用于直写晶片的系统和方法

专利名称：用于直写晶片的系统和方法
技术领域：
本发明 一 般涉及半导体制造，更具体的涉及直写晶片的系统和方法。
背景技术：
光刻或光学光刻 一般被认为是用于微加工中以选择性移除衬底上的部 分薄膜的工艺。光刻 一般使用定向光源以将几何构图从光掩模转移到形成 在衬底上的光敏化学抗蚀剂材料上，这样通过光辐射在抗蚀剂材料中生成 曝光构图。可以使用 一 系列化学处理来刻蚀亦或转移曝光构图到置于抗蚀 剂层之下的一个或多个薄膜层。
更多新的用于微加工的光刻型系统用于在抗蚀剂层中转移或生成曝光
构图，而不必经过创建光掩模的中间步骤。例如，使用直写(DW)曝光工 具以直接写构图到衬底上的一个或多个层内(不必使用光掩模或光刻版 (reticle))。 一般根据用于控制可以选择性定向到衬底的层中的精度曝光 源的电子或计算机型文件来写构图。更具体地，DW曝光工具一般配置为 使得电路构图的曝光不是通过光致抗独剂光照通过电路的掩膜或底片(film negative)而制成的，而是通过使用适当能量和剂量的集中光束直接和选择 性曝光抗蚀剂或衬底上的其他层上需要的区域以创建需要的电路构图。然 而，拥有和使用DW曝光工具很昂贵，并且曝光整个晶片花费时间很多。 因此，晶片生产量比光刻或其他投影成像系统要低。
因此，目前需要 一 种能够提高晶片生产量的用于直写晶片的系统和方法。

发明内容
本发明提供了一种直写(DW)曝光系统，包括载物台，用于支撑村 底，并配置为在曝光期间沿轴扫描所述衬底；数据处理模块，用于处理构图数据并生成所述构图数据相关的指令；以及曝光模块，包括多个光束， 其聚焦于衬底使得所述光束覆盖的宽度大于所述曝光系统的区域尺寸的宽 度，所述宽度的方向不同于所述轴；以及光束控制器，其在所述衬底沿所 述轴被扫描时根据所述指令控制所述多个光束。
本发明还提供了一种用于直写衬底的方法，所述方法包括提供衬底， 所述衬底具有形成在其上的记录介质；生成相关于形成在所述衬底之上的 构图的指令；沿轴扫描所述衬底；提供多个光束，其覆盖的宽度大于曝光 系统的区域尺寸的宽度，所述宽度的方向不同于所述轴；以及在所述衬底 沿所述轴被扫描时根据所述指令控制所述多个光束，以使所述记录介质被 所述多个光束曝光。
本发明还提供了一种直写扫描曝光设备，所述设备包括载物台，用 于保护衬底，并能够扫描所述衬底，所述衬底具有形成在其上的记录介质； 数据处理部分，用于生成相关于形成在所述衬底之上的构图的光束阻止指 令；多光束部分，其聚焦在所述记录介质上；光束阻止部分，用于在所述 衬底被扫描时根据所述光束阻止指令控制所述多光束部分；以及多个载体， 用于将所述光束阻止指令从数据处理部分携带到所述光束阻止部分；其中 所述光束阻止指令被并行发送以使至少两个区域被多光束部分同时写在所 述记录介质上以在所述至少两个区域上形成构图。


本发明的方面通过以下的详细描述结合附图可以得到更好的理解。需 要强调的是，根据行业内的标准实践，各个特征没有按比例绘制。实际上， 各个特征的尺寸可以任意增加或缩小以便于清楚描述。
图1为根据本发明的各个方面的直写(DW)系统的示意图2为被DW系统扫描的晶片的俯视图，该DW系统具有覆盖区域尺 寸的宽度的多个光束，该区域尺寸为投影成像系统中透镜能够将图像从光 掩模投影到晶片的最大曝光面积；
图3为晶片由可选DW系统处理的俯^L图，该DW系统具有覆盖晶片 宽度的多个光束；图4为晶片由可选DW系统扫描的俯视图，该系统具有覆盖晶片 一半
宽度的多个光束；
图5为晶片被扫描以写全部区域尺寸的俯视图6为晶片被扫描以写单个区域尺寸的俯视图7为晶片被扫描以写多个具有不同配置的区域尺寸的俯视图8为晶片被扫描以写多个具有不同配置的区域尺寸的俯视图9为光纤-电连接配置的示意图，该配置用于将写指令从数据处理单
元(DPU)传输到具有5条光纤到20个光束的曝光单元(EXU);
图10为光纤-电连接配置的示意图，该配置用于从数据处理单元(DPU )
传输写指令到具有4条光纤到20个光束的曝光单元(EXU);
