CN1892437A - 光刻装置和器件制造方法 - Google Patents

Abstract

具有数据通路的光刻装置，该数据通路将所要求剂量的图案表示转换成控制数据序列，该控制数据序列适合于控制单独可控元件阵列，其中数据通路包括多个数据操作设备和计算负荷控制器，该计算负荷控制器用于平衡数据操作设备之间的计算负荷。一种使用光刻装置的元件的器件制造方法和使用该方法制造的平板显示器和集成电路器件。

Description

光刻装置和器件制造方法

技术领域

本发明涉及一种光刻装置和制造器件的方法。

背景技术

光刻装置是将期望的图案施加到基底或基底的一部分上的一种装置。光刻装置可以用于例如制造平板显示器、集成电路(IC)和包括微细结构的其他器件。在常规的光刻装置中，构图部件可以称为掩模或中间掩模版，它可以用于产生形成在平板显示器(或其他器件)的一个单独层上的电路图案，该图案例如可以通过成像在涂敷于基底上的辐射敏感材料层(抗蚀剂)而传递到(一部分)基底(例如玻璃板)上。

代替电路图案，构图部件可以用于产生其他图案，例如滤色器图案或点矩阵。代替掩模，构图部件包括具有单独可控元件阵列的构图阵列。与基于掩模的系统相比，这种系统的优点是可以更加快速和低成本地改变图案。

平板显示器基底可以是矩形形状。设计成曝光这种类型的基底的光刻装置可以提供曝光区，该曝光区覆盖了矩形基底的全宽度，或者覆盖了部分宽度(例如一半宽度)。可以在曝光区下方扫描基底，同时通过投影光束同步扫描掩模或中间掩模版。通过这种方式，将图案传递到基底上。如果曝光区覆盖了基底的全宽度，那么可以使用单次扫描完成曝光。如果曝光区覆盖了例如基底的一半宽度，那么可以在第一次扫描之后横向移动基底，然后通常是执行另一扫描来曝光基底的其他部分。

在使用单独可控元件阵列在基底上产生图案的情况中，光栅化(rasterized)的图案数据能被处理和传输给单独可控元件阵列的速度作为适当的控制信号是对光刻装置性能起决定性的因素，装置的总成本的很大部分与用于执行该处理的计算硬件相关。对计算硬件的要求特别严格，其中必须在曝光基底(有时表示为“进行中的”处理)的同时执行处理。

可以利用多个单独可控元件阵列来曝光图案数据，每个单独可控元件阵列具有单独的光学和数据处理硬件(所有的或部分这种组件有时表示为“光柱”或“光引擎”)。每个光柱可以特别地分配给待曝光基底的特殊条带，因此可以分离数据处理任务。

为了能够处理图案设计的变化，每个光引擎必须具有足够的处理能力，以便应付待处理图案条带的较差状态的情形，这个成本是昂贵的。

发明内容

本发明的目的包括提供其中可以更加有效地控制数据处理的光刻装置。

在一个实施例中，提供一种光刻装置，包括：

调制辐射光束的单独可控元件阵列；

数据处理线，用于将所要求剂量图案的第一数据表示转换成控制数据序列，所述控制数据序列用于控制所述单独可控元件阵列，以便大体上在基底上形成所述所要求的剂量图案；所述数据处理线包括：

多个数据操作设备；和

计算负荷控制器，其配置成将所述第一数据表示划分成多个数据包，每个数据包相应于所述所要求剂量图案的一组子区域之一，并将每个所述数据包发送给所述数据操作设备中的一个，

所述计算负荷控制器布置成选择数据包以发送到每个数据操作设备，从而平衡数据操作设备之间的总计算负荷。

在一个实施例中，提供一种器件制造方法，包括：

使用单独可控元件阵列调制辐射光束；

将所需剂量图案的第一数据表示转换成控制数据序列，控制数据序列用于控制所述单独可控元件阵列，从而在基底上形成所述所要求的剂量图案；

将所述第一数据表示划分成多个数据包，每个数据包相应于所述所要求剂量图案的一组子区域之一，并将每个所述数据包发送给用于所述转换的所述数据操作设备中的一个；以及

选择数据包以将其发送到每个数据操作设备，使得数据操作设备之间的总计算负荷平衡。

附图说明

图1示出了根据本发明的一个实施例的光刻装置；

图2示出了根据本发明的另一个实施例的光刻装置；

图3示出了使用如图2所示的本发明的一个实施例将图案传递到基底的方式；

图4示出了光引擎的布置；

图5示出了计算窗口和光引擎之间平板显示器图案的分布；

图6示出了在根据本发明的一个实施例的光刻装置中的计算负荷控制器和数据再分布设备；

图7a和7b示出了计算窗口中子区域如何在数据操作设备之间分配；以及

图8示出了被分成不同尺寸的平铺显示(tile)的所要求剂量图案的实例。

具体实施方式

图1示意性地表示了根据本发明的一个实施例的光刻装置。该装置包括

照射系统(照射器)IL，其配置成调制辐射光束B(例如UV辐射)；

调制投影光束的构图部件PD(例如单独可控元件阵列)；一般地单独可控元件阵列的位置相对物体PS固定；但是，它可以代替地与定位装置连接，该定位装置配置成根据某些参数精确定位单独可控元件阵列；

基底台WT构造成支撑基底(例如涂敷抗蚀剂的基底)W，并与配置成根据某些参数精确定位基底的定位装置PW连接；和

投影系统(例如折射投影透镜系统)PS，它配置成将由单独可控元件阵列调制的辐射光束投影到基底W的靶部C(例如包括一个或多个管芯)上。

照射系统可以包括各种类型的光学部件，例如包括用于引导、整形或者控制辐射的折射光学部件、反射光学部件、磁性光学部件、电磁光学部件、静电光学部件或其它类型的光学部件，或者其任意组合。

