專利名稱：用于增強(qiáng)的光刻圖案化的方法和系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種在光刻中增強(qiáng)圖案轉(zhuǎn)移的系統(tǒng)和方法。更具體地，本發(fā)明涉及一種具有可變掩模性質(zhì)的硬掩模系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
本發(fā)明涉及光刻和光刻投影設(shè)備領(lǐng)域，光刻投影設(shè)備包含用于提供輻射投影束的輻射系統(tǒng)、用于支撐圖案化裝置的支撐結(jié)構(gòu)、用于保持基板的基板臺(tái)和用于將圖案化的光束投影到基板的目標(biāo)部分上的投影系統(tǒng)，圖案化裝置用于根據(jù)所希望的圖案來(lái)圖案化投影束。
這里采用的術(shù)語(yǔ)“圖案化裝置”應(yīng)當(dāng)廣義解釋為指的是可以用于對(duì)應(yīng)于在基板的目標(biāo)部分中建立的圖案將圖案化截面賦予入射輻射束的裝置。在上下文中也可以使用術(shù)語(yǔ)“光閥”。通常，該圖案對(duì)應(yīng)于在目標(biāo)部分中建立的裝置中的特定功能層，例如集成電路或其它器件。這種圖案化器件的實(shí)例包括-掩模。掩模的概念在光刻方面是公知的，并且包括例如二元、交替相移和衰減相移掩模類型以及各種混合掩模類型。根據(jù)掩模上的圖案，在輻射束中上述掩模的布置會(huì)導(dǎo)致撞擊在掩模上的輻射的選擇性透射(在透射掩模的情況下)或反射(在反射掩模的情況下)。在掩模的情況下，支撐結(jié)構(gòu)通常是掩模臺(tái)，其確保掩模保持在入射輻射束的所希望位置，并且如果希望的話則可以相對(duì)于該光束移動(dòng)；-可編程反射鏡陣列。這種裝置的一個(gè)實(shí)例是具有粘彈性控制層的矩陣可尋址表面和反射表面。支持這種設(shè)備的基本原理是反射表面的尋址區(qū)域反射入射光例如為衍射光，而未尋址區(qū)域反射入射光為非衍射光。利用合適的濾光器，非衍射光可以被過濾出反射光束，僅留下衍射光。以這種方式，光束根據(jù)矩陣可尋址表面的尋址圖案而被圖案化?？删幊谭瓷溏R陣列的可選實(shí)施例采用微小反射鏡的矩陣布置，其每一個(gè)通過施加合適的局部電場(chǎng)或通過采用壓電致動(dòng)器都可以關(guān)于軸單獨(dú)傾斜。再次，該反射鏡是矩陣可尋址的，以便尋址的反射鏡在與未尋址反射鏡不同的方向上反射入射輻射束。以這種方式，反射束根據(jù)矩陣可尋址反射鏡的尋址圖案而被圖案化。所需要的矩陣尋址可以利用合適的電子電路執(zhí)行。
在這里如上所述的兩種情形下，圖案化裝置可以包括一個(gè)或多個(gè)可編程反射鏡陣列。如這里提到的關(guān)于反射鏡陣列的更多信息例如可以從US5,296,891和US5,523,193、以及PCT專利申請(qǐng)WO98/38597和WO98/33096收集，其并入這里作為參考。在可編程反射鏡陣列的情況下，支撐結(jié)構(gòu)可具體化為框架或臺(tái)，例如，如需要的話其可固定或可移動(dòng)；和-可編程LCD陣列。在US 5,229,872中給出了這種構(gòu)造的實(shí)例，其并入這里作為參考。如上所述，在該情況下支撐結(jié)構(gòu)可具體化為框架或臺(tái)，例如，如需要的話其可固定或可移動(dòng)。
為了簡(jiǎn)單起見，本文的其余部分在某些位置本身具體地涉及包含掩模和掩模臺(tái)的實(shí)例。然而，在如這里以上提到的圖案化裝置的較寬范圍下，應(yīng)當(dāng)看出在這種情形下所論述的普遍原理。
光刻投影設(shè)備例如可以用在集成電路(IC)的制造中。在這種情況下，圖案化裝置可生成對(duì)應(yīng)于IC的單獨(dú)層的電路圖案。該圖案可以成像到已涂布一層輻射敏感材料(抗蝕劑)的基板(硅晶片)的目標(biāo)部分(例如，包括一個(gè)或多個(gè)管芯)上。通常，單晶片包含經(jīng)由投射系統(tǒng)一個(gè)個(gè)連續(xù)照射的相鄰目標(biāo)部分的整個(gè)網(wǎng)絡(luò)。在采用通過掩模臺(tái)上的掩模圖案化的當(dāng)前設(shè)備中，在兩種類型的機(jī)器之間存在區(qū)別。在一種類型的光刻投影設(shè)備中，在一次曝光中通過曝光整個(gè)掩模圖案到目標(biāo)部分上來(lái)照射每個(gè)目標(biāo)部分。這種設(shè)備一般稱為晶片步進(jìn)機(jī)或步進(jìn)-重復(fù)設(shè)備。
在可選設(shè)備中，一般稱為步進(jìn)-掃描設(shè)備，通過在給定的參考方向(“掃描”方向)上的投影束下逐步掃描掩模圖案來(lái)照射每個(gè)目標(biāo)部分，同時(shí)同步掃描與該方向平行或反平行的基板臺(tái)。通常，由于投影系統(tǒng)具有放大倍數(shù)M(通常＜1)，所以基板臺(tái)掃描的速度V是掃描掩模臺(tái)的M倍。關(guān)于如這里描述的光刻裝置的更多信息例如可以從US 6,046,792收集，通過參考并入這里。
在利用光刻投影設(shè)備的制造工藝中，將圖案(例如，在掩模中)成像到至少部分被一層輻射敏感材料(抗蝕劑)覆蓋的基板上。在該成像步驟之前，基板可經(jīng)受各種工序，例如涂底、抗蝕劑涂布和軟烘焙。曝光之后，基板可進(jìn)行其它工序，例如曝光后烘焙(PEB)、顯影、硬烘焙和成像特征的測(cè)量/檢查。該陣列的工序作為基礎(chǔ)來(lái)圖案化器件例如集成電路(IC)的單獨(dú)層。這種圖案化層則可經(jīng)受各種處理，例如蝕刻、離子注入(摻雜)、金屬化、氧化、化學(xué)-機(jī)械拋光等，所有都指的是去掉單獨(dú)層。如果需要幾層，則必須對(duì)每個(gè)新層重復(fù)整個(gè)工序或其變形。最后，器件陣列將存在于基板(晶片)上。這些器件則通過例如劃片或鋸切的技術(shù)彼此隔開，由此單獨(dú)器件可以安裝在載體上、連接到插針上等。關(guān)于這種處理的進(jìn)一步信息例如可以從由Peter van Zant所著，McGraw HillPublishing公司1997、第三版的書籍ISBN 0-07-067250-4“Microchip FabricationA Practical Guide to SemiconductorProcessing”獲得，并入這里作為參考。
為了簡(jiǎn)單起見，投影系統(tǒng)在下文中可稱為“透鏡”。然而，該術(shù)語(yǔ)應(yīng)當(dāng)廣義解釋為包含各種類型的投影系統(tǒng)，例如，包括折射光學(xué)器件、反射光學(xué)器件和反射折射系統(tǒng)。輻射系統(tǒng)還可包括根據(jù)用于引入、成形或控制輻射投影束的這些設(shè)計(jì)類型的部件操作，并且這些部件還可在下面共同或單個(gè)稱為“透鏡”。
