專(zhuān)利名稱(chēng)：光刻設(shè)備和器件制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種光刻設(shè)備和用于制造器件的方法。
背景技術(shù)：
光刻設(shè)備是一種將所需圖案應(yīng)用到襯底上，通常是襯底的目標(biāo)部分上
的機(jī)器。例如，可以將光刻設(shè)備用在集成電路(IC)的制造中。在這種情 況下，可以將可選地稱(chēng)為掩?；蜓谀０?retide)的圖案形成裝置用于形成 在所述IC的單層上待形成的電路圖案。可以將該圖案成像到襯底(例如， 硅晶片)上的目標(biāo)部分(例如，包括一部分管芯、 一個(gè)或多個(gè)管芯)上。 通常，圖案的轉(zhuǎn)移是通過(guò)利用投影系統(tǒng)把圖案成像到提供到襯底上的輻射 敏感材料(抗蝕劑)層上進(jìn)行的。通常，單獨(dú)的襯底將包含被連續(xù)形成圖 案的相鄰目標(biāo)部分的網(wǎng)絡(luò)。公知的光刻設(shè)備包括所謂步進(jìn)機(jī)，在所述步 進(jìn)機(jī)中，通過(guò)將全部圖案一次曝光到所述目標(biāo)部分上來(lái)輻射每一個(gè)目標(biāo)部 分；以及所謂掃描器，在所述掃描器中，通過(guò)輻射束沿給定方向("掃描" 方向)掃描所述圖案、同時(shí)沿與該方向平行或反向平行的方向掃描所述襯 底來(lái)輻射每一個(gè)目標(biāo)部分。也可能通過(guò)將圖案壓印(imprinting)到襯底 的方式從圖案形成裝置將圖案轉(zhuǎn)移到襯底上。
存在持續(xù)的期望，能夠產(chǎn)生具有更細(xì)分辨率的圖案。通常，使用更短 波長(zhǎng)的輻射，以便獲得更細(xì)分辨率的圖案。步進(jìn)式和掃描式系統(tǒng)的分辨率 變得受到限制，尤其是使用193nm波長(zhǎng)的輻射。使用浸沒(méi)光刻技術(shù)已經(jīng) 擴(kuò)展了分辨率，將數(shù)值孔徑(NA)增大到接近1.56NA。這將支持32nm (半個(gè)間距)的分辨率。為了達(dá)到更高的分辨率，尤其是使用193nm波 長(zhǎng)照射，將需要發(fā)展新的圖案形成技術(shù)。
已經(jīng)提出一種用于提高分辨率的圖案形成技術(shù)，所述圖案形成技術(shù)是 多次曝光技術(shù)。在這種技術(shù)中，位于襯底上的目標(biāo)部分被曝光兩次或更多 次。每次曝光可以使用不同的圖案、或使用光刻設(shè)備的投影系統(tǒng)或照射系 統(tǒng)或兩者中的不同光學(xué)設(shè)置來(lái)完成這種多次曝光。在不同的曝光使用不同圖案的情況中，這些不同的圖案可以例如由不同圖案形成裝置提供。作為 示例，對(duì)于襯底可能期望具有使用相移掩模的曝光和具有修整掩模的曝 光?？梢云谕瑑蓚€(gè)曝光具有不同的曝光條件。通常，這種"雙曝光"通 過(guò)用第一圖案形成裝置(例如相移掩模)對(duì)整個(gè)襯底第一次曝光，然后用 第二圖案形成裝置(例如修整掩模)調(diào)換第一圖案形成裝置并且用第二圖 案形成裝置對(duì)整個(gè)襯底曝光。這個(gè)過(guò)程相當(dāng)消耗時(shí)間，并且通常會(huì)導(dǎo)致較 差的產(chǎn)量(也就是每單元時(shí)間處理的襯底的數(shù)量)。
通過(guò)在一個(gè)臺(tái)上使用多個(gè)圖案形成裝置能夠減輕更換圖案形成裝置
的可能存在的不利因素，正如美國(guó)專(zhuān)利No. 6，800,408中所述。盡管在一 個(gè)臺(tái)上使用了多個(gè)圖案形成裝置，美國(guó)專(zhuān)利No. 6,800,408的圖案形成技 術(shù)相對(duì)于單次曝光技術(shù)對(duì)于設(shè)備的產(chǎn)量仍然具有顯著的影響。這是因?yàn)榈?一和第二圖案形成裝置連續(xù)地形成圖案到襯底的目標(biāo)部分上。通過(guò)同時(shí)將 第一和第二圖案形成裝置的圖案形成到襯底的目標(biāo)部分上減輕這種不利 缺陷，正如美國(guó)專(zhuān)利No. 6,611,316中所述。美國(guó)專(zhuān)利No. 6,611,316描述 了一種圖案形成技術(shù)，其中在投影系統(tǒng)的場(chǎng)平面中并列產(chǎn)生兩個(gè)掩模版圖 像。

發(fā)明內(nèi)容
在投影系統(tǒng)的場(chǎng)平面中，設(shè)置兩個(gè)分離的并列掩模版圖像具有缺陷。 該缺陷在于，當(dāng)校正投影系統(tǒng)的光學(xué)像差時(shí)，應(yīng)該考慮更大面積的場(chǎng)平面。 由于兩個(gè)并列的圖像穿過(guò)投影系統(tǒng)的不同部分，它們可能會(huì)受到投影系統(tǒng) 的光學(xué)像差的不同影響。由于在校正光學(xué)像差中受限制的可能性，在場(chǎng)平 面內(nèi)的并列圖像不能單獨(dú)地被最優(yōu)化。替代地，在并列圖像之間進(jìn)行折衷。
因而，期望的是，例如，提供一種改進(jìn)的多次曝光圖案形成技術(shù)和/ 或一種改進(jìn)的光刻設(shè)備。
