專利名稱：光刻設(shè)備及器件制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及光刻設(shè)備以及器件制造方法。
背景技術(shù)：
光刻設(shè)備是將所需圖案加在襯底(例如，工件、對象、顯示器等)的目標(biāo)部分上的設(shè)備。光刻設(shè)備可以用在例如集成電路(IC)、平板顯示器和其他含精細(xì)結(jié)構(gòu)的器件的制造上。傳統(tǒng)光刻設(shè)備中的圖案形成裝置(也稱為掩模或掩模原版)可用于產(chǎn)生與IC(或其他器件)的一個單層相對應(yīng)的電路圖案。所述圖案可以成像在涂有一層輻射敏感材料(例如光刻膠)的襯底(例如硅晶片或玻璃板)的目標(biāo)部分(例如包含管芯的一部分、一個管芯或多個管芯)上。圖案形成裝置可以包括單獨可控單元陣列來代替掩模產(chǎn)生電路圖案。使用這種陣列的光刻系統(tǒng)通常稱為無掩模系統(tǒng)。
一般來說，單一襯底包含若干個要順序地曝光的相鄰的目標(biāo)部分。已知的光刻設(shè)備有稱之為步進型和掃描型的，在步進型中通過一次將整個圖案曝光在目標(biāo)部分上來使各目標(biāo)部分受到照射；在掃描型中通過輻射束在給定方向(“掃描”方向)掃描圖案，與所述方向平行或反平行地同步掃描襯底，從而使各目標(biāo)部分受到照射。
可以利用例如圖形設(shè)計系統(tǒng)II(GDSII)的格式的矢量設(shè)計軟件包來確定準(zhǔn)備在掩模上形成的產(chǎn)品圖案。在無掩模系統(tǒng)中，對這種設(shè)計軟件包的輸出文件進行處理，從而得到控制信號，并通過數(shù)據(jù)路徑把所述控制信號發(fā)送給單獨可控單元陣列，所述數(shù)據(jù)路徑還包括處理級。所述控制信號包含管理對于被陣列圖案化的輻射的每一次閃光(對于本應(yīng)用通常的選通頻率在50KHz)所述單獨可控單元陣列的每一個單元的切換的信息。發(fā)送這樣的數(shù)據(jù)量所需帶寬可以是巨大的。在數(shù)據(jù)路徑(即輸出文件和單獨可控單元陣列之間)會出現(xiàn)由數(shù)據(jù)變換和最佳化處理引起的惡化情況。這些數(shù)據(jù)處理步驟常常是在成像期間執(zhí)行的(避免脫機存儲大量數(shù)據(jù)和允許對設(shè)備狀態(tài)的變化作出反應(yīng))，并要求對發(fā)送給單獨可控單元陣列的數(shù)據(jù)的各部分進行存取。需要把高速處理裝置和更高帶寬的連接合并到數(shù)據(jù)路徑中，以適應(yīng)上述數(shù)據(jù)處理，從而引起成本的進一步增加和/或限制了把所需圖像寫入襯底的速度和精度。
因此，需要的是一種光刻設(shè)備和器件制造方法，它能更加有效地利用無掩模光刻系統(tǒng)中數(shù)據(jù)路徑的可用帶寬。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，提供一種光刻設(shè)備，所述光刻設(shè)備包括投射系統(tǒng)、單獨可控單元陣列、光柵化裝置和數(shù)據(jù)處理裝置。投射系統(tǒng)配置成將輻射束以子輻射束陣列的形式投射到襯底上。單獨可控單元陣列配置成對子輻射束進行調(diào)制，以便在襯底上實際地形成所需劑量圖案(dose pattern)。所需劑量圖案在時間上由局部曝光陣列組成，其中至少相鄰的局部曝光以顯著不同的時間成像并且其中每一次局部曝光由所述子輻射束之一產(chǎn)生。光柵化裝置配置成將定義所需劑量圖案的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為代表在圖案中對應(yīng)的點序列處所需劑量的數(shù)據(jù)序列。數(shù)據(jù)處理裝置配置成接收數(shù)據(jù)序列，并構(gòu)成適合用于控制單獨可控單元陣列的控制信號。數(shù)據(jù)處理裝置配置成計算每一個局部曝光所需的子輻射束強度，以便再現(xiàn)所需的劑量圖案。對于每一次局部曝光，所述計算都基于環(huán)境信息，包括襯底上圍繞局部曝光的區(qū)域中所需劑量圖案。數(shù)據(jù)處理裝置包括設(shè)置成存儲數(shù)據(jù)序列的一部分的存儲緩沖區(qū)。數(shù)據(jù)處理裝置還包括所需子輻射束強度計算裝置，后者配置成根據(jù)存儲緩沖區(qū)提供的環(huán)境信息計算多個相鄰局部曝光的所需子輻射束強度。
根據(jù)本發(fā)明的另一個實施例，提供一種器件制造方法，所述方法包括以下步驟將輻射束以子輻射束陣列的形式投射到襯底，并用單獨可控單元陣列調(diào)制子輻射束，以便在襯底上實際地形成所需劑量圖案。所需劑量圖案在時間上由局部曝光陣列形成，其中至少相鄰的局部曝光是以顯著不同的時間成像的并且其中每一次局部曝光都是由子輻射束之一產(chǎn)生的。所述方法還包括以下步驟將確定所需劑量圖案的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成代表圖案中對應(yīng)的點序列處所需強度的數(shù)據(jù)序列；在數(shù)據(jù)處理裝置中接收數(shù)據(jù)序列；在數(shù)據(jù)處理裝置中構(gòu)成適合于控制單獨可控單元陣列的控制信號；以及在數(shù)據(jù)處理裝置中計算每一個局部曝光的所需子輻射束強度，以便再現(xiàn)所需的劑量圖案。對于每一次局部曝光，所述計算都基于環(huán)境信息，包括襯底上圍繞局部曝光的區(qū)域中的所需劑量圖案。數(shù)據(jù)處理裝置包括設(shè)置成存儲數(shù)據(jù)序列部分的存儲緩沖區(qū)。數(shù)據(jù)處理裝置還包括所需子輻射束強度計算裝置，所述所需子輻射束強度計算裝置配置成根據(jù)存儲緩沖區(qū)提供的環(huán)境信息計算多個相鄰局部曝光的所需子輻射束強度。
