專利名稱：光刻裝置及器件制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種光刻裝置及器件制造方法。
背景技術(shù)：
光刻裝置將所需的圖案施加到基底上，通常是施加到基底的靶部上。光刻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，或者可稱為掩模(mask)或中間掩模(reticle)，可用于產(chǎn)生形成在IC的單層上的電路圖案。該圖案可以被轉(zhuǎn)移到基底(例如硅晶片)的靶部(例如包括一部分、一個(gè)或者多個(gè)芯片模(die))上。這種圖案的轉(zhuǎn)移通常是通過成像到基底上的輻射敏感材料(抗蝕劑)層上來進(jìn)行的。一般地，單個(gè)基底包含由被相繼構(gòu)圖的相鄰靶部構(gòu)成的網(wǎng)格。已知的光刻裝置包括所謂的步進(jìn)器和掃描器，在步進(jìn)器中，對(duì)每一靶部的輻照是通過一次性將整個(gè)圖案曝光到該靶部上；在掃描器中，對(duì)每一靶部的輻照是通過沿給定方向(“掃描”方向)掃描所述圖案穿過一輻射束，并同時(shí)沿與該方向平行或者反平行的方向同步掃描該基底。還可以通過將圖案壓印到基底上而把圖案從構(gòu)圖部件轉(zhuǎn)移到基底上。
光刻裝置一般包括一個(gè)照明系統(tǒng)，下面稱它為照明器。照明器從源(如激光器)接收輻射，并產(chǎn)生照明束來照射構(gòu)圖部件。在典型的照明器內(nèi)，該束被成形和控制為使得該束在光瞳平面處具有所需的空間強(qiáng)度分布(也稱為照明模式)。照明模式的類型有普通型、偶極型、反對(duì)稱型、四極型、六極型和環(huán)形照明模式。在該光瞳平面處的空間強(qiáng)度分布實(shí)際上起產(chǎn)生照明束的二次輻射源(secondaryradiation source)的作用。在光瞳平面之后，該輻射通常由光學(xué)元件(如透鏡)組(下面叫做“耦合光學(xué)器件”)聚焦。此耦合光學(xué)器件將已被聚焦的輻射耦合到積分器(如石英桿)內(nèi)。該積分器(integrator)的作用是改善該照明束的空間強(qiáng)度分布和/或角強(qiáng)度分布。因?yàn)楣馔矫婊旧吓c耦合光學(xué)器件的前焦面重合，因此，在該光瞳平面處的空間強(qiáng)度分布在被耦合光學(xué)器件照射的物體處轉(zhuǎn)化成角強(qiáng)度分布。通過控制光瞳平面處的空間強(qiáng)度分布，可以改善在被照射物體的圖像投影到基底上時(shí)的處理范圍。特別是，已經(jīng)提出了具有偶極型、環(huán)形、或四極型離軸照明模式的空間強(qiáng)度分布，以提高分辨率和/或其它投影參數(shù)，諸如對(duì)投影透鏡象差的敏感度、曝光范圍和聚焦深度。
另外，該束可以被極化。采用正確極化的束可以增加圖像對(duì)比度和/或改善曝光范圍。這些效果可以改善成象特征部的尺度均勻性。這最終將改善產(chǎn)品的生產(chǎn)率。在具有高數(shù)值孔徑(NA)的光刻裝置中尤其需要極化束，這種光刻裝置用來對(duì)寬度遠(yuǎn)小于所用輻射束波長(zhǎng)的密集特征部進(jìn)行成像。
傳統(tǒng)的光刻裝置可能有一個(gè)缺點(diǎn)，即極化照明模式(其中光瞳的不同區(qū)域有不同的極化方向)不能靈活地產(chǎn)生。雖然極化器可置于照明器的光瞳平面內(nèi)，但這需要昂貴且大體積的極化元件。這些板所需的操縱裝置也很大。此外，對(duì)于若干極化照明模式要求有專門的極化元件，這使得在光刻裝置正常運(yùn)轉(zhuǎn)期間快速切換照明模式很困難，甚至不可能。

發(fā)明內(nèi)容
因而，最好能提供一種光刻裝置和器件制造方法，以便更靈活地產(chǎn)生各種極化照明模式。
按照本發(fā)明的第一方面，提供了一種光刻投影裝置，包括照明系統(tǒng)，包括反射元件陣列，其按照照明模式來確定輻射束的強(qiáng)度分布，和極化元件，其在該輻射束路徑上處于該反射元件陣列之前，該極化元件用于向該輻射束提供極化；支撐結(jié)構(gòu)，用于支撐構(gòu)圖部件，該構(gòu)圖部件用于按照所需圖案對(duì)該輻射束進(jìn)行構(gòu)圖；基底臺(tái)，用于保持基底；投影系統(tǒng)，用于將該圖案化輻射束投影到該基底的靶部上。
在一個(gè)實(shí)施例中，該極化元件包含至少兩個(gè)區(qū)域，第一區(qū)域與從該反射元件選出的第一組相關(guān)聯(lián)，第二區(qū)域與從該反射元件選出的第二組相關(guān)聯(lián)，該第一組不同于該第二組，并且，至少一個(gè)區(qū)域包含光學(xué)單元，以在通過該至少一個(gè)區(qū)域的一部分束中獲得極化，由此，第一組和第二組反射元件選擇成可獲得一種極化照明模式。可使用一種裝置來移動(dòng)該極化元件，以改變?cè)摰谝唤M和第二組中對(duì)反射元件的選擇，從而獲得另一種極化照明模式。該光學(xué)單元可以是圓極化器或線極化器。
