CN102369483A - 对辐射敏感的基片成像用的方法和装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种对辐射敏感的基片(17)成像用的方法，其中在应用具有以下波长的相干辐射(2)的情况下把可编程模板(6)投影在辐射敏感的基片(17)上，在所述波长时该基片(17)是辐射敏感的。通过声学-光学或电光学偏转单元(11)这样地同时进行地推移具有图像栅格(30)的可编程模板(6)的整个图像，使得多次投影在不同的位置处射在该基片(17)上，以便在基片(17)上在图像栅格(30)中产生精细的部分栅格(31)。另外，本发明还描述一种执行该方法的装置。

Description

对辐射敏感的基片成像用的方法和装置
技术领域
本发明涉及具有按照权利要求1的前序部分的特征的对辐射敏感的基片成像用的方法和具有按照权利要求11的前序部分的特征的对辐射敏感的基片成像用的装置。
背景技术
在对辐射敏感的基片(Substrat)成像用的已知方法中，用相干辐射照射可编程模板(Vorlage)，并借助于光学系统投影在对所使用的辐射敏感的基片上。该可编程模板例如可以是可控制的微反射镜阵列，其单个元件在空间上分开地被映射。该光学系统，由至少两个独立的透镜组建立，通过每个单个元件的单个图像叠加而在该基片上产生适当定标(skaliert)的图像。
从相干辐射的特性中，特别是在光学系统分辨率太低时，得出不希望的干涉效应，其影响所产生的结构的质量。在高分辨率时得出单个图像小的叠加，使得干涉效应可以被忽略。然而，由于这个小的叠加不可能的是，通过改变相邻单个图像的辐射强度达到结构边缘在该基片上的推移。在文献DE 10 2008 017623 A1中描述了一种需要多次曝光过程的机械方法。
从文献US 4,541,712得知一种产生激光图样用的装置，其中在不干涉的场中紧密地安排多个激光光源。借助于声学-光学偏转器在目标表面的区域上同时扫描所发射的激光光线。该目标表面在进行工作任务之后垂直于扫描方向移动，以便为下一工作任务进行重新定位。
在文献US 6,552,779B2中描述一种数字光刻用的无掩模曝光系统。反射镜的场是可数字驱动的，以便在由反射镜反射的光中引起光图样。借助于第一f-θ透镜系统把所反射的光图样投影在旋转反射镜上，所述旋转反射镜用来通过第二f-θ透镜系统把该光图样扫描到目标表面上。
发明内容
本发明的任务在于，在对辐射敏感的基片成像用的方法和/或装置中，提高图像分辨率和/或提高曝光的速度。
按照本发明，该任务通过具有按照权利要求1的特征的对辐射敏感的基片成像用的方法，和/或通过按照权利要求11的对辐射敏感的基片成像用的装置解决。有利改进方案的特征在从属权利要求中表述。
按照本发明的方法和/或按照本发明的装置在不降低成像速度的情况下实现分辨率的提高。
按照本发明的方法和按照本发明的装置不用多次曝光和为此所需要的机械运动过程，而是利用声学-光学或电光学偏转单元来推移在基片上的投影。通过这种推移对于每一个模板元件更准确地控制在基片上存放的辐射能量，并且由此使在放置结构边缘时较高的位置分辨率成为可能。
在按照本发明的对辐射敏感的基片成像用的方法中，在应用具有以下波长的相干辐射的情况下把可编程模板投影在辐射敏感的基片上，在所述波长时，基片是辐射敏感的。通过声学-光学或者电光学偏转单元这样地同时进行地(simultan)或同时地推移特别是具有图像栅格的可编程模板的整个图像，使得多次投影在不同位置处射在基片上，以便在基片上在图像栅格中产生精细的部分栅格。
该可编程模板尤其可以是反射性的，或者是反射性光学部件或是不透射的或不透明的。模板的反射可以是可编程的或者可调整的。在整个图像内部，相干辐射可能显示干涉现象。整个图像可以由彼此干涉的射束组成或组合而成。
可编程模板的整个图像可以多次地被映射在辐射敏感的基片上。为了产生部分栅格的推移长度可以小于图像栅格的宽度。
在按照本发明的方法的优选实施形式中，该可编程模板由调制器元件的一维栅格或二维栅格建立。特别是可以借助于调制器元件改变该相干辐射的方向和/或振幅。
