光刻裝置和採用數據過濾的器件製造方法

2023-07-10 02:41:11

專利名稱：光刻裝置和採用數據過濾的器件製造方法
技術領域：
本發明涉及一種光刻裝置和一種器件製造方法。
背景技術：
光刻裝置是可在襯底、通常是襯底的目標部分上施加所需圖案的機器。光刻裝置 例如可用於平板顯示器、集成電路(IC)、微機電系統(MEMS)以及其它涉及微小結構的器件 的製造中。在常規裝置中，可採用對比裝置或圖案形成裝置來產生對應於平板顯示器或其 它器件的單個層上的電路圖案，該圖案形成裝置可稱為掩模或分劃板。該圖案可被轉移到 襯底(如玻璃板)上的目標部分(例如包括一個或多個管芯的部分)上。圖案的轉移通常 藉助於成像到設於襯底上的一層輻射敏感材料(如抗蝕劑)上來實現。除了產生電路圖案外，圖案形成裝置可以用於產生其它圖案，例如濾色器圖案或 點的矩陣。不用掩模時，圖案形成裝置可以包括圖案形成陣列，其包括可以單個控制的元件 的陣列，與基於掩模的系統相比，可以更快地改變圖案並且成本更低。一般來說，平板顯示器是矩形的。設計成對這種襯底曝光的已知的光刻裝置通常 提供覆蓋矩形襯底的整個寬度或者覆蓋該寬度的一部分(例如約一半的寬度)的曝光區 域。襯底在曝光區域下被掃描，同時通過光束對掩模或分劃板掃描。這樣將圖案轉移到襯 底上。如果曝光區域覆蓋襯底的整個寬度，那麼曝光在一次掃描中完成。如果曝光區域覆 蓋例如襯底的一半寬度，那麼將襯底在第一次掃描後橫向移動，進行第二次掃描，對襯底的 其餘部分曝光。另一種成像方式包括象素網格成像(pixel grid imaging)，其中通過對點的相繼 曝光攏來形成圖案。當襯底上的圖案是由局部的曝光或「點曝光」的網格建立時，發現在某一點處形成 的圖案的品質可以取決於該點相對於點曝光網格位置所處的位置。此外，對於圖案中的某 個特徵相對於定義網格的軸的不同角度，可以發現圖案品質存在變化。該變化中任一個或 兩者都可以對要製造的器件的品質產生負面的影響。圖案的圖像對數斜率(image log slope)確定了在處理已曝光襯底之後形成的特 徵的抗蝕劑側壁角度。平淺的圖像對數斜率意味著平淺的側壁角度，其例如在獲得平板顯 示器的寬的視角時是有用的或者可以減少疊加誤差的結果。更陡的圖像對數斜率和側壁角 度提供更大的對比度。最大圖像對數斜率由網格中的點曝光的點擴散函數和網格的幾何學 特性來確定。因此，一般地，一旦對應的硬體元件最終確定後，圖像對數斜率就被固定。但 是，最好按照應用的性質來改變圖像對數斜率。臨界尺寸(CD)是指最小可印刷特徵的尺寸。雖然劑量圖案(dose pattern)的⑶ 可以在曝光前非常精確地定義，但是在後曝光處理之後預測圖案的CD特性是更困難的。常 常希望在檢測已經處理的襯底之後調節該⑶，以便按照用戶的要求優化處理的圖案。其可 實現的一種途徑是改變輻射源的強度。強度越大，合成圖案就展開的越多(通常CD增大)。 但是，這樣的⑶偏置只可能是均勻地施加並且以圓形對稱的方式施加到襯底表面上。
襯底表面的位置相對於最佳聚焦平面的變化可引起襯底上形成的圖像品質的變 壞。複雜的伺服和控制系統可以設置來平移和/或傾斜襯底臺和/或投影系統，以便將襯 底保持靠近最佳聚焦平面。但是獲得完全的補償是困難的。殘餘聚焦誤差錯誤往往是存在 的。當可單獨控制的元件的陣列被用作圖案形成裝置，某種形式的轉換工具用於將被 要求的點曝光劑量轉換成適合於在合適的時刻驅動對應的陣列元件的電壓。例如當可單獨 控制的元件的陣列包括鏡陣列時，將選擇該電壓，使得單獨的鏡或者鏡組傾斜而偏轉通過 投影系統的合適部分的入射輻射。偏轉的輻射比例和電壓/傾斜角度之間的關係可能是復 雜的(例如是非線性的)。影響入射在可單獨控制的元件的陣列上的輻射的強度/均勻性 和投影系統部件光學特性中的變化(例如不同的光學柱之間的變化)的因素也可以影響達 到襯底的輻射的強度，由此降低了形成的圖案的品質。當可單獨控制的元件的陣列被用作圖案形成裝置，幻影光(即起源於除了認為是 對某一次輻射光束有貢獻的那些元件以外的元件的光)會在襯底上形成的圖案中造成錯誤。因此，所需要的是一種能夠更高效率地和更有效地執行無掩模光刻的系統和方法。

發明內容
根據本發明的一個實施例，提供一種光刻裝置，其包括投影系統，圖案形成裝置， 低通濾光器，和數據操作裝置。投影系統將輻射光束以次輻射光束陣列投射到襯底上。圖 案形成裝置調製次輻射光束以在襯底上基本上產生被要求的劑量圖案。劑量圖案由點曝光 陣列建立，其中至少相鄰的點曝光相互之間非相干地成像並且各點曝光由其中一個次輻射 光束在某一時刻產生。低通濾光器設置成對從被要求的劑量圖案導出的圖案數據進行操 作，以便形成頻率限制的目標劑量圖案，其主要只包括低於選擇的門限值頻率的空間頻率 分量。數據操作裝置產生包括要由圖案形成裝置產生的點曝光強度的、基於從點曝光強度 至頻率限制的目標劑量圖案的直接代數最小二乘方擬合的控制信號。根據本發明的一個實施例，提供一種光刻裝置，包括投影系統，圖案形成裝置，數 據操作裝置，和低通濾光器。投影系統將輻射光束以次輻射光束陣列投射到襯底上。圖案 形成裝置調製次輻射光束以便在襯底上基本上產生被要求的劑量圖案。劑量圖案由點曝光 陣列建立，其中至少相鄰的點曝光是相互之間非相干地成像並且各點曝光由其中一個次輻 射光束在某一時刻產生。數據操作裝置產生包括要由圖案形成裝置產生的點曝光強度的控 制信號。該控制信號是基於從點曝光強度至由被要求的劑量圖案中導出的數據的直接代數 最小二乘方。該最小二乘方擬合是通過用代表了從被要求的劑量圖案導出的圖案數據的列 向量乘偽逆形式的點擴散函數矩陣來執行的。點擴散函數矩陣包括有關在某一時刻由其中 一個次輻射光束在襯底上曝光的各光點的點擴散函數的形狀和相對位置的信息。低通濾光 器消除信號中的高於選擇的門限值頻率的空間頻率分量，離線結合到偽逆形式的點擴散函 數矩陣中，通過以下運算準備進行最小二乘方擬合IKTfih^ = ^passfito PQ+，其中[K]+和[K]+filt_d代表分別在過濾之前和之後的偽逆形式的點擴散函數矩