图11为光纤-电连接配置的示意图，该配置用于从数据处理单元(DPU)
传输写指令到具有3条光纤到20个光束的曝光单元(EXU);
图12为光纤-电连接配置的示意图，该配置用于将写指令从数据处理
单元(DPU)传输到具有光纤解码器的曝光单元(EXU)。
具体实施例方式
本发明 一般涉及半导体制造，更具体地涉及用于直写晶片的系统和方 法。然而，可以理解的是，本发明提供了特定的实施例作为教导较广的发 明构思的示例，本领域的技术人员可以很容易地将本发明的教导应用到其 他方法或器件中。另外，可以理解的是，本发明中讨论的方法和系统包括 传统的结构和/或工艺。由于这些结构和工艺为本领域所公知，因此仅仅描 述了一般细节。此外，为了方便和示例，参考数字在图中有重复，这样的 重复不代表图中的特征或步骤的任何必需的組合。
参考图1，示出了示例性的直写(DW)系统100的示意图。DW系统 100包括数据处理单元102(DPU)和曝光单元104(EXU)。 DPU 102(DPU) 配置为从数据存储介质中读构图数据，该数据存储介质可以在DPU 102内 或与DPU 102距离较远并与之进行通信。DPU 102获得构图数据并将其载 入到它的存储器103中。DPU 102处理构图数据，生成构图写指令组，并 将写指令组发送到EXU 104。依赖于存储的构图数据的形式，当构图数据包括EXU写指令时，DPU的功能为读、载入和发送，如上所述。然而， 当存储的构图数据为电路设计者生成的原始GDS型文件时，DPU 102也可 以为EXU 104进行写指令的邻近效应校正和转换。可选择的，邻近效应校 正和转换可以随意通过独立模块独立进行。写指令组优选为使用光辐射作 为信息载体在一个或多条光纤106上发送，这将在后面讨论到。相关于光 纤106的高带宽支持高数据传输率，为了适当地写构图数据很适合以足够 大的速率从DPU 102传输大量数据到EXU 104。
EXU 104包括源108，其配置为生成至少一个激励光束110，如光子束、 电子束或离子束。光束110可以通过一个或多个透镜(未示出)，并可以 聚焦于光束孔部分112。光束孔部分112配置为具有多个孔或开口将光束 110分为多个光束114。光束114的数目可以根据DW系统100的设计需求 而变化，以下将会讨论。多个光束114可以传播到光束控制器116，其配 置为允许一个或多个光束通过到成像头120,或阻挡/阻止一个或多个光束 114通过到达成像头。成像头120包括用于聚焦允许通过的光束的电子光 学系统。光束控制器116可以包括多个偏转板，其^^有关于由DPU 102所 发送的写指令的电控制信号所控制。当偏转板没有被激励时，相应的光束 允许通过到达成像头120。当偏转板被激励时，生成能够偏转相应的光束 的电场，这样光束被阻止通过到达成像头120。
EXU 104还可以包括控制器122,其通过光纤106从DPU 102接收写 指令。写指令使用光辐射作为信息载体发送。因此，控制器122包括多个 光电转换器，如光电二极管，其将光信号(如写指令)转换为电控制信号， 用于控制光束控制器U6的偏转板123，如上所述。DW系统IOO还包括载 物台124，其配置为在不同方向上移动126。载物台124可以通过真空系统 或其他适合的保护机制支撑和保护晶片130。晶片130可以包括半导体衬 底，掩模版，玻璃衬底，和平板衬底。晶片130包括记录介质132，如形 成在其上的光致抗蚀剂。在操作过程中，晶片130相对于成像头120被移 动或扫描并与控制器122协作。到达成像头120的光束114通过电子光学 系统聚焦到记录介质132上，这样需要的构图被直写到记录介质内(不必 使用光掩模或光刻版)。在整个晶片130被扫描之后，记录介质132显影
8以形成晶片130之上的构图，其他工艺，如刻蚀和摻杂，也可以使用构图 记录介质进行。可以理解的是，DW系统100可以包括其他元件，如对准 系统和瞄准仪，但是本发明的实施例中为了更好的理解而进行了简化。