下面參照附圖詳細(xì)說明本發(fā)明的另外的實施例、特征和優(yōu)點，以及本發(fā)明各種實施例的結(jié)構(gòu)和操作。


包括在本說明書中并構(gòu)成本說明書一部分的附解說明本發(fā)明，并與說明書一起解釋本發(fā)明的原理，使本領(lǐng)域?qū)I(yè)人士能制作和使用本發(fā)明。
圖1描繪本發(fā)明實施例的光刻設(shè)備。
圖2描繪本發(fā)明實施例的單獨可控單元陣列、微透鏡陣列和形成的斑點網(wǎng)格的一部分的側(cè)視圖。
圖3描繪曝光的斑點網(wǎng)格的格式。
圖4描繪數(shù)據(jù)路徑中的數(shù)據(jù)處理裝置。
圖5和6描述利用相鄰局部曝光的環(huán)境信息的配置。
現(xiàn)在將參照

本發(fā)明。附圖中相同的標(biāo)號表示相同或功能類似的部件。
具體實施例方式
綜述和術(shù)語盡管本文可能特別提到集成電路(IC)制造中光刻設(shè)備的使用，但應(yīng)理解此文所述的光刻設(shè)備也可以有其它應(yīng)用，例如DNA芯片、微機電系統(tǒng)(MEMS)、微光學(xué)機電系統(tǒng)(MOEMS)、集成光學(xué)系統(tǒng)和磁疇存儲器的引導(dǎo)和檢測圖案、平板顯示器、薄膜磁頭、微微射流裝置等的制造。專業(yè)人士將了解，在這些可選擇應(yīng)用的環(huán)境中，術(shù)語”晶片”或”管芯”的任何使用都可以視為分別與更廣義的術(shù)語”襯底”或”目標(biāo)部分”同義。這里所說的襯底可以在曝光前后，在軌道(例如，一般在襯底上涂光刻膠層并將曝光的光刻膠顯影的工具)或在度量或檢測的工具上處理加工。在適用的場合，這里公開的內(nèi)容也可應(yīng)用于這樣和其它襯底處理工具。而且，所述襯底可以經(jīng)過一步以上的加工，例如在制造多層IC時，使得這里使用的術(shù)語襯底也可指已包含多個加工層的襯底。
本文所用的術(shù)語”單獨可控單元陣列”應(yīng)廣義地理解為指任何這樣的裝置所述裝置可以用來賦予入射輻射束以具有圖案的截面，從而可以在襯底目標(biāo)部分形成所需圖案。”光閥”和”空間光調(diào)制器”(SLM)術(shù)語也可用在這樣的語境中。這種圖案形成裝置的例子將在下面討論。
可編程鏡面陣列可以包括具有粘彈性控制層和反射面的矩陣可尋址表面。這種裝置的基本原理在于，例如反射面選址區(qū)域?qū)⑷肷涔夥瓷錇檠苌涔猓催x址區(qū)域?qū)⑷肷涔夥瓷錇榉茄苌涔狻?br> 使用適當(dāng)?shù)目臻g濾光器，所述濾光器能夠濾去衍射光，留下非衍射光到達襯底。以這種方式，按照矩陣可尋址表面的選址圖案將輻射束圖案化。將會理解，作為一種選擇方案，所述非衍射光可以從反射輻射束濾去，留下衍射光到達襯底。衍射光微機電系統(tǒng)(MEMS)器件陣列也能以相應(yīng)的方式使用。每個衍射光MEMS器件可以包括多個可以相互相對地變形的反射帶，構(gòu)成將入射光反射為衍射光的光柵。
又一可供選擇的實施例包括采用矩陣排列的微鏡的可編程鏡面陣列，通過施加合適的局部化電場或使用壓電執(zhí)行裝置可以使各微鏡面單獨相對于軸傾斜。鏡面又是矩陣可尋址的，使得選址鏡面以不同于未被選址鏡面的方向反射入射的輻射束，以這種方式反射輻射束就按矩陣可尋址鏡面的選址圖案被圖案化。所需要的矩陣選址可用適當(dāng)?shù)碾娮友b置執(zhí)行。
在上述兩種情況下，單獨可控單元陣列可以包括一個或多個可編程鏡面陣列。有關(guān)鏡面陣列更多的信息可以在例如美國專利5,296,891和5,523,193以及PCT專利申請WO 98/38597和WO 98/33096中找到，上述專利文獻被全面參照而結(jié)合于本申請。也可以使用可編程LCD陣列。這種結(jié)構(gòu)的例子在美國專利5,229,872中給出，所述專利通過全面引用而被結(jié)合于本申請中。
應(yīng)當(dāng)了解，例如使用特征預(yù)偏移、光學(xué)鄰近校正特征、相位變化技術(shù)和多步曝光技術(shù)，在單獨可控單元陣列上”顯示”的圖案與最后轉(zhuǎn)移到襯底的一層或襯底上的圖案可以大不相同。類似地，在襯底上最后形成的圖案可能并不對應(yīng)于在單獨可控單元陣列上任一時刻所形成的圖案。這可能是這樣情況，其中襯底每個部分上形成的最終圖案是在一定時段內(nèi)或經(jīng)過給定次數(shù)的曝光后形成的，而在這過程中單獨可控單元陣列上的圖案和/或襯底的相對位置已變化。
