SE518170C2 - Flerstrålemönstergenerator och metod för skannande - Google Patents

Description

25 35 518 170% 2 optiska deflektorer etc. också användas. Vidare, är sub- stratet företrädesvis anordnat på ett objektbord.

En relativ rörelse mellan linsen 10 och bordet (plattformen) kan tillhandahållas genom arrangerande av åtminstone objektivlinsen 10, och företrädesvis även lin- serna 7 - 8 och deflektorn 6, på en bärare. Härigenom, kan bäraren förflyttas relativt substratet, och relativt ljuskällan i en riktning väsentligen vinkelrät mot skan- ningsriktningen.

Om sådana tidigare kända system skulle använda flera strålar samtidigt som riktas mot substratet, så kallade multistråle skrivning, för att förbättra skrivhastighe- ten, skulle flera problem uppstå.

Det är viktigt att erhålla en gauss-stationär belys- ning i lins stoppet, men detta är svårt att uppnå vid an- vändning av multisträlar i kombination med en rörlig bä- rare. Om sådan belysning inte erhålls , kommer strålar att träffa substratet med olika vinklar, varigenom små skillnader i fokus på substratet uppstår, vilket är ound- vikligt, och som resulterar i skadliga variationer i skanningslängden. För flera tillämpningar, erfordras en maximal variation i skanningslängd på 20nm. Därför, er- fordras en hög grad av telecentricitet, dvs. att strålar- na är parallella under skanningen. För uppnående av detta är det viktigt att strålarna överlagras på varandra i de- flektorn, men detta är svårt att uppnå beroende på varie- rande avstånd mellan deflektorn på bäraren och modula- torn.

Speciellt användning av multistråleskrivning i en mönstergenerator där delar av det optiska spåret är rör- ligt kommer att innebära problem. Fig 2a illustrerar en mönstergenerator där det rörliga optiska spåret är i en I detta fall, kommer strålarna mellanliggande position. att sammanfalla i deflektorn 6, och en tillfredsställande telecentriciet kommer att erhållas. Dock, när bäraren förflyttas till en ändposition, som illustreras i fig 2b, kommer strålarna inte att sammanfalla i deflektorn utan 10 15 20 25 30 35 518170 3 vara förskjutna ifrån varandra. Härigenom, kommer strål- mönstren i objektivlinsen 10 att vara sneda, och telecen- triciteten kommer att vara kraftigt försämrad. Det kommer även att ske en förlust i stràlningsenergi eftersom delar av strålning kommer att förskjutas ifrån den arbetande delen av linsen.

Sammanfattning av uppfinningen Det är därför ett syfte med föreliggande uppfinning att tillhandahålla ett system och en metod för mikrolito- grafisk flerstråleskrivning, varigenom de relaterade pro- blemen i den tidigare kända tekniken övervinnes eller åt- minstone förminskas.

Detta syfte erhålls med ett system i enlighet med de bifogade patentkraven. " I enlighet med uppfinningen tillhandahålls en skan- nande mönstergenerator och en metod för mikrolitografisk flerstråleskrivning av högprecisionsmönster på ett foto- (ll). företrädesvis en laser, känsligt substrat Systemet omfattar en ljuskälla (1), ne två ljusstrålar, för genererande av åtminsto- en datorstyrd ljusmodtlator (4), en deflektor för skannande av strålarna på substratet och en (10) ljusstràlarna från ljuskällan innan de när substratet, objektivlins för att dra samman de åtminstone en varvid åtminstone objektivlinsen är anordnad på en bärare (22) lan (1), varvid bäraren definierar ett rörligt optiskt som är rörlig relativt substratet (lll och ljuskäl- spår relativt det kvarvarande, stationära optiska spåret.

Vidare omfattar det organ för förändrande av det statio- nära optiska spåret för att bibehålla telecentricitet för strålarna då de träffar det ljuskänsliga substratet under rörelsen hos bäraren och det rörliga optiska spåret.

Härigenom kan det stationära optiska spåret automa- tiskt justeras för att bibehålla telecentricitet.

Företrädesvis är deflektorn (6) anordnad på bäraren, varvid organ för förändrande av det stationära optiska lO 15 20 25 30 35 518 17o 4 spåret är anordnade att få strålarna att sammanfalla i deflektorn.

I enlighet med en första aspekt av uppfinningen, om- fattar organen för förändrande av det stationära optiska spåret organ (24) för förändrande av spatialspàrlängden för det stationära optiska spåret, såsom en optisk omväg (24) omfattande rörliga reflekterande element.

