用于補償光刻系統中的臨界尺寸的不均勻性的系統和方法

專利名稱：用于補償光刻系統中的臨界尺寸的不均勻性的系統和方法
技術領域：
本發明涉及一種輻射系統和方法，以及更具體地涉及一種用于補償 光刻系統中的臨界尺寸的不均勻性的方法。
背景技術：
光刻設備是一種用于將所需圖案應用到襯底或襯底的一部分上的機器。例如，可以將光刻設備用于平板顯示器、集成電路(ic)和包括精細結構的其他裝置的制造中。在傳統設備中，可以將被稱為掩膜或掩 膜板的構圖裝置用于產生與平板顯示器(或其他裝置)的單獨層相對應 的電路圖案。通過在襯底上所提供的輻射敏感材料層(例如抗蝕劑)上 成像，可以將此圖案轉移到襯底(例如，玻璃板)的全部或一部分上。 除了電路圖案，還可以將構圖裝置用于產生其他圖案，例如濾色器 圖案或點陣。除了掩膜，構圖裝置還可以是包括單獨可控元件的陣列的 構圖陣列。與基于掩膜的系統相比，在這種系統中可以更快地改變圖案， 并且成本較低。典型地，平板顯示器襯底在形狀上是矩形。設計用于使這種類型的 襯底曝光的光刻設備可以提供曝光區，所述曝光區覆蓋矩形襯底的整個 寬度或覆蓋寬度的一部分(例如，寬度的一半)。在通過束來同步掃描掩 膜或掩膜板的同時，可以在曝光區的下面掃描該襯底。按照這種方式， 將圖案轉移到襯底上。如果曝光區覆蓋了襯底的整個寬度，則可以通過 一次掃描完成曝光。例如，如果曝光區覆蓋了襯底的一半寬度，則可以 在第一次掃描之后橫向移動該襯底，然后典型地執行另一次掃描以便曝 光襯底的剩余部分。典型地，光刻系統使用激光器作為輻射源來產生照射束。典型地， 激光器產生偏振光，例如線偏振、圓偏振或橢圓偏振光。該光可以是不
同類型的，例如傳統的、環狀、四極等。在曝光處理中使用偏振光的問 題在于，相對于光刻系統內的光學元件上的不同類型的涂層，不同的偏 振方向與構圖裝置上的圖案進行不同的相互作用。這可以導致在襯底上 所形成的特征的臨界尺寸(CD)的改變。此外，在基于掩膜的系統中， 由于衍射圖案可以是偏振方向相關的，使得不同方向的偏振光與掩膜上的衍射圖案進行不同的相互作用，因此在襯底上形成的特征的CD可以改 變。因此，作為圖案、涂層或衍射圖案的結果，偏振光可以導致襯底上 所形成的特征的CD的改變。因此，所需要的是一種系統和方法，用于補償輻射束的不同偏振分 量，以便實質上減少或者消除襯底上所形成的特征的臨界尺寸變化。發明內容在本發明的一個實施例中，提供了一種光刻系統，該光刻系統包括 照射系統、構圖裝置、以及投影系統。照射系統產生輻射的照射束，并包括輻射源和光學系統。輻射源產生輻射束。光學系統被配置用于在 周期的第一部分期間傳輸照射束的具有第一偏振方向的第一部分，以及 在周期的第二部分期間傳輸照射束的具有第二偏振方向的第二部分。構 圖裝置包括具有分別與第一和第二偏振方向相對應的第一和第二光學臨 近修正的第一和第二圖案。第一和第二圖案對輻射的照射束的第一和第 二部分的相應部分進行構圖。投影系統將第一和第二已構圖的束投影到 襯底的目標部分。在另一個實施例中，提供了包括以下步驟的器件制造方法。在曝光 周期期間產生輻射束。在曝光周期的第一部分期間，將所述束具有第一 偏振方向的第一部分導引到包括第一圖案的構圖裝置上，該第一圖案包 括第一光學臨近修正。將已構圖的束投影到襯底的目標部分上。在曝光 周期的第二部分期間，將所述束的具有第二偏振方向的第二部分導引到 包括第二圖案的構圖裝置上，該第二圖案包括第二光學臨近修正。將已 構圖的束投影到襯底的目標部分上。在下文中參考附圖，詳細地描述了本發明的另外實施例、特征和優 點以及本發明的各種實施例的結構和操作。


這里所結合的并且形成說明書的一部分的附圖例證了本發明的一 個或更多實施例，并且與描述一起進一步用于解釋本發明的原理，并使 得相關領域的技術人員能夠制造并使用本發明。圖1和圖2描述了根據本發明的各種實施例的光刻設備。 圖3描述了根據圖2中所示出的本發明的一個實施例將圖案轉移到 襯底的模式。圖4描述了根據本發明的一個實施例的光學器械的布置。圖5、圖6和圖7示出了包括根據本發明的各種實施例的光學系統的各種輻射產生布置。圖8和圖9示出了根據本發明的各種實施例的、用于圖5、圖6和 圖7中的光學系統的各種配置。圖10示出了根據本發明的一個實施例、在周期的第一部分(附圖 的頂部)和第二部分(附圖的底部)期間在光學系統中的偏振分束器的 方位。圖11是描述了根據本發明的一個實施例的方法的流程圖。 現在將參考附圖對本發明的一個或更多實施例進行描述。在附圖中，相似的附圖標記可以表示相同或功能相似的元件。此外，附圖標記的最左端數字可以標識附圖標記首次出現的附圖。
具體實施方式
該說明書公開了結合了本發明特征的一個或更多實施例。所公開的 實施例僅例證了本發明。本發明的范圍不局限于所公開的實施例。本發 明由所附權利要求來限定。所描述的實施例以及對規范中"一個實施例"、"實施例"、"示例性 實施例"等的參考，指示了所描述的實施例可以包括特定特征、結構、 或特性，但是每個實施例不必都包括特定特征、結果或特性。此外，這 種短語不必表示相同的實施例。此外，當結合實施例來描述特定的特征、 結果或特性時，應該理解的是對于本領域技術人員而言，結合其他明確 描述與否的實施例來實現這種特征、結構或特定是已知的。
