专利名称：光刻设备和使用干涉测量和无掩模曝光单元的装置制造法的制作方法
技术领域：
本发明涉及光刻系统和制造装置的方法。
背景技术：
光刻设备是一种将希望的图案施加到基片或部分基片上的机器。光刻设备能被用在例如平板显示器，集成电路(IC)和包括精细结构的其他装置的制造中。在传统的设备中，被称为掩模或光罩(reticle)的图案形成装置能被用于形成对应于平板显示器(或其他装置)的单个层的电路图案。通过成像到设置在基片上的辐射敏感材料(抗蚀剂)的层上，这个图案能被转印到整个或部分基片(例如，玻璃板)上。
除了电路图案，图案形成装置还可以用于形成其他图案，例如滤色器图案或点矩阵。除了掩模，图案形成装置可包括其包含单独可控元件阵列的图案形成阵列。与基于掩模的系统相比在这样的系统中图案能被更快速地改变并且成本更低。
平板显示器基片在形状上典型地为矩形。设计来曝光这类基片的光刻设备能提供覆盖矩形基片的整个宽度或覆盖部分宽度(例如一半宽度)的曝光区。在曝光区的下面能够扫描该基片，同时通过射束同步地扫描掩模或光罩。以这种方式，图案被转印到基片上。如果曝光区覆盖了基片的整个宽度，则使用单个扫描就可以完成曝光。如果曝光区覆盖例如基片的一半宽度，则在第一次扫描之后可横向地移动基片，典型地完成另一次扫描来曝光基片的剩余部分。
为了形成具有越来越小的特征的装置，在装置中越来越用户化且以越来越节约成本的方式形成装置，有连续的驱动力来改进光刻方法。然而，这三个目标经常抵触。例如，新技术能够允许更小特征的规定，但增加了形成装置所必要的处理时间，由此增加了装置的成本。类似的，提供在形成装置过程中允许更大灵活性的工艺在能够形成的特征的尺寸上要求折衷和/或增加形成装置时的成本。
所需要的是在形成更小特征的期望、提供灵活性的光刻系统的期望、和最小成本地形成装置的期望之间提供合适的折衷的光刻系统和方法。
发明内容
在本发明的一个实施例中，提供一种包括第一曝光单元和第二曝光单元的用于在基片上曝光图案的光刻系统。第一曝光单元投影两束辐射到至少部分基片上，以便这两束辐射发生干涉来曝光多个线。第二曝光单元使用单独可控元件的阵列来调制一束辐射并投影该被调制的辐射束到至少部分基片上。配置第一和第二曝光单元，使得被第一曝光单元曝光的各线的间距是单个单独可控元件宽度的整数倍。
在本发明的另一个实施例中，提供一种包括下列步骤的装置制造方法。通过投影两束辐射到至少部分基片上来实现在基片上第一类型的曝光，以便这两束辐射发生干涉来曝光多个线。通过使用单独可控元件的阵列来调制一束辐射并投影该被调制的辐射束到至少部分基片上，来实现在基片上第二类型的曝光。配置第一和第二曝光单元，使得被第一曝光单元曝光的各线的间距是单个单独可控元件宽度的整数倍。
在本发明的再一个实施例中，提供一种包括辐射敏感层处理单元、光刻单元、和干涉曝光单元的用于在基片上曝光图案的光刻系统。配置辐射敏感层处理单元来至少完成下列之一在曝光前施加一层辐射敏感材料到基片上，加热未曝光的基片，施加抗反射涂层到基片上，在曝光后加热基片，在加热后对基片进行受控冷却并从基片去除已曝光抗蚀剂和未曝光抗蚀剂之一。光刻单元调制一束辐射并投影该被调制的辐射束到基片上。干涉曝光单元投影两束辐射到至少部分基片上，使得两束辐射发生干涉来在基片上曝光多个线。安排该干涉曝光单元以使得基片能从辐射敏感层处理单元经过干涉曝光单元转移到光刻单元。
在本发明的又再一个实施例中，提供干涉曝光单元。该干涉曝光单元投影两束辐射到至少部分基片上，使得该两束辐射发生干涉来在基片上曝光多个线。干涉曝光单元在辐射敏感层处理单元和光刻单元之间转移基片。该辐射敏感层处理单元至少完成下列之一在曝光前施加一层辐射敏感材料到基片上，加热未曝光的基片，施加抗反射涂层到基片上，在曝光后加热基片，在加热后对基片进行受控冷却并从基片去除已曝光抗蚀剂和未曝光抗蚀剂之一。光刻单元调制一束辐射并投影该被调制的辐射束到基片上。
在本发明的又另一个实施例中，提供包括下列步骤的装置制造方法。在辐射敏感层处理单元中处理基片，该辐射敏感层处理单元被配置为至少完成下列之一在曝光前施加一层辐射敏感材料到基片上，加热未曝光的基片，施加抗反射涂层到基片上，在曝光后加热基片，在加热后对基片进行受控冷却并从基片去除已曝光抗蚀剂和未曝光抗蚀剂之一。投影被调制的辐射束到光刻单元的基片上。在至少一个在辐射敏感层处理单元中完成的处理步骤和至少一个在光刻单元中完成的辐射束投影步骤之间，基片通过干涉曝光单元被转移，其中各辐射束被投影到至少部分基片上，使得两束辐射发生干涉来在基片上曝光多个线。
参考附图，下面详细描述本发明的其他实施例，特征，和优点，以及本发明各种实施例的结构和操作。
在这里组合并形成说明书一部分的附图，说明了本发明的一个或多个实施例，并连同说明书，进一步用作解释本发明的原理并使相关领域技术人员制造和使用本发明。
图1和2描述了根据本发明的各种实施例的光刻设备；图3描述了根据图2所示的本发明的实施例转印图案到基片的模式；图4描述了根据本发明的一个实施例的光学引擎的排列；图5描述了根据本发明的一个实施例能在光刻系统中使用的曝光单元；图6a描述了根据本发明的一个实施例在光刻系统中由第一曝光单元形成的曝光的一部分和它与由第二曝光单元形成的曝光的关系；图6b描述了根据本发明的一个实施例在光刻系统中由第二曝光单元形成的曝光；图6c描述了由图6a和6b中描述的曝光的组合形成的相应曝光；
图7a描述了根据本发明的一个实施例在光刻系统中由第一曝光单元形成的曝光的一部分和它与由第二曝光单元形成的曝光的关系；图7b描述了根据本发明的一个实施例在光刻系统中由第二曝光单元形成的曝光；图7c描述了由图7a和7b中描述的曝光的组合形成的相应曝光；图8a描述了根据本发明的一个实施例在光刻系统中由第一曝光单元形成的曝光的一部分和它与由第二曝光单元形成的曝光的关系；图8b描述了根据本发明的一个实施例在光刻系统中由第二曝光单元形成的曝光；图8c描述了由图8a和8b中描述的曝光的组合形成的相应曝光；图9描述了根据本发明的一个实施例能在光刻系统中使用的曝光单元；图10详细描述了根据本发明的一个实施例，根据该光刻系统的曝光单元的可能配置；图11描述了根据本发明的一个实施例在光刻系统中能由曝光单元产生的辐射强度曲线；图12描述了根据本发明的一个实施例的光刻系统；图13描述了根据本发明的一个实施例的可替换光刻系统；图14描述了根据本发明的一个实施例表示在光刻系统中完成的可能处理步骤的流程图。
现在将参考附图描述本发明。在附图中，相同的附图标记表示相同的或功能相似的元件。另外，附图标记最左边的数字可以识别附图标记首次出现的附图。
具体实施例方式
当讨论具体的配置和设置时，应当理解这仅仅是为了说明的目的。本领域技术人员将认识到不离开本发明的精神和范围可以使用其他配置和设置。对相关领域技术人员而言本发明能用于各种其他应用是明显的。
图1示意性地描述了本发明一个实施例的光刻设备。该设备包括照明系统IL，图案形成装置PD，基片台WT，和投影系统PS。配置照明系统(照明器)IL来调节辐射束B(例如，UV辐射)。
图案形成装置PD(例如，光罩或掩模或单独可控元件的阵列)调制该束。通常，相对于投影系统PS固定单独可控元件阵列的位置。然而，它能够可替换地连接到配置为根据一定的参数准确地定位单独可控元件阵列的定位器。
