CN1896876A - 光刻装置中的偏振辐射及器件制造方法 - Google Patents

Abstract

一种光刻装置，其包括照明系统，该照明系统具有多个光学元件，其能够调节辐射光束从而在横截面中包括线偏振辐射的第一部分以及非偏振或圆偏振辐射的第二部分。该装置进一步包括构造为支承构图部件的支架，构图部件能够给照明辐射光束的横截面赋予图案以形成带图案的辐射光束。提供一基底台来保持基底，同时提供投影系统，并将其配置为将带图案的辐射光束投射到基底的目标部分上。

Description

光刻装置中的偏振辐射及器件制造方法

技术领域

本发明涉及一种光刻装置以及在诸如集成电路(IC)的器件的制造中使用该装置的方法。特别是，尽管不一定，本发明涉及利用偏振辐射保持并延长光刻装置中照明系统的寿命，同时仍然提供对于将空间尺寸范围的特征传递到基底上的最佳的辐射。

背景技术

光刻装置是一种将所需图案应用于基底上的装置，通常是将所需图案应用于基底的目标部分上的装置。光刻装置可以用于例如集成电路(IC)的制造。在这种情况下，构图部件，其可选择地称作掩模或中间掩模版，可用于产生在IC一个单独层上形成的电路图案。该图案可以传递到基底(例如硅晶片)的目标部分(例如包括一部分，一个或者多个管芯)上。通常是通过成像到基底上提供的一层辐射敏感材料(抗蚀剂)上来传递图案。一般地，单一的基底将包含相继构图的相邻目标部分的网格。已知的光刻装置包括所谓步进器，通过将整个图案一次曝光到目标部分上而辐照每一目标部分，已知的光刻装置还包括所谓扫描器，通过辐射光束沿给定的方向(“扫描”方向)扫描图案，并同时沿与该方向平行或者反平行的方向同步扫描基底来辐照每一目标部分。还可以通过使图案印在基底上而将图案从构图部件传递到基底上。

美国专利US6392800涉及一种光学装置，其中通过旋转将入射光束转变为具有基本上沿径向线偏振的辐射的全部横截面的出射光束。美国专利US6392800在此引入作为参考。

美国专利申请第2001/0019404号涉及一种用于以大孔径微光刻投影曝光的方法和装置，其通过与入射在抗蚀剂上的平面相垂直的辐射偏振来增大对比度。美国专利申请第2001/0019404号在此引入作为参考。

美国专利US6310679描述了一种光刻装置，其中在掩模和基底之间的光学系统(optical train)中提供相干减小构件。该相干减小构件可以是用于改变辐射的偏振状态的偏振控制构件。

发明内容

根据本发明的第一方面，提供一种光刻装置，其包括照明系统，该照明系统具有多个光学元件，其能够调节辐射光束从而在横截面中包括非偏振或圆偏振辐射的第一部分以及不同偏振的第二部分；支架，其构造为支承构图部件，构图部件能够赋予照明辐射光束带图案的横截面以形成带图案的辐射光束；基底台，其构造为保持基底，以及投影系统，其配置为将带图案的辐射光束投射到基底的目标部分上。

本发明的各个实施例提供用于照亮构图部件的辐射光束，其包含用于使相对较大分辨率的特征成像的线偏振辐射以及用于使相对较低分辨率的特征成像的圆偏振或非偏振辐射。

辐射光束的所述第二部分可以是线偏振的，例如具有单一线偏振或者具有两种或多种不同的线偏振。可选择的是，该辐射光束的所述第二部分可以包含切向(TE)或径向(TM)偏振辐射。

这些光学元件可设置为在该辐射光束的中心部分产生圆偏振辐射或非偏振辐射，并在该辐射光束的外面部分产生线偏振辐射。所述第一部分可以是内圆形部分，所述第二部分可以是环绕该第一部分的环，或者反之亦然。

所述光学元件可以包括基本上位于例如调节器、积分器或聚光器中的照明系统的光瞳平面处的光学元件，用以产生所述圆偏振辐射或非偏振辐射。该光学元件可以是用于产生圆偏振的λ/4板；一对不同材料的相邻的楔块，第一楔块由旋光材料形成，第二楔块由非旋光材料形成，例如熔融硅石，所述楔块设置为将一部分辐射光束转变为非偏振辐射；或者包括多个部分的衍射光学元件，每一部分都产生不同的偏振。

设置为产生圆偏振辐射或非偏振辐射的光学元件可以与设置为提供所述第一部分辐射光束的线偏振的另一光学元件结合。所述另一光学部件可以是λ/2板。

根据本发明的第二方面，提供一种光刻装置，其包括：

照明系统，其包括第一光学元件、一个或多个第二光学元件，以及第三光学元件，所述第一光学元件设置为调节辐射光束以便使其基本上仅包括沿着第一方向偏振的线偏振辐射和/或沿着与所述第一方向垂直的第二方向偏振的线偏振辐射，所述第二光学元件会产生双折射，它具有沿所述第一方向的光轴，通过该第二光学元件传输线偏振辐射，所述第三光学元件用于随后将至少一部分线偏振辐射转换为非偏振辐射或圆偏振辐射；