可以通過硬件、固件、軟件、或者其任意組合來實現本發明的實施 例。本發明的實施例還可以實現為存儲在機器可讀介質中的指令，該指 令可以通過一個或更多處理器來讀取和執行。機器可讀介質可以包括用 于以機器(例如，計算設備)可讀的形式來存儲或傳輸信息的任意機制。例如，機器可讀介質可以包括只讀存儲器(ROM);隨機存取存儲器(RAM); 磁盤存儲介質；光存儲介質；閃存設備；傳播信號(例如，載波、紅外 信號、數字信號等)的電子、光學、聲學或其他形式等。此外，這里可 以將固件、軟件、例程、指令描述為執行特定動作。然而，應該理解的 是，這種描述僅僅為了方便，并且這種行動實際是由計算裝置、處理器、 控制器或執行固件、軟件、例程、指令等的其他裝置產生的。圖1示意性地描述了本發明的一個實施例的光刻設備1。該設備包 括照射系統IL、構圖裝置PD、襯底臺WT、以及投影系統PS。照射系統 (照射器)IL被配置用于調節輻射束B (例如，UV輻射)。構圖裝置PD (例如，單獨可控元件的掩膜板或掩膜或陣列)調節所 述束。通常，單獨可控元件的陣列相對于投影系統PS的位置是固定的。 然而，可以將所述單獨可控元件的陣列替代地與定位器相連，該定位器 被配置用于根據特定參數來對單獨可控元件的陣列進行精確地定位。襯底臺被構建用于支持襯底(例如涂敷了抗蝕劑的襯底)W，并與 定位器PW相連，定位器PW被配置用于根據特定參數對襯底進行精確地 定位。投影系統(例如折射投影透鏡系統)PS，被配置用于將由單獨可控 元件的陣列所調制的輻射束投影到襯底W的目標部分C (例如，包括一 個或更多管芯)上。照射系統可以包括各種類型的光學部件，諸如折射型、反射型、磁 性型、電磁型、靜電型或其他類型的光學部件、或其任意組合，用于對 導引、整形或控制輻射。這里所使用的術語"構圖裝置"或"對比裝置"，應該被廣泛理解 為表示可以用于調制輻射束的截面的任意裝置，以便在襯底的目標部分 中創建圖案。該裝置可以是靜態構圖裝置(例如，掩膜或掩膜板)，或者 是動態(例如，可編程元件的陣列)構圖裝置。為了簡單起見，大多數 描述將是動態構圖裝置方面的，然而可以理解的是，在不偏離本發明范 圍的前提下也使用靜態構圖裝置。應該注意的是，賦予輻射束的圖案可能沒有完全與襯底的目標部分 中的所需圖案相對應，例如如果該圖案包括相移特征或所謂的輔助特征。 類似地，襯底上最終產生的圖案可能不對應于任一時刻在單獨可控元件 的陣列上所形成的圖案。這可以在以下情況下發生在襯底的每個部分 形成的最終圖案是在給定的時間段內或者在給定的曝光次數內逐漸形成 的，在給定的時間段或給定次數的曝光期間，單獨可控元件的陣列上的 圖案和/或襯底的相關位置發生變化。通常，在襯底的目標部分所創建的圖案將與在目標部分中所創建的 器件的特定功能層相對應，諸如集成電路或平板顯示器(例如，平板顯 示器中的濾色器層，或者平板顯示器中的薄膜晶體管層)。例如，這種構 圖裝置的示例包括掩膜板、可編程鏡陣列、激光二極管陣列、發光二極 管陣列、光柵光閥、以及LCD陣列。其圖案可通過電子裝置(例如計算機)來輔助編程的構圖裝置，諸 如包括多個可編程元件(例如，上個句子中所提到的除了掩膜板以外的 所有裝置)，在這里統稱為"對比裝置"。在多個示例中，構圖裝置包括至少10個可編程元件，例如至少100個、至少1000個、至少10000個、 至少100000個、至少1000000個、或者至少10000000個可編程元件。可編程鏡陣列可以包括具有粘彈性控制層和反射表面的矩陣可尋 址表面。這種設備背后的基本原理是，例如反射表面的已尋址區域將入 射光反射成衍射光，而未尋址區域將入射光反射為非衍射光。通過使用 適當的空間濾波器，可以從反射束中濾除非衍射光，而只留下衍射光到 達襯底。按照這種方式，根據矩陣可尋址表面的尋址圖案，該束變為已 構圖的。應該理解的是，作為替代，濾波器可以濾除衍射光，留下非衍射光到達襯底。還可以通過相應的方式來使用衍射光學MEMS器件(微電子機械系 統設備)的陣列。在一個示例中，衍射光MEMS器件包括多個反射帶，該 反射帶相對于彼此可以變形，以便形成用于將入射光反射成衍射光的光
恤 微。
可編程鏡像陣列的另一個可選實施例采用微鏡的矩陣布置，其中的 每一個都可以通過施加適當的局部電場或者通過采用壓電傳動裝置來單 獨地繞軸傾斜。鏡像再次可以是可矩陣尋址的，使得已尋址鏡以不同于
未尋址鏡的方向來反射進入的輻射束；按照這種方式，可以根據矩陣可 尋址鏡的尋址圖案來對所反射的束進行構圖。可以使用適當的電子裝置 來執行所要求的矩陣尋址。
另一個示例PD是可編程LCD陣列。
光刻設備可以包括一個或更多對比裝置。例如，所述光刻設備可以 具有多個單獨可控元件的陣列，其中的每一個都是彼此獨立可控的。在 這種布置中，單獨可控元件的陣列的一些或全部都可以具有通用照射系 統(或照射系統的一部分)、用于單獨可控元件的陣列的通用支持結構、 和/或通用投影系統(或投影系統的一部分)中的至少之一。
在諸如圖1中所描述的實施例的示例中，襯底W具有基本的圓形形 狀，該圓形形狀可選擇地沿著其圓周具有凹口和/或平坦的邊緣。在一個 示例中，襯底具有諸如矩形形狀的多邊形形狀。