在另一個(gè)實(shí)施例中，該極化元件包括區(qū)域陣列，至少一個(gè)區(qū)域的尺寸使得這些反射元件處于該第一組內(nèi)。
在另一個(gè)實(shí)施例中，該光刻裝置還包括輻射系統(tǒng)，用來產(chǎn)生線極化輻射束。在這個(gè)實(shí)施例中，該光學(xué)單元是1/4波片，半波片或光楔。
在另一個(gè)實(shí)施例中，該極化元件的第一區(qū)域和第二區(qū)域被組合成單個(gè)光學(xué)結(jié)構(gòu)。
在另一個(gè)實(shí)施例中，該照明系統(tǒng)還包括會(huì)聚光學(xué)器件，用來將一部分束會(huì)聚到一個(gè)或多個(gè)反射元件上。該會(huì)聚光學(xué)器件包括一具有拋物線或雙曲線橫截面形狀的反射表面區(qū)域，或雙曲線或拋物線型反射表面陣列。該會(huì)聚光學(xué)系統(tǒng)可包括微型透鏡陣列。
在另一個(gè)實(shí)施例中，該極化元件處于該會(huì)聚光學(xué)器件之前。該極化元件可處在該會(huì)聚光學(xué)器件和該反射元件之間。
在另一個(gè)實(shí)施例中，反射器板用來支撐一個(gè)或多個(gè)反射元件，設(shè)定板包含與反射元件相關(guān)聯(lián)的銷，用來設(shè)定該反射元件的方位。
在另一個(gè)實(shí)施例中，照明模式包括下面任意一種普通型、偶極型、反對(duì)稱型、四極型、六極型和環(huán)型。
在另一個(gè)實(shí)施例中，提供了一種用在光刻投影裝置中的極化元件，它包括極化區(qū)域陣列。
按照本發(fā)明的第二方面，提供了一種器件制造方法，包括將輻射束分成多個(gè)子束；利用極化元件將至少一個(gè)子束極化為極化模式；將每一子束與多個(gè)反射元件中的反射元件相關(guān)聯(lián)；通過反射元件將各子束指向構(gòu)圖部件，以獲得一種極化照明模式；利用該構(gòu)圖部件將圖案賦予該輻射束的橫截面；及將該圖案化束投影到基底的照射敏感材料的至少一部分上。


現(xiàn)在參考所附示意圖通過示例對(duì)本發(fā)明各實(shí)施例加以說明，附圖中相同的參考符號(hào)表示相同的零件，其中圖1表示按照本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的光刻裝置；圖2表示本發(fā)明第一個(gè)實(shí)施例的照明系統(tǒng)；圖3a表示按本發(fā)明另一實(shí)施例的反射元件陣列和包含一個(gè)極化區(qū)域的極化元件；圖3b表示按本發(fā)明另一實(shí)施例的一個(gè)光瞳平面，其照明模式包含一個(gè)極化的偶極(dipole)和一個(gè)未極化的普通小σ部分；圖4a表示按本發(fā)明另一實(shí)施例的反射元件陣列和包含兩個(gè)極化區(qū)域的極化元件；圖4b表示按本發(fā)明另一實(shí)施例的具有極化四極照明模式的光瞳平面；圖5a表示按本發(fā)明另一實(shí)施例的反射元件陣列和包含兩個(gè)極化區(qū)域的極化元件；圖5b表示按本發(fā)明另一實(shí)施例的具有另一種極化四極照明模式的光瞳平面；圖6a表示按本發(fā)明另一實(shí)施例的反射元件陣列和包含由八個(gè)極化區(qū)域構(gòu)成的陣列的極化元件；圖6b表示按本發(fā)明另一實(shí)施例的具有極化環(huán)形照明模式的光瞳平面；圖7a表示按本發(fā)明另一實(shí)施例的反射元件陣列和包含由八個(gè)極化區(qū)域構(gòu)成的陣列的極化元件；圖7b表示按本發(fā)明另一實(shí)施例的光瞳平面，其照明模式包含一個(gè)線極化四極部分和一個(gè)圓極化普通小σ部分；圖8表示按本發(fā)明另一實(shí)施例的照明系統(tǒng)；圖9a表示按本發(fā)明另一實(shí)施例的單個(gè)反射元件及其在第一工作模式下的支撐件和致動(dòng)器；圖9b表示按本發(fā)明另一實(shí)施例的單個(gè)反射元件及其在第二工作模式下的支撐件和致動(dòng)器。
具體實(shí)施例方式
圖1示意性地示出了根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的光刻裝置。該裝置包括照明系統(tǒng)(照明器)IL，其構(gòu)造成調(diào)節(jié)輻射束B(例如UV輻射或DUV輻射)；支撐結(jié)構(gòu)(例如掩模臺(tái))MT，其構(gòu)造成支撐構(gòu)圖部件(例如掩模)MA并與第一定位裝置PM連接，該第一定位裝置PM構(gòu)造成依照某些參數(shù)精確定位該構(gòu)圖部件；基底臺(tái)(例如晶片臺(tái))WT，其構(gòu)造成保持基底(例如涂敷抗蝕劑的晶片)W并與第二定位裝置PW連接，該第二定位裝置PW構(gòu)造成依照某些參數(shù)精確定位該基底；投影系統(tǒng)(例如折射投影透鏡系統(tǒng))PS，其構(gòu)造成將由構(gòu)圖部件MA賦予輻射束B的圖案投影到基底W的靶部C(例如包括一個(gè)或多個(gè)芯片模)上。