参考图2，如2007年9月由MAPPER光刻公开示出的大规模并行电子 束写入所述，示出了晶片200被DW系统扫描的俯视图，DW系统具有多 个光束201,配置为写区域尺寸202。该DW系统除了以下所述特征之外类 似于图1的DW系统100。区域尺寸202基本与用于不同的技术如130nm 工艺、90nm工艺、65nm及以上工艺的投影成像系统或光刻系统(如分步 重复工具和分步扫描工具)中透镜从光掩模或光刻版能够将图像完全(充 分分辨)投影到晶片上的最大曝光面积相同。在当前的例子中，最大曝光 面积可以包括26mmx40mm的区域尺寸。区域尺寸202可以包括至少一个 管芯在整个晶片200上重复。优选的在管芯上装配尽可能多的芯片(如独 立功能电路)以使得曝光整个晶片所需要的步骤最小化，从而最大化晶片 生产量。同样的，区域尺寸202可以代表投影成像系统的有限区域尺寸， 以当曝光临界层时曝光较少的DW系统必需匹配的临界层。
多个光束201可以包括间隔200um的13k光束，可以限制在 26mmxl0mm的曝光区域204内。因此，在晶片200在一个方向4皮扫描时， 曝光区域204可以充分直写26mmx40mm的区域尺寸202。如上所述，晶 片200可以由类似于图1的载物台124的载物台(未示出)所保护。该载 物台配置为沿x方向210和y方向220移动，这样整个晶片200可以被多 个光束201扫描和直写。例如，晶片200 (通过载物台)在沿y方向220 的方向230上移动，写指令控制多个光束201以在区域尺寸202写需要的 构图。在曝光区域204移动到下一个区域尺寸并这样向前时，写指令重复。 当曝光区域204到达晶片200的边缘时，载物台继续移动这样曝光区域204 超出晶片边缘足够的距离以促成方向232上的变化。然后晶片200在曝光 期间以沿y方向的相反方向234移动直到曝光区域又一次到达晶片边缘。 然而，因为需要的构图与方向230相比在反方向234上写，所以写指令被 翻转。晶片200继续移动这样曝光区域204超出晶片边缘又一次促成方向 236上的变化。DW系统重复这个过程为晶片200上的每个区域尺寸202写需要的构图。
上述图2中所述的扫描配置具有缺点。
一个缺点在于，在曝光整个晶
片200期间，载物台在x方向210和y方向220上加速或减速很多次。也 就是，每次载物台转变方向都会加速或减速。例如，载物台可能转向10次， 可以加速/减速11次以完全曝光300mm的晶片。因此，该扫描配置耗时， 从而导致了低的晶片产出量。另一个缺点在于，当载物台改变方向时曝光/ 构图数据必须翻转。也就是，当晶片在一个方向被扫描时与晶片在相反方 向被扫描时，曝光数据是不同的。因此，DPU 102中需要更多的数据处理 能力。又一个缺点在于，当管芯尺寸小于区域尺寸202 (如，20mm代替 26mm)时，部分光束可能不得不关掉，这样可能进一步减小晶片产出量。 参考图3，作为本发明的开始，示出了晶片300在DW系统中被扫描 的俯视图，该DW系统具有多个光束301，其配置为覆盖晶片300的整个 宽度。该DW系统除了以下所述特征之外类似于图1的DW系统100。多 个光束301可以包括间隔200um的150k光束，可以限制为覆盖 300mmx 10mm的曝光区域302。因此，曝光区域302可以在晶片被扫描时 充分直写晶片300上任何尺寸的区域尺寸304。在当前的例子中，区域尺 寸304可以为26mmx40mm (与图2相同)。晶片300 (通过图1的载物台 124)在一个方向310上被扫描以曝光整个晶片。
上被扫描时用于在每个区域尺寸304写需要的构图。每个区域尺寸304的 写指令是相同的，这样区域间数据从一组写指令并行发送到所有的区域。 同样的，携带写指令的光纤可以在区域间共享，这将会在下面进行讨论。 另外，所有的光束301不管管芯的尺寸都可以使用，也会在下面进行讨论。 在当前的实施例中，与图2的配置相比，晶片产出量得到了极大的改进。 晶片300在方向310被扫描以曝光整个晶片，对于载物台没有转向的时间， 有一次加速/减速的时间。同样的，写指令不需要翻转，这样减少了 DPU 需要的数据处理能力。另外，当一个管芯上的光束被使用时，每个光束的 数据传输率增加了 ，从而增加了光束的数目减轻了数据率需求。
