CN104641298B - 光刻方法和设备 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种使用EUV光刻设备在衬底上曝光图案化区域的方法，该光刻设备具有至少大约5倍的缩小率和至少大约0.4的数值孔径，所述方法包括步骤：使用第一曝光在衬底上曝光图案化区域的第一部分，第一部分具有比常规曝光的尺寸明显小的尺寸；和使用一次或更多次附加曝光在衬底上曝光图案化区域的一个或多个附加部分，所述一个或多个附加部分的尺寸比常规曝光的尺寸明显小。所述方法还包括重复以上步骤以在衬底上曝光第二图案化区域，该第二图案化区域设置有与第一图案化区域相同的图案，其中第一图案化区域的中心点与第二图案化区域的中心点之间的距离与常规曝光的尺寸对应。

Description

光刻方法和设备
相关申请的交叉引用
本申请要求于2012年9月21日递交的美国临时申请61/704,144和 2013年2月4日递交的美国临时申请61/760,432的权益，其在此通过引用全文并入。
技术领域
本发明涉及一种光刻方法和设备。
背景技术
光刻设备是一种将所需图案应用到衬底上，通常是衬底的目标部分上的机器。光刻设备可用于例如集成电路(IC)的制造过程中。在这种情况下，可以将可选地称为掩模或掩模版的图案形成装置用于生成待形成在所述IC的单层上的电路图案。可以将该图案转移到衬底(例如，硅晶片) 上的目标部分(例如，包括一部分管芯、一个或多个管芯)上。通常，通过将图案成像到设置在衬底上的辐射敏感材料(抗蚀剂)层上而实现图案的转移。通常，单一衬底将包括相邻目标部分的网络，所述相邻目标部分被连续地图案化。
光刻术被广泛地看作制造IC和其他器件和/或结构的关键步骤之一。然而，随着通过使用光刻术制造的特征的尺寸变得越来越小，光刻术越来越成为允许制造微型IC或其他器件和/或结构的更加关键的因素。
图案印刷的极限的理论估计可以由用于分辨率的瑞利法则给出，如等式(1)所示：
其中λ是所用辐射的波长，NA是用以印刷图案的投影系统的数值孔径，k1是依赖于过程的调节因子，也称为瑞利常数，CD是所印刷的特征的特征尺寸(或临界尺寸)。由等式(1)可知，特征的最小可印刷尺寸的减小可以由三种途径获得：通过缩短曝光波长λ、通过增大数值孔径NA 或通过减小k1的值。
为了缩短曝光波长并因此减小最小可印刷尺寸，已经提出使用极紫外 (EUV)辐射源。EUV辐射是波长在5-20nm范围内的电磁辐射，例如波长在13-14nm范围内的电磁辐射。另外，已经提出可以使用波长小于10nm 的EUV辐射，例如在5-10nm范围内的辐射，例如6.7nm或6.8nm。这样的辐射被称为极紫外辐射或者软x射线辐射。可用的源包括例如激光产生的等离子体源、放电等离子体源或基于由电子存储环提供的同步加速器辐射的源。
发明内容
可能期望提供一种能够用比使用常规的EUV光刻设备可获得的临界尺寸小的临界尺寸投影图案的EUV光刻设备。
根据本发明第一方面，提供一种使用EUV光刻设备在衬底上曝光图案化区域的方法，其中该EUV光刻设备具有至少大约5倍的缩小率和至少大约0.4的数值孔径，所述方法包括步骤：使用第一曝光曝光衬底上的图案化区域的第一部分，第一部分具有比常规曝光的尺寸小得多的尺寸；和使用一次或更多次附加曝光曝光衬底上的图案化区域的一个或多个附加部分，所述一个或多个附加部分的尺寸比常规曝光的尺寸明显小；所述方法还包括重复以上步骤、以在衬底上曝光第二图案化区域，该第二图案化区域设置有与第一图案化区域相同的图案，其中第一图案化区域的中心点与第二图案化区域的中心点之间的距离与常规曝光的尺寸对应/一致。
第一图案化区域的中心点与第二图案化区域的中心点之间的距离可以是大约26mm或大约33mm。
第一图案化区域的尺寸可以与常规曝光的尺寸对应/一致。
第一图案化区域的尺寸可以为大约26mm乘大约33mm。
每个图案化区域可以包括多个管芯。
每次曝光包括多个管芯。
可以使用相同的掩模曝光第一部分和所述一个或多个附加部分。
所述掩模可以是6英寸掩模。
可以通过曝光第一部分和一个附加部分形成每个图案化区域。
可以通过曝光第一部分和三个附加部分形成每个图案化区域。
曝光可以是扫描曝光。
衬底上曝光的每个部分的尺寸在扫描方向的横向方向上小于大约17mm。
第一部分和所述一个或多个附加部分可以包括管芯的不同部分，所述一个或多个附加图案部分包括与第一图案部分的多个特征相连的多个特征。
可以使用相同的掩模曝光第一图案部分和第二图案部分，所述方法还包括在曝光衬底上的第一图案部分之后移动掩模，以允许曝光衬底上的第二图案部分，或者，反之亦然。
移动掩模以允许在第一图案部分曝光之后曝光第二图案部分的步骤可以在多次曝光衬底上的第一图案部分之后进行，或者，反之亦然。
掩模可以是450mm的半导体晶片。
图案可以每一个具有大于2:1的长宽比。
可以使用第一掩模曝光第一图案部分，使用第二掩模曝光第二图案部分。
第一和第二掩模可以是6英寸掩模。
光刻设备可以具有至少大约8倍的缩小率。
光刻设备可以具有至少大约0.6的数值孔径。
光刻设备可以配置成曝光尺寸是大约17mm乘大约26mm的第一部分。
光刻设备可以配置成曝光尺寸是大约17mm乘大约13mm的第一部分。
根据本发明第二方面，提供一种光刻设备，配置成执行如本发明第一方面的方法。
根据本发明第三方面，提供一种EUV光刻设备，包括：支撑结构，构造成支撑图案形成装置，所述图案形成装置能够在EUV辐射束的横截面上将图案赋予EUV辐射束以形成图案化辐射束；衬底台，构造成保持衬底；和投影系统，配置成将图案化辐射束投影到衬底的目标部分上；其中投影系统具有至少大约5倍的缩小率和至少大约0.4的数值孔径；和其中EUV光刻设备还包括控制系统，其配置成：移动支撑结构和衬底台使得使用第一曝光将图案化区域的第一部分曝光到衬底上，第一部分的尺寸比常规曝光的尺寸明显小；使用一次或更多次附加曝光将所述图案化区域的一个或多个附加部分曝光到衬底上，所述一个或多个部分的尺寸比常规曝光的尺寸明显小；重复以上步骤以在衬底上曝光第二图案化区域，该第二图案化区域设置有与第一图案化区域相同的图案，其中第一图案化区域的中心点与第二图案化区域的中心点之间的距离与常规曝光的尺寸对应/ 一致。
根据本发明第四方面，提供一种使用EUV光刻设备曝光衬底上图案化区域的方法，其中EUV光刻设备具有至少大约5倍的缩小率和至少大约0.4的数值孔径，所述方法包括：使用第一曝光在衬底上曝光图案化区域的第一部分，所述第一部分具有比常规曝光的尺寸明显小的尺寸；和使用一次或更多次附加曝光在衬底上曝光图案化区域的一个或多个附加部分，所述一个或多个附加部分的尺寸比常规曝光的尺寸明显小；其中通过曝光的第一部分和曝光的一个或多个附加部分形成的图案化区域的尺寸与常规曝光的尺寸对应/一致。
根据本发明的第五方面，提供一种光刻设备，配置成执行本发明第四方面的方法。