这里使用的术语“构图部件”应广义地解释为可以用于调制辐射光束的截面从而在基底靶部中形成图案的任何装置。应该注意，赋予给辐射光束的图案可以不与基底靶部中的期望图案精确一致，例如如果该图案包括相移特征或所谓的辅助特征。类似地，最终在基底上形成的图案可以和在任何情况下在单独可控元件阵列上形成的图案不一致。这可以是在这种布置中的情况，其中在给定的时间间隔或给定的曝光次数中逐步形成在基底的每部分上形成的最终图案，在所述给定的时间间隔和给定次数的曝光中单独可控元件阵列上的图案和/或基底的相关位置会改变。一般地，在基底靶部上形成的图案与在靶部中形成的器件如集成电路或平板显示器的特殊功能层(例如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)相对应。这种构图部件的实例包括例如中间掩模版、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。构图部件的图案可在电子装置(例如计算机)的辅助下进行编程，构图部件例如包括多个可编程元件，所述可编程元件可以调节部分辐射光束的强度(例如在上文中提到的所有器件除了中间掩模版)，在此构图部件可以共同地称为“时比器件”)。应该理解，也可以使用具有多个可编程元件的可电子编程的构图部件，通过调制部分辐射光束相对相邻部分的辐射光束的相位，所述可编程元件可将图案赋予给辐射光束。在一个实例中，构图部件包括至少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。下面更加详细地论述这些器件中的几个器件的实施例：

-可编程反射镜阵列。其包括具有粘弹性控制层和反射表面的矩阵可寻址表面。这种装置的基本原理(例如)是反射表面的寻址区域将入射光反射为衍射光，而非寻址区域将入射光反射为非衍射光。使用一个适当的空间滤光器，从反射的光束中滤除所述非衍射光，只保留衍射光到达基底；按照这种方式，光束根据可寻址表面的定址图案而进行构图。作为一种替换方案，应该理解，滤光器可以滤除衍射光，而保留非衍射光到达基底。也可以以相应的方式使用衍射光学MEMS器件阵列。衍射光学MEMS器件包括多个反射条带，该反射条带相对彼此变形从而形成光栅，光栅将入射光反射为衍射光。可编程反射镜阵列的另一个可替换实施例是利用微小反射镜的矩阵排列，通过施加适当的局部电场，或者通过使用压电致动装置，使得每个反射镜能够独立地关于一轴倾斜。再者，反射镜是矩阵可寻址的，使得已寻址反射镜以与未寻址的反射镜不同的方向将入射的辐射光束反射；按照这种方式，根据矩阵可寻址反射镜的定址图案对反射光束进行构图。可以用适当的电子装置执行所要求的矩阵定址。这里提到的有关反射镜阵列的更多信息可以从例如美国专利US 5,296,891和US 5,523,193，以及PCT专利申请WO98/38597和WO98/33096中获得，在此将这些文献全文引入作为参考。

-可编程LCD阵列。在美国专利US 5,229,872中给出了一个这种结构的实例，在此将该文献全文引入作为参考。

光刻装置包括一个或多个构图器件。例如，它可以具有多个单独可控元件阵列，每个可控元件可以彼此独立地进行控制。在这种布置中，一些或者所有单独可控元件阵列具有共同的照射系统(或部分照射系统)、用于单独可控元件阵列的共同的支撑结构和/或共同的投影系统(或部分投影系统)。

在一个实例中，例如图1中示出的实施例，基底W大体上为圆形.，视需要地具有凹槽和/或沿其部分周边具有整平的边缘。在一个实例中，基底为多边形形状，例如矩形。在其中基底大体上为圆形的实例中，包括多个实施例，其中基底直径为至少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。在一个实例中，基底直径为至多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。在其中基底大体上为多边形例如矩形的实例中，包括多个实施例，其中基底至少为一边，例如至少2边或至少3边，其长度为至少5cm，例如至少25cm、至少50cm、至少100cm、至少150cm、至少200cm或至少250cm。在一个实例中，基底的至少一边的长度为至多1000cm，例如至多750cm、至多500cm、至多350cm、至多250cm、至多150cm或至多75cm。在一个实例中，基底是其长度为大约250-350cm、宽度为大约250-300cm的矩形基底。基底的厚度可以变化，在某种程度上，它取决于例如基底材料和/或基底尺寸。在一个实例中，厚度是至少50μm，例如至少100μm、至少200μm、至少300μm、至少400μm、至少500μm或至少600μm。在一个实例中，基底的厚度是至多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。在曝光之前或之后，可以在例如涂布显影装置(通常将抗蚀剂层施加于基底上并将已曝光的抗蚀剂显影的一种工具)、计量工具和/或检验工具中对这里提到的基底进行处理。

在一个实例中，抗蚀剂层布置在基底上。在一个实例中，基底W是晶片，例如半导体晶片。在一个实例中，晶片材料选自由Si、SiGe、SiGeC、SiC、Ge、GaAs、InP和InAs构成的组。在一个实例中，晶片是III/V族复合半导体晶片。在一个实例中，晶片是硅晶片。在一个实施例中，基底是陶瓷基底。在一个实例中，基底是玻璃基底。玻璃基底是有用的，例如在平板显示器和液晶显示板的制造中。在一个实例中，基底是塑料基底。在一个实例中，基底是透明的(对于裸眼来说)。在一个实例中，基底是有色的。在一个实例中，基底没有颜色。

这里使用的术语“投影系统”应广义地解释为包含各种类型的投影系统，包括折射光学系统，反射光学系统、反折射光学系统、磁性光学系统、电磁光学系统和静电光学系统，或其任何组合，如适合于所用的曝光辐射，或者适合于其他方面，如浸液的使用或真空的使用。这里任何术语“投影镜头”的使用可以认为与更普通的术语“投影系统”同义。