在其中襯底具有基本圓形形狀的示例包括以下示例例如，襯底的 直徑至少為25mm、至少50mm、至少75mm、至少100mm、至少125ram、至 少150mm、至少175mm、至少200mm、至少250mm、或至少300mm。在一 個實施例中，襯底的直徑為至多500mm、至多400腿、至多350mm、至多 300mm、至多250mm、至多200mm、至多150mm、至多100mm、或至多75mm。
在其中襯底為諸如矩形的多邊形的示例包括以下示例例如，襯底 的至少1條邊、至少2條邊或至少3條邊的長度為至少5cm、至少25cm、 至少50cm、至少100cm、至少150cm、至少200cm、或至少250cm。
在一個示例中，襯底的至少一條邊的長度為至多1000cm、至多 750cm、至多500cm、至多350cm、至多250cm、至多150cm、或至多75cm。
在一個示例中，襯底W是晶片，例如半導體晶片。在一個示例中， 晶片材料選自包括Si、 SiGe、 SiGeC、 SiC、 Ge、 GaAs、 InP以及InAS 的元素組。該晶片可以是III/V族化合物半導體晶片、硅晶片、陶瓷 襯底、玻璃襯底、或塑料襯底。該襯底可以是透明的(針對裸眼)、彩色
的或無色的。
襯底的厚度可以在一定范圍內改變，并且取決于諸如襯底材料和/
或襯底尺寸。例如，在一個示例中，厚度為至少50聲、至少100聲、 至少200^"1、至少300^"1、至少400^、至少500/""1、或至少600^。 例如，襯底的厚度可以為至多5000^1、至多3500^、至多2500^11、 至多1750戶、至多1250聲、至多IOOO拜、至多800^、至多600戶、 至多500戶、至多400聲、或至多300聲。
例如，在曝光之前或之后，可以通過導軌(典型地將抗蝕劑層涂覆 到襯底上，并顯影所曝光的抗蝕劑)、度量工具、和/或檢查工具來處理 這里所指的襯底。在一個示例中，在襯底上提供抗蝕劑層。
這里所使用的術語"投影系統"應被廣泛地理解為包括任意類型的 投影系統，該投影系統包括適用于所使用的曝光輻射或諸如浸沒液體或 真空的使用等其他因素的折射型、反射型、反射折射型、磁性型、電磁 性型和靜電型光學系統、或者其任意組合。這里對術語"投影透鏡"的 任何使用都可以認為是與更通用的術語"投影系統"同義。
投影系統可以將圖案成像在單獨可控元件的陣列上，使得可以在襯 底上相干地形成圖案。可選地，投影系統可以使第二源成像，針對第二 源，單獨可控元件的陣列的元件起到了遮光器(shutter)的作用。例如， 在這個方面，投影系統可以包括諸如微透鏡陣列(已知為MLA)或菲涅 耳透鏡陣列，以便形成第二源并使光點在襯底上成像。例如，在一個示 例中，聚焦元件的陣列(例如，MLA)包括至少IO個聚焦元件、至少100 個聚焦元件、至少1000個聚焦元件、至少10000個聚焦元件、至少100000 個聚焦元件、或至少1000000個聚焦元件。在一個示例中，構圖裝置中 的單獨可控元件的數量等于或大于聚焦元件的陣列中的聚焦元件的數 量。在一個示例中，聚焦元件的陣列中的一個或更多個(例如1000個或 者更多、多數、或者大約每個)聚焦元件可以可選地與單獨可控元件的 陣列中的一個或更多個單獨可控元件相關聯，例如，單獨可控元件的陣 列中的單獨可控元件為2個或2個以上、3個或3個以上、5個或5個以 上、10個或10個以上、20個或20個以上、25個或25個以上、30個或 30個以上、35個或35個以上、50個或50個以上。在一個示例中，MLA
至少在沿靠近襯底和原理襯底的方向上是可移動的(例如，使用一個或
更多個傳動裝置)。例如，能夠將MLA移動為靠近和遠離襯底允許無需移 動襯底就進行焦距調節。
如這里圖1和圖2的描述，該設備是反射類型(例如，采用單獨可 控元件的反射陣列)。可選地，該設備可以是透射類型(例如，采用單獨 可控元件的透射陣列)。
光刻設備可以是具有兩個(雙臺)或更多個襯底臺的類型。在這種 "多臺"機器中，可以并行地使用附加臺，或者可以在一個或更多個臺 上執行預備步驟的同時，而在一個或多個其他臺上執行曝光。
光刻設備還可以是以下類型其中可以由具有相對高的折射率的
"浸沒液體"(例如水)來覆蓋襯底的至少一部分，以便填充投影系統和 襯底之間的空間。還可以將浸沒液體應用于光刻設備中的其他空間，例 如構圖裝置和投影系統之間。浸沒技術在用于增大投影系統的數值孔徑 的領域是眾所周知的。這里所使用的術語"浸沒"并不意味著必須將諸 如襯底的結構浸入液體中，而只意味著在曝光期間該液體位于投影系統 和襯底之間。
再次參照圖l，照射器IL從輻射源SO接收輻射束。例如，在一個 示例中，輻射源提供的輻射波長為至少5nm、至少10nm、至少l卜13nm、 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。例 如，在一個示例中，輻射源SO所提供的輻射波長為至多450nm、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。在一個示例中，輻射具有包括 436nm、 405nm、 365nm、 355nm、 248nm、 193nm、 157nm、和/或126nm的 波長。在一個示例中，輻射包括約為365nm或355nm的波長。在一個示 例中，輻射包括寬波段的波長，例如，包括365、 405和436nm。可以使 用355nm的激光源。例如，當所述源是受激準分子激光器時，所述源和 光刻設備可以是分離的實體。在這種情況下，不認為所述源形成了光刻 系統的一部分，并且在包括諸如適當的導引鏡和/或擴束器的束傳遞系統 BD的協助下，輻射束經過源SO到達照射器IL。在其他情況下，例如當