5陣，其中FlM_pass filter代表在空間域中的低通濾光器的數學定義。根據本發明的一個實施例，提供一種光刻裝置，其包括投影系統，可單獨控制的元 件的陣列，光柵器裝置，數據操作裝置，和聚焦確定單元。投影系統將輻射光束以次輻射光 束陣列投射到襯底上。可單獨控制的元件的陣列調製次輻射光束以便在襯底上基本上形成 被要求的劑量圖案，被要求的劑量圖案由點曝光陣列隨時間建立，各點曝光由其中一個次 輻射光束在某一時刻產生。光柵器裝置將定義被要求的劑量圖案的數據在圖案內的點的對 應序列處轉換成代表被要求的劑量的數據序列。數據操作裝置接受該數據序列並由此產生 適於控制可單獨控制的元件的陣列的控制信號。聚焦確定單元測量至少一部分襯底相對於 最佳聚焦平面的位置。數據操作裝置包括對基於至少一部分襯底相對於最佳聚焦平面的測 量偏差的控制信號進行適應性調節的聚焦補償單元。根據本發明的一個實施例，提供一種光刻裝置，其包括圖案形成裝置，投影系統， 和CD偏置濾光器。圖案形成裝置調製輻射光束。投影系統將調製的輻射光束投射到襯底 上。CD偏置濾光器對從要輸送給圖案形成裝置的被要求的劑量圖案導出的圖案數據進行操 作，以便控制由圖案形成裝置產生的輻射劑量圖案的臨界尺寸特性。根據本發明的一個實施例，提供一種光刻裝置，其包括照明系統，投影系統，圖案 形成裝置，和數據操作裝置。照明系統調節輻射光束。投影系統將輻射光束以次輻射光束 陣列投射到襯底上。圖案形成裝置調製次輻射光束以便在襯底上基本上產生被要求的劑量 圖案。劑量圖案由點曝光陣列建立，各點曝光由其中一個次輻射光束在某一時刻產生。某 一次輻射光束的輻射強度根據圖案形成裝置的對應部分的激勵狀態被進行控制。數據操作 裝置將包括從被要求的劑量圖案導出的點曝光輻射劑量的信號變換成代表圖案形成裝置 的激勵狀態的控制信號，以便基本上產生被要求的劑量圖案。該變換被適應性調整以便修 正由以下部件中的至少一方引起的強度變化投影系統的部件，照明系統的部件，照明系統 的輻射源，和圖案形成裝置部件。根據本發明的一個實施例，提供一種器件製造方法，其包括以下步驟。提供投影系 統，用於將輻射光束以次輻射光束陣列投射到襯底上。提供圖案形成裝置，其調製次輻射光 束以便在襯底上基本上產生被要求的劑量圖案。該劑量圖案由點曝光陣列建立，其中至少 相鄰的點曝光是相互之間非相干地成像並且各點曝光由其中一個次輻射光束在某一時刻 產生。使用低通濾光器對從被要求的劑量圖案導出的圖案數據進行操作，以便形成只包括 低於選擇的門限值頻率的空間頻率分量的頻率限制的目標劑量圖案。使用數據操作裝置產 生包括將由圖案形成裝置產生的點曝光強度的、基於點曝光強度對頻率限制的目標劑量圖 案的直接代數最小二乘方擬合的控制信號。 根據本發明的一個實施例，提供一種器件製造方法，其包括以下步驟。提供投影系 統，其將輻射光束以次輻射光束陣列投射到襯底上。提供圖案形成裝置，其調製次輻射光束 以便在襯底上基本上產生被要求的劑量圖案。該劑量圖案由點曝光陣列建立，其中至少相 鄰的點曝光是相互之間非相干地成像並且各點曝光由其中一個次輻射光束在某一時刻產 生。使用數據操作裝置來產生包括要由圖案形成裝置產生的點曝光強度的控制信號，該控 制信號是基於點曝光強度對從被要求的劑量圖案中導出的數據的直接代數最小二乘方，其 中該最小二乘方擬合是通過用代表了從被要求的劑量圖案導出的圖案數據的列向量乘偽 逆形式的點擴散函數矩陣來執行的，該點擴散函數矩陣包括有關在某一時刻由其中一個次輻射光束在襯底上曝光的各(光)點的點擴散函數的形狀和相對位置的信息。使用低通 濾光器消除信號中的高於選擇的門限值頻率的空間頻率分量，離線結合到偽逆形式的點擴 散函數矩陣中，通過以下運算準備好進行最小二乘方擬合1 +Mt^ = ^ow-PissflIter Κ|+，其中+和[K]+mt_d代表分別在過濾之前和之後的偽逆形式的點擴散函數矩陣，其中FlOT_pass filter代表在空間域中的低通濾光器的數學定義。根據本發明的一個實施例，提供一種器件製造方法，其包括以下步驟。提供投影系 統，其將輻射光束以次輻射光束陣列投射到襯底上。提供可單獨控制的元件的陣列，其調製 次輻射光束以便在襯底上基本上形成被要求的劑量圖案。被要求的劑量圖案由點曝光陣列 隨時間建立，各點曝光由其中一個次輻射光束在某一時刻產生。提供光柵器裝置，其將定義 被要求的劑量圖案的數據在圖案內的點的對應序列處轉換成代表被要求的劑量的數據序 列。使用數據操作裝置來接受該數據序列並由此產生適於控制可單獨控制的元件的陣列的 控制信號。使用聚焦確定單元來測量至少一部分襯底相對於最佳聚焦平面的位置。使用聚 焦補償單元來適應性調節基於至少一部分襯底相對於最佳聚焦平面的測量偏差的控制信 號。根據本發明的一個實施例，提供一種器件製造方法，其包括以下步驟。提供調製輻 射光束的圖案形成裝置。提供將調製的輻射光束投射到襯底上的投影系統。