專利名稱：光刻設(shè)備中的偏振輻射和器件制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及光刻設(shè)備和在器件(例如集成電路(IC))制造中使用該設(shè)備的方法。更準(zhǔn)確地說，本發(fā)明涉及使用偏振光改善成像特性，例如曝光寬容度，同時保持和延長光刻設(shè)備中照射系統(tǒng)的壽命。
背景技術(shù)：
光刻設(shè)備就是將所期望的圖案施加在襯底上的機(jī)器，通常是施加在襯底的目標(biāo)部分上。光刻設(shè)備可以用在例如集成電路(IC)的制造。在該例子中，又稱作掩模或分劃板的圖案形成器件可用于產(chǎn)生在IC的個別的層上形成的電路圖案。這種圖案可以轉(zhuǎn)移到襯底(例如硅晶片)的目標(biāo)部分(例如包含一個或幾個管芯的部分)。圖案的轉(zhuǎn)移一般是通過成像到設(shè)置在襯底上的一層輻射敏感材料(光刻膠)上。一般來說，單個襯底含有相繼圖案化的相鄰目標(biāo)部分的網(wǎng)絡(luò)。已知的光刻設(shè)備包括步進(jìn)型和掃描型，在步進(jìn)型中通過一次將整個圖案曝光在目標(biāo)部分，從而使各目標(biāo)部分受到照射；在掃描型中通過輻射束在給定方向(“掃描”方向)掃描圖案，同時與所述方向平行或反平行地同步掃描襯底，從而使各目標(biāo)部分受到照射。也能夠通過將圖案印刻在襯底上從而把圖案從圖案形成器件轉(zhuǎn)移到襯底上。
美國專利6,392,800(通過引用將其結(jié)合在此)公開了一種光學(xué)布置，其中將輸入光束轉(zhuǎn)換成輸出光束，所述輸出光束具有通過旋轉(zhuǎn)在徑向基本被線性偏振化的光的總橫截面。
美國專利申請公開出版物2001/0019404 A1(通過引用將其結(jié)合在此)公開了一種用于在大孔徑中的顯微光刻投影曝光的方法和布置，所述大孔徑通過與光刻膠上的入射平面垂直的光的偏振化增加對比度。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一個方面就是保持和延長光刻設(shè)備中照射器的壽命。
根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，光刻設(shè)備包括照射系統(tǒng)，它配置成對輻射束進(jìn)行調(diào)整；支架，它被建造成支撐圖案形成器件，所述圖案形成器件配置成傳遞橫截面上帶有圖案的輻射束以形成圖案化的輻射束；構(gòu)造成托住襯底的襯底臺；及投射系統(tǒng)，它配置成將圖案化的輻射束投射到襯底的目標(biāo)部分，其中光刻設(shè)備包括光學(xué)有源元件(optical active element)，所述光學(xué)有源元件能夠提供在第一方向具有線偏振的輻射束的第一部分，或者能夠提供在第一方向具有線偏振的輻射束的第一部分和能夠提供在第二方向帶有線偏振的輻射束的第二部分，所述第二方向與所述第一方向基本垂直。
已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，使用偏振光時，根據(jù)本發(fā)明在某種程度上偏振輻射束能保持和延長照射系統(tǒng)的壽命。本發(fā)明的偏振光束分別在第一和第二方向上具有線偏振部分，其中第一和第二方向相互垂直，有時通稱為XY偏振輻射。因此，下面稱XY偏振輻射意思是指分別在第一和第二方向具有線偏振部分的輻射，其中第一和第二方向是相互垂直的。
在光刻設(shè)備中，其中的襯底臺能夠在掃描方向相對于圖案形成器件移動，第一偏振方向可以平行于掃描方向或者垂直于掃描方向。
在照射系統(tǒng)中可以使用任何合適的照射方式。照射方式可以有多極照射。所述多極照射中的極可以被選擇為使光瞳內(nèi)衍射輻射的量最大，而每極具有或者X或者Y偏振光的選擇可以使TE(即橫向電)偏振量最大，因而使對比度最大。
照射方式可以是任何分段的點對稱照射方式或者非對稱照射方式。例如，照射方式包括以下的任何一種常規(guī)的、偶極的、不對稱的、四極的、六極(即六個極)的以及環(huán)形的。
實際上所有的輻射束都被偏振成或者是第一方向或者是第二方向的偏振方式。期望的是至少95％的輻射束在第一方向或者在第二方向偏振。輻射在第一方向和第二方向偏振的比率可依賴于光學(xué)器件的偏振特性。一般地說，在第一方向輻射可以約有50％的偏振，在第二方向約有50％的偏振?；蛘?，可以是第一方向或者第二方向的偏振占優(yōu)勢。
光學(xué)有源元件可以包括兩個半波片。