源是汞燈時，所述源可以是光刻系統的組成部分。源SO和照射器IL可 以與束產生系統BD (如果需要的話) 一起被稱為輻射系統。
照射器IL可以包括調節器AD，用于調節輻射束的角度強度分布。 一般情況下，可以對照射器的瞳孔平面中的強度分布的至少外部和/或內 部光線范圍(通常分別稱為^外部和"內部)進行調節。此外，照射器 IL可以包括多個其他部件，諸如集成器IN和聚光鏡CO。可以將照射器 用于調節輻射束以在其截面具有所需均勻性和強度分布。還可以將照射 器IL、或者與之相關聯的附加元件配置用于將輻射束分成多個子束，例 如每個子束可以與單獨可控元件的陣列中的一個或更多個單獨可控元件 相關聯。例如，可以將二維衍射光柵用于將輻射束分成子束。在現有描 述中，術語"輻射的束"和"輻射束"包括但不局限于其中束包括多個 這種子輻射束的情況。
輻射束B入射到構圖裝置PD (例如，單獨可控元件的陣列)上，并 由構圖裝置來調制。經過構圖裝置PD的反射之后，輻射束B通過投影系 統PS，該投影系統PS將束聚焦到襯底W的目標部分C。例如，在定位器 PW和位置傳感器IF2 (例如，干涉儀裝置、線性編碼器、電容傳感器等) 的協助下，可以精確地移動襯底臺WT，以便沿輻射束B的路徑定位不同 的目標部分C。例如，使用時，在掃描期間可以將用于單獨可控元件的 陣列的定位裝置用于精確地校正構圖裝置PD相對于束B的路徑的位置。
在一個示例中，在圖1中沒有明確示出的長沖程模塊(粗略定位) 和短沖程模塊(精細定位)的協助下，實現襯底臺WT的移動。在另一個 示例中，短沖程臺可能不存在。還可以使用類似的系統來定位單獨可控 元件的陣列。應該理解的是，在單獨可控元件的目標臺和/或陣列可以具 有固定位置以提供所需相對運動的同時，束B可以可選地/另外地可移 動。這種布置可以輔助限制設備的大小。作為另一個替換，例如，可以 應用于平板顯示器的制造，并且襯底臺WT和投影系統PS的位置可以固 定，并且可以將襯底W設置為相對于襯底臺WT移動。例如，襯底臺WT 可以配置有用于以基本不變的速度掃描系統兩端的襯底W的系統。
如圖1所示，輻射束B可以通過分束器BS導引到構圖裝置PD，配 置該分束器BS，使得該輻射首先由分束器進行反射，然后被導引到構圖
裝置PD。應該認識到，還可以在不使用分束器的情況下，將輻射束B導
引到構圖裝置。例如，在一個示例中，輻射束在構圖裝置處被導引的角
度為0到90。之間、5到85°之間、15到75°之間、25到65°之間、 35到55°之間(圖1中所示的實施例是處于90。角)。構圖裝置PD對 輻射束B進行調制，并將其反射回分束器BS，分束器BS將已調制的束 傳輸到投影系統PS。然而，應該被理解的是，可以將可選布置用于將輻 射束B導引到構圖裝置PD，隨后導引到投影系統PS。具體地，如果使用 透射構圖裝置，則可以不需要圖1中所示的布置。 可以在以下幾種模式下使用所描述的設備.-
1. 在步進模式下，在將賦予輻射束的整個圖案一次(即單獨的靜 態曝光)投影到目標部分C上的同時，保持單獨可控元件的陣列和襯底 基本固定。然后，在沿X和/或Y方向移動襯底臺W，使得可以對不同的 目標部分C進行曝光。在步進模式下，曝光場的最大尺寸限制了在單獨 靜態曝光中所成像的目標部分C的尺寸。
2. 在掃描模式下，在將賦予輻射束的圖案投影到目標部分C上的 同時(即單獨的動態曝光)，同步地掃描單獨可控元件的陣列和襯底。可 以通過投影系統PS的放大(縮小)率以及圖案反轉特性來確定襯底相對 于單獨可控元件的陣列的速度和方向。在掃描模式下，曝光場的最大尺 寸限制了單獨動態曝光中的目標部分的寬度(沿非掃描方向)，而掃描運 動的長度確定了目標部分的高度(沿掃描方向)。
3. 在脈沖模式下，保持單獨可控元件的陣列基本靜止，并使用脈 沖輻射源將整個圖案投影到襯底W的目標部分C上。以基本恒定的速度 移動襯底臺WT，使得引起所述束B掃描整個襯底W上的線。在輻射系統 的脈沖之間，根據需要來更新單獨可控元件的陣列上的圖案，對脈沖進 行定時，使得在襯底W上的需要位置上對連續的目標部分C進行曝光。 因此，束B可以掃描整個襯底W以便對襯底帶的完整圖案進行曝光。重 復此過程，直到對整個襯底W進行了逐行曝光為止。
4. 連續模式與脈沖模式基本相同，不同之處在于以基本恒定的速 度相對于已調制輻射束B對襯底W進行掃描，以及當束B掃描整個襯底 W時，更新單獨可控元件的陣列上的圖案，并對其進行曝光。可以使用
與單獨可控元件上的圖案更新同步的基本恒定的輻射源或脈沖輻射源。
5.在可以使用圖2中的光刻設備來執行的像素柵格成像模式下，
通過由點發生器所形成的點的連續曝光來實現在襯底w上所形成的圖
案，點發生器被導引到構圖裝置PD。所曝光的點基本上具有相同的形狀。 在襯底W上，實質上是以柵格來印刷點。在一個示例中，點尺寸比所印 刷的像素柵格的孔徑大，但是比已曝光點柵格小。通過改變所印刷的點 的強度來實現圖案。在曝光的閃光之間改變點上的強度分布。
還可以采用上面所描述的模式的組合和/或變化，或者使用完全不 同的模式。