該照明系統(tǒng)可以包括各種類型的光學(xué)部件來引導(dǎo)、成形或者控制輻射，這些光學(xué)部件諸如是折射光學(xué)部件、反射光學(xué)部件、磁性光學(xué)部件、電磁光學(xué)部件、靜電光學(xué)部件或其它類型的光學(xué)部件，或者它們的任意組合。
該支撐結(jié)構(gòu)保持該構(gòu)圖部件，其對(duì)該構(gòu)圖部件的休持方式取決于該構(gòu)圖部件的方位、光刻裝置的設(shè)計(jì)以及其它條件，例如該構(gòu)圖部件是否保持在真空環(huán)境中。該支撐結(jié)構(gòu)可以使用機(jī)械、真空、靜電或其它夾持技術(shù)來保持該構(gòu)圖部件。該支撐結(jié)構(gòu)可以是框架或者工作臺(tái)，例如所述掩模支撐結(jié)構(gòu)可根據(jù)需要而是固定的或者是活動(dòng)的。該支撐結(jié)構(gòu)可以確保構(gòu)圖部件例如相對(duì)于該投影系統(tǒng)位于所需位置。在這里，術(shù)語“中間掩模”或者“掩?！钡娜魏问褂镁烧J(rèn)為與更上位的術(shù)語“構(gòu)圖部件”同義。
這里所使用的術(shù)語“構(gòu)圖部件”應(yīng)廣義地解釋為能夠向輻射束的截面中賦予圖案從而在基底的靶部中形成圖案的任何裝置。應(yīng)該注意，賦予給該輻射束的圖案可以并不與基底靶部中的所需圖案精確一致，例如如果該圖案包括相移特征或所謂的輔助特征。一般地，賦予給該輻射束的圖案對(duì)應(yīng)于在靶部中形成的器件(如集成電路)內(nèi)的特定功能層。
該構(gòu)圖部件可以是透射型的或者反射型的。構(gòu)圖部件的示例包括掩模、可編程反射鏡陣列、以及可編程LCD面板。掩模在光刻中是公知的，其類型諸如是二元型、交替相移(alternating phase-shift)型、衰減相移型，以及各種混合掩模類型?？删幊谭瓷溏R陣列的一個(gè)示例采用小型反射鏡的矩陣排列，每個(gè)反射鏡能夠獨(dú)立地傾斜，從而沿不同的方向?qū)θ肷漭椛涫M(jìn)行反射。這些傾斜的反射鏡可以在被反射鏡矩陣反射的輻射束中賦予圖案。
這里使用的術(shù)語“投影系統(tǒng)”應(yīng)廣義地解釋為包含各種類型的投影系統(tǒng)，包括折射光學(xué)系統(tǒng)，反射光學(xué)系統(tǒng)、反射折射光學(xué)系統(tǒng)、磁性光學(xué)系統(tǒng)、電磁光學(xué)系統(tǒng)和靜電光學(xué)系統(tǒng)，或其任何組合，這適合于所用的曝光輻射，或者適合于其它方面，如浸液的使用或真空的使用。在這里，術(shù)語“投影透鏡”的任何使用均可以認(rèn)為與更上位的術(shù)語“投影系統(tǒng)”同義。
如這里所指出的，該裝置是透射型(例如采用透射掩模)?；蛘呖商鎿Q地，該裝置也可以是反射型(例如采用上面提到的可編程反射鏡陣列，或采用反射掩模)。
該光刻裝置可以具有兩個(gè)(雙平臺(tái))或者更多個(gè)基底臺(tái)(和/或兩個(gè)或更多個(gè)支撐結(jié)構(gòu))。在這種“多平臺(tái)式”裝置中，可以并行使用這些附加的臺(tái)，或者可以在一個(gè)或多個(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)或支撐件用于曝光。
該光刻裝置還可以是這樣一種類型，其中，至少部分基底由具有相對(duì)高的折射率的液體(例如水)覆蓋，以填充投影系統(tǒng)和基底之間的空間。浸液也可以應(yīng)用于光刻裝置中的其它空間，例如應(yīng)用于掩模和投影系統(tǒng)之間。本領(lǐng)域中眾所周知，浸液技術(shù)可以用于增大投影系統(tǒng)的數(shù)值孔徑。這里使用的術(shù)語“浸液”并不意味著諸如基底的結(jié)構(gòu)必須浸沒在液體中，而只是表示在曝光期間液體位于投影系統(tǒng)和基底之間。
參考圖1，照明器IL接收來自輻射源SO的輻射束。輻射源和光刻裝置可以是分立的機(jī)構(gòu)，例如當(dāng)該輻射源是準(zhǔn)分子激光器時(shí)。在這些情況下，不把輻射源看成是構(gòu)成了該光刻裝置的一部分，輻射束借助于束輸送系統(tǒng)BD從輻射源SO傳輸?shù)秸彰髌鱅L，所述束輸送系統(tǒng)BD包括例如合適的定向反射鏡和/或擴(kuò)束器。在其它情況下，該輻射源可以是光刻裝置的組成部分，例如當(dāng)該輻射源是汞燈時(shí)。該輻射源SO和照明器IL(如果需要可以連同該束輸送系統(tǒng)BD一起)可以被稱作輻射系統(tǒng)。
