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CN105319860A - 缓解用于id图案的缺陷适印性的方法 - Google Patents

缓解用于id图案的缺陷适印性的方法 Download PDF

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CN105319860A
CN105319860A CN201510193413.0A CN201510193413A CN105319860A CN 105319860 A CN105319860 A CN 105319860A CN 201510193413 A CN201510193413 A CN 201510193413A CN 105319860 A CN105319860 A CN 105319860A
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Abstract

根据一些实施例，本发明提供了一种缓解用于ID图案的缺陷适印性的方法。该方法包括：将掩模加载至光刻系统，掩模包括一维集成电路(IC)图案；利用光刻系统中的光瞳相位调制器来调制从掩模衍射的光的相位；以及利用掩模和光瞳相位调制器，在光刻系统中对目标执行光刻曝光工艺。

Description

缓解用于ID图案的缺陷适印性的方法
技术领域
本发明一般地涉及半导体技术领域，更具体地，涉及光刻方法。
背景技术
半导体集成电路(IC)工业经历了指数式增长。IC材料和设计的技术进步产生了多代IC，每一代都比前一代具有更小且更复杂的电路。在IC演进的过程中，功能密度(即，每芯片面积的互连器件的数量)通常增加而几何尺寸(即，可使用制造工艺制造的最小部件(线))减小。这种比例缩小工艺通常通过增加生产效率和降低相关成本来提供优势。这种比例缩小还增加了IC处理和制造的复杂度。对于将要实现的这些进步来说，需要IC处理和制造的类似开发。例如，执行高分辨率光刻工艺的需求增长。一种光刻技术是远紫外线光刻(EUVL)。其他技术包括X射线光刻、离子束投影光刻、电子束投影光刻和多重电子束无掩模光刻。
EUVL采用使用远紫外线(EUV)区域中且波长为大约1-100nm的光的扫描仪。类似于一些光学扫描仪，除了EUV扫描仪使用反射而非折射光学器件(即，代替透镜的反射镜)，一些EUV扫描仪提供了4X缩小投影印刷。EUV扫描仪在形成在反射掩模上的吸收层(“EUV”掩模吸收器)上提供期望图案。目前，在用于制造集成电路的EUVL中使用二元强度掩模(BIM)。除了EUVL采用EUV区域中的光(即，13.5nm)以外，在需要掩模来印刷晶圆方面，EUVL类似于光学光刻。在13.5nm左右的波长处，所有材料均具有高吸收性。因此，使用反射光学器件而非折射光学器件。多层(ML)结构被用作EUVL掩模坯(maskblank)。然而，衬底上的任何微观非平面将使随后沉积的膜变形。小凸块或凹陷会引入缺陷。掩模缺陷的不利效果包括多个晶圆的放大误差。
因此，需要解决上述问题的光刻方法和光刻系统。
发明内容
为了解决现有技术中所存在的缺陷，根据本发明的一方面，提供了一种方法，包括：将掩模加载至光刻系统，所述掩模包括一维集成电路(IC)图案；利用所述光刻系统中的光瞳相位调制器来调制从所述掩模衍射的光的相位；以及利用所述掩模和所述光瞳相位调制器，在所述光刻系统中对目标执行光刻曝光工艺。
在该方法中，将所述掩模加载至所述光刻系统包括在所述1DIC图案定向为第一方向的结构中固定所述掩模；以及所述光瞳相位调制器被配置为使得所述光刻系统的投影光瞳面上的相位沿着所述第一方向改变。
在该方法中，所述光瞳相位调制器被配置为使得所述相位在所述投影光瞳面上沿着所述第二方向保持不变，所述第二方向垂直于所述第一方向。
在该方法中，所述光瞳相位调制器被配置为使得从所述掩模衍射的光的相位分布是泽尼克多项式Z4和Z5的函数。
在该方法中，所述函数被公式化为Z4-2Z5。
在该方法中，所述光瞳相位调制器被设计为在所述投影光瞳面上提供所述光的相位分布，使得在所述光刻曝光工艺期间在所述目标上不可印刷掩模缺陷。
在该方法中，所述光刻系统是远紫外线(EUV)光刻系统；以及所述EUV光刻系统包括生成EUV光的辐射源、固定所述掩模的掩模台以及将所述掩模成像至所述目标的投影光学器件盒(POB)。
在该方法中，所述POB包括多个反射镜；以及所述光瞳相位调制器包括配置所述多个反射镜的机制，从而在所述投影光瞳面上提供所述光的相位分布。
在该方法中，所述EUV光刻系统还包括调制来自所述辐射源的EUV光的照射装置，所述方法还包括以高度相干的照射模式来配置所述照射装置，并且执行所述光刻曝光工艺包括利用处于所述高度相干的照射模式的所述照射装置来执行所述光刻曝光工艺。
在该方法中，所述光瞳相位调制器在所述投影光瞳面上使用相位光瞳过滤器，从而在所述投影光瞳面上提供所述光的相位分布。
在该方法中，所述掩模缺陷是形成在所述掩模上的相位缺陷。
该方法还包括：在所述光刻曝光工艺之后，对光刻胶层应用显影工艺，从而形成不具有与所述掩模缺陷相关的光刻胶缺陷的图案化光刻胶层。
