專利名稱：光刻處理方法，和由此制造的器件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及利用多次曝光將所需圖案提供到輻射敏感材料層的靶區(qū)的光刻處理方法，所述圖案包括多個(gè)憑借最密集特征以節(jié)距P布置的特征。該方法適合使用光刻裝置。
背景技術(shù)：
光刻裝置是將所需圖案應(yīng)用到基底靶區(qū)的設(shè)備。該裝置通常包括提供輻射束的輻射系統(tǒng)，支承構(gòu)圖部件的支承結(jié)構(gòu)，其中構(gòu)圖部件用來(lái)使光束形成圖案，保持基底的基底臺(tái)，和投影系統(tǒng)，將帶有圖案的輻射束投射到基底的靶區(qū)。光刻裝置可以用于例如集成電路(ICs)的制造。在這種情況下，構(gòu)圖部件，或者稱為掩?；蚍謩澃?，可用于產(chǎn)生對(duì)應(yīng)于IC單層的電路圖案，該圖案可以成像在具有輻射敏感材料(抗蝕劑)層的基底(例如硅片)的靶區(qū)上(例如包括一個(gè)或者多個(gè)電路小片的部分)。一般而言，單基底將包含相繼曝光的相鄰靶區(qū)的網(wǎng)格。已知的光刻裝置包括所謂的分檔器，其中通過(guò)一次曝光靶區(qū)上的全部圖案來(lái)照射每一靶區(qū)，和所謂的掃描裝置，其中通過(guò)在投射光束下沿給定方向(“掃描”方向)掃描圖案，同時(shí)沿與該方向平行或者反平行的方向同步掃描基底來(lái)照射每一靶區(qū)。
這里使用的術(shù)語(yǔ)“投影系統(tǒng)”應(yīng)廣義地解釋為包含各種類型的投影系統(tǒng)，包括折射光學(xué)系統(tǒng)，反射光學(xué)系統(tǒng)，和反折射光學(xué)系統(tǒng)，作為使用的曝光輻射的合適例子，或?qū)τ谄渌蛩厝缃旱氖褂没蛘婵盏氖褂谩＿@里術(shù)語(yǔ)“鏡頭”的任何使用可以認(rèn)為與更普通的術(shù)語(yǔ)“投影系統(tǒng)”同義。輻射系統(tǒng)還可以包括根據(jù)任一設(shè)計(jì)類型操作的部件，這些類型為引導(dǎo)、整形或者控制輻射投影光束，和這樣的部件。輻射系統(tǒng)以及投影系統(tǒng)通常包括引導(dǎo)、整形或者控制輻射投影光束的部件。通常，投影系統(tǒng)包括設(shè)定投影系統(tǒng)數(shù)值孔徑(通常稱為“NA”)的裝置。例如，可調(diào)整NA-光闌可以存在于投影系統(tǒng)的光瞳中。輻射系統(tǒng)典型地包括調(diào)整裝置，用于設(shè)定掩模(在輻射系統(tǒng)的光瞳中)強(qiáng)度分布上游的外和/或內(nèi)徑向量(通常分別稱為σ-外和σ-內(nèi))。
光刻裝置可以為具有兩個(gè)(雙級(jí))或者多個(gè)基底臺(tái)(和/或兩個(gè)或者多個(gè)掩模臺(tái))的類型。在這種“多級(jí)式”設(shè)備中，可以并行使用這些附加臺(tái)，或者可以在一個(gè)或者多個(gè)臺(tái)上進(jìn)行準(zhǔn)備步驟，而一個(gè)或者多個(gè)其它臺(tái)用于曝光。光刻裝置也可以是下述類型，即將基底浸入具有相對(duì)高折射率的液體例如水中，以便填充投影系統(tǒng)的最后部件和基底間的空間。浸液也可以應(yīng)用于光刻裝置中的其他空間，例如掩模和投影系統(tǒng)的第一部件間。浸入技術(shù)在所屬領(lǐng)域內(nèi)是公知的，用于增加投影系統(tǒng)的數(shù)值孔徑。
對(duì)應(yīng)于IC器件單層的電路圖案通常包括多個(gè)器件圖案和互連線。器件圖案可以包括不同空間布置的特征，這些布置例如間隔線圖案(“帶圖案”)，電容器接觸圖案，接觸孔圖案和DRAM孤立圖案。特征沒(méi)有必要特性化為其線素限定一封閉輪廓的形狀。例如，兩個(gè)鄰近特征末端的空間布置和在所述兩個(gè)末端間的空間在本文和權(quán)利要求的范圍中也可以稱為特征。
在本文和權(quán)利要求的范圍中，特征尺寸稱為特征具有標(biāo)稱在基底水平的那些尺寸。在掩模處，特征尺寸比標(biāo)稱尺寸大M倍，其中M為投影系統(tǒng)的放大率(典型地，|M|＝1/4或1/5)。通常，在掩模處引入附加尺寸偏移以補(bǔ)償誤差發(fā)生，例如在圖案的投影和曝光期間；子圖案特征的這種尺寸再生以下稱為偏置和/或光學(xué)接近修正(“OPC”)。偏置和/或OPC的量也通常依據(jù)對(duì)應(yīng)的在基底水平尺寸再生的標(biāo)稱量來(lái)表示。當(dāng)在表達(dá)中使用名詞“目標(biāo)”如“目標(biāo)特征”時(shí)，則表示這些特征基本上具有所述器件層所需的標(biāo)稱尺寸。
電路圖案的制造包括特征間，互連線間，和特征元素間的空間容差控制，以及特征和特征元素的尺寸控制。隨著將被印刷的電路小片每區(qū)域的特征數(shù)目上的增長(zhǎng)需求，已經(jīng)開(kāi)發(fā)分辨率提高技術(shù)來(lái)改進(jìn)利用投影光刻裝置及光刻處理方法可得到的分辨極限。在器件層制造中允許的兩條線之間的最小間隔和/或線或任何其他特征例如接觸孔的最小寬度被稱為臨界尺寸(“CD”)。包括基本上等于CD的最小尺寸的特征在本文中被稱為“CD大小的特征”。
對(duì)于圖案的光刻處理特別要求光刻處理方法的最佳執(zhí)行和在其極限分辨率處的光刻投影裝置的應(yīng)用，所述圖案包括相隔基本上等于CD的距離的CD大小的特征(例如接觸孔)的陣列。為了能夠定義周期為節(jié)距P的特征的陣列，那么在該情況中該陣列基本上等于兩倍CD。在CD大小特征時(shí)P＝2CD為最小節(jié)距的節(jié)距被布置用于使用光刻處理方法的印刷。多層也可以包括以大于2CD的節(jié)距定位在一個(gè)或多個(gè)陣列中的CD大小特征。特別地，包括以最小節(jié)距和較大節(jié)距出現(xiàn)的CD大小接觸孔的層的印刷是重要的，并需要最新技術(shù)的分辨率提高措施。一般來(lái)說(shuō)，“密集特征”通常已知為所述特征的分隔距離在一和兩倍目標(biāo)特征尺寸之間的范圍內(nèi)；相似地，“孤立特征”通常已知為所述特征的分隔距離不小于目標(biāo)特征尺寸的兩倍，然而，沒(méi)有“密集特征”一般公認(rèn)的確切定義；也沒(méi)有“孤立特征”一般公認(rèn)的確切定義。在下文中，以2CD最小節(jié)距和3CD節(jié)距之間的任何節(jié)距出現(xiàn)的CD大小的特征可以稱為密集特征，以大于3CD的節(jié)距出現(xiàn)的CD大小的特征可以稱為孤立特征。
另外，在本文和權(quán)利要求中的節(jié)距概念也應(yīng)用到至少兩個(gè)特征組，在該情況中，“節(jié)距”涉及兩個(gè)一致的、鄰近的特征的兩個(gè)相應(yīng)點(diǎn)之間的相互距離。
