CN102880005A - 干涉曝光设备、干涉曝光方法以及半导体器件制造方法 - Google Patents

Abstract

提供了干涉曝光设备和方法。根据一个实施例，该实施例的干涉曝光设备，包括：光路改变部分，其中改变元件被基本轴对称地设置，所述改变元件适于对彼此具有相干性的多个光束改变该多个光束的光路方向和光路长度；以及调节部分，其用于与将在基底上形成的图形形状相对应地对入射基底的光束的一部分进行强度改变或相位改变，从而调节该光束的一部分。从光路改变部分和调节部分出射的光束在基底上干涉以在基底上进行干涉曝光。

Description

干涉曝光设备、干涉曝光方法以及半导体器件制造方法

相关申请的交叉引用

本申请基于并要求在2011年7月15日提交的日本专利申请No.2011-156965的优先权，其整体内容在此引入作为参考。

技术领域

这里描述的实施例总体涉及干涉曝光设备、干涉曝光方法、以及半导体器件的制造方法。

背景技术

公知EUV(超紫外)曝光设备为一种用于制造下一代半导体电路的光刻装置，但是这样的EUV曝光设备非常昂贵。从而，一种使用称为干涉曝光技术的方法的低成本光刻装置最近得到关注。

该干涉曝光技术不需要复杂的投影光学系统，并且由于其不需要掩模或者是无掩模的，因此可以实现较低制造成本。然而，在常规干涉曝光中，可以形成诸如LS(线和空间)图形或栅状图形的简单周期图形，但是难于形成诸如IC电路的复杂布局图形。下文中将使用投影光学系统和掩模的常规光刻方法称为光学光刻以与干涉曝光技术相区分。

已经提出若干方法用于解决上述问题。

(1)提出一种以低成本形成复杂IC电路图形的方法(通过与光学光刻混合且匹配的方法：成像干涉光刻)，该方法通过组合常规低NA的光学光刻技术与干涉曝光技术而进行构图。在该技术中，尽管低NA，但仍需要投影透镜系统，并且还需要掩模，从而使得制造成本增加。

(2)提出一种通过两次或更多次地多次进行干涉曝光而形成复杂图形的方法(多次干涉曝光)。在该技术中，可以形成的图形仅限于简单的二维图形，诸如栅状图形，而许多光学系统需要重置以产生多个复杂的IC电路图形。从而，流程变得更加复杂，并且处理TAT变大。

(3)提出一种使用相干的三个或更多的多光束的干涉曝光方法。在该技术中，如果到达晶片的多光束的入射角未适当地设置，景深(DoF)变得较小。从而，它不适合于在二维面上进行构图的半导体电路的构图。需要重置多个光学系统以形成多个复杂IC电路图形，从而流程变得复杂，并且处理TAT变大。

因此，希望容易且低成本地形成各个图形。

发明内容

根据实施例，总体提供了一种干涉曝光设备。该干涉曝光设备包括：光路改变部分，其中改变元件被基本轴对称(axisymmetrically)地设置，所述改变元件适于对彼此具有相干性的多个光束改变该多个光束的光路方向和光路长度，以及调节部分，与将在基底上形成的图形形状相对应地对入射基底的光束的一部分进行强度改变或相位改变，从而调节该光束的一部分。出自光路改变部分和调节部分的光束在基底上干涉以在基底上进行干涉曝光。

附图说明

图1示出根据第一实施例的干涉曝光设备的示意结构；

图2示出根据第一实施例的干涉曝光设备的结构实例；

图3A至3C分别示出针孔光圈、环形光圈以及入射区域限制部分的一个实例；

图4A和4B示出了光束坐标系；

图5A至5C示出到每个光束的光轴的距离与DoF的关系；

图6示出根据第二实施例的干涉曝光设备的结构；

图7示出衍射栅的结构；

图8A至8D示出光掩蔽部分和成像图形的关系；

图9示出微反射镜环的结构；

图10是示出快门(shutter)部分的结构实例的俯视图；

图11A和11B示出图形调节部分的另一结构实例；

图12A至12C是示出多个光路改变部分的结构的俯视图；

图13示出根据第四实施例的光路改变部分的结构；

图14示出根据第五实施例的偏振部分的结构；

图15A和15B示出根据第六实施例的相位调节器的结构；以及

图16A和16B示出根据第七实施例的入射角度过滤部分的结构。

具体实施方式

下文将参考附图详细描述干涉曝光设备、干涉曝光方法以及半导体器件的制造方法的示例实施例。本发明不限于下面的实施例。

(第一实施例)

图1示出根据第一实施例的干涉曝光设备的示意结构。这里示出干涉曝光设备100X的截面结构的示意图。该实施例的干涉曝光设备100X具有这样的光学装置(光路改变部分2X)，其用于改变在环形中的具有相干性的单波长的多光束(相干光束)1b的前进方向。使用干涉图形而进行在抗蚀剂上的构图，所述干涉图形通过向晶片WA(待处理的基底)入射从安排成环形的光路改变部分2X出射的多光束1b而形成。根据该结构，干涉曝光设备100X形成在足够的景深处具有高自由度的图形变化。

干涉曝光设备100X被配置为包括光路改变部分2X和图形调节部分3X。光路改变部分2X是用于改变多光束1b的光路方向和光路长度的装置，并且具有关于多光束1b的光轴的基本轴对称的结构。光路改变部分2X被配置为包括衍射栅、反射镜(微反射镜)、以及棱镜。衍射栅和反射镜被配置为在例如离光轴的基本相等的距离处基本轴对称。光路改变部分2X的配置元件(微反射镜环等)被设置在距离多光束1b的光轴的相等距离处，从而每个配置元件被设置在环形中。