在该方法中，所述掩模包括低热膨胀材料(LTEM)衬底、形成在所述LTEM衬底上方的反射多层以及形成在所述反射多层上方并被图案化为限定所述1DIC图案的材料层。
在该方法中，所述材料层包括所述光的反射层和所述光的吸收层中的一种。
根据本发明的另一方面，提供了一种方法，包括：将掩模加载至光刻系统，所述掩模包括第一一维集成电路(IC)图案；配置所述光刻系统，使得以减小掩模缺陷的适印性的方式在投影光瞳面上调制从所述掩模衍射的光的相位分布；以及通过配置的所述光刻系统执行第一光刻曝光工艺，以使所述第一1DIC图案成像至目标。
在该方法中，将所述掩模加载至所述光刻系统包括在所述1DIC图案定向为第一方向的结构中固定所述掩模；以及配置所述光刻系统包括在所述光刻系统的投影光学器件盒中配置反射镜，使得所述相位分布沿着所述第一方向具有第一梯度。
在该方法中，所述相位分布限定为泽尼克多项式Z4和Z5的函数，所述函数被公式化为Z4-2Z5。
在该方法中，所述掩模还包括与所述第一1DIC图案相邻的第二1DIC图案，所述第二1DIC图案定向为不同于所述第一1DIC图案；以及将所述掩模加载至所述光刻系统包括在所述第一1DIC图案定向为所述第一方向而所述第二1DIC图案定向为不同于所述第一方向的第二方向的结构中固定所述掩模，其中，所述方法还包括：重新配置所述反射镜，使得所述相位分布沿着所述第二方向具有第二梯度；以及通过重新配置的所述光刻系统执行第二光刻曝光工艺，以将所述第二1DIC图案成像至所述目标。
根据本发明的又一方面，提供了一种用于远紫外线光刻(EUVL)工艺的方法，包括：将远紫外线(EUV)掩模加载至光刻系统，所述掩模包括集成电路(IC)图案；
控制所述光刻系统的投影光学器件盒中的多个反射镜，以调制从所述EUV掩模衍射的光的相位分布，根据所述IC图案来确定调制的相位分布；以及利用所述EUV掩模和配置的所述多个反射镜，在所述光刻系统中对目标执行光刻曝光工艺。
在该方法中，将所述EUV掩模加载至光刻系统包括在所述1DIC图案定向为第一方向的结构中固定所述EUV掩模；以及控制所述多个反射镜包括配置所述多个反射镜，从而在所述光刻系统的投影光瞳面上生成相位分布，其中，所述相位分布沿着所述第一方向具有相位梯度。
附图说明
当结合附图阅读时，根据以下详细的描述来更好地理解本发明的各个方面。注意，根据工业的标准实践，各个部件没有按比例绘制。实际上，为了讨论的清楚，可以任意地增加或减小各个部件的尺寸。
图1是根据一些实施例构造的光刻系统的示意图。
图2是根据一些实施例构造的掩模的截面图。
图3是根据一些实施例构造的掩模的俯视图。
图4是根据一些实施例构造的光刻工艺的流程图。
图5是根据一些实施例构造的在图1的光刻系统中使用的照射装置的示意性俯视图。
图6是根据一些实施例构造的图4的光刻工艺所使用的相位分布的示意性俯视图。
图7示出了根据一些实施例构造的图4的光刻工艺所使用的相位分布。
图8是根据一些实施例构造的图4的光刻工艺所使用的相位分布的示意性俯视图。
图9是根据一些实施例构造的掩模的示意性俯视图。
图10A至图10K是根据一些实施例构造的目标上的掩模图像的示意性俯视图。
图11示出了根据一些实施例构造的各种潜像和光刻胶图案。
具体实施方式
以下公开内容提供了许多不同的用于实施本发明的不同特征的实施例或实例。以下描述部件或配置的具体实例以简化本发明。当然，这些仅仅是实例而不用于限制。例如，在以下的描述中，在第二部件上方或之上形成第一部件可以包括第一部件和第二部件被形成为直接接触的实施例，并且也可以包括可以在第一部件和第二部件形成附件部件使得第一部件和第二部分没有直接接触的实施例。此外，本发明可以在各个实例中重复参考标号和/或字母。这些重复是为了简化和清楚，其本身并不表示所讨论的各个实施例和/或结构之间的关系。
此外，为了易于描述，可以使用空间相对术语(诸如“在…下方”、“之下”、“下部”、“上方”、“上部”等)以描述图中所示一个元件或部件与另一个元件或部件的关系。除图中所示的定向之外，空间相对术语还包括使用或操作过程中设备的不同定向。装置可以以其他方式定向(旋转90度或处于其他定向)，本文所使用的空间相对描述可因此进行类似的解释。
图1是根据一些实施例构造的光刻系统10的示意图。光刻系统10还可以被称为扫描仪，其可用于利用对应的辐射源和曝光模式执行光刻曝光工艺。在本实施例中，光刻系统10是远紫外线(EUV)光刻系统，其被设计为通过EUV光来曝光光刻胶层。光刻胶层是对EUV光敏感的材料。EUV光刻系统10使用辐射源12来生成EUV光，这种EUV光的波长在大约1nm至大约100nm之间。在一个具体实例中，辐射源12生成波长以13.5nm为中心的EUV光。因此，辐射源12也被称为EUV辐射源12。
光刻系统10还使用照射装置14。在各个实施例中，照射装置14包括各种折射光学部件，诸如单个透镜或具有多个透镜的透镜系统(波带片)；或者可选地包括反射光学器件(用于EUV光刻系统)，诸如单个反射镜或具有多个反射镜的反射镜系统，以将光从辐射源12导向掩模台16，尤其导向固定在掩模台16上的掩模18。在本实施例中，辐射源12生成的光在EUV波长范围内，并且照射装置14采用反射光学器件。
