專利名稱：具有擴展的聚焦深度的光刻系統(tǒng)及方法
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美國的政府權(quán)利根據(jù)由美國陸軍航空兵和導(dǎo)彈司令部(Missile Command)授予的DAAH01-03-C-R202，本發(fā)明受到政府的支持。政府對該發(fā)明享有確定的權(quán)利。
背景技術(shù)：
例如集成線路的器件的半導(dǎo)體制造依賴于刻印術(shù)(lithography)以將圖案復(fù)制到元件(例如，晶片、基底、微型芯片)上。傳統(tǒng)的光刻系統(tǒng)包括曝光源、照明光學(xué)器件、物體掩?；蚬庋谀?reticle)、光刻膠、以及將圖案從掩?；蚬庋谀＾D(zhuǎn)移到光刻膠并轉(zhuǎn)移到上述元件上的處理方法。盡管存在幾種類型的刻印術(shù)，但是由于光刻術(shù)在處理具有最小化的形體尺寸(feature size)的上述元件時所具有的準確性和處理能力，所以它仍然非常流行。目前的光刻術(shù)利用短的波長(例如，193nm的紫外線)和高的數(shù)值孔徑(例如，拖培爾·奇塔使用0.9的數(shù)值孔徑(NA))來提高曝光過程中的分辨率。
但是光刻術(shù)增加了大量成本來完成半導(dǎo)體部件，大約增加了總成本的三分之一。隨著操作波長減小到193nm以生產(chǎn)減少的形體尺寸(例如為90nm)，光刻系統(tǒng)的曝光源和光學(xué)部件的復(fù)雜度和成本也增加了。在波長改變時，需要轉(zhuǎn)用全新的設(shè)施(infrastructure)。
半導(dǎo)體工業(yè)嚴重地依賴于光刻術(shù)。光刻系統(tǒng)被用來通過將圖案復(fù)制到元件(例如，晶片、基底、微型芯片)上以生產(chǎn)集成線路(IC)。隨著IC復(fù)雜度的增加，產(chǎn)生了需要在元件(和因此在圖案中)中生成更小特征的需求。因此，必須增加光刻系統(tǒng)的分辨率以允許產(chǎn)品不斷增長。
在現(xiàn)有技術(shù)的光刻系統(tǒng)中，通過采用具有非常高的數(shù)值孔徑(例如，NA＞1)的沉浸(immersion)和/或減少所使用的光學(xué)輻射的波長來提高全局分辨率。在沉浸光刻中，在透鏡和上述元件之間使用液體(例如，超純水)。
隨著NA的增加，聚焦深度(DOF)以NA增加的平方減少。例如，從NA為0.85到NA為1.3的沉浸，DOF減少的因數(shù)為2.3。隨著光學(xué)輻射的波長減少，DOF線性地隨波長的減少而減少。因此，如果沒有足夠的DOF，增加分辨率是沒有用的。
然而，隨著DOF的減少，需要曝光工具將聚焦控制到約幾十納米的精度。減少DOF產(chǎn)生了其它的問題，包括晶片平坦度的問題、晶片卷曲的問題、光刻膠厚度的問題和光掩模平坦度的問題。顯然，在分辨率增加的同時，如果要在沒有顯著增加成本的情況下增加光刻系統(tǒng)的性能，則DOF必須保持接近當前使用的值。例如，盡管光掩模平面度的容許偏差以任意縮小的平方減少，但在DOF中的減少需要更平的光掩模，這樣就增加了制造“掩模件”(構(gòu)圖之前的光掩模)的成本。在對掩模件進行構(gòu)圖的過程當中，鉻沉積產(chǎn)生的張力可使掩模件卷曲。DOF減少產(chǎn)生的另一個值得考慮的問題是光掩模和晶片上的重力效應(yīng)。
在沉積的鉻吸收輻射時，在使用光掩模的過程當中還會產(chǎn)生使其溫度增加和產(chǎn)生不規(guī)則熱脹的問題。周期地需要頻繁對光掩模進行重新對準，因而減少了光刻系統(tǒng)的生產(chǎn)率。不可校正的對準錯誤對于100nm的節(jié)點和100nm之外的節(jié)點變得非常嚴重。
透鏡構(gòu)成了光刻系統(tǒng)成本的主要部分。佩茲沃(Petzval)曲線的像差和散光與NA的平方成比例地增加；由于可允許的場曲率量會因為DOF的減少而減少，因此，需要高品質(zhì)(或更昂貴)的透鏡來減少這些像差。透鏡組件的容許偏差還由于高的NA而減少。因此，與像差有關(guān)的DOF和聚焦，例如場曲率，成為光刻的主要限制。例如，成像系統(tǒng)的視場以及由此光刻系統(tǒng)的處理量隨著NA的增加而必然減少。
對于圖像質(zhì)量，傳統(tǒng)透鏡的兩維調(diào)制傳遞函數(shù)(MTF)是對稱的，并且不會與光掩?；虮怀上竦墓庋谀５目臻g頻率信息的分布匹配。具有曼哈頓(Manhattan)幾何形狀的集成線路光掩模的空間分布沿水平和垂直空間頻率軸具有大量的空間頻率信息。因此，最重要的空間頻率的傳遞必須在光刻成像系統(tǒng)中得到最大化。
從20世紀80年代開始，光刻術(shù)試圖使用相移掩模來改善與DOF關(guān)聯(lián)的問題；然而，因為光刻系統(tǒng)中的曝光源和光學(xué)器件的增加復(fù)雜度，這種努力沒有成功。因此，到目前為止，現(xiàn)有技術(shù)擴展聚焦深度的成果限于15％的提高。
可在第5,348,837號美國專利和第5,748,371美國號專利中找到對下面的說明有用的背景技術(shù)，這兩個專利都被并入本文以作為參考。

發(fā)明內(nèi)容
提供了系統(tǒng)和方法以與現(xiàn)有技術(shù)相比在光刻中提高聚焦深度和控制與聚焦有關(guān)的像差。在本文中的某些實施方案中，這些系統(tǒng)和方法還減少了光刻中的有害影響，這些影響與(a)聚焦不準(misfocus)，(b)半導(dǎo)體元件和/或掩模的失準；(c)熱變化，和/或(d)例如場曲率(它限制了良好聚焦的范圍)的光學(xué)像差有關(guān)。
提供了這樣的系統(tǒng)和方法，它在大范圍的聚焦不準上保持了空間圖像中高于光刻記錄媒介(例如光刻膠)的門限的所需特征形狀，以此即便是組件和使用具有放松的容許偏差也能夠保持所述系統(tǒng)的分辨率。在一些情況下，保持高于門限的所需空間圖像形狀。在其它的情況下，能夠增加所述系統(tǒng)的數(shù)值孔徑徑(NA)而無需減少聚焦深度。在其它的情況下，所述成像系統(tǒng)的系統(tǒng)響應(yīng)被調(diào)節(jié)成與所述期望空間圖像的空間頻率內(nèi)容匹配。在其它的情況下，能夠?qū)⑼哥R設(shè)計的NA增加到比原始設(shè)計高的值，以此增加分辨率而不會造成通常會發(fā)生的聚焦深度損失。
在一個實施方案中，一種具有擴展的聚焦深度的光刻系統(tǒng)對涂布在晶片中的光刻膠進行曝光，所述光刻系統(tǒng)包括照明子系統(tǒng)；光掩模；以及成像透鏡，它具有光瞳面函數(shù)以形成所述光掩模的空間圖像，所述空間圖像鄰近于所述光刻膠。
在另一個實施方案中，一種用于為光刻系統(tǒng)構(gòu)建光掩模的方法。選擇相位函數(shù)以改變由所述光刻系統(tǒng)成像到晶片上的波前。確定所述光刻系統(tǒng)的空間圖像。從所述空間圖像生成掩模改變函數(shù)，從而使所述光刻系統(tǒng)可形成所需的空間圖像。從所需的空間圖像和實際的空間圖像之間的差異確定所述掩模改變函數(shù)，以確定物體掩模的幅度和相位成分中的一個或兩者?；谒龉饪滔到y(tǒng)對所述物體掩模進行的成像，確定預(yù)計的空間圖像。將所述預(yù)計的空間圖像應(yīng)用到光刻膠模型以確定蝕刻圖案。量化所述蝕刻圖案和用于所述晶片的所需蝕刻圖案之間的差異。如果所述差異不滿足設(shè)計目標，則改變(a)所述相位函數(shù)，(b)所述光刻系統(tǒng)的光學(xué)規(guī)格(opticalprescription)和(c)所述光掩模中的一個或幾個，并重復(fù)所述確定、生成、應(yīng)用和量化的步驟，直到所述差異滿足所述設(shè)計目標。如果所述差異滿足所述設(shè)計目標，則利用所述物體掩模構(gòu)建用于在所述光刻系統(tǒng)中使用的所述光掩模。
在另一個實施方案中，形成了一種用于光刻成像系統(tǒng)的光掩模。選擇相位函數(shù)以改變由所述光刻系統(tǒng)成像到晶片上的波前。確定來自所述光刻成像系統(tǒng)的空間圖像。從實際空間圖像生成掩模改變函數(shù)，從而使所述光刻成像系統(tǒng)可形成所需的空間圖像。在形成所需的空間圖像時使用所述掩模改變函數(shù)來確定物體掩模的幅度和相位成分中的一個或兩個?；谒龉饪滔到y(tǒng)對所述物體掩模進行成像，確定預(yù)計的空間圖像。將所述預(yù)計的空間圖像應(yīng)用到光刻膠模型，以確定蝕刻圖案。量化所述蝕刻圖案和用于所述晶片的所需蝕刻圖案之間的差異。如果所述差異不滿足設(shè)計目標，則改變(a)所述相位函數(shù)，(b)所述光刻成像系統(tǒng)的光學(xué)規(guī)格，和(c)照明中的一個或全部，并重復(fù)所述確定、生成、應(yīng)用和量化的步驟，直到所述差異滿足所述設(shè)計目標。如果所述差異滿足所述設(shè)計目標，則利用所述物體掩模構(gòu)建用于在所述光刻系統(tǒng)中使用的所述光掩模。
