CN103270453A - 十字形写入策略 - Google Patents

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Abstract

一般来说，所描述的技术的一个方面可以体现于包括以下操作的方法中：应用写入机构，所述写入机构具有由在扫描方向和交叉扫描方向上的不同程度的相干相互作用所产生的各向异性写入性质；使用所述写入机构在工件上写入图像图案两次，所述写入机构在第一写入与第二写入之间相对于在所述工件上写入的所述图像图案来旋转，借此用所述旋转的写入机构进行写入使所述各向异性性质得以平均化。将工件与写入机构之间的第一相对运动方向与第二相对运动方向分开的较小夹角在本文所描述的条件下可以是20度或更大，或略微较小。

Description

十字形写入策略
相关申请
本申请要求2010年12月7日提交的题为“十字形写入策略(Criss-cross writing strategy)”的美国临时专利申请号61/420,416的权益。它还要求2010年12月15日提交的题为“直接面板写入(Directwriting of panels)”的美国临时专利申请号61/423,503的权益。它进一步要求2011年1月18日提交的题为“替代性直接面板写入系统和方法(Alternative Direct Panel Writing Systems and Method)”的美国临时专利申请号61/433,925的权益。
背景
本说明书涉及通过写入机构获得的具有经过改进的各向同性写入特性的微光刻图案的十字形写入，所述写入机构具有由在扫描方向与交叉扫描方向上的不同程度的相干性所产生的各向异性性质。
对于临界尺寸精度的不断增加的要求已经产生各种写入策略，其减少微光刻图案中的偶然不规则性和周期性误差，例如突然误差和偏差。一种偏差可以参照图4来解释，图4具有标记为X和Y的轴。其示出使用声光偏转器、旋转反射镜或其它偏转器来在沿着X轴产生工件与写入机构之间的相对运动时扫描平行于Y轴的交错写入射束。
在许多写入架构中，存在不同方向中的图像性质之间的不匹配。对于由声光调制器调制的扫描激光射束和基于一维衍射SLM的扫描图像的系统来说，情况尤其如此。对于其它类型的系统，原因也是相同的。存在其中通过横向添加线性子图像来依序建立图像的第一方向，以使得在此方向上的两个邻近像素在不同时间形成并且不会光学干扰。在通常垂直于第一方向的另一个方向上，邻近像素或多或少同时形成。对于照明以便在邻近像素之间具有一些相干性的一维SLM来说，明显是这种情况。但是，即使在由声光调制器调制的扫描激光射束的情况下，在调制器中存在从一个像素至下一个像素的跃迁矩，其中两个像素的部分同时调制射束并且从而引起某种程度的干扰。这种现象由声光调制器中的有限的声速导致并且可以在不同程度上存在于使用射束在工件表面上的声光、全息、旋转、摆动或机械扫描的系统中。邻近像素之间的干扰通常并且在经过适当设计时有利于图像质量。如果光学系统在两个方向上具有相同NA，那么具有由干扰像素界定的边缘的线(即，垂直于第二方向的线)具有更好的分辨率，或者如果此方向上的NA针对相同分辨率进行调整，那么这些线具有显著更好的焦点深度。在等焦点剂量(即，给出最佳实际焦点深度的剂量)上也存在差异。希望使得两个方向同样良好地印刷，例如具有各向同性等焦点剂量行为。由于具有最小焦点深度的方向确定系统的实际有用焦点纬度，因此在最好方向与最坏方向上的性质之间平均化的各向同性性质给出总体上更有能力的系统。
上文已经描述了由纵向/射束扫描方向相对于交叉方向的不同程度的相干性所产生的各向异性。相干性的差异对于图像性质具有深远的影响，例如影响等焦点剂量。其它系统可能具有各向异性的其它来源，并且所公开的技术还可以适用于将其减少。
减少误差的一种努力是PCT申请WO 2010/131239。在图11A中，所述参考文献教导使用标记为1010的单一扫描方向，并且在示例性2乘3阵列中产生长方形小束，其中针对两行长方形小束的主轴之间的45度的差异，将一行中的小束旋转+22.5度并且将另一行中的小束旋转-22.5度。所述小束是通过光学器件由SLM或DMD产生的，所述光学器件将调制之后的调制器输出加以分离并且在小束到达工件之前对其相对位置和定向进行重新排列，如图2和图11A中说明。在图2中，光学器件重新排列的小束被标记为181至184。在图11A中，被重新排列并且旋转的长方形小束被标记为1000至1005，其中1000至1002被旋转+22.5度并且1003至1005被旋转-22.5度。参考文献未提及写入性能的问题是沿着所谓的扫描1010方向上的有利于精度的偏差，并且沿着交叉扫描1011方向上的性能较差。相反地，参考文献教导使用二维空间调制器(DMD)，其首先给出几乎各向同性的图像。参考文献中的由场写入的部分图像的唯一的各向异性来自由于移动引起的像素模糊，但是两个旋转图像在相同方向上模糊。因此，图像的各向异性在组合图像中与在每个部分图像中相同。
