TW202326300A - 多頭掃描微影雷射寫入器 - Google Patents

Abstract

一種掃描微影雷射寫入器(1)包括一基板固持件(60)、一照射配置(2)及一控制單元(40)。該照射配置具有一雷射源(10)、一多頭調變器配置(4)及至少兩個寫入頭配置(50)。該照射配置經配置用於經由該多頭調變器配置向該等寫入頭配置提供雷射光以照射一基板平面。該控制單元經組態用於控制一基板固持件(60)與該等寫入頭配置之間的一相對機械位移，及用於控制自該等寫入頭配置射出之雷射光之一掃掠。該多頭調變器配置經組態以藉由使用一聲光晶體分裂一輸入光束並將其調變成用於該等寫入頭配置之各者之至少一個經調變光束。該等寫入頭配置經定位以使自該等寫入頭配置射出之雷射光相對於彼此移位。

Description

多頭掃描微影雷射寫入器

本技術大體上係關於微影寫入器，且特定言之係關於掃描微影雷射寫入器及用於操作掃描微影雷射寫入器之方法。

所有當前市售雷射遮罩寫入器皆配備有一單個最終透鏡。在此單頭設計中，光係透過被稱為一印刷頭之一光學機械總成遞送至倍縮光罩。因此，印刷頭經配備以用一共同單個最終透鏡影響一個或多個經調變雷射光束。該(等)雷射光束係由此透鏡聚焦至一各自小光點。此光點之位置通常快速且週期性地改變，從而引起光束軌跡在最終透鏡下形成雷射光之一條線(或多條平行線)。此通常被稱為掃掠且掃掠之方向通常表示為Y方向。在一些裝置中，印刷頭總成在橫向於掃掠方向之方向上相對於倍縮光罩移動。此移動方向通常表示為X方向。在其他裝置中，倍縮光罩代替性地相對於印刷頭總成移動。相對邊緣至邊緣行進被命名為X衝程且在單個最終透鏡下之上述線之長度通常被稱為掃掠。兩種此等設計解決方案導致倍縮光罩被循序地、逐個衝程地曝露至在經圖案化遮罩中產生之一強度調變之光。若多個光束與共同單個最終透鏡一起使用，則其等之平行線在X方向上偏移。

此寫入概念對寫入器之印刷速度設定限制。給定X載物台或替代性地印刷頭在X衝程下之一特定速度以及X衝程之長度、及共同單個最終透鏡之光束數目，每單位時間覆蓋之倍縮光罩區域僅由掃掠之長度定義。因此，可藉由增加掃掠之長度或增加共同單個最終透鏡中之平行光束之數目來達成一增加之印刷速度。現今，在共同單個最終透鏡中使用多達15個平行光束，且此數量可進一步增加。然而，即使增加15個額外平行光束(此在科技上並非完全容易解決的)，亦將僅使總印刷速度增加2倍。要求印刷速度之進一步增加。

幾年前，曾藉由增加掃掠速度來進行改良印刷速度之嘗試。開發出提供一雙掃掠長度之一新碲氧化物偏轉器。設計並採購用於寫入頭中並能夠支援新掃掠長度之新光學器件。不幸的是，已發現用由此偏轉器提供之全掃掠長度印刷之遮罩展現被稱為雲紋(mura)之可見缺陷。此雲紋歸咎於由掃掠之長度間隔之重疊區。若此分離太大，則重疊區之小缺陷似乎可由人眼偵測。就印刷速度而言，單單掃掠長度之增加似乎並非為一前進道路。

此外，在不具有雲紋要求之其他寫入器中，任何印刷速度增加係合乎需要的，因為此僅增加寫入器之盈利能力。

在公開之國際專利申請案WO 2020/120725 A1中，揭示一種減少在驅動一單頭多光束寫入器中之一聲光調變器之換能器之間的串擾之影響的方法。該方法包含操作機械地耦合至一聲光調變器介質之換能器(其中對相鄰換能器應用不同頻率)，及在自相鄰換能器發出之空間上相鄰之調變通道上之載波之間產生一時變相位關係(其中相鄰通道上之載波之間的一頻率間隔為400 KHz至20 MHz)。

在公開之美國專利申請案US 2020/0166852 A1中，揭示一種用於寫入至基板晶圓之一微影設備。該設備包含含有用於產生光之複數個光源之一光產生裝置、一寫入裝置、含有用於將光自該光產生裝置傳送至一寫入裝置之數個光學波導之一光傳送裝置。寫入裝置包含用於將來自一個或複數個光源之光投射至一基板晶圓之不同區域中之複數個可個別控制寫入頭。設備亦包含用於使基板晶圓在一預定義輸送方向上相對於寫入裝置移動之一輸送裝置，及用於控制基板晶圓上之寫入程序之一控制裝置。調變係藉由電光調變器執行且光來自免除一光束分裂器之任何使用之複數個光源。

在公開之美國專利申請案US 2009/0273793 A1中，揭示一種繪製位置量測方法及設備，及一種繪製方法及設備。在與繪製平面相同之平面中設置至少三個狹縫。偵測已藉由繪製點形成構件調變且已被傳遞通過至少三個狹縫之光。基於關於對應於偵測已被傳遞通過至少三個狹縫之光之時間點之繪製平面之各自相對移動位置資訊項獲得關於繪製點之兩個位置資訊項。基於該至少兩個位置資訊項量測繪製點之位置。

因此，本技術之一般目的係找到在不引致雲紋效應的情況下增加印刷速度之方式。

上述目的係藉由根據獨立技術方案之方法及裝置達成。較佳實施例係在附屬技術方案中定義。

一般而言，在一第一態樣中，一種掃描微影雷射寫入器包括一基板固持件、一照射配置及一控制單元。該基板固持件具有用於將具有一雷射光敏感表面之一基板固持於一基板平面中之附接構件。該照射配置具有一雷射源、一多頭調變器配置及m個寫入頭配置，其中m≥2。該照射配置經配置用於經由該多頭調變器配置將來自該雷射源之雷射光提供至該m個寫入頭配置以照射該基板平面。該控制單元經組態用於控制該基板固持件與該m個寫入頭配置之間的在平行於該基板平面之至少一掃描方向上之一相對機械位移。該控制單元經組態用於控制自該m個寫入頭配置射出之雷射光在平行於該基板平面且橫向於該掃描方向之一掃掠方向上之一掃掠。該多頭調變器配置經組態以藉由使用一聲光晶體分裂源自於該雷射源之一輸入光束並將其調變成用於該m個寫入頭配置之各者之n個經調變光束，其中n≥1。該m個頭經定位使得自該m個寫入頭配置之各者射出之雷射光變得在該掃掠方向上相對於彼此以一預定非零距離移位。

