平版印刷系统及操作该系统的方法与流程

平版印刷系统及操作该系统的方法
1.相关申请的交叉引用
2.本技术主张2019年4月9日提交的美国临时申请案第62/831,381号的优先权权益，其内容通过引用并入本文。
技术领域
3.本发明涉及一种平版印刷系统，更特定地，涉及关于在平版印刷系统的光罩(reticle)的区域中的热能。


背景技术：

4.在平版印刷应用中，由辐射源所提供的辐射被用于工作部件(例如，晶圆)上曝光区域(field)。通常，期望的是不仅曝光工作部件上的完整区域，也同时曝光部分区域(例如，用于工作部件上的对准标记)。
5.(包括某种形式的光罩屏蔽(reticle masking)之)传统的系统示于，例如，美国专利号u.s.6,348,303及美国专利号u.s.7,382,439中。这种系统包括在系统的反射镜(illuminator)中使用叶片(blade)之光罩屏蔽，且非邻近于光罩。
6.特定的传统平版印刷系统包括具有遮光层(例如，铬层)的光罩，其中，该层吸收来自平版印刷系统的辐射源的某部分辐射。这种辐射吸收会导致光罩加热，藉此，由于热膨胀而使光罩变形，导致图案产生变形，而该图案的变形会被投射至该工作部件上。
7.因此，希望提供一种能克服一种或多种传统系统的缺陷之改良的平版印刷系统(及其相关方法)。


技术实现要素：

8.根据本发明的示例性实施例，提供一种使用辐射将影像投射至工作部件上的平版印刷系统。该平版印刷系统包括：一支撑结构，用于支撑一工作部件；一辐射源，用于提供辐射以将一影像投射至该工作部件上；一光罩，设置于该辐射源及该工作部件之间；以及一屏蔽，设置以邻近于该光罩，该屏蔽配置以阻挡来自该辐射源的辐射，该屏蔽包括一排热装置。
9.根据本发明的另一示例性实施例，提供一种使用辐射将影像投射至工作部件上的平版印刷系统。该平版印刷系统包括：一支撑结构，用于支撑一工作部件；一辐射源，用于提供辐射以将一影像投射至该工作部件上；一光罩，设置于该辐射源及该工作部件之间；以及一屏蔽，设置以邻近于该光罩，该屏蔽配置以阻挡来自该辐射源的辐射，其中，该屏蔽包括：一本体部；以及一辐射吸收涂层，施加至该本体部的一外部表面的至少一部分。
10.根据本发明的另一示例性实施例，提供一种使用辐射将影像投射至工作部件上的平版印刷系统。该平版印刷系统包括：一支撑结构，用于支撑一工作部件；一辐射源，用于提供辐射以将一影像投射至该工作部件上；一光罩，设置于该辐射源及该工作部件之间；以及一屏蔽，设置以邻近于该光罩。该屏蔽配置以阻挡来自该辐射源的辐射。该屏蔽使用该光罩
的一图案及来自该辐射源的辐射，定义要被投射至该工作部件上的该影像的一照射区域。由该屏蔽所定义的该照射区域可以变化。
11.根据本发明的另一示例性实施例，提供一种使用辐射将影像投射至工作部件上的平版印刷系统。该平版印刷系统包括：一支撑结构，用于支撑一工作部件；一辐射源，用于提供辐射以将一影像投射至该工作部件上；一光罩，设置于该辐射源及该工作部件之间；以及一屏蔽，设置以邻近于该光罩。该屏蔽配置以阻挡来自该辐射源的辐射。该屏蔽使用该光罩的一图案及来自该辐射源的辐射，定义要被投射至该工作部件上的该影像的一照射区域。该屏蔽包括复数个配置以定义该照射区域的组件，其中，该等组件中的至少一个沿着该平版印刷系统的一z轴设置于该光罩上方，以及，该等组件中的至少另一个沿着该平版印刷系统的该z轴设置于该光罩下方。
12.根据本发明的另一示例性实施例，提供一种操作一平版印刷系统的方法。
13.该方法包括以下步骤：(a)使用该平版印刷系统的一支撑结构支撑一工作部件；(b)使用来自该平版印刷系统的一辐射源的辐射，将一影像投射至该工作部件上；(c)将一光罩设置于该辐射源及该工作部件之间；(d)将一屏蔽设置以邻近于该光罩，该屏蔽配置以阻挡来自该辐射源的辐射；以及(e)使用该屏蔽的一排热装置，从该屏蔽及该光罩的至少其中之一移除热能。
14.根据本发明的另一示例性实施例，提供一种操作一平版印刷系统的方法。
15.该方法包括以下步骤：(a)使用该平版印刷系统的一支撑结构支撑一工作部件；(b)使用来自该平版印刷系统的一辐射源的辐射，将一影像投射至该工作部件上；(c)将一光罩设置于该辐射源及该工作部件之间；(d)将一屏蔽设置以邻近于该光罩，该屏蔽配置以阻挡来自该辐射源的辐射，其中，该屏蔽包括：一本体部；以及一辐射吸收涂层，施加至该本体部的一外部表面的至少一部分。
