无掩模微成影中用时间和/或功率调制获得剂量灰度化制造技术

在微成影应用中，例如需要控制印刷线的位置或宽度。控制这些图案及其分辨率的有效方法具有尽可能多的灰度等级。本发明专利技术包括灰度化的方法，其中，曝光时间的调制会增加对象上灰度等级的数目。此外，本发明专利技术包括调制曝光光束的功率以提供额外的灰度等级的方法。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术大体上涉及微成影。更特别地，本专利技术涉及无掩模微成影。
技术介绍
微成影用以在衬底表面上产生特征的工艺。这些衬底包含在平板显示器(例如液晶显示器)、电路板、各种集成电路等的制造过程中所使用的衬底。这些应用中经常使用的衬底是半导体晶片或玻璃衬底。虽然在此仅为例举而描述半导体晶片，但是，本领域技术人员应了解本说明也可以应用至其它类型的衬底。在微成影期间，配置于晶片台上的晶片会曝露于微成影设备中曝光装置投射于晶片表面上的图像。虽然在光刻的情况下使用曝光装置，但是可以视特定应用而使用不同类型的曝光装置。例如如同本领域技术人员所知的x光、离子、电子、或光子微成影均会要求不同的曝光装置。此处所讨论的微成影的特定实施例仅用于说明。投影的图像会改变沉积于晶片表面上的例如光阻层等层的特性。这些改变对应于在曝光期间投影至晶片的特征。在曝光后，所述层会被刻蚀以产生图形化层。该图形对应于曝光期间投影至晶片上的那些特征。接着使用该图形化层以移除或进一步处理晶片内例如导电层、半导体层、或绝缘层等的底层结构层的曝露部分。接着重复此工艺以及其它步骤，直到在晶片的表面上或不同层中形成所需的特征为止。步进和扫描技术配合具有窄成像槽的投影光学系统一起工作。一次扫描各个图场至晶片，而不是一次使整个晶片曝光。通过同时移动晶片及标线片以致于成像槽会在扫描期间移动经过图场，以完成此步骤。晶片台接着必须在图场曝光之间异步地步进以允许将在晶片表面上的标线片图案多个拷贝曝露。以此方式，投影于晶片上的品质可以最佳化。传统的微成影系统及方法在半导体晶片上形成图像。系统通常具有微成影室，微成影室设计成含有在半导体晶片上执行图像形成的工艺的装置。所述室可以设计成根据所使用的光波长而具有不同的混合气体及真空度。将标线片设置于室内。光线在与半导体晶片相互作用之前会从照射光源(设于系统外部)经过光学系统、标线片上的图像轮廓、及第二光学系统。需要多个标线片以在衬底上制造器件。由于特征尺寸及小特征尺寸所需之准确公差，将使得这些标线片制造成本及时间增加。而且，标线片在磨耗之前仅能使用一段特定时间。假使标线片未在某公差之内或标线片受损时，经常需要花费额外成本。因此，使用标线片的晶片制造会变得昂贵且令人却步。为了克服这些缺点，发展了无掩模(例如直接写入、数字等)微成影系统。无掩模系统以空间光调制器(SLM)(例如数字微镜装置(DMD)、液晶显示器(LCD)等)取代标线片。SLM包含各个受控以形成所需图案的工作区阵列(例如镜或透射区)。在此技术中，这些工作区也称为“像素”。根据所需图案的预定及先前存储的演绎法用以控制像素。SLM中的每一像素可以以受控方式改变其光学特性(例如振幅/相位透射)以改变送至晶片表面的剂量。在通常的实施例中，每一像素可以呈现有限数目分立状态中的一个状态，每一状态对应于某种程度剂量的灰度化。像素具有的很多状态之一对应于未传送光至曝光区的像素。此状态称为黑暗状态或关闭状态。像素的其它状态对应于被调制的像素，以致于该像素可传送一定部分的入射光至曝光区。为了能够控制印制图案(例如印制线的位置或宽度)，希望具有尽可能多的灰度等级。但是，通过增加分立像素状态的数目而可获得的灰度等级的数目至少会因下述理由而受到限制。如果晶片扫描与短激光脉冲期间发生的曝光是连续的，则在SLM上的图案通常必须于每一激光脉冲时更新一次。假使以连续光源执行曝光，但晶片在曝光期间是静止的或者曝光的污损被补偿时，至少经常地更新图案。结果，必须对SLM维持高数据传输速率。该数据传输速率与分立状态的数目的对数成比例地增加，且对于最大的可能数据传输率的限制会造成对像素状态数目及灰度等级数目的限制。而且，具有大量数目的状态会使得SLM的设计及状态的控制更加困难。因此，需要的无掩模微成影系统及方法将允许取得大量的灰度等级，但却不增加不同像素状态的数目。
技术实现思路
本专利技术涉及在照明系统中产生大量的灰度等级但不增加所述系统中分立的像素状态的数目。因此对系统印制的特征(例如线的位置或宽度)提供了精密控制。在一实施例中，本专利技术提供了包含激光的照明系统中灰度化的方法，其中，改变激光脉冲的持续时间会提供额外的灰度等级。在另一实施例中，本专利技术提供包含空间光调制器(SLM)的照明系统中灰度化的方法，其中，改变SLM的像素起动的持续时间会提供额外的灰度等级。在又另一实施例中，本专利技术提供照明系统中灰度化的方法，其中，曝光光线的功率的变化会提供额外的灰度等级。在本专利技术的又另一实施例中，采用激光脉冲持续时间、像素起动时序、及激光功率的不同组合。以下参考附图详述本专利技术的实施例、特点、及优点以及本专利技术的不同实施例的结构和操作。附图说明附图作为说明书中的一部分，用以显示本专利技术，使本领域技术人员能够实现及使用本专利技术。图1示出根据本专利技术的实施例的具有反射式SLM的无掩模微成影系统。图2示出根据本专利技术的实施例的具有透射式SLM的无掩模微成影系统。图3示出根据本专利技术的实施例的SLM。图4示出图3中的SLM的更多细节。图5示出根据本专利技术的实施例的元件。图6为流程图，显示根据本专利技术的灰度化方法的第一实施例，其中，激光脉冲的持续时间提供额外的灰度等级。图7为流程图，显示根据本专利技术的灰度化方法的第二实施例，其中，改变像素的分立状态的持续时间会提供额外的灰度等级。图8为流程图，显示根据本专利技术的灰度化方法的第三实施例，其中，改变激光脉冲的功率会提供额外的灰度等级。图9为流程图，显示根据本专利技术的灰度化方法的第四实施例，其中，改变来自照明光源的各个光束的功率会提供额外的灰度等级。图10为时序图，显示改变像素的分立状态的持续时间以提供额外的灰度等级之实施例。图11为方块图，代表投影光学元件110的一实施例。图12为方块图，代表本专利技术可使用的示例系统。参考附图说明本专利技术。在对应的代号中，元件第一次出现的图式通常以最左方的数字表示。具体实施例方式概述虽然讨论特定的规划及配置，但是，应了解这仅是用于说明之目的。本领域技术人员将了解，在不背离本专利技术的精神及范围之下，可以使用其它规划及配置。本领域技术人更清楚，本专利技术也可以应用于其它不同的应用。本专利技术的实施例提供例如微成影机器等照明系统中灰度化的方法。可以使用该系统及方法以增加印制于衬底上的例如线的位置或宽度等特征的控制，并维持离散的像素状态的数目。无掩模微成影系统图1示出根据本专利技术的实施例的无掩模微成影系统100。系统100包含照明光源102，用于将光经由分光器106及SLM光学元件108而传送至反射式空间光调制器(SLM)104(例如数字微镜装置(DMD)、反射式液晶显示器(LCD)等)。SLM 104用于将光图形化以取代传统微成影系统中的标线片。从SLM 104反射的已图形化的光会通过分光器106及投影光学元件110，写入到对象112上(例如衬底、半导体晶片、用于平板显示器的玻璃衬底等)。应了解，公知地，照明光学元件可以容纳于照明光源102之内。也应了解，公知地，SLM光学元件108及投影光学元件110可以包含将光导引至SLM 104和/或对象112上的所需区域所需要的光学元件的任何组合。在替代实施例中，光源102及SLM 104中之一或二者可以分别耦合至控制器114和116，或是与控制器11本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种在具有空间光调制器的无掩模微成影系统中用于在对象上产生灰度的方法，所述方法包括：　以光束曝照所述对象以产生图案；及调制所述对象的曝光时间以在所述对象上产生一个范围的灰度等级。