在一第二態樣中，一種用於操作一掃描微影雷射寫入器之方法包括一雷射輸入光束之提供。分裂該雷射輸入光束並藉由聲光調變將其調變成用於m個寫入頭配置，其中m≥2之各者之n個經調變光束，其中n≥1。將用於該m個寫入頭配置之該n個經調變光束光學連接至該等各自寫入頭配置。藉由用於該m個寫入頭配置之該n個經調變光束照射該掃描微影雷射寫入器之一基板平面。使該基板平面及該m個寫入頭配置在平行於該基板平面之至少一掃描方向上相對於彼此移位。在平行於該基板平面且橫向於該掃描方向之一掃掠方向上掃掠自該m個寫入頭配置射出之該n個經調變光束。在所有例項下，使自該m個寫入頭配置之各者射出之該n個經調變光束在該掃掠方向上相對於彼此以一預定非零距離移位。

所提出技術之一個優點在於，印刷速度係與印刷頭之量成比例地增加，而現有設備之大多數部分可在沒有廣泛改變的情況下使用。當閱讀詳細描述時，將瞭解其他優點。

貫穿圖式，相同元件符號係用於相似或對應元件。

為更佳理解所提出技術，以一分段式多通道聲光調變器之簡要概述開始可為有用的。在圖1中，示意性地繪示具有四個寫入光束之一單頭調變配置3。一輸入雷射光束5在一光束分裂器22中被分裂成(在此實例中)四個經分裂輸入光束6A至6D。各經分裂輸入光束6A至6D經連接至一聲光調變器20之一各自調變器片段25A至25D。提供電連接26以使射頻信號能夠提供至換能器24A至24D，各調變器片段25A至25D一個換能器24A至24D。聲光調變器20之各調變器片段25A至25D將經分裂輸入光束6A至6D個別地調變成經調變光束7A至7D。接著將經調變光束7A至7D提供至一單個寫入頭，其中容許經調變光束7A至7D到達待在其上在X方向上展開執行寫入之表面。各經調變光束7A至7D亦在Y方向上同步地且彼此平行地掃掠。

取決於實際設計，可改變經分裂輸入光束之數目。然而，通常存在由不同設計特徵設定之一最大限制。此意謂不能進一步利用聲光調變器20之「X」方向。

圖2示意性地繪示在寫入期間之條件。在亦表示為X方向之一掃描方向90上掃描一寫入頭50。若干光束(在此特定實施例中，四個光束)係在X方向上分離一距離m且在亦表示為Y方向之一掃掠方向91上掃掠。此掃掠一次在由一基板固持件60支撐之一基板平面中引致一雷射光敏感表面64之四個條紋92之照明。在相對於基板固持件60之X方向上將寫入頭50掃描一距離d，且進行雷射光敏感表面64之一新曝光。當整個寫入頭50已經過雷射光敏感表面64處之一部分時，條紋93覆蓋該整個部分。

在替代方法中，寫入頭50之相對掃描可為一連續程序，藉此條紋92、93之掃掠方向並不完全垂直於掃描方向，但仍橫向於掃描方向。然而，基本功能係類似於上文提出之方法。

根據本技術，聲光調變器20之橫截面尺寸可代替性地用於達成可使用之額外經調變光束。

圖3係一多頭調變配置4之一實施例之一示意性圖解。大多數部分係類似於圖1中呈現之部分，然而，在大多數情況下，元件符號被簡化且省略區分字母A至D。在此特定實施例中，聲光調變器20經操作以便自各調變器片段25輸出三個不同經調變光束7。如下文將進一步論述，此可藉由向換能器24供應多頻率信號或如藉由虛線所指示藉由向各調變器片段25中之多個換能器供應不同單頻率信號來達成。又如藉由虛線所指示，可在聲光調變器20之前面設置一額外光束分裂器配置21。

取決於傳出角，將傳出經調變光束7劃分成群組51A、51B及51C。各群組51A、51B及51C經提供至一各自寫入頭，其中各群組內之光束係在X方向上展開，與圖1中之實例類似，但其中不同群組亦在Y方向上具有一間隔。此將在下文進一步論述。所有經調變光束經個別地調變且促成總寫入速度。聲光調變器20之「Y」方向藉此用於將經調變光束提供至多個寫入頭。

在上圖中，繪示四個調變器片段。然而，任何熟習此項技術者理解，可利用自1及以上之任何數目個調變器片段，只要剩餘設備能夠處置用於各寫入頭之該數目個平行光束。

圖4示意性地繪示一掃描微影雷射寫入器1之一實施例。掃描微影雷射寫入器1包括具有用於將具有一雷射光敏感表面64之一基板62固持於一基板平面中之附接構件之一基板固持件60。掃描微影雷射寫入器1進一步包括一照射配置2。照射配置2具有一雷射源10、一多頭調變器配置4及至少兩個寫入頭配置50。照射配置2經配置用於經由多頭調變器配置4將來自雷射源10之雷射光提供至寫入頭配置以照射基板平面。掃描微影雷射寫入器1亦包括一控制單元40。控制單元40經組態用於控制基板固持件60與寫入頭配置50之間的在平行於基板平面之至少一個掃描方向X上之一相對機械位移。通常，控制單元40經組態用於控制基板固持件60與寫入頭配置50之間的亦在垂直於掃描方向之一方向上之一相對機械位移以便容許多次掃描。控制單元40亦經組態用於控制自寫入頭配置射出之雷射光在平行於基板平面且橫向於掃描方向X之一掃掠方向Y上之一掃掠。多頭調變器配置4經組態以藉由使用一聲光晶體分裂源自於雷射源10之一輸入光束並將其調變成用於寫入頭配置之各者之至少一個經調變光束且較佳多個經調變光束。此將在下文進一步描述。控制單元40通常亦負責其他所請求任務，諸如主動聚焦控制，例如，透鏡至遮罩距離之控制。因而，此控制係由任何熟習此項技術者所熟知且因此不進一步描述。複數個寫入頭配置經定位使得自寫入頭配置之各者射出之雷射光變得在掃掠方向Y上相對於彼此以一預定非零距離移位。

