CN1661473A - 无掩模光学写入器 - Google Patents

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Abstract

一种用于微影术的无掩模图案产生系统包含：一光源，其产生一光束、一可编程图案产生器，其根据一控制信号输入以产生一来自该光束的图案影像、及一控制器，用以根据提供至控制器的图案信息以提供控制信号输入至可编程图案产生器。控制信号输入指示可编程图案产生器以设定相应于一像素阵列中的各个像素的各个电压电平，其中每一所述各个电压电平相应于一指定给一特定各个像素的灰度级别。设定各个电压电平提供所得图案影像光束的一相位偏移，以容许可编程图案产生器作用为一移相掩模。此无掩模图案写入系统作用为一控制图案影像的光阀，以像素接像素的基础，以供直接写入图案的目的。

Description

无掩模光学写入器
技术领域
本发明一般涉及微影处理。更明确地，本发明涉及一种将高分辨率图案直接写入至基底(诸如集成电路晶片)的无掩模光学写入器。
背景技术
微影术为一种用以产生特征于基底的表面上的程序。这些基底可包含那些用于平板显示、电路板、各种集成电路等的制造的基底。一种用于这些应用的常用的基底为一半导体晶片。于微影术期间，一晶片被配置于一晶片台上且藉由一夹盘(chuck)而被固持于定位。夹盘通常为一能够稳固地固持晶片于定位的真空或静电夹盘。晶片被曝光至一投射至其表面上的影像，藉由其置于一微影术设备内的曝光光学设备。当曝光光学设备被使用于光微影术的情况下时，可根据特定应用以使用不同型式的曝光设备。例如，x射线、离子、电子、或光子微影术可能各需要不同的曝光设备，如本领域技术人员所已知的。光微影术的特定范例被讨论于此以仅供说明目的。
投射的影像产生一层特性上的改变，例如，沉积于晶片的表面上的光抗蚀剂。这些改变相应于曝光期间投射至晶片上的特征。在曝光之后，该层可被蚀刻以产生一图案化的层。该图案相应于那些于曝光期间投射至晶片之上的特征。此图案化层被接着使用以移除、掺杂、或者影响晶片内的底下结构层(诸如导电、半导体、或绝缘层)的曝光部分。此程序被接着重复(连同其它步骤)直到所需要的特征已被形成于晶片的表面上(或于各层中)。
步进及扫瞄技术配合一种具有窄成像狭缝的投射光学设备系统而工作。取代其一次曝光整个晶片，各个场一次一个地被扫瞄至晶片上。此系藉由移动晶片及标线片或光阀(其同时地界定界定图案以致其成像狭缝于扫瞄期间被移动横越场)而完成。晶片需接着被步进于场曝光之间以容许一图案的多数影本被曝光于晶片表面之上。以此方式，投射于晶片上的影像的锐度被最大化。
标线片(亦已知为掩模或光掩模)被使用以阻挡光抗蚀剂曝光于选定的区域中，以界定待曝光的图案。标线片、及标线片的使用可能是昂贵的，特别对于小的晶片产品。
使用标线片的一替代方式为使用一种称为空间光调制器(SLM)的无掩模光阀，诸如格栅光阀(GLV)或数字微镜装置(DMD)(亦已知为数字微镜阵列或倾斜镜阵列)。DMD为数个微小镜的一阵列，各个镜代表一图案的一像素。各微镜可分别地被编程以开启或关闭，藉此容许微镜阵列被编程以代表一所需要的图案。当一单个微镜被开启时，则藉由该镜以反射一照射朝向曝光光学设备且最终至一光抗蚀剂或基底(例如，一晶片)。当一单个的微镜被关闭时，照射未被反射朝向曝光光学设备而因此未被反射朝向光抗蚀剂或基底。以此方式，DMD变为一种无掩模光阀。
使用DMD的一缺点在于其微镜一般仅可为开或关。换言之，DMD无法轻易地容许灰阶。为了使用DMD以改变灰阶，微镜需被精确地倾斜至一确实的角度。然而，微镜的定做的倾斜可能具有负面的效果。例如，远心性(telecentricity)可能由于影像平面不再正交于光学设备(因镜倾斜所致)而改变。此外，使用一DMD，并无法控制各个像素的光的相位。因此，DMD无法被轻易地使用为一移相掩模。
需要一种用以将图案直接写入至基底的无掩模光学写入器，而没有关于上述标线片系统及已知光阀系统的缺点。
发明内容
本发明为一种无掩模图案产生系统，其包含一光源、一可编程图案产生器、及一控制器。光源产生一光束。于一实施例中，光束系一极化光束，诸如将藉由一脉动准分子激光器所产生。可编程图案产生器系根据一控制信号输入以产生一来自光束的图案影像。控制信号输入指示可编程图案产生器以设定相应于一像素阵列中的各个像素的各个电压电平。每一单个的电压电平系相应于一指定给一特定像素的灰度级别。本发明的一优点在于其可编程图案产生器可被使用为一移相掩模，其中图案影像变为相位偏移的当各个电压电平被设定通过光的一循环时。控制器系根据其提供至控制器的图案信息以提供控制信号输入至可编程图案产生器。
