TWI411891B - 器件製造方法及微影裝置 - Google Patents

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Description

器件製造方法及微影裝置
本發明係關於一種使用一光罩之製造方法，及一種用以使用一光罩將一圖案印刷於一基板上之微影裝置。
微影裝置為將所要圖案施加至基板上(通常施加至基板之目標部分上)的機器。微影裝置可用於(例如)積體電路(IC)之製造中。在該情況下，圖案化器件(其或者被稱作光罩或比例光罩)可用以在輻射光束之橫截面中向輻射光束賦予圖案，該圖案對應於待形成於IC之個別層上的電路圖案。可將此圖案轉印至基板(例如，矽晶圓)上之目標部分(例如，包含晶粒之一部分、一個晶粒或若干晶粒)上。通常經由成像至提供於基板上之輻射敏感材料(抗蝕劑)層上而進行圖案之轉印。一般而言，單一基板將含有經順次圖案化之鄰近目標部分的網路。已知微影裝置包括：所謂的步進器，其中藉由一次性將整個圖案曝光至目標部分上來照射每一目標部分；及所謂的掃描器，其中藉由在給定方向(「掃描」方向)上經由輻射光束而掃描圖案同時平行或反平行於此方向而同步地掃描基板來照射每一目標部分。在光學微影中，可使用交變相移光罩(altPSM)來印刷(例如)具有線紋(line)及空間(space)之圖案。與將習知覆鉻玻璃光罩(Chrome on Glass mask,COG光罩)用於印刷具有線紋及空間之圖案相比較，可獲得改良之製程寬容度(process latitude)及對光罩CD誤差的減小之敏感性。altPSM上之線紋空間圖案的線紋通常為諸如鉻之吸收材料的線紋。一線紋之每一側上的相鄰透射區域具有相同透射率，但具有不同光罩厚度。該兩個透射區域中之一者經修改成具有不同於(例如，薄於)另一(未經修改)區域之光罩厚度的光罩厚度。光罩厚度差經選擇成使得其對應於用於成像之照明輻射之波長的一半。結果，一照明光束之兩個區段在橫穿光罩圖案之兩個各別相鄰透射區域後即具有180°之相位差。已行進通過經修改透射區域之相移輻射提供與自光罩之未經修改透射區域發出之輻射的干涉。該干涉具有如下效應：改良基板上具有線紋及空間之圖案之影像的對比度。此對比度改良可最終增加微影製程窗(lithographic process window)。
altPSM光罩製造製程通常包括蝕刻掉光罩基板材料(例如，石英)以在兩個鄰近透射區域之間產生厚度差。舉例而言，蝕刻鄰近於一線紋的兩個區域中之一者，使得提供λ之光徑長度差，λ為照明輻射之波長。因此，在經修改透射區域與未經修改透射區域之間存在固有形貌不對稱性。知道此不對稱性為一或多個影像誤差之起因。舉例而言，線紋空間圖案之影像可展現空間寬度差及線紋移位。可至少部分地藉由將額外(但進一步複雜)處理步驟併入於altPSM光罩製造製程中來矯正此影像誤差。舉例而言，將偏置(bias)應用於光罩圖案處之經修改透射區域之空間寬度及/或在光罩基板之蝕刻(用以產生經修改區域)期間應用鉻線紋之底切可減輕此影像誤差之發生。然而，altPSM光罩製造製程中之任何此等額外且進一步複雜的處理步驟均致使altPSM變成相對昂貴之光罩類型。
因此，需要(例如)提供一種器件製造方法，其中可減輕針對將額外處理步驟併入於altPSM光罩製造製程中之需要。
根據一態樣，提供一種將一交變相移光罩之一光罩圖案投影至一基板上之器件製造方法，該方法包含：使用一輻射光束來照明該光罩圖案，以提供自該光罩圖案發出之一零級繞射輻射、一第一一級繞射輻射及一第二一級繞射輻射；使用一投影系統將該光罩圖案成像至一基板上；及使用安置於該投影系統中之一光學相位調整器來調整相位，其中該零級繞射輻射及該一級繞射輻射橫穿該光學相位調整器，該調整包括：使用該相位調整器來調整該零級繞射輻射之一相位以實質上匹配於該第一一級繞射輻射之一相位，或調整該第一一級繞射輻射之一相位以實質上匹配於該零級繞射輻射之一相位；及使用該相位調整器來調整該第二一級繞射輻射之一相位以實質上匹配於該第一一級繞射輻射之該相位加180°。
根據一態樣，提供一種微影裝置，其包括：一相位調整器，其經建構且配置以調整橫穿該微影裝置之一投影系統之一光學輻射光束之一電場的一相位；及一控制器，其經建構且配置以將一空間相位分布應用於橫穿該相位調整器之一光波，該控制器包括含有機器可讀指令之一電腦程式，該電腦程式經配置以：使用該相位調整器來調整零級繞射輻射之一相位以實質上匹配於第一一級繞射輻射之一相位，或調整第一一級繞射輻射之一相位以實質上匹配於零級繞射輻射之一相位；及使用該相位調整器來調整第二一級繞射輻射之一相位以實質上匹配於該第一一級繞射輻射之該相位加180°，其中：使用一輻射光束來照明一光罩圖案，以提供自該光罩圖案發出之該零級繞射輻射、該第一一級繞射輻射及該第二一級繞射輻射，且該零級繞射輻射及該一級繞射輻射橫穿該光學相位調整器；且使用該投影系統將該光罩圖案成像於一基板上。
根據一態樣，提供一種將一圖案化器件之一圖案投影至一基板上之器件製造方法，該方法包含：自該圖案化器件之該圖案發出一零級繞射輻射、一第一一級繞射輻射及一第二一級繞射輻射；使用一投影系統將該圖案成像至一基板上；及使用一光學相位調整器來調整該繞射輻射之至少一部分之相位，其中該零級繞射輻射及該一級繞射輻射橫穿該光學相位調整器，該調整包括：調整相位，使得該零級繞射輻射之該相位實質上匹配於該第一一級繞射輻射之該相位；及調整相位，使得該第二一級繞射輻射之該相位實質上匹配於該第一一級繞射輻射之該相位加180°。
