用于高數值孔徑光刻系統的偏振監視調制盤設計的制作方法

專利名稱：用于高數值孔徑光刻系統的偏振監視調制盤設計的制作方法
技術領域：
本發明涉及諸如晶片的半導體基板的制造，更具體而言，涉及用于監視在使用用于高數值孔徑光刻掃描裝置的特別設計的偏振監視調制盤(reticle)進行投影印刷時入射在光掩模上的偏振的狀態的方法。
背景技術：
公知在典型的光刻工藝中，在晶片上的半導體層之上沉積光敏材料或光致抗蝕劑的薄層。每個晶片典型地被用于制造許多芯片。在光刻工藝期間，通過透鏡系統和光刻掩模或調制盤將諸如紫外光的光照照射到半導體晶片上的芯片區域。調制盤具有特定需要的器件或電路圖形，并且通過該光照在芯片區域的一部分之上曝光圖形以在芯片上產生曝光區域和未曝光區域。然后去除這些曝光或未曝光區域，蝕刻下面的層以在半導體層中產生所需的圖形。然后進一步處理蝕刻后的半導體層，以在該層中產生所需的電路或器件部分。 在晶片的連續層上重復該光刻工藝多次，以在晶片上的芯片上限定許多電路要素。在光刻工藝的最后，晶片被切割成完整的半導體芯片。典型地，調制盤由透明板制成，并且具有器件曝光區域和不透明區域。該板通常由玻璃、石英等等制成，并且不透明鉻區域典型地包括鉻層。器件曝光區域通常具有方形或矩形形狀，且位于調制盤的中心。器件曝光區域包括限定器件圖形的透明部分和不透明部分。 器件曝光區域中的透明部分允許來自光源的光照行進通過它們并到達晶片。另一方面，器件曝光區域中的不透明區域阻擋光，光不能達到晶片。微電子電路制造商不斷地試圖制造具有更小尺寸的特征。這樣的特征的光刻制造典型地使用如圖1所示的步進掃描成像工具120以將圖形投影到基板或晶片上的光敏抗蝕劑層上。成像工具的投影光學系統包括投射輻射124的燈、激光器或其他光源122，該輻射用于通過聚光透鏡系統1 照射光掩模或調制盤128。光掩模或調制盤1 包含將被投影和再現在晶片基板上的圖形，并且通常被取向為基本上垂直于投影光學系統的光軸124。通過投影光學部件134收集穿過光掩模1 的部分光輻射146，并且通過輻射146穿過掩模產生的圖形的空間像136被導引到晶片142上，從而在晶片上產生圖形或圖像140。在步進掃描系統中，將光掩模1 和晶片142分別安裝在相對于固定光學系統可移動的掩模臺133和基板臺138上。光學系統包括孔或狹縫132，通過該孔或狹縫，允許光傳到調制盤。通過沿一維掃描方向130并跨過轉移區域的整個一維寬度進行掃描，完全曝光調制盤的需要轉移區域內的整個掩模圖形，從而在晶片抗蝕劑上產生完整的圖形140，例如完整的芯片圖形。隨后重復掃描過程，以在晶片142上產生所需數目的圖形。為了在微電子電路的制造中產生具有更小尺寸的特征，根據瑞利方程的標準通則，在可用于產生最小線寬(Wmin)的光刻處理中涉及三個因素，唯象處理分辨率GO、光波長(λ)和數值孔徑值(NA)Wmin = Ic1 λ /NA有時使用稍微不同的Ic1值，其λ和NA與線路和間隔的周期系統的半間距(pitch)相關。為了能夠在集成電路中使用更精細的特征，在光刻技術中已經取得了允許更小的 1^值的很多進步。在集成電路制造的早期，僅僅大于1的1^值是實用的，但現在正采用接近0. 3的ki值，并且正在試圖進一步減小。這里的困難在于，在這么低的ki值下圖像對比度下降，使得難以在整個芯片內分布的集成電路特征中實現尺寸均勻性，而可接受的電路性能通常要求這種尺寸均勻性。在光刻中新工具和方法的發展導致在諸如晶片的器件上構圖的成像特征的分辨率的改善，引起小于50nm的分辨率。這可使用相對高數值孔徑(NA)透鏡、低至157nm的波長、以及諸如相移掩模、非常規照射和先進光致抗蝕劑處理的大量技術而實現。關于NA (數值孔徑)因素，最近的發展使曝光工具制造商能夠制造出具有超過0. 70,0. 75,0. 80或更高的NA值的工具，現在可以得到具有0. 93的NA值的工具。目前利用其中在最有一個透鏡部件與光致抗蝕劑之間設置超純水的浸漬成像法還實現了高于1. 0的NA值。具有更高折射率的液體的將來使用可實現高于1. 35的NA值；大概最高為約1. 8。由于現代曝光工具具有這樣高的NA值，必須使用在抗蝕劑內具有大傳播角的波，S卩，相對于抗蝕劑層的表面的法線方向的大傳播角的波。在產生這樣的入射角的高數值孔徑下，已經觀察到，對于光波的橫磁(TM)偏振， 存在圖像對比度的重大損失。