CN1954262A - 光刻中的成像和器件 - Google Patents

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Abstract

用于光刻的系统和技术。在一个方面，方法包括通过利用包括亚波长特征的器件调制辐射的零级衍射的强度和相位来生产微电子器件，所述亚波长特征具有小于所述辐射的一个波长的节距尺寸。

Description

光刻中的成像和器件
背景
本说明书涉及光刻系统、方法和技术中的成像和器件(device)。
光刻是将特征绘制(render)在一般平坦的表面上的工艺。特征可以使用光刻掩模(mask)(也被称为“掩模版(reticle)”)来绘制，所述光刻掩模调制由电磁辐射进行的工件表面的曝光。通过掩模调制的辐射，投影在工件上的图像在光敏介质中被储存为潜像(latent image)。在另外的处理之后，潜像转变为在进一步的处理中使用的工件上的特征。例如，这样的特征可以被用来在半导体晶片上形成集成电路。
在光刻中使用的相移系统、方法和技术使传播通过掩模的电磁辐射的相位变化，以改善在工件上图形化的特征的图像品质。这些改善可以包括印刷的特征的增加的空间分辨率、增加的对比度以及在印刷期间由增加的焦深产生的改善。
通常使用相移掩模来实现相移。相移掩模改变透射辐射的相位，并且导致改善在工件上的特征的品质的干涉效应。相移掩模一般包括两个或更多个区，给定频率的电磁辐射以不同的平均波长数量横穿所述两个或更多个区。当辐射横穿这样的区时，所述不同的光波长数量改变透射辐射的相位关系。使用合适的掩模布局技术，相位关系中的这些改变可以产生以上描述的改善。
两种类别的相移掩模包括交替式相移掩模和嵌入式相移掩模。交替式相移掩模一般包括具有不同透射性质的两个或更多个相关联的孔径(aperture)。尤其，来自所述孔径中的第一孔径的辐射通常以相对来自第二孔径的辐射具有相位差的方式到达在工件的给定点。所述孔径可以是相关联的，使得所述相位差导致改善印刷品质的干涉效应。
交替式相移掩模可以包括具有折射率高于或低于掩模主体的移相器。移相器可以增加或减少沿通过选定掩模孔径的光路的平均光波长数量，以相对于其他透射的辐射来调制相位。传统交替式掩模中的移相器导致这样的辐射的强度相对于沿其他光路传递的辐射的强度有最小的改变或者没有改变。传统上，通过将掩模衬底的主体的部分蚀刻到预定的深度来产生交替式180°相移掩模。掩模衬底通常被选择为对选定频率的电磁辐射是高度可透射的。
图1示出使用交替式相移掩模形成的图像的理论辐射强度分布100。辐射强度分布100可以使用具有相等宽度的不透明线和透明间隔(space)的相移光栅来获得。每一个其他的透明间隔透射与来自透射通过其他透明间隔的光的相位相差180°的电磁辐射。辐射强度分布100包括点105、110，所述点105、110是邻近间隔之间的中点，并且在所述中点处辐射强度接近零，并且透射辐射的电场改变符号。
嵌入式相移掩模一般包括在降低透射的辐射的相对强度的同时，改变强度降低的辐射相对其他透射的辐射的相位关系的区。这样的区可以包括，例如，包括铬、CrxOy、CrxOYNz、MoxSiyOz、MoxSiyOzNq的薄膜。嵌入式相移掩模还被称为衰减相移掩模或者π透射掩模。
其他示例性的掩模类别包括交替式孔径相移掩模(PSM)、隐藏移相器式PSM、暴露移相器式PSM、无铬PSM(相位边缘PSM)、无铬移相器快门(shifter-shutter)、高透射嵌入式PSM、漏铬PSM和边部移相器掩模(rim shifter masks)。
附图说明
图1示出使用交替式相移掩模形成的图像的理论辐射强度分布100。
图2示出光刻系统的框图。
图3和4示出掩模的实现。
图5-8示出移相器的一部分的实现。
图9、10和11图示可以如何调整移相器。
图12、13和14图示可以如何调整移相器。
图15和16示出掩模的实现。
图17-20示出移相器的一部分的实现。
图21、22和23图示可以如何调整移相器。
图24和25示出移相器的一部分的实现。
图26、27和28图示可以如何调整移相器。
图29和30示出移相器的一部分的实现。
图31、32和33示出移相器的一部分的实现。
图34、35和36图示可以如何调整移相器。
图37示出掩模的一部分的实现。
图38-43示出移相器的一部分的实现。
图44示出包括可编程器件的光刻系统的框图。
图45和46示出可编程器件的实现。
图47示出可编程器件的另一实现。
各个附图中相同的标注符号指示相似的元件。
详细描述
图2示出光学光刻系统200。系统200包括照明源205、照明系统210、掩模215、成像系统220和衬底225。
照明源205产生电磁辐射230。辐射230可以是完全或者部分相干的，因为发出的光波在一段时间内维持固定并且维持可预测的相互相位关系。可以选择辐射230以在微电子器件的光刻图形化中使用。例如，辐射230可以是紫外或者诸如193nm辐射的深紫外辐射。
照明系统210可以包括孔径、聚光器以及用于集光、准直、滤光和聚焦从源205发出的辐射230的额外器件。
成像系统220可以包括孔径、物镜以及用于集光、滤光和聚焦通过掩模215传递到衬底225上的部分辐射230的额外器件。例如，成像系统220可以包括滤光投影透镜。
衬底225是要被系统200图形化的工件。衬底225包括工作表面235。衬底225可以通过真空吸盘或其他支撑物被呈现给系统200，从而辐射230被聚焦在工作表面235上。在工作表面235，衬底225可以包括在基体(base)材料之上的光敏抗蚀材料。基体材料可以是一般平坦的晶片，所述晶片包括诸如二氧化硅或氮化硅的电绝缘体、诸如p或n掺杂硅的半导体材料或诸如铜或铝的传导材料中的一种或更多种。衬底225的基体可以被图形化，以形成微电子器件的全部或部分。抗蚀材料可以是对辐射230敏感的材料。例如，抗蚀材料可以是平坦的正或负性光致抗蚀剂膜。