現將參看隨附示意性圖式而僅藉由實例來描述本發明之實施例，在該等圖式中，對應元件符號指示對應部分。
圖1中示意性地說明用於光學微影中之交變相移光罩(altPSM)。altPSM 10可具備具有線紋11及空間12、13之光罩圖案MP，空間12、13將線紋11分離。線紋11通常為諸如鉻之吸收材料的線紋。在線紋11之每一側處的空間經配置為透射區域12及13，且沿著Z方向具有不同光罩厚度。舉例而言，透射區域13可為經修改區域，其具有不同於(例如，薄於)另一(例如，未經修改)區域12之光罩厚度的光罩厚度。光罩厚度差經選擇成使得，對於橫穿區域12之輻射的沿著Z方向之光徑長度與對於橫穿區域13之輻射的沿著Z方向之光徑長度相差照明輻射之波長(及照明輻射之任意數目個總波長)的實質上一半。結果，照明光束之兩個區段在橫穿光罩圖案之兩個各別相鄰透射區域後即具有180°之相位差。鑒於(例如)兩個相鄰透射區域之間的厚度差及經修改區域之類溝槽結構(其中側壁延伸於Z方向上)，altPSM之光罩圖案MP具有三維形貌(topography)，或簡言之，3D形貌。
圖2說明altPSM 10之用途，其用以使用投影系統PS將光罩圖案MP之影像投影於基板W上。輻射光束20照明altPSM 10，使得零級繞射輻射、正一級繞射輻射及負一級繞射輻射存在於光罩10下游。光束20在橫穿光罩10後即被繞射成兩個一級繞射光束211及212(在本文中亦分別被稱作正一級繞射光束及負一級繞射光束)，以及零級繞射光束213。藉由投影系統PS俘獲繞射光束。繞射光束211、212及213橫穿投影系統PS，且在光束211、212及213之重組後即實現光罩圖案之成像。該重組發生於基板W之表面上之目標部分處及附近。基板W之表面安置於沿著投影系統之Z軸(平行於投影系統PS之光軸OA)的最佳聚焦位置BF處。
空間13之側壁處的散射及/或不同輻射邊界條件(見圖1)可有助於零級繞射光束213。類似於正一級繞射光束211及負一級繞射光束212，藉由投影系統PS俘獲零級繞射光束213。零級繞射光束213與其他繞射光束211及212同調地重組於影像中，且因此影響該影像。應瞭解，所有繞射光束211、212及213均發源於單一相同照明光束20，使得此等繞射光束相互同調。因此，一繞射光束之輻射相對於另一繞射光束之輻射之光學相位的光學相位被明確界定。又，各別繞射光束之光學相位相對於與由該等繞射光束所提供之成像相關聯的任何參考波前被明確界定。類似地，任何兩個繞射光束之間的光學相位差被明確界定。在本文中，光學相位可在本文中被簡單地稱作「相位」。假設應理解，不同繞射光束之相位之值係參考一參考波前被給出。
可(例如)使用專用模擬軟體程式來計算繞射光束之相位。進階模擬程式可模擬在具有3D形貌之altPSM光罩圖案處電磁波之繞射，且允許判定與繞射輻射光束相關聯之電場之相位及電振幅兩者。在altPSM光罩圖案之所謂的薄光罩近似法中繞射光束之相位不同於在模擬中慮及3D形貌時所獲得之對應相位。舉例而言，在分別為正一級繞射光束211、負一級繞射光束212及零級繞射光束213之altPSM光罩圖案相位Φ1、Φ2及Φ3之薄光罩近似法中，藉由Φ1=0°、Φ2=180°及Φ3=0°給定正一級繞射光束211、負一級繞射光束212及零級繞射光束213。此外，在此近似法中，零級繞射光束213之振幅為0。兩個一級繞射光束之間的180°之相位差導致線紋11之清晰的暗影像。
圖3描繪影像強度IMI之標繪圖，其中沿著Z軸標繪強度IN，其為沿著X軸之位置的函數。影像強度IMI(亦即，圖案之影像中之強度分布)係根據線紋空間圖案MP加以調變，且該調變之特徵為最大強度Imax及最小強度Imin。用於影像品質之度量為對比度C，其被表達為C=(Imax-Imin)/(Imax+Imin)。與具有相同間距之線紋空間圖案之影像(當使用COG光罩成像時)的對比度相比較，使用altPSM所獲得之線紋空間圖案之影像具有相對較高對比度。然而，歸因於altPSM光罩圖案MP之3D形貌，在實際使用中，相位集合{Φ1、Φ2、Φ3}偏離值集合{0°、180°、0°}。此外，零級繞射光束213之振幅不再為0。由相位偏差集合{ΔΦ1、ΔΦ2、ΔΦ3}表示之此偏差導致如圖4示意性地所展示之強度不平衡，且因此可影響影像保真度。如圖4所說明，對應於光罩圖案MP之一線紋之一側處之空間的最大強度與對應於該線紋之另一側處之空間的最大強度相差一量dI。存在零級繞射光束213之另一效應在於：在Z方向上發生快速散相，且因此聚焦深度減小。
強度不平衡dI之存在為相對於altPSM光罩圖案之3D形貌之線紋11的不對稱性所固有的，如圖1所說明。在存在強度不平衡的情況下，鄰近空間在經顯影抗蝕劑中印刷為具有不同寬度之溝槽，從而導致空間之CD誤差且導致抗蝕劑中之線紋遠離該線紋之所要位置的移位。為了減輕強度不平衡之效應，altPSM光罩圖案可具有不同額外形貌特徵(圖1中未圖示)。額外形貌特徵經配置以減小鄰近於光罩圖案之影像中之線紋的兩個空間之間的強度不平衡dI。額外形貌特徵之實例為：
