CN115039030A - 用于无掩模光刻的方法和系统 - Google Patents

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CN115039030A CN202080095102.XA CN202080095102A CN115039030A CN 115039030 A CN115039030 A CN 115039030A CN 202080095102 A CN202080095102 A CN 202080095102A CN 115039030 A CN115039030 A CN 115039030A
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Abstract

一种通过图案化辐射束曝光衬底的方法，包括：提供辐射束；通过可单独控制元件阵列赋予辐射束；通过绕倾斜轴线在不同位置之间倾斜可单独控制元件，从辐射束产生图案化辐射束；将图案化辐射束朝向衬底投影；在扫描方向上跨图案化辐射束扫描衬底，以使衬底曝光于图案化辐射束，其中可单独控制元件的倾斜轴线基本上垂直于扫描方向。

Description

用于无掩模光刻的方法和系统
相关申请的交叉引用
本申请要求于2020年2月7日提交的EP申请20156258.4的优先权，该申请通过引用整体并且入本文。
技术领域
本公开涉及用于无掩模光刻的方法和系统。
背景技术
光刻设备是将期望的图案施加到衬底或衬底的一部分上的机器。光刻设备可以用于例如集成电路(IC)、平板显示器、和具有小的特征的其它器件或结构的制造。在传统的光刻设备中，图案形成装置(其可以称为掩模或掩模版)可以用于产生与IC、平板显示器或其它器件的单个层相对应的电路图案。该图案可以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，而被转印到衬底(例如硅晶片或玻璃板)(的一部分)上。
代替电路图案，图案形成装置可以用于产生其它图案，例如滤色器图案或斑点矩阵。代替传统的掩模，图案形成装置可以包括图案形成阵列，该图案形成阵列包括产生电路或其他适用图案的可单独寻址元件阵列。与传统的基于掩模的系统相比，这种“无掩模”系统的优点在于，图案可以被更快地提供和/或改变，并且成本更低。
因此，无掩模系统包括可编程图案形成装置(例如，空间光调制器、对比度装置等)。可编程图案形成装置被(例如，电子地或光学地)编程为使用可单独寻址元件阵列形成期望的图案化束。可编程图案形成装置的类型包括微镜阵列、液晶显示器(LCD)阵列、光栅光阀阵列等。
发明内容
期望改进包括可编程图案化装置而不是掩模或掩模版的光刻设备的性能。
根据本发明的方面，提供了一种通过图案化辐射束曝光衬底的方法，该方法包括：
-提供辐射束；
-通过可单独控制元件阵列赋予辐射束；
-通过绕倾斜轴线在不同位置之间倾斜可单独控制元件，从辐射束产生图案化辐射束；
-将图案化辐射束朝向衬底投影；
-在扫描方向上跨图案化辐射束扫描衬底，以使衬底曝光于图案化辐射束，其中可单独控制元件的倾斜轴线基本上垂直于扫描方向。
根据本发明的另一方面，提供一种用于将图案化辐射束投影到衬底上的系统，该系统包括：
-可单独控制元件阵列，该阵列被配置成通过绕倾斜轴线在不同位置之间倾斜可单独控制元件，来赋予辐射束以产生图案化辐射束；
-台设备，该台设备被配置成保持衬底，并且被配置成在扫描方向上跨图案化辐射束扫描衬底，以使衬底曝光于图案化辐射束，
-并且其中，可单独控制元件的倾斜轴线基本上垂直于扫描方向。
根据本发明的另一方面，提供一种用于将图案化辐射束投影到衬底上的系统，该系统包括：
-可单独控制元件阵列，该阵列被配置成通过绕倾斜轴线在不同位置之间倾斜可单独控制元件，来赋予辐射束以产生图案化辐射束；
-台设备，该台设备被配置成保持衬底，并且被配置成在扫描方向上跨图案化辐射束扫描衬底，以使衬底曝光于图案化辐射束，
-投影系统，该投影系统包括微透镜阵列，该微透镜阵列被配置成：
将辐射斑点的第一二维图案和辐射斑点的第一二维图案投影到衬底上，
其中，第一二维图案的在垂直于扫描方向的方向上的宽度基本上对应于第二二维图案在垂直于扫描方向的方向上的宽度，
其中，第一二维图案的在扫描方向上的长度基本上对应于第二二维图案在扫描方向上的长度，并且其中，第一二维图案和第二二维图案在扫描方向上彼此间隔开。
根据本发明的另一方面，提供了一种控制施加到衬底的辐射剂量的方法，该方法包括：
-根据伴随时间的预定轮廓调制辐射束，该轮廓包括辐射束的多个不同的强度水平；
-用可单独控制元件阵列赋予经调制的辐射束，以通过绕倾斜轴线在不同位置之间倾斜可单独控制元件来产生图案化的经调制的辐射束；
-将图案化的经调制的辐射束朝向衬底投影；
-在扫描方向上跨图案化辐射束扫描衬底，以使衬底曝光于图案化辐射束，从而将衬底的部分曝光于图案化的经调制的辐射束；
其中，赋予经调制的辐射束的步骤包括：
基于衬底的部分的所需辐射剂量和伴随时间的预定轮廓，确定可控制元件阵列的元件的倾斜序列，以将衬底的部分曝光于多个不同的强度水平中的所选择水平。
根据本发明的另一方面，提供一种用于将图案化辐射束投影到衬底上的系统，该系统包括：
-可单独控制元件阵列，该阵列被配置成通过绕倾斜轴线在不同位置之间倾斜可单独控制元件，来赋予辐射束以产生图案化辐射束；
-辐射束调制器，该辐射束调制器被配置成根据伴随时间的预定轮廓调制辐射束，该轮廓包括辐射束的多个不同的强度水平；
其中，可单独控制元件阵列被配置成通过绕倾斜轴线在不同位置之间倾斜可单独控制元件，来赋予经调制的辐射束以产生图案化的经调制的辐射束，
其中，该系统还包括：
-台设备，该台设备被配置成保持衬底，并且被配置成在扫描方向上跨图案化的经调制的辐射束扫描衬底，以使衬底曝光于图案化辐射束，从而将衬底的部分曝光于图案化的经调制的辐射束，
-控制单元，该控制单元被配置成基于衬底的部分的所需辐射剂量和伴随时间的预定轮廓，确定可控制元件阵列的元件的倾斜序列，以将衬底的部分曝光于多个不同的强度水平中的所选择水平。
根据本发明的另一个方面，提供一种用于将图案化辐射束投影到衬底上的系统，该系统包括：
-可单独控制元件阵列，该阵列被配置成通过绕倾斜轴线在不同位置之间倾斜可单独控制元件，来赋予辐射束以产生图案化辐射束；
-台设备，该台设备被配置成保持衬底，并且被配置成在扫描方向上跨图案化辐射束扫描衬底，以使衬底曝光于图案化辐射束，
-投影系统，该投影系统被配置成接收图案化辐射束，该投影系统包括：
第一微透镜阵列；
第二微透镜阵列；
微孔阵列；
其中，第一微透镜阵列被配置成接收图案化辐射束，并且将图案化辐射束投影到第二微透镜阵列，第二微透镜阵列被配置成将所接收到的图案化辐射束投影到衬底上，其中微孔阵列被布置在图案化辐射束的光路中，并且在第一微透镜阵列和第二微透镜阵列之间，其中，微孔阵列被配置成限制投影到衬底上的相邻辐射斑点之间的串扰。
附图说明
附图并入在本文中并且形成申请文件的一部分，附图与说明书一起说明了本发明的实施例，并且用于解释本发明的实施例的原理，并且使相关领域的技术人员能够制造和使用实施例。
图1示出了根据实施例的光刻设备的一部分的示意性侧视图。
图2示出了根据实施例的光刻设备的一部分的示意性俯视图。
图3示出了根据实施例的光刻设备的一部分的示意性俯视图。
图4示意性地示出了辐射斑点的二维图案。
图5和图6示意性地示出了辐射斑点的规则和不规则的二维图案。
图7示意性地示出了可控制元件的二维阵列的俯视图。
图8示出了通过具有基本上垂直于扫描方向的倾斜轴线而产生的辐射斑点的不规则图案。
图9示意性地示出了包括辐射斑点的第一二维图案和辐射斑点的第二二维图案的辐射斑点的图案的俯视图。
图10示意性地示出了根据本发明第三方面的方法的流程图。
图11示意性地示出了可以应用于辐射束的轮廓或调制轮廓。
图12示意性地示出了沿着Y方向或扫描方向传播的辐射束。
图13a和13b示意性地示出了可控制元件的倾斜序列的两个示例，以及被应用的辐射轮廓。
图14示意性地示出了可以在根据本发明的第四方面的系统中应用的投影系统的一部分。
现在将参考附图描述一个或多个实施例。在附图中，相同的附图标记可以表示相同或功能相似的元件。
具体实施方式
本文描述了用于光刻设备(特别是无掩模光刻设备)的系统、用于控制施加到衬底的辐射剂量的方法以及光刻设备的各种实施例。因为是无掩模的，所以不需要传统的掩模来曝光例如IC或平板显示器。
在实施例中，光刻设备是高度灵活性的。在实施例中，光刻设备针对具有尺寸、类型和特性的衬底可缩放。因此，光刻设备可以能够利用单个光刻设备或者通过使用大型公共光刻设备平台来使用多个光刻设备实现多个应用(例如，IC、平板显示器、封装等)。
图1示意性地示出了根据实施例的光刻投影设备100的一部分。设备100包括图案形成装置104、物体保持器106(例如，物体台，例如衬底台)和投影系统108。
在实施例中，图案形成装置104包括多个可单独寻址元件102来调制辐射，以将图案施加到束110。在实施例中，多个可单独寻址或可控制元件102的位置可以相对于投影系统108是固定的。然而，在替代布置中，多个可单独寻址或可控制元件102可以连接到定位装置(未示出)，以根据某些参数(例如，相对于投影系统108)准确地定位它们中的一个或多个。在实施例中，多个可单独控制元件被布置成阵列(例如二维阵列)。在实施例中，可单独控制元件是反射元件(诸如反射镜)。根据本发明，图案形成装置可以配置成施加例如由辐射源提供的辐射束，以便产生经图案化辐射束。在实施例中，图案形成装置104可以包括可编程反射镜阵列，由此可以控制可编程反射镜阵列的各个反射镜的位置。特别地，可编程反射镜阵列(通常是图案形成装置)的各个反射镜的取向可以通过倾斜各个反射镜来调节。
