CN101055431A - 图像形成方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及用于在辐射敏感材料上形成图案的装置，该装置包括形成辐射光束的源、用来在所述辐射敏感材料上扫描来自所述辐射源的至少一束光的扫描组件，用来按照输入图案数据文件在扫描期间调制所述至少一束光的调制器，其中对所述光束的调制在所述工件上产生相干的子图像，并且非相干地叠加多个子图像，以产生最终的图像。本发明同样也涉及用于对工件形成图案的方法以及同一类的工件。

Description

图像形成方法和装置

本申请是申请日为2003年2月13日、申请号为03804425.0、发明名称为“图像形成方法和装置”的发明专利申请的分案申请。

技术领域

本发明一般来说涉及用于光学光刻技术，尤其涉及用于利用SLM形成工件图案的方法，它同时也涉及工件和用于形成工件图案的装置。

背景技术

集成有电路、掩膜、刻线(reticle)、平面模板显示器、微型机械或者微型光学设备及例如引线框的封装设备、以及MCM的光刻产品，可以包含将在SLM上所包含的主模(master pattern)成像到晶片的光学系统，所述晶片包括对利用例如可见或不可见光的电磁辐射敏感的层。

所述SLM可以是例如空间光调制器(SLM)，包括可移动反射型微型镜的一维或者两维阵列或者矩阵、透射型LCD晶体的一维或两维阵列或者矩阵、或者其他类似的基于栅效应(grating effect)、干涉效应或者例如光阀的机械组件的可编程一维或者两维阵列。

利用空间光调制器的图案生成器一般使用脉冲式电磁辐射源，以便将SLM的图案投影到所述工件上。脉冲长度典型地在纳秒的范围内，而重复速率典型地在kHz范围内。

有关所述脉冲式电磁辐射源的问题是它们可有在相邻脉冲之间的脉冲能量变化的脉冲或者时间变化的脉冲，即所谓的抖动，这将会影响所写入图案的严格尺寸。

发明内容

鉴于前述背景，脉冲能量变化的所述脉冲对实现亚微米范围线宽和5nm量级的线宽容限是至关重要的。

因此，本发明的目的是提供用于用克服或者至少降低如上所述问题的高分辨率形成工件图案的方法。

在第一实施例中，本发明提供了一种用于对在图像平面排列且用电磁辐射敏感层部分覆盖的工件形成图案的装置。所述装置包括：发送电磁辐射到目标平面的源；包括多个开-关对象象素的SLM，其适合接收并按照输入图案描述(pattern description)调制在所述目标平面的所述电磁辐射，并将所述电磁辐射传递到所述工件；同步器，用来将所述工件的运动和从所述SLM到所述工件传递的图案描述同步；以及在所述SLM和所述工件之间排列的图像偏转组件，适合偏转所述传递的图案描述。

在另一个实施例中，其中所述SLM包括透射型象素。

仍在另一个实施例中，所述SLM包括反射型象素。

仍在另一个实施例中，所述反射型象素是微型镜。

仍在另一个实施例中，执行所述同步以使得所述传递的图案描述在延长的时间周期撞击到所述工件的固定区域。

仍在另一个实施例中，当用新的图案描述重新加载所述SLM时，防止所述电磁辐射源撞击到所述工件上。

仍在另一个实施例中，偏转所述辐射以防止撞击到所述工件上。

仍在另一个实施例中，抑制所述辐射以防止撞击到所述工件上。

仍在另一个实施例中，关断所述辐射源以防止所述辐射撞击到所述工件上。

仍在另一个实施例中，将在所述SLM上的连续图案描述彼此相邻地成像到所述工件上。

仍在另一个实施例中，将在所述SLM上的连续图案描述至少部分地重叠到所述工件上。

仍在另一个实施例中，将在所述SLM上的连续图案描述不重叠到所述工件上。

仍在另一个实施例中，将在所述SLM上的连续图案描述彼此不相邻地成像到所述工件上。

仍在另一个实施例中，所述成像偏转组件是旋转的棱镜。

仍在另一个实施例中，所述成像偏转组件是旋转的反射型多面体。

仍在另一个实施例中，所述旋转的反射型多面体包括至少3个反射面。

仍在另一个实施例中，当将所述传递图案描述偏转到所述工件上时，改变在所述SLM上的所述图案描述。

本发明同样也涉及一种对在图像平面排列且用电磁辐射敏感层至少部分覆盖的工件形成图案的方法。将电磁辐射发射到目标平面；接收所述电磁辐射，并由包括多个开-关对象象素的SLM在所述目标平面上按输入图案描述进行调制，将所述电磁辐射传递到所述工件；偏转从所述SLM所传递的图案描述到所述工件；以及将所述工件的运动和从所述SLM到所述工件的传递图案描述进行同步。

