CN1196072C - 制作平滑的对角组件的数字光刻系统 - Google Patents

Abstract

提供了一种数字光刻系统，该系统能够制备光滑的对角组件(图2)。该系统包括一个计算机，用于将第一数字图案提供给数字象素板，如可变形的反射镜装置(DMD)。DMD能够将多个用于曝光的象素元提供到多个芯片地点(图3b)。曝光之后，芯片可以被扫描一个短于长度的距离。然后DMD接收第二数字图案，用于把多个第二象素元曝光到目标主体的多个地点上。曝光的多个第二象素元重叠曝光的多个第一象素元(图4b)。这种重叠允许在曝光的图象中进行增加变化，由此调节对角组件的建立。

Description

制作平滑的对角组件的数字光刻系统

交叉引用

此专利申请为2000年8月8日提交的序列号为NO.09/633978的美国专利的系列申请。

技术领域

本发明总的涉及光刻曝光设备，并尤其涉及一种例如可以用于半导体集成电路器件的制作的光刻系统。

背景技术

在常规的模拟光刻系统中，光刻设备需要一个用于将图象印刷到目标目标主体上的掩模。该目标目标主体例如可以包括用于制作集成电路的涂覆了光致抗蚀剂的半导体衬底、用于蚀刻的铅框制作的金属衬底或用于印刷电路板制作的导体板等。带有图案的掩模或光掩模例如可以包含多个线条或结构。在光刻曝光中，必须利用一些机械控制方式和复杂的校准机构将目标主体与掩膜非常精确地校准。

在此引为参考的美国专利US5,691,541公开了一种无刻线的数字光刻系统。该数字系统采用了一种脉冲的或选通的准分子激光器，将光束反射离开可编程的数字反射镜装置(DMD)，而该反射镜装置用于将图象组件(如金属线条)投影到衬底上。衬底安置在一个于脉冲序列期间移动的台座上。

在此因为参考的与2000年1月10日提交的美国专利USS/N09/480,796公开了另一种数字光刻系统，它将移动的数字象素图案投影到目标主体的特定部位。“部位”一词可以代表目标主体上被光刻系统扫描的带有单个象素元的预定区域。

上述两种数字光刻系统把象素掩膜图案投影到目标主体上，如芯片、印刷电路板或其它介质上。该系统向象素板、如可变形的反射镜装置或液晶显示器提供一系列图案。象素板提供由多个可以投影到目标主体上的象素元组成的的图象，该图象与提供的图案对应。

然后将多个象素元的每一个同时聚焦到目标主体的不同部位。之后，移动目标主体，并响应于移动和象素掩模图案，提供下一个图象。结果，光可以投射到象素板上或穿过象素板以对目标主体上的多个象素元曝光，并且可以根据象素掩膜图案移动和更改象素元，从而在目标主体上建立连接的图象。

参见图1a，采用光掩模的常规模拟光刻系统可以在目标主体12上很容易地并且精确地产生图象10。图象10可以有水平的、垂直的、对角倾斜的或是弯曲的组件(如金属导线)，它们非常的平滑，且具有一致的线宽。

再参见图1b，使用数字掩模的常规数字光刻系统也可以在目标主体16上产生图象14。虽然图象14可以有水平的、垂直的、对角倾斜的或弯曲的组件，如图1a的模拟图象，但有一些组件(如对角倾斜的一种)既不是平滑的，也没有一致的线宽。

希望对数字光刻系统做一定的改进，如上述系统，其一，希望提供平滑的组件，如同用模拟光刻系统产生的对角倾斜和弯曲的金属线。另外，希望有一个较大的曝光面积，提供较好的图象分辨率，提供良好的冗余度，使用较为便宜的非相干光源，提供较高的光能效率，提供较高的生产率和分辨率，并且更灵活可靠。

发明内容

本发明通过一种用数字光刻系统制作对角倾斜组件的新颖方法和系统而提供了一项技术改进。在一个实施例中，执行数字光刻的方法把第一象素元曝光到目标主体如涂覆抗蚀剂的芯片的第一地点。然后此方法在一定距离处重新定位芯片并对第二象素元曝光。曝光的第二象素元覆盖或部分覆盖曝光的第一象素元。重复此过程直到芯片表面的大部分被曝光。