在光刻系統中，在襯底上的抗蝕劑層上曝光圖案。然后對該抗蝕劑 進行顯影。隨后，在襯底上執行附加的處理步驟。這些隨后的處理步驟 對于襯底的每一部分的影響取決于抗蝕劑的曝光。具體地，對這些處理 進行調整，使得接收到給定劑量閾值以上的輻射量的那部分襯底與接收 到劑量閾值以下的輻射劑量的那部分襯底反應不同。例如，在蝕刻工藝 中，對接收到閾值以上的輻射劑量的襯底區域進行保護，使其免于受到 已顯影的抗蝕劑層的蝕刻。然而，在曝光后顯影中，移動接收到閾值以 下的輻射劑量的抗蝕劑的部分，因此那些區域沒有受到免于蝕刻的保護。 因此，可以蝕刻出所需圖案。具體地，設置構圖裝置中的單獨可控元件， 使得傳輸到圖案特征內的襯底上的區域的輻射具有足夠高的強度，使得 該區域可以在曝光過程中接收到劑量閾值以上的輻射劑量。通過設置相 應的單獨可控元件，使得襯底上的剩余區域接收劑量閾值以下的輻射劑 量，以便提供零或充分低的輻射強度。
實際上，即使將單獨可控元件設備設置成在特征邊界的一邊提供最 大輻射強度，而在另一邊提供最小輻射強度，圖案特征邊緣處的輻射劑 量也不會突然從給定的最大劑量變成零劑量。取而代之的是，由于衍射 作用，輻射劑量的水平在過渡區兩端逐漸減小。通過在其處接收到的劑 量下降到輻射劑量閾值以下的位置，來確定由己顯影的抗蝕劑最終所形 成的圖案特征的邊界的位置。通過設置單獨可控元件，可以更精確地控 制輻射劑量在過度區兩端逐漸減小的性狀，以及因此的圖案特征邊界的 精確位置，該單獨可控元件向處于或接近圖案特征邊界的襯底上,的點提
供了輻射。這些不僅是對于最大或最小強度水平，而且是對于最大和最 小強度水平之間的強度水平。通常將此稱為"灰度級"。
灰度級對圖案特征邊界的位置提供了比光刻系統中可能的更大的 控制，在該光刻系統中，由給定單獨可控元件提供給襯底的輻射強度只 能被設置成兩個值(例如，只是最大值和最小值)。例如，在一個實施例
中，可以投影到襯底上的為至少3個不同輻射強度值、至少4個輻射強 度值、至少8個輻射強度值、至少16個輻射強度值、至少32個輻射強 度值、至少64個輻射強度值、至少128個輻射強度值、或至少256個輻 射強度值。
應該理解的是，可以將灰度級用于對上面所描述的附加或可選的目 的。例如，可以對曝光之后的襯底處理進行調整，使得取決于所接收到 的輻射劑量水，存在襯底區域的兩個以上的電勢反應。例如，接收第一 閾值以下的輻射劑量的那部分襯底以第一方式反應；接收第一閾值以上 的輻射劑量的那部分襯底以第二方式反應；以及接收第二閾值以上的輻 射劑量的那部分襯底以第三方式反應。因此，可以將灰度級用于在具有 兩個以上所需劑量水平的襯底上提供輻射劑量性狀。例如，在一個實施 例中，輻射劑量性狀具有至少2個所需劑量水平、至少3個所需劑量水 平、至少4個所需劑量水平、至少6個所需劑量水平、或所需8個期望 劑量水平。
還應該理解的是，可以通過除了如上所述的僅控制襯底上的每個點 處所接收到的輻射強度以外的方法，來控制輻射劑量性狀。例如，可以 通過控制點的曝光的持續時間，來可選地或附加地控制襯底的每個點所 接收到的輻射劑量。作為另一個示例，襯底上的每個點能夠在多次連續 曝光中接收到輻射。因此，通過使用多個連續曝光中的所選子集來曝光 該點，可以可選地或附加地控制每個點所接收到的輻射劑量。
為了在襯底上形成所需圖案，在曝光工藝期間，需要將構圖裝置中 的每個單獨可控元件設置到每個級處的需要狀態(requisite state)。 因此，必須將表示需要狀態的控制信號發送到單獨可控元件中的每一個。 在一個示例中，光刻系統包括用于產生控制信號的控制器。以諸如GDSII 的向量定義的格式，可以將在襯底上所形成圖案提供給光刻系統。為了
將設計信息轉換成針對每個單獨可控元件的控制信息，該控制器包括一 個或更多個數據操縱裝置，其中的每個都被配置用于對表示圖案的數據 流上執行處理步驟。可以將數據操縱裝置統稱為"數據路徑"。
數據路徑的數據操縱裝置可以被配置用于執行一個或更多個以下 功能將基于向量的信息轉換成位案數據；將位案數據轉換成 所要求的輻射劑量映射(例如，在襯底上的所要求的輻射劑量性狀)；將
所要求的輻射劑量映射轉換成針對每個單獨可控元件的所要求的輻射強
度值；以及將針對每個單獨可控元件的所要求輻射強度值轉換成相應的 控制信號。
圖2描述了根據本發明的設備的布置，例如該設備可以用于平板顯 示器的制造。使用相同的附圖標記來描述與圖1中所示出的那些相對應 的部件。此外，對于各種實施例的上述描述，例如襯底的各種配置、對 比裝置、MLA、輻射束等保持為可應用的。
如圖2所示，投影系統PS包括擴束器，該擴束器包括兩個透鏡Ll、 L2。第一透鏡L1被配置用于接收己調制的輻射束B，并將其聚焦通過孔 徑光闌AS中的孔。另一個透鏡AL可以位于孔中。然后，輻射束B分開， 并由第二透鏡L2 (例如物鏡)來聚焦。
投影系統PS還包括透鏡陣列MLA，該透鏡陣列MLA被設置用于接收 擴展的已調制輻射B。與構圖裝置PD中的一個或更多個單獨可控元件相 對應的已調制輻射束B的不同部分,經過透鏡陣列MLA的相應不同透鏡。 每個透鏡分別將已調制輻射束B的各個部分聚焦到位于襯底W上的點。 按照這種方式，在襯底W之上曝光輻射點S的陣列。應該理解的是，雖 然只示出了所示透鏡陣列14中的8個透鏡，透鏡陣列可以包括數以千計 的透鏡(這對于用作構圖裝置PD的單獨可控元件的陣列是相同的)。