于本发明的一实施例中，可编程图案产生器包含透射液晶显示(LCD)阵列。于另一实施例中，可编程图案产生器包含一反射液晶显示(RLCD)阵列。
依据本发明的一实施例，无掩模图案产生系统进一步包含一第一极化器，其置于光源与可编程图案产生器之间、及一第二极化器，其置于可编程图案产生器之后。于本发明的另一实施例中，无掩模图案产生系统进一步包含一光束分裂器，其将来自光源的光束反射朝向可编程图案产生器。于又另一实施例中，光束分裂器为一种极化光束分裂器，其极化来自光源的光线并将极化的光束反射朝向该可编程图案产生器。
于本发明的一实施例中，可编程图案产生器调制光束的一极化状态。于利用一极化光束分裂器的实施例中，可编程图案产生器调制一极化光束的极化状态并反射一图案影像光束朝向极化光束分裂器以致其图案影像光束通过极化光束分裂器。
依据本发明的一实施例，无掩模图案产生系统进一步包含减小光学设备及一基底台。减小光学设备将图案影像减至最小以供投射至一基底上。基底台将基底定位相对于减小光学设备以接收图案影像。
本发明的一优点在于其图案影像的放置可被偏移于当针对各个相应于图案影像的像素所设定的电压电平被偏移于一方向以相同数目的像素列时。本发明的另一优点在于其图案影像的一边缘可被操纵，藉由设定各个电压电平相应于其为图案影像边缘的任一部分的各个像素或者一超过图案影像边缘的各个像素的像素列。
依据本发明的一实施例，一种产生一无掩模图案的方法包含：产生一光束、根据其提供至控制器的图案信息以接收来自一控制器的一控制信号输入、及根据信号输入以产生来自光束的一图案影像。控制信号输入为一指示，用以设定各个电压电平相应于一像素阵列中的各个像素，其中每一单个的电压电平相应于一指定给一特定各个像素的灰度级别。于一实施例中，产生一图案影像的步骤包含调制光束的一极化状态。
于此方法的一实施例中，产生一光束的步骤包含引发光束并反射光束朝向一图案产生器。于此方法的另一实施例中，产生一光束的步骤包含引发光束并极化光束。
本发明的进一步实施例、特征及优点、以及本发明的各个实施例的结构及操作参考后附图形而被详细地描述如下。上述特征及优点并非本发明的所有已揭露的实施例所必要的。
附图说明
后附图形(其被并入于此且形成说明书的部分)为说明本发明且(连同其描述)供进一步解释本发明的原理并使本领域技术人员得以制作及使用本发明。
图1为本领域技术人员目前所已知的一无掩模光学写入系统的范例图标。
图2为一无掩模光学写入系统的一范例图标，依据本发明的一实施例。
图3为使用极化照射的一无掩模光学写入系统的一范例图标，依据本发明的一实施例。
图4A显示一液晶显示的操作，依据本发明的一实施例。
图4B显示一反射型液晶显示的操作，依据本发明的一实施例。
图5为一图案产生器控制器数据操纵器的一范例图标，依据本发明的一实施例。
图6为一说明产生一无掩模图案的方法的流程图，依据本发明的一实施例。
图7A及7B为说明图6中所示的方法的步骤682的流程图，依据本发明的实施例。
图8为一说明产生一无掩模图案的方法的流程图，依据本发明的一实施例。
图9为说明图8中所示的方法的步骤808的流程图，依据本发明的一实施例。
图10为一说明执行无掩模微影术的方法的流程图，依据本发明的一实施例。
图11A及11B为说明图10中所示的方法的步骤1022的流程图，依据本发明的实施例。
图12为一说明执行无掩模微影术的方法的流程图，依据本发明的一实施例。
图13为说明图12中所示的方法的步骤1252的流程图，依据本发明的一实施例。
图14为说明图12中所示的方法的步骤1256的流程图，依据本发明的一实施例。
图15及16为说明执行无掩模微影术的方法的流程图，依据本发明的实施例。
图17为一说明透过使用灰阶以偏移一曝光边缘的图表，依据本发明的一实施例。
图18及19说明透过使用灰阶以偏移一曝光边缘，依据本发明的一实施例。
本发明的特征及优点将从以下详细描述变得更清楚明白，当配合图形(其中类似的参考数字系识别全文中相应的组件)时。于图形中，类似的数字通常指示相同、功能上相近、及/或结构上相近的组件。一组件的参考数字的最左边数目指示其首次出现的图形。
具体实施方式
虽然本发明参考特定应用的说明性实施例而被描述于此，但应了解本发明并不限定于此。本领域技术人员根据此处所提供的教导将理解其于本发明的范围内的额外修改、应用、及实施例以及其中本发明将极为有用的额外的领域。
应注意其术语″光″，″光束″，及″照射″为可互换地使用于本说明书的全文中。
一种已知的无掩模光学写入系统100被描绘于图1中。一照射源102指引一照射光束104朝向一已知的图案产生器106。图案产生器106可为(例如)SLM、或某种倾斜镜装置的形式。图案指令经由一控制信号108而由一控制器110来提供至图案产生器106。控制器110从一图案信息源114而经由一数据串112以接收图案信息。