投影裝置的分辨極限是利用光刻制造方法可得到CD的決定的特征之一。該分辨極限通常用投影系統(tǒng)的NA和投影束的輻射波長(zhǎng)來(lái)表示。提高分辨率的傳統(tǒng)方法是增加NA和減小波長(zhǎng)。這些措施具有邊界效應(yīng)，即焦深和對(duì)于照射靶區(qū)曝光量中的殘留誤差的不靈敏性變小。對(duì)于CD大小特征的CD尺寸中給定的容差，處理時(shí)將可用的焦深和可允許的曝光量的變化量結(jié)合通常被稱為處理范圍。優(yōu)選分辨率提高措施不應(yīng)當(dāng)影響處理范圍，因此最小要求的且可得到的處理范圍將是利用光刻制造方法可得到最小CD的決定的另一特征。
通過(guò)將例如離軸照明模式應(yīng)用到成像密集特征，可以得到分辨率的提高。同樣，同軸照明與作為構(gòu)圖部件的相移掩模(“PSM”)結(jié)合的使用來(lái)成像孤立和/或密集特征是公知的。例如，憑借器件圖案被具體化為具有180°相移或0°相移的透射物質(zhì)的電場(chǎng)相移圖案，交替的PSM可以用來(lái)印刷次波長(zhǎng)節(jié)距的密集線間隔結(jié)構(gòu)。目前，對(duì)于印刷包括密集和孤立的CD大小的接觸孔的多層器件，提高分辨率尤其重要。為了印刷(即曝光和抗蝕劑處理)這些層，典型地衰減相移掩模(以下稱為“att PSM”)用于使投影光束形成圖案，另外，投影系統(tǒng)設(shè)定為最大NA，以及使用高σ-外設(shè)定的傳統(tǒng)照明。例如，以最小和較大節(jié)距產(chǎn)生的90nm尺寸的接觸孔原則上可以用單曝光光刻處理方法印刷，該方法利用配有193nm波長(zhǎng)的輻射源和NA＝0.9的投影系統(tǒng)的投影光刻裝置，憑借照明模式設(shè)定為σ-外＝0.75，并用6％的att PSM使投影光束形成圖案。然而，處理范圍對(duì)于焦深非常關(guān)鍵。對(duì)于上述8％曝光范圍的例子，只有大約110nm的焦深可用。典型地，由于基底的不平度和殘留焦距誤差，因此要求200到300nm級(jí)的焦深，用來(lái)控制CD使其能夠在制造位置的界限內(nèi)；用110nm級(jí)的焦深制造具有最小和較大節(jié)距的90nm接觸孔的多層器件是不可行的。
為了改進(jìn)分辨極限，也使用所謂的“雙曝光”處理。典型地，交替的PSM被用作構(gòu)圖部件的光刻處理方法包括兩個(gè)曝光步驟。由于只有180°相移或0°相移為構(gòu)圖參數(shù)，因此除所需相移轉(zhuǎn)換外，交替PSM的特征也不可避免在掩模的透明區(qū)域出現(xiàn)不希望有的從180°相移到0°的相移轉(zhuǎn)換。所述不希望有的相移轉(zhuǎn)換在圖案的空中圖像中引起不希望有的強(qiáng)度下降。后面的強(qiáng)度下降可以通過(guò)第二次曝光補(bǔ)償(使強(qiáng)度下降變得水平)?？梢杂孟鄳?yīng)的最佳選擇(但通常不同)的照明設(shè)定進(jìn)行兩次曝光。然而，該處理不引起處理范圍的實(shí)質(zhì)改進(jìn)。
由于分劃板圖案處衍射輻射的干涉，另一雙曝光方法考慮(address)在密集接觸孔的分劃板圖案的投影圖像中假特征(“旁瓣”)的出現(xiàn)問(wèn)題。為了減輕這個(gè)問(wèn)題，將密集接觸孔的圖案分離為兩個(gè)或多個(gè)較少密集群集的接觸孔的部分圖案。這種不太密集圖案的成像對(duì)于旁瓣影響不是關(guān)鍵性的，并使處理范圍得到的改進(jìn)，然而所述改進(jìn)是部分的。因此，存在增加用于印刷包括孤立和密集特征的圖案的光刻處理方法的處理范圍同時(shí)至少保持足夠分辨率的問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種光刻處理方法，借此減輕上述問(wèn)題。
根據(jù)本發(fā)明通過(guò)光刻處理方法達(dá)到上述目的，該方法利用多次曝光提供所需圖案到輻射敏感材料層的靶區(qū)，所述圖案包括多個(gè)特征借此最密集特征以節(jié)距P布置，該方法包括-將所述多個(gè)特征分離為第一和第二子集特征，其構(gòu)成第一和第二子圖案，每個(gè)子圖案具有節(jié)距大于P的最密集特征；特征在于該方法包括-通過(guò)擴(kuò)大所述第一和第二子圖案的每個(gè)特征，提供第一和第二適配的子圖案；-使用按照第一適配的子圖案形成圖案的輻射束進(jìn)行所述靶區(qū)的第一次曝光，-使用按照第二適配的子圖案形成圖案的輻射束進(jìn)行所述靶區(qū)的第二次曝光，以與所述第一次曝光的并列記錄(regitry)布置所述第二次曝光，
-抗蝕劑處理已曝光輻射敏感層，以提供中間圖案，其包括按照適配的第一和第二子圖案結(jié)合的特征，和-應(yīng)用補(bǔ)充抗蝕劑處理來(lái)收縮中間圖案的特征，以使縮小的特征尺寸與所述需要圖案的相應(yīng)特征尺寸相配。
注意在本文和權(quán)利要求的范圍中，在所述所需圖案的特征和所述中間圖案的相應(yīng)特征(較大尺寸)之間存在區(qū)別。為了簡(jiǎn)單，所述前面和后面的特征以下分別稱為“目標(biāo)特征”和“抗蝕劑處理特征”。
給定所需圖案，當(dāng)雙曝光處理在給定光刻裝置上進(jìn)行并且基于將所需圖案分離為特征密集度小于所需圖案特征密集度的兩個(gè)子圖案時(shí)，其適用性可以依據(jù)印刷每個(gè)子圖案最少需要的處理范圍來(lái)評(píng)定。通常，能夠印刷圖案的處理范圍取決于包括所需圖案特征的參數(shù)(如CD和在所需圖案中出現(xiàn)的CD大小特征的節(jié)距范圍)、使用的光刻裝置的特征(如照明模式，構(gòu)圖光束的波長(zhǎng)，投影系統(tǒng)的最大數(shù)值孔徑)、和提供到分劃板的圖案(例如，二元圖案或衰減相移圖案)的特征。因此，當(dāng)處理范圍被用作能夠印刷的標(biāo)準(zhǔn)，和不同光刻處理相比，必須對(duì)這些特征作出解釋。
通常，邊緣可接受的處理范圍被認(rèn)為是用于同時(shí)印刷密集和孤立CD大小特征的允許8％曝光范圍和至少300nm焦深的處理范圍。該處理范圍以下將稱為“邊緣處理范圍”，但取決于生產(chǎn)環(huán)境不同處理范圍可以標(biāo)記為“邊緣”。相反地，當(dāng)邊緣處理范圍被規(guī)定為先驗(yàn)(a-priori)時(shí)，和當(dāng)上述特征被考慮時(shí)，最小可印刷特征尺寸(因此，臨界尺寸CD)跟著后驗(yàn)(a-posteriori)。如果光刻處理包括收縮特征的處理步驟，那么通常在上述意義中，CD不跟著后驗(yàn)，除非對(duì)于該處理步驟的特性給出說(shuō)明。對(duì)于本發(fā)明的描述，在沒(méi)有應(yīng)用任何收縮處理可印刷的(和在上述后驗(yàn)意義中可定義的)臨界尺寸CD和小于CD的所需臨界尺寸(可印刷的，例如通過(guò)應(yīng)用收縮處理)之間的區(qū)別是方便的。必要的，下面的臨界尺寸(小于CD)將稱為“縮小的CD”，并用CDS表示。
