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用于极高分辨率图案形成的扫描EUV干涉成像

阅读:928发布:2020-10-20

专利汇可以提供用于极高分辨率图案形成的扫描EUV干涉成像专利检索,专利查询,专利分析的服务。并且本 发明 提供一种用于将图案写入到衬底上的系统和方法。产生第一和第二极紫外(EUV) 辐射 束。使用曝光单元以将第一和第二EUV辐射束投影到衬底上。第一和第二辐射束相互干涉,以在衬底的曝光场处曝光第一组平行线。,下面是用于极高分辨率图案形成的扫描EUV干涉成像专利的具体信息内容。

1.一种器件制造方法,包括步骤:
(a)产生第一和第二极紫外(EUV)辐射束;和
(b)使用曝光单元以将所述第一和第二EUV辐射束投影到衬底上,使得所述第一和第二辐射束相互干涉,以在衬底的曝光场处曝光第一组平行线。
2.根据权利要求1所述的方法,还包括步骤:
以等于90度或基本上等于90度的旋转所述衬底;
产生第三和第四EUV辐射束;和
使用所述曝光单元以将所述第三和第四EUV辐射束投影到所述衬底上,使得所述第三和第四辐射束相互干涉,以在所述衬底的各个目标区域上曝光第二组平行线,其中所述第二组平行线基本上垂直于所述第一组平行线。
3.根据权利要求2所述的方法,还包括步骤:
修整由根据权利要求2所述的方法得到的图案以形成特征。
4.根据前述权利要求中任一个所述的方法,还包括步骤:
产生第三和第四EUV辐射束;和
使用所述曝光单元以将所述第三和第四EUV辐射束投影到所述衬底上,使得所述第三和第四辐射束相互干涉,以在所述衬底的各个目标区域上曝光第二组平行线,其中所述第二组平行线相间配置在所述第一组平行线的各条线之间且平行于所述第一组平行线。
5.根据前述权利要求中任一个所述的方法,其中步骤(b)包括:
使用所述曝光单元将所述第一和第二EUV辐射束投影到所述衬底上,使得所述第一和第二辐射束相互干涉,以曝光在所述衬底的目标区域上的矩形;和
相对于所述曝光单元移动所述衬底,使得线被曝光在所述衬底上。
6.根据权利要求5所述的方法,还包括步骤:
以等于90度或基本上等于90度的角度旋转所述衬底;
产生第三和第四EUV辐射束;
使用所述曝光单元将所述第三和第四EUV辐射束投影到所述衬底上,使得所述第三和第四辐射束相互干涉,以曝光所述衬底的第二目标区域上的第二矩形;和
相对于所述曝光单元移动所述衬底,使得基本上垂直于所述第一线的第二线被曝光。
7.根据前述权利要求中任一项所述的方法,其中步骤(b)包括:
使用第一组反射镜来引导所述第一束和使用第二组反射镜以引导所述第二束,使得所述第一和第二束的各自的路径长度在所述曝光场处基本上相等,使得所述第一和第二束在所述曝光场的整个宽度上基本上是相互空间相干和时间相干的。
8.根据权利要求7所述的方法,其中步骤(b)还包括:
使用所述第一组反射镜和所述第二组反射镜分别减小、扩展或缩小所述第一和第二束。
9.根据前述权利要求中任一项所述的方法,其中所述步骤(a)包括:
将EUV辐射束分开,以产生所述第一和第二束。
10.根据权利要求9所述的方法,其中步骤(a)还包括:
接收不平行于包括所述衬底的法向量的平面的所述束,
其中所述束基本上垂直于用于分开所述第一束的分束器的线,使得由所述分束器的拓扑引起的遮蔽基本上被减小或消除。
11.根据前述权利要求中任一项所述的方法,其中步骤(a)包括:
衍射EUV辐射束以产生所述第一和第二束。
12.一种干涉测量光刻设备,包括:
第一曝光系统,配置成接收第一极紫外(EUV)辐射束并且引导所述第一束到衬底上的曝光场上,所述第一曝光系统包括第一束宽度调整系统;和
第二曝光系统,配置成接收第二EUV辐射束并且引导所述第二束到所述衬底上的所述曝光场上,使得所述第一和第二束相互干涉,以在所述衬底的所述曝光场处曝光第一组平行线,所述第二曝光系统包括第二束宽度调整系统,
其中,所述第一和第二束宽度调整系统配置成分别调整所述第一和第二束的宽度,使得所述第一和第二束的各路径长度在所述曝光场处基本上相等,以便所述第一和第二束在所述曝光场的整个宽度上是基本上相互空间相干和时间相干的。
13.根据权利要求12所述的设备,还包括:
探测器,配置成感测在所述曝光场上形成的条纹的对比度并产生信号
控制器,配置成接收所述信号并由此产生控制信号;和
致动器,配置成基于所述控制信号调整所述第一束宽度调整系统的元件的位置、形状或方向,以便提高在所述曝光场上的对比度。
14.根据权利要求12或权利要求17所述的设备,还包括:
反射镜,配置成接收来自所述第一束宽度调整系统的所述第一束并将所述第一束反射到所述衬底上;和
致动器,配置成调整所述反射镜的角度以调整形成在所述衬底上的线的节距
15.根据权利要求12-14中任一项所述的设备,还包括:
致动器,配置成更换所述第一束宽度调整系统的元件或使所述第一束宽度调整系统的所述元件变形,以便调整形成在所述衬底上的线的节距。
16.根据权利要求12-15中任一项所述的设备,其中所述第一束宽度调整系统包括凹面镜和凸面镜,其中所述凹面镜和凸面镜的曲率选定成使得在所述曝光场上形成基本上均匀的条纹。
17.根据权利要求12-16中任一项所述的设备,还包括:
致动器,配置成以等于90度或基本上等于90度的角度旋转所述衬底,
其中所述第一和第二曝光系统配置成在所述衬底旋转90度之后曝光第二组平行线,使得所述第二组平行线垂直于所述第一组平行线。
18.根据权利要求12-19中任一项所述的设备,其中所述第一曝光系统和所述第二曝光系统配置成使得矩形被曝光到所述衬底的目标区域上。
19.根据权利要求18所述的设备,还包括:
致动器,配置成移动所述衬底,使得所述第一组平行线被曝光到所述衬底上,
其中所述致动器配置成旋转所述衬底90度并且移动所述衬底,使得形成垂直于所述第一组平行线的第二组平行线。
20.根据权利要求12-19中任一项所述的设备,还包括:
致动器,配置成移动所述衬底,其中所述第一和第二曝光系统配置成在所述衬底移动之后,曝光相间配置在所述第一组平行线的各个线之间的第二组平行线。
21.根据权利要求12-20中任一项所述的设备,还包括:
分束器,配置成接收第三EUV辐射束并且产生所述第一和第二束。
22.根据权利要求21所述的设备,其中:
所述分束器包括多条线;
所述第三束垂直于所述分束器的所述多条线;以及
所述第三束不平行于包括所述衬底的法向量的平面。
23.根据权利要求12至22中任一项所述的设备,还包括:
修整孔,所述修整孔被配置用于阻挡所述第一和第二束的一部分以避免其曝光所述衬底。

