CN1740910A - 图形化掩模保持设备和使用两个保持系统的方法 - Google Patents

图形化掩模保持设备和使用两个保持系统的方法 Download PDF

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Abstract

一种系统和方法，用于在曝光操作的扫描部分期间，消除或基本上减少图形发生器相对于图形发生器保持设备的滑动。在第一和第二例子中，通过(a)连续地或(b)当需要时同时地利用第一和第二图形发生器保持系统以将图形发生器固定到图形发生器保持设备上来实现上述效果。在这些例子中，第一图形发生器保持系统采用静电系统将图形发生器吸引到图形发生器保持设备上，第二图形发生器保持系统采用真空系统将图形发生器吸引到图形发生器保持设备上。

Description

图形化掩模保持设备和使用两个保持系统的方法
发明领域
本发明涉及平版印刷系统。
背景技术
平版印刷系统用于利用曝光处理将掩模图形传送到基底上。范例性的平版印刷系统包括但并不局限于：反射或透射无掩模、浸入和基于掩模的系统。范例性基底包括但并不局限于：半导体晶片、平板显示基底、柔性基底及类似物。将对静态或有源图形发生器有影响的光图形化。在曝光处理期间，利用投影光学系统将这个图形化的光投影到基底的一个或多个目标区域上从而在基底上形成特征。
在基于掩模的系统中，投影光学系统常常使投影在基底上的图形尺寸缩小4倍或更多，从而更易于制造并检查掩模。利用图形化掩模的平版印刷系统典型地使用真空保持设备，该设备在曝光处理期间将掩模固定到适当位置，可以快速释放掩模并更换另一个。
平版印刷系统在曝光处理期间同时扫描图形化掩模和基底，在曝光扫描开始和结束时，利用多级加速及减速图形化掩模和基底。为了获得较高的处理量，曝光速度和加速度已经稳定地提高到一个点上，在此点，加速图形化掩模所需的力会导致图形化掩模相对于真空保持设备发生滑动。在加速或减速期间，图形化掩模相对于基底的任何不需要的移动都会导致基底上图形化的特征误差。
因此，需要一种系统和方法，能够从实质上减少或消除图形发生器相对于台系统的滑动，该台系统在扫描曝光处理期间控制图形发生器的位置。
发明内容
本发明的实施方式提供了一种系统，包括图形发生器保持设备、与可释放地连接图形发生器的图形发生器保持设备相连的第一图形发生器保持系统、与图形发生器保持设备相连的第二图形发生器、与第一图形发生器保持系统同时操作从而可释放地将图形发生器与图形发生器保持设备连接的第二图形发生器保持系统、以及与图形发生器保持设备相连的移动设备，该移动设备在曝光操作的扫描部分期间移动图形发生器保持设备和图形发生器。
在一个例子中，当检测器检测图形发生器的滑动时，检测器监视图形发生器，控制器控制第一和第二图形发生器保持系统的操作，从而使第一和第二图形发生器保持系统同时操作。
本发明的另一个实施方式提供一种方法，包括利用第一保持系统将图形发生器固定到图形发生器保持设备上的步骤(a)和与步骤(a)同时、利用第二图形发生器保持系统将图形发生器固定到图形发生器保持设备上的步骤(b)，同时，移动设备在曝光操作的扫描部分期间移动图形发生器保持设备和图形发生器。
下面，将参照附图详细说明本发明的更多实施方式、特征和优点以及本发明各种实施方式的结构和操作。
附图简述
这里涵盖的附图构成了说明书的一部分，其图示出了本发明的各种实施方式，附图及其说明用来进一步解释本发明的原理，使相关技术人员可以实施及使用本发明。
图1和2示出了可以实施本发明的示范性平版印刷系统。
图3是根据本发明的一个实施方式的部分平版印刷系统的方块图。
图4是图3中根据本发明的一个实施方式的该部分平版印刷系统的示意图。
图5、6和7示出了根据本发明的一个实施方式的图形发生器保持系统的细节。
现在，将参照附图对本发明进行说明。在附图中，相同的参考数字指示相同或功能类似的元件。因此，参考数字最左侧的数字可以标明首次出现该参考数字的附图。
具体实施方式
尽管对特殊配置和排列进行讨论，但应该理解其仅仅是出于说明的目的。相关技术领域的技术人员可以了解在不脱离本发明实质和范围的情况下也可以应用其它的配置和排列。相关技术领域的技术人员能够理解，本发明还可以应用在多种其它用途中。