支架，其构造为支承构图部件，该构图部件能够给照明辐射光束的横截面赋予图案，以便形成带图案的辐射光束；

基底台，其构造为保持基底；以及

投影系统，其配置为将带图案的辐射光束投射到基底的目标部分上。

已经发现，按照根据本发明的方式使辐射光束线偏振可以保持并延长照明系统的寿命。将至少一部分线偏振辐射转变为非偏振辐射或圆偏振辐射确保照亮构图部件的辐射对于将各种尺寸的特征从构图部件传递到基底是最佳的。

第三光学元件可以位于例如调节器、积分器或聚光器的照明系统的基本上光瞳平面的位置。

第三光学元件可以设置为在辐射光束的一部分中产生圆偏振辐射或非偏振辐射，并在辐射光束的另一部分中产生线偏振辐射。

第三光学元件可以设置为仅仅将辐射光束的中心部分转变为非偏振辐射或圆偏振辐射，并保留外环的线偏振辐射。

第三光学元件可以是λ/4板，用于将一部分辐射光束转变为圆偏振辐射。

第三光学元件可以包括一对不同材料的相邻楔块，第一楔块由旋光材料形成，第二楔块由非旋光材料形成，例如熔融硅石，所述楔块设置为将一部分辐射光束转变为非偏振辐射。

本发明中具有基本上彼此垂直的第一和第二方向的偏振光束有时一般称作XY偏振辐射。因此，在下文中提到的XY偏振辐射意在表示具有第一和第二偏振的辐射，所述第二偏振基本上垂直于第一偏振。

通常，可以在照明系统中使用任何适当的照明方式。这些照明方式可以具有多极照明。通常，可以选择多极照明中的极从而使光瞳中衍射辐射的量最大，而每极的X或Y偏振辐射的选择可以使TE(即横向电)偏振的含量最大，因此使对比度最大。

照明方式可以是任何分段的点对称照明方式或非对称照明方式。例如，这些照明方式包括下面任何一种：常规、偶极、非对称(asymmetric)、四极、六极(即六个极)以及环形。

通常，辐射光束的基本上所有线偏振部分都被第一光学元件偏振为第一或第二方向偏振方式。剩余(不是线偏振的)辐射可以是非偏振或圆偏振的。优选的是，使至少95％的偏振辐射光束沿第一或第二方向偏振。沿第一和第二方向偏振的辐射之比可以取决于光学设备的偏振性质。一般来说，大约50％的辐射可以沿第一方向偏振，大约50％的辐射沿第二方向偏振。可选择的是，沿第一或第二方向的偏振可以占优势。

通常，第一光学元件可以包括一组旋光板或双折射板，如两个半波片。

半波片可以是任何合适的形状，优选的是，半波片可以基本上是三角形。半波片可以位于聚光器(CO)、调节器(AD)或积分器(IN)的任何一个中。通常，半波片可以位于聚光器(CO)、调节器(AD)或积分器(IN)的两个中。半波片可以位于聚光器(CO)、调节器(AD)或积分器(IN)的任何一个的光瞳平面中或附近。可选择的是，在聚光器(CO)、调节器(AD)或积分器(IN)的任何一个中可以有一个半波片。

半波片可以由石英硅石或者在光化波长处具有固有或外部诱发的双折射光学性质的任何其他材料形成。可以将半波片定向，使其将所需的光学偏振辐射加于入射辐射上。偏振取向的旋转可以基于线性双折射(半波片)或圆双折射(旋光性(optical rotary activity))的物理原理。

线性双折射单轴结晶物质的特征在于称为光轴的对称的单一轴，其对辐射光束在晶体内的传播加以限制。两种方式是允许的，如在垂直于光轴的平面内偏振的寻常光束，或者如在包含光轴的平面内偏振的异常光束。每个光束都具有相关联的折射率，因此电场(波面法线)速度和光束(光线)折射角是不同的。后面的性质使适当切割和取向的双折射材料的双折射棱镜能够充当延迟器、旋转器、偏振器和偏振光束分离器。

如果平面偏振的光束沿着展示出圆双折射的材料的光轴向下传播，那么可以将其分解为两个共线的圆偏振光束，每一个圆偏振光束都以辐射的(radiationally)不同速度传播。当这两个分量从材料中出现时，它们重新结合成平面偏振的光束，其偏振面从入射光束的偏振面发生旋转。根据路径长度产生偏振面的渐进旋转的效应称为旋光性，并将其用于生产光旋转器。

通常，可以改进的成像性质包括下面任何一种：图像对比度的增强、曝光宽容度的逐步改进、较低的掩模误差增强因子(MEEF)以及减小的线-边缘粗糙度。

照明系统的寿命可以延长到大约30×10⁹发射次(即30G发射次)、大约35×10⁹发射次(即35G发射次)、大约40×10⁹发射次(即40G发射次)，或者达到约110×10⁹发射次(即110G发射次)。利用45°偏振(即存在彼此成45°的两个偏振)，可以使照明器的寿命小于20×10⁹发射次(即20G发射次)。优选的是，照明系统的寿命基本上可以是无限的。因此，在一定数量的发射次(发射次)之后，形成照明系统的材料实际上在非常低的诱发双折射处达到饱和。