16.根据本发明的另一示例性实施例，提供一种操作一平版印刷系统的方法。该方法包括以下步骤：(a)使用该平版印刷系统的一支撑结构支撑一工作部件；(b)使用来自该平版印刷系统的一辐射源的辐射，将一影像投射至该工作部件上；(c)将一光罩设置于该辐射源及该工作部件之间；(d)将一屏蔽设置以邻近于该光罩，该屏蔽配置以阻挡来自该辐射源的辐射，该屏蔽使用该光罩的一图案及来自该辐射源的辐射，定义要该被投射影像的一照射区域，由该屏蔽所定义的该照射区域可以变化。
17.根据本发明的另一示例性实施例，提供一种操作一平版印刷系统的方法。该方法包括以下步骤：(a)使用该平版印刷系统的一支撑结构支撑一工作部件；(b)使用来自该平版印刷系统的一辐射源的辐射，将一影像投射至该工作部件上；(c)将一光罩设置于该辐射源及该工作部件之间；(d)将一屏蔽设置以邻近于该光罩，该屏蔽配置以阻挡来自该辐射源的辐射，该屏蔽使用该光罩的一图案及来自该辐射源的辐射，定义要该被投射影像的一照射区域，该屏蔽包括复数个配置以定义该照射区域的组件，其中，该等组件中的至少一个沿着该平版印刷系统的一z轴设置于该光罩上方，以及，该等组件中的至少另一个沿着该平版印刷系统的该z轴设置于该光罩下方。
附图说明
18.结合附图阅读下面的详细说明可以最好地理解本发明。需要强调的是，根据惯例，
附图的各种特征不是按比例绘制的。相反地，为了清楚起见，各种特征的尺寸被任意扩大或缩小。附图中包含以下的图式：
19.图1系根据本发明的示例性实施例，说明平版印刷系统的侧视图；
20.图2系根据本发明的示例性实施例，说明平版印刷系统的一部分的立体图；
21.图3a系根据本发明的另一示例性实施例，说明平版印刷系统的一部分的顶视图；
22.图3b系根据本发明的又一示例性实施例，说明平版印刷系统的一部分的顶视图；
23.图3c系根据本发明的再一示例性实施例，说明平版印刷系统的一部分的顶视图；
24.图4系根据本发明的又再一示例性实施例，说明平版印刷系统的一部分的顶视图；
25.图5a系根据本发明的示例性实施例，说明平版印刷系统的光罩的一部分的顶视图；
26.图5b系根据本发明的另一示例性实施例，说明平版印刷系统的光罩的一部分的顶视图；
27.图5c系根据本发明的又一示例性实施例，说明平版印刷系统的光罩的一部分的顶视图；
28.图5d系根据本发明的再一示例性实施例，说明平版印刷系统的光罩的一部分的顶视图；
29.图5e系根据本发明的又再一示例性实施例，说明平版印刷系统的光罩的一部分的顶视图；
30.图6a系根据本发明的示例性实施例，说明平版印刷系统的一部分的侧视图；
31.图6b系根据本发明的另一示例性实施例，说明平版印刷系统的一部分的侧视图；以及
32.图6c系根据本发明的又一示例性实施例，说明平版印刷系统的一部分的侧视图。
具体实施方式
33.如前文所述，在许多平版印刷应用中，期望的是不仅曝光完整区域，也同时曝光部分区域(例如，用于工作部件上之对准标记或者边缘曝光保护等)。依据本发明的特定示例性实施例，这可使用光罩屏蔽模块达成。这种模块可包括四个组件/叶片(或者其他数量的组件/叶片)，用以定义屏蔽的照射区域。在使用高数值孔径(numerical aperture,na)透镜之高分辨率平版印刷中，可在反射镜中设置一光罩屏蔽模块。在具有较低数值孔径之平版印刷系统中，可以将光罩屏蔽叶片放置以邻近(相邻)于该光罩。为防止杂散光(及其他相关有害之效应)，该屏蔽的组件/叶片(及/或该光罩的遮挡部)可使用吸光涂层(例，一无机黑涂层，将辐射吸收以替代辐射反射，以防止杂散光产生重像等)吸收该光能的一部分，导致光罩周围的高温。在这种情况时，期望的是，使用屏蔽的冷却组件，以用于屏蔽(包括前述组件/叶片)及光罩的至少一个之冷却。这可藉由例如在屏蔽的一部分中提供内部强制对流冷却通道而达成。藉由在面向光罩的曝光部分的叶片中额外加上孔洞，该相同的对流空气可以用于使光罩冷却。
34.图1说明使用辐射用于将影像投射至工作部件104上的平版印刷系统100。平版印刷系统100包括用于支撑工作部件104(例，晶圆、面板、方形面板或其他工作部件等)的支撑结构102(例，晶圆台)。平版印刷系统100亦包括用于提供辐射以将影像投射至工作部件104