在上文圖解之實施例中，多頭調變器配置4被繪示為與寫入頭配置50一起移動。然而，在替代實施例中，多頭調變器配置4可定位於雷射源10與寫入頭配置50之間，但經配置為在X衝程期間不移動。

圖5示意性地繪示針對一項實施例之基板平面處之情況。三個寫入頭配置50A、50B及50C係在Y方向上相對於彼此移位。各寫入頭配置50A至50C引致增加可用寫入速度之一照明掃描。在此實施例中，不同寫入頭配置50A至50C之掃描在Y方向上不存在重疊。然而，如將在下文進一步論述，在其他實施例中，不同寫入頭配置50A至50C之掃描在Y方向上可能存在重疊及/或多次曝光。

圖6示意性地繪示一照射配置2之一實施例。一輸入雷射光束5係自一雷射源10提供至包括一聲光調變器20之一多頭調變配置4。多頭調變配置4分裂光並將其調變成經提供至多個寫入頭配置50之經調變光束7。各寫入頭配置50可經組態用於處置一個或複數個經調變光束7，如藉由虛線所指示。

圖7繪示一聲光調變器20之一實施例。為簡潔起見，僅展示一個調變器片段，然而，熟習此項技術者認識到，可存在平行調變器片段。因而，一聲光調變器(AOM)之功能在先前技術中係已知的，且將不再詳細描述。一般而言，引起一換能器24以一射頻振動，從而在晶體27中產生聲波。一常用晶體材料係(例如)石英。聲波最終係由一吸聲器23吸收以避免任何諧振行為。當傳入光經歷聲波時，聲波之聲子與光之光子之間的相互作用導致散射及干涉，從而引起一經偏轉光束。

當光相對於聲波傳播之垂直方向以如下定義之布拉格角 照射時，經偏轉光束之最高效率通常在布拉格條件下達成： 且其中 係真空中之光波長， 係折射率且 係聲音波長。最高繞射強度接著出現於對應於布拉格角之一傳出角下。

在圖7中，此係藉由照射至AOM晶體27上之(經分裂)輸入光束6進行繪示，其中聲波29係藉由激發換能器24來產生。一經傳輸光束8係連同一經調變光束7一起繪示。經調變光束7以布拉格角 離開AOM晶體27。藉由聲波繞射之光之量取決於聲音之強度。因此，藉由改變換能器之振動激發，可調變傳出光之強度，從而給出一經調變光束7。

即使最有效的繞射發生於等於布拉格角之一入射光角下，繞射亦發生於其他入射角下。此可用於獲得多個經繞射光束。

在圖8中，繪示一聲光調變器20之一實施例。一輸入光束6以一傳入角 照射。換能器24被供應作為兩個單一射頻信號F1及F2之一總和之一信號。此等射頻信號在晶體27中引致具有對應頻率之聲波29。一未經繞射光束8以等於傳入角 之一傳出角 離開晶體27。頻率F1之聲波29引致一第一繞射角 之一第一經繞射之經調變光束7’。類似地，頻率F2之聲波29引致一第二繞射角 之一第二經繞射之經調變光束7”。取決於晶體頻寬性質，第一繞射角 及第二繞射角 可具有足夠強度且仍分離達一不可忽略的角。因此，可分離經調變光束並將其等用於不同寫入頭中。較佳地，布拉格角 位於第一繞射角 與第二繞射角 之間或等於其等之一者。

此實施例將需要聲光調變器20之RF頻寬足夠大以支援上述光束分離要求。對於石英聲光調變器20及405 nm波長，將需要大約60 MHz之一頻寬。

在圖9A中，繪示一聲光調變器20之另一實施例。此處，聲光調變器20經配備有在照射輸入光6之方向上實體分離之兩個換能器24A及24B。頻率F1之一單一射頻信號經提供至第一換能器24A且頻率F2之一單一射頻信號經提供至第一換能器24B。換能器24A及24B藉此在晶體27中引致具有頻率F1及F2之兩個聲波29。藉此，輸入光束6首先與頻率F2之聲波29相互作用，且達成一第二繞射角 之一第二經繞射之經調變光束7”。此後，輸入光束6與頻率F1之聲波29相互作用，且達成一第一繞射角 之一第一經繞射之經調變光束7’。

換言之，圖9A繪示一相位陣列換能器實施例。對於石英，市售相位陣列支援250 MHz之頻寬。然而，市場上沒有配備有一相位陣列之多頻率及多通道聲光調變器裝置。此實施例提供一替代實施方案，其中分開的換能器係由不同頻率驅動。此簡化對RF遞送電子器件之要求，此係因為RF波係純正弦波而非彼等正弦波之總和，但依據相位陣列之大小限制經繞射光束之量。

在圖9B中，繪示一聲光調變器20之又另一實施例。此處，聲光調變器20亦配備有在照射輸入光6之方向上實體地分離之兩個換能器24A及24B。換能器24A及24B被供應作為兩個單一射頻信號F1及F2之一總和之一信號。然而，相較於提供至換能器24B之信號，提供至換能器24A之信號在兩個單一射頻信號F1與F2之間具有一不同相位關係。此等射頻信號在晶體27中引致具有對應頻率之兩個聲波29。

歸因於相位差，各自聲波之方向係不同的。因此，輸入光束6具有相對於第一聲波之一第一傳入角 ，及相對於第二聲波之一第二傳入角 。輸入光束6與頻率F1之聲波29相互作用，且達成一第一繞射角 之一第一經繞射之經調變光束7’。輸入光束6亦與頻率F2之聲波29相互作用，且達成一第二繞射角 之一第二經繞射之經調變光束7’’。