使用對從要輸 送給圖案形成裝置的被要求的劑量圖案導出的圖案數據進行操作、以便控制由圖案形成裝 置產生的輻射劑量圖案的臨界尺寸特性的CD偏置濾光器。根據本發明的一個實施例，提供一種器件製造方法，其包括以下步驟。提供調節輻 射光束的照明系統。提供將輻射光束以次輻射光束陣列投射到襯底上的投影系統。提供調 制次輻射光束以便在襯底上基本上產生被要求的劑量圖案的圖案形成裝置。該劑量圖案由 點曝光陣列建立，各點曝光由其中一個次輻射光束在某一時刻產生。某一次輻射光束的輻 射強度根據圖案形成裝置的對應部分的激勵狀態被進行控制。使用數據操作裝置，將包括 從被要求的劑量圖案導出的點曝光輻射劑量的信號變換成代表圖案形成裝置的激勵狀態 的控制信號，以便基本上產生被要求的劑量圖案。適應性調節該變換，以便修正由以下部件 中的至少一個引起的強度變化投影系統的部件，照明系統的部件，照明系統的輻射源，和 圖案形成裝置部件。以下參照附圖詳細說明本發明的其它實施例、特徵，和優點以及本發明的各種實 施例的結構和操作。


被結合在此並且構成說明書的一部分的附圖顯示了本發明的一個或多個實施例， 其和說明書一起用於進一步解釋本發明的一個或多個實施例的原理並且使本領域技術人 員能夠製造和使用本發明的一個或多個實施例。圖1顯示了根據本發明的一個實施例的一種光刻裝置。圖2顯示了根據本發明的一個實施例的一種例如可以用於製造平板顯示器的光
刻裝置。圖3顯示了根據本發明的一個實施例的利用一種光刻裝置將圖案轉移到襯底上 的一種模式。
圖4顯示了根據本發明的一個實施例的在襯底上曝光圖案的光引擎的一種布置， 例如用於製造平板顯示器。圖5顯示了根據本發明的一個實施例的帶數據處理裝置的數據通路。圖6顯示了根據本發明的一個實施例的方形點曝光網格的一部分和「最壞情況」位置。圖7顯示了根據本發明的一個實施例的六角形點曝光網格的一部分和「最壞情
況」位置。圖8顯示了根據本發明的一個實施例的方形點曝光網格的一部分和"最壞情 況"線和「最好情況」位置。圖9顯示了根據本發明的一個實施例的六角形點曝光網格的一部分和「最壞情 況」位置和「最好情況」位置。圖10顯示了根據本發明的一個實施例的六角形點曝光網格的幾何形狀並且示出 了 「中間事例」位置。圖11顯示了根據本發明的一個實施例的低通和銳化組合濾光器。圖12顯示了根據本發明的一個實施例的圖象對數斜率濾光器。圖13顯示了根據本發明的一個實施例的⑶偏置濾光器。圖14顯示了根據本發明的一個實施例的適合於通過數據通路進行高速焦距修正 的裝置。圖15顯示了根據本發明的一個實施例的帶有用於減小計算負荷的預處理器的相 乘級。
具體實施例方式現在參見

本發明。附圖中相同的標號代表相同的或者功能類似的元件。在本發明的實施例中，在可單獨控制的元件(例如對比裝置)的陣列部分中設有 熾燒部分(blazing portion) 0熾燒部分中的所有元件都將它們的可單獨控制的元件定位 在相同的角度上，由此形成熾燒部分。在一個示例中，這可以通過超像素實現。熾燒部分用 於在由陣列調製的第一衍射級光束中增加光強度。這是通過基本上消除負的第一衍射級調 制光束，使得正的第一衍射級調製光束與一般的正的第一衍射級調製光束相比較具有實際 上大約等於或大於兩倍的強度而實現的。例如當採用λ/4頂尖偏轉(tip deflection)時， 基本上全部入射光以第一衍射級被反射。在另一個實施例中，可以通過更高的頂尖偏轉來採用更高的衍射級取代第一衍射 級。例如，對於λ/2頂尖偏轉，全部的光集中在第二衍射級中。應該理解，對於η倍的λ/4 頂尖偏轉，全部的光集中在第η衍射級中。在另一個實施例中，通過在相關的衍射級(其在投影部分內使用)上將光引向陣 列上實現垂直投影，其中光也可以投射到陣列的熾燒部分上，使得投射的光垂直地離開。這樣，在一個示例中，通過使用熾燒部分有可能基本上將在相關的級上(倒如衍 射級)的全部衍射能朝向襯底集中。在另一個實施例，可以採用"部分相干成像"模式，其中可單獨控制的元件的陣 列在襯底上成像，但是沒有使用超像素。
使用的〃物件〃、「襯底〃、「工件〃或類似用語在本申請中是可以互換的並且 可以是但不限於工件、襯底(例如，平板顯示器玻璃襯底)，晶片(例如，集成電路製造用的 半導體晶片)，印刷頭，微米或納米級射流器件，投影顯示系統中的顯示板或類似物。這裡所用的用語「對比裝置」、「圖案形成裝置」、「圖案形成陣列」或「可單獨控制的 元件的陣列」應被廣義地解釋為可用於調製輻射光束的橫截面以便在襯底的目標部分(例 如物件)中形成圖案的任何裝置。應當注意的是，例如如果圖案包括相移特徵或所謂的輔 助特徵，那麼施加於輻射光束中的圖案可以不精確地對應於襯底目標部分中的所需圖案。 類似地，最後在襯底上產生的圖案可以是不對應於在任何一個瞬間在可單獨控制的元件的 陣列上形成的圖案。這種情況可以在這樣的設置中發生，其中形成在襯底的每個部分上的 最終的圖案是在某一時間期間內或者是在某一曝光次數內形成的，在該某一時間期間內或 者是在某一曝光次數內可單獨控制的元件的陣列上的圖案和/或襯底的相對位置是變化 的。一般來說，在襯底114/214/314的目標部分上形成的圖案對應於待形成在目標部分內 的器件如集成電路中的特起功能層。用語「光閥」和「空間光調製器」(SLM)也可以在本文 中使用。這種圖案形成裝置的例次包括可編程的鏡陣列。它可以包括具有粘彈性的(例如既有粘性又有彈性)控制層的 可矩陣尋址表面和反射面。這種裝置的基本原理是例如反射面的被尋址的區域將入射光反 射為衍射光，而未被尋址的區域將入射光反射為非衍射光。