CN103034063B - 光刻设备 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种用于包含能够产生化学放大作用的第一组分和第二组分的光致抗蚀剂的光刻设备。第一组分和第二组分对光的敏感波段基本不同。该光刻设备包括：第一曝光设备，使用第一敏感波段的光对光致抗蚀剂的表面进行选择性照射，使得第一组分产生第一化学物质；以及第二曝光设备，使用第二敏感波段的光对光致抗蚀剂的表面进行均匀照射，使得第二组分产生第二化学物质。由于第二化学物质能够与第一化学物质发生反应以降低第一化学物质在光致抗蚀剂中的质量浓度，因此能够改善在光致抗蚀剂中所形成的第一化学物质的潜像的对比度，由此在显影后得到的光刻图案具有更好的边缘粗糙度。

Description

光刻设备
技术领域
本发明涉及光刻设备，特别涉及一种用于包含第一组分和第二组分的光致抗蚀剂的光刻设备。
背景技术
微电子产业的飞速发展要求半导体器件的特征尺寸越来越小，器件特征尺寸的减小一方面依赖于曝光工具，另一方面也与光致抗蚀剂的选择密切相关。因此，与光刻技术相应的光致抗蚀剂的选择与应用也成为光刻工艺中的一个重要研究内容。
光刻技术的进步促进了光致抗蚀剂性能的不断完善。利用化学放大作用的光致抗蚀剂具有高灵敏度、强的耐干法腐蚀性等优点，有利于半导体后续加工工艺的进行，因此在半导体工艺领域具有广阔的应用前景。在光刻领域正逐渐受到人们的关注。可以相信，工艺性能得到更加完善稳定的化学放大光致抗蚀剂将在半导体工业中发挥重要作用。
化学放大光致抗蚀剂一般包括三个部分：基质树脂、有机溶剂和光致产酸剂(photo-acid generator，PAG)。化学放大光致抗蚀剂经曝光或光照后，PAG吸收能量发生光分解，生成光酸(photo-acid)，发生酸催化反应，使曝光区域的基质树脂发生保护基团的去除反应或树脂与交联剂之间的交联反应，形成正性或负性潜像，在一定的溶剂中显影形成曝光图案。此外，也有一些化学放大光致抗蚀剂使用光致产碱剂(photo-base generator，PBG)来替代光致产酸剂，通过光碱(photo-base)来产生碱催化反应，同样可以与基质树脂发生保护基团的去除反应或树脂与交联剂之间的交联反应，形成正性或负性潜像。
但是，有两种因素会降低潜像的对比度。
一种因素是光酸或光碱的扩散。通过第一波段的光照射产生的光酸或光碱会从质量浓度高的地方逐渐扩散到质量浓度低的地方。这样，光酸或光碱的质量浓度分布将偏离光学图像，从而使光酸或光碱的潜像的对比度降低。
第二种因素是光学衍射。理论上，通过掩模形成的光学图像应该是简单的二值图像，即光学图像中，对应于被掩模遮挡部分的图像的光强为零，而对应于掩模的透光部分的图像的光强为常数。然而，实际上，随着半导体工艺关键尺寸的不断减小，光的衍射效应越来越明显，使得光学图像中原本光强应当为零的部分也具有一定的光强。由此，导致光酸或光碱的潜像的对比度进一步降低。
在现有技术的光刻设备中，通常采用限制光酸或光碱的扩散长度的方式来提高潜像的对比度。但是，这种做法的缺陷在于使得去除反应或交联反应的效率降低。此外，现有技术不能克服由于衍射效应而导致的潜像对比度降低。
发明内容
本发明的发明人发现上述现有技术中存在问题，并因此针对所述问题中的至少一个问题提出了一种新的技术方案。
根据本发明的第一方面，提供了一种用于包含能够产生化学放大作用的第一组分和第二组分的光致抗蚀剂的光刻设备，该光刻设备包括：第一曝光设备，用于使用第一波段的光对涂覆在衬底上的光致抗蚀剂的表面上的选定区域进行选择性照射，使得所述第一组分产生第一化学物质；以及第二曝光设备，用于使用第二波段的光对所述光致抗蚀剂的表面的所有区域进行均匀照射，使得所述第二组分产生第二化学物质，其中所述第二波段不同于所述第一波段，所述第二化学物质能够与所述第一化学物质发生反应，从而降低所述第一化学物质在光致抗蚀剂中的质量浓度。