仍在另一个实施例中，所述SLM包括透射型象素。

仍在另一个实施例中，所述SLM包括反射型象素。

仍在另一个实施例中，所述反射型象素是微型镜。

仍在另一个实施例中，执行所述同步以使得所述传递的图案描述在延长的时间段撞击到所述工件的固定区域。

仍在本发明的另一个实施例中，当用新的图案描述重新加载所述SLM时，防止所述电磁辐射源撞击到所述工件上。

仍在另一个实施例中，偏转所述辐射以防止撞击到所述工件上。

仍在另一个实施例中，抑制所述辐射以防止撞击到所述工件上。

仍在另一个实施例中，关断所述辐射源以防止所述辐射撞击到所述工件上。

仍在另一个实施例中，将连续图案描述彼此相邻地成像到所述工件上。

仍在另一个实施例中，连续图案描述至少部分地重叠到所述工件上。

仍在另一个实施例中，连续图案描述不重叠在所述工件上。

仍在另一个实施例中，将连续图案描述彼此不相邻地在所述工件上成像。

仍在另一个实施例中，所述成像偏转组件是旋转的棱镜。

仍在另一个实施例中，所述成像偏转组件是旋转的反射型多面体。

仍在另一个实施例中，所述旋转反射型多面体包括至少3个反射面。

仍在另一个实施例中，通过时间复用对象象素进行灰度印刷。

仍在另一个实施例中，进行同步以将印记写到与在所述SLM图案描述相对应的所述工件上，其中，定义子图的所述印记一起形成完整的图案。

仍在另一个实施例中，当将所述传递的图案描述偏转到所述工件上时，在所述SLM上的所述图案描述被改变。

本发明同样也涉及一种在图像平面排列且用电磁辐射敏感层覆盖的工件，其中，通过从SLM传递的电磁辐射照射所述层，所述SLM在目标平面排列并包括包含多个开-关对象象素，适于接收，并在所述目标平面上按输入图案描述调制所述电磁辐射，将所述工件的运动和从所述计算机控制的刻线传递到所述工件的图案描述进行同步，其中通过在所述SLM和所述工件之间排列的图像偏转组件对所述传递的图案描述进行偏转。

在另一个实施例中，所述工件是刻线或者掩膜。

在另一个实施例中，所述工件是半导体晶片。

本发明同样也涉及一种用于形成图像的方法。提供了一种激光源，用来自所述激光源的至少一束光扫描工件；按照输入图案数据文件对扫描期间的所述至少一束光进行调制；其中光束的调制在工件上产生相干的子图像，对几个子图像进行非相干叠加以产生最终的图像。

在本发明的另一个实施例中，在撞击到所述SLM之前，破坏在单个光束之间的干扰。

在本发明另一个实施例中，通过加或减频移来破坏在单个光束之间的干扰。

在本发明另一个实施例中，通过加或减部分路径长度来破坏在单个光束之间的干扰。

在本发明另一个实施例中，通过包括传感器阵列的声光作用单元调制所述至少一束光。

在本发明另一个实施例中，由用模拟信号相乘的RF波驱动所述传感器。

在本发明另一个实施例中，通过包括多个开-关对象象素的SLM调制所述至少一束光。

本发明同样也涉及用于在工件上形成图像的方法。提供了电磁辐射源。通过至少部分空间光调制器扫描来自所述源的至少一束光。按照输入图案数据文件调制所述至少一束光，其中对所述至少一束光的调制在所述工件上产生相干的子图像，并且非相干地叠加多个子图像以产生最终的图像。