此外，光刻設(shè)備可以是具有兩個(gè)或多個(gè)基板臺(tái)(和/或兩個(gè)或多個(gè)掩模臺(tái))的類型。在這種“多平臺(tái)”器件中，另外的臺(tái)可平行使用，或者預(yù)備步驟可在一個(gè)或多個(gè)臺(tái)上執(zhí)行，而一個(gè)或多個(gè)其它臺(tái)用于曝光。例如，在US 5,969,441和WO 98/40791中描述了雙臺(tái)光刻設(shè)備，二者并入這里作為參考。
盡管可在本文中對(duì)根據(jù)本發(fā)明在集成電路的制造中使用的該設(shè)備進(jìn)行具體參考，但應(yīng)明確地明白這種設(shè)備具有許多其它可能的應(yīng)用。例如，它可用在制造集成光學(xué)系統(tǒng)、磁疇存儲(chǔ)器的引導(dǎo)和檢測(cè)圖案、液晶顯示面板、薄膜磁頭等中。本領(lǐng)域技術(shù)人員將意識(shí)到，在這種可選應(yīng)用的上下文中，在本文中任一使用的術(shù)語(yǔ)“刻線”、“晶片”或“管芯”應(yīng)當(dāng)認(rèn)為是分別由更通用的術(shù)語(yǔ)“掩?！?、“基板”和“目標(biāo)部分”代替。
在本文獻(xiàn)中，術(shù)語(yǔ)“輻射”和“投影束”用于包含所有類型的電磁輻射，包括紫外(UV)輻射(例如，具有365、248、193、157或126nm的波長(zhǎng))和遠(yuǎn)紫外(EUV)輻射(例如，具有5-20nm范圍的波長(zhǎng))等等。
對(duì)于光刻處理，圖案在晶片上的隨后層中的位置對(duì)于器件圖案在基板上的正確精確度應(yīng)當(dāng)盡可能精確，所有特征都應(yīng)當(dāng)具有在特定容限內(nèi)的尺寸。該覆蓋應(yīng)當(dāng)在建立功能器件的良好限定容限內(nèi)。最后，光刻投影設(shè)備包括覆蓋測(cè)量模塊，其在具有掩模圖案的基板上提供用于確定圖案的覆蓋度，如在圖案頂部上的抗蝕劑層中所限定的。
覆蓋系統(tǒng)一般通過光學(xué)元件進(jìn)行測(cè)量。相對(duì)于定位在基板上的圖案的位置的掩模圖案的位置通過測(cè)量來(lái)自被光源照明的光學(xué)標(biāo)記器的光學(xué)響應(yīng)來(lái)確定。由光學(xué)標(biāo)記器產(chǎn)生的信號(hào)通過傳感器布置來(lái)測(cè)量。覆蓋度可來(lái)自傳感器的輸出。
在微電子器件處理(或IC處理)期間沿著整個(gè)生產(chǎn)線使用光學(xué)標(biāo)記器。在前端生產(chǎn)線(FEOL)期間，例如，在晶體管結(jié)構(gòu)的制造期間標(biāo)記器用于覆蓋。在后一階段在后端生產(chǎn)線(BEOL)期間，需要標(biāo)記器來(lái)覆蓋金屬化結(jié)構(gòu)，例如連接線和通孔。注意到在兩種情況下，標(biāo)記器的集成度應(yīng)當(dāng)足以滿足覆蓋需要的準(zhǔn)確度。

發(fā)明內(nèi)容
在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，用于圖案轉(zhuǎn)移的方法包括在基板的表面上提供硬掩模層的第一步驟。優(yōu)選地，硬掩模層是類金剛石碳。在第二步驟中，當(dāng)基板定位在關(guān)于圖案化輻射束的第一水平位置時(shí)，朝著硬掩模層提供圖案化的輻射束。例如，圖案化的輻射束可以是光，例如穿過物理掩模的UV或可見光波長(zhǎng)輻射。可選地，圖案化的輻射束可以是由來(lái)自微反射鏡陣列或利用光閥系統(tǒng)的反射光形成的光束，例如可見光或UV輻射。硬掩模層的第一部分暴露到來(lái)自圖案化的輻射束的第一劑量的輻射，其中第一劑量足以基本上改變第一部分的蝕刻特性。圖案化的光束和基板關(guān)于彼此相對(duì)移位一距離至第二位置。優(yōu)選，該距離小于利用單曝光中的圖案化輻射束可印刷在硬掩模上的最小特征間距。將不同于硬掩模層的第一部分的第二部分暴露到來(lái)自圖案化的輻射束的第二劑量的輻射，其中第二劑量足以基本上改變第二部分的蝕刻特性。在進(jìn)一步的步驟中，對(duì)硬掩模層進(jìn)行蝕刻處理，其中基本上移除了第一和第二部分，并且其中除了第一和第二部分之外的硬掩模層的部分基本完整。因此，可以制備具有間隔小于在單曝光中可印刷的最小特征間距的特征的硬掩模。
在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，用于圖案轉(zhuǎn)移的方法包括在基板上提供輻射敏感硬掩模層的第一步驟。該基板可以是具有層、圖案化特征或器件結(jié)構(gòu)的任一組合的任一表面。優(yōu)選，硬掩模層是非晶碳層。在第二步驟中，在基板的第一位置處提供配置以產(chǎn)生特征間隔(D)的圖案化輻射束，其中硬掩模層的第一部分暴露到蝕刻增強(qiáng)輻射劑量。優(yōu)選，從可見光或UV輻射源接收蝕刻增強(qiáng)輻射劑量。在從第一位置移位小于D的距離的基板的第二位置提供圖案化的輻射束，其中硬掩模層的第二部分暴露到蝕刻增強(qiáng)輻射劑量。在另外的步驟中，對(duì)硬掩模層進(jìn)行蝕刻，其中在接收蝕刻增強(qiáng)劑量之后配置第一和第二部分以蝕刻得比硬掩模層的未照射部分快很多。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，第一和第二位置之間的距離是約D/2。因此，本發(fā)明的工藝提供具有特征是在單曝光工藝中利用單硬掩模蝕刻步驟和無(wú)光致抗蝕劑處理以限定硬掩模來(lái)提供約一半間隔的硬掩模。
在本發(fā)明的一種結(jié)構(gòu)中，用于增強(qiáng)的光刻圖案化基板的系統(tǒng)包括配置以提供圖案化輻射束的光刻設(shè)備。優(yōu)選地，配置圖案化的輻射束以在單曝光中在基板中產(chǎn)生特征間隔(D)。在一種結(jié)構(gòu)中，通過穿過掩模的可見光或UV輻射提供圖案化的輻射束。在另一結(jié)構(gòu)中，圖案化的輻射束是通過產(chǎn)生圖案化的光束的無(wú)掩模裝置形成的。該系統(tǒng)進(jìn)一步包括用于保持具有設(shè)置在其上的硬掩模的基板的基板臺(tái)。提供控制器，配置其改變基板關(guān)于圖案化輻射束的相對(duì)位置以在第一位置曝光到第一劑量輻射和在第二位置曝光到第二劑量輻射。優(yōu)選，第一和第二位置之間的移位小于由圖案化的輻射束提供的特征間隔。第一位置和第二位置之間的相互移位可以通過基板臺(tái)的移動(dòng)、圖案化光束的移動(dòng)、或二者來(lái)完成。配置接收第一和第二輻射劑量的硬掩模的部分，以在蝕刻工藝中蝕刻得比硬掩模的未照射部分快很多。以這種方式，圖案化的特征可以通過選擇性蝕刻硬掩模來(lái)蝕刻到硬掩模中，其中圖案化特征的最小間隔小于由單曝光中圖案化的輻射光束限定的最小特征間距。