通過(guò)利用第一和第二子圖案使投影光束形成圖案，借此第一和第二子圖案的每個(gè)特征被擴(kuò)大，以及隨后通過(guò)曝光和抗蝕劑處理已曝光的輻射敏感層以提供大于相應(yīng)的目標(biāo)特征的抗蝕劑已處理特征，與對(duì)于將被提供的抗蝕劑已處理特征為標(biāo)稱尺寸(即目標(biāo)特征尺寸)的情況要求有效的這些參數(shù)相比，可以放寬關(guān)于最大NA和σ-外設(shè)定的要求。這種NA和σ-外設(shè)定的減小引起處理范圍的實(shí)質(zhì)增加。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，利用所述要求放寬的應(yīng)用與所述補(bǔ)充抗蝕劑處理應(yīng)用的結(jié)合，以改進(jìn)處理范圍，該范圍超過(guò)用相似的雙曝光處理可得到的邊緣處理范圍，借此特征的所述擴(kuò)大和收縮被省略?？蛇x擇地，以較低NA為特征的較低成本光刻投影裝置可以用于印刷相同的所需目標(biāo)圖案。作為另一選擇，關(guān)于投影光束輻射波長(zhǎng)的要求可以放寬。波長(zhǎng)要求的放寬也導(dǎo)致改進(jìn)的處理范圍。
抗蝕劑處理已曝光輻射敏感層的步驟(以提供多個(gè)抗蝕劑已處理特征)通常包括一些處理例如曝光后烘烤，抗蝕劑顯影，和硬烘烤。在本文和權(quán)利要求的范圍中，抗蝕劑處理步驟可以包括如上所述的偏置和OPC技術(shù)的應(yīng)用。例如，在靶區(qū)圖像中經(jīng)常應(yīng)用特征偏置抑制旁瓣強(qiáng)度分布，并包括在曝光前用預(yù)選擴(kuò)展距離擴(kuò)大子圖案的特征。這種擴(kuò)大步驟不是本發(fā)明的一部分；實(shí)際上，該步驟與降低曝光量的步驟結(jié)合，以便抗蝕劑處理后，得到的抗蝕劑已處理特征沒(méi)有擴(kuò)大關(guān)于相應(yīng)的目標(biāo)特征。這種偏置的缺點(diǎn)在于所述曝光量的降低引起可得到的處理范圍的減小。相反，根據(jù)本發(fā)明，抗蝕劑已處理特征關(guān)于相應(yīng)的目標(biāo)特征擴(kuò)大，即它們尺寸過(guò)大。在第一和第二次曝光前具有預(yù)選擴(kuò)展距離的所述第一和第二子圖案的每個(gè)特征的擴(kuò)大可以例如是除涉及偏置的擴(kuò)大以外的擴(kuò)大。
為了提供目標(biāo)特征(以標(biāo)稱尺寸)，收縮所述抗蝕劑已處理特征(其根據(jù)本發(fā)明尺寸過(guò)大)超過(guò)預(yù)選收縮距離，以補(bǔ)償所述尺寸過(guò)大。通過(guò)對(duì)所述抗蝕劑已處理特征應(yīng)用補(bǔ)充抗蝕劑處理來(lái)提供收縮。對(duì)于所述補(bǔ)充抗蝕劑處理，所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員可以使用已知的抗蝕劑處理收縮技術(shù)。例如，用于收縮特征的化學(xué)和熱抗蝕劑處理可以分別從以下文章中獲得，即“產(chǎn)生65nm的ArF光刻法的RELACS處理的低節(jié)距相關(guān)性”，作者J.Shih，SPIE匯刊5039，2003，和“對(duì)于193nm低k1光刻法接觸的光刻膠回流”，作者P.K.Montgomery et al.，SPIE匯刊5039，2003。這些技術(shù)已經(jīng)示出能夠以可控方式使特征尺寸修正達(dá)到50nm收縮。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，利用提供所述適配的子圖案與應(yīng)用所述補(bǔ)充抗蝕劑處理的結(jié)合，以能夠印刷包括密集CDS大小特征的所需圖案，所述特征包括以小于2CD的最小節(jié)距布置的CDS大小特征，同時(shí)保持印刷子圖案的邊緣處理范圍。這可以通過(guò)以下步驟達(dá)到
-將所述CDS大小特征分離為第一和第二子集CDS大小特征，其構(gòu)成第一和第二子圖案，每個(gè)子圖案有等于或大于2CD節(jié)距的最密集特征；-將每個(gè)子圖案的CDS大小特征擴(kuò)大到相應(yīng)的CD大小特征，以提供適配的子圖案，其用基本上邊緣處理范圍可印刷。
-按照第一適配的子圖案用形成圖案的輻射束進(jìn)行所述靶區(qū)的第一次曝光，-按照第二適配的子圖案用形成圖案的輻射束進(jìn)行所述靶區(qū)的第二次曝光，以與所述第一次曝光的并列記錄布置所述第二次曝光，-抗蝕劑處理已曝光輻射敏感層，以提供中間圖案，其包括按照適配的第一和第二子圖案結(jié)合的特征，和-應(yīng)用補(bǔ)充抗蝕劑處理來(lái)收縮中間圖案的特征，以使縮小的特征尺寸與所述所需圖案的相應(yīng)特征尺寸相配。
在該情況中，以可得到的臨界尺寸CDS和可得到的具有該臨界尺寸特征的最大密度的提高交換處理范圍的提高?，F(xiàn)在可以印刷具有2 CDS最小節(jié)距的CDS大小特征的圖案，然而這用單曝光成像或傳統(tǒng)的雙曝光成像是不可能的，除非可以接受邊緣處理范圍以下的處理范圍。然而，后面的選擇在生產(chǎn)環(huán)境中不可行。當(dāng)包含已修正的子圖案成像的第一和第二次曝光剛好可能具有邊緣處理范圍時(shí)，上述交換被逼到極限。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，處理范圍的提高和可得到的臨界尺寸CDS和可得到的具有該臨界尺寸特征的最大密度的提高之間的部分交換也是可能的。
根據(jù)本發(fā)明的方法，當(dāng)將印刷的器件圖案包括多個(gè)臨界尺寸CD的透射密集特征，所述特征互相分離CD級(jí)的距離(即以兩倍CD級(jí)的節(jié)距定位該特征)時(shí)尤其有利。在單曝光處理中，可以應(yīng)用抑制旁瓣印刷的偏置，但這將引起處理范圍的減小。另外，對(duì)于最大允許擴(kuò)張存在限制不能應(yīng)用大于偏置的擴(kuò)大，因?yàn)榈玫降膬蓚€(gè)特征間的不透明區(qū)域?qū)⑿∮贑D，因此不能以可控方式印刷。通過(guò)將器件圖案分離為兩個(gè)子圖案，該限制可以消除。例如，用193nm波長(zhǎng)的投影裝置，以典型的8％曝光范圍的單曝光處理范圍，由于受焦深的限制(110nm級(jí))，不能容易地印刷節(jié)距在180nm到800nm范圍內(nèi)的90nm接觸孔。用根據(jù)本發(fā)明的方法，在每個(gè)子圖案中接觸孔的最小節(jié)距例子為360nm，并可以應(yīng)用30nm級(jí)的擴(kuò)大和收縮。結(jié)果，得到焦深460nm，8％曝光范圍的處理范圍。
