專利名稱：制作平滑的對角組件的數(shù)字光刻系統(tǒng)的制作方法
交叉引用此專利申請為2000年8月8日提交的序列號為NO.09/633978的美國專利的系列申請。
背景本發(fā)明總的涉及光刻曝光設備，并尤其涉及一種例如可以用于半導體集成電路器件的制作的光刻系統(tǒng)。
在常規(guī)的模擬光刻系統(tǒng)中，光刻設備需要一個用于將圖象印刷到目標目標主體上的掩模。該目標目標主體例如可以包括用于制作集成電路的涂覆了光致抗蝕劑的半導體襯底、用于蝕刻的鉛框制作的金屬襯底或用于印刷電路板制作的導體板等。帶有圖案的掩?；蚬庋谀＠缈梢园鄠€線條或結構。在光刻曝光中，必須利用一些機械控制方式和復雜的校準機構將目標主體與掩膜非常精確地校準。
在此引為參考的美國專利US5,691,541公開了一種無刻線的數(shù)字光刻系統(tǒng)。該數(shù)字系統(tǒng)采用了一種脈沖的或選通的準分子激光器，將光束反射離開可編程的數(shù)字反射鏡裝置(DMD)，而該反射鏡裝置用于將圖象組件(如金屬線條)投影到襯底上。襯底安置在一個于脈沖序列期間移動的臺座上。
在此因為參考的與2000年1月10日提交的美國專利USS/N09/480,796公開了另一種數(shù)字光刻系統(tǒng)，它將移動的數(shù)字象素圖案投影到目標主體的特定部位。“部位”一詞可以代表目標主體上被光刻系統(tǒng)掃描的帶有單個象素元的預定區(qū)域。
上述兩種數(shù)字光刻系統(tǒng)把象素掩膜圖案投影到目標主體上，如芯片、印刷電路板或其它介質上。該系統(tǒng)向象素板、如可變形的反射鏡裝置或液晶顯示器提供一系列圖案。象素板提供由多個可以投影到目標主體上的象素元組成的的圖象，該圖象與提供的圖案對應。
然后將多個象素元的每一個同時聚焦到目標主體的不同部位。之后，移動目標主體，并響應于移動和象素掩模圖案，提供下一個圖象。結果，光可以投射到象素板上或穿過象素板以對目標主體上的多個象素元曝光，并且可以根據(jù)象素掩膜圖案移動和更改象素元，從而在目標主體上建立連接的圖象。
參見圖1a，采用光掩模的常規(guī)模擬光刻系統(tǒng)可以在目標主體12上很容易地并且精確地產(chǎn)生圖象10。圖象10可以有水平的、垂直的、對角傾斜的或是彎曲的組件(如金屬導線)，它們非常的平滑，且具有一致的線寬。
再參見圖1b，使用數(shù)字掩模的常規(guī)數(shù)字光刻系統(tǒng)也可以在目標主體16上產(chǎn)生圖象14。雖然圖象14可以有水平的、垂直的、對角傾斜的或彎曲的組件，如圖1a的模擬圖象，但有一些組件(如對角傾斜的一種)既不是平滑的，也沒有一致的線寬。
希望對數(shù)字光刻系統(tǒng)做一定的改進，如上述系統(tǒng)，其一，希望提供平滑的組件，如同用模擬光刻系統(tǒng)產(chǎn)生的對角傾斜和彎曲的金屬線。另外，希望有一個較大的曝光面積，提供較好的圖象分辨率，提供良好的冗余度，使用較為便宜的非相干光源，提供較高的光能效率，提供較高的生產(chǎn)率和分辨率，并且更靈活可靠。

發(fā)明內容
本發(fā)明通過一種用數(shù)字光刻系統(tǒng)制作對角傾斜組件的新穎方法和系統(tǒng)而提供了一項技術改進。在一個實施例中，執(zhí)行數(shù)字光刻的方法把第一象素元曝光到目標主體如涂覆抗蝕劑的芯片的第一地點。然后此方法在一定距離處重新定位芯片并對第二象素元曝光。曝光的第二象素元覆蓋或部分覆蓋曝光的第一象素元。重復此過程直到芯片表面的大部分被曝光。
在一些實施例中，此方法在不同的方向上重新定位目標主體，并將第三象素元曝光到目標主體上。曝光的第三象素元覆蓋但非全部覆蓋曝光的第一象素元和/或第三象素元。
在一些實施例中，第一距離小于第一地點的半長度。第二象素元曝光后，系統(tǒng)可以再掃描并曝光第三象素元。曝光的第三象素元覆蓋但非全部覆蓋第一和第二象素元的曝光部分。
還提供了一種用于制作平滑的對角組件的系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括用于將第一數(shù)字圖案提供給數(shù)字象素板如可變形反射鏡裝置(DMD)的設備，如計算機。DMD能夠提供多個用于曝光到目標主體上多個地點處的第一象素元，每個地點在一個方向上有一定的長度，在另一個方向上有一定的寬度。
