专利名称：用于曝光衬底的装置、该装置的光掩模和改进照明系统、以及利用该装置在衬底上形成图 ...的制作方法
背景技术：
本发明涉及在半导体器件等制造中使用的光刻设备的曝光装置。更为具体地，本发明涉及该曝光装置的光掩模和照明系统。
半导体器件的集成电路的制造包括光刻工艺，在该工艺中，将光掩模转录到晶片的光致抗蚀剂层(WPR)，即，涂敷晶片的光致抗蚀剂层。更为具体地，利用光源和照明系统照射光掩模以获得光掩模图形的图像。光掩模的图形相应于要形成在晶片上的电路图形。
线/间隔(space)电路图形代表通常形成在晶片上的电路图形。在图1和2中示出用于形成这种线/间隔电路图形的光掩模。图1的光掩模10的线/间隔图形18由在水平方向(X轴方向)上彼此平行且通过间隔16来彼此分隔开的线14的图形组成。线14由铬制成且形成于石英衬底12上。另一方面，图2的光掩模10的线/间隔图形28由在垂直方向(Y轴方向)上彼此平行且通过间隔26来彼此分隔开的线24的图形组成。线24由铬制成且形成于石英衬底22上。
用于照射光掩模的光直接射在晶片上，以便于将WPR曝光成图像。在选择除去WPR的曝光或未曝光部分的工艺中显影WPR，由此形成WPR图形。由此通过光刻工艺形成的WPR图形用作用于蚀刻设置在WPR下面的材料层的掩模。
在该工艺中，WPR图形的线宽是确定最终半导体器件的集成度的最重要的技术变量。集成度确定半导体器件的价格。因此，在最小化WPR图形的线宽方面进行各种研究。
特别低，大量研究致力于增加曝光装置的光学分辨率。雷利方程式(下面的方程式1)建议出提高光学分辨率Wmin的方法。Wmin＝k1λ/NA其中，k1是与曝光工艺相关的常数，λ是由曝光装置的光源发射出的光的波长，而NA是曝光装置的光学数值孔径。
为了在曝光工艺中获得高分辨率，因此需要最小化光的波长λ和常数k1，并最大化数值孔径(NA)。针对最小化光波长的努力已经获得ArF激光器，其可以发射出波长从由在1982年的曝光装置中流行的G-线光源发射的436nm光波长下降至193nm的光。同样，迟早将期望实现能够发射波长为157nm的光的F2激光器。此外，最近在光掩模、曝光设备的透镜系统、光致抗蚀剂的成分以及曝光工艺的控制方面的改进使工艺常数k1降低至0.45。
另一方面，最近在采用ArF激光器(193nm)的曝光设备中已经将NA增高到不小于0.7，超过了采用G-线光源的曝光设备中的0.3，并超过了采用KrF激光器(248nm)的曝光设备中的0.6。随着要使用的光的波长接近远紫外(EUV)带(13.5nm)的波长，期望NA的进一步增加。同样，期望发射波长为193nm的光的光源长期用于采用所谓的光浸法(immersion technology)的曝光设备中。
此外，如果要在晶片上形成具有稳定轮廓和小线宽的微细图形，则由方程式2表示的自由度的散角度(DOF)必须高。DOF＝k2*(Wmin)2/λ
已经使用改进照明系统来提供形成具有小线宽的稳定微细图形所须的高DOF。改进照明系统聚集大量的光，其中已经由光掩模引起干涉，并将光射向WPR。因此，改进照明系统允许将由光掩模提供的电路图形上的更多信息传送到WPR。
而且，WPR图形的线宽的均匀度显著影响产量；因此，减小WPR的线宽而保持线宽的均匀度没有优势。因此，已经提议出各种技术用于提高WPR图形的线宽的均匀度。然而，如上所述，通过将光掩模的图形转录到光致抗蚀剂层上来制作WPR图形。因此，WPR图形的形状受到光掩模图形的特性和形状的影响。因此，在针对改善WPR图形线宽的均匀度的任何技术生效之前，光掩模图形的线宽首先必须均匀。