在相同申请人的共同待决的申请中公开的所谓1.5D SLM是减少或多或少横向扫描的一维SLM的图像性质的各向异性的另一种方式。所公开的技术可以与1.5D SLM一起使用以便更完全地消除各向异性。
产生在微光刻图案中改进图案精度并且减少或消除扫描方向与交叉扫描方向之间的偏差和各向异性的机会。更好地，可以产生更精确的系统。
概述
一般来说，所描述的技术的一个方面可以体现于包括以下操作的方法中：应用写入机构，所述写入机构具有由在扫描方向和交叉扫描方向上的不同程度的相干相互作用所产生的各向异性写入性质；使用所述写入机构在工件上写入图像图案两次，所述写入机构在第一写入与第二写入之间相对于在工件上写入的图像图案来旋转，借此用旋转的写入机构进行写入使各向异性性质得以平均化。这个实施方案以及以下其它实施方案可以任选地包括下文描述的一个或多个特征或由一个或多个所述特征来修改。
附图简述
图1A示出用直线移动的写入机构在平台上进行十字形写入的实施例。
图1B示出用扫描弧形的写入机构在平台上进行十字形写入的实施例。
图2示出将来自SLM的图案骤传至工件上的常规SLM写入器。
图3示出扫描射束的常规交错。
图4示出常规非旋转扫描，其中在沿着X轴产生工件与写入机构之间的相对运动时，声光偏转器、旋转反射镜或其它偏转器扫描平行于Y轴的交错写入射束。
图5示出创新旋转扫描的实施例。
图6示出交叉-交叉扫描的图案。
图7示出能够将调制辐射投射至工件上的旋转臂写入器。
图8展示提供两个遍次的同时写入的所公开技术的两个实施方案。
详细描述
以下详细描述是参照附图来进行的。描述优选实施方案以便说明所公开的技术，而不限制其由权利要求界定的范围。本领域普通技术人员将认识到对以下描述的各种等效变化形式。
所公开技术的一个方面是具有较好和较差成像方向的写入系统通过写入两次来变得几乎各向同性，其中界定较好和较差方向的光学系统在两个写入操作(遍次)之间相对于工件上的图案来旋转。两个遍次可以用同一写入硬件或用两组不同写入硬件来写入，并且其可以在一个物理行程中或在时间上分隔的两个行程中几乎同时写入。如果其在时间上分隔，那么可以在各遍次之间旋转工件或可以旋转光学器件的一部分，例如界定激光射束扫描线的扫描器或一维SLM。
当前使用扫描激光射束的写入策略的一个主要缺点是X和Y写入性能上的固有差异，如在等焦点剂量、剂量尺寸比、剂量敏感性、分辨率和CD线性中所测量。原则上，X上的性能总是比在Y上差。由于对于临界尺寸的越来越严格的要求需要至少两遍印刷，因此存在减少固有X/Y差异的机会。通过以较大角度使扫描旋转，不仅补偿X运动，而且多达20度至45度X和Y上的性质可以被更均匀地混合并且印刷性能将更具有各向同性。
图1A示出用直线移动的写入机构和写入投射器在平台上进行十字形写入的实施例。此实施例可以应用于扫描射束系统，如受让人的LRS系列掩模写入器，或应用于如图2中示出的基于空间光调制器(SLM)的系统，如受让人的LDI5系列系统。可以采用此方法的平台配置包括柱面扫描、转子扫描、分离轴快速y扫描、分离轴快速x扫描、单一行程扫描和XY平台扫描。在柱面扫描中，将工件围绕滚筒包裹。在转子扫描中，具有垂直于平坦工件的旋转轴的转子用于在高速下扫描工件表面。通过滚筒的旋转结合沿着滚筒旋转轴的头部运动来产生相对运动。在分离轴快速y扫描中，投射元件在交叉扫描方向上非常紧密地填充，以使得不需要交错。多个投射元件可以在单遍中横过同一区域进行扫描，从而减少所需遍次数量。写入机构可以在平台上方的臂上在X和Y方向上移动。在分离轴快速x扫描中，写入元件间隔开并且交错。交错射束需要多个扫描以便填充区域。可以通过在平台沿着一个轴相对缓慢地移动时携带写入机构相对迅速地沿着第二个轴移动的臂来产生相对运动。在单一行程扫描中，提供足够的写入元件，使得写入机构只需要单一扫描来填充区域，就像复印机或纸扫描器运作那样。在XY平台中，平台在X和Y方向上移动，在一个方向上比另一个方向上快。一般来说，图1A适用于当所得条带以大致上直线来被投射时工件与写入机构之间的相对运动。
