CN1275171C - 装置制造方法,掩模组,数据组,掩模图案化方法及程序 - Google Patents

装置制造方法,掩模组,数据组,掩模图案化方法及程序 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种装置制造方法，包括：利用图案形成装置进行第一次曝光，以给辐射束的横截面赋予第一图案，所述第一图案包括所需的在局部亮区的暗分离特征且在所述局部亮区周围是暗的；并且将带图案的辐射束投影到辐射敏感材料层的靶部上，及利用图案形成装置进行第二次曝光，以给辐射束的横截面赋予第二图案，所述第二图案在基本上与所述局部亮区对应的区域内是暗的，而且在所述局部区域的更宽的周围部分是亮的；并且将带图案的辐射束投影到辐射敏感材料层的靶部上，其中可以以任何顺序进行所述第一和第二次曝光；其特征在于：第一照明设置用于所述第一次曝光并且第二照明设置用于所述第二次曝光，所述第二照明设置与所述第一照明设置不同。

Description

装置制造方法，掩模组，数据组，掩模图案化方法及程序
技术领域
本发明涉及使用光刻投影设备的装置制造方法。
背景技术
光刻设备是一种将所需图案施加到基底靶部的机器。光刻设备可以用于例如集成电路(IC)的制造。在这种情况下，图案形成装置指的是掩模或者是分划板，可用于产生对应于IC每一层的电路图案，该图案可以成像在具有辐射敏感材料(抗蚀剂)层的基底(例如，硅晶片)的靶部上(例如包括一个或者多个电路小片(die)部分)。一般地，单一的基底将包含相邻靶部的整个网格，该相邻靶部逐个相继曝光。已知的光刻设备包括通过一次曝光靶部上的全部图案而辐射每一靶部的所谓分档器，以及通过在投影光束下沿给定的方向(“扫描”方向)扫描图案并同时沿与该方向平行或者反平行的方向同步扫描基底来辐射每一靶部的所谓扫描器。光刻设备包括设置为提供辐射束和照明图案形成装置的辐射***；装置还包括设置为在靶部成像所述图案的投影***。
为了简单起见，投影***在下文称为“镜头”；可是，该术语应广义地解释为包含各种类型的投影***，包括例如折射光学装置、反射光学装置、和反折射***。辐射***还可以包括根据这些设计类型中任一设计的操作部件，该操作部件用于引导、整形或者控制辐射的投影光束，这种部件在下文还可共同地或者单独地称作“镜头”。辐射***通常包括照明***。照明***从例如激光器的光源接收辐射，并且产生用于照明物体、例如图案形成装置(例如，掩模台上的掩模)的照明光束。在通常的照明***中，整形和控制光束使得在照明***的光瞳平面处的光束具有所需的空间光强分布。这种在光瞳平面的空间光强分布有效地作为用于产生照明光束的虚拟辐射源。可以采用由暗背景上的亮区构成(基本上均匀)的各种形状的所述光强分布。所有这样的形状在下文称为“照明模式”。已知的照明模式包括：常规的(在所述光瞳的顶帽形光强分布)、环状的、双极、四极和更复杂形状的照明光瞳光强分布设置。所述光瞳平面的侧面位置对应于图案形成装置的一个入射角，并且所有这种入射角通常表示为投影***的数值孔径NA的几分之一σ(σ)。因此，一个更完整的照明***光瞳的光强分布特性，除了照明模式的表征之外，还包括照明模式参数的表征，例如σ和NA。照明模式和相应所述照明模式参数的组合在下文称为“照明设置”。已知的照明设置包括：“常规的”照明设置(照明光瞳的光强分布在由参数σ的参数值和投影***的数值孔径NA的参数值所限定的某个半径内是基本上均匀的，其中，0＜σ＜1)、环状设置(其界定包括照明模式参数σ内和σ外)、双极设置、四极设置和更复杂的设置。照明设置可以用各种方式形成。常规照明模式的σ值可以用变焦透镜控制，而环状模式的σ内和σ外可以用变焦轴棱镜控制。NA值可以用投影***中可设置的可变光圈控制。
可以使用光瞳平面内具有适当孔径的光圈或者衍射光学元件形成更复杂的设置(例如所述双极和四极模式)。通常，所述衍射光学元件设置为产生照明***光瞳平面上游的预选环状光强分布。该环状光强分布被转换为照明***光瞳平面相应的空间光强分布。