说明书全文

技术领域

相关申请的交叉引用

本申请要求于2007年12月28日递交的美国临时申请61/006,185的权益,并且这里以参考的方式将所述美国临时申请全文并入。

发明涉及一种光刻系统,并且更具体地,涉及一种干涉测量光刻术。

背景技术

光刻设备是一种将所需图案应用到衬底或衬底的一部分上的机器。例如,可以将光刻设备用在平板显示器、集成电路(ICs)以及其他涉及精细结构的器件的制造中。在常规设备中,可以将通常称为掩模或掩模版的图案形成装置用于生成与平板显示器(或其他器件)的单个层一致的电路图案。可以通过成像到提供在衬底上的辐射敏感材料(例如光致抗蚀剂)的层上而将该图案转移到衬底(例如玻璃板)的全部或一部分上。
代替电路图案,图案形成装置可以被用于产生其他图案,例如滤色片图案或点的矩阵。代替掩模,图案形成装置可以包括图案形成阵列,其包括独立可控元件的阵列。与基于掩模的系统相比,在这种系统中可以更迅速地并且用更少的成本更换图案。
平板显示器通常是矩形形状。设计用以曝光这种类型衬底的光刻设备可以提供覆盖矩形衬底整个宽度、或覆盖该宽度的一部分(例如宽度的一半)的曝光区域。可以在曝光区域下面扫描衬底,同时同步地使掩模或掩模版扫描通过辐射束。这样,图案被转移到衬底。如果曝光区域覆盖衬底的整个宽度,则可以用单次扫描完成曝光。如果曝光区域例如覆盖衬底宽度的一半,则衬底可以在第一次扫描之后横向移动,并且典型地实施另一次扫描以曝光衬底的剩余部分。
由总半导体制造工艺实现的分辨率不仅依赖于所用的光学元件,而且依赖于所采用的化学工艺(例如光致抗蚀剂与蚀刻化学物之间的反应,等)。
当分辨率达到纳米尺度,例如30-100nm,使用常规的掩模、掩模版以及图案形成阵列以实现该分辨率是非常困难的。目前基于透镜的系统的分辨率限制接近45nm。
当用于光刻系统中的光的波长缩短或减小时,通常分辨率提高。例如,应用某些使用处于极紫外(EUV)范围内的光的光刻系统。然而,这些系统中的很多受到限制这些系统的分辨率(例如在26nm线/间距(L/S)量级)的差的数值孔径(例如在0.25数量级)的困扰。

