用于改善光刻装置中线宽控制的系统和方法制造方法及图纸

电磁能量从光刻装置的照明光源发射。发射的电磁能量的一部分，通过照明光学模块。照明光学模块包括具有光瞳平面的一维光学变换单元。有可调整孔径的孔径装置，位置邻近于该光瞳平面，使该一维光学变换单元接收的一部分电磁能量，通过孔径装置的孔径。用该孔径装置把通过照明光学模块的电磁能量角分布，作为照明场位置的函数而调整，从而改善光刻装置中的线宽控制。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及光刻法。更具体说，是涉及光刻装置的线宽控制。
技术介绍
在半导体芯片的制造中，使用光刻法。光刻法，或更具体说是光刻蚀术，涉及把掩模版或半导体电路掩模一个或多个的图像，投射在晶片的光敏基片上。然后，处理晶片，以形成一种或多种电路。随着半导体芯片制造技术的进步，半导体器件的尺寸变得更小，需要改进光刻蚀装置中的线宽控制。大型半导体芯片，一般用分步扫描光刻装置制造。分步扫描光刻装置的工作原理，是把照明系统确定的典型的矩形照明场，在有电路图形的掩模版上扫描。用分步扫描光刻装置制造大型半导体芯片，部分是因为，能用分步扫描光刻装置制造的半导体芯片的大小，不受该装置的投影光学系统大小的限制。例如，一种在分步扫描光刻装置中改善线宽控制的方法和系统，由McCullough等人在2000年6月22日申请的美国专利申请序号No.09/599,383中说明，标题是“Illumination System With SpatiallyControllable Partial Coherence Compensating For LinewidthVariances In a Photolithography System.”，本文全文引用，供参考。McCullough等人说明，使用一种按用户要求设计的光学单元，如微透镜阵列或衍射光学单元，控制光刻装置照明系统的部分相干性，从而补偿光刻装置中的线宽变化。由McCullough等人说明的按用户要求设计的光学单元，是用于补偿特定光刻装置有关的预定的水平和竖直偏差。但是，McCullough等人的方法的一种限制是，设计并制作McCullough等人说明的按用户要求设计的光学单元，通常是昂贵且费时的过程。因此，McCullough等人说明的按用户要求设计的光学单元，例如当与特定光刻装置有关的水平和竖直偏差随时间变化时，不能快速调整。其他类型的光刻装置，诸如分步重复光刻装置和场拼接(fieldstitching)光刻装置，也都呈现水平和竖直偏差，由此产生线宽变化。对这些光刻装置中的水平和竖直偏差进行补偿和改善线宽控制，正如对分步扫描光刻装置中的水平和竖直偏差进行补偿和改善线宽控制一样重要。因此，需要一种系统和方法，用于控制光刻装置中的线宽变化，克服上述各种限制。
技术实现思路
本专利技术提供一种系统和方法，用于控制光刻装置中的线宽变化。电磁能量从照明光源发射。一部分发射的电磁能量，通过照明光学模块。在一个实施例中，照明光学模块包括一维的有光瞳平面的光学变换单元。有孔径的孔径装置，位置邻近于该光瞳平面，使该一维光学变换单元接收的任何电磁能量的一部分，通过孔径装置的孔径。通过照明光学模块的电磁能量的角分布，用该孔径装置控制。在一个实施例中，从照明光学模块出射的电磁能量，通过掩模版台。掩模版台上有适于夹持掩模版或掩模的掩模区。任何通过掩模区的电磁能量的一部分，被投影光学模块接收。通过掩模版台夹持的掩模版或掩模的电磁能量，将进入投影光学模块，并被投影光学模块成像在光敏基底上，如晶片台夹持的晶片上。在本专利技术的一些实施例中，调整孔径装置孔径的形状，以控制在掩模或掩模版上的电磁能量角分布。在本专利技术的一个实施例中，孔径的形状是静态的。在该种实施例中，孔径形状是通过至少置换孔径装置的一部分来改变的。在另一种实施例中，孔径形状是动态的。