当对分离的特征例如线和接触孔成像时，能达到的焦深(DOF)通常很小，并且因而已经研制出在对这种特征成像时用于提高DOF的各种技术。对于分离的线，已经提出了各种辅助特征的形式，但是必须限制辅助特征的尺寸以避免印制不需要的残余物。因此，可以提高DOF的这种特征的范围受到限制。对于接触孔，已经提出了使用衰减相移掩模和三色调掩模，但是这些方法仍旧无法产生特别大的DOF。
Shuji Nakao等人在SPIE光学微光刻第十四届会议论文集第4346卷(2001)(Optical Microlithography XIV Proceeding of SPIE Vol 4346(2001))中的论文“创新的不采用任何加强RET的超精细线成像(Innovative Imaging of Ultra-fine Linewithout Using Any Strong RET)”中公开了二次曝光成像亚100纳米线图案的技术。首先，在两亮线之间成像暗线，然后，第二次曝光清除一对亮线之间不需要的暗线，这样，暗线在明场中分离。采用常规照明，使得其它较大结构可以同时被成像。
US 5,532,090公开了一种使用光刻投影设备的装置制造方法。
US 6,528,238涉及这样一种方法，其中相同的掩模被用于两次曝光，这两次曝光之间衬底移动了很小的量。每次曝光的剂量水平低于使光致抗蚀剂感光所需的剂量水平，使得只有曝光两次的那些部分接收到足够高的剂量水平以便使光致抗蚀剂感光。
US 5,686,223公开了一种衬底使用不同的掩模而曝光两次的方法。每个掩模用于使不同类型的掩模图案成像。
发明内容
本发明的目的是提供一种装置制造方法，其中用增加的焦深成像分离的特征，特别是亮背景上的暗特征，并且还提供用于该方法的掩模。
根据本发明实现上述目的和其它目的的装置制造方法包括步骤：
-利用图案形成装置进行第一次曝光，以给辐射束的横截面赋予第一图案，所述第一图案包括所需的在局部亮区的暗分离特征且在所述局部亮区周围是暗的；并且将带图案的辐射束投影到辐射敏感材料层的靶部上，及
-利用图案形成装置进行第二次曝光，以给辐射束的横截面赋予第二图案，所述第二图案在与所述局部亮区对应的区域内是暗的，而且在所述局部区域的更宽的周围部分是亮的；并且将带图案的辐射束投影到辐射敏感材料层的靶部上，
其特征在于：
第一照明设置用于所述第一次曝光并且第二照明设置用于所述第二次曝光，所述第二照明设置至少部分地与所述第一照明设置不同。
通过分别优化用于二次曝光的照明设置，能够使暗分离特征的DOF和曝光范围最大。在某些情况下，用于第二次曝光的照明模式优选设置为使得基本上没有光进入与第一次曝光中的局部亮区相应的暗区。在其它情况下，第一次和第二次曝光的离焦行为可以设置为彼此抵消以提供比每一次单独曝光的焦深更大的组合焦深。可以使用试验或模拟来确定曝光一给定图案的最适当的方法。
分离的特征是，例如，与其最近的相邻特征分开相应靶特征尺寸如线宽或接触孔直径3倍以上距离的特征。在这里，靶特征尺寸为针对已瞄准的显影后抗蚀剂中特征的尺寸。电路图案的制造包括特征之间间隔公差和特征尺寸的控制。在装置制造中允许的最小间隔和/或尺寸的控制特别重要。所述最小间隔和/或最小宽度是指临界尺寸；在本文中靶特征尺寸通常为临界尺寸，因而在下文还可以称为临界尺寸、CD、或靶CD。
将要被优化的用于二次曝光的照明设置包括照明模式，例如，圆形、环形、双极和四极，以及照明模式的参数，例如，NA、σ、σ内、σ外、多极模式的取向、偏振、放射能剂量、焦距、透镜设置和曝光波长带宽等等。还可以建立用于二次曝光的定制照明分布，例如，用衍射光学元件。
本发明特别适用于利用负色调抗蚀剂(negative tone resist)的接触孔形式，在这种情况下，如果第一次和第二次曝光使用各极在对角线但在第二次曝光中各极在光瞳平面中心附近的四极照明模式，可以获得改善的焦深。
本发明还适用于分离的线的形式，在这种情况下，如果第一次曝光使用各极在垂直于分离的线的轴上的双极照明模式，并且第二次曝光采用各极在平行于分离的线的轴上的双极照明模式，可以获得改善的焦深。当局部区域的半宽度在分离的线的靶宽的1.5～5倍范围内时，可以获得特别好的结果。