1)為了增加空間寬度的經修改空間之偏置，及為了減小空間寬度的未經修改空間之相反偏置，
2)用於經修改空間及未經修改空間兩者的基板厚度之額外減小(用以修整強度不平衡之方法，其亦被稱作雙溝槽方法)，
3)導致懸垂鉻剖面之各向同性蝕刻(用以修整強度不平衡之方法，其亦被稱作底切蝕刻方法)，
4)實例2與實例3之組合，及原則上，實例1至實例4之任何組合。
可自Alfred Kwok-kit Wong之「Resolution Enhancement Techniques in Optical Lithography」(光學工程教程文本(Tutorial Texts in Optical Engineering)第TT47卷，美國華盛頓州柏令罕SPIE出版社出版)搜集到關於此等額外形貌特徵中之任一者的細節及其效應。
根據本發明之一實施例，可在不存在前述額外形貌特徵中之一或多者的情況下提供強度不平衡之減小。因此，可自光罩製造製程至少部分地省略用於製造額外形貌特徵之製程步驟，此導致altPSM之成本減小。替代地，本發明之一實施例在存在前述額外形貌特徵中之一或多者的情況下提供強度不平衡之減小。強度不平衡可歸因於(例如)一或多個額外形貌特徵之製造公差，且因此，本發明之一實施例之效應在於：可放寬此等製造公差。此情形可導致altPSM之成本減小。在兩種情況下，本發明之一實施例均有助於減輕強度不平衡，如本文進一步所解釋。
另外，在存在額外形貌特徵之情況下的強度不平衡可起因於額外形貌特徵係相依於光罩圖案之效應。舉例而言，若altPSM光罩圖案包括依第一間距配置之特徵及依不同於第一間距之第二間距配置的特徵，則各向同性蝕刻之應用可導致強度不平衡，因為各向同性蝕刻僅可經配置成具有用於成像依一個間距配置之特徵的最佳效應。
參看圖5，在一實施例中，altPSM 10之光罩圖案MP投影於基板W上，該投影包括：使用輻射光束20來照明光罩圖案MP，以提供自光罩圖案發出之零級繞射輻射213以及正一級繞射輻射211及負一級繞射輻射212；及使用投影系統PS將光罩圖案MP成像於基板W上。在該實施例中，投影系統PS具備光學相位調整器110，光學相位調整器110經建構且配置以調整橫穿該調整器之輻射光束之光學光束(諸如光束211、212及213且如圖5示意性地所指示)之電場的相位。如下文所解釋，藉由適當地調整光束211、212及213之相位來達成強度不平衡之減小。
作為第一步驟，(例如)藉由量測或光學模擬來獲得分別為在相位調整器上游之正一級繞射輻射光束、負一級繞射輻射光束及零級繞射輻射光束的第一相位、第二相位及第三相位。此等相位分別藉由Φ1、Φ2及Φ3表示。應瞭解，此等相位為在不存在如下文藉由相位調整器110所描述之任何相位調整之情況下的繞射光束之相位。
對於包括指代3D表面形貌之資料的給定光罩圖案資料集合，可使用市售電腦程式來計算相位。能夠在三個維度上慮及圖案資料之此電腦程式在本文中被稱作3D模擬程式。
下一步驟包括：調整第二相位Φ2以實質上匹配於第一相位Φ1加180°；及調整第三相位Φ3以實質上匹配於第一相位Φ1。依據相位Φ1進行表達，藉由{Φ1、Φ1+180°、Φ1}給出所得相位集合{Φ'1、Φ'2、Φ'3}，使得相對於適當選擇之參考波前，該集合為{Φ'1、Φ'2、Φ'3}={0°、180°、0°}。在將對應相位調整應用於相位調整器110的情況下，成像對應於本應使用理想的薄altPSM加以獲得之成像，理想的薄altPSM之特徵為：不存在強度不平衡dI。應瞭解，聚焦深度之增強亦合乎需要。下文論述一種用以達成此增強之方法。
該實施例可(例如)關注成像體現為厚度在50奈米與150奈米之間的線紋狀鉻層且具有38奈米之線寬CD的線紋。該等線紋被具有50奈米寬度之空間分離，且該成像包括使用在193奈米之輻射波長下操作的浸沒投影微影裝置，其中將數值孔徑NA設定為NA=1.35。線紋及空間寬度為在基板級(substrate level)下所需要之寬度，且在考慮光罩圖案MP之線紋及空間之對應線寬時必須慮及縮小率因數(例如，因數0.25)。在該實施例中，altPSM圖案化器件10係使用習知軸上且實質上同調之照明模式加以照明；照明光束20之角範圍通常係依據投影系統之NA之分數σ加以界定，且在該實施例中，σ外部之設定為0.15且σ內部之設定為零，其中σ外部及σ內部指代角範圍之外部徑向範圍及內部徑向範圍。照明輻射以及繞射輻射沿著Y軸線性地偏光。altPSM 10具備具有與圖5中之Y方向對準之線紋及空間的線紋空間圖案。
藉由使用3D模擬程式，在表1中給出在存在此形貌之情況下的繞射光束211、212及213之相位。
表1-繞射級之相位。