于已知的无掩模光学写入系统100中，图案产生器106系依据其经由控制信号108而接收的指令以开启或关闭像素(例如，一DMD微镜)。当照射光束104由图案产生器106内的″开″像素所反射时，则获得一所产生的光束116。所产生的光束116被反射朝向一减小光学设备118。减小光学设备118包含其减小光束116的多个透镜，藉此减小图案影像。减小的图案影像被接着投射成为光束120而至一配置于一基底台122上的基底124上(例如，一半导体晶片、平板显示，等等工件)。基底台122可为(例如)一步进及扫瞄台。
已知的无掩模图案产生器(诸如DMD)不会轻易地容许灰阶。为了使用DMD以改变灰阶，则各微镜需被倾斜至一确实角度。然而，微镜的定做的倾斜可能具有负面的效果。例如，远心性可能由于影像平面不再正交于光学设备(因镜倾斜所致)而改变。此外，使用一DMD，并无法控制各个像素的光的相位。因此，DMD无法被轻易地使用为一移相掩模。
一依据本发明的一实施例的无掩模光学写入系统200被描绘于图2中。一极化照射源203输出一极化光束204A。极化照射源203被描绘为照射源202，其移除一照射光束204至一极化器205A。极化器205A极化照射光束204，其导致一极化光束204A。本领域技术人员应理解其它型式的极化照射源亦可被使用。极化光束204A被接着指引朝向一非已知的图案产生器206。
于本发明的一实施例中，图案产生器206包含一液晶显示(LCD)阵列。一图案信息源114提供一含有图案信息的数据串112至一控制器210。控制器210输出一控制信号208，其含有图案产生器206的图案指令。控制器210可包含硬件、软件、或硬件与软件的组合。
控制器210包含一图案信息操纵器230。图案信息操纵器230译码其接收自数据串112的图案信息，并以像素接像素之基础指定图案信息数据。依据本发明的一实施例，图案信息操纵器230指定各像素的灰阶值。图案信息操纵器230的实施例可包含硬件、软件、或硬件与软件的组合。图案信息操纵器230将被更详细地描述如下。
于无掩模光学写入系统200中，图案产生器206的LCD阵列包含多个LCD芯片。各LCD芯片的各像素被提供以一相应于其由控制信号208所供应的指令的电压。于基底124上的所得曝光的强度间接地根据其供应至各像素的电压以及输出光束的所得的极化调制。此极化调制产生光阀，如以下所述。
现在将讨论一LCD阵列的一般操作如下。如先前所述，于本发明的一实施例中，图案产生器206为一LCD阵列，其包含多个LCD芯片。各LCD芯片操作如图4A中所示。所利用的液晶(LC)的型式以及其LC材料于一电场存在时如何作用将决定其极化以及入射光是否被透射(于一透射阵列的情况下)，如LCD技术中已知的。例如，一LCD芯片中的LC材料可具有某些性质以致其假如无电压被供应至LCD芯片432A，则一入射极化光束波434A的极性会改变(亦即″旋转″)九十度(90°)。因此，透射的极化光束波436A相对于入射极化光束波434A偏相九十度。此情况是由于LCD芯片432A的LC材料的折射性质。另一方面，供应一电压至LCD芯片432A无法致使极化光束波434A的极性旋转九十度，因而容许极化光束波434A仅以相同极性通过。然而，在介于其间的电压上，光的极化被部分地旋转且椭圆地极化。另一方面，LC材料可能具有相反的性质以致其假如无电压供应，则极性不会改变，而假如有电压供应，则极性会改变九十度。
于本发明的一实施例中，LCD阵列的液晶材料具有某些性质以致其当无电压供应至像素时，则来自该像素的所得光束216的极性被旋转九十度。于此实施例中，当某一电压(一″无极性改变″电压)被供应至一像素时，则来自该像素的所得光束216的极性不会改变。假如所需要结果是使其无电压供应的像素完全不发光，则得自其无电压供应的像素的光需被阻挡。对于此实施例，则利用一种具有与极化照射光束204A的极性相同极性的极化器。于此架构中，其入射于LCD阵列206上而无电压供应的光束216将具有与极化器205B相反的极性且将被阻挡，其不会产生曝光于基底124的相应区域中。
另一方面，其入射于LCD阵列206上而供应有″无极性改变″电压的光束216将具有与极化器205B相同的极性且穿透而成为光束216A。光束216A将接着通过减小光学设备118而成为减小的光束220，且将以最高强度曝光基底124。于其供应至像素的电压为介于零与″无极性改变″电压之间时，光的极化被部分地旋转且椭圆地极化，以容许部分光通过极化器205B，而因此容许灰度级别发生于光束216A中。