投影系统将图案成像在单独可控元件阵列上，使得图案一致地形成在基底上；可替换地，投影系统可以成像辅助源，对于该辅助源单独可控元件阵列中的元件可用作光闸。在这方面，投影系统包括聚焦元件阵列，如微透镜阵列(即MLA)或菲涅耳透镜阵列，例如用于形成辅助源和将光点成像到基底上。在一个实例中，聚焦元件阵列(例如MLA)包括至少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。在一个实例中，构图部件中单独可控元件的数量等于或大于聚焦元件阵列中聚焦元件的数量。在一个实例中，聚焦元件阵列包括与单独可控元件阵列中的一个或多个单独可控元件光学相联的聚焦元件，例如与单独可控元件阵列中的2个或多个单独可控元件相联，例如3个或多个、5个或多个、10个或多个、10个或多个、25个或多个、35个或多个，或者50个或多个。在一个实施例中，聚焦元件阵列包括多个聚焦元件(例如超过1000个、大多数或者几乎所有)，该聚焦元件与单独可控元件阵列中的2个或多个单独可控元件相联。在一个实例中，例如通过使用一个或多个致动装置，MLA至少在朝向基底和背离基底的方向是可动的(例如使用致动装置)。能够使MLA朝向和背离基底移动例如可以允许在不移动基底的情况下调焦。

如这里所示出的，该装置是反射型(例如采用反射性单独可控元件阵列)。或者，该装置可以是透射型(例如采用透射性单独可控元件阵列)。

光刻装置可以具有两个(双平台)或者多个基底台。在这种“多平台式”装置中，可以并行使用这些附加台，或者可以在一个或者多个台上进行准备步骤，而一个或者多个其它台用于曝光。

光刻装置还可以是这样一种类型，其中至少部分基底由具有相对高的折射率的“浸液”如水覆盖，从而填充投影系统和基底之间的空间。浸液也可以应用于光刻装置中的其他空间，例如应用于构图部件和投影系统之间。浸液技术在本领域中是公知的，其用于增加投影系统的数值孔径。这里使用的术语“浸液”不表示结构如基底必须浸没在液体中，而是表示液体在曝光期间位于投影系统和基底之间。

参考图1，照射器IL接收来自辐射源SO的辐射光束。在一个实施例中，辐射源提供的辐射具有至少5nm的波长，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。在一个实施例中，由辐射源SO提供的辐射具有至多450nm的波长，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。在一个实施例中，辐射具有的波长包括436nm、405nm、365nm、355nm、248nm、193nm、157nm和/或126nm。在一个实施例中，辐射包括大约为365nm或大约355nm的波长。在一个实施例中，辐射包括宽频带的波长，例如包括365、405和436nm。可以使用355nm的激光源。辐射源和光刻装置可以是独立的机构，例如当辐射源是受激准分子激光器时。在这种情况下，不认为辐射源构成了光刻装置的一部分，辐射光束借助于光束输送系统BD从源SO传输到照射器IL，所述光束输送系统例如包括合适的定向反射镜和/或扩束器。在其它情况下，辐射源可以是光刻装置的组成部分，例如当源是汞灯时。源SO和照射器IL，如果需要连同光束输送系统BD一起可以称作辐射系统。如果构图部件是光源本身，例如激光二极管阵列或发光二极管阵列，该装置可以设计成没有照射系统或者至少简化的照射系统(例如可以不需要辐射源SO)。

照射器IL包括调节装置AD，用于调节辐射光束的角强度分布。一般地，至少可以调节在照射器光瞳平面上强度分布的外和/或内径向范围(通常分别称为σ-外和σ-内)。此外，照射器IL可以包括各种其它部件，如积分器IN和聚光器CO。照射器可以用于调节辐射光束，以使辐射光束在其横截面上具有期望的均匀度和强度分布。照射器IL或与其相联的附加部件也可以布置成将辐射光束分成多个子光束，该子光束例如每个都能够与单独可控元件阵列中的一个或多个单独可控元件相联。例如可以使用二维衍射光栅将辐射光束分成多个子光束。在该描述中，术语“辐射的光束”和“辐射光束”包括但不限于其中光束包括多个这种辐射子光束的情况。

辐射光束B入射到构图部件PD(如单独可控元件阵列)上，并由构图部件进行调制。由构图部件PD反射之后，辐射光束B通过投影系统PS，该投影系统将光束聚焦在基底W的靶部C上。在定位装置PW和位置传感器IF2(例如干涉测量器件、线性编码器或电容传感器等等)的辅助下，可以精确地移动基底台WT，从而例如在辐射光束B的光路中定位不同的靶部C。在使用定位装置时，可以使用单独可控元件阵列的定位装置，从而例如在扫描期间精确校正构图部件PD相对光束B的光路的位置。在一个实施例中，利用长行程模块(粗略定位)和短行程模块(精确定位)可以实现基底台WT的移动，其中图1中未明确示出长行程模块和短行程模块。在一个实施例中，该装置中仅有短行程模块用于移动基底台WT。也可以使用类似的系统定位单独可控元件阵列。应该理解，投影光束B可替换地/附加地是可移动的，同时目标台和/或单独可控元件阵列具有固定的位置，从而提供所要求的相关运动。这种布置有助于限制装置的尺寸。作为另一种替换方案，该方案例如能够应用于平板显示器的制造、基底台WT的定位，并且能够固定投影系统PS，基底W布置成相对基底台WT移动。例如，基底台WT具有一个系统，该系统用于以大体上不变的速度在基底上方扫描基底W。

如图1所示，辐射光束B可以通过分束器BS引向构图部件PD，该分束器配置成使得辐射首先由分束器反射，然后引向构图部件PD。应该认识到辐射光束B也可以不使用分束器而引向构图部件。在一个实施例中，辐射光束以0至90°之间的角度θ引向构图部件，所述角度例如在5至85°之间、在15至75°之间、在25至65°之间或者在35至55°之间(图1中示出的实施例为90°)。构图部件PD调制辐射光束B，并使其反射回分束器BS，该分束器将调制过的光束传输到投影系统PS。但是应该理解，可以使用可替换的布置使辐射光束B引向构图部件PD，然后引向投影系统PS。特别地，如果使用透射性构图部件时，可以不需要例如如图1所示的布置。