曝光后，可以相對于數(shù)字象素板在一個方向上重新定位目標主體。然后該DMD能夠提供一個第二數(shù)字圖案，用于將多個第二象素元曝光到目標主體上的多個地點處。曝光的多個第二象素元覆蓋曝光的多個第一象素元。
本發(fā)明的優(yōu)點在于可以通過數(shù)字光刻制造非常平滑的并且是連續(xù)一致的對角組件(和其它形狀的組件)。
本發(fā)明的另一個優(yōu)點在于保持了較高的圖象分辨率。
本發(fā)明的再一個優(yōu)點在于可以提供較好的冗余度。
本發(fā)明的還有一個優(yōu)點在于保持與常規(guī)的數(shù)字光刻系統(tǒng)相同的數(shù)據(jù)容量。


圖1a和1b分別是由常規(guī)的模擬光刻系統(tǒng)和常規(guī)的數(shù)字光刻系統(tǒng)產(chǎn)生的圖象。
圖2是用于實施本發(fā)明各個實施例的改進的數(shù)字光刻系統(tǒng)的框圖；圖3a和3b表示曝光在目標主體上的象素的各種整體布局；圖4a和4b表示疊加在目標主體上的象素的效果；圖5表示圖2所示系統(tǒng)的組件曝光示圖，與圖1b和1a所示系統(tǒng)的常規(guī)曝光作比較；圖6a和6b分別表示與圖1a和1b所示圖象對應的組件曝光；圖7表示提供到圖2所示系統(tǒng)的象素板上的各種象素圖案；圖8、9和10.1-10.20表示在臺座上以一定角度定位并被掃描的目標主體的簡圖。根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，該角度便于覆蓋目標主體上一個地點的曝光；圖11是用于執(zhí)行本發(fā)明另一實施例的圖2所示數(shù)字光刻系統(tǒng)的部分框圖；圖12-13提供了一個被以一定角度定位并掃描、且由圖11所示系統(tǒng)曝光的目標主體簡圖；圖14表示一處被重疊曝光600次的地點。
具體實施例方式
本發(fā)明的公開涉及曝光系統(tǒng)，例如可以用于半導體光刻過程的系統(tǒng)。但是，應該理解，下列的公開提供了用于實現(xiàn)本發(fā)明不同特征的多個不同實施例或實例。下面描述的組件和分布的特例簡化了本發(fā)明的說明。當然，這些僅僅是舉例，不構成對權利要求所述的本發(fā)明的限定。
無掩模的光刻系統(tǒng)參見圖2，無掩模的光刻系統(tǒng)包括一個光源32，一個第一透鏡系統(tǒng)34，一個計算機輔助的圖案設計系統(tǒng)36，一個象素板38，一個板校準臺39，一個第二透鏡系統(tǒng)40，一個目標主體42和一個目標主體臺44?？桃庠谀繕酥黧w42上設置一個抗蝕劑層或涂層46。光源32刻意是非相干光源(如汞燈)，提供一束經(jīng)第一透鏡系統(tǒng)34投影到象素板38上的準直光束48。
象素板38通過一條(或多條)適當?shù)男盘柧€50由計算機輔助圖案設計系統(tǒng)36提供數(shù)字數(shù)據(jù)，建立所需的象素圖案(象素掩模圖案)?？梢愿鶕?jù)需要，在特定的階段得到象素掩模圖案并駐流在象素板38上。然后，從(或經(jīng))象素板38的象素掩模圖案發(fā)出的光通過第二透鏡系統(tǒng)40并到達目標主體42上。通過這種方式，象素掩模圖案被投影到目標主體42的抗蝕劑涂層46上。
計算機輔助掩模設計系統(tǒng)36可以用于象素掩模圖案的數(shù)字數(shù)據(jù)的建立。計算機輔助圖案設計系統(tǒng)36可以包括計算機輔助設計(CAD)軟件，與目前用在傳統(tǒng)印刷掩模的制造中的掩模數(shù)據(jù)的建立類似。象素掩模圖案中所需的任何改型和/或變化都可以利用計算機輔助圖案設計系統(tǒng)36進行。因此，可以根據(jù)需要改變任何給定的象素掩模圖案，幾乎是即時使用計算機輔助圖案設計系統(tǒng)36發(fā)出的適當指令。計算機輔助掩模設計系統(tǒng)36還可以用于調節(jié)圖象的尺度或校正圖象畸變。
在本實施例中，象素板38例如是美國專利US5,079,544中所示的一個數(shù)字光處理器(DLP)或數(shù)字反射鏡裝置(DMD)，該專利在此引為參考。當前的DMD技術為一組潛在的象素元提供600×800的反射鏡陣列。每個反射鏡可以選擇性地把光48導向目標主體42(“ON”狀態(tài))或導離目標主體(“OFF”狀態(tài))。另外，每個反射鏡可以在特定的時間周期于ON或OFF狀態(tài)之間更換以適應光效率的變化。例如，如果第二透鏡系統(tǒng)40有一個“暗”區(qū)(如部分透鏡系統(tǒng)是無效的或變形的)，則DMD可以更換與透鏡的“亮”區(qū)對應的反射鏡，由此使投影到透鏡上的總光量相等。為了簡化和清楚起見，圖中將象素板38示為一個DMD。在另一個實施例中可以使用多個DMD、一個或多個液晶顯示器和/或其它類型的數(shù)字板。