根據(jù)本發(fā)明的一方面，提供一種光刻設(shè)備，其包括用于接收并調(diào)節(jié) 脈沖輻射束的多個(gè)照射系統(tǒng)；配置在脈沖輻射束的源和照射系統(tǒng)之間用于 交替地將輻射束的脈沖引導(dǎo)到各個(gè)照射系統(tǒng)的束引導(dǎo)裝置；用于保持多個(gè) 與特定圖案相關(guān)的圖案形成裝置的支撐臺(tái)，每個(gè)圖案形成裝置能夠?qū)D案 賦予到各自被調(diào)節(jié)的輻射束的橫截面上，以形成各自的圖案化的輻射束；用于保持襯底的襯底臺(tái)；和用于將多個(gè)圖案化的輻射束中的每一個(gè)同時(shí)地 投影到所述襯底的目標(biāo)部分上、以在所述襯底上獲得所述特定圖案的投影 系統(tǒng)。
在實(shí)施例中，束引導(dǎo)裝置配置成交替地引導(dǎo)單個(gè)脈沖到各個(gè)照射系統(tǒng)。
在還一實(shí)施例中，所述襯底基本上用相變材料層覆蓋。相變材料層在 暴露到所述輻射中之前可以是晶體或多晶體狀態(tài)。
在另一實(shí)施例中，支撐臺(tái)和襯底臺(tái)是同步掃描臺(tái)。
在還一實(shí)施例中，束引導(dǎo)裝置配置成交替地弓I導(dǎo)脈沖組到各個(gè)照射系統(tǒng)。
在又一實(shí)施例中，光刻設(shè)備是浸沒(méi)光刻設(shè)備。 在另一實(shí)施例中，束引導(dǎo)裝置是束組合器或束分離器。 在又一實(shí)施例中，光刻設(shè)備包括用于提供脈沖的輻射束的輻射源。 在另一實(shí)施例中，所述光刻設(shè)備包括多個(gè)輻射源，每個(gè)輻射源構(gòu)造成 提供脈沖的輻射束并且響應(yīng)于各自的照射系統(tǒng)，并且其中所述束引導(dǎo)裝置 包括用于交替地啟動(dòng)所述輻射源以產(chǎn)生單個(gè)脈沖或多個(gè)脈沖的控制單元。 在又一實(shí)施例中，多個(gè)照射系統(tǒng)配置成單獨(dú)地調(diào)節(jié)對(duì)應(yīng)于各自的圖案 的各個(gè)輻射束。
根據(jù)本發(fā)明的一方面，提供一種器件制造方法，其包括提供脈沖輻 射束；交替地引導(dǎo)所述輻射束的脈沖到多個(gè)照射系統(tǒng)，以產(chǎn)生多個(gè)各自的 已調(diào)節(jié)的輻射束；引導(dǎo)所述各個(gè)已調(diào)節(jié)的輻射束中的每一個(gè)到多個(gè)圖案形 成裝置的一個(gè)，每個(gè)所述圖案形成裝置具有各自的圖案；將各自的圖案在 所述已調(diào)節(jié)的輻射束的各自的橫截面上賦予到每一個(gè)所述已調(diào)節(jié)的輻射 束上，以形成多個(gè)各自的圖案化的輻射束；和將所述多個(gè)圖案化的輻射束 中的每一個(gè)同時(shí)地投影到襯底的目標(biāo)部分上。
在實(shí)施例中，所述方法包括交替地引導(dǎo)單個(gè)脈沖到各個(gè)照射系統(tǒng)。 在所述方法的還一實(shí)施例中，所述襯底用相變材料層覆蓋。 在還一實(shí)施例中，所述方法還包括同時(shí)地掃描所述圖案形成裝置和所 述襯底。
在又一實(shí)施例中，所述方法包括交替地引導(dǎo)脈沖組到各個(gè)照射系統(tǒng)。


下面僅通過(guò)示例，參考附圖對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例進(jìn)行描述，其中相應(yīng)的 附圖標(biāo)記表示相應(yīng)的部件，在附圖中
圖1示意地示出根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的光刻設(shè)備；
圖2示意地顯示了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的光刻設(shè)備的投影系統(tǒng)中的光
d血
目里；
圖3示意地顯示了根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施例的光刻設(shè)備。
具體實(shí)施例方式
圖1示意地示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的光刻設(shè)備。該設(shè)備包括輻射源 101，構(gòu)造用于產(chǎn)生脈沖輻射束107。該輻射源101可以是例如受激準(zhǔn)分 子激光器，產(chǎn)生脈沖紫外或深紫外輻射。任何脈沖照射抗蝕劑曝光源都是 合適的。輻射源和光刻設(shè)備可以是分離的實(shí)體。在這種情況中，輻射源不 被看成是形成光刻設(shè)備的一部分，并且在束傳遞系統(tǒng)(未示出)的幫助下， 輻射束從輻射源101傳到束引導(dǎo)裝置102 (如下面討論的)。
