CN104054024B - 光刻设备和装置制造方法 - Google Patents

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Abstract

光刻或曝光设备(1)具有投影系统(12、14、18)和控制器(500)。投影系统包括固定部件(12)和运动部件(14、18)。投影系统被构造成投影多个辐射光束到目标上的多个位置上。该位置根据图案选择。控制器被构造成控制设备以第一模式或第二模式操作。在第一模式，投影系统输送第一量的能量到所选位置。在第二模式，投影系统输送第二量的能量到所选位置。第二量的能量大于第一量的能量。

Description

光刻设备和装置制造方法
相关申请的交叉参考
本申请要求2012年1月17日提交的美国临时申请61/587,357的权利，该申请通过引用整体合并于此。
技术领域
本发明涉及光刻或曝光设备和制造装置的方法。
背景技术
光刻或曝光设备是在衬底或部件衬底上施加希望图案的机器。该设备例如可以用于集成电路(IC)、平板显示器和具有细微特征的其他装置或结构的制造。在传统的光刻或曝光设备中，可以称为掩模或刻线的图案形成装置可用来形成对应于IC的单个层、平板显示器或其他装置的电路图案。这种图案可转移到衬底(例如硅晶片或玻璃板)(部分)上，例如经由成像到设置在衬底上的辐射敏感材料(抗蚀剂)层上。在类似方面，曝光设备是在衬底(或其一部分)上或中形成希望图案中使用辐射光束的机器。
除了电路图案之外，图案形成装置可用来生成其他图案，例如彩色滤光图案或点阵。代替传统掩模，图案形成装置可包括图案形成阵列，其包括生成电路或其他可应用图案的单独可控制元件的阵列。与传统基于掩模的系统相比，这种“无掩模”系统的优点在于图案可更快速和更低成本地设置和/或更改。
因此，无掩模系统包括可编程的图案形成装置(例如空间光调制器、对比度装置等)。可编程的图案形成装置被编程(例如电子或光学地)以便使用单独可控制元件的阵列形成希望图案的光束。可编程图案形成装置的类型包括微型反射镜阵列、液晶显示器(LCD)阵列、光栅光阀阵列、自发射对比度装置阵列等。可编程的图案形成装置还可由电子光学偏转器形成，其被构造成例如运动投影到衬底上的辐射点，或间断地引导辐射光束远离衬底，例如到辐射光束吸收器。在任何这样的布置中，辐射光束可以是连续的。
发明内容
无掩模光刻设备可设置例如光栅以便在衬底的目标部分上形成图案。光栅可以设置被构造成发射光束的自发射对比度装置和被构造成将光束的至少一部分投影到目标部分上的投影系统。该设备可设置致动器以相对于衬底运动光栅或其一部分。由此，在光束和衬底之间可以具有相对运动。通过在运动过程中转换“接通”或“断开”自发射对比度装置，可以在衬底上形成图案。
根据本发明的一种实施方式，提供一种光刻设备，光刻设备包括：投影系统，其包括固定部件和运动部件，其被构造成将多个辐射光束投影到目标上的根据图案选择的位置上；以及控制器，其被构造成控制光刻设备以第一模式或第二模式操作，其中，在第一模式中，投影系统将第一量的能量输送到所选位置，并且在第二模式中，投影系统将大于第一量的能量的第二量的能量输送到所选位置。
根据本发明的一种实施方式，提供一种装置制造方法，其包括使用包括固定部件和运动部件的投影系统以便将多个辐射光束投影到目标上的根据图案选择的位置上；并且控制光刻设备以第一模式或第二模式操作，其中在第一模式中，投影系统将第一量的能量输送到所选位置，并且在第二模式中，投影系统将大于第一量的能量的第二量的能量输送到所选位置。
附图说明
现在只通过例子参考示意附图，描述本发明的实施方式，附图中相应的附图标记指示相应部件，并且在附图中：
图1描绘根据本发明的实施方式的光刻设备的一部分；
图2描绘根据本发明的实施方式的图1的光刻设备的一部分的顶视图；
图3描绘根据本发明的实施方式的光刻设备的一部分的高度示意的透视图；
图4描绘根据本发明的实施方式通过图3的光刻设备在衬底上投影的示意顶视图。
图5描绘根据本发明的实施方式的一部分的横截面图；
图6描绘根据本发明的实施方式通过光刻设备在衬底的一部分上投影的示意顶视图；
图7描绘根据本发明的实施方式通过光刻设备在衬底的一部分上投影的示意顶视图；以及
图8描绘根据本发明的实施方式通过光刻设备在衬底的一部分上投影的示意顶视图。
具体实施方式
本发明的实施方式涉及一种设备，其可包括例如具有自发射对比度装置的一个或多个阵列的可编程的图案形成装置。有关这种设备的进一步信息可在PCT专利申请公开no.WO2010/032224A2、美国专利申请公开no.US2011-0188016、美国专利申请no.US61/473636和美国专利申请no.61/524190中找到，这些申请通过引用整体合并在此。但是，本发明的实施方式可与包括例如以上描述的那些的任何形式的可编程的图案形成装置一起使用。