根据本发明的第六方面，提供一种EUV光刻设备，包括：支撑结构，构造成支撑图案形成装置，所述图案形成装置能够在EUV辐射束的横截面上将图案赋予EUV辐射束以形成图案化辐射束；衬底台，构造成保持衬底；和投影系统，配置成将图案化辐射束投影到衬底的目标部分上；其中投影系统具有至少大约5倍的缩小率和至少大约0.4的数值孔径；和其中EUV光刻设备还包括控制系统，所述控制系统配置成移动支撑结构和衬底台使得：通过第一曝光在衬底上曝光图案化区域的第一部分，第一部分的尺寸比常规曝光的尺寸明显小；和通过一次或更多次附加曝光在衬底上曝光图案化区域的一个或多个附加部分，所述一个或多个附加部分的尺寸比常规曝光的尺寸明显小；其中通过曝光的第一部分和曝光的一个或多个附加部分形成的图案化区域的尺寸与常规曝光的尺寸对应/一致。
图案化区域的尺寸可以是大约26mm乘大约33mm。
根据本发明第七方面，提供一种使用EUV光刻设备曝光衬底上图案的方法，所EUV光刻设备具有至少大约5倍的缩小率和至少大约0.4的数值孔径，述方法包括：使用第一扫描曝光在衬底上曝光图案的第一部分；和使用第二扫描曝光在衬底上曝光图案的第二部分；其中图案的第二部分包括与图案的第一部分的多个特征连接的多个特征。
根据本发明的第八方面，提供一种EUV光刻设备，包括：支撑结构，构造成支撑图案形成装置，所述图案形成装置能够在EUV辐射束的横截面上将图案赋予EUV辐射束以形成图案化辐射束；衬底台，构造成保持衬底；和投影系统，配置成将图案化辐射束投影到衬底的目标部分上；其中投影系统具有至少大约5倍的缩小率和至少大约0.4的数值孔径；和其中EUV光刻设备还包括控制系统，所述控制系统配置成移动支撑结构和衬底台使得：通过第一扫描曝光将第一图案部分投影到衬底上，通过第二扫描曝光将第二图案部分投影到衬底上，第二图案部分与第一图案部分邻接，由此形成组合的图案。
控制系统可以配置成在第一扫描曝光之后沿扫描方向的横向方向移动支撑结构，由此定位图案形成装置以允许执行第二扫描曝光。
支撑结构可以配置成支撑单个掩模。
支撑结构可以配置成支撑尺寸大约450mm的掩模。
支撑结构可以配置成同时支撑多个掩模。
支撑结构可以配置成支撑尺寸为6英寸的掩模。
支撑结构可以设置有主动冷却系统。
支撑结构在掩模接收表面处设置有多个致动器，每个致动器配置成在使用时沿基本上垂直于掩模的图案化表面的方向移动掩模的一部分。
投影系统可以具有大约8倍或更大的缩小率。
投影系统可以具有大约0.6或更大的数值孔径。
根据本发明的第九方面，提供一种EUV光刻设备，包括：支撑结构，构造成支撑图案形成装置，所述图案形成装置能够在EUV辐射束的横截面上将图案赋予EUV辐射束以形成图案化辐射束；衬底台，构造成保持衬底；和投影系统，配置成将图案化辐射束投影到衬底的目标部分上；其中投影系统具有至少大约5倍的缩小率和至少大约0.4的数值孔径；和支撑结构设置有主动冷却设备。
根据本发明的第十方面，提供一种EUV光刻设备，包括：支撑结构，构造成支撑图案形成装置，所述图案形成装置能够在EUV辐射束的横截面上将图案赋予EUV辐射束以形成图案化辐射束；衬底台，构造成保持衬底；和投影系统，配置成将图案化辐射束投影到衬底的目标部分上；其中投影系统具有至少大约5倍的缩小率和至少大约0.4的数值孔径；其中支撑结构在掩模接收表面处包括多个致动器，每个致动器配置成在使用时沿基本上垂直于掩模的图案化表面的方向移动掩模的一部分。
根据本发明的第十一方面，提供一种EUV光刻设备，包括：支撑结构，构造成支撑图案形成装置，所述图案形成装置能够在EUV辐射束的横截面上将图案赋予EUV辐射束以形成图案化辐射束；衬底台，构造成保持衬底；和投影系统，配置成将图案化辐射束投影到衬底的目标部分上；其中投影系统具有至少大约5倍的缩小率和至少大约0.4的数值孔径；其中支撑结构配置成支撑尺寸大约450mm的掩模。
根据本发明的第十二方面，提供一种光刻掩模，包括衬底，在衬底上提供包括EUV辐射吸收特征和EUV辐射反射特征的图案，其中在光刻掩模上设置第一图案和第二图案，第二图案与第一图案不同并且与第一图案间隔开，第二图案的边缘包括布置成与第一图案的边缘处的特征连接的特征。
衬底的尺寸可以是300mm或更大。
衬底可以是晶片。
晶片可以具有大约450mm的直径。
第一和第二图案可以沿使用期间进行扫描曝光所在的方向的横向方向彼此间隔分开。
第一和第二图案可以具有大于2:1的长宽比。
第一和第二图案可以每一个具有100mm或更大的宽度。
根据本发明的第十三方面，提供一种集成电路，包括：第一层，第一层具有使用通过EUV光刻设备投影的两个或多个图案部分形成的图案；并且包括随后的层，每个随后的层包括通过常规光刻设备单次曝光投影的图案。
集成电路的尺寸可以是26mm乘33mm。
根据本发明的第十四方面，提供一种EUV光刻设备，包括：支撑结构，构造成支撑图案形成装置，所述图案形成装置能够在EUV辐射束的横截面上将图案赋予EUV辐射束以形成图案化辐射束；衬底台，构造成保持衬底；和投影系统，配置成将图案化辐射束投影到衬底的目标部分上；其中投影系统具有至少大约5倍的缩小率和至少大约0.4的数值孔径；其中光刻设备配置成使得它具有与常规曝光场的一部分对应/一致的最大曝光场。
最大曝光场可以是常规曝光场的一半或常规曝光场的四分之一。最大曝光场可以是常规曝光场的三分之一、六分之一或八分之一，或可以是常规曝光场的某些其他分数部分。
常规曝光场的尺寸可以是大约26mm乘33mm。
根据本发明第十五方面，提供一种掩模，该掩模设置有用于图案化 EUV辐射的图案，掩模的直径大约为300mm。
掩模可以大体是圆形的。
掩模的厚度可以是大约900微米或更小。
设置在掩模上的图案的尺寸可以是大约200mm乘大约150mm。
掩模可以由硅形成。掩模可以由硅晶片形成。
根据本发明的第十六方面，提供一种EUV光刻设备，包括支撑结构，构造成支撑直径大约为300mm的掩模。
支撑结构可以是晶片台，所述晶片台构造成保持300mm的晶片。
本发明的任意实施例的特征可以与本发明的其他实施例的合适的特征组合。
附图说明
现在参照随附的示意性附图，仅以举例的方式，描述本发明的实施例，其中，在附图中相应的附图标记表示相应的部件，且其中：
图1示意地示出根据本发明一个实施例的光刻设备；
图2是光刻设备100的更详细视图；
图3是图1和2中的设备的源收集器设备SO的更详细视图；
图4示意地示出EUV辐射与反射掩模的相互作用；
图5a -d 示意地示出曝光场，它可以通过本发明的实施例曝光。
图6a -b 还示意地示出通过本发明实施例曝光的曝光场。
图7示意地示出根据本发明的实施例的掩模。
图8示意地示出根据本发明的实施例的掩模。
图9示意地示出根据本发明的实施例的支撑结构。
具体实施方式
图1示意地示出了根据本发明一个实施例的包括源收集器设备SO的光刻设备100。所述光刻设备包括：
-照射系统(照射器)IL，其配置成调节辐射束B(例如EUV辐射)；
-支撑结构(例如掩模台)MT，其构造用于支撑图案形成装置(例如掩模或掩模版)MA，并与配置用于精确地定位图案形成装置的第一定位装置PM相连；
-衬底台(例如晶片台)WT，其构造用于保持衬底(例如涂覆有抗蚀剂的晶片)W，并与配置用于精确地定位衬底的第二定位装置PW相连；和
-投影系统(例如反射式投影系统)PS，其配置成用于将由图案形成装置MA赋予辐射束B的图案投影到衬底W的目标部分F(例如包括一根或更多根管芯)上。该目标部分F可以称为曝光场.
