TWI910985B - 曝光裝置與曝光方法 - Google Patents

Abstract

一種用於半導體製造的曝光裝置及方法，專注於創建具有高動態範圍特性的曝光圖案。該曝光裝置包括一個雷射光源、一第一空間光調製器（特別是一液晶覆矽裝置），以及一第二空間光調製器（特別是一數位微鏡裝置）。液晶覆矽裝置位於光路上游，並被優化用於調製雷射的相位。它還將雷射光導向數位微鏡裝置上的特定區域，這對於增強曝光圖案中的細節和對比度至關重要。位於下游的數位微鏡裝置由調製反射雷射振幅的微鏡組成，對於實現曝光圖案中的高動態範圍特性相當重要。液晶覆矽裝置和數位微鏡裝置之間的協同互動允許創建具有從非常亮到非常暗的廣泛光強度範圍的曝光圖案，從而實現高動態範圍。

Description

曝光裝置與曝光方法

一種半導體製造裝置，特別是一種曝光裝置。

微影製程(photolithography)是利用曝光和顯影在光阻層上刻畫幾何圖形結構，然後通過蝕刻製程將光罩上的圖形轉移到所在基板上，其中基板例如為半導體所使用的矽晶圓、碳化矽基板，或是一般電子元件使用印刷電路板(PCB)。在製程之中，光罩便成了決定曝光圖案的重要元件之一，然而光罩需要經過設計、測試與驗證等繁雜的程序，這個程序可能需要幾個月才能完成，也延長了半導體元件製程所需的時間。

為克服光罩的問題，無光罩曝光技術(Maskless Lithography)逐漸受到市場青睞。無光罩曝光技術顧名思義即不使用光罩(Mask/Reticle)來進行曝光使光阻劑(Photoresist；PR)產生圖案化之方法，進而省去光罩達到無光罩曝光的功效。目前，無光罩曝光技術廣泛應用於在生產上屬於少量多樣的元件上，例如電感、被動元件、微機電系統(Microelectromechanical Systems；MEMS)等元件。

目前常見的無光罩曝光機是透過液晶覆矽裝置(Liquid Crystal On Silicon，LCOS)或數位微鏡裝置(Digital Micromirror Device，DMD)在光阻層上產生曝光圖案，但這些方法均有其缺陷。例如，LCOS的液晶調變速度較慢，需要較長的曝光時間，不符合市場對於半導體元件生產速度的要求。

請參閱圖1A與圖1B，圖1A與圖1B所繪示為光阻層使用數位微鏡 裝置曝光後顯影的示意圖。在圖1A與圖1B中，晶圓10上設置有光阻層11，並且對光阻層11上的預定區域13使用數位微鏡裝置進行曝光。接著，在圖1B中，經過顯影後，除去了部分的光阻層11形成圖案12。然而，由於繞射的原因，光線往往無法百分之百集中在預定曝光的區域，預定非曝光的區域往往也會受到部分光線照射(尤其是在靠近預定曝光的區域的邊緣處)。因此，實際上所形成的圖案12，其邊緣14並無法如同預定區域13垂直於晶圓10，而是有所偏差。邊緣14可能呈現一斜面，且邊緣14產生的位置可能小於或大於預定區域13，使圖案12無法正確地於預定的位置上成型。也就是說，若使用DMD進行曝光，由於無法改變相位，故在進行顯影時無法精確或犀利地(Sharply)控制圖案形狀，以至於顯影的結果不如預期(良率不佳)，於厚光阻曝光尤為明顯。

因此，如何解決上述問題，便是本領域具通常知識者值得去思量的。

本發明涉及一種先進的曝光裝置及其相應方法，專門為將雷射投射至光阻層而設計。本發明在半導體製造領域引入了顯著改進，特別是專注於創建具有高動態範圍(High Dynamic Range,HDR)特性的曝光圖案。這些進步是為了滿足半導體圖案化過程中更高的精密度和效率需求，解決了現代製造過程中的一些關鍵挑戰。

曝光裝置的核心是包括雷射光源、第一空間光調製器和第二空間光調製器的配置。位於光路上游的第一空間光調製器是一種液晶覆矽(Liquid Crystal on Silicon,LCOS)裝置，負責調製入射雷射的相位。該調製器包含多個第一畫素，每一個都設計用於在相位調製後反射雷射。此外，液晶覆矽裝置還被設計為將雷射光導向第二空間光調製器上的特定區域，從而在最終曝光圖案的精確度和細節上發揮關鍵作用。