光刻装置可以包括大于大约1.0的数值孔径(NA)。

通常，至少一部分光刻装置可以浸入浸液中，如水。

根据本发明的另一方面，提供一种器件制造方法，其包括：

提供一基底；

利用照明系统提供经调节的辐射光束；

赋予该辐射一图案；以及

将带图案的辐射光束投射到基底的目标部分上；

其中，提供经调节的辐射光束的步骤包括对辐射光束进行调节从而在横截面上包括非偏振或圆偏振辐射的第一部分和不同偏振的第二部分。

根据本发明的又一方面，提供一种器件制造方法，其包括以下步骤：

提供一基底；

利用照明系统提供经调节的辐射光束；

赋予该辐射一图案；以及

将带图案的辐射光束投射到基底的目标部分上；

其中提供经调节的辐射光束的步骤包括对辐射光束进行调节从而基板上仅包括沿第一方向偏振的线偏振辐射和/或沿垂直于所述第一方向的第二方向偏振的线偏振辐射，通过产生双折射的光学元件传输该辐射，该光学元件具有沿所述第一方向的光轴，以及随后将至少一部分线偏振辐射转变为非偏振或圆偏振辐射。

根据本发明的再一方面，提供一种根据本发明上述方面之一的方法制造的器件。所制造的器件可以是例如集成电路(IC)、集成光学系统、用于磁畴存储器的引导和检测图案、液晶显示器(LCD)或薄膜磁头。

附图说明

现在仅通过举例的方式，参照附图描述本发明的各个实施例，在图中相应的附图标记表示相应的部件，其中：

图1表示根据本发明一具体实施例的光刻装置；

图2示出利用光刻装置成像到基底上的几种结构；

图3表示根据本发明实施例利用两个半波片将环形照明方式中的线偏振转变为沿基本上彼此垂直的第一和第二方向的偏振辐射；

图4a-4c表示两个半波片在根据本发明实施例的装置中的布置；

图5表示偏振的益处，其示出根据本发明实施例通过使TE偏振辐射的部分最大来增大图像对比度；

图6表示根据本发明实施例在偶极照明中偏振辐射的图像；

图7表示非偏振辐射和偏振辐射的衰减相移掩模的曝光宽容度(EL)与数值孔径(NA)的关系曲线，其中对于偏振辐射和非偏振辐射都使用图5的偶极照明，偏振方向选择为平行于该图的Y方向；