束引導(dǎo)裝置102配置成接收輻射束107并且交替地引導(dǎo)輻射束的脈沖 朝向第一照射系統(tǒng)105a和第二照射系統(tǒng)105b。引導(dǎo)到第一照射系統(tǒng)的脈 沖形成第一輻射束125a，而引導(dǎo)到第二照射系統(tǒng)的脈沖形成第二輻射束 125b。第一和第二照射系統(tǒng)105a、 105b構(gòu)造成分別調(diào)節(jié)第一和第二輻射 束125a、 125b，以分別形成經(jīng)調(diào)節(jié)的輻射束127a和127b。支撐臺(tái)109配 置在第一和第二照射系統(tǒng)的下游，以支撐第一圖案形成裝置104a和第二 圖案形成裝置104b。第一圖案形成裝置104a和第二圖案形成裝置104b 將各自的經(jīng)調(diào)節(jié)的輻射束127a和127b圖案化，以形成各自的圖案化的輻 射束24a、24b。束組合器106配置成接收并且引導(dǎo)圖案化的輻射束124a、 124b沿單個(gè)光學(xué)軸線(xiàn)朝向投影系統(tǒng)112。投影系統(tǒng)U2配置成將圖案化的 輻射束124a、 124b投影到設(shè)置在襯底的目標(biāo)部分上的輻射敏感材料(抗 蝕劑)層上(未示出)。襯底用襯底臺(tái)114支撐。
束引導(dǎo)裝置102包括改變方向元件102a和反射元件103a和103b。改 變方向元件102a配置成通過(guò)各自的反射元件103a和103b交替地改變脈沖的方向到第一照射系統(tǒng)105a和第二照射系統(tǒng)105b。改變方向元件102a 可以是可旋轉(zhuǎn)的反射鏡，其與輻射源101的脈沖輸出是同步的?？商鎿Q地 或附加地，束引導(dǎo)裝置102可以包括一個(gè)或更多個(gè)其他光學(xué)元件，以改變 脈沖的方向到第一和第二照射系統(tǒng)。
第一照射系統(tǒng)105a和第二照射系統(tǒng)105b每一個(gè)包括調(diào)整器AD，以 分別調(diào)整第一和第二輻射束125a、 125b的角度強(qiáng)度分布。調(diào)整器可以是 包括變焦元件(zoom)和旋轉(zhuǎn)三棱鏡元件(axicon element)或微型反射 鏡陣列的光學(xué)設(shè)置。此外，第一和第二照射系統(tǒng)每一個(gè)包括一個(gè)或更多個(gè) 其他部件，例如積分器IN和聚光器CO。照射系統(tǒng)可以用來(lái)調(diào)節(jié)各自的 輻射束，以在其橫截面上形成所需的均勻度和強(qiáng)度分布?？商鎿Q地或附加 地，第二照射系統(tǒng)105b的結(jié)構(gòu)可以與第一照射系統(tǒng)105a的結(jié)構(gòu)不同。在 該實(shí)施例中，第一和第二照射系統(tǒng)對(duì)于第一和第二圖案形成裝置104a、 104b的各自特定的圖案，可以單獨(dú)地被最優(yōu)化，以最佳地調(diào)節(jié)各自的第 一和第二輻射束125a、 125b。
支撐臺(tái)109保持第一和第二圖案形成裝置104a、 104b兩者。其以依賴(lài)
于圖案形成裝置的取向、光刻設(shè)備的設(shè)計(jì)和例如圖案形成裝置是否保持在 真空環(huán)境等其他條件的方式，保持圖案形成裝置。支撐臺(tái)可以使用機(jī)械的、 真空的、靜電的或其他夾持技術(shù)，以保持圖案形成裝置。根據(jù)需要支撐臺(tái) 可以是固定的或可移動(dòng)的。通常，可以通過(guò)長(zhǎng)行程模塊(粗定位)和短行 程模塊(精定位)的幫助來(lái)實(shí)現(xiàn)支撐臺(tái)的移動(dòng)。在實(shí)施例中(未示出)， 圖案形成裝置104a、 104b分別通過(guò)分離的支撐臺(tái)支撐。在這個(gè)實(shí)施例中，
使兩個(gè)分離的支撐臺(tái)同步，以將第一和第二圖案形成裝置的相應(yīng)部分曝 光。
這里所使用的術(shù)語(yǔ)"圖案形成裝置"應(yīng)該被廣義地理解為表示能夠用 于將圖案在輻射束的橫截面上賦予輻射束、以便在襯底的目標(biāo)部分上形成 圖案的任何裝置。應(yīng)當(dāng)注意，賦予輻射束的圖案可能不與在襯底的目標(biāo)部 分上的所需圖案完全相符(例如如果該圖案包括相移特征或所謂輔助特 征)。通常，賦予輻射束的圖案將與在目標(biāo)部分上形成的器件中的特定的 功能層相對(duì)應(yīng)，例如集成電路。圖案形成裝置可以是透射式的或反射式的， 并被稱(chēng)為"掩模"或"掩模版(reticle)"。掩模在光刻中是公知的，并且包括諸如二元掩模類(lèi)型、交替型相移掩模類(lèi)型、衰減型相移掩模類(lèi)型和各 種混合掩模類(lèi)型之類(lèi)的掩模類(lèi)型。
束組合器106包括反射元件106a、 106b、 106c，以引導(dǎo)各個(gè)圖案化的 輻射束124a、 124b朝向束組合器立方體106d?？商鎿Q地或附加地，其他 改變方向結(jié)構(gòu)可以配置成改變和組合各個(gè)圖案化的輻射束124a、 124b。
投影系統(tǒng)112可以是折射型、反射型、反射折射型光學(xué)系統(tǒng)，或其任 意組合，如對(duì)于所使用的曝光輻射所適合的、或?qū)τ谥T如使用浸沒(méi)液或使 用真空之類(lèi)的其他因素所適合的。如這里所示，光刻設(shè)備是使用透射式圖 案形成裝置的透射類(lèi)型?？蛇x地，光刻設(shè)備可以是采用反射型圖案形成裝 置的反射類(lèi)型。