图1示意描绘光刻或曝光设备的一部分的示意横截面侧视图。在此实施方式中，该设备具有在X-Y平面内大致固定的单独可控制的元件，如下面进一步描述，虽然不必须如此。设备1包括保持衬底的衬底台2，以及以多达六个自由度运动衬底台2的定位装置3。衬底可以是涂覆抗蚀剂衬底。在一种实施方式中，衬底是晶片。在一种实施方式中，衬底是多边形(例如矩形)衬底。在一种实施方式中，衬底是玻璃板。在一种实施方式中，衬底是塑料衬底。在一种实施方式中，衬底是箔片。在一种实施方式中，该设备适用于辊-辊制造。
设备1还包括多个单独控制的自发射对比度装置4，其被构造成发射多个光束。在一种实施方式中，自发射对比度装置4是辐射发射二极管，例如发光二极管(LED)、有机LED(OLED)、聚合物LED(PLED)或激光二极管(例如固态激光二极管)。在一种实施方式中，每个单独控制元件4是蓝-紫激光二极管(例如Sanyo型号no.DL-3146-151)。这种二极管可通过例如Sanyo、Nichia、Osram和Nitride的公司提供。在一种实施方式中，二极管发射UV辐射，例如具有大约365nm或大约405nm的波长。在一种实施方式中，二极管可提供选自0.5-200mW的范围的输出功率。在一种实施方式中，激光二极管(裸模)的尺寸选自100-800微米的范围。在一种实施方式中，激光二极管具有选自0.5–5微米2的范围的发射区域。在一种实施方式中，激光二极管具有选自5-44度的范围的发散角度。在一种实施方式中，二极管具有提供大于或等于大约6.4x108W/(m2.sr)的总亮度的构型(例如发射区域、发散角度、输出功率等)。
自发射对比度装置4布置在框架5上，并可以沿着Y方向和/或X方向延伸。虽然示出一个框架5，设备可具有图2所示的多个框架5。另外布置在框架5上的是透镜12。框架5以及自发射对比度装置4和透镜12可以在X-Y平面中大致静止。框架5、自发射对比度装置4和透镜12可以通过致动器7在Z方向上运动。替代或另外地，透镜12可以通过致动器相对于此特殊透镜在Z方向上运动。任选地，每个透镜12可设置致动器。
自发射对比度装置4可被构造成发射光束，并且投影系统12、14和18可被构造成在衬底的目标部分上投影光束。自发射对比度装置4和投影系统形成光栅。设备1可包括致动器(例如马达)11以使光栅或其一部分相对于衬底运动。具有布置其上的场透镜14和成像透镜18的框架8可通过致动器转动。场透镜14和成像透镜18的组合形成可动光学器件9。在使用中，框架8围绕其自身轴线10转动，例如在图2的箭头所示的方向上。框架8使用致动器(例如马达)11围绕轴线10转动。另外，框架8可以通过马达7在Z方向上运动，使得可动光学器件9可以相对于衬底台2位移。
其中具有开口的开口结构13可在透镜12和自发射对比度装置4之间定位在透镜12上方。开口结构13可限制透镜12、相关的自发射对比度装置4和/或相邻透镜12/自发射对比度装置4的衍射作用。
所示设备可通过转动框架8并同时在光栅下方运动衬底台2上的衬底来使用。自发射对比度装置4可在透镜彼此大致对准时发射光束经过透镜12、14和18。通过运动透镜14和18，光束在衬底上的图像在衬底一部分上面扫描。通过在光栅下方同时运动衬底台2上的衬底，衬底的受到自发射对比度装置4的图像的部分也运动。通过在控制器的控制下高速地转换自发射对比度装置4“接通”和“断开”(例如在断开时没有输出或具有低于阈值的输出，而在“接通”时具有阈值以上的输出)，控制光栅或其一部分的转动，控制自发射对比度装置4的强度，并控制衬底的速度，可以在衬底的抗蚀剂层上成像希望的图案。
图1所示的控制器500控制光刻或曝光设备的总体操作，特别是执行下面进一步描述的过程。控制器500可体现为适当编程的通用目的计算机，其包括中央处理单元和易失性和非易失性存储装置。控制器可进一步任选地包括例如键盘和屏幕的一个或多个输入和输出装置、一个或多个网络连接和与设备的多种部件的一个或多个界面。控制计算机和光刻或曝光设备之间的一对一关系是不必要的。在一种实施方式中，一个计算机可控制多个光刻或曝光设备。在一种实施方式中，多个联网的计算机可用来控制一个光刻或曝光设备。控制器500可被构造成控制光刻或曝光设备形成其一部分的光刻单元或集组中的一个或多个相关的工艺装置和衬底处理装置。控制器500可被构造成从属于光刻单元或集组的管理控制系统和/或圆晶厂的总体控制系统。
图2描绘图1的设备的示意顶视图，其具有自发射对比度装置4。类似于图1所示的设备1，设备1包括保持衬底17的衬底台2、以多达六个自由度运动衬底台2的定位装置3、确定自发射对比度装置4和衬底17之间对准并确定衬底17是否相对于自发射对比度装置4的投影处于水平的对准/水平传感器19。如所示，衬底17具有矩形形状，但是，同样或替代地可以处理圆形衬底。
自发射对比度装置4布置在框架15上。自发射对比度装置4可以是辐射发射二极管，例如激光二极管，例如蓝-紫激光二极管。如图2所示，自发射对比度装置4可以布置成在X-Y平面内延伸的阵列21。
阵列21可以是细长线。在一种实施方式中，阵列21可以是自发射对比度装置4的单维阵列。在一种实施方式中，阵列21可以是自发射对比度装置4的两维阵列。