利用設(shè)計(jì)規(guī)則檢查算法可以將包括多個(gè)特征的器件圖案分解為兩個(gè)子圖案。這樣的算法可用于電子設(shè)計(jì)自動(dòng)軟件，其用于設(shè)計(jì)求值和修正，例如用于光學(xué)接近修正。對(duì)于本發(fā)明這樣的分解算法是有用的，即，當(dāng)器件圖案的任何兩個(gè)鄰近特征之間的相互距離至少為臨界尺寸CD時(shí)，分解后得到的第一和第二子圖案中任何兩個(gè)鄰近特征之間的相互距離至少為所述臨界尺寸CD的兩倍時(shí)。除考慮到偏置和/或OPC的尺寸再生外，相互距離的增大能夠使子圖案特征擴(kuò)大而沒(méi)有違反兩個(gè)透射子圖案特征間對(duì)于最小吸收器寬度的限制。通過(guò)掩模制造技術(shù)確定該最小寬度。目前100nm級(jí)(基底水平)的寬度是可行的。作為選擇，可以利用所述相互距離的增加來(lái)放置輔助特征(即不印刷的特征如散射條)，以提供進(jìn)一步的光學(xué)接近修正，然而，由于鄰近特征間缺乏空間，這樣的放置在所需圖案中是不可能的。
包括多個(gè)特征的器件圖案可以是這樣以至于應(yīng)用分解為兩個(gè)子圖案是不可能的，借此兩個(gè)子圖案滿足下述條件，即分解后得到的第一和第二子圖案中任何兩個(gè)鄰近特征之間的相互距離至少為所述臨界尺寸CD的兩倍，然而，得到至少一個(gè)滿足所述條件的子圖案是可能的。在該情況中，不滿足所述條件的一個(gè)子圖案可以被進(jìn)一步分離，如果必要，分離可以重復(fù)直到每個(gè)得到的子圖案滿足所述條件。在該情況中，本發(fā)明對(duì)于雙曝光處理沒(méi)有限制，而是包括多次曝光處理，由此曝光次數(shù)是按照得到的子圖案的數(shù)目。
盡管在本文中，光刻裝置具體用于制造ICs，但是應(yīng)該理解這里描述的光刻裝置具有其它應(yīng)用，例如，集成光學(xué)系統(tǒng)的制造，磁疇存儲(chǔ)器、液晶顯示器(LCDs)、薄膜磁頭等的引導(dǎo)和檢測(cè)圖案。本領(lǐng)域的技術(shù)人員將理解，在這種可替換的應(yīng)用范圍中，這里術(shù)語(yǔ)“晶片”或者“電路小片”的任何使用可以認(rèn)為分別與更普通的術(shù)語(yǔ)“基底”和“靶區(qū)”同義。這里涉及的基底可以在曝光前或后被處理，在例如軌道(典型地將抗蝕劑層涂布到基底和顯影已曝光抗蝕劑的工具)或計(jì)量或檢查工具中。在可適用的地方，可以將這里的公開(kāi)應(yīng)用于這種和其他基底處理工具。進(jìn)一步，可以不止一次的處理基底，例如為了產(chǎn)生多層IC，因此這里使用的術(shù)語(yǔ)基底也可以涉及已經(jīng)包含多層已處理層的基底。
這里使用的術(shù)語(yǔ)“輻射”和“光束”包含所有類型的電磁輻射，其包括紫外輻射(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范圍內(nèi)的波長(zhǎng))。
這里使用的術(shù)語(yǔ)“構(gòu)圖部件”應(yīng)廣義地解釋為涉及能夠使投影光束在其橫截面內(nèi)具有圖案的部件，如在基底靶區(qū)中形成圖案。應(yīng)當(dāng)注意，給予投影光束的圖案可能不精確地相應(yīng)于在基底靶區(qū)中的所需圖案。通常，給予投影光束的圖案與在靶區(qū)中形成的器件的特殊功能層相應(yīng)，如集成電路。
構(gòu)圖部件可以是透射或反射的。構(gòu)圖部件的示例包括掩模，程控反射鏡陣列，和程控LCD板。掩模在光刻中是公知的，它包括如二進(jìn)制型、交替相移型、和衰減相移型的掩模類型，以及各種混合掩模類型。程控反射鏡陣列的例子利用微反射鏡的矩陣設(shè)備，每個(gè)微反射鏡能夠各自傾斜，以便沿不同方向反射入射輻射光束；按照這種方式，對(duì)反射光束進(jìn)行構(gòu)圖。
支承結(jié)構(gòu)支承即承受構(gòu)圖部件的重量。它保持構(gòu)圖部件的方式取決于構(gòu)圖部件的定向，光刻裝置的設(shè)計(jì)，和其他情況，例如構(gòu)圖部件是否被保持在真空環(huán)境中。支承可以使用機(jī)械夾緊，真空，或其他夾緊技術(shù)，例如真空條件下的靜電夾緊。支承結(jié)構(gòu)可以為例如隨要求固定或可移動(dòng)的框架或臺(tái)，其可以確保構(gòu)圖部件位于所需位置，例如關(guān)于投影系統(tǒng)。這里術(shù)語(yǔ)“分劃板”或“掩模”的任何使用可以認(rèn)為與更普通的術(shù)語(yǔ)“構(gòu)圖部件”同義。


現(xiàn)在參考所附的示意性附圖，將描述本發(fā)明的僅作為例子的實(shí)施例，其中，相應(yīng)的參考符號(hào)表示相應(yīng)的部分，其中-圖1描繪了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的光刻投影裝置；-圖2描繪了包括正方形接觸孔陣列的構(gòu)圖部件和兩個(gè)子圖案。
-圖3示出了根據(jù)本發(fā)明的表示對(duì)于單曝光處理的曝光和雙曝光處理的曝光的處理范圍的圖表。
-圖4說(shuō)明了根據(jù)在先技術(shù)對(duì)于單曝光處理的曝光和雙曝光處理的曝光的處理范圍。
-圖5是根據(jù)本發(fā)明的方法的示意圖。
-圖6描繪了與蜂窩狀柵格相配的接觸孔的所需圖案，和兩個(gè)子圖案。
-圖7描繪了按照?qǐng)D6的子圖案之一的適配的子圖案。
-圖8描繪了按照?qǐng)D6中示出的所需圖案的中間圖案。
-圖9說(shuō)明了短溝道圖案和兩個(gè)相應(yīng)的子圖案。
具體實(shí)施例方式
光刻裝置圖1示意性地描繪了可以在本發(fā)明的方法中使用的光刻投影裝置。該裝置包括-輻射系統(tǒng)Ex，IL，用于提供輻射投影光束PB(例如波長(zhǎng)小于約270nm的UV輻射或DUV輻射，如248，193，157，和126nm輻射波長(zhǎng))。在該具體情況中，輻射系統(tǒng)也包括輻射源LA；-第一目標(biāo)臺(tái)(掩模臺(tái))MT，設(shè)有用于保持掩模MA(例如分劃板)的掩模保持器；-第二目標(biāo)臺(tái)(基底臺(tái))WT，設(shè)有用于保持基底W(例如涂敷抗蝕劑的硅晶片)的基底保持器；和-投影系統(tǒng)(“鏡頭”)PL(例如，石英和/或CaF2透鏡系統(tǒng)或包括由下列物質(zhì)制成的透鏡元件的反折射系統(tǒng)，所述物質(zhì)適合于傳統(tǒng)成像或適合于有浸液的情況下成像)將掩模MA的照射部分成像在基底W的靶區(qū)C(例如包括一個(gè)或多個(gè)電路小片)上。