图形调节部分3X是用于改变多光束1b的强度或光束的相位的装置，并具有改变光束的一部分的强度或相位的功能。图形调节部分3X被配置为使用可自由打开和关闭的多个快门(光掩蔽体)、两个偏振片或光路长度改变装置(相位调节器)等。

快门和一对偏振片调节光束的强度，并且光路长度改变装置通过改变光路长度改变光束的相位。每个快门被配置为通过被打开或关闭而调节是否使其中光路通过光路改变部分2X而被改变的多光束1b前进至晶片台(未示出)的晶片WA。可通过调节图形调节部分3X(例如打开/关闭快门)而确定将在晶片WA上形成的图形变化。

可在晶片WA与图形调节部分3X之间设置圆柱形棱镜。从而可使得晶片WA与图形调节部分3X之间的距离较长，并且可以防止从晶片WA产生的物质影响图形调节部分3X。在干涉曝光设备100X中，可以将光路改变部分2X和图形调节部分3X中的任一个设置在光路的上游侧(光源侧)。

通过预定光学元件(例如下面描述的针孔光圈11)将从光源(未示出)出射的单个波长的电磁波(相干光束)转换成平面波、球面波等。转换之后的多光束1b具有通过光路改变部分2X改变的光路，以及通过图形调节部分3X改变的光束的相位或强度。从而仅位于快门打开的位置处的多光束1b到达晶片WA。其光路通过光路改变部分2X改变的多光束1b从而在光束(多光束)(其光路被改变)干涉时在晶片WA上形成干涉条纹。

图2示出根据第一实施例的干涉曝光设备的结构实例。这里示出干涉曝光设备100A的截面结构的示意图。干涉曝光设备100包括针孔光圈11、环形光圈12A、掩模部分6A、以及入射区域限定部分13。组合针孔光圈11和环形光圈12A的机构对应于下面描述的入射角度过滤部分。

针孔光圈11将来自光源的电磁波1a转换成具有相干性的多光束1b(球面波等)。来自光源的电磁波1a的波长可以是ArF光、KrF光或EUV光中的一个。例如，当形成微细图形时，使用短波长的电磁波1a。环形光圈12A仅通过具有预定入射角的来自针孔光圈11的多光束1b。

图3A至图3C分别示出针孔光圈、环形光圈以及入射区域限定部分的一个实例。在图3A至图3C中，示出针孔光圈11、环形光圈12A和入射区域限定部分13的俯视图。

图3A所示的针孔光圈11通过示意板状部件构成，并基本在中心包括具有预定半径的针孔11a。在针孔光圈11中，以透射电磁波1a的透射材料形成针孔11a，并且除针孔11a之外的周缘部分11b以不透射电磁波1a的非透射材料形成。

图3B所示的环形光圈12A通过示意板状部件构成，并包括具有与针孔11a中心同轴的环形透射部分12a。在环形光圈12A中，透射部分12a通过透射多光束1b的透射材料形成，而除透射部分12a之外的周缘部分12b以及中心部分12c通过不透射多光束1b的非透射材料形成。针孔光圈11和环形光圈12A被配置为使得透射部分12a的内直径大于针孔11a的半径。来自针孔光圈11的多光束1b中具有预定入射角的多光束1b从环形光圈12A出射。

如图3C所示的入射区域限定部分13通过示意板状部件构成，并包括圆形区域13a，其在与针孔11a相同的中心处具有预定半径。在入射区域限定部分13中，圆形区域13a通过透射多光束1b的透射材料形成，而除圆形区域13a之外的周缘部分13b通过不透射多光束1b的非透射材料形成。入射区域限定部分13被配置为使得圆形区域13a的半径大于针孔11a的半径。

掩模部分6A对应于光路改变部分2X和图形调节部分3X。掩模部分6X例如被配置为包括设置为环形的微反射镜阵列和快门。微反射镜阵列具有多个微反射镜，该多个微反射镜被设置在具有预定高度的环形部件的内壁表面上，其中多光束1b被每个微反射镜的反射镜表面反射。

快门被设置为多个，从而在微反射镜的下部(晶片WA侧)被排列为环形。在由多光束1b反射的多光束1b中，仅仅在快门打开的位置处的多光束1b到达晶片WA。快门被设置为多个，从而在微反射镜的上部(光源侧)被排列为环形。在该情况下，仅仅在快门打开的位置处的多光束1b被微反射镜阵列反射而到达晶片WA。

环形光圈12A可设置在掩模部分6A与入射区域限定部分13之间。环形光圈12A还可以同时设置在针孔光圈11与掩模部分6A之间、以及掩模部分6A与入射区域限定部分13之间。环形光圈12A的配置可以忽略。

现在将描述光束坐标系的定义。图4A和图4B示出了光束坐标系。图4A所示的x-y平面设为晶片平面。在该情况中入射晶片WA的多光束1b以入射光束71示出。如图4A所示，入射光束71的入射角由θ、φ限定。这里，φ是入射光束71与x轴形成的角，θ是入射光束71与z轴形成的角。可通过公式(1)表示入射光束71的入射方向矢量。

[公式1]

到入射光束71的光轴的距离为cosθ。在入射光束71的z＝0处的振幅(包括强度信息和相位信息)定义为光束振幅A₁。在图4B所示的光束空间坐标系中，以点坐标(cosθcosφ，cosθsinφ)表示入射光束71的入射方向。

现在将描述当多光束1b入射晶片WA时在晶片WA上形成的图形形状。假设一种情况，其中n(n是自然数)个多光束入射晶片WA。如果每个光束的入射方向矢量和振幅分别如下定义，

[公式2]

[公式3]

A_l＝振幅 其中l＝1，2，...n

关于晶片坐标，以下面的公式(2)表示在晶片WA上形成的干涉条纹的强度I。

[公式4]