构造基片台WT来支撑基片(例如，抗蚀剂涂敷的基片)W并连接到根据一定的参数配置来准确定位该基片的定位器PW。
配置投影系统(例如，反射式投影透镜系统)PS来投影被单独可控元件阵列调制的辐射束到基片W的(例如，包括一个或多个管芯)目标部分C。
照明系统可以包括用来定向，整形，或控制辐射的各种类型的光学组件，例如折射的，反射的，磁性的，电磁的，静电的或其他类型的光学组件，或它们的任意组合。
在这里使用的术语“图案形成装置”或“对比装置”大致地解释为能用来调制辐射束截面，例如在基片的目标部分生成图案的装置。该装置可以是静态图像形成装置(例如，掩模或光罩)或动态图像形成装置(例如，可编程元件阵列)之一。为了简便起见，大多数描述将依照动态图像形成装置，然而应理解在不背离本发明的范围的情况下也可以使用静态图像装置。
应注意，赋予辐射束的图案可能并不准确地对应于基片目标部分的期望图案，例如如果该图案包括相移特征或所谓的辅助特征。类似的，最终在基片上生成的图案可能并不对应于任何情况下在单独可控元件阵列上形成的图案。这可以是一种设置中的情况，其中在单独可控元件阵列和/或基片的相对位置上的图案变化期间，在给定时间段或给定曝光次数上建立起形成在基片各个部分上的最终图案。
通常，在基片的目标部分上生成的图案将对应于装置中在目标部分生成的具体功能层，例如集成电路或平板显示器(例如，在平板显示器中的滤色器层或平板显示器中的薄膜晶体管层)。这种图案形成装置的示例包括，例如，光罩，可编程反射镜阵列，激光二极管阵列，发光二极管阵列，光栅光阀，和LCD阵列。
其图案借助于电子装置(例如，计算机)可编程的图案形成装置，例如包括多个可编程元件的图案形成装置(例如，在前一句子中提到的除了光罩的所有装置)，在这里共同被称为“对比装置”。在一个示例中，图案形成装置至少包括10个可编程元件，例如，至少100个，至少1000个，至少10000个，至少100000个，至少1000000个，或至少10000000个可编程元件。
可编程反射镜阵列可包括具有粘弹性控制层的可寻址矩阵表面和反射表面。这种设备背后的基本原理是，例如，反射表面的被寻址区域反射入射光作为衍射光，而未被寻址区域反射入射光作为非衍射光。使用合适的空间滤波器，非衍射光能从反射束中滤除，仅留下衍射光到达基片。以这种方式，根据可寻址矩阵表面的寻址图案该束被形成图案。
应理解，作为可替换方式，滤波器可滤除衍射光，留下非衍射光到达基片。
以相应的方式也可以使用衍射光学MEMS装置(微电子机械系统装置)的阵列。在一个示例中，衍射光学MEMS装置由多个能相对于彼此变形来形成光栅的反射带组成，该光栅反射入射光为衍射光。
可编程反射镜阵列的另一个可替换示例使用微小反射镜矩阵排列，其每一个通过施加合适的局部电场或通过使用压电致动装置可单独地绕轴倾斜。再一次，各反射镜是可寻址矩阵，使得寻址反射镜在不同的方向上反射入射辐射束到未寻址反射镜；以这种方式，根据可寻址矩阵反射镜的寻址图案反射束可被形成图案。使用合适的电子装置可完成希望的矩阵寻址。
另一个示例PD是可编程LCD阵列。
光刻设备可包括一个或多个对比装置。例如，它可以具有多个单独可控元件阵列，各自被相互独立地控制。在这种设置中，一些或所有的单独可控元件阵列具有共同照明系统(或部分的照明系统)，用于单独可控元件阵列的共同支撑结构，和/或共同投影系统(或部分的投影系统)中至少之一。
在例如图1描述的实施例的一个示例中，基片W具有基本圆形的形状，任选地沿着它的部分周长具有缺口和/或扁平的边缘。在一个示例中，基片具有多边形形状，例如矩形形状。
在基片具有基本圆形形状的示例中包括基片具有至少25mm，例如至少50mm，至少75mm，至少100mm，至少125mm，至少150mm，至少175mm，至少200mm，至少250mm，或至少300mm的直径的示例。在一个实施例中，基片具有至多500mm，至多400mm，至多350mm，至多300mm，至多250mm，至多200mm，至多150mm，至多100mm，或至多75mm的直径。
在基片为例如矩形的多边形的示例中包括基片的至少一边，例如至少2边或至少3边具有至少5cm，例如至少25cm，至少50cm，至少100cm，至少150cm，至少200cm，或至少250cm的长度的示例。
在一个示例中，基片的至少一边具有至多1000cm，例如至多750cm，至多500cm，至多350cm，至多250cm，至多150cm，或至多75cm的长度。
在一个示例中，基片W为晶片，例如半导体晶片。在一个示例中，基片材料从由Si，SiGe，SiGeC，SiC，Ge，GaAs，InP，和InAs组成的组中选择。在一个示例中，晶片为III/V族化合物半导体晶片。在一个示例中，晶片为硅晶片。在一个实施例中，基片为陶瓷基片。在一个示例中，基片为玻璃基片。在一个示例中，基片为塑料基片。在一个示例中，基片为透明的(对于人的肉眼)。在一个示例中，基片为彩色的。在一个示例中，基片缺少一种颜色。
基片的厚度可以改变，在一定程度上依赖于例如基片材料和/或基片尺寸。在一个示例中，其厚度至少为50μm，例如至少100μm，至少200μm，至少300μm，至少400μm，至少500μm，或至少600μm。在一个示例中，基片的厚度至多为5000μm，例如至多3500μm，至多2500μm，至多1750μm，至多1250μm，至多1000μm，至多800μm，至多600μm，至多500μm，至多400μm，或至多300μm。
在曝光前或曝光后，在例如轨道(一种典型地施加抗蚀剂层到基片上并显影被曝光的抗蚀剂的工具)，计量工具，和/或检验工具中可以处理这里提到的基片。在一个示例中，抗蚀剂层设置在基片上。
这里使用的术语“投影系统”应宽泛地解释为包含任何类型的投影系统，包括折射的、反射的、反折射的、磁的、电磁的和静电的光学系统，或它们的任何组合，适用于使用的曝光辐射，或适合于例如使用浸液或使用真空的其他因素。在这里术语“投影透镜”的任何使用能被认为与更通用的术语“投影系统”是同义的。
投影系统能在单独可控元件阵列上成像图案，使得图案相干地形成在基片上。可替换地，投影系统可成像单独可控元件阵列的元件用作快门的次级源。在这方面，投影系统可包括诸如微透镜阵列(被称为MLA)或菲涅耳透镜阵列的聚焦元件阵列来例如形成次级源并在基片上成像各点。在一个示例中，聚焦元件阵列(例如，MLA)至少包括10个聚焦元件，例如至少100个聚焦元件，至少1000个聚焦元件，至少10000个聚焦元件，至少100000个聚焦元件，或至少1000000个聚焦元件。在一个示例中，在图像形成装置中单独可控元件的数目等于或大于聚焦元件阵列中聚焦元件的数目。在一个示例中，聚焦元件阵列中的一个或多个(例如1000或更多，大多数，或大约每一个)聚焦元件与单独可控元件阵列中的一个或多个单独可控元件光学关联，例如与单独可控元件阵列中的二个或更多个单独可控元件光学关联，诸如3个或更多个，5个或更多个，10个或更多个，20个或更多个，25个或更多个，35个或更多个，或者50个或更多个。在一个示例中，例如使用一个或多个致动器，MLA至少在向着和远离基片的方向上是可移动的(例如借助使用致动器)。能够向着和远离基片移动MLA允许例如不必须移动基片来进行聚焦调整。