于本发明的另一实施例中，LCD阵列的液晶材料具有某些性质以致其当某一电压被供应至一像素(例如，一″90度极性改变″电压)时，来自该像素的所得光束216的极性被旋转九十度。于此实施例中，当无电压被供应至一像素时，则来自该像素的所得光束216的极性不会改变。假如所需要结果是使其无电压供应的像素完全不发光，则得自其无电压供应的像素的光需被阻挡。对于此实施例，则利用一种具有与极化照射光束204A的极性相反的极性的极化器。于此架构中，其入射于LCD阵列206上而无电压供应的光束216将具有与极化器205B相反的极性且将被阻挡，其不会产生曝光于基底124的相应区域中。
另一方面，其入射于LCD阵列206上而供应有″90度极性改变″电压的光束216将具有与极化器205B相同的极性且穿透而成为光束216A。光束216A将接着通过减小光学设备118而成为减小的光束220，且将以最高强度曝光基底124。于其供应至像素的电压为介于零与″90度极性改变″电压之间时，光的极化被部分地旋转且椭圆地极化，以容许部分光通过极化器205B，而因此容许灰度级别发生于光束216A中。
于无掩模光学写入系统200中，光束216A藉由减小光学设备118而被减小。减小光学设备118包含多个透镜。减小光学设备118可包括任何适当的减小光学设备以达此目的，如本领域技术人员所了解。减小的光束220接着被投射至其由基底台122所固持的基底124上。基底124上的曝光强度间接地取决于其供应至图案产生器206的各相应像素的电压的量，如先前所述。
本发明的另一实施例被显示于图3。于图3的无掩模光学写入系统300中，图2的极化器205A/B的功能由单一极化光束分裂器326所执行。于此实施例中，图案产生器306为一反射型LCD(RLCD)阵列。LCD阵列与RLCD阵列之间的一显著差异在于其用以成像基底的入射光束被反射离开RLCD，而非穿透。极化调制为类似地发生于LCD及RLCD阵列中。
RLCD芯片工作如图4B中所示。例如，一RLCD芯片中的LC材料可具有某些性质以致其假如无电压被供应至RLCD芯片432B，则一入射极化光束波434B的极性会改变(亦即″旋转″)九十度(90°)。因此，透射的极化光束波436B相对于入射极化光束波434B偏相九十度。另一方面，供应一电压至RLCD芯片432B无法致使极化光束波434A的极性旋转九十度，因而容许极化光束波434A仅以相同极性反射自RLCD。然而，在介于其间的电压上，光的极化被部分地旋转且椭圆地极化。另一方面，LC材料可能具有相反的性质以致其假如无电压供应，则极性不会改变，而假如有电压供应，则极性会改变九十度。
再次参考图3，于无掩模光学写入系统300中，一光源302输出一光束304。光束304被指引朝向极化光束分裂器326。极化光束分裂器326反射一极化光束328朝向图案产生器306。极化光束分裂器326可为任何此技术中所已知的极化分光镜。本领域技术人员应理解其一极化光束305将以相反于极化光束328的极性通过极化光束分裂器326且丧失自此系统。
图案产生器306的RLCD阵列包含多个RLCD芯片。各RLCD芯片的各像素被提供以一相应于其由控制信号208所供应的指令的电压。图案产生器306反射回其所得的光束316朝向极化光束分裂器326。如同无掩模光学写入系统200，于基底124上的所得曝光的强度间接地根据其供应至各像素的电压以及输出光束的所得的极化调制。
于本发明的一实施例中，RLCD阵列的液晶材料具有某些性质以致其当无电压供应至像素时，则来自该像素的所得反射光束316的极性被旋转九十度。反射的光束316将接着以正确极性直接通过极化光束分裂器326。于此实施例中，当一电压(一″无极性改变″电压)被供应至一像素时，则来自该像素的所得反射光束316的极性不会改变且将再次反射自极化光束分裂器326而成为光束317并丧失自此系统。于其供应至像素的电压为介于零与″无极性改变″电压之间时，来自那些像素的所得反射光束316的极化被部分地旋转且椭圆地极化，以容许部分光通过极化光束分裂器326，而因此容许灰度级别发生于反射光束316中。
于本发明的另一实施例中，RLCD阵列的液晶材料具有某些性质以致其当某一电压被供应至一像素(例如，一″90度极性改变″电压)时，来自该像素的所得反射光束316的极性将以正确极性直接通过极化光束分裂器326。于此实施例中，当无电压被供应至一像素时，则来自该像素的所得反射光束316的极性不会改变且将再次反射自极化光束分裂器326而成为光束317并丧失自此系统。于其供应至像素的电压为介于零与″90度极性改变″电压之间时，来自那些像素的所得反射光束316的极化被部分地旋转且椭圆地极化，以容许部分光通过极化光束分裂器326，而因此容许灰度级别发生于反射光束316中。