$\stackrel{\→}{X}$

[公式5]

$I\left(\stackrel{\→}{x}\right)={\left|\underset{l=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{A}_l\exp \left(\frac{i{\stackrel{\→}{k}}_l\·\stackrel{\→}{x}}{\mathrm{\λ}}\right)\right|}^2$

$=\underset{l,m}{\mathrm{\Σ}}{A}_l{A_m}^{*}\exp \left(\frac{i({\stackrel{\→}{k}}_l-{\stackrel{\→}{k}}_m)\·\stackrel{\→}{x}}{\mathrm{\λ}}\right)---\left(2\right)$

$=\underset{l,m}{\mathrm{\Σ}}{A}_l{A_m}^{*}\exp \left(\frac{i({\stackrel{\→}{k}}_l-{\stackrel{\→}{k}}_m)\·(x\hat{x}+y\hat{y}+z\hat{z})}{\mathrm{\λ}}\right)$

假设

[公式6]

$\hat{Z}$

是z方向的单位矢量，获得下面的公式(7)。从而，如果每个光束到光轴的距离(cosθ)都是相等的距离，依赖于z方向的分量在干涉条纹的强度I中不存在，从而可以充分地确保关于图形形成的聚焦容限度。

[公式7]

$({\stackrel{\→}{k}}_l-{\stackrel{\→}{k}}_m)\·\hat{z}=\sqrt{1-{\cos }^2{\mathrm{\θ}}_l}-\sqrt{1-{\cos }^2{\mathrm{\θ}}_m}---\left(3\right)$

$=0\mathrm{incase}{\mathrm{\θ}}_l={\mathrm{\θ}}_m$

如果每个光束到光轴的距离不是全都相等的距离，图形具有z方向依赖性，从而焦深变得有限。图5A至图5C示出了每个光束到光轴的距离与DoF之间的关系。在图5A至图5C中，以光束坐标系示出每个光束。图5A示出当到光轴的距离都是相等的距离时的光束71至73，图5B示出当到光轴的距离中的一个不是相等的距离时的光束74至76。

如图5A所示，如果每个光束71至73到光轴70的距离都是相等的距离，DoF变得无限大。另外，如果每个光束74至76中光束76到光轴70的距离与光束74、75到光轴70的距离不同，则DoF变为有限的尺寸(DoF至1/δk)。

下面将描述通过多光束的干涉形成的图形(光学图像)的类型。在图5C中，示出在光束坐标系上的到光轴70为相等距离的光束a1、a2、b1和b2的位置。

图5C示出在两个光束a1、a2的情况下在晶片WA上形成的干涉条纹图形的空间图像(光学图像)作为空间图像a4。示出在两个光束b1、b2的情况下在晶片WA上形成的干涉条纹图形的空间图像作为空间图像b4。对应于空间图像a4的图形的间距反比于光束a1与光束a2之间的距离，而对应于空间图像b4的图形的间距反比于光束b1与光束b2之间的距离。

通过到光学距离70为相等距离的位置的光束具有关于散焦的相同的波前相位改变。从而，通过光束a1、a2、b1和b2形成的空间图像具有无限大的DoF。另外，可通过调节多光束之间的距离形成大于半曝光波长的任意间距图形。从而，可通过使用多光束在晶片WA上形成复杂图形。因此，通过使用两个光束可以实现各种间距的图形变化。可通过使用到光轴70为相等距离的三个光束或四个光束形成更复杂的图形。

例如，当使用四个光束a1、a2、b1和b2形成图形时，产生这样的空间图像，其中增加了针对光束a1、a2、b1和b2的每个组合产生的空间图像。具体是，分别增加了通过光束a1、a2的干涉的空间图像、通过光束a1、b1的干涉的空间图像、通过光束a1、b2的干涉的空间图像、通过光束a2、a1的干涉的空间图像、通过光束a2、b2的干涉的空间图像、以及通过光束b1、b2的干涉的空间图像。

从而，由于环形光圈12A仅通过相对于多光束1b具有预定入射角的光束，可以加宽在向晶片WA进行图形传输时的焦深(DoF)。

在当前实施例中，由于光路改变部分2X被设置为关于光轴基本轴对称，从而可以使到晶片WA的入射角保持恒定并且充分确保DoF。另外，通过控制图形调节部分3X，可以不使用复杂的投影光学系统而形成具有高自由度的图形。

当在晶片WA上形成图形时，可以通过在图形调节部分3X中进行一次设置而一次形成图形，可以通过在图形调节部分3X中进行多个设置而对每个设置形成图形，或者可以通过进行组合而形成多个复杂的图形。当在图形调节部分3X中进行多个设置，例如通过分别改变快门的打开/关闭而设置图形形成位置。

从而，通过使用干涉曝光设备100X，可以形成具有微米单位的充分焦深(基本无限的焦深)(景深)并具有高自由度(基本任意的图形布局)的图形。由于通过控制可控图形调节部分3X进行构图，从而可以使用干涉曝光技术以无掩模的方式形成图形。从而，装置结构变得更小，并且可以通过廉价的光刻技术(桌面光刻)以低成本和短TAT进行构图。

另外，由于可以不使用掩模地在一次曝光中进行干涉曝光，曝光流程变得简单。还由于不需要在光学光刻曝光设备中转移不具有周期性的图形，从而也使得装置结构变得简单。

从而，根据第一实施例，通过包括光路改变部分2X和图形调节部分3X，干涉曝光设备100X可以低成本地容易地形成各个复杂的图形。

(第二实施例)

图6示出根据第二实施例的干涉曝光设备的结构。示出干涉曝光设备100B的截面结构的示意图。图6的每个构成元件中用于获得与第一实施例的干涉曝光设备100X相同功能的构成元件以相同的标号表示，以省略多余的描述。