襯底臺(tái)114配置成相對(duì)于投影系統(tǒng)112定位襯底。襯底臺(tái)WT的移動(dòng) 可以使用長(zhǎng)行程模塊和短行程模塊來(lái)實(shí)現(xiàn)。光刻設(shè)備可以是具有兩個(gè)或更 多個(gè)襯底臺(tái)的類(lèi)型。在這種"多臺(tái)"的機(jī)器中，附加的臺(tái)可以并行地使用， 或在一個(gè)或更多個(gè)其他臺(tái)被用于曝光的同時(shí)在一個(gè)或多個(gè)臺(tái)上實(shí)施準(zhǔn)備 步驟。
光刻設(shè)備可以是這種類(lèi)型，其中至少一部分襯底被具有相對(duì)高的折射 率的液體(也就是水)覆蓋，以便填滿(mǎn)投影系統(tǒng)和襯底之間的空隙。浸沒(méi) 液體也可以應(yīng)用到光刻設(shè)備中的其他空隙，例如圖案形成裝置和投影系統(tǒng) 之間。浸沒(méi)技術(shù)在本領(lǐng)域是公知的，其用于提高投影系統(tǒng)的數(shù)值孔徑。這 里用到的術(shù)語(yǔ)"浸沒(méi)"并不意味著例如襯底等結(jié)構(gòu)必須浸沒(méi)到液體內(nèi)，而 指的是在曝光過(guò)程中液體位于投影系統(tǒng)和襯底之間。
在運(yùn)行過(guò)程中，輻射源產(chǎn)生脈沖輻射束107，其中脈沖的第一部分被 引導(dǎo)朝向第一照射系統(tǒng)105a和第一圖案形成裝置104a。脈沖的第二部分 被引導(dǎo)朝向第二照射系統(tǒng)105b和第二圖案形成裝置104b。被引導(dǎo)到第一 照射系統(tǒng)的脈沖形成第一輻射束125a，被引導(dǎo)到第二照射系統(tǒng)的脈沖形 成第二輻射束125b。第一和第二照射系統(tǒng)105a、 105b分別調(diào)節(jié)第一和第 二輻射束125a、 125b，以分別形成經(jīng)調(diào)節(jié)的輻射束127a、 127b。第一和 第二輻射束127a、 127b分別入射到第一和第二圖案形成裝置104a、 104b。 第一和第二圖案形成裝置104a、104b分別將經(jīng)調(diào)節(jié)的輻射束127a和127b 圖案化，以分別形成圖案化的輻射束124a、 124b。圖案化的輻射束124a、124b通過(guò)束組合器106空間地組合，使得圖案化的輻射束124a、 124b在 退出束組合器106時(shí)相對(duì)于彼此一致地傳播。應(yīng)該強(qiáng)調(diào)的是，在本文中， "一致的"應(yīng)該解釋具有與兩個(gè)向量之間的關(guān)系有關(guān)的通常的幾何意義。 當(dāng)向量的方向是基本上相同時(shí)，這些向量被認(rèn)為是一致的，盡管量值可能 是不同的。圖案化的輻射束可以被看作向量，每一個(gè)具有量值和方向。因 此，在退出束組合器時(shí)，兩個(gè)圖案化的輻射束124a、 124b沿著相同的光 軸朝向投影系統(tǒng)112傳播，但是可能具有不同的強(qiáng)度。投影系統(tǒng)將各個(gè)圖 案化的輻射束投影到襯底的目標(biāo)部分上。正如上面提到的，束引導(dǎo)裝置 102交替地將脈沖引導(dǎo)朝向第一和第二照射系統(tǒng)。由于沿著穿過(guò)各照射系 統(tǒng)、圖案形成裝置、束組合器的各個(gè)部分和投影系統(tǒng)的光學(xué)路徑很少或沒(méi) 有脈沖展寬發(fā)生，圖案化的輻射束124a、 124b在入射到襯底上時(shí)是時(shí)間 分離的。因此，第一圖案形成裝置的圖案和第二圖案形成裝置的圖案交替 地投影到襯底的目標(biāo)部分上。
光刻設(shè)備可以用在步進(jìn)模式或掃描模式中
1. 在步進(jìn)模式中，在將賦予各個(gè)輻射束的整個(gè)圖案交替地投影到襯 底的目標(biāo)部分上的同時(shí)，將支撐臺(tái)109和襯底臺(tái)114保持為基本靜止。然 后將所述襯底臺(tái)114沿X和/或Y方向移動(dòng)，使得可以對(duì)不同目標(biāo)部分曝 光。在步進(jìn)模式中，曝光場(chǎng)的最大尺寸限制了在單一的靜態(tài)曝光中成像的 所述目標(biāo)部分的尺寸。
2. 在掃描模式中，在將賦予各個(gè)輻射束的圖案交替地投影到襯底的 目標(biāo)部分上的同時(shí)，對(duì)支撐臺(tái)109和襯底臺(tái)114同步地進(jìn)行掃描。襯底臺(tái) 114相對(duì)于支撐臺(tái)109的速度和方向可以通過(guò)投影系統(tǒng)112的(縮小)放 大率和圖像反轉(zhuǎn)特征來(lái)確定。在掃描模式中，曝光場(chǎng)的最大尺寸限制了在 單一的動(dòng)態(tài)曝光中的目標(biāo)部分的寬度(沿非掃描方向)，而掃描移動(dòng)的長(zhǎng) 度確定了目標(biāo)部分的高度(沿所述掃描方向)。在掃描模式中，各個(gè)圖案 形成裝置的圖案的一些部分被交替地投影到襯底的目標(biāo)部分上。