在按照本发明的方法的第一组实现中，使用具有时间上连续的输出功率的辐射源。在第二组实现中，使用具有时间上脉冲式的输出功率的辐射源。
借助于声学-光学或电光学偏转单元，可以同时进行地或同时地推移多个射束。另外，为了调整射到辐射敏感的基片上的光的相位，可以改变或调整可编程模板的照射角度。
按照本发明的对辐射敏感的基片成像用的装置，包括辐射敏感的基片；辐射源，用来发射具有以下波长的相干辐射，在所述波长时，基片是辐射敏感的；可编程模板和光学系统，用以把被相干辐射照射的可编程模板投影在辐射敏感的基片上。另外，按照本发明的装置具有声学-光学或电光学偏转单元，其中为了同时进行地推移具有图像栅格的可编程模板的整个图像，这样驱动所述偏转单元，使得多次投影在不同的位置处射在基片上用以在基片上在图像栅格中产生精细的部分栅格。
对于按照本发明的对辐射敏感的基片成像用的装置优选地，在此可编程模板由调制器元件建立，其中该调制器元件由微反射镜阵列或可控衍射光栅的一维布置形成。
该辐射源，特别是激光光源，优选发射具有在180nm和430nm之间、尤其是在240nm和400nm之间、优选在340和395nm之间的波长的光。在该实施中，作为激光光源可以涉及多倍频激光器，特别是倍频激光器。在按照本发明的装置中的辐射源，尤其可以发射紫外线光谱范围、特别是UV-A，UV-B或UV-C中的光。
按照本发明的方法可以借助于按照本发明的装置的控制单元或控制计算机用的控制流程或控制程序实现。换句话说，该装置可以包括控制单元，特别是具有存放有计算机程序的存储器的控制计算机，具有至少一个引起对该装置进行驱动的部分，以便利用该装置执行具有按照该描述的特征或者特征组合的方法。
在本描述中所述的特征可以单独地、以多个单个特征组合的方式或所有特征一起在按照本发明的装置中或按照本发明的方法中实现。
附图说明
参照附图根据下文的描述示出本发明的其他优点和有利的实施形式和改进方案。以单独的方式：
图1示出按照本发明的对辐射敏感的基片成像用的装置的一个实施形式的总览；
图2示出按照本发明的对辐射敏感的基片成像用的装置的该实施形式的细节；
图3示出在干涉的情况下在基片上的强度分布；而
图4示出在多次投影之后基片上的强度分布。
具体实施方式
从图1得知按照本发明的对辐射敏感的基片17成像用的装置(亦称曝光系统)的实施形式的结构。相干辐射的辐射源1在波长约为355nm时被实施为激光器。射出的辐射场2借助于光学装置3(扩张光学装置(Aufweitungsoptik))这样扩张，使得可以照射可编程模板6的所有可控制的调制器元件。视机械结构而定，为此必要时需要多个反射镜5，以便使经扩张的辐射场4偏转到可编程模板6上。
为了简化图1假定，所有所示的组件都处于绘图层面中。然而在实现时，照射光路的组件，特别是反射镜5和射束4，不强制地处于投影光学装置、透镜9和透镜15的层面中。
该可编程模板6由大量调制器元件7组成。所述调制器元件在可编程模板6中安排成有规则的栅格。该可编程模板6的栅格，根据透镜9和透镜15的焦距比以定标的方式被映射在基片17上。这些调制器元件7中的每个都可以根据要产生的图样而被驱动。所画出的调制器元件7被激活，使得入射辐射的一部分向基片的方向偏转。未激活的调制器元件不使它们的分射线转向基片方向，详见图2。激活的调制器元件的分射线8射中透镜9。透镜9到可编程模板6的距离对应于该透镜的焦距。
在不限制一般性的情况下，透镜9和/或透镜15分别可以通过透镜组来实施，以便获得所需要的光学分辨率。
由于在调制器元件7处的衍射，分射线8发散，并通过透镜9被转换成平行的辐射束。全部入射的分射线都是平行的，因此，输出侧的射束10在透镜9的焦平面18中相交，亦见图2。
可编程模板6的未激活的调制器元件19使射束20向另一个方向偏转，使得所述射束不射在透镜9上，而是被吸收器21从该另一光路清除。