如上所述，該裝置是透射型的(即具有透射掩模)。然而，該裝置通常也可以是例如(具有折射掩模)的折射型?；蛘咴撗b置可以采用另一類型的構(gòu)圖部件，例如上述涉及的程控反射鏡陣列類型。
源LA(例如UV汞弧光燈，或DUV準(zhǔn)分子激光器)產(chǎn)生輻射束。光束直接或經(jīng)過(guò)如擴(kuò)束器Ex的調(diào)節(jié)裝置后，照射到照明系統(tǒng)(照明器)IL上。照明器IL可以包括調(diào)節(jié)裝置AM，用于設(shè)定光束強(qiáng)度分布的外和/或內(nèi)徑向量(通常分別稱為σ-外和σ-內(nèi))。另外，它一般包括各種其它部件，如積分器IN和聚光器CO。按照這種方式，照射到掩模MA上的光束PB在其橫截面具有所需的均勻性和強(qiáng)度分布。
應(yīng)該注意，圖1中的輻射源LA可以置于光刻投影裝置的殼體中(例如當(dāng)源是汞燈時(shí)經(jīng)常是這種情況)，但也可以遠(yuǎn)離光刻投影裝置，其產(chǎn)生的輻射光束(例如在合適的定向反射鏡的輔助下)被引導(dǎo)至該裝置中；當(dāng)光源LA是準(zhǔn)分子激光器時(shí)通常是后面的那種情況。本發(fā)明和權(quán)利要求包含這兩種方案。
光束PB隨后與保持在掩模臺(tái)MT上的掩模MA相交。經(jīng)過(guò)掩模MA之后的光束PB通過(guò)鏡頭PL，該鏡頭將光束PB聚焦在基底W的靶區(qū)C上。在圖1中未明確描繪的定位裝置(和干涉測(cè)量裝置IF)的輔助下，基底臺(tái)WT可以精確地移動(dòng)，例如在光束PB的光路中定位不同的靶區(qū)C。類似的，可以使用附加的定位裝置(圖1中未明確描繪)將掩模MA相對(duì)光束PB的光路進(jìn)行精確定位，例如在從掩模庫(kù)中機(jī)械取出掩模MA后或在掃描期間。一般地，在未在圖1中明確示出的長(zhǎng)沖程模塊(粗略定位)和短沖程模塊(精確定位)的輔助下，可以實(shí)現(xiàn)目標(biāo)臺(tái)MT、WT的移動(dòng)。然而，在晶片分檔器(與分步掃描裝置相反)的情況中，掩模臺(tái)MT可僅與短沖程調(diào)節(jié)器連接，或者固定?？梢岳醚谀?duì)準(zhǔn)標(biāo)記M1，M2和基底對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記P1，P2使掩模MA和基底W對(duì)準(zhǔn)。
所示的裝置可以用在二種不同的模式中1.在步進(jìn)模式中，掩模臺(tái)MT基本保持不動(dòng)，整個(gè)掩模圖像被一次投射(即單“閃”)到靶區(qū)C上。然后基底臺(tái)WT沿x和/y方向移動(dòng)，以使不同的靶區(qū)C能夠被光束PB照射。
2.在掃描模式中，情況基本相同，除了所給的靶區(qū)C沒(méi)有在單“閃”中曝光。取而代之的是，掩模臺(tái)MT沿給定方向(所謂的“掃描方向，例如y方向”)以速度v移動(dòng)，以使投射光束PB掃描整個(gè)掩模圖像；同時(shí)，基底臺(tái)WT沿相同或者相反的方向以速度V＝Mv同時(shí)移動(dòng)，其中M是鏡頭PL的放大率(典型地，M＝1/4或1/5)。如此，可以曝光相對(duì)大的靶區(qū)C，而沒(méi)有犧牲分辨率。
實(shí)施例1圖5中示意性地表示了根據(jù)本發(fā)明的方法。定義具有節(jié)距P的最密集特征的所需圖案的數(shù)據(jù)用作輸入信息60，用于將圖案分離為第一和第二子圖案61，例如依據(jù)在使用計(jì)算機(jī)的數(shù)據(jù)載體上設(shè)定數(shù)據(jù)?？梢岳檬袌?chǎng)上可買到的掩模圖案設(shè)計(jì)檢查規(guī)則工具將圖案分離為所述子圖案，借此在子圖案中出現(xiàn)的最小節(jié)距大于P。其次，數(shù)據(jù)61被修改以至于提供相應(yīng)的適配的子圖案數(shù)據(jù)62，借此子圖案的特征在尺寸上擴(kuò)大。典型地，擴(kuò)大相應(yīng)于特征邊緣的預(yù)選擴(kuò)張距離，其基本上獨(dú)立于特征的標(biāo)稱尺寸。因此，擴(kuò)大通常不表示為應(yīng)用于特征的單放大因數(shù)，除非所有的特征形狀一致。通常擴(kuò)張?jiān)诜较蛏喜痪鶆?。取決于補(bǔ)充抗蝕劑處理66的詳細(xì)特性和適配的子圖案特征的空間分布，必須給出引起在某些方向上不均勻收縮的鄰近效應(yīng)的原因。利用使輻射束形成圖案的構(gòu)圖部件如分劃板，使代表適配的子圖案的數(shù)據(jù)62產(chǎn)生相應(yīng)的圖案。其后，執(zhí)行第一和第二次曝光63。當(dāng)然這隱含邊緣處理范圍可用于進(jìn)行的這些曝光?？刮g劑處理64后，在抗蝕劑中得到中間圖案65，所述中間圖案相應(yīng)于結(jié)合的第一和第二適配的子圖案(考慮到例如投影系統(tǒng)的放大率)。考慮到修改子圖案時(shí)施加的擴(kuò)大，這些特征大于所需圖案的目標(biāo)特征。最后，通過(guò)應(yīng)用補(bǔ)充抗蝕劑處理66例如熱回流處理來(lái)收縮這些特征。該方法的優(yōu)點(diǎn)在于以下所述的任意混合，即提高印刷超過(guò)印刷這種特征67的邊緣處理范圍的CD大小特征的處理范圍，和可以被處理的最小臨界尺寸CDS的減小68，和相應(yīng)的可得到CDS大小的最小節(jié)距。
在本發(fā)明的第一實(shí)施例中，利用0.9NA光刻投影裝置，使投影光束形成圖案的6％att PSM，以及利用適合于使用投影光束輻射波長(zhǎng)193nm的正調(diào)色抗蝕劑，印刷包括多個(gè)接觸孔的具有所需圖案的器件層。在該實(shí)施例中，器件圖案包括具有邊27的正方形接觸孔20的線性陣列10，如圖2所示。每個(gè)接觸孔的最小尺寸為邊27的長(zhǎng)度；該長(zhǎng)度為90nm，相應(yīng)于臨界尺寸CD。在圖案10中，接觸孔被分離至少為CD的距離，如箭頭21所表示。在圖案10中存在的最小節(jié)距用P表示，并用圖2中的箭頭24表示。這里，P＝2CD。圖案可以進(jìn)一步包括接觸孔20，其從圖案10中存在的任一接觸孔中分離，并以大于P的節(jié)距相互分離。為了簡(jiǎn)化，沒(méi)有示出這樣的接觸孔。
利用市場(chǎng)上可買到的設(shè)計(jì)檢查規(guī)則工具，圖案10分別被分離為第一和第二子圖案31和32。圖案31和32中相鄰接觸孔間的相互距離用箭頭22和23表示，該距離為3CD。圖案31和32的為節(jié)距P1和P2，分別用箭頭25和26表示。這里P1＝P2＝2P＝4CD。因此子圖案的節(jié)距被放寬了因數(shù)2。