半波片可以是任何合適的形狀，實際上優(yōu)選地可以是三角形。半波片可以是在聚光器(CO)、調(diào)節(jié)器件(AD)和/或積分器(IN)的任何一個中。一般地說，半波片可以是在聚光器(CO)、調(diào)節(jié)器件(AD)和/或積分器(IN)中的兩個上。半波片可以處于或接近聚光器(CO)、調(diào)節(jié)器件(AD)和/或積分器(IN)中的任何一個的光瞳面?；蛘?，在聚光器(CO)、調(diào)節(jié)器件(AD)和/或積分器(IN)的任何一個中都可有一個半波片。
半波片可以由石英硅或任何其他在光化學(xué)波長上具有內(nèi)在的或外部誘發(fā)的雙折射光學(xué)特性的材料形成。半波片取向成使得它們把所需的光學(xué)偏振旋轉(zhuǎn)加到入射輻射上。偏振旋轉(zhuǎn)的取向可以以線性雙折射(半波片)或圓雙折射(旋光性(optical rotary activity))的物理原理為基礎(chǔ)。
線性雙折射單軸晶體材料的特征在于具有稱為光軸的唯一對稱軸，其把光束的傳播約束在晶體內(nèi)。允許兩種方式，或者象在垂直于光軸的平面上偏振的尋常光束，或者是在包含光軸的平面內(nèi)偏振的非尋常光束。每一光束都有相關(guān)的折射率，使得電場(波法線)的速度和光束(光線)的折射角不同。后者的特性是，它使得適當(dāng)?shù)厍懈詈腿∠螂p折射材料的棱鏡成為可能，以起延時器、旋轉(zhuǎn)器、偏振器和偏振分束器作用。
如果平面偏振光束沿表現(xiàn)為圓雙折射的材料的光軸向下傳播，就被分解成兩個共線的圓偏振光束，各以稍有不同的速度傳播。當(dāng)這兩個分量從材料中射出時，它們重新結(jié)合成平面偏振光束，其偏振面從入射光束的偏振面做了旋轉(zhuǎn)。用光程產(chǎn)生偏振平面的逐漸旋轉(zhuǎn)的這種效應(yīng)稱作旋光性，并用于生產(chǎn)光學(xué)旋轉(zhuǎn)器。
一般地說，可以改善的成像特性包括以下任何一個圖像對比度的增強(qiáng)、曝光寬容度的增量改善、較低的掩模誤差增強(qiáng)因子(MEEF)及降低邊緣線的粗糙度。
照射系統(tǒng)的壽命可以延長直到約30×109拍攝(shots)(即30G拍攝)，約35×109拍攝(即35G拍攝)，約40×109拍攝(即40G拍攝)，或直到約110×109拍攝(即110G拍攝)。使用45°的偏振(即存在兩個相互的在45°的偏振)，照射器的壽命可能小于20×109拍攝(即20G拍攝)。期望的是，照射系統(tǒng)的壽命基本上是無限的。因此，在一定數(shù)量的拍攝后形成照射系統(tǒng)的材料可能在很低的誘發(fā)的雙折射中有效地飽和了。
光刻設(shè)備可以包括大于1.0的數(shù)值孔徑(NA)。
至少部分光刻設(shè)備可以浸沒在浸沒液體中，例如水中。
根據(jù)本發(fā)明的另一個實施例，光刻設(shè)備包括光學(xué)有源元件，所述光學(xué)有源元件能夠提供在第一方向帶有線偏振的輻射束的第一部分，或者所述光學(xué)有源元件能夠提供在第一方向帶有線偏振的輻射束的第一部分和能夠提供在第二方向帶有線偏振的輻射束的第二部分，所述第二方向與所述第一方向基本垂直。
在本發(fā)明的另外的實施例中，光刻設(shè)備包括位于輻射源和照射器之間的光學(xué)有源元件，光刻設(shè)備還配置有位于照射器和投射系統(tǒng)之間的另外的光學(xué)有源元件，該另外的光學(xué)元件能夠把偏振狀態(tài)從輻射束第一部分改變成不同的偏振。例如，另外的光學(xué)有源元件可以包括半波片或四分之一波片。
還根據(jù)本發(fā)明的另外的實施例，器件制造方法包括提供在第一方向具有線偏振的輻射束的第一部分，或者提供在第一方向具有線偏振的輻射束的第一部分和提供在第二方向具有線偏振的輻射束的第二部分，所述第二方向與所述第一方向基本垂直；使輻射束形成圖案；以及將圖案化的輻射束投射到襯底的目標(biāo)部分。
根據(jù)本發(fā)明的另一個實施例，制造的器件方法包括提供在第一方向具有線偏振的輻射束的第一部分；或者提供在第一方向具有線偏振的輻射束的第一部分和提供在第二方向具有線偏振的輻射束的第二部分，所述第二方向與所述第一方向基本垂直；使輻射束形成圖案；以及將圖案化的輻射束投射到襯底。
根據(jù)本發(fā)明的另外的實施例，器件制造包括提供在第一方向具有線偏振的輻射束的第一部分，或者提供在第一方向具有線偏振的輻射束的第一部分和提供在第二方向具有線偏振的輻射束的第二部分，所述第二方向與所述第一方向基本垂直；使輻射束形成圖案；以及將圖案化的輻射束投射到襯底的目標(biāo)部分。