所示的装置可以按照四种优选模式使用：

1.在步进模式中，单独可控元件阵列和基底基本保持不动，而赋予辐射光束的整个图案被一次投影到靶部C上(即单次静态曝光)。然后沿X和/或Y方向移动基底台WT，使得可以曝光不同的靶部C。在步进模式中，曝光区的最大尺寸限制了在单次静态曝光中成像的靶部C的尺寸。

2.在扫描模式中，当赋予辐射光束的图案被投影到靶部C时，同步扫描单独可控元件阵列和基底(即单次动态曝光)。基底相对于单独可控元件阵列的速度和方向通过投影系统PS的放大(缩小)和图像反转特性来确定。在扫描模式中，曝光区的最大尺寸限制了在单次动态曝光中靶部的宽度(沿非扫描方向)，而扫描动作的长度确定了靶部的高度(沿扫描方向)。

3.在脉冲模式中，单独可控元件阵列基本保持不动，使用脉冲辐射源将整个图案投影到基底W的靶部C上。基底台WT以基本不变的速度移动，使得投影光束B扫描横过基底W的线。在辐射系统的脉冲之间根据需要更新单独可控元件阵列上的图案，所述脉冲可以定时成在基底W上所要求的位置处曝光连续的靶部C。因此，投影光束B可以在基底W上方扫描以曝光用于一条基底的整个图案。重复该处理，直到整个基底W被逐行曝光。

4.在连续扫描模式，其基本上与脉冲模式相同，除了相对调制过的辐射光束B以大体上不变的速度扫描基底，然后当投影光束B扫描过基底W并使其曝光时更新单独可控元件阵列上的图案。可以使用大体上不变的辐射源或脉冲辐射源，并使其与单独可控元件阵列上的图案的更新同步。

还可以采用上述使用模式的组合和/或变化，或者采用完全不同的使用模式。

在光刻法中，在基底的抗蚀剂层上曝光图案。然后使抗蚀剂显影。随后，在基底上执行附加的处理步骤。这些随后的处理步骤对基底每部分的作用取决于抗蚀剂的曝光。特别地，可以调整这些处理，使得接收超过给定剂量阀值的辐射剂量的基底的各个部分不同地相应于接收低于给定剂量阀值的辐射剂量的基底的各个部分。例如，在蚀刻处理中，接收超过阀值的辐射剂量的基底区域由显影的抗蚀剂层保护而不被蚀刻。但是，在曝光后的显影中，去除了接收低于阀值的辐射剂量的抗蚀剂部分，因此这些区域不受保护而被蚀刻。从而，可以蚀刻期望的图案。特别地，构图部件中单独可控元件设定成使得透射到图案特征中基底区域上的辐射具有足够高的强度，即在曝光期间该区域可接收超过剂量阀值的辐射剂量。通过设定相应的单独可控元件以提供零或非常低的辐射强度，基底上的其他区域可接收低于剂量阀值的辐射剂量。

实际上，处于图案特征边缘的辐射剂量不会突然从给定的最大剂量改变到零剂量，即使单独可控元件设定成在特征边界的一侧提供最大辐射强度，而在另一侧提供最小辐射强度。相反，由于衍射效应，辐射剂量的水平在过渡区逐渐减小。最终由显影的抗蚀剂形成的图案特征的边界位置由接收的剂量下降到低于辐射剂量阀值的位置确定。通过将单独可控元件设定在最大或最小强度水平以及设定在最大和最小强度水平之间，可以精确控制在过渡区上辐射剂量逐渐减小的曲线以及图案特征边界的精确位置，所述单独可控元件可向基底上多个点提供辐射，这些点在图案特征边界上或附近。通常将其称为“灰度级调节”(grayscaling)。

灰度级调节可以更好地控制图案特征边界的位置，这在光刻系统中是可能的，其中由给定单独可控元件提供给基底的辐射强度可以仅设定为两个值(也就是最大值和最小值)。在一个实施例中，将至少三个不同的辐射强度值投影到基底上，所述至少三个不同的辐射强度值例如是至少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。

应该理解，可以为了附加的或可替换的目的将灰度级调节用于上述情况。例如，可以调节在曝光之后对基底的处理，从而根据所接收的辐射剂量水平，存在超过两种的基底区域的电位响应。例如，接收低于第一阀值的辐射剂量的基底部分以第一方式响应；接收高于第一阀值但低于第二阀值的辐射剂量的基底部分以第二方式响应；以及接收高于第二阀值的辐射剂量的基底部分以第三方式响应。因此，灰度级调节可以用于在基底上提供具有超过两个期望剂量水平的辐射剂量曲线。在一个实施例中，辐射剂量曲线具有至少2个期望剂量水平，例如至少3个期望剂量水平、至少4个期望剂量水平、至少6个期望剂量水平或至少8个期望剂量水平。

还应该理解可以利用多种方法控制辐射剂量曲线，所述方法不同于如上所述的通过仅仅控制在基底的每一点上接收的辐射强度的方法。例如，在基底的每一点上接收的辐射剂量可替换地或附加地可以通过控制所述点的曝光持续时间进行控制。作为另一个实例，基底上的每个点可以在多个连续的曝光中潜在地接收辐射。因此可替换地或附加地，通过使用选定子组的所述多个连续曝光来曝光所述点，可以控制每个点接收的辐射剂量。

为了在基底上形成所需/所要求的图案，有必要将构图部件中的每个单独可控元件在曝光处理期间的每个阶段设定到所需的状态。因此必须将表示所需状态的控制信号传输给每个单独可控元件。优选地，光刻装置包括产生控制信号的控制器。以限定矢量的形式例如GDS II把要在基底上形成的图案提供给光刻装置。为了将设计信息转换成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操作设备，每个数据操作设备配置成执行对表示图案的数据流的处理步骤。这些数据操作设备可以共同地称为“数据通路”。