于无掩模光学写入系统300中，所得反射光束316藉由减小光学设备118而被减小。减小光学设备118包含多个透镜。减小光学设备118可包括任何适当的减小光学设备以达此目的，如本领域技术人员所了解。减小的光束320接着被投射至其由基底台122所固持的基底124上。基底124上的曝光强度间接地取决于其供应至图案产生器306的各相应像素的电压的量，如先前所述。
于本发明的实施例中，图案产生器206/306为兼容于157nm照射至248nm照射，以193nm为佳。
一″狭缝″区域界定其投射至一基底上的区域。一狭缝区域的尺寸系相关于放大率、芯片尺寸、及所排列的芯片数。依据本发明的实施例，多数芯片被配置于一阵列。有关高分辨率晶片应用，依据本发明的实施例，最好是使用约8mm×22mm的一狭缝区域，其涉及一芯片阵列。有关晶片应用，此区域可小如4mm×12mm或大如16mm×48mm，取决于光学设备设计。然而，此区域可小于或大于此范围，取决于本发明所使用的应用。例如，一平板应用中所使用的图案产生器的狭缝区域可大如8mm×22mm或更大。用于投影电视或剧院屏幕的图案产生器可涵盖甚至更大的狭缝区域，例如，用于50英尺或更大的屏幕。然而，对于诸如此类的大型应用，其像素尺寸将是很大的。
于本发明的实施例中，无掩模光学写入系统200/300可产生像素尺寸于一基底上从20nm至1.5nm，以约50nm为一较佳尺寸。依据本发明的实施例，减小光学设备118可减小一图案影像以.005X至350X的一放大率范围，以200X的一放大率为佳。
于本发明的实施例中，光源202/302为一脉动准分子激光器。使用此种激光器，各个像素的各个电压电平被改变于激光脉冲之间。于本发明的实施例中，光源202/302提供极化光。
如先前所述，控制器210包含一图案信息操纵器230。图案信息操纵器230译码其接收自数据串112的图案信息，并以像素接像素的基础指定图案信息数据。依据本发明的一实施例，图案信息操纵器230指定各像素的灰阶值。图案信息操纵器230的实施例可包含硬件、软件、或硬件与软件的组合。
图5更详细地显示图案信息操纵器230。含有图案信息的数据串112进入图案信息操纵器230且被译码于一译码器540。像素地址被产生于一地址产生器542。各像素的指令被储存于一内存544中而成为以一列x行方式的像素″矩阵″。例如，一像素可依据一指令以供应一″最大″电压，如由像素地址546所示。另一方面，一像素可依据一指令以不供应电压，如由像素地址548所示。曝光的一灰度级别另地被指定至一像素以一介于这两个电平之间的电压。例如，75％的曝光被指定至像素地址550。本领域技术人员应理解其控制器210的图案信息操纵器230中需要部分线性校正以确保其灰阶效果为线性的，相较于所供应的电压。
图6显示一种依据本发明的一实施例以产生一无掩模图案的方法600。此方法开始于步骤680并立刻持续于步骤682。于步骤682，一光束被产生。于步骤684，一控制信号输入根据其提供至控制器的图案信息而被接收自一控制器。于步骤686，一图案影像根据控制信号输入而被产生自光束。于一实施例中，图案影像藉由设定电压电平(亦即，灰度级别)相应于一像素阵列中的各个像素而被产生。方法600结束于步骤688。
于本发明的一实施例中，方法600的步骤682被执行如图7A中所示。步骤682开始于步骤790并立即持续至步骤792。于步骤792，一光束被产生。于步骤794，光束被反射朝向一图案产生器。此反射可藉由任何光束分裂器来完成。于一实施例中，使用一极化光束分裂器。于步骤796，此方法回到方法600的步骤684。
于本发明的另一实施例中，方法600的步骤682被执行如图7B中所示。步骤682开始于步骤790并立即持续至步骤792。于步骤792，一光束被产生。于步骤795，光束被极化。光束的极化可藉由使用如本领域技术人员所了解的任何极化器而完成。于步骤796，此方法回到方法600的步骤684。
图8显示一种依据本发明的一实施例以产生一无掩模图案的方法800。此方法开始于步骤802并立刻持续于步骤804。于步骤804，一极化照射被产生。于步骤806，一控制信号输入根据其提供至控制器的图案信息而被接收自一控制器。于步骤808，极化照射的一极化状态被调制。于步骤810，一图案影像根据控制信号输入而被产生自其调制的极化照射。方法800结束于步骤812。
于本发明的一实施例中，方法800的步骤808被执行如图9中所示。步骤808开始于步骤914并立即持续至步骤916。于步骤916，一相应于一灰度级别(包含黑及白)的电压电平被设定给一像素阵列中的各个像素。于步骤918，此方法回到方法800的步骤810。