在一些實施例中，計算機輔助掩模設計系統(tǒng)36連接到用于移動目標主體臺44的第一電機52和用于給象素板38提供數(shù)字數(shù)據(jù)的驅動器54。在一些實施例中，還可以包含用于移動象素板的附加電機55，如下所述。系統(tǒng)36由此與象素板38和目標主體42之間的相對運動聯(lián)合地控制提供給象素板38的數(shù)據(jù)。
象素覆蓋象素板38的曝光時間或曝光強度直接影響抗蝕劑涂層46。例如，如果象素板38的單個象素以最大的曝光量或以最大的曝光強度曝光到目標主體42的一個地點處，則目標主體上抗蝕劑涂層的對應部分將有最大的厚度(無曝光的或曝光不足的抗蝕劑被除去)。如果象素板38的單個象素以小于最大曝光量或以減弱的強度曝光，則目標主體42上抗蝕劑涂層46的對應部分將有適中的厚度。如果象素板38的單個象素不被曝光，則目標主體42上抗蝕劑涂層的對應部分將最終被除去。
參見圖3a和3b，人們希望曝光到一個地點上的每個象素元覆蓋前面曝光的象素元。圖3s表示一個方向上的涂覆層的預測描繪，其中象素元80.1被象素元80.2覆蓋，而象素元80.2又被80.3覆蓋，...直到被80.N覆蓋，其中“N”為一個方向上覆蓋的象素元總數(shù)。注意，在本例中，象素元80.1不覆蓋象素元80.N。
圖3b是圖3a的二維擴展。在此實例中，象素元80.1在另一方向上被象素元81.1覆蓋，而象素元81.1又被82.1覆蓋，...直到被8M.N覆蓋，其中“M”為第二個方向上覆蓋的象素元總數(shù)。結果，對于一個地點總共可以曝光M×N個象素元。
參見圖4a來考慮一個有可能被(M，N)＝(4×4)個象素元曝光的地點的例子。在此例中，實際上只有16個可能象素元中的四個處于“ON”，并且因此曝光目標主體42的數(shù)個部位。這四個象素元標號為100.1，100.2，100.3，100.4。這四個象素元100.1-100.4被曝光到目標主體42的光致抗蝕劑層46上。這所有的四個象素元100.1-100.4在區(qū)域102處彼此覆蓋，其中的三個象素元在區(qū)域104處覆蓋；其中的兩個象素元在區(qū)域106處覆蓋；區(qū)域108只被一個象素元覆蓋。因此，區(qū)域102將接受最大的曝光量(100％)；區(qū)域104接受75％的曝光量；區(qū)域106接受50％的曝光量；區(qū)域108接受25％的曝光量。注意，區(qū)域102非常小，在本實例中占任何象素元100.1-100.4的1/16。
參見圖4b，圖4a的實例可以擴大為(M，N)＝(6，6)個象素元，有兩個增加的覆蓋的象素元100.5、100.6處于ON狀態(tài)。象素元100.5、100.6因此曝光到目標主體42的光致抗蝕劑層46上，使得覆蓋四個象素元100.1-100.4的部分區(qū)域。在此擴展的實例中，象素元100.1-100.4在區(qū)域102處彼此覆蓋；四個象素元100.2-100.5在區(qū)域110處彼此覆蓋；四個象素元100.3-200.6在區(qū)域112處彼此覆蓋。另外，區(qū)域114將接受75％的曝光量，區(qū)域116將接受50％的曝光量；區(qū)域118將接受25％的曝光量。結果，在光致抗蝕劑層46上形成非常小的隆脊。
在一個實施例中，本發(fā)明的象素板32可以有600×800的象素元陣列。由兩個變量(M，N)定義重疊部分?？紤]600個象素的一行，該系統(tǒng)將600個象素覆蓋到(M，N)重疊區(qū)(M，N)＝20個象素×30個象素(1)參見圖5a，可以重復圖4a和4b的過程以在目標主體42上產(chǎn)生一個對角組件。雖然圖4a和4b的實例有四種可能的曝光程度(100％，75％，50％，25％)，但通過增加重疊的數(shù)量(如圖3b中所示)，可以有極細分辨率的所需曝光。
對角組件120呈現(xiàn)為一種棱鏡形的結構，具有三角形截面。如果目標主體42是一個芯片，則組件120可以是一個導體(如一條金屬線)，一個多邊形或任何其它的結構。該組件的上部大部分120t是部分光致抗蝕劑層46，大部分被對應的象素元覆蓋，并且因此接受最大的曝光量。
