方的掩模或工具而工作的，所述襯底具有例如光刻膠層的光敏表面。通常，掩模由表面上刻有固定不透明圖樣的透明材料形成。由于襯底表面的光敏性，當(dāng)與掩模接觸并對光暴露時，掩模上所刻的圖樣就被轉(zhuǎn)移到襯底表面上。
多數(shù)光刻系統(tǒng)要求對工藝條件進行嚴(yán)格控制，因為溫度和濕度的變化可能改變各種表面的形狀或尺寸。當(dāng)將要通過光刻轉(zhuǎn)移到襯底表面上的特征尺寸較大時，襯底表面或掩模中的微小變形可以用各種對準(zhǔn)技術(shù)來解決。但是，隨著技術(shù)的進步和特征的尺寸已經(jīng)減小到0.5微米以及更小，傳統(tǒng)的對準(zhǔn)技術(shù)已經(jīng)不足以對襯底或掩模自身的尺寸改變進行補償。另外，傳統(tǒng)的直接接觸光刻系統(tǒng)不能在無需產(chǎn)生新掩模的情況下對圖像尺寸進行校正，而產(chǎn)生新掩模是昂貴且耗時的工藝。此外，即使是更先進的用投影光學(xué)器件使掩模與襯底分離的非接觸光刻系統(tǒng)也不能對所有類型的變形進行校正。例如，盡管使用附加的透鏡可以以光學(xué)方式實現(xiàn)簡單的全局調(diào)整，但傳統(tǒng)的非接觸光刻系統(tǒng)不能補償表面的局部變形或者光學(xué)系統(tǒng)自身的變形。
最近已經(jīng)開發(fā)了動態(tài)光刻系統(tǒng)，其不需要使用物理掩模就可以將圖樣轉(zhuǎn)移到襯底表面上。動態(tài)光刻系統(tǒng)一般使用空間光調(diào)制器(SLM)來限定成像到襯底表面上的圖樣。SLM是包括可以單獨控制的光調(diào)制元件的電控器件，所述光調(diào)制元件響應(yīng)于電信號而限定圖像的象素。通常，對于0.5微米或更小的特征尺寸，在SLM中有幾千萬個光調(diào)制元件，每個光調(diào)制元件小于4平方微米。
但是，每個光調(diào)制元件位于SLM上的固定位置處，并且每個光調(diào)制元件只能處于兩種象素狀態(tài)之一全開或全閉。這樣，為了對轉(zhuǎn)移到表面上的圖像進行尺寸調(diào)整以補償光學(xué)變形或表面變形，就必須修改SLM中載入的象素數(shù)據(jù)。例如，為了使圖像拉伸或收縮，可以將圖像中的整行或整列象素復(fù)制或刪除并提供到光調(diào)制元件的陣列上。遺憾的是，復(fù)制或刪除象素產(chǎn)生的平均誤差是1/4個象素，峰值誤差是1/2個象素。另外，線寬可能改變高達±50％，并且在每個復(fù)制/刪除的點處，對角線可能受到“鋸齒”的不利影響。代替復(fù)制/刪除可以實時重新計算圖樣并將重新計算的圖樣提供到光調(diào)制元件陣列上以形成調(diào)整尺寸的圖像。但是，計算圖像涉及到許多因素，包括光學(xué)系統(tǒng)帶寬、光刻膠的非線性度以及鄰近的特征，這使實時計算困難且昂貴。另外，由于動態(tài)光刻系統(tǒng)中所需的高數(shù)據(jù)率(相當(dāng)于每秒鐘2000個膝上型電腦屏幕的數(shù)據(jù))，對每次圖像轉(zhuǎn)移都重新計算圖樣/圖像是不切實際的。因此，需要一種能夠?qū)崟r調(diào)整圖像尺寸的動態(tài)光刻系統(tǒng)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的實施例提供了用于實時地對圖樣進行尺寸調(diào)整的一種動態(tài)光刻系統(tǒng)和方法，用于動態(tài)地通過光刻將尺寸調(diào)整的圖樣的圖像轉(zhuǎn)移到表面上。產(chǎn)生圖樣的兩個或更多空間偏移的投影圖，每個投影圖包括表示圖樣的象素數(shù)據(jù)。圖樣在投影圖之間具有空間偏移。選擇兩個或更多空間偏移的投影圖的一部分對圖樣進行尺寸調(diào)整并通過光刻將尺寸調(diào)整的圖樣的圖像轉(zhuǎn)移到表面上。
動態(tài)光刻系統(tǒng)包括空間光調(diào)制器和圖像處理系統(tǒng)，所述空間光調(diào)制器具有用于通過光刻將圖像轉(zhuǎn)移到表面上的光調(diào)制元件，所述圖像處理系統(tǒng)可操作來產(chǎn)生并存儲圖樣的兩個或更多空間偏移的投影圖。圖像處理系統(tǒng)還可操作來將象素數(shù)據(jù)載入空間光調(diào)制器，所述象素數(shù)據(jù)相應(yīng)于圖樣的兩個或更多空間偏移的投影圖的被選擇部分。在一種實施例中，根據(jù)表面的變形選擇兩個或多個空間偏移的投影圖的不同部分。在另一種實施例中，根據(jù)動態(tài)光刻系統(tǒng)中光學(xué)器件的變形選擇兩個或多個空間偏移的投影圖的不同部分。
通過產(chǎn)生和存儲圖樣的空間偏移的投影圖，可以通過簡單地選擇并載入部分空間偏移的投影圖以補償表面和/或光學(xué)器件的變形來實現(xiàn)圖像的尺寸調(diào)整。不需要對圖像進行實時的計算，因此降低了消耗并增加了產(chǎn)出速度。除了上述討論的之外，本發(fā)明還提供了具有其他特征和優(yōu)點的實施例。根據(jù)下面的說明并參考附圖，可以理解這些特征和優(yōu)點。


所公開的發(fā)明將參考附圖進行說明，附圖示出了本發(fā)明的示例性實施例，并通過引用而結(jié)合于本說明書中，其中圖1圖示了根據(jù)本發(fā)明實施例的動態(tài)光刻系統(tǒng)，其用空間光調(diào)制器將圖像通過光刻轉(zhuǎn)移到襯底上；圖2A是使用液晶光調(diào)制元件的空間光調(diào)制器的分解視圖；圖2B是圖2A的液晶光調(diào)制元件的剖視圖；圖3A和3B圖示了具有不同尺寸的圖樣在光調(diào)制元件陣列上的兩個投影圖；