在一些实施例中，此方法在不同的方向上重新定位目标主体，并将第三象素元曝光到目标主体上。曝光的第三象素元覆盖但非全部覆盖曝光的第一象素元和/或第二象素元。

在一些实施例中，第一距离小于第一地点的半长度。第二象素元曝光后，系统可以再扫描并曝光第三象素元。曝光的第三象素元覆盖但非全部覆盖第一和第二象素元的曝光部分。

还提供了一种用于制作平滑的对角组件的系统。该系统包括用于将第一数字图案提供给数字象素板如可变形反射镜装置(DMD)的设备，如计算机。DMD能够提供多个用于曝光到目标主体上多个地点处的第一象素元，每个地点在一个方向上有一定的长度，在另一个方向上有一定的宽度。

曝光后，可以相对于数字象素板在一个方向上重新定位目标主体。然后该DMD能够提供一个第二数字图案，用于将多个第二象素元曝光到目标主体上的多个地点处。曝光的多个第二象素元覆盖曝光的多个第一象素元。

本发明的优点在于可以通过数字光刻制造非常平滑的并且是连续一致的对角组件(和其它形状的组件)。

本发明的另一个优点在于保持了较高的图象分辨率。

本发明的再一个优点在于可以提供较好的冗余度。

本发明的还有一个优点在于保持与常规的数字光刻系统相同的数据容量。

本发明提供了一种用于在目标主体上进行数字光刻的系统，包括：一个象素板，用于由一个数字图象产生第一象素元；一个点阵装置，用于把第一象素元聚焦到目标主体的第一地点以进行曝光；和重新定位装置，用于相对于所述象素板而移动所述目标主体，从而使得一个第二象素元与第一地点对准；一个数字成像系统，用于响应于重新定位装置的移动而移动象素板中的数字图象；由此所述点阵装置将第二象素元曝露在目标主体的第一地点上以进行曝光，从而使从第二象素元的曝光覆盖第一象素元的曝光的一部分但非全部。

本发明还提供了一种用于在目标主体上进行光刻的系统，系统包括步骤：一个数字象素板，包括多个象素元；一个数字系统，用于将第一和第二数字图案提供给数字象素板；一个曝光系统，用于将多个象素元曝光到目标主体的多个地点，每个地点的尺寸被在一个第一方向上的一个长度和在与所述第一方向基本垂直的第二方向上的一个宽度所限定；和一个扫描器，用于在所述第一方向上相对于数字象素板移动目标主体，移动的距离小于所述长度；一个控制器，用于响应于扫描器的移动使数字系统连续地将第一和第二数字图案提供给数字板，使得第一和第二数字图案连续地曝光到目标主体上，并且曝光的第二数字图案的至少一个象素元重叠曝光的第一数字图案的至少一个象素元的一部分。

本发明还提供了一种用于在目标主体上进行光刻的系统，系统包括：一个数字组件，用于把第一数字图案提供给包括多个象素元的数字象素板；用于把多个第一象素元曝光到目标主体的多个地点上的装置，其中每个地点的尺寸被在一个第一方向上的一个长度和在一个第二方向的一个宽度所限定；用于相对于多个第一象素元在所述第一方向上重新定位目标主体的装置，移动的距离小于所述长度；多个第一象素元曝光之后，数字组件还将第二数字图案提供给包括多个第二象素元的数字象素板；用于曝光的装置还将多个第二象素元曝光到目标主体的多个地点处，使得曝光的多个第二象素元重叠曝光的多个第一象素元。

附图说明

图1a和1b分别是由常规的模拟光刻系统和常规的数字光刻系统产生的图象。

图2是用于实施本发明各个实施例的改进的数字光刻系统的框图；

图3a和3b表示曝光在目标主体上的象素的各种整体布局；

图4a和4b表示叠加在目标主体上的象素的效果；

图5表示图2所示系统的组件曝光示图，与图1b和1a所示系统的常规曝光作比较；

图6a和6b分别表示与图1a和1b所示图象对应的组件曝光；

图7表示提供到图2所示系统的象素板上的各种象素图案；

图8、9和10.1-10.20表示在台座上以一定角度定位并被扫描的目标主体的简图。根据本发明的一个实施例，该角度便于覆盖目标主体上一个地点的曝光；

图11是用于执行本发明另一实施例的图2所示数字光刻系统的部分框图；

图12-13提供了一个被以一定角度定位并扫描、且由图11所示系统曝光的目标主体简图；

图14表示一处被重叠曝光600次的地点。

具体实施方式

本发明的公开涉及曝光系统，例如可以用于半导体光刻过程的系统。但是，应该理解，下列的公开提供了用于实现本发明不同特征的多个不同实施例或实例。下面描述的组件和分布的特例简化了本发明的说明。当然，这些仅仅是举例，不构成对权利要求所述的本发明的限定。