在上文繪示之實施例中，藉由使用兩個不同換能器頻率產生兩個經繞射之經調變光束。然而，此等原理可一般化為使用多於兩個不同射頻，從而給出多於兩個經繞射之經調變光束。經繞射之經調變光束之最大數目係由晶體之頻寬性質及幾何考量來判定。

換言之，在特定實施例中，用於聲光調變器之各調變器片段之輸入光束係作為一單個入射光束提供至聲光晶體。聲光晶體之一射頻頻寬實現與複數個頭指派頻率相關聯之經繞射光束。較佳地，單個入射光束係以一入射角提供至聲光晶體，該入射角在相關聯於頭指派頻率之一最高者之一布拉格角與相關聯於頭指派頻率之一最低者之一布拉格角之間的間隔內。

若提供具有不同方向之聲波，則可藉由調適頻率F1與F2之間的相位差而以相對於兩個聲波之一布拉格角提供單個入射光束。

此設計之一其餘問題在於，第一經繞射之經調變光束7’與第二經繞射之經調變光束7”兩者之繞射效率至少部分取決於兩個射頻信號之功率。此意謂一個頻率之功率之變化將不僅影響與此頻率相關聯之經繞射之經調變光束之繞射效率，而且影響另一經繞射之經調變光束之繞射效率。因此，在兩個經調變光束之調變之間存在一串擾。為達成一高準確度調變，必須預補償此串擾，此通常係一非常困難的任務。給定50 MHz至65 MHz之資料計時之一當前速度，可能需要一奈秒或幾奈秒之電RF信號之同步及上升時間。

另一替代例係在布拉格條件下使用主導繞射。若針對一個頻率使用一相關聯布拉格角 或非常接近該相關聯布拉格角 之繞射，則與另一布拉格角 相關聯之另一頻率將導致一非常小繞射。此將消除或至少顯著減少任何串擾。然而，代替性地，必須提供對輸入角之控制。

在圖10A中，繪示一聲光調變器20之另一實施例。此處，聲光調變器20被提供具有一各自傳入角 、 之兩個輸入光束6’、6”。此等傳入角較佳係與供應至換能器24之頻率F1及F2相關聯之布拉格角 、 。各輸入光束6’、6”引致一各自經繞射光束7’、7”。若光束之一第一者之傳入角接近相關聯之布拉格角，則另一輸入光束之繞射變得基本上可忽略，且反之亦然。以此一方式，經繞射光束7’之任何調變不顯著影響經繞射光束7”之調變且經繞射光束7”之任何調變不顯著影響經繞射光束7’之調變。因此，基本上移除任何串擾。

圖11A示意性地繪示具有多於一個輸入光束但具有用於不同頻率F1及F2之分開的換能器24A、24B之一聲光調變器20之另一實施例。

圖11B示意性地繪示具有多於一個輸入光束且具有分開的換能器24A、24B之一聲光調變器20之另一實施例。如圖9B中，換能器24A及24B被供應作為兩個單一射頻信號F1及F2之一總和之一信號。相較於提供至換能器24B之信號，提供至換能器24A之信號在兩個單一射頻信號F1與F2之間具有一不同相位關係，從而在所提供之聲波29之間引致一方向差。

若提供具有不同方向之聲波，則可藉由調適頻率F1與F2之間的相位差而以相對於兩個聲波之一布拉格角提供單個入射光束。

圖10及圖11A至圖11B之此等實施例需要多個入射光束。入射光束之各者將由藉由一個換能器或一換能器相位陣列提供之一不同RF頻率繞射。由於將僅由一單一RF頻率滿足針對一給定入射光束之布拉格條件，故避免串擾。除非發生相位匹配，否則RF頻率將不影響光束之強度。

圖8至圖11B中之用於在一單個聲光調變器中同時執行兩個調變之原理當然可應用於藉由使用多於兩個激發頻率達成多於兩個同時調變。

換言之，在一項實施例中，多頭調變器配置包括具有至少一個調變器片段之一聲光調變器。該片段或各片段經組態以分裂源自於雷射源之一輸入光束並將其調變成用於多個寫入頭配置之各者之一個經調變光束。

若寫入頭配置各用複數個平行光束操作，則在聲光調變器之前進行此一劃分，如(例如)圖3中可見。藉此，聲光調變器包括複數個調變器片段，每一個調變器片段經組態用於分裂源自於雷射源之一輸入光束並將其調變成用於多個寫入頭配置之各者之一個經調變光束。

換言之，在一項實施例中，在聲光調變器包括複數個調變器片段之情況下，多頭調變器配置包括將來自雷射源之光束分裂成複數個輸入光束之一第一光束分裂器配置，且其中該複數個輸入光束之各者經提供至調變器片段之一各自調變器片段。

在圖9A及圖11A中，聲光調變器包括與寫入頭之一各自寫入頭相關聯之藉由單頻率信號激發之兩個換能器。此概念當然亦可用於多於兩個換能器。換言之，在一項實施例中，聲光調變器之各調變器片段包括複數個換能器。該複數個換能器之各者係藉由不同於其他換能器之頭指派頻率之一各自頭指派頻率驅動。

在圖9B及圖11B中，換能器24A、24B之各者係藉由作為各具有一各自不同頻率F1、F2之射頻信號之一總和F1+F2之一射頻信號驅動，其中頻率偏移不同於另一換能器24A、24B之頭指派頻率F1、F2)。此當然可經一般化為多於兩個頻率及多於兩個換能器。

在圖8及圖10中，聲光調變器包括藉由作為兩個單頻率信號之一總和之一射頻信號激發之一單個換能器。此等單頻率信號係與寫入頭之一各自寫入頭相關聯。此概念當然亦可用於多於兩個換能器。換言之，在一項實施例中，聲光調變器之各調變器片段包括一個共同換能器。該換能器係藉由作為各具有一各自不同頭指派頻率之複數個射頻信號之一總和之一射頻信號驅動。