如果不使用根據(jù)本發(fā)明的擴(kuò)大和收縮步驟，那么所述設(shè)計(jì)檢查規(guī)則工具將提供除90nm尺寸外的15nm的偏置命令，產(chǎn)生120nm的接觸孔邊長(zhǎng)。應(yīng)用所述偏置以便在子圖案曝光期間抑制旁瓣印刷。為了達(dá)到邊長(zhǎng)90nm的目標(biāo)尺寸，曝光量被降低。偏置量取決于投影裝置的NA設(shè)定和σ-外設(shè)定。再次，如果不應(yīng)用根據(jù)本發(fā)明的擴(kuò)大和收縮步驟，那么本實(shí)施例曝光的最佳設(shè)定為NA＝0.85，σ＝0.6。圖3的圖表40中的實(shí)線41示出了相應(yīng)的處理范圍。對(duì)于給定的、從印刷CD的最大允許偏移(標(biāo)稱CD的10％)，實(shí)線41表示曝光范圍百分率和納米焦深間的聯(lián)系。X1和Y1分別表示140nm的焦深和8％的曝光范圍。
根據(jù)發(fā)明的本實(shí)施例，除10nm偏置外通過(guò)15nm的擴(kuò)張距離擴(kuò)大接觸孔的尺寸，產(chǎn)生相應(yīng)于140nm掩模水平的M倍的正方形邊長(zhǎng)27。因此，應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)抗蝕劑處理步驟后，在晶片水平的擴(kuò)大接觸孔的邊長(zhǎng)目標(biāo)為120nm。該尺寸的增加使印刷對(duì)于曝光量和焦距誤差的敏感變得更小。本實(shí)施例中的兩個(gè)適配的子圖案具體化為6％ att PSM圖案。對(duì)于每次曝光，最佳NA和σ-外設(shè)定現(xiàn)在發(fā)現(xiàn)為NA＝0.75和σ-外＝0.4。圖3的圖表40中的曲線42示出了得到的處理范圍，對(duì)于適配的子圖案的擴(kuò)大接觸孔(相應(yīng)于CD大小接觸孔20，以第一和第二子圖案31和32的節(jié)距4CD分離)。以8％的固定曝光范圍，焦深增加到440nm。圖3中的曲線43類似地示出了處理范圍，對(duì)于任何孤立的節(jié)距遠(yuǎn)大于4CD的擴(kuò)大接觸孔(相應(yīng)于CD大小的接觸孔，未在圖2中示出)。
在進(jìn)行第一和第二次曝光后，已曝光的輻射敏感層受到抗蝕劑處理，以提供相應(yīng)的正方形抗蝕劑已處理接觸孔的陣列，現(xiàn)在該接觸孔具有超過(guò)120nm尺寸的邊長(zhǎng)，并以節(jié)距180nm相隔。其次，利用已知抗蝕劑處理技術(shù)例如化學(xué)處理使接觸孔收縮到最終目標(biāo)尺寸90nm。結(jié)果，得到節(jié)距180nm，90nm接觸孔的陣列，以在440nm焦深處的8％曝光范圍的處理范圍。從涉及印刷以360nm節(jié)距(子圖案的最小節(jié)距)定位的接觸孔陣列處理的圖表40中的曲線42和曲線43中，，理解到根據(jù)本發(fā)明目前的處理其特征為對(duì)于圖2中未示出的接觸孔基本上具有相同的曝光范圍，并且其從圖案10中存在的任一接觸孔中分離且以大于360nm的節(jié)距相互分離。本發(fā)明能夠?qū)崿F(xiàn)包括CD大小特征的器件層的制造，所述特征在最小節(jié)距和大于最小節(jié)距時(shí)具有90nm級(jí)的CD，借此NA＝0.9光刻投影系統(tǒng)的NA和σ-外設(shè)定可以放寬到NA＝0.75和σ-外＝0.4，或可以使用成本較低的NA＝0.75的光刻投影系統(tǒng)。
根據(jù)本發(fā)明的一方面，利用適配的子圖案特征之間的最小可用空間的增加在適配的子圖案中放置輔助特征(即不印刷的特征如散射條)，以提供光學(xué)接近修正，上述空間超過(guò)所需圖案中特征之間的最小可用空間，然而，由于特征間的空間缺乏，這樣的放置在所需圖案中是不可能的。
對(duì)于本實(shí)施例的如曲線41所表示的上述處理范圍，假定為邊緣處理范圍，即使焦深小于300nm(其例如在研究環(huán)境下可接受)。因此，在CD和小于CD的臨界尺寸CDS間沒(méi)有區(qū)別。當(dāng)以這種方式考慮實(shí)施例時(shí)，其代表一個(gè)如圖5中的結(jié)果67所建議的根據(jù)本發(fā)明的方法被專門地用來(lái)提高處理范圍的例子，。然而，如果不認(rèn)為曲線41表示邊緣處理范圍(在生產(chǎn)環(huán)境下將是這種情況)，那么不應(yīng)用補(bǔ)充抗蝕劑處理66，90nmCD大小接觸孔的處理被認(rèn)為是不可能的，在上述描述中，對(duì)于目標(biāo)特征尺寸的90nm臨界尺寸應(yīng)該稱為CDS，CD則是大于90nm的尺寸。然而，以下對(duì)于另一實(shí)施例更詳細(xì)的描述。
在圖4中，對(duì)于單曝光傳統(tǒng)成像(即不使用擴(kuò)大和收縮處理)以節(jié)距360nm布置的90nm接觸孔的處理范圍(使用最佳曝光設(shè)定NA＝0.85和σ＝0.6)由曲線41給出，并與處理范圍曲線51，52，和53相比，其表示對(duì)于同時(shí)處理以節(jié)距180nm(曲線53)，360nm(曲線52)和800nm(曲線51)布置的90nm接觸孔最佳的單曝光傳統(tǒng)處理的處理范圍，這種曝光的最佳設(shè)定為NA＝0.90和σ＝0.75。從而在圖4中，子圖案如圖2中的圖案31的成像與完整的所需圖案，如圖2中示意性示出的圖案10的成像相比，圖4示出了僅根據(jù)本發(fā)明對(duì)所需圖案進(jìn)行的分離，而沒(méi)有提供適配的的子圖案和其后收縮的應(yīng)用(從而，僅提供特征密集度小于所需圖案的子圖案)，僅產(chǎn)生處理范圍的極小改善由曲線41和圖4的坐標(biāo)軸包圍的區(qū)域僅極小地大于每個(gè)由曲線51，52，和53與圖4的坐標(biāo)軸包圍的區(qū)域。如果由8％的曝光范圍線和相應(yīng)的焦深線包圍的區(qū)域(如圖4中在x1和y1處的線)視為曝光范圍的測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)，可以持有同樣的結(jié)論。
實(shí)施例2圖6和7中說(shuō)明了根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施例，借此充分地利用所述方法以得到臨界尺寸的減小(如圖5的單元68所表示)，其可以結(jié)合對(duì)于這種臨界尺寸大小特征排列的最小節(jié)距的減小(即以該最小節(jié)距排列的接觸孔可以在抗蝕劑層中形成圖案)來(lái)處理。圖6示出了包括布置在蜂窩狀圖案中的密集接觸孔74的所需器件圖案，其中蜂窩狀圖案為一組兩個(gè)單位單元70。器件圖案可以進(jìn)一步包括孤立接觸孔，未在圖6中示出。所需接觸孔74以節(jié)距P出現(xiàn)，P由圖6中的箭頭75表示，并且為單接觸孔74的直徑的兩倍。