圖4A-4D圖示了根據(jù)本發(fā)明的實施例，圖樣在光調(diào)制元件陣列上的空間偏移的投影圖；圖5是根據(jù)本發(fā)明實施例用圖4A-4D中兩個空間偏移的投影圖的一部分產(chǎn)生尺寸調(diào)整的圖樣的示意圖；圖6是根據(jù)本發(fā)明實施例的圖1的動態(tài)光刻系統(tǒng)包括照相機的一部分的示意圖，所述照相機用于測量襯底表面的變形；圖7A是示例性圖像處理系統(tǒng)的框圖，該系統(tǒng)用于產(chǎn)生和存儲空間偏移的投影圖并控制圖1的動態(tài)光刻系統(tǒng)；圖7B是示例性處理單元的示意圖，該單元用于選擇圖像的空間偏移的投影圖的部分以產(chǎn)生尺寸調(diào)整的圖樣的投影圖；圖8圖示了將圖像的子圖像轉(zhuǎn)移到襯底表面上的時序；圖9A和9B圖示了根據(jù)本發(fā)明實施例的圖像尺寸調(diào)整技術(shù)的一種示例；圖10圖示了根據(jù)本發(fā)明實施例的圖像尺寸調(diào)整技術(shù)的另一種示例；圖11圖示了根據(jù)本發(fā)明的實施例，使用圖10的圖像尺寸調(diào)整技術(shù)將圖像的尺寸調(diào)整的子圖像轉(zhuǎn)移到襯底表面上的時序；圖12是圖示了根據(jù)本發(fā)明實施例用于實時地對圖像進行尺寸調(diào)整以動態(tài)地通過光刻將尺寸調(diào)整的圖樣的圖像轉(zhuǎn)移到表面上的示例性過程的流程圖；圖13是圖示了根據(jù)本發(fā)明的實施例用于實時地根據(jù)變形對圖樣進行尺寸調(diào)整的示例性過程的流程圖；圖14是圖示了根據(jù)本發(fā)明實施例用于使用失調(diào)閾值將來自圖像的兩個或更多空間偏移的投影圖的數(shù)據(jù)載入空間光調(diào)制器的示例性過程的流程圖；并且圖15是數(shù)據(jù)交叉技術(shù)的示意圖，該技術(shù)存儲用于圖像的每個空間偏移投影圖的象素數(shù)據(jù)。
具體實施例方式
圖1圖示了根據(jù)本發(fā)明實施例的通過光刻將圖像轉(zhuǎn)移到襯底150的動態(tài)光刻系統(tǒng)100。光刻系統(tǒng)100包括可操作來輸出光104的光源102。光源102可以是如準(zhǔn)分子激光器之類的激光器，或本領(lǐng)域已知的其他非激光光源。光源102光學(xué)耦合到光束成形光學(xué)器件106。光束成形光學(xué)器件106的輸出是被導(dǎo)向空間光調(diào)制器110的光108?？臻g光調(diào)制器110包括可操作來對光108進行選擇性轉(zhuǎn)移的光調(diào)制元件(未示出)。下文中結(jié)合圖2A和2B對光調(diào)制元件進行更詳細的說明。在一種實施例中，光調(diào)制元件是液晶元件。但是應(yīng)當(dāng)明白，在其他實施例中，光調(diào)制元件是可以通過反射、透射或其他方式對光進行選擇性轉(zhuǎn)移的微反射鏡或其他類型的光學(xué)器件。
空間光調(diào)制器110的輸出包括沒有光的暗區(qū)域和由多個光束112a-112n(共同組成112)組成的亮區(qū)域，這些區(qū)域由選定的光調(diào)制元件轉(zhuǎn)移以形成包含了圖樣的至少部分圖像。光束112被導(dǎo)向投影光學(xué)器件114，所述光學(xué)器件114被光學(xué)地對準(zhǔn)為將光束112導(dǎo)向襯底150上。例如光刻膠層的光敏層(未示出)位于襯底150的表面上。光敏層響應(yīng)于光束112進行反應(yīng)，在襯底150的表面上產(chǎn)生圖樣。實際上，空間光調(diào)制器110的作用相當(dāng)于動態(tài)掩模，所述動態(tài)掩模形成成像到襯底光敏層上的圖樣。
在一種實施例中，襯底150安裝在掃描工作臺120上，以使襯底150相對于空間光調(diào)制器110在任意方向上移動。掃描工作臺120可以是例如高精度掃描工作臺。在另一種實施例中，襯底150保持不動，光學(xué)器件和/或光束112相對于襯底150運動。在任何一種結(jié)構(gòu)中，襯底150與空間光調(diào)制器110中的一個相對于另一個運動以將圖像轉(zhuǎn)移到襯底150上。
圖2A和2B圖示了SLM 110的示例，其具有限定圖像象素的液晶(LC)光調(diào)制元件210。圖2A和2B中的SLM是包括獨立的LC光調(diào)制元件210的硅上液晶(LCOS)SLM 110，所述LC光調(diào)制元件210選擇性地反射特定偏振態(tài)的光以將圖樣的圖像轉(zhuǎn)移到襯底上。圖2A是LCOSSLM的一部分的分解視圖，圖2B是LCOS SLM 110的LC光調(diào)制元件210的剖視圖。由圖2A可見，LCOS SLM 110包括襯底200，象素電極215位于所述襯底200上。象素電極215可以布置為行和列的陣列或者非正交的布局。在襯底200中，每個象素電極215下面設(shè)有象素驅(qū)動電路250，所述象素驅(qū)動電路250被連接以驅(qū)動上覆的象素電極215。襯底200上方設(shè)置有透明玻璃230，其涂有例如銦錫氧化物(ITO)的透明導(dǎo)電材料層235。ITO層235是LCOS SLM 110的公共電極。襯底200和玻璃230之間密封有液晶材料層220，所述液晶材料響應(yīng)于公共電極235與象素電極215之間建立的電場而發(fā)生反應(yīng)。
