CN101114130A - 用于补偿光刻系统中的临界尺寸的不均匀性的系统和方法 - Google Patents

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Abstract

一种系统和方法，用于补偿由照射束中的不同偏振方向所引起的临界尺寸的不均匀性。该系统包括照射系统、构图装置、以及投影系统。照射系统产生辐射的照射束，并包括辐射源和光学系统。辐射源产生辐射束。光学系统在周期的第一部分期间传输照射束的具有第一偏振方向的第一部分，并在周期的第二部分期间传输照射束的具有第二偏振方向的第二部分。构图装置包括具有分别与第一和第二偏振方向相对应的第一和第二光学临近修正的相应第一和第二图案。第一和第二图案对照射束的第一和第二部分的相应部分进行构图。投影系统将第一和第二已构图的束投影到衬底的目标部分上。

Description

用于补偿光刻系统中的临界尺寸的不均匀性的系统和方法
技术领域
本发明涉及一种辐射系统和方法，以及更具体地涉及一种用于补偿光刻系统中的临界尺寸的不均匀性的方法。
背景技术
光刻设备是一种用于将所需图案应用到衬底或衬底的一部分上的机器。例如，可以将光刻设备用于平板显示器、集成电路(IC)和包括精细结构的其他装置的制造中。在传统设备中，可以将被称为掩膜或掩膜板的构图装置用于产生与平板显示器(或其他装置)的单独层相对应的电路图案。通过在衬底上所提供的辐射敏感材料层(例如抗蚀剂)上成像，可以将此图案转移到衬底(例如，玻璃板)的全部或一部分上。
除了电路图案，还可以将构图装置用于产生其他图案，例如滤色器图案或点阵。除了掩膜，构图装置还可以是包括单独可控元件的阵列的构图阵列。与基于掩膜的系统相比，在这种系统中可以更快地改变图案，并且成本较低。
典型地，平板显示器衬底在形状上是矩形。设计用于使这种类型的衬底曝光的光刻设备可以提供曝光区，所述曝光区覆盖矩形衬底的整个宽度或覆盖宽度的一部分(例如，宽度的一半)。在通过束来同步扫描掩膜或掩膜板的同时，可以在曝光区的下面扫描该衬底。按照这种方式，将图案转移到衬底上。如果曝光区覆盖了衬底的整个宽度，则可以通过一次扫描完成曝光。例如，如果曝光区覆盖了衬底的一半宽度，则可以在第一次扫描之后横向移动该衬底，然后典型地执行另一次扫描以便曝光衬底的剩余部分。
典型地，光刻系统使用激光器作为辐射源来产生照射束。典型地，激光器产生偏振光，例如线偏振、圆偏振或椭圆偏振光。该光可以是不同类型的，例如传统的、环状、四极等。在曝光处理中使用偏振光的问题在于，相对于光刻系统内的光学元件上的不同类型的涂层，不同的偏振方向与构图装置上的图案进行不同的相互作用。这可以导致在衬底上所形成的特征的临界尺寸(CD)的改变。此外，在基于掩膜的系统中，由于衍射图案可以是偏振方向相关的，使得不同方向的偏振光与掩膜上的衍射图案进行不同的相互作用，因此在衬底上形成的特征的CD可以改变。因此，作为图案、涂层或衍射图案的结果，偏振光可以导致衬底上所形成的特征的CD的改变。
因此，所需要的是一种系统和方法，用于补偿辐射束的不同偏振分量，以便实质上减少或者消除衬底上所形成的特征的临界尺寸变化。
发明内容
在本发明的一个实施例中，提供了一种光刻系统，该光刻系统包括照射系统、构图装置、以及投影系统。照射系统产生辐射的照射束，并包括辐射源和光学系统。辐射源产生辐射束。光学系统被配置用于：在周期的第一部分期间传输照射束的具有第一偏振方向的第一部分，以及在周期的第二部分期间传输照射束的具有第二偏振方向的第二部分。构图装置包括具有分别与第一和第二偏振方向相对应的第一和第二光学临近修正的第一和第二图案。第一和第二图案对辐射的照射束的第一和第二部分的相应部分进行构图。投影系统将第一和第二已构图的束投影到衬底的目标部分。
在另一个实施例中，提供了包括以下步骤的器件制造方法。在曝光周期期间产生辐射束。在曝光周期的第一部分期间，将所述束具有第一偏振方向的第一部分导引到包括第一图案的构图装置上，该第一图案包括第一光学临近修正。将已构图的束投影到衬底的目标部分上。在曝光周期的第二部分期间，将所述束的具有第二偏振方向的第二部分导引到包括第二图案的构图装置上，该第二图案包括第二光学临近修正。将已构图的束投影到衬底的目标部分上。
在下文中参考附图，详细地描述了本发明的另外实施例、特征和优点以及本发明的各种实施例的结构和操作。
附图说明
这里所结合的并且形成说明书的一部分的附图例证了本发明的一个或更多实施例，并且与描述一起进一步用于解释本发明的原理，并使得相关领域的技术人员能够制造并使用本发明。
图1和图2描述了根据本发明的各种实施例的光刻设备。
图3描述了根据图2中所示出的本发明的一个实施例将图案转移到衬底的模式。
图4描述了根据本发明的一个实施例的光学器械的布置。
图5、图6和图7示出了包括根据本发明的各种实施例的光学系统的各种辐射产生布置。
图8和图9示出了根据本发明的各种实施例的、用于图5、图6和图7中的光学系统的各种配置。
图10示出了根据本发明的一个实施例、在周期的第一部分(附图的顶部)和第二部分(附图的底部)期间在光学系统中的偏振分束器的方位。