在一些实施例中，照射装置14可用于配置反射镜以提供针对掩模18的适当照射。在一个实例中，照射装置14的反射镜可被调整以将EUV光反射到不同的照射位置。在一些实施例中，照射装置14之前的级可额外包括其他可调节反射镜，其可被控制以利用照射装置14的反射镜将EUV光导向不同的照射位置。在一些实施例中，照射装置14被配置为向掩模18提供同轴照射(ONI)。在一个实例中，采用部分相干性σ最多为0.3的盘式照射装置14。在一些其他实施例中，照射装置14被配置为向掩模18提供离轴照射(OAI)。在一个实例中，采用部分相干性σ最多为0.3的偶极子照射装置14。
光刻系统10还包括掩模台16，其被配置为固定掩模18。在一些实施例中，掩模台16包括静电吸盘(e吸盘)来固定掩模18。这是因为气体分子吸收EUV光，并且在真空环境中保持用于EUV光刻图案化的光刻系统以避免EUV强度损失。在本发明中，可替换地使用术语掩模、光掩模和中间掩模以表示相同项。在本实施例中，光刻系统10是EUV光刻系统，并且掩模18是反射掩模。提供掩模18的一个示例性结构用于说明。掩模18包括具有衬底材料的衬底，诸如低热膨胀材料(LTEM)或熔凝石英。在各个实例中，LTEM包括掺有TiO2的SiO2，或者具有低热膨胀系数的其他适当的材料。掩模18包括沉积在衬底上的反射ML。ML包括多个膜对，诸如钼-硅(Mo/Si)膜对(例如，在每个膜对中，钼层在硅层上方或下方)。可选地，ML可包括钼-铍(Mo/Be)膜对，或者可配置为高度反射EUV光的其他适当材料。掩模18可进一步包括设计在ML上用于保护的覆盖层(诸如钼(Ru))。掩模18进一步包括沉积在ML上方的吸收层，诸如钽硼氮化物(TaBN)层。吸收层被图案化以限定集成电路(IC)的层。可选地，另一反射层可沉积在ML上方并被图案化以限定集成电路的层，从而形成EUV相移掩模。
光刻系统10还包括投影光学器件模块(或投影光学器件盒(POB))20，用于在固定于光刻系统10的衬底台28的半导体衬底26上使掩模18的图案成像。在各个实施例中，POB20具有折射光学器件(诸如用于UV光刻系统)，或者可选地包括反射光学器件(诸如用于EUV光刻系统)。从掩模18引导的、承载掩模上限定的图案的图像的光被POB20所收集。照射装置14和POB20被统称为光刻系统10的光学模块。
光刻系统10还包括光瞳相位调制器22以调制从掩模18引导的光的光学相位，使得光在投影光瞳面24上具有相位分布。在光学模块中，存在具有与目标(在这种情况下为掩模18)的傅立叶变换相对应的场分布的平面。该平面被称为投影光瞳面。光瞳相位调制器22提供了对投影光瞳面24上的光的光学相位进行调制的机制。在一些实施例中，通过调整用于相位调制的POB20的反射镜来实施光瞳相位调制器22。例如，POB20的反射镜可被调整并控制以反射EUV光，从而调制通过POB20的光的相位。
在一些实施例中，光瞳相位调制器22使用置于投影光瞳面上的光瞳过滤器。光瞳过滤器过滤掉来自掩模18的EUV光的特定空间频率分量。具体地，光瞳过滤器是用于调制引导通过POB20的光的相位分布的相位光瞳过滤器。然而，由于所有材料均吸收EUV光，在一些光刻系统(诸如EUV光刻系统)中限制使用相位光瞳过滤器。稍后将进一步描述光瞳相位调制器22。
光刻系统10还包括衬底台28以固定将被图案化的目标26，诸如半导体衬底。在本实施例中，半导体衬底是半导体晶圆，诸如硅晶圆或其他类型的晶圆。目标26涂有对辐射束(诸如本实施例中的EUV光)敏感的光刻胶层。包括上述部件的各种部件被集成到一起并用于执行光刻曝光工艺。光刻系统10可进一步包括其他模块或与其他模块集成(或耦合)。
根据一些实施例进一步描述掩模18及其制造方法。在一些实施例中，掩模制造工艺包括两种操作：掩模坯制造工艺和掩模图案化工艺。在掩模坯制造工艺期间，通过在适当的衬底上沉积适当的层(例如反射多层)来形成掩模坯。在掩模图案化工艺期间图案化掩模坯，以具有集成电路(IC)的层的设计。然后，图案化的掩模用于将电路图案(例如，IC层的设计)转印至半导体晶圆。可以通过各种光刻工艺将图案转印至多个晶圆。一组掩模被用于构造完整的IC。
在各个实施例中，掩模18包括适当的结构，诸如二元强度掩模(BIM)和相移掩模(PSM)。示例性BIM包括吸收区域(也称为不透明区域)和反射区域，其被图案化为限定将被转印至目标的IC图案。在不透明区域中，存在吸收器并且入射光几乎完全被吸收器吸收。在反射区域中，去除吸收器且入射光被多层(ML)所反射。PSM可以是衰减PSM(AttPSM)或交替PSM(AltSPM)。示例性PSM包括根据IC图案而图案化的第一反射层(诸如反射ML)和第二反射层。在一些实例中，AttPSM由于其吸收器通常具有2％至15％的反射率，而AltPSM由于其吸收器通常具有大于50％的反射率。