在根据本发明的另一个实施例中，将新图案描述重新加载到所述调制器的至少一个部分，同时用所述至少一束光扫描所述调制器的不同部分。

在本发明的另一个实施例中，所述SLM包括多个开-关象素。

本发明同样也涉及用于在辐射敏感材料上形成图案的装置，包括用来形成辐射光束的源，扫描组件，用来在所述辐射敏感材料上扫描来自所述辐射源的至少一束光，调制器，用来按照输入图案数据文件在扫描期间调制至少一束光，其中对所述光束的调制在所述工件上产生相干的子图像，并非相干地叠加多个子图像以产生最终的图像。

在本发明的另一个实施例中，所述装置同样也包括在撞击到所述SLM之前，破坏在单个光束之间的干扰的组件。

仍在本发明另一个实施例中，通过组件来破坏在单个光束之间的干扰，该组件为可干涉光束加或减不等于的频移。

仍在本发明另一个实施例中，通过组件来破坏在单个光束之间的干扰，该组件为可干涉光束加或减不相等的光路径长度部分。

仍在本发明另一个实施例中，所述调制器是包括传感器阵列的声光作用单元。

仍在本发明另一个实施例中，由用模拟信号相乘的RF波驱动所述传感器。

本发明同样也涉及用于在辐射敏感材料上形成图案的装置，包括用来形成辐射光束的源，扫描组件，用来在所述辐射敏感材料上扫描来自所述辐射源的至少一束光，调制器，用来按照输入图案数据文件至少调制一束光，其中对所述光束的调制在所述工件上产生相干的子图像，并且非相干地叠加多个子图像以产生最终的图像。

在根据本发明的另一个实施例中，将新图案描述重新加载到所述调制器的至少一部分，同时用所述至少一束光扫描所述调制器的不同部分。

本发明同样也涉及一种对在图像平面排列且用电磁辐射敏感层部分覆盖的形成工件图案装置，所述装置包括：发送电磁辐射到目标平面的源；包括多个调制组件的调制器，适于接收并按照输入图案描述调制在所述目标平面的所述电磁辐射，并将所述电磁辐射传递到所述工件的调制器；同步器，用来将所述工件的运动和从所述SLM到所述工件传递的图案描述及所述输入图案描述的加载进行同步；以及图像偏转组件，适于偏转所述被传递的图案描述。

本发明也涉及用于对在图像平面排列且用电磁辐射敏感层至少部分覆盖的工件形成图案的方法。将电磁辐射发射到目标平面，接收所述电磁辐射，并由包括多个开-关对象象素的调制器在所述目标平面上按输入图案描述调制电磁辐射。将所述电磁辐射传递到所述工件。从所述调制器将传递的图案描述偏转到所述工件。将所述工件的运动和从所述SLM到所述工件的传递的图案描述进行同步。

附图说明

为了更彻底地理解本发明，及其优点，现在引用下面的描述并结合附图，其中：

图1解释了根据本发明的图案发生器的顶视图。

图2解释了根据本发明的图案发生器的另一个实施例的顶视图。

图3解释了相干子图像的叠加。

图4解释了根据本发明的图案发生器的另一个实施例的透视图。

图5解释了声光调制器阵列的透视图。

图6解释了双SLM芯片的透视图。

图7解释了根据本发明的图案发生器的另一个实施例的透视图。

图8解释了根据本发明的图案发生器的另一个实施例的透视图。

具体实施方式

图1解释了对根据本发明的工件60形成图案的装置1的实施例。所述装置1包括：源10，用于发射电磁辐射、SLM 30、光束调节装置20、工件60、透镜装置50、同步器70和图像偏转组件42。

源10可以在定义为780nm到大约20nm的红外(IR)到远紫外(EUV)范围内发出辐射，在此应用中，将其定义为从100nm并往下尽可能将所述辐射作为电磁辐射处理的范围，即由光学组件反射和聚焦。源10连续地发出辐射或者有诸如在毫秒至微秒范围的延长脉冲长度。用于发出电磁辐射的源可以是双倍离子激光器、四倍Nd-YAG激光器或者类似的设备。

在辐射源10和SLM30之间排列所述光束调节器单元，单元20扩展并调整所述光束的形状，以便以均匀的方式照射到SLM的表面。所述光束调节器单元可以是简单的透镜、透镜的组合或者其他的光学组件。光束调节器单元20将从辐射源10均匀发出的辐射分布在SLM 30的至少一部分表面上。