I enlighet med en andra aspekt av uppfinningen, om- fattar organen för förändring av det stationära optiska spåret en styrbar stråluppdelare (20). Denna stràluppde- lare är företrädesvis rörlig, och omfattar företrädesvis ett diffraktivt optiskt element.

I enlighet med en tredje aspekt av uppfinningen, om- fattar organen för förändring av det stationära optiska spåret åtminstone en rörlig lins som är anordnad efter modulatorn.

Kortfattad beskrivning av ritningarna I exemplifierande syfte skall uppfinningen nu be- skrivas i närmare detalj i det följande med hänvisning till utföranden därav illustrerade i de bifogade ritning- arna, på vilka: Fig l är en schematisk vy av ett tidigare känt enstrålesystem; Fig 2a och 2b är en schematisk vy av ett flerstråle- system, illustrerande problemen med försämrad telecentri- Citet; Fig 3a är en schematisk vy av ett system i enlighet med ett första utförande av uppfinningen; Fig 3b är en schematisk vy av ett system i enlighet med ett andra utförande av uppfinningen; och Fig 3c är en schematisk vy av ett system i enlighet med ett tredje utförande av uppfinningen.

Beskrivning av föredragna utföranden Systemet i enlighet med uppfinningen är företrädes- vis ett laserskannersystem, såsom är känt från 10 15 20 25 30 35 518170 5 EP 0 467 076, vilket härmed inkorporeras som referens, men med förbättrade egenskaper för multistråleskrivning.

Sålunda är systemet ett multistrålesystem, varvid syste- met företrädesvis omfattar en stråluppdelare för att dela stràlen från ljuskällan till flera strålar, exponerande substratet i flera skanningslinjer samtidigt.

Med hänvisning till fig 3a omfattar systemet i en- lighet med ett första föredraget utförande av uppfinning- en en ljuskälla 1, företrädesvis en laser, en stråluppde- lare 20 för att uppdela stràlen från ljuskällan till fle- ra stràlar, en datorstyrd ljusmodulator 4 och en objek- tivlins 10 för att dra samman ljusstrålen från ljuskällan innan den när det ljuskänsliga substratet 11. Vidare om- fattar systemet företrädesvis en eller flera reflekteran- de speglar 2 för att rikta strålarna i den avsedda rikt- ningen, en modulator 4 för att alstra det önskade mönst- en första lins 3 för att dra sam- (kol- 5 efter modulatorn för att rikta strålarna mot ret som skall skrivas, man ljusstrålarna på modulatorn, och en andra lins limator) en deflektor 6. Modulatorn styrs i enlighet med ingående data.

Deflektorn 6 används för att skanna strålarna pà substratet 11 och linserna 7, 8, 10 används för att dra samman och fokusera strålarna på substratet. Vidare an- vänds företrädesvis ett linsstopp 9 för att förhindra ströljus ifrån att träffa substratet. Reflektorn kan vara ett rörligt reflektivt element, såsom en spegel. Dock kan även flera funktionellt ekvivalenta skannrar såsom akust-optiska deflektorer etc användas. Vidare är sub- stratet 11 företrädesvis anordnat på ett objektbord. Åtminstone objektivlinsen 10 är anordnad på en rör- lig bärare 22, men företrädesvis är även deflektorn 6 och linser 7-8 anordnade på bäraren. Bäraren 22 är rörlig re- lativt substratet och vidare rörlig i strålningsriktning- en relativt modulatorn och de andra optiska elementen hos systemet. Systemet i enlighet med uppfinningen är speci- ellt användbar för skrivande av substrat med stor yta, 10 15 20 25 30 35 518170 6. och för sådan tillämpning kan bäraren typiskt förflyttas 1100 mm under drift.

Beroende på rörelsen hos bäraren, larna först under ett stationärt optiskt spår, och däref- förflyttas strà- ter i ett rörligt optiskt spår på bäraren, och riktas se- dan mot substratet.

I enlighet med uppfinningen omfattar systemet vidare organ för förändrande av hur strålarna från det stationä- ra optiska spåret riktas mot det rörliga optiska spåret.