图8a和8b表示代表偏振度(DoP)和偏振纯度(PP)的图表；

图9表示代表将偏振度(DOP)和偏振纯度组合成优选偏振态(IPS)的强度的偏振度(DOP)和偏振纯度的表格，其中IPS测量选定偏振方向的强度；

图10表示根据本发明实施例的双折射与不同照明器材料的寿命之间的关系曲线；

图11表示具有x偏振辐射的老化双折射；

图12表示IPS的变化如何影响曝光宽容度(EL)；

图13表示根据本发明实施例的各种照明方式；

图14表示根据本发明实施例的其他照明方式；

图15表示根据本发明实施例的偏振辐射和45°偏振辐照的偏振寿命影响；

图16示出适合于执行线偏振到圆偏振变换的光学部件；

图17示出具有分段的线偏振以及非偏振或圆偏振部分的几种常规照明方式；

图18示出具有分段的偏振(切向(TE)或径向(TM))以及非偏振或圆偏振部分的几种环形照明方式；

图19示出具有线偏振以及非偏振或圆偏振部分的几种混和的常规和环形照明方式；

图20示出具有切向(TE)或径向(TM)偏振以及非偏振或圆偏振部分的几种混合的常规和环形照明方式；

图21示出具有线偏振以及非偏振或圆偏振部分的几种对称的多极照明方式；

图22示出具有线偏振以及非偏振或圆偏振部分的几种旋转多极照明方式；

图23示出具有线偏振以及非偏振或圆偏振部分的几种多极照明方式；

图24示出具有线偏振或切向(TE)或径向(TM)偏振部分以及非偏振或圆偏振部分的几种软-quasar(soft-quasar)照明方式；以及

图25示出辐射光束在透过楔形的Hanle消偏振器(左侧板)和λ/4板(右侧板)之后的合成偏振，所述消偏振器和λ/4板都由线偏振辐射光束来照射。

具体实施方式

图1示意性地表示了一种光刻装置，该装置包括：

照明系统(照明器)IL，其用于调节辐射光束B(例如UV辐射或DUV辐射)。

支撑结构(例如掩模台)MT，其构成为支撑构图部件(例如掩模)MA，并与用于按照一定参数精确定位该构图部件的第一定位装置PM连接；

基底台(例如晶片台)WT，其构成为保持基底(例如涂敷抗蚀剂的晶片)W，并与用于按照一定参数精确定位基底的第二定位装置PW连接；以及

投影系统(例如折射投影透镜系统)PS，用于将通过构图部件MA赋予辐射光束B的图案投射到基底W的目标部分C(例如包括一个或多个管芯)上。

照明系统可以包括用于引导、整形或控制辐射的各种类型的光学部件，如折射、反射、磁、电磁、静电或其他类型的光学部件，或其任何组合。

支撑结构支撑构图部件，即承载该构图部件的重量。其根据构图部件的定向、光刻装置的设计以及其他条件来保持该构图部件，所述其他条件例如该构图部件是否保持在真空环境中。该支撑结构可以利用机械、真空、静电或其他夹紧技术来保持该构图部件。支撑结构可以是框架或者工作台，例如所述结构根据需要可以是固定的或者是可移动的。该支撑结构可以确保构图部件例如相对于投影系统位于所需的位置。这里任何术语“中间掩模版”或者“掩模”的使用可以认为与更普通的术语“构图部件”同义。

这里使用的术语“构图部件”应广义地解释为能够给投射光束的截面赋予图案从而在基底的目标部分中形成图案的任何装置。应该注意，赋予辐射光束的图案可以不与基底目标部分中的所需图案精确一致，例如如果该图案包括相移特征或所谓的辅助特征。一般地，赋予辐射光束的图案与在目标部分中形成的器件如集成电路的特殊功能层相对应。

构图部件可以是透射的或者反射的。构图部件的示例包括掩模，可编程反射镜阵列，以及可编程LCD板。掩模在光刻中是公知的，它包括如二进制型、交替相移型、和衰减相移型的掩模类型，以及各种混合掩模类型。可编程反射镜阵列的一个示例采用微小反射镜的矩阵排列，每个反射镜能够独立地倾斜，从而沿不同的方向反射入射的辐射光束。这些倾斜的反射镜给该反射镜矩阵反射的辐射光束赋予图案。

这里所用的术语“投影系统”应广义地解释为包含任何类型的投影系统，包括折射、反射、反折射、磁、电磁和静电光学系统，或其任何组合，如适合于所用的曝光辐射，或者适合于其他方面，如使用浸液或真空的使用。这里任何术语“投影透镜”的使用可以认为与更普通的术语“投影系统”同义。

如这里指出的，该装置属于透射型(例如采用透射掩模)。可替换的是，该装置可以属于反射型(例如采用上面提到的一种类型的可编程反射镜阵列，或采用反射掩模)。

光刻装置可以是具有两个(二级)或者多个基底台(和/或两个或者多个掩模台)的这种类型。在这种“多级式”装置中，可以并行使用这些附加台，或者可以在一个或者多个台上进行准备步骤，而一个或者多个其它台用于曝光。

光刻装置也可以是这样一种类型，其中至少一部分基底由具有相对较高折射率的液体如水覆盖，从而填充投影系统与基底之间的空间。浸液也可以应用于光刻装置中的其他空间，例如，掩模与投影系统之间。浸没法在本领域是公知的，用于提高投影系统的数值孔径。这里所用的术语“浸没”不表示如基底的结构必须浸没在液体中，而仅仅是表示在曝光过程中液体位于投影系统和基底之间。

参考图1，照明器IL接收来自辐射源SO的辐射光束。辐射源和光刻装置可以是独立的机构，例如当辐射源是受激准分子激光器时。在这种情况下，不认为辐射源是构成光刻装置的一部分，辐射光束借助于光束输送系统BD从源SO传输到照明器IL，所述光束输送系统包括例如合适的定向反射镜和/或扩束器。在其它情况下，辐射源可以是装置的组成部分，例如当源是汞灯时。源SO和照明器IL，如果需要的话连同光束输送系统BD可被称作辐射系统。

照明器IL可以包括调节器AD，用于调节辐射光束的角强度分布。一般地，至少可以调节在照明器光瞳面上强度分布的外和/或内径向范围(通常分别称为σ-外和σ-内)。此外，照明器IL可包括各种其它部件，如积分器IN和聚光器CO。照明器可用于调节该辐射光束，以在其横截面上具有所需的均匀度和强度分布。

辐射光束B入射到保持在支撑结构(例如掩模台MT)上的构图部件(例如掩模MA)上，并由该构图部件对其进行构图。横向穿过掩模MA后，辐射光束B通过投影系统PS，该投影系统将光束聚焦在基底W的目标部分C上。在第二定位器PW和位置传感器IF(例如干涉测量装置、线性编码器或电容传感器)的辅助下，基底台WT可以精确地移动，例如在辐射光束B的光路中定位不同的目标部分C。类似地，例如在从掩模库中机械取出掩模MA后或在扫描期间，可以使用第一定位器PM和另一个位置传感器(图1中未明确示出)将掩模MA相对辐射光束B的光路进行精确定位。一般地，借助于长行程模块(粗略定位)和短行程模块(精确定位)，可以实现掩模台MT的移动，该长行程模块和短行程模块构成第一定位器PM的一部分。类似地，利用长行程模块和短行程模块可以实现基底台WT的移动，该长行程模块和短行程模块构成第二定位器PW的一部分。在步进器(与扫描器相对)的情况下，掩模台MT只与短行程致动装置连接，或者固定。掩模MA与基底W可以使用掩模对准标记M1、M2和基底对准标记P1、P2进行对准。尽管如所示那样，基底对准标记占据专用的目标部分，但是这些基底对准标记也可以位于目标部分之间的空间中(这些被称作划线通道(scribe-lane)对准标记)。类似地，在掩模MA上提供多于一个管芯的情况下，这些掩模对准标记可以位于这些管芯之间。