上的辐射源118(例，水银灯、雷射等)。如图1所示，辐射(其由包括向下箭头的线条所表示)穿过平版印刷系统100的其他组件。更特定地，来自辐射源118的辐射穿过光束传递系统116及反射镜114，两者皆包括于平版印刷系统100中。光束传递系统116将来自辐射源118的辐射向反射镜114的入口引导，且通常包括适用的引导镜。反射镜114将调整后之辐射光束提供至光罩110，该调整后之辐射光束之剖面具有所需的均匀度及强度分布。在反射镜114的下游端，平版印刷系统100亦包括用于在工作部件104接收到辐射之前投射辐射之投射系统106。
35.光罩110设置于辐射源118及工作部件104之间。光罩110由光罩台108所支撑。光罩图案110a设置在光罩110上(例，见图6a
‑
6c中的光罩图案110a)。平版印刷系统100亦包括屏蔽112，其设置以邻近于光罩110。屏蔽112配置以阻挡来自辐射源118的特定辐射(辐射的其余部分穿过屏蔽112且往朝向工作部件104的下游端持续前进)。举例来说，屏蔽112可使用光罩的图案及来自辐射源118的辐射，定义要被投射至工作部件104上的影像的一照射区域。
36.根据本发明，屏蔽112有各种不同实施方式及与光罩110的关系(例，空间性的关系)。图1用于大致上表示这些不同的实施方式。图2、图3a
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3c、图4、图5a
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5e、及图6a
‑
6c提供屏蔽的特定示例，这些各种示例可被包括于图1的配置中。因此，在图1中的屏蔽112绘示于光罩110周围(例，屏蔽112可位于光罩110上方、屏蔽112可位于光罩110下方、屏蔽112可部分位于光罩110上方且部分位于光罩110下方等)。
37.举例来说，根据本发明的各种示例性实施例，屏蔽112可包括复数个组件(例，叶片或其他组件)，其整体地使用光罩的图案及来自辐射源的辐射，定义要被投射至工作部件上的影像的一照射区域。在特定示例中，图2绘示屏蔽112a，其包括复数个组件112a1、112a2、112a3、112a4。该等组件112a1、112a2、112a3、112a4的每一个可使用个别的驱动器202a1、202a2、202a3、202a4，沿平版印刷系统100的x轴及y轴的至少其中之一独立移动。在图2中，平版印刷系统亦包括控制器200，用于控制各个驱动器202a1、202a2、202a3、202a4。通过组件112a1、112a2、112a3、112a4的作动(藉由控制器200及驱动器202a1、202a2、202a3、202a4)，需要的照射区域由组件112a1、112a2、112a3、112a4所定义。因此，使用光罩的图案及来自辐射源的辐射，可依需求调整要被投射至工作部件上的影像的照射区域。
38.图3a
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3c为前文参考图2所描述的实施例的变化。在图3a中，屏蔽112b包括复数个组件112b1、112b2、112b3、112b4。该等组件112b1、112b2、112b3、112b4的每一个可使用个别的驱动器302a1、302a2、302a3、302a4(及用于控制各个驱动器302a1、302a2、302a3、302a4的控制器300a)，沿平版印刷系统100的x轴及y轴的至少其中之一独立移动。因此，由屏蔽112b所定义的照射区域304a可被调整。在图3a中，各个组件112b1、112b2、112b3、112b4系沿平版印刷系统的z轴设置于光罩110上方。
39.在图3b中，屏蔽112c包括复数个组件112c1、112c2、112c3、112c4。该等组件112c1、112c2、112c3、112c4的每一个可使用个别的驱动器302b1、302b2、302b3、302b4(及用于控制各个驱动器302b1、302b2、302b3、302b4的控制器300b)，沿平版印刷系统100的x轴及y轴的至少其中之一独立移动。因此，由屏蔽112c所定义的照射区域304b可被调整。在图3b中，各个组件112c1、112c2、112c3、112c4系沿平版印刷系统的z轴设置于光罩110下方。
40.在图3c中，屏蔽112d包括复数个组件112d1、112d2、112d3、112d4。该等组件112d1、