在另一個實施方案中，一種包括存儲于計算機可讀的媒介中的指令的軟件產(chǎn)品，其中，所述指令在被計算機執(zhí)行時完成用于構(gòu)建用于光刻系統(tǒng)的光掩模的步驟，所述軟件產(chǎn)品包括用于選擇相位函數(shù)的指令，所述相位函數(shù)改變由所述光刻系統(tǒng)成像到晶片上的波前；用于確定由所述光刻系統(tǒng)產(chǎn)生的空間圖像的指令；用于從所述空間圖像生成掩模改變函數(shù)，從而使所述光刻系統(tǒng)可形成所需的空間圖像的指令；用于將所述掩模改變函數(shù)應(yīng)用到所需的空間圖像以確定物體掩模的幅度和相位成分中的一個或兩者的指令；用于基于所述光刻系統(tǒng)對所述物體掩模的成像確定預(yù)計的空間圖像的指令；用于將所述預(yù)計的空間圖像應(yīng)用到光刻膠模型以確定蝕刻圖案的指令；用于量化所述蝕刻圖案和用于所述晶片的所需蝕刻圖案之間的差異的指令；用于在所述差異不滿足設(shè)計目標時，改變(a)所述相位函數(shù)，和(b)所述光刻系統(tǒng)的光學(xué)規(guī)格中的一個或兩者的指令；用于重復(fù)所述確定、生成、應(yīng)用和量化的步驟，直到所述差異滿足所述設(shè)計目標的指令；以及用于在所述差異滿足所述設(shè)計目標時利用所述物體掩模構(gòu)建用于在所述光刻系統(tǒng)中使用的所述光掩模的指令。
在另一個實施方案中，裝置增加了光刻系統(tǒng)中的聚焦深度。光學(xué)器件將光掩?；蛘诠饽３上竦骄哂衅毓忾T限的光刻膠記錄媒介中。光瞳面函數(shù)改變所述光刻成像系統(tǒng)的空間圖像，以使得所述空間圖像的一部分在擴展的聚焦深度上處在所述光刻膠記錄媒介的記錄門限之上。所述光瞳面函數(shù)通過影響所述光學(xué)器件成像的波前相位來改變系統(tǒng)響應(yīng)函數(shù)和空間圖像。
在另一個實施方案中，一種方法通過以下步驟增加光刻的處理窗口照射光掩模；以及通過改變波前的相位將所述光掩模的所述波前成像為空間圖像，從而使所述空間圖像與在沒有改變所述波前相位而形成的空間圖像相比具有擴展的聚焦深度和增加的處理窗口尺寸。
在一個實施方案中，一種方法通過如下方式來形成通路照射光掩模，所述光掩模具有厚度并定出用于所述通路的孔；以及通過改變所述光掩模的波前相位將所述波前成像為晶片上的圖像，以使得所述圖像在所述厚度上具有擴展的景深，其中后續(xù)的對光刻膠的蝕刻在所述晶片中形成具有基本均勻?qū)挾鹊耐贰?br> 在一個實施方案中，提供了一種用于形成通路的方法，包括照射光掩模，所述光掩模定出有用于所述通路的孔；以及通過改變所述光掩模的波前相位將所述波前成像為晶片處的圖像，以使得所述圖像在所述通路所需的厚度上具有擴展的聚焦深度，其中后續(xù)的對光刻膠的蝕刻在所述晶片中形成具有基本均勻?qū)挾鹊耐贰?br> 附圖簡要說明

圖1示出了具有擴展聚焦深度的光刻系統(tǒng)；圖2示出了圖1中的光刻系統(tǒng)在聚焦不準變化量上的點擴散函數(shù)；圖3示出了現(xiàn)有技術(shù)的光刻系統(tǒng)在如圖2所示的聚焦不準的變化量上的點擴散函數(shù)；圖4顯示了圖2中的點擴散函數(shù)的截面圖，和圖3中的點擴散函數(shù)的截面圖；圖5顯示了用于構(gòu)建圖1中的光刻系統(tǒng)的一個過程；圖6顯示了用于設(shè)計圖1中的光刻系統(tǒng)的元件的一個過程；圖7顯示了一個特定的余旋形式表面，其中示出了多條等相位線；圖8顯示了優(yōu)化的余旋形式表面的一個實施例，所述優(yōu)化的余旋形式表面被設(shè)計成對于+/-5個波的聚焦不準像差不變；圖9顯示了常量分布路徑元件的實施例；圖10顯示了對理想光學(xué)投影透鏡進行的一個改變的表面分布；圖11a顯示出了第一組圖像，它描述在傳統(tǒng)的成像系統(tǒng)中的聚焦不準效應(yīng)和相應(yīng)的小孔(關(guān)于光路中的通路)的空間圖像尺寸的增加，由此導(dǎo)致系統(tǒng)的分辨率因聚焦不準而下降；圖11b顯示了小孔的空間圖像，并且?guī)в性趫D11a中顯示的聚焦不準等價范圍上增加的光瞳面相位函數(shù)；圖11c顯示了在對專門用于特殊相位掩模的物體掩模進行成像時，用相位掩模/透鏡組合產(chǎn)生的圖像；圖12顯示了用于各種離軸照明方案的理想化的光瞳映射圖；圖13是描述對具有NA＝0.7的現(xiàn)有技術(shù)系統(tǒng)中的小孔進行全聚焦的空間圖像的曲線圖；圖14是描述用來提供小孔空間圖像的一致高于曝光門限強度的光瞳面相位函數(shù)的曲線圖；圖15是示出來自圖1中的光刻系統(tǒng)的小孔的全聚焦的空間圖像，并顯示了擴展的聚焦深度；圖16是示出來自具有NA增加到0.8的現(xiàn)有技術(shù)光刻系統(tǒng)的小孔的全聚焦的空間圖像的曲線圖；圖17是描述來自圖1中的NA增加到0.8的光刻系統(tǒng)的小孔的全聚焦的空間圖像的曲線圖；圖18是描述來自現(xiàn)有技術(shù)的光刻統(tǒng)的全聚焦的雙孔空間圖像1D的分布的曲線圖；圖19的一組圖像示出了現(xiàn)有技術(shù)光刻系統(tǒng)的全聚焦的雙孔空間圖像2D強度；圖20的一組圖像示出了現(xiàn)有技術(shù)光刻系統(tǒng)的全聚焦的雙孔記錄圖像2D的強度；圖21是描述來自圖1中的光刻系統(tǒng)的全聚焦的雙孔空間圖像1D分布；圖22的一組圖像示出了來自圖1中的光刻系統(tǒng)的全聚焦的雙孔空間圖像2D強度；圖23的一組圖像示出了來自圖1中的光刻系統(tǒng)的全聚焦的雙孔記錄圖像2D強度；圖24是顯示現(xiàn)有技術(shù)的用于不同記錄門限的孔尺寸、全聚焦的曲線圖；圖25是顯示現(xiàn)有技術(shù)的用于不同記錄門限的處理窗口、橫斷孔尺寸、全聚焦的曲線圖；
圖26是描述在圖1中的光刻系統(tǒng)中用于不同記錄門限的孔尺寸、全聚焦的曲線圖；圖27是描述在圖1的光刻系統(tǒng)中用于不同記錄門限的處理窗口曲線、橫斷孔尺寸、全聚焦的曲線28示出了顯示具有等相位輪廓線的透鏡的四個光瞳面函數(shù)；圖29顯示了從描繪于圖30和31中常量分布路徑表面、突出顯示的交叉路徑和平行路徑線部分得到的中間結(jié)果；圖30是描述用于圖29交叉路徑分布的曲線圖；圖31是描述用于圖29平行路徑分布的曲線圖；圖32描述了在增加球項(spherical term)之后的常量分布表面的一個最終結(jié)果，所述球項提供了擴展的聚焦深度以及與曼哈頓幾何光路圖案的圖像的空間頻率信息內(nèi)容匹配的光學(xué)傳遞函數(shù)(OTF)；圖33描述了圖32中的分布，該分布具有等傳輸線(用于調(diào)制傳遞函數(shù)(MTF)的空間頻率)以與曼哈頓(manhattan)幾何線路圖案的圖像的空間頻率信息內(nèi)容匹配；圖34顯示了示例性的增強的光掩模和照明器。
本發(fā)明的詳細描述圖1示出了用于擴展聚焦深度(DOF)的光刻系統(tǒng)100。系統(tǒng)100被示為具有照明系統(tǒng)102、光掩模104、通過光瞳面函數(shù)(pupilplane function)108執(zhí)行波前編碼的成像透鏡106、以及晶片110。照明系統(tǒng)102示為具有光學(xué)輻射源112和透鏡組116。源112產(chǎn)生能夠通過透鏡組116、光掩模104和包括光瞳面函數(shù)108的成像透鏡106的光學(xué)輻射114，以產(chǎn)生空間圖像(aerial image)122。光掩模104被構(gòu)建成能夠在空間圖像122中形成所需的圖案，這將在下面進行詳細的描述。成像透鏡106可包括透鏡組118和120，如圖所示。成像透鏡106通過對由輻射114照射的光掩模104進行成像，以生成空間圖像122。在一個實施方案中，輻射114從紫外線光譜中選擇。
透鏡組116、118和120可包括例如(a)一個或多個光學(xué)元件(例如，多個透鏡和/或多個反射鏡)，和/或(b)反射和折射媒介(例如，固體、液體和/或氣體)。成像透鏡106可包括折射表面，衍射光學(xué)器件、反射鏡、數(shù)字反射鏡(相對于光刻膠的整合時間快速地移動)、全息攝影和體全息照相。
晶片110涂刷有對光輻射114非線性敏感的光刻膠材料124。光刻膠材料124在光學(xué)輻射114強度低于曝光門限的情況下不會記錄空間圖像122中的部分，以及在光學(xué)輻射114強度高于曝光門限的情況下記錄空間圖像122的所有部分。光刻膠材料124因此要么是被“曝光”要么是未“曝光”。