在该焦平面18中安排声学-光学偏转单元11，其工作方法和结构类型是已知的。未以绘图的方式示出偏转单元11的控制单元。该控制单元引起对偏转单元11的驱动，特别是同时进行地推移具有图像栅格的可编程模板的整个图像。该控制单元尤其可以是控制计算机，或者由计算机控制。如果在偏转单元11处不施加电信号，则入射射束作为零阶束12射出。该辐射被吸收器13从该光路清除。如果施加具有适当选择的频率的电信号，则所照射的束10作为一阶束14射出，并射中透镜15。透镜15的位置这样选择，使得输入侧的焦平面与焦平面18叠合。辐射敏感的基片处于透镜15的输出侧焦平面中。透镜15把入射射束聚焦在基片上。根据射束14到透镜15中的入射角，得出激活的调制器元件的图像的位置。
在图2中示出了围绕该声学-光学偏转单元11的光路的细节。如果向声学-光学偏转单元施加具有不同于在图1中所假设的频率的电信号，则从偏转单元射出的射束22的方向改变。因为该射束22具有与同射束14不同的到透镜15中的入射角，所以得出激活的调制器元件的图像在基片17上的改变了的位置24。
在图1和2中，为清晰起见，只示出激活的调制器元件。可编程模板由许多这种元件组成。例如，如果采用微反射镜阵列，Tl DMD 3000作为可编程模板6，则在水平行中有1,024个元件可供使用。该微反射镜阵列总共由768行组成，因此是具有786,432个可单独驱动的调制器元件7的二维可编程模板6。
可编程模板6的另一实施由已知结构类型的可控制的衍射光栅的一维布置组成。这种类型的可编程模板6例如提供1,088个可单独驱动的调制器元件7。
对于两个可编程模板6共同的是，它们都由可单独控制的调制器元件建立。每个这种调制器元件当它被激活时都产生相干光束。透镜9收集该入射束10，并将其聚焦到偏转单元11上。
不同于声学-光学偏转单元的常见应用，其中根据所施加的电信号频率只偏转中央入射的射束，在所述的布置中发生整个图像的推移。如果在原有的应用中重视尽可能大的偏转角，则在这里所描述的布置中充分利用尽可能大的入射角。除了至今所提及的充分利用超声波、声子和光、光子之间的相互作用的声学-光学偏转单元AOD以外，按照本发明可以使用适用于使射线偏转并且例如优选基于电光学效应的偏转单元。通过施加电压改变确定的晶体的折射率，并且透过的辐射经历方向改变。
在图3中示出，当相干辐射束在小的光学分辨率的情况下重叠时，在基片17上出现哪种强度分布。在图3a中首先示出具有可单独驱动的调制器元件25的可编程模板6的俯视图。在通过透镜9和透镜15映射后，在图3b中示出在基片17上调制器元件的几何单个图像26。这里假定以下情形，即调制器元件不被驱动，并且因此在图3b中不产生图像。
通过由透镜9和透镜15组成的光学系统的有限的光学分辨率，得出相干辐射束27的部分重叠。在重叠范围28内出现干涉，因为重叠的射束具有固定的相位关系。
在图3c中示意而简化地示出沿着断面A-A的作为结果而发生的强度。在重叠范围28内，确定入射场的相位的作为结果而发生的强度。通过选择或调整由在可编程模板6之前反射镜5的布置、特别是反射镜5的可调整或可改变的布置确定的照射角度，该相位可以如此被调整，使得所述场在重叠范围28内完全抹消，见图3c。
曝光强度的抹消导致结构边缘位置的强烈波动。为了防止这一点，根据本发明建议，向每个要曝光的面上多次映射可编程模板6的图像并且在此借助于偏转装置11在图像栅格30内推移该图像。因为曝光过程在时间上错开地进行，所以在辐射场之间可能没有干涉，因此，各个曝光的辐射强度相加。
在图4a中示出时间上依次投影在基片上的四个强度分布29。每个强度分布29都由重叠的相干辐射束27的干涉得出。可以明显看出，在图像栅格30中出现的强度最大值和强度最小值。每个部分曝光相对于基本图像栅格30都被推移一个部分栅格31。推移的长度或距离小于图像栅格30的宽度。部分栅格31尤其比图像栅格30精细。
在第一投影和第二投影之间射束27的推移的量值可以这样小，使得在第一投影的相邻强度最大值之间的区域内，第二投影中的强度最大值由对第一投影中的相邻强度最大值作出贡献的射束产生。
在图4b中，示出具有与部分栅格31对应的分辨率的作为结果而发生的强度分布32。该强度分布32表明，在图像栅格30中没有强度波动。在该强度分布32的开始和末尾处的超高是由当在相邻射束情况下不出现干涉时得出的强度的变化过程造成的，并且可以通过适当选择这些图像点的辐射剂量而加以减小。