一种依据本发明的一实施例以执行无掩模微影术的方法1000被显示图10。此方法开始于步骤1020并立刻持续于步骤1022。于步骤1022，一光束被产生。于步骤1024，一控制信号输入根据其提供至控制器的图案信息而被接收自一控制器。于步骤1026，一图案影像根据控制信号输入而被产生自光束。于一实施例中，图案影像藉由设定电压电平(亦即，灰度级别)相应于一像素阵列中的各个像素而被产生。于步骤1028，图案影像藉由减小光学设备而被减小以供投射至一基底上。于步骤1030，基底被放置相对于减小光学设备。于步骤1032，图案影像被接收于基底上。方法1000结束于步骤1034。
于本发明的一实施例中，方法1000的步骤1022被执行如图11A中所示。步骤1022开始于步骤1136并立即持续至步骤1138。于步骤1138，一光束被产生。于步骤1140，光束被反射朝向一图案产生器。此反射可藉由任何光束分裂器来完成，如本领域技术人员所了解。于一实施例中，使用一极化光束分裂器。于步骤1142，此方法回到方法1000的步骤1024。
于本发明的另一实施例中，方法1000的步骤1022被执行如图11B中所示。步骤1022开始于步骤1136并立即持续至步骤1138。于步骤1138，一光束被产生。于步骤1141，光束被极化。光束的极化可藉由使用如本领域技术人员所了解的任何极化器而完成。于步骤1142，此方法回到方法1000的步骤1024。
一种依据本发明的一实施例以执行无掩模微影术的方法1200被显示图12。此方法开始于步骤1250并立刻持续于步骤1252。于步骤1252，一极化照射被产生。于步骤1254，一控制信号输入根据其提供至控制器的图案信息而被接收自一控制器。于步骤1256，极化照射的一极化状态被调制。于步骤1258，一图案影像根据控制信号输入而被产生自其调制的极化照射。于步骤1260，图案影像藉由减小光学设备而被减小以供投射至一基底上。于步骤1262，基底被放置相对于减小光学设备。于步骤1268，图案影像被接收于基底上。方法1200结束于步骤1270。
于本发明的一实施例中，方法1200的步骤1252被执行如图13中所示。步骤1252开始于步骤1372并立即持续至步骤1374。于步骤1374，一极化照射被产生。于步骤1374，极化照射被反射朝向一图案产生器。此反射可藉由任何光束分裂器来完成。于一实施例中，使用一极化光束分裂器。于步骤1378，此方法回到方法1200的步骤1254。
于本发明的另一实施例中，方法1200的步骤1256被执行如图14中所示。步骤1256开始于步骤1480并立即持续至步骤1482。于步骤1482，一相应于一灰度级别(包含黑及白)的电压电平被设定给一像素阵列中的各个像素。于步骤1484，此方法回到方法1200的步骤1258。
一种依据本发明的一实施例以执行无掩模微影术的方法1500被显示图15。此方法开始于步骤1502并立刻持续于步骤1504。于步骤1504，一光束被产生。于步骤1506，光束被极化。于步骤1508，一控制信号输入根据其提供至控制器的图案信息而被接收自一控制器。于步骤1510，极化光束的一极化状态被调制。于步骤1512，一图案影像根据控制信号输入而被产生自其调制的极化光束。于一实施例中，图案影像藉由设定各个电压电平(亦即，灰度级别)相应于一像素阵列中的各个像素而被产生。于步骤1516，图案影像藉由减小光学设备而被减小以供投射至一基底上。于步骤1518，基底被放置相对于减小光学设备。于步骤1520，图案影像被接收于基底上。方法1500结束于步骤1522。
一种依据本发明的一实施例以执行无掩模微影术的方法1600被显示图16。此方法开始于步骤1602并立刻持续于步骤1604。于步骤1604，一光束被产生。于步骤1606，光束被极化。于步骤1608，极化光束被反射朝向一图案产生器。于步骤1610，一控制信号输入根据其提供至控制器的图案信息而被接收自一控制器。于步骤1612，极化光束的一极化状态被调制。于步骤1614，一图案影像根据控制信号输入而被产生自其调制的极化光束。于一实施例中，图案影像藉由设定各个电压电平(亦即，灰度级别)相应于一像素阵列中的各个像素而被产生。于步骤1616，图案影像被反射朝向减小光学设备。于步骤1618，图案影像被极化。于步骤1620，图案影像藉由减小光学设备而被减小以供投射至一基底上。于步骤1622，基底被放置相对于减小光学设备。于步骤1624，图案影像被接收于基底上。方法1600结束于步骤1626。
本发明的一优点在于其可被使用为一移相掩模。藉由利用一超过光的一循环的电压，则发生一相位偏移，其产生类似于一移相掩模的有用特性，如本领域技术人员所了解。为了使用本发明为一移相掩模，需改变电压超过其中极化已旋转90度的点。此像素接像素的干扰具有与一移相掩模相同的效果，其增进系统的分辨率。
本发明的另一优点在于其一图案影像可藉由偏移其供应至各像素的电压电平而被轻易地移动，根据其图案需被放置的确实位置。图案影像的放置被偏移当其被设定给相应像素的各个电压电平被偏移于一方向以相同数目的像素列或行时。