数据通路的数据操作设备可以配置成执行一个或多个下列功能：将基于矢量的设计信息转换成位图图案数据；将位图图案数据转换成所需/所要求的辐射剂量图(也就是基底上所需的辐射剂量曲线)；将所需的辐射剂量图转换成每个单独可控元件的所需辐射强度值，以及将每个单独可控元件的所需辐射强度值转换成相应的控制信号。

图2示出了根据本发明的装置的布置，其可以用于例如平板显示器的制造。相应于如图1所示元件的那些元件用相同的参考数字表示。此外，对各个实施例的以上描述，例如基底的各种结构、对比器件、MLA、辐射光束等等仍然可以适用。

如图2所示，投影系统PS包括扩束器，该扩束器包括两个透镜L1、L2。第一透镜L1布置成接收调制的辐射光束B，并将其透过孔径光阑AS中的小孔聚焦。另一个透镜AL可以设置在小孔中。然后使辐射光束B发散并利用第二透镜L2(例如物镜)聚焦。

投影系统PS还包括透镜阵列MLA，其布置成接收扩展调制的辐射B。不同部分的调制辐射光束B相应于构图部件PD中的一个或多个单独可控元件，它们通过透镜阵列MLA中相应的不同透镜。每个透镜ML将调制的辐射光束B的相应部分聚焦到处于基底W上的点。通过这种方式将辐射光点S的阵列曝光到基底W上。应该理解，尽管仅仅示出了所示透镜阵列MLA中的八个透镜ML，但是透镜阵列可以包括数以千计的透镜(同样可以使用单独可控元件阵列作为构图部件PD)。

图3示意性地示出了如何在基底W上产生图案。实心圆表示由投影系统PS中的透镜阵列MLA投影到基底上的光点S的阵列。使基底相对投影系统在Y方向移动，同时在基底上进行一系列曝光。空心圆表示之前已经在基底上曝光过的光点曝光SE。如所示出的，由投影系统PS中的透镜阵列投影到基底上的每个光点可以使基底W上的一行R光点曝光。通过总计由每个光点S曝光的所有行R的光点曝光SE的总和，可以产生基底的全部图案。这种布置可以共同地称为“像素网格成像”。

可以看出，辐射光点S的阵列以角度θ相对基底W(与X和Y方向平行放置的基底边缘)布置。这样做可以使得当沿扫描方向(Y方向)移动基底时，每个辐射光点将在基底的不同区域上通过，由此允许整个基底由辐射光点S的阵列覆盖。在一个实施例中，角度θ是至多20°，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°。在一个实施例中，角度θ是至少0.0001°。

图4示意性地示出了如何使用多个光引擎在单次扫描中曝光整个平板显示器的基底W。利用八个光引擎(未示出)产生八个辐射光点S的阵列SA，该阵列以两行R1、R2的方式布置成‘棋盘’结构，使得辐射光点S的一个阵列边缘与辐射光点S的相邻阵列的边缘略微重叠(沿Y方向)。在一个实施例中，一个辐射带扫过基底W的宽度，从而在单次扫描中执行对整个基底的曝光。应该理解，可以使用任何合适数量的光引擎。在一个实施例中，光引擎的数量是至少一个，例如至少2个、至少4个、至少8个、至少10个、至少12个、至少14个或至少17个。在一个实施例中，光引擎的数量小于40个，例如小于30个或小于20个。

每个光引擎包括如上所述的单独照射系统IL、构图部件PD和投影系统PS。但是应该理解，两个或多个光引擎可以共用照射系统、构图部件和投影系统中的一个或多个的至少一部分。

数据通路配置成向每个光引擎提供控制数据序列，所述控制数据序列适合于产生由该光引擎曝光的所要求剂量图案的一部分。每个控制数据序列可从用户限定的所要求剂量图案的一个部分(多个部分)导出。通常该导出处理包括光栅化步骤(例如，将基于矢量的图案定义转换成位图表示)和/或解压步骤，可以在线(即大体上实时)执行上述步骤中的一个或两个，同时使基底曝光。通常不可能直接从整个所要求剂量图案的原始(即未压缩的)位图表示产生控制数据，因为该表示太大以至于不能以容易存取和节省成本的方式进行存储。

因此光刻装置的性能取决于数据操作设备执行其各自计算(例如光栅化、解压等等)的速度。为此，由于典型剂量图案所需计算的数值范围，数据操作设备可以由专用的计算硬件构成，并使所述计算硬件对涉及的计算类型进行优化。例如，可以使用包括现场可编程门阵列的大规模并行处理系统。

所要求剂量图案的复杂性可以从图案的一个区域相当大地变化到另一个区域，其通常不是预先知道的。实际上，期望的是光刻装置的用户在选择剂量图案时应该具有完全的自由度。优选地，他对图案的选择应该不会影响光刻处理的速度。

如上所述，可以在多个光引擎之间划分构图处理，可以为每个光引擎提供数据操作设备，以便平行地为每个数据操作设备产生控制数据序列。图5示出了如何根据这种布置形成平板显示器的图案。尽管在由相邻光引擎曝光的图案之间存在一些重叠是期望的，但是一般来说，光引擎可以使所要求剂量图案的不同“条”曝光，如箭头501-508所示和虚线510所界定的。在图中，基底的扫描方向向上且平行于Y，从而首先曝光图案的上部。

通过相对所要求剂量图案(箭头522)扫描“计算窗口520”可以形成构图部件的控制数据，所述计算窗口具有平行于扫描方向的限定宽度，并表示所要求剂量图案的一部分，该部分剂量图案将被输入到给定组的数据操作设备以在特定处理阶段中执行一个步骤(例如光栅化或解压)。例如，数据操作设备可以为每个窗口位置产生控制数据包，所述窗口位置可以向前“步进”，例如在照射光束的每次闪光时。计算窗口520的几何尺寸取决于曝光方法。例如，通过在基底上扫描相对稀疏的光点阵列(例如每个光点相应于微透镜阵列中的一个透镜)，光柱可以曝光所要求的剂量图案，并由相对密集的位图进行限定。根据这种布置，在密集的位图图案的多条不同线上同时曝光多个光点，所述光点可能影响计算窗口520的宽度和/或长度(例如计算窗口520可以选择成具有至少一定宽度，其足以包括在辐射源的任何一次闪光中曝光的位图图案的所有相邻线)。附加地或可替换地，数据操作设备的计算结果需要考虑上下文信息(例如考虑这样的情况，即由光引擎曝光的每个辐射光点可以重叠所要求剂量图案的位图表示的几条线)。这就容易加大窗口520的所需宽度和/或长度。