发明内容

因此,需要一种EUV光刻系统和方法,其不具有受限的数值孔径并且允许高分辨率的图案化
在本发明第一实施例中,提供一种用以将图案写入到衬底上的方法,包括以下步骤。产生第一和第二极紫外(EUV)辐射束。使用曝光单元将第一和第二EUV辐射束投影到衬底上。第一和第二辐射束彼此相干以曝光位于衬底的曝光场处的第一组平行线。
在替换的示例中,在将所述图像写入到所述衬底上期间相对于所述第一和第二束移动衬底,或在写入期间衬底保持静止。
本发明另一实施例提供第一和第二曝光系统。第一曝光系统被用于将图案写入到衬底上并且配置成接收第一极紫外(EUV)辐射束并引导所述第一束到衬底上的曝光场。第二曝光系统配置成接收第二极紫外(EUV)辐射束并引导所述第二束到所述衬底上的曝光场。第一曝光系统包括第一束宽度调整系统并且第二曝光系统包括第二束宽度调整系统。第一和第二束宽度调整系统配置成分别调整第一和第二束的宽度,使得当第一和第二束到达所述曝光场时第一和第二束各自的路径长度基本上匹配,以确保在所述曝光场的整个宽度上第一和第二束基本上相互空间和时间相干。
本发明其他实施例、特征和有益效果,以及本发明的不同实施例的结构和操作在下文中参照附图进行描述。

附图说明

这里附图并入说明书中并且形成说明书的一部分,所述附图示出本发明的一个或多个实施例并且和说明书一起进一步用来说明本发明的原理,以允许本领域技术人员能够实施和使用本发明。
图1和2示出示例性的Talbot干涉测量图案化系统;
图3示出EUV干涉测量图案化系统。
图4示出狭缝的俯视图。
图5A-5C示出用以形成修整曝光的处理步骤。
图6A-6C示出用于基于栅格的光刻术的示例性处理步骤。
图7示出根据本发明实施例的表示方法的流程图
本发明将参照附图进行描述。在附图中,相同的附图标记表示相同或功能相似的元件。此外,附图标记的最左边的数字表示附图标记首先出现的附图。