在图2中示出了掩模18的一个实例。掩模18是EUV掩模，并且包括由LTEM制成的衬底30。LTEM材料可包括掺有TiO2的SiO2和/或本领域已知的其他低热膨胀材料。在一些实施例中，导电层32被附加地设置在LTEM衬底30的背面下方来用于静电吸附的目的。在一个实例中，尽管导电层32包括氮化铬(CrN)，但是其他适当的组分也是可以的。EUV掩模18包括设置在LTEM衬底30上方的反射多层(ML)34。可以选择ML34，使得其针对所选的辐射类型/波长提供高反射率。ML34包括多个膜对，诸如Mo/Si膜对(例如，在每个膜对中，钼层位于硅层上方或下方)。可选地，ML34可包括Mo/Be膜对，或者在EUV波长处具有高反射性的具有折射率差的任何材料。ML34的每一层的厚度都取决于EUV波长和入射角度。具体地，ML34的厚度(和膜对的厚度)被调整为实现在每个界面处衍射的EUV光的最大结构干涉和EUV光被ML34的最少吸收。
EUV掩模18还包括设置在ML34上方的覆盖层36，以防止ML的氧化。在一个实例中，覆盖层36包括硅，其厚度在大约4nm至大约7nm的范围内。EUV掩模18可进一步包括设置在覆盖层36上方的缓冲层38，以在吸收层的图案化或修复工艺中用作蚀刻停止层，稍后将对其进行描述。缓冲层38具有与吸收层不同的蚀刻特性。在各个实例中，缓冲层38包括钼(Ru)、Ru化合物(诸如RuB、RuSi)、铬(Cr)、Cr氧化物和Cr氮化物。
EUV掩模18还包括形成在缓冲层38上方的吸收层40。在本实施例中，吸收层40吸收导向掩模的EUV辐射。在各个实例中，吸收层40可包括铬、氧化铬、氮化铬、钛、氧化钛、氮化钛、钽、氧化钽、氮化钽、氮氧化钽、氮化钽硼、氧化钽硼、氮氧化钽硼、铝、铝-铜、氧化铝、银、氧化银、钯、钌、钼、其他适当的材料或上述材料中的一些材料的混合物。
在可选实施例中，层40是第二反射层，其被图案化以形成相移掩模。在又一实施例中，从层40反射的EUV光和从反射ML34反射的EUV光具有不同的相移，诸如大约180度相位差(不同相)。在各个实施例中，第二反射层具有与反射ML34类似的材料堆叠，或者可选地具有不同的材料堆叠，诸如单膜和多个非周期膜。
掩模18可包括图2所示的示例性缺陷42。缺陷42可以是LTEM衬底30的表面上(位于ML34下方)或嵌入到ML34中的凸部(突起)或凹部(凹陷)。可以在制造LTEM衬底30、ML34或任何其他工艺期间产生缺陷42。为了举例，缺陷42是凸部，并其的高度为大约来自辐射源12的EUV光的波长的四分之一。在本实例中，缺陷42引起其上方的所有后续层的局部变形。
根据设计布局，吸收层40被图案化以形成IC图案。在本实施例中，形成在EUV掩模18上的IC图案是一维(1D)图案。为了更好地理解1D图案，根据一些实施例进一步在图3中以俯视图示出了掩模18。掩模18包括IC图案，其具有根据IC设计布局限定的多个部件(多边形)58。在一些实施例中，在根据IC设计布局图案化层40之后，在层40中限定多边形58。在可选实施例中，在图案化层40之后，将多边形59限定在层40的开口中。图3所示的IC图案是1D图案。1D图案是指多个部件基本沿着同一方向定向的图案。具体地，图3中的1D图案的每个部件(多边形)58均在第一方向(Y方向)上的跨度为第一尺寸“L”以及在垂直于第一方向的第二方向(X)方向上的跨度为第二尺寸“W”。第一尺寸L基本大于第二尺寸W。换句话说，1D图案中的部件是在同一方向定位的细长部件。在各个实例中，部件58限定鳍有源区域、栅叠层或金属线。
返回图2，EUV掩模18包括第一区域46和第二区域48。从第二区域48(也称为反射区域)去除吸收层40，而在第一区域46(也称为吸收区域)保持吸收层40。如上所述，在一些实施例中可以在第一区域46中限定部件58，或者可选地在其他实施例中在第二区域48中限定部件58。在一个实施例中，至少一个反射区域48包括相位缺陷区域50。相位缺陷区域50是由于存在ML34下方或嵌入ML34中的缺陷42而存在。相位缺陷区域50可对从相位缺陷区域50所位于的反射区域48衍射的光的幅度具有小影响。然而，其对光的相位具有较大的影响。事实上，相对较小的相位误差(例如，20°)可对光刻工艺窗具有强烈的影响，或者甚至引起图案化保真度问题。因此，期望没有缺陷的LTEM衬底30和没有缺陷的ML34。然而，这对掩模制造存在约束，并且可能使得掩模制造更加昂贵。本发明提供了减小对相位缺陷的影响的方法。
图4是根据一些实施例的执行根据本发明的各个方面构造的集成电路制造过程中的光刻工艺的方法60的流程图。参照图1-图4以及其他附图来描述方法60。
参照图4，方法60包括操作62，将掩模18加载到光刻系统10。在本实施例中，诸如如图3所示，掩模18包括1D图案，其具有沿着同一方向定向的多个部件58。操作62可进一步包括其他步骤，诸如在将掩模18固定于掩模台16之后的定向和对齐。因此，当固定于掩模台16时，1DIC图案被适当定向。在本实施例中，假设当掩模18被固定于掩模台16时，1DIC图案在X-Y平面中，1DIC图案中的细长部件58在Y方向上定位。
参照图4，方法60还包括操作64，将目标加载于光刻系统10的衬底台28。在本实施例中，目标是半导体衬底，诸如晶圆26。在操作64之前，晶圆26涂有对EUV光敏感的光刻胶层。在一些实施例中，通过旋涂将光刻胶层形成在晶圆26上，并且可以进一步通过适当的烘烤工艺(诸如软烘烤)来烘烤。在各个实施例中，光刻胶层可以是正性或负性的。