在本發(fā)明的一種結(jié)構(gòu)中，第一曝光中使用的圖案化輻射束與第二曝光中使用的圖案化輻射束相同。在本發(fā)明的另一結(jié)構(gòu)中，第一曝光中使用的圖案化輻射束不同于第二曝光中使用的圖案化輻射束，其中在第一曝光中印刷在硬掩模中的特征不同于在第二曝光中印刷的硬掩模印刷的特征。在后一結(jié)構(gòu)的優(yōu)選實(shí)施例中，用于第一和第二曝光的圖案化輻射束通過用于產(chǎn)生圖案化束的無(wú)掩模裝置例如可以編程以產(chǎn)生不同光束圖案的可編程微反射鏡陣列產(chǎn)生。
在本發(fā)明的一個(gè)方面中，硬掩模材料與使用來(lái)自單掩模的兩次曝光的雙曝光光刻工藝結(jié)合使用。優(yōu)選，如最初應(yīng)用到基板上的硬掩模材料是具有基本上類金剛石碳性質(zhì)的非晶碳。在本發(fā)明的一種結(jié)構(gòu)中，非晶碳硬掩模材料具有通過O2等離子體灰化或相關(guān)的等離子體蝕刻工藝移除的主要耐受性。一旦暴露到蝕刻增強(qiáng)輻射劑量，如此暴露的非晶碳硬掩模材料的部分變得基本石墨化。優(yōu)選，輻射劑量來(lái)自可見光或例如從受激準(zhǔn)分子激光器源發(fā)出的248或193nm波長(zhǎng)的UV輻射。在一個(gè)方面中，通過等離子體工藝?yán)鏞2等離子體灰化選擇性地移除基本被輻射石墨化的硬掩模的區(qū)域。因此，雙曝光工藝可以用于圖案化特征到具有比由單曝光提供的密度高的硬掩模中，其中雙曝光工藝可以包括硬掩模的單選擇性蝕刻步驟。


圖1示例了包括至少一個(gè)標(biāo)記器結(jié)構(gòu)的光刻投影設(shè)備。
圖2示意性地示例了根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的計(jì)算機(jī)布置。
圖3a-c示例了用于幫助闡明本發(fā)明特征的基準(zhǔn)工藝的特征。
圖4-4c示例了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，包含在雙圖案化系統(tǒng)中的示范性特征。
具體實(shí)施例方式
圖1示意性地描繪了包括至少一個(gè)根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的標(biāo)記器結(jié)構(gòu)的光刻投影設(shè)備。該設(shè)備包括照明系統(tǒng)IL，用于提供輻射(例如，UV或EUV輻射)的投影束PB。在該特定的情況下，該輻射系統(tǒng)還包括輻射源SO；第一支撐結(jié)構(gòu)MT(例如，掩模臺(tái))，用于支撐圖案化裝置、MA(例如掩模)，并連接到用于關(guān)于零件PL精確定位圖案化裝置的第一定位器(未示出)；第二支撐結(jié)構(gòu)WT(例如，晶片臺(tái))，用于保持基板、W(例如，涂布抗蝕劑的硅晶片)，并連接到用于關(guān)于零件PL精確定位基板的第二定位器PW；和投影系統(tǒng)PL(例如，反射投影透鏡)，用于通過圖案化裝置MA將輸入到投影束PB的圖案成像到基板W的目標(biāo)部分C(例如，包括一個(gè)或多個(gè)管芯)上。
投影系統(tǒng)PL提供有用于調(diào)節(jié)該系統(tǒng)的設(shè)置的致動(dòng)裝置AD。在下文將更詳細(xì)地說明調(diào)節(jié)設(shè)置的操作。
如這里所描述的，該設(shè)備是透射型的(即，具有透射掩模)。然而，該設(shè)備可選地是反射型的(具有反射掩模)?？蛇x地，該設(shè)備可采用另一類型的圖案化裝置，例如如上所述類型的可編程反射鏡陣列。
源SO(例如，汞燈或受激準(zhǔn)分子激光器)產(chǎn)生輻射束。例如，該光束直接地或在橫過調(diào)節(jié)元件例如束擴(kuò)展器Ex之后供給照明系統(tǒng)(照明器)IL。照明系統(tǒng)IL進(jìn)一步調(diào)節(jié)該光束，并包括可調(diào)光學(xué)元件AM，用于設(shè)置光束PB的強(qiáng)度分布的外和/或內(nèi)徑向范圍(一般分別稱為σ-外和σ-內(nèi))。另外，通常包括各種其它部件，例如積分器IN和聚光器CO。以該方式，撞擊在掩模MA上的光束PB包括在其截面所希望的均勻性和強(qiáng)度分布。
關(guān)于圖1應(yīng)當(dāng)注意，源SO可位于光刻投影設(shè)備(如通常是當(dāng)源SO例如是汞燈時(shí)的情況)的外殼內(nèi)?？蛇x地，源SO可遠(yuǎn)離光刻投影設(shè)備，產(chǎn)生的光束引入到設(shè)備中(例如，借助合適的引入反射鏡)。該后一情形通常是源SO是受激準(zhǔn)分子激光器的情況。本發(fā)明可應(yīng)用到這些中的兩種情形。
光束PB入射到掩模MA上，該掩模保持在掩模臺(tái)MT上。橫過掩模MA，光束PB穿過透鏡PL，其聚焦光束PB到基板W的目標(biāo)部分C上。借助第二定位器PW和干涉儀IF，基板臺(tái)WT可精確地移動(dòng)，例如，以在光束PB的路徑上定位不同的目標(biāo)部分C。相似地，例如，在從掩模庫(kù)機(jī)械取回掩模MA之后、或在掃描期間，第一定位器(作用于掩模臺(tái)MT)可以用于相對(duì)于光束PB的路徑精確地定位掩模MA。通常，物體臺(tái)MT、WT的移動(dòng)將借助長(zhǎng)沖程模塊(粗定位)和短沖程模塊(精定位)實(shí)現(xiàn)，其未明確示于圖1中。然而，在晶片步進(jìn)機(jī)(如與步進(jìn)-掃描設(shè)備相對(duì))的情況下，掩模臺(tái)MT可恰好連接到短沖程驅(qū)動(dòng)器，或可固定。掩模MA和基板W可利用掩模對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記M1、M2和基板對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記P1、P2對(duì)準(zhǔn)。
所描述的設(shè)備可以用在兩種不同的模式中1.在步進(jìn)模式，掩模臺(tái)MT和基板臺(tái)WT保持基本固定，并且輸入到光束PB的整個(gè)圖案在一個(gè)操作(即，單“閃”)中投影到目標(biāo)部分C上?；迮_(tái)WT則在X和/或Y方向上移位，以便不同的目標(biāo)部分C可以通過光束PB照射；和2.在掃描模式，除了在單“閃”時(shí)給定的目標(biāo)部分C沒有暴光外，基本上是相同的情形。代替地，掩模臺(tái)MT可以以速度v在給定的方向(所謂的“掃描方向”，例如Y方向)上移動(dòng)，以便使投影光束PB在掩模圖像上方掃描；同時(shí)，基板臺(tái)WT同時(shí)在相同或相反方向上以速度V＝Mv移動(dòng)，其中M是透鏡PL的放大率(一般，M＝1/4或1/5)。以這種方式，可以曝光相對(duì)大的目標(biāo)部分C，而不必折衷分辨率。