干涉曝光设备100B包括衍射栅2B作为光路改变部分2X。根据这样的结构，通过衍射栅2B衍射转换为平面波、球面波等的多光束1b，并且多光束1b具有通过图形调节部分3X改变的光束的强度或相位。仅仅是通过图形调节部分3X和入射区域限定部分13的多光束1b会到达晶片WA。从而在晶片WA上形成多光束1b的干涉图形P1。

图7是示出衍射栅的结构的俯视图。衍射栅2B通过基本板状的部件构成，其中多个衍射栅图形被形成为在距离中心部分相等距离的位置处排列为基本环形。示出了其中对于衍射栅图形形成衍射栅图形21至28的情况。在环形(圆周)的12点钟的位置设置衍射栅图形21，并且在顺时针方向顺序排列衍射栅图形22、23、24、25、26、27和28。在三点钟、六点钟和九点钟的位置分别设置衍射栅图形23、25和27，并且在衍射栅图形22和衍射栅图形28之间设置衍射栅图形21。

每个衍射栅图形21至28通过多个狭缝图形构成。在衍射栅2B中，每个衍射栅图形21至28被配置为使得每个狭缝图形的纵向为环形的正切方向。例如，衍射栅图形21被设置在衍射栅2B中，使得环形的中心部分与衍射栅图形21的中心部分的连接线与衍射栅图形21的纵向平行。衍射栅图形21、25的纵向为x方向，而衍射栅图形23、27的纵向是y方向。

当在晶片WA上形成图形时，仅仅是对应于将形成的图形形状(还包括尺寸信息)的位置处的光束从图形调节部分3X出射。例如，如果图形调节部分3是快门，可通过关闭在对应于将形成的图形的位置(衍射栅图形)处的快门而形成希望的图形。基于通过傅立叶变换将形成的图形获得的信息确定关闭快门的位置。

图8A至图8D示出了光掩蔽部分与成像图形的关系。在图8A至图8D中，示出光掩蔽部分的打开/关闭状态与晶片WA上的成像图形的关系实例。在图8A中，示出状态20a，其中关闭衍射栅图形21至28中在衍射栅图形21、22、24、25、26和28的下部处的光掩蔽部分(例如快门)，并且打开在衍射栅图形23、27的下部处的光掩蔽部分。当在该状态下在晶片WA上进行曝光时，在晶片WA上产生平行于衍射栅图形23、27的狭缝的纵向(y方向)排列的多个线和空间图形(成像图形40a)。

在图8B中，示出状态20b，其中关闭衍射栅图形21至28中在衍射栅图形22至24和26至28的下部处的光掩蔽部分(例如快门)，并且打开在衍射栅图形21、25的下部处的光掩蔽部分。当在该状态下在晶片WA上进行曝光时，在晶片WA上产生平行于衍射栅图形21、25的狭缝的纵向(x方向)排列的多个线和空间图形(成像图形40b)。

在图8C中，示出状态20c，其中关闭衍射栅图形21至28中在衍射栅图形21、23、25和27的下部处的光掩蔽部分(例如快门)，并且打开在衍射栅图形22、24、26、28的下部处的光掩蔽部分。当在该状态下在晶片WA上进行曝光时，在晶片WA上产生成像图形40c，在成像图形40c中，多个示意圆形图形(圆形图形)以预定间隔排列。构成成像图形40c的圆形图形被设置为使得圆形图形以栅格形式排列。

在图8D中，示出状态20d，其中关闭衍射栅图形21至28中在衍射栅图形22、24、26和28的下部处的光掩蔽部分，并且打开在衍射栅图形21、23、25、27的下部处的光掩蔽部分。当在该状态下在晶片WA上进行曝光时，在晶片WA上产生成像图形40d，在成像图形40d中，多个示意圆形图形(圆形图形)以预定间隔排列。构成成像图形40d的圆形图形被设置为使得圆形图形以倾斜栅格形式排列。

从而，通过不同地改变在衍射栅2B的下部设置的光掩蔽部分可以形成各个图形变化的晶片图形。

构成衍射栅2B的衍射栅图形不限于八个，而可以为九个或更多个。构成衍射栅2B的衍射栅图形可以在三到七个之间。

从而，根据第二实施例，通过包括衍射栅2B作为光路改变部分2X，干涉曝光设备100B可以容易地低成本形成各个复杂图形。

(第三实施例)

现在参考图9至图11B描述本发明的第三实施例。在第三实施例中，使用微反射镜环作为光路改变部分2X。

图9示出微反射镜环的结构。在图9中，示出包括微反射镜环2C的干涉曝光设备100C的透视图。在图9中，省略了对针孔光圈11、环形光圈12A等的示出。

在微反射镜环2C中，每个反射镜被设置为使得多个反射镜表面朝向圆柱形内壁表面中的内侧。换句话说，在微反射镜环2C中，多个反射镜在圆柱形内壁表面上紧密布置，使得环形内侧变成反射镜表面。干涉曝光设备100C具有以多个快门部分30构成的图形调节部分3X。

多光束1b从环形光圈12A发射至微反射镜环2C。通过反射镜表面反射发射至微反射镜环2C的反射镜表面的多光束1b。从而，多光束1b被传输朝向快门部分30，其中通过反射镜表面改变光路方向和光路长度。仅仅是通过快门部分30的多光束1b会到达晶片WA。

图10为示出快门部分的结构实例的俯视图。每个快门部分30具有平板形状，其中至少一个主表面是光掩蔽部分，并被设置在图形调节部分3X的下部。当快门部分30关闭时，在快门部分30上部的通过反射镜表面反射的多光束1b被关闭的快门部分30所掩蔽。当快门部分30打开时，在快门部分30上部的通过反射镜表面反射的多光束1b就会通过而不被快门部分30掩蔽。