图11是描述了根据本发明的一个实施例的方法的流程图。
现在将参考附图对本发明的一个或更多实施例进行描述。在附图中，相似的附图标记可以表示相同或功能相似的元件。此外，附图标记的最左端数字可以标识附图标记首次出现的附图。
具体实施方式
该说明书公开了结合了本发明特征的一个或更多实施例。所公开的实施例仅例证了本发明。本发明的范围不局限于所公开的实施例。本发明由所附权利要求来限定。
所描述的实施例以及对规范中“一个实施例”、“实施例”、“示例性实施例”等的参考，指示了所描述的实施例可以包括特定特征、结构、或特性，但是每个实施例不必都包括特定特征、结果或特性。此外，这种短语不必表示相同的实施例。此外，当结合实施例来描述特定的特征、结果或特性时，应该理解的是对于本领域技术人员而言，结合其他明确描述与否的实施例来实现这种特征、结构或特定是已知的。
可以通过硬件、固件、软件、或者其任意组合来实现本发明的实施例。本发明的实施例还可以实现为存储在机器可读介质中的指令，该指令可以通过一个或更多处理器来读取和执行。机器可读介质可以包括用于以机器(例如，计算设备)可读的形式来存储或传输信息的任意机制。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)；磁盘存储介质；光存储介质；闪存设备；传播信号(例如，载波、红外信号、数字信号等)的电子、光学、声学或其他形式等。此外，这里可以将固件、软件、例程、指令描述为执行特定动作。然而，应该理解的是，这种描述仅仅为了方便，并且这种行动实际是由计算装置、处理器、控制器或执行固件、软件、例程、指令等的其他装置产生的。
图1示意性地描述了本发明的一个实施例的光刻设备1。该设备包括照射系统IL、构图装置PD、衬底台WT、以及投影系统PS。照射系统(照射器)IL被配置用于调节辐射束B(例如，UV辐射)。
构图装置PD(例如，单独可控元件的掩膜板或掩膜或阵列)调节所述束。通常，单独可控元件的阵列相对于投影系统PS的位置是固定的。然而，可以将所述单独可控元件的阵列替代地与定位器相连，该定位器被配置用于根据特定参数来对单独可控元件的阵列进行精确地定位。
衬底台被构建用于支持衬底(例如涂敷了抗蚀剂的衬底)W，并与定位器PW相连，定位器PW被配置用于根据特定参数对衬底进行精确地定位。
投影系统(例如折射投影透镜系统)PS，被配置用于将由单独可控元件的阵列所调制的辐射束投影到衬底W的目标部分C(例如，包括一个或更多管芯)上。
照射系统可以包括各种类型的光学部件，诸如折射型、反射型、磁性型、电磁型、静电型或其他类型的光学部件、或其任意组合，用于对导引、整形或控制辐射。
这里所使用的术语“构图装置”或“对比装置”，应该被广泛理解为表示可以用于调制辐射束的截面的任意装置，以便在衬底的目标部分中创建图案。该装置可以是静态构图装置(例如，掩膜或掩膜板)，或者是动态(例如，可编程元件的阵列)构图装置。为了简单起见，大多数描述将是动态构图装置方面的，然而可以理解的是，在不偏离本发明范围的前提下也使用静态构图装置。
应该注意的是，赋予辐射束的图案可能没有完全与衬底的目标部分中的所需图案相对应，例如如果该图案包括相移特征或所谓的辅助特征。类似地，衬底上最终产生的图案可能不对应于任一时刻在单独可控元件的阵列上所形成的图案。这可以在以下情况下发生：在衬底的每个部分形成的最终图案是在给定的时间段内或者在给定的曝光次数内逐渐形成的，在给定的时间段或给定次数的曝光期间，单独可控元件的阵列上的图案和/或衬底的相关位置发生变化。
通常，在衬底的目标部分所创建的图案将与在目标部分中所创建的器件的特定功能层相对应，诸如集成电路或平板显示器(例如，平板显示器中的滤色器层，或者平板显示器中的薄膜晶体管层)。例如，这种构图装置的示例包括掩膜板、可编程镜阵列、激光二极管阵列、发光二极管阵列、光栅光阀、以及LCD阵列。
其图案可通过电子装置(例如计算机)来辅助编程的构图装置，诸如包括多个可编程元件(例如，上个句子中所提到的除了掩膜板以外的所有装置)，在这里统称为“对比装置”。在多个示例中，构图装置包括至少10个可编程元件，例如至少100个、至少1000个、至少10000个、至少100000个、至少1000000个、或者至少10000000个可编程元件。
可编程镜阵列可以包括具有粘弹性控制层和反射表面的矩阵可寻址表面。这种设备背后的基本原理是，例如反射表面的已寻址区域将入射光反射成衍射光，而未寻址区域将入射光反射为非衍射光。通过使用适当的空间滤波器，可以从反射束中滤除非衍射光，而只留下衍射光到达衬底。按照这种方式，根据矩阵可寻址表面的寻址图案，该束变为已构图的。
应该理解的是，作为替代，滤波器可以滤除衍射光，留下非衍射光到达衬底。
还可以通过相应的方式来使用衍射光学MEMS器件(微电子机械系统设备)的阵列。在一个示例中，衍射光MEMS器件包括多个反射带，该反射带相对于彼此可以变形，以便形成用于将入射光反射成衍射光的光栅。
可编程镜像阵列的另一个可选实施例采用微镜的矩阵布置，其中的每一个都可以通过施加适当的局部电场或者通过采用压电传动装置来单独地绕轴倾斜。镜像再次可以是可矩阵寻址的，使得已寻址镜以不同于未寻址镜的方向来反射进入的辐射束；按照这种方式，可以根据矩阵可寻址镜的寻址图案来对所反射的束进行构图。可以使用适当的电子装置来执行所要求的矩阵寻址。