照射系统可以包括各种类型的光学部件，例如折射型、反射型、磁性型、电磁型、静电型或其它类型的光学部件、或其任意组合，以引导、成形、或控制辐射。
所述支撑结构MT以依赖于图案形成装置的方向、光刻设备的设计以及诸如图案形成装置是否保持在真空环境中等其他条件的方式保持图案形成装置MA。所述支撑结构可以采用机械的、真空的、静电的或其它夹持技术来保持图案形成装置。所述支撑结构可以是框架或台，例如，其可以根据需要成为固定的或可移动的。所述支撑结构可以确保图案形成装置位于所需的位置上(例如相对于投影系统)。
术语“图案形成装置”应该被广义地理解为表示能够用于将图案在辐射束的横截面上赋予辐射束、以便在衬底的目标部分上形成图案的任何装置。被赋予辐射束的图案可以与在目标部分上形成的器件中的特定的功能层(例如集成电路)相对应。
图案形成装置可以是透射式的或反射式的。图案形成装置的示例包括掩模、可编程反射镜阵列以及可编程LCD面板。掩模在光刻术中是公知的，并且包括诸如二元掩模类型、交替型相移掩模类型、衰减型相移掩模类型和各种混合掩模类型之类的掩模类型。可编程反射镜阵列的示例采用小反射镜的矩阵布置，每一个小反射镜可以独立地倾斜，以便沿不同的方向反射入射的辐射束。所述已倾斜的反射镜将图案赋予由所述反射镜矩阵反射的辐射束。
如同照射系统，投影系统可以包括多种类型的光学部件，例如折射型、反射型、磁性型、电磁型、静电型或其它类型的光学部件，或其任意组合，如对于所使用的曝光辐射所适合的、或对于诸如使用真空之类的其他因素所适合的。可能希望将真空环境用于EUV辐射，因为其他气体可能会吸收太多的辐射。因此可以借助真空壁和真空泵在整个束路径上提供真空环境。
如图所示，设备是反射型的(例如采用反射式掩模)。
光刻设备可以是具有两个(双台)或更多个衬底台(和/或两个或更多个掩模台)的类型。在这种“多台”机器中，可以并行地使用附加的台，或可以在一个或更多个台上执行预备步骤的同时，将一个或更多个其它的台用于曝光。
参照图1，所述照射器IL接收从源收集器设备SO发出的极紫外 (EUV)辐射束。用以产生EUV光的方法包括但不必受限于将材料转换成具有至少一种具有在EUV范围中的一个或更多个发射线的元素(例如氙、锂或锡)的等离子体状态。在一种这样的方法(通常称为激光产生的等离子体(“LPP”))中，所期望的等离子体可以通过用激光束照射燃料(例如具有所需的线发射元素的材料的液滴、束流或簇)产生。该源收集器设备SO可以是包括激光器(在图1中未示出)的EUV辐射系统的一部分，所述激光器用于提供激光束以激发该燃料。所形成的等离子体发射输出辐射，例如EUV辐射，其通过使用设置在源收集器设备内的辐射收集器收集。激光器和源收集器设备可以是分立的实体(例如当CO2激光器被用于提供用于燃料激发的激光束时)。
在这种情况下，激光器不被看作形成光刻设备的一部分，并且通过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，将所述激光束从激光器传到源收集器设备。
在替换的方法中，通常称为放电产生等离子体(“DPP”)，通过使用放电蒸发燃料来产生EUV发射等离子体。燃料可以是例如氙、锂或锡等元素，其具有在EUV范围内的一个或多个发射线。通过可以形成源收集器设备的一部分的电源或可以是经由与源收集器设备的电连接而被连接的分立的实体的电源，可以产生放电。
所述照射器IL可以包括用于调整所述辐射束的角强度分布的调整器。通常，可以对所述照射器的光瞳平面中的强度分布的至少所述外部和/或内部径向范围(一般分别称为σ-外部和σ-内部)进行调整。此外，所述照射器IL可以包括各种其它部件，例如琢面场和光瞳反射镜装置。可以将所述照射器用于调节所述辐射束，以在其横截面中具有所需的均匀性和强度分布。
所述辐射束B入射到保持在支撑结构(例如，掩模台)MT上的所述图案形成装置(例如，掩模)MA上，并且通过所述图案形成装置来形成图案。在已经被图案形成装置(例如，掩模)MA反射后，所述辐射束B 通过投影系统PS，所述投影系统PS将辐射束B聚焦到所述衬底W的目标部分F上。所述目标部分F可以称为曝光场。通过第二定位装置PW和位置传感器PS2(例如，干涉仪器件、线性编码器或电容传感器)的帮助，可以精确地移动所述衬底台WT，例如以便将不同的目标部分F定位于所述辐射束B的路径中。类似地，可以将所述第一定位装置PM和另一个位置传感器PS1用于相对于所述辐射束B的路径精确地定位图案形成装置(例如，掩模)MA。可以使用掩模对准标记M1、M2和衬底对准标记P1、 P2来对准图案形成装置(例如，掩模)MA和衬底W。
可以通过控制系统CS控制光刻设备的操作。控制系统CS可以例如包括微处理器或某些其他处理装置。控制系统CS可以配置成控制图案形成装置MA和衬底台WT的定位。控制系统CS可以通过控制第一定位装置PM和第二定位装置PW的操作完成这些。
图示的设备可以例如用于扫描模式，其中将赋予所述辐射束的图案投影到衬底W上的同时，支撑结构(例如掩模台)MT和衬底台WT被扫描 (即，单一的静态曝光)。通过投影系统PS的缩小率和图像翻转特征可以确定衬底台WT相对于支撑结构(例如掩模台)MT的速度和方向。入射到衬底W上的图案化的辐射束26可以包括辐射带。辐射带可以称为曝光狭缝。在扫描曝光期间，衬底台WT和支撑结构MT的移动可以使得曝光狭缝在衬底W的曝光场上行进。
也可以采用上述使用模式的组合和/或变体，或完全不同的使用模式。
图2更详细地示出设备100，包括源收集器设备SO、照射系统IL、投影系统PS以及控制系统CS。源收集器设备SO构造并布置成使得可以在源收集器设备SO的包围结构220中保持真空环境。通过放电产生等离子体源可以形成EUV辐射发射等离子体210。通过形成极高温等离子210 以发射在电磁光谱的EUV范围内的辐射的气体或蒸汽，例如氙气、锂蒸汽或锡蒸汽，可以产生EUV辐射。通过例如放电引起至少部分电离的等离子体，可以产生极高温等离子210。为了有效地形成辐射，可能需要例如10Pa的氙、锂、锡蒸汽的分压或任何其他合适的气体或蒸汽的分压。在一个实施例中，提供受激锡(Sn)的等离子体以形成EUV辐射。
通过高温等离子体210发射的辐射从源室211经由定位在源室211内的开口中或开口后面的可选的气体阻挡件或污染物陷阱230(在某些情况下也称为污染物阻挡件或箔片阱)传递进入收集器室212。污染物陷阱230 可以包括通道结构。污染物陷阱230还可以包括气体阻挡件或气体阻挡件和通道结构的组合。这里示出的污染物陷阱或污染物阻挡件230至少还包括现有技术中已知的通道结构。
收集器室212可以包括辐射收集器CO，其可以是所谓的掠入射收集器。辐射收集器CO具有上游辐射收集器侧251和下游辐射收集器侧252。穿过收集器CO的辐射可以被反射离开光栅光谱滤光片240，以被聚焦在虚源点IF。虚源点IF通常被称为中间焦点，并且源收集器设备布置成使得中间焦点IF位于包围结构220内的开口221处或附近。虚源点IF是辐射发射等离子体210的图像。
随后，辐射穿过照射系统IL，照射系统可以包括琢面场反射镜装置 22和琢面光瞳反射镜装置24，布置成在图案形成装置MA处提供想要的辐射束21的角度分布以及在图案形成装置MA处提供辐射强度的想要的均匀性。在辐射束21在通过支撑结构MT保持的图案形成装置MA处被反射之后，形成图案化束26并且经由反射元件28、30通过投影系统PS 形成图像到通过晶片台或衬底台WT保持的衬底W上。
在照射光学单元IL和投影系统PS中通常可以存在比图示的元件更多的元件。可选地，依赖于光刻设备的类型，可以设置光栅光谱滤光片240。此外，可以存在比图中示出的反射镜更多的反射镜，例如在投影系统PS 中可以存在除图2中示出的元件以外的1-6个附加的反射元件。
如图2所示，收集器光学元件CO在图中被示出为具有掠入射反射器 253、254和255的嵌套式收集器，这只是收集器(或收集器反射器)的一个示例。掠入射反射器253、254和255围绕光学轴线O沿轴向对称地设置，这种类型的收集器光学元件CO优选与通常称为DPP源的放电产生等离子体源组合使用。