具体实施方式

本说明书公开一个或更多个包含或并入本发明特征的实施例。所公开的实施例仅给出本发明的示例。本发明的范围不限于所公开的实施例。本发明由这里的权利要求限定。
所述的实施例和在说明书中提到的“一个实施例”、“实施例”、“示例性实施例”等表示所述的实施例可以包括特定特征、结构或特性,但是,每个实施例可以不必包括特定的特征、结构或特性。而且,这些段落不必指的是同一个实施例。此外,当特定特征、结构或特性与实施例结合进行描述时,应该理解,无论是否明确描述,该特定特征、结构或特性落入本领域技术人员所知的知识范围内,可以实现将该特定特征、结构或特性与其他实施例的结合。
本发明实施例可以应用到硬件固件软件或其任何组合。本发明实施例还可以应用为存储在机器可读介质上的指令,其可以通过一个或更多个处理器读取和执行。机器可读介质可以包括任何用于以机器(例如计算设备)可读形式存储或传送信息的机构。例如,机器可读介质可以包括:只读存储器(ROM);随机存取存储器(RAM);磁盘存储媒介;光学存储媒介;闪存设备;传播信号的电、光、声或其他形式(例如,载波、红外信号、数字信号等),以及其他。此外,这里可以将固件、软件、程序、指令描述成执行特定动作。然而,应该认识到,这些描述仅为了方便并且这些动作实际上由计算设备、处理器、控制器或其他执行所述固件、软件、程序、指令等的设备来完成的。
示例性干涉测量光刻系统
图1示出干涉测量光刻系统100,本领域通常熟知为塔尔博特(Talbot)干涉仪。例如由激光器(未示出)产生的基本上空间地和时间相干的光束102被入射到分束器104(例如衍射装置、衍射光栅、相移分束器或类似)上。分束器104将束102分成第一和第二束106A和106B。然后,两个束106A和106B由第一和第二反射表面108A和108B反射分别朝向衬底110(例如工件、显示器或类似,下文中称为衬底)而被重新引导或改变方向。从分束器104到衬底110的每个路径(例如,a+c或b+d)有时被称为干涉仪100的“臂”。示例性常规塔尔博特干涉仪包括美国专利第6882477号和第4596467号以及美国专利申请出版物第2004-011092-A1和2005-0073671号,其全部以参考的方式并入。
干涉图案112形成在衬底110的顶部表面。例如,在用于光刻术时,干涉图案112用写入图像曝光光致抗蚀剂层(在图1中未标出)。例如,第一和第二束106A和106B可以投影到衬底110上以进行干涉,以便曝光衬底110上的多条线,这些线与由辐射束106A和106B之间的相长干涉(constructive interference)引起的最大值的线对应,由两个辐射束106A和106B之间的相消干涉(destructive interference)引起的最小值分隔开。
应该认识到,衬底110可以被放置在允许衬底110相对于所述写入图像移动(例如扫描、步进或类似运动)、以允许对衬底110的整个表面形成图案的台或平台(未示出)上。在另一示例中,在对衬底110成像过程中衬底110可以是静止的。
在一个示例中,分束器104仅产生第一衍射级束,束106A和106B。在不同的示例中,分束器104可以是相移型、交替相移型、二元相移型或其他类型分束器,正如本领域技术人员在阅读本说明书之后认识到的。
在一个示例中,束106A在分束器104和反射表面108A之间具有路径长度a,同时束106B在分束器104和反射表面108B之间具有路径长度b。类似地,束106A在反射表面108A和衬底110之间具有路径长度c,同时束106B在反射表面108B和衬底110之间具有路径长度d。在示出的示例中,Talbot干涉仪100通常被称为基本上对称系统,因为a+c=b+d,这在曝光场114上产生基本上均匀的干涉带或条纹(fringe),这是期望的。
在一个示例中,相干辐射102由接收来自辐射源(未示出)的辐射束的照射器(未示出)产生。在一个示例中,辐射源可以提供具有至少5nm、例如至少10nm、至少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的波长的辐射。在一个示例中,由辐射源提供的辐射具有至多450nm、例如至多425nm、至多375nm、至多360nm、至多325nm、至多275nm、至多250nm、至多225nm、至多200nm、至多1 75nm的波长。在一个示例中,辐射具有包括436nm、405nm、365nm、355nm、248nm、193nm、157nm、和/或126nm的波长。在一个示例中,辐射包括大约365nm或大约355nm的波长。在一个示例中,辐射包括波长的宽带,例如包括365nm、405nm以及436nm。可以使用355nm激光源
源和光刻设备可以是分离的单元或子系统(例如当源是受激准分子激光器)。在这种情形中,源不被看成形成光刻设备的一部分,并且在包括例如合适的定向反射镜和/或扩束器的束传递系统的帮助下辐射束从源传递到照射器。