无掩模的光刻系统

参见图2，无掩模的光刻系统包括一个光源32，一个第一透镜系统34，一个计算机辅助的图案设计系统36，一个象素板38，一个板校准台39，一个第二透镜系统40，一个目标主体42和一个目标主体台44。刻意在目标主体42上设置一个抗蚀剂层或涂层46。光源32刻意是非相干光源(如汞灯)，提供一束经第一透镜系统34投影到象素板38上的准直光束48。

象素板38通过一条(或多条)适当的信号线50由计算机辅助图案设计系统36提供数字数据，建立所需的象素图案(象素掩模图案)。可以根据需要，在特定的阶段得到象素掩模图案并驻流在象素板38上。然后，从(或经)象素板38的象素掩模图案发出的光通过第二透镜系统40并到达目标主体42上。通过这种方式，象素掩模图案被投影到目标主体42的抗蚀剂涂层46上。

计算机辅助掩模设计系统36可以用于象素掩模图案的数字数据的建立。计算机辅助图案设计系统36可以包括计算机辅助设计(CAD)软件，与目前用在传统印刷掩模的制造中的掩模数据的建立类似。象素掩模图案中所需的任何改型和/或变化都可以利用计算机辅助图案设计系统36进行。因此，可以根据需要改变任何给定的象素掩模图案，几乎是即时使用计算机辅助图案设计系统36发出的适当指令。计算机辅助掩模设计系统36还可以用于调节图象的尺度或校正图象畸变。

在本实施例中，象素板38例如是美国专利US5,079,544中所示的一个数字光处理器(DLP)或数字反射镜装置(DMD)，该专利在此引为参考。当前的DMD技术为一组潜在的象素元提供600×800的反射镜阵列。每个反射镜可以选择性地把光48导向目标主体42(“ON”状态)或导离目标主体(“OFF”状态)。另外，每个反射镜可以在特定的时间周期于ON或OFF状态之间更换以适应光效率的变化。例如，如果第二透镜系统40有一个“暗”区(如部分透镜系统是无效的或变形的)，则DMD可以更换与透镜的“亮”区对应的反射镜，由此使投影到透镜上的总光量相等。为了简化和清楚起见，图中将象素板38示为一个DMD。在另一个实施例中可以使用多个DMD、一个或多个液晶显示器和/或其它类型的数字板。

在一些实施例中，计算机辅助掩模设计系统36连接到用于移动目标主体台44的第一电机52和用于给象素板38提供数字数据的驱动器54。在一些实施例中，还可以包含用于移动象素板的附加电机55，如下所述。系统36由此与象素板38和目标主体42之间的相对运动联合地控制提供给象素板38的数据。

象素覆盖

象素板38的曝光时间或曝光强度直接影响抗蚀剂涂层46。例如，如果象素板38的单个象素以最大的曝光量或以最大的曝光强度曝光到目标主体42的一个地点处，则目标主体上抗蚀剂涂层的对应部分将有最大的厚度(无曝光的或曝光不足的抗蚀剂被除去)。如果象素板38的单个象素以小于最大曝光量或以减弱的强度曝光，则目标主体42上抗蚀剂涂层46的对应部分将有适中的厚度。如果象素板38的单个象素不被曝光，则目标主体42上抗蚀剂涂层的对应部分将最终被除去。

参见图3a和3b，人们希望曝光到一个地点上的每个象素元覆盖前面曝光的象素元。图3s表示一个方向上的涂覆层的预测描绘，其中象素元80.1被象素元80.2覆盖，而象素元80.2又被80.3覆盖，...直到被80.N覆盖，其中“N”为一个方向上覆盖的象素元总数。注意，在本例中，象素元80.1不覆盖象素元80.N。

图3b是图3a的二维扩展。在此实例中，象素元80.1在另一方向上被象素元81.1覆盖，而象素元81.1又被82.1覆盖，...直到被8M.N覆盖，其中“M”为第二个方向上覆盖的象素元总数。结果，对于一个地点总共可以曝光M×N个象素元。