图3是示出制造光掩模的一般工艺的流程图。参考图3，利用计算机程序(诸如CAD或OPUS程序)来设计半导体器件的电路图形。将所设计的电路图形作为电子数据D1存储到预定存储器中。然后，执行曝光工艺(S2)，在该工艺中，电子束或激光照射存在于石英衬底上的铬层上的光致抗蚀剂膜的预定部分。通过从所设计的电路图形数据D1中提取的曝光数据D2来确定由曝光工艺(S2)照射的区域。然后显影被曝光的光致抗蚀剂膜(S3)。显影工艺(S3)除去光致抗蚀剂膜的选择部分，诸如被照射的部分，由此形成光致抗蚀剂图形。光致抗蚀剂图形暴露出下层的铬膜。然后利用光致抗蚀剂图形做掩模来对暴露的铬膜进行等离子体干法蚀刻，已形成相应于电路图形的掩模(铬)图形，并依序暴露石英衬底(S4)。然后除去光致抗蚀剂图形，于是完成光掩模。
图4示意性示出正交线/间隔电路图形480，该线/间隔图形480是通常必须形成在晶片上以生产高集成度的半导体器件的另一种图形。正交线/间隔电路图形480由在水平方向(X轴方向)上取向的线/间隔电路图形480a和在垂直方向(Y轴方向)上取向的并且与线/间隔图形480a交叉的线/间隔电路图形480b组成。线/间隔电路图形480a、480b中的每一个由通过间隔460而彼此分隔开的一系列平行线440组成。
需要两组掩模和曝光工艺来形成正交线/间隔电路图形480。在图5A和5B中示出光掩模。图5A示出包括在水平方向(X轴方向)上延伸的线/间隔图形58a的第一光掩模50a。线/间隔图形58a包括在石英衬底52a上彼此平行延伸且由间隔56a分隔开的铬线54a的图形。图5B示出包括在垂直方向(Y轴方向)上延伸的线/间隔图形58b的第一光掩模50b。线/间隔图形58b包括在石英衬底52b上彼此平行延伸且由间隔56b分隔开的铬线54b的图形。
首先，将晶片上的光致抗蚀剂层(WPR)暴露于经由第一级曝光工艺中的第一改进照明系统穿过第一光掩模50a所发射出的光中。然后，将WPR暴露于经由第二级曝光工艺中的第二改进照明系统穿过第二光掩模50b所发射出的光中。然后，显影WPR以形成相应于图4的正交线/间隔电路图形480的光致抗蚀剂图形。在这种情况下，必须将改进照明系统的光投射区域定位在不同的相对位置，因为第一光掩模50a和第二光掩模50b的线/间隔图形彼此在不同方向上定向。例如，如图6A中所示，具有在垂直方向(Y轴方向)上布置的光投射区域61a的偶极照明系统60a用于照射第一光掩模50a。另一方面，如图6B中所示，具有在水平方向(X轴方向)上布置的光投射区域61b的偶极照明系统60b用于照射第二光掩模50b。
由于需要执行上述第一级和第二级曝光工艺，因此严重限制了光刻工艺的产量。此外，由于在第一级曝光与第二曝光工艺之间的延迟，且由于在各曝光工艺期间发生的在第一光掩模和第二光掩模的相对位置中的重叠，不可避免地会发生其它制造问题。
发明内容
本发明的目的是克服上述现有技术的限制。
更为具体地，本发明的目的是提供曝光装置以及能够用于仅通过单个曝光工艺来形成正交线/间隔电路图形的方法。
本发明的另一目的是提供可以将具有小的临界尺寸的线间隔图形的清晰图像传送到光致抗蚀剂层的光掩模。
本发明的又一目的是提供能够促进仅通过单个曝光工艺来形成正交线/间隔电路图形的光掩模。
本发明的再一目的是提供能够增强光掩模的正交线/间隔图形到光致抗蚀剂层的传送的改进照明系统。
根据本发明的一个方面，提供一种光掩模，该光掩模包括透明衬底、由衬底上的不透明材料构成的线/间隔图形、以及由占据线/间隔图形的间隔的不透明材料构成的格状图形。该格状图形为垂直于线/间隔图形的线延伸的一组条带，且该条带的间距小于曝光波长的间距。因此，格状图形起偏光器作用。因此，通过在平行于线/间隔图形的线的方向上偏振的光来获取线/间隔图形的图像。例如，当线/间隔图形在X轴方向上定向时，格状图形的条带在与X轴正交的Y轴方向上延伸。格状图形在Y轴方向上的间距小于曝光波长。
根据本发明的另一方面，线/间隔图形为包括在第一方向上取向的第一线/间隔图形和在与第一方向垂直的第二方向上取向的第二线/间隔图形的正交线/间隔电路图形。在这种情况下，第一格状图形占据第一线/间隔图形的间隔，而第二格状图形占据第二线/间隔图形的间隔。