此處所用的術(shù)語”輻射”和”射束”涵蓋各種類型的電磁輻射，包括紫外(UV)輻射(例如波長λ約為408、355、365、248、193、157或126nm)和遠(yuǎn)紫外(EUV)輻射(例如波長范圍約為5-20nm)以及粒子輻射束，例如離子輻射束或電子輻射束。
文中所用術(shù)語”投射系統(tǒng)”應(yīng)該廣義地理解為涵蓋各種類型投射系統(tǒng)，包括折射光學(xué)系統(tǒng)、反射光學(xué)系統(tǒng)和折反射光學(xué)系統(tǒng)，只要適合于例如所使用的曝光輻射或例如浸沒液體的使用或者真空的使用等其他條件。本文中使用的術(shù)語”透鏡”可以視為與更廣義的術(shù)語”投射系統(tǒng)”同義。
照射系統(tǒng)也可以包括各種類型光學(xué)部件，包括折射、反射和折反射光學(xué)部件，用于投射輻射束的導(dǎo)向、成形或控制，這些部件，例如”透鏡”，也可以(如下文提及)是組合的或單個的。
光刻設(shè)備可以是具有兩個(雙級)或兩個以上載物(或襯底)臺(和/或兩個或兩個以上掩模臺)的類型。在這種”多級”機器中增加的工作臺可以并行地使用，即，在一個或多個臺上進行準(zhǔn)備步驟，同時在一個或多個其他臺進行曝光。
光刻設(shè)備也可以是這種類型其中襯底浸入具有較高折射率的液體(例如水)，于是液體被注入投射系統(tǒng)的最后單元和襯底之間的空間。浸沒液體也可以應(yīng)用于光刻設(shè)備的其他部分，例如可編程掩膜(即可控單元陣列)和投射系統(tǒng)的第一元件之間，和/或投射系統(tǒng)的第一元件和襯底之間。眾所周知，浸沒技術(shù)在現(xiàn)有技術(shù)中已用于增大投射系統(tǒng)的數(shù)值孔徑。
而且，光刻設(shè)備可以配備有液體處理盒(cell)，以便允許液體和襯底的各受輻射部分之間相互作用(例如有選擇地將化合物加到襯底上或有選擇地修改襯底的表面結(jié)構(gòu))。
光刻設(shè)備圖1示意地表示依據(jù)本發(fā)明實施例的光刻投影設(shè)備100。設(shè)備100至少包括輻射系統(tǒng)102、單獨可控單元陣列104、載物臺106(例如襯底臺)和投射系統(tǒng)(“透鏡”)108。
輻射系統(tǒng)102可用于提供輻射束110(例如UV輻射)，在特定情況下輻射系統(tǒng)也包括輻射源112。
單獨可控單元陣列104(例如可編程鏡面陣列)可用于將圖案加在輻射束110上。一般說來，單獨可控單元陣列104的位置可以是相對于投射系統(tǒng)108固定的。然而，在另一結(jié)構(gòu)中，單獨可控單元陣列104可以與定位裝置(未圖示)相連，從而可使陣列相對于投射系統(tǒng)108精確定位。如這里所述，單獨可控單元陣列104為反射型(例如具有單獨可控單元的反射陣列)。
載物臺106可以配備有襯底夾持器(未專門示出)來固定襯底114(例如涂有光刻膠的硅晶片或玻璃襯底)，載物臺106可以與定位裝置116相連，以便將襯底114相對于投射系統(tǒng)108精確定位。
投射系統(tǒng)108(例如石英和/或CaF2透鏡系統(tǒng)或由這些材料制成的透鏡單元的折反射系統(tǒng)或鏡面系統(tǒng))可以用于將從分束器118接收的具有圖案的輻射束投射在襯底114的目標(biāo)部分120(例如一個或多個管芯)上。投射系統(tǒng)108可以將單獨可控單元陣列104的像投射在襯底114上。或者，投射系統(tǒng)108可以投射次級源的像，對于次級源來說單獨可控單元陣列104的單元起快門作用。如下面將更詳細(xì)討論的，投射系統(tǒng)108也可以包括微透鏡陣列(MLA)，用于構(gòu)成次級源并將微斑點投射在襯底114上。
源112(例如三倍頻的Nd:YAG激光器)可以產(chǎn)生輻射束122。輻射束122射入照射系統(tǒng)(照射器)124，或者直接射入或者穿過例如輻射束擴展器的調(diào)節(jié)裝置126之后射入。照射器124可以包括調(diào)節(jié)裝置128，后者用于設(shè)定調(diào)節(jié)輻射束122的斑點大小的縮放倍率。此外，照射器124一般包括各種其他單元，例如斑點產(chǎn)生器130和聚光器132。例如，斑點產(chǎn)生器130可以是(但不限于)折射或衍射光柵、分裂鏡陣列、波導(dǎo)等。這樣，照射在單獨可控單元陣列104上的輻射束110在其截面上具有所需的縮放倍率、斑點大小、均勻度和強度分布。
應(yīng)當(dāng)指出，圖1中源112可以裝在光刻投影設(shè)備100的外殼內(nèi)。在可供選擇的實施例中，源112也可以遠(yuǎn)離光刻投影設(shè)備100。在這種情況下，輻射束122將被導(dǎo)入設(shè)備100(例如借助適當(dāng)?shù)膶?dǎo)向鏡面)。應(yīng)當(dāng)指出，這兩種情況都在本發(fā)明考慮范圍內(nèi)。
在利用分束器118引導(dǎo)之后，輻射束110隨后射在單獨可控單元陣列104上。輻射束110受到單獨可控單元陣列104的反射，穿過投射系統(tǒng)108，投射系統(tǒng)將輻射束100聚焦在襯底114的目標(biāo)部分120上。