在这里如图1和2中所描述的，该设备是反射型的(例如使用单独可控元件的反射阵列)。可替换地，该设备可以是透射型的(例如，使用单独可控元件的透射阵列)。
光刻设备可以是具有两个(双工作台)或更多个基片台的类型。在这种“多工作台”机器中，可以平行地使用额外的台，或能够在一个或多个台上执行预备步骤，与此同时一个或多个其他的台被用来曝光。
光刻设备也可以是这种类型，其中至少部分基片可以被例如水的具有较高折射率的“浸液”(immersion liquid)覆盖，以填充投影系统和基片之间的间隔。浸液也可以施加到光刻设备中的其他间隔，例如在图案形成装置和投影系统之间。浸入(immersion)技术在增加投影系统的数值孔径的技术中是众所周知的。这里的术语“浸入”并不意味着诸如基片的结构必须浸没(submerge)在液体中，但相反地仅仅意味着在曝光期间液体设置在投影系统和基片之间。
再参考图1，照明器IL接收来自辐射源SO的辐射束。在一个示例中，辐射源提供具有至少5nm，例如，至少10nm，至少50nm，至少100nm，至少150nm，至少175nm，至少200nm，至少250nm，至少275nm，至少300nm，至少325nm，至少350nm，或至少360nm的波长的辐射。在一个示例中，辐射源SO提供的辐射具有至多450nm，例如至多425nm，至多375nm，至多360nm，至多325nm，至多275nm，至多250nm，至多225nm，至多200nm，或至多175nm的波长。在一个示例中，辐射具有包括436nm，405nm，365nm，355nm，248nm，193nm，157nm，和/或126nm的波长。在一个示例中，辐射包括大约365nm或355nm的波长。在一个示例中，辐射包括波长的宽波段，例如包含365，405，和436nm。可以使用355nm激光源。例如当该源是受激准分子激光器时，该源与光刻设备可以是分开的实体。在这种情况下，该源不被认为构成光刻设备的一部分并且借助于包含例如合适的引导反射镜和/或束扩展器的束输送系统BD辐射束从源SO传递到照明器IL。在其他情况下，例如当该源是水银灯时，该源可以是光刻设备的组成部分。源SO和照明器IL，如果需要的话连同束输送系统BD，可被称为辐射系统。
照明器IL可以包括用于调整辐射束的角强度分布的调整器AD。通常，至少可以调整照明器光瞳面内强度分布的外部和/或内部径向范围(通常被分别称为σ外部和σ内部)。另外，照明器IL可以包括各种其他的组件，例如积分器IN和聚光器CO。照明器可被用于调节辐射束以使得在它的截面内具有希望的均匀性和强度分布。也可以安排照明器IL或与它相关联的附加部件将辐射束划分成多个子束，这些子束可以，例如其每一个与单独可控元件阵列的一个或多个单独可控元件相关。例如，可以使用二维衍射光栅来将辐射束划分成子束。在本说明书中，术语“束辐射”和“辐射束”包含，但不限于，束由多个辐射的子束组成的情况。
辐射束B入射到图案形成装置PD(例如，单独可控元件的阵列)且被图案形成装置调制。被图案形成装置PD反射后，辐射束B穿过投影系统PS，其聚焦该束到基片W的目标部分C。借助于定位器PW和位置传感器IF2(例如，干涉测量装置，线性编码器，容性传感器等等)，可以准确地移动基片台WT，例如以便于在辐射束B的路径上定位不同的目标部分C。使用定位装置的情况下，例如在扫描期间，可以使用用于单独可控元件阵列的定位装置来准确地校正图案形成装置PD相对于束B的路径的位置。
在一个示例中，借助于在图1中没有明确描述的长冲程模块(导向定位)和短冲程模块(精细定位)可以实现基片台WT的移动。在一个示例中，设备至少缺少用于移动基片台WT的短冲程模块。也可以使用类似的系统来定位单独可控元件阵列。应理解可替换地/另外地束B是可移动的，同时物体台和/或单独可控元件阵列可以具有固定的位置来提供所需的相对移动。这种安排有助于限制设备的尺寸。作为另一个可替换的，例如其可以在平板显示器的制造中使用，基片台WT和投影系统的位置可以固定且可以设置基片W来相对于基片台WT移动。例如，基片台WT可被设置具有用于以基本恒定的速度横跨基片地扫描基片W的系统。
如图1所示，利用配置使得该辐射最初被束分离器反射且被引导向图案形成装置PD的束分离器BS可以将辐射束B引导向图案形成装置PD。应认识到，不使用束分离器辐射束B也能被引导向图案形成装置。在一个示例中，辐射束以0到90°之间的角度被引导向图案形成装置，例如，5到85°之间，15到75°之间，25到65°之间，或35到55°之间(图1示出的实施例为90°角)。图案形成装置PD调制辐射束B并将其反射回束分离器BS，该束分离器BS透射被调制束到投影系统PS。然而，应理解可以使用可替换的设置来引导辐射束B到图案形成装置PD且随后到投影系统PS。尤其是，如果使用透射图案形成装置，例如图1中示出的设置可能不是必需的。
可以在几个模式中使用被描述的装置1、在步进模式中，单独可控元件的阵列和基片基本保持静止，同时赋予辐射束的整个图案被一次投影到目标部分C(即，单次静态曝光)。然后在X和/或Y方向上移位基片台WT使得能够曝光不同的目标部分C。在步进模式中，曝光区的最大尺寸限制在单次静态曝光中被成像的目标部分C的尺寸。
2、在扫描模式中，单独可控元件阵列和基片被同步地扫描，同时赋予辐射束的图案被投影到目标部分C(即，单次动态曝光)。通过投影系统PS的放大(缩小)和图像反转特征，可以确定基片相对于单独可控元件阵列的速度和方向。在扫描模式中，曝光区的最大尺寸在单次动态曝光中限制目标部分(在非扫描方向上)的宽度，然而扫描移动的长度确定了目标部分(在扫描方向上)的高度。
3、在脉冲模式中，单独可控元件阵列基本保持静止且使用脉冲辐射源将整个图案投影到基片W的目标部分C上。基片台WT以基本恒定的速度移动以使得束B横跨基片W扫描一条线。根据需要单独可控元件阵列上的图案在辐射系统的各脉冲之间被更新且所述脉冲是时间控制的以使得在基片W上要求的位置曝光连续的目标部分C。因此，束B可以横跨基片W进行扫描来在基片的一条(strip)上曝光整个图案。重复这个处理直到已逐线曝光整个基片W。
4、在连续扫描模式中，除了基片W相对于被调制辐射束B以基本恒定的速度被扫描以及当束B横跨基片W扫描并将其曝光时更新单独可控元件阵列上的图案之外，基本上与脉冲模式相同。可以使用与单独可控元件阵列上的图案的更新同步的基本恒定辐射源或脉冲辐射源。
5、在可以使用图2的光刻设备实现的像素网格成像模式中，通过被引导向图案形成装置PD的由点发生器形成的点的后续曝光，可以实现形成在基片W上的图案。被曝光的点具有基本相同的形状。在基片W上这些点基本上被印在网格中。在一个示例中，点的尺寸大于印刷的像素网格的间距，但远小于曝光点网格。通过改变印刷点的强度，可以实现图案。在曝光闪光之间，改变各点上的强度分布。
也可以使用上面描述的模式的组合和/或变化，或者使用完全不同的模式。
在光刻中，在基片的抗蚀剂层上曝光图案。然后显影该抗蚀剂。随后，在基片上进行附加的处理步骤。在基片的各部分上的这些后续处理步骤的效果依赖于抗蚀剂的曝光。尤其是，调整这些处理，以使得接收大于给定剂量阈值的辐射剂量的基片的部分不同地响应于接收小于给定剂量阈值的辐射剂量的基片的部分。例如，在蚀刻处理中，接收大于阈值的辐射剂量的基片的区域被已显影的抗蚀剂层保护不受蚀刻。然而，在曝光后显影中，接收小于阈值的辐射剂量的抗蚀剂的部分被去除且由此这些区域不能被保护免受蚀刻。因此，可以蚀刻希望的图案。尤其是，设置图案形成装置中的单独可控元件以使得透射到基片上图案特征内区域的辐射具有足够高的强度，以致该区域在曝光期间接收大于剂量阈值的辐射剂量。通过设置相应的单独可控元件来提供零辐射强度或非常低的辐射强度，基片上剩余的区域接收小于剂量阈值的辐射剂量。