在判定每一繞射級之光學相位之後，該方法繼續擷取目標相位分布且判定待應用於經判定相位之相位改變。目標相位分布可經選擇為{Φ'1、Φ'2、Φ'3}={0°、180°、0°}。將相位集合{Φ1、Φ2、Φ3}儲存於控制器之記憶體器件中。相位調整器之所要設定係依據所要相位改變{dΦ1、dΦ2、dΦ3}加以界定，所要相位改變{dΦ1、dΦ2、dΦ3}在應用於相位{Φ1、Φ2、Φ3}時得到相位{Φ1+dΦ1、Φ2+dΦ2、Φ3+dΦ3}。在所要相位集合為{0°、180°、0°}的情況下，藉由dΦ1=-Φ1、dΦ2=180°-Φ2及dΦ3=-Φ3給出所要相位改變{dΦ1、dΦ2、dΦ3}。一般而言，足以應用相位改變{dΦ1、dΦ3}，使得{Φ1+dΦ1}-{Φ3+dΦ3}=0，且足以應用相位改變dΦ2，使得{Φ2+dΦ2}-{Φ1+dΦ1}=180°。在後種情況下，零級繞射光束及兩個一級繞射光束之相位類似於薄光罩近似法中之相位(除了恆定相位以外)。然而，恆定相位之值不影響成像過程或強度分布IMI，且因此對於成像係基本上不相關的。在以上實例中，相位改變{dΦ1、dΦ2、dΦ3}={33.54°、33.54°、-20.12°}之應用導致最佳聚焦平面中及附近之強度不平衡減小。待由相位調整器提供之調整之間的最大相位差為33.54-(-20.12)=53.66°，其可對應於正一級繞射光束及負一級繞射光束之-27.5°相位調整以及對零級繞射光束之+27.5°相位調整。應瞭解，可進行對不同級之不同調整以達到所要相位集合。
如圖6所說明，待應用有相位改變{dΦ1、dΦ2、dΦ3}={33.54°、33.54°、-20.12°}之相位調整器110可安置於投影系統之光瞳平面PPp 附近。
圖6示意性地描繪根據本發明之一實施例的微影裝置100。裝置100包含：
-照明系統(照明器)IL，其經組態以調節輻射光束B(例如，UV輻射，其係(例如)由在248奈米或193奈米之波長下操作的準分子雷射產生；或EUV輻射，其係由在約13.6奈米之波長下或在3奈米與7奈米之間的波長下操作的雷射點火電漿源產生)；
-支撐結構(例如，光罩台)MT，其經建構以支撐圖案化器件(例如，光罩)MA，且連接至經組態以根據特定參數來準確地定位圖案化器件之第一定位器PM；
-基板台(例如，晶圓台)WT，其經建構以固持基板(例如，塗布抗蝕劑之晶圓)W，且連接至經組態以根據特定參數來準確地定位基板之第二定位器PW；及
-投影系統(例如，折射投影透鏡系統)PS，其經組態以將由圖案化器件MA賦予至輻射光束B之圖案投影至基板W之目標部分C(例如，包含一或多個晶粒)上。
照明系統可包括用於引導、塑形或控制輻射的各種類型之光學組件，諸如折射、反射、磁性、電磁、靜電或其他類型之光學組件，或其任何組合。
支撐結構MT以取決於圖案化器件之定向、微影裝置之設計及其他條件(諸如圖案化器件是否被固持於真空環境中)的方式來固持圖案化器件。支撐結構MT可使用機械、真空、靜電或其他夾持技術來固持圖案化器件。支撐結構MT可為(例如)框架或台，其可根據需要而為固定或可移動的。支撐結構MT可確保圖案化器件(例如)相對於投影系統處於所要位置。可認為本文對術語「比例光罩」或「光罩」之任何使用均與更通用之術語「圖案化器件」同義。
本文所使用之術語「圖案化器件」應被廣泛地解釋為指代可用以在輻射光束之橫截面中向輻射光束賦予圖案以便在基板之目標部分中產生圖案的任何器件。應注意，例如，若被賦予至輻射光束之圖案包括相移特徵或所謂的輔助特徵，則圖案可能不會確切地對應於基板之目標部分中的所要圖案。通常，被賦予至輻射光束之圖案將對應於目標部分中所產生之器件(諸如積體電路)中的特定功能層。
圖案化器件可為透射或反射的。圖案化器件之實例包括光罩、可程式化鏡面陣列，及可程式化LCD面板。光罩在微影中為熟知的，且包括諸如二元、交變相移及衰減相移之光罩類型，以及各種混合光罩類型。可程式化鏡面陣列之一實例使用小鏡面之矩陣配置，該等小鏡面中之每一者可個別地傾斜，以便在不同方向上反射入射輻射光束。傾斜鏡面將圖案賦予於由鏡面矩陣所反射之輻射光束中。
本文所使用之術語「投影系統」應被廣泛地解釋為涵蓋任何類型之投影系統，包括折射、反射、反射折射、磁性、電磁及靜電光學系統或其任何組合，其適合於所使用之曝光輻射，或適合於諸如浸沒液體之使用或真空之使用的其他因素。可認為本文對術語「投影透鏡」之任何使用均與更通用之術語「投影系統」同義。
如此處所描繪，裝置100為透射類型(例如，使用透射光罩)。替代地，裝置可為反射類型(例如，使用如以上所提及之類型的可程式化鏡面陣列，或使用反射光罩)。
投影系統PS包含相位調整器110，相位調整器110經建構且配置以調整橫穿投影系統之光學輻射光束之電場的相位。
微影裝置100可為具有兩個(雙載物台)或兩個以上基板台(及/或兩個或兩個以上圖案化器件支撐結構)之類型。在此等「多載物台」機器中，可並行地使用額外台及/或支撐結構，或可在一或多個台及/或支撐結構上執行預備步驟，同時將一或多個其他台及/或支撐結構用於曝光。
微影裝置100亦可為如下類型：其中基板之至少一部分可藉由具有相對較高折射率之液體(例如，水)覆蓋，以便填充投影系統與基板之間的空間。亦可將浸沒液體施加至微影裝置100中之其他空間，例如，光罩與投影系統之間。浸沒技術在此項技術中被熟知用於增加投影系統之數值孔徑。如本文所使用之術語「浸沒」不意謂諸如基板之結構必須浸漬於液體中，而是僅意謂液體在曝光期間位於投影系統與基板之間。
參看圖6，照明器IL自輻射源SO接收輻射光束。舉例而言，當輻射源為準分子雷射時，輻射源與微影裝置100可為分離實體。在此等情況下，不認為輻射源形成微影裝置100之一部分，且輻射光束係憑藉包含(例如)適當引導鏡面及/或光束擴展器之光束傳送系統BD而自輻射源SO傳遞至照明器IL。在其他情況下，例如，當輻射源為水銀燈時，輻射源可為微影裝置100之整體部分。輻射源SO及照明器IL連同光束傳送系統BD(在需要時)可被稱作輻射系統。
