抗辐射退化的液晶单元制造技术

本发明专利技术的实施例涉及抗ＵＶ的液晶单元。本发明专利技术的一个实施例是增加在液晶单元内存储的液晶材料的容量。例如，可以利用沟槽来提供存储额外的液晶材料的贮液器（２４、２８）。本发明专利技术的另一个实施例在液晶单元中使用无机对准层（３３），而不是使用有机材料作为对准层。本发明专利技术的又一个实施例使用泵（９１）来使液晶材料循环过液晶单元。本发明专利技术的液晶单元可以用作光刻成像系统（５０）中的ＳＬＭ（５３）。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术一般地涉及液晶单元，更具体地说，涉及抗辐射退化的液晶单元。
技术介绍
通常使用光刻来生产微电子电路和电路板。一般的光刻系统利用紫外(UV)光来使用掩膜施加图案。图案化的UV光然后轰击到已用UV光敏感的光刻胶涂覆的衬底或电路板上。曝光到UV光的光刻胶产生化学变化，这种化学变化允许利用化学制品将曝光到UV光的光刻胶移除(但是不影响未曝光的光刻胶)，或者保护曝光到UV的光刻胶免受移除未曝光的光刻胶的化学制品影响。在任一情形中，光刻都允许掩膜上的图案被复制到衬底上。图案化的衬底然后被处理来生产微电子电路。图1示出了一般的光刻系统10。系统10包括UV光源11。来自光源11的UV光通过照明系统12的光学元件提供给掩膜13。具有掩膜13的图案的UV光被投影系统14的光学元件引导到衬底15。在某些系统中，同时照明整个掩膜。在其他系统中，每次只照明一部分掩膜。在这些系统中，照明系统12、投影系统14和支撑衬底15和/或掩膜13的平台16中的一个或多个可以被移动来照明掩膜13的不同区域。这种布置存在若干问题。一个问题在于生成最简单的微电子电路都需要许多掩膜。诸如处理器之类的复杂电路可能要求更多。因此，每次要形成不同的层时，就需要使用不同的掩膜。从而，许多掩膜必须被载入光刻机并从光刻机卸载。必须小心地搬运、存储和检查每块掩膜。任何污染或损坏都将导致有缺陷的产品。另一个问题在于一旦创建了掩膜，就不能改变它们。因此，简单的设计变化，即使比例变化也将要求创建一组新的掩膜。在试图解决这些问题之前已使用了空间光调制器(SLM)来替换掩膜。由SLM形成的图像是动态的，因此，一个SLM可以替换所有的掩膜。SLM可以容易地改变来反映设计改变。这还解决了与搬运、存储和检查掩膜相关的问题。一类SLM是液晶SLM。然而，现有的液晶SLM不能用在光刻系统中，这是因为紫外光会导致液晶材料分解，从而使SLM无法使用。
技术实现思路
本专利技术的实施例涉及抗电磁或离子化辐射的液晶单元，所述辐射例如是具有100nm到400nm之间的波长的光，通称为UV辐射。然而，本专利技术的实施例可以与使液晶(LC)材料退化的其他波长或离子化辐射一起使用。本专利技术液晶单元可以用作替换光刻成像系统中光刻胶的空间光调制器(SLM)。LC单元的一个示例是硅上液晶(LCOS)单元。这些类型的液晶先前已用在其他光学技术中，例如用于投影系统的微显示设备；然而，试图将其用到在UV波长范围中的光时未成功。这些液晶单元中的材料一般是有机的，因此在暴露至UV光时会分解。先前的液晶单元可能随着液晶单元表面上的残渣沉积、或者离子物质(ionic species)的形成的增加而出现退化。这两种效果都最终导致液晶单元的电学或光学失效。取决于光源的强度，失效可能仅在数分钟内就发生。相反，本专利技术的液晶单元具有数千小时的寿命，从而使得LCOS单元器件能够与UV照明一起使用。本专利技术的一个实施例是增加在液晶单元内存储的液晶材料的容量。本实施例的示例是在液晶单元的周围和/或在液晶单元的一个或多个有源元件周围提供沟槽。这些沟槽提供存储额外的液晶材料的贮液器。由于UV曝光所产生的污染物可以通过液晶材料扩散，所以本实施例可以工作。对本实施例的增强是在沟槽中放置电极，并且在电极之间施加DC电压。这些电极将吸引污染物的离子物质，从而使这些污染物从有源区迁移走然后进入沟槽。本专利技术的另一个实施例使用无机层(例如，二氧化硅)作为液晶单元中的对准层，而不是使用有机材料作为对准层。无机层应当是透明的，并且/或者不吸收入射到该层上的光，例如UV光。在暴露至UV光时，有机层会快速分解。没有对准层，液晶单元工作很差。