用偏振光的光刻印刷制造技术

本发明专利技术提供用偏振光改进光刻印刷的系统和方法。在本发明专利技术的实施例中，用偏振光（径向或切向偏振的）照明相移掩模（ＰＳＭ）并产生曝光光束。然后用曝光光束中的光，使负的光致抗蚀剂层曝光。可以用无隔的ＰＳＭ。在本发明专利技术另外的实施例中，用径向偏振光照明掩模，并产生曝光光束。然后用曝光光束中的光，使正的光致抗蚀剂层曝光。掩模可以是衰减的ＰＳＭ或二进制掩模。即使在低ｋ应用中在各种孔距上印刷接触孔，也能获得非常高的像质量。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及高数值孔径的和浸没式的光刻。
技术介绍
高分辨率的印刷图形不断增加对光刻工具和技术的要求。例如，在半导体印模或芯片、电路特性图形如线路、接触孔的制造中，常常需要高分辨率的印刷，以改进电路单元的组装密度，降低图形中的孔距。某些电路特性，如接触孔或叫通孔，是特别难制造的。涉及光刻分辨率的熟知的参数，是临界尺寸(CD)。当用给定技术制造半导体装置和电路时，CD是能够形成的最小几何特性的大小。临界尺寸可以按下面所示函数描述CD＝k(λ/NA)这里λ是光刻中使用的波长，NA是数值孔径，而k是介电常数。在光刻的发展趋势中，是通过降低使用的波长，增加数值孔径，和缩减k值，来降低CD。在低k值的应用中，印刷是困难的。例如，当k小于0.5时，难以印刷接触孔。对包括如接触孔阵列的多组接触孔，要印刷有足够质量的高反差图形，是特别困难的。已经使用非常高的NA和离轴照明来增强反差的技术，但是，这些技术不能用于小的孔距。例如，在波长为157nm，NA为0.93时，极限孔距(根据分辨率)粗略为135nm(k＝0.4)-这对某些应用是太大了。还有，可能出现禁戒孔距。禁戒孔距是指，如果照明对给定孔距是最佳的，那么可能不能同时印刷别的孔距。在低的归一化图像对数斜率(normalized image log slope，NILS)中或缺乏对禁戒孔距的CD控制中，禁戒孔距表现得很明显。
技术实现思路
本专利技术提供的系统和方法，是用偏振光改进光刻印刷。在本专利技术的一个实施例中，使用偏振光(例如径向偏振、切向偏振、或定制偏振)照明相移掩模(PSM)，并产生曝光的光束。然后，在该曝光光束中使负的光致抗蚀剂层曝光。可以使用无铬的PSM。在一个示例性实施例中，结合无铬PSM、Cartesian四极照明(C-quad)、和负光致抗蚀剂，使用径向偏振光。即使在低k的应用中，印刷各种孔距的接触孔，也获得非常高的像质量。避免了禁戒孔距。在本专利技术的再一个实施例中，使用径向偏振光照明掩模，并产生曝光的光束。然后，在该曝光光束中使正的光致抗蚀剂层曝光。该掩模可以是衰减的PSM或二进制掩模。在一个示例性实施例中，结合衰减的相移掩模或二进制掩模、标准的对角四极照明、和正光致抗蚀剂，使用径向偏振光。即使在低k的应用中，印刷各种孔距的接触孔，也获得非常高的像质量。为进一步改进印刷质量，可以使用定制的偏振光。该定制的偏振光例如可以是径向和切向偏振光的组合。此外，也可以使用交错的PSM来改进印刷质量。本专利技术另外的实施例、特性、和优点，以及本专利技术各个实施例的结构和工作原理，将在下面参照附图详细说明。附图说明结合本文并形成本说明书一部分的附图，说明本专利技术并与说明一起，解释本专利技术原理和使本领域熟练人员能制造和使用本专利技术。图1是按照本专利技术一个实施例的光刻系统。图2是按照本专利技术一个实施例的光刻系统。图3A是晶片上抗蚀剂中接触孔的放大像。图3B是晶片上抗蚀剂中接触孔的顶视图的像。图4A和4B按照本专利技术一个实施例，分别画出以同轴和离轴照明时，2D衰减PSM掩模的px＝py＝p频谱。图5的像表明非偏振光的极限孔距，图上的C0和C45分别是垂直方向和对角线方向的反差。图6画出模拟实验的一个例子(画出的是径向偏振光)。图7A和7B表明径向和切向偏振光对像质量的作用。图8A-8C表明在125-nm孔距(45度旋转掩模)例子中，三种偏振模式的比较。图9A-9C表明偏振对像质量的作用。图9A表明用非偏振光获得成组接触孔的不良反差的像。图9B表明用切向偏振光获得成组接触孔的不良反差的像。图9C表明按照本专利技术的一个实施例，用径向偏振光获得成组接触孔的高反差的像。