在完成襯底的曝光后，抗蝕劑被顯影。在正性抗蝕劑(positive tone resist)的情形中，抗蝕劑中僅有被高于抗蝕劑閾值水平的第一或第二圖案 化的輻射束曝光的區(qū)域能夠溶解。在負(fù)性抗蝕劑的情形中，抗蝕劑的非曝 光區(qū)域被顯影。因而，經(jīng)過(guò)顯影，抗蝕劑包括與第一和第二圖案形成裝置的重疊圖案相同的圖案。
圖2示意地示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的光刻設(shè)備的投影系統(tǒng)中的光 瞳21。在透鏡光瞳21中，示意地顯示了位于投影系統(tǒng)的場(chǎng)平面(即，與
圖案形成裝置平面和襯底平面共軛的平面)處的照射狹縫22。在該實(shí)施 例中，光刻設(shè)備是以?huà)呙枘Ｊ竭\(yùn)行的光刻設(shè)備，其中"Y"是掃描方向。 照射狹縫22在圖案化的輻射束124a和124b沿著相同的光軸交替地穿過(guò) 投影系統(tǒng)時(shí)將它們呈現(xiàn)出來(lái)。由于圖案化的輻射束沿著相同的光軸交替的 穿過(guò)，投影系統(tǒng)的光學(xué)像差和其他光學(xué)參數(shù)對(duì)于僅由照射狹縫22穿過(guò)的
光瞳的橫截面面積應(yīng)該進(jìn)行最優(yōu)化。
在實(shí)施例中，使用的抗蝕劑是快速閾值處理系統(tǒng)(fast acting thresholding resist system)。這意味著在抗蝕劑中，由抗蝕劑被圖案化的輻 射束曝光導(dǎo)致的曝光化學(xué)反應(yīng)快速地完成。希望能夠這樣，使得兩個(gè)曝光 圖像的曝光和隨之在抗蝕劑系統(tǒng)中產(chǎn)生的化學(xué)反應(yīng)不彼此影響。例如，鄰 近已經(jīng)進(jìn)行第一劑量輻射曝光的區(qū)域的抗蝕劑區(qū)域可能不希望地受到第 一劑量輻射的影響，使得那個(gè)區(qū)域保留第一劑量的"記憶(memory)", 這對(duì)于在那個(gè)區(qū)域上隨后的第二劑量輻射的圖案化精確度是有害的。
在實(shí)施例中，覆蓋襯底的抗蝕劑系統(tǒng)包括相變材料。相變材料可以是 硫?qū)倩锊Ａ?，例如鍺銻碲(GeSbTe)或銀銦銻碲(AglnSbTe)?？商鎿Q 地，相變材料可以是任何其他能夠利用晶體生長(zhǎng)過(guò)程或其他沉積技術(shù)施加 到襯底上的相變材料。相變材料是在熱的影響下從晶體狀態(tài)轉(zhuǎn)變成非晶體 狀態(tài)或從非晶體狀態(tài)轉(zhuǎn)變到晶體狀態(tài)的材料。從第一狀態(tài)到第二狀態(tài)的轉(zhuǎn) 變是在施加的熱超過(guò)明確定義的閾值水平時(shí)發(fā)生的，其中所述明確定義的 閾值水平依賴(lài)于所選的具體相變材料。在該實(shí)施例中，超過(guò)閾值水平引起 從第一狀態(tài)轉(zhuǎn)變到第二狀態(tài)的熱量是使用來(lái)自圖案化輻射束的輻射來(lái)傳 遞的。熱的閾值水平可以通過(guò)計(jì)算精確地轉(zhuǎn)變?yōu)閷⒁獜膱D案化的輻射束獲 得的輻射強(qiáng)度的閾值水平。只有暴露到超過(guò)閾值水平的輻射中的相變材料 的區(qū)域應(yīng)該從非晶體狀態(tài)轉(zhuǎn)變到晶體狀態(tài)或從晶體狀態(tài)轉(zhuǎn)變到非晶體狀 態(tài)。由于該明確定義的閾值水平，與希望圖案化的區(qū)域鄰近的區(qū)域，其暴 露到小于閾值水平的輻射下，不應(yīng)該會(huì)轉(zhuǎn)變狀態(tài)，因而應(yīng)該保持基本上沒(méi) 有前次曝光的"記憶"。在冷卻后，相變材料基本上"忘記"由與任何多次曝光相關(guān)的空間圖像的鄰近尾部導(dǎo)致的任何部分曝光。僅有已經(jīng)暴露到 高于輻射閾值水平的輻射中的相變材料區(qū)域應(yīng)該變成在顯影劑中可溶解 (或不可溶解的，視情況而定)。
在實(shí)施例中，相變材料層在暴露到輻射中之前是晶體或多晶體狀態(tài)。 期望地，相變材料層是晶體薄膜層。該膜可以被看成熱成像層，因?yàn)闊岜?用來(lái)在該膜中形成圖像，隨后在該膜中的圖像可以在合適的條件下進(jìn)行顯 影。而且，該膜具有對(duì)沒(méi)有達(dá)到閾值曝光的前次部分曝光基本上沒(méi)有"記 憶"的特性。
在步進(jìn)模式中，第一圖案的形成圖案曝光選擇地加熱晶體膜并且將相 變材料的所選區(qū)域的第一部分轉(zhuǎn)變成非晶體狀態(tài)。膜以高精確度被有效地
局部融化，并且被集中(pooled)。然后，融化的區(qū)域通過(guò)快速熱淬火被 再次凝固成晶體狀態(tài)。這樣，相變材料作用類(lèi)似閾值抗蝕劑。隨后，第二 圖案的形成圖案曝光選擇地加熱晶體膜并將相移材料的所選區(qū)域的第二 部分轉(zhuǎn)變成非晶體狀態(tài)。如同第一圖案的曝光，在第二曝光期間，膜被局 部地有效融化，然后融化的區(qū)域通過(guò)快速熱淬火再凝固成非晶體狀態(tài)。當(dāng) 執(zhí)行第二圖案曝光時(shí)，除了在超過(guò)曝光閾值并且晶體膜被轉(zhuǎn)變成非晶體狀 態(tài)的圖案區(qū)域，膜基本上沒(méi)有第一圖案曝光的"記憶"。因而，在隨后的 曝光圖案之間基本上沒(méi)有由圖像上的部分曝光尾部引起的鄰近效應(yīng)。在將 相變材料顯影后，襯底包括具有與第一和第二圖案形成裝置的重疊圖案一 致的圖案的晶體相變材料(或包括具有與第一和第二圖案形成裝置的重疊 圖案一致的圖案的非晶體相變材料，視情況而定)。