光刻设备100包括物体保持器106。在该实施例中，物体保持器包括物体台106以保持衬底114(例如，涂覆有抗蚀剂的硅晶片或玻璃衬底)。物体台106可以在多达6个自由度(例如，在X和/或Y方向上)上移动，并且连接到定位装置116以根据某些参数准确地定位衬底114。例如，定位装置116可以相对于投影系统108和/或图案形成装置104准确地定位衬底114。在实施例中，物体台106的移动可以利用定位装置116来实现，定位装置116包括长行程模块(粗定位)和可选的短行程模块(精定位)，这没有在图1中明确地示出。可以使用类似的系统来定位可单独寻址元件102，使得例如可单独寻址元件102可以在多达6个自由度(例如，在X和/或Y方向)上移动，例如，在与物体台106的扫描方向基本平行的方向上进行扫描，并且可选地在与扫描方向正交的方向上步进。束110可以可替代地/附加地是可移动的，而物体台106和/或可单独寻址元件102可以具有固定的位置以提供所需的相对移动。这种布置可以有助于限制设备的尺寸。
在例如可以可应用于平板显示器制造的实施例中，物体台106可以是静止的，并且定位装置116被配置成相对于物体台106(例如，在物体台上方)移动衬底114。例如，物体台106可以设置有以基本上恒定速度绕衬底114来扫描衬底114的系统。在这样做的情况下，物体台106可以在平坦的最上侧表面上设置多个开口，通过这些开口供给气体以提供能够支撑衬底114的气垫。这通常被称为气体轴承布置。衬底114使用一个或多个致动器(未示出)而在物体台106上方移动，所述致动器能够相对于束110的路径准确地定位衬底114。可选地，衬底114可以通过选择性地启动和停止气体通过开口的通道来相对于物体台106移动。在实施例中，物体保持器106可以是在其上使衬底滚动的滚动系统，并且定位装置116可以是用于转动滚动系统以将衬底提供到物体台106上的马达。
在实施例中，根据本发明的光刻设备包括投影系统108(例如，石英、玻璃、塑料(例如COC)和/或CaF2透镜系统或光学元件，或者包括由这些材料制成的透镜元件的反射折射系统，或者反射镜系统，或者具有附加聚合物层的光学元件(例如玻璃元件)，或者包括平面和球面的光学元件，所述光学元件也可以修改成使用例如聚合物层等的非球面)，投影系统108可以用于将由可单独寻址元件102调制的图案化束投影到衬底114的目标部分120(例如，一个或多个管芯)上。投影系统108可以对由多个可单独寻址元件102提供的图像进行成像，使得图案被一致地形成在衬底114上。可选地，投影系统108可以投影次级源的图像，多个可单独寻址元件102中的元件作为遮蔽件(shutter)用于次级源。
在这方面，投影系统可以包括聚焦元件或多个聚焦元件(本文中一般称为透镜阵列)，例如微透镜阵列(称为MLA)或菲涅耳(Fresnel)透镜阵列，以例如形成次级源，并且将斑点成像到衬底114上。在实施例中，透镜阵列(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1,000个聚焦元件、至少10,000个聚焦元件，至少100,000个聚集元件或至少1,000,000个聚焦元件。在实施例中，图案形成装置中的可单独寻址元件的数量等于或大于透镜阵列中的聚焦元件的数量。在实施例中，透镜阵列包括多个聚焦元件，至少一个聚焦元件与可单独寻址元件阵列中的一个或多个可单独寻址元件(例如，可单独寻址元件阵列中的仅一个可单独寻址元件、或者可单独寻址元件阵列中的2个或更多个(例如，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)可单独寻址元件)光学相关联；在实施例中，多个光学元件中的至少一个聚焦元件与少于5,000个可单独寻址元件(例如，少于2,500个、少于1,000个、少于500个或少于100个)光学相关联。
在实施例中，透镜阵列包括两个或更多个聚焦元件(例如，多于1,000个、大部分的或大约全部的)，所述聚焦元件的每个与二维阵列的多个可单独寻址元件光学相关联。
在实施例中，图案形成装置104可例如通过使用一个或多个致动器而至少在朝向和远离衬底的方向上移动。能够在不移动衬底或透镜阵列的情况下，将图案形成装置移动朝向和远离衬底，以允许例如聚焦调节(例如，在非平台衬底上的局部聚焦调节)。
在实施例中，透镜阵列包括塑料聚焦元件(其可以是易于制造的(例如注射模制)和/或可负担得起的)，其中例如辐射的波长大于或等于约400nm(例如405nm)。在实施例中，辐射的波长选自约350nm-500nm的范围，例如约375-425nm的范围。在实施例中，透镜阵列包括石英或玻璃聚焦元件。
在实施例中，每个或多个聚焦元件可以是非对称透镜(例如，具有一个或多个非对称表面)。所述非对称对于多个聚焦元件中的每个可以是相同的，或者对于多个聚焦元件中的一个或多个聚焦元件，可以不同于多个聚焦元件中的一个或多个不同的聚焦元件。非对称透镜可以有助于将椭圆形辐射输出转换成圆形投影斑点，反之亦然。
在实施例中，聚焦元件具有高数值孔径(NA)，其被布置成将辐射以投影到离开焦点的衬底上以获得低NA的系统。高NA透镜可能比可用的低NA透镜更经济、更普遍和/或质量更好。在实施例中，低NA小于或等于0.3，在实施例中为0.18、0.15或更小。因此，高NA透镜具有比针对系统所设计的NA更大的NA，例如，大于0.3、大于0.18或大于0.15。
尽管在实施例中，投影系统108与图案形成装置104分离，但这不是必须的。投影系统108可以与图案形成装置108集成。例如，透镜阵列块或板可以被附接到(集成到)图案形成装置104。在实施例中，透镜阵列可以是单独的、空间上分离的小透镜的形式，每个小透镜被附接到(集成到)图案形成装置104的一个或多个可单独寻址元件，如下面更详细讨论的。
可选地，光刻设备可以包括向多个可单独寻址元件102供应辐射(例如紫外(UV)辐射)的辐射系统。在实施例中，这种辐射系统包括被配置成从辐射源接收辐射的照射系统(照射器)。照射系统包括下列元件中的一个或多个：辐射传递系统(例如合适的定向镜)、辐射调节装置(例如扩束器)、用于设置辐射的角强度轮廓的调节装置(通常，可以调整照射器的光瞳平面中的强度轮廓的至少外部径向范围和/或内部径向范围(通常分别被称为“σ-外部”和“σ-内部”))、积分器、和/或聚光器。照射系统可以用于调节待被提供给可单独寻址元件102的辐射，以在其横截面中具有期望的均一性和强度轮廓。照射系统可以被布置成将辐射分成多个子束，例如，每个子束可以与多个可单独寻址元件中的一个或多个相关联。例如，二维衍射光栅可以用于将辐射分成子束。在本说明书中，术语“辐射的束”和“辐射束”包括但不限于，束由多个这样的辐射子束组成的情况。
辐射系统还可以包括辐射源(例如准分子激光器)，以产生供应到多个可单独寻址元件102的或者由多个可单独寻址元件102供应的辐射。例如当辐射源是准分子激光器时，辐射源和光刻设备100可以是分立的实体。在这种情况下，辐射源不被认为形成了光刻设备100的一部分，并且辐射从源传递到照射器。在其他情况下，例如当辐射源是汞灯时，辐射源可以是光刻设备100的组成部分。
在实施例中，辐射源(在实施例中可以是多个可单独寻址元件102)可以提供具有至少5nm的波长的辐射，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。在实施例中，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。在实施例中，辐射具有包括436nm、405nm、365nm、355nm、248nm、193nm、157nm、126nm和/或13.5nm的波长。在实施例中，辐射包括约365nm或约355nm的波长。在实施例中，辐射包括宽带波长，例如包括365nm、405nm和436nm。可以使用355nm的激光源。在实施例中，辐射具有约405nm的波长。
在光刻设备100的操作中，辐射从辐射系统(照射系统和/或辐射源)入射到图案形成装置104(例如，多个可单独寻址元件)上，并且通过图案形成装置104调制。
在多个可单独寻址元件102产生了图案化束110之后，图案化束110穿过投影系统108，投影系统108将束110聚焦到衬底114的目标部分120上。
借助于定位装置116(以及可选地，在基底136上的位置传感器134(例如，接收干涉测量束138的干涉式测量装置、线性编码器或电容传感器))，衬底114可以准确地移动，例如以便将不同的目标部分120定位在束110的路径中。在使用中，例如在扫描期间，多个可单独寻址元件102的定位装置可以用于准确地校正多个可单独寻址元件102相对于束110的路径的位置。
尽管根据实施例的光刻设备100在本文中被描述为被配置成曝光衬底上的抗蚀剂，但是设备100可以用于投影图案化束110，用于无抗蚀剂光刻。
光刻设备100可以是反射型(例如，采用反射型可单独寻址元件)。可替代地，该设备可以是透射型(例如，采用透射型可单独寻址元件)。
所描述的设备100可以用于一个或多个模式，诸如：
1.在步进模式中，可单独寻址元件102和衬底114基本保持静止，而将整个图案化辐射束110一次投影到目标部分120上(即，单次静态曝光)。然后，衬底114在X和/或Y方向上移动，使得不同的目标部分120可以曝光于图案化辐射束110。在步进模式中，曝光场的最大尺寸限制了在单次静态曝光中所成像的目标部分120的尺寸。
2.在扫描模式中，在图案化辐射束110被投影到目标部分120上的同时，同步扫描可单独寻址元件102和衬底114(即，单次动态曝光)。衬底相对于可单独寻址元件的速度和方向可以通过影系统PS的(缩小率)放大率和图像反转特性来确定。在扫描模式中，曝光场的最大尺寸限制了单次动态曝光中的目标部分的(在非扫描方向上的)宽度，而扫描运动的长度确定了目标部分的(在扫描方向上的)长度。