在基於至聲光調變器之複數個入射光束之實施例中，必須以不同入射角提供入射光束。較佳地，不同入射角對應於與頭指派頻率相關聯之各自布拉格角。

一種用於達成此之配置係在圖12中示意性地繪示。一輸入光束6經引導至兩個連續光束分裂器裝置70及一最終鏡72，從而將輸入光束6劃分成三個平行的經分裂輸入光束6A至6C。一透鏡配置74用於將不同經分裂輸入光束6A至6C聚焦至聲光調變器20中之一共同焦點。聲光調變器20係藉由較佳地適於給出等於經分裂輸入光束6A至6C到達聲光調變器20之角度之布拉格角之三個不同射頻驅動。藉此，經繞射之經調變光束7A至7C係以三個不同傳出角提供，且藉由一第二透鏡配置76引起此等發散光束形成平行的經調變光束。在此特定實施例中，提供三個經調變光束7A至7C，但任何熟習此項技術者認識到，可依此達成任何數目個經調變光束7A至7C。

提供以不同角度入射至聲光調變器20上之分開的光束之上述原理僅為一個闡釋性實例。任何熟習此項技術者認識到，導致相同光束幾何形狀之許多其他光學配置在先前技術中可得。

換言之，在一項實施例中，多頭調變器配置包括複數個第二光束分裂器配置，聲光調變器之各調變器片段各一個第二光束分裂器配置，該複數個第二光束分裂器配置經組態用於將輸入光束分裂成以不同入射角提供至聲光晶體之複數個入射光束。

上文呈現四個特定實施例。其等全部利用一新穎多通道、多頻率聲光調變器。與當前使用之聲光調變器之主要差異在於，在聲光調變器之各單個片段中，存在在寫入器Y方向上出射之多個光束。在當前設計中，一單個光束係僅藉由一單個聲光調變器通道繞射。此多個光束既經強度調變又以一足夠大角度成角度，使得各個別聲光調變器通道可透過不同光學頭支援圖案印刷。

如上文所提及，聲光調變器之調變係由提供至聲光調變器之一或多個換能器之不同頻率分量之強度控制。參考圖4，在一較佳實施例中，控制單元40係用於將適當信號提供至多頭調變配置4之聲光調變器之換能器。射出聲光調變器之各個別經調變光束之強度可藉此適於一預定印刷圖案。此調適亦必須與藉由寫入頭執行之雷射光之掃掠以及與基板與寫入頭之間的相對移動同步。

換言之，在一項實施例中，控制單元經組態用於取決於自複數個寫入頭配置射出之雷射光之掃掠及基板固持件與複數個寫入頭配置之間的相對機械位移根據一預定印刷圖案修改聲光調變器之各調變器片段之頭指派頻率之信號以用於調適射出聲光晶體之光束之一強度。

圖13係用於操作一掃描微影雷射寫入器之一方法之一實施例之步驟的一流程圖。在步驟S10，提供一雷射輸入光束。在步驟S20，分裂該雷射輸入光束並藉由聲光調變將其調變成n個經調變光束，其中n≥1。此係針對m個寫入頭配置之各者執行，其中m≥2。較佳地，分裂及調變雷射輸入光束之步驟係在n個分段步驟中執行，其中各分段步驟調變用於m個寫入頭配置之各者之一個光束。

在一項實施例中，在n＞1的情況下，分裂及調變雷射輸入光束之步驟包括將雷射輸入光束分裂成n個輸入光束之步驟S22。在步驟S24，在分段步驟之一各自者中分裂n個輸入光束之各者並藉由聲光調變對其進行調變。

在步驟S30，將用於m個寫入頭配置之n個經調變光束光學連接至各自寫入頭配置。在所有例項下，自m個寫入頭配置之各者射出之n個經調變光束係在掃掠方向上相對於彼此以一預定非零距離移位。在步驟S40，藉由用於m個寫入頭配置之n個經調變光束照射掃描微影雷射寫入器之一基板平面。在步驟S50，使該基板平面及m個寫入頭配置在平行於基板平面之至少一掃描方向上相對於彼此移位。在步驟S60，在平行於基板平面且橫向於掃描方向之一掃掠方向上掃掠自m個寫入頭配置射出之n個經調變光束。

不同步驟在圖中被繪示為連續步驟。然而，任何熟習此項技術者認識到，大多數步驟實際上被同時且重複地並結合彼此執行，如藉由虛線箭頭所指示。

在一項實施例中，分裂及調變雷射輸入光束之步驟S20包括藉由m個換能器驅動聲光調變器。m個換能器之各者係藉由不同於其他換能器之頭指派頻率之一各自頭指派頻率驅動。

在另一實施例中，分裂及調變雷射輸入光束之步驟S20包括藉由一個共同換能器驅動聲光調變器。該換能器係藉由作為各具有一各自不同頭指派頻率之m個射頻信號之一總和之一射頻信號驅動。

在進一步實施例中，聲光調變器之驅動包括取決於掃掠自m個寫入頭配置射出之雷射光之步驟及使基板固持件及m個寫入頭配置相對於彼此移位之步驟在各分段步驟中根據一預定印刷圖案修改聲光調變器之頭指派頻率之信號以用於調適射出聲光晶體之光束之一強度。

在一項實施例中，用於各分段步驟之輸入雷射光束係作為一單個入射光束提供至聲光晶體。聲光晶體之一射頻頻寬實現與m個頭指派頻率相關聯之經繞射光束。較佳地，此步驟包括以一入射角將單個入射光束提供至聲光晶體，該入射角在相關聯於頭指派頻率之一最高者之一布拉格角與相關聯於頭指派頻率之一最低者之一布拉格角之間的間隔內。

在一項實施例中，將輸入雷射光束分裂成m個入射光束且以不同入射角將該m個入射光束提供至聲光晶體。較佳地，不同入射角對應於與頭指派頻率相關聯之各自布拉格角。

在所有以上實施例中，至少兩個經調變光束係在聲光晶體之繞射方向上提供。複數個經調變光束亦可同時在垂直於繞射方向之一方向上分離，各調變器片段一個經調變光束。因此，在概述中，n x m經調變光束之一陣列係同時自聲光晶體輸出，其中n≥1且m≥2。以一相同角度離開聲光晶體之m個經輸出之經調變光束旨在用於同一寫入器頭配置。