即使當源輻射被設計為橫電(TE)偏振以改善特定特征取向的對比度時，少量的TM也可能存在。此外，TE與TM光的比率有可能在成像場內變化。依賴于NA、特征類型和尺寸、照射配置以及其他成像特性，該變化會在成像場內引起所需圖像的扭曲。利用高NA投影系統，希望提供偏振的或至少部分偏振的照射輻射。這使得通過使用具有偏振態的輻射能夠提高晶片級的圖像形成，該偏振態最適于特定特征的成像，或者是在各種特征類型和尺寸之中的最佳情況折中。對于每個照射光瞳填充(pupil-fill)位置，照射系統的所需的偏振特性典型地被表示為一組斯托克斯參數。斯托克斯參數是一種完整地描述光線的時間平均偏振特性的數學手段。該所需的依賴于偏振的光瞳填充功能描述了照射掩模的光錐內的每條光線的預期偏振特性。預定的目標偏振光瞳填充可被存儲為存儲器裝置中的數據，并與在掃描過程中存在的實際偏振輻射相比較。在美國專利7，224，458中，本文的發明人之一研發了一種監視在投影印刷中入射在光掩模上的偏振的狀態的方法。該方法包括一系列的相移掩模圖形以利用高NA效應來僅僅依賴于一個入射偏振分量產生信號。示出了由在光掩模的背面具有針孔陣列的多個偏振計構成的試驗調制盤設計。該技術能夠為特定的成像工具監視任何任意照射系統。對于所關注的每個場位置的每個光瞳坐標，調制盤包括一組最高為六個的校準PSM分析器。這些分析器(也成為監視器)能夠計算斯托克斯參數并完全表征在高NA投影印刷系統中入射偏振的狀態。在偏振測量中，使用一組分析器來測量通量(F)、入射光中的一個偏振分量。 為了說明分析器不是由完全偏振元件構成的事實，首先為每組最多六個的分析器校準分析器，產生偏振單元度量(metric)的測量矩陣(W)。通過解一組線性方程，該校準數據已被用于確定描述來自任何任意照射的偏振狀態的所測量的斯托克斯參數。在示出特定場位置的調制盤的前側和后側的專利的圖1中示出了所提出的調制盤設計。在每個針孔位置附近的簇中使用多組偏振計，其中每個偏振計組依賴于其針孔的相對位置或同樣的所需的ο測量而具有最多六個分析器以及四相線性級數 (progression)的唯一的周期和取向。圖2示出了與如美國專利7，224，458中的現有技術的現有監視器類似的監視器。 該監視器為TE和TM偏振及其平分線、135° )提供信號，并使用四相光柵69，該光柵總是取向為平行于簇內的給定位置處的軸。然而，仍存在對監視高數值孔徑光刻掃描裝置中的偏振的需求，主題發明是對試驗調制盤和在美國專利7，224，458中公開的技術的改進，通過參考將其公開內容并入本文中。

發明內容
考慮到現有技術的問題和缺陷，因此本發明的目的是提供一種用于光刻掃描裝置的偏振監視調制盤。本發明的另一目的是提供一種利用本發明的偏振監視調制盤制造半導體晶片的穩定和最優的方法。在本發明的另一目的中，提供一種用于光刻掃描的偏振監視調制盤系統，其包括依次用于光刻掃描裝置的兩個偏振監視調制盤。在本發明的又一目的中，提供一種使用本發明的偏振監視調制盤系統制造半導體晶片的穩定和最優的方法。本發明的其他目的和優點將由說明書而部分明顯和部分顯而易見。在本發明中實現了將對于本領域技術人員而言顯而易見的上述和其他目的，本發明在第一方面中旨在一種用于光刻掃描裝置的偏振監視調制盤，包括透明平面基板，其具有正面和背面，在所述正面和背面上都具有不透明層；在所述基板上的針孔-簇組合的X-Y行和列陣列；每個簇包括位于所述基板的所述正面上的所述不透明層中的多個偏振計組的X-Y 陣列，其中每個簇鄰近在所述基板的所述背面上的所述不透明層中的對應的針孔；每組偏振計包括在每組內的多個偏振圖監視器的X-Y陣列，每個偏振計組內的每個監視器與所述偏振計組的中心相距限定的距離，并且每組偏振計具有記號，所述記號標識簇行、簇列、所述偏振計組的中心相對于簇中心的X位置以及所述偏振計組的中心相對于簇中心的Y位置，當來自光源的照射穿過所述調制盤時，所述監視器依賴于照射的偏振而在圖像平面處產生可測量的輸出信號。在本發明的另一方面中，上述偏振監視調制盤被用于利用光刻掃描裝置對晶片成像的方法中。所述方法包括提供具有光源和至少0. 