参考图4，示出了晶片400在DW系统中被扫描的俯视图，该DW系统具有多个光束401，其配置为覆盖晶片400的一半宽度。该DW系统除 了以下所述特征之外与图1的DW系统100类似。多个光束401可以包括 间隔200um的75k光束，可以限制为150mmxl0mm的曝光区域402。因此， 曝光区域402可以充分直写到具有最大到150mm宽度的区域尺寸304。该 宽度为在扫描方向的相反方向。在当前的例子中，区域尺寸404可以为 26mmx40mm (与图2相同)。晶片400 (通过图1的载物台124)在x方 向410和y反向42(H皮移动以曝光整个晶片。
多个光束401可以排列为^f吏得光束440的阵列可以在晶片300沿y方 向420被扫描时用于将需要的构图写到区域尺寸404。每个区域尺寸404 的写指令是相同的，这样区域间数据从一组写指令并行发送到所有的区域。 同样的，携带写指令的光纤可以在区域间共享，这将在下面进行讨论。当 晶片400沿y方向420的相反方向(如，上和下)移动时写指令可被翻转。 另外，所有的光束401不管管芯的尺寸都可以使用，这将在下面进行讨论。 在当前实施例中，比较图2的配置，晶片产出量有极大的改进。对于载物 台具有较少的列扫描，较少的转向次数，以及较少的载物台的加速/减速。
尽管多个光束401配置为覆盖大约晶片的一半宽度，但是可以理解的 是，多个光束401可以随意覆盖至少两个图2中的区域尺寸202。也就是， 两倍于在光刻系统或其他投影成像系统中透镜能够从光掩模或光刻版将图 像完全投影到晶片的最大曝光面积。因此，图3和4的DW系统可以有效 实现管芯尺寸的适应性(例如，等于或小于区域尺寸)，方向和扫描速度 的减少，从而增加了晶片的产出量。
参考图5，示出了晶片500被扫描以写全部区域尺寸502的俯视图。 为了清楚，图3和图5中相似的特征标注为相同的数字。如图3中所述， 多个光束301可以包括间隔200um的150k光束，可以限制为覆盖 300mmxl0mm的曝光区域302。因此，晶片500 (通过图1的载物台124) 沿一个方向310被扫描以写基本覆盖整个晶片的全部区域尺寸502。在当 前的实施例中，全部区域尺寸502可以用于不同的应用如用于天文望远镜 的图像传感器，可以不需要拼接多个小尺寸的图像传感器而使用。可以理 解的是，光束的数目和光束的间距可以根据DW系统的设计需求和用于特殊应用的构图特征的尺寸而变化。例如，多个光束可以包括75k光束，可 以限制为覆盖300mmxl0mm的曝光区域。
参考图6,示出了晶片600被扫描以写单个区域尺寸602的俯视图。 为了清楚，图3和图6中相似的特征被标注为相同的数字。如以上图3中 所述，多个光束301可以包括间隔200um的150k光束，可以限制为覆盖 300mmxlOmm的曝光区域302。因此，晶片600 (通过图1的载物台124) 在一个方向310被扫描以写整个晶片上的单个区域尺寸602。在当前的实 施例中，单个区域尺寸602可以用于，例如，非拼接大型图像传感器应用。 可以理解的是，光束的数目和光束的间距可以根据DW系统的设计需求和 用于特殊应用的构图特征的尺寸而变化。例如，多个光束可以包括75k光 束，可以限制为覆盖300mmxlOmm的曝光区域。
参考图7，示出了晶片700被扫描以写不同配置的多个区域尺寸的俯 视图。为了清楚，图3和7中相似的特征标注为相同的数字。多个光束701 可以包括75k光束，可以限制为覆盖300mmxlOmm的曝光区域。因此，晶 片700 (通过图1的载物台124)在一个方向310被扫描以写晶片上的多个 区域尺寸702、 704、 706。在当前的实施例中，区域尺寸702、 704、 706 可以包括不同的管芯尺寸用于数码相机应用中不同的图像传感器设计。例 如，区域尺寸702可以包括60mmx60mm的用于图像传感器设计的管芯尺 寸。区域尺寸704也可以包括用于另一个图像传感器设计的100mmxl50mm 的管芯尺寸。另外，区域尺寸706可以包括用于又一个图像传感器设计的 90mmx60mm的管芯尺寸。可以理解的是，光束的数目和光束的间距可以 根据DW系统的设计需求和用于特殊应用的构图特征的尺寸而变化。