利用合適的空間濾光器可以從 反射的光束中濾出非衍射光，只讓衍射光到達襯底。這樣，光束根據可尋址表面的尋址圖案 而圖案化。可以理解，作為選擇，濾光器可以濾出衍射光，使非衍射光到達襯底。也可以以相應的方式使用衍射光學MEMS器件(微機電系統)陣列。每個衍射光 學MEMS器件包括複數個反射帶，其可以相互相對變形以形成將入射光作為衍射光反射的 光柵。可編程鏡陣列的另一個備選實施例採用微型鏡的矩陣設置，通過施加合適的局部 電場或者採用壓電致動機構，可以使各鏡單獨地圍繞軸線傾斜，同樣，鏡是可矩陣尋址的， 使得被尋址的鏡沿著與未被尋址的鏡的不同方向反射所入射的輻射光束；這樣，被反射的 光束按照可尋址矩陣鏡的尋址圖案而圖案化。矩陣尋址可以利用合適的電子手段來執行。 鏡陣列例如在美國專利5，296，891和5，523，193，以及PCT專利申請WO 98/38597和WO 98/33096中介紹，它們通過引用整體結合在本文中。光刻裝置可以包括一個或多個圖案形成陣列。例如它可以具有數個可單獨控制的 元件的陣列，每個都相互獨立地被控制。在這種設置中，可單獨控制的元件的陣列中的一些 或者全部可以具有至少在普通照明系統(或者部分照明系統)、用於可單獨控制的元件的 陣列的普通支撐結構和普通投影系統(或者部分投影系統)中的一個。這裡所用的用語「投影系統」應被廣義地理解為包括各種類型的投影系統，包括折 射式、反射式、反射折射式、磁式、電磁式和靜電式光學系統或其任意組合，這例如應根據所 用的曝光輻射或其它因素如使用浸液或使用真空的情況來適當地確定。用語「投影透鏡」在 本文中的任何使用可被視為與更通用的用語「投影系統」具有相同的含義。投影系統可以將圖案在可單獨控制的元件的陣列上成像，使得圖案相干地形成在 襯底上。或者，投影系統可以成像二次源，可單獨控制的元件的陣列的元件為該二次源起著遮擋板的作用。就這點而言，投影系統可以包括聚焦元件陣列，如微型透鏡陣列(稱為MLA) 或者Fresnel透鏡陣列，例如，為了形成二次源並且將點成像到襯底上。在這種設置中，聚 焦元件陣列中的各聚焦元件可以與可單獨控制的元件的陣列中的其中一個可單獨控制的 元件相關聯。或者，投影系統可以配置成使得來自可單獨控制的元件的陣列中的數個可單 獨控制的元件的輻射被引向聚焦元件陣列中的其中一個聚焦元件並且從那裡引向襯底上。如此處在下面的圖中顯示的那樣，此裝置可以是反射型的(例如採用了反射的可 單獨控制的元件的陣列)。或者，此裝置可以是透射型的(例如採用了透射的可單獨控制的 元件的陣列)。光刻裝置可以是具有兩個(例如雙級)或多個(例如多級)襯底臺的那種類型。 在這種「多級」式機器中，附加的臺可以並聯地使用，或者可在一個或多個臺上進行預備步 驟而將一個或多個其它的臺用於曝光。光刻裝置也可以是這樣一種類型，其中至少一部分襯底可以由具有相當高的折射 指數的"浸液"例如水所覆蓋，以充填投影系統和襯底之間的空間。浸液也可以施加到光 刻裝置中的其它空間中，例如在對比裝置和投影系統之間。浸入技術在本領域中是公知的， 用於增大投影系統的數字孔。此處所用的用語"浸入"不是指一種結構如襯底必須沉入液 態中，而是僅僅指在曝光期間液體是位於投影系統和襯底之間的。雖然在本文中具體地參考了 IC製造中的光刻裝置的使用，然而應當理解，這裡所 介紹的光刻裝置還可具有其它應用，例如集成光學系統、用於磁疇存儲器的引導和檢測圖 案、平板顯示器、液晶顯示器(LCD)、薄膜磁頭等的製造。本領域的技術人員可以理解，在這 種替代性應用的上下文中，用語「晶片」或「管芯」在這裡的任何使用分別被視為在更通用 的用語「襯底」或「目標部分」的範圍內。這裡所指的襯底可在曝光前或曝光後例如在軌道 (一種通常在襯底上施加抗蝕層並對暴露出來的抗蝕層進行顯影的工具)、度量工具和/或 檢查工具中進行加工。在適當之處，本公開可應用於這些和其它襯底加工工具中。另外，襯 底可被不止一次地加工，例如以形成多層IC，因此，這裡所用的用語「襯底」也可指已經包含 有多層已加工的層的襯底。雖然上面在光刻裝置的上下文中具體地參考了本發明的實施例的應用，然而可以 理解，本發明可以用在其它的應用中，例如在本內容允許時印刻(imprint lithography), 而不限於光刻。在印刻中，圖案形成裝置的外形(topology)定義了在襯底上形成的圖案。 圖案形成裝置的外形可以壓入供給襯底114/214/314的抗蝕劑層中，此時通過施加電磁輻 射、熱、壓力或者其組合使抗蝕劑固化。當抗蝕劑固化後，將圖案形成裝置移出抗蝕劑，而在 其中留下圖案。在另一個示例中，本發明可採用含有一個或多個描述了上述方法的機器可讀指令 序列的電腦程式的形式，或者存儲有這種電腦程式的數據存儲介質(如半導體存儲 器、磁碟或光碟)的形式。示範性環境圖1示意地顯示了根據本發明的一個實施例的光刻投影裝置100。裝置100包括 至少一個輻射系統102，可單獨控制的元件的陣列104 (例如對比裝置或圖案形成裝置)，物 件臺106(例如襯底臺)，和投影系統("透鏡")108。輻射系統102可以用於提供輻射光束110 (例如，UV輻射，M8nm，193nm, 157nm,EUV輻射，例如10-13nm，等)，其在本具體的例子中也包括輻射源112.可單獨控制的元件的陣列104(例如，可編程鏡陣列)可以用於對光束110施加圖 案。一般地，可單獨控制的元件的陣列104的位置可以相對投影系統108固定。