【技术特征摘要】
US 2003-7-31 10/630,8711.一种在具有空间光调制器的无掩模微成影系统中用于在对象上产生灰度的方法，所述方法包括以光束曝照所述对象以产生图案；及调制所述对象的曝光时间以在所述对象上产生一个范围的灰度等级。2.如权利要求1所述的方法，其中，所述调制步骤包括改变激光光源的脉冲宽度。3.如权利要求2所述的方法，其中，所述图案由以第一脉冲宽度操作的激光所产生，所述方法又包括使所述图案与以第二脉冲宽度操作的激光相重叠，以产生重叠曝光，其中，第二脉冲宽度不同于第一脉冲宽度，以致于所述重叠曝光在所述对象上产生不同范围的灰度等级。4.如权利要求3所述的方法，其中，重复所述重叠步骤直至获得所需数目的灰度等级为止。5.如权利要求1所述的方法，其中，所述空间光调制器具有多个像素，所述方法在所述曝光步骤之前还包括在工作状态之间切换所述多个像素，或是将所述多个像素从一工作状态切换至关闭状态，其中，像素的工作状态对应于由处于特定灰度等级的那个像素将光传送至所述对象，所述关闭状态对应于所述像素未传送光至所述对象。6.如权利要求5所述的方法，其中，所述调制步骤包括使所述空间光调制器的多个像素中的一部分比所述空间光调制器中的其它像素更早地切换至交替状态。7.如权利要求6所述的方法，其中还包括补偿所述图案的污损。8.一种在具有空间光调制器的无掩模微成影系统中用于在对象上产生灰度的方法，所述方法包括以光束曝照所述对象以产生图案；及调制所述光束的功率以在所述对象上产生一个范围的灰度等级。9.如权利要求8所述的方法，其中，所述图案由具有第一功率的光束所产生，所述方法又包括使所述图案与具有第二功率的光束相重叠，以产生重叠曝光，以致于所述重叠曝光在所述对象上产生不同范围的灰度等级。10.如权利要求9所述的方法，其中，重复所述重叠步骤直至获得所需数目的灰度等级为止。11.如权利要求10所述的方法，其中，所述重叠步骤包括使光束通过具有专门用于所述重叠曝光的固定强度透射值的滤光器；及将所述光束传送至所述对象。12.如权利要求9所述的方法，其中，所述重叠步骤包括将所述光束分成一个以上的束；使每一所述束通过具有固定强度透射值的滤光器；利用其各自的单个空间光调制器来传送每一所述束；及在所述对象上重叠来...

【专利技术属性】
技术研发人员：温赛斯劳A赛布哈，贾森D星特斯坦纳，艾扎特拉迪普夫，杰拉尔德沃尔皮，
申请(专利权)人：ASML控股股份有限公司，
类型：发明
国别省市：NL[荷兰]