掩模215通过掩模工作台被安置在系统200中，以影响辐射230在衬底225上的入射。掩模215可以包括以不同透射率和相位来透射电磁辐射的不同区。例如，掩模215可以是相移掩模，因为通过透射通过掩模215改变辐射230中的光波之间的相位关系是可行的。例如，掩模215可以改变沿第一光路245传播的第一光波、沿第二光路250传播的第二光波和沿第三光路255传播的第三光波之间的相位关系。这些对相位关系的改变可以被设计来改善在衬底225的工作表面235印刷的特征的品质。如下面进一步讨论的，掩模215可以包括透射强度基本相等的辐射或者透射强度不同的辐射的相移区。
掩模215可以包括掩模衬底260、一个或更多个不透明区域265、第一相移区270、第二相移区275和体(bulk)掩模衬底区280。掩模衬底260具有表面262，区域265和区270、275、280位于所述表面262。掩模衬底260一般包括对辐射230大部分透明的材料。例如，掩模衬底260可以是玻璃或熔融石英(fused silica)片。
不透明区域265可以阻止辐射230沿选定的光路透射通过掩模215。这些路径在图2中没有被指明。不透明区域265可以，例如，由铬或其他材料制成。掩模215不需要包含不透明区域265。
区270、275、280可以是可操作的，以改变透射光波的相位关系。尤其，区270、275、280均可以不同程度地移动分别沿路径245、250、255传播的辐射的相位。如下面进一步讨论的，相移量由诸如区270、275、280的几何形状、尺寸和有效折射率的参数确定。区270、275、280可以彼此邻近，或者区270、275、280可以彼此分离。相同地或不同程度地改变透射辐射的相位关系的额外区可以位于表面262。
在一些实现中，区270、275、280基本上不改变透射的辐射的强度。在其他实现中，区270、275、280可以使透射的辐射的强度不同程度地衰减。尤其，区270、275、280中每一个都可以不同程度地改变沿路径245、250、255传播的辐射的强度。如下面进一步讨论的，衰减量由诸如区270、275、280的几何形状、尺寸和有效折射率的参数确定。区270、275、280可以彼此邻近，或者区270、275、280可以彼此分离。相同地或不同程度地改变透射辐射的强度的额外区可以位于表面262。
因为区270、275、280均可以不同程度地移动辐射的相位，所以在透射通过掩模215的辐射230中可以获得三种不同的相位。额外的区可以提供额外的相位。
图3和4更详细地示出掩模215的表面262的实现。图3从下面示出掩模215的表面262，而图4沿截面4-4示出掩模215。第一相移区270包括第一蚀刻的移相器305。第二相移区275包括第二蚀刻的移相器310。体掩模衬底区280不包括蚀刻的移相器，而是掩模衬底260的延伸。
移相器305、310中每一个都某种程度地移动分别沿路径245、250传播的辐射的相位，所述某种程度不同于区280移动沿路径255传播的辐射的相位的程度。在一些实现中，移相器305、310中每一个都具有不同的有效折射率，所述不同的有效折射率在区280的折射率和围绕介质的折射率之间。由于在有效折射率方面的这些差异，沿路径240、250、255传播的同一频率辐射可能要求不同的横穿掩模215的光波长数量。这种光路长度差异可以被设计来移动这样的辐射的相位，以导致干涉效应，所述干涉效应改善利用掩模215印刷在工件上的特征的品质。
在一些实现中，移相器305、310都可以从表面262的平面延伸一深度315进入到掩模215中。这便于掩模215的制造，因为可以使用单次掩模衬底蚀刻操作将移相器305、310蚀刻到掩模衬底260中。
图5-8图示被设计以导致干涉效应的移相器的实现，所述干涉效应改善利用掩模215印刷的特征的品质。图5和6示出单个移相器(诸如移相器305、310中的任意一个)的一部分的实现。图5从下面示出移相器的视图，而图6沿截面6-6示出同一移相器。图示的移相器包括棋盘图形505。棋盘图形505包括孔510的集合，所述孔510从表面262的平面被蚀刻到深度315，以限定柱形特征515的集合。
图7和8示出单个移相器(诸如移相器305、310中的任意一个)的一部分的另一实现。图7从下面示出移相器的视图，而图8沿截面8-8示出同一移相器。图示的移相器包括光栅图形705。光栅图形705包括沟槽710的集合，所述沟槽710从表面262的平面被蚀刻到深度315，以限定线形特征715的集合。
可以选择孔510、沟槽710和特征515、715的布局，以引起期望的干涉效应并且改善利用掩模215印刷的特征的品质。图9、10和11图示当深度315是180°蚀刻深度(即，当深度315由等式
λ/2(n-1)    等式1
给定时，其中λ是辐射230的波长，n是特征515、715的折射率，并且围绕掩模的介质的折射率被假定为1)时，如何选择孔510、沟槽710和特征515、715的布局和占空比。
图9针对基于图形505、705的各种移相器，示出作为移相器的一半节距的函数的透射的193nm辐射的归一化近场零级衍射强度的曲线图900。