制造的器件可以是，例如集成電路(IC)、集成的光學(xué)系統(tǒng)、用于磁疇存儲器的引導(dǎo)和檢測圖案、液晶顯示器(LCD)和薄膜磁頭。


現(xiàn)在，將參照示意性的附圖僅通過例子說明本發(fā)明的實施例，附圖中對應(yīng)的附圖表記表示對應(yīng)的部件，其中圖1描述根據(jù)本發(fā)明的實施例的光刻設(shè)備；圖2描述根據(jù)本發(fā)明的實施例在具有兩個半波片的環(huán)形照射方式中，將線偏振轉(zhuǎn)換成相互基本垂直的第一和第二方向上的偏振光；圖3a-3c描述根據(jù)本發(fā)明的實施例的設(shè)備中兩個半波片的布置；圖4描述根據(jù)本發(fā)明的實施例的偏振效應(yīng)，所述偏振效應(yīng)示出通過使TE偏振光部分最大來增加圖像的對比度；圖5描述根據(jù)本發(fā)明的實施例的在偶極照射中偏振光的圖像；圖6描述非偏振和偏振輻射的衰減的相移掩模的曝光寬容度對數(shù)值孔徑(NA)的關(guān)系，其中對偏振和非偏振輻射使用圖5的偶極照射，選擇的偏振方向與圖中的Y方向平行；圖7a和7b描述表示偏振度(DOP)和偏振純度(PP)的圖；圖8描述表示把偏振度(DOP)和偏振純度(PP)組合成期望的偏振狀態(tài)(IPS)中的強(qiáng)度的表，其中IPS用來度量所選偏振方向的強(qiáng)度；圖9描述根據(jù)本發(fā)明的實施例的雙折射對不同照射器材料的壽命的曲線圖形；圖10描述具有X偏振光的雙折射中的圖像灼留；圖11描述IPS中的變化對曝光寬容度(EL)是怎樣影響的；圖12描述根據(jù)本發(fā)明的實施例的各種照射方式；圖13描述根據(jù)本發(fā)明的實施例的另外的照射方式；圖14描述根據(jù)本發(fā)明的實施例的偏振光的偏振壽命效應(yīng)，以及用偏振方向與掃描方向呈45°角的偏振光作常規(guī)照射的壽命效應(yīng)；及圖15描述根據(jù)本發(fā)明的實施例的設(shè)備中兩個半波片和另外兩個半波片的布置。
具體實施例方式
圖1示意性地描述根據(jù)本發(fā)明的實施例的光刻設(shè)備。所述設(shè)備包括照射系統(tǒng)(照射器)IL，它配置成對輻射束B(例如，UV輻射或DUV輻射)作調(diào)整。支架(例如掩模臺)MT，它建造成支撐圖案形成器件(例如，掩模)MA，并與配置成根據(jù)某些參數(shù)對圖案形成器件精確定位的第一定位器件PM連接。襯底臺(例如晶片臺)WT，它建造成托住襯底(例如，涂有光刻膠的晶片)W，并連接到配置成根據(jù)某些參數(shù)對襯底精確定位的第二定位器件PW。投射系統(tǒng)(例如，折射式投射透鏡系統(tǒng))PS，它配置成把通過圖案形成器件MA傳遞給輻射束B的圖案投射到襯底W的目標(biāo)部分C(例如，包括一個或一個以上的管芯)。
照射系統(tǒng)可包括各種類型的光學(xué)部件，例如折射的、反射的、磁的、電磁的、靜電的或其他類型的光學(xué)部件，或它們的任何組合，以引導(dǎo)、成形和/或控制輻射。
所述支架支撐圖案形成器件，例如承載圖案形成器件的重量。它以一種方式托住圖案形成器件，該方式依賴于圖案形成器件的取向、光刻設(shè)備的設(shè)計及其他條件，例如是否在真空環(huán)境中托住圖案形成器件。所述支架可以使用機(jī)械的、真空的、靜電的或其他夾具技術(shù)以托住圖案形成器件。所述支架可以是框架或臺，例如框架和工作臺按需要可以是移動的或固定的。所述支架可保證圖案形成器件處于期望的位置，例如相對于投射系統(tǒng)的位置。這里術(shù)語“分劃板”或“掩模”的任何用法都可認(rèn)為與更廣義的術(shù)語“圖案形成器件”同義。
在此所用的術(shù)語“圖案形成器件”應(yīng)廣義地解釋為指能用于傳遞橫截面上具有圖案的輻射束以使在襯底的目標(biāo)部分生成圖案的任何器件。應(yīng)該指出傳遞到輻射束的圖案與襯底的目標(biāo)部分上期望的圖案可以不是精確對應(yīng)，例如，如果圖案包括相移特征或輔助特征。一般地說，傳遞到輻射束的圖案將與在目標(biāo)部分生成的器件中的具體功能層對應(yīng)，例如集成電路。
圖案形成器件可以是透射型的或反射型的。圖案形成器件的實例包括掩模、可編程鏡片陣列和可編程LCD面板。掩模在光刻技術(shù)中是眾所周知的，它包括例如二元的、交替相移的和衰減相移的掩模類型，以及各種混合掩模類型?？删幊嚏R片陣列的例子采用小鏡片的矩陣布置，矩陣的每一個鏡片都可以單獨傾斜，以便在不同方向反射入射的輻射束。所述傾斜鏡片傳遞由鏡片矩陣反射的輻射束中的圖案。