在图1A中，工件100静置在平台(未示出)或滚筒上。工件100与写入机构之间的相对运动以如上所述的任何方式来产生。第一相对运动方向111由箭头101来指示。第二相对运动方向112由箭头102来指示。在此图解中，水平与相对运动方向之间的方位角为45度，因此箭头101、102之间的夹角115为90度。在20度至45度范围内的相对运动的其它较大方位角下，较小的夹角在40度至90度范围内。两个遍次之间的90度的旋转角在许多情况下可能是最佳的，对于在x和y中具有相同网格大小的笛卡尔网格，其给出相同像素网格(或相同但是在各遍次之间移位，例如在x和y中移位半个单元)。小于90度的旋转角给出较宽行迹，即，扫描线或SLM更垂直于平台移动方向。同时，较小旋转给出的较好与较差性质之间的平均化不太理想。另一方面，大于90度的旋转给出较窄行迹和不太理想的平均化。不同于90度的旋转可能迫使或被迫使用长方形、倾斜或六边形的网格。因此，最适用角度为90度，但是在具体情况下的设计考虑因素可以使得旋转减少至60度，并且在极端情况下根据需要减少至40度。同样地，可以使用多达约120度的旋转。在所有情况下，可以存在二级考虑因素，如补偿平台的x速度，这要求将角度从理论值调整+/-2度或甚至+/-4度。
工件被示出为用所谓的曼哈顿图案来写入，曼哈顿图案是从曼哈顿地平线借来的术语。图案的第一主导方向141和第二主导方向142大致上垂直或正交。在其它图案中，额外图案特征可以沿着45度和135度定向来布置，而非水平地和垂直地。其它定向角出现于一些类型的图案中但是不太常见。
示出两种不同写入投射器，一种使用扫描射束，如以上解释，并且另一种投射来自微机械调制器(如SLM)的小束。微机械调制器的其它实例包括DMD、格栅光阀(GLV)、液晶快门和微机械快门。对于两种类型的写入器，写入投射器大致上垂直于相对运动方向。对于扫描射束的写入投射器，扫描方向121、122近似垂直125于指示相对运动方向111、112的箭头101、102。取决于定时、对准和其它考虑因素，角度可以多达两度至三度偏离垂直线并且仍然被认为近似垂直。对于使用微机械调制器的写入投射器，写入投射器131、132近似垂直，因为调制器(或中继来自调制器的辐射的光学元件)的主轴近似垂直于箭头101、102。此排列在相对运动期间产生相对宽的投射条带。在一些实行方案中，微机械调制器旋转以便抵销调制器元件的依序加载，因为即使高速数字电子装置也不是瞬时的。取决于载荷定时、对准和其它考虑因素，角度可以多达两度至三度偏离垂直线并且仍然被认为近似垂直。
图2示出将来自SLM的图案骤传至工件上的常规SLM写入器。此系统具有能够产生如图1A中描绘的相对运动的平台。将要曝光的工件静置于平台212上。平台的位置由精确定位装置(如配对干涉仪213)来控制。
工件可以是具有抗蚀剂或其它曝光敏感材料层的掩模，或对于直接写入，它可以是具有抗蚀剂或其它曝光敏感材料层的集成电路。在第一方向上，平台连续移动。在总体上垂直于第一方向的另一个方向上，平台缓慢移动或逐步地移动，以使得使工件上的印记条带曝光。在此实施方案中，在脉冲准分子激光源207处接收骤传命令208，所述激光源产生激光脉冲。此激光脉冲可以在深紫外(DUV)或远紫外(EUV)光谱范围内。激光脉冲通过射束调节器或均化器来转换成照明光206。通过应用本文所公开的技术，具有所描述的照明器的连续激光器可以取代脉冲激光器，尤其是当具有工件追踪光学器件时。
射束分离器205将至少一部分照明光引导至SLM204。脉冲为短暂的，例如仅20ns长，因此任何平台移动在骤传期间被冻结。SLM204对数据流201做出响应，所述数据流201由图案光栅化器202来处理。在一种配置中，SLM具有2048×512个反射镜，其各自为16×16μm并且具有80×80nm的投射图像。它包括CMOS模拟存储器，其具有在每个存储节点上方半微米处形成的微机械反射镜。
存储节点与反射镜之间的静电力致动反射镜。装置以衍射模式而非镜面反射来运作，并且需要使反射镜只偏转四分之一的波长(在248nm下62nm)以便从完全开启状态进入完全关闭状态。为了产生精细地址网格，将反射镜驱动至开启、关闭和63个中间值。图案由SLM芯片的数百万个图像缝合在一起。骤传和缝合以每秒1000个印记的速率来进行。为了消除缝合和其它误差，图案以偏移网格和场来写入四次。此外，场可以沿着边缘来混合。
反射镜被个别地进行校准。将对于受激准分子光敏感的CCD相机放置于光学路径中位于相当于最终透镜下的图像的位置处。经由一系列已知电压来驱动SLM反射镜，并且通过相机来测量响应。确定每个反射镜的校准函数，以便用于在写入期间实时校正灰度数据。在数据路径中，向量格式图案被光栅化成灰度图像，其中灰度水平对应于四个写入遍次中的单独像素上的剂量水平。然后，可以使用图像处理来处理此图像。最终步骤是将图像转换成SLM的驱动电压。使用可编程逻辑来实时完成图像处理功能。通过已经在相关专利申请中公开的各种步骤，光栅化器图案数据被转换成用于驱动SLM204的值203。