85的數值孔徑的光刻掃描系統；提供調制盤，所述調制盤包括透明平面基板和在所述基板上的針孔-簇組合的 X-Y行和列陣列，所述透明平面基板具有正面和背面，在所述正面和所述背面上都具有不透明層，每個簇包括位于所述基板的所述正面上的所述不透明層中的多個偏振計組的X-Y陣列，其中每個簇鄰近在所述基板的所述背面上的所述不透明層中的對應的針孔，每組偏振計包括在每組內的多個偏振圖監視器的X-Y陣列，每個偏振計組內的每個監視器與所述偏振計組的中心相距限定的距離，并且每組偏振計具有記號，所述記號標識簇行、簇列、所述偏振計組的中心相對于簇中心的X位置以及所述偏振計組的中心相對于簇中心的Y位置；使來自所述光源的照射穿過所述調制盤并曝光光致抗蝕劑層，從而所述監視器依賴于照射的偏振產生可測量的輸出信號；以及測量所述光致抗蝕劑層中的所產生的圖像，以確定穿過所述調制盤的所述照射的偏振度。在本發明的另一方面中，一種用于光刻掃描裝置的偏振監視調制盤系統包括第一調制盤，其包括第一透明平面基板，其具有正面和背面，在所述正面和背面上都具有不透明層；在所述第一基板上的針孔-簇組合的X-Y行和列陣列；所述第一基板上的每個簇包括位于所述第一基板的所述正面上的所述不透明層中的多個偏振計組的X-Y陣列，其中每個簇鄰近在所述第一基板的所述背面上的所述不透明層中的對應的針孔；所述第一基板上的每組偏振計包括在每組內的多個偏振圖監視器的X-Y陣列，每個偏振計組內的每個監視器與所述偏振計組的中心相距限定的距離，當來自光源的照射穿過所述調制盤時，所述第一基板上的所述監視器依賴于照射的偏振而在圖像平面處產生可測量的輸出信號；以及第二調制盤，其包括第二透明平面基板，其具有正面和背面，在所述正面上具有不透明層；在所述第二基板上的簇的X-Y行和列陣列，其對應于在所述第一基板上的針孔-簇組合；所述第二基板上的每個簇包括位于所述第二基板的所述正面上的位置記號的X-Y 陣列，其中每個簇鄰近所述第一基板上的對應偏振計組并包括記號，所述記號標識簇行、簇列、所述偏振計組的中心相對于簇中心的X位置以及所述偏振計組的中心相對于簇中心的 Y位置。在本發明的又一方面中，提供了一種使用上述二調制盤系統利用光刻掃描裝置對晶片成像的方法，其中依次掃描兩個調制盤以監視在掃描成像過程中使用的光的偏振。所述方法包括提供具有光源和至少0. 85的數值孔徑的光刻掃描系統；提供第一調制盤，所述第一調制盤包括第一透明平面基板和在所述第一基板上的針孔-簇組合的X-Y行和列陣列，所述第一透明平面基板具有正面和背面，在所述兩個面上具有不透明層，所述第一基板上的每個簇包括位于所述第一基板的所述正面上的多個偏振計組的X-Y陣列，其中每個簇鄰近在所述第一基板的所述背面上的所述不透明層中的對應的針孔，所述第一基板上的每組偏振計包括在每組內的多個偏振圖監視器的X-Y陣列，每個偏振計組內的每個監視器與所述偏振計組的中心相距限定的距離，使來自光源的照射穿過所述第一調制盤并曝光光致抗蝕劑層，從而所述監視器依賴于照射的偏振而產生可測量的輸出信號；以每個位置處不同的照射劑量在不同的位置處重復對所述光致抗蝕劑層的曝光；提供第二調制盤，所述第二調制盤包括第二透明平面基板和在所述第二基板上的對應于所述第一基板上的所述針孔-簇組合的簇的X-Y行和列陣列，所述第一透明平面基板具有正面和背面，在所述正面具有不透明層，所述第二基板上的每個簇包括位于所述第二基板的所述正面上的位置記號的X-Y陣列，其中每個簇鄰近所述第一基板上的對應偏振計組并包括記號，所述記號標識簇行、簇列、所述偏振計組的中心相對于簇中心的X位置以及所述偏振計組的中心相對于簇中心的Y位置；使來自所述光源的照射穿過所述第二調制盤并在與所述第一調制盤相同的位置處以每個位置處相同的照射劑量曝光所述光致抗蝕劑層；在所述光致抗蝕劑上測量穿過所述調制盤的照射的偏振度。在本發明的另一方面中，提供了一種在用于光刻掃描裝置的掩模中設計相移區域的方法，包括提供對掩模的相移區域的設計，所述掩模具有與將穿過調制盤投影到光致抗蝕劑層上的光的相移區域的相對寬度對應的相對寬度的鄰近的0°、90°、180°或270°相移區域，所述相移區域被所述掩模中的垂直邊界分隔；確定使所述掩模中的所述垂直邊界在90°相差的區域之間移動所需的平均偏置 (bias)距離X，以在所述光致抗蝕劑層上產生所需寬度的相移光；通過使每個邊界在相移區域之間朝向較低相區域移動一距離D而使所述設計偏置D = X. (PD/90)其中PD為在所述邊界的任一側的相移區域之間的相差；以及產生具有所述相移區域的所述偏置設計的掩模。