备选地，源收集器设备SO可以是如图3所示的LPP辐射系统的一部分。激光器LA布置成将激光能量照射到燃料上，例如氙(Xe)、锡(Sn) 或锂(Li)，由此形成具有几十电子伏特的电子温度的高度电离的等离子体210。在这些离子的去激发和再结合期间产生的能量辐射由等离子体发射，通过近正入射收集器光学元件CO收集并聚焦在包围结构220中的开口221上。
在本发明的一个实施例中，EUV光刻设备的投影系统PS设置有至少大约5倍的缩小率。缩小率可以例如是大约6倍，可以是例如大约8倍，或可以是其他的值。术语“至少大约5倍”可以解释为包含4.5倍或更大的缩小率。它还可以解释为包含4.9倍或更大的缩小率。能够提供大于4 倍的缩小率的投影系统配置在US6556648中描述，在此通过参考并入。在该文献中，当提到缩小率时不考虑图像反转，缩小率的值因此表示为幅度值(magnitudevalue)。
提高投影系统的缩小率是有利的，因为这允许在不增大投影系统的掩模侧的数值孔径的情况下增大投影系统PS的衬底侧的数值孔径(NA)。在这种情况下，术语“投影系统的衬底侧”指的是投影系统的最靠近衬底台WT的部分(也可以称为投影系统的出口)。术语“投影系统的掩模侧”指的是投影系统的最靠近支撑结构MT的部分(也可以称为投影系统的入口)。
正如从例如图2认识到的，辐射束21不是垂直地入射到掩模MA上，而是以一角度入射到掩模上。辐射束相对于从掩模MA延伸的垂线成的夹角可以称为主射线角(chief rayangle)。主射线角可以选择为：通过考虑投影系统PS的位于投影系统入口处的数值孔径，使得投影系统俘获的辐射的俘获角不与从掩模延伸的垂线重叠。因为投影系统PS的俘获角随着投影系统的数值孔径增大而增大，这意味着投影系统的入口侧上的数值孔径的增大必须伴随着辐射束的主射线角来的增大。
主射线角增大引起的问题在图4中示意地表示。图4示出掩模MA的横截面部分。掩模包括交替的具有不同折射率的材料层2、4系列。材料层2、4的折射率和厚度使得材料用作多层反射镜结构。入射到掩模MA 上的EUV辐射被多层反射镜结构反射，这通过图4中的一系列的射线示意地表示。图中示出EUV辐射的射线的主射线角φ。EUV辐射的有效反射平面位于多层叠层内(例如，在图示的大约16层之后)，有效反射平面通过点线5表示。
通过在多层反射镜结构的上表面上提供EUV吸收材料，可以在掩模 MA上形成图案。在图4中，这通过两个块体6a、6b示意地表示。块体 6a、6b具有宽度w和高度h。如果EUV辐射垂直地入射到掩模MA，则 EUV吸收材料的块体6a、6b的高度h将对从掩模MA反射的辐射没有影响。入射到多层反射镜结构上的辐射将被反射，入射到吸收块体6a、6b 的上表面上的辐射将不会反射。然而，因为EUV辐射以一角度入射到掩模MA上，因此被多层结构反射的一些EUV辐射被吸收块体6a、6b的侧面阻挡。就它们对EUV辐射的影响来说，这将增大块体6a、6b的有效宽度。此外，因为EUV辐射不从多层结构的表面反射，而是在多层结构内部有效地被反射，因此已经被多层结构反射的一些EUV辐射将被吸收材料的块体6a、6b的下表面阻挡。这在图4中示意地示出。再次，这增大了辐射吸收材料6的块体的有效宽度。图4中的加粗的射线表示没有被辐射吸收材料的第一块体6a阻挡的EUV辐射。如图可见，从掩模MA反射的射线之间的间距比块体6a的宽度大得多。块体6a因此具有有效宽度 Weff，它比块体的宽度w大得多。类似地，块体6a具有有效高度heff，它比块体的高度h大得多。
如从图4可以理解的，增大入射EUV辐射的主射线角φ将增大掩模 MA上的吸收材料块体6a、6b的有效宽度weff。这是不希望的，因为它会对投影系统PS投影的图像的可实现的临界尺寸(CD)具有负面影响和 /或会引起投影的图像的其他不想要的修改。然而，如上所述，当投影系统的入口处的数值孔径增大时，主射线角的增大可能是需要的。
增大投影系统PS提供的缩小率允许在不增大投影系统PS入口处的数值孔径的情况下减小将要获得的可实现的临界尺寸(CD)，由此避免以上的问题。提高投影系统PS提供的缩小率可以在不增大投影系统PS入口处的数值孔径的情况下增大投影系统出口处的数值孔径。提高缩小率还减小投影系统投影的图像的尺寸。缩小率可以例如从4倍(常规的值)增大至至少大约5倍。
在一个实施例中，光刻设备可以配置成支撑尺寸为6英寸乘以6英寸的掩模(这些可以称为6英寸掩模)。这是常规的掩模尺寸，存在对应多的基础结构，它们被设置以便制造并使用该尺寸的掩模。因此，这对于能够使用6英寸掩模的光刻设备可能是有利的。
如果使用6英寸掩模并且投影系统PS的缩小率是大约5倍或更大(而不是常规的4倍缩小率)，则在曝光期间投影到衬底(例如晶片)上的场将相应地减小。通过使用6英寸掩模的常规EUV光刻设备可实现的曝光场尺寸为33mm x 26mm。图5a中示意地示出了这种常规的曝光场A。双头箭头表示扫描曝光的方向，即在曝光期间光刻设备的曝光狭缝10a相对于衬底移动(该移动通常由衬底台WT的扫描移动引起，其中曝光狭缝静止)的方向。通常这称为y方向(为了便于参考，图5中示出笛卡尔坐标)。因为衬底和曝光狭缝之间的移动可能沿正的或负的y方向，箭头是图5a 中的双头箭头。曝光狭缝10a的尺寸和衬底的扫描移动的长度使得整个曝光场A通过单次扫描曝光而被曝光。虽然曝光狭缝10a被图示为矩形，但是曝光狭缝可以是曲面的。
图5b示出根据本发明一个实施例的衬底曝光方法。该曝光方法可以用于例如带有具有5倍缩小率的投影系统PS的EUV光刻设备。投影系统 PS可以例如具有大约0.45的出口侧数值孔径。如上所述，5倍缩小率使得不能通过使用6英寸掩模在单次曝光过程中曝光常规的曝光场(33mm 乘以26mm)。相反，曝光两个曝光场B1、B2，由此曝光与常规的曝光场对应的图案化区域B(这可以称为组合的曝光场)。曝光场B1、B2每一个的尺寸为大约26mm乘大约17mm(例如大约16.5mm)，使得两个曝光场一起形成一个尺寸为大约26mm乘大约33mm的组合的图案化区域B。
第一曝光场B1可以被看作图案化区域B的第一部分，第二曝光场B2 可以被看作图案化区域B的第二部分。在图5b中，图案化区域的第一部分B1包括划道或划线13a包围的管芯12a。例如对准标记或其他特征等图案可以设置在划道或划线13a内。划道或划线13a可以看作用以形成图案化区域的第一部分的一部分(并且可以看作形成第一曝光场B1的一部分)。类似地，图案化区域的第二部分B2包括划道或划线13b包围的管芯 12b。例如对准标记或其他特征等图案可以设置在划道或划线13b内。划道或划线13b可以看作形成图案化区域的第二部分的一部分(并且看作形成第二曝光场B2的一部分)。
管芯12a、12b可以彼此相同。类似地，划道或划线13a、13b可以彼此相同。因此，在一个实施例中，相同的掩模可以用于曝光图案化区域B 的第一部分B1和图案化区域的第二部分B2。掩模可以例如是6英寸掩模。
在图5b中示意地也示出了曝光狭缝10b。虽然曝光狭缝10b图示为矩形，曝光狭缝可以是曲面。如图5b所示，曝光场B1、B2被取向成使得扫描方向(y方向)与曝光场B1、B2的较长侧对应/一致。曝光方向横穿过组合的图案化区域B(可以称为组合的曝光场)的较长侧。
可以使用其中衬底沿y方向移动的扫描曝光曝光图案化区域B的第一部分B1，可以使用其中衬底沿-y方向移动的扫描曝光曝光图案化区域的第二部分B2(反之亦然)。
在器件制造过程中通常提供集成电路的第一功能层或具有小的临界尺寸的其他器件，并且提供具有较大临界尺寸的器件的随后的层。其他的光刻设备，例如非EUV光刻设备，可以用于投影这些随后的层。这些其他的光刻设备可以具有33mm乘26mm的曝光场尺寸。因此，虽然需要两次曝光以便使用EUV光刻设备形成图5b的图案化区域B，但是图案化区域的随后的曝光可以通过使用常规的单次曝光和使用常规的(例如，DUV) 光刻设备来完成。常规的单次曝光可以使用其上设置两个管芯的掩模，这些管芯根据图5b中示出的布置被分离。
相邻的组合的图案化区域B可以沿它们的边缘邻接(参见图1中的衬底W的目标部分F)。它遵循：第一图案化区域的中心点和第二相邻图案化区域的中心点之间的间距在一个方向上是33mm，在另一方向上是 26mm。这是有利的，因为它可以允许在曝光器件的连续的层的时候(例如当常规光刻设备配置成在衬底的每一个扫描曝光之后沿横穿扫描方向的方向将衬底移动26mm)方便地使用常规(例如DUV)光刻设备。因此，常规的光刻设备可以用于在使用EUV光刻设备形成的图案化区域B的顶部上投影曝光，而不需要改变光刻设备的“设置”(即，衬底在扫描曝光之间移动的距离)。