借助于定位裝置116(和任選的在底座136上的干涉測量裝置134，它接收經(jīng)由分束器140來的干涉輻射束138)，襯底臺106可以精確地移動，從而將不同目標(biāo)部分120設(shè)置在輻射束110的路徑上。使用時，單獨可控單元陣列104的定位裝置例如在掃描時可用于精確地修正單獨可控單元陣列104相對于輻射束100路徑的位置。一般說，載物臺106的移動借助于長行程組件(粗調(diào)定位)和短行程組件(細(xì)調(diào)定位)實現(xiàn)，這兩個組件在圖1中沒有畫出。類似的系統(tǒng)也可用于定位單獨可控單元陣列104。應(yīng)當(dāng)指出，用另一種方法/附加地，輻射束110可以是可移動的，而載物臺106和/或單獨可控單元陣列104可以具有固定的位置，以提供所需要的相對移動。
在本實施例的一個可選配置中，載物臺106可以是固定的，而襯底114在載物臺106之上可移動。若如此，載物臺106在其平的上表面上具有許多開口，氣體通過開口送入，以提供能支持襯底114的氣墊。傳統(tǒng)上將這稱為氣體支承配置。利用可以將襯底114相對于輻射束110的路徑精確定位的一個或多個執(zhí)行器(未圖示)，在載物臺106上移動襯底114?；蛘撸ㄟ^有選擇地啟動和停止氣體通過開口的流通，可以在載物臺106上移動襯底114。
盡管這里將本發(fā)明的光刻設(shè)備100描述成用來將襯底上的光刻膠曝光，但應(yīng)當(dāng)指出，本發(fā)明并不限于這種應(yīng)用，設(shè)備100也可在無光刻膠的光刻中投射具有圖案的投影束110。
所描述的設(shè)備100可以以五種方式使用1.光學(xué)分步重復(fù)方式一次(即單次”閃光”)將單獨可控單元陣列104上整個圖案投射在目標(biāo)部分120上。載物臺106沿x和/或y方向移動至不同位置，使各個目標(biāo)部分120被具有圖案的輻射束110照射。
2.掃描方式除了給定目標(biāo)部分120不是在單次”閃光”中曝光以外，其他基本上與光學(xué)分步重復(fù)方式相同。不同的是，單獨可控單元陣列104在給定方向(所述”掃描方向”，例如y方向)以速度v移動，以掃描單獨可控單元陣列104，產(chǎn)生具有圖案的輻射束110。并行地，載物臺106同時沿相同方向或相反方向以速度V＝Mv(式中M是投射系統(tǒng)108的放大率)移動。這樣，可以曝光較大的目標(biāo)部分120，而不損害分辨率。
3.脈沖方式單獨可控單元陣列104保持基本上靜止，利用脈沖輻射系統(tǒng)102將整個圖案投射在襯底114的目標(biāo)部分120上。載物臺106以基本上恒定的速度移動，這樣使具有圖案的輻射束110橫過襯底106進行線掃描。在輻射系統(tǒng)102的脈沖之間按需要更新單獨可控單元陣列104上圖案，并且將脈沖這樣定時，以便將襯底114上所需位置的順序的目標(biāo)部分120曝光。因此，具有圖案的輻射束110可以橫過襯底114掃描，以便將完整的圖案曝光在一條襯底114上。重復(fù)所述過程，直至整個襯底114被逐行曝光。
4.連續(xù)掃描方式基本上與脈沖方式相同，不同之處在于使用基本上不變的輻射系統(tǒng)102，并且隨著具有圖案的投影束110橫過襯底114掃描和曝光襯底而更新單獨可控單元陣列104上的圖案。
5.像素網(wǎng)格成像方式通過由斑點產(chǎn)生器130形成的射向陣列104的斑點的連續(xù)曝光而實現(xiàn)在襯底114形成的圖案。所述曝光斑點具有基本相同的形狀。印刷以大體上網(wǎng)格的形式印刷一個襯底114的斑點。在一個例子中，斑點的尺寸比印刷的像素網(wǎng)格的間距大，但是比曝光的斑點網(wǎng)格小很多。通過改變印刷的斑點強度，就能獲得圖案?？梢栽谄毓獾拈W光之間改變斑點上的強度分布。
也可以使用上述方式的組合和/或變型或者完全不同的方式。
成像系統(tǒng)圖2示出根據(jù)本發(fā)明的實施例的單獨可控單元陣列104的一種配置。根據(jù)所示的配置，將陣列104中各單元組一起以”超像素”10的形式成像。但是，將單像素各自成像(不是用超像素)的方案仍然在本發(fā)明的范圍內(nèi)。每一個(超)像素10產(chǎn)生子輻射束35，所述子輻射束通過光學(xué)系統(tǒng)30，所述光學(xué)系統(tǒng)30簡化為由兩塊單透鏡31和32組成，在兩個透鏡之間配置有孔徑光欄33。所述位置上的孔徑光欄33用于減小到達襯底114的無用的輻射的電平。在通過光學(xué)系統(tǒng)30后，每一個(超)像素10的輻射落在微透鏡陣列16中的微透鏡15上，微透鏡15將每一個子輻射束35聚焦在襯底114表面的局部區(qū)域或”斑點”(20a-20d)上。圖中示出超像素10的典型配置并包括一個5x5單元的方形網(wǎng)格。通過控制單獨可控單元陣列104中組成每一個(超)像素10的單元的傾斜度可以控制入射激光的每一次閃光在斑點網(wǎng)格20中每一個斑點的強度。