但是在一 種備選的設置中，可單獨控制的元件的陣列104可以連接到定位裝置(未示出)上，以便將 其相對於投影系統108精確定位。如這裡所顯示的那樣，可單獨控制的元件104是反射類 型的(例如具有反射的可單獨控制的元件的陣列)。物件臺106可以設有用於固定襯底114(例如抗蝕劑塗覆的矽晶片或者玻璃襯底) 的襯底固定器(沒有具體地示出)，物件臺106可以連接到用於相對於投影系統108定位襯 底114的定位裝置116。投影系統108 (例如石英和/或CF2透鏡系統或包括由這種材料製造的透鏡元件的 反射折射系統或鏡系統)可用於投影從引導裝置118(例如分光鏡)接收的圖案化光束。光從引導裝置118被引導到襯底114的目標部分120 (例如，一個或多個管芯)上。 投影系統108可將可單獨控制的元件的陣列104的圖像投影到襯底114上。照明器IM可以包括調節裝置128，用於設定光束122中強度分布的外部和/或內 部徑向範圍(通常分別稱為σ-外部和ο-內部)。此外，照明器IM—般包括各種其它的 部件。與上面討論的示例相比，在該示例中，元件130可以是積分器130，元件132可以是聚 光器132。這樣，投射到可單獨控制的元件的陣列104上的光束110在其橫截面上具有所要 求的均勻性和強度分布。應注意到，就圖1而言，源112可以在光刻投影裝置100的殼體內部。在備選實施 例中，源112可以遠離光刻投影裝置100。在這種情況下，輻射光束122會被引導進入裝置 100(例如藉助於合適的引導鏡)。應該理解，這兩種構思都是在本發明的範圍內設想的。光束110在利用引導裝置118受到引導後與可單獨控制的元件的陣列104相交。 被可單獨控制的元件的陣列104反射後，光束110穿過投影系統108，其將光束110聚焦到 襯底114的目標部分120。藉助於定位裝置116(和可選擇地藉助於基板136上的經分光鏡140接收幹涉光 束138的幹涉測量裝置134)，可以移動襯底臺6，以便在光束110的路徑上定位不同的目標 部分120。在使用時，可單獨控制的元件的陣列104的定位裝置(未示出)可用於修正可單 獨控制的元件的陣列104相對於光束110的路徑的位置，例如在掃描期間。一般地，藉助於 長行程模塊(粗定位)和短行程模塊(精細定位)實現物件臺106的移動，這些模塊沒有 明確示於圖1中。也可以使用類似的系統定位可單獨控制的元件的陣列104。可以理解，光 束110可以備選地/附加地移動，而物件臺106和/或可單獨控制的元件的陣列104可以 具有固定的位置，以便提供相對運動。在該實施例的一個備選構造中，襯底臺106可以是固定的，襯底114可以在襯底臺 106上運動。這樣做時，襯底臺106在最上面的平表面中設有多個開口，通過開口供入的氣 體提供能夠支撐襯底114的氣墊。這通常稱為空氣承載設置。利用一個或多個驅動器(未 示出)使襯底114在襯底臺106移動，驅動器能夠使襯底114相對於路徑光束110定位。或 者，可以通過選擇性地開啟和關閉通過開口的氣體通道使襯底114在襯底臺106上移動。雖然本發明的光刻裝置100在這裡描述為用於曝光襯底上的抗蝕劑，可以理解本 發明不限於這種用途。裝置100可以用於在無抗蝕劑的光刻中投影圖案化光束110。
所示的裝置100可用於多種模式1.步進模式在可單獨控制的元件的陣列104上的整個圖案被一次性投影到目標 部分120上(即單次「閃光」)。然後沿X和/或Y方向移動襯底臺106到不同的位置，使 得不同的目標部分120被圖案化光束110輻射。2.掃描模式除了某一目標部分120不是在單次「閃光」中曝光以外，類似於步進 模式。相反，可單獨控制的元件的陣列104可以以速度ν在某一方向(所謂的「掃描方向」， 例如y方向)，使得圖案化光束110在可單獨控制的元件的陣列104上掃描。同時，襯底臺 106以速度V = Mv在相同或相反方向移動，其中M是投影系統108的膨脹倍數。這樣，相對 大的目標部分120可以被曝光，而不需要折中考慮解析度。3.脈衝模式可單獨控制的元件的陣列104保持基本上靜止，利用脈衝輻射系統 102將整個圖案投影到襯底114的目標部分120上。襯底臺106以基本上恆定的速度移動， 使得圖案化光束110對襯底106上的行進行掃描。可單獨控制的元件的陣列104上的圖案 在輻射系統102的脈衝之間被照射並且脈衝被定時使得相繼的目標部分120在襯底114的 位置上被曝光。結果，圖案化光束110可以在襯底114上掃描，以對一條襯底114的完整圖 案曝光。重複該過程直到整個襯底114 一行一行地被曝光。4.連續掃描模式除了使用基本上恆定的輻射系統102以及當圖案化光束110在 襯底114上掃描時可單獨控制的元件的陣列104上的圖案被照射並且將其曝光以外，類似 於脈衝模式。在這四個示範性模式中，「部分相干成像〃通常用於集成電路的形成。採用這種 成像時，可單獨控制的元件的陣列中的各元件具有獨特在傾斜。陣列定位在物件平面處，襯 底定位在成像投影光學系統的成像平面處。可以應用各種照明模式環形的、常規的、四級 的、雙級的，等等。而且，可單獨控制的元件的陣列中的各元件可以採用不同的配置，以增 大"負黑"(negative black)值相位步選鏡，施加更大的傾斜，構造出鏡的外形(蝶形， H形)或類似情況。還可以採用上述使用模式的組合和/或變型，或者採用完全不同的使用模式。圖2顯示了一種根據本發明的一個實施例的光刻裝置200。例如裝置200利用以 下討論的像素網格成像模式製造平板顯示器中特別有用。