图1B示出用扫描弧形的写入机构在平台上进行十字形写入的实施例，其使用在写入机构旋转时旋转的写入投射器。写入机构下方的平台的第一相对运动方向由箭头151来指示。写入投射器的扫描大致沿着由旋转写入臂描述的弧形182。写入投射器的反射镜安装于具有平行于臂的投射轴的臂上并且近似垂直于由写入投射器所扫描的弧形182，从而在扫描期间投射相对宽的条带。由于转子中的光学器件的设计，当写入反射镜旋转并且扫描弧形时，投射图像可以保持在很大程度上不旋转。取决于对准、离轴光学器件和其它考虑因素，近似垂直在垂直线的两度至三度范围内。当写入投射器扫描弧形时，写入投射器的运动沿着与工件和总体写入机构的相对运动不同的路径。
此图进一步指示工件的旋转，以使得工件与写入机构之间的相对运动变得与箭头152对准。相对运动方向151、152为垂直的。虽然在工件上扫描的弧形的交叉图案横过图案化区域而变化，但是将投射写入图像181A-B与182A-B进行比较，显然第一和第二写入遍次中的投射写入图像大致上为垂直的。
图7示出能够通过图1B所描绘的相对运动将调制辐射投射至工件上的旋转臂写入器。此图描绘转子扫描系统，其具有三个臂和在轴毂748的相对侧上写入的一对工件711、712。如所描绘的旋转印刷机可以在工件上印刷2D图像。此系统可以具有100%的工作循环。每个转子写入通过60度的弧形。每次仅一个臂740写入，其交替地在两个工件711和712上写入。激光能量由极化控制732在两个SLM747与749之间切换，并且数据流也在SLM之间切换。由于激光器720和数据路径735是写入机器中的最昂贵模块，因此这个实施方案已经被设计成100%时间使用激光器和数据通道，而臂中的SLM和光学器件具有分别为50%和33%的较低工作循环。例如，这可以是具有三个旋转臂740A-C的写入系统的实施例。存在这些臂和中继光学器件的各种替代设计。此图在概念上描绘发送数据至两个SLM 730的激光器720和控制器735，所述SLM产生被中继732、747、749至旋转臂的图案。它展示每个臂如何在每个SLM前面移动并且在工件711、712上写入一系列同心印记。虽然两个工件展示于此图中，但是更多工件可以定位于转子下方，这取决于其尺寸。虽然实施例被描述为写入系统，但是中继方向可以同样容易地从工件回到定位于激光器720所处位置和其它地方的一对检测器。在替代配置中，可以使用一个工件或可以使用例如四个臂。关于旋转臂写入器的更多细节可以参见例如U.S.2010/0142757或申请人的其它专利申请。
此技术的一些尤其适用应用涉及在电子衬底上写入图案，所述电子衬底如：晶片的前侧和背侧；PCB；建置、内插和柔性互连衬底；以及掩模、型板、模板和其它靠模。同样地，转子写入器可用于将以下各项图案化：显示器中的面板、电子纸、塑料逻辑和光伏电池。图案化可以通过光致抗蚀剂的曝光来完成，而且还可以经由光的其它作用来完成，如热力或光化学过程：熔融、蒸发、烧蚀、热熔、激光诱导图案转移、退火、热解以及光诱导蚀刻和沉积。
这种转子系统用极性扫描运动置换笛卡尔平板式xy平台的惯常运动。潜在益处包括高生产量、低成本和机械简单性。扫描操作是通过在机械上比直线运动更容易高精度建立的旋转运动来完成。转子的外周上的点的位置精度由轴承的质量和角度编码器的精度来确定。可以获得具有高质量的这两种组件。旋转在扫描期间和扫描行程之间减少振动和瞬态力。良好平衡的转子基本上不发出振动或对于支撑结构的反作用力，而往复直线运动需要每个行程将其动量反转两次并且在进行此举时产生强干扰。转子可以具有较高扫描速度以及较小机械开销。具有若干个臂的转子使用几乎整个圆来写入。例如，具有四个臂的转子可以扫描通过80度弧形。在圆中的360度当中，转子在4×80=320度期间扫描。往复运动需要更多机械开销。往复运动的开销随着扫描速度增加而变得更大。
转子系统可以具有很高数据速率和生产量并且可用于其中这些特性适用的其它类型的图案化：照相排版、印刷、雕刻、安全标记等。转子甚至在较高旋转速度(例如，60、120、300、600r.p.m.或更高)下具有平滑运动和较小机械开销。作为转子的圆周速度的扫描速度可以高于可比较的往复系统，例如2、4、8、20m/s或更高。