实际中，即使设置单独可控元件在特征边界的一侧提供最大辐射强度且在另一侧提供最小辐射强度，在图案特征边缘处的辐射剂量也并不从给定的最大剂量到零剂量进行突然的改变。可替代地，由于衍射效应，辐射剂量的等级横跨过渡区减少。最终由显影的抗蚀剂形成的图案特征边界的位置由接收到的剂量降到辐射剂量阈值以下的位置确定。通过设定提供辐射给基片上在图案特征边界上或附近的点的单独可控元件，横跨过渡区辐射剂量减少的曲线以及由此图案特征边界的精确位置可以被更精确地控制。这些不但能取到最大或最小强度等级，而且还能取到最大和最小强度等级之间的强度等级。这通常被称为“灰度定级”(grayscaling)。
与由给定的单独可控元件提供给基片的辐射强度仅仅能被设定为两个值(例如，只是最大值和最小值)的光刻系统中可能的控制相比，灰度定级能提供对图案特征边界位置更好的控制。在一个实施例中，至少三个不同的辐射强度值能被投影到基片上，例如至少4个辐射强度值，至少8个辐射强度值，至少16个辐射强度值，至少32个辐射强度值，至少64个辐射强度值，至少128个辐射强度值，或至少256个辐射强度值。
应理解，灰度定级能被用于上面所描述的附加的或可替换的目的。例如，可以调整曝光之后对基片的处理，以致于根据接收到的辐射剂量等级，具有多于两个的基片的潜在响应区。例如接收小于第一阈值的辐射剂量的基片部分以第一方式作出响应；接收大于第一阈值但小于第二阈值的辐射剂量的基片部分以第二方式作出响应；接收大于第二阈值的辐射剂量的基片部分以第三方式作出响应。因此，可以利用灰度定级来提供具有大于两个希望的剂量等级的横跨基片的辐射剂量曲线。在实施例中，辐射剂量曲线至少具有2个希望的剂量等级，例如，至少3个希望的辐射剂量等级，至少4个希望的辐射剂量等级，至少6个希望的辐射剂量等级或至少8个希望的辐射剂量等级。
还应理解，如上所述，辐射剂量曲线能通过各方法进行控制，而不是仅仅通过控制在基片上的每个点接收到的辐射强度来进行控制。例如，通过控制点的曝光持续时间，能够可替代地或附加地控制由基片上各个点接收的辐射剂量。作为另一个示例，在多个连续的曝光中基片上的每个点能够潜在地接收辐射。因此，通过使用所述多个连续曝光的选定的子集曝光该点，能够可替代地或附加地控制每个点接收的辐射剂量。
为了在基片上形成希望的图案，必需在曝光过程中的每个阶段设定图像形成装置中的每个单独可控元件为必需状态。因此，表示必需状态的控制信号必须传递给每个单独可控单元。在一个示例中，光刻设备包括产生控制信号的控制器。将要在基片上形成的图案可以以矢量定义格式例如GDSII提供给光刻设备。为了将设计信息转换为对每个单独可控元件的控制信号，控制器包括一个或多个数据处理装置，配置每个装置来对表示图案的数据流执行处理步骤。数据处理装置可被统称为“数据通路”。
能够配置数据通路的数据处理装置来执行一个或多个下列功能转换基于矢量的设计信息为位案数据；转换位案数据为希望的辐射剂量地图(例如，横跨基片的希望的辐射剂量曲线)；转换希望的辐射剂量地图为对每个单独可控元件的希望的辐射强度值；以及转换对每个单独可控元件的希望的辐射强度值为相应的控制信号。
图2描述了可以在例如平板显示器的制造中使用的根据本发明的设备的设置。对应于图1所示的部件以相同的附图标记进行描述。上面各种实施例的说明，例如，基片的各种配置，对比装置，MLA，辐射束等等仍保持可用。
图2描述了根据本发明一个实施例的光刻设备的设置。可以在例如平板显示器的制造中使用这个实施例。对应于图1所示的部件以相同的附图标记进行描述。上面各种实施例的说明，例如，基片的各种配置，对比装置，MLA，辐射束等等仍保持可用。
如图2所示，投影系统PS包括含有两个透镜L1、L2的束扩展器。设置第一透镜L1来接收被调制的辐射束B并通过孔径光阑AS上的孔将其聚焦。另一透镜AL可以设置在孔内。然后辐射束B发散并被第二透镜L2(例如，场透镜)聚焦。
投影系统PS还包括设置来接收被扩展的调制辐射B的透镜MLA的阵列。对应于图案形成装置PD中的一个或多个单独可控元件，被调制辐射束B的不同部分穿过透镜MLA的阵列中的相应不同的透镜。每个透镜聚焦被调制辐射束B的相应部分到位于基片W上的点。以这种方式，辐射点S的阵列在基片W上被曝光。应理解，虽然仅仅示出了图解的透镜14阵列的八个透镜，透镜的阵列可以包括几千个透镜(同样对用作图案形成装置PD的单独可控元件的阵列来说也是这样的)。
图3示意性地说明了根据本发明的实施例，如何使用图2的系统在基片W上生成图案。被填充的圆圈表示通过投影系统PS中的透镜MLA的阵列投影到基片W上的点S的阵列。当在基片W上进行一系列曝光时，相对于投影系统PS在Y方向上移动基片W。空的圆圈表示先前已经在基片W上被曝光的点曝光SE。如图所示，通过投影系统PS中的透镜阵列投影在基片上的每个点在基片W上曝光成曝光点的行R。通过由每个点S曝光形成点曝光SE的所有行R的总和产生基片的整个图案。如上面所讨论，这种设置通常被称为“像素网格成像”。
可以看出，以相对于基片W的角度θ(基片的边缘平行位于X和Y方向)设置辐射点S的阵列。这样设置以使得当基片在扫描方向(Y方向)上移动时，每个辐射点将穿过基片的不同区域，由此允许整个基片被辐射点15的阵列覆盖。在一个示例中，角度θ至多为20°，10°，例如至多5°，至多3°，至多1°，至多0.5°，至多0.25°，至多0.10°，至多0.05°，或至多0.01°。在一个示例中，角度θ至少为0.001°。
图4示意性地示出了根据本发明的一个实施例，如何使用多个光学引擎在单次扫描中曝光整个平板显示器基片W。在所示的示例中，辐射点S的八个阵列SA由八个光学引擎(未示出)生成，以“棋盘”结构配置在两个行R1，R2中，以致于辐射点S的一个阵列的边缘与辐射点的相邻阵列边缘些微地重叠(在扫描方向Y上)。在一个示例中，光学引擎设置在至少3行中，例如4行或5行。以这种方式，辐射带横跨基片W的宽度延伸，允许在单次扫描中进行整个基片的曝光。应理解，可以使用任何合适数量的光学引擎。在一个示例中，光学引擎的数量至少为1，例如至少为2，至少为4，至少为8，至少为10，至少为12，至少为14，或至少为17。在一个示例中，光学引擎的数量少于40，例如少于30或少于20。
每个光学引擎可以包括如上所述的分开的照明系统IL，图案形成装置PD和投影系统PS。然而，应理解，两个或更多的光学引擎至少可以共享一个或多个照明系统、图案形成装置和投影系统的一部分。
在一个实施例中，本发明的光刻系统包含两个曝光单元。第一曝光单元是干涉曝光单元。在这种曝光单元中，辐射束投影到基片上以使得它们发生干涉。干涉图案在基片上形成曝光。例如，两束辐射能被投影到基片上，其发生干涉以在基片上曝光多个线，对应于由辐射束之间的相长干涉引起的最大值的线，被两束辐射之间的相消干涉引起的最小值分开。
第二曝光单元能够对应于光刻设备，例如先前所描述的。尤其是，光刻设备可以利用单独可控元件的阵列来调制投影到基片上的辐射束。