照明器IL可以包括調(diào)節(jié)裝置AD，用于調(diào)節(jié)輻射束的角強(qiáng)度分布。一般地，至少可以調(diào)節(jié)照明器光瞳平面內(nèi)強(qiáng)度分布的外徑向范圍和/或內(nèi)徑向范圍(通常分別稱為σ-外和σ-內(nèi))。此外，照明器IL可以包括各種其它部件，如積分器IN和聚光器CO。該照明器可以用于調(diào)節(jié)輻射束，從而使該輻射束在其橫截面上具有所需的均勻度和強(qiáng)度分布。
該輻射束B入射到保持在該支撐結(jié)構(gòu)(如掩模臺(tái))MT上的構(gòu)圖部件(如掩模)MA上，并由構(gòu)圖部件進(jìn)行構(gòu)圖。穿過該構(gòu)圖部件MA后，輻射束B通過該投影系統(tǒng)PS，該投影系統(tǒng)將該輻射束聚焦在基底W的靶部C上。在第二定位裝置PW和位置傳感器IF(例如干涉測(cè)量器件、線性編碼器或電容傳感器)的輔助下，可以精確地移動(dòng)該基底臺(tái)WT，從而例如將不同的靶部C定位在輻射束B的路徑中。類似地，例如在從掩模庫(kù)中機(jī)械取出構(gòu)圖部件MA后或在掃描期間，可以使用第一定位裝置PM和另一位置傳感器(圖1中未明確示出)來相對(duì)于輻射束B的路徑精確定位該構(gòu)圖部件MA。一般地，借助于長(zhǎng)行程模塊(粗略定位)和短行程模塊(精細(xì)定位)，可以實(shí)現(xiàn)該支撐結(jié)構(gòu)MT的移動(dòng)，所述長(zhǎng)行程模塊和短行程模塊構(gòu)成第一定位裝置PM的一部分。類似地，利用長(zhǎng)行程模塊和短行程模塊也可以實(shí)現(xiàn)基底臺(tái)WT的移動(dòng)，其中該長(zhǎng)行程模塊和該短行程模塊構(gòu)成第二定位裝置PW的一部分。在步進(jìn)器的情況下(這與使用掃描裝置的情況相反)，該支撐結(jié)構(gòu)MT可以只與短行程致動(dòng)裝置連接或者可以被固定。可以使用構(gòu)圖部件對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記M1、M2和基底對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記P1、P2來將該構(gòu)圖部件MA與該基底W對(duì)準(zhǔn)。盡管如所示出的基底對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記占據(jù)了指定的靶部，但是它們也可以設(shè)置在各個(gè)靶部之間的空間中(這些空間被稱為劃片線(scribe-lane)對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記)。類似地，在有超過一個(gè)的芯片模設(shè)在構(gòu)圖部件MA上的情況下，可以將該構(gòu)圖部件對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記設(shè)在這些芯片模之間。
所示的裝置可以按照下面模式中的至少一種使用1.在步進(jìn)模式中，支撐結(jié)構(gòu)MT和基底臺(tái)WT保持基本不動(dòng)，而賦予輻射束的整個(gè)圖案被一次投影到靶部C上(即單次靜態(tài)曝光)。然后沿X和/或Y方向移動(dòng)該基底臺(tái)WT，使得可以曝光不同的靶部C。在步進(jìn)模式中，曝光場(chǎng)的最大尺寸限制了在單次靜態(tài)曝光中成像的靶部C的尺寸。
2.在掃描模式中，支撐結(jié)構(gòu)MT和基底臺(tái)WT被同步掃描，同時(shí)，賦予輻射束的圖案被投影到靶部C上(即單次動(dòng)態(tài)曝光)?；着_(tái)WT相對(duì)于支撐結(jié)構(gòu)MT的速度和方向可以由投影系統(tǒng)PS的放大(縮小)和圖像反轉(zhuǎn)特性來確定。在掃描模式中，曝光場(chǎng)的最大尺寸限制了在單次動(dòng)態(tài)曝光中靶部的寬度(沿非掃描方向)，而掃描運(yùn)動(dòng)的長(zhǎng)度確定了靶部的高度(沿掃描方向)。
3.在另一模式中，支撐結(jié)構(gòu)MT保持基本不動(dòng)，并且保持一可編程構(gòu)圖部件，而基底臺(tái)WT被移動(dòng)或掃描，同時(shí)，賦予輻射束的圖案被投影到靶部C上。在該模式中，一般采用脈沖輻射源，并且，在每次移動(dòng)基底臺(tái)WT之后，或者在掃描期間相繼的輻射脈沖之間，根據(jù)需要更新該可編程構(gòu)圖部件。這種工作模式可以容易地應(yīng)用于采用可編程構(gòu)圖部件的無掩模光刻中，所述可編程構(gòu)圖部件例如是上面提到的可編程反射鏡陣列類型。
還可以采用上述使用模式的組合和/或變化，或者也可以采用完全不同的使用模式。