利用本實(shí)施例，在設(shè)有相移掩模的光刻裝置上使用所述方法，然而，由于缺乏足夠的處理范圍，甚至在最佳條件下該設(shè)備的特性仍使得所需圖案70不能在單曝光中被處理。在邊緣處理范圍處的單曝光操作允許處理最小節(jié)距2CD，具有CD大小的接觸孔；當(dāng)前所需圖案的接觸孔直徑用CDS表示，借此CDS小于CD，P小于2CD。注意收縮特征的補(bǔ)充抗蝕劑處理的應(yīng)用不會(huì)引起最小節(jié)距(小于2CD的節(jié)距)的減小。接觸孔的尺寸將變小(降到CDS大小)，但是在2CD時(shí)最小節(jié)距將保持不變。在本文中定義占空度DC的概念為DC三(接觸孔的尺寸)/(接觸孔圖案的節(jié)距)，收縮特征的補(bǔ)充抗蝕劑處理的效果為處理后圖案中的最小占空度下降到0.5以下，然而所需圖案70以最小占空度0.5為特征(即等于CDS/(2CD))。
對(duì)于本實(shí)施例，光刻裝置為在193nm處工作的0.9NA裝置。用這樣的機(jī)器，邊緣處理范圍可用于印刷包括240nm最小節(jié)距、120nm密集接觸孔的所需圖案。接觸孔74的尺寸為90nm，最小節(jié)距P75為180nm。如圖6中所示，所需圖案70被分為兩個(gè)子圖案71和72。相應(yīng)的接觸孔用虛線73表示。原蜂窩狀結(jié)構(gòu)以90°角77為特征，因此每個(gè)子圖案中的最小節(jié)距為1.4倍P；節(jié)距76等于1.4×180＝252nm。通過(guò)將CDS大小接觸孔74擴(kuò)大到擴(kuò)大的接觸孔78來(lái)相繼修改兩個(gè)子圖案，以便中間圖案(見(jiàn)圖5中的結(jié)果65)以120nm直徑的接觸孔為特征。通過(guò)將每個(gè)子圖案的每個(gè)特征擴(kuò)大預(yù)選擴(kuò)張距離而得到所述結(jié)果，如圖7中所示。圖7示出了擴(kuò)大接觸孔78，由擴(kuò)張孔81均勻地應(yīng)用到相應(yīng)的CDS大小接觸孔74而產(chǎn)生。對(duì)于本實(shí)施例，擴(kuò)張孔81應(yīng)當(dāng)為15nm。這是為了印刷120nm直徑的接觸孔，以基底水平需要的擴(kuò)張比例。給定子圖案71和72的外層，得到的兩個(gè)接觸孔間的最小距離80為132nm，由于240nm最小節(jié)距的120nm接觸孔是了邊緣地印刷的，因此當(dāng)前適配的的子圖案可以用(輕微地大于)邊緣處理范圍印刷?？紤]到例如在子圖案中存在的節(jié)距不同于2CD的接觸孔，如圖7中左上部和左下部的接觸孔，以及其他更多的未在圖案70或圖案71和72中示出的孤立接觸孔，以分劃板或任何其他構(gòu)圖部件的水平，必須考慮任何需要的偏置和/或光學(xué)接近修正，。以分劃板水平，通過(guò)掩模分辨率(即可在掩模中形成圖案的最小特征尺寸)限制最大允許的擴(kuò)張。典型地，掩模分辨率為80nm級(jí)，其在本實(shí)施例中將不影響所述限制。利用放大系數(shù)為0.25的投影系統(tǒng)，以掩模水平的節(jié)距76為1008nm，接觸孔的標(biāo)稱尺寸以掩模水平為360nm，因此原則上以掩模水平均勻的擴(kuò)張324nm-80nm＝244nm是可能的?？紤]到任何偏置和/或光學(xué)接近修正，所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)能夠調(diào)節(jié)標(biāo)稱接觸孔尺寸的20％級(jí)的額外擴(kuò)張。在當(dāng)前情況中，這樣的額外擴(kuò)張以掩模水平為72nm，因此充分地低于極限244nm。因此，利用適配的子圖案曝光，同時(shí)以與第一次曝光的并列記錄布置第二次曝光，然后抗蝕劑處理已雙曝光的抗蝕劑層，得到如圖8所示的、包括抗蝕劑已處理密集接觸孔91的中間圖案90。中間圖案中的最小節(jié)距為180nm的節(jié)距75。補(bǔ)充抗蝕劑處理步驟的應(yīng)用(圖5中的步驟66)接下來(lái)用于收縮抗蝕劑已處理特征90，使其下降到目標(biāo)特征74的尺寸，所述目標(biāo)特征即所需圖案70的CDS大小接觸孔。結(jié)果，利用適合印刷最佳節(jié)距240nm、120nm接觸孔蜂窩狀圖案的裝置，得到節(jié)距為180nm，90nm接觸孔蜂窩狀圖案。以類似的方式，可以應(yīng)用所述方法，利用在157nm波長(zhǎng)工作的光刻裝置和適當(dāng)?shù)难谀?，其特征為?duì)于印刷節(jié)距200nm、100nm接觸孔圖案有充足的處理范圍，得到節(jié)距為140nm，70nm接觸孔蜂窩狀圖案。
實(shí)施例3根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施例與實(shí)施例1或2相同，其使用在子圖案特征間具有衰減相移吸收器的衰減PSM來(lái)提高處理窗(window)。
通常，衰減PSM特征為衰減吸收器區(qū)域的附加鉻屏蔽，提高空間象的對(duì)比度。利用本方法，不需要每個(gè)子圖案的衰減吸收器區(qū)域附加鉻屏蔽。已經(jīng)證實(shí)在根據(jù)本發(fā)明的雙曝光處理中，任何通過(guò)在兩個(gè)透明接觸孔或子圖案中存在的短溝道之間的衰減吸收器的背景輻射，基本上不降低空間象的對(duì)比度。
實(shí)施例4根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施例，器件圖案的多個(gè)目標(biāo)特征為圖9中所示的多個(gè)短溝道。短溝道為以等于1∶4的縱橫比拉長(zhǎng)的接觸孔。短溝道的最小尺寸通常等于臨界尺寸CD，因此這些特征的處理關(guān)于處理范圍是敏感的。根據(jù)本發(fā)明和在圖5中示意性說(shuō)明的方法以相似于實(shí)施例1-3的任一方式應(yīng)用到短溝道的所需圖案。圖9中所需圖案100的短溝道的端點(diǎn)可能與蜂窩狀柵格101相配，如圖9所示。在單曝光中這種圖案的投影包含成像處理，其對(duì)于使用的光刻裝置的投影系統(tǒng)的多余光學(xué)象差敏感。這種多余象差的例子為慧差和三波形像差，它的存在由于下列因素引起，即由于投影系統(tǒng)光學(xué)設(shè)計(jì)的固有限制，或由于殘留制造誤差，或由于關(guān)于投影系統(tǒng)的殘留環(huán)境影響。通過(guò)將所需圖案分離為子圖案102，使子圖案中短溝道的端點(diǎn)與矩形柵格103相配，則減小對(duì)于多余象差的敏感性，其進(jìn)一步提高子圖案成像的處理范圍。
雖然以上描述了本發(fā)明的具體實(shí)施例，但將理解本發(fā)明可以以不同于上述的方式實(shí)施。這些描述并不打算限制本發(fā)明。
權(quán)利要求