转动框架8可以设置成可以在箭头所示的方向上转动。转动框架可以设置透镜14、18(图1所示)，以便提供每个自发射对比度装置4的图像。该设备可设置致动器来使包括框架8和透镜14、18的光栅相对于衬底转动。
图3示出在其周边处设置透镜14、18的转动框架8的高度示意透视图。多个光束(在此例子中为10个光束)入射到透镜之一上并投影在通过衬底台2保持的衬底17的目标部分上。在一种实施方式中，多个光束布置成直线。可转动框架通过致动器(未示出)围绕轴线10转动。由于可转动框架8的转动，光束将入射在连续透镜14、18(场透镜14和成像透镜18)上，并将入射到每个连续透镜上，由此反射以沿着衬底17的表面的一部分运行，如参考图4更详细地说明。在一种实施方式中，每个光束通过例如激光二极管(图3未示出)的相应源(即自发射对比度装置)生成。在图3所示的布置中，光束被反射并通过分段反射镜30汇聚在一起，以减小光束之间的距离，由此使得更大量的光束经过相同透镜投影并实现下面描述的分辨率要求。
随着可转动框架转动，光束入射在连续透镜上，并且在每次透镜通过光束辐射时，光束入射在透镜表面上的位置运动。由于光束根据光束入射在透镜上的位置而不同地投影在衬底上(例如通过不同的偏转)，光束(在到达衬底时)将在每次经过随后透镜时进行扫描运动。这种原理参考图4进一步说明。图4描绘可转动框架8的一部分的高度示意顶视图。第一组光束由B1标识，第二组光束由B2标识，并且第三组光束由B3标识。每组光束经过可转动框架8的相应透镜组14、18投影。随着可转动框架8转动，光束B1以扫描运动投影在衬底17上，由此扫描区域A14。类似地，光束B2扫描区域A24，并且光束B3扫描区域A34。在可转动框架8通过相应致动器转动的同时，衬底17和衬底台在方向D上运动，可以沿着图2所示的X轴线，由此大致垂直于区域A14、A24、A34中的光束扫描方向。由于通过第二致动器在方向D上的运动(例如衬底台通过相应衬底台马达的运动)，在通过可转动框架8的连续透镜投影时的光束的连续扫描被投影，以便大致彼此邻接，对于光束B1的连续扫描来说，造成大致邻接区域A11、A12、A13、A14(区域A11、A12、A13被之前扫描，并且A14如图4所示被正在扫描)，对于光束B2来说，造成区域A21、A22、A23和A24(区域A21、A22、A23被之前扫描，并且A24如图4所示被正在扫描)，并且对于光束B3来说，造成区域A31、A32、A33和A34(区域A31、A32、A33被之前扫描，并且A34如图4所示被正在扫描)。由此，衬底表面的区域A1、A2和A3可以在转动可转动框架8的同时被衬底在方向D上的运动覆盖。多个光束经过相同透镜的投影允许整个衬底在较短时间范围内处理(在可转动框架8的相同转动速度下)，因为对于透镜的每次经过，多个光束通过每个透镜扫描衬底，由此针对连续的扫描在方向D上允许增加的位移。不同地来看，对于给定处理时间，可转动框架的转动速度可在多个光束经由相同透镜投影在衬底上时减小，由此可以减小由于高转动速度造成的例如可转动框架变形、磨损、振动、涡流等作用。在一种实施方式中，多个光束相对于透镜14、18的转动切线以一角度布置，如图4所示。在一种实施方式中，多个光束布置成使得每个光束覆盖或邻接相邻光束的扫描路径。
多个光束同时通过相同透镜投影的方案的进一步作用可以在误差放宽中找到。由于透镜的误差(定位、光学投影等)，连续区域A11、A12、A13、A14(和/或区域A21、A22、A23和A24和/或区域A31、A32、A33和A34)的位置可以显示相对于彼此的某些程度的定位不准确性。因此，会需要连续区域A11、A12、A13、A14之间的某些程度的重叠。在一个光束重叠例如10％的情况下，处理速度可因此减小单个光束在一个时间经过相同透镜的情况下的10％的相同因数。在5个或更多个光束同时经过相同透镜投影的情形中，对于每5个或更多个投影线提供相同的10％的重叠(类似地参照以上的一个光束的例子)，因此使得总覆盖减小大约5或更多到2％或更少的因数，由此对于总处理速度具有显著较低的作用。类似地，投影至少10个光束可使总覆盖减小大约10的因数。因此，误差对于衬底的处理时间的作用可以通过多个光束同时通过相同透镜投影的特征来减小。另外或替代地，可以允许更多的重叠(因此较大的误差带)，因为如果多个光束同时通过相同透镜投影，对于处理的作用很低。
替代地或除了同时经过相同透镜投影多个光束之外，可以使用隔行技术，但是会需要透镜之间的相对更加严格的匹配。因此，同时经过相同一个透镜投影在衬底上的至少两个光束具有相互间距，并且该设备可布置成操作第二致动器，以使衬底相对于光栅运动，从而待投影光束随后以该间距投影。
为了在方向D上减小一组中的连续光束之间的距离(由此例如在方向D上实现较高的分辨率)，光束可以相对于方向D相对于彼此对角线布置。该间距可通过在光学路径上设置分段反射镜30来进一步减小，每个分段反射相应一个光束，该分段布置成相对于入射在反射镜上的光束之间的间距减小通过反射镜反射的光束之间的间距。这种作用也可通过多个光学纤维来实现，每个光束入射在相应一个纤维上，该纤维布置成沿着光学路径相对于光学纤维上游的光束之间的间距减小光学纤维下游的光束之间的间距。