图2示出另一干涉测量光刻系统200。空间和时间相干光束202入射到分束器204上。在一个示例中,束202可以由与上面对于束102所述的照射系统和/或辐射系统类似的照射和/或辐射系统形成。分束器204将束202分成第一和第二束206A和206B。在一个示例中,分束器204仅产生第一衍射级束,束206A和206B。随后分别通过第一和第二反射表面208A和208B朝向衬底210反射这两个束206A和206B而使其改变方向。在衬底210的顶部表面形成干涉图案212。再次,在一个光刻示例中,干涉图案212曝光在曝光场214上的光致抗蚀剂层(在图2中未标出)。束206A和206B和衬底210可以如上所述的那样相对于彼此移动或保持静止。
与图1中的反射表面108A和108B的取向相比,在图2中的反射表面208A和208B被取向在允许大度入射在衬底210上的那些位置。与通过干涉条纹112在衬底上形成图案相比,大角度入射允许通过干涉条纹212在衬底210上形成的图案分辨率提高。
在一个示例中,束206A在分束器204和反射表面208A之间具有路径长度a,同时束206B在分束器204和反射表面208B之间具有路径长度b。类似地,束206A在反射表面208A和衬底210之间具有路径长度c,同时束206B在反射表面208B和衬底210之间具有路径长度d。在示出的示例中,干涉仪200可以被称为非对称系统,因为a+c≠b+d,这在整个曝光场214上可能产生基本上不一致的干涉带或条纹(fringe),这是不期望的。例如,虽然干涉条纹在中央位置216处很好地形成并具有高的对比度,然而沿任何方向移离中央位置216导致由于束206A和206B的时间相干的损失带来的束路径长度的差异以及图像对比值的差异。束206A和206B不能在它们整个宽度上正确地干涉,而仅在曝光场214的中央216处正确地干涉。因此,以干涉条纹212的高分辨率在场214中产生图像可能没有一致的对比度,即在曝光场214的中央216处存在最大对比度。因此,仅部分条纹212可以产生最优的图像。
因为干涉仪200是非对称系统,在曝光场214的整个宽度上相干性匹配会存在问题。存在两种类型的相干性通常对于这种类型的成像有意义:(1)空间相干性(即基于空间/位置)和(2)时间相干性(即基于时间),下面更详细地介绍。通常相干性的概念与相的稳定性或可预测性相关。衬底位置处的射线来自分束器204上相同位置。
空间相干性描述的是空间中的不同点处的光束之间的相关性。空间相干性被描述为距离的函数,即空间相干性是在束的横截面的整个直径上的固定相位关系的维持(maintenance)。
时间相干性描述的是在时间的不同时刻观察到的光束之间的相关性或可预测的关系。在光学中,通过结合来自相同源但是具有已知的路径长度差值的束并且观察所产生的干涉图案,测量时间相干性。在一个示例中,通过用束的带宽除波长的平方来计算时间相干长度。
在一个示例中,因为在分束器204处束角度与在衬底210处的角度不一样,相干性匹配(时间相干性)可以变得不匹配,这导致不对称的路径长度(例如a+c≠b+d)。例如,基于其具有完全对称的路径长度的原因,对于Talbot干涉仪100角度是相同的。这导致来自两个干涉的激光束106A和106B的条纹112在曝光场114上的所有点或位置上是相同的。然而,基于Talbot干涉仪200对于两个干涉束206A和206B不具有完全对称的路径长度的原因,对于Talbot干涉仪200角度是不同的。这会导致随着束206A和206B从场214的中央216移离,条纹对比度相差一增量。在一个示例中,极高分辨率成像的情形可能只能利用用于成像的场214的中间216的中央带,这减小了用于成像的场214的可用部分的尺寸,降低了产出。
为了使干涉测量光刻系统200中的路径长度相等,可以在路径a和b内分别插入束宽度调整系统218A和218B。束宽度调整系统218A和218B配置成分别调整束206A和206B的束宽度,使得当束206A和206B到达曝光场214时它们的路径长度匹配,以确保束206A和206B在曝光场214的整个宽度上是相互空间和时间相干的。关于更多的有关束宽度调整系统218A和218B的信息,请见例如于2005年12月29日递交的名称为“Interferometric Lithography System and Method Used To Generate EqualPath Lengths Of Interfering Beams”的美国专利申请出版物第2007/0153250号,这里通过参考全文并入。
干涉测量光刻系统100和200是初级基于透镜的系统,因此对于使用极紫外(EUV)辐射曝光衬底或工件时用于在衬底上印刷图案不是最理想的。此外,使用EUV辐射的光刻系统具有限制其分辨率(例如大约26nm线/间距(L/S))的受限的数值孔径(例如,在不会受到遮蔽效应影响的情况下大约在0.25-0.4之间)。而且,这些EUV系统还受限于所用的反射镜数量。因为反射镜通常不是高效的(例如大约66%的效率),当在这种系统中的反射镜的数量增加时,性能严重降低。
示例性EUV干涉测量实施例