本发明的一个或多个实施方式提供一种系统和方法，可以在图形发生器和图形发生器保持设备移动期间，例如，在曝光操作的扫描部分期间，消除或在实质上减少图形发生器相对于图形发生器保持设备发生的滑动。在第一和第二例子中，这是通过(a)连续地或(b)当需要时同时地利用第一和第二图形发生器保持系统将图形发生器固定到图形发生器保持设备上来完成的。
在这些例子中，第一图形发生器保持系统利用静电系统将图形发生器吸引到图形发生器保持设备上，第二图形发生器保持系统利用真空系统将图形发生器吸引到图形发生器保持设备上。
在利用需要同时使用第一和第二图形发生器保持系统的例子中，监视设备检测图形发生器什么时候相对于图形发生器保持设备发生滑动。一旦检测到滑动发生，控制器就同时启动第一和第二图形发生器保持系统。
在一个例子中，通过利用两个保持系统，夹紧力与仅仅使用一个保持系统的常规系统相比可以提高40-50％或更多，该夹紧力在逐渐加速并提高图形发生器保持设备的速度期间可以很好地将图形发生器固定到图形发生器保持设备上。例如，加速度可达大约8G′s(重力)或更高。
术语
在整个说明书中，使用的术语“对比设备”、“图形发生器”和“图形发生设备”包括反射及透射分度线、掩模、液晶显示器、空间光调制器、光栅光阀、数字镜设备或其它的任何可以用于在光束上传输图形的有源或无源设备，本领域的普通技术人员通过阅读本说明书可以理解。在下述例子中，对图形发生器物理扫描以对基底进行曝光。
同样，使用的“系统”或“平版印刷系统”指的是包括照相平版印刷术、直写平版印刷术、无掩模平版印刷术、浸入平版印刷术及类似方法。
使用的“光”或“辐射”指的是包括特殊应用所需的任何波长。
本说明书中使用的“真空”涉及向图形发生器施加足够的吸力从而使图形发生器紧靠夹紧表面的真空吸引系统。
本说明书中使用的“静电”涉及在最接近第二设备设置的第一设备中产生电势使第一和第二设备相互吸引在一起的系统。
平版印刷的环境概述
如上所述，在平版印刷期间，配置在基底台上的基底暴露于设置在图形发生器台上的图形发生器产生的图像(例如，图形)。在某个例子中，可以采用图形发生器阵列。设置在平版印刷装置中的投射光学系统将图像投射到基底上。当平版印刷术采用投射光学系统时，依据特殊应用可以采用各种不同的曝光装置。例如，本技术领域的技术人员熟知，准分子激光器、X射线、离子、电子或光子平版印刷术都需要不同的曝光装置。这里讨论的平版印刷术的特殊例子仅仅是出于说明的目的。
平版印刷系统利用图形发生器将光图形化，在基底上形成用于构成特征的图像。这个基底可以包括那些用于制造平板显示器(例如，液晶显示器)、电路板、各种集成电路及类似设备的基底。这些应用中经常使用的基底是半导体晶片或平板显示器玻璃基底。尽管本说明书为了说明的目的是以半导体晶片的形式撰写的，但本技术领域的技术人员可以了解本说明书也可以应用其它各种本领域技术人员熟知的基底。
投射图像使基底表面的沉积层(例如，光致抗蚀剂)的特性发生变化。这些变化在曝光期间对应于基底上的投射图像的特征。曝光之后，蚀刻表面产生图形化层。该图形在曝光期间对应于基底上的投射特征。然后，这个图形化层用于除去或进一步处理基底中底层结构层的曝光部分，例如导电层、半导体层或绝缘层。然后与其它步骤一起重复这个处理过程，直到在基底上或者在基底的各个不同层上已经形成了期望的特征。
步进扫描技术与具有窄成像缝隙的投射光学系统一起工作。在图形发生器形成图像的同时不对整个基底曝光，一次一个地穿过成像缝隙在基底上对各个域进行扫描。通过移动图形发生器相对于基底形成的图形完成上述操作，这样成像缝隙在扫描期间移动通过该域。然后在域曝光之间步进基底台使多个图形发生器形成的图形拷贝暴露于整个基底层。在这种方式下，最优化投射到基底上的图像质量。
实施本发明的示范性平版印刷系统
图1示出了实施本发明的一个示范性平版印刷系统100。系统100包括光源102、照明光学系统104、分束器106、图形发生器108、保持设备110、投射光学系统112和基底114。在一个例子中，在分束器106和图形发生器108之间设置图形发生器光学系统116。