应理解，两个曝光单元都能被配置来在任何特别的瞬间仅仅曝光部分基片。在任何给定瞬间曝光的基片部分可对应于被用于形成单个装置或其一部分的基片部分。然而，应理解，一个或两个曝光单元能可替换地使用单次曝光来曝光整个基片。
图5详细描述了根据本发明的一个实施例，第一曝光单元10的可能设置。在示出的示例中，第一曝光单元10具有提供辐射束12的辐射源11。辐射束12被辐射束分离器13分开来形成第一和第二辐射束14，15。第一和第二辐射束14，15经由各个反射器16，17以对基片倾斜的角度被引导向基片W。第一和第二辐射束14，15被引导向基片以使得辐射束在基片上发生干涉，产生最大值和最小值，如上面所讨论的，在基片上形成了多个线的曝光。应理解，也可以使用干涉曝光单元的其他合适的设置。尤其是，应理解，干涉曝光单元可以包括独立的辐射源来提供干涉用的辐射束。
图6a示意性地描述了多个线的这种曝光的一部分。如图所示，多个最大值21，22，23被多个最小值24，25，26，27分开。如图6a所示，各线的间距P，例如，包含最大值和最小值的重复单元的垂直于线长度的宽度横跨整个曝光是一致的。
图6a还示出了可能的曝光区30的网格，对应于通过如上所讨论的第二曝光单元在曝光中由单独可控元件控制其每一个的曝光。如图所示，对应于由单独可控元件控制的曝光的每个曝光区30的宽度D1与由第一曝光单元10所曝光的各线的间距P相同。
如上所述，使用单独可控元件阵列，第二曝光单元可以调制辐射束并且，因此对应于单独可控元件的每个曝光区30可配置有单独可控曝光。
图6b描述了能够通过第二曝光单元形成的曝光的示例。如图所示，对应于第一组曝光区31的一些单独可控元件已经被设置，以使得这些曝光区接收较高的辐射剂量。设置其他的单独可控元件以使得相应的曝光区32接收较低的辐射剂量。
图6c描述了可以从由第一曝光单元形成的图6a所示的曝光和由第二曝光单元形成的图6b所示的曝光的组合形成的图案。如图所示，第二曝光单元的曝光已经修整了第一曝光单元所曝光的一些线的部分或全部。如图所示，图案特征33，34，35保持在对应于由第一曝光单元形成的曝光的最小值线24，25，26，27和对应于设定来在由第二曝光单元形成的曝光中提供较低剂量的单独可控元件的曝光区32的区域中。
在一个示例中，通过由第二曝光单元中的单独可控元件阵列设置的图案，定义形成在基片上的图案，但是由第一曝光元件定义图案的临界尺寸CD，例如较大地对应于由第一曝光单元形成的最小值线的宽度D2。
这种系统能提供一种合适的折衷。系统是弹性的因为形成的图案由第二曝光单元中的单独可控元件阵列定义。然而，这个系统比其中图案由辐射束被单独可控元件阵列调制的光刻设备唯一形成的系统更便宜。在这种系统中，为了对图案特征的临界尺寸CD提供足够的控制，必需使用对应于每个单独可控元件的更小曝光区(例如，其每个临界尺寸CD单元的两个曝光区的最小值都是典型的)。可替换地或附加地，必需对每个单独可控元件提供灰度级控制，例如能够设定对应于单独可控元件的每个曝光区中的辐射强度为三个或更多不同等级中的一个。相反地，在如上所述的系统中，临界尺寸CD由第一曝光单元确定，因此单独可控元件的简单二元控制，例如设定元件在每个相应的曝光区中提供较高或较低的曝光量是足够的。类似地，可以使用更大的曝光区。
例如，如图6a，6b，6c所示，在基片上形成的图案的临界尺寸CD可以是对应于在第二曝光单元中使用的单独可控元件的曝光区30的尺寸的大约一半。这又意味着为了对给定尺寸的曝光提供调制需要更少的单独可控元件。减少单独可控元件的数量和元件被设定的等级数显著地减少了必需提供给第二曝光元件中单独可控元件阵列的数据量。这又既能够减少控制单独可控元件阵列的数据处理单元的复杂性和成本又能增加单独可控元件阵列被更新的速度，导致了曝光基片所要求的更短的时间，还减少了曝光基片的成本。
图7a，7b，7c示出了如图6a，6b，6c所示的类似特征，但对于以与图6a，6b，6c所示出的不同模式操作的光刻系统，分别描述了第一曝光单元的曝光图案，第二曝光单元的曝光图案和基片的最终曝光。如图所示，第一曝光单元曝光多个线，由被最小值42在中间分散的多个最大值41组成。各线的间距P又甚至可以横跨曝光。然而，在这种情况下，对应于第二曝光元件中的单独可控元件的曝光区43的宽度D3是由第一曝光单元曝光的各线的间距P的一半。由此它可以与最小值42的线宽相同。
在一个示例中，与在以图6a，6b，6c中所描述的模式操作的系统中可用的设置相比，可以使用这种设置来提供对图案特征更好的控制。例如，能够形成第一组图案特征45，46，其具有与由第一曝光单元曝光的线的最小值43的宽度相等的宽度D4。这可以例如通过设定第二曝光单元中的单独可控元件以使得被设置为与由第一曝光单元曝光的线的最小值43对准的曝光区47，如最小值线43的任意一侧上的曝光区48一样，被设置来具有较低曝光量来获得。
在一个示例中，可以调整第二组图案特征50的宽度D5，例如使得图案特征50的宽度D5小于第一组图案特征45，46的宽度D4。这可以例如通过设定与最小值线43对准的曝光区51来提供较低曝光量，但设定对应于相邻曝光区52的单独可控元件来提供较高曝光量来获得。在这种情况下，由于衍射效应，与邻近最小值线的曝光区52相关联的一些辐射将实际上入射到与来自由第一曝光单元曝光的最小值线对准的相邻曝光区51的边缘51a上。结果，如图7c所示，减小了图案特征50的宽度D5。
图8a，8b，8c描述了根据本发明的另一实施例光刻系统的另一变化。在这种情况下，由第一曝光单元曝光的最大值线和最小值线61，62的间距P四倍于对应于第二曝光单元中的单独可控元件的曝光区63的宽度D6。这种安排允许具有小于由第一曝光单元形成的最小值线62的宽度D8的宽度D7的图案特征64的形成。另外，虽然在图8a，8b，8c没有描述，但应理解，与图7a，7b，7c中描述的操作模式相比，对应于第二曝光单元中每个单独可控元件的较小曝光区63的使用在图案特征边缘的控制上提供更好的精确度。
然而，随着对应于第二曝光单元中的每个单独可控元件的曝光区的尺寸减小，所需的单独可控元件的数量增加，增加了设备的成本和复杂性。
通常，应理解，对应于第二曝光单元中的单独可控元件的曝光区的尺寸可被设定为任何尺寸。因此，在垂直于由第一曝光单元曝光的各线的长度的方向上，由第一曝光单元曝光的各线的间距P是对应于第二曝光单元中的单独可控元件的曝光区宽度的整数倍。
应理解，上面的说明已经描述了与其中第二曝光单元具有单独可控元件阵列的系统有关的光刻系统，该阵列中每个单独可控元件可被设置来为基片上的相关联曝光区提供较多或较少的辐射，例如仅仅具有两个状态。这种单独可控元件阵列经常被称为二元阵列。然而，应理解，可以使用例如对应于被提供给基片上对应曝光区的不同辐射强度等级，每个单独可控元件可被设置为三个或更多个状态之一的单独可控元件的灰度级阵列。例如为了提供对图案特征的边缘位置的附加的控制，可以使用这种单独可控元件的灰度级阵列。