在斑點網(wǎng)格20中斑點的間隔可以有300微米左右，這個數(shù)字比典型的臨界尺寸(CD)(最小成像特征的度量)大很多，所述臨界尺寸通常在3微米左右?？梢詫崿F(xiàn)局部曝光(“曝光的斑點網(wǎng)格”)的更大密度的圖案，其方法是利用周期性閃光的激光源并且沿掃描方向Y移動襯底，同時，使矩形斑點網(wǎng)格的軸22之一相對于掃描軸Y偏離一個小角度(見圖3)。根據(jù)所述實施例，所述激光器配置成以50KHz的頻率閃光，襯底以每秒62.5mm速度移動。所述結(jié)果在于，在Y方向上局部曝光的間隔為1.25微米。在與掃描方向Y垂直的X方向上的間隔依賴于斑點網(wǎng)格相對于掃描軸Y的角度。(這些值和其它實施例提供的值都用實例提供，沒有限制。)圖3中示意地示出表示配置成在襯底114上產(chǎn)生均勻劑量圖或圖案的斑點網(wǎng)格的實時快照的配置。實心圓圈表示給定時間斑點網(wǎng)格中各斑點的位置，而空心圓圈表示前面幾次被寫入的斑點(即它們表示”曝光斑點”，也稱為曝光網(wǎng)格中的”局部曝光”)。雖然所示圖例在感興趣的區(qū)域沒有重疊，但是每一個斑點的強度剖面通常都與其鄰域重疊。圖中襯底114沿Y軸相對于投射系統(tǒng)108和斑點網(wǎng)格向前移動，所述斑點網(wǎng)格保持與頁面固定。為清楚起見，軸22與Y軸的夾角被跨大了，用于工作設(shè)備的角度可以小很多(斑點間隔24與斑點間隔26的比值也將相應(yīng)的比例子中所示的大很多)。斑點20a至斑點20d與圖2用相同方式編號的聚焦輻射束對應(yīng)，而與沿軸線22觀察到的不同。
本發(fā)明實施例使用的激光器的模式為TEM00，所述模式給出Gaussian形狀的強度分布，通過光學(xué)系統(tǒng)整個路徑到達襯底114保持這種強度分布。但是也可以使用其它激光器模式和強度分布。通過將相鄰斑點排列成重疊方式可以實現(xiàn)連續(xù)的劑量圖案。如上所述，根據(jù)上述實施例的最密集的斑點間隔為1.25微米，與每一個間隔相關(guān)的典型的Gaussian分布的標(biāo)準(zhǔn)偏差為0.75微米。
根據(jù)所述配置，Y方向的鄰域斑點(例如，斑點41和42)以比較密集的間隔時間成像，所述間隔時間是由激光束的周期(0.02ms)隔開的。另一方面，X方向的鄰域斑點(例如，斑點43和44)，是以完全不同的間隔時間成像的。例如，在斑點網(wǎng)格中斑點之間的間隔為320微米的情況下，曝光斑點的距離為1.25微米時將需要256次閃光，以便對X方向上的下一個鄰域曝光。
如上所述，把控制信號沿數(shù)據(jù)路徑發(fā)送到陣列104。所述數(shù)據(jù)路徑將劑量圖或光刻設(shè)備的用戶所需的輻射圖案變換為信號，所述信號將使陣列104在襯底114上產(chǎn)生所需劑量圖。為了執(zhí)行所述處理過程，所述數(shù)據(jù)路徑包括處理設(shè)備，所述處理設(shè)備包括圖4描繪的數(shù)據(jù)處理裝置50，所述數(shù)據(jù)處理裝置配置成分析輸入數(shù)據(jù)流(包括(通常部分處理的)所需圖案版本)并把需要的信號輸出給陣列104或在數(shù)據(jù)流傳送給陣列104之前處理數(shù)據(jù)流的裝置。數(shù)據(jù)處理裝置50的部分功能包括為所需劑量圖的每一個像素(例如，所述像素能夠在與襯底114相對的點網(wǎng)格上確定)確定陣列104的哪一個超像素需要驅(qū)動及驅(qū)動的程度。所述數(shù)據(jù)處理裝置50有效地計算最佳子輻射束的強度，用于在襯底114上執(zhí)行各個局部曝光。然后在一段時間內(nèi)由局部曝光陣列組成所需劑量圖，所述局部曝光陣列是隨斑點網(wǎng)格在襯底114的表面移動而產(chǎn)生的。向陣列104提供最佳子輻射束強度的過程因以下事實而復(fù)雜化對于激光器的每一次閃光，每一個超像素導(dǎo)致襯底上區(qū)域的(不均勻)照射大于襯底網(wǎng)格單元之一，使得對于每一次局部曝光，所需的子輻射束強度將取決于在局部曝光周圍區(qū)域中所需的劑量圖。
所需劑量圖可以表示為包括單元的列矢量，所述各單元代表在襯底114的每一個網(wǎng)格位置上所需的劑量。可以相對于度量學(xué)體系坐標(biāo)系統(tǒng)中它們的坐標(biāo)xmF和ymF規(guī)定所需劑量圖中的所述網(wǎng)格位置。如上所述，將由來源于陣列104中超像素的曝光斑點集組成所需劑量圖。這些斑點中的每一個都將具有確定的點擴展函數(shù)，所述點擴展函數(shù)描述其強度的空間相關(guān)性。此外，在斑點網(wǎng)格中每一個斑點的位置與其預(yù)期的位置之間將存在偏差，所述偏差是由用于將斑點聚焦的微透鏡陣列的不規(guī)則性引起的。可以通過校正數(shù)據(jù)存儲裝置52把斑點位置和斑點的點擴展函數(shù)的形狀都輸入到數(shù)據(jù)處理裝置50。
用此方法構(gòu)成圖像的過程稱為像素網(wǎng)格成像。數(shù)學(xué)上，所需劑量圖等于每個曝光斑點上所有可能曝光的斑點所需強度乘以每個曝光斑點的點擴展函數(shù)之和。它可以用以下方程表示D(xMF,yMF)=Σnall esp osedspotsIn·PSFn((xMF-xn),(yMF-yn)),]]>其中，In表示曝光斑點n所需的單個曝光斑點的強度，PSFn((xMF-xn)，(yMF-yn))表示點擴展函數(shù)(曝光斑點n的位置xMF，yMF上的劑量貢獻)，xn和yn表示單個曝光斑點的位置，而D(xMF，yMF)表示所需劑量圖。