图3示出干涉仪300,其包括分束器304、凹面镜308A和308B、凸面镜310A和310B以及平面镜312A和312B。例如,光学元件308A、310A以及312A可以是第一曝光系统,而光学元件308B、310B以及310C可以是第二曝光系统。反射镜308A-312A和308B-312B可以形成在防止由于入射辐射产生的热带来的膨胀的低膨胀玻璃上,并且可以由交替的钼和的层形成。在一实施例中,这种反射镜具有大约66%的效率。相干的EUV辐射束302入射到分束器304。束302可以由同步或常规的等离子体源(例如激光获得或高能电子放电)产生。分束器304将EUV辐射束302分成第一束306A和第二束306B。第一束306A被凹面镜308A和凸面镜310A反射到平面镜312A上,平面镜引导束306A到衬底301上。类似地,第二束306B被凹面镜308B和凸面镜310B反射到平面镜312B上,平面镜引导束306B到衬底301上。在一实施例中,衬底301基本上与参照图1描述的衬底110或参照图2描述的衬底210相似。衬底301通常定位在干涉仪300的焦平面内,在衬底301的顶部表面上形成干涉图案303。在光刻示例中,干涉图案303曝光在整个曝光场305中的光致抗蚀剂层(在图3中未标出)。此外,可以认识到,衬底301可以位于允许衬底301相对于写入图像移动的平台、台或类似物(未示出)上,以允许使用不同的技术使衬底301的整个表面形成图案,正如本领域技术人员在阅读和理解本说明书的基础上将会认识到的。可选地,衬底301可以保持静止。
如图3所示,干涉仪300是基于反射或基于反射镜的系统。例如,并分别与参照图1和2描述的分束器104和204对比,分束器304是反射型分束器。因此,正如图3所示,束302入射到分束器304面对衬底301的表面304a,而不是象在系统100和200中入射到背离衬底301的表面。为了允许束302入射到分束器304的表面304a而不会干扰衬底301和/或干涉仪300的元件,束302以不平行于包括衬底301的法向量(未示出)的平面的角度入射到分束器304上。换句话说,束302不平行于示出图3的纸面的平面。这允许束302避免与衬底301和干涉仪300的元件相互作用,同时仍然入射到分束器304的表面304a上。
在一实施例中,束302以大约6度的角度入射到包括衬底301的法向量的平面上。
在一实施例中,分束器304是包括一组线的衍射装置。在这种实施方式中,线可以配置使得它们垂直于束302,使得可能由分束器302的拓扑引起的遮蔽基本上被减小或消除。
在一实施例中,凹面镜308A和凸面镜310A形成第一束宽度调整系统,而凹面镜308B和凸面镜310B形成第二束宽度调整系统,它们分别类似于参照图2描述的束宽度调整系统218A和218B。然而,与是基于透镜的系统的束宽度调整系统218A和218B对比,由反射镜308A、308B、310A、310B形成的束宽度调整系统是基于反射镜的系统,使得它们可以收集EUV辐射。因此,干涉仪300包括第一和第二曝光系统,它们分别包括第一和第二束宽度调整系统,并分别包括平面镜312A和312B。
束306A以宽度WA入射到凹面镜308A上,并以宽度WB离开凸面镜310A。束306B也入射到凹面镜308B上并且以相同的宽度离开凸面镜310B(未示出)。束宽度调整系统的缩小率M可以表示为M的值由反射镜308A、308B、310A、310B的各个曲率确定。在一实施例中,反射镜308A、308B、310A和310B的曲率被选定使得在束306A和306B到达曝光场305时各个束的路径长度基本上相同,以确保束306A和306B在曝光场305的整个宽度上是相互空间和时间相干的。束306A在分束器304和凹面镜308A之间具有长度a、从凹面镜308A到凸面镜310A长度为a’、凸面镜310A与平面镜312A之间长度为a”,以及在平面镜312A和衬底301之间长度为c。类似地,束306B在分束器304和凹面镜308B之间具有长度b、从凹面镜308B到凸面镜310B长度为b’、凸面镜310B与平面镜312B之间长度为b”,以及在平面镜312B和衬底301之间长度为d。反射镜308A、308B、310A以及310B的曲率选定使得(a+a′+a″)+c=(b+b′+b″)+d,使得在整个曝光场305中形成基本上一致的条纹303。
此外,干涉仪300可选地包括使用分别耦合到凹面镜308A、凸面镜310A以及平面镜312A的致动器318、320以及322和控制器316的动态束宽度调整。控制器316耦合到探测器314。探测器314配置用以感测形成在衬底301上的干涉图案303的条纹的对比度,并产生表示所感测的对比度的信号。控制器316接收由探测器314产生的信号,并产生表示将会增强干涉图案303的条纹的对比度的凹面镜308A和/或凸面镜310A的位置和/或取向的调节的控制信号。致动器3 18和320接收控制信号并分别调节凹面镜308A和/或凸面镜310A的位置、形状和/或取向。例如,凹面镜308A和/或凸面镜310A可以是本领域中已知的可变形的反射镜。例如,控制器3 16可以确定:通过移动凹面镜308A预定距离或使凹面镜308A变形预定量可以增大干涉图案303的条纹的对比度。在这种实施方式中,控制器316产生由致动器318接收的相应的控制信号。随后,致动器318将凹面镜308A的位置或形状调节预定的距离或量。