根据本发明的又一方面，提供一种组合偏振照明系统，用于照明具有在第一和第二方向上取向的线/间隔图形的光掩模。该组合偏振照明系统为具有作为偏振第一方向上的光的偏振器执行的光透射区域的第一改进照明系统和具有作为偏振第二方向上的光的偏振器执行的光透射区域的第二改进照明系统的组合物。优选地，第二方向垂直于第一方向。因此，组合偏振照明系统会在曝光工艺期间以最优化于线/间隔图形的方式照射光掩模的正交线/间隔图形。
根据本发明的再一方面，每一个光透射区域具有偶极形状，或者一个光透射区域具有偶极形状而另一个光透射区域具有环形。同样，光透射区域可以重叠。在这种情况下，没有被偏振的光从光透射区域的重叠区域中透射出。
根据本发明的另一方面，提供一种曝光系统，该曝光系统包括光源、具有对由光源发射的光透明的衬底的光掩模、在第一方向上取向的第一线/间隔图形、和在第二方向上取向的第二线/间隔图形、以及置于光源与光掩模之间的以照明光掩模的选择区域的改进照明系统。该改进照明系统包括分别在第一和第二方向上偏振入射于其上的光的第一和第二偏振器。光掩模优选还具有占据第一线/间隔图形的间隔的第一格状图形和占据第二线/间隔图形的间隔的第二格状图形。第一格状图形呈现垂直于第一方向延伸的一组条带形式。同样的，第二格状图形呈现垂直于第二方向延伸的一组条带形式。每一组条带的间距小于由光源发射出的光波长。
根据如上所示的本发明，可以仅使用一个光掩膜和单个曝光工艺来形成例如正交线/间隔电路图形的多向正交线/间隔电路图形。
参考附图从本发明的优选实施例的详细描述中，将会更加全面地理解本发明的这些和其它目的、特征和优点。其中图1和2是具有分别用于在晶片上形成微细电路图形的线/间隔电路图形的光掩模的平面视图；图3是制造光掩模的现有技术工艺的流程图；图4是形成在晶片上的正交线/间隔电路图形的平面视图；
图5A和5B是分别用于形成图4的正交线/间隔电路图形的光掩模的平面视图；图6A和6B是偶极改进照明系统的各平面视图；图7A是根据本发明的光掩模的实施例的平面视图；图7B是沿图7A的线I-I’的光掩模的横截面图；图8是根据本发明的光掩模的另一实施例的示出光掩模的正交线/间隔图形的部分的平面视图；图9至11是根据本发明的光掩模的其它实施例的平面视图；图12是示出根据本发明的制造光掩模的工艺的实施例的流程图；图13示意性示出用于照射如图8中所示的具有正交线/间隔电路图形的光掩模的根据本发明的组合偏振改进照明系统的实施例；图14示意性示出用于照射如图8中所示的具有正交线/间隔电路图形的光掩模的根据本发明的组合偏振改进照明系统的另一实施例；图15是根据本发明的曝光装置的示意图；图16A至16G示出具有各种立体轮廓的光束；图17A是根据本发明的光束整形器的全息图形的平面图；图17B示出利用具有图17A中示出的全息图形的光束整形器形成的部分光束的空间强度分布；图18A至18C示出根据本发明的偏振控制器的第一实施例；和图19A至19B示出根据本发明的偏振控制器的第二实施例。
具体实施例方式
参考图7A，根据本发明的光掩模70包括在第二方向(Y轴方向)上取向的线/间隔图形78和在第一方向(X轴方向)上取向的格状图形79。线/间隔图形78的线74和格状图形79不透明并形成于透明的石英衬底72上。线/间隔图形78由在第二方向上延伸的一组平行线74和限定在线74之间的间隔76组成。格状图形79占据限定在线/间隔图形78的线74之间的间隔76并由垂直于线74延伸的条带组成。线/间隔图形78的间距P1大于由曝光装置的光源所发射的光的波长λ，其中为该曝光装置设计光掩模70。格状图形79的间距P2小于光源的波长λ。因此，格状图形79用作偏振器以仅传输在垂直于光栅图形79的取向的方向上振动的那些光分量。换句话说，格状图形79仅传输那些平行于线/间隔图形78的线74振动的光分量，如参考图7B而更加详细描述的那样。
由在彼此垂直的平面内振动的两种分量的和来表示光。在光入射到光掩模的情况下，受考虑的分量将为在平行于入射平面的平面内振动的分量和在垂直于入射平面的平面内振动的分量。在平行于入射平面的平面内振动的分量将被称之为P偏振光(P模式)而在垂直于入射平面的平面内振动的分量将被称之为S偏振光(S模式)。