另一个示例PD是可编程LCD阵列。
光刻设备可以包括一个或更多对比装置。例如，所述光刻设备可以具有多个单独可控元件的阵列，其中的每一个都是彼此独立可控的。在这种布置中，单独可控元件的阵列的一些或全部都可以具有通用照射系统(或照射系统的一部分)、用于单独可控元件的阵列的通用支持结构、和/或通用投影系统(或投影系统的一部分)中的至少之一。
在诸如图1中所描述的实施例的示例中，衬底W具有基本的圆形形状，该圆形形状可选择地沿着其圆周具有凹口和/或平坦的边缘。在一个示例中，衬底具有诸如矩形形状的多边形形状。
在其中衬底具有基本圆形形状的示例包括以下示例：例如，衬底的直径至少为25mm、至少50mm、至少75mm、至少100mm、至少125mm、至少150mm、至少175mm、至少200mm、至少250mm、或至少300mm。在一个实施例中，衬底的直径为至多500mm、至多400mm、至多350mm、至多300mm、至多250mm、至多200mm、至多150mm、至多100mm、或至多75mm。
在其中衬底为诸如矩形的多边形的示例包括以下示例：例如，衬底的至少1条边、至少2条边或至少3条边的长度为至少5cm、至少25cm、至少50cm、至少100cm、至少150cm、至少200cm、或至少250cm。
在一个示例中，衬底的至少一条边的长度为至多1000cm、至多750cm、至多500cm、至多350cm、至多250cm、至多150cm、或至多75cm。
在一个示例中，衬底W是晶片，例如半导体晶片。在一个示例中，晶片材料选自包括Si、SiGe、SiGeC、SiC、Ge、GaAs、InP以及InAS的元素组。该晶片可以是：III/V族化合物半导体晶片、硅晶片、陶瓷衬底、玻璃衬底、或塑料衬底。该衬底可以是透明的(针对裸眼)、彩色的或无色的。
衬底的厚度可以在一定范围内改变，并且取决于诸如衬底材料和/或衬底尺寸。例如，在一个示例中，厚度为至少50μm、至少100μm、至少200μm、至少300μm、至少400μm、至少500μm、或至少600μm。例如，衬底的厚度可以为至多5000μm、至多3500μm、至多2500μm、至多1750μm、至多1250μm、至多1000μm、至多800μm、至多600μm、至多500μm、至多400μm、或至多300μm。
例如，在曝光之前或之后，可以通过导轨(典型地将抗蚀剂层涂覆到衬底上，并显影所曝光的抗蚀剂)、度量工具、和/或检查工具来处理这里所指的衬底。在一个示例中，在衬底上提供抗蚀剂层。
这里所使用的术语“投影系统”应被广泛地理解为包括任意类型的投影系统，该投影系统包括适用于所使用的曝光辐射或诸如浸没液体或真空的使用等其他因素的折射型、反射型、反射折射型、磁性型、电磁性型和静电型光学系统、或者其任意组合。这里对术语“投影透镜”的任何使用都可以认为是与更通用的术语“投影系统”同义。
投影系统可以将图案成像在单独可控元件的阵列上，使得可以在衬底上相干地形成图案。可选地，投影系统可以使第二源成像，针对第二源，单独可控元件的阵列的元件起到了遮光器(shutter)的作用。例如，在这个方面，投影系统可以包括诸如微透镜阵列(已知为MLA)或菲涅耳透镜阵列，以便形成第二源并使光点在衬底上成像。例如，在一个示例中，聚焦元件的阵列(例如，MLA)包括至少10个聚焦元件、至少100个聚焦元件、至少1000个聚焦元件、至少10000个聚焦元件、至少100000个聚焦元件、或至少1000000个聚焦元件。在一个示例中，构图装置中的单独可控元件的数量等于或大于聚焦元件的阵列中的聚焦元件的数量。在一个示例中，聚焦元件的阵列中的一个或更多个(例如1000个或者更多、多数、或者大约每个)聚焦元件可以可选地与单独可控元件的阵列中的一个或更多个单独可控元件相关联，例如，单独可控元件的阵列中的单独可控元件为2个或2个以上、3个或3个以上、5个或5个以上、10个或10个以上、20个或20个以上、25个或25个以上、30个或30个以上、35个或35个以上、50个或50个以上。在一个示例中，MLA至少在沿靠近衬底和原理衬底的方向上是可移动的(例如，使用一个或更多个传动装置)。例如，能够将MLA移动为靠近和远离衬底允许无需移动衬底就进行焦距调节。
如这里图1和图2的描述，该设备是反射类型(例如，采用单独可控元件的反射阵列)。可选地，该设备可以是透射类型(例如，采用单独可控元件的透射阵列)。
光刻设备可以是具有两个(双台)或更多个衬底台的类型。在这种“多台”机器中，可以并行地使用附加台，或者可以在一个或更多个台上执行预备步骤的同时，而在一个或多个其他台上执行曝光。
光刻设备还可以是以下类型：其中可以由具有相对高的折射率的“浸没液体”(例如水)来覆盖衬底的至少一部分，以便填充投影系统和衬底之间的空间。还可以将浸没液体应用于光刻设备中的其他空间，例如构图装置和投影系统之间。浸没技术在用于增大投影系统的数值孔径的领域是众所周知的。这里所使用的术语“浸没”并不意味着必须将诸如衬底的结构浸入液体中，而只意味着在曝光期间该液体位于投影系统和衬底之间。