实际上，一个实行方案将具有直径一米的转子，其以20g的向心加速度每秒旋转3.3圈。加速度力对于旋转组件给出恒力，这样使得称重50克的透镜将感觉到10N的向外恒力。通过四个臂和旋转速度，系统以10m/s的圆周速度每秒写入13个行程，这是无法用往复平台来实现的机械速度。此外，通过轴承的适当平衡和设计，运动将为平滑的、具有高机械精度并且需要维持极少功率。如果图像发生器是用于在工件上产生1D部分图像的具有恒定2MHz帧速率的微机械1DSLM，那么重新加载SLM将沿着扫描方向每5微米发生并且像素大小可以为5×5微米，从而允许写入小于15微米的线宽度。通过事实上具有8000×1个像素的微机械1D SLM，每个行程将用图案填充40mm宽的条带，并且每秒覆盖0.3平方米或每分钟覆盖20平方米，对于非直线扫描存在一些减少。与其它写入技术比较，这是很高的覆盖速率。
所公开的方法可以在转子系统或非旋转系统中使用一个或多个申请人称为1.5D SLM的SLM来实施。关于此SLM的更多细节可以参见U.S.2011/0242514 A1。常规1D SLM可以具有N×1个像素，并且常规2D SLM可以具有2000×500个或1024×768个像素。申请人将装置称为具有N×M个像素的1.5D SLM，其中N为较大数目，如1024、2048、4096、8192或16384，并且M为小得多的数目，小于或等于20，例如2、3、4、5、6、8、10、15或20个像素。
通过像素来指在数据路径中作为一个单元来处理并且指派有像素值的1.5D SLM的区域。在一些情况下，像素可以是单一微反射镜，在其它情况下，像素可以是由同一像素值控制的反射镜的集合。存在许多小反射镜，并且其集群形成像素。对于衍射操作，反射镜可以用模拟方式来控制，即，其可以被设定为如像素值规定的许多状态之一。另一个重要方面是其通过衍射来运作，即，通过控制光相来运作，并且通过反射镜内部以及其之间的干扰来间接地调制像素强度。假定使反射镜足够精确地以可预测的方式彼此干扰，那么多个反射镜可用作一个像素并且仍然在工件上形成单一衍射限制光点。
1.5D SLM的一个像素内的反射镜由同一像素值来控制。然而，反射镜不必完全相同地来控制，例如，一些反射镜可以左倾并且其它反射镜右倾。装置由在一定区域内基本上相干的激光射束来照明，所述区域在1.5D SLM的长(水平)方向上横跨少许像素并且在短方向上横跨整个装置宽度。
不同于现有技术，1.5D SLM优选地在长方向上由部分相干光并且在短方向上由相干光分布来照明，其中相干性横跨一个以上像素。具体地说，相干性可以在短方向上跨越整个装置(或它的照明部分)。或者，短方向上的照明可以由较小数量的相干但是互不相干的光分布组成，每个分布跨越一个以上像素或装置的整个宽度。
使用1.5D SLM有助于解决短和长方向上的不同性质，1D SLM受其影响。1D SLM对于系统设计者是有吸引力的，因为它可以用在一定频率下操作的连续激光器或脉冲激光器来照明，所述频率至少高达每时间单位扫描的像素的数目并且有时在几十或几百兆赫范围内。1D SLM有效地使用光场并且它可以垂直于阵列或呈一定角度来扫描。它可以沿着直线或曲线路径来扫描。
为了解释1.5D SLM如何减轻图像中的各向异性，考虑成像理论是有用的。在长方向上，SLM由部分相干光来照明。部分相干是指如果两个点彼此接近，那么所述点中的电场为相关的并且如果所述点分隔一定距离，那么为不相关的。相关的量值随着间距而变化。量值被称为相干函数。根据相干理论中的Van Cittert-Zernike定理，相干函数由照明SLM的光的角分布来确定。在光刻中常见的是，具有高相干性的区域被选择为跨过三个至四个像素。一旦知道相干函数，就可以使用商业软件来计算或模拟图像性质。计算图像的一种方式是将光源划分为互不相干源点的云，计算来自每个源点的光所产生的图像，并且加总所有图像。
为了计算在扫描方向上来自1D SLM的图像，假定在扫描期间每个位置的相干性来计算图像并且加总所有图像。相邻像素之间没有干扰，因为每个图像中只涉及一个像素。不同像素的图像在不同时间点来印刷。
对于1.5D SLM，照明在短方向上仍然是相干的，但是两个或更多个像素用于每个图像并且其可能彼此干扰。在工件移动一个像素单元的情况下计算下一个图像并且相应地修改加载至SLM中的数据。图像是在扫描越过图像线时产生的图像的总和。略微意外地，这给出具有与由长方向上的部分相干照明产生的图像类似的性质的图像。横过SLM的照明的强度概况随着长方向上的相干函数而变化。为了获得较小不对称性，短方向上的照明区域应具有与长方向上的相干函数的大小近似相同的大小。图像容易地计算为相干图像的总和，并且照明概况可以例如用傅里叶平面中的过滤器来修改，以便微调图像性质。