組件120與圖5b的組件122和圖5c的組件124相對。圖5b的組件122表示常規(guī)數(shù)字組件。圖5c的組件124表示常規(guī)的模擬組件。
覆蓋的方法再參見圖2，上述覆蓋可以通過各種方法實現(xiàn)。一般地，移動和/或布置象素板38和/或目標主體42的各種組合可以實現(xiàn)所需的覆蓋。
在一個實施例中，無掩模光刻系統(tǒng)通過相對于目標主體在兩個方向上迅速移動圖象(除了掃描運動之外)。板電機55連接到象素板38以在兩個方向上移動象素板，這兩個方向由x箭頭132和y箭頭134表示。板電機55可以是一種能夠做非常小且精密的運動的壓電裝置(PZT)。
另外，掃描電機55在一個方向136上掃描目標主體臺44，繼而掃描目標主體42?；蛘撸梢怨潭繕酥黧w臺44，并且板電機55可以在與方向136相反的方向掃描象素板38(和透鏡40)。
還參見圖7，與上述的圖象掃描對應，被象素板38投影的象素掩模圖案因此改變。在一個實施例中，此種對應可以通過計算機系統(tǒng)(圖2)控制掃描運動70和提供給象素板38的數(shù)據(jù)而具備。圖7所示以及下面的討論將描述如何可以將數(shù)據(jù)及時地提供給象素板。
圖7表示象素板38的中間圖案。因為象素板38上的圖案和信號線50上的數(shù)據(jù)隨時間改變，所以用后綴“ 1”、“2”或“3”即時表示在一個特定地點處信號線中的數(shù)據(jù)和象素板上的對應圖案。在第一中間圖案中，建立的象素板38.1的圖案響應于經(jīng)信號線50.1提供的接收到的數(shù)據(jù)D0。在本實例中，建立的圖案成為象素板38.1中象素元陣列。在預定的時間周期之后(假如遇到曝光的情況)，圖案移位。移位的圖案(在此示作象素板38.2)包括經(jīng)信號線38.2提供的附加數(shù)據(jù)D1。圖案之間的移位也可以利用光源32的選通或關閉。
在圖7所示的第二中間圖案中，D1表示DMD 38.2的圖案中最左列的象素元。在另一預定的時間周期后，該圖案(此時示作象素板38.3)又移位。兩次移位的圖案包括經(jīng)信號線38.2提供D2。在圖7所示的第三中間圖案中，D2表示DMD 38.3的圖案中最坐列的象素元。因而該圖案在138方向上移過象素板38。注意到，如同從信號線50提供給象素板38一樣，圖案方向138正朝著與掃描方向136相反的方向移動。在一些實施例中，該圖案可以在附加的方向上移位，如在垂直于掃描方向136的方向上移位。
參見圖8，在一些實施例中，無掩模光刻系統(tǒng)30在將目標主體定位于目標主體臺44上以適于其它方向的同時，通過相對于目標主體42在一個方向(除了掃描運動之外)上迅速移動圖象而進行二維數(shù)字掃描。板電機55在由箭頭134表示的方向上移動象素板38。掃描電機55在一個方向上掃描目標主體臺44、繼而掃描目標主體42?；蛘?，固定目標主體臺44，并且板電機55可以在與方向136相反的方向上掃描象素板38(和透鏡40)。
來自象素板38和/或目標主體42的圖象以θ角與掃描方向136對齊。假設投影到目標主體42上的每個象素具有l(wèi)的長度和w的寬度，則θ可以判定如下θ＝tan-1{(w-1/M)/(N×l)}(2)在另一實施例中，可以在相反的方向上偏移，以致于θ可以判定如下
θ＝tan-1{(w+1/M)/(N×l)}(3)參見圖9和10.1以目標主體42上的兩個地點140.1和142.1為例來考慮。最初，兩個地點140.1和142.1同時分別被象素板38的象素元P1和P50曝光。象素元P1和P50分別位于象素板38的R0行和C1及C0列。此行和列的標號可以任意，在本實施例中標定以使該例清楚。下面的討論將主要集中在地點140.1上。但是應該理解，在此討論的方法一般用于目標主體上的多個地點，包括142.1，但為了清楚起見，避免顯示和討論地點142.1。
從圖9中可以清楚地看到，象素板38與目標主體42和掃描方向136成一角度。上系統(tǒng)30掃描時，象素元P11將通常直接被投影在頂部地點140.1上。但是，如圖10.2所示，象素元P11在稍稍偏離地點140.1的y方向(或-y方向)上曝光地點140.11。當系統(tǒng)30繼續(xù)掃描時，象素元P12-P14分別曝光到偏移部位140.12-140.14，這些部位分別如圖10.3-10.5所示。象素元P11-P14處于象素板38的C1列的相鄰行R1，R2，R3，R4。