具體地在所附權利要求中闡述相信是新穎的本發明的特征以及本發明的要素特性。附圖僅僅用于示例的目的，且未按比例繪制。然而，可以通過參考以下結合附圖給出的詳細說明而最好地理解作為組織和操作方法的本發明本身，其中圖1示出了在現有技術中使用的典型步進掃描成像工具的簡化圖；圖2示出了現有技術的偏振計組；圖3示出了包括分析器和檢測器的偏振計；圖4示出了用于軸上監視器的樣品抗蝕劑測量；圖5示出了用于離軸監視器的樣品抗蝕劑測量；圖6示出了試驗調制盤的一部分，其示出了具有在調制盤的背面上的針孔和包括多個偏振計的X-Y陣列的簇的一個針孔-簇組合的截面視圖，其中每個組包括多個偏振圖分析器的X-Y陣列；圖7示出了在X-Y行和列陣列中具有多個針孔-簇組合的偏振監視調制盤的自頂向下視圖；圖8示出了包括多個偏振計組的陣列的單個簇；圖9A示出了包括多個偏振圖分析器的X-Y陣列的一個偏振計，其包括標識調制盤中的偏振計組的位置的記號；圖9B示出了本發明的偏振計組，并與如圖2所示的現有技術的偏振計組相比較；
圖IOA和IOB示出了用于二調制盤偏振監視調制盤系統的偏振計組，其中圖IOA 中的偏振計組示出了具有多個SEM對準標記和可選的低劑量對準標記的多個偏振圖分析器的X-Y陣列，圖IOB示出了對應的第二調制盤，該第二調制盤包含標識偏振計組在調制盤中的位置的其他記號；圖IlA示出了為離軸照射設計的偏振計組，該離軸照射具有被并入圖形中以將衍射圖形再次導向光瞳中的4相線性相級數；圖IlB示出了以角度φ傾斜的圖6的偏振計組；圖12示出了偏置掩模特征以說明光與透明基板的蝕刻后的區域的垂直側壁的電磁相互作用；圖13Α示出了低劑量SEM對準標記，其由0和180度相區域構成；以及圖1 示出了如何利用4相線性相光柵的疊加來將圖13A的低劑量SEM對準標記調整用于特定的照射角度。
具體實施例方式在描述本發明的優選實施例時，在本文中將參考附圖中的圖3-13B，其中相似的標號表示本發明的相似特征。偏振測量，即對光的偏振特性的測量，在許多光學領域中以各種形式存在。典型的偏振計由強度檢測器和分析器構成，分析器通常是波片旋光器和起偏器的組合，如圖3所示。通過以一系列不同的取向定位旋光器和起偏器并記錄允許通過到達檢測器的強度，可以推斷入射光束的偏振特性。考慮到光學部件的不完美性，通過用一組公知的偏振狀態照射該系統來典型地需要對該系統的校準。測得的斯托克斯矢量(Sm)描述了偏振并可由在每個分析器配置處的強度測量結果(以矢量F描述)和校準矩陣(W)確定為Sm = W-1F 式 1如圖3所示，本發明通過使用一組無鉻相移掩模圖形作為分析器并使用光致抗蝕劑作為強度檢測器而適于該工序。調制盤圖內的顏色代表蝕刻到石英基板中的不同深度以實現特定的相移。圖4示例出對于軸上照射而言這些圖形之一如何在抗蝕劑中產生偏振依賴性信號。圖形將光散射到高角度空間頻率，產生僅僅依賴于偏振的局域狀態的中心圖像強度。 對于垂直偏振光，圖4的兩個正交圖形需要用于抗蝕劑的不同劑量值以在圖像的中心處透光。當轉換成透光區(clear field)強度的百分比時，該透光劑量被視為測量信號。如在圖4內的圖中，軸上測量靈敏度為每百分比偏振變化的透光區的約0.85%。為了監視傾斜成像線的偏振，將四相線性光柵并入環內。在圖5中示出了所產生的抗蝕劑圖像和所關注的典型離軸線(ο =0.8)的測量靈敏度。雖然這些圖形更難以制造且遭受更強的電磁效應，但當與軸上監視器相比，該信號僅僅劣化了約35到50%。這些結果是利用這樣的圖形的結果，所述圖形被設計用于0. 93的數值孔徑并利用該0. 93的數值孔徑曝光。通過更高數值孔徑工具提供的更大角度空間頻率將產生更強的測量信號，但掩模制造變得更難。預期下一代調制盤(其數據尚不可得)上的圖形將獲得該強度的約1.5倍。首先參考圖6，監視調制盤10的一部分被示出為具有背面12和正面14。所示出的部分具有一個針孔16和對應的簇20，其中該簇具有多個偏振計組18。偏振計組包括監視器，這些監視器被設計為直接測量X和Y分量，并且X-Y對準參考掩模。依賴于被設計為監視的對應的簇的數值孔徑，針孔的尺寸變化。在圖7中，調制盤被示出為在X-Y陣列中具有行A-Y以及列-1到-12和1到12。 調制盤10在X-Y陣列中包含多個針孔16和對應的簇20。在坐標(ν，-7)和(Y，8)處示出了示例性的簇20，并在坐標(V，-3)(這也將是對應的簇的位置)處示出了針孔16。下面將關于偏振計組進一步描述對這些特定的簇和針孔的標識。