因此，如圖2B所示，象素電極215與液晶材料220、公共電極235、象素驅(qū)動電路250和偏振器260相結(jié)合形成限定圖像象素的各個獨立的光調(diào)制元件210。取決于施加到象素電極215與公共電極235之間的電壓，液晶材料220在每個光調(diào)制元件210處發(fā)生反應(yīng)以使輸入光的偏振態(tài)改變或不改變。光調(diào)制元件210與SLM 110的偏振器260相結(jié)合使特定偏振態(tài)的光可以反射到或不反射到圖1的襯底150上。如本領(lǐng)域所知，應(yīng)當(dāng)明白偏振器260包括一個或多個偏振器。
盡管圖2A和2B中只圖示了幾個光調(diào)制元件210，但每個LCOS SLM110通常在不超過幾平方厘米的SLM 110面積上包括幾千萬個光調(diào)制元件210。例如，在一種實施例中，LCOS SLM 110包括光調(diào)制元件210的16,384列乘以606行的矩陣，每個光調(diào)制元件210小于4平方微米。但是，每個光調(diào)制元件210位于SLM 110上的固定位置，并且每個光調(diào)制元件210只能處于兩種象素狀態(tài)之一全開或全閉。因此，當(dāng)調(diào)整圖像尺寸時，必須考慮SLM 110的象素式結(jié)構(gòu)。
例如，參考圖3A和3B，示出了兩個不同尺寸的圖樣310a和310b，其映射到SLM 110中光調(diào)制元件210的陣列350上以形成投影圖300a和300b。示出的圖樣310b比圖樣310a寬約5％。為了實現(xiàn)投影圖300a與300b之間5％的拉伸，圖樣310a自身被拉伸5％以形成圖樣310b，并且圖樣310b被空間映射到陣列350上。根據(jù)映射來選擇陣列350中的每個單獨光調(diào)制元件210的象素狀態(tài)(開或閉)，以將圖樣310b映射到陣列350上。例如在圖3B中，對于1/2以上光調(diào)制元件面積被圖樣310b覆蓋的光調(diào)制元件210，象素狀態(tài)選擇為開。否則，光調(diào)制元件210的象素狀態(tài)就選擇為閉。表示對于每個光調(diào)制元件210所選擇的象素狀態(tài)的象素數(shù)據(jù)被存儲并載入空間光調(diào)制器以轉(zhuǎn)移圖樣310b的圖像。由于光調(diào)制元件210的尺寸在SLM中是固定的，所以在每次圖像轉(zhuǎn)移之前，可能需要通過調(diào)整圖樣尺寸并將尺寸調(diào)整的圖樣映射到陣列上以對每個投影圖300a和300b分別進行計算。
為了克服SLM中固定的光調(diào)制元件尺寸對圖樣尺寸調(diào)整的限制，根據(jù)本發(fā)明的實施例，產(chǎn)生并存儲圖樣的兩個或更多空間偏移的投影圖。空間偏移的投影圖是映射到空間光調(diào)制器陣列上的圖樣的投影圖，該圖樣相對于陣列的位置在空間上彼此有偏移。根據(jù)空間偏移的投影圖，可以通過選擇空間偏移的投影圖中為尺寸調(diào)整的圖樣提供了最佳對準(zhǔn)的部分而對圖樣進行尺寸調(diào)整。例如，在圖4A-4D中，根據(jù)本發(fā)明的實施例，示出了圖樣410的四個示例性空間偏移投影圖400a-400d，其映射到空間光調(diào)制器110中的陣列350上。在每個空間偏移的投影圖400a-400d中，圖樣410在(X，Y)、(X+1/2，Y)、(X，Y+1/2)、(X+1/2，Y+1/2)的位置對準(zhǔn)中有1/2個光調(diào)制元件尺寸的偏移。在圖4A-4D中，位置對準(zhǔn)是(0，0)、(+1/2，0)、(0，+1/2)和(+1/2，+1/2)。每個空間偏移的投影圖400a-400d是通過將圖樣410以各自的位置對準(zhǔn)映射到陣列350上并對最好地表示了圖樣410的光調(diào)制元件210進行識別而產(chǎn)生的。對應(yīng)于空間偏移的投影圖400a-400d的象素數(shù)據(jù)被存儲并用于對將要投影到襯底上的圖樣進行尺寸調(diào)整。應(yīng)當(dāng)明白，空間偏移的投影圖400a-d的數(shù)目和投影圖400a-d之間的圖樣偏移是根據(jù)應(yīng)用場合而變化的。
圖5圖示了根據(jù)本發(fā)明的實施例，映射到SLM的陣列350上的尺寸調(diào)整的圖樣510的投影圖500的示例。尺寸調(diào)整的圖樣510是用圖4A-4D中的兩個空間偏移的投影圖400a和400b的一部分形成的。示出的投影圖500被分為三個部分550a-c，每個都對應(yīng)于空間偏移的投影圖400a或400b之一的不同部分。部分550a包括投影圖400a來自圖4A中對應(yīng)區(qū)域的一部分，部分550b包括投影圖400b來自圖4B中對應(yīng)區(qū)域的一部分，部分550c包括投影圖400a來自圖4A中對應(yīng)區(qū)域的一部分。部分550a-c映射到陣列350上，使得每個部分550a-c包括載入到陣列350的光調(diào)制元件210中的象素數(shù)據(jù)，所述光調(diào)制元件210對應(yīng)于投影圖400a和400b中的光調(diào)制元件210。
如圖4A和4B所示，投影圖400b中的圖樣410相對于投影圖400a中的圖樣410在x方向上偏離1/2個光調(diào)制元件。因此，通過組合使用投影圖400a和400b，圖樣410可以在x方向拉伸或收縮。例如，示出的投影圖400b中的圖樣410在x方向上向左移動了。因此，當(dāng)選擇空間上沿x軸位于部分投影圖400b前方的部分投影圖400a時，尺寸調(diào)整的圖樣510相對于所選擇的部分在x方向上收縮了。同樣，當(dāng)選擇空間上位于部分投影圖400b后面的部分投影圖400a時，尺寸調(diào)整的圖樣510相對于所選擇的部分在x方向上拉伸了。