光瞳面函數(shù)108用來改變來自成像透鏡106的空間圖像，從而即便是在空間圖像122中具有聚焦不準(misfocus)，也可使空間圖像122的較高強度部分(即，在空間圖像122中，光學(xué)輻射的強度高于光刻膠材料124的曝光門限)不會由于聚焦不準而相當?shù)馗淖?。光瞳面函?shù)108可以通過使用相位片(phase plate)或其它與源112產(chǎn)生的照明波長相兼容的光學(xué)元件而實現(xiàn)。因此，由相位片或光學(xué)元件實現(xiàn)的相位變化可例如通過改變折射系數(shù)、光學(xué)材料的厚度變化、空間光調(diào)制(例如，使用自數(shù)字反射鏡調(diào)節(jié)器)、或全息攝影來實現(xiàn)。
在對擴展的物體進行成像時，對于物體中各點的響應(yīng)的總交互作用形成對空間圖像122的總作用，并因此形成光刻膠材料124的記錄強度。總響應(yīng)的上部分是將被限制以遵從所需形式的一些關(guān)心的量以及將被限制以通過聚焦不準和其它有聚焦特征的像差(它們將在下面進行詳細的描述)而恒定地保持在曝光門限之上的量。
在一個實施例中，聚焦不準效應(yīng)可以在光掩模104不平時產(chǎn)生；這可在例如光掩模104由溫度效應(yīng)產(chǎn)生卷曲、具有不平的基底、或用不足嚴格(tight)的容許偏差設(shè)置在系統(tǒng)100內(nèi)時發(fā)生。聚焦不準效應(yīng)還可因晶片110的不正確定位而產(chǎn)生，或如果晶片110具有不平的表面時產(chǎn)生。強度低于光刻材料124的曝光的空間圖像122的下部分會隨這些聚焦不準而變化。在需要減少低強度圖像部分的聚焦不準變化的情況下，可改變光掩模104以減少空間圖像122中的聚焦不準效應(yīng)，例如通過對光掩模104應(yīng)用等同的“圖像處理”，而不是對空間圖像122。
在一個實施方案中，成像透鏡106的光瞳面函數(shù)108受到物體掩模(object mask)的編碼，以使空間圖像122中的高于門限強度部分基本相對于范圍至少為K*λ*f#/2(其中，K≥1.5，f#是成像透鏡106的f數(shù)值，λ是輻射114的波長)的聚焦不準而不變。
為了描述光瞳面函數(shù)108的波前編碼效應(yīng)，在用不相干的(incoherent)源112照射時，來自系統(tǒng)100的點的空間圖像在圖2中被示為聚焦不準的函數(shù)。為了比較，來自傳統(tǒng)的光學(xué)成像系統(tǒng)的空間圖像(用傳統(tǒng)的不相干源照射，但不具有圖1中的光瞳面函數(shù)以及不具有光刻膠處理)在圖3中描述性地顯示。圖2和圖3中的聚焦不準增加等價地代表了數(shù)值孔徑的增加、光學(xué)像差(例如，場曲率)的增加和/或光學(xué)器件和組件失準的增加。因此，與圖3中的空間圖像相比，圖2中的用于光刻系統(tǒng)100的空間圖像明顯是更好的，這是由于系統(tǒng)100是用寬松的(relaxed)允許偏差制造和/或?qū)实?相對于傳統(tǒng)的光學(xué)成像系統(tǒng)而言)。因此，通過晶片110上的光刻膠能夠看到圖2中的各個空間圖像。
應(yīng)該顯而易見的是，相對于圖2中的點空間圖像的相應(yīng)光學(xué)系統(tǒng)函數(shù)在所感興趣的空間頻率帶中是沒有零值的，而相對于圖3中的聚焦不準的傳統(tǒng)光學(xué)成像系統(tǒng)的光學(xué)系統(tǒng)函數(shù)是具有大量的零值區(qū)域的。傳統(tǒng)光學(xué)成像系統(tǒng)的光學(xué)系統(tǒng)函數(shù)中的這些零值導(dǎo)致了空間分辨率的損失。相反，系統(tǒng)100的光學(xué)系統(tǒng)函數(shù)不具有零值，并因此不會帶來空間分辨率的損失。在聚焦不準的像差導(dǎo)致不可避免的空間分辨率損失的情況下，系統(tǒng)100可以獲得增加的空間分辨率。具體地說，由于圖2中的光學(xué)系統(tǒng)函數(shù)不具有零值，所以在物體掩模中檢測到的空間頻率在圖像和光刻膠中被還原。這樣，物體掩模被有效地重新補償，從而使得所形成的圖像為期望的圖像。
圖4顯示了來自圖2和圖3中的、沒有歸一化的小孔空間圖像的截面圖，它顯示出除了焦點沒對準(out of focus)之外，圖3中的具有中等和大程度的聚焦不準的空間圖像峰值太低以至于不能夠使圖像曝光。從圖3中可以顯而易見地看出，傳統(tǒng)光學(xué)成像系統(tǒng)的空間圖像的橫截面急劇地變化，而(來自系統(tǒng)100的)空間圖像的橫截面基本上是不變的。在具有用0.6的門限進行仿真的光刻處理的給定光刻模型(將在下面進行詳細描述)中，圖2的空間圖像基本上不能與圖3中的聚焦對準(in-focus)的圖像區(qū)別開；空間圖像(圖2)的底部(base)處的擴展沒有大到能夠?qū)Ψ逯低膺叺墓饪棠z區(qū)域進行曝光。由于光刻膠基本上像階梯函數(shù)一樣作用，因此空間圖像(圖2)的被擴展的“底部”沒有曝光，并在所得到的經(jīng)過處理的晶片110中是不可見的。
由于圖4中的空間圖像是小孔(即，孔徑)形成的，所以該實施例的圖像還示出了系統(tǒng)100的點擴散函數(shù)(PSF)，如所標注所示。利用擴展的聚焦深度，該PSF在光刻材料124內(nèi)的深度方向產(chǎn)生準確的孔，從而提供了一種可用的方式以在集成線路(IC)中構(gòu)成電通路(例如，提供電源或接地)。
在一個實施方案中，并進一步參照圖1，光刻成像系統(tǒng)100通過對與照明系統(tǒng)102、用來形成光掩模104的物體掩模、以及構(gòu)成光瞳面函數(shù)108的相位掩模相關(guān)聯(lián)的特性進行折衷而北設(shè)計出來。這種折衷及限制將在下面進行詳細的描述。
物體掩模具有相位組件和幅度組件，從而使空間圖像122在光刻膠處理后形成期望的圖像。作為一個實施例，如果在物體掩模和相位掩模的設(shè)計和制造中沒有限制，并且系統(tǒng)100的光學(xué)系統(tǒng)函數(shù)中沒有零值，那么對于至少一些種類的照明來說(例如不相干照明)可通過以下來確定掩模的近似閉合形式的解決方案計算需要用來從經(jīng)過相位改變的光學(xué)成像系統(tǒng)形成衍射受限點空間圖像的空間相位和幅度響應(yīng)，并接著將該空間相位和幅度響應(yīng)與所需圖形的縮放(scaled)版本進行卷積?？梢詫⒃摻?jīng)過相位掩模改變的光學(xué)系統(tǒng)構(gòu)建和排列成使所述系統(tǒng)的點空間圖像具有增加的聚焦深度或景深(與不具有相位掩模的成像系統(tǒng)相比)，并且例如使相應(yīng)的光學(xué)系統(tǒng)函數(shù)中不存在零值。利用不相干的照明，用來形成衍射受限的點圖像的空間幅度系統(tǒng)響應(yīng)可被認為是“空間濾波”，它能夠改變物體掩模用于特殊的相位掩模。
對于部分相干的照明而言，物體掩模不是通過線性卷積來改變，而是根據(jù)空間相干性以能夠形成適當空間圖像的方式改變。還可以在部分相干的系統(tǒng)中使用表征物體掩模、理想函數(shù)和系統(tǒng)響應(yīng)的互相干性函數(shù)，以模擬的方式合成經(jīng)過改變的物體掩模。
如果在被檢測的圖像處給定空間圖像所共享的零空間，則可確定許多形成合適空間圖像并在光刻膠處理后產(chǎn)生所需圖像的“空間濾波”。進而將該“空間濾波”應(yīng)用到物體掩模，由此使該掩模的形式改變，并使得新的空間圖像真正地形成正確的被檢測圖像，從而增加空間分辨率以及減少聚焦不準的負作用。前述的細化(refinement)導(dǎo)致對物體掩模改變的限制，從而僅允許小的固定數(shù)目的幅度和/或相位階躍/電平。
圖5中顯示了用于構(gòu)建圖1中的光刻系統(tǒng)100的一個過程130。該過程130開始于對成像容積之上的空間圖像進行計算131，成像容積可包括視場、動態(tài)或靜態(tài)像差和/或景深/聚焦深度。通過將光束從照明源133(例如，圖1中的源112)傳播132通過物體掩模134和光學(xué)器件135到達晶片面來完成對空間圖像的計算131?？梢允褂梦锢淼膫鞑ツＪ蕉皇菐缀文Ｊ絹頊蚀_地處理衍射、干涉和偏振效應(yīng)。接著，基于空間圖像的強度分布，確定出136在對光刻膠處理后的記錄圖像。如果由非線性光刻膠響應(yīng)引致的圖像匹配137圖像目標，則優(yōu)化完成。如果不匹配，改變138空間圖像以滿足目標，并且使用包含在空間圖像中的信息改變139照明133、光瞳函數(shù)(例如，形成圖1中的光瞳面函數(shù)108的相位掩模)、和/或物體掩模134。重復(fù)循環(huán)處理130，直到找到滿意的分辨率為止。