如上所述，通過列-12到-1和+1到+12以及行A-Y來規定陣列中的每個簇。此外，通過其NA、在每個監視器中的環數(隊)、電磁偏置(EMFB)、F值、針孔半徑(以μ m為單位)、簇半徑(以μ m為單位)、以及偏振計類型(TE/TM或X/Y)來規定陣列中的每個簇。現在參考圖8，簇20被示出為包含若干個偏振計組18。下面將進一步描述偏振計組。圖9A和9B示出了用于本發明的單個調制盤實施例的偏振計組。偏振計組18包括Y監視器22、1監視器對、45°監視器沈和135°監視器觀。或者，偏振計可分別由TE 監視器、TM監視器、45°監視器和135°監視器構成，如上所述。監視器被設置在每個偏振計組內的X-Y陣列中。用于每個偏振計組陣列的簇的X位置由標號30示出，用于每個偏振計組的陣列簇中的Y位置由標號32示出。簇行A被示出為標號34，且簇列被示出為標號 36。為了輔助在典型地為掃描電子顯微鏡(SEM)的計量工具中對準被印刷的晶片，提供SEM 對準標記38和三PSF低劑量對準標記40。使用透光區基準42來測量由照明裝置向該特定偏振計提供的總強度。該透光區測量用于使偏振測量歸一化并用于計算斯托克斯參數。圖IOA和IOB示出了本發明的二調制盤系統實施例，其中第一調制盤被標識為標號44，第二調制盤被標識為標號46。在第一調制盤44(圖10A)中，偏振計組具有X-Y陣列中的Y監視器22、乂監視器對、45°監視器沈和135°監視器觀。或者，偏振計組可分別由TE監視器、TM監視器、45°監視器和135°監視器的X-Y陣列構成，如上所述。SEM對準標記38、三PSF低劑量對準標記40和透光區基準42同樣在第一調制盤44上。第二調制盤46 (圖10B)包含用于偏振計組的位置記號簇行標志34、簇列標志 36、每個參數組陣列中的簇中的X位置標志30、每個參數組陣列的簇中的Y位置標志32。在該調制盤上還示出了其他SEM對準標記38。利用本發明的二調制盤系統的測量包括曝光在晶片上的大劑量矩陣中的圖IOA 所示的第一調制盤和曝光在相同位置中的圖IOB所示的第二調制盤，但利用單個最優劑量來印刷對準標記。使用SEM來為所關注的每個偏振計監視器確定導致圖形的中心使光致抗蝕劑透光的劑量。這被轉換成在偏振計內的透光區基準中測量的局域透光區強度的百分比。該強度值被視為測量信號，其可接著被轉換成斯托克斯參數。在美國專利7，224，458 中描述了將該測量信號轉換成斯托克斯參數的數學方法。對試驗調制盤的校準很重要，其可以以各種方式實現。一旦校準，為每個偏振計限定一個偏振計測量矩陣(W)。當與該校準矩陣場結合時，將來的測量獲得測量的斯托克斯參數。雙調制盤系統特別有用，這是因為， 在單調制盤系統中，由于檢測所有的偏振類型的信號所需的大計量值范圍，通常存在不足以印刷標簽和SEM對準標記的劑量。通過多個標志來規定簇中的每個偏振計。X位置標志xp 30表明偏振計組的中心相對于簇中心的以μ m為單位的位置。Y位置標志yp 32表明偏振計組的中心相對于簇中心的同樣以μ m為單位的Y位置。簇內的偏振計組的半徑rp也以μ m為單位。在圖IlA和IlB中更詳細地描述偏振計組的監視器。參考圖11A，額定監視器內的內環的半徑被標記為rin，該監視器的半徑被標記為rmax。每個外半環的以μ m為單位的寬度被標記為《$。P是四相線性相級數的以μ m為單位的周期。LPG_是在度數270-180-90-0 中的四相級數的取向(其中相蝕刻級數總是指向簇的中心)，如圖IlB所示。偏振計中的每個監視器由以下參數規定NAffl(被設計用于數值孔徑，圖形尺度的徑向部分的掩模尺寸為1/NA)凡(分析器中的環數。較多的環在圖像的中心中產生較多的溢出區，由此產生對偏振的較大靈敏度。然而，較多的環還意味著對背面針孔的布置的較大靈敏度。)C^(用于特定偏振計的偏振測量的照射光瞳填充中的目標半徑)φ (四相光柵的角度，其對應于偏振計相對于簇中心的位置，同樣地，對應于被測量的坐標的光瞳填充中的角度)EMFB (電磁偏置，如下所述)圖形類型(在一個實施例中為ΤΕ、ΤΜ、45°或135° ；在另一個實施例中為X、Y、 45° 、135° )如在圖IlA中規定的，監視器尺寸為如下
ρ Μλ 4 χ 193 腦F = = —^^ (由于NA而按比例縮放)rin = . 85Frmax = (Nr+0. 35) FWif= 0. 5F

權利要求