参考图7B，格状图形79仅传输S偏振光(S模式)，因为格状图形79的间距P2小于光701的波长λ。结果，且根据本发明，能够仅用光的S模式来获得线/间隔图形78的图像。因此，可以将线/间隔图形78的精确图像转录到晶片上。
图8示出根据本发明的包括正交线/间隔图形88的光掩模80。正交线/间隔图形88包括在不同方向上取向的线/间隔图形88a和88b。更为具体地，线/间隔图形88a在第一方向(X轴方向)上取向而线/间隔图形88b在垂直于第一方向的第二方向(Y轴方向)上取向。由在第二方向(Y轴方向)上延伸的条带组成的第一格状图形89a占据线/间隔图形88a的线84a之间的间隔86a。由在第一方向(X轴方向)上延伸的条带组成的第二格状图形89b占据线/间隔图形88b的线84b之间的间隔86b。
在第二方向上取向的第一光栅图形89a仅传输在第一方向上振动(在X轴方向上偏振)的光分量。在第一方向上取向的第一光栅图形89b仅传输在第二方向上振动(在Y轴方向上偏振)的光分量。因此，通过光的S模式来获得线/间隔图形88a和线/间隔图形88b的清晰图像。相应地，根据本发明仅需要执行一个曝光工艺来产生与通过执行根据现有技术的两个曝光工艺而产生的效果相同的效果。
图9至11示出根据本发明的各种光掩模。参考图9，光掩模90包括在不同方向(彼此垂直的第一和第二方向)上取向的线/间隔图形98a和98b；然而，与图8中的光掩模不同，线/间隔图形98a和98b彼此分隔开(分离)。参考图10，光掩模100包括由在彼此正交的第一和第二方向上取向的线/间隔图形组成的正交线/间隔图形108、在第一方向上取向的分离的线/间隔图形108a、以及在第二方向上取向的分离的线/间隔图形108b。参考图11，光掩模110包括矩形线/间隔图形118。
现在将描述设计和制造上述光掩模的方法。作为实例，将参考图8和12描述设计和制造具有图8中示出的正交线/间隔图形的光掩模的方法。设计和制造具有其它线/间隔图形的光掩模的方法相似于图12的方法。因此，将省略其详细描述。
参考图12，利用诸如CAD或OPUS程序的计算机程序来设计半导体器件的正交线/间隔电路图形。将所设计的正交线/间隔电路图形以及曝光装置的数据，例如由光源发射的光的波长，作为电子数据存储在存储器件中。根据本发明，处理电子设计数据以产生光掩模的设计数据D1。设计数据D1包括表示线/间隔图形88a的第一数据、表示线/间隔图形88b的第二设计数据、表示占据限定于线/间隔图形88a的线84a之间的间隔86a的第一格状图形89a的第三设计数据、以及表示占据限定于线/间隔图形88b的线84b之间的间隔86b的第一格状图形89b的第四设计数据。
然后，进行曝光工艺S2。在该曝光工艺S2中，利用电子束照射设置在石英衬底上的光致抗蚀剂层的预定区域。由从设计数据D1中提取的曝光数据D2来确定在曝光工艺S中被照射的区域。被曝光的光致抗蚀剂层然后经历显影工艺S3以形成暴露设置在光致抗蚀剂层下面的铬层的光致抗蚀剂图形。然后，对被暴露的铬层进行等离子体干法蚀刻(S4)以形成暴露石英衬底的铬图形。利用光致抗蚀剂图形作为蚀刻掩模来执行干法蚀刻工艺S4，并在蚀刻工艺之后除去光致抗蚀剂图形。因此，形成包括用作偏振器的衍射图形的正交线/间隔图形。
然后，利用改进照明系统照射该线/间隔图形，以便于将线/间隔图形的图像转录到晶片上的光致抗蚀剂层(WPR)。
下文中，将详细描述根据本发明的这种改进照明系统。为光掩模的线/间隔图形最优化该改进照明系统。例如，当光掩模具有在第一方向(X轴方向)上取向的线/间隔电路图形时，使用偶极改进照明系统，在该照明系统中，将系统的两个光传输区排列在第一方向(X方向上)并用作传输在第一方向上偏振的光的偏振器。相似地，当光掩模具有在第二方向(Y轴方向)上取向的线/间隔电路图形时，使用偶极改进照明系统，在该照明系统中，将系统的两个光传输区排列在第二方向(Y方向上)并用作传输在第二方向上偏振的光的偏振器。