透射的辐射的零级衍射是在与引入的(incoming)辐射相同的方向上透射的电磁场。虽然衍射级数一般是针对周期结构定义的，但是为了本说明的目的，零级衍射指在与未衍射的引入的辐射的传播方向相同的方向上透射通过给定感兴趣区(region ofinterest)(或者由其反射，在器件被用在反射模式中的情况下)的电磁场。在透射模式中，零级衍射的传播方向是当器件图形不存在时引入的辐射场将传播的方向。在反射模式中，传播方向对应于当器件图形不存在时镜像反射的辐射的传播方向。零级衍射可以根据相对于透射通过器件的参考区(或由其反射)的其他辐射的强度和相位来描述。
节距是器件上的感兴趣区内的最小空间周期。这样的区在横向尺寸上可以小至几个波长或者大得多。因此，移相器的节距是移相器的最小空间周期。例如，棋盘图形505的节距是柱形特征515的宽度和邻近的孔510的宽度的总和。作为另一实施例，光栅图形705的节距是线形特征715的宽度和邻近的沟槽710的宽度的总和。
在曲线图900中，近场零级衍射强度根据明场强度被归一化。掩模的明场是不包括移相器的可透射区域。因此，明场强度可以是，例如，透射通过掩模215的区280的辐射的强度。图形505、705的节距用纳米表示。
图10针对基于图形505、705的多种移相器，示出作为移相器的一半节距的函数的透射的193nm辐射的零级衍射相位的曲线图1000。零级衍射相位是在与引入的辐射相同的方向上透射的辐射的相位。零级衍射相位是相对于透射通过掩模215的实心区(solidregion)(例如，诸如沿路径255(图2)通过区280)的辐射相位而给定的。在曲线图1000中，零级衍射相位用度表示，并且图形505、705的节距用纳米表示。
曲线图900和1000都包括散射区905和均化区(averaging region)910。散射区905和均化区910两者中的特征都是“亚波长特征”，因为它们具有接近或者小于入射的193nm辐射的一个波长的一个或更多个尺寸。但是，在散射区905中，入射在移相器上的任何193nm辐射的重要部分被移相器散射到用来印刷特征的投影光学器件(诸如成像系统220(图2))的入射光瞳外。在均化区910中，入射在移相器上的193nm辐射没有被显著地散射到相对入射光束成大角度的方向。这是由于特征515、715(以及孔510和沟槽710)具有接近或小于入射193nm辐射的一半波长的一个或更多个尺寸。因此，均化区910中的特征515、715可以被称为亚半波长特征。这样的亚半波长特征可以使用多种高分辨率印刷技术中的任意一种来形成，所述高分辨率印刷技术诸如电子束印刷、压印技术、离子束印刷以及EUV和x射线光刻。
由于均化区910中的尺寸，相对于在近场中入射的193nm辐射而言，特征515、715、孔510和/或沟槽710的光学性质被称作为“均化的”了。这样的均化(averaging)不一定是组成特征515、715、孔510和/或沟槽710的物理性质的严格算术均值。但是，在均化区910中，任何入射的193nm辐射与移相器中的图形505、705交互，仿佛图形505、705是统一的整体而不是分立的特征515、715、孔510和/或沟槽710。
图11示出对曲线图900、1000的注释(key)1100。注释1100指出曲线图900、1000包括线1105、1110、1115、1120、1125、1130、1135。线1105对应于光栅图形705，其中沟槽710的宽度是光栅图形705的节距的70％，并且其中沟槽710被定向为平行于偏振的入射辐射的电场。线1110对应于光栅图形705，其中沟槽710的宽度是光栅图形705的节距的50％，并且其中沟槽710被定向为平行于偏振的入射辐射的电场。线1115对应于光栅图形705，其中沟槽710的宽度是光栅图形705的节距的30％，并且其中沟槽710被定向为平行于偏振的入射辐射的电场。
线1120对应于棋盘图形505，其中孔510的宽度是棋盘图形505的节距的50％，并且其中透射的辐射的电场具有与入射辐射的电场基本上相同的偏振。
线1125对应于光栅图形705，其中沟槽710的宽度是光栅图形705的节距的70％，并且其中沟槽710被定向为平行于偏振的入射辐射的磁场。线1130对应于光栅图形705，其中沟槽710的宽度是光栅图形705的节距的50％，并且其中沟槽710被定向为平行于偏振的入射辐射的磁场。线1135对应于光栅图形705，其中沟槽710的宽度是光栅图形705的节距的30％，并且其中沟槽710被定向为平行于偏振的入射辐射的磁场。
如从图9和10可以看到的，辐射经过移相器的透射率和相移可以通过选择合适的包括在移相器中的特征来调整，以改善印刷的品质。人们可以确定(identify)某种辐射的期望的调制，并且随后确定可以用来实现所述期望的调制的合适的特征(和它们的布局)。合适的特征可以通过参照曲线图900、1000(和在此描述的其他实现)，通过这些和其他特征的实验研究，或者通过求解决定(govern)辐射通过这些和其他特征的透射的Maxwell方程来确定。例如，商业上可获得的、用于描述波在光刻中的传播的软件(例如，可从加利福尼亚州，伯克利的Panoramic Technologies有限公司获得的EM-SUITE PACKAGE)可以被用来确定这样的特征。此外，辐射的偏振可以被控制以提供对移相器的透射特性的额外控制。还可以使用包括非偏振特征的图形(诸如棋盘图形505)，所述非偏振特征基本上以独立于辐射的任何偏振的方式与辐射230交互。
再有，假如是利用光栅图形705获得的结果，显然，不需要移相器中的亚半波长特征的每个尺寸接近或小于入射辐射的一半波长。但是，只具有亚半波长节距的特征可以提供有利的结果。