对于给定窗口520的位置，数据操作设备执行所需操作的速度规定了窗口520以多快的速度在基底W上进行扫描，也就是以多快的速度形成所要求的剂量图案。对于给定的设备结构，计算速度通常取决于窗口520中所要求剂量图案的性质，该性质对于窗口520的不同区域变化很大，如上所述。对于如图5所示的设计，例如是一个平板显示器，对边缘区530的计算可能需要与对显示区540的计算差异很大的源。边缘区530通常包括连接线等类似物的制作布线图案，而显示区540通常包括相应于显示像素的大量重复图案。因此对于解压和在线光栅化来说，边缘区530的无序或一致性(entropy)可能比显示区540更高，使这些区域通常更难以处理(即它们对计算硬件有更高的要求)。

在数据操作设备限制成为每个特定光引擎提供控制数据的地方，由于光引擎之间要曝光的图案性质的变化，不同数据操作设备之间的计算负荷可能会有很大的变化。在图5中，例如，为片断(slice)501和508提供控制数据的数据操作设备将倾向于具有比其他部分更大的负荷，因为在边缘区530它们要处理的图案比例更大。但是，因为限制用户在基底上布置图案的方式是不期望的，所以有必要为所有的切片501-508提供同样的计算能力。特别地这表示所有数据操作设备都必须具有足够的能力，以便能够处理较差状态的情形，而不管多数时间不使用这种能力的事实。

图6示出了本发明的一个实施例，其设计成克服过剩能力的上述问题，并由此对于可比较的性能来说减小光刻装置的成本和/或对于相当的成本来说改进性能。尽管示出的系统包括多个光引擎(由多个构图部件PD1-PD8表示)，但是本发明的范围也包括多种系统，所述系统仅仅具有一个光引擎，对于该光引擎可提供多个数据操作设备以处理平行的所要求图案的不同区域。

根据本实施例，提供输入设备600用于输入所需/所要求剂量图案的细节。然后将其存储在输入设备600中作为基于矢量的表示，例如GDS II文件。接着通过链路602将数据传输到数据处理线或数据通路610。链路602示出为虚线因为它可能包括直接链路或者由一个或多个数据处理设备构成的链路，所述数据处理设备例如可以用来执行对图案数据的离线操作。示出的数据通路部分610配置成执行所要求剂量图的基于矢量的表示(其已经由离线设备和/或其他在线设备部分转换)和构图部件PD1-PD8需要的基于位图的控制数据序列之间的转换处理的一个在线阶段(online stage)(其他阶段可以用未示出的数据通路的附加部分进行处理)，如上所述，转换处理的在线阶段例如包括实时解压或实时光栅化。

转换的在线阶段需要相当大的计算资源，可以将负荷在多个数据操作设备631-638之间分成其数量例如等于构图部件PD1-PD8的数量。但是，不是根据由各个构图部件PD1-PD8曝光的图案区域拆分数据，或者通过一些其他的几何学或其他便利的方式，本实施例包括计算负荷控制器620，其配置成根据每部分表示的相关数据操作设备的工作负荷来分配图案数据，从而将总工作负荷均匀地或以其他最佳的方式和/或平衡的方式分布。特别地，设备620布置成接收(通常是部分处理过的)所要求剂量图案的表示，根据预定的负荷分布算法拆分数据，然后将得到的数据包发送到数据操作设备631-638，每个数据包相应于剂量图案的特定区域。对于每个所要求的剂量图案以相同的方式操作负荷分布算法，例如通过将剂量图案拆分成多个小的区域(“平铺显示”)，和布置不同的数据操作设备主要用以处理相邻的区域。只要这些区域选择成显著地小于期望的长度比例，图案的复杂性(或者关于计算负荷的其他特性)在该长度比例上变化很大，这种方法提供了一种有效的分布总计算负荷的方式。

附加地或可替换地，可以提供图案预处理器650，其能够通过所要求剂量图案扫描，并确定图案特性相对数据操作设备的操作的空间变化。例如，预处理器650可以产生一致性或图案复杂性图。计算负荷控制器620可以配置成估算如何根据图案预处理器的输出在各个数据操作设备之间最佳地分布计算负荷。例如，负荷分布算法可以确保在数据操作设备之间均匀地拆分数据，所述数据相应于被评定为具有高一致性/复杂性等等并且可能涉及大量要处理的资源的区域。示出的预处理器650在图6中是数据通路610的在线部分，但是预处理器650也可以离线操作。

例如，根据一个实施例的光刻装置可以布置成在基底上形成用于多个LCD显示器的图案。每个LCD包括一个大的具有高再现程度(即重复的显示像素)的中心区域。在显示器的边缘处，一些区域具有多个“白噪声”(随机变化、高一致性)图案。负荷分布算法和/或平铺显示尺寸可以变化，直到在增大的总处理工作负荷(例如使用更小的平铺显示可能导致总工作负荷增大)和改进数据操作设备631-638之间的工作负荷的平衡之间获得期望的平衡。根据一种变化，对于具有高一致性的区域如显示区可以选择较小的平铺显示，从而平衡工作负荷(在这种情况下，通过减小与不同平铺显示相联的工作负荷中的变化)。通过参考预处理器如预处理器650的输出，或者通过参考预定的图案设计描述(在给定的实例中，这种描述包括显示区和边缘区的轮廓)，可以根据图案的复杂性控制平铺显示尺寸。