参考图8，示出了晶片800被扫描以写多个不同配置的区域尺寸的俯 视图。为了清楚，图3和图8中相似的特征标注为相同的数字。多个光束 801可以包括75k光束，并可以限制为覆盖300mmxlOmm的曝光区域802。 因此，晶片800 (通过图1的载物台124)在一个方向310被扫描以写晶片 上的多个区域尺寸810-815。在当前的实施例中，区域尺寸810-815可以具 有满足不同用户的设计需求的不同的管芯尺寸。另外，不同配置的多个区 域尺寸702、 704、 706根据不同消费产品的市场需求提供了适应性。可以理解的是，光束的数目和光束的间距可以根据DW系统的设计需求和用于
特殊应用的构图特征的尺寸而变化。
可以理解的是，在图l-8所描述的实施例中，由于管芯尺寸不允许超 出当前投影成像系统的区域尺寸，所以用于直写到晶片上的构图数据保持 相同。图3-8所示的实施例使用大量的光束。图1中的光束孔部分116和 成像电子光学为基于MEMS (微电子机械系统)，从而可以通过使用更大 的衬底来增加光束的数目以制造这些结构。然而，扩展数据通路以支持光 束的大量增加非常昂贵。因此，DW系统使用多路(但是同一)写指令并 行发送到待写的所有管芯位置。如前所述，多条光纤可以用于将写指令从 DPU携带到EXU。然而，如果每条光纤分配给一个光束，那么将要管理和 布线巨大数量的光纤电缆(如150k和75k)，实现EXU的这样的配置是 不切实际和昂贵的。由于区域间写指令(如光束阻止指令)对于所有的区 域是相同的，所以写指令可以单独携带以代替多路携带。写指令从一组写 指令并行发送到所有的区域。
参考图9，示出了图l-8的直写(DW)系统中可以实现的用于将写指 令从数据处理单元(DPU)传输到曝光单元(EXU)的光电连接配置900 的示意图。如前所述，DPU处理构图数据，生成构图写指令组，并将该写 指令组发送到EXU。写指令优选为使用光辐射作为信息载体在一个或多条 光纤上发送。在当前的例子中，配置900包括五(5 )条光纤901-905( Fl-F5 ) 用于控制二十(20)个光束B1-B20。光纤901-卯5将区域内写指令携带到 相应的光电转换器911-915 (LtEl-LtE5)。光电转换器911-915可以是光 电二极管、图像传感器、或将光信号转换为电信号的其他合适的器件。电 信号可以被发送到开关电路920的输入Ll-L5。光电转换器911-915和开关 电路920可以是图1的控制器122的部分。
开关电路920可以被开关指令信号922所控制，输入Ll-L5通过输出 E1-E20控制分发到光束输入B1-B20的信息。开关电路920的输出E1-E20 连接到光束输入Bl-B20，其根据写指令切换"开，，(不阻止)和"关"(阻止) 相应的光束。因此，Ll处提供的电信号分发到输出El、 E6、 E11和E16, 其分别连接到光束B1、 B6、 B11和B16。 L2处提供的电信号分发到输出
13E2、 E7、 E12和E17，其分别连接到光束B2、 B7、 B12和B17。 L3处提供 的电信号分发到输出E3、 E8、 E13和E18,其分别连接到光束B3、 B8、 B13和B18。 L4处提供的电信号分发到输出E4、 E9、 E14和E19，其分别 连接到光束B4、 B9、 B14和B19。 L5处提供的电信号分发到输出E5、 EIO、 E15和E20，其分别连接到光束B5、 BIO、 B15和B20。