3.在另一模式，保持可編程圖案化裝置的掩模臺(tái)MT保持基本固定，并且基板臺(tái)WT移動(dòng)或掃描，同時(shí)傳給投影光束的圖案投影到目標(biāo)部分C上。在這種模式中，通常采用脈沖輻射源，并且在每次移動(dòng)基板臺(tái)WT之后或在掃描期間在連續(xù)輻射脈沖之間如所需要地更新可編程圖案化器件。該模式的操作可以容易施加到利用可編程圖案化裝置，例如如上所述類型的可編程反射鏡陣列的無(wú)掩模光刻。
還可采用上述模式的組合和/或變形或使用整個(gè)不同的模式。
在未示例的變形實(shí)施例中，基板臺(tái)可用包括兩個(gè)掃描平臺(tái)的雙掃描布置來(lái)代替，連續(xù)提供晶片給兩個(gè)掃描平臺(tái)。當(dāng)在以上描述的不同模式的一個(gè)或另一個(gè)中暴露晶片中的一個(gè)時(shí)，晶片中的另一個(gè)受到在曝光之前執(zhí)行的必需測(cè)量，目的是降低每個(gè)晶片位于曝光區(qū)內(nèi)的時(shí)間量并由此增加了系統(tǒng)的生產(chǎn)量。更一般地，光刻設(shè)備可以是具有兩個(gè)或多個(gè)基板臺(tái)(和/或兩個(gè)或多個(gè)掩模臺(tái))的類型。在這種多平臺(tái)機(jī)器中，另外的臺(tái)可平行使用或者可在一個(gè)或多個(gè)臺(tái)上執(zhí)行預(yù)備步驟，同時(shí)使用一個(gè)或多個(gè)其它臺(tái)用于曝光。
干涉儀一般包括光源，例如激光器(未示出)，并且一個(gè)或多個(gè)干涉儀用于確定關(guān)于要被測(cè)量的物體例如基板或臺(tái)的一些信息(例如，位置、對(duì)準(zhǔn)等)。在圖1中，借助實(shí)例示意性地描繪了單干涉儀IF。光源(激光器)產(chǎn)生通過一個(gè)或多個(gè)光束操縱器發(fā)送給干涉儀IF的度量束MB。在提供不只一個(gè)干涉儀的情況下，通過使用將度量束分離成用于不同干涉儀的分離光束的光學(xué)系統(tǒng)，度量束可在它們之間共用。
用掩模臺(tái)MT上的掩模對(duì)準(zhǔn)臺(tái)WT上的基板的基板對(duì)準(zhǔn)系統(tǒng)MS在接近臺(tái)WT的示范性位置處示意性地示出，并包括生成瞄準(zhǔn)基板W上的標(biāo)記器結(jié)構(gòu)的光束的至少一個(gè)光源和檢測(cè)來(lái)自那個(gè)標(biāo)記器結(jié)構(gòu)的光學(xué)信號(hào)的至少一個(gè)傳感器器件。要注意，基板對(duì)準(zhǔn)系統(tǒng)MS的位置取決于隨著光刻投影設(shè)備的實(shí)際類型改變的設(shè)計(jì)條件。
此外，光刻投影設(shè)備包括在執(zhí)行成像和曝光處理期間能夠控制和調(diào)節(jié)機(jī)器設(shè)置的電子控制系統(tǒng)。示范性的電子控制系統(tǒng)示意性地示于圖2中。注意光刻投影設(shè)備包括用于以高精度控制光刻投影設(shè)備的功能的復(fù)雜計(jì)算資源。圖2僅示例了關(guān)于本發(fā)明的計(jì)算資源的功能性。計(jì)算資源可包括這里未示出的另外的系統(tǒng)和子系統(tǒng)。
可調(diào)節(jié)機(jī)器設(shè)置以通過在垂直方向上替換投影圖像來(lái)補(bǔ)償聚焦偏移量?？蛇x地，可調(diào)節(jié)機(jī)器設(shè)置以通過在水平面(x、y面)上橫向移位圖像位置來(lái)提高對(duì)準(zhǔn)。
圖2示意性地示例了如在本發(fā)明的特定實(shí)施例中使用的計(jì)算機(jī)布置8，包括具有外圍設(shè)備的主處理器21。主處理器21連接至存儲(chǔ)指令和數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)單元18、19、22、23、24、一個(gè)或多個(gè)讀取單元30(讀取例如軟盤17、CD ROM 20、DVD等)、輸入器件例如鍵盤26和鼠標(biāo)27、和輸出器件例如監(jiān)視器28和打印機(jī)29?？商峁┢渌妮斎肫骷?，像軌跡球、觸摸屏或掃描儀，以及其它輸出器件。
提供輸入/輸出(I/O)器件31用于連接光刻投影設(shè)備。布置I/O器件31用于處理傳送至致動(dòng)器和傳感器并從致動(dòng)器和傳感器接收的信號(hào)，致動(dòng)器和傳感器根據(jù)本發(fā)明參與控制投影系統(tǒng)PL。而且，提供網(wǎng)絡(luò)I/O器件32用于連接至網(wǎng)絡(luò)33。
存儲(chǔ)單元包括RAM 22、(E)EPROM 23、ROM 24、磁帶單元19和硬盤18。然而，應(yīng)當(dāng)理解，可提供本領(lǐng)域技術(shù)人員公知的其它存儲(chǔ)單元。而且，一個(gè)或多個(gè)存儲(chǔ)單元可物理地布置遠(yuǎn)離處理器21。示出處理器21為一個(gè)盒子，然而，它可包括平行工作或由一個(gè)主處理器控制的幾個(gè)處理單元，可彼此遠(yuǎn)離設(shè)置，如本領(lǐng)域技術(shù)人員公知的那樣。
此外，計(jì)算機(jī)布置8可位于遠(yuǎn)離光刻投影設(shè)備的位置，并在另外的網(wǎng)絡(luò)連接上提供光刻投影設(shè)備的功能。
投影系統(tǒng)提供有能夠通過操縱投影系統(tǒng)內(nèi)的光學(xué)元件和平臺(tái)位置來(lái)調(diào)節(jié)投影系統(tǒng)的光學(xué)設(shè)置的致動(dòng)器件AD。致動(dòng)器件AD提供有用于與控制系統(tǒng)(未示出)交換控制信號(hào)的輸入和輸出端口。本發(fā)明的計(jì)算機(jī)布置8能夠以在曝光期間，特征的覆蓋位移制作得盡可能低的這種方式控制和調(diào)節(jié)投影系統(tǒng)的設(shè)置。應(yīng)當(dāng)注意，計(jì)算機(jī)布置8可從光刻投影設(shè)備接收涉及投影系統(tǒng)和/或光刻投影設(shè)備的其它部分的狀態(tài)和/或設(shè)置的狀態(tài)信號(hào)。如本領(lǐng)域技術(shù)人員意識(shí)到的，狀態(tài)信號(hào)會(huì)影響電子控制系統(tǒng)的定時(shí)和/或響應(yīng)。
圖3a-c示例了用于幫助闡明本發(fā)明的特征的基準(zhǔn)工藝的特征。疊層300示例了可以用在基板例如基板層306的光刻圖案化中的一系列層。在所描繪的特定實(shí)例中，基板層306可以是硅晶片上的柵疊層。為了在基板層306中圖案化特征，在初始步驟(未示出)中，可以應(yīng)用硬掩模層304和抗蝕劑層302。在圖3a中所描繪的第一圖案化步驟期間，掩模310用于圖案化抗蝕劑層302和硬掩模層304，如所示的。該圖案化可以通過將抗蝕劑層302曝光到穿過掩模310中的孔徑308的輻射來(lái)完成。例如，該輻射可以是248nm或193nmUV輻射，其化學(xué)改變接收輻射的抗蝕劑的區(qū)域，以便輻射區(qū)可以被選擇性地保護(hù)或被隨后的蝕刻工藝選擇性地蝕刻(如圖3a所描繪的)，留下圖案化的特征。在隨后圖案化抗蝕劑層302的步驟中，層302中的開口用于蝕刻層302下面的層304，如圖3a所描繪的。