另外，这种作用可使用具有多个输入的集成光学波导回路来实现，每个输入用于接收相应一个光束。集成光学波导回路布置成沿着光学路径相对于集成光学波导回路上游的光束之间的间距减小集成光学波导回路下游的光束之间的间距。
可以设置用于控制投影在衬底上的图像聚焦的系统。该布置设置成调节通过如上所述的布置中的部件或全部光栅投影的图像聚焦。
在一种实施方式中，投影系统将至少一个辐射光束投影在由待形成装置的衬底17上的材料层形成的衬底上，以便通过激光引起的材料转移造成材料(例如金属)滴的局部沉积。
参考图5，描述激光引起材料转移的物理机制。在一种实施方式中，辐射光束200经过大致透明材料202(例如玻璃)以材料202的等离子破坏以下的强度聚焦。表面热吸收出现在由覆盖材料202的施主材料层204(例如金属薄膜)形成的衬底上。热吸收造成施主材料204熔化。另外，加热造成在向前方向上引起的压力梯度，导致来自施主材料层204以及来自施主结构(例如板)208的施主材料滴206的向前加速。因此，施主材料滴206从施主材料层204释放，并朝着形成装置的衬底17运动(通过或不通过重力辅助)且运动到其上。通过在施主板208上的适当位置上指引光束200，施主材料图案可沉积在衬底17上。在一种实施方式中，光束在施主材料层204上聚焦。
在一种实施方式中，一个或多个短脉冲用来造成施主材料的转移。在一种实施方式中，脉冲可以是几皮秒或飞秒长，以获得熔融材料的准一维向前热量和质量转移。这种短脉冲在材料层204中有助于很少到没有横向热量流动，并因此在施主结构208上很少或没有热载荷。短脉冲使得材料快速熔化和向前加速(例如蒸发材料(例如金属)会失去其向前的方向性，导致飞溅沉积)。短脉冲使得材料加热刚好在加热温度以上，但是在蒸发温度以下。例如，对于铝，希望大约900-1000℃的温度。
在一种实施方式中，经过激光脉冲的使用，材料(例如金属)量以100-1000nm滴的形式从施主结构208转移到衬底17。在一种实施方式中，施主材料主要包括或包含金属。在一种实施方式中，金属是铝。在一种实施方式中，材料层204是薄膜形式。在一种实施方式中，薄膜附接到另一主体或层。如上所述，主体或层可以是玻璃。
光刻或曝光设备可以具体设计成与其中形成图案的特定类型的光致抗蚀剂一起使用，或与其中形成图案的特定类型的施主材料一起使用。在这种情况下，如果不同类型的光致抗蚀剂或施主材料与该设备一起使用，该设备会不能正确操作。例如，在图案形成在光致抗蚀剂层上时，输送到根据图案选择的光致抗蚀剂位置的能量的量会不足以充分改变光致抗蚀剂的一个或多个化学性能。类似地，如果使用施主材料层，那么输送到施主材料的能量的量会不充分地熔化施主材料以制造装置。
因此，希望提供一种多样性的光刻或曝光设备和装置制造方法。特别是，希望具有可以与不同类型的光致抗蚀剂或施主材料一起使用的设备和装置制造方法。更特别是，希望提供可以与不同类型的光致抗蚀剂或施主材料一起使用的设备和装置制造方法，其中涉及不同量的能量来形成图案。
图1示出本发明的实施方式。设备1包括投影系统50，其包括固定部件和运动部件。投影系统可包括透镜12、14和18，例如如图1所示。投影系统50被构造成在目标的位置上(例如在衬底17上)投影多个辐射光束。该位置基于图案选择。图案形成在衬底17上。在一种实施方式中，图案形成在光致抗蚀剂材料层内。在一种实施方式中，图案形成在施主材料层内，其随后在装置层内形成相应图案。
设备1包括控制器500。控制器500被构造成控制设备1以第一模式或第二模式操作。在第一模式中，投影系统50输送第一量的能量到目标上(例如衬底17上)的所选位置。在第二模式中，投影系统50输送第二量的能量到目标上(例如衬底17上)的所选位置。第二量的能量大于第一量的能量。
设备1是多样性的，其中它可以多种不同的剂量水平在衬底17上形成图案。这里，术语“剂量”用来指代输送到目标(例如衬底17)上的所选位置的能量总量。设备1因此支持一定范围的剂量水平。
在一种实施方式中，设备1可用来以第一模式在第一衬底上形成图案。相同的设备1可用来使用第二模式在具有不同剂量需求的不同衬底上形成图案。例如，第二衬底可包括需要更大量的能量的光致抗蚀剂层，以便在光致抗蚀剂中形成图案。会希望使用不同类型的光致抗蚀剂，例如如果它更廉价。通过使用更廉价的光致抗蚀剂并以第二模式使用设备1，用于制造装置的制造成本可以减小。
如果使用施主材料层，那么需要更大量的能量以熔化以便在装置内形成相应图案的施主材料层可通过以第二模式操作设备1来使用。使用不同类型的施主材料的动机例如可以减小成本，增加可用性或安全性。
通过在第一模式和第二模式之间转换设备1的操作，可以改变形成图案的剂量水平。在一种实施方式中，输送到目标上的所选位置的能量的量可以在连续范围内变化。在一种实施方式中，控制器500可将输送到目标上的所选位置的能量的量控制在从以第一模式输送的能量量到以第一模式输送的能量量的大约10倍的范围内的任何水平。可以输送到所选位置的能量的量不特别受到限制。