結(jié)合圖5中的優(yōu)化處理130具有許多有益的效果。例如，通過用參數(shù)表示光學(xué)成像系統(tǒng)模型、相位掩模和相關(guān)的物體掩模變化，就可以用少量的參數(shù)來描述設(shè)計問題。在一個實施方案中，光瞳函數(shù)108(或相位掩模)被設(shè)計成使光刻系統(tǒng)100產(chǎn)生的聚焦基本相對于一定范圍的系統(tǒng)的失準和/或光學(xué)像差(例如，場曲率)保持不變。像差的不變性被用來確定的場的增加、對準允許偏差的增加、和/或數(shù)值孔徑的增加以用于系統(tǒng)100的設(shè)計。使用具有數(shù)值孔徑的增加到第四級的像差模型，系統(tǒng)100的像差不變性能夠在數(shù)值孔徑中獲得至少百分之20到30的增加(與現(xiàn)有技術(shù)的傳統(tǒng)光學(xué)成像系統(tǒng)相比)。使用二階的場曲率模型，系統(tǒng)100的瞬間場增加(與現(xiàn)有技術(shù)相比)了至少1.5的因數(shù)(甚至例如高達約為8的因數(shù))，這與圖2所示的系統(tǒng)聚焦深度增加的平方根成比例。這增加了圖1中的系統(tǒng)可實現(xiàn)的總體處理量。
更具體地說，圖6顯示了一個用于設(shè)計系統(tǒng)100的元件的過程140。在步驟141，選擇用于光刻系統(tǒng)100的照明系統(tǒng)(例如系統(tǒng)102)。如果需要的話，該照明系統(tǒng)可作為對處理140優(yōu)化而得到改變。選擇照明系統(tǒng)例如包括選擇源配置、相干度、照明角、物體掩模處的輻照度、和/或其它因子。在步驟142，通過對所需的最終圖像縮放(scale)以系統(tǒng)放大倍數(shù)，從而計算初始物體掩模。物體掩模在之后被改變?yōu)槭构饪滔到y(tǒng)100產(chǎn)生效應(yīng)的“消除(undo)”，以實現(xiàn)相對于某些會限制性能的像差的所需的不變性。在步驟143，選擇相位函數(shù)族群(family)和相位掩模的初始參數(shù)。步驟143的一個實施例是選擇用來操作以擴展景深/聚焦深度和聚焦不準像差以及光刻系統(tǒng)100預(yù)期的允許偏差的光學(xué)器件和相位掩模(總言之，指圖1中的透鏡組106和光瞳面相位函數(shù)108)。在步驟143中選擇的相位掩?？勺鳛閮?yōu)化處理140的一部分改變，如果需要的話。一旦選擇了初始的光刻系統(tǒng)，在步驟144中確定空間圖像，這通過來自照明系統(tǒng)的通過物體掩模和成像透鏡(包括相位掩模)的光束傳播來限定。確定空間圖像可包括與照明源相關(guān)聯(lián)的偏振和相干效應(yīng)。在步驟145，通過將非線性門限化(光刻膠“模型”)應(yīng)用到空間圖像以計算光刻膠響應(yīng)。在步驟146，使用品質(zhì)因數(shù)(用于量化光刻系統(tǒng)的優(yōu)化程度)確定所曝光的圖像是否足以接近理想的圖像；品質(zhì)因數(shù)例如可包括最小平方分析。如果所需優(yōu)化程度是足夠的(“是”)，則優(yōu)化處理140結(jié)束；如果不是足夠的(“否”)，則優(yōu)化處理140繼續(xù)到步驟147、148和149?；谠谇懊娴杏嬎愕淖兞?，以及基于空間圖像，計算新的系統(tǒng)變量。例如，在步驟148，改變照明源、物體掩模和/或光學(xué)器件(透鏡組106)，并確定新的品質(zhì)因數(shù)(步驟144、145和146)。在進一步的可選步驟149中，可對變量加以限制。例如，在步驟149的一個實施例中，允許物體掩模僅具有有限的相位和幅度階躍(step)。
在閱讀和充分理解本文公開的內(nèi)容后，本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)該認識到，可以改變圖6中的步驟順序以產(chǎn)生類似的結(jié)果，但這并不會背離本發(fā)明的范圍。
在另外一個實施例中，對圖1中的光刻系統(tǒng)100進行的優(yōu)化可包括下面的步驟1)選擇光瞳面相位函數(shù)(例如，通過從下面描述的相位函數(shù)“族群”中選擇相位函數(shù))。
2)選擇成像光學(xué)器件(用以將物體掩模成像為空間圖像)和照明系統(tǒng)102的光學(xué)規(guī)格(optical prescription)。
3)確定光學(xué)規(guī)格的系統(tǒng)響應(yīng)。
4)根據(jù)步驟3的系統(tǒng)響應(yīng)確定物體掩模改變函數(shù)。選擇所述物體掩模改變函數(shù)以使得在給定的特殊系統(tǒng)響應(yīng)下，在空間圖像122中形成基本的圖像，例如點、線、邊緣等。
5)將物體掩模改變函數(shù)(來自步驟4)應(yīng)用到所需的空間圖像以確定經(jīng)過改變的物體掩模。步驟5可依賴于所使用的照明。
6)確定由步驟5中的經(jīng)過改變的物體掩模所形成的空間圖像114。
7)將步驟6中的空間圖像應(yīng)用到光刻膠模型，以確定晶片中的蝕刻圖案(即，空間圖像114照射光刻材料124以使其曝光并形成蝕刻圖案；在這種情況下，由于在光刻材料124的曝光中的非線性影響，空間圖像114和蝕刻圖案是不一致的)。
8)將步驟7中的蝕刻圖案與所需的圖案相比，例如通過使用將蝕刻圖案與期望的最終圖像進行比較的誤差矩陣(例如，最小平方確定)。
9)改變(例如，迭代)步驟1中的相位函數(shù)和/或步驟2中的光學(xué)規(guī)格，并執(zhí)行步驟3-8，直到誤差矩陣在可接受的界限內(nèi)(例如，直到蝕刻圖案充分地接近所需的圖案)。
在步驟6，確定空間圖像122可例如包括確定從物體掩模到空間圖像的波前相干程度。例如，可使用互相干函數(shù)(mutual coherencefunction)確定空間圖像，如同例如通過照明源112和譜寬的物理形式來確定那樣。這種處理優(yōu)化還能夠得到提高以包括例如對于物體掩模的限制(相似于圖6中的步驟149)。相應(yīng)地，下面是用于在圖1中的設(shè)計系統(tǒng)100中使用的另一個優(yōu)化處理1)選擇相位函數(shù)(例如，通過從將在下面進行描述的相位函數(shù)“族群”中選擇相位函數(shù))。
2)選擇成像光學(xué)器件(用以將物體掩模成像為空間圖像)和照明系統(tǒng)(例如系統(tǒng)102)的光學(xué)規(guī)格。
3)確定光學(xué)規(guī)格的系統(tǒng)響應(yīng)。
4)根據(jù)步驟3的系統(tǒng)響應(yīng)確定改變掩模函數(shù)。
5)將改變掩模函數(shù)(來自步驟4)應(yīng)用到所需的最終圖案，以確定經(jīng)過改變的物體掩模。步驟5可依賴于所使用的照明形式。
6)量化步驟5中的物體掩模，以將實際的限制應(yīng)用到物體掩模的制造中(例如，限制物體掩模從而離散相位和/或幅度階躍)。
7)確定由步驟6中的物體掩模形成的空間圖像。
8)將步驟7中的空間圖像應(yīng)用到光刻膠模型，以確定晶片中的蝕刻圖案。
9)將步驟8中的蝕刻圖案與所需的最終圖案相比，例如通過使用將蝕刻圖案與所需圖像進行比較的誤差矩陣(例如，最小平方確定)。
10)改變(例如，迭代)步驟1中的相位函數(shù)和/或步驟2中的光學(xué)規(guī)格，并執(zhí)行步驟3-9，直到誤差矩陣在可接受的界限內(nèi)(例如，直到蝕刻圖案充分地接近期望的圖案)，和/或直到物體掩?？梢栽趯嶋H界限內(nèi)進行構(gòu)造。
在步驟7中，確定空間圖像例如還可包括確定從物體掩模到空間圖像的、形成波前的波長相干度。例如，可使用互相干函數(shù)來確定空間圖像。
在上述的處理中，確定空間圖像例如還可包括需要考慮與照明系統(tǒng)102關(guān)聯(lián)的照明方案。例如，該照明方案包括偏軸的照明、四重(quadruple)照明或其它的照明技術(shù)。
本文中描述的系統(tǒng)和方法可以實現(xiàn)某些有益的效果。例如，通過擴展聚焦深度，成像系統(tǒng)的可用視場可通過減少場曲率系統(tǒng)影響而得到增加。增加視場增加了與光刻系統(tǒng)100(例如，處理能力可增加約為(K)^1/2的因數(shù)，這是因為從物體掩模到空間圖像122的成像容積可增加因數(shù)K)關(guān)聯(lián)的處理能力(每單位時間的晶片數(shù))。此外，由于聚焦深度增加，物體掩模、光學(xué)器件、和/或照明系統(tǒng)的制造和/或?qū)士梢詼p少的容許偏差(與現(xiàn)有技術(shù)比較而言)而實現(xiàn)。相似地，還可以降低晶片110和/或光掩模104在光刻系統(tǒng)中的移動精度，以允許更快的速度(例如，與步進電機和使晶片和/或物體掩模轉(zhuǎn)移的類似物關(guān)聯(lián))和增加晶片處理能力。在一個實施例中，K等于1.5。使k超過2、3、4、5、6、7、8或更大能夠獲得更進一步的改進；但是，增加K可能使相位掩模(用來形成光瞳面函數(shù)108)和物體掩模(用來形成光掩模104)的制造復(fù)雜化。光掩?；蚬庋谀５母淖兛梢蕾囉谡彰髟吹男问?、以及照明(由源112產(chǎn)生)是否相干、是否部分相干或偏振。