再次参照图1，照射器IL从辐射源SO接收辐射束。例如，在一个示例中，辐射源提供的辐射波长为至少5nm、至少10nm、至少11-13nm、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。例如，在一个示例中，辐射源SO所提供的辐射波长为至多450nm、至多425nm、至多375nm、至多360nm、至多325nm、至多275nm、至多250nm、至多225nm、至多200nm、或至多175nm。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，辐射包括约为365nm或355nm的波长。在一个示例中，辐射包括宽波段的波长，例如，包括365、405和436nm。可以使用355nm的激光源。例如，当所述源是受激准分子激光器时，所述源和光刻设备可以是分离的实体。在这种情况下，不认为所述源形成了光刻系统的一部分，并且在包括诸如适当的导引镜和/或扩束器的束传递系统BD的协助下，辐射束经过源SO到达照射器IL。在其他情况下，例如当源是汞灯时，所述源可以是光刻系统的组成部分。源SO和照射器IL可以与束产生系统BD(如果需要的话)一起被称为辐射系统。
照射器IL可以包括调节器AD，用于调节辐射束的角度强度分布。一般情况下，可以对照射器的瞳孔平面中的强度分布的至少外部和/或内部光线范围(通常分别称为σ外部和σ内部)进行调节。此外，照射器IL可以包括多个其他部件，诸如集成器IN和聚光镜CO。可以将照射器用于调节辐射束以在其截面具有所需均匀性和强度分布。还可以将照射器IL、或者与之相关联的附加元件配置用于将辐射束分成多个子束，例如每个子束可以与单独可控元件的阵列中的一个或更多个单独可控元件相关联。例如，可以将二维衍射光栅用于将辐射束分成子束。在现有描述中，术语“辐射的束”和“辐射束”包括但不局限于其中束包括多个这种子辐射束的情况。
辐射束B入射到构图装置PD(例如，单独可控元件的阵列)上，并由构图装置来调制。经过构图装置PD的反射之后，辐射束B通过投影系统PS，该投影系统PS将束聚焦到衬底W的目标部分C。例如，在定位器PW和位置传感器IF2(例如，干涉仪装置、线性编码器、电容传感器等)的协助下，可以精确地移动衬底台WT，以便沿辐射束B的路径定位不同的目标部分C。例如，使用时，在扫描期间可以将用于单独可控元件的阵列的定位装置用于精确地校正构图装置PD相对于束B的路径的位置。
在一个示例中，在图1中没有明确示出的长冲程模块(粗略定位)和短冲程模块(精细定位)的协助下，实现衬底台WT的移动。在另一个示例中，短冲程台可能不存在。还可以使用类似的系统来定位单独可控元件的阵列。应该理解的是，在单独可控元件的目标台和/或阵列可以具有固定位置以提供所需相对运动的同时，束B可以可选地/另外地可移动。这种布置可以辅助限制设备的大小。作为另一个替换，例如，可以应用于平板显示器的制造，并且衬底台WT和投影系统PS的位置可以固定，并且可以将衬底W设置为相对于衬底台WT移动。例如，衬底台WT可以配置有用于以基本不变的速度扫描系统两端的衬底W的系统。
如图1所示，辐射束B可以通过分束器BS导引到构图装置PD，配置该分束器BS，使得该辐射首先由分束器进行反射，然后被导引到构图装置PD。应该认识到，还可以在不使用分束器的情况下，将辐射束B导引到构图装置。例如，在一个示例中，辐射束在构图装置处被导引的角度为0到90°之间、5到85°之间、15到75°之间、25到65°之间、35到55°之间(图1中所示的实施例是处于90°角)。构图装置PD对辐射束B进行调制，并将其反射回分束器BS，分束器BS将已调制的束传输到投影系统PS。然而，应该被理解的是，可以将可选布置用于将辐射束B导引到构图装置PD，随后导引到投影系统PS。具体地，如果使用透射构图装置，则可以不需要图1中所示的布置。
可以在以下几种模式下使用所描述的设备：
1.在步进模式下，在将赋予辐射束的整个图案一次(即单独的静态曝光)投影到目标部分C上的同时，保持单独可控元件的阵列和衬底基本固定。然后，在沿X和/或Y方向移动衬底台W，使得可以对不同的目标部分C进行曝光。在步进模式下，曝光场的最大尺寸限制了在单独静态曝光中所成像的目标部分C的尺寸。
2.在扫描模式下，在将赋予辐射束的图案投影到目标部分C上的同时(即单独的动态曝光)，同步地扫描单独可控元件的阵列和衬底。可以通过投影系统PS的放大(缩小)率以及图案反转特性来确定衬底相对于单独可控元件的阵列的速度和方向。在扫描模式下，曝光场的最大尺寸限制了单独动态曝光中的目标部分的宽度(沿非扫描方向)，而扫描运动的长度确定了目标部分的高度(沿扫描方向)。
3.在脉冲模式下，保持单独可控元件的阵列基本静止，并使用脉冲辐射源将整个图案投影到衬底W的目标部分C上。以基本恒定的速度移动衬底台WT，使得引起所述束B扫描整个衬底W上的线。在辐射系统的脉冲之间，根据需要来更新单独可控元件的阵列上的图案，对脉冲进行定时，使得在衬底W上的需要位置上对连续的目标部分C进行曝光。因此，束B可以扫描整个衬底W以便对衬底带的完整图案进行曝光。重复此过程，直到对整个衬底W进行了逐行曝光为止。