如上面简单描述的那样，在处理过的辐射束118′直接到达分束器106之前，利用照明光学系统104对来自光源102的辐射束118进行处理。本领域的普通技术人员通过阅读本说明书可以理解，辐射束118的处理可以包括扩展、均化、聚焦或其它任何对辐射束118的光学处理。
分束器将辐射束118′直接引导到图形发生器108，该图形发生器形成图形化光束120，该光束在其经过投射光学系统112处理形成射束120′之后直接引导到基底114上。
系统100的移动设备122与保持设备110和图形发生器108相连。在一个例子中，移动设备122是在箭头所示方向移动的台。移动设备122用于在曝光操作期间扫描保持设备1110和图形发生器108。如技术人员所熟知的那样，移动设备122在曝光处理期间移动暴露于基底114的整个区域。处理量的需求变得越高，扫描速度和加速度就越大，这需要保持设备110对图形发生器108施加高夹紧力和/或图形发生器108与保持设备110之间更大的摩擦力。下面通过更详细地描述本发明的实施方式来完成上述操作。
实施本发明的第二示范性平版印刷系统
图2示出了实施本发明的一个示范性平版印刷系统200。系统200包括光源202、照明光学系统204、图形发生器208、保持设备210、投射光学系统212和基底214。在该例中，图形发生器208是透射图形发生器。
在一个例子中，图形发生器208是基于掩模的扫描平版印刷系统的透射图形掩模(或分度线)。
如上面简单描述的那样，在处理过的辐射束218′直接引导到图形发生器208之前利用照明光学系统204对来自光源202的辐射束218进行处理。本领域的普通技术人员通过阅读本说明书可以理解，辐射束218的处理可以包括扩展、均化、聚焦或其它任何对辐射束218进行的光学处理。图形发生器208形成图形化光束220，其在光束220受到投射光学系统212处理形成光束220′之后直接引导到基底214上。
系统200的移动设备222与保持设备210和图形发生器208相连。在一个例子中，移动设备222是在箭头所示的方向上移动的台。移动设备222用于在曝光操作期间扫描保持设备210和图形发生器208。如技术人员所熟知的那样，移动设备222在曝光处理期间移动暴露于基底214的整个区域。处理量的需求越高，扫描速度和加速度就越大，这需要保持设备210对图形发生器208施加高夹紧力和/或图形发生器208和保持设备210之间更大的摩擦力。下面通过更详细地描述本发明的实施方式来完成上述操作。
示范性图形发生器保持设备
图3示出了根据本发明的一个实施方式的部分平版印刷系统(未示出)的方块图。该部分包括图形发生器308和保持设备310。在该实施方式中，保持设备310分别包括图形发生器保持设备330和第一及第二图形发生器保持系统332、334。
在一个例子中，第一和第二图形发生器保持系统332和334在图形发生器保持设备330移动的整个范围内同时操作。实施这步以在图形发生器保持设备330的高加速度期间消除或在本质上减少图形发生器308在图形发生器保持设备330上的滑动。例如，加速度高达大约8G′s(万有引力)或更高。通过同时使用第一和第二图形发生器保持系统332和334，将图形发生器308固定到图形发生器保持设备330上的保持力大大地高于利用一个图形发生器保持系统。例如，如上所述，该力可以提高40-50％，也提高了图形发生器308和保持设备310之间的摩擦力。
在另一个例子中，光学监视系统336和控制系统338与第一和第二发生器保持系统332和334相连。在该例中，监视系统336监视图形发生器308相对于图形发生器保持设备330的任何移动。同样在该例中，当检测到滑动时，仅仅全面运转或启动第一和第二图形发生器保持系统332和334的同时操作。
图4示出了图3所示根据本发明一个实施方式的该部分平版印刷系统的示范性原理图。图形发生器308的表面440固定到与台444相连的夹盘442上。在该实施方式中，第一图形发生器保持系统332是静电系统，第二图形发生器保持系统334是真系统。这两个系统都与图形发生器308的表面440发生作用而在图形发生器308的初始固定和继续固定期间使图形发生器308紧靠夹盘442。