3.在脉冲模式中，可单独寻址元件102基本保持静止，并且使用脉冲(例如，由脉冲的辐射源提供或者通过脉冲可单独寻址元件提供)，将整个图案投影到衬底114的目标部分120上。衬底114以基本恒定的速度移动，从而使图案化束110扫描跨衬底114的一行。在脉冲之间根据需要来更新由可单独寻址元件提供的图案，并且脉冲被定时，使得在衬底114上的所需位置处曝光连续的目标部分120。因此，图案化束110可以跨衬底114扫描，以对衬底114的一条曝光完整图案。重复该过程，直到整个衬底114已经被逐行曝光。
4.在连续扫描模式中，与脉冲模式基本上相同，除了以基本恒定的速度相对于经调制的辐射束B来扫描衬底114，并且当图案化辐射束110跨衬底114扫描并且曝光衬底114时，更新可单独寻址元件阵列上的图案。可以使用与可单独寻址元件阵列上的图案的更新同步的基本恒定的辐射源或脉冲的辐射源。
也可以采用上述使用模式的组合和/或变型，或者完全不同的使用模式。
图2示出了根据实施例的与衬底(例如，300mm晶片)一起使用的光刻设备的一部分的示意性俯视图。如图2所示，光刻设备100包括用于保持衬底114的衬底台106。与衬底台106相关联的是定位装置116，定位装置116用于至少在如箭头123所示的X方向上移动衬底台106。可选地，定位装置116可以在Y方向和/或Z方向上移动衬底台106。定位装置116还可以绕X、Y和/或Z方向旋转衬底台106。因此，定位装置116可以提供多达6个自由度的运动。在实施例中，衬底台106仅提供在X方向上的运动，其优点是成本较低且复杂性较小。
光刻设备100还包括布置在框架160上的多个可单独寻址元件102。框架160可以与衬底台106及其定位装置116机械隔离。例如，可以通过将框架160连接到与衬底台106和/或其定位装置116的框架分离的地或固定基底来提供机械隔离。另外地或可选地，可以在框架160和与其连接的结构之间提供阻尼器，无论该结构是地、固定基底、还是支撑衬底台106和/或其定位装置116的框架。
在该实施例中，每个可单独寻址元件102是辐射发射二极管(例如LED)。为了简单起见，在图2中示出了在Y方向上延伸(并且在X方向上间隔开)的三行可单独寻址元件102，在该实施例中，每行具有足够的跨衬底的宽度延伸的列；可以在框架160上布置更多数量的行的可单独寻址元件102。在实施例中，每个可单独寻址元件102被配置成提供多个辐射束。在实施例中，图2所示的可单独寻址元件102中的每一个都包括多个可单独寻址元件102(因此图2中的标记为102的每个圆圈表示多个可单独寻址元件102)。在实施例中，如图2中所示，一行或多行可单独寻址元件102在Y方向上与相邻行的可单独寻址元件102交错。在实施例中，可单独寻址元件102基本上是静止的，即它们在投影期间不会显著地移动或根本不移动。
光刻设备100(特别是可单独寻址元件102)可以被布置成提供像素网格成像，如本文中更详细描述的。然而，在实施例中，光刻设备100不需要提供像素网格成像。相反，光刻设备100可以以不形成用于投影到衬底上的单个像素，而是用于投影到衬底上的基本连续图像的方式，将可单独寻址元件102的辐射投影到衬底上。
如图2所示的光刻设备100的元件150可以包括对准传感器、水平传感器、或两者。例如，在实施例中，光刻设备100包括对准传感器150。对准传感器用于在衬底114的曝光之前和/或曝光期间，确定衬底114与例如可单独寻址元件102之间的对准。对准传感器150的结果可以由光刻设备100的控制器使用，以控制例如定位装置116来定位衬底台106以改善对准。另外地或可选地，控制器可以例如响应于来自传感器150的信号来控制与可单独寻址元件102相关联的定位装置，以定位一个或多个可单独寻址元件102(例如，包括相对于一个或多个其它的元件102来定位一个或多个元件102)，从而改善对准，和/或响应于来自传感器150的信号来控制与可单独寻址元件102相关联的偏转器，以定位一个或多个束(例如，包括相对于一个或多个其他的束来定位一个或多个束)，从而改善对准。在实施例中，对准传感器150可以包括模式识别功能/执行对准的软件。
在实施例中，光刻设备100附加地或可选地包括水平传感器150。水平传感器150用于确定衬底106相对于来自可单独寻址元件102的图案的投影是否水平。水平传感器150可以在衬底114的曝光之前和/或曝光期间确定水平度。水平传感器150的结果可以由光刻设备100的控制器使用，以控制例如定位装置116来定位衬底台106以改善水平调平。另外地或可选地，控制器可以例如响应于来自传感器150的信号来控制与投影系统108(例如透镜阵列)相关联的定位装置以定位投影系统108的元件(例如透镜阵列中的透镜或小透镜阵列，例如包括相对于透镜阵列中的另一透镜或另一小透镜阵列来定位透镜阵列中的透镜或小透镜阵列)，从而改善水平调平。在实施例中，水平传感器可以通过在衬底106处投影超声波束来操作和/或通过在衬底106处投影电磁辐射束来操作。
在实施例中，来自对准传感器和/或水平传感器的结果可以用于改变由可单独寻址元件102提供的图案。可以改变图案来校正例如失真，所述失真可以例如由可单独寻址元件102与衬底114之间的光学器件(如果有的话)、衬底114定位的不规则性、衬底114的不均匀性等引起。因此，来自对准传感器和/或水平传感器的结果可以用于改变投影图案以实现非线性失真校正。非线性失真校正可以对于例如柔性显示器是有用的，所述柔性显示器可能不具有一致的线性失真或非线性失真。
在光刻设备100的操作中，通过使用例如机器人处理器(未示出)将衬底114装载到衬底台106上。然后，在框架160和可单独寻址元件102下方在X方向上(如箭头123所示)移动衬底114。通过水平传感器和/或对准传感器150测量衬底114，然后使用可单独寻址元件102将衬底114曝光于图案。例如，通过投影系统108的聚焦平面(图像平面)扫描衬底114，同时移动衬底，并且可单独寻址元件102被转换成图案形成装置104至少部分或全部为“ON”或“OFF”。与图案形成装置104的图案相对应的特征被形成在衬底114上。在实施例中，可以在正X方向上完整地扫描衬底114，然后在负X方向上完整地扫描衬底114。在这样的实施例中，可能在可单独寻址元件102的相对侧上需要附加的水平传感器和/或对准传感器150来用于负X方向扫描。
图3示出了根据实施例的用于在例如平板显示器(例如LCD、OLED显示器等)的制造中曝光衬底的光刻设备的一部分的示意性俯视图。类似于图2所示的光刻设备100，光刻设备100包括保持平板显示器衬底114的衬底台106、以多达6个自由度移动衬底台106的定位装置116、确定可单独寻址元件102和衬底114之间的对准的对准传感器150、以及确定衬底114相对于来自可单独寻址元件102的图案的投影是否水平的水平传感器150。
光刻设备100还包括布置在框架160上的多个可单独寻址元件102。在该实施例中，每个可单独寻址元件102是辐射发光二极管(例如LED)。为了简单起见，沿Y方向延伸的三行可单独寻址元件102被示出在图3中，并且具有足够的列覆盖衬底宽度；可以在框架160上布置更多数量的行的可单独寻址元件102。在实施例中，每个可单独寻址元件102被配置成提供多个辐射束。在实施例中，图3所示的可单独寻址元件102中的每一个包括多个可单独寻址元件102(因此图3中标记为102的每个圆圈表示多个可单独寻址元件102)。此外，在实施例中，多行的可单独寻址元件102与一个或多个相邻行的可单独寻址元件102在Y方向上交错，如图3中所示。光刻设备100(特别是可单独寻址元件102)可以布置成提供像素网格成像。在实施例中，在投影期间，可单独寻址元件102基本上是静止的，即它们不会显著地移动。
在光刻设备100的操作中，通过使用例如机器人处理器(未示出)将平板显示器衬底114装载到衬底台106上。然后，在框架160和可单独寻址元件102下方在X方向上(如箭头123所示)移动衬底114。通过水平传感器和/或对准传感器150测量衬底114，然后使用可单独寻址元件102将衬底114曝光于图案。可以使用一个或多个透镜将来自可单独寻址元件102的图案化束投影到衬底。
如上所讨论的，多个可单独寻址元件102与投影系统108的透镜光学相关联。在实施例中，来自多个可单独寻址元件102的图案化束基本上覆盖投影系统108的相关联透镜的视场。在实施例中，多个可单独寻址元件102共同形成二维发射器阵列，每个阵列与投影系统108中的单个透镜相关联。因此，在实施例中，提供了多个发射器阵列，每个阵列与投影系统108的(在X-Y平面中延伸的)透镜阵列中的单个透镜相关联。因此，在实施例中，单个透镜形成用于可单独寻址元件102阵列的投影系统108的全部或部分。
在传统的光刻中，掩模或掩模版被设置有待投影到衬底上的图案。在这种布置中，掩模或掩模版用于赋予辐射束，以形成图案化辐射束。通过同步地跨辐射束扫描掩模或掩模版，并且跨图案化辐射束扫描衬底，衬底被曝光于掩模或掩模版的图案。在无掩模光刻中，辐射束通常由可单独控制元件(例如，可以被倾斜的可单独控制反射镜)的阵列赋予。通过单独地倾斜元件，可以产生图案化辐射束。可以跨这种图案化辐射束扫描衬底。在这种扫描期间，可以连续地调整图案化辐射束的图案，以便将期望的图案投影到衬底上。
本发明提供了对无掩模光刻系统或设备的各种改进。所述改进可以例如在如上所述的光刻设备中实现。
根据本发明的第一方面，提供了一种用于无掩模光刻设备的系统，该系统包括可单独控制元件阵列，所述可单独控制元件阵列被配置成赋予辐射束，以便通过使可单独控制元件绕倾斜轴线在不同位置之间倾斜来产生图案化辐射束。这种可单独控制元件阵列可以形成可编程反射镜阵列等的一部分。
在这种实施例中，可控制元件可以例如是反射镜。
在实施例中，阵列可以例如是可以被单独控制的反射镜的二维阵列。根据本发明的第一方面的系统还包括台设备，所述台设备被配置成保持衬底并且被配置成沿扫描方向跨图案化辐射束扫描衬底，使衬底曝光于图案化辐射束。为了产生图案化辐射束，可控制元件(例如反射镜)可以例如被控制成使得它们可以被定位在两个不同的位置。在这种布置中，可控制元件可以例如被处于第一位置或第二位置，由此当元件处于第一位置时，将辐射束的一部分或部分朝向衬底或朝向投影系统投影，并且由此当元件处于第二位置时，将该一部分或部分远离衬底或投影系统投影。在这种实施例中，第一位置可以被称为“ON”位置，而第二位置可以被称为“OFF”位置。