快门部分30包括多个通过示意板状部件构成的快门，其中每个快门被设置为在到中心部分为相等距离的位置处排列为基本环形。示出了其中快门31至38被形成用于快门的情况。快门31被设置在环形(圆周)的十二点钟的位置，而快门32、33、34、35、36、37、38被顺序排列在顺时针方向。快门33、35、37被分别设置在三点钟、六点钟和九点钟的位置，而快门31被设置在快门32与快门38之间。

快门部分30被设置为在微反射镜环2C的下侧形成类似于微反射镜环2C的环形。基于将在晶片WA上形成的图形，关闭预定位置处的快门，并打开其他快门。换句话说，当在晶片WA上形成图形时，仅仅是对应于将形成的图形形状的位置处的光束从快门部分30出射。如将在下面的第五实施例和第六实施例中所述，可在每个快门位置设置偏振部分或相位调节器，从而可以改变每个光束的强度或相位。根据这样的结构，可以对于每个快门31至38改变每个光束的强度和相位。

从而，通过打开的快门部分30的位置的多光束1b被传输到晶片WA并在晶片WA上干涉，从而在晶片WA上形成对应于快门部分30的打开/关闭状态的图形。

可以设置可移动微反射镜阵列或掩模代替可自由打开/关闭的快门部分30。在该情况下，在每个快门31至38的位置处设置微反射镜或掩模。图11A和图11B示出图形调节部分的另一个结构实例。

图11A是用作图形调节部分3X的微反射镜阵列的俯视图。构成微反射镜阵列的微反射镜41m至48m具有其中上表面侧是反射镜表面的平板形状、并被设置在与快门31至38相同的位置。当反射镜表面被关闭预定角度，多光束1b被反射镜表面反射，并出射到微反射镜的外部。通过完全打开反射镜表面，多光束1b就会通过而不被反射镜表面反射。

在图11A中，示出这样的状态，其中微反射镜41m、43m、45m、47m完全打开，而微反射镜42m、44m、46m和48m以预定角关闭。在该状态中，入射微反射镜41m、43m、45m和47m的多光束1b被传输到微反射镜阵列的下游侧。入射微反射镜42m、44m、46m和48m的多光束1b被微反射镜42m、44m、46m和48m反射并朝向所述微反射镜阵列的外周缘部分传输。

图11B是用作图形调节部分3X的掩模Ma的俯视图。掩模Ma通过示意平板状部件构成，其中光掩蔽体被设置在至少一个主表面上。掩模Ma仅在希望通过多光束1b的区域处打开。基于将形成的图形形状确定掩模Ma的开口。例如，掩模Ma包括开口81、83、85、87。开口81、83、85、87对应于快门31、33、35、37(微反射镜41m、43m、45m、47m)的位置。

根据这样的结构，入射开口81、83、85、87的多光束1b被传输到掩模Ma的下游侧。入射除开口81、83、85、87之外的位置的多光束1b被掩模Ma掩蔽。

可在干涉曝光设备100C中设置具有不同环形半径的多个光路改变部分2X。图12A至图12C是示出多个光路改变部分的结构的俯视图。在图12A中，示出这样的情况，其中光路改变部分2X通过光路改变部分300a至300d构成。

光路改变部分300a至300d分别是用于改变多光束1b的光路方向和光路长度的装置，并且分别具有关于多光束1b的光轴基本轴对称的结构。光路改变部分300a至300d被设置为使得各自的中心是共轴的，并且形成具有不同半径的环形。光路改变部分300b的外直径小于光路改变部分300a的内直径，并且光路改变部分300c的外系统小于光路改变部分300b的内直径。光路改变部分300d的外系统小于光路改变部分300c的内直径。

在光路改变部分300a至300d的每个下部设置快门等。光路改变部分2X不限于通过四个环构成，而可以通过两个、三个、或五个或更多个环构成。

图12B示出当光路改变部分2X通过微反射镜环200a至200d构成时的结构图。具有不同环半径的多个微反射镜环200a至200d被设置为使得各个环形的中心是共轴的。微反射镜环200a至200d从多光束1b的上游侧至下游侧以光路改变部分300a、光路改变部分300b、光路改变部分300c、以及光路改变部分300d的顺序(大半径的顺序)设置。

图12C示出当光路改变部分2X通过衍射栅201a、201b构成时的结构图。衍射栅201a、201b分别以排列成环形的多个衍射栅图形29构成。被设置在衍射栅201a上的衍射栅图形29的环形直径大于被设置在衍射栅201b上的衍射栅图形29的环形直径。衍射栅201a、201b被设置为使得各个环形中心是共轴的。

衍射栅201a、201b被设置在相同的平面，该平面的方向基本垂直于多光束1b。衍射栅201a、201b具有对应于其中排列衍射栅图形29的环形的半径的衍射栅间距。由于衍射栅201a中的衍射栅图形29的环直径大于衍射栅201b中所述环直径，衍射栅201a的衍射栅间距被形成为小于衍射栅201b的衍射栅间距。在衍射栅201a、201b的每个下部处设置快门等。

从而，通过设置具有不同半径或衍射栅201a、201b的多个微反射镜环200a至200d，可进行灵活图形曝光过程。

可以阻止来自微反射镜环200a至200d的每个光束同时入射晶片WA。例如，可在微反射镜环200a至200d的上部或下部设置对应于微反射镜环200a至200d的形状的可自由打开/关闭的光掩蔽部分(快门等)。可以使得多光束1b以相对于微反射镜环200a至200d的顺序入射。