圖3示意性地例證了根據本發明的一個實施例、如何使用圖2中的 的系統在襯底W上產生圖案。實心圓表示通過投影系統PS中的透鏡陣列 MLA投影到襯底W上的點陣S。隨著在襯底W上曝光的一連串曝光，將襯 底W相對于投影系統PS沿Y方向移動。空心圓表示之前已經在襯底W 上曝光的點曝光SE。如圖所示，通過投影系統PS內的透鏡陣列投影到 襯底上的每個點都在襯底W上進行了行R的點曝光。通過由每個:點S所曝光的所有行R的點曝光SE的總和來產生針對襯底的完整圖案。這種不 成通常稱為上面所討論的"像素柵格成像"。
可以看出，輻射點s的陣列被設置為相對于襯底w的角度e (襯底
的邊緣與X和Y方向都平行)。這么設置是為了當襯底沿掃描方向(Y方 向)移動時，每個輻射點經過襯底的不同區域，從而使得整個襯底都被 輻射點15的陣列所覆蓋。在一個實施例中，角度0至多為20。 、 10° ， 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o.05。、或者至多o.or 。在一個實施例中，角度e至少為0.001
圖4示意性地描述了如何能夠使用根據本發明的一個實施例的多個 光學器械以在單個掃描中曝光整個平面顯示器襯底W。在所示的示例中， 由8個光學器械(未示出)產生輻射點S的8個陣列SA，以"棋盤"配 置將8個陣列SA排列成兩行R1、 R2，使得輻射點(例如圖3中的點S)
的一個陣列的邊緣與輻射點的相鄰陣列的邊緣略微交迭(沿掃描方向 Y)。在一個示例中，將光學器械排列成至少3行，例如4行或5行。按 照這種方式，輻射帶擴展到襯底W的整個寬度，使得可以在一次掃描中 執行對整個襯底的曝光。應該理解的是，可以使用任意適當數量的光學 器械。例如，在一個示例中，光學器械的數量為至少1、至少2、至少4、 至少8、至少10、至少12、至少14、或至少17。在一個示例中，光學 器械的數量少于40，例如，少于30或少于20。
每個光學器械都可以包括如上所述的單獨的照射系統IL、構圖裝置 PD和投影設備PS。然而，可以理解，兩個或多個光學器械可以共享照射 系統、構圖裝置和投影設備中的一個或更多個的至少一部分。
示例性輻射產生裝置
圖5、圖6和圖7分別示出了包括光學系統OS的多個輻射產生系統 500、 600和700。將光學系統OS用于補償由被構圖的照射束中的不同偏 振分量所引起的CD不均勻性。
圖5示出了根據本發明的一個實施例的輻射系統500。輻射系統500 包括輻射源SO、光學系統0S、和照射器IL。源S0和光學系統0S與照
射器IL分離地放置。例如，可以使用光學系統OS來代替束產生系統BD， 或者是將其包括在圖1和圖2的束產生系統BD中。
輻射源SO產生包括至少第一和第二偏振方向或分量的輻射束502 (例如，環狀、傳統的、四級等類型的束)。在周期的第一和第二部分期 間，分別使用光學系統0S來對束502的第一和第二偏振方向(TE和TM， 四級類型照射的水平和垂直偶極等)進行處理，以便形成第一和第二輻 射束504。在整個說明書中，依賴于應用，周期的第一和第二部分基本 相同或不同。
在一個示例中，周期的第一部分可以是第一掃描方向上的曝光操作 的第一經過，而周期的第二部分可以是第二、相反的掃描方向上的曝光 操作的第二經過(例如，返回經過)。當輻射系統500用于光刻時，具有 第一和第二偏振方向的第一和第二束504中的每一個都被導引到構圖裝 置(未示出)上。構圖裝置可以在周期的第一部分和第二部分之間改變 圖案，以便針對所構圖的束504的不同偏振方向來進行調整(例如，補 償)。例如，不同的鄰近修正可以被包括在構圖裝置的圖案中，該構圖裝 置的圖案與束504具有TE偏振還是TM偏振相對應。這導致了 CD不均勻 性的大幅度降低。額外地，或備選地，通過CD不均勻性的降低，可以要 求較小的像素(活動區域)來與每個CD節點相關聯。這還可以增大產量。 可以將劑量控制用于保持針對每個特征的所需總劑量水平。
圖6示出了根據本發明的另一個實施例的輻射系統600。輻射系統 600包括輻射源S0和照射器IL，該輻射源SO包括輻射設備RD和光學系 統0S。額外地，或備選地，束傳遞系統BD (未示出，見圖1和圖2)還 可以被包括在輻射源SO和照射器IL之間的輻射系統600中。輻射系統 600與上面所討論的輻射系統500的作用相似。 一個例外是，在周期的 第一和第二部分期間，通過使用光學系統0S，輻射源S0分別產生光的 第一和第二偏振方向以形成輻射504。額外地，或備選地， 一些SO的功 能(例如，擴大、聚焦、準直等)在光學系統OS之前發生，而一些是在 光學系統OS之后發生。
圖7示出了根據本發明的另一個實施例的輻射系統700。輻射,統 700具有照射器IL，該照射器IL包括輻射源SO和光學系統0S。額外地，
或備選地，可以將離開光學系統OS的光導引到光學器件或構圖裝置(未
示出，見圖1和圖2)上。輻射系統700與上面所討論的輻射系統500 的作用相似。額外地，或備選地， 一些照射器IL的功能在光學系統0S 之前發生，而一些是在光學系統OS之后發生。
額外地，或備選地，在不偏離本發明的范圍的前提下，可以將輻射 系統500、 600和700用于光刻設備的其他照射系統，即除了曝光照射系 統以外的，諸如對準照射系統或檢測系統。
