專(zhuān)利名稱(chēng)：光刻裝置，器件制造方法以及由此制造的器件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種光刻投影裝置，包括-用于提供輻射投射光束的照射系統(tǒng)，所述輻射束包括具有第一波長(zhǎng)的第一輻射分量和具有第二波長(zhǎng)的第二輻射分量；-用于支撐構(gòu)圖部件的支撐結(jié)構(gòu)，所述構(gòu)圖部件用于根據(jù)所需的圖案對(duì)投射光束進(jìn)行構(gòu)圖；-用于保持基底的基底臺(tái)；-用于將帶圖案的光束投射到基底的目標(biāo)部分上的投影系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
這里使用的術(shù)語(yǔ)“構(gòu)圖部件”應(yīng)廣義地解釋為能夠給入射的輻射光束賦予帶圖案的截面的裝置，其中所述圖案與要在基底的目標(biāo)部分上形成的圖案一致；本文中也使用術(shù)語(yǔ)“光閥”。一般地，所述圖案與在目標(biāo)部分中形成的器件如集成電路或者其它器件的特殊功能層相對(duì)應(yīng)(如下文)。這種構(gòu)圖部件的示例包括-掩模。掩模的概念在光刻中是公知的，它包括如二進(jìn)制型、交替相移型和衰減相移型的掩模類(lèi)型，以及各種混合掩模類(lèi)型。這種掩模在輻射光束中的布置使入射到掩模上的輻射能夠根據(jù)掩模上的圖案而選擇性地被透射(在透射掩模的情況下)或者被反射(在反射掩模的情況下)。在使用掩模的情況下，支撐結(jié)構(gòu)一般是一個(gè)掩模臺(tái)，它能夠保證掩模被保持在入射輻射束中的所需位置，并且如果需要該臺(tái)會(huì)相對(duì)光束移動(dòng)；-可編程反射鏡陣列。這種設(shè)備的一個(gè)例子是具有一粘彈性控制層和一反射表面的矩陣可尋址表面。這種裝置的基本原理是(例如)反射表面的尋址區(qū)域?qū)⑷肷涔夥瓷錇檠苌涔?，而未尋址區(qū)域?qū)⑷肷涔夥瓷錇榉茄苌涔?。用一個(gè)適當(dāng)?shù)臑V光器，從反射的光束中濾除所述非衍射光，只保留衍射光；按照這種方式，光束根據(jù)矩陣可尋址表面的定址圖案而產(chǎn)生圖案?？删幊谭瓷溏R陣列的另一實(shí)施例利用微小反射鏡的矩陣排列，通過(guò)使用適當(dāng)?shù)木植侩妶?chǎng)，或者通過(guò)使用壓電致動(dòng)器裝置，使得每個(gè)反射鏡能夠獨(dú)立地關(guān)于一軸傾斜。再者，反射鏡是矩陣可尋址的，由此已尋址反射鏡以與未尋址反射鏡不同的方向?qū)⑷肷涞妮椛涔馐瓷洌话凑者@種方式，根據(jù)矩陣可尋址反射鏡的定址圖案對(duì)反射光束進(jìn)行構(gòu)圖?？梢杂眠m當(dāng)?shù)碾娮友b置進(jìn)行所需的矩陣定址。在上述兩種情況中，構(gòu)圖部件可包括一個(gè)或者多個(gè)可編程反射鏡陣列。關(guān)于如這里提到的反射鏡陣列的更多信息可以從例如美國(guó)專(zhuān)利US5,296,891、美國(guó)專(zhuān)利US5,523,193、PCT專(zhuān)利申請(qǐng)WO98/38597和WO98/33096中獲得。在可編程反射鏡陣列的情況中，所述支撐結(jié)構(gòu)可以是框架或者工作臺(tái)，例如，所述結(jié)構(gòu)根據(jù)需要可以是固定的或者是可移動(dòng)的；-可編程LCD陣列。這種結(jié)構(gòu)的一個(gè)例子由美國(guó)專(zhuān)利US5,229,872給出的這種結(jié)構(gòu)。如上所述，在這種情況下支撐結(jié)構(gòu)可以是框架或者工作臺(tái)，例如所述結(jié)構(gòu)根據(jù)需要可以是固定的或者是可移動(dòng)的。
為簡(jiǎn)單起見(jiàn)，本文的其余部分在一定的情況下具體以掩模和掩模臺(tái)為例；可是，在這樣的例子中所討論的一般原理應(yīng)適用于上述更寬范圍的構(gòu)圖部件。
光刻投影裝置可以用于例如集成電路(IC)的制造。在這種情況下，構(gòu)圖部件可產(chǎn)生對(duì)應(yīng)于IC一個(gè)單獨(dú)層的電路圖案，該圖案可以成像在已涂敷輻射敏感材料(抗蝕劑)層的基底(硅晶片)的目標(biāo)部分上(例如包括一個(gè)或者多個(gè)管芯(die))。一般地，單一的晶片將包含相鄰目標(biāo)部分的整個(gè)網(wǎng)格，該相鄰目標(biāo)部分由投影系統(tǒng)逐個(gè)相繼輻射。在目前采用掩模臺(tái)上的掩模進(jìn)行構(gòu)圖的裝置中，有兩種不同類(lèi)型的機(jī)器。一類(lèi)光刻投影裝置是，通過(guò)將全部掩模圖案一次曝光在目標(biāo)部分上而輻射每一目標(biāo)部分；這種裝置通常稱(chēng)作晶片步進(jìn)器或步進(jìn)重復(fù)裝置(step-and-repeat)。另一種裝置(通常稱(chēng)作步進(jìn)-掃描裝置)通過(guò)在投射光束下沿給定的參考方向(“掃描”方向)依次掃描掩模圖案、并同時(shí)沿與該方向平行或者反平行的方向同步掃描基底臺(tái)來(lái)輻射每一目標(biāo)部分；因?yàn)橐话銇?lái)說(shuō)，投影系統(tǒng)有一個(gè)放大系數(shù)M(通常＜1)，因此對(duì)基底臺(tái)的掃描速度V是對(duì)掩模臺(tái)掃描速度的M倍。關(guān)于如這里描述的光刻設(shè)備的更多信息可以從例如US6,046,729中獲得。