在期望两个或更多个移相器在单个掩模中的情况来说，人们可以确定产生不同相移和不同强度的两种或更多种类别的特征。被确定的类别的特征可以被引入到单个掩模中。此外，因为可以利用在单次相位蚀刻操作中形成(例如，通过将不同横向尺寸的孔蚀刻到同一蚀刻深度，或者通过将不同横向尺寸的沟槽蚀刻到同一蚀刻深度)的不同移相器来获得不同相移和强度，掩模制造可以被简化。尤其，多相位掩模可以使用单次蚀刻操作来形成，消除在掩模制造期间对重复的覆盖(overlay)和图形化操作的需求。
多相位掩模的形成的这种简化可以被用来生产以多种不同方式中的任意一种来改善印刷的特征的品质的多相位掩模。例如，隐藏移相器式相移掩模和暴露移相器式相移掩模可以使用单次相位蚀刻操作来形成。可以形成既具有强相移区又具有弱相移区的单个掩模。可以利用降低覆盖和处理需求的简化处理获得大范围的相移和衰减。
图12、13和14图示可以如何选择孔510、沟槽710和特征515、715的布局的另一实现，即，在深度315是360°蚀刻深度时(即，当深度315由等式
λ/(n-1)    等式2
给定时，其中λ是辐射230的波长，n是特征515、715的折射率，并且围绕掩模的介质的折射率被假定为1)。
图12针对基于图形505、705的多种移相器，示出作为移相器的一半节距的函数的透射的193nm辐射的归一化近场零级衍射强度的曲线图1200。在曲线图1200中，零级衍射强度根据明场强度被归一化。图形505、705的节距用纳米表示。
图13针对基于图形505、705的多种移相器，示出作为移相器的一半节距的函数的透射的193nm辐射的零级衍射相位的曲线图1300。在曲线图1300中，零级衍射相位用度表示，并且图形505、705的节距用纳米表示。曲线图1200和曲线图1300都包括散射区905和均化区910。
图14示出对曲线图1200、1300的注释1400。注释1400指出曲线图1200、1300包括线1405、1410、1415、1420、1425、1430、1435。线1405对应于光栅图形705，其中沟槽710的宽度是光栅图形705的节距的70％，并且其中沟槽710被定向为平行于偏振的入射辐射的电场。线1410对应于光栅图形705，其中沟槽710的宽度是光栅图形705的节距的50％，并且其中沟槽710被定向为平行于偏振的入射辐射的电场。线1415对应于光栅图形705，其中沟槽710的宽度是光栅图形705的节距的30％，并且其中沟槽710被定向为平行于偏振的入射辐射的电场。
线1420对应于棋盘图形505，其中孔510的宽度是棋盘图形505的节距的50％，并且其中透射的辐射的电场具有与入射辐射的电场基本上相同的偏振。
线1425对应于光栅图形705，其中沟槽710的宽度是光栅图形705的节距的70％，并且其中沟槽710被定向为平行于偏振的入射辐射的磁场。线1130对应于光栅图形705，其中沟槽710的宽度是光栅图形705的节距的50％，并且其中沟槽710被定向为平行于偏振的入射辐射的磁场。线1135对应于光栅图形705，其中沟槽710的宽度是光栅图形705的节距的30％，并且其中沟槽710被定向为平行于偏振的入射辐射的磁场。
辐射经过移相器的透射率和相移可以通过选择合适的包括在移相器中的特征来调整，以改善印刷的品质。可以确定产生不同相移和不同强度的两种或更多种类别的特征。确定的类别的特征可以被引入到单个掩模中。可以利用在单次相位蚀刻操作中形成的不同移相器来获得不同相移和强度，以产生多相位掩模。此外，依赖于在掩模中包括的偏振或非偏振特征，辐射的偏振可以被控制以提供对移相器的透射特性的额外控制。
图15和16更详细地示出掩模215的表面262的实现。图15从下面示出掩模215的表面262，而图16沿截面16-16示出掩模215。第一相移区270包括第一移相器1505。第二相移区275包括第二移相器1510。第三相移区280不包括移相器。第三相移区280具有与掩模衬底260相同的折射率，所述折射率一般比围绕掩模215的介质的折射率高。
移相器1505、1510中的每个移动分别沿路径245、250传播的光波的相位到不同的程度，并且所述不同的程度不同于区280移动沿路径255传播的光波的相位的程度。尤其，沿路径240、250、255传播的同一波长辐射可以要求不同的横穿掩模215的光波长数量。
在一些实现中，移相器1505、1510还都使分别沿路径245、250传播的辐射230衰减不同的量，并且可以形成嵌入式相移区。在一个这样的实现中，移相器1505、1510都可以具有同一厚度1515，并且从掩模215的表面262的平面向下延伸。这便于掩模215的制造，因为移相器1305、1310可以被方便地形成。例如，移相器1305、1310可以使用单次薄膜沉积、掩蔽和蚀刻操作来同时形成。
图17-20图示被设计来导致干涉效应的移相器(诸如，移相器1505、1510)的实现，所述干涉效应改善利用掩模215印刷的特征的品质。图17和18示出单个移相器的一部分的实现。图17从下面示出移相器的视图，而图18沿截面18-18示出同一移相器。
图示的移相器包括棋盘图形1705。棋盘图形1705包括柱形特征1715的集合，所述柱形特征1715共同限定孔1710的集合。柱形特征1715可以通过在掩模215的底部表面262沉积对辐射230部分不透明或基本不透明的薄膜材料来形成。特征1715可以被形成为具有厚度1515，使得特征1715在厚度1515的方向上对辐射230部分不透明或基本不透明。例如，特征1715可以这样来形成，即使用蒸发、溅射和/或无电薄膜沉积技术，随后通过图形化来限定孔1710。在一个实现中，特征1715包括金属和抗反射涂敷层，所述金属诸如铬层1725，所述抗反射涂敷层诸如氧化铬层1730。