在一种实施方式中，控制器500被构造成控制设备1将从离散数值的范围中选择的一定量的能量输送到所选位置。在一种实施方式中，以第二模式，投影系统50输送第二量的能量，第二量的能量是第一模式中输送的第一量的能量的整数倍。用于第二量的能量的可能数值范围是连续还是离散取决于本发明的实施方式如何实施，如下面变得清楚。在一种实施方式中，控制器500被构造成控制设备1，使得第二量的能量比第一量的能量大多达两倍、多达四倍或多达八倍。
具有实施设备1的操作的第二模式的多种不同的非限定方式。这些方式在下面描述。任何这些方法可彼此组合地使用。
第二模式可以例如通过减小衬底17相对于投影系统50扫描的速度来实施。如图1所示，设备1包括衬底支承件，例如衬底台2。衬底台2被构造成支承衬底17。衬底台2被构造成在扫描方向上相对于投影系统50运动衬底。例如在图2中，衬底台2可从投影系统50的左侧运动到右侧。在这种情况下，扫描方向是+X方向。随着衬底17沿着扫描方向扫描，投影系统50可投影在连续扫描区域A11-A14上，如图4所示。
在第一模式中，衬底17以第一速度相对于投影系统50运动。在第二模式中，衬底17以第二速度相对于投影系统50运动。在一种实施方式中，第二速度低于第一速度。
在一种实施方式中，第二模式的较低扫描速度造成扫描区域A11-A14之间的栅距比第一模式小。图6描绘第二模式的扫描区域A11-A18，其具有相对于第一模式的区域A11-A14减小的栅距。在图6-8中，第一模式示出在左手侧，并且第二模式示出在右手侧。
在图6的例子中，第二速度比第一速度低两倍。由于第二模式的扫描区域的数量是第一模式的扫描区域的数量的两倍。在第二模式中，通过投影系统50投影在每个扫描区域A11-A14上的辐射光束比第一模式更有效地集中。这具有增加输送到衬底17上的所选位置的能量的量的效果。
需要辐射的不同剂量水平的衬底可与此设备1一起使用。减小衬底17的扫描速度允许通过相同设备1实施的剂量水平的连续范围。
控制器500控制设备1，使得投影系统50在衬底17上的正确所选位置上投影辐射光束。这涉及自发射对比度装置4何时接通和断开的计算。这取决于衬底17的扫描速度和投影系统50的可动部件的运动速度。
图6所示的第二模式的减小栅距造成控制器500计算的更大量的数据点，以帮助确保图案通过辐射光束正确地形成在衬底17上。第二模式中可以通过辐射光束形成的点位置之间的平均距离比第一模式减小。
希望提供支持可变剂量水平的设备1和装置制造方法，而不显著增加控制器500进行的计算。
在第一模式中，投影系统50以第一速率在所选位置上投影多个辐射光束。在第二模式中，投影系统50以第二速率在所选位置上投影第二辐射光束。在一种实施方式中，第二速率低于或等于第一速率。
在一种实施方式中，第二模式包括第一子模式。在第一子模式中，第二速率大致等于第一速率。这意味着对于给定图案，通过投影系统50投影的速率对于第一模式和第二模式都相同。在一种实施方式中，通过投影系统50投影的速率对应于投影系统50的运动部件运动的速度。在运动部件可以转动的情况下，转动速度可对应于投影速率。当然，随着运动部件的速度变化，自发射对比度装置4的接通和断开的时刻必须相应改变，使得目标上的正确选择的位置得到辐射。
在第一子模式中，第二速度(即第二模式的扫描速度)比第一速度低一整数因数，使得每个扫描区域A11-A14与整数的其他扫描区域部分重叠。输送到目标(例如衬底17)的能量的量可以通过将投影速率(例如投影系统50的运动部件的速度)在第一模式和第二模式之间保持相同并使目标(例如衬底17)扫描速度改变准确的整数比例而通过整个整数因数改变。这造成许多交错的图像。图像彼此部分重叠。每个图像可对应于扫描区域A11-A14。
图7描绘其中第二模式的第二速度比第一速度低两倍的实施方式。第二速度比第一速度小2的整数因数。这造成每个扫描区域A11-A14与其他扫描区域重叠。提供图案的目标的每个区域对应于两个不同的扫描区域。这种重叠针对图案有效地使辐射剂量倍增。
通过使目标(例如，衬底)扫描速度减小准确的整数比例来增加剂量的优点在于控制器500的计算不显著增加。可以只需要改变数据点的计算逻辑，而不是计算整个新的一组数据点。这是因为第二模式中通过辐射光束产生的相对点的位置与第一模式相同。这不同于图6所示的方法，其中第二模式中的相对点的位置不同于第一模式。
第二模式中的计算与第一模式大致相同的特征可以从图7示意地理解。对应于扫描区域A11’的图像具有扫描区域A12的一半图像和扫描区域A11的一半图像。类似地，对应于扫描区域A12’的图像具有扫描区域A12的一半图像和扫描区域A13一半图像。对应于扫描区域A13’的图像具有扫描区域A13的一半图像和扫描区域A14的一半图像。因此，不需要针对扫描区域A11’、A12’、A13’、A14’中的图像等重新计算新的一组数据点。相反，可以只需要调节数据点的计算逻辑。