在用光刻投影裝置的制造方法中，(例如在掩模中的)圖案成像在至少部分由一層輻射敏感材料(抗蝕劑)覆蓋的基底上。在這種成像步驟之前，可以對(duì)基底進(jìn)行各種處理，如打底，涂敷抗蝕劑和弱烘烤。在曝光后，可以對(duì)基底進(jìn)行其它的處理，如曝光后烘烤(PEB)，顯影，強(qiáng)烘烤和測(cè)量/檢查成像特征。以這一系列工藝為基礎(chǔ)，對(duì)例如IC的器件的單層形成圖案。這種圖案層然后可進(jìn)行不同的處理，如蝕刻、離子注入(摻雜)、鍍金屬、氧化、化學(xué)-機(jī)械拋光等完成一單層所需的所有處理。如果需要多層，那么必須對(duì)每一新層重復(fù)全部步驟或者其變化。最終，在基底(晶片)上出現(xiàn)器件陣列。然后采用例如切割或者鋸割技術(shù)將這些器件彼此分開(kāi)，單個(gè)器件可以安裝在載體上，與管腳等連接。關(guān)于這些處理的進(jìn)一步信息可從例如Peter van Zant的“微芯片制造半導(dǎo)體加工實(shí)踐入門(mén)(Microchip FabricationA Practical Guide toSemiconductor Processing)”一書(shū)(第三版，McGraw Hill PublishingCo.，1997，ISBN 0-07-067250-4)中獲得。
微芯片制造包括控制在器件和互連線(xiàn)之間，或者多個(gè)特征(feature)之間，和/或一個(gè)特征的多個(gè)單元之間，例如一個(gè)特征的兩個(gè)邊緣之間的間隔或?qū)挾鹊墓睢Ｌ貏e地，在制造器件或者IC層中對(duì)允許的這種最小間隔的間隔公差進(jìn)行控制是重要的。所述最小間隔和/或最小寬度稱(chēng)為臨界尺寸(“CD”)。
為了簡(jiǎn)單起見(jiàn)，投影系統(tǒng)在下文稱(chēng)為“鏡頭”；可是，該術(shù)語(yǔ)應(yīng)廣義地解釋為包含各種類(lèi)型的投影系統(tǒng)，包括例如折射光學(xué)裝置，反射光學(xué)裝置，和反折射系統(tǒng)。照射系統(tǒng)還可以包括根據(jù)這些設(shè)計(jì)類(lèi)型中任一設(shè)計(jì)的操作部件，該操作部件用于引導(dǎo)、整形或者控制投射光束，這種部件在下文還可共同地或者單獨(dú)地稱(chēng)作“鏡頭”。照射系統(tǒng)以及投影系統(tǒng)一般包括用于引導(dǎo)、整形或者控制輻射投射光束的部件。一般地，投影系統(tǒng)包括設(shè)置投影系統(tǒng)的數(shù)值孔徑(通常稱(chēng)作“NA”)的裝置。例如，在投影系統(tǒng)的光瞳中設(shè)置可調(diào)整的NA-光闌。照射系統(tǒng)通常包括包括調(diào)節(jié)裝置，用于設(shè)定掩模上游的強(qiáng)度分布的外和/或內(nèi)徑向量(通常分別稱(chēng)為σ-外和σ-內(nèi))?？梢钥刂普丈湎到y(tǒng)光瞳面的空間強(qiáng)度分布，從而在將被照射物體的像投射到基底上時(shí)改進(jìn)處理參數(shù)。
另外，光刻裝置可以具有兩個(gè)或者多個(gè)基底臺(tái)(和/或兩個(gè)或者多個(gè)掩模臺(tái))。在這種“多級(jí)式”器件中，可以并行使用這些附加臺(tái)，或者可以在一個(gè)或者多個(gè)臺(tái)上進(jìn)行準(zhǔn)備步驟，而一個(gè)或者多個(gè)其它臺(tái)用于曝光。例如在US5,969,441和WO98/40791中描述的二級(jí)光刻裝置。
投影光刻裝置中用于改進(jìn)圖像分辨率的發(fā)展按照慣例包括增大數(shù)值孔徑。這種增大導(dǎo)致焦深減小，因此存在保持足夠的“加工范圍”的問(wèn)題(即，在輻射的目標(biāo)部分的一次曝光中足夠的焦深和對(duì)殘差足夠的不靈敏)。特別地，常規(guī)投影光刻技術(shù)的一個(gè)問(wèn)題是對(duì)于隔離特征和密集特征存在CD的變化。該問(wèn)題的產(chǎn)生的原因是，由于依賴(lài)間距的衍射效應(yīng)，掩模(也稱(chēng)作中間掩模版)上具有相同標(biāo)稱(chēng)臨界尺寸的特征根據(jù)它們?cè)谘谀ど系拈g距(即，相鄰特征之間的間隔)而印制。例如，當(dāng)特征由具有隔離的，即具有大間距的特定線(xiàn)寬的一條線(xiàn)構(gòu)成時(shí)，對(duì)該特征的印制不同于對(duì)下面所述同樣特征的印制，所述同樣特征具有同樣線(xiàn)寬并且與掩膜上密集排列，即具有小間距的同樣線(xiàn)寬的其他線(xiàn)共存。因此，當(dāng)同時(shí)印制臨界尺寸的密集和隔離特征時(shí)，可觀察到印制CD的隨間距變化。這一現(xiàn)象稱(chēng)為“等密度偏移”，并且在光刻技術(shù)中是一個(gè)特殊的問(wèn)題。
常規(guī)的光刻裝置不能直接解決等密度偏移的問(wèn)題。通常，常規(guī)光刻裝置的用戶(hù)的責(zé)任是嘗試通過(guò)以下方式來(lái)補(bǔ)償?shù)让芏绕疲龇绞綖楦淖冄b置的光學(xué)參數(shù)，如投影透鏡的數(shù)值孔徑或σ-外和σ-內(nèi)最優(yōu)化，或者按照使已印制的隔離和密集特征的尺寸差最小化的方式設(shè)計(jì)掩模。后者的技術(shù)例如包括中間掩模版選擇參數(shù)的裕度(oversizing)和/或光學(xué)接近修正。