图19和20示出诸如移相器1505、1510中的任意一个的单个移相器的一部分的另一实现。图19从下面示出移相器的视图，而图20沿截面20-20示出移相器的同一实现。图示的移相器1505包括光栅图形1905。光栅图形1905包括线形特征1915的集合，所述线形特征限定沟槽1910的集合。
线形特征1915可以通过在掩模215的底部表面262沉积对辐射230部分不透明或基本不透明的薄膜材料来形成。特征1915可以被形成为具有厚度1515，所述厚度1515足够使特征1915在厚度1515的方向上对辐射230部分不透明或基本不透明。例如，特征1915可以这样来形成，即使用蒸发、溅射和/或无电薄膜沉积技术，随后通过图形化以限定沟槽1910。在一个实现中，特征1915包括金属和抗反射涂敷层，所述金属诸如铬层1925，所述抗反射涂敷层诸如氧化铬层1930。
可以选择孔1710、沟槽1910和特征1715、1915的布局，以引起期望的干涉效应并且改善利用掩模215印刷的特征的品质。图21、22和23图示在厚度1515是100nm时如何选择孔1710、沟槽1910和特征1715、1915的布局。
图21针对基于图形1705、1905的多个移相器，示出作为移相器的一半节距的函数的透射的193nm辐射的归一化近场零级衍射强度的曲线图2100。在曲线图2100中，零级衍射强度根据明场强度被归一化。图形1705、1905的节距用纳米表示。
图22针对基于图形1705、1905的多个移相器，示出作为移相器的一半节距的函数的透射的193nm辐射的零级衍射相位的曲线图2200。在曲线图2200中，零级衍射相位用度表示，图形1705、1905的节距用纳米表示。曲线图2100和2200都包括散射区905和均化区910。
图23示出对曲线图2100、2200的注释2300。注释2300指出曲线图2100、2200包括线2305、2310、2315、2320、2325、2330、2335。线2305对应于光栅图形1905，其中沟槽1910的宽度是光栅图形1905的节距的70％，并且其中沟槽1910被定向为平行于偏振的入射辐射的电场。线2310对应于光栅图形1905，其中沟槽1910的宽度是光栅图形1905的节距的50％，并且其中沟槽1910被定向为平行于偏振的入射辐射的电场。线2315对应于光栅图形1905，其中沟槽1910的宽度是光栅图形1905的节距的30％，并且其中沟槽1910被定向为平行于偏振的入射辐射的电场。
线2320对应于棋盘图形1705，其中孔1710的宽度是棋盘图形1705的节距的50％，并且其中透射的辐射的电场具有与入射辐射的电场基本上相同的偏振。
线2325对应于光栅图形1905，其中沟槽1910的宽度是光栅图形1905的节距的70％，并且其中沟槽1910被定向为平行于偏振的入射辐射的磁场。线2330对应于光栅图形1905，其中沟槽1910的宽度是光栅图形1905的节距的50％，并且其中沟槽1910被定向为平行于偏振的入射辐射的磁场。线2335对应于光栅图形1905，其中沟槽1910的宽度是光栅图形1905的节距的30％，并且其中沟槽1910被定向为平行于偏振的入射辐射的磁场。
辐射经过移相器的透射率和相移可以通过选择合适的包括在移相器中的特征来调整，以改善印刷的品质。可以确定产生不同相移和不同强度的两种或更多种类别的特征。确定的类别的特征可以被引入到单个掩模中。可以利用由单个薄膜形成的不同移相器来获得不同相移和强度，以产生多相位掩模。此外，依赖于在掩模中包括的偏振或非偏振特征，辐射的偏振可以被控制以提供对移相器的透射特性的额外控制。可以形成既具有强相移区又具有弱相移区的单个掩模。可以利用降低覆盖和处理需求的简化处理获得大范围的相移和衰减。
图24和25示出单个移相器(诸如移相器1505、1510中的任意一个)的一部分的另一实现。图24从下面示出移相器的视图，而图25沿截面25-25示出同一移相器。
图示的移相器包括棋盘图形2405。棋盘图形2405包括柱形特征2415的集合，所述柱形特征2415共同限定孔2410的集合。柱形特征2415可以具有厚度1515，并且从掩模215的底部表面262的平面向下延伸。柱形特征2415可以由这样的材料形成，即，在降低透射辐射的强度的同时，改变强度降低的辐射相对其他辐射的相位关系。柱形特征2415可以使用多种薄膜沉积技术来形成，并且可以包括，例如，铬、CrxOy、CrxOyNz、MoxSiyOz或MoxSiyOzNq。
可以选择孔510、1710、2410和特征515、1715、2415的布局，以导致期望的干涉效应并且改善利用掩模215印刷的特征的品质。图26、27和28图示如何选择孔510、1710、2410和特征515、1715、2415的布局。
图26针对基于图形505、1705、2405的多种移相器，示出作为移相器的一半节距的函数的透射的193nm辐射的归一化近场零级衍射强度的曲线图2600。在曲线图2600中，零级衍射强度根据明场强度被归一化。图形505、1705、2405的节距用纳米表示。
图27针对基于图形505、1705、2405的多种移相器，示出作为移相器的一半节距的函数的透射的193nm辐射的零级衍射相位的曲线图2700。在曲线图2700中，零级衍射相位用度表示，图形505、1705、2405的节距用纳米表示。曲线图2600和2700都包括散射区905和均化区910。
图28示出对曲线图2600、2700的注释2800。注释2800指出曲线图2600、2700包括线2805、2810、2815、2820。线2805对应于棋盘图形505，其中深度315是180°蚀刻深度，孔510的宽度是棋盘图形505的节距的50％，并且其中透射的辐射的电场具有与入射辐射的电场基本相同的偏振。