另一方面，当光掩模具有彼此垂直取向的线/间隔图形时，可以使用环形改进照明系统和偶极改进照明系统。在这种情况下，环形改进照明系统的环形光传输区用作传输在第一方向上偏振的光的偏振器，而偶极改进照明系统的两个光传输区排列在第一方向或第二方向上并用作传输在第二方向上偏振的光的偏振器。其中环形和偶极改进照明系统的光传输区重叠的区域优选传输没有被偏振的光。选择地，可以使用四极改进照明系统。在该情况下，两个光传输区被排列在第一方向上并用做传输在第一方向上偏振的光的偏振器，并且将两个光传输区排列在第二方向上并用做传输在第二方向上偏振的光的偏振器。可以将这些照明系统以组合偏振照明系统的形式实现。现在将更加详细地描述根据本发明的改组合偏振照明系统。
参考图13，组合偏振照明系统130由具有排列在遮蔽(不透明)区134a中的第一方向(X方向)上的两个光传输区132a_1和132a_2的第一偶极改进照明系统130a和具有排列在遮蔽(不透明)区134b中的第二方向(Y方向)上的两个光传输区132b_1和132b_2的第一偶极改进照明系统130b组成。在图13中，参考数字134表示最终的遮蔽(不透明)区。
第一偶极改进照明系统130a的光传输区132a_1和132a_2用作传输在第一方向(X轴方向)上偏振的光的偏振器。另一方面，第二偶极改进照明系统130b的光传输区132b_1和132b_2用作传输在第二方向(Y轴方向)上偏振的光的偏振器。因此，当由通过组合偏振照明系统130传输的光来照射图8的光掩模时，在第一方向上偏振的光分量，即，穿过光传输区132a_1和132a_2的光分量，被光掩模80的第二格状图形89b阻挡。在第二方向上偏振的光分量，即，穿过光传输区132b_1和132b_2的光分量，被光掩模80的第一格状图形89a阻挡。因此，在曝光工艺中，通过穿过光传输区132a_1和132a_2的光来获取线/间隔图形88a的图像，并通过穿过光传输区132b_1和132b_2的光来获取线/间隔图形88b的图像。
可以使用四极改进照明系统来代替两个偶极改进照明系统。四极改进照明系统具有排列在第一方向(X轴方向)上的两个光传输区和排列在第二方向(Y轴方向)上的两个光传输区。在第一方向上的光传输区用作传输在第一方向(X轴方向)上偏振的光的偏振器。另一方面，在第二方向上的光传输区用作传输在第二方向(Y轴方向)上偏振的光的偏振器。
这种组合偏振照明系统130可以用于曝光没有格状图形的正交线/间隔电路图形。在这种情况下，穿过排列在第二方向上的光传输区132b_1和132b_2传输的光会影响在第一方向上定向的线/间隔图形的图像的获取。
图14示出根据本发明的组合偏振改进照明系统的另一实施例。根据该实施例的组合偏振改进照明系统140由用作传输在不同方向上偏振的光的偏振器的两个改进照明系统140a和140b组成。第一改进照明系统140a具有在遮蔽(不透明)区144a内的环形传输区142a。环形传输区用作传输在第一方向(X轴方向)上偏振的光的偏振器。第二改进照明系统140b为具有在遮蔽(不透明)区144b内的第二方向(Y轴方向)上排列的两个传输区142b_1和142b_2的偶极改进照明系统。传输区142b_1和142b_2用作传输在第二方向(Y轴方向)上偏振的光的偏振器。其中光传输区142a与光传输区142b_1和142b_2重叠的区域146传输未被偏振的光(或来自普通光源的光)。重叠的光传输区146传输的光强度是由普通光源发射的光强度两倍。同样，虽然，在附图中示出的四极照明系统和偶极照明系统的光传输区为圆形，但是本发明不受此限制。当然，光传输区可以具有各种形状。
图15示出根据本发明的曝光装置150。曝光装置150包括用于产生具有预定波长λ的光束的光源151、用于聚焦由光源151发射的光束的聚焦透镜153、改进照明系统155、显示与电路图形相应的图形的光掩模157、在光掩模157前面的缩影投影透镜159以及在其上安装涂敷有光致抗蚀剂层161的晶片163的晶片台架165。