例如，在高級(jí)的電子部件中，隨著將被圖案化的特征的尺寸變小，例如層304的硬掩模對(duì)于圖案化工藝變得日益重要。圖案化的光致抗蝕劑層，例如層302本身可以用作掩模層，以便可以蝕刻圖案化的抗蝕劑層下面的層。然而，為了選擇性蝕刻下面的基板層(例如硅、氧化硅等)使用圖案化的抗蝕劑層的一般蝕刻工藝，一般以較快的速率蝕刻抗蝕劑層。因此，可以被蝕刻的下面的基板層的厚度被抗蝕劑層的厚度限制，如果被蝕刻的基板層太厚，則其在蝕刻期間會(huì)完全消失。然而，隨著所需要的特征圖案收縮，抗蝕劑層的厚度也必須縮小，以保護(hù)轉(zhuǎn)移到抗蝕劑下面的層中的圖案的完整性，并防止高和窄抗蝕劑特征的倒塌。
考慮到這種競(jìng)爭(zhēng)問題，使用硬掩模提供了蝕刻較小特征的能力。通過與抗蝕劑層302結(jié)合使用硬掩模304，可以蝕刻細(xì)特征。硬掩模層一般比抗蝕劑層薄，因?yàn)橛惭谀佑删哂斜纫话愕目刮g劑層例如PMMA更高的關(guān)于下面的基板層的蝕刻選擇性的材料設(shè)計(jì)。因此，相對(duì)薄層的抗蝕劑可以用于首先圖案化薄的硬掩模層。在初始圖案化抗蝕劑層之后硬掩模層的厚度足夠低，該抗蝕劑在硬掩模層的隨后蝕刻期間可以繼續(xù)存在。在隨后的步驟中，可以用圖案化的硬掩模層作為掩模蝕刻下面的基板層，以便在硬掩模層中的開口中蝕刻基板。硬掩模層的高蝕刻選擇性使得較薄的硬掩模層繼續(xù)存在蝕刻下面的基板所必需的蝕刻時(shí)間。
盡管使用硬掩模來(lái)提供小特征蝕刻，在其它情形當(dāng)中，能夠蝕刻到基板中的最小特征尺寸被用來(lái)照射和圖案化掩模材料的光波長(zhǎng)施加限制?；诠饪坦ぞ邊?shù)例如數(shù)值孔徑，對(duì)于所使用的光的給定波長(zhǎng)，限制了可以在基板上印刷的相鄰特征之間的最小間距(“最小特征間距”)。由于對(duì)應(yīng)于小間距的任一掩模特征沒有印刷在基板上，所以一般根據(jù)利用采用掩模的光刻工具可印刷的最小特征間距來(lái)選擇在光刻掩模中使用的最小間距(考慮到從掩模到基板的縮小)。因此，對(duì)于給定的光刻設(shè)備，用于產(chǎn)生給定圖案輻射束的一個(gè)掩?；蛞唤M掩模，被典型地配置具有掩膜特征，該掩膜特征被設(shè)計(jì)來(lái)通過光刻設(shè)備在具有特征間距等于或大于由光刻設(shè)備可印刷的最小特征間距的基板中產(chǎn)生結(jié)構(gòu)。
考慮到以上限制，隨著器件之間的所需間隙(需要的最小特征間距)在高級(jí)的電子技術(shù)中縮小，利用常規(guī)的單曝光工藝制備這種器件變得日益困難了，其中在單曝光中基板暴露到圖案化的輻射束。例如，對(duì)于亞90-nm的器件尺寸，利用248或193nm輻射來(lái)圖案化特征日益困難。
為了增加基板上的結(jié)構(gòu)量，以便結(jié)構(gòu)可以在小于與用于圖案化基板的光刻工具有關(guān)的最小特征間距的距離隔開，可以采用例如雙曝光的技術(shù)，如圖3a-3c中所示。如上所述，圖3a代表其中在硬掩模蝕刻步驟之后曝光的抗蝕劑區(qū)初始曝光和移除發(fā)生的處理階段。當(dāng)掩模區(qū)A在圖的中心附近時(shí)，發(fā)生抗蝕劑/硬掩模疊層302/304的圖案化。在添加另外層的抗蝕劑以涂布開口312之后，出現(xiàn)圖3b中所描繪的處理階段，之后是在掩模310中的移位，如由區(qū)域A的位置所描繪的?？刮g劑/硬掩模層302/304的隨后圖案化和蝕刻產(chǎn)生新的開口314。在圖3c中，選擇性地移除了抗蝕劑302，留下具有特征304’隔開距離D’的圖案化的硬掩模304。因此，在單曝光中配置以產(chǎn)生特征間距D的掩模，可以用于圖案化和形成具有特征間距D′～D/2的硬掩模。然而，將意識(shí)到，圖3a-3c中描繪的工藝需要兩個(gè)分離的抗蝕劑層沉積、抗蝕劑302的兩個(gè)曝光步驟和硬掩模304的兩個(gè)蝕刻步驟。
圖4-4c示例了根據(jù)本發(fā)明的一種結(jié)構(gòu)，包括在用于增強(qiáng)的圖案轉(zhuǎn)移的系統(tǒng)和方法中的示范性特征。疊層400包括硬掩模層404和基板406。優(yōu)選，層404是非晶碳材料。如這里使用的，術(shù)語(yǔ)“非晶碳”指的是具有高含量sp-3鍵(優(yōu)選大于50％)的材料。非晶碳一般包含基本成分氫，在一些情況下接近、但優(yōu)選超過50％。這里稱為“非晶碳”的材料的一個(gè)限定特征，是具有基本的類金剛石特征?？梢酝ㄟ^光學(xué)性質(zhì)的測(cè)量、碳原子的鍵合測(cè)量和其它物理測(cè)量來(lái)示出類金剛石特征。非晶碳一般也具有可以由相似的物理測(cè)量確定類石墨特征的成分。一般，非晶碳具有很少或沒有晶序。一般，在非晶碳內(nèi)混合的類金剛石和類石墨區(qū)域以很緊密的尺寸出現(xiàn)，通常在納米或更小的尺寸，以便未照射的非晶碳材料在圖案化特征的長(zhǎng)度尺寸(目前大于約50nm)上表現(xiàn)均質(zhì)。
在圖4-4c所示的結(jié)構(gòu)中，執(zhí)行與圖3a-3c所描繪的相似的雙曝光圖案化工藝。因此，利用單曝光在基板(硬掩模)中配置以產(chǎn)生特征間隔D的物理掩模410，可以用于產(chǎn)生具有特征間隔D/2的硬掩模404。然而，基本減少了包含在到達(dá)圖4c的圖案化的硬掩模結(jié)構(gòu)中的工藝步驟。
在圖4中，單層硬掩模404優(yōu)選是非晶碳。如所沉積的，非晶碳層基本上如上所述。非晶碳層可以通過公知的技術(shù)例如化學(xué)汽相沉積、等離子體增強(qiáng)化學(xué)汽相沉積和物理汽相沉積來(lái)沉積。如在圖4中所描繪的，掩模410提供有配置以提供具有特征間隔D的圖案化輻射束的孔徑412。在曝光到UV輻射之后，如圖4a所示，例如，利用受激準(zhǔn)分子激光器，照射部分402。近來(lái)已顯示出類金剛石碳的激光照射導(dǎo)致石墨化(參見Seth等人，Thin Solid Films254(1995)92-95)。因此，區(qū)域402基本上是類石墨的。在圖4b所描繪的步驟，重復(fù)以上描繪的用于產(chǎn)生圖4a的結(jié)構(gòu)的工藝。在該情況下，掩模410移位等于D的一半的距離。例如，在第一曝光之后，用于雙曝光工藝的光刻工具中的控制器可以移位基板臺(tái)等于D/2的距離。將意識(shí)到，距離D/2一般是沿著如圖1所定義的x方向、y方向或二者組合的“水平”移位。在物理掩模用于提供圖案化光束或輻射的情況下，能夠以與區(qū)域402基本相同的尺寸形成區(qū)域403。換句話說，因?yàn)樵趫D4a和4b所示的兩次曝光中使用孔徑412，所以照射的區(qū)域403和402的尺寸應(yīng)當(dāng)約等于等效的照射條件。