在光路中，第二空間光調製器是位於該第一空間光調製器的後面，即位於下游的數位微鏡裝置(Digital Micromirror Device,DMD)。數位微鏡裝置由多個第二畫素或微鏡組成，每一個都用於調製反射雷射的振幅。這種調製對於實現曝光圖案的高動態範圍特性至關重要，提供了一系列光強度，轉化為最終圖案中更豐富的細節和對比度。

第一空間光調製器和第二空間光調製器之間的協作對於創建具有高動態範圍特性的曝光圖案相當重要。第一空間光調製器首先將相位調製後的雷射光以優化的方式導向第二空間光調製器。第二空間光調製器隨後精細調節這一導向雷射的振幅，從而為曝光圖案增添深度和對比度。這種協同作用允許創建具有廣泛光強度範圍的曝光圖案，包含從非常亮到非常暗的區域，從而實現高動態範圍。

此外，第一空間光調製器和第二空間光調製器在光路中的創新排列顯著影響了曝光過程的速度和效率。通過將第一空間光調製器放置於上游和第二空間光調製器放置於下游，裝置利用了光路中固有的光速。這種排列有效地彌補了第一空間光調製器較慢的調製速度，確保第二空間光調製器的更快調製活動不會成為瓶頸。此外，第一空間光調製器對光線角度的微小調整會由於它們之間的光路長度，在第二空間光調製器處導致顯著的位置偏移。這一特性使得能夠精確控制光在光阻層上的分布，提高曝光圖案的精確度。

曝光裝置還包括一個投影鏡頭，安裝在第二空間光調製器和光阻層之間，將第二空間光調製器反射的雷射聚焦至光阻層以形成曝光圖案。此外，裝置包括一個擴束器，設置在雷射的路徑上，照射第一空間光調製器。

與上述裝置相應的曝光方法，包括發射雷射、調製其相位和振幅、以及將其投射至光阻層的步驟，旨在充分利用裝置的高動態範圍特性。該方法包括根據第一空間光調製器的調製將雷射引導至第二空間光調製器上特定區域， 並動態調整雷射光用於創建高動態範圍特性的曝光圖案的對比度和強度。

本發明提供了一種解決半導體曝光過程中挑戰的精密方案，增強了創建用於先進半導體製造的詳細且對比豐富的圖案的能力。具有創新特性和功能的曝光裝置及方法，代表了半導體製造技術的重大進步，提供了曝光圖案的增強精確度、效率和適應性。

10:晶圓

11:光阻層

12:圖案

13:預定區域

14:邊緣

100:曝光裝置

110:雷射光源

111、111a、111b:雷射光

111b’:第一雷射光

111b”:第二雷射光

112:擴束器

120:第一空間光調製器

130:第二空間光調製器

140:感測器

141:相位感測器

142:光強度感測器

143、143’:分光鏡

150:控制器

151:輸入介面

160:投影鏡頭

20:光阻層

201:第一畫素

2011:第一暗區畫素

2012a、2012b:第一暗區畫素

210:基板層

220:CMOS層

230:反射層

240、240’:取向層

250:液晶層

251:液晶

260:透明電極層

270:玻璃蓋板

280:抗反射層

310:基板

320:微鏡

400:曝光圖案

401:第三畫素

410:第三暗區畫素

420、420’:第三亮區畫素

430:光線明暗邊緣

601、602:曲線

S11~S16、S161~S165:步驟符號

圖1A與圖1B所繪示為光阻層使用DMD曝光與顯影的示意圖。

圖2A所繪示為本發明之曝光裝置。

圖2B所繪示為曝光裝置的架構示意圖。

圖3A所繪示的示意圖為第一空間光調製器是液晶覆矽裝置的實施例。

圖3B所繪示為第一空間光調製器的外觀示意圖。

圖4所繪示為第二空間光調製器的示意圖。

圖5所繪示為曝光圖案形成之示意圖。

圖6A所繪示為第一畫素之示意圖。

圖6B所繪示為雷射光形成曝光圖案的示意圖。

圖6C所繪示為一時間點第三畫素上之光強度示意圖。

本發明提供一種曝光裝置與曝光方法，使用空間光調製器調製雷射光的相位與振幅，利用不同相位與振幅的雷射光彼此干涉與抵銷來形成更精確的曝光圖案。請參閱圖2A、圖2B，圖2A所繪示為本發明之曝光裝置。圖2B所繪示為曝光裝置的架構示意圖。本創作之曝光裝置100包括一雷射光源110、一擴束器112、一第一空間光調製器120、一第二空間光調製器130、一感測器140、一控制器150與一投影鏡頭160。