Dessa organ omfattar företrädesvis ett rörligt diffrak- tivt optiskt element (DOE) eller en styrbar stråluppdela- re, och mest föredraget en diffraktivt optisk stràluppde- lare 20, Detta optiska ele- ment 20 är rörligt, varigenom riktningen för strålarna anordnad före modulatorn 4. som riktas mot det rörliga optiska spåret och deflektorn kan förändras. Härigenom erfordras mycket begränsade rö- relser hos det optiska elementet för att uppnå tillräck- lig telecentricitet, varigenom endast en låg grad av me- kanisk precision erfordras. Exempelvis för att kompensera rörelser på omkring 1100 mm hos bäraren erfordras en rö- relse på omkring +/- 35 mm för det optiska elementet.

Härigenom, är det genom att justera positionen för stråluppdelaren eller det diffraktiva optiska elementet möjligt att få strålarna att sammanfalla i deflektorn, och att därigenom se till att en tillfredsställande tele- centricitet erhålls. Detta illustreras i fig 3a, där po- sitionen för bäraren är densamma som i fig 2b, men där stråluppdelaren 20 har förflyttats för att kompensera detta.

Styrningen av rörelsen hos det optiska elementet styrs företrädesvis synkroniserat och i relation till rö- relsen hos bäraren 22. För att uppnå detta är företrädes- vis en styrenhet anordnad. Nämnda styrenhet förses med en positionssignal indikerande positionen för bäraren, och genererar i enlighet därmed en styrsignal för det optiska elementet. 10 15 20 25 30 35 518170 7 I fig 3b visas ett alternativt andra utförande av uppfinningen. I detta utförande används samma hänvis- ningsbeteckningar för att indikera likartade komponenter.

Systemet i enlighet med det andra utförandet motsvarar det första utförandet som beskrivits här ovan, men med skillnaden att organen för föràndrande av hur strålarna från det stationära optiska spåret riktas mot det rörliga optiska spåret, och till deflektorn, här är en eller fle- ra rörliga linser anordnade efter modulatorn. Dessa rör- liga linser är företrädesvis kollimatorlinser 5 och 21.

Vidare kan rörliga eller stationära linser, såsom en lins 25, anordnas likväl. Sålunda används i detta utförande, en, två eller även fler rörliga kollimatorlinser för att styra strålarna för att få dem att sammanfalla i deflek- torn och för att förbättra telecentricitéten.

I fig 3c visas ett alternativt tredje utförande av uppfinningen. I detta utförande används samma hänvis- ningsbeteckningar för att indikera likartade komponenter.

Systemet i enlighet med det andra utförandet motsvarar det första utförandet som beskrivits här ovan, men med skillnaden att organen för att förändra hur strålarma från det stationära optiska spåret riktas mot det rörliga och till deflektorn, föràndrande av den optiska spårlängden mellan modulatorn optiska spåret, här är organ 24 för och deflektorn. Sådana organ kan exempelvis omfatta en optisk omväg med reflekterande element såsom speglar el- ler prismor, där åtminstone ett av de reflekterande ele- menten är rörligt för att öka eller minska spatialspår- längden, såsom illustreras i fig 3c.

I detta utförande förändras sålunda den optiska spårlängden genom att styra strålarna för att få dem att sammanfalla i deflektorn och för att förbättra telecent- riciteten.

Systemet i enlighet med uppfinningen tillhandahåller en förbättrad precision och telecentricitet på ett enkelt sätt med hjälp av få komponenter. Sålunda kompenseras sy- stemet och metoden i enlighet med uppfinningen effektivt lO 518170 8 stràlpositionsvariationer beroende pà försämrad telecent- ricitet. Sålunda gör uppfinningen mikrolitografisk skriv- ning av högprecisionsmönster effektivare och mer kost- nadseffektiv, samtidigt som mönsterprecisionen förbätt- ras.

Dock är flera variationer av de ovannämnda utföran- dena möjliga, och uppenbara för en person som är kunnig inom teknikomràdet. Exempelvis kan flera olika organ för förändring av den optiska spàrlängden användas, såsom op- tiska omvägar, olika styrbara stràluppdelare, olika op- tiska element och liknande. Sådana uppenbara modifiering- ar mäste betraktas som varande en del av uppfinningen, såsom den definieras av de följande patentkraven.