虽然以上参照的是26mm乘33mm的尺寸的情形，但是常规曝光可以具有与此不同的尺寸。25mm乘33mm的尺寸仅作为示例尺寸。
在一个实施例中，如图5c所示，曝光两个曝光场C1、C2，由此曝光与常规曝光场对应的图案化区域C。曝光场C1、C2每一个的尺寸是大约 26mm乘大约17mm(例如大约16.5mm)，使得两个曝光场一起形成与大约26mm乘大约33mm尺寸的组合的图案化区域C。
第一曝光场C1可以看作图案化区域C的第一部分，第二曝光场C2 可以看作图案化区域C的第二部分。在图5c中，图案化区域的第一部分 C1包括划道或划线13c围绕的两个管芯12c、d。例如对准标记或其他特征等图案可以设置在划道或划线13c中。划道或划线13c可以看作形成图案化区域C的第一部分C1的一部分(并且可以看作形成第一曝光场C1 的一部分)。类似地，图案化区域的第二部分C2包括划道或划线13d围绕的两个管芯12e、f。例如对准标记或其他特征等图案可以设置在划道或划线13d中。划道或划线13d可以看作形成图案化区域C的第二部分C2的一部分(并且可以看作形成第二曝光场C2的一部分)。
管芯12c-f可以全部是彼此相同的。类似地，划道或划线s 13c,13d可以彼此相同。在一个实施例中，相同的掩模可以用于曝光图案化区域C的第一部分C1和图案化区域的第二部分C2。掩模可以例如是6英寸掩模。
管芯12c和12d可以彼此不同，管芯12e和12f可以彼此不同。然而，如果管芯12c和12e彼此相同并且管芯12d和12f彼此相同，则相同的掩模可以用于曝光图案化区域C的第一部分C1和图案化区域C的第二部分 C2。掩模可以例如是6英寸掩模。
曝光狭缝10b也在图5b示意地示出。扫描方向(y方向)与曝光场 C1、C2的较长侧对应/一致。曝光方向横穿于组合的图案化区域C的较长侧。
可以使用其中衬底可以沿y方向移动的扫描曝光曝光图案化区域C的第一部分C1，可以使用其中衬底可以沿-y方向移动的扫描曝光曝光图案化区域的第二部分C2(反之亦然)。
虽然需要通过使用EUV光刻设备进行两次曝光以形成如图5c的图案化区域C，但是可以使用常规的单次曝光和使用常规(例如DUV)光刻设备完成图案化区域的后续的曝光。常规的单次曝光可以使用其上设置了四个管芯的掩模，该管芯根据如图5c示出的布置分开。
与如图5b示出的实施例相同，第一图案化区域C的中心点和第二相邻图案化区域的中心点之间的间隔在一个方向上将是33mm，在另一方向上将是26mm。这是有利的，因为它可以允许在曝光器件的随后的层时方便地使用常规(例如DUV)光刻设备。
在一个实施例中，如图5d所示，曝光两个曝光场D1、D2，由此曝光与常规曝光场对应的图案化区域D。曝光场D1、D2每一个的尺寸为大约 26mm乘大约17mm(例如大约16.5mm)，使得两个曝光场一起形成组合的图案化区域D，图案化区域D的尺寸为大约26mm乘大约33mm。在该实施例中，组合的图案化区域D是被划道或划线13e包围的单个管芯12g。
可以使用第一掩模(例如6英寸掩模)曝光第一曝光场D1，并且可以使用第二掩模(例如6英寸掩模)曝光第二曝光场D2。第一掩模设置有将要被曝光的图案的第一部分(即，管芯12g的一半)，第二掩模可以设置有将要被曝光的图案的第二部分(即，管芯12g的第二半)。第一和第二图案部分因此在衬底上组合形成单个管芯12g。图案的第一和第二部分可以包括彼此连接的特征，例如沿第一和第二图案的图像彼此相邻所在的边缘。
彼此连接的特征可以具有比图案的其他部分中的特征的临界尺寸大的临界尺寸。这些具有较大临界尺寸的特征可以提供增大的对在曝光图案之间的结合处出现的误差或其他影响的容差。这可以减小可能引起集成电路或其他器件不正确地运行的曝光图案之间的不成功的合并的可能性。
可以在曝光的场之间的边界11处使用图案的缝合。缝合在本领域是熟知的，因此此处不详细描述。
图6a示出本发明的备选的实施例，其中使用四次曝光E1-E4曝光图案化区域E。可以例如在包括具有大约8倍的缩小率的投影系统PS的EUV 光刻设备中使用这种方法。该投影系统PS可以例如具有大约0.6的出口侧数值孔径。每个曝光场E1-E4尺寸为大约17mm(例如大约16.5mm) 乘大约13mm，使得四个曝光场一起形成尺寸为大约26mm乘大约33mm 的组合的图案化区域E。组合的图案化区域E也可以称为组合的曝光场。
第一曝光场E1可以看作图案化区域E的第一部分，第二曝光场E2 可以看作图案化区域E的第二部分，等等。在图6a中，图案化区域的第一部分E1包括由划道或划线13f围绕的管芯12h。例如对准标记或其他特征等图案可以设置在划道或划线13f内。划道或划线13f可以看作形成图案化区域的第一部分的一部分(并且可以看作形成第一曝光场E1的一部分)。图案化区域E的E2-E4部分与以上相同，每个部分包括由划道或划线13g-i围绕的管芯12i-k。
这些管芯12h-k可以彼此相同。类似地，划道或划线13f-i可以彼此相同。因此，在一个实施例中，相同的掩模可以用于曝光图案化区域E的每一个部分E1-E4。掩模可以例如是6英寸掩模。
曝光狭缝10c也在图6a中示意地示出。虽然曝光狭缝10c图示为矩形，然而曝光狭缝可以是曲面。如从图6a可以看到的，曝光场E1-E4被取向成使得扫描方向(y方向)与曝光场的较长侧对应/一致。曝光方向与组合的图案化区域E(可以称为组合的曝光场)的较长侧平行。
如上面进一步描述的，其他光刻设备可以具有尺寸为33mm乘26mm 的曝光场。因而，虽然需要使用EUV光刻设备进行四次曝光以形成图6a 的图案化区域E，然而可以使用常规的单次曝光和常规的(例如DUV)光刻设备完成图案化区域的随后的曝光。常规的单次曝光可以使用其上设置有四个管芯的掩模，这些管芯根据如图6a所示的布置被分开。
第一图案化区域的中心点和第二相邻图案化区域的中心点之间的间距在一个方向上是33mm，在另一方向上是26mm。这是有利的，因为这可以允许在曝光器件的随后的层时方便地使用常规的(例如DUV)光刻设备(如上进一步描述的)。
图6b示出本发明的备选的实施例，其中通过使用四次曝光F1-F4再次曝光图案化区域F。然而，在这种情况下，每次曝光包含四个管芯121。图案化区域F(称为组合的曝光场)因此包含十六个管芯121。图6b中示出的本实施例的其他方面可以与以上参照图6a描述的方面相同。
在一个实施例(未示出)中，可以使用四次曝光形成单个管芯(以与以上参照图5b描述的类似的方式)。
在一些情况下，曝光的管芯的尺寸不严格地配合尺寸为33x26mm的图案化区域。例如，NAND管芯表面面积(NAND管芯的尺寸可以由此处没有提及的各种参数确定)可以在150mm2-175mm2范围内。在这种情况下，图案化区域(组合曝光场)的尺寸可以调整为小于33x26mm(即小于 858mm2)。图案化区域的尺寸可以选定为与管芯的面积的多倍对应/一致，但是也考虑使用EUV光刻设备能够实现的曝光的尺寸。例如，参照图6a，如果图案化区域E被分成四次曝光E1-E4，则每次曝光的面积可以是大约 214mm2。这不足够大以容纳两个NAND管芯(假定NAND管芯的面积在上面的范围内)，但是比单个NAND管芯的面积大得多。因此，为了最大化晶片上可以曝光的NAND管芯的数量，图案化区域E的尺寸可以减小。例如，图案化区域E的尺寸可以减小至将要被曝光的NAND管芯的尺寸的大约四倍。例如，如果NAND管芯的表面面积为150mm2，则图案化区域E的表面积可以是大约600mm2。类似地，如果NAND管芯的表面积为 175mm2，则图案化区域E的表面积可以为大约700mm2。如果NAND管芯的表面积在某些位置在两个值内，则图案化区域E的表面积可以相应地在这两个值内。虽然在这种情况下图案化区域E的尺寸不是33x 26mm，但是仍然考虑使用常规的曝光尺寸(使用常规的DUV光刻设备执行的图案化区域E的随后的曝光可以一样使用常规的掩模单次曝光完成)。