在此所用的術(shù)語”投射系統(tǒng)”應(yīng)該廣義地解釋為包含任何類型的投射系統(tǒng)，包括折射的、反射的、折反射的、磁的、電磁的和靜電光學(xué)系統(tǒng)，或者它們的任何組合，只要適合于所使用的曝光輻射，或者例如浸沒液體的使用或真空的使用等其他因數(shù)。這里術(shù)語“投射透鏡”的任何使用可以認(rèn)為與更廣義的術(shù)語“投射系統(tǒng)”同義。
如這里描述的，所述設(shè)備是透射型的(例如，采用透射掩模)。或者，所述設(shè)備可以是反射型的(例如，采用上述的可編程鏡片陣列的類型，或采用反射掩模)。
光刻設(shè)備可以是具有兩個(雙級)或兩個以上襯底臺(和/或兩個或兩個以上掩模臺)類型。在這種“多級”機(jī)器中，附加的工作臺可以并行地使用，或者在一個或多個臺上進(jìn)行準(zhǔn)備步驟，同時一個或多個其他臺被用于進(jìn)行曝光。
光刻設(shè)備也可以是這種類型其中至少襯底的一部分被具有相對高折射率的液體(例如水)覆蓋，以便投射系統(tǒng)和襯底之間的空隙充滿液體。浸沒液體也可以應(yīng)用于光刻設(shè)備的其他空隙，例如掩模和投射系統(tǒng)之間。眾所周知，浸沒技術(shù)在本技術(shù)領(lǐng)域中已用于增加投射系統(tǒng)的數(shù)值孔徑。這里使用的術(shù)語“浸沒”并不意味著結(jié)構(gòu)(例如襯底)必須浸沒在液體中，而僅僅意味著在曝光期間液體位于投射系統(tǒng)和襯底之間。
參照圖1，照射器IL接收來自輻射源SO的輻射。所述輻射源和光刻設(shè)備可以是分離的實體，例如當(dāng)所述輻射源為準(zhǔn)分子激光器時。這種情況下，所述輻射源沒有被認(rèn)為是光刻設(shè)備的構(gòu)成部分，輻射借助于輻射束輸送系統(tǒng)BD從輻射源SO傳送到照射器IL，所述輻射束輸送系統(tǒng)包括適當(dāng)?shù)亩ㄏ蜱R片和/或輻射束擴(kuò)張器。在其他情況下，所述輻射源可以是光刻設(shè)備的整體的部分，例如當(dāng)輻射源為水銀燈時。輻射源SO和照射器IL，如果需要的話加上輻射束輸送系統(tǒng)BD一起，可以稱作為輻射系統(tǒng)。
照射器IL可以包括配置成調(diào)節(jié)輻射束角強(qiáng)度分布的調(diào)節(jié)器件AD。一般地說，至少可以調(diào)節(jié)照射器的光瞳面上的強(qiáng)度分布的外部和/或內(nèi)部徑向范圍(通常分別稱作為外部σ和內(nèi)部σ)。另外，照射器IL可以包括各種其他部件，例如積分器IN和聚光器CO。所述照射器可以用于調(diào)節(jié)輻射束，使其橫截面上具有期望的均勻性和強(qiáng)度分布。
輻射束B入射在圖案形成器件(例如掩模MA)上，所述圖案形成器件被托在支架(例如掩模臺MT)上，并由圖案形成器件對輻射束B進(jìn)行圖案化。穿過掩模MA后，輻射束B通過投射系統(tǒng)PS，其將輻射束投射在襯底W的目標(biāo)部分C上。借助于第二定位器件PW和位置傳感器IF(例如，干涉儀器件、線性編碼器或電容性傳感器)，襯底臺WT可以精確移動，例如以便確定輻射束B的路徑中不同目標(biāo)部分C的位置。類似地，所述第一定位裝置PM和另一個位置傳感器(圖1中沒有明確地描述，但是它可以是一個干涉器件、線性編碼器或電容性傳感器)可以用于精確地確定掩模MA相對于輻射束B的路徑的位置，例如從掩模庫機(jī)械性恢復(fù)后，或在掃描期間。一般地說，掩模臺MT的移動可以借助于長行程模塊(粗略定位)和短行程模塊(精細(xì)定位)實現(xiàn)，所述長行程模塊和短行程模塊是構(gòu)成第一定位器件PM的一部分。類似地，襯底臺WT的移動可以利用長行程模塊和短行程模塊實現(xiàn)，所述長行程模塊和短行程模塊是構(gòu)成第二定位器件PW的一部分。在分檔器(與掃描器相反)的情況下，掩模臺MT只可以連接到短行程執(zhí)行機(jī)構(gòu)，或者可以是固定的。掩模MA和襯底W可以利用掩模對準(zhǔn)標(biāo)記M1、M2和襯底對準(zhǔn)標(biāo)記P1、P2對準(zhǔn)。雖然襯底對準(zhǔn)表記如圖所示占據(jù)了專用的目標(biāo)部分，但是它們可以位于目標(biāo)部分之間的空隙(這可以看作為劃線道對準(zhǔn)標(biāo)記)。類似地，在掩模MA設(shè)有一個以上的管芯的情況下，掩模對準(zhǔn)標(biāo)記可以設(shè)置在這些管芯之間。