也可以使用允许与相邻曝光区相比较控制一个曝光区中的辐射的相位的单独可控元件阵列。制造这种单独可控元件阵列为其中各单独可控元件为活塞致动反射镜或相位跳越倾斜反射镜的一种阵列。每个单独可控元件也可以由多个子元件组成。例如，单独可控元件可以包括2×2的活塞致动反射镜阵列，提供对辐射相位和辐射强度的控制。提供第二曝光单元的希望结果是代替设置单独可控元件之一来提供零强度辐射，例如可以设置单独可控元件以使得辐射的振幅为负，该第二曝光单元中与相邻单独可控元件相关联的投影到基片上的辐射的相对相位可以被控制。换句话说，可以一次生成与相邻单独可控元件相关联的辐射之间的相位差。这样的结果是横跨基片的辐射强度曲线的斜率在两个单独可控元件之间的边界处增加。提供强度分布的斜率的控制允许对位置的控制，在该位置强度分布与抗蚀剂阈值相交叉，例如被曝光图案的特征的边缘。因此，提供具有相位控制和强度控制的单独可控元件允许在由第二曝光单元形成的图案的控制中额外的准确度。
从上述说明应理解，可以设定相对于由第一曝光单元曝光的线的间距的对应于第二曝光单元的单独可控元件的曝光区的尺寸。这可以完成以使得由第一曝光单元曝光的各线的边缘可以与对应于横跨曝光的第二曝光单元的单独可控部分的曝光区的边缘相对准。光刻系统可以提供有曝光尺寸控制器，设置该控制器来控制由第一曝光单元曝光的各线的间距和对应于单独可控元件的第二曝光单元的曝光区尺寸至少之一。
为了确保由第一曝光单元曝光的各线的间距是相对于对应于第二曝光单元的单独可控元件的曝光区的尺寸的正确的尺寸，以便确保由第一曝光单元曝光的各线与对应于横跨各个曝光区域的第二曝光单元的各个单独可控元件的曝光准确地对准，最初可以使用这种曝光尺寸控制器来设置光刻系统。
为了确保保持在由第一和第二曝光单元产生的曝光之间的准确的对准，曝光尺寸控制器可替换地或附加地被配置来在多批基片的曝光之间，在各个基片的曝光之间，在给定基片的不同区域的曝光之间和/或在基片上给定区域的曝光期间进行必需的调整。
可以配置曝光尺寸控制器以使得能够确保由第一曝光单元曝光的各线的间距和对应于单独可控元件的曝光区的宽度之间的给定关系的希望的准确度(例如，该间距为曝光区宽度的一，二或四倍)。可替换地或附加地，可以构造曝光尺寸控制器以使得可以在两个或更多的操作模式之间切换该光刻系统，每个模式与由第一曝光单元曝光的各线的间距和对应于第二曝光单元的单独可控元件的曝光区的宽度之间的不同关系相关联(例如，在第一操作模式中各线的间距等于该曝光区的宽度；在第二操作模式中，各线的间距是该曝光区宽度的两倍；且在第三操作模式中，各线的间距是该曝光区宽度的四倍)。
示例实施例1图9示意性地描述了根据本发明的一个实施例，第二曝光单元70的设置。第二曝光单元70包括调制辐射束形成被调制辐射束72的单独可控元件阵列71和投影被调制辐射束72到基片W上的投影系统73。在这个实施例中，曝光尺寸控制器可以是放大控制器74，其配置来在投影系统73投影被调制辐射束72到基片W上时控制由投影系统73给予的被调制辐射束72的放大。通过例如在投影系统内调整两个或更多个光学组件的间隔、在投影系统73内增加附加的光学组件到辐射束路径、在投影系统内从辐射束路径去除光学组件和在投影系统内使用可替换光学组件替代一个或多个光学组件的至少之一，放大控制器74可以实现放大控制。应理解，调整投影系统73的放大就调整了对应于单独可控元件阵列71中的单独可控元件的曝光区的尺寸，由此调整相对于由第一曝光元件曝光的各线的间距的曝光区的尺寸。
示例实施例2曝光尺寸控制器可替换地或附加地调整由第一曝光单元曝光的各线的间距。因此，第一曝光单元10可以包括与辐射束反射器16，17相关联的反射器致动器81，82，例如图5中所描述的。可以构造反射器致动器81，82来调整反射器16，17的位置以使得可以调整辐射束14，15投影到基片W上的角度。致动器可以是例如压电致动器，Lohrentz致动器等等。辐射束14，15投影到基片W上的角度的调整又调整由第一曝光单元10在基片上曝光的各线的间距。
应理解，也调整反射器16，17的角度的反射器致动器81，82调整反射器和基片W之间的间隔。为了补偿辐射束14，15被投影到基片上的角度的变化可以执行这个步骤。可替换地或附加地，为了调整基片W的位置以便提供这个补偿，可以提供致动器。在上述系统中，曝光尺寸控制器可以包括构造来控制反射器致动器81，82的束角度控制器80。
实施例3根据本发明的另一实施例，图10示意性地描述了通过其可以可替代地或附加地调整由第一曝光单元曝光的各线的间距的设置。如图所示，在这个实施例中，给第一曝光单元设置浸入莲蓬头(immersionshowerhead)90以使得辐射束91，92通过邻近基片W设置的浸液93被投影。由于具有比空气更高的折射率的浸液93，可以使用这种设置来以比适于在空气中的曝光具有更小的间距曝光各线，又得出具有更小临界尺寸CD的图案特征。可以通过改变浸液93的成分来调整浸液93的折射率值，以及因此的由第一曝光单元曝光的各线的间距值。因此，曝光尺寸控制器可以包括构造以使得通过控制其成分可以控制浸液93的折射率的液体成分控制器94。
应理解，曝光尺寸控制器可以包括上面所述的用于调整由第一曝光单元曝光的各线的间距和/或对应于单个单独可控元件的由第二曝光单元在基片上曝光的尺寸的各系统的任意组合。用于调整与对应于单个单独可控元件的基片上的曝光尺寸有关的各线的间距的其他系统也被认为是在本发明这方面的范围之内。
实施例4如图5中所示的本发明的实施例中所描述的，第一曝光单元10可以包括构造来控制辐射束14，15的强度的辐射强度控制器100。在图5所示的设置中，使用单个辐射源11，辐射强度控制器100仅仅控制由辐射源11提供的辐射束12的强度。在每个辐射束14，15由分开的辐射源(未示出)提供的情况下，为了提供希望的强度控制并为了匹配这两束辐射的强度，辐射强度控制器调整两个源。
为了调整相对于由第一曝光单元曝光的最小值线的最大值的尺寸，可以使用辐射强度控制器。图11示出了根据本发明的一个实施例如何获得这一目的。图11描述了在基片上横跨由第一曝光单元曝光的多个线所接收的辐射的强度I。如图所示，这两束辐射的干涉得出了辐射强度的周期性图案。例如，该图案可以按照正弦平方分布。第一线101表示使用第一强度级的辐射束形成的图案。图11的水平虚线表示基片上抗蚀剂的阈值RT。对于给定的曝光时间，接收大于阈值RT的辐射强度的基片上的区域对应于抗蚀剂将改变状态的区域以及小于抗蚀剂阈值RT的基片上的区域对应于抗蚀剂不会改变状态的区域。如图所示，最大值线对应于其中强度超过抗蚀剂阈值RT的区域以及最小值线对应于其中辐射强度小于抗蚀剂阈值RT的区域。
由使用第一强度级的辐射的第一曝光单元曝光的各线的间距P1对应于正弦曲线101的周期。设定这种情况下辐射束的强度以使得辐射阈值RT为正弦曲线101的最大辐射强度I1与最小辐射强度I2之间的一半。因此，最大值线的宽度D9等于最小值线的宽度D10，例如间距P1的一半。
图11还示出了表示如果辐射束的强度被减小到第二级处于基片上的辐射强度曲线的第二正弦曲线102。如图所示，基片上曝光的各线的间距P2与使用第一强度级辐射时相等因为正弦曲线的周期是相同的。然而，最大值线的宽度D11，例如接收大于抗蚀剂阈值RT的辐射的基片部分，小于第一曝光单元在第一辐射强度操作时的最大值的宽度D9。
因此，可以使用辐射强度控制器来控制相对于由第一曝光单元曝光的最小值线的尺寸的最大值线的尺寸，但不影响各线的间距。