在该种实施例中，孔径形状的变化，是用孔径控制模块来调整孔径形状而实现的。用开环控制系统，或闭环控制系统，能够自动调整孔径的形状。在一个实施例中，测量电磁能量的角分布，用以确定孔径的适当形状。在本专利技术的一些实施例中，除一维光学变换单元与孔径装置外，还加上用户定制的或标准化的光学单元，用于改变照明光源发射的电磁能量的部分相干性。该光学单元包括，例如微透镜或衍射单元，以改变入射一维光学变换单元上的电磁能量的部分相干性。在本专利技术的一个实施例中，用一种可调整的限定器(如钳口或光阑)来限制照明场的长度。该可调整的限定器是与孔径装置分开的装置。本专利技术更多的特性和优点，连同本专利技术各个实施例的结构和工作原理，将参照下面的附图详细说明。附图说明本专利技术是参照附图说明的。收入本文并形成说明书一部分的附图，说明本专利技术并与说明一起，进一步解释本专利技术的原理，同时能使本领域熟练人员制作和使用本专利技术。图中，相同的参考数字表示相同或功能类似的单元。此外，参考数字最左侧的一个数或多个数，标识该参考数字首次出现的图号。图1画出引用本专利技术的光刻装置的一个例子。图2画出如何测量图1光刻装置的部分相干性。图3画出常规光刻装置中作为场位置函数的光的角分布。图4A画出光敏基片上形成的无偏差的水平线和无偏差的垂直线。图4B画出光敏基片上形成的偏差的水平线和无偏差的垂直线。图4C画出光敏基片上形成的无偏差的水平线和偏差的垂直线。图5画出按照本专利技术光敏基片和照明场之间关系的一个例子。图6画出按照本专利技术部分相干性调整器模块的一个例子。图7进一步画出图6部分相干性调整器的一维光学变换单元。图8A画出按照本专利技术可调整孔径的第一个例子。图8B画出按照本专利技术可调整孔径的第二个例子。图9A-B按照本专利技术的一个实施例，说明在光刻装置中，控制作为场位置函数的电磁能量角分布方法的流程图。具体实施例方式本专利技术提供一种改善光刻装置中线宽控制的系统和方法。从本文的详细说明中可明显看到，本专利技术特别适合与分步扫描光刻装置一起使用。在下面的说明中，均详细参考本专利技术给出的各个实施例，各个实施例的例子画在各个附图中。虽然本专利技术将结合给出的实施例说明，但应当指出，给出的各个实施例不是要把本专利技术仅限制在这些实施例。相反，应当认为，本专利技术覆盖后面权利要求书规定的本专利技术的精神和范围内各种变化、修改、和等效叙述。此外，在下面的说明中，为解释的目的，阐明许多特殊的细节，以便提供对本专利技术的完整了解。但是，本领域熟练人员显然在阅读本文公开内容的基础上，无需这些特殊的细节也能够实现本专利技术。在其他方面，熟知的结构及装置不再详细说明，以免使本专利技术模糊不清。术语定义下面的术语，以便用它们来说明本专利技术的实施例。本文使用的术语“孔径装置”指通过改变或更改孔径的形状，能改变或更改沿预定光轴的电磁能量角分布的装置。孔径装置可以是动态的装置，如在授予McCullough等人的U.S.patent No.6,013,401中描述的专利技术以及据此的变化，也可以是静态的装置，如有预定形状及大小的孔径的平板或圆盘。“定制的光学单元”指为补偿特定光刻装置的光学特性而专门设计的光学单元。定制的光学单元除了指专门设计的以外，不一定指光刻装置中使用的单元。“照明光源”指照明的任何光源，如，脉冲激光器或适合进行光刻的灯。“光刻装置”指任何光刻蚀装置，包括分步扫描光刻装置、分步重复光刻装置、和/或场拼接光刻装置，除非另外指明。“一维光学变换单元”指任何形成光瞳平面并能使孔径装置邻近于该光瞳平面的光学装置或光学装置的组合，以便用于改变沿预定光轴的电磁能量的角分布。“位置邻近于”指相对于第二模块或装置放置的第一模块或装置，能使从第一模块或装置出射的电磁能量，间接地或直接地进入第二模块或装置。“位置邻近于”一词，包括用一个或多个光学单元，把从第一模块或装置出射的电磁能量，引进第二模块或装置的情况。