优选地，所述第一曝光设备包括：第一光源，用于发射第一波段的光；以及第一曝光光学器件，用于将所述第一波段的光通过掩模之后形成的光学图案成像到所述光致抗蚀剂表面，以限定所述光致抗蚀剂表面的选定区域。
优选地，所述第二曝光设备包括：第二光源，用于发射第二波段的光；和第二曝光光学器件，用于将所述第二波段的光投射到所述光致抗蚀剂的表面的所有区域。
优选地，所述第二曝光光学器件包括：光束均质器，其中所述第二波段的光经所述光束均质器后变为强度分布均匀的光；和限制光束孔径的光学元件。
优选地，所述第二光源包括波长选择器，所述波长选择器从所述第二光源发射的光中选择所述第二波段的光。
优选地，所述第二曝光设备还包括曝光控制器，所述曝光控制器通过设定所述第二曝光设备的曝光时间和光强来控制所述第二曝光设备的曝光剂量。
优选地，所述第二曝光设备还包括连接到所述曝光控制器的光强闭环控制器，所述光强闭环控制器通过确定所述第二波段的光的光强与设定光强之差是否超过预定阈值来控制所述第二波段的光的光强。
优选地，所述第二曝光设备连接到所述第一曝光设备，通过所述第一曝光设备的操作触发所述第二曝光设备的操作。
优选地，所述第二曝光设备使用所述第二波段的光的均匀照射与所述第一曝光设备的选择性照射同时进行。
优选地，所述第二曝光设备使用所述第二波段的光的均匀照射紧接在所述第一曝光设备的选择性照射之后进行。
优选地，所述光刻设备还包括校准设备，所述校准设备用于使所述衬底和所述掩模对准。
优选地，所述第二曝光设备连接到所述校准设备，通过所述校准设备的操作触发所述第二曝光设备的操作。
优选地，所述第二曝光设备使用所述第二波段的光的均匀照射在所述第一曝光设备的选择性照射之前进行。
优选地，所述第二曝光设备使用所述第二波段的光的均匀照射与所述校准设备的校准同时进行。
优选地，所述第二曝光设备使用所述第二波段的光的均匀照射紧接在所述校准设备的校准之后进行。
优选地，所述光致抗蚀剂还包括基质树脂，所述第一化学物质能够与所述基质树脂发生反应以形成潜像。
优选地，所述第一组分是光致产酸剂，所述第一化学物质是光酸，并且所述第二组分是光致产碱剂，所述第二化学物质是光碱。
优选地，所述第一组分是光致产碱剂，所述第一化学物质是光碱，并且所述第二组分是光致产酸剂，所述第二化学物质是光酸。
优选地，所述光刻设备还包括显影设备，该显影设备用于对所述光致抗蚀剂进行显影处理，从而形成所需要的光致抗蚀剂图案。
根据本发明的第二方面，提供了一种用于包含能够产生化学放大作用的第一组分和第二组分的光致抗蚀剂的光刻设备，其中使用第一波段的光对涂覆在衬底上的光致抗蚀剂的表面上的选定区域进行选择性照射，使得所述第一组分产生第一化学物质，所述光刻设备包括：光源，用于发射第二波段的光；和曝光光学器件，用于使用第二波段的光对光致抗蚀剂的表面的所有区域进行均匀照射，使得第二组分产生第二化学物质，其中所述第二波段不同于所述第一波段，所述第二化学物质能够与所述第一化学物质发生反应，从而降低所述第一化学物质在光致抗蚀剂中的质量浓度。
优选地，所述曝光光学器件包括：光束均质器，其中所述第二波段的光经所述光束均质器后变为强度分布均匀的光；和限制光束孔径的光学元件。
优选地，所述光源包括波长选择器，所述波长选择器从所述第二光源发射的光中选择所述第二波段的光。
优选地，所述光刻设备还包括曝光控制器，所述曝光控制器通过设定所述光刻设备的曝光时间和光强来控制所述光刻设备的曝光剂量。