首先，執行步驟S11，發射一雷射光111至第一空間光調製器120。在步驟S11中是使用雷射光源110發射雷射光111。而第一空間光調製器120設置於雷射光111的路徑上，並被雷射光111照射。擴束器112設置於雷射光源110與第一空間調製器120之間，並設置於雷射光111的路徑上，因此雷射光111是穿過擴束器112照射第一空間光調製器120。當雷射光111穿過擴束器112，雷射光111的照射半徑會被放大，可提高雷射光111照射在第一空間光調製器120上的面積。在其中一實施例中，當雷射光111穿過擴束器112，雷射光111會覆蓋整個第一空間光調製器120。在本實施例中，第一空間光調製器120例如是一種液晶覆矽裝置(Liquid Crystal On Silicon，LCOS)，因此第一空間光調製器120包括多個第一畫素201，每一第一畫素201適於對照射於其上的雷射光111進行相位調製後反射雷射光111，而經其反射的雷射光111a之相位可以被改變。因此，接著進行步驟S12，第一空間光調製器120變換每個第一畫素201所調製的雷射光111的相位。

請參閱圖3A，圖3A所繪示為作為第一空間光調製器之實施例的液晶覆矽裝置的示意圖。其中，作為第一空間光調製器120的液晶覆矽裝置包括一基板層210、一CMOS層220(CMOS為Complementary Metal-Oxide-Semiconductor的縮寫)、一反射層230、二取向層(alignmentlayer)240、240’、一液晶層250、一透明電極層260與一玻璃蓋板270。其中，CMOS層220包括一CMOS電路層221與多個畫素電極222，反射層230設置在CMOS層220上，取向層240設置於反射層230上方，而液晶層250則是設置在二個取向層240、240’之間。透明電極層260設置於取向層240’上方，且透明電極層260上設置有多個透明電極(未繪示)，每一透明電極是與其中一畫素電極222相對應；也就是說，透明電極與畫素電極222是成對設置。玻璃蓋板270則是覆蓋在透明電極層260的上方，除了接收外部光線外，也用於保護液晶覆矽裝置內部的各元件。此外，玻璃蓋板270上方還設置有抗反射層280，例如為抗反射鍍膜(Anti Reflection Coating)。

請同時參閱圖3B，圖3B所繪示為作為第一空間光調製器120的液晶覆矽裝置的外觀示意圖。液晶覆矽裝置的視平面可被切分為多個第一畫素201，每一第一畫素201對應到其中一畫素電極222與透明電極。在本實施例中，液晶覆矽裝置是經由CMOS電路層221接收外部控制訊號，從而控制畫素電極222與透明電極層260上透明電極的電性，從而讓每一畫素電極所對應的液晶層250中的液晶251轉動。如此一來，當光線進入液晶覆矽裝置後，受到轉動後之液晶251的影響，經過其相位將會被改變。而且，每一第一畫素201所對應之液晶251的方向都可由個別的畫素電極221與透明電極進行控制，故可控制每一第一畫素201所射出之光線的相位。

接著，請回去參照圖2A，進行步驟S13，將第一空間光調製器120調製相位後的雷射光111a照射至第二空間光調製器130。第二空間光調製器130設置於第一空間光調製器120反射後的雷射光111a的路徑上。並且，第二空間光調製器130包括多個第二畫素，每一第二畫素適於對照射於其上的雷射光111a進行振幅調製後反射雷射光111a。在本實施例中，第二空間光調製器130是一種數位微鏡裝置(Digital Micromirror Device，DMD)，可反射雷射光111a，而經過反射的雷射光111b之振幅會被改變。因此，進行步驟S14，第二空間光調製器130變換第二畫素所調製的雷射光111b的振幅。