所描述的設(shè)備可以使用以下方式中至少一種1.分步方式掩模臺MT和襯底臺WT都保持基本靜止，這時把傳遞到輻射束的整個圖案同時投射到目標(biāo)部分C(即單一靜態(tài)曝光)。然后，襯底臺WT在X和/或Y方向移動，使不同的目標(biāo)部分C都能曝光。在分步方式中，照射場的最大尺寸限制單一靜態(tài)曝光成像的目標(biāo)部分C的尺寸。
2.掃描方式掩模臺MT和襯底臺WT被同時掃描，這時把傳遞到輻射束的圖案投射到目標(biāo)部分C(即單一動態(tài)曝光)。襯底臺WT相對于掩模臺MT的速度和方向可以由投射系統(tǒng)PS的圖像反轉(zhuǎn)和(縮倍)放大率特性確定。在掃描方式中，照射場的最大尺寸限制單一動態(tài)曝光中的目標(biāo)部分的寬度(在非掃描方向)，然而，掃描移動的長度在掃描方向上確定目標(biāo)部分的高度。
3.另一種方式托住可編程圖案形成器件的掩模臺MT保持基本靜止，并在把傳遞到輻射束的圖案投射到目標(biāo)部分C時移動襯底臺WT或?qū)λ鼟呙?。在該方式中，通常是使用脈沖輻射源，在每一次襯底臺WT移動后或在掃描期間逐次的輻射脈沖之間，按需要更新可編程圖案形成器件。該方式的操作能方便地應(yīng)用到使用可編程圖案形成器件(例如上述類型的可編程鏡面陣列)的無掩模光刻技術(shù)中。
也可以采用上述使用方式的組合和/或變化或者完全不同的使用方式。
使用根據(jù)本發(fā)明的偏振輻射可以增強(qiáng)圖像的對比度。也可以獲得曝光寬容度(EL)的增量改善、較低掩模誤差增強(qiáng)因子(MEEF)和降低邊緣線的粗糙度。
原有技術(shù)存在的一個問題是，偏振引起了密度的降低，雙折射被燒進(jìn)構(gòu)成照射系統(tǒng)一部分的熔蝕石英材料。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，如果偏振方向與雙折射方向不平行或者不正交，偏振方向就被改變，從而導(dǎo)致臨界尺寸(CD)誤差。因此，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，如本發(fā)明所述的，基本相互不垂直的偏振狀態(tài)的混合限制照射系統(tǒng)的壽命。
因此，本發(fā)明與構(gòu)成線偏振的輻射、第一方向的偏振或第一方向和第二方向的偏振有關(guān)，所述第二方向與第一方向基本垂直。如上所述，后一種輻射類型通常稱作為XY偏振輻射。具體地說，本發(fā)明與在第一和第二方向上使用帶有偏振輻射的環(huán)形照射方式有關(guān)。偏振的第一方向可以與掃描方向平行或垂直。在該應(yīng)用中，所述第一方向稱作為X方向，所述第二方向稱作為Y方向。
如圖2所示，構(gòu)成在第一和第二方向帶有輻射的環(huán)形照射，所述第一和第二方向相互基本垂直。偏振輻射在第一和第二方向之間的比例為1∶1。輻射在第一或第二方向至少被偏振95％。
圖3a描述根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備的聚光器CO中的兩個半波片(即旋轉(zhuǎn)器)。圖3B描述調(diào)節(jié)器件AD中的兩個半波片(即旋轉(zhuǎn)器)。圖3C描述積分器IN中的兩個半波片。
圖4描述偏振的影響，其示出具有高數(shù)值孔徑NA具有顯著的成像偏振影響。圖4示出對于TE(橫向電)偏振，圖像的對比度沒有隨數(shù)值孔徑NA的增大而降低。但是圖4示出對于非偏振和TE(橫向電)偏振，圖像對比度隨數(shù)值孔徑NA的增大出現(xiàn)了降低。因此，圖4示出當(dāng)使用TE偏振時，圖像對比度和掩模誤差因子(MEF)都可以有改善。
圖5表示使用衰減相移掩模(att-PSM)時，根據(jù)本發(fā)明的實施例的偶極照射方式的光瞳圖像。
圖6示出與非偏振光相比，偏振光的曝光寬容度(EL)更大。對于偏振和非偏振光都使用圖5的偶極，選擇與圖5的Y方向平行的偏振方向。
圖7a和7b是說明偏振光的一般表示方法。偏振光的質(zhì)量可以用兩個值定義。第一，偏振度DOP可用于確定偏振光的數(shù)量，其說明被偏振的光的分?jǐn)?shù)。第二，還可使用偏振純度PP，所述偏振純度與正確方向上偏振光的分?jǐn)?shù)有關(guān)。
圖8表示具有不同偏振度和偏振純度PP的不同偏振狀況的表。在該表中，偏振度DOP和偏振純度PP被組合構(gòu)成期望的偏振狀態(tài)IPS的強(qiáng)度。所述IPS度量所選擇的偏振方向的強(qiáng)度。
圖9描述使用偏振輻射的不同照射器材料的壽命(以年計)與雙折射之間的曲線圖。它示出作為不同材料等級函數(shù)的熔融石英的退化(也就是燒進(jìn)的雙折射)。