圖2所示為照明器的一個(gè)例子。該照明器依次包括輻射源11(如汞燈或激光器)，束發(fā)散光學(xué)器件12，極化元件13，反射元件陣列14和再定向光學(xué)器件15。工作時(shí)，該輻射源產(chǎn)生準(zhǔn)直束，該準(zhǔn)直束經(jīng)由該束發(fā)散光學(xué)器件和該極化元件而指向該反射元件陣列。該束發(fā)散光學(xué)器件將該束擴(kuò)展為多個(gè)子束，各子束與反射元件陣列14的反射元件14a、14b、14c、14d、14e相關(guān)聯(lián)。該束發(fā)散光學(xué)器件對(duì)該準(zhǔn)直束進(jìn)行處理。該擴(kuò)展束的橫截面足以讓該束入射到反射元件14a至14c的全部或一部分上面。作為例子，圖2顯示了該擴(kuò)展束的三個(gè)子束。該束發(fā)散光學(xué)器件還可額外包含一個(gè)正透鏡或透鏡陣列，用以設(shè)置各子束的發(fā)散度。該極化元件將該束極化到某種極化狀態(tài)下，并且，該極化元件處于或靠近反射元件陣列14的光學(xué)共軛平面。該極化狀態(tài)可以是線極化或圓極化。該極化元件可包含任何數(shù)量的極化單元，例如一個(gè)或多個(gè)吸收極化器或分束極化器。
圖2示出了入射在反射元件14b上的第一個(gè)子束。和該陣列14中的其它反射元件14a和14c-14e一樣，該反射元件14b通過再定向光學(xué)器件15將該子束反射至中間平面16。該再定向光學(xué)器件15(例如聚焦透鏡)將該子束定向至該照明器的中間平面內(nèi)的期望區(qū)域。該橫截面平面16可以與用作二次輻射源(如前所述)的光瞳平面重合。此外，反射元件14c、14d通過該再定向光學(xué)器件15將所示的其它兩個(gè)子束反射到平面16的其它區(qū)域。通過調(diào)整反射元件14a至14e的方位，并因而確定子束入射在平面16上的區(qū)域，可以在該橫截面平面16內(nèi)產(chǎn)生幾乎任意的空間強(qiáng)度分布。
該光刻裝置可以具有一個(gè)裝置17，用以將極化元件13移入或移出這些子束。該裝置可以例如是直線電機(jī)，從而可以快速改變照明模式。參看圖3a，在此實(shí)施例中，該極化元件30只部分地插入該多個(gè)子束中，故只使一部分子束極化。圖3a表示，該束被分為第一組子束和第二組子束，第一組子束具有線極化并基本平行于X軸，第二組子束未被極化。
圖3b示出了光瞳平面33，其照明模式包含已極化的偶極部分(或極點(diǎn))31a和31b以及未極化的常規(guī)小σ部分32，這種模式可利用圖3a所示的結(jié)構(gòu)來獲得。這些反射元件14中的一個(gè)或多個(gè)將經(jīng)過極化元件13的子束指向光瞳平面33內(nèi)的一些位置，以形成極點(diǎn)31a和31b。這些反射元件14中的一個(gè)或多個(gè)將并未經(jīng)過極化元件13的子束指向光瞳平面33內(nèi)的一些位置，以形成未被極化的中央極點(diǎn)32。
該極化元件可包含多個(gè)極化區(qū)域，以形成具有一個(gè)以上極化方向和/或極化型式的各種類型極化照明模式，例如，這些照明模式可包含水平極化和豎直極化兩種極點(diǎn)。
圖4a表示包含兩個(gè)極化區(qū)域41和44的極化元件例子。其中，該極化區(qū)域41包含基本只讓在第一方向極化的輻射通過的極化器，該極化區(qū)域44包含基本只讓在第二方向極化的輻射通過的極化器。該第二方向可以與第一方向垂直?；蛘?，第一和第二方向之間的角度可以是45度。圖4b所示為在極化四極照明模式下的光瞳平面33，這種模式可以利用圖4a所示的結(jié)構(gòu)得到。該反射元件14的方位取成可讓經(jīng)過極化區(qū)域41的子束指向光瞳平面內(nèi)極點(diǎn)42a和42b的區(qū)域，并讓經(jīng)過極化區(qū)域44的子束指向極點(diǎn)43a和43b的區(qū)域。
圖5a示出的極化元件50的極化區(qū)域的設(shè)置與前面的實(shí)施例相同。在此實(shí)施例中，極化元件的位置發(fā)生了變化，以便相對(duì)于圖4a而言增加了穿過具有第一極化方向的區(qū)域51的子束數(shù)量，并相對(duì)于圖4a而言減少了穿過具有第二極化方向的區(qū)域55的子束數(shù)量。圖5b表示在極化四極照明模式下的光瞳平面33，這種模式可以利用圖5a所示的結(jié)構(gòu)得到。在保持這些極點(diǎn)內(nèi)規(guī)定區(qū)域中的強(qiáng)度分布與圖4b的情況基本相同的條件下，可以得到不同的極化照明極點(diǎn)，其中，極點(diǎn)52a和52b比圖4b所述的實(shí)施例更大，極點(diǎn)53a和53b比圖4b的實(shí)施例更小。