這樣，常規(guī)的光刻裝置存在這樣一個(gè)問(wèn)題，即需要裝置的用戶(hù)使系統(tǒng)適合于它們自己的需要。當(dāng)裝置或掩模適合時(shí)，卻不方便，費(fèi)時(shí)，并且在員工和損失的產(chǎn)品方面費(fèi)用很大。此外，雖然可以對(duì)掩模進(jìn)行設(shè)計(jì)，使其對(duì)于一個(gè)應(yīng)用，對(duì)于第二應(yīng)用產(chǎn)生最佳印制，但是也可能必需產(chǎn)生對(duì)于考慮不同應(yīng)用的特殊需求來(lái)說(shuō)最佳的第二掩模。這進(jìn)一步增加了成本和不便之處。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種光刻裝置，該裝置克服上面指出的問(wèn)題，特別是提高了掩模特征的再現(xiàn)性。
本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供一種具有改進(jìn)的等密度偏移的光刻裝置。
根據(jù)本發(fā)明，這些和其他目的在如權(quán)利要求1前序部分中指定的光刻裝置中實(shí)現(xiàn)，其特征在于所述照射系統(tǒng)包括用于過(guò)濾所述輻射光束的可調(diào)節(jié)濾波裝置，在使用時(shí)設(shè)置為選擇性地調(diào)節(jié)所述光束中所述第二輻射分量的比例。
本發(fā)明提供改進(jìn)特定掩模特征，特別是改進(jìn)隔離和密集特征的再現(xiàn)性的優(yōu)點(diǎn)。本發(fā)明的發(fā)明人已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，這可以通過(guò)選擇性地調(diào)節(jié)投射光束的光譜特性來(lái)實(shí)現(xiàn)。一般來(lái)說(shuō)，在投影中使用光刻源，由此在波長(zhǎng)范圍內(nèi)的輻射能的光譜分布在單一的中心波長(zhǎng)處強(qiáng)烈達(dá)到峰值。僅僅對(duì)于光譜分布中足夠窄的帶寬，可以避免投影透鏡的色差超過(guò)公差。盡管如此，除了包括投射光束的大部分輻射能的(對(duì)于投影光刻來(lái)說(shuō)足夠小但是)有限帶寬的輻射的光譜分布之外，基本上單色的輻射源通常產(chǎn)生較大帶寬的輻射的第二光譜帶，第二光譜帶包括投射光束的相對(duì)較小部分的輻射能。這種輻射的第二光譜帶例如可由作為源或照射系統(tǒng)一部分的光學(xué)元件中的熒光或磷光產(chǎn)生，或者例如由輻射發(fā)射物質(zhì)中能態(tài)的激發(fā)引起自發(fā)發(fā)射而產(chǎn)生，所述輻射發(fā)射物質(zhì)例如由源構(gòu)成。
在本說(shuō)明書(shū)和權(quán)利要求書(shū)的范圍內(nèi)，具有第一波長(zhǎng)的所述第一輻射分量指的是這樣一種輻射，其具有在以所述中心波長(zhǎng)為中心的窄光譜帶內(nèi)的波長(zhǎng)，所述窄光譜帶包括投射光束的大部分輻射能。類(lèi)似地，具有第二波長(zhǎng)的所述第二輻射分量指的是這樣一種輻射，其具有在較大帶寬輻射的所述第二光譜帶內(nèi)的波長(zhǎng)，所述較大帶寬包括投射光束的相對(duì)較小部分的輻射能。在第二輻射分量中存在的波長(zhǎng)可包括在第二光譜帶的整個(gè)范圍內(nèi)的波長(zhǎng)，也可以限定為比第二光譜帶的帶寬小得多的范圍內(nèi)。但是一般來(lái)說(shuō)，從投射光束中濾除具有第二光譜帶中波長(zhǎng)的寄生輻射(以避免色差超過(guò)公差)，發(fā)明人已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，可以使用來(lái)自所述第二光譜帶的輻射來(lái)影響等密度偏移的量。
圖案的空間像主要由第一輻射分量的輻射形成，因?yàn)樗ù蟛糠值妮椛淠?。第二輻射分量的輻射在如第一輻射分量形成的空間像之上產(chǎn)生雜光型強(qiáng)度分布分量。這種雜光會(huì)影響印制的特征邊緣的位置。印制的特征邊緣的位置通過(guò)抗蝕劑閥值強(qiáng)度與空間像(spatial aerial-image)強(qiáng)度分布的結(jié)合來(lái)確定。根據(jù)雜光強(qiáng)度的量，印制的特征邊緣的位置變化取決于特征邊緣的空間像處空間強(qiáng)度圖案的斜率。該斜率對(duì)于隔離特征和密集特征來(lái)說(shuō)一般是不同的，因此可以通過(guò)調(diào)整第二輻射分量的比例來(lái)不同程度地影響特征邊緣位置。特別地，通過(guò)調(diào)整第二輻射分量的比例，可以改變投射光束的光譜特性，從而改善等密度偏移。發(fā)明人已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，不用試著消除來(lái)自激光束的寬頻帶背景輻射(background radiation)，而是通過(guò)提供用以調(diào)節(jié)輻射光束中寬頻帶輻射分量的量的裝置，可以在同時(shí)印制臨界尺寸的隔離和密集特征時(shí)實(shí)際地減少CD變化。
在優(yōu)選實(shí)施方式中，所述可調(diào)節(jié)濾波裝置是一種空間濾波器，在使用中置于由所述輻射投射光束橫穿的位置。
在另一個(gè)實(shí)施方式中，所述可調(diào)節(jié)濾波裝置是光譜過(guò)濾器。