通常，图案化辐射束当被投影到衬底时将产生图案或辐射斑点。在可控制元件的二维阵列的全部可控制元件都处于第一位置的情况下，这将在衬底上产生辐射斑点的二维图案。这种图案被示意性地示出在图4中。
图4示意性地示出了辐射斑点400的二维图案，其可以例如通过将可控制元件的二维阵列定位在“ON”位置，并且例如经由投影系统或透镜将所赋予的辐射束投影到衬底上来产生。理想地，应当获得辐射斑点的规则网格图案，由此对于所有斑点，在X方向上的相邻斑点之间的距离Δx相等，并且由此对于所有斑点，在y方向上的相邻斑点之间的距离Δy相等。通常，相邻斑点之间的距离Δx和Δy大于辐射斑点的直径或横截面。
为了能够曝光衬底的每个部分或位置，可以在辐射斑点的图案下面、在稍微偏离辐射斑点被定向的X方向和Y方向的方向上移动或扫描衬底。
特别地，如图4所示，基于X方向上的斑点数量、相邻斑点之间的距离Δy、以及斑点的大小，扫描方向SD可以被选择成使得每个部分或位置被辐射斑点扫描。特别地，在沿着相对于辐射斑点阵列的方向SD扫描衬底的情况下，线500表示辐射斑点的轨迹。可以看出，通过所选择的扫描方向，可以扫描衬底的整个区域。特别地，不同辐射斑点的扫描轨迹使得，当跨辐射斑点阵列400扫描衬底时，获得了在X方向上没有间隙的图案。如本领域技术人员将理解的，通过协调和同步可控制元件的位置，由此控制这些元件处于“ON”位置或者“OFF”位置，并且扫描移动的衬底，可以以无掩模方式用任意图案来照射衬底。
发明人已经观察到，在实践中，可能无法实现辐射斑点的规则网格图案。相反，可以观察到，通常辐射斑点可能会相对于期望的或预期的规则网格图案移位。图5和图6示意性地示出了辐射斑点的不规则图案的效果。特别地，图5示意性地示出了规则图案的辐射斑点600的详细图案，以及沿扫描方向SD的左侧行斑点的辐射斑点600的相应轨迹610。图6示意性地示出了图5所示的辐射斑点600的相同图案，其中左侧行的两个辐射斑点相对于期望位置发生移位。特别地，辐射斑点600.1的实际位置在由圆圈620.1指示的位置，而辐射斑点600.2的实际位置在由圆圈620.2指示的位置。因此，辐射斑点600.1朝向阵列的右上角移动，而辐射斑点600.1具有朝向阵列的左下角的偏离位置。由于这些偏离位置，辐射斑点的轨迹也发生了移位。特别地，可以看到辐射斑点600.1的轨迹610.1已经移动更接近辐射斑点600.3的轨迹610.3，而可以看到辐射斑点600.2的轨迹610.2已经移动更接近辐射斑点600.4的轨迹610.4。因此，在沿着方向SD的扫描操作期间，在由辐射斑点600.1和辐射斑点600.3覆盖的区域中将存在重叠，并且在由辐射斑点600.2和辐射斑点600.4覆盖的区域中将存在重叠。这种重叠是不希望的，因为它带来了施加到特定位置的实际辐射剂量的不确定性。此外，可以指出的是，在辐射斑点600.1和600.2的轨迹之间出现了间隙，这导致在沿方向SD的扫描操作期间存在将不被任何辐射斑点覆盖的区域。因此，可能无法将衬底曝光于期望的照射图案。
如图6所示，斑点600.1和600.2的辐射斑点位置所发生的偏离在所指示的X方向和所指示的Y方向上都具有分量，Y方向基本上对应于扫描方向。
已经想到，可以将所发生的位置偏离归因于构建已知的可控制元件阵列(例如可编程反射镜阵列等)的方式。
图7示意性地示出了可控制元件(特别是反射镜710)的二维阵列700的俯视图，其中可以控制可控制元件的位置，从而控制辐射束的接收部分的偏转。在所示的实施例中，反射镜700基本上是沿X’方向和Y’方向布置的矩形反射镜。当如上所述，将阵列700用于图案化衬底时，阵列700通常被定向成使得沿X’方向布置的反射镜在衬底上提供沿X方向的斑点阵列，并且沿Y’方向布置的反射镜在衬底上提供沿Y方向的斑点阵列，例如如图4、图5和图6所示。
为了改变反射镜710的位置，它们通常是倾斜的。通常，反射镜(通常为可控制元件)的倾斜轴线720沿元件的对角线取向，如图7所示。因此，为了使反射镜710.1处于第一位置(例如“ON”位置)，反射镜710.1绕倾斜轴线720倾斜第一角度。类似地，为了使反射镜710.1处于第二位置(例如“OFF”位置)，反射镜710.1绕倾斜轴线720倾斜第二角度，第二角度不同于第一角度。已经观察到，对于所有反射镜，阵列700的反射镜710在“ON”位置处倾斜的倾斜角可能不相同。因此，当反射镜710位于“ON”位置时获得的倾斜角可能不同。结果，由反射镜偏转的辐射束的(多个)部分可能沿偏离方向被偏转，从而导致了在衬底上获得的图案或辐射斑点不规则，如例如图6中所示。
发明人已经推断出，通过调整可控制元件710的阵列700相对于扫描方向的取向，可以减轻这种不规则图案的不利影响。特别地，根据本发明的第一方面，提出了以使元件的倾斜轴线基本上垂直于扫描方向的方式来布置可单独控制元件阵列。
通过将阵列的可单独控制元件的倾斜轴线取向成使得所述倾斜轴线基本上垂直于衬底的扫描方向，可控制元件的倾斜角的变化将仅引起辐射斑点图案在扫描方向上的不规则性。这在图8中被示出。
图8示出了通过将可单独控制元件的二维阵列定位在“ON”位置，并且例如经由投影系统或透镜将所赋予的辐射束投影到衬底上而产生的辐射斑点的图案800。在所示的图案中，斑点800表示辐射斑点的规则的、期望的图案。还假设可单独控制元件的倾斜轴线被取向成使得偏转辐射束的一部分的元件的倾斜角的变化引起相应辐射束在扫描方向SD上的移位。在所示的示例中，假设产生辐射斑点800.1和800.2的元件的倾斜角存在偏离。特别地，辐射斑点800.1的实际位置处于由圆圈820.1指示的位置，而辐射斑点800.2的实际位置处于由圆圈820.2指示的位置。可以看出，辐射斑点的实际位置820.1和820.2仍然保持在与规则网格图案800相关联的轨迹810上，辐射斑点820.1和820.2仅相对于期望位置在扫描方向上存在移位。因此，与图6所示的示例相比，不同辐射斑点的轨迹的位置没有改变。
因此，参考图6所描述的不利影响不会发生于图8的图案。
通过将可单独控制元件阵列的倾斜角取向成基本上垂直于扫描方向，获得了可单独控制元件阵列的可控制元件的倾斜角的变化将仅导致相应辐射斑点在扫描方向上的位置变化的效果。
还可以指出，如果位置变化是已知的(例如位置800.1与820.1之间的差异)，则可以通过调整相应可控制元件的定时或定时序列，来考虑辐射斑点的移位对图案化过程或曝光过程的影响。
因此，根据本发明第一方面的系统的特征在于，包括以下特征：
可单独控制元件阵列，该阵列被配置成赋予辐射束，以便通过使可单独控制元件绕倾斜轴线在不同位置之间倾斜来产生图案化辐射束；
台设备，被配置成保持衬底并且被配置成在扫描方向上跨图案化辐射束扫描衬底，以便将衬底曝光于图案化辐射束；
并且其中，可单独控制元件的倾斜轴线基本上垂直于扫描方向。
如上所述，参考图4至图8，倾斜轴线相对于扫描方向的特定取向允许更准确地将衬底曝光于所期望的图案。
关于可单独控制元件阵列赋予辐射束并且产生图案化辐射束的应用，可以指出的是，这种阵列可以是商业上可用的，并且例如包括几百个行和列的可控制元件。在将这种阵列应用于曝光衬底，由此使用微透镜阵列将图案化辐射束投影到衬底上的情况下，假设微透镜阵列具有针对每个可控制元件阵列的相应的透镜或小透镜，那么大量可用的可控制元件可能产生不期望的大型微透镜阵列。因此，根据本发明的第二方面，提出了一种用于将图案化辐射束投影到衬底上的系统，所述系统包括用于产生图案化辐射束的可单独控制元件阵列，以及包括微透镜阵列的投影系统。根据本发明的第二方面，仅可单独控制元件阵列的部分被用于产生图案化辐射束。这样的部分可以例如以图4和图8所示出的那样应用，以通过跨所产生的辐射斑点的图案沿扫描方向SD扫描衬底，在衬底上产生期望的图案。通过步进扫描方法，可以因此在衬底上的期望区域提供期望的图案。
可以指出的是，这种方法(其中仅可控制元件阵列的一部分被使用)无需导致曝光过程的像素率降低。当仅可控制元件阵列的一部分被使用时，可以增加图案速率(即，控制可控制元件的速率)。
在本发明的第二方面的实施例中，提供了一种用于将图案化辐射束投影到衬底上的系统，其中该系统被配置成将至少两个辐射斑点的二维图案同时投影到衬底上。
在这种实施例中，系统(特别是系统的微透镜阵列)可以被配置成将二维图案的第一辐射斑点和二维图案的第一辐射斑点同时投影到衬底上，其中这些图案在扫描方向上间隔开。
在这种实施例中，衬底的两个不同部分可以被同时扫描并且被提供期望的图案。
在这种实施例中，第一二维图案在垂直于扫描方向的方向上的宽度可以被选择成基本上对应第二二维图案在垂直于扫描方向的方向上的宽度。此外，第一二维图案在扫描方向上的长度可以基本上对应第二二维图案在扫描方向上的长度。
图9示意性地示出了可以被施加到衬底上的这种辐射图案。
图9示意性地示出了可以使用根据本发明的系统产生的辐射斑点的图案900的俯视图，辐射斑点的图案900包括辐射斑点的第一二维图案900.1和辐射斑点的第二二维图案900.2。图案900.1和900.2可以在Y方向上具有例如长度L，并且可以在Y方向上以具有长度G的间隙间隔开。
图案900.1和900.2可以例如包括多行(例如，在50行至200行的范围内，例如100行)的辐射斑点。间隙长度G可以例如等于长度L或者可以大于L(例如是L的倍数)。间隙长度G可以例如是长度L的两倍。
图9还示意性地示出了扫描方向SD，衬底可以沿着扫描方向SD跨辐射斑点的图案900移位。通过跨图案900扫描衬底，衬底的区域可以被曝光于期望的辐射图案。在实施例中，辐射图案900可以包括多于两个的二维图案，例如5个或更多个图案。图案900的总长度Lt可以跨越几厘米(cm)，例如大于5cm。图案900的宽度W也可以跨越几厘米(cm)，例如大于10cm。