圖6a表示另一個(gè)實(shí)施例，其中，該活動(dòng)極化元件包括多個(gè)極化區(qū)域形成的陣列，其中每個(gè)區(qū)域包含一極化單元，該極化單元將該多個(gè)子束的一部分子束或全部子束設(shè)定成某種極化狀態(tài)。在此示例中，該極化元件60包含八個(gè)極化區(qū)域61至68，排成4行2列。該極化元件包括四個(gè)區(qū)域61-64，每個(gè)區(qū)域均具有圓極化器，還包括四個(gè)區(qū)域65-68，每個(gè)區(qū)域均具有線極化器，其中，第一區(qū)域65具有第一極化方向，第二區(qū)域66具有垂直于第一極化方向的第二極化方向，第三區(qū)域67具有與第一和第二極化方向成45度的第三極化方向，第四區(qū)域68具有垂直于第三極化方向的第四極化方向。在一個(gè)實(shí)施例中，每個(gè)區(qū)域的尺寸允許將全部反射元件14分別與一個(gè)區(qū)域相關(guān)聯(lián)。因此，由區(qū)域61-68所提供的全部可用的極化方向都能供所有子束選用。在一個(gè)實(shí)施例中，各區(qū)域61-68的尺寸都相等?；蛘撸辽賰蓚€(gè)外極化區(qū)域的尺寸小于將所有反射元件與這些區(qū)域關(guān)聯(lián)起來所需的尺寸，而不限制可能的極化照明模式的數(shù)量。圖6b表示在極化環(huán)形照明模式69下的光瞳平面33，這種模式可利用圖6a所示的結(jié)構(gòu)得到。此照明模式包括4個(gè)極化方向，接近于一種具有切向極化的照明模式。反射元件14的方位取成能讓經(jīng)過極化區(qū)域65-68的子束指向該環(huán)形照明區(qū)域的特定區(qū)域，以形成具有近似切向極化的環(huán)形照明模式。
圖7a和7b是該照明器的另一個(gè)實(shí)施例，其中，該極化元件60的位置不同于前一個(gè)實(shí)施例，且反射元件14的四組分別與各自區(qū)域61、62、65和66相關(guān)聯(lián)。圖7b表示在一種極化照明模式下的光瞳平面33，該極化照明模式可利用本實(shí)施例得到。此照明模式包含一個(gè)具有線極化極點(diǎn)71a、71b、72a和72b的四極部分、以及一個(gè)圓極化的常規(guī)小σ部分73。通過改變反射元件的方位，或者改變?cè)摌O化元件的位置，或改變這兩者，可以得到不同的極化照明模式。例如，若改變圖7a中極化元件60的位置，使得更多的反射元件與線極化區(qū)域關(guān)聯(lián)起來，則可加大圖7b中的這四個(gè)外極點(diǎn)，但中央極點(diǎn)卻相應(yīng)減小。或者，與上述那樣作同樣的位置改變，可在犧牲中央極點(diǎn)的強(qiáng)度的條件下增加圖7b中四個(gè)外極點(diǎn)的強(qiáng)度，同時(shí)保持該極點(diǎn)的尺寸不變。這個(gè)實(shí)施例的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是能為極化照明模式提供較大的靈活性，并可從第一極化照明模式快速轉(zhuǎn)換為第二極化照明模式。
雖然在上面各實(shí)施例中，該輻射是未極化的，而該輻射束則是利用包含一個(gè)或多個(gè)極化器的極化元件來極化的，但是，在光刻中的許多場(chǎng)合下，該輻射源可以提供線極化輻射束，如準(zhǔn)分子激光器。因此，不能使用極化器來改變各子束的極化。所以，在用準(zhǔn)分子激光器作輻射源的另一個(gè)實(shí)施例中，該極化元件包含光學(xué)延遲器(opticalretarder)，以改變?cè)摱鄠€(gè)子束中的一個(gè)或多個(gè)子束的極化狀態(tài)和方向?？赡艿难舆t器的示例有改變線極化輻射束的極化方向的半波片，將輻射束的極化改變成圓極化狀態(tài)的1/4波片，和使輻射束的極化產(chǎn)生變化的光楔(wedge)。
圖8是另一個(gè)實(shí)施例，其中，該照明系統(tǒng)80和圖2具有同樣的結(jié)構(gòu)，但還包含會(huì)聚光學(xué)器件81，以將部分輻射束會(huì)聚到一個(gè)或多個(gè)反射元件上。在此實(shí)施例中，該會(huì)聚光學(xué)器件包括微型透鏡陣列，其中，每個(gè)微型透鏡與一個(gè)反射元件相關(guān)聯(lián)。或者，該會(huì)聚光學(xué)器件可包括具有拋物線或雙曲線橫截面形狀的反射表面區(qū)域，或者包括雙曲線或拋物線型的反射表面陣列。該會(huì)聚光學(xué)器件將這些子束分開，并將每個(gè)子束聚焦在相關(guān)的反射元件上，子束的聚焦將減少入射在該反射元件陣列14上但處于各元件14a-14e外面的輻射量，從而限制了輻射損失量。此外，每個(gè)反射元件輸送一個(gè)包含小角度分布的子束，這導(dǎo)致在光瞳平面內(nèi)得到較大橫截面的子束，從而在光瞳平面內(nèi)形成更均勻的強(qiáng)度分布。在此實(shí)施例中，極化元件13的位置是在該會(huì)聚光學(xué)器件和反射元件陣列14之間?；蛘?，該極化元件可處于或靠近該輻射源和該會(huì)聚光學(xué)器件之間的場(chǎng)平面處?；蛘撸摌O化元件13也可以定位成緊鄰該反射元件14，使得這些子束穿過該極化元件兩次。在這個(gè)實(shí)施例中，極化元件13構(gòu)造成使得穿過該極化元件兩次的子束按照預(yù)定的極化狀態(tài)極化。