1.一種用于光刻掃描裝置的偏振監視調制盤(10)，包括透明平面基板，其具有正面(14)和背面(12)，在所述背面(1 和正面(14)上都具有不透明層；以及在所述基板上的針孔(16)-簇00)組合的X-Y行和列陣列；其中每個簇00)包括位于所述基板的所述正面(14)上的所述不透明層中的多個偏振計組(18)的X-Y陣列，其中每個簇OO)鄰近在所述基板的所述背面(1 上的所述不透明層中的對應的針孔(16)；每組偏振計(1 包括在每組內的多個偏振圖監視器的X-Y陣列，每個偏振計組內的每個監視器與所述偏振計組的中心相距限定的距離，并且每組偏振計具有記號，所述記號標識簇行、簇列、所述偏振計組的中心相對于簇中心的X位置以及所述偏振計組的中心相對于簇中心的Y位置；并且當來自光源的照射穿過所述調制盤(10)時，所述監視器依賴于照射的偏振而在圖像平面處產生可測量的輸出信號。
2.根據權利要求1的調制盤(10)，其中所述偏振計組(18)中的一個或多個包括X或 Y偏振監視器( 或22)，當來自光源的照射穿過所述調制盤(10)時，所述X或Y偏振監視器(M或2 依賴于照射的X或Y偏振而在圖像平面處產生可測量的輸出信號。
3.根據權利要求1的調制盤(10)，其中所述調制盤(10)在所述偏振計組(18)中的一個或多個中包括一個或多個SEM對準標記(38)。
4.根據權利要求1的調制盤(10)，其中所述調制盤(10)在所述偏振計組(18)中的一個或多個中包括低劑量對準標記(40)，所述低劑量對準標記00)包括在所述照射的低曝光劑量下可被SEM識別的圖形。
5.根據權利要求1的調制盤(10)，其中所述調制盤(10)在所述偏振計組(18)中的一個或多個中包括低劑量對準標記(40)，所述低劑量對準標記00)包括用于所述照射的軸上和離軸光線的在所述照射的低曝光劑量下可被SEM識別的圖形。
6.根據權利要求1的調制盤(10)，其中所述調制盤(10)在所述偏振計組(18)中的一個或多個中包括透光區0 以測量穿過其的所述照射的總強度。
7.根據權利要求1的調制盤(10)，其中所述偏振計組(18)中的所述監視器具有不同的半徑以向穿過其的所述照射的偏振提供不同程度的靈敏度。
8.根據權利要求1的調制盤(10)，其中所述背面層(1 上的所述針孔(16)的尺寸依賴于對應的簇O0)被設計監視的數值孔徑而變化。
9.一種在光刻掃描期間監視偏振的方法，包括提供具有光源和至少0. 85的數值孔徑的光刻掃描系統；提供調制盤(10)，所述調制盤(10)包括透明平面基板和在所述基板上的針孔(16)-簇 (20)組合的X-Y行和列陣列，所述透明平面基板具有正面(14)和背面(12)，在所述正面 (14)和所述背面(1 上都具有不透明層，每個簇O0)包括位于所述基板的所述正面(14) 上的所述不透明層中的多個偏振計組(18)的X-Y陣列，其中每個簇O0)鄰近在所述基板的所述背面(1 上的所述不透明層中的對應的針孔(16)，每組偏振計(18)包括在每組內的多個偏振圖監視器的X-Y陣列，每個偏振計組(1 內的每個監視器與所述偏振計組(18) 的中心相距限定的距離，并且每組偏振計(18)具有記號，所述記號標識簇行、簇列、所述偏振計組的中心相對于簇中心的X位置以及所述偏振計組的中心相對于簇中心的Y位置；使來自所述光源的照射穿過所述調制盤(10)并曝光光致抗蝕劑層，從而所述監視器依賴于照射的偏振產生可測量的輸出信號；以及測量所述光致抗蝕劑層中的所產生的圖像，以確定穿過所述調制盤的所述照射的偏振度。
10.根據權利要求9的方法，其中所述偏振計組(18)包括X或Y偏振監視器(M或22) 并在所述光致抗蝕劑層處測量穿過所述調制盤的所述照射的X或Y偏振度。
11.根據權利要求9的方法，其中所述偏振計組(18)中的一個或多個包括X或Y偏振監視器( 或22)，當來自光源的照射穿過所述調制盤(10)時，所述X或Y偏振監視器(M 或2 依賴于照射的X或Y偏振而在圖像平面處產生可測量的輸出信號。
12.根據權利要求9的方法，其中所述調制盤(10)在所述偏振計組(18)中的一個或多個中包括一個或多個SEM對準標記(38)。
13.根據權利要求9的方法，其中所述調制盤(10)在所述偏振計組(18)中的一個或多個中包括低劑量對準標記(40)，所述低劑量對準標記00)包括在所述照射的低曝光劑量下可被SEM識別的圖形。