通過(guò)提供空間濾波器或者光譜過(guò)濾器，能夠以高度選擇而直接的方式來(lái)調(diào)節(jié)投射光束，以避免等密度偏移的問(wèn)題。由于這種空間和光譜過(guò)濾器適合于布置在有限空間中，因此該裝置是適合的，而不必基本上重新排列現(xiàn)有的部件，也不會(huì)進(jìn)一步增加裝置的復(fù)雜性，并且不需要另外的光束處理部件。
根據(jù)本發(fā)明的第二方面，提供一種供光刻裝置中使用的照射系統(tǒng)，包括-用于接收輻射光束的裝置，所述輻射光束包括第一波長(zhǎng)處的第一輻射分量和第二波長(zhǎng)處的第二輻射分量；其特征在于所述照射系統(tǒng)包括用于過(guò)濾所述輻射光束的可調(diào)節(jié)濾波裝置，在使用時(shí)設(shè)置為選擇性地調(diào)節(jié)所述光束中所述第二輻射分量的比例。
根據(jù)本發(fā)明的第三方面，提供一種器件制造方法，包括以下步驟
-提供至少部分地覆蓋一層輻射敏感材料的基底；-利用照射系統(tǒng)提供輻射的投射光束，該光束包括在第一波長(zhǎng)處的第一輻射分量和在第二波長(zhǎng)分量處的第二輻射分量；-利用構(gòu)圖部件賦予投射光束帶圖案的橫截面；并且將帶圖案的輻射光束投射到輻射敏感材料層的目標(biāo)部分上；-其特征在于在所述照射系統(tǒng)中提供一種用于過(guò)濾所述輻射光束的可調(diào)節(jié)濾波裝置，并利用所述可調(diào)節(jié)濾波裝置選擇性地調(diào)節(jié)所述光束中所述第二輻射分量的比例。
在本申請(qǐng)中，本發(fā)明的裝置具體用于制造IC，但是應(yīng)該明確理解這種裝置可能具有許多其它應(yīng)用。例如，它可用于制造集成光學(xué)系統(tǒng)、用于磁疇存儲(chǔ)器的引導(dǎo)和檢測(cè)圖案、液晶顯示板、薄膜磁頭等等。本領(lǐng)域的技術(shù)人員將理解，在這種可替換的用途范圍中，在說(shuō)明書(shū)中任何術(shù)語(yǔ)“中間掩模版”，“晶片”或者“管芯(die)”的使用應(yīng)認(rèn)為分別可以由更普通的術(shù)語(yǔ)“掩?！?，“基底”和“目標(biāo)部分”代替。
在本文件中，使用的術(shù)語(yǔ)“輻射”和“光束”包含所有類(lèi)型的電磁輻射，包括紫外(UV)輻射(例如具有365，248，193，157或者126nm的波長(zhǎng))和遠(yuǎn)紫外(EUV)輻射(例如具有5-20nm的波長(zhǎng)范圍)。


現(xiàn)在僅通過(guò)舉例的方式，參照附圖描述本發(fā)明的實(shí)施方案，在圖中相應(yīng)的參考標(biāo)記表示相應(yīng)的部件，其中圖1示意性地表示根據(jù)本發(fā)明的光刻裝置；圖2示意性地表示根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施方式的照射系統(tǒng)的輻射源和一些元件。
圖3示出等密度偏移相對(duì)于投射光束的綜合放大自發(fā)射的百分比的曲線(xiàn)圖；圖4示出等密度偏移相對(duì)于投射光束的帶寬的曲線(xiàn)圖；圖5示意性地示出根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施方式的照射系統(tǒng)的輻射源和一些元件。
具體實(shí)施例方式
圖1示意性地表示了本發(fā)明一具體實(shí)施方案的一光刻投影裝置。該裝置包括-照射系統(tǒng)Ex，IL，2和3，用于提供輻射投射光束PB(例如深紫外區(qū)中的光)。在這種具體的情況下，照射系統(tǒng)還包括輻射源LA；-第一物體臺(tái)(掩模臺(tái))MT，設(shè)有用于保持掩模MA(例如中間掩模版)的掩模保持器，并與用于將該掩模相對(duì)于物體PL精確定位的第一定位裝置PM連接；-第二物體臺(tái)(基底臺(tái))WT，設(shè)有用于保持基底W(例如涂敷抗蝕劑的硅晶片)的基底保持器，并與用于將基底相對(duì)于物體PL精確定位的第二定位裝置PW連接；-投影系統(tǒng)(“鏡頭”)PL，用于將掩模MA的輻射部分成像在基底W的目標(biāo)部分C(例如包括一個(gè)或多個(gè)管芯(die))上。
如這里指出的，該裝置屬于透射型(即采用透射掩模)?？墒?，一般來(lái)說(shuō)，它還可以是例如反射型，例如采用如上述涉及的可編程反射鏡陣列型。
輻射源LA(例如準(zhǔn)分子激光器源)產(chǎn)生輻射光束。該光束直接或在橫穿過(guò)如擴(kuò)束器Ex等調(diào)節(jié)裝置后，饋送到光束傳遞系統(tǒng)(beam delivery system)2。通過(guò)光束傳遞系統(tǒng)2將光束從源LA導(dǎo)向照射單元IL，該光束傳遞系統(tǒng)一般包括一個(gè)或多個(gè)定向反射鏡。
在照射單元IL中，將光束引導(dǎo)至調(diào)節(jié)裝置AM中，該調(diào)節(jié)裝置用于設(shè)定照射系統(tǒng)光瞳面上光束強(qiáng)度分布的外和/或內(nèi)徑向量(通常分別稱(chēng)為σ-外和σ-內(nèi))。然后，將光束導(dǎo)向照射單元IL的其它部件，如積分器IN和聚光器CO。
包括擴(kuò)束單元Ex和照射單元IL的照射系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)下面的功能，即確保入射到掩模MA上的光束PB在其橫截面具有所需的均勻度和強(qiáng)度分布。...