圖10描述用X偏振光燒進(jìn)的雙折射。
圖11描述IPS對曝光寬容度的影響是怎樣變化。對于全偏振(IPS的變化＝0)，通過使用偏振，在EL中有某些增益。當(dāng)在整個像場中存在IPS的變化時，那么每一個場點需要不同的絕對能量以曝光一個特征。這就導(dǎo)致比沒有變化時最大增益更小的所有場點的重疊曝光窗口。
圖12描述根據(jù)本發(fā)明的不同照射方式，例如常規(guī)的、偶極的、四極的、環(huán)形的和非對稱的。常規(guī)的照射方式具有定向在第一方向(X方向)或在垂直于第一方向的第二方向(Y方向)線偏振。偶極照射方式具有兩個照射極，位于X方向的軸上，然而，照射極的線偏振方向平行于Y方向。其他偶極方式具有兩個照射極，位于Y方向的軸上，然而，照射極的線偏振方向與X方向平行。C-四邊形(C-Quad)具有四個布置成矩形的照射極，然而，通過兩個相對極的軸與X或Y方向平行，并且在與X方向平行的軸上的兩個極的照射的線偏振方向被引導(dǎo)到與Y方向平行，在與Y方向平行的軸上的兩個極的照射的線偏振方向被引導(dǎo)到與X方向平行。而且，圖12示出了一個四極的照射方式，然而，通過兩個相對極的軸與X或Y方向成45°以下，這些極的照射的線偏振或者與X方向平行或者與Y方向平行。圖中示出四極照射的兩種不同的配置，一種配置是X偏振，另一種是Y偏振。而且，圖12示出一個環(huán)形照射方式，其中環(huán)被分成四部分，兩個相對部分的照射的線偏振方向與X方向或與Y方向平行，兩個相鄰部分的線偏振方向相互垂直。圖12還示出了一個不規(guī)則的照射方式的例子，包括線偏振方向與X方向平行的半環(huán)形部分，以及在與Y方向平行的軸上的兩個極，所述兩個極的照射的偏振方向與Y方向平行。
圖13表示另外的可能照射方式。圖中示出了C-四邊形(C-Quad)、類星體TM(QuasarTM)和常規(guī)的照射方式。
圖14描述根據(jù)本發(fā)明的以XY偏振照射的照射器材料A和B的偏振壽命的影響(即在第一和第二方向上的偏振輻射，第二方向與第一方向基本垂直)，以及用偏振方向與掃描方向的夾角為45°的偏振光的常規(guī)照射的壽命影響。圖14示出，使用XY偏振，照射器材料的純度損失的效率顯著降低，即照射系統(tǒng)的壽命增加。并示出了對于45°偏振(這是最差的情況)時損失偏振純度的兩個不同的氧化硅類型(A和B)。與使用XY偏振相比較，當(dāng)使用XY偏振時照射系統(tǒng)的壽命獲得了5的因子的改善。很清楚，當(dāng)使用45°偏振時，照射系統(tǒng)具有的壽命小于20×109拍攝(即20G拍攝)，而使用XY偏振時，照射系統(tǒng)具有大于約35×109拍攝(即35G拍攝)的壽命，最好是大于約100×109拍攝(即100G拍攝)。例如，圖14中的材料B表明在很低的感應(yīng)的雙折射電平時就飽和。應(yīng)該指出，圖14所示的數(shù)據(jù)經(jīng)過了由于材料改進(jìn)上的進(jìn)步的改變、模擬條件的改變，因而僅僅意味著作為教育性的和說明性的。
圖15示出光刻設(shè)備的另外的實施例。光刻設(shè)備LA包括輻射源SO、光學(xué)有源元件(例如半波片HWP1A、HWP1B)、照射系統(tǒng)IL和另外的光學(xué)有源元件(例如半波片HWP2A、HWP2B)、以及投射系統(tǒng)PS。在工作中，輻射源SO把輻射束發(fā)射給照射系統(tǒng)IL，然而，輻射束的第一部分通過半波片HWP1A發(fā)送，而輻射束的第二部分通過半波片HWP1B發(fā)送，以便使輻射束具有XY偏振。
照射系統(tǒng)IL適應(yīng)輻射束的橫截面和強(qiáng)度分布，并通過另外的光學(xué)有源元件，例如半波片HWP2A、HWP2B，將輻射束發(fā)送給投射系統(tǒng)PS。半波片HWP2A改變不同方向上輻射束的第一部分的偏振方向，半波片HWP2B改變另外的不同方向上的輻射束的第二部分的偏振方向。利用半波片HWP2A、HWP2B，輻射束的第一和第二部分的偏振方向可以設(shè)置為使非垂直和非水平圖案的曝光寬容度最優(yōu)化，同時使照射器的偏振不改變以使照射器的壽命最大。對于照射系統(tǒng)IS和投射系統(tǒng)PS之間的另外的光學(xué)元件，可以使用四分之一波片，而不使用半波片HWP2A、HWP2B。在該實施例中，四分之一波片把輻射束的第一和第二部分的線偏振轉(zhuǎn)換為圓偏振，所述圓偏振具有第一和第二部分的分別左旋的和右旋的方向。而且，所述光學(xué)有源元件就可以是消偏振器。