在上述的處理和優(yōu)化中，選擇與相位掩模關(guān)聯(lián)的光瞳面函數(shù)可包括從相位函數(shù)族群中選擇相位函數(shù)，例如一下將要描述的余旋形式族群或常量分布路徑(constant profile path)族群。
余旋形式族群-來自余旋形式族群中的表面允許對聚焦不準像差進行精確控制。此外，余旋形式系統(tǒng)能夠具有圓形對稱的MTF，這將導(dǎo)致高度均勻的MTF。余旋形式函數(shù)的通常公式為P(r，θ)＝∑αiricos(wiθ+φi)，其中，在極坐標中r和θ為半徑和角度，為角度相位偏移?；《认辔幌禂?shù)wi對于一些系統(tǒng)可以都為零。另一個特殊的形式是P(r，θ)＝f(r)cos(wθ+φ)。例如，一個特殊的余旋形式表面150在圖7中顯示，其中顯示了等相位(constant phase)線151。在圖8中顯示了被設(shè)計成對于+/-5個波的聚焦不準像差保持不變的優(yōu)化余旋形式表面153。在圖8中示出了優(yōu)化余旋形式表面153的性能，其中圖8示出了傳統(tǒng)光學(xué)成像系統(tǒng)的PSF 154、使用余旋形式表面153和傳統(tǒng)物體掩模的系統(tǒng)100的PSF155、以及使用余旋形式表面153和經(jīng)過改變的物體掩模(例如，通過上述優(yōu)化處理實現(xiàn)的經(jīng)過改變的掩模)的系統(tǒng)100的PSF 156。
常量分布路徑(CPP)族群-與余旋形式的表面相比，常量分布路徑表面可在復(fù)雜的光學(xué)數(shù)字設(shè)計中需要更多控制的情況下使用。該特性能夠設(shè)計成在對物體掩模進行改變后能最佳地工作。CPP表面的表面高度沿著在其中表面的函數(shù)形式或分布與沿著該路徑的歸一化版本相似的路徑被限定。實際表面高度從路徑到路徑進行變化，但沿著歸一化路徑的函數(shù)形式或分布則無需隨路徑到路徑而變化。CPP元素的實施例顯示在圖9中；例如一個CPP元素157具有平方函數(shù)形式。使用CPP族群來設(shè)計系統(tǒng)的一個影響是使用CPP光瞳面相位掩模的系統(tǒng)能夠產(chǎn)生這樣的結(jié)果，即，它對聚焦不準類像差和緊湊的(compact)PSF具有低的變化。
圖10、11a、11b和11c示出了在具有聚焦深度為K*λ*f#/2(其中k等于8)的光刻系統(tǒng)中，使用用于通路(via)或孔的物體掩模的一個實施例。在該實施例中聚焦不準范圍為0到+2個波。對于聚焦不準范圍為0到-2個波也具有相同的結(jié)果。具體而言，圖10顯示了對理想光學(xué)投影透鏡(例如，用于作為光刻系統(tǒng)100的成像透鏡106使用)進行的經(jīng)過改變的表面分布158。這種改變能夠認為是在理想透鏡的孔徑光闌處或其附近增加了理想的“相位掩模”，以例如形成圖1的光瞳面函數(shù)108。相位掩模的函數(shù)形式被提供為P(r)，該函數(shù)可通過對相位函數(shù)族群進行優(yōu)化(例如，圖6)以將容許偏差增加到+/-2λ的聚焦不準而生成。曲線圖159顯示了分布158(作為透鏡的歸一化半徑的函數(shù))的光學(xué)路徑差異(OPD)。
圖11a-11c顯示了使用光刻系統(tǒng)的線性系統(tǒng)模型在用不相干源照射時，對空間圖像進行的理想化仿真，其中成像透鏡被模型化為在最佳聚焦處衍射受到限制。具體地說，圖11a示出了描述傳統(tǒng)光學(xué)成像系統(tǒng)中的聚焦不準效應(yīng)以及相應(yīng)增加了點空間圖像的寬度(其結(jié)果是由于聚焦不準而使系統(tǒng)的分辨率下降)的第一組圖像。圖11b中的第二組圖像顯示了在聚焦不準的等價范圍上增加了相位掩模(P(r))的點空間圖像。圖11c中的第三組圖像顯示了在對專門用于特殊相位掩模的物體掩模進行成像時，用相位掩模/透鏡組合產(chǎn)生的最佳圖像；物體掩模的空間圖像基本與傳統(tǒng)成像系統(tǒng)在最佳聚焦時的點空間圖像一致。即便是具有大量的聚焦不準，但專用的物體掩模的圖像基本上和來自傳統(tǒng)系統(tǒng)的得到最佳聚焦的點空間圖像一樣好。圖11c描述了對于聚焦不準的不變性，和在+/-2(的聚焦不準范圍上對特定物體的衍射受限成像。
圖12顯示了用于各種在軸(on-axis)和離軸(off-axis)照明方案的一系列被理想化的光瞳映射圖(a)-(h)。例如，光瞳映射圖h對應(yīng)于需要雙曝光和雙掩模的兩個光瞳圖。
圖13是描述在具有NA等于0.7的現(xiàn)有技術(shù)系統(tǒng)中的全聚焦(through-focus)的點空間圖像。曲線圖160顯示了在傳統(tǒng)光刻系統(tǒng)中由于聚焦不準導(dǎo)致的強度變化。曲線圖160的每根線表示給定聚焦不準距離的點空間圖像。點空間圖像的寬度以納米的形式顯示在X軸，并且聚焦不準以納米顯示。如果曝光門限被設(shè)置在例如0.6，則所記錄的“點(spot)”的大小將作為聚焦不準函數(shù)急劇變化；在某些情況下，記錄不會顯示。如曲線圖160所示，聚焦深度(例如，在形成可使用圖像的聚焦不準范圍)太小以至于蝕刻的圖像對于當前光刻系統(tǒng)的容許偏差是沒有對準焦點的。
除了已注明的情況之外，在下面的某些描述性仿真中使用具有193納米(nm)波長和NA為0.7的透鏡的旋轉(zhuǎn)四極照明器(見圖34)。旋轉(zhuǎn)四極照明器(因為典型或非旋轉(zhuǎn)的四極照明具有設(shè)置在它們對角線中的孔，所以被稱為旋轉(zhuǎn))被設(shè)計成256×256大小的格柵，并且在格柵點(4，128)、(252，128)、(128，252)和(128，4)處設(shè)置(居中)有小孔(或“孔”)，其中點(1，1)被定為“原點”，并且在矩陣的左上角，其中，在這些特殊仿真中的“孔”被定義為具有零相位和透射率孔＝
0 0 0 1 0 0 00 1 1 1 1 1 00 1 1 1 1 1 01 1 1 1 1 1 10 1 1 1 1 1 00 1 1 1 1 1 00 0 0 1 0 0 0可以使用可選的照明器設(shè)計-例如環(huán)形、指定的或不規(guī)則的幾何形狀的照明器設(shè)計。在這里包括的仿真采用光學(xué)研究協(xié)會(OpticalResearch Associate)的編碼V來實現(xiàn)。使用具有部分相干(PAR)模型的編碼V干涉圖(interferogram)文檔輸入來對照明進行模型化。該文檔用序列命令“SRC<文檔名>2.0”來使用，其中，2.0表示照明器的相對大小(參照編碼V對于“相對的”的定義)。其它具有各種角度方向和窗口幾何形狀的照明器設(shè)計(包括極化、相位和幅度控制)可被等同地使用。
圖14是描述圖1中的光瞳面函數(shù)108的余旋形式的一個實施例的曲線圖161，光瞳面函數(shù)108采用了波前編碼以擴展光刻系統(tǒng)100的聚焦深度。下面顯示的是用于光瞳面函數(shù)108的表面的等式(包括在編碼V中使用的相干參數(shù))，其中，第一個等式用于數(shù)值孔徑為0.7的情況，第二個等式用于數(shù)值孔徑為0.8的情況。


光瞳面函數(shù)108可通過在成像透鏡106的光瞳面中引入并入有相位掩模的額外物理光學(xué)組件來實現(xiàn)。在其它的實施方案中，光瞳面函數(shù)108可通過改變接近于光瞳面的透鏡表面(例如，透鏡118和120)來引入。
圖15是示出來自圖1中的光刻系統(tǒng)100的全聚焦的點空間圖像，并顯示了擴展的聚焦深度的曲線圖162。曲線圖162顯示出，例如對于在曝光門限0.6之上的點空間圖像強度，圖像大小隨大的聚焦不準改變很少。盡管曝光門限之下的點空間圖像強度更多地變化，但是它們很少影響所記錄的圖像。此外，通過使用分辨率提高技術(shù)(RET)或光學(xué)接近修正(OPC)來對光掩模104進行進一步的改變可消除駐留效應(yīng)。因此，還可以通過改變光掩模104以將通過光瞳面函數(shù)108產(chǎn)生的點空間圖像考慮在內(nèi)，從而控制低于曝光門限的PSF強度。
在低于曝光門限的點空間圖像強度的組合效果相加、相干或疊加以形成實質(zhì)性的貢獻用以記錄所組合的強度的某些情況下，可以使用采用對光掩模104進行圖像處理的可選方案，并且可以使用RET和OPC技術(shù)。所選擇的方法和相關(guān)的設(shè)計規(guī)則依賴于照明的類型、圖像的特色和具體的應(yīng)用。光瞳面函數(shù)108和光掩模104可被設(shè)計成這樣，即，重疊空間圖像的互相影響正面地(或負面地)但以高度受控的方式，在周期間隔、連續(xù)區(qū)域或特殊的幾何線路設(shè)計中對所有的圖像強度起作用。