所示的装置可以按照下面至少一种模式使用：

在步进模式中，掩模台MT和基底台WT基本保持不动，赋予辐射光束的整个图案被一次投射到目标部分C上(即单次静态曝光)。然后基底台WT沿X和/或Y方向移动，从而可以曝光不同的目标部分C。在步进模式中，曝光区(exposure field)的最大尺寸限制了在单次静态曝光中成像的目标部分C的尺寸。

在扫描模式中，当赋予辐射光束的图案被投射到目标部分C时，同步扫描掩模台MT和基底台WT(即单次动态曝光)。基底台WT相对于掩模台MT的速度和方向通过投影系统PS的放大(缩小)和图像反转特性来确定。在扫描模式中，曝光区的最大尺寸限制了在单次动态曝光中目标部分的宽度(沿非扫描方向)，而扫描移动的长度确定目标部分的高度(沿扫描方向)。

在其他模式中，当赋予辐射光束的图案投射到目标部分C上时，掩模台MT基本保持不动，支撑可编程构图部件，而此时移动或扫描基底台WT。在该模式中，一般采用脉冲辐射源，并且在基底台WT每次移动之后，或者在扫描期间两个相继的辐射脉冲之间根据需要更换可编程构图部件。这种操作模式可以很容易地应用于采用可编程构图部件的无掩模光刻中，所述可编程构图部件例如是上面提到的一种类型的可编程反射镜阵列。

还可以采用在上述所用模式的组合和/或变化，或者采用与所用的完全不同的模式。

光刻的常规方法已经使用了偏振辐射，因为其提供的图像对比度增强。通过利用偏振辐射也可以获得曝光宽容度(EL)的逐步改进、较低的掩模误差增强因子(MEEF)以及减小的线-边缘粗糙度。使用偏振辐射的优点与结构的衍射级的散射方向有直接关系。一般来说，与中间掩模版上的密集节距结构平行的衍射级在其偏振时将对图像对比度有益。但是，在包括例如多个节距和2D(例如X和Y)取向的复杂中间掩模版图案的情况下，并且为了使行尾或阵列尾的振铃效应减为最小，需要考虑在其他方向上的衍射方式。对于这些衍射方式，线偏振照明方式通常远不是最佳的，增加具有其他偏振状态的二级照明方式来增强特殊结构位置的图像对比度。附加照明方式的偏振状态可以是非偏振的或圆偏振的。

考虑例如图2，该图示出可用在集成电路器件中的一些结构。这些结构包括具有高空间频率的密集线(densely packed lines)(A)和具有低空间频率的(半)隔离线(B)。存在的一些线具有与主特征(例如密集的垂直线和附加的水平半隔离特征)不同的取向。对于器件的接触层，将出现多个节距(密集、半隔离和一些完全隔离的触点)。注意，任何结构都将具有有限的尺寸，因此需要预先考虑特定的行尾和阵列尾的影响。利用线偏振辐射以及圆偏振或非偏振辐射的组合使图2中所示的这种类型的结构最佳成像。

这种技术中存在的问题是由于偏振引起的压缩，使双折射形成于(burnt into)形成一部分照明系统的熔融硅石材料中。已经发现，如果入射在这些部件上的辐射光束的偏振取向与双折射取向不平行或不垂直，那么改变偏振取向，因此产生临界尺寸(CD)误差。实际上，这种效应严重限制了照明系统的寿命。通过形成沿双折射方向和/或与之垂直的方向取向的线偏振辐射，可以减轻这一问题，并且增大该装置的寿命。这种偏振辐射一般可以称作XY偏振辐射。

如图3中所示，形成具有沿第一和第二方向线偏振的辐射的环形照明，所述第一和第二方向基本上彼此垂直。第一和第二方向的偏振辐射之比为1∶1。至少95％的辐射沿第一和第二方向之一偏振。

图4a表示位于根据本发明的装置的聚光器(CO)中的两个半波片(即，确定为旋转器)。图4b表示位于调节器(AD)中的两个半波片(即，即旋转器)。图4c表示位于积分器((IN)中的两个半波片。

图5表示偏振的益处，示出其大数值孔径(NA)具有显著的成像偏振效应。图5示出对于TE(横向电)偏振来说，图像对比度不会随着数值孔径(NA)的增大而减小。但是，图5示出，对于非偏振和TM(横向磁性)偏振来说，随着数值孔径(NA)增大，图像对比度减小。因此，图5示出当利用TE偏振时，可以改进图像对比度和掩模误差因子(MEF)。