照射系統(tǒng)還包括濾波單元3。在圖1中，濾波單元3置于調(diào)節(jié)裝置Ex和照射單元IL之間且位于光束傳遞系統(tǒng)2的下游。但是，本發(fā)明并不限于這一方面，設(shè)想可將濾波單元3置于照射系統(tǒng)中的任何位置。特別是，光束傳遞系統(tǒng)2可以包括濾波單元3。濾波單元3包括用于提供光束的光譜濾波或空間濾波的裝置。
參照?qǐng)D2和5進(jìn)一步詳細(xì)地描述依照本發(fā)明的照射系統(tǒng)，特別是濾波單元3。
應(yīng)該注意，圖1中的輻射源LA可以置于光刻裝置的殼體中(例如當(dāng)輻射源LA是汞燈時(shí)經(jīng)常是這種情況)，但也可以遠(yuǎn)離光刻裝置，其產(chǎn)生的輻射光束被(例如通過(guò)光束傳遞系統(tǒng)2所包括的合適的定向反射鏡的幫助)引導(dǎo)至該裝置中；當(dāng)光源LA是準(zhǔn)分子激光器時(shí)通常是后面的那種情況。本發(fā)明和權(quán)利要求包含這些方案。
光束PB然后與保持在掩模臺(tái)MT上的掩模MA相交。橫向穿過(guò)掩模MA后，光束PB通過(guò)鏡頭PL，該鏡頭將光束PB聚焦在基底W的目標(biāo)部分C上。在第二定位裝置PW和干涉測(cè)量裝置IF的輔助下，基底臺(tái)WT可以精確地移動(dòng)，例如在光束PB的光路中定位不同的目標(biāo)部分C。類(lèi)似地，例如在從掩模庫(kù)中機(jī)械取出掩模MA后或在掃描期間，可以使用第一定位裝置PM將掩模MA相對(duì)光束PB的光路進(jìn)行精確定位。一般地，用圖1中未明確顯示的長(zhǎng)沖程模塊(粗略定位)和短沖程模塊(精確定位)，可以實(shí)現(xiàn)物體臺(tái)MT、WT的移動(dòng)?？墒牵诰竭M(jìn)器中(與步進(jìn)-掃描裝置相對(duì))，掩模臺(tái)MT可與短沖程致動(dòng)裝置連接，或者固定。掩模MA與基底W可以使用掩模對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記M1、M2和基底對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記P1、P2進(jìn)行對(duì)準(zhǔn)。
所示的裝置可以按照二種不同模式使用1.在步進(jìn)模式中，掩模臺(tái)MT基本保持不動(dòng)，整個(gè)掩模圖像被一次投射(即單“閃”)到目標(biāo)部分C上。然后基底臺(tái)WT沿x和/或y方向移動(dòng)，以使不同的目標(biāo)部分C能夠由光束PB照射；2.在掃描模式中，基本為相同的情況，但是給定的目標(biāo)部分C沒(méi)有暴露在單“閃”中。取而代之的是，掩模臺(tái)MT沿給定的方向(所謂的“掃描方向”，例如y方向)以速度v移動(dòng)，以使投射光束PB在掩模圖像上掃描；同時(shí)，基底臺(tái)WT沿相同或者相反的方向以速度V＝Mv同時(shí)移動(dòng)，其中M是鏡頭PL的放大率(通常M＝1/4或1/5)。在這種方式中，可以曝光相當(dāng)大的目標(biāo)部分C，而沒(méi)有犧牲分辨率。
現(xiàn)在參照?qǐng)D2進(jìn)一步詳細(xì)描述照射系統(tǒng)。
照射系統(tǒng)LA，Ex，IL，2，3在投射光束入射到構(gòu)圖部件之前調(diào)整其位置和組成。
在圖2中，輻射源LA是深紫外(DUV)準(zhǔn)分子激光器，雖然本發(fā)明還可適用于其他輻射源。
在光束射出輻射源LA時(shí)，可由任選的擴(kuò)束器Ex進(jìn)行調(diào)節(jié)，該擴(kuò)束器是用于沿X-和Y-方向調(diào)節(jié)光束直徑的單元。對(duì)擴(kuò)束器單元Ex發(fā)射的光學(xué)輸出光束進(jìn)行設(shè)置，使其入射到光束傳遞系統(tǒng)2上。光束傳遞系統(tǒng)2將該(任選)調(diào)節(jié)的光束傳遞到照射器單元IL的光學(xué)進(jìn)入元件(optical entrance element)22。照射器單元IL的光學(xué)進(jìn)入元件22例如可以具體化為光散射元件，用于增大橫穿過(guò)該元件的輻射束的傳播(etendue)(或光導(dǎo)值(light-conductance value))?？刂葡衿矫嬷械慕欠植己涂臻g輻射分布非常重要，因?yàn)樗鼈儠?huì)影響入射到掩模上的角分布和空間輻射分布，所述像平面與位于進(jìn)入元件22位置處的光軸垂直。
位于與像平面22距離最遠(yuǎn)處的轉(zhuǎn)向反射鏡10被稱(chēng)為定位反射鏡，該反射鏡可沿X方向平移。將其稱(chēng)為定位反射鏡是因?yàn)榉瓷溏R10使光束位置在像平面22上發(fā)生變化。對(duì)第二反射鏡14進(jìn)行布置，使其接收由反射鏡10反射的光。反射鏡14可沿Y方向平移，并可繞其垂直軸旋轉(zhuǎn)。反射鏡14的調(diào)節(jié)使輻射光束在像平面22上定向和定位。優(yōu)選將反射鏡14置于離開(kāi)像平面22一定距離，在這種情況下，由該反射鏡進(jìn)行的定向校正不會(huì)引起在像平面22上任何不需要的位置變化。