與聚焦有關(guān)的像差隨NA的增加而平方地增加；設(shè)計和構(gòu)成具有大的NA的光刻系統(tǒng)因此變得困難和昂貴。在一個實施例中，通過增加光學(xué)元件(或改變已有的光學(xué)元件的表面)以結(jié)合光瞳面函數(shù)108，就可將最初設(shè)計的具有一個NA的成像透鏡改變成以較大的NA進行操作。光瞳面函數(shù)108的增加使聚焦深度增加，并因此減少了與聚焦有關(guān)的像差的負面影響。
為了比較的目的，圖16是示出來自具有NA增加到0.8的現(xiàn)有技術(shù)的、并對透鏡元件的形狀和間距沒有作任何改變的光刻系統(tǒng)的全聚焦的點空間圖像的曲線圖163。因此，像差對于增加的NA沒有被重新平衡。與圖13中的曲線圖160比較，曲線圖163顯示出分辨率像期望的那樣隨增加的NA而增加(應(yīng)該注意曲線圖162的橫軸比例相對于曲線圖160發(fā)生的變化)。然而，在曲線圖163中的聚焦深度還小于曲線圖160中的聚焦深度，這是因為聚焦深度隨NA的增加成平方地減少。
另一方面，圖17是描述來自圖1中的NA增加到0.8的光刻系統(tǒng)100的全聚焦的點空間圖像。圖17顯示出，由于增加了光瞳面函數(shù)108，透鏡的NA可隨聚焦深度的增加而增加到0.8。曲線圖170中的點空間圖像的強度大于曝光門限的部分基本上與圖16中的曲線圖163的聚焦對準的PSF相同。這樣，即便是在增加NA并不對光掩模進行改變時，將光瞳面函數(shù)108引入成像透鏡106也提高了景深。
圖34顯示了用來形成圖18、19、20、21、22和23的數(shù)據(jù)和/或圖像的一個光掩模350和一個照明器360。照明器360是具有四個孔徑362的旋轉(zhuǎn)四極照明器，光掩模350包括相位(例如，孔352包括180度的相移)和強度信息(例如，孔352和354都是80nm的方塊并分隔開130nm的356)。
圖18是描述全聚焦雙孔空間圖像1D的分布的曲線圖180，該分布由現(xiàn)有技術(shù)的光刻光學(xué)成像系統(tǒng)從照明器360和光掩模350產(chǎn)生。具體地說，圖18顯示了由具有NA為0.8的采用雙孔或通路的光掩模350和具有照明波長為193nm的照明器360產(chǎn)生的仿真空間圖像的截面圖。通路例如被用來在集成線路的不同級之間進行連接。除了增加可獲得的分辨率，光掩模350的孔352具有π相位偏移，該相位偏移被增加到通過上述孔(參見圖34)的光的相位。曲線圖180示出上述兩個孔的空間圖像在聚焦對準時是良好的，但是該圖像隨聚焦不準迅速劣化。圖19的一組圖像描述了全聚焦的雙孔空間圖像2D的強度(由現(xiàn)有技術(shù)的光刻光學(xué)成像系統(tǒng)通過照明器360和光掩模350產(chǎn)生)。具體地講，圖19顯示了用于-300nm、-200nm、-100nm、+0nm、+100nm、+200nm、+300nm和+400nm焦距的圖像，其中標注有+0nm的圖像表示聚焦對準的圖像。兩個孔的空間圖像的強度隨聚焦的變化而變化。圖20顯示了被記錄入高度非線性光刻膠的圖19的圖像?？梢宰⒁獾?，孔僅在200nm的范圍上被記錄下來，并且在聚焦不準時僅在100nm上記錄下具有正確大小的孔。
圖21、22和23通過圖1中的光刻系統(tǒng)100使用照明器360和光掩模350產(chǎn)生，并用來與圖18、19和20進行比較。具體地說，圖21顯示了描述全聚焦的雙孔空間圖像1D分布，它由圖1中的光刻系統(tǒng)100從照明器360和光掩模350產(chǎn)生?？梢岳斫?，和圖18的曲線圖180比較，曲線圖210顯示了增加的景深。圖22顯示了用來產(chǎn)生曲線圖210的空間圖像的強度。圖23顯示了通過具有高度非線性靈敏度的光刻膠記錄下來的光掩模350的兩個孔的圖像。
可以理解，圖21、22和23示出可允許的聚焦不準極大地得到增加，但卻沒有損失分辨率，這是因為在大范圍的聚焦不準范圍上，空間圖像的被記錄的部分具有和如圖20所示的聚焦對準的圖像相同的分布。圖23顯示出，孔在300nm到400nm的聚焦不準范圍上被記錄，并具有在兩倍范圍上發(fā)生的不變大小和形狀(顯示于圖20)。這樣，由于光掩模的不平、晶片的不平、在任意光刻系統(tǒng)組件布置中的錯誤或其它原因而帶來的聚焦不準，在光瞳面函數(shù)108包括于成像透鏡106中時增加了容許偏差。因此，與傳統(tǒng)的光刻成像系統(tǒng)相比，系統(tǒng)100增加了視場，并因此改進了處理能力。同樣，與傳統(tǒng)的光刻成像系統(tǒng)相比，系統(tǒng)100增加了的數(shù)值孔徑，并因此提高了分辨率。
由于使用光瞳面函數(shù)108從而允許在大的聚焦不準范圍之上記錄良好的圖像，因此可以建立大的處理窗口，這就增加了可接受地曝光的晶片的處理率。增大的處理窗口的一個實施例被顯示成具有泊松(Bossung)曲線以及如圖24、25、26和27所示的窗口曲線。光刻技術(shù)中的處理窗口通常包括在晶片(例如，圖1中的晶片110)中執(zhí)行的所有處理。然而，在下面的實施例中，處理窗口曲線和泊松曲線是基于具有歸一化的強度的門限化的抗蝕模型和空間圖像。
圖24顯示了描述用于現(xiàn)有技術(shù)的光刻系統(tǒng)的泊松曲線的曲線圖240，其中，曝光門限從0.65到0.85變化，空間圖像歸一化到1.0的最大強度。圖25顯示了描述由在可接受的孔尺寸從95nm到115nm變化時，現(xiàn)有技術(shù)的光刻系統(tǒng)的處理窗口的曲線圖250。
圖26顯示了描述與在圖24中所使用相同的門限和歸一化特性的、使用用于圖1中的光學(xué)光刻系統(tǒng)100的泊松曲線的曲線圖260。圖27顯示了描述與在圖25中所使用相同的門限和歸一化特性的、用于圖1中的光學(xué)光刻系統(tǒng)100的處理窗口曲線的曲線圖270。因此，可以對圖26和27分別與圖24和25進行比較。關(guān)于圖1，增加的處理窗口意味者對下述相關(guān)的容許偏差要求可以放松并且不會降低分辨率(a)光刻系統(tǒng)100的組件；(b)步進電機的精度；(c)光掩模114或形成光掩模114的物體掩模的平整度，和/或(d)晶片110的平整度。
對于可接受的100nm到110nm的孔尺寸而言，處理窗口252顯示于曲線圖250，處理窗口272顯示于曲線圖270。盡管處理窗口272在高度上稍微小于處理窗口252，但是處理窗口272包圍的面積大于處理窗口252包圍的面積。處理窗口272是200nm寬度的窗口，而處理窗口252的寬度小于100nm。因此，在該實施例中，處理窗口272顯示了比處理窗口252更大的散焦(defocus)能力。
光瞳面函數(shù)108并不局限于圖14中示出的光瞳面函數(shù)，還可以使用其他的光瞳面函數(shù)增加光學(xué)系統(tǒng)中的聚焦深度。例如，可使用三種光學(xué)表面來增加聚焦深度(其每一個都具有不同的效果)(a)立方體表面；(b)余旋形式表面；以及(c)常量分布路徑表面。這些表面可被包括在單獨光學(xué)元件的成像透鏡(例如透鏡106)中，或者被包括作為對現(xiàn)有元件表面的改變，以形成光瞳面函數(shù)108。例如，族群(c)“常量分布路徑表面”族群產(chǎn)生與族群(a)和(b)相比非常不同的相位函數(shù)。圖28示出了顯示具有常量分布路徑表面的、四個示例性的光瞳面函數(shù)108(a)-108(d)?？梢越M合使用這些族群。
圖29、30和31示出了如何通過兩個函數(shù)來描述用于常量分布路徑表面的相位函數(shù)，其中一個函數(shù)描述了沿水平軸(見線302)的偏離中心變化，而另一個函數(shù)描述了沿距原點給定距離的路徑的變化(見線304)。本文引入了共同擁有并懸而未決的、美國申請序列號為10/376,924、題目為“用于波前編碼成像系統(tǒng)的優(yōu)化圖像處理”的申請以作為參考，從而用于給出更多的關(guān)于專用相位函數(shù)的說明和設(shè)計的信息。圖29顯示了用于示出交叉路徑線302和平行(along)路徑線304的示例性光瞳面函數(shù)的常量分布路徑表面300。圖30是用于常量分布路徑表面300的、描述交叉路徑線302的幅度的曲線圖310。圖31是描述波的高度的曲線圖，用于常量分布路徑表面300的平行路徑線304。