圖9a和9b是反射元件陣列14的另一個(gè)實(shí)施例，其中提供了反射器板RP，各反射元件R用彈性元件S支撐在該反射器板上。在此實(shí)施例中，該反射器板具有一個(gè)或多個(gè)與各反射元件相關(guān)聯(lián)的孔A1、A2和A3，通過將該反射元件與插在相應(yīng)孔內(nèi)的長(zhǎng)度可變的一個(gè)或多個(gè)銷P1、P2和P3相接合，可對(duì)該反射元件進(jìn)行定向。這類裝置可從美國(guó)專利申請(qǐng)US2004-0108467中獲知。換一種方式或者作為補(bǔ)充，可以用靜電或微機(jī)械致動(dòng)器來設(shè)定反射元件R的方位。
在一個(gè)實(shí)施例中，該極化元件的一個(gè)或多個(gè)極化區(qū)域組合在單個(gè)光學(xué)結(jié)構(gòu)內(nèi)。這種布置可防止入射在這些區(qū)域之間的邊緣上的輻射引起散射和輻射損失。對(duì)于包含半波片和1/4波片的極化區(qū)域的例子，可借助于對(duì)光學(xué)材料的選擇性刻蝕等來達(dá)到此目的。
在一個(gè)實(shí)施例中，該光刻裝置包含一個(gè)交換機(jī)構(gòu)，用來用另一極化元件或模型元件(dummy member)交換該極化元件。利用這種裝置，對(duì)于需要將這些極化區(qū)域不同地集成到一個(gè)極化元件以形成各種極化模式來說，可以有更大的靈活性。另外，用不會(huì)影響輻射束的極化狀態(tài)的中性光學(xué)元件來替代該極化元件，則可按常規(guī)方式來使用該光刻裝置。
盡管在本申請(qǐng)中可以具體參考該光刻裝置在IC制造中的使用，但是應(yīng)該理解這里描述的光刻裝置可能具有其它應(yīng)用，例如，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、平板顯示器、液晶顯示器(LCD)、薄膜磁頭等等。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該理解，在這種可替換的用途范圍中，這里任何術(shù)語“晶片”或者“芯片模(die)”的使用應(yīng)認(rèn)為分別可以與更上位的術(shù)語“基底”或“靶部”同義。在曝光之前或之后，可以在例如勻膠顯影機(jī)(track，通常將抗蝕劑層施加于基底上并將已曝光的抗蝕劑顯影的一種工具)、計(jì)量工具和/或檢驗(yàn)工具中對(duì)這里提到的基底進(jìn)行處理。在可應(yīng)用的地方，這里的公開可應(yīng)用于這種和其它基底處理工具。另外，例如為了形成多層IC，可以對(duì)基底進(jìn)行多次處理，因此這里所用的術(shù)語基底也可以指已經(jīng)包含多個(gè)已處理的層的基底。
盡管在上文已經(jīng)具體參考了本發(fā)明的實(shí)施例在光學(xué)光刻環(huán)境中的應(yīng)用，但是應(yīng)該理解本發(fā)明可以用于其它應(yīng)用，例如壓印光刻法，在本申請(qǐng)?jiān)试S的地方，本發(fā)明不限于光學(xué)光刻法。在壓印光刻法中，構(gòu)圖部件中的構(gòu)形限定了在基底上形成的圖案。該構(gòu)圖部件的構(gòu)形可以被壓入到施加于基底上的抗蝕劑層中，并在基底上通過施加電磁輻射、熱、壓力或上述方式的組合來使抗蝕劑固化。在抗蝕劑固化之后，可以將構(gòu)圖部件從抗蝕劑中移出而留下圖案。
這里使用的術(shù)語“輻射”和“束”包含所有類型的電磁輻射，包括紫外(UV)輻射(例如具有大約365，355，248，193，157或者126nm的波長(zhǎng))。
在本申請(qǐng)?jiān)试S的地方，術(shù)語“透鏡”可以表示各種類型的光學(xué)部件中的任意一種或組合，包括折射光學(xué)部件、反射光學(xué)部件、磁性光學(xué)部件、電磁光學(xué)部件和靜電光學(xué)部件。
盡管上面已經(jīng)描述了本發(fā)明的具體實(shí)施例，但是應(yīng)該理解，可以以不同于所描述的其它方式來實(shí)施本發(fā)明。例如，本發(fā)明可以采取計(jì)算機(jī)程序的形式，該計(jì)算機(jī)程序包含描述了上面所公開方法的一個(gè)或多個(gè)序列的機(jī)器可讀指令，或者包含其中存儲(chǔ)有這種計(jì)算機(jī)程序的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)介質(zhì)(例如半導(dǎo)體存儲(chǔ)器、磁盤或光盤)。
上面的描述是為了說明性的而非限制性的。因此，對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員來說顯而易見的是，在不脫離下面描述的權(quán)利要求的范圍的條件下，可以對(duì)所描述的發(fā)明進(jìn)行各種修改。
權(quán)利要求