照明器IL可包含用以調整輻射光束之角強度分布的調整器AD。通常，可調整照明器之光瞳平面PPi 中之強度分布的至少外部徑向範圍及/或內部徑向範圍(通常分別被稱作σ外部及σ內部)。此外，照明器IL可包含各種其他組件，諸如積光器IN及聚光器CO。照明器可用以調節輻射光束，以在其橫截面中具有所要均一性及強度分布。
輻射光束B入射於被固持於支撐結構(例如，光罩台MT)上之圖案化器件(例如，光罩MA)上，且係根據圖案(例如，光罩圖案)MP藉由圖案化器件而圖案化。在橫穿圖案化器件MA後，輻射光束B傳遞通過投影系統PS，投影系統PS將光束聚焦至基板W之目標部分C上。
圖6之裝置之光學配置使用柯而勒照明(Koehler illumination)。在柯而勒照明的情況下，照明系統IL中之光瞳平面PPi 與投影系統PS之光瞳平面PPp 共軛。光瞳平面PPp 為被定位有圖案化器件MA之物件平面之傅立葉變換平面。如所習知，可藉由參考照明系統之光瞳平面PPi 中光束B之輻射之強度分布來描述此裝置之照明模式。在圖案化器件MA之圖案之繞射效應的條件下，投影系統PS之光瞳平面PPp 中之強度分布可與照明系統之光瞳平面PPi 中之強度分布實質上相同。然而，當(例如)結合軸上同調照明來使用altPSM以成像線紋空間圖案時，取決於圖案之繞射效應，光瞳平面PPp 中之強度分布可與照明系統之光瞳平面PPi 中之強度分布實質上不同。經建構且配置以調整橫穿投影系統之光學輻射光束之電場的相位的相位調整器110可安置於投影系統之光瞳平面PPp 處或附近。當光學相位調整器安置於光瞳平面PPp 處或附近時，被賦予至與自光罩上之類點區域發出之輻射相關聯(且可包括繞射輻射及非繞射輻射)之光波的相位調整實質上獨立於類點區域之X、Y位置，因為與光波相關聯之輻射射線與光瞳平面(諸如光瞳平面PPp )之交叉點的X、Y位置實質上獨立於類點區域之X、Y位置。
憑藉第二定位器PW及位置感測器IF(例如，干涉量測器件、線性編碼器或電容性感測器)，基板台WT可準確地移動，例如，以便使不同目標部分C定位在輻射光束B之路徑中。類似地，第一定位器PM及另一位置感測器(其未在圖6中被明確地描繪)可用以(例如)在自光罩庫之機械擷取之後或在掃描期間相對於輻射光束B之路徑而準確地定位圖案化器件MA。一般而言，可憑藉形成第一定位器PM之一部分的長衝程模組(粗略定位)及短衝程模組(精細定位)來實現圖案化器件支撐結構MT之移動。類似地，可使用形成第二定位器PW之一部分的長衝程模組及短衝程模組來實現基板台WT之移動。在步進器(相對於掃描器)之情況下，圖案化器件支撐結構MT可僅連接至短衝程致動器，或可為固定的。可使用圖案化器件對準標記M1、M2及基板對準標記P1、P2來對準圖案化器件MA及基板W。儘管如所說明之基板對準標記佔用專用目標部分，但其可位於目標部分之間的空間中(此等標記被稱為切割道對準標記)。類似地，在一個以上晶粒提供於圖案化器件MA上之情形中，圖案化器件對準標記可位於該等晶粒之間。
所描繪裝置100可用於以下模式中之至少一者中：
1.在步進模式中，在將被賦予至輻射光束之整個圖案一次性投影至目標部分C上時，使圖案化器件支撐結構MT及基板台WT保持基本上靜止(亦即，單次靜態曝光)。接著，使基板台WT在X及/或Y方向上移位，使得可曝光不同目標部分C。在步進模式中，曝光場之最大尺寸限制單次靜態曝光中所成像之目標部分C的尺寸。
2.在掃描模式中，在將被賦予至輻射光束之圖案投影至目標部分C上時，同步地掃描圖案化器件支撐結構MT及基板台WT(亦即，單次動態曝光)。可藉由投影系統PS之放大率(縮小率)及影像反轉特性來判定基板台WT相對於圖案化器件支撐結構MT之速度及方向。在掃描模式中，曝光場之最大尺寸限制單次動態曝光中之目標部分的寬度(在非掃描方向上)，而掃描運動之長度判定目標部分之高度(在掃描方向上)。
3.在另一模式中，在將被賦予至輻射光束之圖案投影至目標部分C上時，使光罩台MT保持基本上靜止，從而固持可程式化圖案化器件，且移動或掃描基板台WT。在此模式中，通常使用脈衝式輻射源，且在基板台WT之每一移動之後或在掃描期間的順次輻射脈衝之間根據需要而更新可程式化圖案化器件。此操作模式可易於應用於利用可程式化圖案化器件(諸如以上所提及之類型的可程式化鏡面陣列)之無光罩微影。
亦可使用對以上所描述之使用模式之組合及/或變化或完全不同的使用模式。
如圖7示意性地所展示，光學相位調整器110可包含由對於光束B之輻射實質上透射之材料製成的光學元件310。在一實施例中，光學元件310對於光束B之輻射可為反射的。相位調整器110可進一步包含控制器340。橫穿元件310之波之光徑長度可回應於由控制器340所供應之信號加以調整。光學元件310可實質上安置於(例如)傅立葉變換平面(諸如光瞳PPp )中，且使得在使用中其由自圖案化器件發出之繞射光束DB橫穿。
圖8更詳細地說明光學相位調整器110，且展示光學元件310之俯視圖(沿著Z軸)。橫穿元件310之光波之相位的調整可藉由如下方式獲得：將熱施加至光學元件310之部分320，或自光學元件310之部分320移除熱，藉此引入該元件之材料之折射率相對於鄰近於部分320之材料之折射率的局域改變。熱之施加可藉由(例如)將電流傳輸通過導線330實現，導線330具有歐姆電阻，且經配置成接觸元件之部分320且接觸經配置以將電流提供至導線330之控制器340。