在圖2中，濾波裝置3置于光束傳遞系統(tǒng)2和照射單元IL之間。但是，如前所述，本發(fā)明并不限于這一方面。可調(diào)節(jié)的濾波裝置3包括透鏡16，20和空間濾波器18。兩個(gè)透鏡16和20配置在光束的路徑中。將透鏡16，20布置為使透鏡16和20構(gòu)成的光學(xué)系統(tǒng)基本上是共焦的。在透鏡16和20的公共焦點(diǎn)處設(shè)置空間濾波器18?？臻g濾波裝置是可調(diào)節(jié)的；例如可以在任一方向上沿光軸移動(dòng)，遠(yuǎn)離該公共焦點(diǎn)。該空間濾波裝置可以具體化為針孔或者光闌，其特征在于吸收區(qū)域環(huán)繞透射區(qū)域，該吸收區(qū)域例如可以具體化為吸收像素的灰度色調(diào)抖動(dòng)圖案(grey tone dithered pattern)。入射到空間濾波器的投射光束包括具有至少兩個(gè)不同波長(zhǎng)的輻射。如上所述，投射光束的波長(zhǎng)范圍內(nèi)的輻射能的光譜分布在第一中心波長(zhǎng)處達(dá)到強(qiáng)烈的(strongly)峰值，所述光譜峰值包括投射光束的大部分輻射能，該輻射能的光譜分布的進(jìn)一步特征在于較大帶寬的輻射的第二光譜帶包括投射光束的相對(duì)較小部分的輻射能?？臻g濾波裝置的目的是為了調(diào)整帶有所述第二光譜帶中的波長(zhǎng)的第二輻射分量的量。為此目的，例如可以利用存在的縱向色差，該色差是因透鏡16中存在的光學(xué)材料的色散而引起的。這種像差使第一波長(zhǎng)處達(dá)到峰值的輻射分量(“第一輻射分量”)的焦點(diǎn)與第二輻射分量的焦點(diǎn)沿光軸分開(kāi)。第二輻射分量在第一輻射分量焦點(diǎn)對(duì)準(zhǔn)的平面(該平面在下文稱(chēng)為“第一焦平面”)上位于焦點(diǎn)外，因此，位于第一焦平面中的針孔將阻擋部分第二輻射分量。通過(guò)沿光軸移動(dòng)針孔，可改變由針孔阻擋的部分第二輻射分量。這反過(guò)來(lái)又能夠調(diào)節(jié)針孔下游的光束中第二輻射分量的比例，因此，能夠調(diào)節(jié)入射到構(gòu)圖部件的投射光束中第二輻射分量的比例。
代替利用縱向色差，也可以使用由于在透鏡16中或透鏡16附近存在的楔形色散光學(xué)元件引起的橫向色差，以得到分開(kāi)的第一和第二輻射分量的聚焦點(diǎn)。在這樣一種實(shí)施方式中，如上所述，空間濾波器在沿著分離聚焦點(diǎn)的連線(xiàn)方向上的橫向位移會(huì)影響投射光束中第二輻射分量的比例。通過(guò)調(diào)節(jié)第二輻射分量的比例，能夠影響等密度偏移的現(xiàn)象，并使其減至最小。
已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，成像參數(shù)等密度偏移，以及通過(guò)上述那些因素影響的參數(shù)，受激光光譜特性的影響。特別是，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，與通過(guò)調(diào)節(jié)投射光束的光譜特性的慣例相反，可改進(jìn)等密度偏移。輻射源的輸出，特別是準(zhǔn)分子激光器源的輸出包括在第一波長(zhǎng)的窄帶峰值分量，以及和第二波長(zhǎng)范圍內(nèi)稱(chēng)為放大自發(fā)射(ASE)的寬頻帶光致發(fā)光(photoluminesence)本底分量一起的不同波長(zhǎng)處的邊頻帶。對(duì)于使用窄頻帶激光器的應(yīng)用來(lái)說(shuō)，ASE經(jīng)常存在一個(gè)問(wèn)題，這是因?yàn)楫?dāng)通過(guò)投影系統(tǒng)PL投射到基底上時(shí)，位于遠(yuǎn)離激光光譜窄頻帶波長(zhǎng)中心的其余ASE波長(zhǎng)分量會(huì)引起圖案的像的淡化(dilution)。但是本發(fā)明的發(fā)明人已經(jīng)認(rèn)識(shí)到，通過(guò)調(diào)整投射光束中的ASE的量，根據(jù)所用的光刻裝置可以將等密度偏移從實(shí)際上為零調(diào)節(jié)達(dá)到1微米。
特別是，本發(fā)明的發(fā)明人已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，不用試著從激光束中消除寬頻帶本底輻射，而是提供用于調(diào)節(jié)該光束中寬頻帶輻射分量的量的裝置，通過(guò)進(jìn)行調(diào)節(jié)可減小等密度偏移。
調(diào)節(jié)投射光束中存在的ASE的量會(huì)產(chǎn)生一些問(wèn)題，這是因?yàn)锳SE是高度發(fā)散的。為了解決這一問(wèn)題，在投射光束的光路中設(shè)置透鏡16。該透鏡使第一波長(zhǎng)的投射光束會(huì)聚在一定位置。第一波長(zhǎng)分量包括高度相干窄頻帶激光器產(chǎn)生的輻射。但是對(duì)于稍小的范圍，透鏡16使ASE以及如邊頻帶的其他波長(zhǎng)分量聚焦。空間濾波裝置優(yōu)選設(shè)置在與透鏡16焦距相等的距離處。對(duì)空間濾波裝置進(jìn)行調(diào)節(jié)，使聚焦的第一分量波長(zhǎng)通過(guò)，同時(shí)只允許投射光束中一定比例的其他波長(zhǎng)分量通過(guò)。這是可以實(shí)現(xiàn)的，因?yàn)榘l(fā)散的ASE不會(huì)像激光分量一樣有效地聚焦，從而在空間濾波裝置的位置處存在較小比例的其他波長(zhǎng)分量，并且由于色差使如任何邊頻帶的其他激光分量的焦點(diǎn)位于與第一輻射分量的焦點(diǎn)不同的位置處。
因此光束中離開(kāi)濾波裝置的ASE的量由透鏡和空間濾波裝置來(lái)確定。
此外，空間濾波裝置在照射系統(tǒng)中的位置起到一定的作用。在激光器裝置中，因?yàn)锳SE對(duì)激光腔中啟動(dòng)激光作用是必要的，因此不能調(diào)節(jié)ASE。此外，如上所述，ASE是高度發(fā)散的，并且不同程度地傳播通過(guò)照射系統(tǒng)。發(fā)明人已經(jīng)認(rèn)識(shí)到，通過(guò)在照射系統(tǒng)中進(jìn)行過(guò)濾，可以調(diào)節(jié)投射光束中ASE的量，而不會(huì)影響激光器的激光功能。