形成在衬底301上的特征(例如,线)的节距至少部分地依赖于平面镜312A的角度θ。为了调节形成在衬底301上的线的节距,然后,控制器316还可以配置成输出第二控制信号。致动器322接收第二控制信号并由此调节平面镜312A的倾斜(例如调节θ)。在另一实施例中,倾斜的平面镜312A导致形成在衬底301上的线的节距的微调。控制器316还可以操作以粗略地调节形成的线的节距。具体地,控制器316可以配置成产生第三控制信号,其由致动器318和320接收。响应于第三控制信号,致动器318和/或320用具有不同曲率的另一反射镜代替或交换凹面镜308A和/或凸面镜310A,或者改变凹面镜308A和/或凸面镜310A的曲率。例如,为了大致调整线的节距,控制器316可以产生由致动器318接收的信号。作为响应,致动器318可以用具有不同曲率的另一凹面镜代替或交换凹面镜308A,或改变凹面镜308A的曲率。而且,控制器316与致动器318A和/或320A一起也可以配置成再次调节干涉仪300的元件(例如代替凹面镜308A和/或凸面镜310A的反射镜)的位置、形状和/或取向,使得保持时间和空间相干。
上面已经相对于反射镜308A、310A以及312A和致动器318-322描述了有关控制器316的实施例。然而,也可以以相同的方式配置耦合到反射镜308B、310B以及312B(用虚线示出)的致动器。耦合到反射镜308B、310B以及312B的致动器可以耦合到控制器316,并且接收由其产生的控制信号,或可以耦合到产生另一组相似控制信号的第二控制器(未示出)。
在束306A和306B分别由平面镜312A和312B反射之后,它们通过可选的狭缝324曝光衬底301。在一实施例中,狭缝324基本上是矩形的,使得在衬底301上形成矩形。然而,在替换的实施例中,干涉仪300可以不包括狭缝并且束306A和306B可以曝光整个或基本上整个衬底301。因而,干涉仪300可以配置成通过曝光矩形(或着,基于狭缝324的形状的其他形状)并且在狭缝324下面移动衬底301来曝光一组平行的线,使得形成该组线。替换地,干涉仪300可以不包括狭缝324,而是第一和第二束宽度调整系统与平面镜312A和312B一起可以配置成使得束306A和306B在衬底301上形成干涉图案303,从而形成一组线。参照图4更详细地描述干涉仪300包括狭缝324的实施例。
干涉仪300还可选地包括修整孔326。修整孔326配置成阻止部分光束306A和306B曝光衬底301。在还一实施例中,修整孔326配置成阻止散射辐射曝光衬底301。如果不被阻止,通常散射辐射可以曝光衬底301的任意部分,并且降低由干涉仪300在衬底301上形成的图像的分辨率。
附加地,或替换地,干涉仪300可以被用于执行基于栅格的光刻,下面参照图5A-5C和6A-6C进行描述。在基于栅格的光刻技术中,一旦第一组平行线被曝光,衬底301可以旋转90度并且曝光第二组平行线。第二组线基本上垂直于第一组平行线。因此,通过印刷两组相互垂直的平行线,可以形成栅格。然后,可以通过附加的曝光将栅格修整成想要的图案。然后基于栅格的曝光术允许使用具有相对高的数值孔径(例如相对于其他EUV系统的大约0.4,可以是大约0.9)并可以形成非常精细的平行线(例如在使用具有大约13nm波长的EUV辐射的情况下是4nm(L/S))以用作形成精细图案的基础的装置(例如干涉仪300)。
而且,如图3所示,干涉仪300可以通过在每条束路径上仅设置三个反射镜来提高照射效率,这与其他可以在每条束路径中包括六个或更多个反射镜的EUV光刻系统相反。照射效率提高是因为,如上所述,反射镜通常是低效率的,因此仅使用三个反射镜意味着对已有EUV系统有很大的改善。
图4示出根据本发明的实施例的配置成接收束306A和306B的狭缝324的俯视图。束306A和306B通过狭缝324,使得它们被用于曝光衬底301上的平行线。如图4所示,狭缝324基本上是矩形。因此,通过曝光狭缝324,在衬底301上形成一个或更多个矩形。耦合到台404的致动器402配置成相对于干涉束306A和306B移动衬底301以便形成一个或更多个线。在这种方式中,一组平行的线可以被曝光在衬底301上。而且,致动器402和台404还可以配置成旋转衬底301,使得基本上垂直于初始组平行线的另一组平行线可以被曝光,如下参考图6A-6C所述和所示。
附加地或替换地,使用图3和图4的系统可以执行两次图案化。通过两次图案化,致动器402和台404也可以配置成移动衬底301,使得在起初形成的平行线之后,形成第二组平行线。第二组平行线可以形成在第一组平行线之间。在一实施例中,这种两次图案化可以使曝光装置的分辨率翻倍。