Claims (17)

10 15 20 25 30 35 518170H 9 PATENTKRAV

1. Skannande mönstergenerator för mikrolitografisk flerstråleskrivning av högprecisionsmönster på ett foto- känsligt substrat (11), vilket system omfattar en ljuskälla (1), åtminstone två ljusstrålar, en datorstyrd ljusmodulator företrädesvis en laser, för genererande av (4), en deflektor för skannande av strålarna på_substra- (10) stone en ljusstråle från ljuskällan innan den når sub- tet, och en objektiv lins för att dra samman åtmin- stratet, varvid åtminstone objektivlinsen är anordnad på en bärare (22) ljuskällan (1), varvid bäraren definierar ett rörligt op- som är rörlig relativt substratet (ll) och tiskt spår relativt det kvarvarande, stationära optiska spåret, k ä n n e t e c k n a d av att det vidare om- fattar organ för förändring av det stationära optiska spåret för att bibehålla telecentricitet för strålarna då de träffar det ljuskänsliga substratet under förflyttning av bäraren och det rörliga optiska spåret.

2. System i enlighet med patentkrav 1, varvid orga- nen för förändring av det stationära optiska spåret är automatiskt styrda i relation till förflyttning av bära- (22).

3. System i enlighet med patentkrav 2, varvid det ren vidare omfattar en styrenhet, vilken förses med en posi- tionssignal indikerande positionen på bäraren (22), och som genererar en styrsignal för att styra organ för för- ändring av det stationära optiska spåret i enlighet här- med.

4. System i enlighet med något av föregående patent- krav, varvid deflektorn (6) är anordnad på bäraren, och organen för förändrande av det stationära optiska spåret är anordnade att få strålen att sammanfalla i deflek- torn.

5. System i enlighet med något av patentkraven l - 4, optiska spåret omfattar organ (24) varvid organen för förändrande av det stationära för förändring av spa- tialspårlångden för det stationära optiska spåret. 10 15 20 25 30 35 518170 10

6. System i enlighet med patentkrav 5, varvid orga- nen för förändring av det stationära optiska spåret om- fattar en optisk omväg (24) omfattande rörliga reflekte- rande element.

7. System i enlighet med något av patentkraven l - 4, varvid organen för förändring av det stationära optiska spåret omfattar en styrbar stråluppdelnng (20).

8. System i enlighet med patentkrav 7, varvid stråluppdelaren är ett diffraktivt optiskt element.

9. System i enlighet med något av patentkraven 1 - 4, varvid organen för förändring av det stationära optiska spåret omfattar åtminstone en rörlig lins som är anordnad efter modulatorn.

10. System i enlighet med något av föregående pa- tentkrav, varvid modulatorn är en akustoioptisk modula- tor.

11. ll. System i enlighet med något av föregående pa- tentkrav, varvid deflektorn är en akusto-optisk deflek- tor.

12. Metod för skannande mikrolitografisk flerstràle- skrivning av högprecisionsmönster på ett fotokänsligt substrat (10) med åtminstone två ljusstrålar emitterade från en ljuskälla (1) och styrda av en datorstyrd ljusmo- (4), substratet och en objektivlins för att dra samman de ät- dulator en deflektor för skannande av strålarna på minstone en ljusstrålarna från ljuskällan innan den når substratet, varvid åtminstone objektivlinsen är anordnad (22) (ll) (1), varvid bäraren definierar ett rörligt på en bärare som är rörlig relativt substratet och ljuskällan optiskt spår relativt det kvarvarande, stationära optiska spåret, k ä n n e t e c k n a d av att de: vidare om- fattar stegen att förändra det stationära optiska spåret för att bibehålla telecentriciteten för strålarna då de träffar det ljuskänsliga substratet under förflyttningen av bäraren och det rörliga optiska spåret. 10 15 20 518170 ll

13. Metod i enlighet med patentkrav 12, varvid för- ändringen av det stationära optiska spåret styrs automa- tiskt i relation till rörelsen hos bäraren (22).

14. Metod i enlighet med patentkrav 12 eller 13, varvid deflektorn (6) är anordnad på bäraren, och föränd- ringen av det stationära optiska spåret får strålarna att sammanfalla i deflektorn. _

15. Metod i enlighet med något av patentkraven 12 - 14, varvid förändringen av det stationära optiska spåret omfattar förändrande av spatialspårlängden för det stationära optiska spåret.

16. Metod i enlighet med något av patentkraven 12 - 14, varvid förändringen av det stationära optiska spåret omfattar styrd förflyttning av en rörlig stràlupp- (20). "

17. Metod i enlighet med något av patentkraven delare 12 - 14, varvid förändringen av det stationära optiska spåret omfattar styrd rörelse av åtminstone en lins som är anordnad efter modulatorn.