在本實施例中，掃描電機52為每次投影移動目標主體臺44(繼而移動目標主體42)l的距離，即象素地點140.1的長度。為了提供上述的偏移，板電機55為每次投影移動象素板38附加的距離l/(N-1)。(在本例中N＝5)。因此，每次投影的總相對移動量“掃描步長”為掃描步長＝l+l/(N-1)(4)在另一實施例中，可以在相反的方向上偏移，以致于每次投影的總相對移動量“掃描步長”為掃描步長＝l-l/(N-1)(5)在一些實施例中，不需要板電機55。相反，掃描電機52移動目標主體臺適當?shù)拈L度(方程4或5)。
一旦N個部位被曝光，則投影到所需部位的下一個象素元處于相鄰的一列上。參見圖10.6，在本例中， R5行、C2列的象素元P2曝光一個在x方向(或-x方向，根據(jù)是采用方程4還是方程5)稍稍偏離地點140.1的部位140.2。當系統(tǒng)30繼續(xù)掃描時，象素元P21-P24被分別曝光到偏移的部位140.21-140.24，這些部位分別如圖10.7-10.10所示。象素元P21-P24處于象素板38的C2列的相鄰行R6，R7，R8，R9。
一旦N個以上的部位被曝光，則投影到所需部位的下一個象素元處于另一個相鄰的列上。參見圖10.11，在本例中，R10行、C3列的象素元P3曝光一個在x方向(或-x方向，根據(jù)是采用方程4還是方程5)稍稍偏離地點140.2的部位140.3。當系統(tǒng)30繼續(xù)掃描時，象素元P31-P34被分別曝光到偏移的部位140.31-140.34，這些部位分別如圖10.12-10.15所示。象素元P31-P34處于象素板38的C3列的相鄰行R11，R12，R13，R14。
重復上述過程以便全面掃描所需的重疊的圖象。參見圖10.16，在本實例中，R15行、C4列的象素元P4曝光一個在x方向(或-x方向，根據(jù)是采用方程4還是方程5)稍稍偏離地點140.3的部位140.4。當系統(tǒng)30繼續(xù)掃描時，象素元P41-P44被分別曝光到偏移的部位140.41-140.444，這些部位分別如圖10.17-10.20所示。象素元P41-P44處于象素板38的C4列的相鄰行R16，R17，R18，R19。
點陣系統(tǒng)和方法參見圖11，在本發(fā)明的另一實施例中，光刻系統(tǒng)30除了有透鏡系統(tǒng)40外還利用一個獨有的光學系統(tǒng)150。在美國專利No.S/N09/480,796中詳細討論了該光學系統(tǒng)150，該專利在此引為參考?？梢岳斫猓撏哥R系統(tǒng)40適于各種組件和光刻系統(tǒng)30的要求，本領域的技術人員可以適當?shù)剡x擇和定位透鏡。作為例子，透鏡組40a和附加透鏡40b構成光學系統(tǒng)150。
光學系統(tǒng)150包括一個光柵152和一個點陣154。光柵152可以是用于消除和/或減小一定的光線帶寬和/或象素板38的各個象素之間的衍射的傳統(tǒng)蔭罩裝置。光柵152可以有各種形式，在一些實施例中，可以用其它的裝置代替或根本不用。
點陣154是一個多焦裝置。點陣有多種類型，包括菲涅爾環(huán)，磁性e束透鏡，x射線控制透鏡和用于固體透明裝置的超聲控制的光會聚裝置。
在本實施例中，點陣154是各個微透鏡的匯編或微透鏡陣列。在本實施例中，如同在象素板38中有象素元一樣，有多個單獨的微透鏡。例如，如果象素板38是一個帶有600×800象素的DMD，則微透鏡陣列154可以有600×800個微透鏡。在另一實施例中，透鏡的數(shù)量不同于象素板38中象素元的數(shù)量。在這些實施例中，單獨一個微透鏡可以容納DMD的多個象素元，或者可以修改象素元以用于校準。為了簡單起見，圖中只顯示一行四個單獨的透鏡154a，154b，154c和154d。在本實施例中，每個單獨的透鏡154a，154b，154c和154d都為雨滴的形狀。該形狀對具體的衍射有益，后面有述。但是應該理解，也可以采用采用圖示以外的其它形狀。
與圖2所示的透鏡系統(tǒng)40類似，光學系統(tǒng)150放置在象素板38和目標主體42之間，在本實施例中出于舉例的目的，如果象素板38是一個DMD裝置，則光束將從DMD裝置反射并指向光學系統(tǒng)150。如果象素板38是一個LCD裝置，則光將(選擇性地)穿過LCD裝置并指向光學系統(tǒng)150。為了進一步地解釋本實施例，象素板38包括一行用于產(chǎn)生四個象素元的元件(或反射鏡或液晶)。