在另一实施例中,一组平行线可以被修整以在衬底上形成一组想要的特征(未示出)。图5A、B和C示出根据本发明实施例的示例的处理步骤以形成修整曝光。在图5A中,在衬底上形成平行线500。在一实施例中,参照图3,干涉仪300可以被用于形成平行线500。在图5B中,区域502a和502b被选择作为希望在最终图案中出现的特征。在图5B中,示出的区域502a和502b是基本上矩形的。然而,正如本领域技术人员认识到的,可以选择不同类型形状的区域。随后,仅留下保持在最终图案504中的所选区域502a和502b,而曝光图5C中所选区域502a和502b以外的区域。
在基于栅格的光刻术中,在衬底上形成栅格(未示出),然后由栅格形成具体的图案。图6A、B和C示出根据本发明实施例的基于栅格的光刻术的示例性处理步骤。图6A示出形成在衬底上的平行线500。如上所述,平行线500可以由干涉仪300形成。在图6B中,随后相对于曝光装置衬底被旋转90度并且形成第二组平行线602以形成栅格604。第二组平行线中的线是基本上垂直于平行线500的。然后由栅格604选择一区域。在图6C中,与参照图5C所述的修整类似,所选区域外部的区域也可以被曝光。而且,在所选区域内的区域也可以被曝光。例如,所选的区域可以包括邻近的列606a和606b(见图6B)的一部分。为了形成包括由间距分隔开的列606a和606b的图案610,也可以曝光列606a和其他类似列(例如交替的列)。这中工艺被应用于所选区域的列的剩余部分以最终形成图案610。
在一实施例中,图案610可以用于形成存储单元。在替换的实施例中,类似的设计步骤,即通过曝光垂直线组而形成栅格以及修整所得栅格,还可以用于实现例如NAND等其他结构和其他逻辑部件以及堆栈式存储技术。
示例性操作
图7示出表示方法700的流程图。例如,使用图3和4中的干涉光刻工具将图案写入到衬底上的方法。
在方框702中,产生EUV辐射的第一和第二束。在方框704中,第一和第二束被投影到衬底上。第一和第二束干涉,使得一组平行的线在衬底的曝光场处被曝光。在可选的方框706中,相对于曝光单元移动衬底。在可选的方框708中,EUV辐射的第三和第四束被投影到衬底上。
在一实施例中,可选的方框706和708表示衬底的第二次曝光。例如,在由第一和第二束形成一组平行线之后,衬底可以被再次移动和曝光,使得形成第二组平行线。例如,可以移动衬底,使得第二组平行线被形成在第一组平行线中的各条线之间。附加地,或替换地,衬底可以被旋转使得可以形成另一组基本上垂直于第一组平行线的平行线(例如通过旋转衬底基本上90度)。
在可选的方框714中,曝光图案进一步被修整以形成所需的图案。在另一实施例中,通过进一步修整可以使用交叉的第一和第二组平行线,正如参照图6所述的,以形成可以用作形成在衬底上的特征的基础的栅格。
在上述实施例中,相对于曝光装置移动衬底。正如本领域技术人员认识到的,在不脱离本发明的范围和精神的情况下,附加地或替换地,可以相对于衬底移动曝光装置以形成上述图案。
虽然上述实施例已经具体参照EUV辐射进行描述,但是其他类型的辐射也可以使用。例如,干涉仪300还可以使用X射线辐射。在这种实施例中,束302可以是X射线辐射束而不是EUV辐射束。
虽然在本文中详述了光刻设备用在制造具体器件(例如集成电路或平板显示器)中的应用,但是应该理解到,这里所述的光刻设备可以有其他的应用。这些应用包括但不限于,制造集成电路、集成光学系统、磁畴存储器的引导和检测图案、平板显示器、液晶显示器(LCDs)、薄膜磁头、微电子机械装置(MEMS)、发光二极管(LEDs)等。此外,例如在平板显示器中,本设备可以用于帮助形成多个层,例如薄膜晶体管层和/或滤色片层
虽然上面已经具体参考了本发明实施例用于光学光刻技术的情况,但是应该认识到,本发明可以用于其他应用中,例如浸没光刻。光刻设备还可以是这种类型,其中衬底的至少一部分可以由具有相对高的折射率的“浸没液体”(例如)覆盖,以便充满投影系统和衬底之间的空间。浸没液体还可以应用到光刻设备中的其他空间,例如图案形成装置和投影系统之间。浸没技术用于提高投影系统的数值孔径在本领域中是已知的。这里所使用的术语“浸没”并不意味着例如衬底等结构必须浸没到液体内,而仅意味着在曝光期间液体位于投影系统和衬底之间。
虽然上面已经描述了本发明的具体实施例,应该认识到,本发明是可以应用到上述以外的情形中。例如,本发明可以采用包含用于描述一种如上面公开的方法的一个或更多个机器可读指令序列的计算机程序的形式,或具有存储其中的这种计算机程序的数据存储介质(例如半导体存储器、磁盘或光盘)的形式。
结论
虽然上面已经描述了本发明的多个实施方式,应该理解,这些实施方式仅以示例的方式给出,而不是限定性的。在不脱离本发明的精神和范围的情况下对本发明作出形式和细节上的修改对本领域技术人员是显而易见的。因此,本发明的宽度和范围不应该受到上述示例性实施例的限制,而应该根据权利要求及其等同进行限定。
可以认识到,不是“发明内容”和“摘要”部分而是用“具体实施例”部分用于解释权利要求。“发明内容”和“摘要”部分可以列举一个或更多个、但不是发明人想到的本发明的全部实施方式,并且并不以任何方式限制本发明和权利要求。
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