与单层IC对应的特征的电路图案通常包括特征之间间距不同的多个特征。因此，特征可以在不同的相邻距离或相邻距离范围内产生，并且可以依此将特征分类。通常，“密集特征”一般为分离距离范围在靶特征尺寸的一到两倍之间；类似地，“分离特征”一般为不是被分离距离小于靶特征尺寸的两倍分开。但是，并不存在普遍接受的“密集特征”的确切定义，也不存在普遍接受的“分离特征”的确切定义。本发明通过具有所述第一图案，适用于包括分离特征和密集特征的接触孔电路图案形式，所述第一图案包括在局部亮区的所需的暗分离特征并且围绕所述局部亮区为暗的，所述第一图案还包括包含暗的密集特征的延伸局部亮区的，所述第一图案围绕所述延伸局部区域为暗的，所述第二图案在与所述局部亮区和所述延伸局部亮区基本上对应的区域内为暗的，并且在围绕所述局部区域和所述延伸局部区域的更宽的区域内为亮的。由于嵌入分离特征的局部亮区的存在，适用于成像分离特征的照明设置与适用于成像所述密集特征的照明设置相同，并且因而可以有利地同时用于所述第一次曝光中两种类型的特征的照明。
通过在特征的电路图案中识别三种类型的特征，根据特征之间彼此距离的三种连续范围，可以获得特征类型之间的另一个区别：密集特征、半密集特征和分离特征。本发明通过具有所述第一图案和第二图案，还适用于包括所述三种类型的特征的接触孔电路图案形式，所述第一图案包括在局部亮区内的所需的暗分离特征并且围绕所述局部亮区为暗的，所述第一图案还包括包含暗的密集特征的延伸局部亮区，所述第一图案围绕所述延伸局部区域为暗的，所述第二图案在具有与所述局部亮区和所述延伸局部亮区基本上对应的区域内为暗的，并且在围绕所述局部区域和所述延伸局部区域的更宽的区域内为亮的，由此，所述更宽的区域还包括暗的中等密集的特征。
在第二次曝光中，适用于与(第一图案的)所述局部亮区和所述延伸的局部亮区基本上相应的暗区的成像的照明设置与适用于成像所述半密集特征的照明设置相同。这是因为在第二图案中缺少通常用于密集特征(与在第一图案中出现的一样)的高空间频率。因此，单一的优化照明设置可有利地用于同时照明暗区和暗的半密集特征的所述第二次曝光。
本发明特别适用于包括密集的和分离的接触孔或者密集的、半密集的和分离的接触孔的图案形式。
本发明还提供了一种用于上述方法，并且包含包括在局部亮区的所需暗分离特征的第一图案；和在与所述局部亮区相应的区域内为暗并且在围绕所述局部区域的更宽的区域内为亮的第二图案的掩模组。
当要曝光的图案小于掩模尺寸的一半时，第一和第二图案可以包含在单个掩模的不同区域内，或者第一和第二图案可以包含在单独的掩模中。
此外，本发明还提供一种数据组，该数据组用于上述方法，并且控制可编程图案形成装置以作用在局部亮区包含所需暗分离特征的第一图案；和在与所述局部亮区相应的区域内为暗并且在围绕所述局部区域更宽的区域内为亮的第二图案。
此外，本发明提供一种产生掩模图案的方法，包括以下步骤：
-在接触孔的靶图案中识别分离的、密集的和半密集的接触孔，
-限定表示第一图案的第一图案数据组，所述第一图案包括在局部亮区的所述暗的分离的接触孔并且在所述局部亮区周围为暗，并且还包括在延伸的局部亮区内的所述密集接触孔并且在所述延伸局部区域附近为暗，
-限定表示第二图案的第二图案数据组，所述第二图案在与所述局部亮区和所述延伸的局部亮区基本上对应的区域内为暗，而在所述局部区域和所述延伸局部区域附近的更宽区域内为亮，并且还包括所述半密集接触孔，
-限定分别用于成像所述第一和第二图案的第一及第二照明设置和投影***设置，
-通过将所述第一和/或第二图案中的光学逼近校正应用于基于所述第一和第二照明设置和投影***设置的至少一个接触孔来修改所述第一和/或第二图案数据组，
-分别采用所述已修改的第一和第二数据组产生第一和第二掩模图案。
本发明还提供一种执行上述方法的计算机程序。