數(shù)據(jù)處理裝置50配置成解決以下問題已知所需劑量圖和點擴展函數(shù)信息(作為校正數(shù)據(jù)提供)，對為了將所需劑量圖盡可能精確地成像，需要提供的各單個曝光斑點強度(或?qū)?yīng)的所需子輻射束強度)是多少？對于確定了所需圖案的每一個網(wǎng)格點，數(shù)據(jù)處理裝置50必須接收和分析有關(guān)網(wǎng)格點區(qū)域中一些曝光斑點的曝光斑點強度的數(shù)據(jù)。所述信息是依次從網(wǎng)格點區(qū)域中所需圖案得到的。通常，可以定義所需圖案中任何給定網(wǎng)格點的”環(huán)境半徑”。所述”環(huán)境半徑”定義在計算怎樣以所需精度實現(xiàn)網(wǎng)格點上所需圖案時考慮的所需圖案的區(qū)域。所需的環(huán)境半徑的大小將依賴于曝光斑點網(wǎng)格的點擴展函數(shù)的形狀和(與理想確定的網(wǎng)格位置的)位置偏差。通常將所需的環(huán)境半徑大小選擇為幾倍于點擴展函數(shù)的標(biāo)準(zhǔn)偏差，因此，所述所需的環(huán)境半徑大小可能有幾微米。
在通常的應(yīng)用中，寫入襯底的特征數(shù)目是很大的，表示整個所需劑量圖案的數(shù)據(jù)在任何一個時刻都不適應(yīng)于數(shù)據(jù)路徑中向陣列104饋送信號的硬件。如圖4所示，設(shè)置光柵化裝置410，所述光柵化裝置將由用戶輸入的所需圖案400的描述性表示變換成數(shù)據(jù)序列，所述數(shù)據(jù)序列基本上與形成在襯底114上的局部曝光序列對應(yīng)(如下面將進一步說明的，不必是其中將實際地產(chǎn)生局部曝光的相同的序列)。表示光柵化的所需劑量圖案的數(shù)據(jù)在一個時段內(nèi)經(jīng)由數(shù)據(jù)路徑70由光柵化器410不斷地轉(zhuǎn)發(fā)出去，直到所有所需圖案都被寫到襯底114為止。數(shù)據(jù)路徑70中的虛線部分表示可能包括涉及圖案形成過程的其他方面的另一個數(shù)據(jù)處理裝置的部分。如上所述，在任何一個時刻計算應(yīng)用于給定子輻射束的所需子輻射束強度，看作把所需劑量圖案的圍繞涉及的局部曝光位置的環(huán)境區(qū)域中。所述數(shù)據(jù)是從光柵化的數(shù)據(jù)序列獲得的。關(guān)于鄰域或附近點的計算將需要類似(即重疊的)環(huán)境信息，但是由于這些點是在不同時間成像的(特別是那些與掃描方向垂直的方向上的鄰接點)，所述信息將沿著數(shù)據(jù)路徑被發(fā)送幾次，所以影響對大的數(shù)據(jù)帶寬的需要并限制所述設(shè)備可以運行的速度。
圖4示出本發(fā)明實施例的配置，其中鄰接點(或與環(huán)境半徑有關(guān)的附近點)的環(huán)境信息的重疊特性可以用來降低對總帶寬的要求。設(shè)置數(shù)據(jù)處理裝置50，它包括第一存儲緩沖區(qū)60(例如包括諸如RAM的易失存儲器)，所述存儲緩沖區(qū)配置成存儲至少一部分所需劑量圖，所述劑量圖由光柵化器410作為數(shù)據(jù)序列轉(zhuǎn)發(fā)；以及所需子輻射束強度計算裝置62，它連接到第一存儲緩沖區(qū)60并配置成計算曝光斑點網(wǎng)格中每一次局部曝光(即曝光斑點)所需(例如最佳)的輻射強度。存儲緩沖區(qū)60存儲在刪除(例如蓋寫)數(shù)據(jù)之前的一段設(shè)定時段內(nèi)到達數(shù)據(jù)處理裝置50的數(shù)據(jù)。存儲緩沖區(qū)60提供一種裝置，通過所述裝置，計算裝置62可以在不需要從光柵化器410沿著數(shù)據(jù)路徑70發(fā)送幾次的情況下多次獲得重疊的環(huán)境信息。可以這樣選擇存儲緩沖區(qū)60的大小(它確定可以存儲從光柵化器410發(fā)送的給定數(shù)據(jù)塊的周期)，使得在長達與環(huán)境信息相關(guān)的時段內(nèi)(即，在長達所述計算裝置把所需的子輻射束強度輸出給陣列104的可能受上述點的所需圖案影響的哪些點的所用的時段內(nèi))襯底上給定點的所需劑量圖案數(shù)據(jù)適用于計算裝置62。因此，它取決于所需劑量圖上環(huán)境半徑或區(qū)域的大小。
所述數(shù)據(jù)處理裝置還包括第二存儲緩沖區(qū)64(例如，包括易失性存儲器RAM)和數(shù)據(jù)重排序裝置66，第二存儲緩沖區(qū)64配置成存儲由計算裝置62計算出來的所需的局部曝光強度，而數(shù)據(jù)重排序裝置66配置成根據(jù)計算裝置62的輸出結(jié)果生成控制信號，以便給陣列104提供在合適的時間激勵陣列的合適的單元所需的信息。
由于允許用最佳方法，而不是用襯底上實際產(chǎn)生的局部曝光次序規(guī)定的方法計算曝光斑點網(wǎng)格的強度，因此雙緩沖區(qū)結(jié)構(gòu)有許多優(yōu)點。這方面是通過第二存儲緩沖區(qū)64實現(xiàn)的，所述存儲緩沖區(qū)允許在計算后對曝光斑點網(wǎng)格的強度信息重新排序，在進行計算時允許有更大的靈活性。這就改進了能夠重用的環(huán)境信息的有效性，還可能降低對帶寬的要求并減小了第一緩沖區(qū)60的尺寸以及提高了提取數(shù)據(jù)的效率。