根据本发明的第三方面，提供了一种控制施加到衬底的辐射剂量的方法。当将衬底曝光于图案时，可能有利的是，准确地控制施加在特定位置的辐射的实际剂量，其中辐射剂量可以例如在零和最大值之间基本上连续地变化。根据本发明第三方面的方法，使用了经调制的辐射束以及可以赋予经调制的辐射束的可单独控制元件阵列。
特别地，该方法包括如图10的流程图所指示的以下步骤：
在第一步骤1010中，控制施加到衬底的辐射剂量的方法包括：根据伴随时间的预定轮廓调制辐射束，该轮廓包括辐射束的多个不同的强度水平。在本发明的含义内，根据伴随时间的预定轮廓调制辐射束是指，根据伴随时间的预定轮廓或图案调制辐射束的强度。这种调制可以以基本上连续的方式重复，即由此重复轮廓或图案。
在第二步骤1020中，根据本发明的方法包括，利用可单独控制元件阵列赋予经调制的辐射束，从而通过使可单独控制元件绕倾斜轴线在不同位置之间倾斜来产生图案化的经调制的辐射束。在根据本发明的方法的第二步骤1020中，将经调制的辐射束转换成图案化的调制辐射束；在根据伴随时间的预定图案的调制期间，可单独控制元件阵列被用于选择性地偏转经调制的辐射束朝向衬底或投影系统。根据本发明的第三方面，通过可控制元件阵列赋予经调制的辐射束的步骤1020包括：基于衬底的特定部分或位置所需的辐射剂量以及伴随时间的预定轮廓，确定可控制元件阵列中的元件的倾斜序列，从而将衬底的部分仅曝光至多个不同强度水平的选择水平的步骤。如将进一步详述的，这允许以可用的不同强度水平的任何期望组合来曝光衬底上的特定位置，从而使得能够准确地控制在所述位置处施加的辐射剂量。
在第三步骤1030中，根据本发明的方法包括向衬底投影图案化的经调制的辐射束。
在第四步骤1040中，根据本发明的方法包括：在扫描方向上跨图案化辐射束扫描衬底，以将衬底曝光于图案化辐射束，从而将衬底的一部分曝光于图案化的经调制的辐射束。由于衬底的部分曝光于被调制的(即，具有根据预定轮廓变化的强度)并且通过可控制元件阵列赋予的辐射束，因而该部分接收的辐射剂量可以以精细的方式被控制。
因此，通过适当控制赋予经调制的辐射束的元件，可以控制经调制的辐射束的哪个部分被实际施加到衬底上。如所提到的，在由可控制元件阵列赋予经调制的辐射束的步骤期间，确定可控制元件阵列中的元件的倾斜序列，从而将衬底的部分仅曝光至多个不同的强度水平中的所选择水平。通过这样做，衬底的部分将接收在调制辐射束的轮廓中可用的不同强度水平中的所选择水平。因此，可以控制辐射剂量(即，该部分经受的累积辐射量)与期望的辐射剂量一致。这可以如下说明：
图11示意性地示出了可以应用于辐射束的轮廓或调制轮廓1100。如示意性示出的轮廓1100包括在时间时段T内施加的8个不同的强度水平。在所示的轮廓1100中，最高强度水平出现在轮廓的中间附近，最低强度水平被布置在轮廓的边缘。已经观察到，应用这种强度轮廓使得能够更准确地控制所施加的剂量。
当根据这种轮廓1100调制辐射束，并且衬底被扫描跨这种经调制的辐射束时，衬底上的特定位置会根据所描绘的轮廓而经受变化的强度。
这在图12中示出，图12示意性地示出了沿着Y方向或扫描方向传播的辐射束1200。图12示意性地示出了在跨辐射束1200扫描衬底期间，辐射束1200在三个时刻t1、t2、t3的位置，辐射束1200在扫描方向上具有宽度Wb。在图12中，Y1表示在辐射束1200下方扫描或移位的衬底的特定位置或部分。
在t＝t1时，衬底的位置或部分Y1与辐射束1200的前侧1200.1对准。
在t＝t2时，衬底的位置或部分Y1与辐射束1200的中间基本上对准。
在t＝t3时，衬底的位置或部分Y1与辐射束1200的后侧1200.2对准，并且衬底上的其他位置Y2与辐射束的前侧对准。
在辐射束1100已经根据图11所示的调制图案被调制的情况下，位置Y1将经受与伴随时间的图案的求和或积分相对应的辐射剂量。
经调制轮廓1100的这种求和或积分可以认为与可以施加到衬底上的特定部分或位置的最大辐射剂量相对应。
在特定位置(例如Y2)需要较低辐射剂量的情况下，根据本发明的第三方面的方法和系统能够通过由可控制元件阵列赋予经调制的辐射束1100，并且确定可控制元件阵列中的元件的倾斜序列，来实现这种较低辐射剂量，从而将衬底的部分仅曝光至多个不同的强度水平中的所选择水平。
设定例如图12所示的位置Y2仅需要最大辐射剂量的一半。为了这样做，可控制元件(例如反射镜)的倾斜序列可以被确定成使得，当跨辐射束1100扫描位置Y2时，辐射束仅在时段T的所选择部分期间照射衬底。换言之，赋予扫描特定位置的辐射束的可控制元件可以选择性地处于“ON”位置或“OFF”位置，从而将该特定位置仅曝光至可用辐射或辐射的水平的所选择水平，从而影响在所述位置处施加的总辐射剂量。
图13a和13b示意性地示出了可控制元件的倾斜序列的两个示例，以及根据应用而得到的辐射轮廓。
在图13a的示例中，当强度处于最高值时，用于赋予辐射束的可控制元件的倾斜序列仅处于“ON”状态。在时段T的其余部分期间，元件处于“OFF”状态并且没有辐射投影到衬底上。这获得了辐射剂量是轮廓1100的辐射剂量的大约一半的实际强度轮廓1300。
在图13b的示例中，可控制元件在时段T的部分T1和T2期间处于“ON”状态，并且在时段T的其余部分期间处于“OFF”状态。这获得了辐射剂量也是轮廓1100的辐射剂量的大约一半的实际强度轮廓1310。
如本领域技术人员将理解的，通过合适地选择不同的强度水平以及可控制元件的倾斜序列，可以获得在特定位置处对所施加的辐射剂量的准确控制。根据本发明的第三方面的方法可以被认为是所谓的灰度化(grayscaling)示例。根据本发明，通过调制辐射束的强度，并且在所述调制期间控制可控制元件以便选择性地施加可用的辐射强度，来获得灰度化。
为了确保衬底上的每个位置接收到期望的辐射，确保尽可能避免相邻辐射斑点之间的任何串扰也是重要的。在本发明的含义中，辐射斑点之间的串扰是指，由特定可控制元件施加并且由微透镜阵列的特定小透镜聚焦的、朝向特定辐射斑点但是部分地影响了相邻辐射斑点的辐射水平的辐射。
如将理解的是，串扰的发生使得更难以控制在衬底上的特定部分或位置处施加的实际辐射剂量。
已经观察到，结合微透镜阵列应用常规的可单独控制元件阵列(例如可编程反射镜阵列)仍然可能发生不希望程度的串扰。为了进一步减少发生这种串扰，可以应用根据本发明的第四方面的系统。根据本发明的第四方面，提供了一种用于将图案化辐射束投影到衬底上的系统，该系统包括可单独控制元件阵列，所述可单独控制元件阵列被配置成通过绕倾斜轴线在不同位置之间倾斜可单独控制元件来赋予辐射束以产生图案化辐射束。
根据本发明的系统还包括台设备，所述台设备被配置成保持衬底，并且被配置成在扫描方向上跨图案化辐射束扫描衬底，以使衬底曝光于图案化辐射束。这种台设备可以例如包括用于相对于图案化辐射束定位衬底的一个或多个定位装置。为了这样做，台设备还可以包括位置测量系统，所述位置测量系统提供表征图案化辐射束和衬底之间的相对位置的测量信号。根据本发明的第四方面的系统还包括被配置成接收图案化辐射束的投影系统，该投影系统包括：
第一微透镜阵列；
第二微透镜阵列；
微孔阵列；
其中，第一微透镜阵列配置成接收由可单独控制元件阵列产生的图案化辐射束，并且将图案化辐射束投影到第二微透镜阵列，该第二微透镜阵列被配置成将所接收到的图案化辐射束投影到衬底上，其中微孔阵列被布置在图案化辐射束的光路中，并且在第一微透镜阵列和第二微透镜阵列之间。根据本发明，微孔阵列被配置成限制投影到衬底上的相邻辐射斑点之间的串扰。
图14示意性地示出了可以应用于根据本发明第四方面的系统中的投影系统1400的一部分。
图14示意性地示出了第一微透镜1410，第一微透镜1410被配置成接收图案化辐射束的一部分1420，所述部分例如由可控制元件阵列中的可控制元件产生。如图所示，第一微透镜1410被配置成将所接收的辐射部分1420朝向第二微透镜1430投影，所述第二微透镜1430被配置成聚焦所接收的辐射，从而形成辐射斑点1440。如图所示，投影系统1400的部分还包括微孔1450，所述微孔1450是微孔阵列的一部分，所述微孔阵列配置成提供对由第一微透镜1410发射的辐射的空间滤波。在所示的实施例中，微孔1450被布置在第一微透镜1410的焦点1460附近。
上述系统可以有利地应用于光刻设备，特别是无掩模光刻设备。
还可以指出的是，可以有利地组合本发明的各个方面。
在实施例中，提供控制器以控制可单独寻址元件102和/或图案形成装置104。控制器可以控制由一个或多个可单独寻址元件发射的辐射的功率。控制器可以调制由一个或多个可单独寻址元件发射的辐射的强度。控制器可以控制/调节跨可单独寻址元件阵列的全部或部分的强度均匀性。控制器可以调节可单独寻址元件的辐射输出，以校正成像误差，例如集光率(etendue)和光学像差(例如彗形像差、像散性等)。
在实施例中，可以通过控制图案形成装置104来实现对辐射的图案化，使得透射到衬底上的抗蚀剂层的区域(在所需特征内)的辐射具有足够高的强度，从而在曝光期间所述区域接收高于剂量阈值的辐射剂量，而衬底上的其它区域通过被提供零或非常低的辐射强度而接收低于剂量阈值的辐射剂量。
在实践中，所需特征的边缘处的辐射剂量可能不会从给定的最大剂量陡峭地变为零剂量，即使设置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，辐射剂量的水平可能跨过渡区下降。在显影抗蚀剂之后最终形成的所需特征的边界的位置则由所接收的剂量下降到辐射剂量阈值以下的位置来确定。通过向衬底上的在特征边界上或附近的点不仅提供最大或最小强度水平的辐射，而且提供在最大强度水平与最小强度水平之间的强度水平的辐射，可以更精确地控制跨过渡区域的辐射剂量下降的轮廓，因此控制特征边界的精确位置。这通常被称为“灰度化”或“灰度均匀化(grayleveling)”。