优选地，所述光刻设备还包括连接到所述曝光控制器的光强闭环控制器，所述光强闭环控制器通过确定所述第二波段的光的光强与设定光强之差是否超过预定阈值来控制所述第二波段的光的光强。
优选地，使用所述第二波段的光的均匀照射与使用所述第一波段的选择性照射同时进行。
优选地，使用所述第二波段的光的均匀照射紧接在使用所述第一波段的选择性照射之后进行。
优选地，使用所述第二波段的光的均匀照射紧接在使用所述第一波段的选择性照射之前进行。
优选地，所述光刻设备还包括校准设备，其中，使用所述第二波段的光的均匀照射与所述校准设备的校准同时进行。
优选地，所述光刻设备还包括校准设备，其中，使用所述第二波段的光的均匀照射紧接在所述校准设备的校准之后进行。
优选地，所述光致抗蚀剂还包括基质树脂，所述第一化学物质能够与所述基质树脂发生反应以形成潜像。
优选地，所述第一组分是光致产酸剂，所述第一化学物质是光酸，并且所述第二组分是光致产碱剂，并且所述第二化学物质是光碱。
优选地，所述第一组分是光致产碱剂，所述第一化学物质是光碱，并且所述第二组分是光致产酸剂，所述第二化学物质是光酸。
优选地，所述光刻设备还包括显影设备，该显影设备用于对所述光致抗蚀剂进行显影处理，从而形成所需要的光致抗蚀剂图案。
本发明的一个优点在于，能够改善在光致抗蚀剂中所形成的第一化学物质的潜像的对比度，由此在显影后得到的光刻图案具有更好的边缘粗糙度。
通过以下参照附图对本发明的示例性实施例的详细描述，本发明的其它特征及其优点将会变得清楚。
附图说明
构成说明书的一部分的附图描述了本发明的实施例，并且连同说明书一起用于解释本发明的原理。
参照附图，根据下面的详细描述，可以更加清楚地理解本发明，其中：
图1是示出本发明的一个实施例的光刻设备1的框图。
图2是示出根据本发明的实施例的第一曝光设备20使用第一波段的光对光致抗蚀剂进行曝光的示意图。
图3示出根据本发明的实施例的在光致抗蚀剂中产生的光酸的质量浓度的分布曲线。
图4是示出根据本发明的实施例的在光致抗蚀剂中产生的光酸的质量浓度分布的示意图。
图5A是示出根据本发明的实施例的第二曝光设备30的框图。
图5B是示出图5A的第二曝光设备30的一个示例的框图。
图6是示出根据本发明的实施例的使用第二波段的光对光致抗蚀剂进行均匀照射的示意图。
图7是示出根据本发明的实施例的在光致抗蚀剂中产生的光碱的质量浓度分布的示意图。
图8示出根据本发明的实施例的经过光酸和光碱的中和反应之后，光致抗蚀剂中的光酸的质量浓度分布曲线。
图9是示出根据本发明的实施例的经过光酸和光碱的中和反应之后，光致抗蚀剂中的光酸的质量浓度分布的示意图。
图10是示出根据本发明的实施例的显影设备40对光致抗蚀剂进行显影处理的示意图。
图11是示出使用根据本发明的实施例的光刻设备1得到的光致抗蚀剂图案的示意图。
图12是示出本发明的实施例的光刻设备的操作的流程图。
图13是示出根据本发明的另一个实施例的第二曝光设备连接到第一曝光设备的光刻设备10的示意图。
图14是示出根据本发明的又一个实施例的第二曝光设备连接到校准设备的光刻设备100的示意图。
具体实施方式
现在将参照附图来详细描述本发明的各种示例性实施例。应注意到：除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本发明的范围。
同时，应当明白，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。
以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。
对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。