按照本发明的方法以及装置的特征尤其在于，使用尤其是构成为声学-光学偏转单元或电光学偏转单元的偏转单元，用于推移整个图像，也就是说同时进行地推移大量射束。
附图标记列表
1辐射源
2辐射场
3光学装置
4经扩张的辐射场
5反射镜
6可编程模板
7激活的调制器元件
8发散的射束
9透镜
10平行的射束
11偏转单元
12零阶射束
13吸收器
14一阶射束
15透镜
16聚焦的射束
17辐射敏感的基片
18焦平面
19非激活的调制器元件
20射束
21吸收器
22偏转的射束
23偏转的射束
24图像点
25调制器元件的俯视图
26调制器元件的几何图像
27衍射决定的调制器元件图像
28重叠范围
29强度分布
30图像栅格
31部分栅格
32强度和

Claims (15)

1.对辐射敏感的基片(17)成像用的方法，其中在应用具有以下波长的相干辐射(2)的情况下在辐射敏感的基片(17)上投影可编程模板(6)，在所述波长时，所述基片(17)是辐射敏感的，
其特征在于，
通过声学-光学或电光学偏转单元(11)这样地同时进行地推移具有图像栅格(30)的可编程模板(6)的整个图像，使得多次投影在不同位置处射在基片(17)上，以便在基片(17)上在图像栅格(30)中产生精细的部分栅格(31)。
2.按照权利要求1的方法，
其特征在于，
在辐射敏感的基片(17)上多次映射可编程模板(6)的整个图像。
3.按照权利要求1或2的方法，
其特征在于，
用于产生部分栅格(31)的推移的长度小于图像栅格(30)的宽度。
4.按照权利要求1，2或3的方法，
其特征在于，
该可编程模板(6)由调制器元件(7)的一维或二维栅格建立。
5.按照权利要求4的方法，
其特征在于，
借助于调制器元件(7)改变相干辐射(2)的方向。
6.按照权利要求4或5的方法，
其特征在于，
借助于调制器元件(7)改变相干辐射(2)的振幅。
7.按照权利要求1至6中一项的方法，
其特征在于，
使用具有时间上连续的输出功率的辐射源(1)。
8.按照权利要求1至6中一项的方法，
其特征在于，
使用具有时间上脉冲式的输出功率的辐射源(1)。
9.按照上述权利要求中一项的方法，
其特征在于，
借助于声学-光学或电光学偏转单元(11)同时进行地推移多个射束。
10.按照上述权利要求中一项的方法，
其特征在于，
为了调整入射到辐射敏感的基片(17)上的光的相位，改变可编程模板(6)的照射角度。
11.对辐射敏感的基片(17)成像用的装置，包括辐射敏感的基片(17)；辐射源(1)，用以发射具有以下波长的相干辐射(2)，在所述波长时，所述基片(17)是辐射敏感的；可编程模板(6)和光学系统，用以把被相干辐射照射的可编程模板(6)投影在辐射敏感的基片(17)上，
其特征在于
声学-光学或电光学偏转单元(11)，为了同时进行地推移具有图像栅格(30)的可编程模板(6)的整个图像，这样地驱动所述偏转单元，使得为了在基片(17)上在图像栅格(30)中产生精细的部分栅格(31)，多次投影在不同的位置处射在基片(17)上。
12.按照权利要求11的对辐射敏感的基片(17)成像用的装置，
其特征在于，
该可编程模板(6)由调制器元件(7)建立，其中调制器元件(7)由微反射镜阵列形成。
13.按照权利要求11的对辐射敏感的基片(17)成像用的装置，
其特征在于，
该可编程模板(6)由调制器元件(7)建立，其中该调制器元件(7)由可控制的衍射光栅的一维布置形成。
14.按照上述权利要求11至13中一项的对辐射敏感的基片(17)成像用的装置，
其特征在于，
该辐射源(1)发射具有在180nm和430nm之间的波长的光。
15.按照权利要求11至14中一项的对辐射敏感的基片(17)成像用的装置，
其特征在于，
该装置包括控制单元，所述控制单元引起对该装置的驱动，使得用该装置执行按照上述权利要求1至10中一项的方法。
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