在本例的繼續(xù)中，從象素板38的每個象素投影四個不同的象素元156a，156b，156c，156d。實際上，象素元156a，156b，156c，156d是在任何特定的瞬間既可以為ON、也可以為OFF的光束(意味著根據(jù)象素掩模圖案可以存在或不存在光束)，但為了討論的目的，圖中示出了所有的光束。
象素元156a，156b，156c，156d穿過透鏡系統(tǒng)40a，并按照當前操作條件的要求操縱這些象素元。如后面所述，透鏡系統(tǒng)40a和40b的使用是現(xiàn)有技術中普遍認知的設計選擇，在一個實施例中可以存在一個或兩個。由透鏡系統(tǒng)40a操縱的象素元156a，156b，156c，156d分別標為158a，158b，158c，158d。
然后象素元158a，158b，158c，158d穿過微透鏡陣列154，每個光束指向特定的微透鏡154a，154b，154c，154d。由微透鏡陣列154操縱的象素元158a，158b，158c，158d分別表示為聚焦的光束160a，160b，160c，160d。如圖11所示，光束160a，160b，160c，160d中的每一束被聚焦到關于每個象素元的焦點162a，162b，162c，162d。即，操縱象素板38的每個象素元直到聚焦到特定的焦點。希望焦點162a，162b，162c，162d存在于目標主體42上。為了實現(xiàn)這一目標，可以將透鏡40b用在一些實施例中以將光束160a，160b，160c，160d重新聚焦到目標主體42上。圖11表示單個光束的焦點，理解為光束直到到達目標主體42才被聚焦(具有存在中間焦點的可能性)。
繼續(xù)本例，目標主體42包括四個曝光地點170a，170b，170c，170d。地點170a，170b，170c，170d直接與分別從微透鏡154a，154b，154c，154d出來的光束162a，162b，162c，162d相關連。另外，地點170a，170b，170c，170d中的每一個被同時曝光。但每個地點170a，170b，170c，170d的整體不在同時曝光。
參見圖12，帶有光學系統(tǒng)150的無掩模光刻系統(tǒng)30也可以執(zhí)行二維數(shù)字掃描，如參考圖8所述。例如，象素板38的圖象可以與掃描方向136成θ角(方程2和3)地排列。
參見圖13，本實施例的操作與圖9-10的實施例非常類似。但是，替代對較大的部位曝光，聚焦象素元并將象素元曝光到地點170a，170b，170c，170d上的較小點(如圖11的各個聚焦光束162a，162b，162c，162d)。
首先，象素元156a將各個聚焦的光束162a曝光到目標主體42的一個地點170a。聚焦光束162a產(chǎn)生一個曝光(或是未曝光的，這要根據(jù)象素元156a是ON還是OFF)的焦點PT1。當系統(tǒng)30掃描時，象素元156b把各個聚焦光束162b曝光到地點170a上。聚焦光束162a產(chǎn)生曝光的(或未曝光的)焦點PT2。焦點PT2在y(或-y方向)方向稍稍偏離焦點PT1。當系統(tǒng)30繼續(xù)掃描時，象素元156c和156d分別將各個聚焦光束162c和162d曝光到地點170a。聚焦光束162c和162d分別產(chǎn)生曝光的(或未曝光的)焦點PT3和PT4。焦點PT3在y方向(或-y方向)上稍稍偏離焦點PT2，并且焦點PT4類似地偏離焦點PT3。
一旦N個象素元被投影，則下一個被投影到所需地點的象素將出于相鄰的列。此操作類似于圖10.6-10.20中所示。重復上述過程以全面掃描重疊在地點170a上的所需圖象。
可以理解，光束162a被曝光在地點170a的同時，光束162b被曝光在地點170b，光束162c被曝光在地點170c，光束162d被曝光在地點170d上。系統(tǒng)30掃描一次后，光束162a曝光在新的地點(未示出)，同時光束162b曝光在地點170a上，光束162c曝光在地點170b上，光束162d曝光在地點170c。重復此過程，使得整個目標主體可以被象素板38掃描。
還可以理解，在一些實施例中，在光束(如162a-d)從一個地點移動到另一個地點(如170a-170d)、同時光束緩慢地曝光它們的對應地點時，可以迅速地移動目標主體42。