在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。
应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。
下面结合图1-图14描述根据本发明的光刻设备的构造及其操作。
图1是示出使用本发明的一个实施例的用于包含第一组分和第二组分的光致抗蚀剂的光刻设备1的框图。
作为一个示例，光致抗蚀剂的第一组分能够在第一波段的光的照射下产生第一化学物质，第一化学物质能够与光致抗蚀剂的基质树脂发生反应以形成潜像，而光致抗蚀剂的第二组分能够在第二波段的光的照射下产生第二化学物质，第二化学物质能够与第一化学物质发生反应，从而降低第一化学物质在光致抗蚀剂中的质量浓度。
如图1所示，光刻设备1包括使用第一波段的光对涂覆在衬底上的光致抗蚀剂的表面上的选定区域进行选择性照射的第一曝光设备20以及使用第二波段的光对光致抗蚀剂的表面的所有区域进行均匀照射的第二曝光设备30。并且，第二波段基本不同于第一波段。
在本发明的一个示例性实施例中，光致抗蚀剂包括光致产酸剂(PAG)、光致产碱剂(PBG)、基质树脂等。在该光致抗蚀剂中，光致产酸剂对第一波段的光敏感，当采用第一波段的光照射光致抗蚀剂时，将使得光致产酸剂吸收能量发生光分解，产生光酸。光致抗蚀剂中的树脂在光酸的作用下，将发生例如去除反应，从而使得曝光区域的树脂发生保护基团的去除。
上述光致抗蚀剂中的光致产碱剂对于第二波段的光敏感。当光致产碱剂受到第二波段的光照射时，光致产碱剂吸收能量发生光分解，产生光碱。光碱能够与光酸发生反应以降低光酸在光致抗蚀剂中的质量浓度，由此改善在光致抗蚀剂中所形成的光酸的潜像的对比度。
光刻设备1还包括显影设备40(图1中未示出)，显影设备40对光致抗蚀剂进行显影处理，从而形成所需要的光致抗蚀剂图案。由于在光致抗蚀剂中所形成的光酸的潜像的对比度得到了改善，所以显影后得到的光刻图案将具有更好的边缘粗糙度。
图2是示出根据本发明的实施例的第一曝光设备20使用第一波段的光对光致抗蚀剂进行曝光的示意图。
如图2所示，从光源发出的第一波段的光通过掩模201之后，形成光学图案，通过第一曝光光学器件202把该光学图案成像到光致抗蚀剂203表面，即使用第一波段的光对涂覆在衬底上的光致抗蚀剂的表面上的选定区域进行选择性照射。
本领域的技术人员能够理解，可以采用现有技术中常用的各种曝光设备来实现使用第一波段的光对涂覆在衬底上的光致抗蚀剂的表面上的选定区域进行选择性照射的目的，而不限于图2所示的第一曝光设备20。
光致抗蚀剂中的光致产酸剂因为吸收第一波段的光而发生分解，从而在光致抗蚀剂中产生光酸。通过这种方式，光学图像被转换为光酸的潜像。本领域人员应当理解，所产生的光酸的质量浓度与第一波段的光的曝光剂量以及光致产酸剂的质量浓度等参数相关。在本发明的教导下，本领域技术人员能够根据需要合理地选择这些参数。
理想情况下，希望光酸的潜像的对比度越高越好，这样，将来通过显影形成的光致抗蚀剂图案的边缘粗糙度会比较小。但是，由于光酸的扩散以及掩模的光学衍射，会降低潜像的对比度。
图3示出了根据本发明的实施例的在光致抗蚀剂中产生的光酸的质量浓度分布曲线。如图3所示，光酸的质量浓度在任何位置都大于零。这里，本领域技术人员应当理解，对于任何位置的所述光酸的质量浓度，是指在该位置处的单位质量的光致抗蚀剂中所包含的光酸质量。
图4进一步图示了根据本发明的实施例的光酸在光致抗蚀剂中的分布情况。如图4所示，黑色区域206表示光酸质量浓度较低的地方，而白色区域205表示光酸质量浓度较高的地方。与图3的光酸的质量浓度分布曲线相对应地，随着光酸质量浓度从最大值逐渐减小到最小值，光致抗蚀剂203中的白色区域205逐渐过渡到黑色区域206。由于上面描述的光酸的扩散和掩模衍射的影响，黑色区域206和白色区域205之间的过渡区域比较模糊，即光酸的潜像的对比度比较低。