在备选的示例中，曝光的管芯可以是DRAM管芯。这些可能比NAND 管芯小，并且可以例如具有大约50mm2的面积，在以后的数年内预期将缩小为大约30mm2。再次，可以使用例如以上参照NAND管芯描述的方法，将尽可能多的DRAM管芯匹配到曝光场内。
在一个实施例中，DRAM管芯可以充分小，以便可以将多于一个的 DRAM管芯匹配到EUV光刻设备执行的曝光中。例如，如图6b所示，可以将四个DRAM管芯匹配到每个曝光中。另外，被曝光的DRAM管芯的尺寸可以不严格地匹配到尺寸为33×26mm的图案化区域。为了最大化可以在晶片上曝光的DRAM管芯的数量，图案化区域F(组合的曝光场)的尺寸可以减小为将要被曝光的DRAM管芯的尺寸的大约16倍。再次地，在这种情况下虽然图案化区域F的尺寸不是33×26mm，仍然可以考虑使用常规的曝光尺寸(使用常规的DUV光刻设备执行的图案化区域F的随后的曝光可以一样使用常规的掩模、通过单次曝光完成)。
通常，对于给定尺寸的管芯，可以进行计算以确定是否多于一个的管芯将匹配到EUV光刻设备能够提供的最大的曝光场。这可以例如是大约 26mm乘大约17mm(例如大约16.5mm)，可以例如是大约13mm乘大约 17mm(例如大约16.5mm)，或可以例如是某些其他尺寸。如果多于一个的管芯匹配到最大曝光场，则随后确定在曝光场中的管芯的合适的布置。管芯的这种布置将最大可能多的管芯匹配到曝光场中。曝光场的尺寸可以减小至与曝光场中的管芯的组合面积对应/一致。随后曝光场可以一起分组，以形成在图案化区域提供最大数量的曝光场的图案化区域(该图案化区域的尺寸限制为常规尺寸，例如33×26mm)。随后可以使用EUV光刻设备的控制系统CS相应地曝光曝光场和图案化区域。
如果仅单个管芯匹配到最大曝光场中，则曝光场的尺寸可以减小为与管芯的面积对应/一致。曝光场随后被分组到一起，以形成在图案化区域内可能提供最大数量的曝光场的图案化区域(该图案化区域的尺寸限制为常规尺寸，例如33×26mm)。随后，可以使用EUV光刻设备的控制系统CS 相应地曝光曝光场和图案化区域。
在某些情况下在管芯尺寸和最大曝光场尺寸之间有差的匹配。例如，管芯尺寸可以对应最大曝光场尺寸的66％或与最大曝光长尺寸的66％一致。在这种情况下，一个或多个全管芯可以与管芯的一部分一起曝光。随后下一曝光可以与一个或多个管芯一起曝光管芯的其他部分。例如，第一曝光可以曝光全部管芯和管芯的一半，下一次曝光可以曝光管芯的另一半并曝光全部管芯。可以使用缝合将两个半管芯结合在一起。在例如这个实施例的实施例中，可以使用多于一个的掩模。可选地，可以使用设置有不同图案的单个掩模(例如特大尺寸的掩模)。
以上结合图5和6提到的投影系统缩小率和出口侧数值孔径是一起允许形成具有与通过常规光刻设备曝光的曝光场对应/一致的尺寸(和/或具有与常规光刻设备的曝光场之间的间距对应/一致的间距)的图案化区域 (或组合的曝光场)的缩小率和数值孔径的示例。可以使用缩小率和出口侧数值孔径的其他组合。
以上尺寸26mm×33mm指的是常规曝光场的尺寸。正如上文说明的， EUV光刻设备可以配置成使得其具有与常规曝光场的一半对应/一致的最大曝光场，或与该常规曝光场的四分之一(或常规曝光场的其他分数，例如三分之一、六分之一或八分之一)对应/一致的最大曝光场。如上文解释的，在某些情况下，使用EUV光刻设备曝光的曝光场可以比常规曝光场的几分之一小。这可以例如是为了容纳尺寸不良好地匹配在最大曝光场内的管芯，同时最大化在晶片上曝光的管芯的数量。然而，仍然可以是EUV 光刻设备可实现的最大曝光场与常规曝光场的几分之一相同的情况。这是因为当基本上全部可用的EUV辐射被用于将图案从掩模投影到衬底上时将最有效地使用EUV辐射。也就是说，当不使用遮挡叶片或其他阻挡设备阻挡大量的EUV辐射的时候。因为常规的光刻设备通常配置成提供尺寸26mm×33mm的曝光场，因此EUV光刻设备可以配置成使得其具有基本上与该尺寸的一部分对应/一致的最大曝光场。这可以提供与常规光刻设备(其在投影基本上填满26mm×33mm的面积的图案时最有效)的优化的潜在兼容性，同时避免阻挡大量的EUV辐射(因而避免由于阻挡EUV辐射导致的产量的下降)。
再次参照图5d，在一个实施例中，可以在衬底上曝光将要使用第一掩模曝光的全部D1曝光场(此处称为掩模D1)。在此之后，掩模D1可以交换为第二掩模(在此称为掩模D2)。掩模D2随后可以用于在衬底上曝光全部D2曝光场。因此，在曝光衬底期间仅需要一次掩模交换。为了避免在下一个衬底曝光之前必须再次交换掩模，可以使用掩模D2曝光下一个衬底上的场。掩模D2随后与掩模D1交换，在此之后可以在衬底上曝光掩模D1。
在可选的方法中，掩模D1、D2可以在每次曝光之后交换。然而，这对光刻设备的产量具有相当大的冲击，因为交换掩模会花费相当长的时间 (例如大约30秒)。在每次曝光之后交换掩模的优点在于，衬底上的抗蚀剂的条件在第一和第二掩模D1、D2的曝光之间更少(与D2掩模全部曝光之前执行D1掩模的全部曝光的情形相比)可能发生改变。
在一个实施例中，支撑结构MT可以配置成保持掩模D1、D2。支撑结构可以配置成在需要的时候将第一掩模D1与投影系统PS对准，随后在需要的时候让第二掩模D2与投影系统对准(例如通过沿X方向移动掩模 D1、D2)。
光刻设备可以配置成使用尺寸为6英寸乘6英寸的掩模(常规的掩模尺寸)。光刻设备的支撑结构MT可以配置成支撑单个6英寸掩模。光刻设备使用6英寸的掩模是有利的，因为可以使用已有的设备制造和处理6 英寸掩模。光刻设备的支撑结构MT可以配置成支撑单个6英寸掩模，或两个或更多个6英寸掩模。
图7中示意地示出替换的实施例。在图7中，掩模MA设置有两个图案化区域G1、G2。图案化区域G1、G2每一个具有不同的图案。图案化区域G1、G2彼此间隔开。非图案化区域可以位于图案化区域G1、G2之间。对准掩模(未示出)可以位于图案化区域G1、G2之间(可以位于掩模MA上其他位置中)。
图案化区域G1、G2的图案布置成使得它们一起形成单个图案。也就是说，第一图案化区域G1具有第一图案部分，第二图案化区域G2具有第二图案部分，第一和第二图案部分一起形成一个图案。因此，可以使用掩模MA的图案化区域G1、G2在衬底上曝光具有单个组合的曝光的图案的组合曝光场。第一图案G1可以例如用于形成尺寸大约为13mm乘33mm 的曝光场，第二图案G2可以类似地用于形成尺寸大约为13mm乘33mm 的曝光场。这两个曝光场可以彼此相邻使得它们一起形成尺寸大约为 26mm乘33mm的组合曝光场。两个图案G1、G2的特征在两个曝光场的；邻接边缘处可以彼此连接。
掩模MA可以例如用于缩小率为大约8倍的EUV光刻设备。EUV光刻设备可以例如具有大约0.6(例如大约0.60)的数值孔径。掩模上的第一图案G1可以例如具有尺寸大约104mm乘大约264mm，掩模上的第二图案G2可以类似地具有例如尺寸大约104mm乘大约264mm。
因为使用图7的掩模MA曝光的组合的曝光场的尺寸为大约26mm乘大约33mm，因此其他的光刻设备，例如常规的光刻设备，可以用于在组合的曝光场的顶部上投影随后的层。这些其他光刻设备可以具有大约 33mm乘大约26mm的曝光场尺寸。因此，虽然需要使用图7的掩模MA 进行两次曝光以形成组合的曝光场，但是可以使用常规的单次曝光和使用常规光刻设备执行曝光场的随后的曝光。
因为对于两次曝光使用相同的掩模MA，因此对于曝光之间的不同的掩模不需要交换掩模。因此，图7中示出的实施例可以比其他情况下能够实现的产量提供高得多的EUV光刻设备产量。然而，图7中示出的实施例可能需要配置成支撑掩模MA的非常规支撑结构MT，因为掩模比常规的掩模大得多。
光刻设备的曝光狭缝10d的尺寸相对于已知的EUV光刻设备可以基本上不改变。图案G1、G2因此可以每一个沿扫描方向的横向(即图7中 x方向)具有常规的尺寸。然而，图案G1、G2沿扫描方向(在图7中示出为y方向)的长度比常规的长度大得多。这可以不需要光刻设备的光学元件的任何改变，但是会要求支撑结构MT的定位装置PM具有比常规的定位装置更长的移动。定位装置PM的移动足以允许扫描曝光将图案G1 (或G2)的整个长度曝光到衬底上。掩模MA的位置可以通过光刻设备的控制系统CS控制。