参见图4a来考虑一个有可能被(M，N)＝(4×4)个象素元曝光的地点的例子。在此例中，实际上只有16个可能象素元中的四个处于“ON”，并且因此曝光目标主体42的数个部位。这四个象素元标号为：100.1，100.2，100.3，100.4。这四个象素元100.1-100.4被曝光到目标主体42的光致抗蚀剂层46上。这所有的四个象素元100.1-100.4在区域102处彼此覆盖，其中的三个象素元在区域104处覆盖；其中的两个象素元在区域106处覆盖；区域108只被一个象素元覆盖。因此，区域102将接受最大的曝光量(100％)；区域104接受75％的曝光量；区域106接受50％的曝光量；区域108接受25％的曝光量。注意，区域102非常小，在本实例中占任何象素元100.1-100.4的1/16。

参见图4b，图4a的实例可以扩大为(M，N)＝(6，6)个象素元，有两个增加的覆盖的象素元100.5、100.6处于ON状态。象素元100.5、100.6因此曝光到目标主体42的光致抗蚀剂层46上，使得覆盖四个象素元100.1-100.4的部分区域。在此扩展的实例中，象素元100.1-100.4在区域102处彼此覆盖；四个象素元100.2-100.5在区域110处彼此覆盖；四个象素元100.3-200.6在区域112处彼此覆盖。另外，区域114将接受75％的曝光量，区域116将接受50％的曝光量；区域118将接受25％的曝光量。结果，在光致抗蚀剂层46上形成非常小的隆脊。

在一个实施例中，本发明的象素板32可以有600×800的象素元阵列。由两个变量(M，N)定义重叠部分。考虑600个象素的一行，该系统将600个象素覆盖到(M，N)重叠区：

(M，N)＝20个象素×30个象素         (1)

参见图5a，可以重复图4a和4b的过程以在目标主体42上产生一个对角组件。虽然图4a和4b的实例有四种可能的曝光程度(100％，75％，50％，25％)，但通过增加重叠的数量(如图3b中所示)，可以有极细分辨率的所需曝光。

对角组件120呈现为一种棱镜形的结构，具有三角形截面。如果目标主体42是一个芯片，则组件120可以是一个导体(如一条金属线)，一个多边形或任何其它的结构。该组件的上部大部分120t是部分光致抗蚀剂层46，大部分被对应的象素元覆盖，并且因此接受最大的曝光量。

组件120与图5b的组件122和图5c的组件124相对。图5b的组件122表示常规数字组件。图5c的组件124表示常规的模拟组件。

覆盖的方法

再参见图2，上述覆盖可以通过各种方法实现。一般地，移动和/或布置象素板38和/或目标主体42的各种组合可以实现所需的覆盖。

在一个实施例中，无掩模光刻系统通过相对于目标主体在两个方向上迅速移动图象(除了扫描运动之外)。板电机55连接到象素板38以在两个方向上移动象素板，这两个方向由x箭头132和y箭头134表示。板电机55可以是一种能够做非常小且精密的运动的压电装置(PZT)。

另外，扫描电机55在一个方向136上扫描目标主体台44，继而扫描目标主体42。或者，可以固定目标主体台44，并且板电机55可以在与方向136相反的方向扫描象素板38(和透镜40)。

还参见图7，与上述的图象扫描对应，被象素板38投影的象素掩模图案因此改变。在一个实施例中，此种对应可以通过计算机系统(图2)控制扫描运动70和提供给象素板38的数据而具备。图7所示以及下面的讨论将描述如何可以将数据及时地提供给象素板。

图7表示象素板38的中间图案。因为象素板38上的图案和信号线50上的数据随时间改变，所以用后缀“1”、“2”或“3”即时表示在一个特定地点处信号线中的数据和象素板上的对应图案。在第一中间图案中，建立的象素板38.1的图案响应于经信号线50.1提供的接收到的数据D0。在本实例中，建立的图案成为象素板38.1中象素元阵列。在预定的时间周期之后(假如遇到曝光的情况)，图案移位。移位的图案(在此示作象素板38.2)包括经信号线38.2提供的附加数据D1。图案之间的移位也可以利用光源32的选通或关闭。

在图7所示的第二中间图案中，D1表示DMD 38.2的图案中最左列的象素元。在另一预定的时间周期后，该图案(此时示作象素板38.3)又移位。两次移位的图案包括经信号线38.2提供D2。在图7所示的第三中间图案中，D2表示DMD 38.3的图案中最坐列的象素元。因而该图案在138方向上移过象素板38。注意到，如同从信号线50提供给象素板38一样，图案方向138正朝着与扫描方向136相反的方向移动。在一些实施例中，该图案可以在附加的方向上移位，如在垂直于扫描方向136的方向上移位。