图8描绘其中第二速度比第一速度低3的因数的例子。在这种情况下，形成图案的衬底的每个区域对应于三个不同的扫描区域。这使得图案的有效剂量增加3的因数，而不显著增加计算。
对应于扫描区域A11’的图像具有扫描区域A11的三分之二图像和扫描区域A12的三分之一图像。对应于扫描区域A11”的图像具有扫描区域A12的三分之二图像和扫描区域A11的三分之一图像。对应于扫描区域A12’的图像具有扫描区域A12的三分之二图像和扫描区域A13的三分之一图像。对应于扫描区域A12”的图像具有扫描区域A13的三分之二图像和扫描区域A12的三分之一图像。对应于扫描区域A13’的图像具有扫描区域A13的三分之二图像和扫描区域A14的三分之一图像。对应于扫描区域A13”的图像具有扫描区域A14的三分之二图像和扫描区域A13的三分之一图像。
在一种实施方式中，第二模式包括第二子模式。在第二子模式中，第二速率比第一速率低一减速因数。在第二子模式中，第二速度比第一速度低相同的减速因数。在第二子模式中，设备1的所有机械运动被有效地减速该减速因数。输送到衬底的每单位时间的辐射对于第一模式和第二子模式来说保持大致相同。这是因为通过自发射对比度装置4发射的辐射强度在第一模式和第二模式中大致相同。
在第二子模式中，比第一模式多的辐射输送到目标上的所选位置。形成图案的点位置在第一模式和第二模式的第二子模式中是相同的。这意味着用于第二子模式的计算与第一模式准确相同。与第一模式相比，第二子模式中进行的计算没有增加。
在一种实施方式中，在第二子模式中，投影系统50的运动部件的速度比第一模式低该减速因数。在一种实施方式中，在第二子模式中，自发射对比度装置4的击发速率比第一模式低该减速因数，保持自发射对比度装置4的占空比。这是使第二速率比第一速率低该减速因数的一种方式。
在一种实施方式中，第二模式包括第三子模式。在第三子模式中，第二速率比第一速率低一减速因数。用于第三子模式的投影速率可以与用于第二子模式的投影速率相同的方式实施，例如通过具有投影系统50的运动部件的较低速度以及自发射对比度装置4的较低击发速率。
在第三子模式中，第二速度比第一速度低该减速因数和整数因数的乘积，由此每个扫描区域与整数的其他扫描区域A11-A14部分重叠。
第三子模式可以认为是以上描述的第一子模式和第二子模式的混合组合。第一子模式、第二子模式和第三子模式如何使用的例子在下面描述。
如果第二模式中的剂量水平希望比第一模式中的剂量水平大整数因数，那么这可以通过第一子模式实施。例如，如果第二模式提供比第一模式所提供的剂量水平大n倍的剂量水平，那么第二模式中的目标(例如衬底)扫描速度可以比第一模式低n倍，其中n是正的非零整数。
第二子模式可用来在第二模式中实现比第一模式中的剂量水平大任意因数的剂量水平。第二模式的剂量水平和第一模式的剂量水平之间的比例在使用第二子模式时不必须是整数。例如，如果第二模式的剂量水平比第一模式大1.25，那么控制器500可控制设备1，使得第二速率比第一速率低1.25的减速因数，并且可控制设备1，使得第二速度比第一速度低1.25的减速因数。
在使用第二模式的第二子模式时，减速因数可以采用大于1的任何数值。在一种实施方式中，减速因数可采用范围下端为1的范围内的任何数值。为了实施范围的上端，设备1应该能够支持可能投影速率的相应更大比例。在机械上会难以支持可能投影速率的非常高的比例。在一种实施方式中，减速因数采用1-2的范围内的任何数值。在这种情况下，如果第二模式中的剂量水平比第一模式提供的剂量水平大两倍，那么可以使用第三子模式。
例如，如果第二模式提供比第一模式所提供的剂量水平大2.5倍的剂量水平，那么第二速率可以比第一速率低1.25的减速因数，并且第二速度可以比第一速度低2.5的因数(1.25的减速因数和2的整数因数的乘积)。
对于第一模式和第二模式之间的一些剂量水平差别，可以具有一种以上的方式来实现该因数。例如，第二模式可提供比第一模式所提供的剂量水平大3.6倍的因数的剂量水平。在这种情况下，可以在原理上使用第二子模式。那么设备1应该支持至少3.6的投影速率比例。
3.6的因数可以使用第三子模式实施。在第三子模式中，具有一种以上的方式来实施3.6的因数。例如，第二速率可以比第一速率低1.8的减速因数，并且第二速度可以比第一速度低3.6的因数(1.8的减速因数和2的整数因数的乘积)。作为替代，第二速率可以比第一速率低1.2的减速因数，并且第二速度可以比第一速度低3.6的因数(1.2的减速因数和3的整数因数的乘积)。
剂量水平可以通过改变投影在目标上的辐射光束的强度来改变。例如，自发射对比度装置4的占空比可以改变。通常希望自发射对比度装置4以其最大输出强度运行。这样的优点在于改善了设备的产出。在一种实施方式中，自发射对比度装置4可以在设备以第二模式操作时以比最大输出强度低的强度输出使用，以便提供比第一模式高的剂量水平。
在一种实施方式中，第二模式包括第四子模式。在第四子模式中，第二速度比第一速度低整数因数，并第二辐射强度比第一辐射强度低。第一辐射强度是在第一模式中投影在目标上的辐射光束强度。第二辐射强度是第二模式的第四子模式中投影在目标上的辐射光束强度。