数据操作设备631-638可以处理数据包(例如光栅化或解压)并将已处理的数据输出到数据再分布设备640。数据再分布设备640使用来自数据操作设备631-638的数据产生控制数据序列或者至少产生能够容易转换成(例如通过简单的解压算法)控制数据序列的数据包，从而将其发送给构图部件PD1-PD8。数据连接652具有提供信息的计算负荷控制器620，如果需要，所述信息与如何在数据操作设备631-638之间分布图案数据相关。可以提供缓冲器以允许对不同数据操作设备631-638的输出之间的差值定时，以及允许在将已处理的数据发送到构图部件PD1-PD8之前有效地进行再组合。

图7a示出了计算负荷控制器620如何配置成分布相应于图案的示例性区域530(参见图5)的图案数据。该区域530被划分成多个子区域701-708。在示出的实例中，使用了64个子区域，但是也可以使用更大或更小数量的子区域。然后将这些区域指定给特定的数据操作设备。在本实施例中，有8个数据操作设备631-638，沿对角线(从左上角向右下角)划分64个子区域，从而划分为沿相邻对角线布置而被发送到不同数据操作设备的子区域和沿相同对角线布置而被发送到相同数据操作设备的子区域。在该实例中，将与八个子区域701-708相联的图案数据发送到每个数据操作设备，该操作通过将来自随后对角线的数据发送到随后的数据操作设备可以便利地实现：例如，可以将子区域701发送到数据操作设备631，将子区域702发送到数据操作设备632等等。图7b示出了如何使这种图案分布方法在计算窗口520上扩展。涂黑的正方形对应于子区域705，通过这种方式突出以显示如何在计算窗口520上分布单个数据操作设备(在这种情况下是设备635)的输入。其他数据操作设备的输入将以极其相似的方式进行分布，但是为了清楚的目的而没有示出。相应于任何一个数据操作设备的子区域的斜的和隔开的几何形状不可能遵循器件图案中在一致性/复杂性方面变化的几何图形。类似地，特别复杂的图案的大区域如平板显示器中的边缘区530可以在数据操作设备631-638之间均匀地分布。其结果是对于可能遇到的所有所要求的剂量图案来说，显著地减小了在数据操作设备631-638之间的计算负荷的变化。这表示对于相同的总体性能来说，每个数据操作设备631-638的能力可以较低，因为峰值负荷基本上较低。

如图7a和7b所示的分布仅仅是如何布置计算负荷控制器的一个实例。在不脱离本发明的范围的条件下，可以按其他方式划分图案。例如，计算窗口520中的子区域701-708可以在数据操作设备之间随机分布。其具有的优点是对于特定的数据操作设备来说进一步减小了器件特征沿子区域的几何形状偶然布置的可能性(对于该数据操作设备来说这可能导致在负荷中产生不期望的波峰或波谷)。

图8示出了如何用计算负荷控制器620将所要求的剂量图案划分成变化尺寸的平铺显示，根据与每个平铺显示相联的所要求剂量图案的“性质”控制平铺显示的尺寸。在该申请中，图案“性质”的相关方面是影响数据操作设备如何处理平铺显示的特性(参见下文)：例如，需要多少计算工作负荷来处理平铺显示。在示出的实例中，所要求的剂量图案800包括高图案复杂性/一致性的区域810(其对应于平板显示器中的边缘区)和低图案复杂性/一致性的区域820(其对应于平板显示器中的显示区)。为了减小与处理不同平铺显示相联的计算负荷的变化，负荷控制器620将图案分成使得在低复杂性区域中的平铺显示840大于在高复杂性区域中的平铺显示。在给出的实例中，平铺显示尺寸控制成是平铺显示内所要求剂量图案的复杂性和/或一致性的函数。但是一般地，平铺显示尺寸可以随与计算相关的其他特性的函数而变化，从而减小平铺显示之间的变化(也就是有利于数据操作设备之间的工作负荷变化的减小)。例如，图案中器件特征的密度可以用作控制平铺显示尺寸的基础。在这一点上，选择哪种图案特性作为参考取决于多种因素，其不仅包括由数据操作设备执行的处理的性质，而且包括所讨论的图案特性可以进行测量/量化的容易程度以及图案特性和平铺显示的计算工作负荷之间的关系的可靠程度。例如可以使用压缩比(它提供了图案可以被压缩的程度的度量)来量化图案的一致性/复杂性。计算负荷控制器620可以独立地实施平铺显示尺寸的控制，或者将平铺显示尺寸的控制与在数据操作设备之间智能地分布平铺显示的函数(如上所述)结合，从而有效地使工作负荷平衡达到期望的水平。

尽管可以在本申请中具体参考使用该光刻装置制造特定器件(例如集成电路或平板显示器)，但是应该理解这里描述的光刻装置可能具有其它应用。这些应用包括但不限于制造集成电路、集成光学系统、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、微电子机械器件(MEMS)等等。此外，例如在平板显示器中，本装置可以用于辅助各个层的形成，所述层例如是薄膜晶体管层和/或滤色器层。

尽管在上面可以具体参考在本申请的光学光刻法过程中使用本发明的实施例，但是应该理解本发明可以用于其它应用，例如压印光刻法，在本申请允许的地方，本发明不限于光学光刻法。在压印光刻法中，构图部件中的外形限定了在基底上形成的图案。构图部件的外形还可以挤压到施加于基底上的抗蚀剂层中，并在基底上通过施加电磁辐射、热、压力或上述方式的组合使抗蚀剂固化。在抗蚀剂固化之后，可以将构图部件从抗蚀剂中移出而留下图案。

尽管上面已经描述了本发明的具体实施例，但是应该理解可以不同于所描述的实施本发明。例如，本发明可以采取计算机程序的形式，该计算机程序包含一个或多个序列的描述了上面所公开的方法的机器可读指令，或者包含其中存储有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)。

已经描述了本发明的具体实施例，应该理解，可以容易地看出这些实施例的许多修改，或者可以由本领域技术人员提出，因此本发明仅仅由下面权利要求的精神和范围限定。

Claims (22)