与向衬底提供的辐射强度仅可被设置成两个值(即，仅最大值和最小值)的光刻系统中可能的情况相比，灰度化可以提供对特征边界的位置的更多控制。在实施例中，可以投影至少三个不同的辐射强度值，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100个辐射强度值、最少128个辐射强度值、或至少256个辐射强度值。根据本发明的第三方面的方法可以被认为是实现这种灰度化的方法。根据本发明的灰度化方式应用多个不同的辐射强度水平，通过应用图案形成装置的可单独控制元件的倾斜或偏转序列，可以在特定位置选择性地应用所述多个不同的辐射强度水平。此外，可以通过将多个可编程元件和/或偏转器分组，并且控制所述组内的在给定时间被接通或断开的元件和/或偏转器的数量。
在一个示例中，图案形成装置可以具有一系列状态，包括：(a)黑色状态，其中所提供的辐射是最小的，或者甚至对其对应像素的强度分布的贡献为零；(b)最白状态，其中所提供的辐射具有最大贡献；以及(c)两者之间的多个状态，其中所提供的辐射具有中间贡献。可以将这些状态划分成用于正常束图案化/印制的正常组和用于补偿缺陷元件的影响的补偿组。正常组包括黑色状态和第一组中间状态。该第一组将被描述为灰色状态，并且它们可选择为对相应像素强度提供从最小黑色值到特定正常最大值的逐渐增加的贡献。补偿组包括剩余的第二组中间状态以及最白状态。该第二组中间状态将被描述为白色状态，并且它们可选择为提供大于正常最大值的、逐渐增加到对应于最白状态的真实最大值的贡献。尽管第二组中间状态被描述为白色状态，但是将理解的是，这仅仅是为了便于区分正常曝光步骤和补偿曝光步骤。全部多个状态可以可替代地被描述为在黑色与白色之间的、可选择为能够实现灰度印制的一系列灰度状态。
应当理解的是，灰度化可以用于上述目的的附加或替代目的。例如，可以调整曝光之后的衬底处理，使得根据所接收的辐射剂量水平而存在多于两种可能响应的衬底区域。例如，接收低于第一阈值的辐射剂量的衬底的部分以第一方式响应；接收高于第一阈值但低于第二阈值的辐射剂量的衬底的部分以第二方式响应；并且，接收高于第二阈值的辐射剂量的衬底的部分以第三方式响应。因此，可以使用灰度来提供跨具有多于两个期望剂量水平的衬底的辐射剂量轮廓。在实施例中，辐射剂量轮廓具有至少2个期望剂量水平，例如至少3个期望辐射剂量水平、至少4个期望辐射剂量水平、至少6个期望辐射剂量水平、或至少8个期望辐射剂量水平。
还应当理解，可以通过除了如上所述的仅控制在每个点处接收的辐射的强度之外的方法来控制辐射剂量轮廓。例如，由每个点接收的辐射剂量可以可选地或附加地通过控制所述点的曝光持续时间来控制。作为其他示例，每个点可以潜在地在多个连续曝光中接收辐射。因此，由每个点接收的辐射剂量可以可选地或附加地通过使用所述多个连续曝光中的所选择子集曝光所述点来控制。
此外，虽然以上关于灰度化的讨论集焦于光刻，但类似的概念可应用于本文所讨论的材料沉积。例如，可以控制功率水平和/或流速来提供与材料沉积相关联的灰度化。
为了在衬底上形成图案，必须在曝光过程期间在每个阶段将图案形成装置设置成所需状态。因此，必须将表示所需状态的控制信号传输到图案形成装置。理想地，光刻设备包括产生控制信号的控制器。待在衬底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成控制信号，控制器包括一个或多个数据操作装置，每个数据操作装置被配置成对表示图案的数据流执行处理步骤。数据操作装置可以统称为“数据路径”。
数据路径的数据操作装置可以被配置成执行以下功能中的一个或多个：将基于矢量的设计信息转换成位图图案数据(然后转换成所需辐射剂量图(即跨衬底的所需辐射剂量轮廓))或者所需辐射剂量图；将所需辐射剂量图转换成每个可单独寻址元件的所需辐射强度值；并且将每个可单独寻址元件的所需辐射强度值转换成相应的控制信号。
在实施例中，可以通过有线或无线通信将控制信号供应到可单独寻址元件102和/或一个或多个其他装置(例如传感器)。此外，来自可单独寻址元件102和/或来自一个或多个其他装置(例如传感器)的信号可以被通信传送到控制器。以与控制信号类似的方式，可以通过有线或无线装置将电力供应到可单独寻址元件102或一个或多个其它装置(例如偏转器和/或传感器)。例如，在有线的实施例中，电力可以通过一条或多条线路供应，无论这些线路与承载信号的线路是否相同。可以提供滑动接触布置来传输电力。在无线实施例中，可以通过RF耦接来输送电力。
虽然前面的讨论集中于供应到可单独寻址元件102和/或一个或多个其他装置(例如偏转器和/或传感器)的控制信号，但是它们应当被理解为附加地或可选地涵盖通过合适的配置将信号从可单独寻址元件102和/或从一个或多个其他装置(例如传感器)传输到控制器。因此，通信可以是单向的(例如，仅到或仅来自可单独寻址元件102和/或一个或多个其他装置(例如传感器))，或者是双向的(即，来自并且到可单独寻址元件102和/或一个或多个其他装置(例如传感器))。
在实施例中，可以改变提供图案的控制信号来解决可能影响在衬底上的合适的供应和/或实现图案的因素。例如，可以对控制信号应用校正，来解决一个或多个可单独寻址元件102、透镜等的加热问题。这种加热问题可能导致可单独寻址元件102、透镜等的指向改变、辐射均匀性改变等。在实施例中，与可单独寻址元件102和/或其他元件(例如传感器)相关联的所测量温度和/或膨胀/收缩可以用于改变本该已经被提供来形成图案的控制信号。因此，例如在曝光期间，可单独寻址元件102的温度可能变化，这种变化会导致本应在单个恒定温度下提供的投影图案发生改变。因此，可以改变控制信号来解决这种变化。类似地，在实施例中，可以使用来自对准传感器和/或水平传感器150的结果来改变由可单独寻址元件102提供的图案。可以改变图案来校正例如失真，所述失真可能由于例如可单独寻址元件102和衬底114之间的光学器件(如果有的话)、衬底114定位的不规则性、衬底114的不均匀性等引起。
在实施例中，可以基于由测量参数(例如测量温度、水平传感器的测量距离等)产生的、关于期望图案的物理/光学结果的理论值来确定控制信号的变化。在实施例中，可以基于由测量参数产生的、关于期望图案的物理/光学结果的实验或经验模型来确定控制信号的变化。在实施例中，可以以前馈和/或反馈方式来应用控制信号的改变。
在实施例中，光刻设备可以包括传感器118以测量由一个或多个可单独寻址元件102向或待向衬底传输的辐射的特性。这种传感器可以是斑点传感器或透射图像传感器。例如，该传感器可以用于确定来自可单独寻址元件102的辐射强度、来自可单独寻址元件102的辐射均匀性、来自可单独寻址元件102的辐射斑点的横截面大小或面积、和/或来自可独立寻址单元102的辐射斑点的位置(在X-Y平面中)。
尽管在本文中可以具体参考光刻设备在特定器件或结构(例如集成电路或平板显示器)的制造中的使用，但是应当理解，本文中描述的光刻设备和光刻方法可以具有其他应用。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、LCD、OLED显示器、薄膜磁头、微电子机械器件(MEMS)、微电子机械系统(MOEMS)、DNA芯片、封装(例如倒装芯片、再分配等)、柔性显示器或电子器件(其可以是可卷曲的、像纸一样可弯曲且保持无变形的、适形的、粗糙的、薄的、和/或轻质的显示器或电子器件，例如柔性塑料显示器)等。此外，例如在平板显示器中，本设备和方法可以用于帮助形成各种层，例如薄膜晶体管层和/或滤色层。因此，本文中的相同设备的变型可以用于制造各种电子器件以及其它器件或图案，包括例如在柔性衬底上的诸如使用卷对卷(roll-to-roll)技术的塑料或金属箔，和/或玻璃载体上的箔。
所属领域的技术人员将理解的是，在这种替代应用的上下文中，本文中术语“晶片”或“管芯”的任何使用可认为分别与更上位的术语“衬底”或“目标部分”同义。在曝光之前或之后，可以以例如轨道(例如，通常将抗蚀剂层施加到衬底上并且显影经曝光的抗蚀剂的工具)或者量测或检查工具来处理本文所提及的衬底。在适用的情况下，本文的公开内容可以应用于这种和其它衬底处理工具。此外，例如为了形成多层IC，可以多于一次地处理衬底，因此本文中使用的术语衬底也可以指已经包含多个处理层的衬底。
平板显示器衬底的形状可以是矩形。被设计成曝光这种类型的衬底的光刻设备可以提供覆盖矩形衬底的整个宽度或者覆盖所述宽度的一部分(例如宽度的一半)的曝光区域。可以在曝光区域下方扫描衬底，同时图案形成装置同步地提供图案化束。以这种方式，所期望的图案的全部或部分被转印到衬底。如果曝光区域覆盖衬底的整个宽度，则可以通过单次扫描来完成曝光。如果曝光区域覆盖例如衬底宽度的一半，则在第一次扫描之后可以横向移动衬底，并且通常执行进一步的扫描来曝光衬底的剩余部分。
本文使用的术语“图案形成装置”应当被广义地解释为，是指可以用于调制辐射束的横截面以便在衬底(的一部分)中产生图案的任何装置。应当注意，赋予辐射束的图案可能不完全对应于衬底的目标部分中所期望的图案，例如如果所述图案包括相移特征或所谓的辅助特征。类似地，最终产生在衬底上的图案可能不对应于由可单独寻址元件阵列在任何一个时刻形成的图案。这可能是在以下布置中的情况：形成在衬底的每个部分上的最终图案基于给定时间段或给定曝光次数建立，而在所述给定时间段或给定曝光次数期间，由可单独寻址元件阵列提供的图案和/或衬底的相对位置发生变化。通常，在衬底的目标部分上形成的图案将对应于正在目标部分中形成的器件的特定功能层，例如集成电路或平板显示器(例如，平板显示器中的滤色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。图案借助于电子装置(例如计算机)而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，每个可编程元件可以调制辐射束的一部分的强度(例如，在先前句段中提及的除了掩模版之外的所有装置))，包括具有多个可编程元件的电子可编程图案形成装置，所述多个可编程元件通过相对于辐射束的相邻部分调制辐射束的一部分的相位来将图案赋予辐射束，所述电子可编程图案形成装置在本文中统称为“对比装置”。在实施例中，图案形成装置包括至少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1000000个可编程元件。下面更详细地讨论这些装置的若干实施例。