在圖4c中，執(zhí)行選擇性蝕刻工藝，以便移除區(qū)域402、403，留下具有D/2特征間距的圖案化層404。因?yàn)檎丈洳糠?02、403基本石墨化，所以在O2等離子體中的蝕刻(等離子體灰化)可以用于蝕刻照射部分。已示出，石墨化材料可蝕刻得比未照射的非晶碳(參見Seth等人)更快。例如，對(duì)于受到248nm波長(zhǎng)輻射的約500nm的初始非晶碳厚度，以400mJ/cm2的流量暴露到100個(gè)脈沖，利用O2反應(yīng)性離子蝕刻產(chǎn)生了暴露的非晶碳與未暴露的非晶碳約3.5的蝕刻率比。將意識(shí)到，術(shù)語(yǔ)“O2等離子體”、“O2反應(yīng)性離子蝕刻”、“O2灰化”盡管未必是單種類的O2氣體，但指的是包含高百分比O2氣體的反應(yīng)性離子蝕刻工藝。
在本發(fā)明的另一實(shí)施例中，圖4、4a和4b中所示的步驟可以利用產(chǎn)生圖案化輻射束的無(wú)掩模裝置執(zhí)行。例如，組成圖案化輻射束的輻射束組(beamlets)414，可以通過來(lái)自微反射鏡陣列元件(未示出)的反射光或通過穿過光閥陣列(未示出)的光產(chǎn)生。控制產(chǎn)生無(wú)掩模圖案化輻射束的裝置的控制器可以用于移位無(wú)掩模圖案化的輻射束達(dá)到由圖4a和4b所示的步驟之間的距離D/2。可選地，基板臺(tái)控制器可以用于移位包含圖4a和4b中所示的曝光步驟之間的硬掩模層的基板，而由微反射鏡陣列產(chǎn)生的束組414保持靜止。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，通過適當(dāng)?shù)倪x擇層404的層厚度，和通過適當(dāng)?shù)倪x擇蝕刻增強(qiáng)輻射劑量，蝕刻時(shí)可以完全移除兩部分402、403，而未照射層404的主要部分保留為硬掩模。如這里所使用的術(shù)語(yǔ)“蝕刻增強(qiáng)輻射劑量”，指的是基于硬掩模的輻射波長(zhǎng)和材料性質(zhì)的輻射量，足以使硬掩模蝕刻率相比硬掩模的未照射部分顯著增加。例如，增加照射的硬掩模部分的蝕刻率達(dá)25-50％(相對(duì)于未照射部分)的輻射劑量認(rèn)為是適度的蝕刻增強(qiáng)劑量，而增加蝕刻率達(dá)200％的劑量可以認(rèn)為是基本蝕刻增強(qiáng)劑量。因?yàn)樵诓糠?02和403的曝光之后，圖4a-4c中描繪的以上工藝僅需要單硬掩模蝕刻，暴露部分的蝕刻率的增強(qiáng)對(duì)于本發(fā)明的實(shí)施例運(yùn)行不需要嚴(yán)格。作為實(shí)例，對(duì)于200nm厚的非晶碳硬掩模層，部分402和403會(huì)受到增加蝕刻率達(dá)100％的蝕刻增強(qiáng)劑量。在隨后的O2灰化期間，完全移除部分402和403的時(shí)間對(duì)應(yīng)于約100nm未照射硬掩模部分的移除。即使使用20％的過蝕刻來(lái)確保完全移除部分402和403，也將保留80nm的未照射硬掩模，其更足以承受將圖案化的特征409轉(zhuǎn)移到基板中所執(zhí)行的隨后蝕刻。因此，圖4a-c中所描繪的雙曝光工藝可以僅利用兩個(gè)光刻曝光步驟和單蝕刻步驟完成。而且存在寬的輻射劑量“處理窗”，其中輻射劑量可以改變并在增強(qiáng)足以制備圖4c的結(jié)構(gòu)的區(qū)域402和403的蝕刻率時(shí)仍有效。
要注意，對(duì)應(yīng)于可印刷在給定的圖案化輻射束(例如，穿過掩模的光束)的基板上的特征間距的間距D，不需要是來(lái)自給定光刻工具的最小特征間距。例如，公知給定的248nm工具能夠在單曝光時(shí)印刷120nm的最小特征間距?；谠撝R(shí)，如果在晶片中希望100nm的最小特征間距，用于光刻工具的掩模能夠設(shè)計(jì)為200nm的最小特征間距，并經(jīng)過以上描繪的雙曝光工藝，其中在晶片上產(chǎn)生了100nm的特征間距。這允許印刷其標(biāo)定的單曝光最小間距很好位于工具能力內(nèi)的結(jié)構(gòu)，同時(shí)仍制備特征間距在單曝光最小特征間距以下的結(jié)構(gòu)。
在本發(fā)明的其它結(jié)構(gòu)中，圖案化的輻射光束的特征是在單曝光時(shí)可印刷的最小特征間距D，在曝光到圖案化束的第一和第二曝光位置之間的基板的水平移位可以是不同于D/2的值，例如D/3。
在本發(fā)明的另一結(jié)構(gòu)中，可以在第三位置執(zhí)行硬掩模層到圖案化束的第三曝光。例如，曝光的相對(duì)位置相對(duì)于圖案化輻射束的尺寸D可以是位于零、D/3和2D/3處。
還要注意，如參考圖4a披露的雙曝光工藝會(huì)導(dǎo)致兩個(gè)不同的特性間距。例如，再次參考圖4b，特征402和403之間的相對(duì)移位可以是D/3，在其情況下，圖案化特征402、403的陣列特征是，在例如相鄰403特征之間的間距D以及在相鄰402、403對(duì)之間的間距D/3。
進(jìn)一步要注意的是，這里涉及的特征間隔D不限制于特征“間距”，其中術(shù)語(yǔ)間距表示重復(fù)多次的特征之間的規(guī)則間隔。術(shù)語(yǔ)D可以指的是，恰好是一對(duì)特征或幾個(gè)特征的性質(zhì)的特征間隔或最小特征間隔，而不是重復(fù)多次的特征之間的規(guī)則間隔。
另外，盡管以上公開的一些實(shí)施例通常涉及利用在每次曝光中可以具有基本相同圖案的圖案化光束或輻射的多個(gè)曝光，但本發(fā)明的實(shí)施例對(duì)于其中圖案化的輻射束的圖案在各曝光之間不同也是可以的。例如，圖案化輻射束的第一曝光可用于圖案化拉伸的柵特征到硬掩模中以在柵特征之間具有間隔D，而第二曝光用于圖案化不同的特征，例如四方形。第二曝光的四方形特征也具有從柵特征移位D/2的D的間隔。例如，利用可編程的微反射鏡陣列，可以完成硬掩模的該“異質(zhì)”(heterogeneous)雙曝光圖案化。因此，特征402通常在尺寸和形狀可以與特征403不同。