4.连续模式与脉冲模式基本相同，不同之处在于以基本恒定的速度相对于已调制辐射束B对衬底W进行扫描，以及当束B扫描整个衬底W时，更新单独可控元件的阵列上的图案，并对其进行曝光。可以使用与单独可控元件上的图案更新同步的基本恒定的辐射源或脉冲辐射源。
5.在可以使用图2中的光刻设备来执行的像素栅格成像模式下，通过由点发生器所形成的点的连续曝光来实现在衬底W上所形成的图案，点发生器被导引到构图装置PD。所曝光的点基本上具有相同的形状。在衬底W上，实质上是以栅格来印刷点。在一个示例中，点尺寸比所印刷的像素栅格的孔径大，但是比已曝光点栅格小。通过改变所印刷的点的强度来实现图案。在曝光的闪光之间改变点上的强度分布。
还可以采用上面所描述的模式的组合和/或变化，或者使用完全不同的模式。
在光刻系统中，在衬底上的抗蚀剂层上曝光图案。然后对该抗蚀剂进行显影。随后，在衬底上执行附加的处理步骤。这些随后的处理步骤对于衬底的每一部分的影响取决于抗蚀剂的曝光。具体地，对这些处理进行调整，使得接收到给定剂量阈值以上的辐射量的那部分衬底与接收到剂量阈值以下的辐射剂量的那部分衬底反应不同。例如，在蚀刻工艺中，对接收到阈值以上的辐射剂量的衬底区域进行保护，使其免于受到已显影的抗蚀剂层的蚀刻。然而，在曝光后显影中，移动接收到阈值以下的辐射剂量的抗蚀剂的部分，因此那些区域没有受到免于蚀刻的保护。因此，可以蚀刻出所需图案。具体地，设置构图装置中的单独可控元件，使得传输到图案特征内的衬底上的区域的辐射具有足够高的强度，使得该区域可以在曝光过程中接收到剂量阈值以上的辐射剂量。通过设置相应的单独可控元件，使得衬底上的剩余区域接收剂量阈值以下的辐射剂量，以便提供零或充分低的辐射强度。
实际上，即使将单独可控元件设备设置成在特征边界的一边提供最大辐射强度，而在另一边提供最小辐射强度，图案特征边缘处的辐射剂量也不会突然从给定的最大剂量变成零剂量。取而代之的是，由于衍射作用，辐射剂量的水平在过渡区两端逐渐减小。通过在其处接收到的剂量下降到辐射剂量阈值以下的位置，来确定由已显影的抗蚀剂最终所形成的图案特征的边界的位置。通过设置单独可控元件，可以更精确地控制辐射剂量在过度区两端逐渐减小的性状，以及因此的图案特征边界的精确位置，该单独可控元件向处于或接近图案特征边界的衬底上的点提供了辐射。这些不仅是对于最大或最小强度水平，而且是对于最大和最小强度水平之间的强度水平。通常将此称为“灰度级”。
灰度级对图案特征边界的位置提供了比光刻系统中可能的更大的控制，在该光刻系统中，由给定单独可控元件提供给衬底的辐射强度只能被设置成两个值(例如，只是最大值和最小值)。例如，在一个实施例中，可以投影到衬底上的为至少3个不同辐射强度值、至少4个辐射强度值、至少8个辐射强度值、至少16个辐射强度值、至少32个辐射强度值、至少64个辐射强度值、至少128个辐射强度值、或至少256个辐射强度值。
应该理解的是，可以将灰度级用于对上面所描述的附加或可选的目的。例如，可以对曝光之后的衬底处理进行调整，使得取决于所接收到的辐射剂量水，存在衬底区域的两个以上的电势反应。例如，接收第一阈值以下的辐射剂量的那部分衬底以第一方式反应；接收第一阈值以上的辐射剂量的那部分衬底以第二方式反应；以及接收第二阈值以上的辐射剂量的那部分衬底以第三方式反应。因此，可以将灰度级用于在具有两个以上所需剂量水平的衬底上提供辐射剂量性状。例如，在一个实施例中，辐射剂量性状具有至少2个所需剂量水平、至少3个所需剂量水平、至少4个所需剂量水平、至少6个所需剂量水平、或所需8个期望剂量水平。
还应该理解的是，可以通过除了如上所述的仅控制衬底上的每个点处所接收到的辐射强度以外的方法，来控制辐射剂量性状。例如，可以通过控制点的曝光的持续时间，来可选地或附加地控制衬底的每个点所接收到的辐射剂量。作为另一个示例，衬底上的每个点能够在多次连续曝光中接收到辐射。因此，通过使用多个连续曝光中的所选子集来曝光该点，可以可选地或附加地控制每个点所接收到的辐射剂量。
为了在衬底上形成所需图案，在曝光工艺期间，需要将构图装置中的每个单独可控元件设置到每个级处的需要状态(requisite state)。因此，必须将表示需要状态的控制信号发送到单独可控元件中的每一个。在一个示例中，光刻系统包括用于产生控制信号的控制器。以诸如GDSII的向量定义的格式，可以将在衬底上所形成图案提供给光刻系统。为了将设计信息转换成针对每个单独可控元件的控制信息，该控制器包括一个或更多个数据操纵装置，其中的每个都被配置用于对表示图案的数据流上执行处理步骤。可以将数据操纵装置统称为“数据路径”。
数据路径的数据操纵装置可以被配置用于执行一个或更多个以下功能：将基于向量的信息转换成位图图案数据；将位图图案数据转换成所要求的辐射剂量映射(例如，在衬底上的所要求的辐射剂量性状)；将所要求的辐射剂量映射转换成针对每个单独可控元件的所要求的辐射强度值；以及将针对每个单独可控元件的所要求辐射强度值转换成相应的控制信号。
图2描述了根据本发明的设备的布置，例如该设备可以用于平板显示器的制造。使用相同的附图标记来描述与图1中所示出的那些相对应的部件。此外，对于各种实施例的上述描述，例如衬底的各种配置、对比装置、MLA、辐射束等保持为可应用的。