-可编程反射镜阵列。可编程反射镜阵列可以包括具有粘弹性控制层和反射表面的矩阵可寻址表面。这种设备的基本原理是，例如反射表面的寻址区域将入射辐射反射为衍射辐射，而未寻址区域将入射辐射反射为非衍射辐射。通过使用合适的空间滤波器，可以从反射束中过滤出未衍射的辐射，仅留下衍射辐射到达衬底。以这种方式，束被根据矩阵可寻址表面的寻址图案而图案化。作为替代，滤波器可以过滤出衍射辐射，而留下未衍射辐射到达衬底。也可以以相应的方式使用衍射光学MEMS装置的阵列。衍射光学MEMS装置可以包括多个反射带，所述反射带可以相对于彼此变形以形成将入射辐射反射为衍射辐射的光栅。可编程反射镜阵列的其他实施例采用微小反射镜的矩阵布置，通过施加合适的局部电场或通过采用压电致动装置，每个微小反射镜可以单独地绕轴线倾斜。倾斜度限定了每个反射镜的状态。当元件没有缺陷时，可通过来自控制器的合适控制信号来控制反射镜。每个无缺陷单元可被控制成采用一系列状态中的任何一种，从而调节其相应像素在所投影的辐射图案中的强度。再次地，反射镜是矩阵可寻址的，使得寻址反射镜与未寻址反射镜以不同方向反射入射辐射束；以这种方式，可以根据矩阵可寻址反射镜的寻址图案来图案化反射束。可以使用合适的电子装置来执行所需的矩阵寻址。关于如在本文中提及的反射镜阵列的更多信息可以例如从美国专利No.US 5,296,891和US 5,523,193、以及PCT专利申请公开No.WO 98/38597和WO 98/33096收集，这些专利通过引用整体并入本文。
-可编程LCD阵列。在美国专利No.US 5,229,872中给出了这种结构的示例，该专利通过引用整体并入本文。
光刻设备可以包括一个或多个图案形成装置，例如一个或多个对比装置。例如，图案形成装置可以具有每个彼此独立地控制的多个可单独寻址元件阵列。在这种布置中，可单独寻址元件阵列的一些或全部可以具有公共照射系统(或照射系统的一部分)、用于可单独寻址元件阵列的公共支撑结构、和/或公共投影系统(或投影系统的一部分)中的至少一个。
例如，在使用预偏压特征、光学邻近校正特征、相位变化技术、和/或多次曝光技术的情况下，“显示”在可单独寻址元件阵列上的图案可能基本上不同于最终转印至衬底的层或衬底上的图案。类似地，最终产生在衬底上的图案可能不对应于由可单独寻址元件阵列在任何一个时刻形成的图案。这可能是在以下布置中的情况：形成在衬底的每个部分上的最终图案基于给定时间段或给定曝光次数建立，而在所述给定时间段或给定曝光次数期间，可单独寻址元件阵列上的图案和/或衬底的相对位置发生变化。
投影系统和/或照射系统可以包括各种类型的光学部件，例如，用于引导、成形或控制辐射束的折射型、反射型、磁性型、电磁型、静电型或其它类型的光学部件，或其任何组合，或者其任何组合。
光刻设备可以是具有两个(双台)或更多个衬底台(例如两个或更多个图案形成装置台)，或者具有一个或多个衬底台以及不保持衬底的其他台(例如用于清洁和/或测量等的台)的类型。在这样的“多台”机器中，可以并行地使用(多个)附加台，或者可以在一个或多个台上执行准备步骤，而将一个或多个其他台用于曝光。
光刻设备也可以是以下类型：其中衬底的至少一部分可以由具有相对高折射率的“浸没液体”(例如，水)覆盖，以便填充投影系统与衬底之间的空间。也可以将浸没液体施加至光刻设备中的其它空间，例如图案形成装置与投影系统之间的空间。浸没技术用于增大投影系统的NA。本文中所使用的术语“浸没”不意味着结构(例如衬底)必须浸没在液体中，而是仅意味着液体在曝光期间位于投影系统与衬底之间。
此外，设备可以设置有流体处理单元，以允许流体与衬底的被照射部分之间的相互作用(例如，以选择性地将化学物质附着到衬底或选择性地改变衬底的表面结构)。
在实施例中，衬底具有基本上圆形的形状，可选地沿其外周的一部分具有凹口和/或平坦边缘。在实施例中，衬底具有多边形形状，例如矩形形状。衬底具有基本上圆形的形状的实施例包括：衬底的直径为至少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的实施例。在实施例中，衬底的直径为至多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。衬底是多边形(例如矩形)的实施例包括：衬底的至少一条边(例如至少2条边或至少3条边)的长度为至少5cm，例如至少25cm、至少50cm、至少100cm、至少150cm，至少200cm或至少250cm的实施例。在实施例中，衬底的至少一条边的长度为至多1000cm的长度，例如至多750cm、至多500cm、至多350cm、至多250cm、至多150cm或至多75cm。在实施例中，衬底是具有约250cm-350cm的长度和约250cm-300cm的宽度的矩形衬底。衬底的厚度可以变化，并且在一定程度上可以取决于例如衬底材料和/或衬底尺寸。在实施例中，厚度为至少50μm，例如至少100μm、至少200μm、至少300μm、至少400μm，至少500μm或至少600μm。在实施例中，衬底的厚度为至多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，可以以例如轨道(通常将抗蚀剂层施加到衬底上并且显影经曝光的抗蚀剂的工具)来处理本文所提及的衬底。在曝光之前或之后，可以例如以量测工具和/或检查工具来测量衬底的性质。
在实施例中，抗蚀剂层被提供在衬底上。在实施例中，衬底是晶片，例如半导体晶片。在实施例中，晶片材料选自由Si、SiGe、SiGeC、SiC、Ge、GaAs、InP和InAs组成的组。在实施例中，晶片是III/V化合物半导体晶片。在实施例中，晶片是硅晶片。在实施例中，衬底是陶瓷衬底。在实施例中，衬底是玻璃衬底。玻璃衬底可以用于例如平板显示器和液晶显示板的制造。在实施例中，衬底是塑料衬底。在实施例中，衬底是透明的(对于人的裸眼而言)。在实施例中，衬底是有颜色的。在实施例中，衬底是没有颜色的。在实施例中，衬底包括在临时玻璃载体上的塑料箔。这可以包括在玻璃衬底上的例如聚酰亚胺的涂层，其以类似于玻璃显示器的方式进行处理，但是其中在使用例如UV激光步骤处理之后，理想地在用保护性塑料箔层压剩余的箔来增加稳定性和易于处理之后，移除玻璃。
虽然在实施例中，图案形成装置104被描述和/或描绘为位于衬底114上方，但是其可以替代地或附加地位于衬底114下方。此外，在实施例中，图案形成装置104和衬底114可以并排，例如图案形成装置104和衬底114在竖直方向上延伸并且图案在水平方向上投影。在实施例中，图案形成装置104被设置成曝光衬底114的至少两个相对侧。例如，至少在衬底114的每个相应的相对侧上可以至少存在两个图案形成装置104来曝光这些侧。在实施例中，可以存在单个图案形成装置104来投影衬底114的一侧，以及存在用于将图案从单个图案形成装置104投影到衬底114的另一侧上的合适光学器件(例如，束引导镜)。
可以使用以下条项进一步描述实施例：
1.一种通过图案化辐射束曝光衬底的方法，所述方法包括：
提供辐射束；
通过可单独控制元件阵列赋予所述辐射束；
通过绕倾斜轴线在不同位置之间倾斜可单独控制元件，从所述辐射束产生图案化辐射束；
将所述图案化辐射束朝向衬底投影；
在扫描方向上跨所述图案化辐射束扫描衬底，以使所述衬底曝光于所述图案化辐射束，其中所述可单独控制元件的倾斜轴线基本上垂直于所述扫描方向。
2.根据条项1所述的方法，其中，所述可单独控制元件阵列的可控制元件的倾斜角变化仅引起由所述可控制元件赋予的并且朝向所述衬底投影的图案化辐射束的一部分在所述扫描方向上的位置变化。
3.根据条项2所述的方法，其中，所述可单独控制元件能够被定位在ON位置，从而使由所述元件赋予的辐射束的一部分朝向所述衬底投影，并且能够被定位在OFF位置，从而使由所述元件赋予的辐射束的一部分远离所述衬底投影。
4.根据条项3所述的方法，其中，所述可单独控制元件阵列的处于所述ON位置的可控制元件的倾斜角变化引起所述部分的位置变化。
5.一种用于将图案化辐射束投影到衬底上的系统，所述系统包括：
可单独控制元件阵列，所述阵列被配置成通过绕倾斜轴线在不同位置之间倾斜可单独控制元件，来赋予辐射束以产生图案化辐射束；
台设备，所述台设备被配置成保持衬底，并且被配置成在扫描方向上跨所述图案化辐射束扫描衬底，以使所述衬底曝光于所述图案化辐射束，
并且其中，所述可单独控制元件的倾斜轴线基本上垂直于所述扫描方向。
6.根据条项5所述的系统，其中，所述可单独控制元件阵列的可控制元件的倾斜角变化仅引起由所述可控制元件赋予的并且朝向所述衬底投影的图案化辐射束的一部分在所述扫描方向上的位置变化。
7.根据条项5或6所述的系统，其中，所述可单独控制元件阵列包括可编程反射镜阵列，诸如2D倾斜式反射镜阵列。
8.一种光刻设备，所述光刻设备包括根据条项5至7中任一项所述的系统。
9.根据条项8所述的光刻设备，还包括被配置成提供辐射束的辐射源。
10.一种用于将图案化辐射束投影到衬底上的系统，所述系统包括：
可单独控制元件阵列，所述阵列被配置成通过绕倾斜轴线在不同位置之间倾斜可单独控制元件，来赋予辐射束以产生图案化辐射束；
台设备，所述台设备被配置成保持衬底，并且被配置成在扫描方向上跨所述图案化辐射束扫描衬底，以使所述衬底曝光于所述图案化辐射束，
投影系统，所述投影系统包括微透镜阵列，所述微透镜阵列被配置成：
将辐射斑点的第一二维图案和辐射斑点的第二二维图案投影到所述衬底上，