14.根據權利要求9的方法，其中所述調制盤(10)在所述偏振計組(18)中的一個或多個中包括低劑量對準標記(40)，所述低劑量對準標記00)包括用于所述照射的軸上和離軸光線的在所述照射的低曝光劑量下可被SEM識別的圖形。
15.根據權利要求9的方法，其中所述調制盤(10)在所述偏振計組(18)中的一個或多個中包括透光區0 以測量穿過其的所述照射的總強度。
16.根據權利要求9的方法，其中所述偏振計組(18)中的所述監視器具有不同的半徑以向穿過其的所述照射的偏振提供不同程度的靈敏度。
17.根據權利要求9的方法，其中所述背面層(12)上的所述針孔(16)的尺寸依賴于對應的簇O0)被設計監視的數值孔徑而變化。
18.一種用于光刻掃描裝置的偏振監視調制盤組，包括 第一調制盤(44)，其包括第一透明平面基板，其具有正面(14)和背面(12)，在所述背面(1 和正面(14)上都具有不透明層；在所述第一基板上的針孔(16)-簇O0)組合的X-Y行和列陣列； 所述第一基板上的每個簇包括位于所述第一基板的所述正面(14)上的所述不透明層中的多個偏振計組(18)的X-Y陣列，其中每個簇00)鄰近在所述第一基板的所述背面 (12)上的所述不透明層中的對應的針孔(16)；所述第一基板上的每組偏振計(18)包括在每組內的多個偏振圖監視器(22，24J6和 28)的X-Y陣列，每個偏振計組內的每個監視器與所述偏振計組的中心相距限定的距離，當來自光源的照射穿過所述調制盤時，所述第一基板上的所述監視器(22，24J6和 28)依賴于照射的偏振而在圖像平面處產生可測量的輸出信號；以及第二調制盤(46)，其包括第二透明平面基板，其具有正面(14)和背面(12)，在所述正面(14)上具有不透明層； 在所述第二基板上的簇00)的X-Y行和列陣列，其對應于在所述第一基板上的針孔(16)-簇(20)組合；所述第二基板上的每個簇00)包括位于所述第二基板的所述正面(14)上的位置記號的X-Y陣列，其中每個簇00)鄰近所述第一基板上的對應偏振計組(18)并包括記號，所述記號標識簇行、簇列、所述偏振計組的中心相對于簇中心的X位置以及所述偏振計組的中心相對于簇中心的Y位置。
19.根據權利要求18的調制盤，其中所述偏振計組(18)中的一個或多個包括X或Y偏振監視器( 或22)，當來自光源的照射穿過所述調制盤時，所述X或Y偏振監視器(M或 22)依賴于照射的X或Y偏振而在圖像平面處產生可測量的輸出信號。
20.根據權利要求18的調制盤，其中所述第一調制盤G4)和第二調制盤06)在所述偏振計組(18)中的一個或多個中包括一個或多個SEM對準標記(38)。
21.根據權利要求18的調制盤，其中所述第一調制盤G4)在所述偏振計組(18)中的一個或多個中包括低劑量對準標記(40)，所述低劑量對準標記00)包括在所述照射的低曝光劑量下可被SEM識別的圖形。
22.根據權利要求18的調制盤，其中所述第一調制盤G4)在所述偏振計組(18)中的一個或多個中包括低劑量對準標記(40)，所述低劑量對準標記00)包括用于所述照射的軸上和離軸光線的在所述照射的低曝光劑量下可被SEM識別的圖形。
23.根據權利要求18的調制盤，其中所述第一調制盤G4)在所述偏振計組(18)中的一個或多個中包括透光區0 以測量穿過其的所述照射的總強度。
24.根據權利要求18的調制盤，其中所述偏振計組(18)中的所述監視器具有不同的半徑以向穿過其的所述照射的偏振提供不同程度的靈敏度。
25.根據權利要求18的調制盤，其中所述背面層(1 上的所述針孔(16)的尺寸依賴于對應的簇00)被設計監視的數值孔徑而變化。
26.一種在光刻掃描期間監視偏振的方法，包括提供具有光源和至少0. 85的數值孔徑的光刻掃描系統；提供第一調制盤(44)，所述第一調制盤04)包括第一透明平面基板和在所述第一基板上的針孔(16)-簇00)組合的X-Y行和列陣列，所述第一透明平面基板具有正面(14) 和背面(12)，在所述正面(14)和背面(1 上都具有不透明層，所述第一基板上的每個簇 (20)包括位于所述第一基板的所述正面(14)上的多個偏振計組(18)的X-Y陣列，其中每個簇00)鄰近在所述第一基板的所述背面(1 上的所述不透明層中的對應的針孔(16)， 所述第一基板上的每組偏振計(18)包括在每組內的多個偏振圖監視器(22，24，沈和28) 