图5A是示出根据本发明的实施例的第二曝光设备30的框图。
图5B是示出图5A的第二曝光设备30的一个示例的框图。
如图5A所示，第二曝光设备包括第二光源301和第二曝光光学器件302。
第二光源301发射第二波段的光。第二光源可以包括波长选择器3011，如图5B所示，波长选择器从第二光源发射的光中选择第二波段的光。波长选择器可以是例如虑光片。
第二曝光光学器件302将第二波段的光投射到光致抗蚀剂的表面的所有区域。
图6示出根据本发明的实施例的使用第二波段的光对光致抗蚀剂进行均匀照射的示意图。
如图6所示，第二波段的光均匀的照射到光致抗蚀剂表面。由于光致抗蚀剂203中的光致产碱剂对第二波段的光敏感，所以将在光致抗蚀剂203中产生质量浓度均匀的光碱，如图7所示。
本领域人员应当理解，通过控制例如第二波段的光的曝光剂量以及光致产碱剂的质量浓度等参数，可以控制光碱的质量浓度。例如当光碱质量浓度小于光酸质量浓度的最小值时，光致抗蚀剂中的光碱将中和一部分光酸，使得光酸的质量浓度整体降低。如图8所示，经过中和反应后，光酸的质量浓度的最小值已经接近零。
例如，为了控制第二波段的光的曝光剂量，第二曝光设备30还可以包括设定第二曝光设备30的曝光时间和光强的曝光控制器303，如图5B所示。
由于光源的实际光强可能与设定的光强之间存在偏离，为了有效控制光源的光强，第二曝光设备还可以包括光强闭环控制器304，如图5B所示。光强闭环控制器304通过确定第二波段的光的光强与设定光强之差是否超过预定阈值来控制第二波段的光的光强。光强闭环控制器304可以通过例如计算机接口(未示出)连接到曝光控制器303。
另外，为了使得第二光源301发出的第二波段的光能够均匀地照射，第二曝光光学器件302可以包括光束均质器3021，如图5B所示。第二光源301发出的第二波段的光经光束均质器3021后变为强度分布均匀的光。光束均质器3021例如可以是毛玻璃。
如图5B所示，第二曝光光学器件302还可以包括限制光束孔径的光学元件3022。限制光束孔径的光学元件3022可以包括例如镜头或狭缝。
图9进一步示出了中和反应后的光酸潜像。黑色区域206变得更黑，这表明黑色区域206中的光酸已经基本上都被中和反应去除。因此，光酸的潜像的对比度得以提高。
图10是示出根据本发明的实施例的显影设备40对光致抗蚀剂进行显影处理的示意图。
如图10所示，显影设备40使用显影剂207对光致抗蚀剂203进行显影处理。对于本示例中的正性光致抗蚀剂203，白色区域(产生光酸的区域)被去除，而黑色区域(没有光酸的区域)被保留下来，从而形成图11所示的光致抗蚀剂图案208。
当然，本领域人员应当理解，对于负性光致抗蚀剂也可以采用类似的方式来获得所需要的光致抗蚀剂图案。
图12例示了根据本发明实施例的光刻设备的操作的流程图。如图12所示，光刻设备的操作主要包括以下步骤：
(1)提供表面涂覆有光致抗蚀剂的衬底(步骤1101)。例如，在衬底204表面上均匀地涂覆一层光致抗蚀剂203。
(2)使用第一波段的光对光致抗蚀剂表面的选定区域进行选择性照射(步骤1102)。
(3)使用第二波段的光对光致抗蚀剂表面的所有区域进行均匀照射(步骤S1103)。
(4)对光致抗蚀剂进行显影处理，从而形成所需要的光致抗蚀剂图案(步骤S1104)。