照射装置14可以被设置为任何适当的模式。在一些实施例中，照射装置14被设置为高度相干的照射模式。可通过根据各个实例构造的机制(类似于具有特定图案(诸如偶极子、类星体或盘状)的孔)来实现高度相干的照射模式。在照射装置级处配置孔以实现高度相干的照射模式。然而，孔会引起EUV辐射损失，并且通过其他机制来实现效果。在本实施例中，照射装置14包括各种可调节的反射镜或具有其他适当机制的反射镜以调整EUV光从那些反射镜的反射。在又一实施例中，通过在照射级中配置可调反射镜来实现高度相干的照射模式。在一些实施例中，高度相干的照射模式是同轴照射(诸如盘式或环形照射图案)或可选地是离轴照射(诸如偶极子或四极照射图案)。
图5示出了被设计为实现离轴照射的照射图案104的实施例。照射图案104包括反射区域106和阻挡区域108。进一步通过参数σc来限定照射图案104，其中参数σc是相对于NA(数值孔径)评估的反射部分106的半径。参数σc被设计为足够小以具有高相干性且足够大以具有特定的强度。在一些实施例中，选择参数σc小于大约0.3，这意味着σc/NA小于大约0.3
在一些实施例中，基于在掩模18上限定的1D图案来确定照射图案，用于成像增强。例如，图3所示的1D图案包括在Y方向上定向的细长部件以及对应的照射图案，诸如具有横跨(span)X方向上的偶极子反射区域的偶极子照射图案。在又一实施例中，根据1D图案的间距来确定参数σc。
返回参照图4，方法60包括操作68，配置光刻系统10以实现对从掩模18衍射的光的相位调制。在一些实施例中，通过光瞳相位调制器22来使用相位调制。如上所述，光瞳相位调制器22调制从掩模18引导的光的光学相位，使得光在投影光瞳面24上具有适当的相位分布。光瞳相位调制器22提供了对投影光瞳面24上的光的光学相位进行调制的机制。在一些实施例中，用于相位调制的光瞳相位调制器22包括调整(诸如重新配置)POB20的反射镜的机制。例如，POB20的反射镜可被调整和控制以反射EUV光，从而调制通过POB20的光的相位。在又一实施例中，用于期望相位调制的光瞳相位调制器22包括控制电路、控制机制部件、软件、硬件以及集成到一起来控制POB20的反射镜的其他部件。
光瞳相位调制器22被设计并且用于调制光的光学相位，从而提供投影光瞳面24上的光的相位调制，使得在光刻曝光工艺期间掩模缺陷不可印刷，而掩模18上限定的IC图案以足够的对比度和分辨率保持可印刷。掩模缺陷的非适印性是指在光刻曝光工艺期间掩模缺陷不被适当成像在晶圆(或晶圆上涂覆的光刻胶层)上，使得当曝光的光刻胶层被显影以形成图案化光刻胶层时，对应的图案化光刻胶层不具有与掩模缺陷相关联的部件。
具体地，如此实现的投影光瞳面上的相位分布被设计为使得掩模缺陷散焦，因此不可印刷。图6示出了根据一些实施例构造的投影光瞳面上的相位分布112。在光刻曝光工艺期间，通过光瞳相位调制器22在投影光瞳面上生成相位分布112。相位分布112调制掩模18的图像，使得掩模18的1DIC图案成像到目标26上，但是二维(2D)部件会由于光瞳相位调制器22的散焦效应而被劣化。这导致缺陷(诸如图2中的相位缺陷42)的不可印刷，因为掩模缺陷通常为随机成形和定向的二维部件。统计上来说，掩模缺陷由于其是随机成形而最可能是二维的。即使掩模缺陷是一维的，但是其定向也是随机的。由于随机定向，所以1D缺陷不太可能在掩模18中的1DIC图案的同一方向(图3中的Y方向)定向而是最可能在具有X分量和Y分量的方向上定向。因此，1D缺陷也由于X分量而被散焦。
在各个实施例中，相位分布112可以直接通过具有设计的相移分布的物理光瞳过滤器来实现或者可选地通过其他适当的机制来实现。在本实施例中，POB20包括各种可调反射镜或者具有调整来自反射器的EUV光的光学相位的其他适当机制的反射镜。在又一实施例中，通过控制POB20中的可调反射镜来实现相位分布112，使得EUV光被导向投影光瞳面，其中在整个投影光瞳面上具有适当的相移。
通过掩模18的对应IC图案(或者简称为掩模图案)来确定相位分布112。在本实施例中，如图3所示，IC图案是1D图案。在又一实施例中，当掩模被加载并固定在掩模台16上时，掩模18的1DIC图案(如图3所示)包括在Y方向上定向的细长IC部件，并且对应的相位分布112具有沿着Y方向的相位变化而在X方向上保持不变(或基本不变)。换句话说，相位函数具有与1DIC图案的细长部件的定向平行的梯度，或者在本实施例中具有沿着Y方向的梯度。
仍然参照图6，将投影光瞳面24上的点位置(x，y)114作为实例，位置(x，y)处的光学相位基本是坐标参数y的函数，或者公式化为相位函数限定投影光瞳面24上的相位分布112。通过光瞳相位调制器22适当构造的相位函数能够在光刻曝光工艺期间有效地使掩模缺陷(导致掩模缺陷的不可印刷)散焦的同时以足够的分辨率和对比度适当地成像(印刷)1DIC图案。在一些实施例中，光学相位沿着Y方向逐渐变化。在本实施例中，从投影光瞳面的中心测量坐标参数y。相位函数可以是线性的(诸如图7所示)或者可选为非线性的。调制相位函数使得缺陷被散焦且不可被印刷，而没有使1DIC图案的成像效果劣化。通过模拟或实验可根据掩模18的IC图案来确定相位函数，从而有效地使缺陷散焦而不劣化IC图案。