在掃描模式中，第一圖案的第一部分的圖案形成曝光選擇地加熱晶體 膜并且將相變材料的所選區(qū)域的第一部分轉(zhuǎn)變成非晶體狀態(tài)。膜以高精確 度被有效地局部融化，并且被集中(pooled)。然后，融化的區(qū)域通過(guò)快 速熱淬火被再凝固成非晶體狀態(tài)。這樣，相變材料作用類(lèi)似閾值抗蝕劑。 隨后，第二圖案的第二部分的圖案形成曝光選擇地加熱晶體膜，并且將相 移材料的所選區(qū)域的第二部分轉(zhuǎn)變成非晶體狀態(tài)。與第一圖案的第一部分 的曝光相同，在第二曝光時(shí)，膜被有效地局部融化，然后融化的區(qū)域通過(guò) 快速熱淬火再凝固成非晶體狀態(tài)。在第一和第二圖案形成裝置的一部分交 替曝光的過(guò)程中，重復(fù)這個(gè)過(guò)程，直到整個(gè)第一和第二圖案已經(jīng)投影到相變材料上。在將相變材料顯影后，襯底包括具有與第一和第二圖案形成裝 置的重疊圖案一致的圖案的晶體相變材料(或非晶體相變材料，視情況而 定)。
采用的具體曝光時(shí)間將是多個(gè)參數(shù)的函數(shù)，包括所使用的輻射源的類(lèi) 型、輻射源脈沖長(zhǎng)度和束能量。期望地，交替地曝光的部分的曝光持續(xù)時(shí)
間在大約1納秒到大約1微秒范圍內(nèi)，或在50到200納秒范圍內(nèi)。代替
交替地引導(dǎo)脈沖朝向第一和第二照射系統(tǒng)，可以交替地引導(dǎo)脈沖組朝向第 一和第二照射系統(tǒng)。
圖3示意地顯示根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施例的光刻設(shè)備。在這個(gè)實(shí)施例 中，光刻設(shè)備包括第一和第二輻射源301、 302以及控制單元303，所述 控制單元303用以控制第一和第二輻射源302、 303的輸出。第一和第二 照射系統(tǒng)、支撐臺(tái)、束組合器、投影系統(tǒng)和襯底臺(tái)可以與圖l所描述的實(shí) 施例中的一致。在這個(gè)實(shí)施例中，控制單元303交替地啟動(dòng)第一和第二輻 射源以產(chǎn)生輻射脈沖。由第一輻射源產(chǎn)生的脈沖被引導(dǎo)到第一照射系統(tǒng)， 而由第二輻射源產(chǎn)生的脈沖被引導(dǎo)到第二照射系統(tǒng)。這個(gè)實(shí)施例的優(yōu)點(diǎn)在 于可以獲得更高頻脈沖發(fā)射，實(shí)現(xiàn)更高產(chǎn)量的光刻設(shè)備。這個(gè)實(shí)施例的優(yōu) 點(diǎn)在于掃描圖案形成裝置和襯底臺(tái)之間的更好的同步。
在實(shí)施例中，光刻設(shè)備是浸沒(méi)式光刻設(shè)備，也就是，其中襯底的至少 一部分用液體覆蓋，以便充滿(mǎn)投影系統(tǒng)和襯底之間的空隙。在運(yùn)行過(guò)程中， 襯底可以被入射到襯底上的圖案化輻射束加熱。在襯底和投影系統(tǒng)之間施 加液體的好處在于液體吸收來(lái)自襯底的熱，并且由于浸沒(méi)液體的連續(xù)流 動(dòng)，將熱轉(zhuǎn)移到曝光區(qū)域外部。這導(dǎo)致襯底的加熱被減少，因而改善工藝 參數(shù)，例如重疊以及從圖案形成裝置轉(zhuǎn)移到襯底的圖案的質(zhì)量。
也可以采用上述使用模式的結(jié)合和/或變體，或使用完全不同的模式。 雖然在所述的實(shí)施例中，光刻設(shè)備包括兩個(gè)照射系統(tǒng)用以對(duì)兩個(gè)圖案形成 裝置曝光，應(yīng)該理解到，本發(fā)明的實(shí)施例不限于這個(gè)數(shù)量的照射系統(tǒng)。本 領(lǐng)域技術(shù)人員將會(huì)認(rèn)識(shí)到可以使用多于兩個(gè)的照射系統(tǒng)，其中脈沖被交替 引導(dǎo)到多個(gè)照射系統(tǒng)。
雖然在本文中詳述了光刻設(shè)備用在制造ICs (集成電路)，但是應(yīng)該理 解到這里所述的光刻設(shè)備可以有其他的應(yīng)用，例如制造集成光學(xué)系統(tǒng)、磁疇存儲(chǔ)器的引導(dǎo)和檢測(cè)圖案、平板顯示器、液晶顯示器(LCDS)、薄膜磁 頭等。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該認(rèn)識(shí)到，在這種替代應(yīng)用的情況中，可以將這 里使用的任何術(shù)語(yǔ)"晶片"或"管芯"分別認(rèn)為是與更上位的術(shù)語(yǔ)"襯底" 或"目標(biāo)部分"同義。這里所指的襯底可以在曝光之前或之后進(jìn)行處理， 例如在軌道(一種典型地將抗蝕劑層涂到襯底上，并且對(duì)已曝光的抗蝕劑 進(jìn)行顯影的工具)、量測(cè)工具和/或檢驗(yàn)工具中。在可應(yīng)用的情況下，可 以將所述公開(kāi)內(nèi)容應(yīng)用于這種和其他襯底處理工具中。另外，所述襯底可 以處理一次以上，例如為產(chǎn)生多層IC，使得這里使用的所述術(shù)語(yǔ)"襯底" 也可以表示己經(jīng)包含多個(gè)己處理層的襯底。