通過將幾個象素板沿x方向分成一組，可以由象素板掃描整個目標主體。計算機系統(tǒng)36可以跟蹤提供給每個象素板的所有數(shù)據(jù)以調節(jié)整個掃描程序。在另一實施例中，可以進行掃描和步進的組合。例如，如果目標主體42是一個芯片，則可以掃描單個模具(或一組模具)，并且然后整個系統(tǒng)30可以移步到下一個模具(或一組模具)。
為了清楚起見，將圖11-13的實例限定在數(shù)個象素元內。在圖中，每個焦點的直徑約為地點170a的長度l或寬度w的1/2。因為此例中N＝4，所以重疊的空間較大，并且如果焦點有重疊，重疊得也不是很多。隨著象素元數(shù)量的增多(因而N增大)，重疊的分辨率和重疊量也因此增大。
對于另一個例子，圖14表示一個用焦點PT1-PT600的600個象素元(如來自600×800DMD)曝光的地點200?？梢钥闯?，焦點PT1-PT600分布成一個陣列(與方程1類似)(M，N)＝20個焦點×30個焦點(6)通過選擇ON或OFF對應的象素元，可以在地點220上形成多個結構222、224、226。注意，結構222-226具有較好的分辨率，并且可以畫出各種不同的形狀，包括對角線形。還注意到，在地點220周圍的許多焦點最終將與相鄰地點上的焦點重疊。這樣，整個目標主體42可以被這些地點覆蓋。
或者，可以重疊一定的焦點和其它類型的曝光地點，以在象素板38中提供足夠的冗余度。例如，圖14的600個相同的焦點可以用于產(chǎn)生一個陣列(M，N)＝20個焦點×15個焦點(7)通過復制每個焦點的曝光，這一冗余度可以接收象素板38中的一個或多個有故障的象素元。
雖然以上已參考優(yōu)選實施例對本發(fā)明進行了展示和描述，但本領域的技術人員應該理解，在不脫離本發(fā)明實質和范圍的前提下可以做各種形式和細節(jié)上的改變。例如，可以按序排列地構成多個DMD象素。通過這種方式，從光源32發(fā)出的光可以投影到第一DMD，在那兒反射到第二DMD，在那兒再反射到目標主體42上。在這種情況下，第二DMD可以用于產(chǎn)生曝光的圖象，同時第一DMD根據(jù)同時或之前映射的數(shù)據(jù)控制光的均勻性。因此，應該以一個寬泛地方式詮釋權利要求，以與本發(fā)明一致。
權利要求
1.用于在一個對象上進行數(shù)字光刻的一種方法，所述方法包括以下步驟把一個第一象素曝光于所述對象的一個第一地點上；把所述對象重新定位，從而使一個第二象素與所述第一地點相對準；以及把所述第二象素曝光于所述對象的所述第一地點上，從而使來自所述第二象素的曝光與來自所述第一象素的曝光部分但不是全部地重疊。
2.根據(jù)權利要求1的方法，進一步包括對所述對象進行重新定位，從而使一個第三象素與所述第一地點相對準；以及把所述第三象素暴露于所述對象的所述第一地點上，從而使來自所述第三象素的曝光與來自所述第一象素的曝光的另一個部分相重疊。
3.根據(jù)權利要求2的方法，其中來自所述第一、第二和第三象素的曝光是非直線地排列的。
4.根據(jù)權利要求1的方法，其中所述第一和第二象素位于一個象素板的一個公共的列上，所述方法進一步包括在對所述第二象素進行曝光之后，對用于在所述第一地點上進行曝光的一個第三象素進行重新定位，所述第三象素位于所述象素的一個不同的列上；以及把所述第三象素曝光于所述對象的所述第一地點上，從而使來自所述第三象素的曝光與來自所述第一象素和來自所述第二象素的曝光部分但不是全部地重疊。
5.根據(jù)權利要求5的方法，進一步包括在對所述第二象素進行曝光之后，對所述對象進行重新定位，從而使一個第三象素與所述第一地點相對準；以及把所述第三象素暴露于所述對象的所述第一地點上，從而使來自所述第三象素的曝光與來自所述第一象素的全部曝光和來自所述第二象素的一部分曝光相重疊。
6.根據(jù)權利要求1的方法，進一步包括把一層光刻膠加到所述對象上，其中所述光刻膠響應于所接收的曝光量。
7.根據(jù)權利要求1的方法，進一步包括在曝光期間把所述第一和第二象素減小至焦點。
8.用于在一個對象上進行光刻的一種方法，所述方法包括以下步驟給包括第一多個象素的一個第一數(shù)字圖案提供給一個數(shù)字象素板；把所述第一多個象素暴露于所述對象的多個地點上，這些地點中的每一個地點都具有沿著一個方向的長度和沿著另一個方向的寬度；沿著所述一個方向，相對于所述數(shù)字象素板，對所述對象掃描小于所述長度的一個距離；把包括第二多個象素的一個第二數(shù)字圖案提供給所述數(shù)字象素板；把所述第二多個象素曝光于所述對象的所述多個地點上；從而使得被曝光的第二多個象素與被曝光的第一多個象素相重疊。