在本实施例中，以公式定义相位函数为Z4和Z5是泽尼克多项式的两项，具体地，分别为第四和第五项。具体地，第四项Z4被定义为(2ρ2-1)且第五项Z5被定义为ρ2cos(2θ)，其中，ρ是0至1范围内的径向坐标，以及θ是0到2π范围内的方位角分量。此外，系数a1和a2是优化效果的可调常数以用于减小掩模上缺陷的适印性。因此，由项Z4和Z5控制的相位函数。项Z4引起所有方向上的总体散焦。当晶圆被曝光时，这种像差可通过改变最佳聚焦位置来修改，而不劣化IC图案的图像质量。Z5是分别引起x和y方向的最佳聚焦的散光项。例如，x方向的最佳聚焦偏离+30nm，而y方向的最佳聚焦偏离-30nm。通常是x和y的函数。通过将相位函数约束为Z4和Z5的函数，相位函数基本是y的函数。通过调整a2，可以调整相位函数来有效地使缺陷散焦而不劣化IC图案。
在一个实例中，相位函数被调制和限定为相位函数因此，限定的相位函数Z4-2Z5能够将x方向的最佳聚焦保持为恒量水平，并且偏离y方向的最佳聚焦。在调制相位函数的过程中，改变Z5项是必须的，但是Z4项是任选地，因为Z4的功能是调整所有聚焦位置。如果相位分布是Z4和Z5重叠，则在x方向或y方向上不存在依赖于间距的散焦。
图8示出了根据一些实施例构造的投影光瞳面24上的相位分布112。通过相位函数来限定相位分布112。在图8中，灰阶(grayscale)表示光学相位水平轴是X方向且垂直轴是Y方向。坐标原点(0，0)是相位光瞳过滤器的中心。在相位分布中限定的相位图案延伸到数值孔径的边缘，具体地分别在X和Y方向上从-1到+1。这里，以相对于数值孔径(NA)的尺度来表示X和Y。图8中的光学相位图案描述了投影光瞳面上的相位分布，其沿着Y方向具有相位变化且沿着X方向基本没有相移。因此，通过光瞳相位调制器的相位分布112引起在X方向上延伸的部件的散焦而在Y方向上延伸的部件没有散焦。在Y方向上定向的1DIC部件保持没有劣化(或者可容忍的劣化)，但是在对应的光刻曝光工艺期间缺陷将被散焦并且不可印刷。
如上所述，通过模拟和/或实验，根据IC图案确定相位函数从而有效地使掩模缺陷散焦而不劣化IC图案。具体地，投影光瞳面中的相位函数具有与掩模上的1DIC图案的细长部件的定向平行的梯度，从而有效地散焦掩模缺陷。在一些实施例中，散焦(焦点深度的偏移距离)被用作调制和优化相位函数以减小缺陷的适印性同时保持IC图案的成像质量的指标。
返回参照图4，方法60前进到操作70，利用光瞳相位调制器22在光刻系统10中对目标26执行光刻曝光工艺。在整个光刻曝光工艺的过程中，在操作68中保持对从掩模18引导的光的相位调制。在光刻曝光工艺期间，通过光瞳相位调制器22在投影光瞳面24处将从掩模18衍射的EUV光调制为具有使掩模缺陷散焦的光学相位分布，其被导向目标26以在目标26的光刻胶层上形成IC图案的潜像，同时从潜像中基本去除掩模18的缺陷。
在一些实施例中，在光刻曝光工艺期间，在导向掩模18之前，还通过具有用于适当照射模式(诸如上述同轴照射或离轴照射)的EUV能量分布的照射装置14在照射光瞳面处调制EUV光。
因此，实施的光刻曝光工艺可以适当地成像IC图案并使掩模缺陷散焦，使得它们不可印刷。下面将利用一个实例进一步描述操作68和70。
图9示出了根据一些实施例构造的掩模18的俯视图。掩模18包括的1DIC图案具有沿着Y方向平行定向的多个多边形58。掩模18还包括示例性掩模缺陷116。在一些实施例中，掩模缺陷116类似于作为相位缺陷的缺陷42。在一个实施例中，多边形58对于EUV光是吸收性的，并且剩余部分对EUV光是反射性的。在可选实施例中，多边形58是反射性的，而剩余部分是吸收性的。
图10A示出了通过光刻曝光工艺形成在目标26上的掩模18的潜像120而不使用光瞳相位调制器22(或不存在散焦)。在操作70中通过对应的光刻工艺在光刻胶层上形成潜像120。光刻胶层上的潜像120对应于光刻胶层的曝光部分，其中曝光剂量大于光刻胶的曝光剂量阈值，并且其被化学改变，这将通过显影工艺产生对应于潜像120的图案化光刻胶层。在一个实施例中，当潜像120对应于反射部分且光刻胶为正性时，去除对应于潜像120的光刻胶层的部分而其他光刻胶部分保留。在另一实施例中，当潜像120对应于吸收部分且光刻胶为负性时，去除对应于潜像120的光刻胶层的部分而剩余部分保留。在潜像120对应于反射部分且光刻胶层为正性的实施例中，保持对应于潜像120的光刻胶层的部分而去除剩余光刻胶部分。潜像120进一步包括从掩模缺陷119转移的缺陷122，在最后图案中引起短路或开路问题。对于图11A和后续附图，通过投影光瞳面上沿着Y方向的相位变化引起散焦，并且对应的散焦在这些图中被称为Y散焦。