照明系统155用作在不同方向上偏振由光源155发射出的光的偏振器。将参考图16A-16G来描述空间控制光的偏振状态的方法和用于该方法的系统。
照明系统155包括用于将由光源151产生的光束转换成具有立体轮廓的局部光束L’(相应于光传输区)的光束整形器，诸如图16A至16G中任意一幅中所示出的。例如，在四极照明系统中将光束转换成四个部分。优选地，光束整形器衍射光束以将光束转换成局部光束。光束整形器因此可以包括衍射光学部件(DOE)或全息光学部件(HOE)。
图17A是示出由根据本发明的光束整形器(例如HOE)采用的全息图形的平面视图。该全息图形用于形成具有在图16E或图17B中示出的形状的局部光束L’。如图18A中所示(图17A的区99的放大)，全息图形包括具有不同物理特性的局部区域10a、10b的空间分布。例如，全息图形由具有不同厚度的第一局部区域10a和第二局部区域10b组成，如图18A和18B中所示。
通过分别计算穿过局部区域的光的那些部分的光学特性来确定局部区域10a和10b的厚度。通常通过利用傅立叶变换的计算机来执行这种类型的计算。然后在如此计算局部区域的厚度之后，通过使衬底200经受光刻/蚀刻工艺来制造光束整形器。所计算的厚度用于确定蚀刻与局部区域相应的衬底200的各区域的深度。
参考图18B，第一局部区域10a各自具有第一厚度t1，而第二局部区域10b各自具有大于第一厚度t1的第二厚度t2。然而，局部区域10a和10b可以具有两个以上的厚度。
光束整形器构成用于将入射光束转换成被偏振的局部光束的偏振控制器。为此，光束整形器包括在衬底200的表面上的偏振图形210。更为具体地，偏振图形210为形成在局部区域10a、10b上的单向图形。结果，由光束整形器传输的局部光束被偏振。
偏振图形210可以包括一组具有高度h和预定间距P的栅条(bar)，如图18B和18C中所示。栅条优选由具有大约1.3至2.5的折射率和大约0至0.2的消光率k的材料形成。例如，偏振图形210的栅条由选自由ArF光致抗蚀剂、SiN和SiON组成的组中的材料构成。
图19A和19B示出根据本发明的用于形成具有在彼此垂直的方向上偏振的两部分的局部光束的偏振控制器303。可以将偏振控制器303实现为能够产生在第一预定方向上偏振的局部光束的第一部分的第一虚拟偏光控制器301和能够产生在与第一方向垂直的第二预定方向上偏振的局部光束的第二部分的第二虚拟偏振控制器302的组合，如图19A中所示。第一和第二虚拟偏振控制器301和302的每一个由第一局部区域10a和比第一局部区域10a厚的第二局部区域10b组成(如图18B中所示)。因此，可以以与图18A和18B的光束整形器相同的方式形式制造第一和第二虚拟偏振控制器301和302。然而，偏振控制器303不必由虚拟偏振控制器301和302制造。
更为具体地，偏振控制器303具有多个局部区域30。偏振控制器303的各局部区域30中的每一个为位于第一和第二虚拟偏振控制器301和302的相应部分中的局部区域10a和/或10b的组合，如图19A中所示。
与采用图18A和18B的光束整形器一样，第一和第二虚拟偏振控制器301和302的厚度分布分别确定穿过第一和第二虚拟偏光控制器301和302的局部光束的轮廓。第一和第二虚拟偏振控制器301和302上的偏振图形的方向确定局部光束的偏振极性。因此，穿过偏振控制器303的各局部区域30的光束部分展现出局部光束的物理特性(例如，轮廓(profile)和偏振极性)，其中该局部光束可以通过第一和第二虚拟偏振控制器301和302来分离产生。
即，根据图19A中示出的本发明的实施例，偏振控制器303的局部区域30由第一子区域30a和第二子区域30b组成。第一子区域30a的厚度等于位于第一虚拟偏振控制器301的相应部分中的局部区域的厚度，而第二子区域30b的厚度等于位于第二虚拟偏振控制器302的相应部分中的局部区域的厚度。结果，穿过偏振控制器303的局部光束的轮廓与通过合并分别穿过第一和第二虚拟偏振控制器301和302的局部光束而获得的轮廓相同。