所公开的方法还可以在转子系统或非旋转扫描系统中使用一个或多个一维SLM以及与1.5D光学器件形成对比的变形光学器件来实施。关于此配置的更多细节参见U.S.2010/0208329 A1。光源(弧光灯、气体放电、激光器、激光器阵列、激光等离子体、LED、LED阵列等)可用于照明所述至少一个一维SLM。反射(或在一般情况下透射)的辐射被作为线段投射在工件上。当扫描工件以便建立曝光图像时，驱动SLM的数据变化。强烈变形光学系统将来自一列(或行)中的多个反射镜的能量集中至图像中的点，并且整个二维照明阵列形成横过工件扫描的窄线段。在一个维度中，变形光学器件将照明区域缩小例如2×至5×，因此SLM(例如，近似60毫米宽的SLM)将成像为30mm至12mm长的线段。沿着SLM的短维度，变形光学器件将反射镜列强烈缩小以便聚焦至如3微米宽的窄区域，即，基本上单一分辨线。或者，区域可以为1微米或5微米宽或小于10微米宽。聚焦至3微米宽区域可以涉及80×缩小，从近似240微米至3微米。变形光学路径将反射镜行缩小至单独反射镜在图像平面上组合并且不可分辨的程度。如相关申请中描述，SLM可以定位于沿着SLM的一个维度清晰聚焦并且沿着另一个维度散焦的平面中。这将降低透镜系统的临界性。
变形光学器件可以用许多方式来设计。一种设计将来自至少一个SLM的图像投射至工件，其中在SLM的两个轴方向之间存在放大(通常缩小)的较大差异。这在光学上很难设计和制造，并且两个轴方向上的放大差异越大，就越困难。此类系统将把两个轴方向的焦点定位在SLM表面处，但是第一方向上的缩小将如此高以使得SLM上的二维照明区域坍缩成一条线，即，SLM的第一方向上的所有照明点落于图像中的第二方向上的一个分辨光点内。描述光学器件的另一种方式是它形成在一个方向上分辨反射镜但是在另一个方向上不分辨反射镜的图像。图像平面中的分辨率在两个轴方向之间近似相同，但是在SLM平面中存在较大分辨率差异，以使得第一轴方向上的分辨光点通常为1.5个至2个反射镜，并且在第二轴方向上它大于照明区域。
相比之下，至少一个如上所述的1.5D SLM将组合较少变形光学器件来使用。在微反射镜沿着长轴具有各自10微米的投射宽度的一个实行方案中，五行微反射镜可以沿着窄通路具有50微米的投射高度，从而使得图像平面上的投射反射镜基本上为正方形，这意味着图像中的像素的两个维度基本上是相等的，或在1:2至2:1范围内。通过此更有限的缩小，充当单一像素的单独组反射镜将投射至不同的或许重叠的位置。因此，沿着窄轴的干扰和衍射效应将产生相干效应。也就是说，来自具有匹配相的相邻反射镜的重叠投射将具有相加振幅。具有相反相的重叠投射将具有相减振幅。
图3示出扫描射束的常规交错。十五个射束以行311、312和313描绘于图中。射束在近似垂直于所示出的行对准的方向上扫描321、322、323。射束在水平和垂直方向上以标记为d板的距离来间隔开，以便减少交叉扫描水平方向上的射束间距而不导致相邻射束之间的干扰。这允许使用相干和部分相干源以及交叉扫描方向上的相对紧密间隔。
图4至图5将射束的常规交错扫描与旋转扫描进行对比。两个实施例示出4个连续扫描如何交错以及与下一个扫描条带排列。在图4非旋转扫描中，SL为扫描长度并且也为条带宽度，SW为包括所有射束的扫描的总宽度，并且SS为两个扫描之间的X上的距离。
图4示出常规非旋转扫描，其中在沿着X轴产生工件与写入机构之间的相对运动时，声光偏转器、旋转反射镜或其它偏转器扫描平行于Y轴的交错写入射束。射束以标记为SS的距离来间隔开。空间上分开的射束的阵列横跨标记为SW的宽度。扫描机构扫描射束持续标记为SL的距离。在此长方形非旋转扫描中，扫描面积可以计算为等于SW*SL。
图5示出创新旋转扫描的实施例。在此示例图解中，标记为“a”的角度为近似45度。可以使用20度至45度范围内的其它角度。或者，可以使用20度至30度范围内的角度，其可适用于多种图案，包括沿着0度、45度、90度和135度定向来布置的图案。最一般来说，从图案中的最接近的主导方向旋转5度或更多的角度以及旋转10度或更多的角度可适用于旋转扫描。
将附图进行比较展示了每个扫描所覆盖的面积是相同的，而不管扫描被旋转与否，即，没有开销(如加速度和延迟)的写入速度是相同的。然而，在旋转情况下，有效扫描长度(SLa)将缩小，从而以因子1/cos(a)来增加扫描条带的数量。另外，曝光速度将以相同因子来增加，因为对于旋转扫描(SSa)，两个扫描之间的X上的距离增加。结果是生产量略微降低2%。