圖5和6說明用于處理環(huán)境信息的可供選擇的配置。圖5說明代表定義所需劑量圖案的各點80的網(wǎng)格。圓圈82和83表示在掃描方向Y或與掃描方向垂直的方向上相鄰的局部曝光情況。如上所述，與斑點82和83的每一個相關(guān)的實際輻射強度的分布將不均勻地擴展并且重疊。為清楚起見，相互接觸的空心圓圈用來表示局部曝光的中心位置以及以下事實在沒有其它局部曝光以曝光點82和83之間的位置為中心的情況下這些就是最接近的相鄰局部曝光。雖然這里描述了最接近鄰域，但是數(shù)據(jù)處理裝置配置成計算多種相鄰局部曝光所需的子輻射束強度。在所述環(huán)境中，”相鄰的”簡單地指對于存在一些共享的環(huán)境信息因而可以節(jié)省一個或多個緩沖區(qū)的局部曝光組，計算子輻射強度。
可以產(chǎn)生具有這樣的強度的每一個局部曝光82和83所述強度是考慮襯底114上局部曝光中心點的環(huán)境半徑中的環(huán)境信息而計算出來的。對于局部曝光82和83，圖中分別用圓圈84和85示出形成所述環(huán)境信息的所需劑量圖區(qū)域。交叉區(qū)域表示共享環(huán)境信息，而包含86的點被描述為實心圓圈而不是空心圓圈。
根據(jù)本發(fā)明的實施例，數(shù)據(jù)處理裝置50可以把環(huán)境數(shù)據(jù)中的這些重疊用于計算包括一種操作中全部多個局部曝光的曝光斑點網(wǎng)格的一部分，而不必按照陣列104所需的次序分別計算每一個斑點的強度?？梢酝ㄟ^存儲緩沖區(qū)64來實現(xiàn)這一點，存儲緩沖區(qū)64允許在把數(shù)據(jù)作為控制信號發(fā)送給陣列104之前對它重排序?？梢赃@樣選擇被一起處理的曝光斑點集，以便利用最好的共享環(huán)境信息和實現(xiàn)計算的最高效率。例如，在移位寄存器存儲裝置用于將所需劑量圖的相應(yīng)部分提供給計算裝置62的情況下，選擇逐個計算斑點行較為方便。這種情況在圖5中作了說明?？梢钥吹剑瑥囊粋€曝光斑點移到下一個曝光斑點需要考慮的附加的環(huán)境信息與整個環(huán)境半徑無關(guān)，而僅僅與減小的區(qū)域87有關(guān)。移位寄存器機制提供了一種方便地將這種額外數(shù)據(jù)加到已經(jīng)存儲的數(shù)據(jù)中的方法，以便將需要計算的信息提供給計算裝置62。如果需要，尾部數(shù)據(jù)，例如填充在區(qū)域88中的數(shù)據(jù)可以從存儲裝置清除。這種配置避免了不必要的重新傳輸和重新寫入環(huán)境信息。
也可以利用不同形狀的環(huán)境區(qū)域來把環(huán)境數(shù)據(jù)包含在其中。圖6示出一種配置，所述配置特別適合于利用上述移位寄存器機制來實現(xiàn)。其中使用矩形環(huán)境區(qū)域89和90，而不是圖5的圓圈區(qū)域84和85。由于矩形區(qū)域較好地對應(yīng)于其上定義所述劑量圖的網(wǎng)格的幾何形狀，因此可以更加方便地實現(xiàn)矩形區(qū)域。
用于存儲本實施例所需的重排序數(shù)據(jù)的存儲緩沖區(qū)64的大小將取決于一次要計算曝光斑點網(wǎng)格中多少個點的控制信號。在計算整行的情況下，存儲緩沖區(qū)的深度將與微透鏡陣列的長度除以掃描速度所得的商成正比。這代表了在產(chǎn)生第一行的局部曝光和最后行的局部曝光之間流逝的時間。
結(jié)論雖然以上描述了本發(fā)明的各種實施例，但是應(yīng)當(dāng)理解，只是以舉例的方式介紹這些實施例，并不構(gòu)成限制。本專業(yè)的技術(shù)人員顯然清楚可以做出形式和細(xì)節(jié)上的變化而并不脫離本發(fā)明的精神和范圍。因此，本發(fā)明的廣度和范圍應(yīng)該不受上述任何示范性實施例的限制，而應(yīng)按照后附的權(quán)利說明書及其等價物確定。
詳細(xì)說明部分主要是用來解釋權(quán)利要求書。綜述和摘要部分描述一個或多個，但不會是發(fā)明者考慮的本發(fā)明的所有示范性實施例，因而沒有局限于權(quán)利要求書的范圍。
權(quán)利要求
1.一種光刻設(shè)備，它包括投射系統(tǒng)，它配置成將輻射束以子輻射束陣列的形式投射到襯底上；單獨可控單元陣列，它配置成調(diào)制所述子輻射束，以便在所述襯底上實際地形成所需劑量圖案，在時間上由局部曝光陣列組成所述所需劑量圖案，其中至少相鄰的局部曝光在顯著不同的時間成像并且其中每次局部曝光都是由所述子輻射束之一產(chǎn)生的；光柵化裝置，它配置成將定義所述所需劑量圖案的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成代表圖案中對應(yīng)的點序列所需的劑量的數(shù)據(jù)序列；以及數(shù)據(jù)處理裝置，它配置成接收所述數(shù)據(jù)序列并由所述數(shù)據(jù)序列構(gòu)成適合于控制所述單獨可控單元陣列的控制信號，其中所述數(shù)據(jù)處理裝置配置成計算每一次局部曝光所需的子輻射束強度以便再現(xiàn)所述所需劑量圖案。對于每一次局部曝光，所述計算基于包括所述襯底上圍繞所述局部曝光的區(qū)域中的所述所需劑量圖案的環(huán)境信息，并且其中所述數(shù)據(jù)處理裝置包括存儲緩沖區(qū)，它配置成存儲至少一部分所述環(huán)境信息，其中所述環(huán)境信息的所述部分包括至少一部分所述數(shù)據(jù)序列的一部分；以及所需輻射束強度計算裝置，它配置成根據(jù)由所述存儲緩沖區(qū)提供的所述環(huán)境信息，計算多個相鄰的局部曝光的所述所需子輻射束強度。