進一步的，請參閱圖4，圖4所繪示為第二空間光調製器的示意圖。在一實施例中，第二空間光調製器130還包括多個第二畫素，第二畫素在本實施例中為微鏡320，這些微鏡320是設置在一基板310上。在本實施例中，每一微鏡320是與第一空間光調製器120上的其中一第一畫素201(請參照圖3B)相對應。每個微鏡320可被控制並改變角度，使微鏡320呈現開啟或關閉的效果，例如為水平面正12度為開啟，負12度為關閉，並且每個微鏡320在開啟與關閉之間切換的頻率也可被控制。透過調整不同的微鏡320的切換開啟與關閉的頻率來反射雷射 光111a，使得被不同開關頻率的微鏡320所反射的雷射光111a能夠堆疊出不同的能量，從而達到調整雷射光111a照射在光阻層20上的振幅(亦即：強度)的功效。而經由第二空間光調製器130反射之後的雷射光111b，再經由投影鏡頭160投射於光阻層20上後便可形成一曝光圖案400(如圖5所示)。

請返參圖2A，之後進行步驟S15，由第二空間光調製器130所調製的雷射光111b照射至光阻層20，形成曝光圖案400。經由第一空間光調製器120後，可以調整每一第一畫素201所射出的雷射光的相位。此外，雷射光在經過第二空間光調製器130後，調整了雷射光照射在光阻層20上的強度分布，藉此形成光阻層20表面上的明暗分布，以形成如圖5所示的曝光圖案400。

請參閱圖5，圖5所繪示為曝光圖案之示意圖。曝光圖案400可以視為由多個第三畫素401以陣列排列而組成，第三畫素401中包括第三暗區畫素410與第三亮區畫素420，且每一個第三畫素401都對應到第一空間光調製器120上的其中一第一畫素201與第二空間光調製器130上的其中一微鏡320。

其中，第三畫素401所對應至的第一畫素201包括了多個第一暗區畫素與多個第一亮區畫素，並且第三暗區畫素410與第一暗區畫素相對應，第三亮區畫素420與第一亮區畫素相對應。相鄰於第一暗區畫素的至少二個第一亮區畫素所調製的雷射光的相位彼此相差180°。

請參閱圖6A，圖6A所繪示為第一畫素之示意圖。在圖6中僅繪出三個第一畫素201做為示意，並且包括一個第一暗區畫素2011與相鄰的兩個第一亮區畫素2012a、2012b。在本實施例中，第一亮區畫素2012a、2012b分別位於第一暗區畫素2011的左右兩側。而第一亮區畫素2012a、2012b在調製雷射光後，所調製的雷射光的相位彼此相差180°。換句話說，經由第一亮區畫素2012a、2012b所調製的雷射光會具有180°的相位差。

接著請參閱圖6B，圖6B所繪示為雷射光形成曝光圖案的示意圖。 經由第一亮區畫素2012a反射的雷射光會投射在第三亮區畫素420上，經由第一亮區畫素2012b反射的雷射光則會投射在第三亮區畫素420’上。

接著請參閱圖6C，圖6C所繪示為一時間點第三畫素上之光強度示意圖。曲線601表示的是第一亮區畫素2012a反射的雷射光的光強度，投射在第三亮區畫素420上。曲線602表示的是第一亮區畫素2012b反射的雷射光的光強度，投射在第三亮區畫素420’上。由於光線繞射，部分雷射光會被投射到第三暗區畫素410上。經由第一亮區畫素2012a、2012b所反射的雷射光會具有180°的相位差，因此投射在第三亮區畫素420與420’上的雷射光的相位呈現彼此相反的狀態。也因此，因繞射而投射在第三暗區畫素410上的雷射，會因為第一亮區畫素2012a、2012b所反射的雷射光相互干涉而抵銷，如此便可有效降低第三暗區畫素410上的光線投射，進一步在形成曝光圖案時，可讓第三亮區畫素420與第三暗區畫素410的區隔更為清晰。

第三暗區畫素410的第三畫素401所對應的微鏡320，其偏轉角度可使反射後的雷射光不照在第三暗區畫素410上。反之，第三亮區畫素420的第三畫素401所對應的微鏡320，其偏轉角度可使反射後的雷射光照在第三亮區畫素420上。