在优选实施例中，所述光束形状是长方形。所述光束分散在x-方向和y-方向可以不同，并且所述辐射强度在所述光束横截面上常常是不均匀的。所述光束可以有SLM 30的形状和大小并已经均匀化，以致将相当不可预测的光束轮廓转换为具有例如1-2％的均匀度的平面照射。这在下面的步骤中进行：第一光束成形步骤，均匀化步骤和第二光束成形步骤。同样也对所述光束角度滤波并整形，以致撞击到所述SLM上的每一个点上的辐射有根据所对角度测量的受控的角度。

本发明的光学器件和晶片分步光刻机的类似。在分步光刻机中，在带有反射内墙的长方形或者棱形的杆的光导管(light pipe)中均匀化所述光束，其中形成许多光源的镜像，以致所述照射是许多独立源的叠加。通过折射、反射或者衍射型的光学组件分离或者重组所述光束同样也可以进行均匀化。

SLM 30可以是空间光调制器，包括单独可选址象素元件的一维或者二维阵列。所述象素元件可以是透射型或者反射型。象素元件以开或关的方式进行数字化操作。根据所述元件是否分别是反射型还是透射型，在开状态中的象素元件反射或者透射撞击(impinging)电磁辐射到所述工件上。在关状态中的象素元件偏转或者抑制所述撞击的电磁辐射，即，电磁辐射的这部分将不会在所述工件上结束抑制。在工件上所成像的图案灰度测量按预定频率通过在所述开和关状态之间翻转(flipping)单个象素元件来进行。

图像-偏转元件42在此实施例中是棱镜。所述棱镜可沿着例如它的中心轴旋转。由同步器70将棱镜的旋转和工件60的运动同步。所述同步器测量所述棱镜的旋转角度，并将所述测量的旋转角度和所述工件的位置比较。在所述棱镜的旋转速度和所述工件的运动速度之间存在给定的关系。所述同步器调整所述工件的运动速度或者所述棱镜的旋转速度，或者同时对它们两者进行调整，以便在延长的时间段将给定的图案从所述SLM成像到所述工件的特定区域。典型地，在微秒至毫秒的范围内的时间段，对所述工件的不同区域进行成像。

切断所述电磁源，或者将所述光束不朝向所述SLM区域或者所述工件区域，同时用新图案加载所述SLM。用新图案加载到所述SLM可持续微秒的范围。或者，暂时抑制来自所述电磁源的所述辐射，同时用新的图案描述加载所述SLM。已经用新图案加载到所述SLM的同时，启动电磁辐射10的所述源连续地将电磁辐射辐射到所述SLM，直到加载新图案。传递的SLM图案在所述工件上产生印记。将不同的印记缝合在一起以在所述工件上产生完整的图像。

在图1中，所述棱镜包括4个不同的表面。所述棱镜以固定速度旋转。第一图案可以在第一时间间隔期间经过所述棱镜透射，同时将第一表面朝向SLM 30。当用新图案加载它时没有电磁辐射撞击到所述工件上。旋转所述棱镜42，并且第二表面朝向所述SLM。所述电磁辐射由所述SLM反射，并在第二时间间隔期间经过所述棱镜透射，同时所述棱镜的第二表面朝向所述SLM。对所述SLM的不同图案和所述棱镜的不同表面继续进行此步骤。

条带包括在所述工件上大量缝合在一起的印记。可以重叠或者非重叠所述印记。当条带完成时，将新的条带成像到所述工件上。可将所述条带和在所述工件上原来已成像的条带叠加。或者可以按顺序成像所述条带，其中跟在彼此之后在成像到所述工件上的两个条带会或不会彼此相邻地成像。同样也存在以迂回(meandering)方式对不同条带成像的可能性，即在第一条带中的所述印记从工件的底到工件的顶成像，以及在第二条带中的所述印记从工件的顶到工件的底成像。所述第一条带和第二条带会或不会彼此相邻地成像。最好所述印记在彼此之后连续地成像，不过当然可能通过不接通所述激光或者指向所述电磁辐射，以便不撞击所述工件来取消一个印记。同样也可以将光阀(shutter)用于在所述工件上取消SLM图案的目的。可以将所述光阀放置在所述电磁辐射源和所述工件之间的电磁路径中的任何地方。