2.如權(quán)利要求1所述的光刻設(shè)備，其中還包括第二存儲緩沖區(qū)，它配置成存儲由所述所需子輻射束強度計算裝置計算的結(jié)果；以及數(shù)據(jù)重排序裝置，它配置成以這樣的方式由所述存儲的結(jié)果建立所述控制信號，即，基本上按照待成像的相關(guān)聯(lián)的局部曝光的順序，把所述所需子輻射束強度提供給所述單獨可控單元陣列。
3.如權(quán)利要求1所述的光刻設(shè)備，其中，存儲在所述存儲緩沖區(qū)中的所述數(shù)據(jù)序列的所述部分的大小由用于所述所需子輻射束強度計算裝置的所述環(huán)境信息量確定。
4.如權(quán)利要求1所述的光刻設(shè)備，其中，所述所需子輻射束強度計算裝置配置成計算所述局部曝光的行中至少兩個局部曝光的所需的子輻射束強度，所述局部曝光的所述行是沿著與所述至少兩個局部曝光中的第一個被成像之前，所述襯底相對于所述投射系統(tǒng)移動的方向垂直的方向定義的。
5.如權(quán)利要求1所述的光刻設(shè)備，其中，所述所需子輻射束強度計算裝置配置成計算所述圖案中所述數(shù)據(jù)處理裝置對其起作用的一部分的所述局部曝光的整行的所需的子輻射束強度，所述局部曝光的所述整行是沿著與所述局部曝光的所述整行的第一個局部曝光被成像之前，所述襯底相對于所述投射系統(tǒng)移動的方向垂直的方向定義的。
6.如權(quán)利要求1所述的光刻設(shè)備，其中，所述存儲緩沖區(qū)包括移位寄存器。
7.如權(quán)利要求1所述的光刻設(shè)備，其中，所述數(shù)據(jù)處理裝置配置成在成像期間計算所述控制信號，并且其中在成像期間，所述存儲緩沖區(qū)是所述數(shù)據(jù)處理裝置能夠存取的。
8.一種器件制造方法，它包括將輻射束以子輻射束陣列的形式投射到襯底上；用單獨可控單元陣列調(diào)制所述子輻射束，以便在所述襯底上實際地形成所需劑量圖案，所述所需劑量圖案在時間上由局部曝光陣列形成，其中至少相鄰的局部曝光以顯著不同的時間成像，并且其中每一次局部曝光都是由所述子輻射束之一產(chǎn)生的；將定以所述所需劑量圖案的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成代表圖案中對應(yīng)的點序列的所需劑量的數(shù)據(jù)序列；在數(shù)據(jù)處理裝置中接收所述數(shù)據(jù)序列；在所述數(shù)據(jù)處理裝置中構(gòu)成適合于控制所述單獨可控單元陣列的控制信號；以及在所述數(shù)據(jù)處理裝置中計算每一次局部曝光的所需的子輻射束強度，以便再現(xiàn)所述所需劑量圖案，對于每一次局部曝光，所述計算基于包括襯底上包圍所述局部曝光的區(qū)域的所需劑量圖案的環(huán)境信息，所述數(shù)據(jù)處理裝置包括存儲緩沖區(qū)，它配置成存儲所述環(huán)境信息的至少一部分，其中，所述環(huán)境信息的所述至少一部分包括所述數(shù)據(jù)序列的至少一部分；以及所需子輻射束強度計算裝置，它配置成根據(jù)由所述存儲緩沖區(qū)提供的所述環(huán)境信息，計算所述多個相鄰的局部曝光的所需的子輻射束強度。
9.如權(quán)利要求8所述的方法，其中還包括存儲所述環(huán)境信息的至少一部分，其中所述環(huán)境信息的所述至少一部分包括所述數(shù)據(jù)序列的至少一部分。
10.如權(quán)利要求8所述的方法，其中還包括根據(jù)由所述存儲緩沖區(qū)提供的所述環(huán)境信息，計算所述多個相鄰的局部曝光的所需的子輻射束強度。
11.一種利用權(quán)利要求8所述的方法構(gòu)造的平板顯示器。
全文摘要
一種光刻設(shè)備包括投射系統(tǒng)和單獨可控單元陣列，投射系統(tǒng)配置成將輻射束以子輻射束陣列的形式投射到襯底上，而單獨可控單元陣列配置成調(diào)制子輻射束以便在襯底上形成所需劑量圖案。在時間上由局部曝光陣列組成所需劑量圖案，其中至少相鄰的局部曝光是以顯著不同的時間成像的，并且其中每次局部曝光都由子輻射束之一產(chǎn)生。光刻設(shè)備還包括光柵化裝置和數(shù)據(jù)處理裝置，光柵化裝置設(shè)置成將定義所需劑量圖案的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成代表圖案中對應(yīng)的點序列所需的劑量的數(shù)據(jù)序列，而數(shù)據(jù)處理裝置配置成接收數(shù)據(jù)序列并構(gòu)成適合于控制單獨可控單元陣列的控制信號。
文檔編號H01L21/027GK1797203SQ200510003529
公開日2006年7月5日 申請日期2005年12月26日 優(yōu)先權(quán)日2004年12月27日
發(fā)明者M·邦特科伊, P·A·J·蒂內(nèi)曼斯, L·G·M·科斯塞斯, M·C·J·M·范哈斯塞, W·F·W·穆克胡塞 申請人:Asml荷蘭有限公司