在圖5中，示出的部分投影圖400b選擇為空間上沿x軸位于部分投影圖400a的后面，使尺寸調(diào)整的圖樣510的起始點515從投影圖400a的圖樣410的起始點向左移動1/2個象素。另外，示出的部分投影圖400a選擇為空間上沿x軸位于投影圖400b的后面，使尺寸調(diào)整的圖樣510的末端點520從投影圖400b的圖樣410的末端點向右移動1/2個象素。圖5中對投影圖400a和400b的組合的結(jié)果是尺寸調(diào)整的圖樣510的投影圖500，其在x方向上拉伸了大約5％。應(yīng)當(dāng)明白，每個可用的投影圖被選擇的部分的數(shù)目和尺寸沿x軸和y軸都可以改變以適應(yīng)任何定位、尺寸或其他類型的變形。通過選擇部分空間偏移的投影圖來對圖樣進行尺寸調(diào)整，對于1/2個光調(diào)制元件的偏移，平均誤差僅為1/8個光調(diào)制元件，峰值誤差僅為1/4個光調(diào)制元件。另外，可以對圖樣和圖像進行實時的尺寸調(diào)整以補償襯底表面或光學(xué)器件的變形，同時維持高生產(chǎn)率。
圖6是根據(jù)本發(fā)明的實施例，動態(tài)光刻系統(tǒng)100包括照相機600的部分的示意圖，所述照相機600用于測量襯底表面的變形。變形可能包括例如襯底150中的拉伸、收縮、傾斜或彎曲。示出的空間光調(diào)制器110光學(xué)地耦合到投影光學(xué)器件114，對選擇的光調(diào)制元件反射的光束112進行導(dǎo)向，以在襯底150上形成圖樣的至少部分圖像。投影光學(xué)器件114還被構(gòu)造為將從襯底150反射的光625導(dǎo)向照相機600以測量襯底表面的變形。在一種實施例中，投影光學(xué)器件114包括與照相機600光學(xué)對準(zhǔn)的分束器(未示出)用于將從襯底150反射的光625導(dǎo)向照相機600。在另一種實施例中，投影光學(xué)器件114包括兩個位置較遠的光學(xué)元件，所述光學(xué)元件之一被構(gòu)造為將光束112導(dǎo)向襯底150上，另一個光學(xué)元件被構(gòu)造為將從襯底150反射的光625導(dǎo)向照相機600。
襯底150以例如基準(zhǔn)的一個或多個對準(zhǔn)特征650為標(biāo)記，所述對準(zhǔn)特征650用于確定襯底150表面的變形。在照相機600內(nèi)的圖像傳感器610處接收從襯底150反射的光625，以捕捉襯底150上對準(zhǔn)特征650的圖像。在一種實施例中，改變襯底150對投影光學(xué)器件114的相對位置以使投影光學(xué)器件114與襯底150上的每個對準(zhǔn)特征650光學(xué)對準(zhǔn)，使圖像傳感器610能夠捕捉對準(zhǔn)特征650的圖像序列。在另一種實施例中，照相機600包括相對襯底150位于一個或多個位置處的多個照相機，以同時捕捉襯底150上不同對準(zhǔn)特征650的各個圖像。
圖7A是圖像處理系統(tǒng)700的框圖，所述圖像處理系統(tǒng)700用于產(chǎn)生和存儲空間偏移的投影圖并控制動態(tài)光刻系統(tǒng)100。圖像處理系統(tǒng)700包括處理單元710，所述處理單元710可操作來執(zhí)行軟件715以產(chǎn)生圖樣的兩個或更多空間偏移的投影圖400a...400N，其中所述圖樣將通過光刻轉(zhuǎn)移到圖1的襯底150上。處理單元710可以是任何類型的微處理器、微控制器、可編程邏輯器件、數(shù)字信號處理器或其他處理裝置。處理單元710耦合到存儲空間偏移的投影圖400a...400N的存儲單元740和定時電路750，所述定時電路750產(chǎn)生定時信號755以對動態(tài)光刻系統(tǒng)100的工作臺120、空間光調(diào)制器110、激光器102和照相機600的操作進行控制。
處理單元710還耦合到存儲器單元720和輸入/輸出(I/O)單元730，后者可以是有線的也可以是無線的。I/O單元730被連接以從照相機600接收對準(zhǔn)數(shù)據(jù)725并向處理單元710提供對準(zhǔn)數(shù)據(jù)725以存儲在存儲器單元720中，所述對準(zhǔn)數(shù)據(jù)725表示襯底表面上對準(zhǔn)特征的一個或多個圖像。處理單元710設(shè)置為執(zhí)行軟件715以對襯底中的變形隨著對準(zhǔn)數(shù)據(jù)725的改變進行計算或者對系統(tǒng)的光學(xué)器件變形進行計算，并將與計算出的變形相對應(yīng)的變形數(shù)據(jù)735存儲在存儲器單元720中。處理單元還設(shè)置為執(zhí)行軟件715以選擇存儲的投影圖400a...400N的不同部分來根據(jù)變形數(shù)據(jù)735產(chǎn)生尺寸調(diào)整的圖樣的投影圖500，并將表示尺寸調(diào)整的投影圖500的象素數(shù)據(jù)770通過I/O單元730傳送到空間光調(diào)制器110。顯示器760可選地耦合到圖像處理系統(tǒng)700并可操作來顯示尺寸調(diào)整的投影圖500，所述投影圖500將被傳送到空間光調(diào)制器110以轉(zhuǎn)移到襯底表面上。