額外地，或備選地，可以將輻射系統500、 600和700用于其他環境。
示例性光學系統配置
圖8、圖9和圖10示出了根據本發明的多個實施例的光學系統0S 的多種配置。光學系統0S8、 0S9、和OS10包括設備800、 900、或1000， 所述裝置800、 900或1000允許在周期的每個一半期間對各個偏振方向 之一進行"濾波"。在一個示例中，構圖裝置(未示出)在每半個周期期 間接收只具有一個偏振方向的束504，允許構圖裝置上的圖案與上述的 偏振方向相關。
圖8中的光學系統0S8包括轉動偏振輪800。通過使用傳動裝置802， 輪800能夠以周期的頻率或頻率的片斷(fraction of the frequency) 同步地轉動。輪800的每個臂狀物804包括偏振器、分析器或類似的濾 波裝置806。在每個對應的半個周期期間，偏振器806只允許兩個偏振 方向中的一個通過輪800。可以理解，示出4個臂狀物804只是為了減 少討論，但是可以使用任意數量的臂狀物804。輪800的轉動速度還與 臂狀物804的數量有關。例如，使用更多數量的臂狀物804將導致輪800 的較低轉動速度，反之亦然。
在操作中，在從周期的第一部分到周期的第二部分的轉換期間，傳 動裝置802使輪800繞著軸810轉動(沿箭頭808的任一方向上)。該轉 動允許偏振器806的對應之一位于束502的束路徑中。束504的偏振方 向是基于偏振器806所位于的束路徑。
圖9中的光學系統0S9包括轉動偏振器或分析器900。通過使用傳
動裝置902，分析器900能夠與周期頻率或頻率的片斷同步地轉動。分 析器900的轉動位置指示了通過兩個偏振方向中的哪個進行傳輸，例如 由分析器900上的箭頭所表示的TE或TM。在操作中，在從周期的第一 部分到周期的第二部分的轉變期間，傳動裝置902使分析器900繞著軸 910旋轉90度(沿箭頭908的任意方向)。因此，束504的偏振方向是0 基于分析器900的轉動位置。
圖10分別示出了在周期的第一 (附圖的頂部)和第二 (附圖的底 部)部分期間光學系統0S10中的偏振分束器1000的空間定位。分束器 1000包括具有第一和第二邊1022和1024的部分1020。第一邊1022具 有第一涂層，或者是由第一材料1026制成的。第二邊1022具有第二涂 層，或者是由第二材料1028制成的。每個涂層或材料1026和1028允許 具有第一和第二偏振方向之一的那部分束502的傳輸，而允許具有第一 和第二偏振方向的另一個的那部分束502的一部分被反射。
在圖10的頂部所示的第一空間定位中，束502的第一偏振方向部 分傳輸經過分束器1000的部分1020以形成束504。此外，在此第一空 間定位中，將束502的第二偏振方向部分從分束器1000的部分1020反 射到束流收集器1012中。
在從周期的第一部分周期的第二部分的轉變期間，傳動裝置(未示 出)使分束器1000繞著軸1010 (表示與頁面正交的軸)轉動90度。在 圖10的底部所示的第二空間定位中，束502的第二偏振方向部分傳輸通 過分束器1000的部分1020，以便形成束504。此外，在第二空間定位中， 將束502的第一偏振方向部分從分束器1000的部分1020反射到束流收 集器1014。
可以理解，僅存在根據本發明起作用的示例性光學系統。光學系統 的結構和/或功能等同的其他配置，允許對由照射束中的不同偏振分量所 引起的CD不均勻性進行補償，所構圖的照射束也在本發明的范圍內。
額外地，或備選地，可以在周期的每個部分之前、期間、和/或之 后，對輻射源SO、構圖裝置PD、和/或照射器IL進行調整，以便使得其 光學特性更準確地與輻射束的偏振方向相關，在周期的部分期間利用該 輻射束。這種調整可以是被動或主動的。在被動調整中，可以基于偏振
方向對預存儲的設置進行調整。在主動調整中，可以檢測輻射束和/或構 圖束，以補償偏振方向。額外地，或備選地，在主動調整中，還可以在 調整中考慮光學特性中的錯誤。額外地，或備選地，可以將該調整用于 改進所產生的圖案的質量，例如改進臨界尺寸的不均勻性。可以使用離
線設備來進行檢測，例如使用SEM測量，或聯線設備，例如使用成像傳
感器。 示例性操作
圖11是描述了根據本發明的一個實施例的方法iioo的流程圖。可
以通過使用上述形成束504的任一系統來執行方法1100。
在步驟1102，在曝光周期期間產生輻射束。在步驟1104，在曝光 周期的第一部分期間，將具有第一偏振方向的束的第一部分導引動態構 圖裝置上。在步驟1106，將已構圖的束投影到襯底的目標部分上。在步 驟1108，在曝光周期的第二部分期間，將具有第二偏振方向的束的第二 部分導引到動態構圖裝置上。在步驟1110，將己構圖的束投影到襯底的 目標部分上。
應理解的是，雖然在正文中形成了用于特定設備(例如，集成電路 或平面顯示器)的制造的光刻系統的特定標記，這里所描述的光刻系統 具有其他應用。應用包括，但不局限于，針對磁疇系統、平板顯示器、 液晶顯示器(LCD)、薄膜磁頭、微機電裝置(MEMS)、發光二極管(LED) 等的集成電路、集成光學系統、導槽和檢測圖案的制造。此外，例如在 平板顯示器中，可以將本設備用于協助各層的制造，例如薄膜晶體管層 和/或濾色器層。