参见图8，在一些实施例中，无掩模光刻系统30在将目标主体定位于目标主体台44上以适于其它方向的同时，通过相对于目标主体42在一个方向(除了扫描运动之外)上迅速移动图象而进行二维数字扫描。板电机55在由箭头134表示的方向上移动象素板38。扫描电机55在一个方向上扫描目标主体台44、继而扫描目标主体42。或者，固定目标主体台44，并且板电机55可以在与方向136相反的方向上扫描象素板38(和透镜40)。

来自象素板38和/或目标主体42的图象以θ角与扫描方向136对齐。假设投影到目标主体42上的每个象素具有l的长度和w的宽度，则θ可以判定如下：

θ＝tan^-1{(w-1/M)/(N×l)}               (2)

在另一实施例中，可以在相反的方向上偏移，以致于θ可以判定如下：

θ＝tan^-1{(w+1/M)/(N×l)}               (3)

参见图9和10.1以目标主体42上的两个地点140.1和142.1为例来考虑。最初，两个地点140.1和142.1同时分别被象素板38的象素元P1和P50曝光。象素元P1和P50分别位于象素板38的R0行和C1及C0列。此行和列的标号可以任意，在本实施例中标定以使该例清楚。下面的讨论将主要集中在地点140.1上。但是应该理解，在此讨论的方法一般用于目标主体上的多个地点，包括142.1，但为了清楚起见，避免显示和讨论地点142.1。

从图9中可以清楚地看到，象素板38与目标主体42和扫描方向136成一角度。上系统30扫描时，象素元P11将通常直接被投影在顶部地点140.1上。但是，如图10.2所示，象素元P11在稍稍偏离地点140.1的y方向(或-y方向)上曝光地点140.11。当系统30继续扫描时，象素元P12-P14分别曝光到偏移部位140.12-140.14，这些部位分别如图10.3-10.5所示。象素元P11-P14处于象素板38的C1列的相邻行R1，R2，R3，R4。

在本实施例中，扫描电机52为每次投影移动目标主体台44(继而移动目标主体42)l的距离，即象素地点140.1的长度。为了提供上述的偏移，板电机55为每次投影移动象素板38附加的距离l/(N-1)。(在本例中N＝5)。因此，每次投影的总相对移动量“扫描步长”为：

扫描步长＝l+l/(N-1)                 (4)

在另一实施例中，可以在相反的方向上偏移，以致于每次投影的总相对移动量“扫描步长”为：

扫描步长＝l-l/(N-1)                 (5)

在一些实施例中，不需要板电机55。相反，扫描电机52移动目标主体台适当的长度(方程4或5)。

一旦N个部位被曝光，则投影到所需部位的下一个象素元处于相邻的一列上。参见图10.6，在本例中，R5行、C2列的象素元P2曝光一个在x方向(或-x方向，根据是采用方程4还是方程5)稍稍偏离地点140.1的部位140.2。当系统30继续扫描时，象素元P21-P24被分别曝光到偏移的部位140.21-140.24，这些部位分别如图10.7-10.10所示。象素元P21-P24处于象素板38的C2列的相邻行R6，R7，R8，R9。

一旦N个以上的部位被曝光，则投影到所需部位的下一个象素元处于另一个相邻的列上。参见图10.11，在本例中，R10行、C3列的象素元P3曝光一个在x方向(或-x方向，根据是采用方程4还是方程5)稍稍偏离地点140.2的部位140.3。当系统30继续扫描时，象素元P31-P34被分别曝光到偏移的部位140.31-140.34，这些部位分别如图10.12-10.15所示。象素元P31-P34处于象素板38的C3列的相邻行R11，R12，R13，R14。

重复上述过程以便全面扫描所需的重叠的图象。参见图10.16，在本实例中，R15行、C4列的象素元P4曝光一个在x方向(或-x方向，根据是采用方程4还是方程5)稍稍偏离地点140.3的部位140.4。当系统30继续扫描时，象素元P41-P44被分别曝光到偏移的部位140.41-140.444，这些部位分别如图10.17-10.20所示。象素元P41-P44处于象素板38的C4列的相邻行R16，R17，R18，R19。