本发明的进一步优点在于其以上述方式的灰阶容许图案被轻易地移动相对于界定格栅。于一基底上，来自各像素的光合并入来自其它像素的光。于一图案的边缘上，来自像素的边缘列的光″溢″出并以一分级的效果改变从亮至暗。从亮至暗的转变发生的快慢可藉由部分地开启转变区中的像素而被控制。以此方式，像素的光级别藉由供应适当的电压电平以″移动″图案的一边缘而被操纵。本发明的此特征可被使用以容许一转变(从亮至暗的逐渐改变)发生于一不相应于一基本格栅边界的边界上。例如，假如像素为于一40nm的格栅(grid)上，而希望放置图案的边缘于一5nm的格栅上，则结果可能是一转变，其并未发生于一其中基本格栅边界所发生的位置上。为了移动一图案边缘远离基本格栅边界，则于该边界的任一侧上的像素的光级别可藉由供应适当电压电平至那些像素而被操纵。
图17的图表显示透过如上所述本发明的灰阶使用所得的一曝光边缘的偏移。图表1760显示横越一曝光边缘的光强度变化的图标。于某一供应至一像素的电压上，像素被视为完全″关″，如图1765所示。于一供应至像素的不同电压上，像素被视为完全″开″，如图1770所示。于强度的相同特定级别上(如虚线1775所示)，当完全″关″(图1765)相对于完全″开″(图1770)时介于图案边缘之间的距离为40nm，其于此范例中为像素的宽度。改变其供应至像素的电压电平达一介于″开″与″关″的两电压电平间的电压容许图案边缘被置于中间位置上，如图1765与1770之间的数据图所示。
图18及19亦显示透过如上所述依据本发明的实施例的灰阶使用所得的一曝光边缘的偏移。于图18中，像素格栅1880的像素列1882被显示为完全″关″。像素列1884被显示为完全″开″。图1888(显示于像素格栅1880之上)显示一介于亮与暗之间的急遽转变。图19显示曝光图案边缘的移动。像素格栅1980的像素列1982被显示为完全″关″。像素列1984被显示为完全″开″。像素列1986被显示于″开″的一中间状态，于此例中为25％″开″。设定像素列1986至开的一中间状态(于效果上)已稍微地移动图案的边缘至左边。图1988(显示于像素格栅1980之上)显示介于亮与暗之间的转变，其为较图18更为缓和的转变。
结论
本发明提出一种无掩模图案写入系统，其作用为一控制图案影像的光阀，以像素接像素的基础，以供直接写入图案的目的。虽然已描述本发明的各个实施例如上，但应了解其仅以范例方式呈现，而非限制。本领域技术人员应了解其形式及细节的各种改变均可被实施而不背离如后附权利要求书中所界定的本发明的精神及范围。因此，本发明的范畴及范围不应受任何上述范例实施例所限制，而应仅依据下权利要求及其同等物来界定。
【主要组件符号说明】
100            无掩模光学写入系统
102            照射源
104            照射光束
106            图案产生器
108            控制信号
110            控制器
112            数据串
114            图案信息源
116            光束
118            减小光学设备
120            光束
122            基底台
124            基底
200            无掩模光学写入系统
202            照射源
203            极化照射源
204            照射光束
204A           极化光束
205A           极化器
206            图案产生器
208            控制信号
210            控制器
216            光束
220            减小的光束
230            图案信息操纵器
300            无掩模光学写入系统
302            光源
304            光束
305            极化光束
306            图案产生器
316            反射光束
317            光束
320            减小的光束
326            极化光束分裂器
328            极化光束
432A           LCD芯片
432B           RLCD芯片
434A           入射极化光束波
434B           入射极化光束波
436A           透射的极化光束波