以上的方法和系統(tǒng)可以與在利用圖案化輻射束圖案化基板中采用的任一圖案化(“掩?！?面結(jié)合使用。例如，掩模面可以是金屬面或可選地是柵面。每個(gè)不同的掩模面與不同的最小晶片間距D相關(guān)。另外，在兩次不同曝光之間的圖案化輻射束的相對(duì)水平移位不必涉及最小間距，但可代表絕對(duì)移位值或涉及圖案化輻射束的另一特征。例如，水平移位可以以規(guī)定特征的最小隔離的設(shè)計(jì)規(guī)則為基礎(chǔ)。在本發(fā)明的另一結(jié)構(gòu)中，用于圖案轉(zhuǎn)移的系統(tǒng)包括具有輻射源和例如掩模的圖案化器件的光刻系統(tǒng)，其中圖案化的輻射束投影到基板上。提供輻射敏感硬掩模材料為基板頂表面上的涂層。如這里所使用的，術(shù)語(yǔ)“輻射敏感硬掩模材料”，指的是性質(zhì)容易被曝光到通常在可見的或紫外光譜內(nèi)的電磁輻射改變的硬掩模材料。如這里使用的術(shù)語(yǔ)“硬掩?！?，指的是與一般的光致抗蝕劑材料相比設(shè)置在基板上的層，通常更加耐受機(jī)械變形和用于蝕刻基板材料的某些蝕刻處理，并且可以比光致抗蝕劑材料更加熱穩(wěn)定。優(yōu)選，輻射敏感硬掩模材料是非晶碳材料，它的類石墨含量在暴露到入射在基板上的來(lái)自UV光圖案化束的UV輻射的區(qū)域中基本上會(huì)增加。光刻系統(tǒng)另外包括基板臺(tái)和提供用于輻射敏感硬掩模材料的雙曝光工藝的控制器。優(yōu)選，配置控制器以將基板定位在相對(duì)于用于硬掩模材料(設(shè)置在基板上)的第一曝光的圖案化輻射束的第一位置；和將基板定位在相對(duì)于用于硬掩模材料的第二曝光的圖案化輻射束的第二位置，其中第一和第二位置之間的距離等于小于最小間距D，例如D/2。在本發(fā)明的一種結(jié)構(gòu)中，控制器使基板臺(tái)在曝光之間移動(dòng)距離D/2。在本發(fā)明的另一結(jié)構(gòu)中，控制器用于在曝光之間移位圖案化的輻射束的位置達(dá)到距離D/2，而基板臺(tái)保持固定。因此，在硬掩模材料中可以產(chǎn)生照射特征的雙曝光圖案，其中在圖案化特征之間的最小間距是D/2。通過正確選擇用于第一和第二曝光的輻射劑量以及選擇性蝕刻條件，利用單蝕刻步驟，圖案化的硬掩?？梢援a(chǎn)生具有位于照射特征的位置處并隔開D/2的開口。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，可以用位于碳硬掩模層下面的常規(guī)對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記執(zhí)行利用非晶碳硬掩模的雙曝光工藝。在一個(gè)示范性步驟中，執(zhí)行非晶碳層的圖案化，以便覆蓋對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記的硬掩模層的區(qū)域保持未曝光。因此，那些區(qū)域在硬掩模圖案化步驟之后保持基本類金剛石特性。公知類金剛石碳對(duì)用于進(jìn)行對(duì)準(zhǔn)的波長(zhǎng)的光高透射。因此，通過顯像未照射碳掩模下面的對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記容易進(jìn)行對(duì)準(zhǔn)。
在本發(fā)明的另一結(jié)構(gòu)中，用于圖案轉(zhuǎn)移的系統(tǒng)包括具有輻射源和例如掩模的圖案化器件的光刻系統(tǒng)，其中圖案化的輻射束投影到基板上。提供輻射敏感硬掩模材料作為基板頂表面上的涂層。如這里使用的，術(shù)語(yǔ)“輻射敏感硬掩模材料”，指的是性質(zhì)容易被曝光到通常在可見的或紫外光譜內(nèi)的電磁輻射改變的硬掩模材料。如這里使用的術(shù)語(yǔ)“硬掩?！保傅氖桥c一般的光致抗蝕劑材料相比設(shè)置在基板上的層，通常更加耐受機(jī)械變形和用于蝕刻基板材料的某些蝕刻處理，并且可以比光致抗蝕劑材料更加熱穩(wěn)定。優(yōu)選，輻射敏感硬掩模材料是非晶碳材料，它的類石墨含量在暴露到入射在基板上的來(lái)自UV光的圖案化束的UV輻射的區(qū)域中基本上會(huì)增加。光刻系統(tǒng)另外包括基板臺(tái)和提供用于輻射敏感硬掩模材料的雙曝光工藝的控制器。優(yōu)選，配置控制器以將基板定位在相對(duì)于用于硬掩模材料(設(shè)置在基板上)的第一曝光的圖案化輻射束的第一位置；和將基板定位在相對(duì)于用于硬掩模材料的第二曝光的圖案化輻射束的第二位置，其中第一和第二位置之間的距離等于小于最小間距D，例如D/2。在本發(fā)明的一種結(jié)構(gòu)中，控制器使基板臺(tái)在曝光之間移動(dòng)距離D/2。在本發(fā)明的另一結(jié)構(gòu)中，控制器用于在曝光之間移位圖案化的輻射束的位置達(dá)到距離D/2，而基板臺(tái)保持固定。因此，在硬掩模材料中可以產(chǎn)生照射特征的雙曝光圖案，其中在圖案化特征之間的最小間距是D/2。通過正確選擇用于第一和第二曝光的輻射劑量以及選擇性蝕刻條件，利用單蝕刻步驟，圖案化的硬掩?？梢援a(chǎn)生具有位于照射特征的位置處并隔開D/2的開口。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，圖案轉(zhuǎn)移的方法，在該方法中當(dāng)基板位于相對(duì)于圖案化束的第一位置時(shí)朝著提供在基板上的硬掩模層提供圖案化的輻射束，其中硬掩模層的第一部分暴露到來(lái)自圖案化輻射束的第一劑量的輻射，該圖案轉(zhuǎn)移的方法特征在于步驟將與硬掩模層的第一部分不同的第二部分暴露到來(lái)自圖案化輻射束的第二劑量的輻射，第一和第二劑量足以增強(qiáng)各個(gè)第一和第二部分的蝕刻特性；和對(duì)硬掩模層進(jìn)行蝕刻處理，其中基本移除了第一和第二部分，并且其中除了第一和第二部分之外的硬掩模層的部分基本完整。
根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例，在基板中圖案轉(zhuǎn)移的方法，在該方法中在基板上提供輻射敏感硬掩模層，其中在基板的第一位置提供配置以產(chǎn)生特征間隔(D)的圖案化輻射束，其中硬掩模層的第一部分暴露到蝕刻增強(qiáng)輻射劑量，該圖案轉(zhuǎn)移的方法特征在于步驟在從第一位置移位小于D的距離的基板的第二位置提供圖案化的輻射束，其中硬掩模層的第二部分暴露到蝕刻增強(qiáng)輻射劑量；和對(duì)硬掩模層進(jìn)行蝕刻，其中在接收蝕刻增強(qiáng)劑量之后配置第一和第二部分以蝕刻得比硬掩模層的未照射部分快很多。
根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例，圖案轉(zhuǎn)移的系統(tǒng)包括光刻設(shè)備裝置，配置以提供圖案化的輻射束，配置該圖案化的輻射束以在單曝光中在基板中產(chǎn)生特征間隔；基板臺(tái)裝置，用于保持具有設(shè)置在其上的硬掩模的基板；和控制器裝置，配置以改變基板和圖案化的輻射束之間的相對(duì)位置，用于在第一相對(duì)位置曝光到第一劑量的輻射和在第二相對(duì)位置曝光到第二劑量的輻射，其特征在于第一和第二位置之間的移位小于特征間隔，其中配置接收第一和第二輻射劑量的硬掩模的部分以在蝕刻工藝中以比硬掩模的未照射部分基本更快的速率蝕刻。