1.一種光刻投影裝置，包括照明系統(tǒng)，包括反射元件陣列，其按照照明模式來確定輻射束的強(qiáng)度分布，和極化元件，其在該輻射束路徑上處于該反射元件陣列之前，該極化元件用于向該輻射束提供極化；支撐結(jié)構(gòu)，用于支撐構(gòu)圖部件，該構(gòu)圖部件用于按照所需圖案對(duì)該輻射束進(jìn)行構(gòu)圖；基底臺(tái)，用于保持基底；投影系統(tǒng)，用于將該圖案化輻射束投影到該基底的靶部上。
2.如權(quán)利要求1所述的裝置，其中，該極化元件包含至少兩個(gè)區(qū)域，第一區(qū)域與從該反射元件選出的第一組相關(guān)聯(lián)，第二區(qū)域與從該反射元件選出的第二組相關(guān)聯(lián)，該第一組不同于該第二組，并且，至少一個(gè)區(qū)域包含光學(xué)單元，以在通過該至少一個(gè)區(qū)域的一部分束中獲得極化，由此，第一組和第二組反射元件選擇成可獲得一種極化照明模式。
3.如權(quán)利要求2所述的裝置，包括一種用于移動(dòng)該極化元件的裝置，以改變?cè)摰谝唤M和第二組中對(duì)反射元件的選擇，從而獲得另一種極化照明模式。
4.如權(quán)利要求3所述的裝置，其中，該極化元件包括一區(qū)域陣列，至少一個(gè)區(qū)域的尺寸使得這些反射元件處于該第一組內(nèi)。
5.如權(quán)利要求2所述的裝置，其中，該光學(xué)單元包括圓極化器或線極化器。
6.如權(quán)利要求1所述的裝置，還包括輻射系統(tǒng)，用來產(chǎn)生線極化輻射束。
7.如權(quán)利要求6所述的裝置，其中，該光學(xué)單元是1/4波片，半波片或光楔。
8.如權(quán)利要求2所述的裝置，其中，至少是該極化元件的第一和第二區(qū)域被組合成單個(gè)光學(xué)結(jié)構(gòu)。
9.如權(quán)利要求1所述的裝置，其中，該照明系統(tǒng)還包括會(huì)聚光學(xué)器件，用來將一部分束會(huì)聚到一個(gè)或多個(gè)反射元件上。
10.如權(quán)利要求9所述的裝置，其中，該會(huì)聚光學(xué)器件包括一具有拋物線或雙曲線橫截面形狀的反射表面區(qū)域，或雙曲線或拋物線型反射表面陣列。
11.如權(quán)利要求9所述的裝置，其中，該會(huì)聚光學(xué)器件包括微型透鏡陣列。
12.如權(quán)利要求9所述的裝置，其中，該極化元件在該輻射束路徑上處于該會(huì)聚光學(xué)器件之前。
13.如權(quán)利要求9所述的裝置，其中，該極化元件置于該會(huì)聚光學(xué)器件和該反射元件之間。
14.如權(quán)利要求1所述的裝置，還包括用來支撐一個(gè)或多個(gè)反射元件的反射器板，和設(shè)定板，該設(shè)定板包含與反射元件相關(guān)聯(lián)的銷，用來設(shè)定該反射元件的方位。
15.如權(quán)利要求1所述的裝置，其中，該照明模式包括下面任意一種普通、偶極、反對(duì)稱、四極、六極和環(huán)形。
16.一種包含極化區(qū)域陣列的極化元件，用于權(quán)利要求7所用的光刻投影裝置中。
17.一種器件制造方法，包括將輻射束分成多個(gè)子束；利用極化元件將至少一個(gè)子束極化為極化模式；將每一子束與多個(gè)反射元件中的反射元件相關(guān)聯(lián)；通過反射元件將各子束指向構(gòu)圖部件，以獲得一種極化照明模式；利用該構(gòu)圖部件將圖案賦予該輻射束的橫截面；及將該圖案化束投影到基底的照射敏感材料的至少一部分上。
18.如權(quán)利要求17所述的方法，其中，該極化元件包含至少兩個(gè)區(qū)域，第一區(qū)域與從該反射元件選出的第一組相關(guān)聯(lián)，第二區(qū)域與從該反射元件選出的第二組相關(guān)聯(lián)，該第一組不同于該第二組，并且，至少一個(gè)區(qū)域包含光學(xué)單元，以在通過該至少一個(gè)區(qū)域的一部分束中獲得極化，由此，第一組和第二組反射元件選擇成可獲得一種極化照明模式。
19.如權(quán)利要求17所述的方法，還包括移動(dòng)該極化元件，以改變?cè)谠摰谝唤M和第二組中對(duì)反射元件的選擇，從而獲得另一種極化照明模式。
20.如權(quán)利要求17所述的方法，其中，該極化元件包含一區(qū)域陣列，至少一個(gè)區(qū)域的尺寸使得這些反射元件處于該第一組內(nèi)。
全文摘要
一種光刻投影裝置，它具有帶極化元件的照明系統(tǒng)。多個(gè)定向元件將入射束的不同子束反射到可調(diào)節(jié)的且獨(dú)立可控的方向上。利用再定向光學(xué)器件，可在輻射束的橫截面平面內(nèi)產(chǎn)生任何所需要的極化空間強(qiáng)度分布。
文檔編號(hào)H01L21/00GK101025573SQ200710005990
公開日2007年8月29日 申請(qǐng)日期2007年2月25日 優(yōu)先權(quán)日2006年2月23日
發(fā)明者H·M·穆爾德, M·F·A·尤爾林斯 申請(qǐng)人:Asml荷蘭有限公司