点阵系统和方法

参见图11，在本发明的另一实施例中，光刻系统30除了有透镜系统40外还利用一个独有的光学系统150。在美国专利No.S/N09/480,796中详细讨论了该光学系统150，该专利在此引为参考。可以理解，该透镜系统40适于各种组件和光刻系统30的要求，本领域的技术人员可以适当地选择和定位透镜。作为例子，透镜组40a和附加透镜40b构成光学系统150。

光学系统150包括一个光栅152和一个点阵154。光栅152可以是用于消除和/或减小一定的光线带宽和/或象素板38的各个象素之间的衍射的传统荫罩装置。光栅152可以有各种形式，在一些实施例中，可以用其它的装置代替或根本不用。

点阵154是一个多焦装置。点阵有多种类型，包括菲涅尔环，磁性e束透镜，x射线控制透镜和用于固体透明装置的超声控制的光会聚装置。

在本实施例中，点阵154是各个微透镜的汇编或微透镜阵列。在本实施例中，如同在象素板38中有象素元一样，有多个单独的微透镜。例如，如果象素板38是一个带有600×800象素的DMD，则微透镜阵列154可以有600×800个微透镜。在另一实施例中，透镜的数量不同于象素板38中象素元的数量。在这些实施例中，单独一个微透镜可以容纳DMD的多个象素元，或者可以修改象素元以用于校准。为了简单起见，图中只显示一行四个单独的透镜154a，154b，154c和154d。在本实施例中，每个单独的透镜154a，154b，154c和154d都为雨滴的形状。该形状对具体的衍射有益，后面有述。但是应该理解，也可以采用采用图示以外的其它形状。

与图2所示的透镜系统40类似，光学系统150放置在象素板38和目标主体42之间，在本实施例中出于举例的目的，如果象素板38是一个DMD装置，则光束将从DMD装置反射并指向光学系统150。如果象素板38是一个LCD装置，则光将(选择性地)穿过LCD装置并指向光学系统150。为了进一步地解释本实施例，象素板38包括一行用于产生四个象素元的元件(或反射镜或液晶)。

在本例的继续中，从象素板38的每个象素投影四个不同的象素元156a，156b，156c，156d。实际上，象素元156a，156b，156c，156d是在任何特定的瞬间既可以为ON、也可以为OFF的光束(意味着根据象素掩模图案可以存在或不存在光束)，但为了讨论的目的，图中示出了所有的光束。

象素元156a，156b，156c，156d穿过透镜系统40a，并按照当前操作条件的要求操纵这些象素元。如后面所述，透镜系统40a和40b的使用是现有技术中普遍认知的设计选择，在一个实施例中可以存在一个或两个。由透镜系统40a操纵的象素元156a，156b，156c，156d分别标为158a，158b，158c，158d。

然后象素元158a，158b，158c，158d穿过微透镜阵列154，每个光束指向特定的微透镜154a，154b，154c，154d。由微透镜阵列154操纵的象素元158a，158b，158c，158d分别表示为聚焦的光束160a，160b，160c，160d。如图11所示，光束160a，160b，160c，160d中的每一束被聚焦到关于每个象素元的焦点162a，162b，162c，162d。即，操纵象素板38的每个象素元直到聚焦到特定的焦点。希望焦点162a，162b，162c，162d存在于目标主体42上。为了实现这一目标，可以将透镜40b用在一些实施例中以将光束160a，160b，160c，160d重新聚焦到目标主体42上。图11表示单个光束的焦点，理解为光束直到到达目标主体42才被聚焦(具有存在中间焦点的可能性)。

继续本例，目标主体42包括四个曝光地点170a，170b，170c，170d。地点170a，170b，170c，170d直接与分别从微透镜154a，154b，154c，154d出来的光束162a，162b，162c，162d相关连。另外，地点170a，170b，170c，170d中的每一个被同时曝光。但每个地点170a，170b，170c，170d的整体不在同时曝光。

参见图12，带有光学系统150的无掩模光刻系统30也可以执行二维数字扫描，如参考图8所述。例如，象素板38的图象可以与扫描方向136成θ角(方程2和3)地排列。

参见图13，本实施例的操作与图9-10的实施例非常类似。但是，替代对较大的部位曝光，聚焦象素元并将象素元曝光到地点170a，170b，170c，170d上的较小点(如图11的各个聚焦光束162a，162b，162c，162d)。