线2810对应于棋盘图形505，其中深度315是360°蚀刻深度，孔510的宽度是棋盘图形505的节距的50％，并且其中透射的辐射的电场具有与入射辐射的电场基本相同的偏振。
线2815对应于棋盘图形1705，其中孔1710的宽度是棋盘图形1705的节距的50％，并且其中透射的辐射的电场具有与入射辐射的电场基本相同的偏振。
线2820对应于棋盘图形2405，其中孔2410的宽度是棋盘图形2405的节距的50％，并且其中透射的辐射的电场具有与入射辐射的电场基本相同的偏振。
辐射经过移相器305的透射可以通过选择合适的包括在移相器中的亚半波长特征来调整，以改善印刷的品质。
图29和30示出单个移相器的一部分的另一实现。图29从下面示出移相器的视图，而图30沿截面30-30示出同一移相器。
图示的移相器包括棋盘图形2905。棋盘图形2905包括设置在柱形特征515上的柱形特征1715的集合，所述柱形特征515共同限定延伸孔2910的集合。柱形特征1715可以是部分不透明或基本不透明，并且可以具有从表面262的平面延伸的厚度1515。柱形特征515可以从表面262的平面被蚀刻深度315到衬底260中。深度315可以是180°蚀刻深度。延长的孔2910因此可以具有延长的长度2915，所述延长的长度2915等于厚度1515和深度315的总和，并且跨越表面262的平面。
图31、32和33示出单个移相器的一部分的另一实现。图31从下面示出移相器的视图，而图32和33分别沿截面32-32和截面33-33示出同一移相器。
图示的移相器包括多单元图形3105。多单元图形是在单个移相器中包括三种或更多种不同类别的特征的图形。多单元图形3105包括柱形特征1715和柱形特征515的重复排列。柱形特征1715的集合的一部分被设置在柱形特征515上，使得孔1710的集合和延长的孔2910的集合被限定。
可以选择孔1710、2910和特征515、1715的布局，以导致期望的干涉效应并且改善利用掩模215印刷的特征的品质。图34、35和36图示如何选择棋盘图形1705中的孔1710和特征1715的布局、棋盘图形2905中的孔2910和特征515、1715的布局以及多单元图形3105中的孔1710、2910和特征515、1715的布局。
图34针对基于图形1705、2905、3105的多个移相器，示出作为移相器的一半节距的函数的透射的193nm辐射的归一化零级衍射强度的曲线图3400。在曲线图3400中，零级衍射强度根据明场强度被归一化，并且图形1705、2405、3105的节距用纳米表示。
图35针对基于图形1705、2905、3105的多个移相器，示出作为移相器的一半节距的函数的透射的193nm辐射的零级衍射相位的曲线图3500。在曲线图3500中，零级衍射相位用度表示，图形1705、2905、3105的节距用纳米表示。曲线图3400和3500都包括散射区905和均化区910。
图36示出对曲线图3400、3500的注释3600。注释3600指出曲线图3400、3500包括线3605、3610、3615。线3605对应于棋盘图形1705，其中深度315是360°蚀刻深度，孔1710的宽度是棋盘图形1705的节距的50％，并且其中透射的辐射的电场具有与入射辐射的电场基本相同的偏振。
线3610对应于棋盘图形2905，其中深度315是180°蚀刻深度，厚度1515是100nm，特征515、1715的宽度是棋盘图形2905的节距的50％，并且其中透射的辐射的电场具有与入射辐射的电场基本相同的偏振。
线3615对应于多单元图形3105，其中深度315是180°蚀刻深度，厚度1515是100nm，特征515、1715的宽度是图形3105的节距的50％，并且其中透射的辐射的电场具有与入射辐射的电场基本相同的偏振。
辐射经过移相器305、310、1505、1510的透射可以通过选择合适的包括在移相器中的特征来调整，以改善印刷的品质。
图37从下面示出掩模215的一部分的实现。在图37中示出的实现可以使用单次吸收体蚀刻和单次衬底(例如，玻璃)蚀刻，以形成移相器270、275来实现，所述移相器270、275既延伸到衬底260中，又延伸超出衬底260的表面262的平面。因此，两次蚀刻操作(衬底和吸收体)可以在掩模215上形成三种不同类别的特征，即，延伸到掩模衬底260中(例如，到180°或其他蚀刻深度)的那些特征，在衬底260的表面262的平面的那些特征，以及延伸超出衬底260的表面262的平面的那些特征。但是，这些三种不同类别的特征可以提供这样的区，所述的区具有被调整来改善光刻印刷的品质的透射率和相移。
对于给定的电磁辐射和光学光刻系统来说，掩模215可以包括由光学光刻系统决定的特征，以及落入区905、910中的一个或两个内的特征。所述决定的特征可以包括不透明区域265的集合、相移区280的集合和移相器3705的集合，所述不透明区域265阻止辐射的透射。移相器3705可以通过将衬底260蚀刻到与落入区905、910内的其他特征基本相同的蚀刻深度来形成。例如，移相器3705可以被蚀刻到180°蚀刻深度。
掩模215还包括落入区905、910内的特征。落入区905、910内的特征可以形成多单元图形3105和棋盘图形505、1705、2905中的一个或更多个。掩模215还可以包括额外的特征，所述额外的特征落入区905、910内，但不形成图形3105、505、1705、2905中的一个或更多个。例如，光栅图形可以被形成(未示出)，但是散射或均化特征可以被隔离地形成，或者被分布在其他图形中。