同样，第一子区域30a和第二子区域30b包括在与位于第一和第二虚拟偏振控制器301和302的相应部分处的局部区域10a和/或10b的偏振图形相同的方向定向的第一偏振图形210a和第二偏振图形210b。因此，穿过第一子区域30a的光束部分的偏振状态与穿过第一虚拟偏振控制器301的光束相同，且穿过第二子区域30b的光束部分的偏振状态与穿过第二虚拟偏振控制器302的光束相同。
可以如下概括根据本发明的偏振控制器，以便于可以制造用于更复杂情况的偏振控制器。更为具体地，可以将根据本发明的偏振控制器构思为包括n(n≥1)个局部区域30。每一个局部区域30由m(m≥1)个子区域组成。因此，偏振控制器由nxm个子区域组成。
在这种情况下，子区域30的数量为需要用于形成具有期望轮廓的局部光束的数量。子区域因此将具有各种厚度，以便于产生具有不同轮廓的光束部分。根据本发明，第k(1≤k≤m)个较低区域的厚度是建立穿过第k个子区域的局部光束部分的轮廓的参数。同样，根据本发明，在第i(1≤i≤n)个局部区域的第j个子区域(1≤j≤m)和第k(k≠i且1≤k≤n)个局部区域的第j个子区域处设置提供相同偏振方向的偏振图形。因此，在各局部区域中设置相似的栅条图形210。
如上所述，根据本发明，能够仅执行一个曝光工艺来获得与通过根据现有技术执行两个曝光工艺而获得的效果相同的效果。因此，通过实践本发明来显著提高光刻工艺的产量。
最后，虽然已经示出并参考其优选实施例描述了本发明，但是本领域普通技术人员会理解在不脱离如附属权利要求限定的本发明的真实精神和范围下，对其作出各种形式和细节上的改变。
权利要求
1.一种光掩模，用于在被给定波长的光照射时传送相对于电路图形的图像，该光掩模包括相对于给定波长的光透明的衬底；设置在衬底表面的至少一个线/间隔图形，该线/间隔图形包括一组沿着彼此平行方向延伸的线，以便与在其间限定间隔，所述线相对于光基本不透明；以及占据在每一个所述线/间隔图形的线之间限定的间隔的相应的格状图形，该格状图形由一组相对于光基本不透明且垂直于在其中线/间隔图形的线延伸的方向延伸的条带组成，格状图形的条带的间距小于光的波长。
2.如权利要求1所述的光掩模，其中至少一个线/间隔图形包括含有在第一方向上彼此平行延伸的第一组线的第一线/间隔图形和含有在与第一方向垂直的第二方向上彼此平行延伸的第二组线的第二线/间隔图形。
3.如权利要求2所述的光掩模，其中第一和第二组线接触。
4.一种组合偏振改进照明系统，用于利用来自光源的光照射光掩模，其中照明系统包括相对于光基本不透明的遮蔽区和多个限定在遮蔽区的领域内的多个光传输区，所述光传输区相对于光基本透明并且包括分别在不同方向上偏振入射于其上的光的偏振器。
5.如权利要求4所述的组合偏振改进照明系统，其中光传输区重叠，且光传输区重叠的区域传输没有被偏振的入射光。
6.如权利要求5所述的组合偏振改进照明系统，其中偏振器在彼此垂直的方向上偏振入射到传输区上的光。
7.如权利要求6所述的组合偏振改进照明系统，其中光传输区彼此重叠，且光传输区重叠的区域传输没有被偏振的入射光。
8.如权利要求4所述的组合偏振改进照明系统，其中光传输区包括在第一方向上相互间隔开的遮蔽区的领域内的第一对开口和在第二方向上相互间隔开的遮蔽区域的领域内的第二对开口，偏振器分别占据两对开口。
9.如权利要求8所述的组合偏振改进照明系统，其中第一和第二方向彼此垂直，且占据第一对开口的偏振器在所述第一方向上偏振入射于其上的光，以及占据第二对开口的偏振器在所述第二方向上偏振入射于其上的光。
10.如权利要求4所述的组合偏振改进照明系统，其中光传输区包括在遮蔽区领域内的第一环形开口和在第一方向上相互间隔开的遮蔽区的领域内的一对开口，偏振器分别占据环形开口和该对开口。