圖7B示出處理單元710的結(jié)構(gòu)示例，所述處理單元710用于選擇存儲的空間偏移的投影圖400a-d的多個部分以產(chǎn)生尺寸調(diào)整的投影圖500。示出的每個空間偏移的投影圖400a-d被分成相應(yīng)的部分425a-d。在一種實施例中，每個部分425a-d包括表示光調(diào)制元件的一行或多行和/或一列或多列的象素數(shù)據(jù)。在其他實施例中，每個部分425a-d包括表示任何鄰近結(jié)構(gòu)(例如一批光調(diào)制元件)中一個或多個光調(diào)制元件的象素數(shù)據(jù)。處理單元710訪問空間偏移的投影圖400a-d以從一個或多個空間偏移的投影圖400a-d中選擇部分425a-d，并將來自所選擇的部分425a-d中的象素數(shù)據(jù)輸入尺寸調(diào)整的投影圖500的相應(yīng)部分550a-d。根據(jù)處理單元710計算出的變形信息735，處理單元710選擇不同的部分425a-d。變形信息735識別襯底表面的變形和/或動態(tài)光刻系統(tǒng)的光學(xué)器件中的變形。
在一種實施例中，處理單元710還用失調(diào)閾值780選擇尺寸調(diào)整的投影圖500的部分550a-d。空間偏移的投影圖400a-d隨著變形信息735而不同的部分425a-d相對于襯底表面的對準(zhǔn)是對照作為閾值的失調(diào)閾值780來進行測量的。如果在考慮變形信息時空間偏移的投影圖400a-d的特定部分425a-d相對于襯底表面產(chǎn)生的失調(diào)大于失調(diào)閾值，則不將該特定部分425a-d選擇為包括在尺寸調(diào)整的投影圖500中。例如，如圖4A-4D所示，在每個投影圖400a-d中，特征410在x方向和y方向中任一方向上或者兩個方法上偏移了1/2個光調(diào)制元件。為了產(chǎn)生圖5的尺寸調(diào)整的投影圖500，可以用1/4象素的失調(diào)閾值780對部分550a-c進行選擇。這樣，圖4A的投影圖400a中所選擇的包括在圖5的投影圖550a中的部分隨變形而產(chǎn)生的相對于表面的失調(diào)小于失調(diào)閾值，對于部分550b和550c也同樣。
失調(diào)閾值780可以用任何類型的算法或機構(gòu)來實現(xiàn)。在一種實施例中，失調(diào)閾值780用包含小數(shù)部分和整數(shù)部分的地址加法器來實現(xiàn)。作為示例，失調(diào)閾值可以對應(yīng)于加數(shù)2。如果加數(shù)是精確的2，則無需切換到不同的投影圖。如果加數(shù)大于2，則選擇使圖樣收縮的投影圖，而如果加數(shù)小于2，則選擇使圖樣拉伸的投影圖。用于使存儲的數(shù)字圖像擴大或收縮的地址加法器的一種示例在美國專利No.6,005,988中進行了說明，其通過引用而結(jié)合于此。但是，應(yīng)當(dāng)明白，可以用其他方法選擇投影圖的部分以對圖樣以及該圖樣在表面上對應(yīng)的圖像進行尺寸調(diào)整。
圖8圖示了將圖像轉(zhuǎn)移到襯底150表面上的時序。對于面積不超過幾平方厘米的SLM 110，通常需要多次曝光來對襯底150的整個面積進行成像。每次曝光將圖像的不同子圖像800a-c(共同組成800)轉(zhuǎn)移到襯底150的相應(yīng)區(qū)域155a-c上。對于較大的襯底150，可能需要多次通過襯底150以成像襯底150的整個區(qū)域(共同組成155)。使用精密工作臺可以對每次曝光的對準(zhǔn)進行仔細的控制以將子圖像800a-c無縫地結(jié)合在一起。例如如圖8所示，在時刻t1，將子圖像800a轉(zhuǎn)移到襯底150的區(qū)域155a上。在時刻t2，將子圖像800b轉(zhuǎn)移到襯底150的區(qū)域155b上，在時刻t3，將子圖像800c轉(zhuǎn)移到襯底150的區(qū)域155c上。
當(dāng)襯底表面和/或光學(xué)器件中的變形要求對圖樣進行尺寸調(diào)整以便成像到襯底上時，改變圖像的一個或多個子圖像800a-c中的圖樣數(shù)量或者改變一個或多個子圖像800a-c的尺寸以反射尺寸調(diào)整的圖樣。在任何一種情況下，載入SLM 110中的象素數(shù)據(jù)都表示尺寸調(diào)整的圖樣。有多種技術(shù)將子圖像800a-c中尺寸調(diào)整的特征轉(zhuǎn)移到襯底表面上。圖9A和9B圖示了根據(jù)本發(fā)明的實施例，圖像尺寸調(diào)整技術(shù)的一種示例。在圖9A中，對子圖像800a中的圖樣進行尺寸調(diào)整以覆蓋襯底150表面上更小的區(qū)域155d，并對子圖像800c中的圖樣進行尺寸調(diào)整以覆蓋襯底150表面上更大的區(qū)域155f，以適應(yīng)襯底150和/或光學(xué)器件中的變形。在時刻t1的曝光期間，SLM 110載入表示尺寸調(diào)整的子圖像800a和尺寸調(diào)整的子圖像800c的一部分的象素數(shù)據(jù)，并在一次曝光中將尺寸調(diào)整的子圖像800a和尺寸調(diào)整的子圖像800c的該一部分轉(zhuǎn)移到區(qū)域155a上。尺寸調(diào)整的子圖像800a被轉(zhuǎn)移到襯底150的區(qū)域155d上，部分尺寸調(diào)整的子圖像800c被轉(zhuǎn)移到襯底150的區(qū)域155e上。組合的區(qū)域155d和155e相當(dāng)于圖8中的區(qū)域155a。在時刻t2的曝光期間，SLM110載入表示尺寸調(diào)整的子圖像800c的剩余部分的象素數(shù)據(jù)，并將尺寸調(diào)整的子圖像800c的剩余部分轉(zhuǎn)移到襯底150的區(qū)域155c上。