投影系統208可以對二次源的圖象投影，可單獨控制的元件的陣列204的元件為 該二次源起著遮擋板作用的。在一個成像網格陣列實施例中，投影系統208也可以包括微型透鏡陣列(MLA)，以 形成二次源和投影微點到襯底214上。源212(例如，像素網格成像模式中的三倍Nd:YAG雷射器或者其它模式中的激態 原次雷射器)能夠產輻射光束222。光束222供入照明系統(例如照明器)2 ，可以是直 接地或者在橫穿調節裝置226，如光束擴展器之後供入。在一個示例中，當裝置200在以下討論的像素網格成像模式下工作時，照明器2 可以包括用於設定可變焦距的調節裝置，用於調節光束222的光點的尺寸。此外，照明器 2M—般包括各種其它的部件，如點發生器和聚光器。例如點發生器可以是但不限於折射或 衍射光柵，分段的鏡陣列，波導等等。這樣，撞擊可單獨控制的元件的陣列204的光束210 具有希望的變焦、光點的尺寸、在其橫截面上的均勻性和強度分布。
如圖2中所示，投影系統208包括光束擴展器，其包括兩個透鏡250和252。第一 透鏡250設置成接收調製的輻射光束210並且通過孔擋254中的孔對其聚焦。在一個示例 中，透鏡256設置在孔中。輻射光束210然後分開並且被第二透鏡252(例如場透鏡)聚焦。投影系統208還包括設置成接收擴展的調製的輻射光束210的透鏡258陣列(例 如微型透鏡陣列(MLA))。調製的輻射光束210的對應於圖案形成裝置或對比裝置204中 的一個或多個可單獨控制的元件，這些不同的部分穿過MLA 258中的各自的透鏡沈0。各 透鏡260將調製的輻射光束210的各個部分聚焦到位於襯底214上的一點。這樣，輻射點 262陣列被曝光到襯底214上。雖然只示出了八個透鏡沈0，但是MLA 258可以包括數千個 透鏡，對於作為圖案形成裝置或對比裝置204使用的可單獨控制的元件的陣列中的一些可 單獨控制的元件來說也是這樣。圖2中的系統允許使用另一種操作模式，即像素網格成像模式。在該模式中，在襯 底214上形成的圖案通過對點發生器130形成的並且被引導到陣列204上的點進行序列曝 光而實現。被曝光的點具有基本上相同的形狀。在襯底214上這些點基本上被印刷在一個 網格中。在一個示例中，點的尺寸大於印刷的像素網格的行距(pitch)，但是大大小於曝光 點網格。通過改變印刷的點的強度而實現了圖案。在曝光的閃光之間點上的強度分布被改 變。在一個示例中，當使用這種通常用於形成平板顯示器的模式時，可單獨控制的元 件可以組成組群而成為超像素。一個超像素調製襯底上的一個點的光。超像素在MLA的入 口處在各被印刷點的出口瞳孔(exit pupil)處成像。光點的形狀可以通過使用點定義元 件(例如光點發生器)，熾燒功能元件的變焦等等由照明器來影響。圖3根據本發明的一個實施例示意地示出了圖案在襯底314是如何產生的。例如 該實施例可以使用上述像素網格成像模式進行實施。塗黑的圓362代表由投影系統例如圖2中所示的投影系統中的MLA最近投影到襯 底314上的點。襯底314相對於投影系統沿著Y方向運動，此時在襯底314上進行一系列 的曝光。白色的圓364代表以前在襯底314上曝光的點。如圖所示，利用投影系統內的透鏡 陣列投影到襯底314上的各點362對襯底314上的點曝光362/364的一列366進行曝光。 襯底314的完整圖案由被各點362曝光的點曝光362/364的所有列366的和產生。這種設 置通常稱為〃像素網格成像〃，其已在上面討論。可以看到，輻射點362陣列設置成相對於襯底314成角度0 (即當襯底314的邊緣 平行於X和Y方向時)，這樣做使得當襯底314沿著掃描方向(例如Y-方向)移動時，各輻 射點362會通過不同的襯底314區域，由此使整個襯底被輻射點陣列覆蓋。可以理解，為了 便於示出，角度θ在圖3中被誇大了。應該理解，雖然在MLA的兩個相鄰的點之間示出了 5x5點，在一個示例中可以使用 直到大約100x100點。在一個示例中，襯底處的點網格是待印刷的最小行寬度的一半(例如從大約0. 1 微米直到幾個微米)，而在MLA處的點行距為大約100微米直到幾百個微米。圖4根據本發明的一個實施例示意地示出了如何通過使用整個光引擎在單次掃 描中對平板顯示器襯底414進行曝光的。八個輻射點陣列468由在"棋盤"結構中設置成兩列470，472的八個光引擎(未示出)產生，使得一個輻射點陣列的邊緣與相鄰的輻射點 陣列的邊緣稍微重疊(例如在掃描方向Y上)。在該示例中，輻射帶延伸橫過襯底414的寬 度，允許在單次掃描中對整個襯底進行曝光。可以理解，可以使用任何合適數量的光引擎。在一個示例中，每個光引擎可以包括單獨的照明系統，圖案形成裝置，和/或投影 系統，如上所述。但是可以理解，兩個或多個光引擎可以共用至少一個或多個照明系統的、 圖案形成裝置的和投影系統的一部分。每個光引擎可以包括單獨的照明系統，圖案形成裝置，和投影系統，如上所述。但 是可以理解，兩個或多個光引擎可以共用至少一個或多個照明系統的、圖案形成裝置的和 投影系統的一部分。為了利用光刻工藝製造產品，將抗蝕劑均勻地施加到襯底表面上。輻射圖案然後 在抗蝕劑上曝光，使得抗蝕劑上的一些區域接受相對較高的輻射劑量，而抗蝕劑的其它區 域接受相對較低的輻射劑量。在某一輻射劑量門限值以上的抗蝕劑方式反應並且其穩定性 發生變化。在曝光過程之後，襯底接受進一步的處理操作，其除去沒有反應的抗蝕劑。因 此，通過對襯底曝光，抗蝕劑留在襯底上那些接受的輻射劑量在某一門限值以上的區域中， 而在那些接受的輻射劑量在某一門限值以下的區域中的抗蝕劑被除去。