图6表示根据本发明利用衰减相移掩模(att-PSM)的实施例的偶极照明方式的光瞳图像。

图7示出与非偏振辐射相比偏振辐射的曝光宽容度(EL)更高。对于偏振和非偏振辐射来说，可以使用图6的偶极，将偏振方向选择为与该图的Y方向平行。

图8a和8b是说明偏振辐射的一般表示。利用两个值来定义偏振辐射的质量。第一，可以使用偏振度(DOP)来确定偏振辐射的数量，其说明发生偏振的辐射的百分数(fraction)。第二，也可以使用偏振纯度(PP)，该偏振纯度指的是沿正确方向的偏振辐射的百分数。

图9代表具有不同偏振度和偏振纯度(PP)的不同偏振情况的表格。在该表格中，将偏振度和偏振纯度(PP)结合来形成优选偏振状态中的强度(IPS)。该IPS测量在选定偏振方向的强度。

图10表示对于采用偏振辐照的不同照明器材料来说，双折射与年为单位的寿命之间的关系曲线。其示出作为不同材料级别的函数的熔融硅石劣化(即双折射老化)。

图11表示具有x偏振辐射的老化双折射。

图12表示IPS的变化如何影响曝光宽容度。对于全偏振(IPS变化＝0)，通过利用偏振而存在一定的EL增益。当像场上有IPS变化时，那么每个场点都需要不同的绝对能量使特征曝光。这导致所有场点的重叠曝光窗口小于没有变化的最大增益。

图13表示根据本发明的不同的照明方式，如常规、偶极、四极、环形和不对称。如图13中所示，四极照明具有以圆形方式取向的四个分段；这种安排有时称作C-Quad。而且，图13示出被称为Quasar(商品名称)的照明方式，其具有四个分段。该图示出Quasar照明的两种不同构形，一种构形是H偏振，另一种是Y偏振。

图14表示其他可能的照明方式。该图示出C-Quad、Quasar(商品名称)、六极和客户照明方式。

图15表示利用XY偏振(即该辐射沿第一和第二方向偏振，所述第二方向基本上垂直于第一方向)和45°偏振辐照的照明器材料A和B的偏振寿命影响。图15清楚地示出，利用XY偏振，照明器材料中效率的纯度损失明显降低，即照明系统的寿命增大。该图示出两种不同的硅石类型(A和B)在45°偏振时的偏振纯度损失，这是最坏的情况。与利用XY偏振相比，当利用XY偏振时照明系统的寿命增大了5倍。很明显，当利用45°偏振时，照明系统的寿命小于20×10⁹发射次(即20G发射次)，利用XY偏振，照明系统的寿命大于大约35×10⁹发射次(即35G发射次)，优选大于大约100×10⁹发射次(即100G发射次)。例如，图15中的材料B表现出在非常低的诱发双折射等级处达到饱和。应该注意，图15中所示的数据经历因材料改进的发展而引起的变化、模拟条件的变化，因此仅仅表示为启示性的和示范性的。

但是，为了延长照明系统的寿命而使光沿形成双折射或与之垂直的方向偏振的要求与利用线偏振辐射以及圆偏振或非偏振辐射(如上所述)照射中间掩模版的要求不一致。应该得出一种折衷的方案，以至少部分满足这些目的同时提供包含线偏振辐射以及非偏振或圆偏振辐射的照明光束。这里采用的方法是提供透过光学系统的某个上面部件的完全线偏振的辐射光束，然后将该光束的一部分变为在照射构图部件之前的圆偏振或非偏振光。

图16中示出适合于进行线偏振到圆偏振转变并用于进行线偏振到纯非偏振转变的光学部件。利用四分之一波长双折射板实现向圆辐射的转变，该四分之一波长双折射板的光轴与入射偏振方向成小于45°角。利用由两个光学接触的楔块组成的Hanle消偏振器实现向纯非偏振辐射的转变，这两个楔块中的一个是双折射的，并在不同位置不同地影响偏振状态。消偏振由旋转的偏振的局部叠加而产生。第二楔块补偿棱镜的偏差。消偏振器影响辐射的偏振，因此平均偏振度为零。

图17示出具有分段的线偏振以及非偏振或圆偏振部分的几种常规照明方式，其中，后者可以包括图16中所示类型的部件。这些偏振照明方式对于沿两个方向具有不相似节距的Manhattan型Y和Y取向结构是潜在相关的。

图18示出具有分段的偏振(切向(TE)或径向(TM))以及非偏振或圆偏振部分的几种环形照明方式。这些偏振照明方式对于沿两个方向具有不相似节距的Manhattan型Y和Y取向结构是潜在相关的。

图19示出具有线偏振以及非偏振或圆偏振部分的几种混合的常规和环形照明方式。这些偏振照明方式对于沿两个方向具有不相似节距的Manhattan型Y和Y取向结构是潜在相关的。这些偏振照明方式对于沿多个方向具有不相似节距的接触层也是潜在相关的。