如图2所示，投影系统PS包括扩束器，该扩束器包括两个透镜L1、L2。第一透镜L1被配置用于接收已调制的辐射束B，并将其聚焦通过孔径光阑AS中的孔。另一个透镜AL可以位于孔中。然后，辐射束B分开，并由第二透镜L2(例如物镜)来聚焦。
投影系统PS还包括透镜阵列MLA，该透镜阵列MLA被设置用于接收扩展的已调制辐射B。与构图装置PD中的一个或更多个单独可控元件相对应的已调制辐射束B的不同部分，经过透镜阵列MLA的相应不同透镜。每个透镜分别将已调制辐射束B的各个部分聚焦到位于衬底W上的点。按照这种方式，在衬底W之上曝光辐射点S的阵列。应该理解的是，虽然只示出了所示透镜阵列14中的8个透镜，透镜阵列可以包括数以千计的透镜(这对于用作构图装置PD的单独可控元件的阵列是相同的)。
图3示意性地例证了根据本发明的一个实施例、如何使用图2中的的系统在衬底W上产生图案。实心圆表示通过投影系统PS中的透镜阵列MLA投影到衬底W上的点阵S。随着在衬底W上曝光的一连串曝光，将衬底W相对于投影系统PS沿Y方向移动。空心圆表示之前已经在衬底W上曝光的点曝光SE。如图所示，通过投影系统PS内的透镜阵列投影到衬底上的每个点都在衬底W上进行了行R的点曝光。通过由每个点S所曝光的所有行R的点曝光SE的总和来产生针对衬底的完整图案。这种不成通常称为上面所讨论的“像素栅格成像”。
可以看出，辐射点S的阵列被设置为相对于衬底W的角度θ(衬底的边缘与X和Y方向都平行)。这么设置是为了当衬底沿扫描方向(Y方向)移动时，每个辐射点经过衬底的不同区域，从而使得整个衬底都被辐射点15的阵列所覆盖。在一个实施例中，角度θ至多为20°、10°，例如至多5°、至多3°、至多1°、至多0.5°、至多0.25°、至多0.10°、至多0.05°、或者至多0.01°。在一个实施例中，角度θ至少为0.001°。
图4示意性地描述了如何能够使用根据本发明的一个实施例的多个光学器械以在单个扫描中曝光整个平面显示器衬底W。在所示的示例中，由8个光学器械(未示出)产生辐射点S的8个阵列SA，以“棋盘”配置将8个阵列SA排列成两行R1、R2，使得辐射点(例如图3中的点S)的一个阵列的边缘与辐射点的相邻阵列的边缘略微交迭(沿扫描方向Y)。在一个示例中，将光学器械排列成至少3行，例如4行或5行。按照这种方式，辐射带扩展到衬底W的整个宽度，使得可以在一次扫描中执行对整个衬底的曝光。应该理解的是，可以使用任意适当数量的光学器械。例如，在一个示例中，光学器械的数量为至少1、至少2、至少4、至少8、至少10、至少12、至少14、或至少17。在一个示例中，光学器械的数量少于40，例如，少于30或少于20。
每个光学器械都可以包括如上所述的单独的照射系统IL、构图装置PD和投影设备PS。然而，可以理解，两个或多个光学器械可以共享照射系统、构图装置和投影设备中的一个或更多个的至少一部分。
示例性辐射产生装置
图5、图6和图7分别示出了包括光学系统OS的多个辐射产生系统500、600和700。将光学系统OS用于补偿由被构图的照射束中的不同偏振分量所引起的CD不均匀性。
图5示出了根据本发明的一个实施例的辐射系统500。辐射系统500包括辐射源SO、光学系统OS、和照射器IL。源SO和光学系统OS与照射器IL分离地放置。例如，可以使用光学系统OS来代替束产生系统BD，或者是将其包括在图1和图2的束产生系统BD中。
辐射源SO产生包括至少第一和第二偏振方向或分量的辐射束502(例如，环状、传统的、四级等类型的束)。在周期的第一和第二部分期间，分别使用光学系统OS来对束502的第一和第二偏振方向(TE和TM，四级类型照射的水平和垂直偶极等)进行处理，以便形成第一和第二辐射束504。在整个说明书中，依赖于应用，周期的第一和第二部分基本相同或不同。
在一个示例中，周期的第一部分可以是第一扫描方向上的曝光操作的第一经过，而周期的第二部分可以是第二、相反的扫描方向上的曝光操作的第二经过(例如，返回经过)。当辐射系统500用于光刻时，具有第一和第二偏振方向的第一和第二束504中的每一个都被导引到构图装置(未示出)上。构图装置可以在周期的第一部分和第二部分之间改变图案，以便针对所构图的束504的不同偏振方向来进行调整(例如，补偿)。例如，不同的邻近修正可以被包括在构图装置的图案中，该构图装置的图案与束504具有TE偏振还是TM偏振相对应。这导致了CD不均匀性的大幅度降低。额外地，或备选地，通过CD不均匀性的降低，可以要求较小的像素(活动区域)来与每个CD节点相关联。这还可以增大产量。可以将剂量控制用于保持针对每个特征的所需总剂量水平。
图6示出了根据本发明的另一个实施例的辐射系统600。辐射系统600包括辐射源SO和照射器IL，该辐射源SO包括辐射设备RD和光学系统OS。额外地，或备选地，束传递系统BD(未示出，见图1和图2)还可以被包括在辐射源SO和照射器IL之间的辐射系统600中。辐射系统600与上面所讨论的辐射系统500的作用相似。一个例外是，在周期的第一和第二部分期间，通过使用光学系统OS，辐射源SO分别产生光的第一和第二偏振方向以形成辐射504。额外地，或备选地，一些SO的功能(例如，扩大、聚焦、准直等)在光学系统OS之前发生，而一些是在光学系统OS之后发生。