首先，象素元156a将各个聚焦的光束162a曝光到目标主体42的一个地点170a。聚焦光束162a产生一个曝光(或是未曝光的，这要根据象素元156a是ON还是OFF)的焦点PT1。当系统30扫描时，象素元156b把各个聚焦光束162b曝光到地点170a上。聚焦光束162a产生曝光的(或未曝光的)焦点PT2。焦点PT2在y(或-y方向)方向稍稍偏离焦点PT1。当系统30继续扫描时，象素元156c和156d分别将各个聚焦光束162c和162d曝光到地点170a。聚焦光束162c和162d分别产生曝光的(或未曝光的)焦点PT3和PT4。焦点PT3在y方向(或-y方向)上稍稍偏离焦点PT2，并且焦点PT4类似地偏离焦点PT3。

一旦N个象素元被投影，则下一个被投影到所需地点的象素将出于相邻的列。此操作类似于图10.6-10.20中所示。重复上述过程以全面扫描重叠在地点170a上的所需图象。

可以理解，光束162a被曝光在地点170a的同时，光束162b被曝光在地点170b，光束162c被曝光在地点170c，光束162d被曝光在地点170d上。系统30扫描一次后，光束162a曝光在新的地点(未示出)，同时光束162b曝光在地点170a上，光束162c曝光在地点170b上，光束162d曝光在地点170c。重复此过程，使得整个目标主体可以被象素板38扫描。

还可以理解，在一些实施例中，在光束(如162a-d)从一个地点移动到另一个地点(如170a-170d)、同时光束缓慢地曝光它们的对应地点时，可以迅速地移动目标主体42。

通过将几个象素板沿x方向分成一组，可以由象素板扫描整个目标主体。计算机系统36可以跟踪提供给每个象素板的所有数据以调节整个扫描程序。在另一实施例中，可以进行扫描和步进的组合。例如，如果目标主体42是一个芯片，则可以扫描单个模具(或一组模具)，并且然后整个系统30可以移步到下一个模具(或一组模具)。

为了清楚起见，将图11-13的实例限定在数个象素元内。在图中，每个焦点的直径约为地点170a的长度l或宽度w的1/2。因为此例中N＝4，所以重叠的空间较大，并且如果焦点有重叠，重叠得也不是很多。随着象素元数量的增多(因而N增大)，重叠的分辨率和重叠量也因此增大。

对于另一个例子，图14表示一个用焦点PT1-PT600的600个象素元(如来自600×800DMD)曝光的地点200。可以看出，焦点PT1-PT600分布成一个阵列(与方程1类似)：

(M，N)＝20个焦点×30个焦点               (6)

通过选择ON或OFF对应的象素元，可以在地点220上形成多个结构222、224、226。注意，结构222-226具有较好的分辨率，并且可以画出各种不同的形状，包括对角线形。还注意到，在地点220周围的许多焦点最终将与相邻地点上的焦点重叠。这样，整个目标主体42可以被这些地点覆盖。

或者，可以重叠一定的焦点和其它类型的曝光地点，以在象素板38中提供足够的冗余度。例如，图14的600个相同的焦点可以用于产生一个阵列：

(M，N)＝20个焦点×15个焦点                    (7)

通过复制每个焦点的曝光，这一冗余度可以接收象素板38中的一个或多个有故障的象素元。

虽然以上已参考优选实施例对本发明进行了展示和描述，但本领域的技术人员应该理解，在不脱离本发明实质和范围的前提下可以做各种形式和细节上的改变。例如，可以按序排列地构成多个DMD象素。通过这种方式，从光源32发出的光可以投影到第一DMD，在那儿反射到第二DMD，在那儿再反射到目标主体42上。在这种情况下，第二DMD可以用于产生曝光的图象，同时第一DMD根据同时或之前映射的数据控制光的均匀性。因此，应该以一个宽泛地方式诠释权利要求，以与本发明一致。

Claims (14)