使用沿路徑具有常量分布的光學(xué)表面以設(shè)計專門的光學(xué)傳遞函數(shù)(OTF)或其幅度(幅度傳遞函數(shù)(MTF))的處理在圖29、30、31、32和33中示出。在圖30中，用于沿各路徑的分布的倍數(shù)(multiplier)以幅度曲線的形式示出，以作為沿水平軸距離原點距離的函數(shù)。圖31顯示了沿一個路徑304的表面高度中的變化。分布300顯示了給予這些多項式的中間兩維相位分布。分布300接著乘以二階的徑向函數(shù)以產(chǎn)生最終的分布330，如圖32所示。分布330提供了對于成像系統(tǒng)的相位改變用以增加聚焦深度。分布330被顯示為具有用于相位函數(shù)的等相位輪廓，該相位函數(shù)用于改變光學(xué)系統(tǒng)以增加其聚焦深度，并且其MTF在圖33中的分布340中顯示。分布340被顯示為具有等傳輸(constant transmission)的輪廓。作為兩維空間頻率的這些等傳輸輪廓顯示出經(jīng)過改變的光學(xué)系統(tǒng)沿垂直和水平軸，以高于離軸空間頻率的電平傳遞空間頻率。由于大部分的集成線路具有平行于x和y軸(曼哈頓幾何)的線，所以圖像中的大部分信號能量沿相應(yīng)的軸處于兩維空間頻域中。可選的幾何能夠通過不同的光瞳面函數(shù)(被優(yōu)化用于它們特殊的幾何)來最優(yōu)地進行還原。在實踐中，使用集成到單個光學(xué)元件或多個光學(xué)元件中的多個相位表面來進行高度的系統(tǒng)優(yōu)化。光瞳面函數(shù)108可被實現(xiàn)為使得與光掩?；蚬庋谀ｊP(guān)聯(lián)的空間頻率在系統(tǒng)的兩維光學(xué)傳遞函數(shù)中被最大化。
用于圖29、30和31中的上述表面形式組件的等式在半徑方向(曲線312)和垂直以及水平方向(曲線322)被多項式化。用于曲線312的多項式為P(r)＝-0.0784r3-0.1094r2-0.8245r+0.8220其中，r＝0到1并且用于曲線322的多項式是P(y)＝2.8776y2+0.7908其中，y＝-1到1通過兩個形狀的哈德馬德(hadamard)乘法(元素乘元素)，其中P(r)是具有上面定義的r的一個形狀，P(y)為第二形狀，它通過將第二階的多項式縮放比例以使其適合于相鄰的對角線而形成，就可獲得表面300。線304表示出由p(y)生成的在其被縮放以適合在對角線之間的多項式形狀；線302表示出由P(r)生成的多項式形狀。將表面300增加到其他的表面S(x，y)＝0.8034(x2+y2)(該表面在1.0＜sqrt(x2+y2)以外為零)可獲得最終的光瞳面相位函數(shù)330，如圖32所示。用于光瞳面相位函數(shù)340的相應(yīng)MTF 340在圖33中顯示。
圖1中的系統(tǒng)100例如在形成集成線路中的通路時是有用的。具體地將，空間圖像122可形成一個或多個隨聚焦不準變化很小的銳點圖像(基本上是點擴散函數(shù))(并進而延伸到系統(tǒng)100的對準和/或制造容許偏差)，以建立光刻膠材料122中的通路。這部分地成為可能，這是由于系統(tǒng)100的光學(xué)系統(tǒng)響應(yīng)函數(shù)在有用的聚焦不準范圍上具有零值。聚焦不準的這個范圍還提供了更寬的、更有用的光刻膠處理窗口。通過公開技術(shù)中的光刻膠處理，可以獲得一定程度的非線性特征，這在例如設(shè)置具有上述光刻膠的空間圖像的門限時是有用的。系統(tǒng)100的擴展聚焦深度還允許在光刻膠中使用更深的孔。
可以對上述方法和系統(tǒng)進行變化而不會背離它們的范圍。因此，應(yīng)該注意到包含在上述說明和顯示于相應(yīng)附圖中的主題應(yīng)該解釋為描述性的，并沒有限制的意思。下面的權(quán)利要求區(qū)域覆蓋在本文中描述的通用和專門的特征，以及為了描述起見，對本發(fā)明的方法和系統(tǒng)的范圍的陳述可以被描述為落在這些權(quán)利要求中。
權(quán)利要求
1.一種用于對涂布在晶片上的光刻膠進行曝光的光刻系統(tǒng)，包括照明子系統(tǒng)；光掩模；成像透鏡，它具有光瞳面函數(shù)并形成所述光掩模的空間圖像，所述空間圖像鄰近于所述光刻膠并具有擴展的聚焦深度。
2.如權(quán)利要求1所述的光刻系統(tǒng)，所述光掩模被構(gòu)造成使所述光刻膠記錄下來自所述空間圖像的所需圖案。
3.如權(quán)利要求1所述的光刻系統(tǒng)，其中，所述光瞳面函數(shù)操作以對來自所述光掩模的波前進行編碼，從而增加所述聚焦深度。
4.如權(quán)利要求3所述的光刻系統(tǒng)，其中，所述聚焦深度至少是K*λ*f#/2，其中，K大于或等于1.5，f#是所述成像透鏡的f值，λ是由所述照明子系統(tǒng)產(chǎn)生的光輻射的波長。
5.如權(quán)利要求4所述的光刻系統(tǒng)，其中，所述K是大于2、3、4、5、6、7或8中的一個。
6.如權(quán)利要求1所述的光刻系統(tǒng)，所述光瞳面函數(shù)包括來自于余旋形式族群或常量分布路徑族群的相位函數(shù)。
7.如權(quán)利要求1所述的光刻系統(tǒng)，所述空間圖像在所述聚焦深度上基本不改變。
8.如權(quán)利要求1所述的光刻系統(tǒng)，所述照明子系統(tǒng)包括照明源，所述照明源從選自由不相干的、環(huán)形的、四重的、分離的、四極的、CQUEST、QUASAS以及雙極的照明源組成的群組。
9.如權(quán)利要求8所述的光刻系統(tǒng)，其中，所述光掩模依賴于所述照明的類型。
10.一種用于為光刻系統(tǒng)構(gòu)建光掩模的方法，包括選擇用于改變由所述光刻系統(tǒng)成像到晶片上的波前的相位函數(shù)；確定所述光刻系統(tǒng)的點物體的圖像；從所述點物體的圖像生成掩模改變函數(shù)，從而使所述光刻系統(tǒng)能夠形成所需空間圖像；將所述掩模改變函數(shù)應(yīng)用到所述的所需空間圖像，以確定物體掩模的幅度和相位成分之一或兩者；基于所述光刻系統(tǒng)對所述物體掩模進行的成像，確定預(yù)計的空間圖像；將所述預(yù)計的空間圖像應(yīng)用到光刻膠模型以確定蝕刻圖案；量化所述蝕刻圖案和用于所述晶片的所需蝕刻圖案之間的差異；如果所述差異不滿足設(shè)計目標，則改變以下之一或兩者(a)所述相位函數(shù)，及(b)所述光刻系統(tǒng)的光學(xué)規(guī)格，并重復(fù)所述確定、生成、應(yīng)用和量化的步驟，直到所述差異滿足所述設(shè)計目標為止；以及如果所述差異滿足所述設(shè)計目標，則利用所述物體掩模構(gòu)建用于在所述光刻系統(tǒng)中使用的所述光掩模。
11.如權(quán)利要求10所述的方法，還包括在所述應(yīng)用所述掩模改變函數(shù)的步驟之后，根據(jù)所述光掩模的工藝性來量化所述物體掩模。
12.如權(quán)利要求10所述的方法，所述確定預(yù)計的空間圖像的步驟包括使用與所述光刻系統(tǒng)的成像相關(guān)聯(lián)的相干度。
13.如權(quán)利要求10所述的方法，所述量化差異的步驟包括確定所述光刻系統(tǒng)的分辨率。
14.如權(quán)利要求10所述的方法，所述量化差異的步驟包括確定所述光刻系統(tǒng)的聚焦深度。
15.如權(quán)利要求14所述的方法，所述設(shè)計目標將所述聚焦深度定為K*λ*f#/2，其中，K大于或等于1.5，f#是所述光刻系統(tǒng)的f值，λ是照明所述晶片的波長。
16.如權(quán)利要求10所述的方法，所述選擇相位函數(shù)的步驟包括從相位函數(shù)族群中選擇相位函數(shù)。
17.如權(quán)利要求16所述的方法，所述相位函數(shù)族群包括余旋形式族群和常量分布路徑族群中的一個或多個。
18.如權(quán)利要求10所述的方法，所述量化差異的步驟包括估計所述光掩模的工藝性。
19.如權(quán)利要求18所述的方法，所述設(shè)計目標利用有限數(shù)目的幅度階躍來定出所述光掩模。
20.如權(quán)利要求19所述的方法，所述設(shè)計目標利用有限數(shù)目的相位階躍來定出所述光掩模。
21.如權(quán)利要求10所述的方法，所述掩模改變函數(shù)包括空間濾波。
22.如權(quán)利要求10所述的方法，所述設(shè)計目標包括最大化的分辨率。
23.如權(quán)利要求10所述的方法，所述選擇所述相位函數(shù)的步驟包括選擇具有形式為P(r)＝∑airi的相位函數(shù)，其中，i是大于2的數(shù)。
24.如權(quán)利要求23所述的方法，其中，i＝3，4...7，|r|≤1，并且a＝[11.3908 -4.0017 -6.1467 7.6237 -3.9481]。
25.如權(quán)利要求23所述的方法，其中，i＝3，4...7，|r|≤1，并且a＝[4.6967，-2.7162，1.7921 -0.7771，-0.5688，-1.3528，0.8717，0.2985，0.0236]。
25.如權(quán)利要求10所述的方法，所述設(shè)計目標包括增大視場。
27.如權(quán)利要求10所述的方法，所述設(shè)計目標包括增加處理能力。
28.如權(quán)利要求10所述的方法，所述設(shè)計目標包括通路深度和寬度。