光學元件之複數個鄰近部分可具備用於獨立於任何其他部分來加熱任何部分之複數個對應導線。舉例而言，如圖9示意性地所說明，鄰近部分320-1直至320-44安置於鄰近列中，且自左至右及自上至下加以編號。部分320-1直至320-44中之每一部分320具備對應編號之加熱導線330-1直至330-44(但僅僅出於清楚起見，圖9僅針對部分320-4及320-37說明此情形)。控制器340經建構且配置成使得每一導線可獨立地被電流啟動。此情形使能夠根據在X、Y平面中遍及元件310之溫度之空間分布將空間相位分布應用於橫穿元件310之光波。
此外或替代地，光學元件310可包括經配置以含有冷卻或加熱流體之通道。相位調整器110可包括冷卻或加熱流體供應及擷取系統，冷卻或加熱流體供應及擷取系統連接至該通道且經配置以將在受控溫度下之冷卻或加熱流體循環通過該通道。類似於導線330，一通道可與每一部分320相關聯。舉例而言，元件310之冷卻結合加熱元件310之部分320可使能夠在低於及/或高於標稱溫度而延伸之溫度範圍內調整部分320之溫度。標稱溫度可(例如)為裝置100之規定所要操作溫度，或投影系統PS之光學元件之材料的規定所要操作溫度。
可自美國專利第7,525,640號搜集到相位調整器110之實例。部分320之總數不限於44個。取而代之，一般而言，其可取決於溫度分布之所要空間解析度。舉例而言，部分320中之每一者之面積相對於投影系統PS之光瞳平面PPp 中之淨面積(clear area)之尺寸的比率可在100與1000之間。
在圖10中，展示在光學相位調整器110上且分別由繞射光束211、212及213橫穿之區域61、62及63。如上文所提及，可啟動藉由該等區域至少部分地覆蓋之部分320，以便提供所要相位改變。舉例而言，可控制部分320-16及320-23以及部分320-22及320-29之溫度，以得到33.54°之相位調整，其(如上文所解釋)分別為一級繞射光束211及212所需要。類似地，可控制未在圖10中明確地編號且由區域63覆蓋之部分320之溫度，以得到-20.12°之相位調整，其(如上文所解釋)為零級繞射光束213所需要。
圖11中示意性地展示在基板附近的X、Z平面中之所得強度分布。等高線展示以任意單位的0.4及0.7之相對強度。位階Z=0奈米表示最佳聚焦位階。在最佳聚焦下，強度不平衡減小，使得原則上可能無需使用額外形貌特徵來減輕強度不平衡。
然而，在存在散焦的情況下，且如圖11所說明，可能仍然存在超出公差之強度不平衡。此情形係歸因於在發生影像形成之聚焦區域中存在零級繞射光束213。零級光束導致沿著Z方向之強烈強度調變，而在不存在零級光束的情況下(例如，在薄光罩近似法中)，不存在此調變。
為了進一步增強或增加有用的聚焦深度(在下文中被稱作DoF)(在該有用的DoF內，強度不平衡保持於公差內)，本發明之一實施例包括識別光場之電振幅必須被減小的繞射光束。舉例而言，在以上實施例中，減小零級繞射光束213之電振幅將提供DoF之進一步增加。振幅待減小之繞射光束在相位調整器處之佔據面積劃分成兩個非重疊子區域，該等區域之尺寸經選擇成使得該等子區域在使用中由具有實質上相等強度的繞射光束之部分橫穿。藉由在相位調整器之兩個子區域中將180°之相位差應用於在零級繞射光束與正一級繞射光束之間的干涉及在零級繞射光束與負一級繞射光束之間的干涉，獲得繞射光束之電場振幅之減小(在光罩圖案之影像處)。
在該實施例中，如圖12所說明，沿著軸線60應用劃分成若干子區域之劃分，軸線60連接在使用中由正一級繞射光束211及負一級繞射光束212橫穿之區域61與區域62。連接軸線60界定由零級繞射光束橫穿的區域63之子區域63-1及63-2。類似地，軸線60界定由正一級繞射光束211橫穿的區域61之子區域61-1及61-2，以及由負一級繞射光束212橫穿的區域62之子區域62-1及62-2。藉由將相位調整dΦ31=-20.12°+90°應用於區域63-1，且將相位調整dΦ32=-20.12°-90°應用於區域63-2，減輕零級光束213對DoF之消極效應。根據該實施例之一態樣，修改相位調整{dΦ1、dΦ2、dΦ3}={33.54°、33.54°、-20.12°}，使得僅與相位調整器之部分61-1、62-1及63-1相關聯的相位調整{dΦ31}升高90°，而與相位調整器之部分61-2、62-2及63-2相關聯的相位調整{dΦ32}降低90°。應瞭解，僅與在零級繞射光束與正一級繞射光束之間的干涉及在零級繞射光束與負一級繞射光束之間的干涉相關聯的干涉項在連接軸線60之一側處橫穿相位調整器的不同調輻射之第一部分中必須移位+90°，且在連接軸線60之另一側處橫穿相位調整器的不同調輻射之第二部分中必須移位-90°，以便使零級繞射光束之效應雙相。在一級繞射光束之間的任何干涉必須保持完整無缺，且在輻射之前述第一部分及第二部分中相對於彼此必須不相對地移位。結果，在本發明之實施例中，待應用於相位調整器之所要相位調整為：
{dΦ11、dΦ21、dΦ31}={33.54°、33.54°、69.88°}，及{dΦ12、dΦ22、dΦ32}={33.54°、33.54°、-110.12°}。