優(yōu)選地，空間濾波裝置是帶有可調(diào)節(jié)孔徑的針孔(或光闌)。對(duì)該針孔進(jìn)行校準(zhǔn)，從而對(duì)于給定的孔徑來(lái)說(shuō)，投射光束包括一定百分比的綜合ASE?？讖皆綄?，投射光束中綜合ASE的百分比就越大。針孔優(yōu)選由反射材料構(gòu)成，以防止針孔結(jié)構(gòu)由于其吸收部件所吸收的輻射而變得非常熱。
針孔通過(guò)以下方式進(jìn)行調(diào)節(jié)根據(jù)所用的裝置(參照下面圖3)，確定為實(shí)現(xiàn)等密度偏移盡可能接近零而需要的ASE百分比。然后將已校準(zhǔn)的針孔打開(kāi)或閉合來(lái)提供孔徑，這允許具有上述百分比的ASE在投射光束通過(guò)(一個(gè)實(shí)施例，例如需要用于特定投射光束的孔徑尺寸)。
調(diào)節(jié)投射光束中第二輻射分量的量的結(jié)果是等密度偏移得以改進(jìn)，即精確印制線(xiàn)寬CD的特征，而不管是隔離地(具有大間距)還是密集地(具有小間距)印制所述特征。其原因是，(與缺乏第二輻射分量的情況下的對(duì)比度相比)在投射光束中存在第二輻射分量的情況下，由于投影透鏡中的色差使圖案的空間像的對(duì)比度輕微退化。對(duì)比度的損失是可調(diào)節(jié)的，如上所述，由于對(duì)比度損失引起的模糊不同程度地影響隔離和密集特征的印制特征邊緣的位置。對(duì)印制位置(以及因此對(duì)CD)的作用的實(shí)際差異與所述特征邊緣的空間像處空間強(qiáng)度圖形的斜率差一致。
圖3是顯示本發(fā)明結(jié)果的圖表。特別地，圖3是顯示激光束中ASE的量與測(cè)得的印制特征的等密度偏移之間的關(guān)系的曲線(xiàn)圖。X軸用10為底的對(duì)數(shù)按照投射光束的百分比來(lái)表示綜合ASE分量。這里“綜合”表示第二輻射分量包括特別用于ASE的光譜帶中基本上所有的波長(zhǎng)。Y軸以微米示出所得到的圖像的等密度偏移(即，以微米測(cè)量的隔離和密集特征的CD差)。線(xiàn)a表示在193nm、NA為0.6的光刻裝置中得到的結(jié)果，線(xiàn)b表示在193nm、NA為0.70的裝置中得到的結(jié)果，線(xiàn)c表示在193nm、NA為0.75的裝置中得到的結(jié)果。同時(shí)說(shuō)明，這些線(xiàn)的斜率(gradient)由每個(gè)裝置的光學(xué)參數(shù)來(lái)確定，特別是由每個(gè)裝置的數(shù)值孔徑和δ最優(yōu)化來(lái)確定。
可以看到，已經(jīng)對(duì)激光器光譜特性引起的等密度偏移做出標(biāo)記。特別是，光束中ASE的百分比對(duì)等密度偏移具有明顯的影響。最好是，裝置在零等密度偏移下工作，因?yàn)檫@樣可根據(jù)隔離結(jié)構(gòu)和密集結(jié)構(gòu)中特征的再現(xiàn)而產(chǎn)生掩模的真實(shí)再現(xiàn)。這樣，線(xiàn)a，b和c與x軸的交叉表示綜合ASE的所需百分比。每個(gè)裝置的線(xiàn)與x軸交叉在不同點(diǎn)的情況如上所述是因?yàn)槊總€(gè)裝置不同的光學(xué)參數(shù)。
從圖3中可以看到，在常規(guī)的光刻裝置中，其中根據(jù)本發(fā)明沒(méi)有對(duì)激光束進(jìn)行加工，在193納米的深紫外(DUV)中且綜合ASE百分比小于0.01的光束會(huì)引起0.03微米的等密度偏移。根據(jù)圖3中第二輻射分量(利用ASE)的增加的綜合值處的陡斜率，很明顯本發(fā)明提供了一種用于調(diào)節(jié)(和調(diào)整零點(diǎn)(zero-ing))等密度偏移的非常靈敏的調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)。
如果比較來(lái)自不同光刻裝置的結(jié)果，那么可以看到每個(gè)裝置具有不同的等密度偏移/第二輻射分量特性的比例。這是其他設(shè)計(jì)依賴(lài)因素的結(jié)果，所述因素因設(shè)計(jì)不同而不同，并促進(jìn)等密度偏移。
圖4是顯示本發(fā)明結(jié)果的另一個(gè)圖表。特別地，圖4是顯示以皮米入射到構(gòu)圖部件上的激光束帶寬與印制圖像的等密度偏移之間的關(guān)系的曲線(xiàn)圖。與圖3中一樣，線(xiàn)a表示在193nm、NA為0.6的光刻裝置中得到的結(jié)果，線(xiàn)b表示在193nm、NA為0.7的裝置中得到的結(jié)果，線(xiàn)c表示在193nm、NA為0.75的裝置中得到的結(jié)果。
圖4顯示如果通過(guò)引入除第一中心激光波長(zhǎng)處的光之外的第二波長(zhǎng)分量的可調(diào)節(jié)量，使帶寬稍微增加0.1至0.3皮米，那么也會(huì)增大最終得到的圖像的等密度偏移。因此，根據(jù)本發(fā)明，可以通過(guò)調(diào)節(jié)一定比例的第二輻射分量來(lái)提供對(duì)等密度偏移的調(diào)節(jié)，所述第二輻射分量具有以第一輻射分量波長(zhǎng)為中心且包括第一輻射分量波長(zhǎng)的小帶寬內(nèi)的波長(zhǎng)。