在本實施例中，透過第一空間光調製器120與第二空間光調製器130之間的協同互動，可實現具有高動態範圍特性的曝光圖案400，從而創建高度細緻的曝光圖案400。在此實施例中，高動態範圍是指曝光裝置100創建具有顯著更廣泛光強度範圍的曝光圖案的能力，提供更豐富的細節和對比度。這是通過第一空間光調製器120(以下或稱LCOS)和第二空間光調製器130(以下或稱DMD)之間的協同互動實現的。作為第一空間光調製器120的LCOS，不僅優化以調製雷射111的相位，還能精確地將雷射111導向第二空間光調製器130上的特定區域。這種針對性的導向對於集中光強度至所需位置至關重要，從而增強第二空間光 調製器130在創建高度細緻的曝光圖案400的效果。作為第二空間光調製器130的DMD，在動態調整雷射111的振幅和對比度方面發揮關鍵作用，進一步精煉曝光圖案400。DMD的動態調製能力對於實現高動態範圍的全部潛力相當重要，允許創建具有提高的精確度和對比度水平的曝光圖案400。

也就是說，通過將雷射111導向第二空間光調製器130上應被照亮的微鏡320，而非照向不應被照亮的部分，曝光圖案400中的第三暗區畫素410變得更暗，而第三亮區畫素420則變得更亮，從而使能量利用更加高效。換句話說，若沒有高動態範圍，對應於第三暗區畫素410的微鏡320只會將照射其上的雷射111重新導向到第三暗區畫素410以外的區域，基本上浪費了該部分的雷射111。

除了高動態範圍特性之外，本發明還詳細描述了光路的創新排列方式，特別是將第一空間光調製器120置於雷射路徑的上游，以及第二空間光調製器130置於下游。這種排列利用了光的固有速度，有效地彌補了第一空間光調製器120較慢的調製速度(在千赫範圍)。通過將第一空間光調製器120置於上游，它首先調製雷射111，從而確保隨後由第二空間光調製器130進行的更快調製(在百萬赫範圍)不會受到較慢的第一空間光調製器120的阻塞。第一空間光調製器120與第二空間光調製器130在光路中的距離在此起到關鍵作用。即使是第一空間光調製器120對光線角度的微小調整，也會由於光路長度，在光到達第二空間光調製器130時導致顯著的位置偏移。這種策略性的放置不僅優化了雷射的使用，還顯著提高了曝光過程的整體速度和效率。

高動態範圍特性與光學元件的精心排列的整合，實現了曝光裝置技術的重大進步，其解決現代半導體製造中面臨的一些關鍵挑戰，特別是在曝光圖案的精確度、效率和適應性方面，起到了關鍵作用。

接下來，我們將更詳細地介紹第一空間光調製器120和第二空間光調製器130是如何協同工作以實現具有高動態範圍特性的曝光圖案400。作為 光路中的第一空間光調製器120的實施例，LCOS傳統上以其調製雷射11相位的能力而被認可。在本實施例中，LCOS不僅僅侷限於其傳統角色，還將雷射光導向DMD上的特定區域。這種方向控制對於集中光強度至最有益的區域至關重要，特別是在需要高度細節和對比度的區域。

第一空間光調製器120的每一個畫素，也稱為第一畫素201，如圖3B所示，包含一層液晶層250。這些畫素精確地排列以調製入射雷射11的相位。當雷射11被調製時，第一空間光調製器120還會引起微妙但顯著的方向變化。這些變化在塑造雷射11朝向第二空間光調製器130的軌跡上起著重要作用。通過操縱液晶251的方向，從而改變雷射11通過折射的路徑，來實現此控制。在第一空間光調製器120級別上的這種精確操縱，確保了雷射以優化的分布到達第二空間光調製器130，為有效實施高動態範圍特性奠定了基礎。

緊隨第一空間光調製器120之後的是DMD，作為光路中的第二空間光調製器130的實施例，其主要角色是調製雷射11的振幅，這一功能現在對於實現高動態範圍特性相當重要。由數千個微鏡320組成的第二空間光調製器130，每一個對應一個畫素，也被稱為第二畫素320，能夠進行極其迅速和精確的調整。

DMD的微鏡320會根據來自控制器150的控制信號進行轉動，調整它們反射入射雷射11的角度。這些微小的調整導致投射到光阻層20上的光的強度和對比度發生變化。DMD迅速切換狀態的能力(即微鏡的開啟和關閉位置)允許動態調製雷射11。這種迅速的調製對於創建具有高對比度和精細細節，亦即具有高動態範圍特性，的曝光圖案400相當重要。