在不影響成像性質的情況下，可藉由將一恆定相位部分加至相位調整來重新校準相位調整集合{dΦ11、dΦ21、dΦ31}及{dΦ12、dΦ22、dΦ32}中之每一者。額外相位部分可經選擇成使得，相對於零相位調整，實際所要相位調整在絕對意義上係最小的。因此，可將相位部分-51.71°加至{dΦ11、dΦ21、dΦ31}={33.54°、33.54°、69.88°}，以獲得替代相位調整集合{dΦ11、dΦ21、dΦ31}={-18.17°、-18.17°、18.17°}，藉此最小化待藉由控制相位調整器之區域61-1、62-1及63-1之溫度提供的任何絕對相位調整。
類似地，可將相位部分+38.29°加至{dΦ12、dΦ22、dΦ32}={33.54°、33.54°、-110.12°}，以獲得替代相位調整集合{dΦ12、dΦ22、dΦ32}={71.83°、71.83°、-71.83°}。
正一級繞射光束與負一級繞射光束現仍具有180°之相位差，而且零級繞射光束與正一級繞射光束之干涉及零級繞射光束與負一級繞射光束之干涉現針對在連接線60之任一側處的輻射之第一部分及第二部分具有相反效應。
如圖11示意性地所展示，沿著Z方向之強度調變現減小，使得遍及正100奈米或負100奈米之散焦，實質上不存在強度不平衡。應瞭解，存在對比度之減小，因為零級繞射光束之強度已被重新分布為背景強度。然而，提供了與使用(例如)二元光罩或在不存在任何相位調整之情況下使用altPSM所獲得之對比度相比較得以改良的對比度。
儘管在本文中可特定地參考微影裝置在IC製造中之使用，但應理解，本文所描述之微影裝置可具有其他應用，諸如製造整合光學系統、用於磁疇記憶體之導引及偵測圖案、平板顯示器、液晶顯示器(LCD)、薄膜磁頭，等等。熟習此項技術者應瞭解，在此等替代應用之情境中，可認為本文對術語「晶圓」或「晶粒」之任何使用分別與更通用之術語「基板」或「目標部分」同義。可在曝光之前或之後在(例如)塗布顯影系統(通常將抗蝕劑層施加至基板且顯影經曝光抗蝕劑之工具)、度量衡工具及/或檢測工具中處理本文所提及之基板。適用時，可將本文之揭示內容應用於此等及其他基板處理工具。另外，可將基板處理一次以上，(例如)以便產生多層IC，使得本文所使用之術語「基板」亦可指代已經含有多個經處理層之基板。
本文所使用之術語「輻射」及「光束」涵蓋所有類型之電磁輻射，包括紫外線(UV)輻射(例如，具有為或為約365奈米、355奈米、248奈米、193奈米、157奈米或126奈米之波長)及極紫外線(EUV)輻射(例如，具有在為5奈米至20奈米之範圍內的波長)。
術語「透鏡」在情境允許時可指代各種類型之光學組件中之任一者或其組合，包括折射、反射、磁性、電磁及靜電光學組件。
雖然上文已描述本發明之特定實施例，但應瞭解，可以與所描述之方式不同的方式來實踐本發明。舉例而言，本發明可採取如下形式：電腦程式，其含有描述如以上所揭示之方法之機器可讀指令的一或多個序列；或資料儲存媒體(例如，半導體記憶體、磁碟或光碟)，其具有儲存於其中之此電腦程式。
以上描述意欲為說明性而非限制性的。因此，對於熟習此項技術者將顯而易見，可在不脫離下文所闡述之申請專利範圍之範疇的情況下對所描述之本發明進行修改。
10．．．交變相移光罩(altPSM)/altPSM圖案化器件
11．．．線紋
12．．．空間/透射區域
13．．．空間/透射區域
20．．．輻射光束/照明光束
60．．．連接軸線/連接線
61．．．區域
61-1．．．子區域/部分
61-2．．．子區域/部分
62．．．區域
62-1．．．子區域/部分
62-2．．．子區域/部分
63．．．區域
63-1．．．子區域/部分
63-2．．．子區域/部分
100．．．微影裝置
110．．．光學相位調整器
211．．．正一級繞射光束/正一級繞射輻射
212．．．負一級繞射光束/負一級繞射輻射
213．．．零級繞射光束/零級繞射輻射
310．．．光學元件
320．．．光學元件之部分
320-1．．．部分
320-4．．．部分
320-16．．．部分
320-22．．．部分
320-23．．．部分
320-29．．．部分
320-37．．．部分
320-44．．．部分
330．．．導線
330-4．．．導線
330-37．．．導線
340．．．控制器
AD．．．調整器
B．．．輻射光束
BD．．．光束傳送系統
C．．．目標部分
CO．．．聚光器
DB．．．繞射光束
IF．．．位置感測器
IL．．．照明系統/照明器
IN．．．積光器(圖6)
M1．．．圖案化器件對準標記
M2．．．圖案化器件對準標記
MA．．．圖案化器件/光罩
MP．．．光罩圖案
MT．．．圖案化器件支撐結構/光罩台
P1．．．基板對準標記
P2．．．基板對準標記
PM．．．第一定位器
PPi ．．．照明系統之光瞳平面
PPp ．．．投影系統之光瞳平面
PS．．．投影系統
PW．．．第二定位器
SO．．．輻射源
W．．．基板
WT．．．基板台
圖1描繪交變相移光罩(altPSM)；
圖2描繪altPSM之用途，其用以使用投影系統將光罩圖案之影像投影於基板上；
圖3描繪影像強度之標繪圖，其中沿著垂直軸線標繪強度，其為沿著水平軸線之位置的函數；
圖4描繪線紋空間光罩圖案之影像中之強度不平衡；
圖5描繪具備光學相位調整器之投影系統，光學相位調整器用以調整橫穿該調整器之輻射光束之電場的相位；