在一較佳實施例中，將用於m個寫入頭配置之各者之n個經調變光束光學連接至各自寫入頭配置之步驟包括將來自聲光調變器之一束平行經調變光束分離成n個經調變光束之m個分開的群組，各寫入頭配置一個群組。

此外，在一較佳實施例中，上文所描述之掃掠步驟提供用於所有寫入頭配置之一同步掃掠。

圖14示意性地繪示用於對兩個不同寫入頭配置50各提供兩個經調變雷射光束7之一照射配置2之部分。雷射源10將輸入光束5提供至多頭調變器配置4。四個經調變光束7射出多頭調變器配置4，其中兩個經調變光束7旨在用於各寫入頭配置50。經調變光束7係經由一組鏡82引導至一各自寫入頭配置50。在此特定實施例中呈拾取鏡之形狀之光束分離器80經配置用於僅將一對經調變光束反射至分開的束或群組中。亦可存在未繪示之不同類型之其他光學構件，以便控制經調變光束之性質。此等組件係由任何熟習此項技術者所熟知且因此不進一步描述。

因此，在一較佳實施例中，照射配置2進一步包括經配置用於將來自聲光調變器之一束平行經調變光束分離成n個經調變光束之m個分開的群組之一光束分離器，各寫入頭配置一個群組。

分開的束或群組經配置以具有至各自寫入頭配置之相同行進距離，以便不在束之間引入任何光學路徑差異。在多頭調變器配置4之出口處，通常提供一透鏡或透鏡系統以用於將光束聚焦於寫入頭中之一特定平面(其為共軛於一最終透鏡之一光瞳平面之一平面)處的目的。由於同一透鏡配置作用於所有寫入頭之光束，因此光學路徑必須為相同的以便維持聚焦性質。此通常係藉由提供適當的延遲線84來進行。替代性地，在不同寫入頭之分離之後，將一分開的聚焦透鏡配置提供至各束光束。

各束經調變光束7經提供至一寫入頭配置50，使得各束之經調變光束7係在雷射光敏感表面64處在掃描方向X上分離一距離。寫入頭配置50係在掃掠方向Y上且可能亦在X方向上以一非零距離移位。

以上圖解展示兩個寫入頭配置且每寫入頭配置兩個經調變光束。然而，頻率之數目及因此經繞射光束之數目可顯著更大。使用5個至10個寫入頭配置之設計據信在技術上可能。同時，每寫入頭配置之經調變光束之數目亦可不同且每寫入頭配置多達至少15個經調變光束在技術上完全可能。

圖15示意性地繪示三個寫入頭配置50。各寫入頭配置控制在掃描方向X上分離之五個經調變光束(指示為水平線)之掃掠。寫入頭配置50係在掃掠方向Y上偏移一量ΔY。通常，在寫入頭配置50之間亦在掃描方向X上存在一偏移。

在一較佳實施例中，當m大於1時，控制單元經組態以將自m個寫入頭配置射出之雷射光之掃掠控制為同步的。此促進控制邏輯，從係因為對於所有不同寫入頭配置，掃描移動之相依性接著亦變得相同。

由於所有寫入頭配置較佳地相對於雷射光敏感表面以相同速度移動，因此對於所有頭，掃掠之時間必須為相同的。一種達成此之方式係對所有寫入頭配置使用相同像素時脈值。此繼而要求用於補償由偏轉器RF頻率線性頻變(frequency chirp)產生之像散之圓柱形透鏡之強度將必須被調諧為像素時脈之值。此問題可藉由一焦距可調整之圓柱形透鏡解決。

可藉由寫入頭配置之數目之增加獲得之寫入速度之增加可以不同方式利用。選定方法與各寫入頭配置相對於彼此之預定非零距離相關。經增加之寫入速度之最簡單易懂的利用係定位以一有效掃掠長度移位之寫入頭配置。不同掃描之掃掠可重疊或可不重疊。連續掃描之間的一重疊可用於(例如)減少任何邊緣效應。取決於圖案對邊緣效應之敏感程度，重疊(若有)亦可具有不同量值。藉此，有效掃掠長度經定義為寫入頭配置之一掃掠長度減去一掃掠重疊距離。該掃掠重疊距離等於或大於零。

使用兩個寫入頭配置之此一方法係在圖16A中繪示。針對一整個掃掠長度S之來自兩個寫入頭配置之曝光90A、90B相對於彼此移位一預定非零距離ΔY。當待進行下一掃描時，寫入頭配置在Y方向上移動一掃描寬度距離W。一組完整掃描之後之結果係在圖16B中繪示，其中藉由寫入頭配置之僅一者曝光之區域91、92係與具有一掃掠重疊距離O之重疊區域93交錯，其中兩個寫入頭配置促成曝光。在此實施例中，可見預定非零距離ΔY等於掃掠長度S減去掃掠重疊距離O。

在替代配置中，經增加之寫入速度可代替性地用於改良曝光均勻性。雷射在所提供之雷射光束之強度方面總是具有一些變動。雷射製造商當然確實試圖最小化任何此等變動，當可能仍存在微小波動。類似地，光學系統中之非重複變化亦可促成到達雷射光敏感表面之雷射強度可與預期強度略有不同。此等波動之一些係時間上之波動。若雷射光敏感表面處之同一區域係在多於一個時槽曝光，使得總曝光等於所請求曝光，則實際曝光將為不同部分曝光之總和。雷射強度在時間上之任何波動將藉此在所有曝光之時間上平均化，且此一平均化將藉此減少任何時間波動雷射強度之影響。

圖17A繪示具有兩個寫入頭配置之一實施例，其中寫入頭配置之間的預定非零距離ΔY等於有效掃掠長度除以2。當待進行下一掃描時，寫入頭配置係在Y方向上移動一掃描寬度距離W。此處可見，雷射光敏感表面處之各區域將藉由各寫入頭配置曝光至少一次。代替性地，掃描寬度距離W變得更小，此相較於圖16A中之配置增加總寫入時間。