参考图IO，示出了图3-8的DW系统中可能实现的用于将写指令从DPU 传输到EXU的光电连接配置IOOO的示意图。配置IOOO除了以下所述特征 之外类似于图9的配置900。为了清楚，图9和图10中相似的特征标注为 相同的数字。在当前的例子中，5条光纤901-卯5 (Fl-F5)用于覆盖晶片 被扫描时DW系统能够写的最大曝光面积。在一种情况下，即四(4)条光 纤901-904用于写小于最大曝光面积的构图。换言之，管芯需要四(4)条 光纤901-904代替五(5)条光纤901-905的较小的域尺寸。因此，四(4) 条光纤901-904( Fl-F4 )可以用于控制二十(20 )个光束B1-B20。光纤901-904 将区域内写指令携带到相应的光电转换器911-914 (LtEl-LtE4)。光电转 换器911-914可以是光电二极管或其他能够将光信号转换为电信号的适合 的器件。电信号可以被发送到开关电路920的输入L1-L4。
开关电路920可以被开关指令信号922所控制，输入Ll-L4控制将要 通过输出E1-E20分发到光束输入B1-B20的信息。开关电路920的输出 E1-E20连接到光束输入B1-B20,其根据写指令切换"开"(不阻止)和"关" (阻止)相应的光束。因此，Ll处提供的电信号被分发到输出El、 E5、 E9、 E13和E17，其分别连接到光束B1、 B5、 B9、 B13和B17。 L2处的电 信号被分发到输出E2、 E6、 EIO、 E14和E18，其分别连接到光束B2、 B6、 BIO、 B14和B18。 L3处的电信号被分发到输出E3、 E7、 Ell、 E15和E19， 其分别连接到光束B3、 B7、 Bll、 B15和B19。 L4处的电信号被分发到输 出E4、 E8、 E12、 E16和E20,其分别连接到光束B4、 B8、 B12、 B16和 B20。
参考图ll，示出了图3-8的DW系统中可以实现的用于将写指令从DPU 传输到EXU的配置IIOO的示意图。配置IIOO除了以下所述特征之外类似 于图9的配置900。为了清楚，图9和图11中相似的特征标注为相同的数字。图11示出了光束的数目不是光纤数目的整数倍的情况(如3条光纤控
制20个光束)。在当前的例子中，5条光纤901-905 (Fl-F5)用于覆盖 DW系统能够写到的最大曝光面积。在一种情况下，即三(3)条光纤901-903 用于写小于最大曝光面积的构图。换言之，管芯需要三(3 )条光纤901-903 代替五(5 )条光纤901 -905的较小的区域尺寸。因此，三(3 )条光纤901 -903 (Fl-F3)可以用于控制二十(20)个光束B1-B20。光纤901-903将区域内 写指令携带到相应的光电转换器911-913(LtEl-LtE3)。光电转换器911-913 可以是光电二极管或将光信号转换为电信号的其他适合的器件。电信号可 以被发送到开关电路920的输入Ll-L3。
开关电路920可以由开关指令信号922所控制，输入Ll-L3控制将要 通过输出E1-E20分发到输入B1-B20的信息。开关电路920的输出E1-E20 连接到光束输入B1-B20,其根据写指令切换"开"(不阻止)和"关"(阻止) 相应的光束。因此，Ll处提供的电信号被分发到输出El、 E4、 E7、 EIO、 E13、 E16和E19，其分别连接到光束B1、 B4、 B7、 BIO、 B13、 B16和B19。 相似地，L2处提供的电信号被分发到输出E2、 E5、 E8、 Ell、 E14、 E17 和E20,其分别连接到光束B2， B5， B8， Bll， B14， B17和B20。然而， L3处提供的电信号被分发到输出E3、 E6、 E9、 E12、 E15和E18,其分别 连接到光束B3、 B6、 B9、 B12、 B15和B18。 B19和B20的曝光不能形成 一个完整的管芯。这些曝光能够达到两个目的。部分管芯中的芯片(独立 功能电路)仍然能够运作。否则，构图对于保持更好的构图光刻、刻蚀、 CMP以及构图之后可能发生的其他半导体工艺的构图密度一致是有益的。