如上所述，可以设定辐射强度控制器来提供第一强度级的辐射。这是因为在这个等级，辐射束强度的小的变化对最大值线和最小值线的宽度具有最小的影响，例如其将对在基片上生成的图案特征的临界尺寸CD具有最小的影响。
应理解，可以在与上述任何实施例的组合中或它们的任何组合中使用这个实施例。
应理解，对于上面所有的实施例，第一曝光单元和第二曝光单元可以是分开的设备。
可替换地，如图12的实施例所示，第一和第二曝光单元111，112可被组合来形成单个光刻设备。如图所示，这种光刻设备可以包括构造来支撑基片W的支撑113。可以构造第一和第二曝光单元以使得不需移动基片，基片就可以由第一或第二曝光单元111，112曝光。可替换地，可以构造支撑113以使得它可以移动基片W从能够被第一曝光单元111曝光的位置移动到能够被第二曝光单元112曝光的第二位置。
如上面所解释的，为了提供希望的图案，第一曝光单元曝光平行于给定方向的延长线图案且第二曝光单元调整由第一曝光单元曝光的线。因此，如上所述，为了形成由平行于单个给定方向的延长元件组成的图案特征，可以使用第一曝光单元。为了在基片上形成装置，必需形成平行于例如垂直于给定方向的一个或多个其他方向延长的图案特征。
因此，本发明的一个实施例的光刻系统可以设置有基片转动机构，其构造来围绕垂直于基片平面的轴转动基片。可以完成这个以使得第一曝光元件可以曝光设置在与由第一曝光单元在基片上曝光的第一多个线不同的取向上的第二多个线。通过第二曝光单元的曝光可以调整这些线。在这些曝光单元是分开的设备的情况下这种转动设备可以设置在第一曝光单元，第二曝光单元，或用于在第一曝光单元和第二曝光单元之间转移该基片的基片操作设备中，和/或在第一和第二曝光单元形成在一个整体设备中的情况下转动设备114可以是用于基片的支撑113的一部分。
实施例5如上所述，第一和第二曝光单元可以形成为分开的单元。因此，根据本发明的另一实施例，提供一种干涉曝光单元120，配置来投影两束辐射到基片上以使得辐射束发生干涉以在基片上曝光多个线。单元120可以与配置来调制辐射束并投影该被调制辐射束到基片上的光刻单元结合使用。例如，可以完成这个来调整由干涉曝光单元在基片上曝光的各线。可以使用辐射敏感层处理单元来完成下列至少之一在曝光前施加辐射敏感材料层到基片上，加热未曝光基片，施加抗反射涂层到基片上(这可以是顶抗反射涂层和底抗反射涂层之一或两者都是)，施加不渗水涂层到基片，施加涂层到基片以使表面疏水或亲水，曝光后加热基片，加热后受控地冷却基片，去除抗反射涂层、不渗水涂层和亲水或疏水涂层中的一个或多个，和/或从基片去除曝光和未曝光抗蚀剂之一。
在一个示例中，配置干涉曝光单元以结合现有的光刻单元和现有的辐射敏感层处理单元使用。
与上述相似的方式，由干涉曝光单元和光刻单元的曝光的组合在基片上形成的图案的临界尺寸可以由干涉曝光单元曝光的各线的间距确定。因此，将干涉曝光单元加到现有的光刻单元可以允许该光刻单元被用于形成具有较小临界尺寸和/或可能比它自身上的光刻单元更好的临界尺寸控制的图案。
应理解，对于本发明的这个实施例，光刻单元不是必须使用单独可控元件阵列来调制辐射束，而可以例如使用掩模调制辐射束。同样，由干涉元件曝光的各线的间距不是必须与如在本发明的第一方面中由光刻单元产生的曝光尺寸相匹配。然而，这些特征的之一或两个都可与本发明的第二方面相组合。
图13描述了本发明的另一实施例，包括了类似于上面所讨论的将辐射敏感层处理单元121和光刻单元122与干涉曝光单元120组合的光刻系统。分别在辐射敏感层处理单元121和干涉曝光单元120之间和干涉曝光单元120和光刻单元122之间设置基片操作单元123，124。基片操作单元123，124可以是辐射敏感层处理单元的一部分、干涉曝光单元的一部分、光刻单元的一部分、或是分开的设备。
如图所示，配置光刻系统以使得可以从辐射敏感层处理单元121经由干涉曝光单元120到光刻单元122传送基片。同样，基片可以从光刻单元122经由干涉曝光单元转移回到辐射敏感层处理单元121。可替换地或附加地，可以设置附加的基片操作器来直接从光刻单元122到辐射敏感层处理单元121转移基片。
如上所述，在通过干涉曝光单元在基片上形成的连续的曝光线之间，希望围绕垂直于播放器表面的轴旋转基片。因此，辐射敏感层处理单元、干涉曝光单元、光刻单元和基片操作器至少之一能包括用于根据需要地旋转基片的单元125。
根据本发明的一个实施例，图14描述了为了在基片上曝光希望的图案，能由例如图13所示的光刻系统执行的处理步骤。如图所示，在第一列131中描述的处理步骤由辐射敏感层处理单元121执行，在第二列130中描述的处理步骤由干涉曝光单元120执行以及在第三列132中描述的处理步骤由光刻单元122执行。
在步骤S1中，辐射敏感层处理单元施加例如抗蚀剂或光致抗蚀剂的辐射敏感材料的层到基片上。这可以包括例如继之以软烤(加热)的旋转涂敷处理和受控冷却。在步骤S2中，通过干涉曝光单元在基片上曝光平行于第一方向的多个线。在步骤S3中，使用光刻单元修整在S2中曝光的线。在步骤S4中，为了显影该抗蚀剂，抗蚀剂被硬烤(被加热到较高温度)并以受控的方式冷却并且随后施加新的抗蚀剂层到基片上。在步骤S5中，使用干涉曝光单元在基片上曝光第二多个线，其取向不同于例如垂直于在步骤S2中曝光的线。在步骤S6中，使用光刻单元来修整步骤S4中曝光的各线。在步骤S7中，硬烤并显影第二抗蚀剂层。
根据将要形成的图案，这个阶段的步骤足够形成整个图案。实际上，如果将要形成的图案仅仅由平行于单个方向的延长图案特征组成，可以省略步骤S4到S6。
然而，任选地，步骤S7可以包括基片上附加的抗蚀剂层的涂层。随后，在步骤S8中，可以使用光刻单元来形成大的特征，例如具有大于在干涉曝光单元中形成的各线的宽度的最小尺寸的那些特征。最后，在步骤S9中，执行最后的烘烤和显影步骤。
应理解，以与如上所述相同的方式，可以构造干涉曝光单元来在基片上曝光在不同的方向上进行取向的第一和第二多个线。可替换地或附加地，在步骤S2和S4之间通过旋转单元125可以旋转基片。还应理解，除了上面所讨论的关于步骤S1，S4，S7和S9的步骤之外辐射敏感层处理单元121还可以执行附加的步骤。
上面所述的本发明的实施例已经描述了相对于双重曝光处理使用单个抗蚀剂层。换句话说，施加辐射敏感材料(例如，抗蚀剂或光致抗蚀剂)的单个层到基片上。此后，在这层辐射敏感材料被显影之前通过第一曝光单元和第二曝光单元来曝光这层辐射敏感材料。然而，应理解，通过合适的修改，本发明可以应用于双重抗蚀剂层处理。在这种处理中，施加第一层辐射敏感材料到基片上。使用第一曝光单元曝光该第一层并且随后显影该第一层辐射敏感材料。然后施加第二层辐射敏感材料到基片上并且通过第二曝光单元曝光。然后显影该第二层辐射敏感材料。
虽然，对具体装置的制造中的光刻设备的使用在这个文本中可以作出具体的参考，但应理解这里描述的光刻设备可以具有其他应用。这些应用包括，但不限于，集成电路，集成光学系统，磁畴存储器的引导和检测图案，平板显示器，液晶显示器(LCD)，薄膜磁头，微电子机械装置(MEMS)，发光二极管(LED)等等的制造。同样，例如在平板显示器中，可以使用本设备来参与各种层的制造，例如薄膜晶体管层和/或滤色器层。