圖9B圖示了另一種示例，其中對子圖像800a中的圖樣進行尺寸調(diào)整以覆蓋襯底150表面上的更大區(qū)域155h，并對子圖像800b中的圖樣進行尺寸調(diào)整以覆蓋襯底150表面上的更小區(qū)域155i，以適應(yīng)襯底150和/或光學(xué)器件中的變形。為了產(chǎn)生更大的子圖像800a，表示尺寸調(diào)整的子圖像800a的象素數(shù)據(jù)被分為兩次曝光。在時刻t1的第一次曝光期間，SLM載入表示尺寸調(diào)整的子圖像800a的一部分的象素數(shù)據(jù)并將尺寸調(diào)整的子圖像800a的該部分轉(zhuǎn)移到襯底150的區(qū)域155a上。在時刻t2的第二次曝光期間，SLM載入表示尺寸調(diào)整的子圖像800a的剩余部分的象素數(shù)據(jù)和表示尺寸調(diào)整的子圖像800b的象素數(shù)據(jù)，并在一次曝光中將尺寸調(diào)整的子圖像800a的剩余部分和尺寸調(diào)整的子圖像800b轉(zhuǎn)移到襯底150的區(qū)域155b上。將尺寸調(diào)整的子圖像800a的剩余部分轉(zhuǎn)移到襯底150的區(qū)域155g上，將尺寸調(diào)整的子圖像800b轉(zhuǎn)移到襯底150的區(qū)域155i上。
圖10圖示了根據(jù)本發(fā)明的實施例，圖像尺寸調(diào)整技術(shù)的另一種示例。在圖10中，SLM 110設(shè)置為包括光調(diào)制元件210的工作區(qū)域1000和光調(diào)制元件210的保留區(qū)域1010。工作區(qū)域1000包括用于將圖像轉(zhuǎn)移到襯底上的光調(diào)制元件210，保留區(qū)域1010包括未用于將圖像轉(zhuǎn)移到襯底上的光調(diào)制元件210。對于一次具體的曝光，工作區(qū)域1000和保留區(qū)域1010中的光調(diào)制元件210數(shù)目根據(jù)尺寸調(diào)整的類型而變化。因此，可以通過改變工作區(qū)域1000和保留區(qū)域1010中的光調(diào)制元件數(shù)目來對圖樣和圖樣在表面上相應(yīng)的圖像進行尺寸調(diào)整。
例如，圖11圖示了根據(jù)本發(fā)明的實施例，用圖10的圖像尺寸調(diào)整技術(shù)將尺寸調(diào)整的圖樣中尺寸調(diào)整的子圖像轉(zhuǎn)移到襯底表面上的時序。在圖11中，對子圖像800a中的圖樣進行尺寸調(diào)整以覆蓋襯底150表面上更小的區(qū)域155k，并對子圖像800c中的圖樣進行尺寸調(diào)整以覆蓋襯底150表面上更大的區(qū)域1551，以適應(yīng)襯底150和/或光學(xué)器件中的變形。在時刻t1的曝光期間，SLM 110載入表示尺寸調(diào)整的子圖像800a的象素數(shù)據(jù)，并將尺寸調(diào)整的子圖像800a轉(zhuǎn)移到襯底150的區(qū)域155k上。尺寸調(diào)整的子圖像800a被載入SLM 110中光調(diào)制元件的工作區(qū)域1000，而光調(diào)制元件的保留區(qū)域1010未載入任何數(shù)據(jù)，以便產(chǎn)生更小的子圖像800a。在時刻t2的曝光期間，SLM 110載入表示尺寸調(diào)整的子圖像800c的象素數(shù)據(jù)，并將尺寸調(diào)整的子圖像800c轉(zhuǎn)移到襯底150的區(qū)域1551上。為了產(chǎn)生更大的子圖像800c，表示更大的子圖像800c的象素數(shù)據(jù)被載入SLM 110中光調(diào)制元件的工作區(qū)域1000，所述工作區(qū)域1000包括整個陣列。SLM 110中沒有光調(diào)制元件的保留區(qū)域1010以轉(zhuǎn)移更大的子圖像800c。
圖12是圖示了根據(jù)本發(fā)明的實施例的示例性過程1200的流程圖，所述過程1200用于對圖樣進行尺寸調(diào)整以動態(tài)地通過光刻將尺寸調(diào)整的圖樣的圖像轉(zhuǎn)移到表面上。尺寸調(diào)整過程1200開始于框1210。在框1220處產(chǎn)生圖樣的第一投影圖。第一投影圖包括的象素數(shù)據(jù)識別表示圖樣的第一組光調(diào)制元件。在框1230處產(chǎn)生圖樣的第二投影圖。第二投影圖包括的象素數(shù)據(jù)識別表示圖樣的第二組光調(diào)制元件。第一投影圖中的圖樣在被映射到空間光調(diào)制器中的光調(diào)制元件陣列上時，對第二投影圖中的圖樣有空間偏移。在框1240處，第一和第二投影圖被選擇的部分用于對圖樣進行尺寸調(diào)整并動態(tài)地通過光刻將尺寸調(diào)整的圖樣的圖像轉(zhuǎn)移到表面上。尺寸調(diào)整過程終止于框1250處。
圖13是圖示了根據(jù)本發(fā)明的實施例，用于根據(jù)變形對圖樣進行尺寸調(diào)整的示例性過程1300的流程圖。尺寸調(diào)整過程1300開始于框1310處。在框1320處產(chǎn)生圖樣的空間偏移的投影圖。每個空間偏移的投影圖包括的象素數(shù)據(jù)識別空間光調(diào)制器中表示圖樣的各個光調(diào)制元件。當(dāng)將圖樣映射到空間光調(diào)制器中的光調(diào)制元件陣列上時，所述圖樣在空間偏移的投影圖中有空間偏移。在框1330處測量表面或光學(xué)器件中的變形。在框1340處，根據(jù)變形選擇空間偏移的投影圖的不同部分，以對圖樣進行尺寸調(diào)整并動態(tài)地通過光刻將尺寸調(diào)整的圖樣的圖像轉(zhuǎn)移到表面上。尺寸調(diào)整過程終止于框1350。