總而言之，第一空間光調製器120和第二空間光調製器130之間的協同互動是實現曝光圖案420中高動態範圍特性的關鍵。第一空間光調製器120首先通過以優化的方式將相位調製後的雷射11導向第二空間光調製器130。緊接著，DMD第二空間光調製器130細微調節這一被導向的雷射11，為曝光圖案420 增添深度和對比度。這種協同作用允許創建具有從非常亮到非常暗的廣泛光強度範圍的曝光圖案420，從而實現高動態範圍。

請重新參照圖2A，在其中一實施例，感測器140設置於第二空間光調製器130與光阻層20之間，因此進行步驟S16，偵測來自第二空間光調製器130的雷射光111b的相位與光強度。此外，投影鏡頭160(Projection Lens)是置於第二空間光調製器130反射後的雷射光111b的路徑上，雷射光111b穿過投影鏡頭160後投射在光阻層20上，以在光阻層20上形成曝光圖案400。

在較佳實施例中，感測器140包括多個分光鏡143、143’、一光強度感測器142、與一相位感測器141。分光鏡143’設置在第二空間光調製器130與投影鏡頭160之間，分光鏡143’適於將入射的雷射光111b分成一第一雷射光111b’與一第二雷射光111b”。進一步的，第一雷射光111b’的光強度與第二雷射光111b”的光強度的比值為99，也就是說分光鏡143’會分出1%的雷射光射入一光強度感測器142與一相位感測器141中。在圖2A的實施例中，第二雷射光111b”會再經由一分光鏡143進行分光，讓第二雷射光111b”分別射入光強度感測器142與相位感測器141。感測器140經由光強度感測器142與相位感測器141接收第二雷射光111b”便可產生一感測訊號。

請參閱圖2B，控制器150電性連接至雷射光源110、第一空間光調製器120、第二空間光調製器130與感測器140。控制器150例如是一種可程式化的控制模組(Programmable logic controller，PLC)或是具備控制程式的電腦裝置。控制器150適於接收感測訊號，並根據感測訊號控制雷射光源110的輸出光強度與相位。其控制方法如下：首先，進行步驟S161，使用分光鏡143’將雷射光111b分成第一雷射光111b’與第二雷射光111b”，其中第一雷射光111b’即是在步驟S15中射向光阻層20的雷射光。接著，進行步驟S162，將第二雷射光111b”朝向一光強度感測器 142與一相位感測器141入射，進一步的是使用另一個分光鏡143讓第二雷射光111b”分別進入光強度感測器142與相位感測器141。

接著，進行步驟S163，以光強度感測器142偵測第二雷射光111b”的光強度。並進行步驟S164，使用相位感測器141偵測第二雷射光111b”的相位。之後，執行步驟S165，根據第二雷射光111b”的相位與光強度控制第一光調製器120與第二光調製器130，進一步修正所形成的曝光圖案400。此外，在一實施例中，步驟S15與步驟S16(即步驟S161~S165)是同步進行，也就在形成曝光圖案400的同時，可透過步驟S161~S165動態的調整雷射光所形成的曝光圖案400，在曝光過程中不斷修正曝光圖案400，進一步確保曝光圖案400與預期的圖案相符合。

更詳細來說，控制器150是將感測器140所測得的雷射參數與一預設雷射參數進行比較，若所測得的雷射參數與預設雷射參數不相符，便控制雷射光源110從而調整射出的雷射光之光強度和相位，直到感測器140所測得的雷射參數與預設雷射參數相符合。

此外，在一實施例中，控制器150還包括一輸入介面151，輸入介面151可供操作者輸入所欲的預設雷射參數。此外，輸入介面151還適於供操作者輸入所欲的曝光圖案，控制器150便可根據所輸入曝光圖案的資料，進一步對第一空間光調製器120與第二空間光調製器130進行操作，從而在光阻層20上形成所要的曝光圖案。

本發明提供的曝光裝置與方法，透過調製雷射光的相位與振幅，利用每個畫素之間的雷射光互相干涉與抵銷，從而形成更為精準或犀利的曝光圖案，可改善顯影製成的良率，克服傳統技術的缺陷。

本發明說明如上，然其並非用以限定本創作所主張之專利權利範圍。其專利保護範圍當視後附之申請專利範圍及其等同領域而定。凡本領域具有 通常知識者，在不脫離本專利精神或範圍內，所作之更動或潤飾，均屬於本創作所揭示精神下所完成之等效改變或設計，且應包含在下述之申請專利範圍內。