上述实施例中，由于光致产酸剂和光致产碱剂的敏感波段不同，所以通过使用包括第一曝光设备和第二曝光设备的光刻设备能够在曝光过程中分别用不同波段的光照射光致抗蚀剂，这样，能够单独地控制和调节光致抗蚀剂中的光酸及光碱的质量浓度。然后利用光碱与光酸的中和反应，使得光酸的潜像的对比度得到了提高，从而最终形成的光致抗蚀剂图案的边缘粗糙度得到了改善。根据本发明的光刻设备不仅能够克服由于光酸扩散对光酸潜像对比度的不利影响，而且能够进一步克服由于掩模的衍射导致的光酸潜像的对比度的下降。
此外，上述实施例中，光酸在光刻过程中起到了化学放大作用。本领域技术人员应当理解，光碱也能够在光刻过程中产生化学放大作用。
根据本发明的另一个实施例，可以采用另一种光致抗蚀剂。该光致抗蚀剂也包括光致产酸剂、光致产碱剂、基质树脂等，但是在该光致抗蚀剂中，光致产碱剂对第一波段的光敏感，当采用第一波段的光照射光致抗蚀剂时，将使得光致产碱剂吸收能量发生光分解，产生光碱。光致抗蚀剂中的树脂在光碱的作用下，将发生例如去除反应，从而使得曝光区域的树脂发生保护基团的去除。
本领域人员应当理解，所产生的光碱的质量浓度与第一波段的光的曝光剂量以及光致产碱剂的质量浓度等参数相关。通过这种方式，光学图像被转换为光碱的潜像。
由于该光致抗蚀剂中的光致产酸剂对第二波段的光敏感，所以当光致产酸剂受到第二波段的光的均匀照射时，光致产酸剂将吸收能量发生光分解，在光致抗蚀剂中产生质量浓度均匀的光酸。并且，第一波段与第二波段基本上不同。
通过控制例如第二波段的光的曝光剂量以及光致产酸剂的质量浓度等参数，可以控制光酸的质量浓度。例如，当光酸质量浓度小于光碱质量浓度的最小值时，光致抗蚀剂中的光酸将中和一部分光碱，使得光碱的质量浓度整体降低。经过中和反应后，光碱的质量浓度的最小值已经接近零。因此，光碱的潜像的对比度得以提高。
同样地，本领域人员应当理解，对于具有类似性质的正性光致抗蚀剂和负性光致抗蚀剂都可以采用根据本发明的光刻设备获得所需要的光致抗蚀剂图案。
本领域技术人员应该理解，对于图12所示的光刻设备的操作，使用第二波段的光进行均匀的照射可以紧接在使用第一波段的光进行选择性的照射之后进行，仅间隔适当短的时间。在本发明的教导下，本领域技术人员能够合理地选择该时间间隔，以保证光刻设备的高效工作。
在本实施例中，一种更优选的方案是这两个操作同时进行，即使用第二波段的光进行的均匀照射和使用第一波段的光进行的选择性照射同时进行，这种处理方式的优点是保证光刻处理能够高速进行，提高光刻设备的工作效率。
图13示出根据本发明的另一个实施例的光刻设备10的示意图。
如图13所示，在光刻设备10中，第二曝光设备300连接到第一曝光设备200。第二曝光设备300的操作由第一曝光设备200的操作触发，几乎同步地进行。
第一曝光设备200可以类似于图2所示的第一曝光设备20。并且，本领域的技术人员能够理解，可以采用现有技术中常用的各种曝光设备来实现使用第一波段的光对涂覆在衬底上的光致抗蚀剂的表面上的选定区域进行选择性照射的目的，而不限于本发明实施例所示的第一曝光设备。
例如，在第一曝光设备200进行扫描式分步曝光的情况下，第二曝光设备300将在在第一曝光设备200的操作开始的同时或紧随其后也进行扫描式分步曝光。而在第一曝光设备200进行一步曝光的情况下，第二曝光设备300将在第一曝光设备200的操作开始的同时或紧随其后也进行一步曝光。这样可以保证光刻处理能够高速进行，提高光刻设备的工作效率。
考虑到第一曝光设备200在进行选择性曝光之前一般需要使衬底和掩模对准，因此光刻设备还包括校准设备。通过由校准设备的操作触发第二曝光设备的操作，使第二曝光设备的操作与校准设备的操作几乎同步进行，也可以实现提高光刻设备的产能的效果。
图14示出根据本发明的又一个实施例的光刻设备100的示意图。