圖14是圖示了根據(jù)本發(fā)明的實施例的示例性過程1400的流程圖，所述過程1400用于使用失調(diào)閾值將來自圖像的兩個或更多空間偏移的投影圖的數(shù)據(jù)載入空間光調(diào)制器。數(shù)據(jù)載入過程1400開始于框1405。在框1410處限定失調(diào)閾值，并在框1415處產(chǎn)生圖樣的空間偏移的投影圖。每個空間偏移的投影圖包括的象素數(shù)據(jù)識別空間光調(diào)制器中表示圖樣的各個光調(diào)制元件。當(dāng)將圖樣映射到空間光調(diào)制器中的光調(diào)制元件陣列上時，所述圖樣在空間偏移的投影圖中有空間偏移。
在框1420處測量表面或光學(xué)器件中的變形。在框1425處，根據(jù)變形將圖樣的空間偏移的投影圖之一(其對表面產(chǎn)生的失調(diào)隨變形的變化小于失調(diào)閾值)確定為最接近對準(zhǔn)的投影圖，并在框1430處，將相應(yīng)于最接近對準(zhǔn)的投影圖的象素數(shù)據(jù)載入空間光調(diào)制器。將來自最接近對準(zhǔn)的投影圖的象素數(shù)據(jù)順序載入空間光調(diào)制器中，直到在框1435處完全載入待轉(zhuǎn)移的圖樣或在框1440處最接近對準(zhǔn)的投影圖與表面的失調(diào)擴大到大于失調(diào)閾值。如果確定失調(diào)大于失調(diào)閾值，則在框1430處選擇失調(diào)小于失調(diào)閾值的另一個最接近對準(zhǔn)的投影圖并繼續(xù)進行順序載入象素數(shù)據(jù)的過程。數(shù)據(jù)載入過程終止于框1445處。
圖15是數(shù)據(jù)交叉技術(shù)的示意圖，所述數(shù)據(jù)交叉技術(shù)用于存儲每個空間偏移的投影圖400a-d的象素數(shù)據(jù)1500a-d。在多個動態(tài)光刻系統(tǒng)將同一圖樣轉(zhuǎn)移到不同襯底上的應(yīng)用中，可以離線產(chǎn)生投影圖400a-d，將其壓縮并轉(zhuǎn)移到多個動態(tài)光刻系統(tǒng)中。為了增加投影圖的編碼效率，可以在壓縮之前將來自所有投影圖400a-d的象素數(shù)據(jù)1500a-d交叉在一起。
在圖15中示出了存儲單元740中存儲的4個投影圖400a-d。在存儲單元740的存儲器陣列1510中將來自所有的各個圖像投影圖400a-d的象素數(shù)據(jù)1500a-d交叉在一起。例如，與投影圖400a和400b相對應(yīng)的象素數(shù)據(jù)1500a和1500b存儲在存儲器陣列1510的同一行1520的間隔列1525中。在圖15中，列被稱為字，行被稱為位。為了從投影圖之一(例如投影圖400c)選擇象素數(shù)據(jù)(例如象素數(shù)據(jù)1500c)，象素數(shù)據(jù)1500a-d被輸入到字選擇器1540以便只從包括與投影圖400c相對應(yīng)的象素數(shù)據(jù)1500c的那些列1525中選擇象素數(shù)據(jù)1500a和1500c。剩余的象素數(shù)據(jù)1500a和1500c被輸入到位選擇器1550以便只從包括與投影圖400c相對應(yīng)的象素數(shù)據(jù)1500c的那些列1520中選擇象素數(shù)據(jù)1500c。通過將象素數(shù)據(jù)1500a-d交叉而不是存儲每個投影圖400a-d的象素數(shù)據(jù)1500a-d的獨立平面，降低了投影圖的空間頻率，這提高了象素數(shù)據(jù)1500a-d的編碼效率。
本領(lǐng)域技術(shù)人員將了解，本發(fā)明的應(yīng)用中所述的創(chuàng)新性構(gòu)思可以在廣泛的應(yīng)用范圍內(nèi)修改和變化。因此，專利性主題的范圍不應(yīng)限于所討論的任何具體的示例性教導(dǎo)，而是由所附權(quán)利要求來限定。
權(quán)利要求
1.一種方法，用于實時地對圖樣(410)進行尺寸調(diào)整以動態(tài)地通過光刻將尺寸調(diào)整的圖樣(510)的圖像轉(zhuǎn)移到表面(150)上，所述方法的特征在于產(chǎn)生(1220)所述圖樣(410)的第一投影圖(400a)，所述第一投影圖(400a)包括表示所述圖樣(410)的第一象素數(shù)據(jù)；產(chǎn)生(1230)所述圖樣(410)的第二投影圖(400b)，所述第二投影圖(400b)包括表示所述圖樣(410)的第二象素數(shù)據(jù)，所述第二投影圖(400b)中的圖樣(410)與所述第一投影圖(400a)中的圖樣(410)有空間上的偏移；以及選擇(1240)部分所述第一象素數(shù)據(jù)和所述第二象素數(shù)據(jù)，以形成所述尺寸調(diào)整的圖樣(510)并動態(tài)地通過光刻將所述尺寸調(diào)整的圖樣(510)的圖像轉(zhuǎn)移到所述表面(150)上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述的產(chǎn)生(1220)所述第一投影圖(400a)的步驟包括將所述圖樣(410)映射到空間光調(diào)制器(110)中光調(diào)制元件(210)的陣列(350)上相對于所述陣列(350)的第一位置對準(zhǔn)處，并且所述產(chǎn)生(1230)所述第二投影圖(400b)的步驟包括將所述圖樣(410)映射到所述陣列(350)上相對于所述陣列(350)的第二位置對準(zhǔn)處。