如在带有单个透镜的图1中所示的透镜装置50，可以用来微缩从所述SLM传递的所述图像。该透镜装置可以包括多个透镜，其可以对不同的光学现象进行校正。

典型地用静电方法操作镜SLM象素，但是通过利用压电晶体的其他操作微型镜的方法是可能的。透射型象素可以是液晶类型。

可以用一个或者多个通道(pass)在所述工件上的所述图案中的特定区域写入。如果用一个写通道来产生所述图案，则必须使用高于曝光阈值的电磁辐射剂量，以便使所述工件上的光敏感层曝光。如果使用N个写通道，则能够对所述曝光阈值除N次，即，一个写通道仅仅使用曝光所述光敏感层所要求的剂量的一部分。每个单个的写通道可以使用相同的电磁辐射剂量，但是所述剂量同样也可以在不同写通道之间不相等地划分。

在多通道写策略中，从所述SLM到所述SLM的图像可以沿着象素的行、沿着象素的列，或者沿着在至少两个所述的写通道之间的象素的行和列两者之间位移N个象素长度。在一个或者多个所述写通道之间，可以以和象素的行平行的方向、和象素的列平行的方向或者沿着象素的行和列两者的方向将从所述SLM到所述工件的所述图像位移象素长度的几分之一。

图2解释了根据本发明的图案发生器的另一个实施例。图案发生器200的本实施例仅仅通过提供旋转多面体40代替旋转棱镜42，而和图1所示的实施例不同。在所述棱镜中，将来自所述SLM的图像从一边透射到另一边。所述多面体代替将所述图像从所述SLM反射到所述工件60。本实施例基本上和结合图1所描述的相同方法工作。同步器同步所述多面体的旋转速度和所述工件的运动速度，以将在所述SLM上的特定图案在所述工件的特定区域成像。电磁辐射源连续地向SLM辐射，同时所述多面体将所述SLM的图像偏转到所述工件上。当将新图案加载到所述SLM时，不将所述电磁辐射撞击到所述工件上。所述工件和所述图像偏转元件的运动同步是将新图案描述传递到所述调制器。

所述旋转多面体可以包括任意数目的表面，在图2中，所述多面体举了有8个表面的例子。

图3解释了其中通过相互非相干的激光束101和102分别印刷的相干子图像103和104的叠加来形成图像100的原理。在图3中所示的是在没有缝合在子图像103和104之间的边界的情况下产生光滑图像的强度轮廓图。

图4解释了根据本发明的图案发生器400的另一个实施例。所述图案发生器400包括：电磁辐射源、光束分离器420、滤波器425和426、调制器430、第一透镜装置440、图像偏转元件450、第二透镜装置460、工件470和光阑(stop)480。

电磁辐射源410可以是双倍气体激光器或者四倍YAG-Nd激光器，带有波长为例如266nm的输出光束。光束分离器420包括例如多个Bragg声光作用单元。滤波器425和426可以是简单的孔径。调制器430可以是带有多个沿着基本上和在它所提供的系统中的光轴垂直的轴的传感器的声光作用单元。所述第一和第二透镜装置440和460分别可以包括精心放大和适当光学校正的一个或者多个透镜。图像偏转元件450可以是具有用于使所述光束或者来自所述电磁辐射源的光束扫描所述工件的多个面的旋转镜。工件470可以是用不透明材料的薄层涂敷的透明衬底，在不透明材料的薄层顶部，提供了电磁辐射敏感的材料层，以便形成掩膜或者刻线。所述工件同样也可以是用电磁辐射敏感材料涂敷的用于形成集成电路的半导体衬底。

所述光阑480的大小可以影响所述工件上的光束大小。

时光束进行扫描，而且如图4所示的实施例中的声光调制器调制每个光束。当进入所述调制器时，所述光束是相对大的，以致在投影图像中分辨调制器的不同区域。独立地用强度和/或相位调制不同区域。在声光调制器的正常应用中，所调制光束是第一衍射顺序(order)，而所调制光束的所述相位和幅度(即，复数的幅度)是和声波的复数幅度相乘的激光光束的复数幅度。后者是能够控制的，由此形成了复数RF调制器(例如，均衡混频器)。所以，能够给定调制器的不同分辨区域任何想要的复数幅度。调制器可以有几个如图5所示的紧密分布的声学传感器，通过每个RF信号的时间序列产生提供横向空间分辨率和纵向(沿着所述声波)分辨率给不同的区域。