因此，抗蝕劑保留 在襯底上的接受相對較高輻射劑量的區域中並從襯底上的接受相對較低輻射劑量的區域 中除去。因此，通過將合適的圖案施加給曝光襯底的輻射光束，可以產生具有被曝光的襯底 區域和覆蓋有抗蝕劑的區域的圖案的襯底114/214/314。然後實施隨後的處理步驟，形成襯 底上的部分器件。例如如果在抗蝕劑之前將金屬層施加到襯底，沒有被圖案化抗蝕劑層保 護的金屬層可以被蝕刻掉。因此，一旦除去抗蝕劑，襯底就留下按照抗蝕劑圖案例如按照輻 射光束的圖案被圖案化的金屬層。可以理解，光刻系統不限於上述示例。例如可以使用所謂的'負抗蝕劑'。當 使用負抗蝕劑時，抗蝕劑的輻射曝光使其穩定性下降。因此，是接受了高於給定水平的輻 射劑量的抗蝕劑在後曝光處理中被除去。因此，留在襯底上的抗蝕劑圖案對應於接受了 低於給定門限值的輻射劑量的襯底區域。類似地，襯底上的抗蝕劑圖案可用於多種目的。 例如襯底的曝光區域(即那些沒有被抗蝕劑層變化的區域)可以進行例如離次植入(ion implantation)等處理步驟。要在襯底上形成的產品圖案可以矢量設計軟體包如GDSII來確定。在無掩模系統 中，對該設計軟體包的輸出文件進行處理，以推導出適合用於控制圖案形成裝置的控制信 號，從而它儘可能精確地複製出請求的輻射劑量圖。當圖案形成裝置包括可單獨控制的元 件的陣列時，控制信號含有管理可單獨控制的元件的陣列的各元件切換的信息，用於將要 被陣列圖案化的每次輻射閃光(例如用於該應用中的典型的選通頻率在50kHz的範圍)。 一部分處理可以在襯底曝光開始之前實施(例如這稱為離線圖像處理)和/或一部分處理 可以同時地或者在緊接著對應的曝光之前的一個短的時間期間中實施(例如這稱為在線 處理)。由於數據量巨大，在線處理需要仔細管理，使得控制信號可以在可以接受的速度和 合理的成本下提供給圖案形成裝置。圖5顯示了根據本發明的一個實施例的帶有數據處理裝置的數據通路510。數據 通路510理論上地包括全部數據處理和傳輸部件，它們一起允許被要求的劑量圖(如由使 用者經輸入裝置504定義)以合適的形式傳遞給圖案形成裝置104/204。數據通路510包括一個或多個數據處理裝置，各構造成用於分析進入的數據流，其包括一種版本的(通常 被部分地處理)被要求的劑量圖，並且將信號輸出到圖案形成裝置104/204或者輸出到在 將其進一步傳遞給圖案形成裝置104/204之前將要對數據流處理的裝置。例如可以設置" 反向光學"數據操作裝置512(之所以採用這樣的用語是因為其主要涉及投影系統的光學 設置的結果)，對於被要求的劑量圖(該圖例如可以定義在相對於襯底114/214/314的點的 網格上)各像素，該裝置構造成從圖案形成裝置104/204中的起作用的像素或像素組者計 算出強度，以便以合適的劑量產生點曝光SE。反向光學裝置512然後將數據這樣地轉發給 圖案形成裝置104/204，使得當輻射點S陣列在襯底表面上運動時，被要求的劑量圖經時間 而建立。對於其上定義了被要求的圖案的各網格點而言，反向光學裝置512需要處理網格 點區域中的一些光點364的點曝光強度數據。該信息反過來是從網格點區域中的被要求的 圖案中推導出來的。一般地，「場境半徑」可定義為圍繞在被要求的圖案中的任何某一網格 點，其定義了當計算如何在涉及的網格點處以某一精度實現希望的圖案需要考慮的被要求 的圖案的區域。場境半徑的大小取決於光點364的點擴散函數的形狀和位置偏離情況(相 對於完美的定義的網格位置)，其通常選擇為點行距的幾倍和/或各印刷的點的點擴散函 數的半峰全寬(full width half maximum) (FWHM)，其因此可能在幾個微米範圍上延伸。其 它數據處理裝置，如「反向圖案形成裝置」數據操作裝置514，將在下面描述。在一種典型的應用中，要寫入襯底114/214/314的特徵數目是巨大的，並且代表 全部被要求的劑量圖案的數據將不能夠在任何一個時刻提供給對圖案形成裝置104/204 供給的數據通路510中的硬體。如圖5所示，可以設置光柵器(rasterizer)裝置506，其將 由使用者經裝置504輸入的所希望的圖案的說明性的代表轉變成基本上對應於要在襯底 114/214/314上形成的光點364的序列的數據序列(不必與光點364實際要產生的序列相 同，見下面)。代表光柵化的(rasterized)被要求的劑量圖案的數據由光柵器506在數據 通路510上在一定的時間期間逐漸地轉發(數據通路中的虛線部分代表可以包括對圖案形 成過程的其它方面處理的其它數據操作裝置的部分)，知道所有被要求的圖案已經被寫入 襯底 114/214/314 上。被要求的劑量圖可以代表為列向量，其包括代表了定義在襯底114/214/314上的 一些網格位置中的每一個處的劑量的元素。被要求的劑量圖中的網格位置可以相對於它 們在計量學框架坐標系(metrology frame coordinate system)中的坐標Xmf, y p來說明。 如上所述，該被要求的劑量圖從光點364的集合中建立。這些光點364的每個都將具有一 定的點擴散函數，其說明它們的強度受橫截面的空間上的因素的影響性。此外，由於用於對 點聚焦的微型透鏡陣列MLA中的不規則性，相對於它們在點網格中被期望的位置，各點的 位置有改變。點位置和點擴散函數形狀都可以經標定數據存儲裝置502輸入反向光學裝置 512 中。這樣形成圖像的過程稱為像素網格成像。從數學上來說，被要求的劑量圖被設定 成等於在每個點處的所有可能的強度的光點364上的和乘以備點的點擴散函數。這可以寫 成如下等式