决定的特征和落入区905、910内的特征可以在掩模215上被排列并且被设定尺寸，以获得描述的相移和强度衰减效应并且改善印刷的品质。透射通过掩模215的不同区的辐射的相位和强度可以利用使用最小量的额外处理形成的特征来调制。相位和强度调制可以被调整以实现多种目标(end)，例如，掩模215的不同区之间的平滑的相位转换。强和弱相移区都可以被引入到单个掩模中。
已经描述了多种实现。但是，要理解，可以做出各种修改。例如，图38-43从下面示出部分移相器的额外视图。所述移相器中的每个包括通过蚀刻衬底和吸收体中的至少一个而形成的特征。移相器中的每个包括不同的图形3805、3905、4005、4105、4205、4305。对于给定的辐射230来说，图形3805、3905、4005、4105、4205、4305可以被选择为包括被设定尺寸以处于散射区905和/或均化区910内的特征。还可以形成在单个移相器中包括三种或更多种不同类别的特征的多单元实现。可以形成可以包括不移动透射的辐射的相位而是使透射的辐射不同程度地衰减的区的掩模。掩模特征的几何形状和尺寸可以被选择并且用来调整辐射干涉效应，以改善印刷的品质。
额外图形和特征(包括将描述的图形和特征以及/或者描述的图形和特征的特性组合的那些)也可以被选择并且用来调整辐射干涉效应。
亚波长特征还可以被用在掩模以外的器件中，以图形化微电子器件。例如，诸如微机电系统(MEMS)反射元件阵列的可编程器件可以包括亚波长特征并且获得可期望的结果。图44示出包括这样的可编程器件的实施例的光刻系统4400。系统4400包括照明源205、照明系统4405、分束器4410、可编程光学器件4415、器件控制器4420、投影光学器件4425和衬底225。
照明系统4405可以集光、准直、滤光和/或聚焦从源205发出的辐射230，以照明分束器4410。分束器4410可以将辐射的至少一部分从照明系统4405引导到可编程元件(element)4415。
如下面进一步讨论的，可编程器件4415可以由元件控制器4420编程，以影响用于微电子器件形成的辐射230在衬底225上的入射。器件4415可以包括表面4430，所述表面4430包括影响反射电磁辐射的强度和相位的元件。
分束器4410可以允许来自可编程器件4415的辐射的至少一部分传递到投影光学装置4425和衬底225，使得衬底225的工作表面235可以被系统4400图形化。例如，分束器4410可以是偏振或非偏振的分束立方体或分束板。
如在图45和46中示出的，可编程器件4415的表面4430的一个实现可以包括设置在器件4415上的传导板4605之上的动态元件4505、4510、4515、4520、4525的集合。动态元件4505、4510、4515、4520、4525是亚波长特征，因为它们具有小于辐射230的一个波长的节距尺寸。每个动态元件4505、4510、4515、4520、4525包括各自的接触体(contact)4530、4535、4540、4545、4550。动态元件4505、4510、4515、4520、4525是可通过接触体4530、4535、4540、4545、4550寻址的，以改变表面4430的反射性质。
尤其，在操作中，动态元件4505、4510、4515、4520、4525可以被动态地重新设置(reposition)，以创建一个或更多个移相器图形。元件控制器4420可以通过接触体4530、4535、4540、4545、4550来相对于传导板4605偏置选定的动态元件4505、4510、4515、4520、4525。施加的电压可以足够导致选定元件4505、4510、4515、4520、4525偏转并且创建改变表面4430的反射性质的一个或更多个图形。
图47示出可编程器件4415的表面4430的另一实现。该实现包括像素元件4705的集合。像素元件4705是亚波长特征，因为它们具有小于辐射230的一个波长的节距尺寸。像素元件4705被设置在器件4415的表面4430上，以可以被元件控制器4420个别地定向。在操作中，像素元件4705的被编程的定向可以动态地创建改变表面4430的反射性质的一个或更多个图形。
因此，其他实现处于所附的权利要求书的范围内。

Claims (45)

1.一种器件，包括具有小于辐射的波长的节距尺寸的亚波长特征，以图形化微电子器件，所述特征被布置来调制作为在所述器件上的所述特征的布局的函数的所述辐射的零级衍射强度和相位。
2.如权利要求1所述的器件，其中所述亚波长特征包括具有小于所述辐射的一半所述波长的尺寸的亚半波长特征。
3.如权利要求1所述的器件，其中所述亚波长特征包括在所述器件中形成的特征。
4.如权利要求1所述的器件，其中所述亚波长特征包括在所述器件上的薄膜中形成的特征。
5.如权利要求1所述的器件，其中所述器件包括光刻掩模。
6.如权利要求1所述的器件，其中所述特征包括动态元件，以可编程地调制所述强度和所述相位。
7.如权利要求1所述的器件，其中所述特征的所述布局包括所述特征的图形。
8.一种方法，包括通过利用包括亚波长特征的器件调制辐射的零级衍射强度和相位来生产微电子器件，所述亚波长特征具有小于所述辐射的一个波长的节距尺寸。
9.如权利要求8所述的方法，其中生产所述微电子器件的步骤包括利用所述器件使所述辐射的至少部分偏振。
10.如权利要求8所述的方法，其中生产所述微电子器件的步骤包括利用所述器件使所述辐射的至少部分散射。
11.如权利要求8所述的方法，其中生产所述微电子器件的步骤包括利用所述器件调制所述辐射，所述器件包括具有小于所述辐射的一半所述波长的尺寸的亚半波长特征。
12.如权利要求8所述的方法，其中生产所述微电子器件的步骤包括编程所述亚波长特征，以调制所述强度和所述相位。
13.一种器件，包括：