参考图12，示出了图3-8的DW系统中可以实现的用于将写指令从DPU 传输到EXU的配置1200的示意图。配置1200除了以下所述特征之外与图 9的配置900相似。为了清楚，图9和图12中相似的特征标注为相同的数 字。在图12中，光纤的数目进一步减少(与图9的配置900相比较)，通 过使用编码传输以将很多区域内光束的写指令组合到一条光纤中。在当前 的例子中，配置1200包括3条光纤1201-1203 (Fl-F3)使用光辐射作为信 息载体将编码的写指令从DPU携带到EXU。编码的写指令可以被具有光 电信号转换器的解码器1211-1213 (DLtEl-DLtE3)解码。解码的写指令被发送到切换电路开关电路1220，其控制多个光束。解 码器1211将解码的指令输出到输入D1和D2，解码器1212将解码的指令 输出的到输入D3和D4，解码器1213将解码的指令输出到输入D5和D6。 切换电路开关电路1220可以由切换指令信号开关指令信号1222所控制， 输入D1-D6控制将要通过输出E1-E20分发到光束输入B1-B20的信息。切 换电路开关电路1220的输出E1-E20连接到光束输入B1-B20，其根据写指 令切换"开"(不阻止)和"关"(阻止)相应的光束。因此，Dl出处提供的 电信号分发到输出E1、 E7、 E13和E19,其分别连接到光束B1、 B7、 B13 和B19。 D2处提供的电信号分发到E2、 E8、 E14和E20，其分别连接到光 束B2、 B8、 B14和B20。然而，D3处提供的电信号分发到输出E3、 E9和 E15，其分别连接到光束B3、 B9和B15。 D4处提供的电信号分发到输出 E4、 E10和E16,其分别连接到光束B4、 B10和B16。 D5处提供的电信号 分发到输出E5、 E11和E17,其分别连接到光束B5、 B11和B17。 D6处 提供的电信号分发到输出E6、 E12和E18。
可以理解的是，图9-12中描述的光纤和光束的数目可以根据DW系统 的设计而变化，但是为了便于更好的理解，本发明的实施例进行了简化。 例如，在图3中，多个光束可以包括150k光束，其覆盖300mmxlOmm的 曝光区域。在区域尺寸为26mmx40mm的情况下，多个光束可以配置为同 时写11个26mmx40mm的区域尺寸。另外，每个区域尺寸的光束将^C同样 的写指令所控制，这样多路(但是同一)写指令将并行发送到所有的11个 区域尺寸。因此，可以实现图9-12分别的配置900， 1000， 1100, 1200以 减少图3中使用150k光束的光纤电缆的数目。
尽管以上仅仅详细描述了本发明的几个示范性的实施例，但是本领域 技术人员将很容易理解示范性的实施例在不脱离本发明的新型教导和有益 效果的情况下可以进行很多改进。可以理解的是，上述的步骤的各种不同 的组合可以按不同的顺序或并行使用，没有特定的步骤是关键性的或必需 的。同样，以上的一些实施例所示出和描述的特征可以与以上另外一些实 施例所示出和描述的特征相结合。因此，所有这些改进包括在本发明的保 护范围之内。区域尺寸可以是透镜能够将构图从光掩模充分成像到晶片上的最大面 积。区域尺寸通常用于投影成像系统。对于多光束工具，光束能够通过单 个或多个透镜成像。单个透镜类似于投影成像系统。多个透镜装置中的每 个透镜具有大大小于整个透镜装置的区域尺寸。本发明的实施例实现了将 透镜装置的区域尺寸延伸到投影成像区域尺寸之外。因此，这里使用的区 域尺寸，除非另外说明，表示投影成像系统的限制的区域尺寸以曝光当曝 光临界层时多光束系统必需匹配的较少临界层。管芯是在整个晶片的面积 上重复的芯片的组合体。优选为在 一个管芯中组装尽可能多的芯片以使覆 盖整个晶片的曝光所需的步骤最少，从而使晶片产出量最大化。芯片是独 立功能电路。
权利要求
1、一种直写(DW)曝光系统，包括载物台，用于支撑衬底，并配置为在曝光期间沿轴扫描所述衬底；数据处理模块，用于处理构图数据并生成所述构图数据相关的指令；以及曝光模块，包括多个光束，其聚焦于衬底使得所述光束覆盖的宽度大于所述曝光系统的区域尺寸的宽度，所述宽度的方向不同于所述轴；以及光束控制器，其在所述衬底沿所述轴被扫描时根据所述指令控制所述多个光束。