權利要求
1.一種光刻裝置，包括將輻射光束以次輻射光束陣列投射到襯底上的投影系統；可單獨控制的元件的陣列，其調製次輻射光束以便在襯底上基本上形成所要求的劑量 圖案，所要求的劑量圖案由點曝光陣列經時間建立，各點曝光由其中一個次輻射光束在給 定時刻產生；光柵器裝置，其將定義所要求的劑量圖案的數據轉換成代表在圖案內對應的點序列處 的所要求的劑量的數據序列；數據操作裝置，其接受所述數據序列並由此產生控制信號，該控制信號用於控制可單 獨控制的元件的陣列；聚焦確定單元，其測量至少一部分襯底相對於最佳聚焦平面的位置，其中數據操作裝 置包括基於至少一部分襯底相對於最佳聚焦平面的測量偏差改變控制信號的聚焦補償單兀。
2.按照權利要求1的光刻裝置，其特徵在於，聚焦確定單元包括剛性地連接在投影系 統上的至少一個超聲波傳感接收器，其在一個或多個點上通過測量被反射超聲波的傳播時 間測量襯底表面相對於投影系統的位置。
3.一種光刻裝置，包括調製輻射光束的圖案形成裝置；將調製的輻射光束投射到襯底上的投影系統；和CD偏置濾光器，其對從要輸送給圖案形成裝置的所要求的劑量圖案導出的圖案數據進 行操作，其控制由圖案形成裝置產生的輻射劑量圖案的臨界尺寸特性。
4.按照權利要求3的光刻裝置，其特徵在於，CD偏置濾光器調節至少一部分劑量圖案 的放大率而不調節該部分相對於該劑量圖案的其它部分的位置。
5.按照權利要求3的光刻裝置，其特徵在於，CD偏置濾光器獨立地調節劑量圖案的多 個區域的臨界尺寸。
6.按照權利要求3的光刻裝置，其特徵在於，CD偏置濾光器獨立於平行於該劑量圖 案平面中的非平行的第二軸的臨界尺寸，調節平行於劑量圖案的平面中的第一軸的臨界尺 寸。
7.一種光刻裝置，包括調節輻射光束的照明系統；將輻射光束以次輻射光束陣列投射到襯底上的投影系統；圖案形成裝置，其調製次輻射光束以便在襯底上基本上產生所要求的劑量圖案；劑量 圖案由點曝光陣列建立，各點曝光由其中一個次輻射光束在某一時刻產生，其中給定的次 輻射光束的輻射強度根據圖案形成裝置的對應部分的激勵狀態而控制；和數據操作裝置，其將包括從所要求的劑量圖案導出的點曝光輻射劑量的信號變換成代 表圖案形成裝置的激勵狀態的控制信號，以便產生所要求的劑量圖案，其中該變換修正由 投影系統的部件、照明系統的部件、照明系統的輻射源和圖案形成裝置部件中至少一方引 起的強度變化。
8.按照權利要求7的光刻裝置，其特徵在於，數據操作裝置包括儲存查用表的存儲器裝置，數據操作裝置可訪問該查用表以便從圖案形成裝置的某一 部分的激勵狀態轉換到對應的控制電壓來產生該部分的激勵狀態，其中該變換是通過改變查用表中的至少一個次組的值而執行的。
9.按照權利要求7的光刻裝置，其特徵在於，數據操作裝置包括乘法器，其將由圖案形成裝置的某一部分產生的點曝光輻射劑量轉換成該部分的激勵 狀態，其中該變換是通過改變乘法器的增益特性而執行的。
10.一種器件製造方法，包括將輻射光束以次輻射光束陣列投射到襯底上；調製次輻射光束以便在襯底上基本上形成所要求的劑量圖案，所要求的劑量圖案由點 曝光陣列經時間建立，各點曝光由其中一個次輻射光束在給定的時刻產生；將限定所要求的劑量圖案的數據轉換成代表在圖案內的對應點序列上的所要求的劑 量的數據序列；從用於控制所述調製步驟的數據序列產生控制信號； 測量至少一部分襯底相對於最佳聚焦平面的位置；和 基於至少一部分襯底相對於最佳聚焦平面偏差的測量，修改控制信號。
11.一種器件製造方法，包括 調製輻射光束；將調製的輻射光束投射到襯底上；CD偏置過濾從所要求的劑量圖案導出的圖案數據，其用於執行調製，以便控制由調製 產生的輻射劑量圖案的臨界尺寸特性。
12.—種器件製造方法，包括 調整輻射光束；將輻射光束以次輻射光束陣列投射到襯底上；調製次輻射光束以便在襯底上基本上產生所要求的劑量圖案的圖案形成裝置，該劑量 圖案由點曝光陣列建立，各點曝光由其中一個次輻射光束在某一時刻產生；根據執行調製步驟的圖案形成裝置的對應部分的激勵狀態控制給定的次輻射光束的 輻射強度；將包含從所要求的劑量圖案導出的點曝光輻射劑量的信號變換成代表圖案形成裝置 的激勵狀態的控制信號，以便基本上產生所要求的劑量圖案；和修改該變換步驟，以便修正由投影系統的部件、照明系統的部件、照明系統的輻射源和 圖案形成裝置部件中至少一方引起的強度變化。
全文摘要
光刻裝置和採用數據過濾的器件製造方法。一種在襯底上形成圖案的裝置和方法。其包括投影系統，圖案形成裝置，低通濾光器，和數據操作處理裝置。投影系統將輻射光束以子輻射光束陣列投射到襯底上。圖案形成裝置調製子輻射光束以在襯底上基本上產生被請求的劑量圖案。低通濾光器對從被請求的劑量圖案導出的圖案數據進行操作，以便形成主要只包括低於選擇的門限值頻率的空間頻率部分的頻率限制的目標劑量圖案。數據操作處理裝置產生包括要由圖案形成裝置產生的點曝光強度的、基於從點曝光強度至頻率限制的目標劑量圖案的直接代數最小二乘方擬合的控制信號。在各種實施例中，可以使用圖案銳化，圖像對數斜率控制，和/或CD偏置的濾光器。
文檔編號G03F7/20GK102109775SQ20111006382
公開日2011年6月29日 申請日期2006年3月29日 優先權日2005年3月30日
發明者J·J·M·巴塞爾曼斯, P·A·J·蒂內曼斯 申請人:Asml荷蘭有限公司