其中，所述第一二维图案的在垂直于所述扫描方向的方向上的宽度基本上对应于所述第二二维图案在垂直于所述扫描方向的方向上的宽度，
其中，所述第一二维图案的在所述扫描方向上的长度基本上对应于所述第二二维图案在所述扫描方向上的长度，并且其中，所述第一二维图案和所述第二二维图案在所述扫描方向上彼此间隔开。
11.根据条项10所述的系统，其中，所述可单独控制元件能够被定位在ON位置，从而使由所述元件赋予的辐射束的一部分朝向所述衬底投影，并且能够被定位在OFF位置，从而使由所述元件赋予的辐射束的一部分远离所述衬底投影。
12.根据条项11所述的系统，其中，其中所述可单独控制元件阵列包括被配置成产生辐射斑点的所述第一二维图案的第一部分以及被配置成产生辐射斑点的所述第二二维图案的第二部分。
13.一种光刻设备，所述光刻设备包括根据条项10至12中任一项所述的系统。
14.一种控制施加到衬底的辐射剂量的方法，所述方法包括：
根据伴随时间的预定轮廓调制辐射束，所述轮廓包括所述辐射束的多个不同的强度水平；
用可单独控制元件阵列赋予经调制的辐射束，以通过绕倾斜轴线在不同位置之间倾斜可单独控制元件来产生图案化的经调制的辐射束；
将所述图案化的经调制的辐射束朝向衬底投影；
在扫描方向上跨图案化辐射束扫描衬底，以使所述衬底曝光于所述图案化辐射束，从而将所述衬底的一部分曝光于所述图案化的经调制的辐射束；
其中，赋予所述经调制的辐射束的步骤包括：
基于所述衬底的所述部分的所需辐射剂量和所述伴随时间的预定轮廓，确定可控制元件阵列的元件的倾斜序列，以将所述衬底的所述部分曝光于所述多个不同的强度水平中的所选择水平。
15.根据条项14所述的方法，其中，曝光所述部分的所述多个不同的强度水平中的所选择水平的总和基本上对应于所述所需辐射剂量。
16.根据条项14或15所述的方法，其中，所述预定轮廓的多个不同的强度水平被布置成在所述预定轮廓的中心处或附近具有相对高的强度水平。
17.一种用于将图案化辐射束投影到衬底上的系统，所述系统包括：
可单独控制元件阵列，所述阵列被配置成通过绕倾斜轴线在不同位置之间倾斜可单独控制元件，来赋予辐射束以产生图案化辐射束；
辐射束调制器，所述辐射束调制器被配置成根据伴随时间的预定轮廓调制辐射束，所述轮廓包括所述辐射束的多个不同的强度水平；
其中，所述可单独控制元件阵列被配置成通过绕倾斜轴线在不同位置之间倾斜所述可单独控制元件，来赋予经调制的辐射束以产生图案化的经调制的辐射束，
其中，所述系统还包括：
台设备，所述台设备被配置成保持衬底，并且被配置成在扫描方向上跨所述图案化的经调制的辐射束扫描衬底，以使所述衬底曝光于图案化辐射束，从而将所述衬底的一部分曝光于所述图案化的经调制的辐射束，
控制单元，所述控制单元被配置成基于所述衬底的所述部分的所需辐射剂量和伴随时间的预定轮廓，确定可控制元件阵列的元件的倾斜序列，以将所述衬底的所述部分曝光于所述多个不同的强度水平中的所选择水平。
18.一种光刻设备，所述光刻设备包括根据条项17所述的系统。
19.一种用于将图案化辐射束投影到衬底上的系统，所述系统包括：
可单独控制元件阵列，所述阵列被配置成通过绕倾斜轴线在不同位置之间倾斜可单独控制元件，来赋予辐射束以产生图案化辐射束；
台设备，所述台设备被配置成保持衬底，并且被配置成在扫描方向上跨所述图案化辐射束扫描衬底，以使所述衬底曝光于所述图案化辐射束，
投影系统，所述投影系统被配置成接收所述图案化辐射束，所述投影系统包括：
第一微透镜阵列；
第二微透镜阵列；
微孔阵列；
其中，所述第一微透镜阵列被配置成接收所述图案化辐射束，并且将所述图案化辐射束投影到所述第二微透镜阵列，所述第二微透镜阵列被配置成将所接收到的图案化辐射束投影到所述衬底上，其中所述微孔阵列被布置在所述图案化辐射束的光路中，并且在所述第一微透镜阵列和所述第二微透镜阵列之间，其中，所述微孔阵列被配置成限制投影到所述衬底上的相邻辐射斑点之间的串扰。
在本文的描述中，术语“透镜”应被理解为通常涵盖提供与所提及的透镜相同功能的任何折射型、反射型和/或衍射型光学元件。例如，成像透镜可以以具有光强度的常规折射型透镜的形式、以具有光强度的史瓦西(Schwarzschild)反射型系统的形式、和/或以具有光强度的波带片的形式来实施。此外，如果所得到的效果是产生会聚束，则成像透镜可以包括非成像光学器件。
虽然上面已经描述了特定的实施例，但是应当理解，本发明可以以不同于所描述的方式来实施。例如，本发明的实施例可以采取计算机程序的形式，所述计算机程序包含描述上述方法的一个或多个机器可读指令序列，或者采取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)的形式。
此外，尽管已经描述了某些实施例和示例，但是本领域的技术人员将理解，本发明超出具体公开的实施例而扩展到本发明的其他可选实施例和/或用途以及其明显的修改和等同方案。此外，虽然已经详细示出和描述了本发明的许多变型，但是基于本公开，在本发明的范围内的其它修改对于本领域技术人员也将是显而易见的。例如，可以想到，可以进行实施例的特定特征和方面的各种组合或子组合，并且仍然落在本发明的范围内。因此，应当理解，所公开的实施例的各种特征和方面可以彼此组合或替换，以形成所公开发明的不同模式。在实施例中，美国专利申请公开No.US2011-0188016和PCT专利申请公开No.WO 2010/032224中公开的一个或多个特征或方面、美国专利申请公开No.US2011-0188016和PCT专利申请公开No.WO 2010/032224的全部内容可以与本文公开的一个或多个特征或方面组合或者用本文公开的一个或多个特征或方面替代，这些专利通过引用并入本文。

Claims (13)

1.一种通过图案化辐射束来曝光衬底的方法，所述方法包括：
提供辐射束；
通过可单独控制元件阵列来赋予所述辐射束；
通过绕倾斜轴线在不同位置之间倾斜可单独控制元件，从所述辐射束产生图案化辐射束；
将所述图案化辐射束朝向衬底投影；
在扫描方向上跨所述图案化辐射束扫描衬底，以使所述衬底曝光于所述图案化辐射束，其中所述可单独控制元件的倾斜轴线基本上垂直于所述扫描方向。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述可单独控制元件阵列的可控制元件的倾斜角变化仅引起由所述可控制元件赋予的并且朝向所述衬底被投影的图案化辐射束的部分在所述扫描方向上的位置变化。
3.根据权利要求2所述的方法，其中，所述可单独控制元件能够被定位在ON位置，从而使由所述元件赋予的辐射束的部分朝向所述衬底被投影，并且能够被定位在OFF位置，从而使由所述元件赋予的辐射束的部分被远离所述衬底投影。
4.根据权利要求3所述的方法，其中，所述可单独控制元件阵列的处于所述ON位置的可控制元件的倾斜角变化引起所述部分的位置变化。
5.根据权利要求1所述的方法，还包括控制施加到衬底的辐射剂量，所述方法包括：
根据伴随时间的预定轮廓调制辐射束，所述轮廓包括所述辐射束的多个不同的强度水平；
用所述可单独控制元件阵列赋予经调制的辐射束，以通过绕倾斜轴线在不同位置之间倾斜所述可单独控制元件来产生图案化的经调制的辐射束；
将所述图案化的经调制的辐射束朝向所述衬底投影；
在扫描方向上跨图案化辐射束扫描所述衬底，以使所述衬底曝光于所述图案化辐射束，从而将所述衬底的部分曝光于所述图案化的经调制的辐射束；
其中，赋予所述经调制的辐射束的步骤包括：
基于所述衬底的所述部分的所需辐射剂量和所述伴随时间的预定轮廓，确定可控制元件阵列的元件的倾斜序列，以将所述衬底的所述部分曝光于所述多个不同的强度水平中的所选择水平。
6.根据权利要求5所述的方法，其中，曝光所述部分的所述多个不同的强度水平中的所选择水平的总和基本上对应于所述所需辐射剂量。
7.根据权利要求5或6所述的方法，其中，所述预定轮廓的多个不同的强度水平被布置成在所述预定轮廓的中心处或附近具有相对高的强度水平。
8.一种用于将图案化辐射束投影到衬底上的系统，所述系统包括：
可单独控制元件阵列，所述阵列被配置成通过绕倾斜轴线在不同位置之间倾斜可单独控制元件，来赋予辐射束以产生图案化辐射束；
台设备，所述台设备被配置成保持衬底，并且被配置成在扫描方向上跨所述图案化辐射束扫描衬底，以使所述衬底曝光于所述图案化辐射束，
并且其中，所述可单独控制元件的倾斜轴线基本上垂直于所述扫描方向。
9.根据权利要求8所述的系统，其中，所述可单独控制元件阵列的可控制元件的倾斜角变化仅引起由所述可控制元件赋予的并且朝向所述衬底被投影的图案化辐射束的部分在所述扫描方向上的位置变化。
10.根据权利要求8或9所述的系统，其中，所述可单独控制元件阵列包括可编程反射镜阵列，诸如2D倾斜式反射镜阵列。
11.根据权利要求8所述的系统，还包括：
可单独控制元件阵列，所述阵列被配置成通过绕倾斜轴线在不同位置之间倾斜可单独控制元件，来赋予辐射束以产生图案化辐射束；
辐射束调制器，所述辐射束调制器被配置成根据伴随时间的预定轮廓来调制辐射束，所述轮廓包括所述辐射束的多个不同的强度水平；
其中，所述可单独控制元件阵列被配置成通过绕倾斜轴线在不同位置之间倾斜所述可单独控制元件，来赋予经调制的辐射束以产生图案化的经调制的辐射束，
其中，所述系统还包括：
台设备，所述台设备被配置成保持衬底，并且被配置成在扫描方向上跨所述图案化的经调制的辐射束扫描所述衬底，以使所述衬底曝光于图案化辐射束，从而将所述衬底的部分曝光于所述图案化的经调制的辐射束，
控制单元，所述控制单元被配置成基于所述衬底的所述部分的所需辐射剂量和所述伴随时间的预定轮廓，确定所述可控制元件阵列的元件的倾斜序列，以将所述衬底的所述部分曝光于所述多个不同的强度水平中的所选择水平。
12.一种光刻设备，所述光刻设备包括根据权利要求8至11中任一项所述的系统。
13.根据权利要求13所述的光刻设备，还包括被配置成提供辐射束的辐射源。
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