现在将给出第二模式的第四子模式的例子。在该例子中，第二模式中的剂量水平希望是第一模式中的剂量水平的1.4倍。在这种情况下，第二速度可以比第一速度低2的整数因数。换言之，第二速度是第一速度的一半。第二辐射强度可以是第一辐射强度的0.7倍。这造成第二模式中的剂量水平是第一模式中的剂量水平的1.4倍。目标上的图案通过两个交错图像形成，每个图像具有0.7的强度，使得组合强度为1.4。
在第四子模式中，投影速率可以等于第一模式。因此，设备不需要能够支持变化的投影速率。
在一种实施方式中，第二模式包括第五子模式。在第五子模式中，控制器500被构造成控制例如衬底支承件以便相对于投影系统50重复衬底运动，从而控制每个扫描区域A11-A14通过辐射系统50辐射的次数。在第二模式的第五子模式中，投影辐射光束的辐射强度在扫描之间变化。
例如使用第五子模式，第二模式中的剂量水平可以提供到第一子模式中的剂量水平的1.4倍。在第一扫描中，即目标相对于投影系统50的第一运动中，投影辐射光束的辐射强度可以在其最大水平。在目标相对于投影系统50的重复运动中，投影辐射光束的辐射强度可以是最大水平的40％。换言之，1.0和0.4的剂量通过设备输送到目标。这造成施加到目标的1.4的组合图案强度。
在一种实施方式中，控制器500被构造成控制衬底支承件2以便相对于投影系统50重复衬底运动。这控制每个扫描区域A11-A14通过投影系统50辐射的次数。
通过重复扫描运动，目标上的图案的有效剂量水平可以增加等于扫描所重复的次数的整数因数。这是与第一模式相比在第二模式中提供更大剂量水平的另一方式。重复扫描可以独立于以上描述的子模式使用，以实现第二模式，其提供比第一模式所提供的剂量水平大整数倍数的剂量水平。在一种实施方式中，重复扫描与第一子模式、第二子模式和/或第三子模式中的任何子模式组合使用，以便提供第二模式中的剂量水平。
重复扫描的优点在于设备1不需要支持大范围的目标扫描速度。例如，代替使得第二速度比第一速度低3.6的因数，第二模式中的第二速度可以只比第一速度低1.2的因数，并且扫描可以进行三次，以实现该剂量水平。
在一种实施方式中，在重复扫描时，辐射光束可以在向后扫描运动或向前扫描运动的过程中投影在目标上(以便与之前投影的光束重叠)。
在一种实施方式中，在扫描区域A11-A14之间的每个重叠区域内，所有所选位置被辐射整数次数。这在图案的所有部分内提供剂量水平的一致性。
在一种实施方式中，每个扫描区域A11-A14在扫描方向上大致邻接至少一个其他扫描区域A11-A14。这有助于确保形成图案中没有间隙。
在一种实施方式中，每个扫描区域A11-A14在扫描方向上具有大致相同的长度。
在一种实施方式中，在第一模式中任何扫描区域之间基本上没有重叠。可以具有非常小(即可以忽略)的重叠区域。例如如上所述，可以具有一个辐射光束的宽度的大约10％的重叠。但是，第一模式中的重叠区域小于一个辐射光束的宽度，使其可以忽略。
在一种实施方式中，控制器500被构造成控制例如衬底支承件，使得衬底在基本上所有扫描区域A11-A14的辐射过程中相对于投影系统50以大致恒定的速度运动。衬底扫描速度在单个扫描中是大致恒定的。这简化了控制器500所要进行的计算，以帮助确保每个辐射光束在正确位置入射在目标上以形成图案。
在一种实施方式中，控制器500被构造成控制设备1，使得投影系统50在每个扫描区域A11-A14中的任何之前辐射的所选位置上投影每个多个辐射光束。在两个扫描区域A11-A14之间的每个重叠区域内，投影系统50只在重叠区域的已经被辐射的那些区段上投影辐射光束。这帮助确保剂量水平在整个图案上的一致性。如果整个扫描被重复，那么投影系统50在已经辐射的所选位置上投影辐射光束。
在之前辐射位置上重写的优点在于减小作为图案的部分形成的线的宽度。这是因为所形成的线的实际位置与目标位置相比可以不同。如果线被写两次，并且两次写入的定位误差彼此独立，那么将减小输送到线的外部的能量。这可造成有效地具有减小宽度的线，如果线的外部被辐射到小于形成图案所需的阈值的水平。
在一种实施方式中，控制器500可在第一模式和第二模式之间在线转换。在一种实施方式中，控制器500可在第二模式的子模式之间在线转换。这可以通过在模式之间转换时不显著增加计算费用的特征来更加简单地实现。
在一种实施方式中，校准数据可以在控制器500在模式之间转换时通过控制器500获得和考虑。这帮助确保辐射光束投影在目标的正确所选位置上。
在一种实施方式中，设备1包括可编程的图案形成装置，其被构造成提供多个辐射光束。在一种实施方式中，可编程的图案形成装置包括可控元件，以便选择性地提供辐射光束。在一种实施方式中，可编程的图案形成装置包括多个自发射对比度装置4。
在一种实施方式中，投影系统50的运动部件被构造成相对于固定部件转动。运动部件可例如采取可转动轮的形式。但是，其他构型也是可以的，例如运动部件的线性运动。