436B           透射的极化光束波
540            译码器
542            地址产生器
544            内存
546            像素地址
548            像素地址
550            像素地址

Claims (27)

1.一种无掩模图案产生系统，其包含：
一光源，其产生一光束；
一可编程图案产生器，其根据一控制信号输入以产生一来自该光束的图案影像，该控制信号输入指示该可编程图案产生器以设定相应于一像素阵列中的各个像素的各个电压电平，其中每一所述各个电压电平相应于指定给所述各个像素的一特定像素的灰度级别；及
一控制器，其根据提供至该控制器的图案信息以提供该控制信号输入至该可编程图案产生器。
2.如权利要求1的无掩模图案产生系统，其中该可编程图案产生器包含一反射液晶显示阵列。
3.如权利要求1的无掩模图案产生系统，其中该可编程图案产生器包含一透射液晶显示阵列。
4.如权利要求1的无掩模图案产生系统，其中产生自该光源的该光束为一极化光束。
5.如权利要求1的无掩模图案产生系统，其中该可编程图案产生器调制该光束的一极化状态。
6.如权利要求1的无掩模图案产生系统，进一步包含：
一光束分裂器，其将该光束反射朝向该可编程图案产生器。
7.如权利要求6的无掩模图案产生系统，其中该光束分裂器为一极化光束分裂器，其极化该光束并将一极化的光束反射朝向该可编程图案产生器。
8.如权利要求7的无掩模图案产生系统，其中该可编程图案产生器调制该极化光束的一极化状态并反射一图案影像光束朝向该极化光束分裂器以致其该图案影像光束通过该极化光束分裂器。
9.如权利要求1的无掩模图案产生系统，进一步包含：
一第一极化器，其置于该光源与该可编程图案产生器之间；及
一第二极化器，其置于该可编程图案产生器之后。
10.如权利要求1的无掩模图案产生系统，进一步包含：
减小光学设备，其将该图案影像减至最小以供投射至一基底上；及
一基底台，其将该基底相对于该减小光学设备定位以接收该图案影像。
11.如权利要求10的无掩模图案产生系统，其中该基底上的一像素尺寸涵盖从约20nm至约1.5mm的范围。
12.如权利要求11的无掩模图案产生系统，其中该基底上的一像素尺寸为约50nm。
13.如权利要求10的无掩模图案产生系统，其中该减小光学设备以约0.005X至350X的一放大率范围减小该图案影像。
14.如权利要求13的无掩模图案产生系统，其中该减小光学设备以约200X的一放大率减小该图案影像。
15.如权利要求1的无掩模图案产生系统，其中该可编程图案产生器涵盖从约4mm×12mm至约16mm×48mm范围的一狭缝区域。
16.如权利要求15的无掩模图案产生系统，其中该可编程图案产生器涵盖约8mm×22mm一狭缝区域。
17.如权利要求1的无掩模图案产生系统，其中该灰度级别包含黑与白。
18.如权利要求1的无掩模图案产生系统，其中该光源包含一脉动准分子激光器，藉此所述各个像素的所述各个电压电平被改变于激光脉冲之间。
19.如权利要求1的无掩模图案产生系统，其中当所述各个电压电平被设定经过所述各个像素的光的一循环时，该图案影像变为移相的。
20.如权利要求1的无掩模图案产生系统，其中该可编程图案产生器被使用作为一移相掩模。
21.如权利要求1的无掩模图案产生系统，其中当针对相应于该图案影像的所述各个像素所设定的所述各个电压电平被以相同数目的像素列沿一个方向偏移时，该图案影像的放置被偏移。
22.如权利要求1的无掩模图案产生系统，其中该图案影像的一边缘被操纵，藉由设定所述各个电压电平相应于作为下列的一的所述各个像素：
该图案影像边缘的部分；以及
超过该图案影像边缘的所述各个像素的一像素列。
23.一种产生无掩模图案的方法，包含：
产生一光束；
根据提供至控制器的图案信息以接收来自一控制器的一控制信号输入；及
根据控制信号输入，以产生来自光束的一图案影像，其中控制信号输入为一指示，用以设定各个电压电平相应于一像素阵列中的各个像素，其中每一单个的电压电平相应于指定给各个像素的一特定像素的灰度级别。
24.如权利要求23的产生一无掩模图案的方法，其中该产生一光束的步骤包含：
引发光束；及
反射光束朝向一图案产生器。
25.如权利要求23的产生一无掩模图案的方法，其中该产生一光束的步骤包含：
引发光束；及
极化光束。
26.如权利要求23的产生一无掩模图案的方法，其中该产生一图案影像的步骤包含：
调制光束的一极化状态。
27.如权利要求23的产生一无掩模图案的方法，其中该产生一图案影像的步骤包含：
极化图案影像。
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