图5进一步示出旋转扫描如何在大得多的区域上分布条带重叠。在非旋转情况下，重叠区域沿着一个Y坐标来定位，而在旋转情况下它分布于X和Y上。倾斜写入将使得所有射束作用于所有边缘，并且边缘粗糙度的相针对重复图案中的每个特征而随机化。结果可能导致某些类型的不规律化显著减少，尤其是“数学”和“污物”不规律化。其它类型的不规律化也可能减少。
图6示出交叉-交叉扫描的图案。从左至右上升的条带651近似垂直于从左至右下降的条带652。虽然条带被指示为开始于单一线653，但是其可以如图3和图6中示出来错开以便增加交叉扫描方向中的密度。
图8展示具有两个遍次的同时写入的所公开技术的两个实施方案。图8A展示一个实施方案，其中来自若干个一维(或1.5D)SLM的图像814、816被放置于同一光场810中，例如来自单一透镜系统的场。当场移动812横过工件表面时，每个SLM写入一个行迹818、820。来自倾斜至左侧的SLM的行迹814在时钟1:30/7:30方向上以高相干性方向写入行迹816。相反倾斜的SLM 816在10:30/4:30方向上以高相干性写入行迹或条带。如图展示，行迹在写入之后重叠并且图像中的每个点在1:30、4:30、7:30和10:30方向上以高相干性写入且在相同方向上以低相干性写入。因此，图像的光学性质(例如，等焦点剂量和焦点深度)几乎是各向同性的。如果需要，所公开的技术可以被推广至更多遍次和更多角度。
图8B展示被配置来在工件850通过系统的一个物理遍次中写入两个遍次的转子扫描器。与其中工件旋转的替代实施方案相比，这给出较高生产量和较少开销时间。转子850具有两个臂856和842，其具有相对地旋转的SLM图像。当转子转动时，SLM的图像在工件表面上移动。在示例实施方案中，SLM图像842在移动通过一系列位置(例如，844和846)期间平移而不旋转。因此，SLM图像绘出弯曲条带或行迹848和854。工件850逐步地或连续地移动856，并且写入额外条带以使得工件区域被完全写入858。在工件已经经过转子之后，它已经被两次写入不同旋转的SLM图像并且导致图像的各向异性的减少。在示例实施方案中，SLM图像之间的角为不垂直的并且转子的中心偏离工件的中心。转子的偏置解决了当SLM图像不平行于工件858的移动方向时行迹宽度变化的问题。方向858与SLM的图像856、842之间的角度小于45度。这给出图像中不太完善的各向同性，但是具有较高生产量，因为对于不同角度，行迹宽度可以保持几乎恒定。使用45度将给出较好光学各向同性，但是SLM的使用不太有效，这是由于行迹将在一个末端处较窄，因为SLM方向将更平行于场平移方向。实施方案可以被设计成具有仅两个臂或具有较大数量的臂，例如4个、6个或8个。图8B已经被描述为场856和842不分隔180度。这仅仅用于说明性目的。场可以如856和844定位或在其之间具有其它角度。
在所述至少两个写入或遍次之间，数据可以相同或可以不相同。网格可以移位且/或条带可以变动。在每个遍次中的图案的光栅化可以在意识到将如何写入所述遍次的情况下来进行。与每个遍次中的相同数据比较，遍次意识光栅化可以改进质量并且减少假象。
根据本发明的方法可以进一步包括针对所述至少两个写入或写入遍次中的一个、多个或每一个来对图案数据进行光栅化的操作，这通过例如使图案数据适应某一写入策略或遍次且/或意识到与那个特定写入遍次相关联的子图案且/或对与一个写入遍次相关联的子图案数据进行光栅化意识到最终图像图案应如何出现在工件上，例如由所述至少两个写入或写入遍次产生的最终图像图案的边缘和/或特征。
一些特定实施方案
所描述的技术可以体现于包括以下操作的方法中：应用写入机构，所述写入机构具有由在扫描方向和交叉扫描方向上的不同程度的相干性所产生的各向异性性质；使用所述写入机构在工件上写入图像图案两次，所述写入机构在第一写入与第二写入之间相对于在工件上写入的图像图案来旋转，借此用旋转的写入机构进行写入使各向异性性质得以平均化。
这个实施方案和以下其它实施方案可以任选地包括下文描述的一个或多个特征或由一个或多个所述特征来修改。
所描述的技术的一个方面可以体现于包括以下操作的方法中：在至少第一和第二写入遍次中使用扫描辐射能量射束在工件上写入，其中第一和第二写入遍次被定向成第一和第二写入遍次的激光扫描方向大致上正交。这个实施方案和以下其它实施方案可以任选地包括下文描述的一个或多个特征或由一个或多个所述特征来修改。