112d2、112d3、112d4的每一个可使用个别的驱动器302c1、302c2、302c3、302c4(及用于控制各个驱动器302c1、302c2、302c3、302c4的控制器300c)，沿平版印刷系统100的x轴及y轴的至少其中之一独立移动。因此，由屏蔽112d所定义的照射区域304c可被调整。在图3c中，沿平版印刷系统的z轴各个组件112d1、112d3系设置于光罩110上方且各个组件112d2、112d4系设置于光罩110下方。藉由将部分的组件112d1、112d2、112d3、112d4设置在光罩110上方及将另外部分的组件112d1、112d2、112d3、112d4设置在光罩110下方，提供最小化组件112d1、112d2、112d3、112d4与光罩图案(例，见图6a
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6c中的光罩图案110a)之间的距离的优势，藉此，限制半影(half shadow)的尺寸。半影为从完全照射到完全阻挡辐射的转换。半影越小，则在光罩上的光罩上的不同照射图案之间的分隔越小。
41.图4绘示相对于光罩110的屏蔽112e。屏蔽112e包括复数个本体部112e1、112e2、112e3(其中，该等本体部可从单件材料或者复数个结构形成)。在各个本体部，屏蔽112e定义照射区域404a1、404a2、404a3中对应的一个，照射区域404a1、404a2、404a3的每一个系使用光罩110的图案及来自辐射源的辐射，定义要被投射至工作部件上的影像。屏蔽112e可使用控制器400及驱动器402，在平版印刷系统100之x
‑
y平面移动，以从照射区域404a1、404a2、404a3中选择作为当前使用。
42.虽然在本发明的范畴中并非必须，但各个图3a
‑
3c及图4绘示以包括本体部(例，光罩的部分，可被称为“排热装置”)，其定义冷却通道，冷却通道从流体源(图中未示)接收冷却流体及将该冷却流体(例，冷却空气，如表示气流的“af”所示)引导至光罩。
43.因此，在本发明的特定示例性实施例中，屏蔽112包括“排热装置”。在本发明的范畴中，这种排热装置可为用于从屏蔽及光罩的至少其中之一移除热能的任何类型的系统或者组件。这种排热装置的示例包括：a)屏蔽的本体部，定义配置以从流体源接收冷却流体的至少一冷却通道，其中，该冷却流体(例，空气等)被引导至光罩；b)屏蔽的本体部，定义配置以从流体源接收冷却流体的至少一冷却通道，其中，该冷却流体(例，空气、液体等)用于使屏蔽冷却；c)散热器(heat sink)，耦接至屏蔽的本体部(例，藉由导热编带)及；d)导管，耦接至屏蔽的本体部，该导管配置以将冷却流体朝向光罩引导。当然，可在本发明的范畴中实施其他排热装置。
44.图5a为屏蔽的组件112’a(例，叶片)的顶视图，该屏蔽可为图2、图3a
‑
3c、图4所示之任意屏蔽112a、112b、112c、112d、112e。组件112’a包括本体部500a，该本体部500a定义复数个冷却通道502a，该等冷却通道502a配置以从流体源(其中，流体藉由“入口”从流体源进入，图中未示)接收冷却流体，其中，该冷却流体(例，空气或其他冷却气体)从出口502a1离开本体部500a且被朝向光罩引导(如图2、图3a
‑
3c、图4，同样地由箭头“af”所示)。
45.图5b为屏蔽的组件112’b(例，叶片)的顶视图，该屏蔽可为图2、图3a
‑
3c、图4所示之任意屏蔽112a、112b、112c、112d、112e。组件112’b包括本体部500b，该本体部500b定义复数个冷却通道502b，该等冷却通道502b配置以从流体源(其中，流体藉由“入口”从流体源进入，图中未示)接收冷却流体，其中，该冷却流体(例，空气或其他冷却气体)从出口502b1离开本体部500b且被朝向光罩引导(如图2、图3a
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3c、图4，同样地由箭头“af”所示)。图5b与图5a的不同之处在于，在到达出口502b1前，冷却通道502b分布在本体部500b的更显著的一部分。即，在图5b中，在冷却流体藉由出口502b1离开本体部500b前，对本体部500b的该部分提供一刻意冷却功能。
46.图5c为屏蔽的组件112’c(例，叶片)的顶视图，该屏蔽可为图2、图3a
‑
3c、图4所示之任意屏蔽112a、112b、112c、112d、112e。组件112’c包括本体部500c，该本体部500c定义复数个冷却通道502c，该等冷却通道502c配置以从流体源(其中，流体从流体源藉由“入口”进入，图中未示)接收冷却流体，其中，该冷却流体(例，空气或其他冷却气体)从出口502c1离开本体部500c且被朝向光罩引导(如图2、图3a