当从一个微反射镜环向晶片WA射入多光束1b，多光束1b不从其他微反射镜环入射晶片WA。例如，当从微反射镜环200a朝向晶片WA入射多光束1b时，多光束1b不会从微反射镜环200b至200d入射晶片WA。同样在该情况中，在设置在微反射镜环200a的下部的快门中仅打开位于对应于将形成的图形形状的位置处的快门。

类似地，当从一个衍射栅朝向晶片WA射入多光束1b，多光束1b不从其他衍射栅入射晶片WA。当同样使用衍射栅时，多光束1b关于衍射栅201a、201b按顺序入射。从而，通过使得不从微反射镜环200a至200d(衍射栅201a、201b)同时入射每个光束到晶片WA，可以充分确保DoF容限。

假设衍射栅201a、201b的衍射栅间距是相同的衍射栅间距，衍射栅201a和衍射栅201b可被设置在不同的平面。在该情况下，衍射栅201a、201b被设置在这样的平面上，该平面具有对应于衍射栅图形29的环直径的高度。光路改变部分2X不限于通过诸如衍射栅201a、201b的两个环构成，而是可以通过三个或更多个环构成。

从而，根据第三实施例，干涉曝光设备100C通过包括微反射镜环2C作为光路改变部分2X可以容易地以低成本形成各种复杂的图形。

(第四实施例)

现在将参考图13描述本发明的第四实施例。在第四实施例中，使用棱镜作为光路改变部分2X。

图13示出根据第四实施例的光路改变部分的结构。用作光路改变部分2X的棱镜2D具有圆锥形形状。包括圆锥形棱镜2D的顶点部分的远端部分通过反射部件49构成，所述反射部件49适于反射多光束1b。反射部件49通过在棱镜2D中两次或更多次反射多光束1b而防止多光束1b的入射。通过使得反射部件49的高度大于或等于预定值，多光束1b从棱镜2D的下部侧入射，从而在棱镜2D中仅反射一次并出射到棱镜2D的外部。

在光路改变部分2X中，快门部分30被设置在棱镜2D的上部侧(光源侧)。根据这样的结构，通过快门部分30的多光束1b前进到棱镜2D中并具有改变的光束的前进方向。从而多光束1b在棱镜2D中聚集并辐射到晶片WA上。

棱镜2D可具有多角锥形。在该情况下，棱镜2D可具有对应于快门数目的形状。例如，如果快门数是m(m是自然数)，棱镜的形状可以是m角锥形。

从而，根据第四实施例，干涉曝光设备100X通过包括棱镜2D作为光路改变部分2X可以容易地以低成本形成各个复杂的图形。

(第五实施例)

现在将参考图14描述本发明的第五实施例。在第五实施例中，使用包括两个偏振片的偏振部分作为图形调节部分3X。

图14是示出根据第五实施例的偏振部分的结构的透视图。偏振部分3B包括偏振片3b1，其为第一偏振片，以及可移动偏振片3b2，其为第二偏振片。偏振片3b1、3b2由示意性板状部件构成，并被配置在多光束1b的光路上使得主表面垂直于多光束1b的光轴。

包括偏振片3b1、3b2的一组偏振部分3B被设置为取代一个快门。从而，如图13所示，当设置偏振部分3B取代8个快门时，设置8组偏振部分3B。

偏振片3b1被设置在偏振片3b2的上游侧(光源侧)。偏振片3b2的偏转角被旋转为相对于偏振片3b1的偏转角的预定角(θ)。

从光路改变部分2X传输的多光束1b通过偏振片3b1被偏振为预定角的光，然后通过偏振片3b2被进一步偏振为具有预定角(θ)的光。从而调节多光束1b的强度。偏振片3b1是可移动的。

从而，根据第五实施例，干涉曝光设备100X通过包括两个偏振片3b1、3b2作为图形调节部分3X可以容易地以低成本形成各个复杂的图形。

(第六实施例)

现在将参考图15A和图15B描述本发明的第六实施例。在第六实施例中，使用相位调节器作为图形调节部分3。

图15A和图15B示出根据第六实施例的相位调节器的结构。图15A所示的相位调节器5包括准直器单元51至54，其中以准直器单元51、53形成一对输入端，并以准直器单元52、54形成一对输出端。

准直器单元51通过光纤端子51a和准直器透镜51b构成，而准直器单元53通过光纤端子53a和准直器透镜53b构成。

准直器单元52通过光纤端子52a和准直器透镜52b构成，而准直器单元54通过光纤端子54a和准直器透镜54b构成。

在输入端和输出端之间(在准直器单元51、53与准直器单元52、54之间)插入具有L形截面的两个固定反射镜56、57和具有曲柄形截面的可移动反射镜55。

固定反射镜56、57分别通过一次弯曲示意性方形平板使得截面变为L形顶角而形成。可移动反射镜55通过两次弯曲示意性方形平板使得截面变为曲柄形而形成。固定反射镜56、57和可移动反射镜55的内表面以反射镜表面形成，所述反射镜表面通过涂敷等而具有高反射性。

固定反射镜56将来自准直器单元51的光传输到准直器单元52，且固定反射镜57将来自准直器单元53的光传输到准直器单元54。可移动反射镜55被配置为可沿在固定反射镜56与固定反射镜57之间的光轴方向移动。

在相位调节器5中，光按照准直器单元51、可移动反射镜55、固定反射镜56、以及准直器单元52的顺序传播通过的光路为光路A1。光按照准直器单元53、固定反射镜57、可移动反射镜55、以及准直器单元54的顺序传播通过的光路为光路B1。

从而，从准直器单元51入射的光通过固定反射镜56和可移动反射镜55反射以从准直器单元52出射，并且从准直器单元53入射的光通过固定反射镜57和可移动反射镜55反射以从准直器单元54出射。