2、 根据权利要求1所述的系统，其中所述区域尺寸包括在投影成像系 统中透镜能够将图像从光掩模完全投影到晶片上的最大曝光面积。
3、 根据权利要求1所述的系统，其中所述光束可以基本上覆盖所述衬 底的宽度或大约所述村底的一半宽度。
4、 根据权利要求1所述的系统，其中所述多个光束中的每个选自包括 电子束、离子束和光子束的集合中的一个类型。
5、 根据权利要求1所述的系统，其中所述衬底包括形成在其上的记录 介质。
6、 根据权利要求1所述的系统，还包括多条光纤，用于将由所述数据处理单元生成的指令传输到曝光单元， 所述指令通过光信号传输；转换器，用于将所述光信号转换为相应的电信号；以及开关电路，用于接收所述电信号并将所述电信号分发到所述光束控制器。
7、 根据权利要求6所述的系统，还包括编码器，用于将所述指令编码以通过所述多条光纤传输；以及 解码器，用于解码所述指令以输入到所述开关电路中。
8、 一种用于直写衬底的方法，所述方法包括提供衬底，所述衬底具有形成在其上的记录介质；生成相关于形成在所述衬底之上的构图的指令；沿轴扫描所述衬底；提供多个光束，其覆盖的宽度大于曝光系统的区域尺寸的宽度，所述 宽度的方向不同于所述轴；以及在所述衬底沿所述轴被扫描时根据所述指令控制所述多个光束，以使 所述记录介质被所述多个光束曝光。
9、 根据权利要求8所述的方法，其中所述多个光束基本覆盖所述衬底 的宽度，其中所述扫描沿轴的一个方向进行以曝光所述整个衬底。
10、 根据权利要求8所述的方法，其中所述多个光束覆盖大约所述衬 底宽度的一半。
11、 根据权利要求8所述的方法，其中所述区域尺寸包括在投影成像 系统中透镜能够将图像从光掩模完全投影到所述晶片的最大曝光面积。
12、 根据权利要求8所述的方法， 其中所述指令包括一组区域间光束阻止指令； 包括并行分发所述区域间光束阻止指令组到至少两个区域；其中所述控制多个光束包括根据所述指令组控制所述多个光束的第一 部分以对所述至少两个区域中的一个写构图，以及根据所述相同的指令组 控制所述多个光束的第二部分以对所述至少两个区域中的另外一个写构 图。
13、 根据权利要求8所述的方法， 其中所述指令包括区域内光束阻止指令； 包括编码所述区域内光束阻止指令用于多条光纤的共享；以及 包括解码将要分发到所述多个光束以覆盖至少两个区域中的每一个的所述编码的指令，所述至少两个区域在曝光期间同时被写入构图。
14、 一种直写扫描曝光设备，所述设备包括载物台，用于保护衬底，并能够扫描所述衬底，所述衬底具有形成在 其上的记录介质；数据处理部分，用于生成相关于形成在所述衬底之上的构图的光束阻止指令；多光束部分，其聚焦在所述记录介质上；光束阻止部分，用于在所述衬底被扫描时根据所述光束阻止指令控制 所述多光束部分；以及多个载体，用于将所述光束阻止指令从数据处理部分携带到所述光束 阻止部分；其中所述光束阻止指令被并行发送以使至少两个区域被多光束部分同 时写在所述记录介质上以在所述至少两个区域上形成构图。
15、根据权利要求14所述的设备，还包括 编码器，用于编码所述光束阻止指令用于被载体传输；以及 解码器，用于解码所述载体上的所述编码的光束阻止指令， 其中所述编码的指令包括区域内光束阻止指令。
全文摘要
本发明提供了一种直写曝光系统，包括载物台，用于支撑衬底并配置为在曝光期间沿轴扫描衬底，数据处理模块，用于处理构图数据并生成相关于构图数据的指令，以及曝光模块，包括聚焦在衬底上的多个光束，以使光束覆盖的宽度大于区域尺寸的宽度，以及光束控制器，其在衬底沿轴扫描时根据指令控制多个光束。所述宽度的方向与轴不同。
文档编号G03F7/20GK101566802SQ20091013607
公开日2009年10月28日 申请日期2009年4月27日 优先权日2008年4月25日
发明者林世杰, 林本坚, 陈政宏, 高蔡胜 申请人:台湾积体电路制造股份有限公司