的X-Y陣列，每個偏振計組內的每個監視器與所述偏振計組的中心相距限定的距離，使來自光源的照射穿過所述第一調制盤G4)并曝光光致抗蝕劑層，從而所述監視器依賴于照射的偏振而產生可測量的輸出信號；以每個位置處不同的照射劑量在不同的位置處重復對所述光致抗蝕劑層的曝光；提供第二調制盤(46)，所述第二調制盤包括第二透明平面基板和在所述第二基板上的對應于所述第一基板上的所述針孔(16)-簇00)組合的簇00)的X-Y行和列陣列，所述第二透明平面基板具有正面(14)和背面(12)，在所述正面(14)上具有不透明層，所述第二基板上的每個簇00)包括位于所述第二基板的所述正面(14)上的位置記號的X-Y陣列，其中每個簇00)鄰近所述第一基板上的對應偏振計組(18)并包括記號，所述記號標識簇行、簇列、所述偏振計組的中心相對于簇中心的X位置以及所述偏振計組的中心相對于簇中心的Y位置；使來自所述光源的照射穿過所述第二調制盤G6)并在與所述第一調制盤G4)相同的位置處以每個位置處相同的照射劑量曝光所述光致抗蝕劑層；在所述光致抗蝕劑上測量穿過所述調制盤的照射的偏振度。
27.根據權利要求沈的方法，其中所述偏振計組(18)中的一個或多個包括X或Y偏振監視器( 或22)，當來自光源的照射穿過所述調制盤時，所述X或Y偏振監視器(M或 22)依賴于照射的X或Y偏振而在圖像平面處產生可測量的輸出信號。
28.根據權利要求沈的方法，其中所述第一調制盤G4)和第二調制盤06)在所述偏振計組(18)中的一個或多個中包括一個或多個SEM對準標記(38)。
29.根據權利要求沈的方法，其中所述第一調制盤G4)在所述偏振計組(18)中的一個或多個中包括低劑量對準標記(40)，所述低劑量對準標記00)包括在所述照射的低曝光劑量下可被SEM識別的圖形。
30.根據權利要求沈的方法，其中所述第一調制盤G4)在所述偏振計組(18)中的一個或多個中包括低劑量對準標記(40)，所述低劑量對準標記00)包括用于所述照射的軸上和離軸光線的在所述照射的低曝光劑量下可被SEM識別的圖形。
31.根據權利要求沈的方法，其中所述第一調制盤G4)在所述偏振計組(18)中的一個或多個中包括透光區0 以測量穿過其的所述照射的總強度。
32.根據權利要求沈的方法，其中所述偏振計組(18)中的所述監視器具有不同的半徑以向穿過其的所述照射的偏振提供不同程度的靈敏度。
33.根據權利要求沈的方法，其中所述背面層(12)上的所述針孔(16)的尺寸依賴于對應的簇00)被設計監視的數值孔徑而變化。
34.一種在用于光刻掃描裝置的掩模中設計相移區域的方法，包括提供對掩模的相移區域的設計，所述掩模具有與將穿過調制盤投影到光致抗蝕劑層上的光的相移區域的相對寬度對應的相對寬度的鄰近的0°、90°、180°或270°相移區域， 所述相移區域被所述掩模中的垂直邊界分隔；確定使所述掩模中的所述垂直邊界在90°相差的區域之間移動所需的平均偏置距離 X，以在所述光致抗蝕劑層上產生所需寬度的相移光；通過使每個邊界在相移區域之間朝向較低相區域移動一距離D而使所述設計偏置D = X· (PD/90)其中PD為在所述邊界的任一側的相移區域之間的相差；以及產生具有所述相移區域的所述偏置的設計的掩模。
35.根據權利要求34的方法，其中所述相移區域包括線性相級數。
36.根據權利要求34的方法，其中所述掩模具有多個鄰近的0°、90°、180°和270° 相移區域，并且其中所述平均偏置距離基于用于所有相移區域的最優偏置。
全文摘要
本發明涉及諸如晶片的半導體基板的制造，并涉及用于監視在使用用于高數值孔徑光刻掃描裝置的特別設計的偏振監視調制盤進行投影印刷時入射在光掩模上的偏振的狀態的方法。調制盤跨過狹縫測量25個位置并被設計用于大于0.85的數值孔徑。監視器提供大的偏振依賴性信號，該信號對偏振更敏感。還提供使用兩個調制盤的雙曝光方法，其中第一調制盤(44)包含偏振監視器(22，24)、透光區基準區域(42)和低劑量對準標記(40)。第二調制盤(46)包含標準對準標記(38)和標簽。對于單曝光方法，使用三PSF低劑量對準標記(40)。調制盤還提供電磁偏置，其中依賴于邊緣的蝕刻深度而使每個邊緣偏置。
文檔編號G01J4/00GK102326059SQ201080008167
公開日2012年1月18日 申請日期2010年2月19日 優先權日2009年2月19日
發明者G·R·麥金太爾, T·A·布倫納 申請人:國際商業機器公司