根据装置制造方法，例如显示器、集成电路或任何其他装置的装置可以由已经投影图案的衬底制造而成。
虽然在此说明书中具体参照IC制造中的光刻或曝光设备的使用，应该理解到这里描述的光刻或曝光设备可以具有其他应用，例如集成光学系统的制造、用于磁畴存储器的引导和检测图案、平板显示器、液晶显示器(LCD)、薄膜磁头等。普通技术人员将理解到在这种替代应用的描述中，这里的术语“晶片”或“电路小片”的任何使用可分别认为与更通用的术语“衬底”或“目标部分”同义。这里参照的衬底可以在曝光之前或之后处理，例如在轨道中(通常将抗蚀剂层施加到衬底并生成曝光抗蚀剂的工具)、度量衡工具和/或检查工具。在可以应用的情况下，这里的公开可以适用于这种和其他处理工具。另外，衬底可以被例如处理多于一次，从而形成多层IC，使得这里使用的术语衬底也可以指代已经含有多个处理层的衬底。
术语“透镜”(在说明书允许的情况下)可指代多种光学部件中的任何一种，包括折射、衍射、反射、磁性、电磁性和静电光学部件或其组合。
虽然上面描述本发明的具体实施方式，将理解到本发明可以所描述之外的方式实践。例如，本发明的实施方式可采取包括描述以上公开的方法的机器可读取指令的一个或多个序列的计算机程序的形式，或具有存储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、磁性或光盘)。另外，机器可读取指令可在两个或更多计算机程序中体现。两个或更多计算机程序可存储在一个或多个不同存储器和/或数据存储介质中。
以上描述旨在说明性的，而没有限制。因此，本领域普通技术人员将明白可以对于所描述的本发明进行改型，而不偏离下面提出的权利要求的范围。

Claims (14)

1.一种曝光设备，包括：
投影系统，其包括固定部件和运动部件，能够投影多个辐射光束到目标上的根据图案选择的位置上；以及
控制器，能够控制设备以第一模式或第二模式操作；
其中在第一模式，投影系统输送第一量的能量到所选位置，并且在第二模式，投影系统输送大于第一量的能量的第二量的能量到所选位置；以及
其中，在第一模式，投影系统以第一速率投影多个辐射光束到所选位置上，并在第二模式，投影系统以第二速率投影多个辐射光束到所选位置上，第二速率低于或等于第一速率。
2.根据权利要求1所述的设备，包括：
衬底支承件，其能够支承具有目标的衬底并使衬底相对于投影系统在扫描方向上运动，使得投影系统能够投影在衬底的连续扫描区域上；
其中在第一模式，衬底相对于投影系统以第一速度运动，并且在第二模式，衬底相对于投影系统以低于第一速度的第二速度运动。
3.根据权利要求2所述的设备，其中，第二模式包括第一子模式，在第一子模式，第二速率大致等于第一速率，并且第二速度比第一速度低一整数因数，使得每个扫描区域与整数数量的其他扫描区域部分重叠。
4.根据权利要求2所述的设备，其中，第二模式包括第二子模式，在第二子模式中，第二速率比第一速率低一减速因数，并且第二速度比第一速度低该减速因数。
5.根据权利要求2所述的设备，其中，第二模式包括第三子模式，在第三子模式中，第二速率比第一速率低一减速因数，并且第二速度比第一速度低该减速因数与整数因数的乘积，其中每个扫描区域与整数数量的其他扫描区域部分重叠。
6.根据权利要求2所述的设备，其中，第二模式包括第四子模式，在第四子模式中，第二速度比第一速度低一整数因数，并且第四子模式中的投影到衬底的辐射光束的辐射强度比第一模式低。
7.根据权利要求1所述的设备，其中，第二模式包括第五子模式，在第五子模式中，控制器能够控制衬底支承件以便相对于投影系统重复衬底运动，以控制每个扫描区域通过投影系统辐射的次数，其中投影到衬底的辐射光束的辐射强度在扫描之间变化。
8.根据权利要求2所述的设备，其中，在第二模式中，控制器能够控制衬底支承件以便相对于投影系统重复衬底运动，以控制每个扫描区域通过投影系统辐射的次数。
9.根据权利要求3、5或8所述的设备，其中，在每个重叠区域中，所有所选位置被辐射整数次数。
10.根据权利要求2所述的设备，其中，每个扫描区域在扫描方向上大致邻接至少一个其他扫描区域。
11.根据权利要求2所述的设备，其中，每个扫描区域在扫描方向上具有大致相同的长度。
12.根据权利要求2所述的设备，其中，在第一模式中，在任何扫描区域之间基本上没有重叠。
13.根据权利要求1所述的设备，其中，运动部件能够相对于固定部件转动。
14.一种装置制造方法，包括：
使用包括固定部件和运动部件的投影系统来投影多个辐射光束到根据图案选择的目标上的位置上；并且
控制设备以第一模式或第二模式操作；
其中在第一模式中，投影将第一量的能量输送到所选位置，并且在第二模式中，投影将大于第一量的能量的第二量的能量输送到所选位置；以及
其中，在第一模式，投影系统以第一速率投影多个辐射光束到所选位置上，并在第二模式，投影系统以第二速率投影多个辐射光束到所选位置上，第二速率低于或等于第一速率。
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