虽然对光刻范围内的本发明实施例的使用在上面已经作出了具体的参考，但应理解，本发明可以用于其他的应用，例如压印微影，其内容允许，但不限于光刻。在压印微影中图案成像装置的外形定义了在基片上生成的图案。图案成像装置的外形能被压到提供给基片的抗蚀剂层中，在那上面通过施加电磁辐射，加热，加压或它们的组合该抗蚀剂被固化。在抗蚀剂被固化之后，图案成像装置移开抗蚀剂，在其中留下图案。
当本发明的具体实施例已经在上面描述过时，应理解，本发明可以不象所描述的那样被实践。例如，本发明可以采取包含一个或多个描述上述方法的机器可读指令序列的计算机程序，或具有存储于其中的这种计算机程序的数据存储介质(例如半导体存储器，磁盘或光盘)的形式。
结论当本发明的各种实施例已经在上面描述过时，应理解，它们仅仅作为示例被提出，但不限于此。对本领域技术人员而言，这将是清楚的在不脱离本发明的精神和范围之内，可以进行各种形式上和细节上的改变。因此，本发明的宽度和范围应不限于所述的任何示例实施例，但仅仅根据下面的权利要求和其等同物进行定义。
应理解，具体实施方式
部分，而不是发明内容和摘要部分，旨在被用来解释权利要求。发明内容和摘要部分可以阐明一个或多个，但不是如发明人所考虑的本发明的全部的示例实施例，因此并不旨在以任何方式限制本发明和所附的权利要求。
权利要求
1.一种用于在基片上曝光图案的光刻系统，包括第一曝光单元，其投影两束辐射到至少部分基片上，以使得该两束辐射发生干涉来曝光多个线；和第二曝光单元，其使用单独可控元件阵列调制辐射束并投影该被调制辐射束到至少部分基片上；其中，配置第一和第二曝光单元以使得由第一曝光单元曝光的各线在垂直于各线长度的方向上的间距是在由第二曝光单元在基片上曝光的方向上对应于单个单独可控元件的宽度的整数倍。
2.如权利要求1的光刻系统，其中由第一曝光单元曝光的各线的间距是对应于单个单独可控元件的由第二曝光单元产生的曝光的宽度的一倍，二倍或四倍。
3.如权利要求1的光刻系统，还包括曝光尺寸控制器，其被构造来控制由第一曝光单元曝光的各线的间距和对应于单个单独可控元件的由第二曝光单元在基片上产生的曝光的尺寸至少之一。
4.如权利要求1的光刻系统，其中第二曝光单元包括投影系统，其投影被调制的辐射束到基片上；并且该投影系统具有可变放大率，以使得可以调整对应于单独可控元件之一的基片上的曝光的尺寸。
5.如权利要求4的光刻系统，还包括放大控制器，其为了保持在各线的间距和对应于单独可控元件之一的曝光的宽度之间的给定关系，控制投影系统的放大率。
6.如权利要求4的光刻系统，其中该投影系统的放大率是可调整的，以便在其中联系各线的间距到对应于一个单独可控元件的曝光的宽度的整数倍具有第一值的操作和其中该整数倍具有第二值的操作之间切换该光刻系统。
7.如权利要求1的光刻系统，其中配置第一曝光单元以使得两束辐射以各自的倾斜角度各自投影到基片上；且第一曝光单元包括调整两束投影到基片上的角度的束角度控制器。
8.如权利要求1的光刻系统，其中配置第一曝光单元以使得两束辐射通过与基片相邻的液体各自被投影到基片上；并且第一曝光单元包括液体成分控制器，其构造来通过控制其成分来控制液体的折射率。
9.如权利要求1的光刻系统，其中第一曝光单元包括控制两束辐射的强度的辐射强度控制器。
10.如权利要求1的光刻系统，其中构造单独可控元件阵列以使得每个单独可控元件控制在由第二曝光单元投影到基片上的被调制辐射束的相应部分相对于被调制辐射束的相邻部分的辐射相位。
11.如权利要求1的光刻系统，其中构造单独可控元件阵列以使得设定每个单独可控元件为两个可能状态之一，所述状态中较多和较少的辐射分别被投影到基片上被调制辐射束的相应部分中。
12.如权利要求1的光刻系统，其中构造单独可控元件的阵列以使得设定每个单独可控元件为三个或更多个可能状态之一，其每一个与被投影到基片上被调制辐射束的相应部分中的不同的辐射强度相关联。
13.一种装置制造方法，包括通过投影两束辐射到至少部分基片上，在基片上执行第一类型的曝光，以使得两束辐射发生干涉来曝光多个线；和通过使用单独可控元件阵列调制辐射束并投影该被调制辐射束到至少部分基片上，在基片上执行第二类型的曝光，其中由第一类型的曝光曝光的各线在垂直于各线长度方向上的间距，是在基片上该第二类型曝光的方向上对应于单个单独可控元件的宽度的整数倍。
14.根据权利要求13的方法制造的平板显示器。
15.根据权利要求13的方法制造的集成电路装置。
16.一种用于在基片上曝光图案的光刻系统，包括辐射敏感层处理单元，其执行下述至少之一(a)在曝光前施加一层辐射敏感材料到基片，(b)加热未曝光基片，施加抗反射涂层到基片，(c)施加不渗水涂层到基片，(d)施加涂层到基片以使表面疏水或亲水，(e)在曝光后加热该基片，(f)在加热后受控地冷却基片，(g)去除一个或多个抗反射涂层，(h)不渗水涂层和疏水涂层或(i)亲水涂层并从基片去除曝光抗蚀剂和未曝光抗蚀剂之一；光刻单元，其调制辐射束并投影该被调制辐射束到基片上；和干涉曝光单元，其投影两束辐射到至少部分基片上，以使得该两束辐射发生干涉来在基片上曝光多个线；其中设置该干涉曝光单元以使得经过干涉曝光单元从辐射敏感层处理单元到光刻单元基片转移基片。
17.如权利要求16的光刻系统，其中辐射敏感层处理单元、光刻单元和干涉曝光单元至少之一包括基片旋转器，被构造来围绕垂直于基片平面表面的轴旋转该基片。
18.如权利要求16的光刻系统，其中该干涉曝光单元包括基片操作器，其从辐射敏感层处理单元和光刻单元至少之一接收基片，或转移基片到至少辐射敏感层处理单元和光刻单元至少之一。
19.如权利要求16的光刻系统，其中光刻单元包括单独可控元件阵列，被配置来执行辐射束的调制。
20.一种干涉曝光单元，包括投影两束辐射到至少部分基片，以使得所述两束辐射发生干涉来在基片上曝光多个线的装置；其中配置干涉曝光单元来在辐射敏感层处理单元和光刻单元之间转移基片，其中辐射敏感层处理单元执行下列至少之一(a)在曝光前施加一层辐射敏感材料到基片，(b)加热未曝光基片，施加抗反射涂层到基片，(c)在曝光后加热该基片，(d)在加热后受控地冷却基片且(e)从基片去除曝光抗蚀剂和未曝光抗蚀剂之一，而且其中光刻单元调制辐射束并投影该被调制辐射束到基片。
21.一种装置制造方法，包括在辐射敏感层处理单元中处理基片，该辐射敏感层处理单元执行下列至少之一(a)在曝光前施加一层辐射敏感材料到基片，(b)加热未曝光基片，(c)施加抗反射涂层到基片，(d)在曝光后加热该基片，(e)在加热后受控地冷却基片且(f)从基片去除曝光抗蚀剂和未曝光抗蚀剂之一；并且在光刻单元中投影被调制辐射束到基片；并在辐射敏感层处理单元中执行的至少一个处理步骤和在光刻单元中执行的至少一个辐射束投影步骤之间，经过干涉曝光单元转移该基片，其中辐射束被投影到至少部分基片上，以使得两束辐射发生干涉来在基片上曝光多个线。
22.根据权利要求21的方法制造的平板显示器。
23.根据权利要求21的方法制造的集成电路装置。
全文摘要
一种光刻系统，包括干涉曝光单元和光刻单元。该光刻单元可以包括单独可控元件阵列。可以设置该光刻系统以使得由干涉曝光单元曝光的各线的间距是对应于单个单独可控元件的光刻单元曝光区的尺寸的整数倍。
文档编号H01L21/027GK1987660SQ20061016937
公开日2007年6月27日 申请日期2006年12月19日 优先权日2005年12月20日
发明者K·Z·特罗斯特, A·J·布利克 申请人:Asml荷兰有限公司