如图14所示，光刻设备100除了包括第二曝光设备300’之外，还包括校准设备50。第二曝光设备300’连接到校准设备50，使得使第二曝光设备300’的均匀曝光可以在校准设备进行校准的同时或紧接在其后进行。在这种情况下，使用第二波段的光进行的均匀照射可以在使用第一波段的光进行的选择性照射之前进行，本领域技术人员能够理解这样的方式仍然能够实现本发明。
至此，已经详细描述了根据本发明的光刻设备。为了避免遮蔽本发明的构思，没有描述本领域所公知的一些细节。本领域技术人员根据上面的描述，完全可以明白如何实施这里公开的技术方案。
虽然已经通过示例对本发明的一些特定实施例进行了详细说明，但是本领域的技术人员应该理解，以上示例仅是为了进行说明，而不是为了限制本发明的范围。本领域的技术人员应该理解，可在不脱离本发明的范围和精神的情况下，对以上实施例进行修改。本发明的范围由所附权利要求来限定。

Claims (29)

1.一种用于包含能够产生化学放大作用的第一组分和第二组分的光致抗蚀剂的光刻设备，包括：
第一曝光设备，用于使用第一波段的光对涂覆在衬底上的光致抗蚀剂的表面上的选定区域进行选择性照射，使得所述第一组分产生第一化学物质；以及
第二曝光设备，用于使用第二波段的光对所述光致抗蚀剂的表面的所有区域进行均匀照射，使得所述第二组分产生第二化学物质，其中所述第二波段不同于所述第一波段，所述第二化学物质能够与所述第一化学物质发生反应，从而降低所述第一化学物质在光致抗蚀剂中的质量浓度，
其中所述第一组分是光致产酸剂，所述第一化学物质是光酸，所述第二组分是光致产碱剂，所述第二化学物质是光碱，并且在使用第二波段的光对所述光致抗蚀剂表面的所有区域进行均匀照射后，所述光致抗蚀剂中产生的光碱的质量浓度小于所述光酸的质量浓度的最小值，使得经过光酸和光碱的中和反应后，光酸的质量浓度的最小值接近零。
2.根据权利要求1所述的光刻设备，其中，所述第一曝光设备包括：
第一光源，用于发射第一波段的光；以及
第一曝光光学器件，用于将所述第一波段的光通过掩模之后形成的光学图案成像到所述光致抗蚀剂表面，以限定所述光致抗蚀剂表面的选定区域。
3.根据权利要求1所述的光刻设备，其中，所述第二曝光设备包括：
第二光源，用于发射第二波段的光；和
第二曝光光学器件，用于将所述第二波段的光投射到所述光致抗蚀剂的表面的所有区域。
4.根据权利要求3所述的光刻设备，其中，所述第二曝光光学器件包括：
光束均质器，其中所述第二波段的光经所述光束均质器后变为强度分布均匀的光；和
限制光束孔径的光学元件。
5.根据权利要求3所述的光刻设备，其中，所述第二光源包括波长选择器，所述波长选择器从所述第二光源发射的光中选择所述第二波段的光。
6.根据权利要求3所述的光刻设备，其中，所述第二曝光设备还包括曝光控制器，所述曝光控制器通过设定所述第二曝光设备的曝光时间和光强来控制所述第二曝光设备的曝光剂量。
7.根据权利要求6所述的光刻设备，其中，所述第二曝光设备还包括连接到所述曝光控制器的光强闭环控制器，所述光强闭环控制器通过确定所述第二波段的光的光强与设定光强之差是否超过预定阈值来控制所述第二波段的光的光强。
8.根据权利要求1所述的光刻设备，其中，所述第二曝光设备连接到所述第一曝光设备，通过所述第一曝光设备的操作触发所述第二曝光设备的操作。
9.根据权利要求8所述的光刻设备，其中，所述第二曝光设备使用所述第二波段的光的均匀照射与所述第一曝光设备的选择性照射同时进行。
10.根据权利要求8所述的光刻设备，其中，所述第二曝光设备使用所述第二波段的光的均匀照射紧接在所述第一曝光设备的选择性照射之后进行。
11.根据权利要求2所述的光刻设备，还包括校准设备，所述校准设备用于使所述衬底和所述掩模对准。