在一个例子中，夹盘442可以由零膨胀玻璃材料、陶瓷材料、Zerodur或类似材料构成。根据应用的需求，夹盘442可以是柔性或是刚性的。
示范性第一图形发生器保持系统
如上所述，第一图形发生器保持系统332包括一个或多个电极446，偏置该电极在电极446和表面440之间产生吸引电势。在一个例子中，电极446可以设置在夹盘442内。在另一个例子中，电极446可以设置在夹盘442的顶部。如果电极446设置在夹盘442的顶部，那么为了消除或在本质上减少泄漏要对这些电极进行涂覆，而当电极446设置在夹盘442中时通常不需要上述处理。
在一个例子中，通过电极446和表面440之间间隙的穿透电压确定空气中静电保持的限制。无论电极446上的电压多高，如果在较低的电压时穿透电压超过气隙，那么最好就象正应用该较低电压一样而不执行保持操作。
在一个例子中，最大的保持力是大约0.3-0.5巴。夹紧压力(p_clamp)直接与间隙中的电场(Egap)有关，符合下面的关系：
           Egap＝sqrt(p_clamp*2/e0)
e0是介电常数。高于间隙的电压(Vgap)简单地是间隙电场的倍数：
           Vgap＝Egap*dgap
dgap是间隙高度。这样，在该例中，需要大约为300V(在干燥空气中)的穿透电压，大约为3.5μm(对于0.3巴)或大约2.8μm(对于0.5巴)的最大间隙。电极446上的电压取决于间隙和介电厚度之间的比率，是常数，但其将典型地停留在低于大约3kV的水平上，3kV对应于100μm厚的Zerodur。
在一个例子中，当分度线或掩模作为图形发生器308时，表面440包括铬图形层。偏置电极446产生的电势吸引铬。
示范性第二图形发生器保持系统
在一个例子中，第二图形发生器保持系统334采用真空吸引或者利用表面440和一个或多个端部448之间的夹紧力。利用通过真空管道在箭头452方向上产生的吸引的真空源450实现上述操作。在一个例子中，希望快速释放图形发生器308，所以真空源也可以反向流动，在表面440上通过端部448退出图形发生器308。
可以理解的是，尽管示出了表面440的某个部分与第一和第二图形发生器保持系统332和334相互作用，但表面440的任何部分都可以与这些系统相互作用。因此在一个例子中可以采用更复杂的真空管道。
图5、6和7示出了根据本发明的一个实施方式得到第二图形发生器保持系统334的细节。在该实施方式中，薄膜560与夹盘442相连。薄膜560用于在高于图形表面440较大表面区域处扩展真空吸引，这有助于通过上述的小间隙执行真空吸引。
在各种例子中，代替电极446由夹盘442固定，它们可以连接或插入薄膜560内部。在其它例子中，薄膜560可以包括金属或类似的涂层，其也受到电极446产生的电势吸引。
在一个例子中，通过将薄膜560配置成是多孔的或具有多个开口或孔774(参见图7)来实现真空吸引的扩展。
在另一个例子中，利用薄膜560中直接将真空吸引引导向图形发生器308的各个部分的通道或凹槽来实现真空吸引的扩展。
在任何一个例子中，真空吸引都通过端部448发生，利用薄膜560的物理特性而得到扩展。
薄膜560与夹盘442在部分564处相连，与端部448在部分566处相连，而在部分568处不相连。图形发生器308通过实质位于区域556中的薄膜560“保持”或固定在夹盘442上。可选择地，如果必须的话，为了将图形发生器308接地，将触点570与薄膜560相连。
因此，通过利用静电系统332施加的静电力和真空系统334施加的真空夹紧力，图形发生器308受到整个较高的夹紧力，该夹紧力导致图形发生器308和保持设备310之间较高的摩擦力，防止图形发生器308在更高水平加速期间在保持设备310上滑动，例如，可达8G′s或更高的水平。
图6是示出根据本发明的一个实施方式，当没有图形发生器与平版印刷系统的该部分相连时的台444、夹盘442和薄膜560配置的透视图。
图7示出了根据本发明的一个实施方式的薄膜560。在该实施方式中，薄膜560与孔774在一起，薄膜包括最接近于第二图形发生器保持系统334端部448(图4)的开口或区域776以及用于将薄膜560与夹盘442对准的区域778。