總之，本發(fā)明涉及使用偏振光改善成像特性，例如曝光寬容度，同時保持和延長光刻設(shè)備中照射系統(tǒng)的壽命。
雖然本說明書具體引用的是光刻設(shè)備在IC制造中的應(yīng)用，但是應(yīng)該理解，這里說明的光刻設(shè)備可以應(yīng)用到其他方面，例如集成光學(xué)系統(tǒng)的制造、磁疇存儲器的引導(dǎo)和檢測圖案、平板顯示器、液晶顯示器(LCD)、薄膜磁頭等。應(yīng)該意識到，在所選擇的應(yīng)用情況下，任何在此使用的術(shù)語“晶片”或“管芯”都可以認(rèn)為分別與更廣義的術(shù)語“襯底”或“目標(biāo)部分”同義。這里說的襯底可以在例如磁跡(track)(給襯底涂布一層光刻膠并對曝光的光刻膠顯影的工具)、計量學(xué)工具和/或檢驗工具中在曝光前后處理。關(guān)于可應(yīng)用的地方，這里公開的可以應(yīng)用于這樣的和其他的襯底處理工具。而且，襯底可以處理多次，例如為了制造多層的IC，使得這里使用的術(shù)語襯底還可以指已經(jīng)包含多個處理的層的襯底。
雖然上面具體引用的是本發(fā)明在光學(xué)的光刻技術(shù)情況下應(yīng)用的實施例，但是將意識到，本發(fā)明可以適用其他應(yīng)用，例如印刻光刻技術(shù)，并且在上下文允許的地方，本發(fā)明沒有局限在光學(xué)光刻技術(shù)中。在印刻光刻技術(shù)中，圖案形成器件中的圖像限定在襯底上所生成的圖案。圖案形成器件的圖像可以壓入供給襯底的光刻膠層中，通過使用電磁輻射、加熱、加壓或它們的組合可以固化在光刻膠上。在光刻膠被固化后移去圖案形成器件，圖案就留在光刻膠上。
這里所用的術(shù)語“輻射”和“束”涵蓋各種類型的電磁輻射，包括紫外(UV)輻射(例如波長約為365、355、248、193、157或126nm)和遠(yuǎn)紫外(EUV)輻射(例如波長范圍約為5-20nm)以及粒子束流，例如離子束或電子束。
術(shù)語“透鏡”，在上下文允許的地方，可以指各種類型的光學(xué)部件中的任何一個或它們的組合，包括折射的、反射的、磁的、電磁的和靜電光學(xué)部件。
盡管上面說明了本發(fā)明的具體實施例，但是將會意識到，除上面描述的以外，也可以實施本發(fā)明。例如，本發(fā)明可以采取描述上面公開的方法的包含一個或一個以上的機(jī)器可讀指令序列的計算機(jī)程序形式，或存放有這種計算機(jī)程序的數(shù)據(jù)存儲介質(zhì)(例如半導(dǎo)體存儲器、磁盤或光盤)的形式。
上面的描述是用來說明的而不是限制的。因此，對本領(lǐng)域的技術(shù)人員明顯的是，在不脫離下面提出的權(quán)利要求范圍，可對上面說明的本發(fā)明作修改。
權(quán)利要求
1.一種光刻設(shè)備，它包括照射系統(tǒng)，它被配置成對輻射束進(jìn)行調(diào)整；支架，它被建造成支承圖案形成器件，所述圖案形成器件配置成把圖案傳遞到所述輻射束的橫截面上，以形成圖案化的輻射束；襯底臺，它被建造成托住襯底；投射系統(tǒng)，它被配置成將圖案化的輻射束投射到所述襯底的目標(biāo)部分，其中所述光刻設(shè)備包括光學(xué)有源元件，所述光學(xué)元件被配置成有選擇地提供在第一方向帶有線偏振的所述輻射束的第一部分，或者提供在所述第一方向帶有線偏振的所述輻射束的第一部分和提供在第二方向帶有線偏振的所述輻射束的第二部分，所述第二方向與所述第一方向垂直。
2.如權(quán)利要求1所述的光刻設(shè)備，其中所述光學(xué)有源元件位于所述輻射源和所述照射系統(tǒng)之間。
3.如權(quán)利要求1所述的光刻設(shè)備，其中所述襯底臺可以在掃描方向相對于所述圖案形成器件移動，所述第一偏振方向與所述掃描方向垂直或平行。
4.如權(quán)利要求1所述的光刻設(shè)備，其中照射方式配置成提供多個極。
5.如權(quán)利要求1所述的光刻設(shè)備，其中所述照射系統(tǒng)配置成提供多個極，所述多個極配置成使透鏡光瞳內(nèi)的衍射輻射量最大，并使每一個極在所述第一或第二方向選擇偏振輻射以使橫向電偏振的含量最大。
6.如權(quán)利要求1所述的光刻設(shè)備，其中所述照射系統(tǒng)配置成提供分段的點對稱照射方式和/或非對稱的照射方式。
7.如權(quán)利要求1所述的光刻設(shè)備，其中所述照射系統(tǒng)配置成提供常規(guī)的、偶極的、非對稱的、四極的、六極的和環(huán)形的照射。
8.如權(quán)利要求1所述的光刻設(shè)備，其中所述光學(xué)有源元件包括兩個半波片。