图案G1、G2的长宽比可以与常规掩模上的图案的长宽比相差很大。例如，常规掩模上的常规图案可以具有1.27:1的长宽比。图案G1、G2可以例如具有该长宽比的双倍的长宽比，例如大约2.5:1。图案G1、G2的长宽比可以例如大于1.5:1，可以例如大于2:1。
图7中的双头箭头指示扫描方向，即在衬底的曝光期间掩模MA的扫描移动所在的方向。图案G1、G2在非扫描方向上分开。因此，在已经使用第一图案G1完成曝光之后需要掩模MA沿扫描方向的横向的移动，以便使用第二图案G2执行曝光。因此，移动支撑结构MT(见图1)的定位装置PM可以配置成沿第一方向提供掩模MA的扫描移动，并且还提供掩模的横向移动。定位装置PM可以例如包括额外的致动器，它提供横向的移动。
通常，掩模(例如特大尺寸的掩模)可以包括两个或多个图案，它们在非扫描方向上是分开的。光刻设备可以包括配置成在扫描方向和非扫描方向的横向上移动支撑结构MT的定位装置。这将允许使用掩模在衬底上曝光不同的图案。
在一个实施例中，可以在衬底上曝光将容纳第一图案G1的全部曝光场，随后可以在衬底上曝光将容纳第二图案G2的全部曝光场。在衬底的曝光期间仅发生一次掩模MA的横向移动是有利的。因此，对光刻设备的产量的影响小。在使用这种方法的情况下，对于下一个衬底可以首先使用第二图案G2曝光衬底，随后使用第一图案G1。因此，在将曝光后的衬底交换为未曝光衬底的时候不需要掩模MA的横向移动。
在一个实施例中，将容纳第一图案G1的全部曝光场可以在衬底上曝光，随后将容纳第二图案G2的全部曝光场可以在衬底上曝光。因此，在衬底曝光期间仅发生一次掩模MA的横向移动。可以在将曝光过的衬底交换为未曝光过的衬底期间再次进行掩模MA的横向移动。如果掩模的横向移动花费的时间比衬底交换需要的时间短，则横向移动不引起任何光刻设备的产量的损失。在衬底交换期间进行横向移动的优点在于，在每一个衬底上以相同的次序曝光图案G1、G2。因为抗蚀剂具有时间依赖性质，因此这比不在衬底交换期间执行横向移动的情况提供曝光衬底之间更好的一致性。
图7中示出的掩模MA足够大以容纳两个图案G1、G2，并且比常规 6英寸的掩模大得多。可以使用其他的尺寸比常规6英寸掩模大得多的掩模。比常规6英寸掩模大得多的掩模可以称为特大尺寸掩模。特大尺寸掩模MA可以例如具有如图7所示的图案布置，或可以具有其他图案布置。特大尺寸掩模可以由任何合适材料形成。特大尺寸掩模MA可以例如尺寸为大约6英寸乘大约12英寸。特大尺寸掩模可以例如由纽约的Corning 公司的ULE(超低膨胀玻璃)形成，可以由从德国的美因茨的Schott AG 获得的ZerodurTM形成，可以由石英形成，由硅形成，或由其他合适的半导体形成。特大尺寸掩模MA可以例如由尺寸大约6英寸乘大约12英寸的石英板形成。
在一个实施例中，如图8示意地示出的，可以使用晶片形成特大尺寸掩模MA。晶片可以例如是半导体晶片，并且可以例如是硅晶片。晶片可以例如基本上是圆形的并且具有大约300mm的直径。可替换地，特大尺寸掩模MA可以由除半导体以外的材料形成，例如ULE，但是可以基本上是圆形的并且直径为大约300mm。使用例如ULE等材料可以提供在使用的时候掩模被EUV辐射束加热时掩模较小膨胀的优点。半导体或ULE(或其他材料)可以提供衬底，在衬底上设置有反射EUV的多层叠层。随后在多层叠层上形成图案特征。设置在掩模上的图案H可以具有常规的布置 (例如具有常规长宽比的单个矩形)或任何其他合适的布置。
提供直径大约300mm的掩模MA的优点在于，可以通过使用与用于处理300mm直径的晶片的设备相同或类似的设备处理掩模。因为300mm 直径晶片已经在光刻工业中广泛使用许多年，因此这样的设备已经广泛地可以获得。在一个示例中，构造成保持300mm晶片的晶片台WT可以用作支撑结构MT(参见例如图2)以保持300mm直径的掩模MA。类似地，配置成控制晶片台WT的位置的定位装置PW可以用于控制用于保持掩模 MA的支撑结构MT的位置。
可以根据需要对设备调整以允许设备用于处理300mm直径的掩模 MA而不是300mm直径的晶片。例如，300mm直径的掩模MA可以比 300mm直径的晶片厚得多，设备可以调整成容纳这种增大的厚度。
在一个实施例中，300mm直径的掩模MA可以具有比常规掩模的厚度明显小的厚度。300mm直径的掩模MA的厚度可以与300mm直径的晶片的厚度类似或基本上相等。300mm直径的掩模MA的厚度例如为大约900微米或更少。300mm直径的掩模MA可以例如具有大约600微米或更大的厚度。如果使用半导体晶片(例如硅晶片)形成掩模MA，则它本身具有600-900微米范围的厚度。如果使用某些其他材料(例如ULE)形成掩模MA，则它可以初始地具有比900微米大得多的厚度，并且可以使用合适的工艺(例如机械工艺)将其减小为该厚度。该厚度减薄可以在图案已经形成到掩模MA上之前执行。
提供厚度为大约900微米或更小的掩模MA与提供厚得多的掩模的常规工艺不同。用于光刻设备的常规掩模可以例如厚度为若干毫米(例如大约6mm)，并且可以例如由ULE或玻璃形成。在常规情况下认为，厚的掩模是必要的，以便提供足够的机械强度。然而，现在发现，在EUV光刻设备中可以使用薄得多的掩模。使用较薄的掩模是有利的，因为它允许冷却系统更有效地从掩模去除热量。在具有高数值孔径(例如0.4或更高) 的EUV光刻设备中这是尤其有利的，因为入射到掩模的EUV辐射的强度比较低的NA EUV光刻设备中的强度高，EUV辐射引起的掩模的最终的升温相应地更大。掩模可以由良好热导体材料形成，以便便于热量从掩模传递至冷却系统。例如，掩模可以由硅形成。
在其最简单的形式中，掩模可以包括300mm直径的(例如使用多层叠层)其上设置图案的硅晶片。
可以例如使用300mm直径的掩模MA，而不是尺寸为9英寸乘9英寸的掩模(可以称为9英寸掩模)，并且可以设置有图案，该图案与9英寸掩模上看到的图案的尺寸类似。300mm直径的掩模上的图案的尺寸例如可以是大约200mm乘大约160mm(例如当使用6倍缩小率的光刻设备，以形成尺寸大约33mm乘大约26mm的图像)。
支撑结构MT(例如见图2)可以配置成通过使用主动冷却系统提供 300mm掩模MA的主动冷却。主动冷却系统可以使用流体，例如诸如水的液体。300mm掩模MA的冷却可以比常规的掩模的冷却更有效。这是因为300mm掩模MA比常规的掩模薄的多，结果热从掩模的受热表面(即，接收EUV辐射的掩模表面)传递至掩模的冷却表面(即，掩模的相对的表面)变得更有效。300mm掩模MA的厚度和材料可以选定成提供想要的结构刚度，同时还允许实现掩模充分有效的冷却。
掩模MA的直径可以比300mm稍大或稍小(例如5％)，但是掩模的直径应该使得它可以使用配置成处理300mm直径晶片的设备处理。掩模 MA因此可以称为具有大约300mm的直径。
类似地，掩模MA的厚度可以比常规300mm直径的晶片稍大或稍小 (例如10％)，但是其厚度应该使得它可以通过使用配置成处理常规 300mm直径的晶片的设备处理。掩模MA因此称为其直径基本上等于常规300mm直径晶片的直径。
虽然掩模MA称为具有300mm的直径，但是它不必是严格的圆形。掩模可以足够接近完美的圆形，这样它可以使用配置成处理300mm直径的晶片的设备来处理。掩模可以称为是大体圆形的(这可以解释为表示充分接近完美的圆形，以允许通过配置成处理300mm直径的晶片的设备来处理)。例如，掩模可以是圆形，但是其圆周的一部分具有平的边缘(常规地设置在部分晶片上)。
在一个实施例中，掩模可以具有大约450mm的直径。450mm掩模可以与300mm直径的掩模共享例如材料、厚度等一个或多个特征。
本发明的一个实施例在图9中示意地以横截面示出。图9示出支撑结构MT，其配置成保持特大尺寸的掩模MA。支撑结构MT可以例如是如图1和2中示出的光刻设备的支撑结构。
支撑结构MT包括定位装置17，其配置成相对于光刻设备的框架18 移动掩模支撑结构。定位装置17配置成沿光刻设备的扫描曝光方向的横向方向移动支撑结构MT(即，沿图9中的x方向移动支撑结构)。定位装置17可以用于在将第一图案D1曝光到衬底上之后沿横向方向移动掩模 MA，以便允许将第二图案D2曝光到衬底上(参见图7)。定位装置17可以类似地用于在将第二图案D2曝光到衬底上之后沿横向方向移动掩模 MA，以便允许第一图案D1曝光到衬底上。