一組完整掃描之後之結果係在圖17B中繪示，其中藉由各寫入頭配置曝光一次之區域94係與其中一個寫入頭配置已曝光兩次且另一個寫入頭配置已曝光一次之重疊區域95、96交錯。因此，獲得在此等不同曝光期間強度之平均化。重疊區域之間的縮短距離亦降低雲紋效應之風險。

此等原理可一般化為多於兩個寫入頭配置。不同寫入頭配置可接著用於增加實際寫入速度或改良強度平均化，如上文所描述。

換言之，在一項實施例中，各寫入頭配置相對於其他寫入頭配置之一者或兩者之預定非零距離等於一有效掃掠長度除以一整數k，其中k≤m。

概括而言，本技術之優點很多。一個重要優點在於，寫入器之印刷速度將與寫入頭配置之量成比例地增加。此外，準多個遍次策略改良許多臨界微影參數(諸如放置、臨界尺寸均勻性(CDU)及雲紋)。

上文所描述之實施例應被理解為本發明之幾個闡釋性實例。熟習此項技術者將理解，可在不脫離本發明之範疇之情況下對實施例進行各種修改、組合及改變。特定言之，在技術上可能之情況下，不同實施例中之不同部分解決方案可在其他組態中組合。然而，本發明之範疇係由隨附發明申請專利範圍定義。

1:掃描微影雷射寫入器 2:照射配置 3:單頭調變配置 4:多頭調變器配置/多頭調變配置 5:輸入雷射光束/輸入光束 6:輸入光束/照射輸入光 6’:輸入光束 6”:輸入光束 6A至6D:經分裂輸入光束 7:經調變光束/經調變雷射光束 7’:第一經繞射之經調變光束/經繞射光束 7”:第二經繞射之經調變光束/經繞射光束 7A至7D:經調變光束 8:經傳輸光束 10:雷射源 20:聲光調變器 21:光束分裂器配置 22:光束分裂器 23:吸聲器 24:換能器 24A至24D:換能器 25:調變器片段/片段 25A至25D:調變器片段 26:電連接 27:晶體/聲光調變器(AOM)晶體/聲光晶體 29:聲波 40:控制單元 50:寫入頭配置/寫入頭 50A:寫入頭配置 50B:寫入頭配置 50C:寫入頭配置 51A:群組 51B:群組 51C:群組 60:基板固持件 62:基板 64:雷射光敏感表面 70:光束分裂器裝置/光束分裂器配置 72:最終鏡 74:透鏡配置 76:第二透鏡配置 80:光束分離器 82:鏡 84:延遲線 90:掃描方向 90A:曝光 90B:曝光 91:掃掠方向/區域 92:條紋/區域 93:條紋/重疊區域 94:區域 95:重疊區域 96:重疊區域 d:距離 F1:射頻信號/頻率/頭指派頻率 F2:射頻信號/頻率/頭指派頻率 m:距離 O:掃掠重疊距離 S:掃掠長度 S10:步驟 S20:步驟 S22:步驟 S24:步驟 S30:步驟 S40:步驟 S50:步驟 S60:步驟 W:掃描寬度距離 X:掃描方向 Y:掃掠方向 ΔY:預定非零距離 :布拉格角 :布拉格角 :布拉格角 :第一繞射角 :第二繞射角 :傳入角 :第一傳入角/傳入角/入射角 :第二傳入角/傳入角/入射角 :傳出角

藉由參考結合隨附圖式獲取之以下描述可更佳理解本發明連同其進一步目的及優點，其中： 圖1係一單頭調變配置之一示意性圖解； 圖2示意性地繪示在一單頭調變、多光束配置之寫入期間之條件； 圖3係一多頭調變配置之一示意性圖解； 圖4示意性地繪示一掃描微影雷射寫入器之一實施例； 圖5示意性地繪示在一多頭調變、多光束配置之寫入期間之條件； 圖6示意性地繪示一照射配置之一實施例； 圖7繪示一聲光調變器之一實施例； 圖8繪示用多於一個頻率及一共同換能器操作之一聲光調變器之一實施例； 圖9A繪示用多於一個頻率及分離之換能器操作之一聲光調變器之一實施例； 圖9B繪示用多於一個頻率及分離之換能器操作之另一聲光調變器之一實施例； 圖10繪示用多於一個入射光束、多於一個頻率及一共同換能器操作之一聲光調變器之一實施例； 圖11A繪示用多於一個入射光束、多於一個頻率及分離之換能器操作之一聲光調變器之一實施例； 圖11B繪示用多於一個入射光束、多於一個頻率及分離之換能器操作之一聲光調變器之另一實施例； 圖12示意性地繪示提供具有不同入射角之光束之一配置之一實施例； 圖13係用於操作一掃描微影雷射寫入器之一方法之一實施例之步驟的一流程圖； 圖14示意性地繪示一照射配置之一實施例之部分； 圖15繪示複數個寫入頭配置之一實施例之幾何關係； 圖16A示意性地繪示用於寫入頭配置之一實施例之一掃掠之曝光結果； 圖16B繪示圖16A之實施例之最終曝光； 圖17A示意性地繪示用於寫入頭配置之另一實施例之一掃掠之曝光結果；及 圖17B繪示圖17A之實施例之最終曝光。

1:掃描微影雷射寫入器

2:照射配置

4:多頭調變器配置/多頭調變配置

10:雷射源

40:控制單元

50:寫入頭配置/寫入頭

60:基板固持件

62:基板

64:雷射光敏感表面

X:掃描方向

Y:掃掠方向

Claims (15)