雖然在光刻系統的上下文中，形成了用于本發明的實施例的特定標 記，將被理解的是，本發明可用于諸如壓印光刻的其他應用，其中上下 文允許但不局限于光學光刻。在印壓光刻中，構圖裝置的形貌定義了在 襯底上形成的圖案。可以將構圖裝置的形貌壓到抗蝕劑層中，然后將該 抗蝕劑層提供給襯底，在襯底上通過應用電磁輻射、熱、電壓或其組合 來固化該抗蝕劑。在抗蝕劑固化之后，將構圖裝置移出抗蝕劑，二在其中 留下圖案。
結論
應理解的是，雖然已經在上文中對本發明的實施例進行了描述，但 只是將其作為示例提出，而并非限制。對于相關領域的技術人員顯而易 見的是，可以在不偏離本發明的精神和范圍的前提下，在其中進行各種 形式以及細節上的改變。因此，本發明的寬度和范圍不應由上述示例性 實施例中的任一所限制，而只應根據下列權利要求及其等同物來限定。
可以理解的是，旨在將具體描述部分而非總結和摘要部分用于解釋 權利要求。總結和摘要部分可以闡述本發明的一個或多個，但并非由發 明者所預期的所有示例性實施例，以及因此并不傾向于以任何方式限制 本發明以及所附權利要求。
權利要求
1.一種光刻系統，包括照射系統，產生輻射的照射束，所述照射系統包括輻射源，用于產生輻射束；以及光學系統，被配置用于在周期的第一部分期間傳輸照射束的具有第一偏振方向的第一部分，以及在周期的第二部分期間傳輸照射束的具有第二偏振方向的第二部分；構圖裝置，包括具有分別與第一和第二偏振方向相對應的第一和第二光學臨近修正的第一和第二圖案，所述第一和第二圖案對輻射的照射束的第一和第二部分中的相應部分進行構圖；以及投影系統，將第一和第二已構圖的束投影到襯底的目標部分上。
2. 如權利要求l所述的光刻系統，其中，所述光學系統包括 偏振器；以及傳動裝置，用于在周期的第一部分和第二部分之間將偏振器轉動90度。
3. 如權利要求l所述的光刻系統，其中，所述光學系統包括-偏振分束器；以及傳動裝置，用于在周期的第一部分和第二部分之間將偏振分束器轉 動90度。
4. 如權利要求1所述的光刻系統，其中，所述構圖裝置被配置用 于根據對照射束的第一部分還是第二部分進行構圖，來改變構圖裝置上 的第一和第二圖案中的相應圖案。
5. 如權利要求1所述的光刻系統，其中，所述光刻系統被配置用于 將周期的第一部分確定為沿第一掃描方向的第一曝光經過，以及將周期 的第二部分確定為沿第二、相反的掃描方向的第二曝光經過。
6. 如權利要求1所述的光刻系統，其中，在周期的第一和第二部分 期間，對輻射源、構圖裝置、或照射系統進行調整以便與偏振方向相對 應。
7. 如權利要求1所述的光刻系統，其中，所述構圖裝置包括單獨 可控元件的陣列，使得將所述陣列配置用于在所述陣列上形成第一或第 二圖案。
8. 如權利要求l所述的光刻系統，還包括檢測器，被配置用于檢測輻射束的特性，并用于產生控制信號，所 述控制信號基于所檢測到的特性控制使用構圖裝置的第一圖案還是第二 圖案。
9. 如權利要求1所述的光刻系統，還包括存儲裝置，被配置用于將與光學系統的配置相關的信息存儲到構圖 裝置的配置中；以及其中，所述光學系統的配置被配置用于改變，并將所述信息用于基 于所述光學系統的配置的當前配置來控制使用第一圖案還是第二圖案來 對輻射束進行構圖。
10. —種方法，包括以下步驟a) 在曝光周期期間產生輻射束；b) 將所述束的具有第一偏振方向的第一部分導引到包括第一圖案 的構圖裝置上，所述第一圖案包括在曝光周期的第一部分期間的第一光 學臨近修正；c) 將已構圖的束投影到襯底的目標部分上；d) 將所述束的具有第二偏振方向的第二部分導引到包括第二圖案 的構圖裝置上，所述第二圖案包括在曝光周期的第二部分期間的第二光 學臨近修正；以及e) 將己構圖的束投影到襯底的目標部分上。
11. 使用權利要求10所述的方法在晶片上形成集成電路。
12. 使用權利要求10所述的方法在平板玻璃襯底上形成平板裝置。
13. 如權利要求10所述的方法，還包括調整構圖裝置的圖案，以 便與對所述束的第一部分還是第二部分進行構圖相關聯。
14. 如權利要求10所述的方法，還包括檢測輻射束的特性；以及基于所檢測到的特性來控制使用構圖裝置的第一圖案還是第二圖 案。
15.如權利要求10所述的方法，還包括改變由單獨可控元件的陣 列所形成的圖案，所述陣列形成所述構圖裝置，使得將所述陣列配置用 于基于輻射束的預定特征在所述陣列上形成第一或第二圖案之一。
全文摘要
一種系統和方法，用于補償由照射束中的不同偏振方向所引起的臨界尺寸的不均勻性。該系統包括照射系統、構圖裝置、以及投影系統。照射系統產生輻射的照射束，并包括輻射源和光學系統。輻射源產生輻射束。光學系統在周期的第一部分期間傳輸照射束的具有第一偏振方向的第一部分，并在周期的第二部分期間傳輸照射束的具有第二偏振方向的第二部分。構圖裝置包括具有分別與第一和第二偏振方向相對應的第一和第二光學臨近修正的相應第一和第二圖案。第一和第二圖案對照射束的第一和第二部分的相應部分進行構圖。投影系統將第一和第二已構圖的束投影到襯底的目標部分上。
文檔編號G03F1/14GK101114130SQ20071013679
公開日2008年1月30日 申請日期2007年7月27日 優先權日2006年7月27日
發明者赫爾曼納斯·赫拉爾杜斯·范霍爾森 申請人:Asml荷蘭有限公司