图10B至图10K示出了通过使用光瞳相位调制器22的光刻曝光工艺形成的图9的掩模18的各种潜像，其中光瞳相位调制器22被设计为实现各种散焦值，从20nm(图10B)至200nm(图10K)。在一些实施例中，通过相位函数来限定光瞳相位调制器22所生成的相位分布112。这些附图示出了当散焦在大约100nm至大约200nm的范围内时，从潜像中消除了缺陷122。适当地调制对应的相位函数使得散焦足够大以从潜像中消除掩模缺陷同时在光刻胶层上适当地形成IC图案。
返回到图4，方法60可包括操作72，使涂在目标26上的曝光光刻胶层显影，从而形成图案化光刻胶层，其具有与掩模18上限定的IC图案相对应的一个或多个开口。方法60可进一步在光刻曝光工艺和显影工艺之间包括曝光后烘烤(PEB)工艺。
提供另一实例以进一步描述方法60中的各种操作。图11示出了根据一些实施例构造的多个图案。图11包括15对图像，每一对均包括通过光刻曝光工艺形成的掩模18的潜像(左侧)以及通过显影工艺形成的图案化光刻胶(右侧)。在左侧图像上，在光刻曝光工艺中使用的光瞳相位调制器22形成的对应Y散焦分别对于第一行中的五对图像来说是0nm，对于第二行中的五对图像是100nm，以及对于第三行中的五对图像是200nm。在顶部，数字是由光刻系统10的光学模块的焦点偏移引起的散焦。这些散焦在X方向和Y方向上是相同的。具体地，这些散焦分别对于第一列中的图像对来说是-100nm，对于第二列中的图像对来说是-50nm，对于第三列中的图像对来说是0nm，对于第四列中的图像对来说是50nm，以及对于第五列中的图像对来说是100nm。框126中三对具有缺陷不被印刷或者被消除的光刻胶图案。这进一步示出了使用光瞳相位调制器22的光刻曝光工艺可以消除掩模缺陷并具有较大的工艺窗。在该具体实例中，即使光刻系统的焦点偏离大约-50nm至大约+50nm，使用光瞳相位调制器11的光刻曝光工艺也能够消除掩模缺陷并具有良好的IC图案的成像质量。
返回到图4的方法60，可以在方法60之前、期间和之后实施附加步骤，并且对于方法60的附加实施例来说，可以替换、去除或改变所描述的一些步骤。
在操作72的显影工艺之后，方法60可进一步包括操作74，通过图案化光刻胶层对目标26执行制造工艺。在一个实施例中，通过图案化光刻胶层的开口蚀刻目标的半导体晶圆或材料层，从而将IC图案转印至衬底或下方的材料层。在一个实例中，蚀刻半导体晶圆以形成多个鳍式有源区域。在另一实例中，下面的材料层是设置在半导体衬底上的层间介电(ILD)层。蚀刻工艺将在ILD层中形成多个沟槽，并且随后通过诸如包括金属沉积和化学机械抛光(CMP)的处理在沟槽中形成金属线。在又一实例中，下面的材料层包括栅电极材料层。蚀刻工艺将形成多个栅极。
根据本发明的各个方面描述了方法60、光刻系统10和掩模18的各个实施例。在不背离本发明的精神的情况下，可以进行其他修改和改变。
图3所示掩模18上限定的IC图案是1D图案。然而，IC图案不限于完整的1DIC图案。例如，IC图案基本是一维的，并且在同一方向上定向IC图案中的大多数多边形，但是可以在不同的方向上定向一些非关键性部件(诸如伪部件)和/或可以是2D部件。在另一实例中，IC图案中的大多数多边形在同一方向上定向，但是可以在稍微偏离该方向的方向上定向一些多边形。
在一些实施例中，掩模18包括具有在多个区域中设置的多个多边形的IC图案。沿着相同方向(被称为区域方向)定向同一区域中的多边形的子集。然而，区域方向可以相互不同。例如，第一区域上的多边形的第一子集沿着第一方向定向，而第二区域上的多边形的第二子集沿着不同于第一方向的第二方向定向。在一个具体实例中，多边形的第一子集沿着X方向定向，而多边形的第二子集沿着Y方向定向。
可以在方法60中使用具有这种IC图案的掩模，并且仍然利用光瞳相位调制器实现了类似的优势。方法60可以扩展到包括具有多个区域方向的掩模。假设掩模包括第一区域和第二区域。当在操作62中将掩模固定于掩模台时，第一区域中的多边形的第一子集沿着X方向定向且第二区域中的多边形的第二子集沿着Y方向定向。在一些实施例中，分别对于各个区域，可以多次重复操作68和70。方法60包括针对第一区域的第一周期。具体地，在第一周期中，方法60包括配置光刻系统，使得光瞳相位调制器在投影光瞳面上生成第一相位分布，其中，第一相位分布具有沿着X方向的相位梯度。然后，方法60前进到执行第一光刻曝光工艺，以使目标掩模的第一区域中的多边形的第一子集成像。然后，方法60前进到第二区域的第二周期。在第二周期中，方法60包括配置光刻系统使得光瞳相位调制器在投影光瞳面上生成第二相位分布，其中，第二相位分布具有沿着Y方向的相位梯度。然后，方法60前进到执行第二光刻曝光工艺，以使目标掩模的第二区域中的多边形的第二子集成像。因此，光瞳相位调制器根据将在光刻曝光工艺期间成像的多边形的定向动态地控制投影光瞳面上的相位分布，从而使掩模缺陷散焦并使得掩模缺陷不可印刷。
在一些实施例中，方法60不限于EUV光刻工艺。例如，光刻系统10的辐射源12生成紫外线(UV)光或深UV(DUV)光。在又一实例中，辐射源12可以是波长为436nm(G线)或365nm(I线)的汞灯、波长为248nm的氟化氪(KrF)准分子激光器、波长为193nm的氟化氩(ArF)准分子激光器或者具有期望波长的其他光源。因此，掩模18和光刻系统10的光学部件是透射性的。在另一实例中，辐射源12包括波长为157nm的氟化物(F2)准分子激光器。