29.如權(quán)利要求10所述的方法，其中，所述光掩模具有定出用于通路的孔的厚度。
30.一種用于光刻成像系統(tǒng)的光掩模，通過以下步驟來形成選擇用于改變由所述光刻系統(tǒng)成像到晶片上的波前的相位函數(shù)；利用所述光刻成像系統(tǒng)確定點物體的圖像；從所述點物體的圖像生成掩模改變函數(shù)，從而使所述光刻成像系統(tǒng)能夠形成所需空間圖像；在形成所需空間圖像時使用所述掩模改變函數(shù)確定物體掩模的幅度和相位成分之一或兩者；基于所述光刻成像系統(tǒng)對所述物體掩模進行的成像，確定預(yù)計的空間圖像；將所述預(yù)計的空間圖像應(yīng)用到光刻膠模型以確定蝕刻圖案；量化所述蝕刻圖案和用于所述晶片的所需蝕刻圖案之間的差異；如果所述差異不滿足設(shè)計目標，則改變以下之一或兩者(a)所述相位函數(shù)，及(b)所述光刻成像系統(tǒng)的光學(xué)規(guī)格，并重復(fù)所述確定、生成、應(yīng)用和量化的步驟，直到所述差異滿足所述設(shè)計目標為止；以及如果所述差異滿足所述設(shè)計目標，則利用所述物體掩模構(gòu)建所述光掩模。
31.如權(quán)利要求30所述的方法，所述設(shè)計目標包括通路深度和寬度。
32.如權(quán)利要求30所述的方法，其中，所述光掩模具有定出用于通路的至少一個孔的厚度。
33.一種包括存儲于計算機可讀的媒介中的指令的軟件產(chǎn)品，其中，所述指令在被計算機執(zhí)行時完成構(gòu)建用于光刻系統(tǒng)的光掩模的步驟，所述軟件產(chǎn)品包括用于選擇相位函數(shù)的指令，所述相位函數(shù)改變由所述光刻系統(tǒng)成像到晶片上的波前；用于確定所述光刻系統(tǒng)的點擴散函數(shù)的指令；用于從所述點擴散函數(shù)生成掩模改變函數(shù)，從而使所述光刻系統(tǒng)能夠形成所需的空間圖像的指令；用于將所述掩模改變函數(shù)應(yīng)用到所需的空間圖像以確定物體掩模的幅度和相位成分之一或兩者的指令；用于基于所述光刻系統(tǒng)對所述物體掩模的成像確定預(yù)計的空間圖像的指令；用于將所述預(yù)計的空間圖像應(yīng)用到光刻膠模型以確定蝕刻圖案的指令；用于量化所述蝕刻圖案和用于所述晶片的所需蝕刻圖案之間的差異的指令；用于在所述差異不滿足設(shè)計目標時改變(a)所述相位函數(shù)；和(b)所述光刻系統(tǒng)的光學(xué)規(guī)格中的一個或兩者的指令；用于重復(fù)所述確定、生成、應(yīng)用和量化的步驟直到所述差異滿足所述設(shè)計目標的指令；以及用于在所述差異滿足所述設(shè)計目標時利用所述物體掩模構(gòu)建用于在所述光刻系統(tǒng)中使用的所述光掩模的指令。
34.如權(quán)利要求33所述的軟件產(chǎn)品，還包括用于根據(jù)所述光掩模的工藝性來量化所述物體掩模的指令。
35.如權(quán)利要求33所述的軟件產(chǎn)品，用于確定所述預(yù)計的空間圖像的指令包括用于使用與所述光刻系統(tǒng)的成像相關(guān)聯(lián)的相干度的指令。
36.如權(quán)利要求33所述的軟件產(chǎn)品，用于量化差異的指令包括用于確定所述光刻系統(tǒng)的分辨率的指令。
37.如權(quán)利要求33所述的軟件產(chǎn)品，用于量化差異的指令包括用于確定所述光刻系統(tǒng)的聚焦深度的指令。
38.如權(quán)利要求33所述的軟件產(chǎn)品，所述設(shè)計目標將所述聚焦深度定為K*λ*f#/2，其中，K大于或等于1.5，f#是所述光刻系統(tǒng)的f值，λ是照明所述晶片的波長。
39.如權(quán)利要求33所述的軟件產(chǎn)品，用于選擇相位函數(shù)的指令包括用于從相位函數(shù)族群中選擇相位函數(shù)的指令。
40.如權(quán)利要求39所述的軟件產(chǎn)品，所述相位函數(shù)族群包括余旋形式族群和常量分布路徑族群中的一個或多個。
41.如權(quán)利要求40所述的軟件產(chǎn)品，所述用于量化差異的指令包括用于估計所述光掩模的工藝性的指令。
42.如權(quán)利要求33所述的軟件產(chǎn)品，所述設(shè)計目標利用有限數(shù)目的幅度階躍來定出所述光掩模。
43.如權(quán)利要求33所述的軟件產(chǎn)品，所述設(shè)計目標利用有限數(shù)目的相位階躍來定出所述光掩模。
44.如權(quán)利要求33所述的軟件產(chǎn)品，所述掩模改變函數(shù)包括空間濾波。
45.如權(quán)利要求33所述的軟件產(chǎn)品，所述設(shè)計目標包括最大化的分辨率。
46.如權(quán)利要求33所述的軟件產(chǎn)品，所述用于選擇所述相位函數(shù)的指令包括用于選擇具有形式為P(r)＝∑airi的相位函數(shù)的指令，其中，i是大于2的數(shù)。
47.如權(quán)利要求46所述的軟件產(chǎn)品，其中，i＝3，4...7，|r|≤1，并且a＝[11.3908 -4.0017 -6.1467 7.6237 -3.9481]。
48.如權(quán)利要求46所述的軟件產(chǎn)品，其中，i＝3，4...7，|r|≤1，并且a＝[4.6967，-2.7162，1.7921 -0.7771，-0.5688，-1.3528，0.8717，0.2985，0.0236]。
49.如權(quán)利要求33所述的軟件產(chǎn)品，所述設(shè)計目標包括增大視場。
50.如權(quán)利要求33所述的軟件產(chǎn)品，所述設(shè)計目標包括增加的處理能力。
51.如權(quán)利要求33所述的軟件產(chǎn)品，所述設(shè)計目標包括通路深度和寬度。
52.如權(quán)利要求33所述的軟件產(chǎn)品，其中，所述用于光掩模的指令包括定出用于通路的孔的厚度。
53.一種用于增加光刻系統(tǒng)中的聚焦深度的裝置，包括光學(xué)器件，用于將光掩模或遮光模成像到具有曝光門限的光刻記錄媒介上；光瞳面函數(shù)，它改變所述光刻成像系統(tǒng)的空間圖像，以使得所述空間圖像的一部分在擴展的聚焦深度上處在所述光刻記錄媒介的記錄門限之上，所述光瞳面函數(shù)通過影響所述光學(xué)器件成像的波前的相位來改變系統(tǒng)響應(yīng)函數(shù)和空間圖像。
54.如權(quán)利要求53所述的裝置，其中，所述光瞳面函數(shù)和所述光掩?；蛘诠饽８淖兿到y(tǒng)響應(yīng)函數(shù)。
55.如權(quán)利要求53所述的裝置，還包括照明源，所述照明源選自由不相干的源、環(huán)形的源、四重的源、分離的源、四極的源、CQUEST源、QUASAS源和雙極子的源組成的群組。
56.如權(quán)利要求55所述的裝置，所述照明源生成相干的或部分相干的照明。
57.一種用于增加光刻的處理窗口的方法，包括照射光掩模；以及通過改變波前的相位將所述光掩模的所述波前成像為空間圖像，從而使所述空間圖像與在沒有改變所述波前相位而形成的空間圖像相比具有擴展的聚焦深度和增加的處理窗口尺寸。
58.如權(quán)利要求57所述的方法，執(zhí)行所述成像的步驟以在整個所述被擴展的聚焦深度上將點物體空間圖像保持為基本上是聚焦對準的。
59.如權(quán)利要求57所述的方法，執(zhí)行所述成像的步驟以使所述空間圖像在所述聚焦深度上為光刻記錄媒介提供基本不變的門限。
60.如權(quán)利要求59所述的方法，執(zhí)行所述成像的步驟以使得所述點物體空間圖像對于整個光掩?；静蛔?。
61.一種形成通路的方法，包括照射光掩模，所述光掩模具有厚度并定出用于所述通路的孔；以及通過改變光掩模的波前相位將所述波前成像為晶片上的圖像，以使得所述圖像在厚度上具有擴展的景深，其中后續(xù)的對光刻膠的蝕刻在所述晶片中形成具有基本均勻的寬度的通路。
全文摘要
一種具有擴展的聚焦深度光刻系統(tǒng)對涂布在晶片上的光刻膠進行曝光，所述光刻系統(tǒng)包括照明子系統(tǒng)；光掩模；以及成像透鏡，它具有光瞳面函數(shù)以形成所述光掩模的空間圖像，所述空間圖像鄰近于所述光刻膠。所述光瞳面函數(shù)提供了擴展的聚焦深度，以使所述系統(tǒng)可在放松的允許偏差、減少的成本和/或增加的處理能力下得到制造或使用。即便是存在聚焦不準或失準時，也能夠使用所述系統(tǒng)在集成線路中形成精確的通路。
文檔編號G03B27/00GK1802711SQ200480014933
公開日2006年7月12日 申請日期2004年6月1日 優(yōu)先權(quán)日2003年5月30日
發(fā)明者小愛德華·雷蒙德·道斯基, 格雷戈里·E·約翰遜, 肯尼思·斯科特·庫貝拉, 小托馬斯·卡斯·韋德 申請人:Cdm光學(xué)有限公司