9.如權(quán)利要求1所述的光刻設(shè)備，其中所述輻射束在所述第一或第二方向的偏振至少為95％。
10.如權(quán)利要求2所述的光刻設(shè)備，其中所述光刻設(shè)備配備有位于所述照射器和投射系統(tǒng)之間的另外的光學(xué)有源元件，所述另外的光學(xué)有源元件配置成把偏振狀態(tài)從所述輻射束的第一部分改變到不同于進(jìn)入所述光學(xué)有源元件之前的所述輻射束的偏振狀態(tài)的偏振狀態(tài)。
11.如權(quán)利要求10所述的光刻設(shè)備，其中所述另外的光學(xué)有源元件包括半波片
12.如權(quán)利要求10所述的光刻設(shè)備，其中所述另外的光學(xué)有源元件包括四分之一波片。
13.如權(quán)利要求10所述的光刻設(shè)備，其中所述另外的光學(xué)有源元件包括消偏振器。
14.如權(quán)利要求8所述的光刻設(shè)備，其中所述半波片基本上是三角形的。
15.如權(quán)利要求8所述的光刻設(shè)備，其中所述兩個半波片可以是在所述光刻設(shè)備的聚光器、調(diào)節(jié)器件或積分器中。
16.如權(quán)利要求8所述的光刻設(shè)備，其中所述兩個半波片都可以置于所述光刻設(shè)備的聚光器中。
17.如權(quán)利要求8所述的光刻設(shè)備，其中所述兩個半波片都可以置于所述光刻設(shè)備的調(diào)節(jié)器件中。
18.如權(quán)利要求8所述的光刻設(shè)備，其中所述兩個半波片都可以置于所述光刻設(shè)備的積分器中。
19.如權(quán)利要求8所述的光刻設(shè)備，其中所述兩個半波片可以置于所述光刻設(shè)備的聚光器的光瞳面上或靠近所述光刻設(shè)備的聚光器的光瞳面。
20.如權(quán)利要求8所述的光刻設(shè)備，其中所述兩個半波片可以置于所述光刻設(shè)備的調(diào)節(jié)器件的光瞳面上或靠近所述光刻設(shè)備的調(diào)節(jié)器件的光瞳面。
21.如權(quán)利要求8所述的光刻設(shè)備，其中所述兩個半波片可以置于所述光刻設(shè)備的積分器的光瞳面上或靠近所述光刻設(shè)備的積分器的光瞳面。
22.如權(quán)利要求8所述的光刻設(shè)備，其中所述兩個半波片是由石英硅形成。
23.如權(quán)利要求1所述的光刻設(shè)備，其中所述照射系統(tǒng)的壽命至少是約30×109拍攝。
24.如權(quán)利要求1所述的光刻設(shè)備，其中所述投射系統(tǒng)具有大于約1.0的數(shù)值孔徑。
25.如權(quán)利要求1所述的光刻設(shè)備，其中至少部分所述光刻設(shè)備浸沒在浸沒液體中。
26.如權(quán)利要求25所述的光刻設(shè)備，其中所述浸沒液體為水。
27.一種包括光學(xué)有源元件的光刻設(shè)備，所述光學(xué)有源元件配置成有選擇地提供在第一方向帶有線偏振的輻射束的第一部分，或者提供在所述第一方向帶有線偏振的輻射束的第一部分和提供在第二方向帶有線偏振的輻射束的第二部分，所述第二方向與所述第一方向基本垂直。
28.一種器件制造方法，它包括有選擇地提供在第一方向帶有線偏振的輻射束的第一部分，或者提供在第一方向帶有線偏振的輻射束的第一部分和提供在第二方向帶有線偏振的輻射束的第二部分，所述第二方向與所述第一方向基本垂直；將圖案傳遞到所述輻射束；以及把圖案化的輻射束投射到襯底的目標(biāo)部分。
29.一種由器件制造方法制造的器件，所述器件制造方法包括有選擇地提供在第一方向帶有線偏振的輻射束的第一部分，或者提供在第一方向帶有線偏振的輻射束的第一部分和提供在第二方向帶有線偏振的輻射束的第二部分，所述第二方向與第一方向基本垂直；將圖案傳遞到所述輻射束；以及把圖案化的輻射束投射到襯底的目標(biāo)部分。
30.一種按照權(quán)利要求28所述的方法制造的器件，其中所述制造的器件有集成電路、集成光學(xué)系統(tǒng)、磁疇存儲器的引導(dǎo)和檢測圖案、液晶顯示器和薄膜磁頭。
全文摘要
光刻設(shè)備使用偏振光改善成像特性，例如曝光寬容度，同時保持和延長光刻設(shè)備中照射系統(tǒng)的壽命。
文檔編號H01L21/027GK1797202SQ20051000350
公開日2006年7月5日 申請日期2005年12月23日 優(yōu)先權(quán)日2004年12月28日
發(fā)明者C·瓦格納, W·P·德博伊, T·海爾, D·菲奧卡, R·德喬閣 申請人:Asml荷蘭有限公司, 卡爾蔡司Smt股份公司