1.一种光刻装置，包括：

调制辐射光束的单独可控元件阵列；

数据处理线，用于将所要求剂量图案的第一数据表示转换成控制数据序列，所述控制数据序列用于控制所述单独可控元件阵列，以便大体上在基底上形成所述所要求的剂量图案；所述数据处理线包括：

多个数据操作设备；和

计算负荷控制器，其配置成将所述第一数据表示划分成多个数据包，每个数据包相应于所述所要求剂量图案的一组子区域之一，并将每个所述数据包发送给所述数据操作设备中的一个，其中

所述计算负荷控制器布置成选择数据包以发送到每个数据操作设备，从而平衡数据操作设备之间的总计算负荷。

2.根据权利要求1所述的光刻装置，还包括图案预处理器，其配置成分析所述第一数据表示和输出数据，对于由所述数据操作设备执行的所述转换的至少一个阶段来说，所述输出数据表示如何期望每个图案区域有助于计算负荷，其中所述计算负荷控制器布置成根据所述输出数据选择所述数据包。

3.根据权利要求1所述的光刻装置，还包括：

数据再分布设备，其布置成从所述多个数据操作设备接收和再组合数据输出，从而形成所述控制数据序列。

4.根据权利要求1所述的光刻装置，其中所述计算负荷控制器大体上随机地为每个数据操作设备选择数据包。

5.根据权利要求4所述的光刻装置，其中所述子区域选择成和所要求剂量图案的特征相比足够小，从而确保所述总计算负荷大体上平衡。

6.根据权利要求1所述的光刻装置，其中

所述负荷控制器配置成根据相应于所述子区域的所要求剂量图案的特性控制每个所述子区域的尺寸。

7.根据权利要求6所述的光刻装置，其中所述负荷控制区配置成根据相应于所述子区域的部分所要求剂量图案的以下特性至少之一控制每个所述子区域的尺寸：图案不规则的程度、图案密度、图案的一致性、图案的复杂性、以及从子区域到数据操作设备的总计算负荷的期望分布。

8.根据权利要求6所述的光刻装置，其中所述负荷控制区配置成控制每个所述子区域的尺寸，从而大体上平衡数据操作设备之间的总计算负荷。

9.根据权利要求1所述的光刻装置，包括：

多个单独可控元件阵列，每个单独可控元件阵列能够调制辐射光束，其中：

所述数据处理线能将所述所要求剂量图案的第一数据表示转换成多个控制数据序列，每个控制数据序列用于控制所述单独可控元件阵列中的一个，从而大体上一起在基底上形成所述所要求剂量图案；以及

每个所述数据操作设备处理数据包，以便产生用于所述单独可控元件阵列中任何一个的控制数据。

10.根据权利要求9所述的光刻装置，还包括图案预处理器，其配置成分析所述第一数据表示和输出数据，对于由所述数据操作设备执行的所述转换的至少一个阶段来说，所述输出数据表示如何期望多个图案区中的每个图案区域有助于计算负荷，其中所述计算负荷控制器布置成根据所述输出数据选择所述数据包。

11.根据权利要求9所述的光刻装置，还包括：

数据再分布设备，其布置成从所述多个数据操作设备接收和再布置数据输出，从而形成所述多个控制数据序列。

12.根据权利要求9所述的光刻装置，其中所述计算负荷控制器大体上随机地为每个数据操作设备选择数据包。

13.根据权利要求12所述的光刻装置，其中所述子区域布置成和所要求剂量图案的特征相比足够小，从而确保所述总计算负荷大体上平衡。

14.根据权利要求9所述的光刻装置，其中所述计算负荷控制器布置成将数据包传送给至少一个数据操作设备，所述数据操作设备相应于沿至少一条线布置的一组子区域，所述线与所述基底相对其上投影的辐射光束的扫描方向倾斜。

15.一种器件制造方法，包括：

使用单独可控元件阵列调制辐射光束；

将所述剂量图案的第一数据表示转换成控制数据序列，控制数据序列用于控制所述单独可控元件阵列，从而基本上在基底上形成所述所要求的剂量图案；

将所述第一数据表示划分成多个数据包，每个数据包相应于所述所要求剂量图案一组子区域之一，并将每个所述数据包发送给用于所述转换的多个所述数据操作设备中的一个；以及

选择数据包以将其发送到每个数据操作设备，使得数据操作设备之间的总计算负荷平衡。

16.根据权利要求15所述的器件制造方法，还包括：

分析所述第一数据表示，以便确定对于由所述数据操作设备执行的所述转换作阶段，期望计算负荷的子区域分布如何作为所要求剂量图案中子区域的位置的函数变化，其中

根据所述分析步骤的结果执行所述选择步骤。

17.根据权利要求15所述的器件制造方法，还包括：

根据相应于所述子区域的所要求剂量图案的特性控制每个所述子区域的尺寸。

18.根据权利要求15所述的器件制造方法，还包括：

根据相应于所述子区域的部分所要求剂量图案的以下特性至少之一控制每个所述子区域的尺寸：图案不规则的程度、图案密度、图案的一致性、图案的复杂性、以及从子区域到数据操作设备的总计算负荷的期望分布。

19.根据权利要求15所述的器件制造方法，还包括：

控制每个所述子区域的尺寸，从而大体上平衡数据操作设备之间的总计算负荷。

20.根据权利要求15所述的器件制造方法，包括：

使用多个单独可控元件阵列调制辐射光束：

将所述所要求剂量图案的第一数据表示转换成多个控制数据序列，每个控制数据序列用于控制所述单独可控元件阵列中的一个，从而大体上一起在基底上形成所述所要求剂量图案；以及

使用每个所述数据操作设备处理来自所述所要求剂量图案的多个区域的数据包，所述所要求剂量图案的至少一个子组由不同的单独可控元件阵列形成。

21.根据权利要求15所述的方法制造的平板显示器。

22.根据权利要求15所述的方法制造的集成电路器件。

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