3.一種方法，用于實時地對圖樣(410)進行尺寸調(diào)整以動態(tài)地通過光刻將尺寸調(diào)整的圖樣(510)的圖像轉(zhuǎn)移到表面(150)上，所述方法的特征在于產(chǎn)生(1320)所述圖樣(410)的兩個或更多空間偏移的投影圖(400a...400N)，每個空間分離的投影圖(400a...400N)包括表示所述圖樣(410)的各個象素數(shù)據(jù)，所述圖樣(410)在所述投影圖(400a...400N)之間有空間偏移；測量(1330)變形；以及根據(jù)所述變形從所述兩個或更多空間偏移的投影圖(400a...400N)的不同部分選擇(1340)所述象素數(shù)據(jù)(770)以形成所述尺寸調(diào)整的圖樣(510)并動態(tài)地通過光刻將所述尺寸調(diào)整的圖樣(510)的圖像轉(zhuǎn)移到所述表面(150)上。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其中，所述測量步驟還包括將所述表面(150)定位到相對于圖像傳感器(610)的至少一個位置，所述圖像傳感器(610)可操作來對位于所述表面(150)上的至少一個對準(zhǔn)特征(650)進行成像；以及計算所述至少一個對準(zhǔn)特征(650)在所述表面(150)上的位置以確定所述表面(150)的變形。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其中，所述選擇步驟還包括限定(1410)失調(diào)閾值(780)，以及根據(jù)所述表面的變形從所述兩個或更多空間偏移的投影圖(400a...400N)中相對于所述表面(150)產(chǎn)生所述圖樣(510)的失調(diào)的不同部分選擇(1430)所述象素數(shù)據(jù)(770)，所述失調(diào)小于所述失調(diào)閾值(780)。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，還包括通過使來自每個所述空間偏移的投影圖(400a...400N)的象素數(shù)據(jù)交叉而存儲來自所述空間偏移的投影圖(400a...400N)的象素數(shù)據(jù)。
7.一種動態(tài)光刻系統(tǒng)(100)，包括空間光調(diào)制器(110)，所述空間光調(diào)制器(110)包括用于動態(tài)地通過光刻將圖樣的圖像轉(zhuǎn)移到表面(150)上的光調(diào)制元件(210)，所述系統(tǒng)(100)的特征在于圖像處理系統(tǒng)(700)可操作以產(chǎn)生并存儲所述圖樣的兩個或更多空間偏移的投影圖(400a...400N)，每個空間分離的投影圖(400a...400N)包括的各個象素數(shù)據(jù)識別所述空間光調(diào)制器(110)中表示所述圖樣的各個光調(diào)制元件(210)，所述圖樣在所述投影圖(400a...400N)之間有空間偏移，所述圖像處理系統(tǒng)(700)還可操作以將選擇的象素數(shù)據(jù)載入所述空間光調(diào)制器(110)中，所述選擇的象素數(shù)據(jù)相應(yīng)于所述圖樣的兩個或更多空間偏離的投影圖(400a...400N)中被選擇的部分。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的動態(tài)光刻系統(tǒng)(100)，其中，所述空間光調(diào)制器(110)包括工作光調(diào)制元件(1000)和保留光調(diào)制元件(1010)，被載入所述空間光調(diào)制器(110)的選擇的象素數(shù)據(jù)相應(yīng)于所述工作光調(diào)制元件(1000)的至少一部分。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的動態(tài)光刻系統(tǒng)(100)，其中，所述圖像包括子圖像，被載入所述空間光調(diào)制器(110)的所述象素數(shù)據(jù)相應(yīng)于所述子圖像之一的至少一部分。
10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的動態(tài)光刻系統(tǒng)(100)，其中，所述表面(150)具有變形，并且其中所述圖像處理系統(tǒng)(700)還可操作以限定失調(diào)閾值(780)并根據(jù)所述表面(150)的變形選擇所述兩個或更多投影圖(400a...400N)中相對于所述表面(150)產(chǎn)生所述圖樣的失調(diào)的不同部分，所述失調(diào)小于所述失調(diào)閾值(780)。
全文摘要
一種動態(tài)光刻系統(tǒng)(100)實時地對圖樣(410)進行尺寸調(diào)整并通過光刻將尺寸調(diào)整的圖樣(510)的圖像轉(zhuǎn)移到表面(150)上以補償表面(150) 和/或光學(xué)器件(114)中的變形。系統(tǒng)(100)使用圖樣(410)的兩個或更多預(yù)先存儲的空間偏移的投影圖(400a...400N)。每個空間偏移的投影圖(400a...400N)包括的象素數(shù)據(jù)識別空間光調(diào)制器(110)中表示圖樣(410)的光調(diào)制元件(210)。圖樣(410)在投影圖(400a...400N)之間具有空間偏移。根據(jù)變形選擇兩個或多個空間偏移的投影圖(400a...400N)的不同部分來對圖樣(410)進行尺寸調(diào)整并通過光刻將尺寸調(diào)整的圖樣(510)的圖像轉(zhuǎn)移到表面(150)上。
文檔編號G03B27/54GK1882874SQ200480034161
公開日2006年12月20日 申請日期2004年12月14日 優(yōu)先權(quán)日2003年12月15日
發(fā)明者戴爾·W·施羅埃德爾 申請人:安捷倫科技有限公司