雖然上面詳述了本發(fā)明的實(shí)施例在光刻設(shè)備的應(yīng)用，應(yīng)該注意到，本 發(fā)明可以有其它的應(yīng)用，例如壓印光刻，并且只要情況允許，不局限于光 學(xué)光刻。在壓印光刻中，圖案形成裝置中的拓?fù)湎薅嗽谝r底上產(chǎn)生的圖 案?？梢詫⑺鰣D案形成裝置的拓?fù)溆∷⒌教峁┙o所述襯底的抗蝕劑層 中，在其上通過(guò)施加電磁輻射、熱、壓力或其組合來(lái)使所述抗蝕劑固化。 在所述抗蝕劑固化之后，所述圖案形成裝置從所述抗蝕劑上移走，并在抗 蝕劑中留下圖案。
這里使用的術(shù)語(yǔ)"輻射"和"束"包含全部類(lèi)型的電磁輻射，包括
紫外(UV)輻射(例如具有約365、 355、 248、 193、 157或126nm的波 長(zhǎng))和極紫外(EUV)輻射(例如具有5-20nm范圍的波長(zhǎng))，和粒子束， 例如離子束或電子束。
在上下文允許的情況下，術(shù)語(yǔ)"透鏡"可以認(rèn)為是一個(gè)或多種不同類(lèi) 型光學(xué)部件的組合體，包括折射型、反射型、磁性、電磁的和靜電的光學(xué) 部件。
盡管以上己經(jīng)描述了本發(fā)明的具體實(shí)施例，但應(yīng)該認(rèn)識(shí)到，本發(fā)明可 以以除所述方式之外的方式實(shí)施。例如，本發(fā)明的實(shí)施例可以采用包含用 于描述一種如上面公開(kāi)的方法的至少一個(gè)機(jī)器可讀的指令序列的計(jì)算機(jī) 程序的形式，或具有存儲(chǔ)其中的所述計(jì)算機(jī)程序的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)媒介(例如半 導(dǎo)體存儲(chǔ)器、磁盤(pán)或光盤(pán))的形式。此外，機(jī)器可讀的指令可以嵌入到兩 個(gè)或更多個(gè)計(jì)算機(jī)程序中。所述兩個(gè)或更多個(gè)計(jì)算機(jī)程序可以存儲(chǔ)在至少 一個(gè)不同的存儲(chǔ)器和/或數(shù)據(jù)存儲(chǔ)媒介中。上面所述的控制器可以具有任何合適的用于接收、處理和發(fā)送信號(hào)的 結(jié)構(gòu)。例如，每個(gè)控制器可以包括至少一個(gè)處理器，用于執(zhí)行包括對(duì)應(yīng)上 述方法的機(jī)器可讀指令的計(jì)算機(jī)程序?？刂破鬟€可以包括用于存儲(chǔ)這種計(jì) 算機(jī)程度的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)媒介，和/或容納這種媒介的硬件。
上面描述的內(nèi)容是例證性的，而不是限定的。因而，應(yīng)該認(rèn)識(shí)到，本 領(lǐng)域的技術(shù)人員在不脫離給出本發(fā)明的權(quán)利要求的范圍，可以對(duì)上述本發(fā) 明進(jìn)行更改。
權(quán)利要求
1.一種光刻設(shè)備，其包括多個(gè)照射系統(tǒng)，所述多個(gè)照射系統(tǒng)構(gòu)造用于接收和調(diào)節(jié)脈沖輻射束；束引導(dǎo)裝置，所述束引導(dǎo)裝置配置在脈沖輻射束的源和所述照射系統(tǒng)之間，所述束引導(dǎo)裝置構(gòu)造和配置用于交替地將所述輻射束的脈沖引導(dǎo)到所述各個(gè)照射系統(tǒng)；支撐臺(tái)，所述支撐臺(tái)構(gòu)造用于保持與特定圖案相關(guān)的多個(gè)圖案形成裝置，每個(gè)所述圖案形成裝置能夠?qū)D案在其橫截面上賦予到各自經(jīng)調(diào)節(jié)的輻射束上，以形成各自的圖案化輻射束；襯底臺(tái)，所述襯底臺(tái)用于保持襯底；和投影系統(tǒng)，所述投影系統(tǒng)構(gòu)造用于將所述各個(gè)圖案化輻射束中的每一個(gè)同時(shí)地投影到所述襯底的目標(biāo)部分上，以在所述襯底上獲得所述特定圖案。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的光刻設(shè)備，其中，所述束引導(dǎo)裝置配置成交 替地引導(dǎo)單個(gè)脈沖到所述各個(gè)照射系統(tǒng)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的光刻設(shè)備，其中所述襯底基本上用相 變材料層覆蓋。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的光刻設(shè)備，其中所述相變材料層在暴露到 所述輻射中之前是晶體或多晶體狀態(tài)。
5. 根據(jù)前面權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的光刻設(shè)備，其中所述支撐臺(tái)和 襯底臺(tái)是同步掃描臺(tái)。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的光刻設(shè)備，其中所述束引導(dǎo)裝置配置成交 替地引導(dǎo)脈沖組到所述各個(gè)照射系統(tǒng)。