在上述實(shí)施方式中，調(diào)整激光束中ASE的量來(lái)調(diào)節(jié)最終形成的印制圖像的等密度偏移。但是本發(fā)明并不限于這一方面。除了ASE之外，可以調(diào)節(jié)激光光束中其他波長(zhǎng)分量的比例，如來(lái)自第二光源的光或源自同一光源的其他波長(zhǎng)分量，以達(dá)到類(lèi)似的結(jié)果。
圖5示出本發(fā)明的第二實(shí)施方式。在圖5中，擴(kuò)束器Ex，光束傳遞系統(tǒng)2和照射單元IL與參照?qǐng)D2描述的相同。但是，在圖5中，可調(diào)節(jié)的濾波裝置3包括光譜儀24。該光譜儀實(shí)現(xiàn)投射光束的空間濾波。本發(fā)明的發(fā)明人已經(jīng)認(rèn)識(shí)到，通過(guò)調(diào)整投射光束使其包括以輻射源的第一波長(zhǎng)峰值為中心的已過(guò)濾的波長(zhǎng)范圍，可以調(diào)整等密度偏移。
應(yīng)該說(shuō)明，改變激光光譜可以改變除等密度偏移之外的光束的其他性質(zhì)，如聚焦。例如，聚焦條紋(focus drilling)可能會(huì)出現(xiàn)。在特定情況下，聚焦條紋可能是需要的，但是在其他情況下，它是不希望出現(xiàn)的。本發(fā)明允許選擇性地調(diào)節(jié)等密度偏移而不產(chǎn)生聚焦條紋。原因是為了改變等密度偏移，需要改變一定程度的激光光譜。為了增大焦深，對(duì)激光光譜來(lái)說(shuō)需要進(jìn)行不同的、較大程度的改變。這樣，通過(guò)細(xì)微地控制光譜操縱的程度，可以改變等密度偏移而不會(huì)影響激光光譜的其他性質(zhì)。
盡管在上面已經(jīng)描述了本發(fā)明的各個(gè)具體實(shí)施方式
，但是應(yīng)該明白，本發(fā)明可以按照不同于所述的方式實(shí)施。說(shuō)明書(shū)不意味著限制本發(fā)明。
權(quán)利要求
1.一種光刻裝置，包括-用于提供輻射投射光束的輻射系統(tǒng)，所述輻射束包括具有第一波長(zhǎng)的第一輻射分量和具有第二波長(zhǎng)的第二輻射分量；-用于支撐構(gòu)圖部件的支撐結(jié)構(gòu)，所述構(gòu)圖部件用于根據(jù)所需的圖案對(duì)投射光束進(jìn)行構(gòu)圖；-用于保持基底的基底臺(tái)；-用于將帶圖案的光束投射到基底的目標(biāo)部分上的投影系統(tǒng)；其特征在于所述照射系統(tǒng)包括用于過(guò)濾所述輻射光束的可調(diào)節(jié)濾波裝置，該濾波裝置在使用時(shí)設(shè)置為選擇性地調(diào)節(jié)所述光束中所述第二輻射分量的比例。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的光刻裝置，其中所述可調(diào)節(jié)濾波裝置是一種空間濾波器，在使用中置于由所述輻射投射光束橫穿的位置。
3.根據(jù)權(quán)利要求2的光刻裝置，其中所述照射系統(tǒng)包括用于使所述光束會(huì)聚在所述位置的光束會(huì)聚裝置。
4.根據(jù)前面任一項(xiàng)權(quán)利要求的光刻裝置，其中所述可調(diào)節(jié)濾波裝置是針孔。
5.根據(jù)權(quán)利要求1的光刻裝置，其中所述可調(diào)節(jié)濾波裝置是光譜過(guò)濾器。
6.根據(jù)權(quán)利要求5的光刻裝置，其中所述光譜過(guò)濾裝置是光譜儀。
7.根據(jù)前面任一項(xiàng)權(quán)利要求的光刻裝置，其中第二輻射分量包括源于來(lái)自輻射源的放大自發(fā)射的輻射。
8.一種供光刻裝置中使用的照射系統(tǒng)，包括-用于接收輻射光束的裝置，所述輻射光束包括具有第一波長(zhǎng)的第一輻射分量和具有第二波長(zhǎng)的第二輻射分量；其特征在于所述照射系統(tǒng)包括用于過(guò)濾所述輻射光束的可調(diào)節(jié)濾波裝置，該濾波裝置在使用時(shí)設(shè)置為選擇性地調(diào)節(jié)所述光束中所述第二輻射分量的比例。
9.一種器件制造方法，包括以下步驟-提供至少部分地覆蓋一層輻射敏感材料的基底；-利用輻射系統(tǒng)提供輻射的投射光束，該光束包括具有第一波長(zhǎng)的第一輻射分量和具有第二波長(zhǎng)的第二輻射分量；-利用構(gòu)圖部件給投射光束的橫截面賦予圖案；以及將帶圖案的輻射光束投射到輻射敏感材料層的目標(biāo)部分上；-其特征在于在所述照射系統(tǒng)中提供一種用于過(guò)濾所述輻射光束的可調(diào)節(jié)濾波裝置，并利用所述可調(diào)節(jié)濾波裝置選擇性地調(diào)節(jié)所述光束中所述第二輻射分量的比例。
全文摘要
一種包括照射系統(tǒng)的光刻裝置，所述照射系統(tǒng)提供輻射的投射光束，所述光束包括具有第一波長(zhǎng)的第一輻射分量和具有第二波長(zhǎng)的第二輻射分量，用以再現(xiàn)掩模上形成的特征。根據(jù)本發(fā)明的光刻裝置包括具有可調(diào)節(jié)濾波裝置的照射系統(tǒng)，該裝置用于過(guò)濾所述輻射光束，在使用時(shí)設(shè)置為選擇性地調(diào)節(jié)所述光束中所述第二輻射分量的比例。本發(fā)明的裝置對(duì)在掩模上形成的隔離和密集特征提供了改進(jìn)的再現(xiàn)性。
文檔編號(hào)G03F7/20GK1591198SQ20041007486
公開(kāi)日2005年3月9日 申請(qǐng)日期2004年8月30日 優(yōu)先權(quán)日2003年8月29日
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