具体是，在光路A1中，从准直器单元51入射的光在可移动反射镜55的用于光路A1的反射表面处被反射两次从而使得光轴的方向旋转180度。在可移动反射镜55处旋转的光在固定反射镜56处被反射两次从而使得光轴的方向再次旋转180度以输入到准直器单元52。通过固定反射镜56中的反射光路形成的表面被设置为相对于由可移动反射镜55中的反射光路形成的表面(水平表面)倾斜+45度。通过固定反射镜56旋转的光同时还具有在高度方向不同的光轴，从而可以输入到准直器单元52而不与可移动反射镜55干涉。

在光路B1中，从准直器单元53入射的光在固定反射镜57处被反射两次从而使得光轴的方向在水平方向旋转180度。在固定反射镜57处旋转的光被可移动反射镜55反射从而使得光轴的方向再次旋转180度以输入到准直器单元54。通过固定反射镜57中的反射光路形成的表面被设置为相对于水平表面倾斜-45度。通过固定反射镜57旋转的光同时还具有在高度方向不同的光轴，从而可以输入到准直器单元54而不与可移动反射镜55干涉。

在相位调节器5中，光路A1和光路B1的距离随着可移动反射镜55沿在固定反射镜56与固定反射镜57之间的光轴方向移动而变化，从而调制多光束1b的相位。

图15B所示的相位调节器6包括可移动部分61和固定部分63。以预定角弯曲的反射镜62被设置在可移动部分61上，且反射镜64被设置在固定部分63上以朝向反射镜62。后向(retro)反射镜通过反射镜62构成。根据该结构，通过反射镜62和反射镜64形成的多对光路65都变为平行的。

在相位调节器6中，在固定部分63侧从60A入射的光经光路65在固定部分63侧从60B出射。在该情况下，可移动部分61基本平行于光路65的方向移动。可使用通过发动机移动的发动机驱动台，所述发动机可以以高速响应/被驱动，或者可以使用通过压电元件移动的压电驱动台，所述压电元件可以以高速响应/被驱动，从而移动可移动部分61。在相位调节器6中，通过在与光路65的方向相同的方向移动可移动部分61而改变光路65的距离，从而调制多光束1b的相位。

从而，根据第六实施例，干涉曝光设备100X通过包括相位调节器5或相位调节器6作为图形调节部分3X可以容易地以低成本形成各个复杂的图形。

(第七实施例)

现在将参考图16A和图16B描述本发明的第七实施例。在上述第一实施例中，已经描述了这样的情况，其中入射角度过滤部分是针孔光圈11和环形光圈12A。在第七实施例中，使用圆锥形棱镜和法布里-珀罗标准具作为入射角度过滤部分。

图16A和图16B示出根据第七实施例的入射角度过滤部分的结构。图16A示出使用多个圆锥形棱镜80构成的入射角度过滤部分8A的截面结构。

入射角度过滤部分8A以多个具有基本相同的形状设置的圆锥形棱镜80构成。圆锥形棱镜80具有类似于棱镜2D的结构。在入射角度过滤部分8A中，圆锥形棱镜80被设置为使得每个圆锥形棱镜80的底面排列在相同的平面。其中排列每个圆锥形棱镜80的底表面的平面被定向为关于多光束1b的垂直方向。

包括圆锥形棱镜80的顶点部分的远端部分通过用于反射多光束1b的反射部件91构成。反射部件91具有类似于反射部件49的结构。

根据该结构，进入到入射角度过滤部分8A的多光束1b作为具有预定角度的出射光朝向晶片WA出射。从而，多光束1b以预定入射角入射晶片WA。从而，通过在入射角度过滤部分8A过滤至晶片WA的多光束1b的入射角度加宽了DoF。

入射角度过滤部分8A可被设置在任何位置，只要该位置在多光束1b入射晶片WA之前。可使用多角圆锥形棱镜代替圆锥形棱镜80。当使用多角圆锥形棱镜时，多个圆锥形棱镜80与圆锥形棱镜80类似地被设置在相同的平面。可在关于圆锥形棱镜80与圆锥形棱镜80之间的间隙的间隙上部侧或下部侧设置用于掩蔽光的通过的光掩蔽板等。入射角度过滤部分8A可通过一个圆锥形棱镜80构成。

图16B示出使用法布里-珀罗标准具构成的入射角度过滤部分8B。入射角度过滤部分8B是法布里-珀罗标准具，其中进入到入射角度过滤部分8B的多光束1b作为其中光束形状是锥形(圆锥形)的多光束1b朝向晶片WA出射。从而，多光束1b从圆锥形的顶点沿着母线传播。多光束1b以预定入射角入射晶片WA。从而，在入射角度过滤部分8B中，通过过滤至晶片WA的多光束1b的入射角度，使得DoF加宽。入射角度过滤部分8B可以设置在任何位置，只要该位置在多光束1b入射晶片WA之前。

从而，根据第七实施例，干涉曝光设备100X通过包括圆锥形棱镜或法布里-珀罗标准具作为入射角度过滤部分8A、8B可以容易地以低成本加宽DoF。

例如在晶片处理的预定层中进行通过干涉曝光设备100X对晶片WA的曝光。在该情况下，对于希望在晶片WA上形成的每个图形进行光路改变部分2X和图形调节部分3X的调节。通过预定膜形成装置在晶片WA上进行膜形成过程。当在晶片WA上进行光刻过程时，在晶片WA上施加抗蚀剂。干涉曝光设备100X在施加有抗蚀剂的晶片WA上进行干涉曝光，其中然后对晶片WA显影，从而在晶片WA上形成抗蚀剂图形。晶片WA的下层侧以抗蚀剂图形作为掩模而被蚀刻。从而，在晶片WA上形成对应于抗蚀剂图形的实际图形。当制造半导体器件(半导体集成电路)时，对每层重复进行膜形成过程、曝光过程、显影过程、蚀刻过程等。