12.根据权利要求11所述的光刻设备，其中，所述第二曝光设备连接到所述校准设备，通过所述校准设备的操作触发所述第二曝光设备的操作。
13.根据权利要求12所述的光刻设备，其中，所述第二曝光设备使用所述第二波段的光的均匀照射在所述第一曝光设备的选择性照射之前进行。
14.根据权利要求12所述的光刻设备，其中，所述第二曝光设备使用所述第二波段的光的均匀照射与所述校准设备的校准同时进行。
15.根据权利要求12所述的光刻设备，其中，所述第二曝光设备使用所述第二波段的光的均匀照射紧接在所述校准设备的校准之后进行。
16.根据权利要求1所述的光刻设备，其中所述光致抗蚀剂还包括基质树脂，所述第一化学物质能够与所述基质树脂发生反应以形成潜像。
17.根据权利要求1所述的光刻设备，还包括显影设备，该显影设备用于对所述光致抗蚀剂进行显影处理，从而形成所需要的光致抗蚀剂图案。
18.一种用于包含能够产生化学放大作用的第一组分和第二组分的光致抗蚀剂的光刻设备，其中使用第一波段的光对涂覆在衬底上的光致抗蚀剂的表面上的选定区域进行选择性照射，使得所述第一组分产生第一化学物质，所述光刻设备包括：
光源，用于发射第二波段的光；和
曝光光学器件，用于使用第二波段的光对光致抗蚀剂的表面的所有区域进行均匀照射，使得第二组分产生第二化学物质，其中所述第二波段不同于所述第一波段，所述第二化学物质能够与所述第一化学物质发生反应，从而降低所述第一化学物质在光致抗蚀剂中的质量浓度，
其中所述第一组分是光致产酸剂，所述第一化学物质是光酸，所述第二组分是光致产碱剂，所述第二化学物质是光碱，并且在使用第二波段的光对所述光致抗蚀剂表面的所有区域进行均匀照射后，所述光致抗蚀剂中产生的光碱的质量浓度小于所述光酸的质量浓度的最小值，使得经过光酸和光碱的中和反应后，光酸的质量浓度的最小值接近零。
19.根据权利要求18所述的光刻设备，其中，所述曝光光学器件包括：
光束均质器，其中所述第二波段的光经所述光束均质器后变为强度分布均匀的光；和
限制光束孔径的光学元件。
20.根据权利要求18所述的光刻设备，其中，所述光源包括波长选择器，所述波长选择器从所述光源发射的光中选择所述第二波段的光。
21.根据权利要求18所述的光刻设备，还包括曝光控制器，所述曝光控制器通过设定所述光刻设备的曝光时间和光强来控制所述光刻设备的曝光剂量。
22.根据权利要求21所述的光刻设备，还包括连接到所述曝光控制器的光强闭环控制器，所述光强闭环控制器通过确定所述第二波段的光的光强与设定光强之差是否超过预定阈值来控制所述第二波段的光的光强。
23.根据权利要求18所述的光刻设备，其中，使用所述第二波段的光的均匀照射与使用所述第一波段的选择性照射同时进行。
24.根据权利要求18所述的光刻设备，其中，使用所述第二波段的光的均匀照射紧接在使用所述第一波段的选择性照射之后进行。
25.根据权利要求18所述的光刻设备，其中，使用所述第二波段的光的均匀照射紧接在使用所述第一波段的选择性照射之前进行。
26.根据权利要求18所述的光刻设备，还包括校准设备，其中，使用所述第二波段的光的均匀照射与所述校准设备的校准同时进行。
27.根据权利要求18所述的光刻设备，还包括校准设备，其中，使用所述第二波段的光的均匀照射紧接在所述校准设备的校准之后进行。
28.根据权利要求18所述的光刻设备，其中所述光致抗蚀剂还包括基质树脂，所述第一化学物质能够与所述基质树脂发生反应以形成潜像。
29.根据权利要求18所述的光刻设备，还包括显影设备，该显影设备用于对所述光致抗蚀剂进行显影处理，从而形成所需要的光致抗蚀剂图案。
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