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3c、图4，同样地由箭头“af”所示)。如同图5b，在图5c中，在到达出口502c1前，冷却通道502c分布在本体部500c的更显著的一部分，以对本体部500c的该部分提供冷却功能。此外，在图5c中，，冷却通道502c包括一返回通道，藉由“返回口”将冷却流体引导返回流体源(为简明，图中未示流体源)。
47.图5d为屏蔽的组件112’d(例，叶片)的顶视图，该屏蔽可为图2、图3a
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3c、图4所示之任意屏蔽112a、112b、112c、112d、112e。组件112’d包括本体部500d，该本体部500d定义复数个冷却通道502d，该等冷却通道502d配置以从流体源(其中，流体从流体源藉由“入口”进入，图中未示)接收冷却流体，其中，在冷却流体(例，空气、液体、或其他冷却流体)藉由通过“返回口”将冷却流体引导返回流体源的一个以上的返回通道返回至流体源之前，冷却流体被分布在本体部500d的更显著的一部分(为简明，图中未示流体源)。
48.图5e为屏蔽的组件112’e(例，叶片)的顶视图，该屏蔽可为图2、图3a
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3c、图4所示之任意屏蔽112a、112b、112c、112d、112e。组件112’e包括本体部500e以及耦接至屏蔽的本体部500e的分隔的散热器504。在图5e所示的示例中，散热器504藉由导热编带506耦接至本体部500e。散热器504可包括主动冷却(例，空气冷却等)及/或可包括固定冷却组件(例，冷却片等)。
49.在其他示例中，排热装置可包括一导管(或其他冷却流体承载结构)，耦接至屏蔽的本体部，其中，该导管配置以将冷却流体朝向光罩引导。
50.图6a
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6c系说明将冷却流体朝向光罩引导的示例的侧视方块图，其中，该示例可应用至将冷却流体朝向光罩引导的本发明之任意实施例(例，图2、图3a
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3c、图4、图5a
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5e等)。在图6a中，从上方提供“辐射”(例，从图1所示的辐射源118)。屏蔽的组件112’(例，叶片)包括冷却通道502’，冷却流体“af”藉由冷却通道502’移动且冷却流体“af”藉由出口502”被朝向(包括光罩图案110a之)光罩110引导。
51.除了辐射吸收涂层600(例，无机黑色涂层)之外，图6b类似于图6a(且具有类似的组件符号)，该辐射吸收涂层600被施加至组件112’a的本体部的外部表面的至少一部分。此涂层吸收来自辐射源118(例，见图1)的部分“辐射”，导致不期望的(包括光罩图案110a之)光罩110处或周围的加热。冷却流体“af”在冷却通道502’a中移动(且从出口502”a离开)，以至少部分地针对此加热提供冷却功能。
52.图6c绘示(如图6a之)组件112’，但在图6c中，(定义用于冷却流体之路径602’之)导管602(直接或间接地)耦接至组件112’。冷却流体“af”在路径602’中移动，且在出口602”处离开组件112’，以被引导至(包括光罩图案110a之)光罩110。
53.根据本发明的示例性实施例，平版印刷系统的屏蔽设置以邻近于光罩。以平版印刷系统的z轴为准，用于“邻近”意指以下之至少一种：a)沿着z轴，屏蔽与光罩距离100mm以内；b)沿着z轴，屏蔽与光罩距离50mm以内；c)沿着z轴，屏蔽与光罩距离30mm以内，及；d)沿着z轴，屏蔽与光罩距离10mm以内。
54.虽然在本文中本发明参照示例性实施例进行说明和描述，但熟悉本领域的技术人
员可理解的是，可以在申请专利范围的精神和均等范围内，对其做出上述及各种其他变化、省略、及增加。相反地，可以在申请专利范围的均等范围和领域内并且在不脱离本发明的情况下对细节进行各种修改。