图20示出具有切向(TE)或径向(TM)偏振以及非偏振或圆偏振部分的几种混合的常规和环形照明方式。这些偏振照明方式对于沿多个方向具有不相似节距的接触层是潜在相关的。

图21示出具有线偏振以及非偏振或圆偏振部分的几种对称的多极照明方式。这些偏振照明方式对于单向密集特征来说是潜在相关的，并对于行尾或阵列尾的振铃效应是最佳的。

图22示出具有线偏振以及非偏振或圆偏振部分的几种旋转的多极照明方式。这些偏振照明方式对于旋转的单向密集特征来说是潜在相关的，并对于行尾或阵列尾的振铃效应是最佳的。

图23示出具有线偏振以及非偏振或圆偏振部分的几种多极照明方式。左边的偏振照明方式对于2D密集特征来说是潜在相关的，并对于行尾或阵列尾的振铃效应是最佳的。右边的四个偏振照明方式对于沿两个方向具有不相似节距的Manhattan型Y和Y取向结构是潜在相关的。

图24示出具有线偏振或切向(TE)或径向(TM)偏振部分以及非偏振或圆偏振部分的几种软-quasar(soft-quasar)照明方式。这些偏振照明方式对于沿多个方向具有不相似节距的接触层是潜在相关的。

图25示出辐射光束在透过楔形的Hanle消偏振器(左侧板)和λ/4板(右侧板)之后的合成偏振，所述消偏振器和λ/4板都由线偏振辐射光束照射。Hanle消偏振器包括不相似材料的两个楔块。第一楔块包括旋光材料，例如结晶硅石，而第二楔块包括非旋光材料，例如熔融硅石。在另一个可选择的方法中，利用由多个部件构成的衍射光学元件实现从线偏振辐射向非偏振辐射的转变，所述多个部件的每一个都提供不同的偏振。

转变光学元件应该位于照明系统的光瞳平面或接近该光瞳平面。参考图3a、3b和3c，该部件可以代替这些图中示出的半波片，其中仅仅利用该光束的线偏振部分的X偏振。如果利用X和Y偏振，那么可以保留半波片，使圆偏振部件(或提供非偏振辐射的部件)直接位于半波片下面。也可以提供能够引入Y线偏振和圆偏振(或产生非偏振辐射)的单一光学部件。转变光学元件的优选位置是调节器和积分器的界面。

在本申请中，本发明的光刻装置具体用于制造IC，但是应该理解，这里描述的光刻装置可能具有其它应用，例如，它可用于制造集成光学系统、用于磁畴存储器的引导和检测图案、平板显示器、液晶显示器(LCD)、薄膜磁头等等。本领域的技术人员将理解，在这种可替换的用途范围中，任何术语“晶片”或者“管芯”的使用应认为分别可以与更普通的术语“基底”或者“目标部分”同义。在曝光之前或之后，可以利用例如涂布显影装置(一种通常将抗蚀剂层涂敷于基底并将已曝光的抗蚀剂显影的工具)、计量工具和/或检验工具对这里提到的基底进行处理。在可应用的地方，这里公开的内容可应用于这种和其他基底处理工具。另外，例如为了形成多层IC，可以对基底进行多于一次的处理，因此这里所用的术语基底也可以指的是已经包含多个已处理层的基底。

在本申请中，本发明的实施例具体用于光学光刻装置，但是应该理解，本发明也可以用在其他应用中，例如压印光刻，并且在上下文允许的范围内，不限于光学光刻技术。在压印光刻中，构图部件中的外形限定了在基底上形成的图案。构图部件的外形可以被压制到供给基底的一层抗蚀剂中，通过应用电磁辐射、热、压力或其组合来固化基底上面的抗蚀剂。在固化抗蚀剂之后将构图部件移出抗蚀剂从而留下图案。

这里使用的术语“辐射”和“光束”包含所有类型的电磁辐射，包括紫外(UV)辐射(例如具有365，355，248，193，157或者126nm的波长)和远紫外(EUV)辐射(例如具有5-20nm的波长范围)以及粒子束，如离子束或者电子束。

本文中允许的术语“透镜”可以涉及各种类型的光学部件的任一种或任何组合，包括折射、反射、磁、电磁和静电光学部件。

尽管上面已经描述了本发明的各个具体实施例，但是应该理解，本发明可以按照不同于上面的方式来实施。例如，本发明可采取计算机程序的形式，其包含描述上述方法的一个或多个机器可读的序列，或者将这种计算机程序存储在其中的数据存储媒体(例如半导体存储器、磁盘或光盘)。

上面的说明书意在说明而非限制。因此，很明显，本领域的普通技术人员可以在不背离下面阐述的权利要求的范围的情况下对所述发明进行多种修改。

Claims (25)