此外，来自分解的层的分解副产品或污染物还使液晶单元的工作退化。另一方面，无机对准层对于UV光谱中的光实质上是透明的，因此可以实现对液晶材料的必要的对准。本专利技术的又一个实施例使用泵来使液晶材料循环通过液晶单元。泵或其他器件用来使液晶材料移过有源区。从而，退化的材料被从液晶单元移除，并且用新的或者退化较少的材料替换。对本实施例的增强是在液晶单元中包括微沟道来引导或促使液晶材料在特定方向和/或路径上流动。注意，各种实施例可以与其他实施例组合使用。例如，液晶单元可以实现无机对准层实施例、以及沟槽实施例或流动的液晶单元实施例之一。另一种液晶单元可以同时实现沟槽实施例和流动的液晶单元实施例。在这种液晶单元中，沟槽可以充当贮液器以及流动沟道，以向低速移动的液晶材料“河流”提供路径。另一种液晶单元可以实现本专利技术的所有三种实施例。注意，本专利技术的实施例使液晶单元能够抗辐射退化，例如，电磁或离子化辐射。辐射的波长可以是紫外波长或另一种波长。注意，本专利技术的实施例可以用在使用液晶单元的任何情况，包括在光刻中使用的SLM。附图说明图1示出了使用掩膜的一般的现有技术光刻系统； 图2示出了根据本专利技术实施例的液晶单元的示例；图3A和3B示出了根据本专利技术另一个实施例的液晶单元的另一个示例；图4A和4B示出了根据本专利技术又一个实施例的液晶单元的又一个示例；图5示出了根据本专利技术实施例在光刻系统中用作SLM的液晶单元的示例；以及图6示出了根据本专利技术又一个实施例的液晶单元的又一个示例。具体实施例方式图2示出了根据本专利技术实施例的液晶(LC)单元20的示例。该单元具有顶极板22和具有有源区23的衬底21。顶极板具有电极(未示出)。有源区23具有多个像素电极，该多个像素电极与顶极板电极一起用来产生开关液晶材料的电场。注意，为了简化，未示出液晶单元工作所需的具他层，例如，对准层、极化层、抗反射层、电介质层等。密封25将液晶材料28保持在顶极板22和衬底21之间。来自光源(未示出)的光27例如UV光轰击有源区23。在美国专利No.6,329,974中公开了液晶单元的一个示例，该专利的公开通过引用结合于此。液晶单元还具有两个对准层(在图2中未示出)，一个接近顶极板，另一个接近有源区。对准层在没有外加场时对准液晶材料。基于顶极板电极和像素电极产生的外加场，液晶材料将改变其对准。从而，各种像素电极可以被激活，像素电极被激活又影响接近被激活的像素电极的液晶材料的对准，这又影响液晶单元的光学特性。在本实施例中，额外的液晶流体被存储在一个或多个贮液器中的单元中。(多个)贮液器减少了由于液晶材料暴露给辐射而产生的分解所导致的污染物在有源区上的累积。例如，如图2所示，一个或多个沟槽24作为贮液器绕液晶单元形成在衬底21中。另外，如图6所示，可以绕液晶单元的一个或多个有源元件62(例如，像素电极)形成沟槽61、63和64。沟槽61可以在一个方向上取向，或者沟槽63、64可以完全围绕有源元件。从而，(多个)沟槽可以完全包围有源区，或者可以仅部分地包围有源区。相对于液晶材料的分解量，这增加了液晶材料的总的容量。随着液晶材料被瓦解并且形成污染物，污染物通过液晶材料扩散。利用这种较大的容量，减小了污染物的浓度。可以通过切割或蚀刻衬底来形成沟槽。在硅衬底的情形中，也可以利用诸如KOH之类的各向异性蚀刻剂来对衬底进行微机械加工。注意，沟槽可以位于被UV光照明的区域的外部。这保护了位于(多个)沟槽内的液晶材料免受由UV光引起的不必要的退化。一般而言，顶极板22和衬底21之间的距离为数微米。作为示本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种光学元件（２０、３０、４０或９３），包括：透明顶极板（２２、３２或４２）；包括有源区的衬底（２３、３１或４１），所述衬底和所述顶极板共同限定空腔；所述空腔内的液晶材料；以及用于减少由于暴露至辐射而使所述液 晶材料分解所导致的污染物累积的装置。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：查尔斯D霍克，彼得R洛博石，雷内P海尔兵，西村健，
申请(专利权)人：安捷伦科技有限公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]