圖6示意性地描繪根據本發明之一實施例的微影裝置；
圖7示意性地展示光學相位調整器之光學元件；
圖8描繪光學相位調整器之詳細俯視圖；
圖9描繪具有加熱導線的光學相位調整器之鄰近部分；
圖10描繪在使用中由繞射光束橫穿的光學相位調整器上之區域；
圖11描繪在基板附近的X、Z平面中之強度分布；及
圖12描繪將在使用中由繞射光束之若干部分橫穿的光學相位調整器之區域劃分成若干子區域。
310．．．光學元件
340．．．控制器
B．．．輻射光束
DB．．．繞射光束
IL．．．照明系統/照明器
MA．．．圖案化器件/光罩
PPi ．．．照明系統之光瞳平面
PPp ．．．投影系統之光瞳平面
PS．．．投影系統
W．．．基板

Claims (13)

  1. 一種將一交變相移光罩之一光罩圖案投影至一基板上之器件製造方法，該方法包含：使用一輻射光束來照明該光罩圖案，以提供自該光罩圖案發出之一零級繞射輻射、一第一一級繞射輻射及一第二一級繞射輻射；使用一投影系統將該光罩圖案成像至一基板上；及使用一光學相位調整器來調整相位，其中該零級繞射輻射及該一級繞射輻射橫穿該光學相位調整器，該調整包括：使用該相位調整器來調整該零級繞射輻射之一相位以實質上匹配於該第一一級繞射輻射之一相位，或調整該第一一級繞射輻射之一相位以實質上匹配於該零級繞射輻射之一相位；及使用該相位調整器來調整該第二一級繞射輻射之一相位以實質上匹配於該第一一級繞射輻射之該相位加180°。
  2. 如請求項1之方法，其進一步包含：將180°之一相位差應用於該相位調整器之兩個子區域，一光場之一電振幅之一減小將改良聚焦深度的一繞射光束在該光學相位調整器處之一佔據面積包含該兩個子區域，且該等子區域之一尺寸經配置成使得該等子區域在使用中由具有實質上相等強度的該繞射光束之部分橫穿。
  3. 如請求項2之方法，其中該光場之該電振幅之該減小將改良聚焦深度的該繞射光束為該零級繞射光束。
  4. 如請求項2或3之方法，其中該兩個子區域沿著一軸線被劃分，該軸線連接在使用中由該第一一級繞射光束及該第二一級繞射光束橫穿之區域。
  5. 如請求項4之方法，其中該連接軸線界定由該零級繞射光束橫穿的該區域之子區域、由該第一一級繞射光束橫穿的該區域之子區域，及由該第二一級繞射光束橫穿的該區域之子區域。
  6. 如請求項3之方法，其進一步包含：將+90°之一相位調整應用於由該零級繞射光束之一部分橫穿之該等子區域中的一者；及將-90°之一相位調整應用於由該零級繞射光束之一部分橫穿之該等子區域中的另一者。
  7. 一種微影裝置，其包括：一相位調整器，其經建構且配置以調整橫穿該微影裝置之一投影系統之一光學輻射光束之一電場的一相位；及一控制器，其經建構且配置以將一空間相位分布應用於橫穿該相位調整器之一光波，該控制器包括含有機器可讀指令之一電腦程式，該電腦程式經配置以：使用該相位調整器來調整零級繞射輻射之一相位以實質上匹配於第一一級繞射輻射之一相位，或調整第一一級繞射輻射之一相位以實質上匹配於零級繞射輻射之一相位；及使用該相位調整器來調整第二一級繞射輻射之一相位以實質上匹配於該第一一級繞射輻射之該相位加180°，其中：使用一輻射光束來照明一光罩圖案，以提供自該光罩圖案發出之該零級繞射輻射、該第一一級繞射輻射及該第二一級繞射輻射，且該零級繞射輻射及該一級繞射輻射橫穿該光學相位調整器；且使用該投影系統將該光罩圖案成像於一基板上。
  8. 如請求項7之裝置，其中含有機器可讀指令之該電腦程式經配置以將180°之一相位差應用於該相位調整器之兩個子區域，一光場之一電振幅之一減小將改良聚焦深度的一繞射光束在該光學相位調整器處之一佔據面積包含該兩個子區域，且該等子區域之一尺寸經配置成使得該等子區域在使用中由具有實質上相等強度的該繞射光束之部分橫穿。
  9. 如請求項8之裝置，其中該光場之該電振幅之該減小將改良聚焦深度的該繞射光束為該零級繞射光束。
  10. 如請求項8或9之裝置，其中該兩個子區域沿著一軸線被劃分，該軸線連接在使用中由該第一一級繞射光束及該第二一級繞射光束橫穿之區域。
  11. 如請求項10之裝置，其中該連接軸線界定由該零級繞射光束橫穿的該區域之子區域、由該第一一級繞射光束橫穿的該區域之子區域，及由該第二一級繞射光束橫穿的該區域之子區域。
  12. 如請求項9之裝置，其中含有機器可讀指令之該電腦程式經配置以：將+90°之一相位調整應用於由該零級繞射光束之一部分橫穿之該等子區域中的一者；及將-90°之一相位調整應用於由該零級繞射光束之一部分橫穿之該等子區域中的另一者。
  13. 一種將一圖案化器件之一圖案投影至一基板上之器件製造方法，該方法包含：自該圖案化器件之該圖案發出一零級繞射輻射、一第一一級繞射輻射及一第二一級繞射輻射；使用一投影系統將該圖案成像至一基板上；及使用一光學相位調整器來調整該繞射輻射之至少一部分之相位，其中該零級繞射輻射及該一級繞射輻射橫穿該光學相位調整器，該調整包括：調整相位，使得該零級繞射輻射之該相位實質上匹配於該第一一級繞射輻射之該相位；及調整相位，使得該第二一級繞射輻射之該相位實質上匹配於該第一一級繞射輻射之該相位加180°。
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