结论
尽管上面已经描述了本发明的各种实施方式，但应该理解的是，它们仅仅是以例子的形式呈现出来的而不是对其的限制。相关领域的技术人员可以理解，在不脱离本发明的实质和范围的情况下可以对结构和细节进行多种变化。因此，本发明的宽度和范围并不局限于上述任何的示范性实施方式，而应该理解成为仅由后面的权利要求及其等价物限定。

Claims (22)

1.一种系统，包括：
图形化掩模保持设备；
与图形化掩模保持设备相连的第一图形化掩模保持系统，该系统将图形化掩模与图形化压模保持设备可释放地相连；
与图形化掩模保持设备相连的第二图形化压模摸保持系统，该第二图形化掩模保持系统用于与第一图形化掩模保持系统同时操作从而将图形化掩模与图形化掩模保持设备可释放地相连；及
与图形化掩模保持设备相连的移动设备，该移动设备在曝光操作的扫描部分期间移动图形化掩模保持设备和图形化掩模。
2.如权利要求1的系统，其中，第一图形化掩模保持系统包括静电系统。
3.如权利要求1的系统，其中，第二图形化掩模保持系统包括真空系统。
4.如权利要求3的系统，其中，图形化掩模保持设备包括薄膜层，所述真空系统穿过该薄膜层与图形化掩模相互作用。
5.如权利要求3的系统，其中，所述真空系统穿过图形化掩模保持设备的大部分表面产生真空吸引。
6.如权利要求1的系统，其中：
移动设备包括台；及
图形化掩模保持设备包括与该台和图形化掩模相连的夹盘。
7.如权利要求6的系统，其中，所述夹盘由零膨胀玻璃、Zerodur(r)或陶瓷材料构成。
8.如权利要求1的系统，进一步包括：
监视图形化掩模的检测器；及
控制器，其控制第一和第二图形化掩模保持系统的操作，从而当检测器检测到图形化掩模的滑动时使第一和第二图形化掩模保持系统同时操作。
9.如权利要求1的系统，其中，所述移动设备以可达8G′s的加速度移动图形化掩模保持设备和图形化掩模。
10.一种系统，包括：
用于固定图形化掩模的图形化掩模保持设备；
在图形化掩模保持设备移动期间监视图形化掩模相对于图形化掩模保持设备的滑动的监视系统，当检测到滑动时，该监视系统产生结果信号；
与图形化掩模保持设备相连的第一图形化掩模保持系统，该系统将图形化掩模与图形化掩模保持设备可释放地连接；
与图形化掩模保持设备相连的第二图形化掩模保持系统，该系统将图形化掩模与图形化掩模保持设备可释放地连接；及
基于接收到的所述结果信号启动第一和第二图形化掩模保持系统中的一个或两个的控制器。
11.如权利要求10的系统，其中，第一图形化掩模保持系统包括静电设备。
12.如权利要求10的系统，其中，第二图形化掩模保持系统包括真空设备。
13.如权利要求12的系统，其中，图形化掩模保持设备包括薄膜层，所述真空设备穿过该薄膜层与图形化掩模相互作用。
14.如权利要求12的系统，其中，所述真空设备穿过图形化掩模保持设备的大部分表面产生真空吸引。
15.如权利要求10的系统，其中，图形化掩模保持设备包括：
台；及
与台和图形化掩模相连的夹盘。
16.如权利要求15的系统，其中，夹盘由零膨胀玻璃、Zerodur、或陶瓷材料构成。
17.如权利要求10的系统，其中，图形化掩模保持设备以可达8G′s的加速度移动。
18.一种方法，包括：
(a)利用第一保持系统将图形化掩模固定到图形化掩模保持设备上；及
(b)与步骤(a)同时地利用第二保持系统将图形化掩模固定到图形化掩模保持设备上，同时，移动设备在曝光操作的扫描部分期间移动图形化掩模保持设备和图形化掩模。
19.如权利要求18的方法，其中，步骤(a)包括：
使用静电系统作为第一保持系统。
20.如权利要求18的方法，其中步骤(b)包括：
使用真空系统作为第二保持系统。
21.如权利要求18的方法，进一步包括：
在移动期间监视图形化掩模相对于图形化掩模保持设备的滑动；及
当检测到滑动时控制第一和第二保持系统的操作。
22.如权利要求18的方法，其中，图形化掩模保持设备和图形化掩模的移动以可达8G′s的加速度进行。
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