支撑结构MT包括主动冷却系统，其配置成从支撑结构去除热，由此提供掩模MA的温度控制的程度。主动冷却系统可以包括一个或多个通道，通过所述一个或多个通道可以循环冷却流体。主动冷却系统可以经由连接至流体贮液器32的管道33提供冷却流体。管道可以是柔性的，以便容纳支撑结构MT的移动。冷却流体可以是液体或可以是气体。在替换的实施例(未示出)中，主动冷却系统可以包括气体出口，配置成在掩模表面之上提供气流，气流用以冷却掩模。
掩模MA可以由例如半导体晶片形式的硅(或某些其他合适的半导体)形成。在这种情况下，掩模MA的厚度比ULE形成的掩模的厚度明显小。例如，晶片可以具有大约900微米(或更小)的厚度。这可以是 ULE掩模的厚度的十分之一。使用晶片形成的掩模的主动冷却可以比ULE 掩模的主动冷却更有效，因为从掩模的一侧至相对侧的热传递比ULE掩模情形更迅速。
除了沿扫描曝光方向的横向移动支撑结构MT，定位装置17还可以在曝光场的曝光期间沿扫描曝光方向移动支撑结构。备选地，可以使用不同的定位装置沿扫描方向移动支撑结构。
在支撑结构MT的掩模接收表面上设置多个致动器34。致动器配置成沿图9中的z方向和负z方向(即基本上垂直于掩模的图案化表面的方向) 移动掩模MA。掩模MA的该移动可以用于在扫描曝光期间补偿掩模MA 的z方向膨胀。由于曝光期间的EUV辐射传输给掩模的大量的热量，可能引起掩模MA的z方向膨胀。由于这种热量，掩模MA膨胀远离支撑结构MT。致动器34通过沿相反方向(例如将掩模MA的内表面朝向支撑结构MT拉)移动可以补偿这种膨胀。致动器34可以例如设置为可以延伸跨过掩模MA的图案化区域的阵列。
在一个实施例中，控制系统CS(见图1和2)可以用于控制定位装置 17。控制系统CS还可以用于控制致动器34。致动器34的控制可以基于以前获得的掩模MA的z方向的膨胀的测量结果(即，前馈校正)，或可以基于使用传感器(未示出)获得的掩模的z方向膨胀的实时测量(即反馈校正)。
在备选的实施例中，沿z方向移动整个支撑结构MT的定位装置或致动器可以用于在扫描曝光期间补偿(或基本上补偿)掩模MA的z方向膨胀。定位装置或致动器可以通过控制系统控制，例如使用前馈校正或反馈校正。
本发明的实施例可以使用具有至少大约5倍的缩小率的投影系统。本发明的实施例可以使用具有大约0.4或更大(例如大约0.45或更大，大约0.50或更大，大约0.55或更大，或大约0.6或更大)的数值孔径的投影系统。
虽然以上提到的是26mm×33mm的尺寸，但是常规的曝光可以具有与此不同的尺寸。26mm×33mm的尺寸仅是示例尺寸。
虽然本说明书详述了光刻设备在制造IC中的应用，但是应该理解到，这里描述的光刻设备可以有其他应用，例如制造集成光学系统、磁畴存储器的引导和检测图案、平板显示器、液晶显示器(LCD)、薄膜磁头等。本领域技术人员应该看到，在这种替代应用的情况中，可以将其中使用的任意术语“晶片”或“管芯”分别认为是与更上位的术语“衬底”或“目标部分”同义。这里所指的衬底可以在曝光之前或之后进行处理，例如在轨道(一种典型地将抗蚀剂层涂到衬底上并且对已曝光的抗蚀剂进行显影的工具)、量测工具和/或检验工具中。在可应用的情况下，可以将这里公开内容应用于这种和其他衬底处理工具中。另外，所述衬底可以处理一次以上，例如为产生多层IC，使得这里使用的所述术语“衬底”也可以表示已经包含多个已处理层的衬底。
在情况允许时，术语“透镜”可以表示不同类型的光学部件中的任何一种或其组合，包括折射式的、反射式的、磁性的、电磁的以及静电的光学部件。
尽管以上已经描述了本发明的具体实施例，但应该认识到，本发明可以以与上述不同的方式来实现。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，或具有存储其中的所述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。以上的描述是说明性的，而不是限制性的。因此，本领域的技术人员应当理解，在不背离所附的权利要求的保护范围的条件下，可以对本发明进行修改。

Claims (16)

1.一种使用EUV光刻设备在衬底上曝光图案化区域的方法，其中所述光刻设备具有至少5倍的缩小率和至少0.4的数值孔径，所述方法包括步骤：
使用第一曝光在衬底上曝光所述图案化区域的第一部分，所述第一部分具有比常规曝光的尺寸小的尺寸；和
使用一次或更多次附加曝光在衬底上曝光所述图案化区域的一个或多个附加部分，所述一个或多个附加部分的尺寸比常规曝光的尺寸小；
所述方法还包括重复以上步骤以在衬底上曝光第二图案化区域，所述第二图案化区域设置有与第一图案化区域相同的图案，其中第一图案化区域的中心点与第二图案化区域的中心点之间的距离与常规曝光的尺寸对应；
其中使用同一掩模曝光所述第一部分和所述一个或多个附加部分，
其中所述第一图案化区域和所述第二图案化区域位于同一掩膜上，并且所述掩模被沿着横向于扫描方向的方向移动以分别曝光所述第一图案化区域和所述第二图案化区域。
2.如权利要求1所述的方法，其中所述第一图案化区域的中心点与第二图案化区域的中心点之间的距离是大约26mm或大约33mm。
3.如权利要求1所述的方法，其中所述第一图案化区域的尺寸与常规曝光的尺寸对应。
4.如权利要求3所述的方法，其中所述第一图案化区域的尺寸为大约26mm乘大约33mm。
5.如权利要求1所述的方法，其中每个图案化区域包括多个管芯。
6.如权利要求1所述的方法，其中每次曝光包括多个管芯。
7.如权利要求1至6中任一项所述的方法，其中通过曝光所述第一部分和一个附加部分形成每个图案化区域。
8.如权利要求1至6中任一项所述的方法，其中通过曝光所述第一部分和三个附加部分形成每个图案形成区域。
9.如权利要求1至6中任一项所述的方法，其中曝光是扫描曝光。
10.如权利要求9所述的方法，其中衬底上曝光的每个部分的尺寸在横向于扫描方向的方向上小于大约17mm。
11.如权利要求1至4中任一项所述的方法，其中所述第一部分和所述一个或多个附加部分包括管芯的不同部分，所述一个或多个附加图案部分包括与第一图案部分的特征相连的特征，其中使用同一掩模曝光第一图案部分和第二图案部分，所述方法还包括在衬底上曝光第一图案部分之后移动掩模，以允许在衬底上曝光第二图案部分，反之亦然。
12.如权利要求1至6中任一项所述的方法，其中所述光刻设备具有至少8倍的缩小率。
13.如权利要求1至6中任一项所述的方法，其中所述光刻设备具有至少0.6的数值孔径。
14.如权利要求1至6中任一项所述的方法，其中所述光刻设备配置成对尺寸是大约17mm乘大约26mm的第一部分曝光。
15.如权利要求1至6中任一项所述的方法，其中所述光刻设备配置成对尺寸是大约17mm乘大约13mm的第一部分曝光。
16.一种EUV光刻设备，包括：
支撑结构，构造成支撑图案形成装置，所述图案形成装置能够在EUV辐射束的横截面上将图案赋予EUV辐射束以形成图案化辐射束；
衬底台，构造成保持衬底；和
投影系统，配置成将图案化辐射束投影到衬底的目标部分上；
其中所述投影系统具有至少5倍的缩小率和至少0.4的数值孔径；和
其中所述EUV光刻设备还包括控制系统，其配置成移动支撑结构和衬底台使得：
使用第一曝光在衬底上曝光图案化区域的第一部分，所述第一部分的尺寸比常规曝光的尺寸小；和
使用一次或更多次附加曝光在衬底上曝光图案化区域的一个或多个附加部分，所述一个或多个附加部分的尺寸比常规曝光的尺寸小；
重复以上步骤以在衬底上曝光第二图案化区域，所述第二图案化区域设置有与第一图案化区域相同的图案，
其中第一图案化区域的中心点与第二图案化区域的中心点之间的距离与常规曝光的尺寸对应；以及
其中使用同一掩模执行第一曝光以及所述一次或多次附加的曝光，
其中所述第一图案化区域和所述第二图案化区域位于同一掩膜上，并且所述掩模被沿着横向于扫描方向的方向移动以分别曝光所述第一图案化区域和所述第二图案化区域。
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