100:曝光裝置

111、111a、111b:雷射光

111b’:第一雷射光

111b”:第二雷射光

112:擴束器

120:第一空間光調製器

130:第二空間光調製器

140:感測器

141:相位感測器

142:光強度感測器

143、143’:分光鏡

150:控制器

160:投影鏡頭

Claims (10)

1. 一種曝光裝置，用於將雷射投射至一光阻層，該曝光裝置包括： 一雷射光源，用於發射雷射； 一第一空間光調製器，被雷射照射，包含多個第一畫素，每一第一畫素用於反射被照射其上並調製其相位後的雷射，其中該第一空間光調製器為置於光路上游的一液晶覆矽裝置； 一第二空間光調製器，被該第一空間光調製器反射的雷射照射，包含多個第二畫素，每一第二畫素用於反射被照射其上並調製其振幅後的雷射，其中該第二空間光調製器為置於光路下游的一數位微鏡裝置，包含作為所述第二畫素的多個微鏡； 一控制器，與該雷射光源、該第一空間光調製器和該第二空間光調製器電性連接，用於控制該雷射光源、該第一空間光調製器和該第二空間光調製器； 其中，該第一空間光調製器和該第二空間光調製器配置為共同創建具有高動態範圍特性的一曝光圖案，該曝光圖案包括多個第三畫素，且所述第一畫素、所述第二畫素分別對應所述第三畫素。
2. 根據請求項1所述的曝光裝置，其中，該曝光圖案的高動態範圍特性是通過該第一空間光調製器將雷射引導至該第二空間光調製器上特定區域，並且該第二空間光調製器動態調整雷射在該曝光圖案上的對比度和強度來實現的。
3. 根據請求項1所述的曝光裝置，其中，該第一空間光調製器以千赫範圍速度調製雷射的相位，而該第二空間光調製器以百萬赫範圍速度調製雷射的振幅。
4. 根據請求項1或請求項3所述的曝光裝置，其中，由於該第一空間光調製器與該第二空間光調製器之間的光路長度，該第一空間光調製器對光線角度的微小調整會在該第二空間光調製器處導致光線的顯著位置偏移，這種位置偏移能夠補償該第一空間光調製器較慢的調製速度且精確控制雷射在該光阻層上的分布，從而提高曝光圖案的精確度。
5. 根據請求項1所述的曝光裝置，進一步包括一投影鏡頭，該投影鏡頭安裝於第二空間光調製器和光阻層之間，其中，該投影鏡頭聚焦由該第二空間光調製器反射的雷射並照射雷射至該光阻層以形成該曝光圖案。
6. 根據請求項1所述的曝光裝置，其中，所述第三畫素包括多個第三暗區畫素與多個第三亮區畫素，所述第一畫素包括多個第一暗區畫素與多個第一亮區畫素，而該第三暗區畫素與該第一暗區畫素相對應，該第三亮區畫素與該第一亮區畫素相對應；其中，相鄰於該第一暗區畫素的至少二個該第一亮區畫素所調製的雷射光的相位彼此相差180˚。
7. 一種使用曝光裝置將雷射投射至一光阻層的方法，包括以下步驟： 從一雷射光源發射一雷射； 使用包含多個第一畫素的一第一空間光調製器調製該雷射之相位，其中，該第一空間光調製器位於光路上游； 將相位調製過的雷射反射至包含多個第二畫素的一第二空間光調製器，其中，該第二空間光調製器位於光路下游； 使用該第二空間光調製器調製雷射之振幅，包括動態調整雷射的對比度和強度； 將雷射投射至該光阻層以形成具有高動態範圍特性的曝光圖案，其中，該曝光圖案包括多個對應於第一畫素和第二畫素的第三畫素。
8. 根據請求項7所述的方法，其中，該曝光圖案的高動態範圍特性是通過將雷射引導至該第二空間光調製器上特定區域，根據該第一空間光調製器的調製來實現的。
9. 根據請求項7所述的方法，其中，雷射的相位由該第一空間光調製器以千赫範圍速度調製，且雷射的振幅由該第二空間光調製器以百萬赫範圍速度調製。
10. 根據請求項7所述的方法，其中，第一空間光調製器對光線角度的微小調整會因它們之間的光路長度在第二空間光調製器處導致光線的顯著位置偏移，從而使得能夠補償該第一空間光調製器較慢的調製速度且精確控制雷射在該光阻層上的分布，並提高曝光圖案的精確度。