11.如权利要求10的组合偏振改进照明系统，其中第一和第二方向彼此垂直，且占据该对开口的偏振器在所述第一方向上偏振入射于其上的光，而占据环形开口的偏振器在与第一方向垂直的第二方向上偏振入射于其上的光。
12.如权利要求11所述的组合偏振改进照明系统，其中在遮蔽区的领域内第一对开口中的每一个与环形开口重叠，且该重叠区域传输没有被偏振的入射光。
13.一种曝光装置，包括光源，发射给定波长的光；光掩模，设置在曝光装置中以便于由光源发出的光入射于其上，该光掩模包括相对于由光源发射的光透明的衬底、含有在第一方向上相互平行延伸以便于在其间限定间隔的第一组线的第一线/间隔图形、含有在第二方向上相互平行延伸以便于在其间限定间隔的第二组线的第二线/间隔图形，第一和第二线/间隔图形的线相对于光源发射的光基本不透明；以及设置在曝光装置中的光源与光掩模之间的改进照明系统，以利用光源发射的光来照射光掩模的区域，该改进照明系统包括分别在所述第一和第二方向上偏振入射于其上的光的第一和第二偏振器。
14.如权利要求13的曝光装置，其中该改进照明系统包括具有相对于光基本不透明的遮蔽区和限定在遮蔽区的领域内的多个光传输区的组合偏振改进照明系统，所述光传输区相对于光基本透明且含有分别在所述第一和第二方向上偏振入射于其上的光的第一和第二偏振器。
15.如权利要求14的曝光装置，其中光传输区重叠，且光传输区重叠的区域传输没有被偏振的入射光。
16.如权利要求14的曝光装置，其中每一个光传输区具有偶极子形状。
17.如权利要求14的曝光装置，其中一个光传输区具有偶极子形状，而另一个光传输区具有环形形状。
18.如权利要求14的曝光装置，其中光掩模还包括占据在第一线/间隔图形的线之间限定的间隔的第一格状图形和占据在第二线/间隔图形的线之间限定的间隔的第二格状图形，第一格状图形由相对于光基本不透明且垂直于在其中第一线/间隔图形的线延伸的方向延伸的一组第一条带构成，第一条带的间距小于光波长，而第二格状图形由相对于光基本不透明且垂直于在其中第二线/间隔图形的线延伸的方向延伸的一组第二条带构成，第二条带的间距小于光波长。
19.如权利要求18的曝光装置，其中光传输区重叠，且光传输区重叠的区域传输没有被偏振的入射光。
20.如权利要求18的曝光装置，其中每一个光传输区具有偶极子形状。
21.如权利要求18的曝光装置，其中一个光传输区具有偶极子形状，而另一个光传输区具有环形形状。
22.如权利要求13的曝光装置，其中第一和第二方向彼此垂直。
23.一种形成线/间隔电路图形的方法，所述方法包括提供在其上具有光致抗蚀剂层的衬底；产生具有给定波长的光；将光通过光掩模射向光致抗蚀剂层，该光掩模包括相对于光透明的衬底、含有在第一方向上相互平行延伸以便于在其间限定间隔的第一组线的第一线/间隔图形、含有在第二方向上相互平行延伸以便于在其间限定间隔的第二组线的第二线/间隔图形，第一和第二方向不平行且第一和第二线/间隔图形的线相对于光源发射的光基本不透明，由此通过光获取光掩模的线/间隔图形的图像并将其转录到光致抗蚀剂层上；在从光掩模中透射出光之前在第一和第二方向上偏振光；显影被曝光的光致抗蚀剂层，由此形成光致抗蚀剂图形；以及利用光致抗蚀剂图形作为掩模蚀刻衬底。
全文摘要
一种曝光装置和该曝光装置的光掩模，能够仅通过一个曝光工艺来形成正交线/间隔电路图形。该光掩模包括在第一方向上取向的第一线/间隔图形、在第二方向上取向的第二线/间隔图形和用作偏振器的占据线/间隔图形的间隔的格状图形。该曝光装置还包括改进照明系统。该改进照明系统可以为具有相对于光基本不透明的遮蔽区和限定在遮蔽区的领域内的多个光传输区的组合偏振改进照明系统。光传输区用作分别在第一和第二方向上偏振入射于其上的光的偏振器。
文档编号G03F1/68GK1760755SQ20051010859
公开日2006年4月19日 申请日期2005年10月11日 优先权日2004年10月11日
发明者金淏哲 申请人:三星电子株式会社