在一个方向上提供多个声音通道，并在基本上和所述声音通道及所述系统的光轴两者相垂直的方向上应用带有适当频率的波，由此产生2维的复调制图案。

图6解释了包括两个SLM结构630和640的衬底610。在代替结合图4和5所述的实施例中，微型机械相移反射256×256阵列可以用作调制器。所述元件可和由Silicon Light Machines所使用的光栅类似，但是带有两个单独控制相位的交织光栅。通过激励相位a1的所有组合，能够实现所有的复数幅度开关时间具有25ns的量级，而“点时钟(dot clock)”是10MHz，以确保所述调制器在一个电子时钟周期期间有足够的时间建立复数值。或者，可以将包括多个开-关象素的SLM用于如图6所示的实施例中，其中所述象素可以是反射型的或者透射型的。

由芯片驱动所述元件，所述芯片按和声光作用单元传送数据的类似方法移动单元的内容。按如图4所示的那样使用基本上类型相同的相干激光源。然而，调制不是由噪声，而是由等价于在扫描方向上的“点时钟”倍数的频率的正弦波来进行。用此方法，频移子束干扰一个周期上的周期整数，从而对干扰有效抑制。

替代的SLM结构包括作为瓣(piston)的、倾斜反射板或者透射液晶或者任何其他类型的象素。为了和利用连续激光光束的扫描系统组合，让所述数据在调制器表面滚动是有益的，以致在考虑所述激光光束的扫描运动时，特定的图像元件在所投影的图像中基本上保持固定。

在图5中，解释了声光调制器430的一个实施例。将所述调制器解释为有5个沿线排列的传感器431、432、433、434和435。所述调制器可以包括任意数的传感器，但是出于清晰的原因，仅仅将它们中的5个来解释所述传感器可以由铌酸锂制作，并将它们嵌入材料436中，这种材料可以是石英晶体。所述传感器分布得足够紧密以使得来自它们的所述图像部分地重叠，并在所述工件上相干。这种条件由分别包括所述第一和第二透镜装置440和460的投影光学器件的设计和解决方案来确定。

可以由和模拟信号相乘的晶体稳定RF波驱动每个传感器。模拟信号可以是允许改变超声波功率和相位两者的数据传递电子设备而调制的幅度和/或者相位。校正步骤用来同步所有通道的相位，以致在每个通道中的零相位意味着经由所述调制器的全部光束同相。

经过bragg声光作用单元发送激光光束，所述bragg声光作用单元用来自驱动RF的频移将所述光束分离为子光束阵列。驱动RF是例如用例如160MHz的带宽噪声进行调制500MHz的相位。所述结果是二维的衍射图案，带有随机瞬时的斑纹图样，但是在经过为扫描图像以在所述工件上移动一个分辨率点所花的时间后，所述斑纹被平均掉了。所以能够将光束考虑为是不干扰的。来自光束分离器420的全部子光束将被聚焦到调制器430的相同区域。

在一个方向上的多个声通道，即，传感器431、432、433、434、435和在所述垂直方向上所传送的声音模式产生二维的复数调制图案。对于适当的点大小、扫描速度和最终的光学器件，这将会在所述调制器上产生部分相干的复图案的图像。

数据传送系统用来将输入图案描述转换为在所述调制器上的复相位和强度图案，和扫描器的运动和/或扫描器同步以建立连续的图案。

插入光瞳滤波器和/或修改调制器的照射可以对所述图案发生器的分辨率进行改善。最有效的是将二者进行组合并对所述图案进行分解，以致不同类型的特性用为光瞳或者照射器适当选择的滤波器功能以分开的曝光度进行曝光。最好根据本发明所使用的所述光瞳滤波器有茶叶花(dogbane)的形状，以便用窄的平行线写入图案。而且，所述光瞳滤波器将会有用于衰减对应于在图案中的大量特性的光空间分量的区域。所述光瞳滤波器同样也可以有一个或者多个SLM。所述SLM能够用来在所述调制器上控制照射的角度分布，所述调制器产生用来成像到所述工件的图案。

总的来说，由放电管或者白炽灯所照射的分步光刻机产生图像，其中，在所述图像平面中的两个挨在一起的点是彼此相干的，而以较大距离分开的两个点是不相干的。所述完整的图像是通过相邻图像元素的相干叠加和按由照射系统所确定的距离分开分布的其他图像元素的非相干叠加瞬时形成的。