图7示出了根据本发明的另一个实施例的辐射系统700。辐射系统700具有照射器IL，该照射器IL包括辐射源SO和光学系统OS。额外地，或备选地，可以将离开光学系统OS的光导引到光学器件或构图装置(未示出，见图1和图2)上。辐射系统700与上面所讨论的辐射系统500的作用相似。额外地，或备选地，一些照射器IL的功能在光学系统OS之前发生，而一些是在光学系统OS之后发生。
额外地，或备选地，在不偏离本发明的范围的前提下，可以将辐射系统500、600和700用于光刻设备的其他照射系统，即除了曝光照射系统以外的，诸如对准照射系统或检测系统。
额外地，或备选地，可以将辐射系统500、600和700用于其他环境。
示例性光学系统配置
图8、图9和图10示出了根据本发明的多个实施例的光学系统OS的多种配置。光学系统OS8、OS9、和OS10包括设备800、900、或1000，所述装置800、900或1000允许在周期的每个一半期间对各个偏振方向之一进行“滤波”。在一个示例中，构图装置(未示出)在每半个周期期间接收只具有一个偏振方向的束504，允许构图装置上的图案与上述的偏振方向相关。
图8中的光学系统OS8包括转动偏振轮800。通过使用传动装置802，轮800能够以周期的频率或频率的片断(fraction of the frequency)同步地转动。轮800的每个臂状物804包括偏振器、分析器或类似的滤波装置806。在每个对应的半个周期期间，偏振器806只允许两个偏振方向中的一个通过轮800。可以理解，示出4个臂状物804只是为了减少讨论，但是可以使用任意数量的臂状物804。轮800的转动速度还与臂状物804的数量有关。例如，使用更多数量的臂状物804将导致轮800的较低转动速度，反之亦然。
在操作中，在从周期的第一部分到周期的第二部分的转换期间，传动装置802使轮800绕着轴810转动(沿箭头808的任一方向上)。该转动允许偏振器806的对应之一位于束502的束路径中。束504的偏振方向是基于偏振器806所位于的束路径。
图9中的光学系统OS9包括转动偏振器或分析器900。通过使用传动装置902，分析器900能够与周期频率或频率的片断同步地转动。分析器900的转动位置指示了通过两个偏振方向中的哪个进行传输，例如由分析器900上的箭头所表示的TE或TM。在操作中，在从周期的第一部分到周期的第二部分的转变期间，传动装置902使分析器900绕着轴910旋转90度(沿箭头908的任意方向)。因此，束504的偏振方向是0基于分析器900的转动位置。
图10分别示出了在周期的第一(附图的顶部)和第二(附图的底部)部分期间光学系统OS10中的偏振分束器1000的空间定位。分束器1000包括具有第一和第二边1022和1024的部分1020。第一边1022具有第一涂层，或者是由第一材料1026制成的。第二边1022具有第二涂层，或者是由第二材料1028制成的。每个涂层或材料1026和1028允许具有第一和第二偏振方向之一的那部分束502的传输，而允许具有第一和第二偏振方向的另一个的那部分束502的一部分被反射。
在图10的顶部所示的第一空间定位中，束502的第一偏振方向部分传输经过分束器1000的部分1020以形成束504。此外，在此第一空间定位中，将束502的第二偏振方向部分从分束器1000的部分1020反射到束流收集器1012中。
在从周期的第一部分周期的第二部分的转变期间，传动装置(未示出)使分束器1000绕着轴1010(表示与页面正交的轴)转动90度。在图10的底部所示的第二空间定位中，束502的第二偏振方向部分传输通过分束器1000的部分1020，以便形成束504。此外，在第二空间定位中，将束502的第一偏振方向部分从分束器1000的部分1020反射到束流收集器1014。
可以理解，仅存在根据本发明起作用的示例性光学系统。光学系统的结构和/或功能等同的其他配置，允许对由照射束中的不同偏振分量所引起的CD不均匀性进行补偿，所构图的照射束也在本发明的范围内。
额外地，或备选地，可以在周期的每个部分之前、期间、和/或之后，对辐射源SO、构图装置PD、和/或照射器IL进行调整，以便使得其光学特性更准确地与辐射束的偏振方向相关，在周期的部分期间利用该辐射束。这种调整可以是被动或主动的。在被动调整中，可以基于偏振方向对预存储的设置进行调整。在主动调整中，可以检测辐射束和/或构图束，以补偿偏振方向。额外地，或备选地，在主动调整中，还可以在调整中考虑光学特性中的错误。额外地，或备选地，可以将该调整用于改进所产生的图案的质量，例如改进临界尺寸的不均匀性。可以使用离线设备来进行检测，例如使用SEM测量，或联线设备，例如使用成像传感器。
示例性操作
图11是描述了根据本发明的一个实施例的方法1100的流程图。可以通过使用上述形成束504的任一系统来执行方法1100。