另一个实施例是一种将微光刻图案写入到工件上的方法，其包括在相对于工件的第一方向上产生工件与写入机构之间的第一相对运动；在第一相对运动期间用写入投射器来写入第一遍次的微光刻图案，所述写入投射器以近似垂直于写入投射器与工件的相对运动的第一角度来定向；在相对于工件的第二方向上产生工件与写入机构之间的第二相对运动；以及在第二相对运动期间用写入投射器来写入第二遍次的微光刻图案，所述写入投射器以近似垂直于写入投射器与工件的相对运动的第二角度来定向；其中第一方向与第二方向界定至少20度的最小夹角。或者，代替写入投射器垂直于工件与写入投射器的相对运动来定向，投射图像(181A-B、182A-B)可以垂直于工件与写入机构的相对运动来定向。
任选地，第一方向和第二方向都不平行或垂直于在第一遍次和第二遍次期间形成的微光刻图案中的主要主导方向。
任选地，第一方向和第二方向是近似垂直的。
任选地，在第一写入遍次期间第一方向和写入投射器与工件的相对运动是平行的。
任选地，其中写入投射器在第一写入遍次期间在近似垂直于第一方向的方向上扫描能量射束。
任选地，所述方法进一步包括在写入机构中使用SLM；进一步包括如在写入投射器中使用激光射束扫描器；和/或在写入机构中使用多个激光射束。
任选地，第一方向相对于在第一遍次和第二遍次期间形成的微光刻图案中的主要主导方向为近似45度，在+/-2度容限范围内，并且第二方向相对于第一方向为近似90度，在+/-4度容限范围内。
任选地，第一方向相对于在第一遍次和第二遍次期间形成的微光刻图案中的主要主导方向在25度与65度之间，并且第二方向近似反映于平行或垂直于主要线定向的范围内。
任选地，所述方法进一步包括用多个辐射能量射束来写入每个遍次；相对于工件，将多个辐射能量射束中的一些射束的起始点和终止点错开，以使得所输送的最大辐射能量横过工件而变化并且在条带的边缘处比在条带的中间处要小；以及写入相邻写入扫描的重叠条带并且当在相邻条带的重叠区域中调制多个辐射能量射束时考虑到多个辐射能量射束的错开。

Claims (13)

1.一种将微光刻图案写入到工件上的方法，其包括：
应用写入机构，所述写入机构具有由在扫描方向和交叉扫描方向上的不同程度的相干相互作用所产生的各向异性写入性质，
在工件上写入图像图案两次，其中在第一写入与第二写入之间相对于在所述工件上写入的所述图像图案来旋转所述写入机构，
借此用所述旋转的写入机构进行写入使所述各向异性性质得以平均化。
2.如权利要求1所述的方法，其中在所述两个写入之间所述写入机构相对于所述图案的所述旋转在40度至120度的范围内。
3.如权利要求1所述的方法，其中在所述两个写入之间所述写入机构相对于所述写入机构的移动方向的所述旋转在40度至120度的范围内。
4.如权利要求1所述的方法，其中所述第一写入和第二写入在第一方向和第二方向上进行，并且所述第一方向和所述第二方向都不平行或垂直于在所述第一写入和第二写入期间形成的微光刻图案中的主要主导方向。
5.如权利要求1至4中任一项所述的方法，其中所述第一写入和第二写入在第一方向和第二方向上进行，并且所述第一方向与所述第二方向为近似垂直的。
6.如权利要求1至5中任一项所述的方法，其进一步包括在所述写入机构中使用SLM。
7.如权利要求1至6中任一项所述的方法，其中写入投射器在所述第一写入期间在近似垂直于所述写入投射器与所述工件之间的相对运动的第一方向的方向上扫描能量射束。
8.如权利要求7所述的方法，其进一步包括在所述写入机构中使用激光射束扫描器。
9.如权利要求1至8中任一项所述的方法，其进一步包括在所述写入机构中使用多个激光射束。
10.如权利要求1至9中任一项所述的方法，其中所述第一写入和第二写入在第一方向和第二方向上进行，并且所述第一方向相对于在所述第一写入和第二写入期间形成的微光刻图案中的主要主导方向为近似45度，在+/-2度容限范围内，并且所述第二方向相对于所述第一方向为近似90度，在+/-4度容限范围内。
11.如权利要求1至10中任一项所述的方法，其中所述第一写入和第二写入在第一方向和第二方向上进行，并且所述第一方向相对于在所述第一写入和第二写入期间形成的微光刻图案中的主要主导方向在25度与65度之间，并且所述第二方向近似反映于平行或垂直于主要线定向的范围内。
12.如权利要求1至11中任一项所述的方法，其进一步包括：
用多个辐射能量射束写入每个写入遍次；
相对于所述工件将所述多个辐射能量射束中的一些射束的起始点和终止点错开，以使得所输送的最大辐射能量横过所述工件而变化并且在条带的边缘处比在所述条带的中间处要少；以及
写入相邻写入扫描的重叠条带并且当在相邻条带的重叠区域中调制所述多个辐射能量射束时考虑到所述多个辐射能量射束的所述错开。
13.一种包括扫描控制硬件和软件的微光刻写入系统，其使用权利要求1至11的所述方法中的任一种来向工件上进行写入。
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