7. 根據(jù)前面權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的光刻設(shè)備，其中所述光刻設(shè)備 是浸沒(méi)式光刻設(shè)備。
8. 根據(jù)前面權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的光刻設(shè)備，其中所述束引導(dǎo)裝 置是束組合器或束分離器。
9. 根據(jù)前面權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的光刻設(shè)備，其還包括構(gòu)造用于 提供脈沖輻射束的輻射源。
10. 根據(jù)前面權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的光刻設(shè)備，其還包括多個(gè)輻射 源，每個(gè)輻射源構(gòu)造成提供脈沖輻射束并且對(duì)應(yīng)于各自的照射系統(tǒng)，并且 其中所述束引導(dǎo)裝置包括用于交替地啟動(dòng)所述輻射源以產(chǎn)生單個(gè)脈沖或 多個(gè)脈沖的控制單元。
11. 根據(jù)前面權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的光刻設(shè)備，其中所述多個(gè)照射 系統(tǒng)配置成單獨(dú)地調(diào)節(jié)分別與所述各個(gè)圖案相對(duì)應(yīng)的各個(gè)輻射束。
12. —種器件制造方法，其包括步驟 提供脈沖輻射束；交替地引導(dǎo)所述輻射束的脈沖到多個(gè)照射系統(tǒng)，以分別產(chǎn)生多個(gè)各自 經(jīng)調(diào)節(jié)的輻射束；引導(dǎo)所述經(jīng)調(diào)節(jié)的輻射束中的每一個(gè)到多個(gè)圖案形成裝置中的一個(gè)， 每個(gè)所述圖案形成裝置具有各自的圖案；將各自的圖案在所述經(jīng)調(diào)節(jié)的輻射束各自的橫截面上賦予到每一個(gè) 所述經(jīng)調(diào)節(jié)的輻射束上以形成多個(gè)各自的圖案化輻射束；和將所述多個(gè)圖案化輻射束中的每一個(gè)同時(shí)地投影到襯底的目標(biāo)部分上。
13. 根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其包括交替地引導(dǎo)單個(gè)脈沖到所述 各個(gè)照射系統(tǒng)。
14. 根據(jù)權(quán)利要求12或13所述的方法，其中所述襯底用相變材料層 覆蓋。
15. 根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，其中所述相變材料層在暴露到所 述輻射中之前是晶體或多晶體狀態(tài)。
16. 根據(jù)權(quán)利要求12到15中任何一個(gè)所述的方法，其包括同時(shí)地掃 描所述圖案形成裝置和所述襯底。
17. 根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其包括交替地引導(dǎo)脈沖組到所述 各個(gè)照射系統(tǒng)。
18. 根據(jù)權(quán)利要求12到17中任何一個(gè)所述的方法，其中提供所述脈 沖輻射束的步驟包括提供來(lái)自多個(gè)輻射源中每一個(gè)輻射源的脈沖輻射束 到所述多個(gè)照射系統(tǒng)的各個(gè)照射系統(tǒng)，和包括交替地啟動(dòng)所述輻射源以產(chǎn) 生單個(gè)脈沖或多個(gè)脈沖。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種同時(shí)地將兩個(gè)圖案形成裝置曝光到襯底上的光刻設(shè)備和器件制造方法。在實(shí)施例中，光刻設(shè)備包括用于接收和調(diào)節(jié)脈沖輻射束的多個(gè)照射系統(tǒng)；配置在脈沖輻射束源和照射系統(tǒng)之間用于交替地將輻射束脈沖引導(dǎo)到各個(gè)照射系統(tǒng)的束引導(dǎo)裝置；用于保持多個(gè)圖案形成裝置的支撐臺(tái)，每個(gè)圖案形成裝置能夠?qū)D案在其橫截面上賦予到各自經(jīng)調(diào)節(jié)的輻射束上以形成多個(gè)圖案化的輻射束；和構(gòu)造用于將多個(gè)圖案化的輻射束同時(shí)地投影到襯底的目標(biāo)部分上的投影系統(tǒng)。在實(shí)施例中，襯底用相變材料覆蓋。
文檔編號(hào)H01L21/027GK101556438SQ20091013257
公開(kāi)日2009年10月14日 申請(qǐng)日期2009年4月7日 優(yōu)先權(quán)日2008年4月9日
發(fā)明者哈利·西維爾, 約瑟夫·帕卓斯·亨瑞克瑞·本叔普 申請(qǐng)人:Asml控股股份有限公司;Asml荷蘭有限公司