9.根據(jù)權利要求8的方法，進一步包括沿著所述其他方向，相對于所述數(shù)字象素板，在小于所述寬度的一個距離上，對所述對象進行重新定位；把包括第三多個象素的一個第三數(shù)字圖案提供給所述數(shù)字象素板；把所述第三多個象素曝光于所述對象的所述多個地點上；從而使所述第三多個象素與所述曝光的第二多個象素相重疊。
10.根據(jù)權利要求8的方法，進一步包括沿著所述一個方向，相對于所述數(shù)字象素板，再次對所述對象掃描小于所述長度的一個距離；把包括第三多個象素的一個第三數(shù)字圖案提供給所述數(shù)字象素板；把所述第三多個象素曝光于所述對象的所述多個地點上；從而使所述曝光的第三多個象素與所述曝光的第一多個象素相重疊。
11.根據(jù)權利要求10的方法，其中所述曝光的第三多個象素也與所述曝光的第二多個象素相重疊。
12.根據(jù)權利要求8的方法，進一步包括在進行曝光時不對所述對象進行掃描。
13.根據(jù)權利要求8的方法，進一步包括把一層光刻膠加到所述對象上，其中所述光刻膠響應于所接收的曝光量。
14.根據(jù)權利要求8的方法，進一步包括在曝光期間把所述第一和第二象素減小至焦點。
15.根據(jù)權利要求8的方法，其中所述焦點覆蓋所述多個地點中的任何一個地點的一部分但不是全部。
16.用于在一個對象上進行光刻的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括一個數(shù)字部分，用于把包括第一多個象素的一個第一數(shù)字圖案提供給一個數(shù)字象素板；用于把所述第一多個象素曝光于所述對象的多個地點上的裝置，每一個所述地點都具有沿著一個方向的一個長度和沿著另一個方向的一個寬度；用于沿著所述一個方向并相對于所述第一多個象素把所述對象重新定位小于所述長度的一個距離的裝置；所述數(shù)字部分還在所述第一多個象素的曝光之后把包括第二多個象素的一個第二數(shù)字圖案提供給所述數(shù)字象素板；用于曝光的裝置還把所述第二多個象素曝光于所述對象的所述多個地點上，從而使所述曝光的第二多個象素與所述曝光的第一多個象素相重疊。
17.根據(jù)權利要求16的系統(tǒng)，其中所述用于重新定位的裝置進一步地沿著所述另一個方向相對于所述第一多個象素把所述對象定位小于所述寬度的一個距離；所述數(shù)字部分還把包括第三多個象素的一個數(shù)字圖案提供給所述數(shù)字象素板；且所述曝光裝置還把所述第三多個象素曝光到所述對象的所述多個地點上，從而使所述第三多個象素與所述曝光的第二多個象素相重疊。
18.根據(jù)權利要求16的系統(tǒng)，其中所述用于重新定位的裝置進一步地沿著所述一個方向相對于所述第一多個象素把所述對象定位小于所述長度的一個距離；所述數(shù)字部分還把包括第三多個象素的一個第三數(shù)字圖案提供給所述數(shù)字象素板；且所述曝光裝置還把所述第三多個象素曝光于所述對象的所述多個地點上，從而使所述曝光的第三多個象素與所述曝光的第一多個象素相重疊。
19.根據(jù)權利要求18的系統(tǒng)，其中所述曝光的第三多個象素還與所述曝光的第二多個象素相重疊。
20.根據(jù)權利要求16的系統(tǒng)，進一步包括用于在曝光期間把所述第一和第二象素減小至焦點的裝置，其中每一個所述焦點覆蓋所述多個地點中的任何一個地點的一部分但不是全部。
全文摘要
提供了一種數(shù)字光刻系統(tǒng)，該系統(tǒng)能夠制備光滑的對角組件(圖2)。該系統(tǒng)包括一個計算機，用于將第一數(shù)字圖案提供給數(shù)字象素板，如可變形的反射鏡裝置(DMD)。DMD能夠將多個用于曝光的象素元提供到多個芯片地點(圖3b)。曝光之后，芯片可以被掃描一個短于長度的距離。然后DMD接收第二數(shù)字圖案，用于把多個第二象素元曝光到目標主體的多個地點上。曝光的多個第二象素元重疊曝光的多個第一象素元(圖4b)。這種重疊允許在曝光的圖象中進行增加變化，由此調節(jié)對角組件的建立。
文檔編號G03F7/20GK1495537SQ0314309
公開日2004年5月12日 申請日期2001年11月1日 優(yōu)先權日2000年11月14日
發(fā)明者梅文惠, 金武隆 申請人:鮑爾半導體公司