“掩模版台(本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种光刻装置，包括： 照明光源； 接收所述照明光源发射的电磁能量的照明光学模块，所述照明光学模块有部分相干性调整器模块，该部分相干性模块包含： 有光瞳平面的一维光学变换单元，和 有孔径的孔径装置，用于改变进入所述一维光学变换单元的沿光轴的电磁能量角分布，所述孔径装置的孔径，位置邻近于所述一维光学变换单元的光瞳； 位置邻近于所述照明光学模块的掩模版台，其中，从所述照明光学模块出射的电磁能量，照亮所述掩模版台夹持的掩模版的一部分； 晶片台；和 像平面邻近于所述晶片台的投影光学模块，所述投影光学模块，位置邻近于所述掩模版台并邻近于所述晶片台，其中，通过所述掩模版台夹持的掩模版的电磁能量，进入所述投影光学模块，并被所述投影光学模块成像在所述晶片台夹持的晶片光敏基片上，和 其中，调整所述孔径装置的孔径形状，以控制邻近于所述晶片台的像平面上的电磁能量角分布。

【技术特征摘要】
US 2002-4-23 10/127,5051.一种光刻装置，包括照明光源；接收所述照明光源发射的电磁能量的照明光学模块，所述照明光学模块有部分相干性调整器模块，该部分相干性模块包含有光瞳平面的一维光学变换单元，和有孔径的孔径装置，用于改变进入所述一维光学变换单元的沿光轴的电磁能量角分布，所述孔径装置的孔径，位置邻近于所述一维光学变换单元的光瞳；位置邻近于所述照明光学模块的掩模版台，其中，从所述照明光学模块出射的电磁能量，照亮所述掩模版台夹持的掩模版的一部分；晶片台；和像平面邻近于所述晶片台的投影光学模块，所述投影光学模块，位置邻近于所述掩模版台并邻近于所述晶片台，其中，通过所述掩模版台夹持的掩模版的电磁能量，进入所述投影光学模块，并被所述投影光学模块成像在所述晶片台夹持的晶片光敏基片上，和其中，调整所述孔径装置的孔径形状，以控制邻近于所述晶片台的像平面上的电磁能量角分布。2.按照权利要求1的装置，其中，根据晶片的光敏基片上形成的印刷线宽，与掩模版上对应线宽的偏离的检测，来调整孔径的形状。3.按照权利要求1的装置，其中孔径的形状是静态的，和孔径形状是通过置换所述孔径装置的至少一部分而调整的。4.按照权利要求1的装置，其中孔径的形状是动态的，和孔径形状是用孔径控制模块来调整的。5.按照权利要求4的装置，其中用开环控制系统来调整孔径的形状。6.按照权利要求4的装置，其中用闭环控制系统来调整孔径的形状。7.按照权利要求1的装置，其中所述孔径装置是可调整的狭缝装置。8.按照权利要求1的装置，还包括存储器，存储预先计算的用于调整孔径装置孔径形状的数据。9.按照权利要求1的装置，其中所述部分相干性调整器模块还包括有多个不同照明区的光学单元，每一不同照明区有不同的照明性质，选择这些照明性质来降低印刷基片上线宽的变化，所述光学单元邻近于所述一维光学变换单元。其中，从所述光学单元出射的电磁能量，将进入所述一维光学变换单元。10.一种在光刻装置中控制作为场位置函数的电磁能量角分布的方法，该方法包括步骤(1)从照明光源发射电磁能量；(2)使照明光源发射的电磁能量，通过包括具有光瞳平面的一维光学变换单元的照明光学模块；(3)使照明光源发射的一部分电磁能量，通过孔径装置的孔径，以便改变进入该一维光学变换单元的沿光轴的电磁能量角分布，其中，孔径装置的孔径，位置邻近于该一维光学变换单元的光瞳平面；(4)使来自照明光学模块的电磁能量，通过掩模版台中的掩模区；(5)用包括至少一个光学单元的投影光学模块，使通过掩模版台中掩模区的电磁能量成像，以形成邻近于晶片台的像平面；和(6)调整孔径装...

【专利技术属性】
技术研发人员：詹姆斯G查考耶尼斯，斯科特D考斯顿，
申请(专利权)人：ASML美国公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]