在步骤1102，在曝光周期期间产生辐射束。在步骤1104，在曝光周期的第一部分期间，将具有第一偏振方向的束的第一部分导引动态构图装置上。在步骤1106，将已构图的束投影到衬底的目标部分上。在步骤1108，在曝光周期的第二部分期间，将具有第二偏振方向的束的第二部分导引到动态构图装置上。在步骤1110，将已构图的束投影到衬底的目标部分上。
应理解的是，虽然在正文中形成了用于特定设备(例如，集成电路或平面显示器)的制造的光刻系统的特定标记，这里所描述的光刻系统具有其他应用。应用包括，但不局限于，针对磁畴系统、平板显示器、液晶显示器(LCD)、薄膜磁头、微机电装置(MEMS)、发光二极管(LED)等的集成电路、集成光学系统、导槽和检测图案的制造。此外，例如在平板显示器中，可以将本设备用于协助各层的制造，例如薄膜晶体管层和/或滤色器层。
虽然在光刻系统的上下文中，形成了用于本发明的实施例的特定标记，将被理解的是，本发明可用于诸如压印光刻的其他应用，其中上下文允许但不局限于光学光刻。在印压光刻中，构图装置的形貌定义了在衬底上形成的图案。可以将构图装置的形貌压到抗蚀剂层中，然后将该抗蚀剂层提供给衬底，在衬底上通过应用电磁辐射、热、电压或其组合来固化该抗蚀剂。在抗蚀剂固化之后，将构图装置移出抗蚀剂，在其中留下图案。
结论
应理解的是，虽然已经在上文中对本发明的实施例进行了描述，但只是将其作为示例提出，而并非限制。对于相关领域的技术人员显而易见的是，可以在不偏离本发明的精神和范围的前提下，在其中进行各种形式以及细节上的改变。因此，本发明的宽度和范围不应由上述示例性实施例中的任一所限制，而只应根据下列权利要求及其等同物来限定。
可以理解的是，旨在将具体描述部分而非总结和摘要部分用于解释权利要求。总结和摘要部分可以阐述本发明的一个或多个，但并非由发明者所预期的所有示例性实施例，以及因此并不倾向于以任何方式限制本发明以及所附权利要求。

Claims (15)

1.一种光刻系统，包括：
照射系统，产生辐射的照射束，所述照射系统包括：
辐射源，用于产生辐射束；以及
光学系统，被配置用于在周期的第一部分期间传输照射束的具有第一偏振方向的第一部分，以及在周期的第二部分期间传输照射束的具有第二偏振方向的第二部分；
构图装置，包括具有分别与第一和第二偏振方向相对应的第一和第二光学临近修正的第一和第二图案，所述第一和第二图案对辐射的照射束的第一和第二部分中的相应部分进行构图；以及
投影系统，将第一和第二已构图的束投影到衬底的目标部分上。
2.如权利要求1所述的光刻系统，其中，所述光学系统包括：
偏振器；以及
传动装置，用于在周期的第一部分和第二部分之间将偏振器转动90度。
3.如权利要求1所述的光刻系统，其中，所述光学系统包括：
偏振分束器；以及
传动装置，用于在周期的第一部分和第二部分之间将偏振分束器转动90度。
4.如权利要求1所述的光刻系统，其中，所述构图装置被配置用于根据对照射束的第一部分还是第二部分进行构图，来改变构图装置上的第一和第二图案中的相应图案。
5.如权利要求1所述的光刻系统，其中，所述光刻系统被配置用于将周期的第一部分确定为沿第一扫描方向的第一曝光经过，以及将周期的第二部分确定为沿第二、相反的扫描方向的第二曝光经过。
6.如权利要求1所述的光刻系统，其中，在周期的第一和第二部分期间，对辐射源、构图装置、或照射系统进行调整以便与偏振方向相对应。
7.如权利要求1所述的光刻系统，其中，所述构图装置包括单独可控元件的阵列，使得将所述阵列配置用于在所述阵列上形成第一或第二图案。
8.如权利要求1所述的光刻系统，还包括：
检测器，被配置用于检测辐射束的特性，并用于产生控制信号，所述控制信号基于所检测到的特性控制使用构图装置的第一图案还是第二图案。
9.如权利要求1所述的光刻系统，还包括：
存储装置，被配置用于将与光学系统的配置相关的信息存储到构图装置的配置中；以及
其中，所述光学系统的配置被配置用于改变，并将所述信息用于基于所述光学系统的配置的当前配置来控制使用第一图案还是第二图案来对辐射束进行构图。
10.一种方法，包括以下步骤：
a)在曝光周期期间产生辐射束；
b)将所述束的具有第一偏振方向的第一部分导引到包括第一图案的构图装置上，所述第一图案包括在曝光周期的第一部分期间的第一光学临近修正；
c)将已构图的束投影到衬底的目标部分上；
d)将所述束的具有第二偏振方向的第二部分导引到包括第二图案的构图装置上，所述第二图案包括在曝光周期的第二部分期间的第二光学临近修正；以及
e)将已构图的束投影到衬底的目标部分上。
11.使用权利要求10所述的方法在晶片上形成集成电路。
12.使用权利要求10所述的方法在平板玻璃衬底上形成平板装置。
13.如权利要求10所述的方法，还包括调整构图装置的图案，以便与对所述束的第一部分还是第二部分进行构图相关联。
14.如权利要求10所述的方法，还包括：
检测辐射束的特性；以及
基于所检测到的特性来控制使用构图装置的第一图案还是第二图案。
15.如权利要求10所述的方法，还包括改变由单独可控元件的阵列所形成的图案，所述阵列形成所述构图装置，使得将所述阵列配置用于基于辐射束的预定特征在所述阵列上形成第一或第二图案之一。
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