1.一種光刻處理方法，該方法利用多次曝光將所需圖案提供到輻射敏感材料層的靶區(qū)，所述圖案包括多個(gè)特征其中最密集特征以節(jié)距P布置，該方法包括-將所述多個(gè)特征分離為第一和第二子集的特征，其構(gòu)成第一和第二子圖案，每個(gè)子圖案具有節(jié)距大于P的最密集特征；特征在于該方法包括-通過(guò)擴(kuò)大所述第一和第二子圖案的每個(gè)特征，提供第一和第二適配的子圖案；-使用按照第一適配的子圖案形成圖案的輻射束進(jìn)行所述靶區(qū)的第一次曝光，-使用按照第二適配的子圖案形成圖案的輻射束進(jìn)行所述靶區(qū)的第二次曝光，所述第二次曝光與所述第一次曝光并列記錄布置，-抗蝕劑處理已曝光輻射敏感層，以提供中間圖案，其包括按照適配的第一和第二子圖案結(jié)合的特征，和-應(yīng)用補(bǔ)充抗蝕劑處理來(lái)收縮中間圖案的特征，以使縮小的特征尺寸與所述所需圖案的相應(yīng)的特征尺寸相配。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的光刻處理方法，其中按照超過(guò)預(yù)選擴(kuò)張距離的擴(kuò)大布置所述第一和第二子圖案的每個(gè)特征的擴(kuò)大。
3.根據(jù)權(quán)利要求2的光刻處理方法，其中所述預(yù)選擴(kuò)張距離為所布置的方向上不均勻的擴(kuò)張，以補(bǔ)償中間圖案特征的所述收縮在方向上的不均勻。
4.根據(jù)權(quán)利要求1，2或3的光刻處理方法，其中所述最密集特征的所述節(jié)距P基本上等于臨界尺寸CD的兩倍。
5.根據(jù)權(quán)利要求4的光刻處理方法，其中所述臨界尺寸CD與邊緣處理范圍相關(guān)聯(lián)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5的光刻處理方法，其中所述邊緣處理范圍由8％的曝光范圍和300nm的焦深定義。
7.根據(jù)權(quán)利要求5的光刻處理方法，其中所述邊緣處理范圍由8％的曝光范圍和110nm的焦深定義。
8.根據(jù)權(quán)利要求1，2或3的光刻處理方法，其中所述最密集特征的所述節(jié)距P小于臨界尺寸CD的兩倍，所述臨界尺寸CD與對(duì)于不包括收縮特征的補(bǔ)充抗蝕劑處理的光刻處理方法的邊緣處理范圍相關(guān)聯(lián)。
9.一種光刻處理方法，該方法利用多次曝光提供所需圖案到輻射敏感材料層的靶區(qū)，所述圖案包括多個(gè)具有臨界尺寸CDS的特征，所述CDS小于臨界尺寸CD，其與對(duì)于不包括收縮特征的補(bǔ)充抗蝕劑處理的光刻處理方法的邊緣處理范圍相關(guān)聯(lián)，其中最密集特征以小于2CD的節(jié)距布置，該方法包括-將所述多個(gè)特征分離為第一和第二子集特征，其構(gòu)成第一和第二子圖案，每個(gè)子圖案具有節(jié)距大于2CD的最密集特征；特征在于該方法包括-擴(kuò)大所述第一和第二子圖案的每個(gè)特征，以便將尺寸CDS擴(kuò)大到尺寸CD，以提供第一和第二適配的子圖案，其用所述臨界處理范圍可印刷；-使用按照第一適配的子圖案形成圖案的輻射束進(jìn)行所述靶區(qū)的第一次曝光，-使用按照第二適配的子圖案形成圖案的輻射束進(jìn)行所述靶區(qū)的第二次曝光，所述第二次曝光與所述第一次曝光并列記錄布置，-抗蝕劑處理已曝光輻射敏感層以提供中間圖案，其包括按照適配的第一和第二子圖案結(jié)合的特征，和-應(yīng)用補(bǔ)充抗蝕劑處理來(lái)收縮中間圖案的特征，以使縮小的特征尺寸與所述所需圖案的相應(yīng)特征尺寸相配。
10.根據(jù)權(quán)利要求1，2，3或9的光刻處理方法，其中所述多個(gè)目標(biāo)特征的分離包括利用計(jì)算機(jī)程序，其規(guī)則基于圖案設(shè)計(jì)處理和圖案分離，以提供代表所述第一和第二子圖案的數(shù)據(jù)。
11.根據(jù)權(quán)利要求1，2，3或9的光刻處理方法，其中所述多個(gè)特征是多個(gè)接觸孔。
12.根據(jù)權(quán)利要求1，2，3或9的光刻處理方法，其中所述多個(gè)特征是多個(gè)短溝道。
13.根據(jù)權(quán)利要求12的光刻處理方法，其中所述多個(gè)短溝道的端點(diǎn)與第一柵格相配，以及其中第一和第二子圖案中相應(yīng)的子集短溝道的端點(diǎn)與第二柵格相配，借此與第一柵格上特征的成像相比，第二柵格上特征的成像對(duì)于多余光學(xué)象差的敏感性較小。
14.根據(jù)權(quán)利要求12的光刻處理方法，其中第一柵格是蜂窩狀柵格，以及其中第一和第二子圖案中短溝道的端點(diǎn)與矩形柵格相配，
15.根據(jù)權(quán)利要求1，2，3或9的光刻處理方法，其中在第一次曝光中利用與形成圖案一致的衰減相移掩模得到按照第一適配的的子圖案形成圖案的所述輻射束。
16.根據(jù)權(quán)利要求1，2，3或9的光刻處理方法，其中在第二次曝光中利用與形成圖案一致的衰減相移掩模得到按照第二適配的的子圖案形成圖案的所述輻射束。
17.根據(jù)權(quán)利要求15的光刻處理方法，其中在第二次曝光中利用與形成圖案一致的衰減相移掩模得到按照第二適配的的子圖案形成圖案的所述輻射束。
18.根據(jù)權(quán)利要求1，2，3或9的光刻處理方法，其中用于收縮中間圖案特征的所述補(bǔ)充抗蝕劑處理為化學(xué)處理或熱處理。
19.根據(jù)權(quán)利要求18的光刻處理方法，其中所述熱處理包括抗蝕劑熱回流處理的應(yīng)用。
20.根據(jù)權(quán)利要求18的光刻處理方法，其中所述化學(xué)處理步驟包括外敷層處理和烘烤處理的應(yīng)用。
21.根據(jù)權(quán)利要求1，2，3或9的光刻處理方法，其中所述第一適配的子圖案或所述第二適配的子圖案包括用于提供光學(xué)接近修正的輔助特征。
22.一種器件，根據(jù)權(quán)利要求1，2，3或9的方法制造。
全文摘要
用于給器件層提供圖案的光刻雙曝光處理方法，包括以下步驟在第一和第二次曝光步驟前，將第一掩模圖案(31)和第二掩模圖案(32)擴(kuò)大預(yù)選擴(kuò)張距離，抗蝕劑處理基底的已曝光輻射敏感層以提供相應(yīng)于所述圖案的抗蝕劑已處理特征，借此每個(gè)抗蝕劑已處理特征相應(yīng)其標(biāo)稱尺寸擴(kuò)大，和通過(guò)對(duì)所述抗蝕劑已處理特征應(yīng)用補(bǔ)充抗蝕劑處理，以超過(guò)預(yù)選收縮的距離收縮所述抗蝕劑已處理特征。
文檔編號(hào)H01L21/027GK1540445SQ20041004515
公開(kāi)日2004年10月27日 申請(qǐng)日期2004年4月23日 優(yōu)先權(quán)日2003年4月24日
發(fā)明者C·A·科勒, J·B·P·范肖特, C A 科勒, P 范肖特 申請(qǐng)人:Asml荷蘭有限公司