图10A画出切向偏振对光中电场矢量的作用。图10B画出径向偏振对光中电场矢量的作用。图11A和11B是图解，按照本专利技术一个实施例，表明用径向偏振光和无铬交错PSM的全孔距性能。图12画出一种衰减的PSM。图13画出一种二进制的PSM。图14A-14C是像，表明按照本专利技术一个实施例，在衰减PSM、125nm孔距的情形下，偏振对像质量的作用。图15画出一种交错的PSM。图16画出一种无铬交错PSM掩模布局。图17A和17B对2D无铬交错PSM，分别画出同轴和离轴照明时的衍射花样。图5的像表明非偏振光的极限孔距，图上的C0和C45分别是垂直方向和对角线方向的反差。图18A和18B以无铬交错PSM为例，画出在空气中(a)和在抗蚀剂中(b)的像。图19A、19B和19C表明用无铬交错PSM和C-quad.的径向偏振光，以最佳的焦距对孔距关系，得到的六个空气中的像。图20A和20B是曲线，画出空气中像的特征对孔距关系。图21A和21B是定制偏振图的例子。图22是浸没像，情形是用对角四极的非偏振光和在n＝1.5上衰减6％的PSM。图23是在极远紫外辐射(EUV)条件下，以最佳焦距得到的空气中的像。本专利技术将参照所附各图说明。图中首次出现的单元，通常用对应的参考号码中最左边的数字表示。具体实施例方式目录表1.系统总述2.讨论和模拟结果A.引言B.分辨率B.1.理论的分辨率极限B.2.离轴照明光刻的分辨能力C.偏振C.1.模拟实验C.2.偏振对像质量的作用C.3.偏振光，无铬PSM，负光致抗蚀剂C.4.径向偏振光，衰减相移掩模或二进制掩模，和正光致抗蚀剂D.偏振与无铬交错PSMD.1.与径向偏振光、套叠的100-nm孔距的接触孔结合的无铬交错PSMD.2.全孔距性能，无铬接触孔与径向偏振光D.3.定制偏振E.浸没光刻F.EUV虽然讨论的是特定的配置和安排，但应当指出，这只是为说明的目的。本领域熟练人员将认识到，在不偏离本专利技术的精神和范围下，可以使用其他的配置和安排。本领域熟练人员显然知道，本专利技术同样可以用于其他的各种应用。本专利技术提供用偏振光改进光刻印刷的系统和方法。1.系统总述图1是按照本专利技术一个实施例的光刻系统100。系统100包括照明光源102。在一个实施例中，照明光源102沿光路发射预偏振的照明光。虽然本专利技术在本文中是参照预偏振照明光说明的，但本领域熟练人员知道，非偏振照明光也可以使用。作为预偏振光的例子，照明光源102可以是发射激光束的激光器，该激光束具有成为近似线偏振的趋势。或者，可以把起偏器加在偏振照明光源102的激光发生器内。之后，预偏振光通过模式起偏装置104。如在本文中使用的，模式起偏装置104的定义，涵盖任何起偏装置，包括，但不限于，传统的和定制的起偏器和波片。如果照明光源发射预偏振光，模式起偏装置104可以是任何起偏装置，诸如一个或多个起偏器或波片。如果照明光源发射非偏振光，模式起偏装置104是起偏器而不是波片。模式起偏装置104把预偏振照明光整理为各种预定的方案，诸如偏振模式方案和强度模式方案。例如，模式起偏装置104可以把预偏振照明光整理为径向偏振光、切向偏振光、或有定制偏振的光。在一个实施例中，照明光是四极照明，如Cartesian四极(C-quad)照明。虽然本文使用四极照明作为例子，但本领域熟练人员知道，任何光源形式的照明都可以使用。照明光照明掩模106。掩模106产生某种照明光中的设计。本领域熟练人员知道，掩模106可以是任何类型的掩模或掩模版。在本专利技术的一个实施例中，掩模106是二进制掩模。在其他实施例中，掩模1本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种在晶片上印刷的方法，包括：（ａ）以偏振的照明光产生曝光光束，其中的照明光是按照预定的偏振模式偏振的；（ｂ）照明掩模，在曝光光束中产生像；和（ｃ）用曝光光束中的光，使晶片上的光致抗蚀剂层曝光。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：纳毕拉巴巴阿里，贾斯汀克鲁瑟，哈里希威尔，
申请(专利权)人：ASML控股股份有限公司，
类型：发明
国别省市：NL[荷兰]