第一部分，所述第一部分包括亚波长特征的第一集合，以图形化微电子器件，所述亚波长特征具有小于辐射的一个波长的节距尺寸；以及
第二部分，所述第二部分包括亚波长特征的第二集合，所述亚波长特征具有小于一个波长的节距尺寸，所述第二集合以与透射通过所述第一部分的所述辐射不同的透射率和不同的相位中的至少一个，来使所述辐射的零级衍射透射。
14.如权利要求13所述的器件，其中所述第一部分包括具有两个或更多个相关联的孔径的交替式相移区。
15.如权利要求13所述的器件，其中所述第一部分包括改变所述透射的辐射的相位的薄膜材料。
16.如权利要求15所述的器件，其中所述薄膜材料包括铬、CrxOy、CrxOYNz、MoxSiyOz和MoxSiyOZNq中的一个或更多个。
17.如权利要求13所述的器件，其中所述器件还包括第三部分，所述第三部分包括散射特征的集合。
18.如权利要求13所述的器件，其中所述器件包括光刻掩模。
19.一种方法，包括：
蚀刻器件的第一部分，所述第一部分包括亚波长特征的第一集合，以图形化微电子器件，所述亚波长特征具有小于辐射的一个波长的节距尺寸；以及
蚀刻所述器件的第二部分，所述第二部分包括亚波长特征的第二集合，所述亚波长特征具有小于所述辐射的一个波长的节距尺寸，所述第二集合以与透射通过所述第一部分的所述辐射不同的透射率和不同的相位中的至少一个，来使所述辐射的零级衍射透射。
20.如权利要求19所述的方法，其中蚀刻所述第一部分的步骤包括蚀刻掩模衬底。
21.如权利要求19所述的方法，其中蚀刻所述第一部分的步骤包括蚀刻具有两个或更多个相关联的孔径的交替式相移区。
22.如权利要求19所述的方法，其中蚀刻所述第一部分的步骤包括蚀刻改变所述透射辐射的相位的薄膜。
23.如权利要求19所述的方法，还包括蚀刻第三部分，所述第三部分包括散射特征的集合。
24.如权利要求19所述的方法，其中蚀刻所述第一部分的步骤和蚀刻所述第二部分的步骤包括在同一蚀刻操作中将所述第一部分和所述第二部分蚀刻到同一蚀刻深度。
25.一种方法，包括：
在单次蚀刻中，在衬底蚀刻第一移相器和第二移相器，
所述第一移相器移动用于图形化微电子器件的辐射的零级衍射的相位到第一程度，以及
所述第二移相器移动所述辐射的所述零级衍射的所述相位到第二程度。
26.如权利要求25所述的方法，其中蚀刻步骤包括在所述单次蚀刻中蚀刻掩模衬底。
27.如权利要求25所述的方法，其中蚀刻步骤包括蚀刻非偏振特征，所述非偏振特征以基本上独立于所述辐射的偏振的方式与所述辐射交互。
28.如权利要求25所述的方法，其中蚀刻步骤包括蚀刻亚半波长特征，在所述第一移相器和所述第二移相器两者中，相对于所述近场中的所述辐射，所述亚半波长特征是均化的。
29.如权利要求25所述的方法，其中蚀刻步骤包括以与所述第二移相器相关联的方式蚀刻所述第一移相器，使得透射通过所述第一移相器的辐射与透射通过所述第二移相器的辐射相干涉。
30.如权利要求25所述的方法，其中蚀刻步骤包括蚀刻吸收体材料，所述吸收体材料使传播通过所述衬底的所述辐射的所述零级衍射衰减。
31.如权利要求25所述的方法，其中蚀刻步骤包括形成多单元移相器的一部分，所述多单元移相器包括三种或更多种不同类别的特征。
32.一种方法，包括：
在单次蚀刻中，在衬底上蚀刻第一区和第二区；
所述第一区使用于图形化微电子器件的辐射的零级衍射的强度衰减到第一程度，以及
所述第一区使所述辐射的所述零级衍射的所述强度衰减到第二程度，所述第二程度与所述第一程度足够不同，以改善所述图形化的微电子器件的品质。
33.如权利要求32所述的方法，其中蚀刻所述第一区和所述第二区的步骤包括蚀刻吸收体材料。
34.一种光刻掩模，包括：
第一移相器，所述第一移相器移动用于图形化微电子器件的辐射的零级衍射的相位到第一程度；以及
第二移相器，所述第二移相器移动所述辐射的所述零级衍射的所述相位到第二程度，
所述第一移相器和所述第二移相器具有同一蚀刻深度。
35.如权利要求34所述的掩模，其中所述第一移相器包括偏振移相器。
36.如权利要求34所述的掩模，其中所述第一移相器和所述第二移相器的每个包括亚半波长特征，相对于在所述近场中的所述辐射，所述亚半波长特征是均化的。
37.如权利要求34所述的掩模，还包括掩模衬底，所述第一移相器被蚀刻到所述掩模衬底中。
38.如权利要求34所述的掩模，还包括吸收体材料，所述吸收体材料使用于图形化微电子器件的辐射的零级衍射衰减，所述第一移相器被蚀刻到所述吸收体材料中。
39.如权利要求38所述的掩模，其中所述衰减吸收体包括不透明的金属膜。
40.如权利要求38所述的掩模，其中所述吸收体材料包括改变所述衰减的辐射的相位的嵌入式相移材料。
41.一种光刻掩模，包括：
多个相移区的集合，所述多个相移区移动用于图形化微电子器件且传播通过所述掩模的辐射的零级衍射的相位到不同的程度，所述区的数量大于用来形成所述区的蚀刻操作的数量。
42.如权利要求41所述的光刻掩模，其中所述相移区中的至少一个包括亚半波长特征的集合，以移动所述辐射的所述零级衍射的所述相位。
43.一种光刻掩模，包括：
多个衰减区的集合，所述多个衰减区在使用于图形化微电子器件且传播通过所述掩模的辐射的零级衍射衰减到不同量的同时，移动所述辐射的所述零级衍射的相位到不同的程度。
44.如权利要求43所述的掩模，其中所述衰减区中的至少一个包括亚半波长特征的集合，以使所述辐射的所述零级衍射衰减并且移动所述辐射的所述相位。
45.如权利要求43所述的掩模，其中所述衰减区的数量大于用来形成所述区的蚀刻操作的数量。
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