1.一种用于在目标主体上进行数字光刻的系统，包括：

一个象素板，用于由一个数字图象产生第一象素元；

一个点阵装置，用于把第一象素元聚焦到目标主体的第一地点以进行曝光；和

重新定位装置，用于相对于所述象素板而移动所述目标主体，从而使得一个第二象素元与第一地点对准；

一个数字成像系统，用于响应于重新定位装置的移动而移动象素板中的数字图象；

由此所述点阵装置将第二象素元曝露在目标主体的第一地点上以进行曝光，从而使从第二象素元的曝光覆盖第一象素元的曝光的一部分但非全部。

2.如权利要求1所述的系统，其特征在于象素板的第一和第二象素元线性分布，并且重新定位装置相对于象素板以关于象素元的线性分布成一角度地移动目标主体。

3.如权利要求1所述的系统，其特征在于点阵装置是一个微透镜阵列。

4.一种用于在目标主体上进行光刻的系统，系统包括：

一个数字象素板，包括多个象素元；

一个数字系统，用于将第一和第二数字图案提供给数字象素板；

一个曝光系统，用于将多个象素元曝光到目标主体的多个地点，每个地点的尺寸被在一个第一方向上的一个长度和在与所述第一方向基本垂直的第二方向上的一个宽度所限定；和

一个扫描器，用于在所述第一方向上相对于数字象素板移动目标主体，移动的距离小于所述长度；

一个控制器，用于响应于扫描器的移动使数字系统连续地将第一和第二数字图案提供给数字板，使得第一和第二数字图案连续地曝光到目标主体上，并且曝光的第二数字图案的至少一个象素元重叠曝光的第一数字图案的至少一个象素元的一部分。

5.如权利要求4所述的系统，其特征在于扫描器还用于相对于数字象素板在所述第二方向上移动目标主体，移动的距离小于所述宽度，并且数字系统还用于将第三数字图象提供给数字象素板；和

控制器还用于促使数字系统在第二数字图案之后将第三数字图案连续地提供给数字象素板，使得在第二数字图案之后第三数字图案被曝光，并且第三数字图案的至少一个象素元重叠第二数字图案的至少一个象素元。

6.如权利要求4所述的系统，其特征在于扫描器还用于相对于数字象素板在所述第二方向上移动目标主体，移动的距离小于所述宽度，并且数字系统还用于将第三数字图象提供给数字象素板；和

控制器还用于促使数字系统在第二数字图案之后将第三数字图案连续地提供给数字象素板，使得在第二数字图案之后第三数字图案被曝光，并且第三数字图案的至少一个象素元重叠第一数字图案的至少一个象素元。

7.如权利要求6所述的系统，其特征在于第三数字图案的至少一个曝光的象素元还覆盖第二数字图案的至少一个象素元。

8.如权利要求4所述的系统，其特征在于第二数字图案被曝光的同时第一数字图案不被曝光。

9.如权利要求4所述的系统，其特征在于曝光系统包括一个点阵装置。

10.一种用于在目标主体上进行光刻的系统，系统包括：

一个数字组件，用于把第一数字图案提供给包括多个象素元的数字象素板；

用于把多个第一象素元曝光到目标主体的多个地点上的装置，其中每个地点的尺寸被在一个第一方向上的一个长度和在一个第二方向的一个宽度所限定；

用于相对于多个第一象素元在所述第一方向上重新定位目标主体的装置，移动的距离小于所述长度；

多个第一象素元曝光之后，数字组件还将第二数字图案提供给包括多个第二象素元的数字象素板；

用于曝光的装置还将多个第二象素元曝光到目标主体的多个地点处，使得曝光的多个第二象素元重叠曝光的多个第一象素元。

11.如权利要求10所述的系统，其特征在于：

用于重新定位目标主体的装置还在所述第二方向上相对于多个第一象素元定位目标主体，移动的距离小于所述宽度；

数字组件还将第三数字图案提供给包括多个第三象素元的数字象素板；和

用于曝光的装置还将多个第三象素元曝光到目标主体的多个地点处，使得多个第三象素元重叠曝光的多个第二象素元。

12.如权利要求10所述的系统，其特征在于：

用于重新定位的装置再在所述第二方向上相对于多个第一象素元定位目标主体，移动的距离小于所述宽度；

数字组件还将第三数字图案提供给包括多个第三象素元的数字象素板；和

用于曝光的装置还将多个第三象素元曝光到目标主体的多个地点处，使得曝光的多个第三象素元重叠曝光的多个第一象素元。

13.如权利要求12所述的系统，其特征在于曝光的多个第三象素元还重叠曝光的多个第二象素元。

14.如权利要求10所述的系统，还包括：

在曝光期间用于将第一和第二象素元减少到焦点的装置，其中每个焦点是对应象素的一个较小版本，以及每个焦点把对应象素显示到所述多个地点中任意一个的一部分、但非全部上。

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