1. 一種掃描微影雷射寫入器(1)，其包括： 一基板固持件(60)，其具有用於將具有一雷射光敏感表面(64)之一基板(62)固持於一基板平面中之附接構件； 一照射配置(2)； 該照射配置(2)具有一雷射源(10)； 其中該照射配置(2)經配置用於提供來自該雷射源(10)之雷射光以照射該基板平面；及 一控制單元(40)， 其特徵在於 該照射配置(2)進一步具有一多頭調變器配置(4)及m個寫入頭配置(50)，其中m≥2； 該照射配置(2)經配置用於經由該多頭調變器配置(4)將來自該雷射源(10)之該雷射光提供至該m個寫入頭配置(50)以照射該基板平面； 該控制單元(40)經組態用於控制該基板固持件(60)與該m個寫入頭配置(50)之間的在平行於該基板平面之至少一個掃描方向(X)上之一相對機械位移； 該控制單元(40)經組態用於控制自該m個寫入頭配置(50)射出之雷射光在平行於該基板平面且橫向於該掃描方向(X)之一掃掠方向(Y)上之一掃掠； 其中該多頭調變器配置(4)經組態以藉由使用一聲光晶體(27)分裂源自於該雷射源(10)之一輸入光束(5)並將其調變成用於該m個寫入頭配置(50)之各者之n個經調變光束(7)，其中n≥1； 其中該m個寫入頭配置(50)經定位使得自該m個寫入頭配置(50)之各者射出之雷射光變得在該掃掠方向(Y)上相對於彼此以一預定非零距離(ΔY)移位。
2. 如請求項1之掃描微影雷射寫入器，其中，該多頭調變器配置(4)包括具有n個調變器片段(25)之一聲光調變器(20)，其中各片段(25)經組態以分裂源自於該雷射源(10)之一輸入光束(6)並將其調變成用於該m個寫入頭配置(50)之各者之一個經調變光束(7)。
3. 如請求項2之掃描微影雷射寫入器，其中該聲光調變器(20)之各調變器片段(25)包括m個換能器(24A、24B)。
4. 如請求項3之掃描微影雷射寫入器，其中該m個換能器(24A、24B)之各者係藉由一各自頭指派頻率(F1、F2)驅動，該各自頭指派頻率(F1、F2)不同於其他換能器(24A、24B)之頭指派頻率(F1、F2)。
5. 如請求項3之掃描微影雷射寫入器，其中該m個換能器(24A、24B)之各者係藉由作為各具有一各自不同頻率(F1、F2)之m個射頻信號之一總和(F1+F2)之一射頻信號驅動，其中頻率偏移不同於該等其他換能器(24A、24B)之該等頭指派頻率(F1、F2)。
6. 如請求項2之掃描微影雷射寫入器，其中該聲光調變器(20)之各調變器片段(25)包括一個共同換能器(24)，其中該換能器(24)係藉由作為各具有一各自不同頭指派頻率之m個射頻信號之一總和(F1+F2)之一射頻信號驅動。
7. 如請求項3至6中任一項之掃描微影雷射寫入器，其中多頭調變器配置(4)包括m個光束分裂器配置(70)，該聲光調變器之各調變器片段(25)一個光束分裂器配置(70)，該m個光束分裂器配置(70)經組態用於將該輸入光束(6)分裂成以不同入射角( 、 )提供至該聲光晶體(27)之m個入射光束(6A至6C)。
8. 如請求項1至6中任一項之掃描微影雷射寫入器，其中該等寫入頭配置(50)之各者相對於其他寫入頭配置(50)之一者或兩者之該預定非零距離(ΔY)等於一有效掃掠長度除以一整數k，其中k≤m，且其中該有效掃掠長度係該等寫入頭配置(50)之一掃掠長度(S)減去一掃掠重疊距離(O)，該掃掠重疊距離(O)等於或大於零。
9. 如請求項1至6中任一項之掃描微影雷射寫入器，其中進一步包括一光束分離器(80)，該光束分離器(80)經配置用於將來自該聲光調變器(20)之一束平行經調變光束分離成n個經調變光束之m個分開的群組，各寫入頭配置(50)一個群組。
10. 一種用於操作一掃描微影雷射寫入器(1)之方法，其包括以下步驟： 提供(S10)一雷射輸入光束(5)； 分裂該雷射輸入光束(5)並藉由聲光調變將其調變(S20)成用於m個寫入頭配置(50)，其中m≥2之各者之n個經調變光束(7)，其中n≥1； 將用於該m個寫入頭配置(50)之該n個經調變光束(7)光學連接(S30)至該等各自寫入頭配置(50)； 藉由用於該m個寫入頭配置(50)之該n個經調變光束(7)照射(S40)該掃描微影雷射寫入器(1)之一基板平面； 使該基板平面及該m個寫入頭配置(50)在平行於該基板平面之至少一掃描方向(X)上相對於彼此移位(S50)； 在平行於該基板平面且橫向於該掃描方向(X)之一掃掠方向(Y)上掃掠(S60)自該m個寫入頭配置(50)射出之該n個經調變光束(7)； 藉此在所有例項下，使自該m個寫入頭配置(50)之各者射出之該n個經調變光束(7)在該掃掠方向(Y)上相對於彼此以一預定非零距離(ΔY)移位。
11. 如請求項10之方法，其中，分裂及調變(S20)該雷射輸入光束之該步驟係在n個分段步驟執行，其中各分段步驟調變用於該m個寫入頭配置(50)之各者之一個光束。
12. 如請求項11之方法，其中分裂及調變(S20)該雷射輸入光束之該步驟包括藉由m個換能器(24A、24B)驅動該聲光調變器(20)。
13. 如請求項12之方法，其中該m個換能器(24A、24B)之各者係藉由一各自頭指派頻率(F1、F2)驅動，該各自頭指派頻率(F1、F2)不同於其他換能器(24A、24B)之頭指派頻率(F1、F2)。
14. 如請求項12之方法，其中該m個換能器(24A、24B)之各者係藉由作為各具有一各自不同頻率(F1、F2)之m個射頻信號之一總和(F1+F2)之一射頻信號驅動，其中頻率偏移不同於該等其他換能器(24A、24B)之該等頭指派頻率(F1、F2)。
15. 如請求項11之方法，其中分裂及調變(S20)該雷射輸入光束之該步驟包括藉由一個共同換能器(24)驅動該聲光調變器(20)，其中該換能器(24)係藉由作為各具有一各自不同頭指派頻率之m個射頻信號之一總和(F1+F2)之一射頻信號驅動。