图7解释了根据本发明的图案发生器的另一个实施例。所述图案发生器包括辐射源710、各个第一和第二透镜装置715和720、镜725、第一光束分离器730、各个第三和第四透镜装置735和740、图像偏转元件745、第五透镜装置750、第一孔径755、第二光束分离器760、第六透镜装置765、空间光调制器770、第二孔径775、第七透镜装置780和工件785。

透镜715，720，735，740，750，765和780属于投影光学器件以形成光束并对不想要的可能光学现象校正以在所述工件785上成像。光束分离器730产生光束刷(brush)。所述光束在SLM 770的表面扫描。用新图案重新加载所述SLM，其中它不用激光光束扫描，如图7的部分773所示。用此方法，尽管它由连续的辐射源710来照射，但是所述SLM能够不停地被重写。由同时照射所述调制器区域的第一光束分离器730将所述光束分为子光束阵列，但是在扫描期间由频移或者路径长度的连续变化破坏了在所述光束之间的干扰，以致对所述工件上的任何点，在所有相位角平均任何的干扰图案。

图像偏转元件745可以是具有多个面的旋转镜、检流计、声光偏转器或者全息扫描器。孔径755和775分别确定了所述成像特性。在图7中的透镜可以是非常好的全反射型。从光束分离器730出来的光束数量能够非常大，即1000个光束或者更多。在图7中所解释的图案发生器的数据率可以大到100G象素/秒。

图8解释了根据本发明的图案发生器的另一个实施例，包括用于产生电磁辐射源810、第一bragg单元820、第二bragg单元830、照射器孔径840、调制器850、校准器860、扫描器870、系统孔径875、透镜880和工件890。

用于产生电磁辐射的源可以是双倍气体激光器或者四倍YAG-Nd激光。经过两个bragg声光作用单元820和830发送所述辐射源的光束，所述bragg声光作用单元用来自驱动RF的频移将所述光束分离为的子波束阵列。所述bragg单元的驱动RF可以是用160MHz带宽噪声进行调制500MHz相位。所述结果为二维的衍射图案，带有随机瞬时的斑纹图样，但是在经过为扫描图像以在工件890上移动一个分辨率点所花的时间后，所述斑纹被平均掉了。所以能够将光束考虑为是不干扰的。将所有子光束聚焦到调制器850的相同区域。设备800在每个点产生部分相干的图像。

照射器孔径840确定所述光束的形状和图像的相互相干功能。所述照射器孔径可以包括在孔径光阑的两边的多个透镜。所述光束可以在第一bragg单元820被分离为2、3或者多个子光束。可能与从所述第一bragg单元出来的子光束相比的另一个方向，将所述子光束每一个都进一步划分为2、3或者更多的子光束，由此产生子光束的二维图案。用于产生在工件890上成像的图像的调制器850可以是二维的调制器，所述调制器包括声光驱动传感器阵列，致动器的二维阵列，诸如在SLM中的微型镜或者液晶类型的透射象素或者类似的二维调制器件。

对于每个实施例，在所述调制器中将要加载的图案描述存储在输入图案数据文件中，并最好在对所述工件进行图案形成之前进行。

扫描器870可以是机械扫描器或者声光扫描器或者具有类似特性的任何扫描设备。尽管从相干辐射源810产生所述子光束，但是在所述工件上的图像是通过叠加单个不相干的子光束来产生的。

如果将数据按图8所示的箭头855的方向加载到调制器中，则扫描方向为和在所述工件的箭头882对应的相反方向。按照在同一图中所示的箭头884可以移动所述工件。通过所述调制器滚动数据，并且将仍在所述数据中存在的单个元素成像到所述工件的特定位置。对所述工件的移动、扫描速度和在所述调制器上加载数据的速度全部都同步，以在所述工件上获得想要的图案。

在本发明中，具有基本上等价于在诸如分步光刻机或者SLM图案发生器的部分相干投影器中的那些特性的图像是通过叠加相互不相干的子图像来形成的，该子图像典型地通过在时间、空间、角度和/或频率上分开的激光光束来形成。与传统的所述光束仅仅是开-关线束的激光扫描器相比，根据本发明的概念的每个光束形成子图像。结合所述附图所示的本发明的不同实施例不同于将所述子图像施加到所述光束上的方法以及在添加所述子图像以产生最终的图像的方法。