在一些实施例中，光瞳相位调制器22被设计为在投影光瞳面处调制光的强度和光学相位，以有效地减小掩模缺陷的适印性。在一些实施例中，根据掩模18上限定的1DIC图案的间距来设计照射图案。在一些实施例中，掩模18上限定的IC图案可进一步包括OPC工艺结合的各种辅助多边形和/或用于处理考虑而结合的伪多边形。在一些实施例中，光刻胶材料是正性光刻胶或负性光刻胶。
基于上文，本发明提供了采用光瞳相位调制器22来曝光掩模的光刻系统和方法，从而使掩模的缺陷散焦并减小缺陷的适印性。光瞳相位调制器被设计为调制投影光瞳面上的光的光学相位分布，以选择性地使掩模缺陷(如果存在的话)散焦，同时将掩模上限定的1DIC图案成像在目标上而不被劣化。
可以在本发明的不同实施例中实现各种优势。因此，光刻系统和工艺可以采用具有缺陷的掩模。光刻系统和工艺显著降低来了缺陷适印性。因此，至少对于特定掩模(诸如具有一维IC图案的掩模)，可以减小或消除修复有缺陷掩模的昂贵处理。基本降低了与掩模修复、掩模废弃和/或晶圆产量降低相关的附加成本。
因此，本发明提供了方法的一个实施例。该方法包括：向光刻系统加载掩模，掩模包括一维集成电路(IC)图案；利用光刻系统中的光瞳相位调制器来调制从掩模衍射的光的相位；以及利用掩模和光瞳相位调制器，在光刻系统中对目标执行光刻曝光工艺。
根据一些实施例，本发明还提供了一种方法。该方法包括：将掩模加载至光刻系统，掩模包括第一一维集成电路(IC)图案；配置光刻系统，使得以减小掩模缺陷的适印性的方式在投影光瞳面上调制从掩模衍射的光的相位分布；以及通过配置的光刻系统执行第一光刻曝光工艺，以成像目标的第一1DIC图案。
根据一些实施例，本发明还提供了一种方法。该方法包括：加载远紫外线(EUV)掩模至光刻系统，掩模包括集成电路(IC)图案；控制光刻系统的投影光学盒中的多个反射镜，以调制从EUV掩模衍射的光的相位分布，根据IC图案来确定调制的相位分布；以及利用EUV掩模和配置的多个反射镜，在光刻系统中对目标执行光刻曝光工艺。
上面论述了多个实施例的特征使得本领域技术人员能够更好地理解本发明的各个方面。本领域技术人员应该理解，他们可以容易地以本公开为基础设计或修改用于执行与本文所述实施例相同的目的和/或实现相同优点的其他工艺和结构。本领域技术人员还应该意识到，这些等效结构不背离本发明的精神和范围，并且可以在不背离本发明的精神和范围的情况下做出各种变化、替换和改变。

Claims (10)

1.一种方法，包括：
将掩模加载至光刻系统，所述掩模包括一维集成电路(IC)图案；
利用所述光刻系统中的光瞳相位调制器来调制从所述掩模衍射的光的相位；以及
利用所述掩模和所述光瞳相位调制器，在所述光刻系统中对目标执行光刻曝光工艺。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，
将所述掩模加载至所述光刻系统包括在所述1DIC图案定向为第一方向的结构中固定所述掩模；以及
所述光瞳相位调制器被配置为使得所述光刻系统的投影光瞳面上的相位沿着所述第一方向改变。
3.根据权利要求2所述的方法，其中，所述光瞳相位调制器被配置为使得所述相位在所述投影光瞳面上沿着所述第二方向保持不变，所述第二方向垂直于所述第一方向。
4.根据权利要求2所述的方法，其中，所述光瞳相位调制器被配置为使得从所述掩模衍射的光的相位分布是泽尼克多项式Z4和Z5的函数。
5.根据权利要求4所述的方法，其中，所述函数被公式化为Z4-2Z5。
6.根据权利要求2所述的方法，其中，所述光瞳相位调制器被设计为在所述投影光瞳面上提供所述光的相位分布，使得在所述光刻曝光工艺期间在所述目标上不可印刷掩模缺陷。
7.根据权利要求6所述的方法，其中，
所述光刻系统是远紫外线(EUV)光刻系统；以及
所述EUV光刻系统包括生成EUV光的辐射源、固定所述掩模的掩模台以及将所述掩模成像至所述目标的投影光学器件盒(POB)。
8.根据权利要求7所述的方法，其中，
所述POB包括多个反射镜；以及
所述光瞳相位调制器包括配置所述多个反射镜的机制，从而在所述投影光瞳面上提供所述光的相位分布。
9.一种方法，包括：
将掩模加载至光刻系统，所述掩模包括第一一维集成电路(IC)图案；
配置所述光刻系统，使得以减小掩模缺陷的适印性的方式在投影光瞳面上调制从所述掩模衍射的光的相位分布；以及
通过配置的所述光刻系统执行第一光刻曝光工艺，以使所述第一1DIC图案成像至目标。
10.一种用于远紫外线光刻(EUVL)工艺的方法，包括：
将远紫外线(EUV)掩模加载至光刻系统，所述掩模包括集成电路(IC)图案；
控制所述光刻系统的投影光学器件盒中的多个反射镜，以调制从所述EUV掩模衍射的光的相位分布，根据所述IC图案来确定调制的相位分布；以及
利用所述EUV掩模和配置的所述多个反射镜，在所述光刻系统中对目标执行光刻曝光工艺。
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