从而，根据第一至第七实施例，可以容易地以低成本在晶片上形成各种图形。

尽管已经描述了特定实施例，这些实施例只是示例性的，而不用于限制本发明的范围。实际上，这里描述的新颖实施例可以以多种其他形式实施；另外，在不偏离本发明范围的情况下，可以进行在所述实施例的形式中的各种省略、替换和改变。所附权利要求及其等同物旨在覆盖将落入本发明范围和构思的形式或修改。

Claims (19)

1.一种干涉曝光设备，包括：

光路改变部分，其中改变元件被基本轴对称地设置，所述改变元件适于对彼此具有相干性的多个光束改变该多个光束的光路方向和光路长度；以及

调节部分，其被配置为与将在基底上形成的图形形状相对应地对入射基底的光束的一部分进行强度改变或相位改变，从而调节该光束的一部分，其中

从光路改变部分和调节部分出射的光束在基底上干涉以在基底上进行干涉曝光。

2.根据权利要求1的干涉曝光设备，其中所述光路改变部分被配置为包括衍射栅，所述衍射栅在基本垂直于光束的平面中被设置为环形。

3.根据权利要求1的干涉曝光设备，其中

所述光路改变部分被配置为包括多个微反射镜，以及

所述微反射镜被设置在环形中以通过每个反射镜表面构成管状内壁表面。

4.根据权利要求1的干涉曝光设备，其中

所述光路改变部分被配置为包括圆锥形的第一棱镜和多角锥形的第二棱镜。

5.根据权利要求1的干涉曝光设备，还包括过滤部分，所述过滤部分被配置为过滤光束入射基底的角度。

6.根据权利要求5的干涉曝光设备，其中所述过滤部分被配置为包括以下元件之一：光圈、法布里-珀罗干涉系统、具有圆锥形的第三棱镜、以及具有多角锥形的第四棱镜。

7.根据权利要求2的干涉曝光设备，其中所述光路改变部分包括多个环，在所述环中设置衍射栅，多个环中的每个环被同心设置。

8.根据权利要求3的干涉曝光设备，其中所述光路改变部分包括多个环，在所述环中设置微反射镜，所述多个环中的每个环被同心设置。

9.根据权利要求1的干涉曝光设备，其中所述调节部分是以下之一：两个偏振片、能够自由打开/关闭的快门、能够移动的微反射镜阵列、以及掩模，或者是以上的组合。

10.根据权利要求4的干涉曝光设备，其中所述第一或第二棱镜具有包括顶点部分的远端部分，所述顶点部分通过反射部件构成，所述反射部件被配置为反射多个光束。

11.一种干涉曝光方法，包括以下步骤：

通过光路改变部分改变多个光束的光路方向和光路长度，在所述光路改变部分中，改变元件被基本轴对称地设置，所述改变元件适于对彼此具有相干性的所述多个光束改变其光路方向和光路长度；

通过调节部分调节所述光束的一部分，所述调节部分被配置为与将在基底上形成的图形形状相对应地对入射基底的光束的一部分进行强度改变或相位改变，从而调节该光束的一部分；以及

使得从所述光路改变部分和所述调节部分出射的光束在基底上干涉以在基底上进行干涉曝光。

12.根据权利要求11的干涉曝光方法，其中所述光路改变部分被配置为包括衍射栅，所述衍射栅在基本垂直于光束的平面中被设置为环形，以及

所述多个光束的光路方向和光路长度通过所述衍射栅改变。

13.根据权利要求11的干涉曝光方法，其中

所述光路改变部分被配置为包括多个微反射镜，

所述微反射镜被设置在环形中以通过每个反射镜表面构成管状内壁表面，以及

所述多个光束的光路方向和光路长度通过所述微反射镜改变。

14.根据权利要求11的干涉曝光方法，其中

所述光路改变部分被配置为包括圆锥形的第一棱镜和多角锥形的第二棱镜，以及

所述多个光束的光路方向和光路长度通过所述第一或第二棱镜改变。

15.根据权利要求11的干涉曝光方法，还包括通过过滤部分过滤所述光束的步骤，所述过滤部分被配置为过滤光束入射基底的角度。

16.一种制造半导体器件的方法，包括以下步骤：

通过光路改变部分改变多个光束的光路方向和光路长度，在所述光路改变部分中，改变元件被基本轴对称地设置，所述改变元件适于改变彼此具有相干性的多个光束的光路方向和光路长度；

通过调节部分调节所述光束的一部分，所述调节部分被配置为与将在基底上形成的图形形状相对应地对入射基底的光束的一部分进行强度改变或相位改变，从而调节该光束的一部分；

使得从所述光路改变部分和所述调节部分出射的光束在基底上干涉以在基底上进行干涉曝光；以及

处理通过上述步骤的所述基底，其中通过干涉曝光在所述基底上形成抗蚀剂图形，从而形成对应于所述抗蚀剂图形的基底图形。

17.根据权利要求16的制造半导体器件的方法，其中

所述光路改变部分被配置为包括衍射栅，所述衍射栅在基本垂直于光束的平面中被设置为环形，以及

所述多个光束的光路方向和光路长度通过所述衍射栅改变。

18.根据权利要求16的制造半导体器件的方法，其中

所述光路改变部分被配置为包括多个微反射镜，

所述微反射镜被设置在环形中以通过每个反射镜表面构成管状内壁表面，以及

所述多个光束的光路方向和光路长度通过所述微反射镜改变。

19.根据权利要求16的制造半导体器件的方法，其中

所述光路改变部分被配置为包括圆锥形的第一棱镜和多角锥形的第二棱镜，以及

所述多个光束的光路方向和光路长度通过所述第一或第二棱镜改变。

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