在此披露中所描述的方法具有产生在部分相干的投影系统的互相干功能类似的图像中产生互相干功能的目的。对于部分相干成像，通过修改所述互相干功能或者等价地修改所述调制器的光瞳形状和大小，可能增强所述图像的某些方面，例如，提高细小特征的聚焦深度。本发明用来合成互相关功能，并且通过对光束路径中的光阑的控制能够类似地修改它。具体地讲，通过光束形成光学器件的光瞳功能确定扫描点的形状。所述互相干功能与扫描点的点形状密切相关。因此和光刻分步光刻机一样，由光瞳功能对所述点的修改可以产生类似的图像增强。

因此，尽管已经披露了用于形成工件图像的所述装置的这方面的具体实施例，但是不意味着除了在下面的权利要求中所提出的这个范围外，这样具体的引用认为是对本发明的范围的限制。而且，结合某些实施例已经描述了本发明，对本领域普通技术人员来说，应该理解进一步的修改意味着落在所附权利要求的范围内。

Claims (18)

1.一种用于形成图像的方法，包括活动：

提供一种激光源；

扫描在工件上的来自所述激光源的至少一束光；以及

按照输入图案数据文件对扫描期间的所述至少一束光进行调制，其中光束的调制在工件上产生相干的子图像，对几个子图像进行非相干叠加以产生最终的图像。

2.如权利要求1所述的方法，还包括活动：

在撞击到所述SLM之前，破坏在单个光束之间的干扰。

3.如权利要求2所述的方法，其中，通过加或减频移来破坏在单个光束之间的所述干扰。

4.如权利要求2所述的方法，其中，通过加或减部分路径长度来破坏在单个光束之间的所述干扰。

5.如权利要求1所述的方法，其中，通过包括传感器阵列的声光作用单元调制所述至少一束光。

6.如权利要求1所述的方法，其中，由用模拟信号相乘的RF波驱动所述传感器。

7.如权利要求1所述的方法，其中，通过包括多个开-关对象的SLM调制所述至少一束光。

8.一种用于在工件上形成图像的方法，包括活动：

提供电磁辐射源；

通过至少部分空间光调制器扫描来自所述源的至少一束光；

按照输入图案数据文件调制所述至少一束光，其中对所述至少一束光的调制在所述工件上产生相干的子图像，并且非相干地叠加多个子图像，以产生最终的图像。

9.如权利要求8所述的方法，还包括活动：

将新图案描述重新加载到所述调制器的至少一部分上，同时用所述至少一束光扫描所述调制器的不同部分。

10.如权利要求8所述的方法，其中，所述SLM包括多个开-关象素。

11.一种用于在辐射敏感材料上形成图案的装置，包括：

用来形成辐射光束的源；

扫描组件，用来在所述辐射敏感材料上扫描来自所述辐射源的至少一束光；以及

调制器，用来按照输入图案数据文件在扫描期间调制至少一束光，其中对所述光束的调制在所述工件上产生相干的子图像，并非相干地叠加多个子图像以产生最终的图像。

12.如权利要求11所述的装置，还包括用来在撞击到所述SLM之前，破坏在单个光束之间的干扰的组件。

13.如权利要求12所述的装置，其中，通过组件来破坏在单个光束之间的干扰，该组件为可干扰的光束加或减不等的频移。

14.如权利要求12所述的装置，其中，通过组件来破坏在单个光束之间的干扰，该组件为可干扰的光束加或减不等的光路径长度部分。

15.如权利要求12所述的装置，其中，所述调制器是包括传感器阵列的声光作用单元。

16.如权利要求15所述的装置，其中，由用模拟信号相乘的RF波驱动所述传感器。

17.一种用于在辐射敏感材料上形成图案的装置，包括：

用来形成辐射光束的源；

扫描组件，用来通过空间光调制器扫描来自所述辐射源的至少一束光；

调制器，用来按照输入图案数据文件调制至少一束光，其中对所述光束的调制在所述工件上产生相干的子图像，并且非相干地叠加多个子图像以产生最终的图像。

18.如权利要求17所述的装置，其中，将新图案描述重新加载到所述调制器的至少一部分，同时用所述至少一束光扫描所述调制器的不同部分。

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