1.一种光刻装置，其包括：

照明系统，该照明系统具有多个光学元件，所述光学元件能够调节辐射光束从而在横截面中包括非偏振或圆偏振辐射的第一部分以及不同偏振的第二部分；

支架，其构造为支承构图部件，构图部件能够给照明辐射光束的横截面赋予图案以形成带图案的辐射光束；

基底台，其构造为保持基底，以及

投影系统，其配置为将带图案的辐射光束投射到基底的目标部分上。

2.根据权利要求1的装置，其中辐射光束的所述第二部分是线偏振的。

3.根据权利要求1的装置，其中该辐射光束的所述第二部分包括切向(TE)或径向(TM)偏振辐射。

4.根据权利要求1的装置，这些光学元件设置为在该辐射光束的中心部分产生圆偏振辐射或非偏振辐射，并在该辐射光束的外面部分产生线偏振辐射。

5.根据权利要求1的装置，其中所述第一和第二部分中的每一个都包括光束横截面的一个或多个分段。

6.根据权利要求1的装置，其中所述第一和第二部分中的每一个都包括光束横截面的一个或多个环形圈。

7.根据权利要求6的装置，其中所述第一部分是内圆部分，所述第二部分是环绕该第一部分的环。

8.根据权利要求1的装置，其中所述光学元件包括基本上位于照明系统的光瞳平面处的光学元件，用以产生所述圆偏振辐射或非偏振辐射。

9.根据权利要求1的装置，其中用于产生所述圆偏振或非偏振辐射的光学元件位于聚光器(CO)、调节器(AD)或积分器(IN)之一中。

10.根据权利要求1的装置，其中所述光学元件包括用于产生圆偏振的λ/4板；一对不同材料的相邻的楔块，第一楔块由旋光材料形成，第二楔块由非旋光材料形成，所述楔块设置为将一部分辐射光束转变为非偏振辐射；或者包括多个部分的衍射光学元件，每一部分产生不同的偏振。

11.根据权利要求1的装置，设置为产生圆偏振辐射或非偏振辐射的光学元件与设置为提供所述第一部分辐射光束的线偏振的另一光学元件结合。

12.根据权利要求11的装置，所述另一光学元件是λ/2板。

13.根据权利要求1的装置，包括大于大约1.0的数值孔径(NA)。

14.根据权利要求1的装置，其中至少一部分光刻装置可以进入浸液中，例如水中。

15.一种光刻装置，其包括：

照明系统，包括第一光学元件、一个或多个第二光学元件以及第三光学元件，所述第一光学元件设置为调节辐射光束以便使其基本上仅包括沿着第一方向偏振的线偏振辐射和/或沿着与所述第一方向垂直的第二方向上偏振的线偏振辐射，所述第二光学元件会产生双折射，它具有沿所述第一方向的光轴，通过所述第二光学元件传输线偏振辐射，所述第三光学元件用于随后将至少一部分线偏振辐射转换为非偏振辐射或圆偏振辐射；

支架，其构造为支承构图部件，该构图部件能够给照明辐射光束的横截面赋予图案，以便形成带图案的辐射光束；

基底台，其构造为保持基底；以及

投影系统，其配置为将带图案的辐射光束投射到基底的目标部分上。

16.根据权利要求15的装置，所述第三光学元件基本上位于照明系统的光瞳平面的位置。

17.根据权利要求15的装置，第三光学元件设置为仅仅将辐射光束的中心部分转变为非偏振辐射或圆偏振辐射，并保留外环的线偏振辐射。

18.根据权利要求15的装置，其中第三光学元件是λ/4板，用于将一部分辐射光束转变为圆偏振辐射。

19.根据权利要求15的装置，其中第三光学元件包括一对不同材料的相邻楔块，第一楔块由旋光材料形成，第二楔块由非旋光材料形成，所述楔块设置为将一部分辐射光束转变为非偏振辐射。

20.根据权利要求15的装置，其中第一光学元件包括一组旋光板或双折射板。

21.根据权利要求20的装置，其中旋光板或双折射板是位于聚光器(CO)、调节器(AD)或积分器(IN)的任一个中的半波片。

22.根据权利要求20的装置，其中旋光板或双折射板是位于光瞳平面中或附近的半波片。

23.一种器件制造方法，其包括：

提供基底；

利用照明系统提供经调节的辐射光束；

给该辐射赋予图案；以及

将带图案的辐射光束投射到基底的目标部分上；

其中，提供经调节的辐射光束包括对辐射光束进行调节从而在横截面上包括非偏振或圆偏振辐射的第一部分和不同偏振的第二部分。

24.一种器件制造方法，其包括：

提供基底；

利用照明系统提供经调节的辐射光束；

给该辐射赋予图案；以及

将带图案的辐射光束投射到基底的目标部分上；

其中提供经调节的辐射光束包括对辐射光束进行调节从而基本上仅包括沿第一方向偏振的线偏振辐射和/或沿垂直于所述第一方向的第二方向偏振的线偏振辐射，通过产生双折射的光学元件传输该辐射，所述光学元件具有沿所述第一方向的光轴，以及随后将至少一部分线偏振辐射转变为非偏振或圆偏振辐射。

25.一种根据权利要求23的方法制造的器件。

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