雖然已公開了本發(fā)明的優(yōu)選形式，但對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員顯而易見的是，可進(jìn)行能夠?qū)崿F(xiàn)本發(fā)明的一些優(yōu)點(diǎn)的各種改變和修改，而不脫離本發(fā)明的精神和范圍。對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員顯而易見的是，可適當(dāng)?shù)靥鎿Q執(zhí)行相同功能的其它部件。而且，利用適合的處理器指令，可在所有的軟件工具中或在利用硬件邏輯和軟件邏輯的組合以實(shí)現(xiàn)相同結(jié)果的混合工具中完成本發(fā)明的方法。因此，本發(fā)明的范圍要通過所附的權(quán)利要求單獨(dú)地確定。
權(quán)利要求
1.一種用于圖案轉(zhuǎn)移的方法，包括朝著提供在基板上的硬掩模層提供圖案化的輻射束，將硬掩模層的第一部分暴露到來(lái)自圖案化的輻射束的第一劑量的輻射，第一劑量足以增強(qiáng)第一部分的蝕刻特征；將與硬掩模層的第一部分不同的第二部分暴露到來(lái)自圖案化的輻射束的第二劑量的輻射，第二劑量足以增強(qiáng)第二部分的蝕刻特征；和對(duì)硬掩模層進(jìn)行蝕刻處理，其中基本移除了第一和第二部分，并且其中除了第一和第二部分之外的硬掩模層的部分基本完整。
2.如權(quán)利要求1的方法，其中在暴露到輻射束之前，硬掩模層是具有主要含量為類金剛石碳的非晶碳。
3.如權(quán)利要求2的方法，其中圖案化的輻射束包括由受激準(zhǔn)分子激光器產(chǎn)生的248nm、193nm和157nm UV輻射之一。
4.如權(quán)利要求2的方法，其中第一和第二劑量基本相同。
5.如權(quán)利要求2的方法，其中第一和第二劑量每個(gè)都足以基本石墨化相應(yīng)的第一和第二部分。
6.如權(quán)利要求2的方法，其中蝕刻工藝是O2反應(yīng)性離子蝕刻工藝，并且其中硬掩模層的照射部分與未照射部分的蝕刻率比約大于2。
7.如權(quán)利要求1的方法，進(jìn)一步包括在曝光第一部分之后和曝光第二部分之前，相對(duì)移位基板和圖案化的輻射束一水平位移。
8.如權(quán)利要求7的方法，其中圖案化的輻射束具有在單曝光中可印刷在硬掩模上的最小特征間距，并且其中水平位移小于最小特征間距。
9.如權(quán)利要求8的方法，其中水平位移是最小特征間距的約一半。
10.如權(quán)利要求2的方法，進(jìn)一步包括在曝光第一部分之后和在曝光第二部分之前相對(duì)移位基板和圖案化的輻射束一水平位移，其中圖案化的輻射光束具有在單曝光中可印刷在硬掩模上的最小特征間距，并且其中水平位移小于最小特征間距。
11.如權(quán)利要求10的方法，其中水平位移是最小特征間距的約一半。
12.如權(quán)利要求1的方法，進(jìn)一步包括在對(duì)硬掩模層進(jìn)行蝕刻處理之前，將與硬掩模層的第一和第二部分不同的第三部分暴露到來(lái)自圖案化的輻射束的第三劑量的輻射，第三劑量足以基本改變第三部分的蝕刻特征，其中在蝕刻處理期間基本移除了第三部分。
13.一種用于圖案轉(zhuǎn)移的方法，包括在基板上提供輻射敏感硬掩模層；提供配置以在基板和圖案化的輻射束之間的第一相對(duì)位置處的硬掩模層上產(chǎn)生特征間隔的圖案化的輻射束，其中將硬掩模層的第一部分暴露到蝕刻增強(qiáng)輻射劑量；在基板和圖案化的輻射束之間的第二相對(duì)位置處提供圖案化的輻射束，第二相對(duì)位置離第一相對(duì)位置移位小于D的距離，其中硬掩模層的第二部分暴露到蝕刻增強(qiáng)輻射劑量；和對(duì)硬掩模層進(jìn)行蝕刻，其中配置第一和第二部分，以在接收到蝕刻增強(qiáng)劑量之后蝕刻得比硬掩模層的未照射部分快很多。
14.如權(quán)利要求13的方法，其中在未照射區(qū)中硬掩模層是具有主要含量為類金剛石碳的非晶碳。
15.如權(quán)利要求14的方法，其中非晶碳層包括在約10和50％之間的碳和在約90和50％之間的氫。
16.如權(quán)利要求14的方法，其中非晶碳層是通過化學(xué)汽相沉積、等離子體增強(qiáng)化學(xué)汽相沉積和物理汽相沉積中的一種形成的。
17.如權(quán)利要求14的方法，其中第一位置和第二位置之間的距離是特征間隔的約一半。
18.如權(quán)利要求13的方法，其中特征間隔是在單曝光中利用圖案化的輻射束可印刷在硬掩模中的最小特征間隔。
19.如權(quán)利要求13的方法，其中第一部分的特征不同于硬掩模層的第二部分的特征。
20.如權(quán)利要求13的方法，進(jìn)一步包括在硬掩模曝光到第一和第二位置處的圖案化的輻射束期間，讓覆蓋對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記的硬掩模層的部分不被曝光。
21.一種用于圖案轉(zhuǎn)移的系統(tǒng)，包括配置以提供圖案化的輻射光束的光刻設(shè)備，該圖案化的輻射束配置以在單曝光中在基板中產(chǎn)生特征間隔；基板臺(tái)，用于保持具有硬掩模設(shè)置在其上的基板；和控制器，配置以改變基板和圖案化的輻射束之間的相對(duì)位置用于在基板和圖案化的輻射光束之間的第一相對(duì)位置曝光到第一劑量的輻射和在基板和圖案化的輻射束之間的第二相對(duì)位置曝光到第二劑量的輻射，第一和第二位置之間的位移小于特征間隔，其中配置接收第一和第二輻射劑量的硬掩模的部分，以在蝕刻工藝中以比硬掩模的未照射部分快很多的速率蝕刻。
22.如權(quán)利要求21的系統(tǒng)，其中在暴露到輻射束之前，硬掩模層是具有主要含量為類金剛石碳的非晶碳。
23.如權(quán)利要求21的系統(tǒng)，其中圖案化的輻射束包括由受激準(zhǔn)分子激光器產(chǎn)生的248nm、193nm和157nm UV輻射之一。
24.如權(quán)利要求21的系統(tǒng)，其中蝕刻工藝是O2反應(yīng)性離子蝕刻工藝，并且其中硬掩模層的照射與未照射部分的蝕刻率比約大于2。
25.如權(quán)利要求21的系統(tǒng)，其中控制器是配置在第一和第二位置之間移動(dòng)基板的基板臺(tái)控制器。
26.如權(quán)利要求21的系統(tǒng)，其中控制器是用于產(chǎn)生圖案化的輻射束的無(wú)掩模裝置的控制器，配置該控制器以移位在第一和第二位置之間的圖案化的輻射束。
27.如權(quán)利要求21的系統(tǒng)，其中圖案化的輻射束具有在第一相對(duì)位置的第一結(jié)構(gòu)和在第二相對(duì)位置的第二結(jié)構(gòu)。
全文摘要
一種利用碳基硬掩模的雙圖案化系統(tǒng)和工藝。該雙圖案化系統(tǒng)提供在單硬掩模蝕刻步驟中形成具有比在基于單曝光的硬掩模中可印刷的最小間隔小的特征間隔的硬掩模特征的裝置。
文檔編號(hào)G03F1/00GK101034254SQ20071008571
公開日2007年9月12日 申請(qǐng)日期2007年3月6日 優(yōu)先權(quán)日2006年3月7日
發(fā)明者S·拉爾巴哈多爾辛, S·馬沙 申請(qǐng)人:Asml荷蘭有限公司