尽管在本申请中，本发明的光刻设备具体用于制造IC，但是应该明确理解这里描述的光刻设备可能具有其它应用。例如，它可用于制造集成光学***、用于磁畴存储器的引导和检测图案、液晶显示器面板、薄膜磁头等等。本领域的技术人员将理解，在这种可替换的用途范围中，在说明书中任何术语“晶片”或者“电路小片(die)”的使用应认为分别与更通用的术语“基底”和“靶部”同义。这里指的基底可以在曝光前或后进行处理，例如在轨道(一种通常将抗蚀剂层应用于基底并且显影曝光的抗蚀剂的工具)中或者在计量或检测工具中。本发明适于应用于这种和其它基底处理工具。此外，可以对基底进行不止一次处理，例如，为了产生多层IC，这样，这里使用的术语基底可以指已经包含多个处理层的基底。
在本文件中，使用的术语“辐射”和“光束”包含所有类型的电磁辐射，包括紫外辐射(例如具有365、248、193、157或者126纳米的波长)和极远紫外(EUV)辐射(，例如具有5-20纳米的波长范围)。
这里使用的术语“图案形成装置”应广义地解释为能够给入射的投影光束在其截面上赋予图案的部件，例如在基底的靶部上形成图案。应当注意，赋予投影光束的图案与要在基底的靶部上形成的图案完全一致。通常，赋予投影光束的图案与将在靶部形成的装置例如，集成电路的特定功能层一致。
图案形成装置可以为透射的或者反射的。图案形成装置的实例包括掩模、可编程反射镜阵列和可编程LCD面板。掩模在光刻中是公知的。它包括如二进制型、交替相移型、和衰减相移型的掩模类型，以及各种混合掩模类型。可编程反射镜阵列的一个实例利用微小反射镜的矩阵排列，每个反射镜能够独立倾斜，以将入射辐射束反射到不同方向；按照这种方式，对反射光束进行构图。
支撑结构支撑即承受图案形成装置的重量。它在某种程度上根据图案形成装置的取向、光刻设备的设计和其它条件，例如图案形成装置是否保持在真空环境中来保持图案形成装置。该支撑可以采用机械夹持、真空或其它夹持技术，例如真空中的静电夹持。支撑结构可以是框架或者台子，例如，可以依需要固定或者可移动并且可以确保图案形成装置在例如，相对于投影***的所需位置。这里任何术语“分划板”，或者“掩模”的使用应认为与更通用的术语“图案形成装置”意思相同。
这里使用的术语“投影***”应广义地解释为包含各种类型的投影***，包括折射光学***、反射光学***和反折射***，适于例如用于曝光辐射，或者其它因素，如浸泡液体的使用或真空的使用。这里任何术语“镜头”的使用应认为与更通用的术语“投影***”意思相同。
照明***也可以包含各种类型的光学元件，包括折射、反射和反折射光学元件，用于引导、整形或者控制辐射投影光束，这种元件在下文还可共同地或者单独地称作“镜头”。
光刻设备可以是具有两个(双级)或者多个基底台(和/或两个或者多个掩模台)的型式。在这种“多级式”设备中，可以并行使用这些附加台，或者可以在而一个或者多个其它台用于曝光的同时在一个或者多个台上进行准备步骤。
光刻设备还可以是基底浸泡在具有相对高的折射率的液体例如水中，以填充投影***末端元件和基底之间的间隙的类型。浸泡液体还可以用于光刻投影设备的其它间隙，例如，掩模和投影***第一元件之间的间隙。浸泡技术是本领域公知的用于提高投影***数值孔径的技术。
附图说明
下面参照附图，仅通过实例的方式对本发明的实施例进行描述，其中：
图1示出根据本发明的一个实施例的光刻投影设备；
图2A-G示出用于根据本发明的第一种方法中的照明模式和掩模图案，以及单独曝光和组合曝光的焦距—位置图；
图3A-G为有关本发明的第二种方法的与图2A-G相似的视图；
图4A-C示出接触孔的靶图案和包括分离及密集接触孔(图4B)和半密集接触孔(图4C)两种结构成分的图案；
图5示出构造以形成密集和分离接触孔图案的掩模；
图6示出构造以形成半密集接触孔图案的掩模；
图7A和7B分别示出用二次曝光和一次曝光获得的密集、半密集和分离接触孔的处理曝光范围；
图8示出用于一次曝光的照明设置；以及
图9示出掩模图案写入作业的流程图；
在附图中，相应的附图标记表示相应的部件。
具体实施方式
光刻设备
图1示意性地表示了用于本发明的方法的光刻投影设备。该设备包括：
-辐射***Ex、IL，用于提供辐射投影束PB(如远紫外辐射)。在这种特定的情况下，该辐射***还包括辐射源LA；
-第一载物台(掩模台)MT，设有用于保持掩模MA(例如分划板)的掩模保持器，并与用于将该掩模相对于物体PL精确定位的第一定位装置连接；
-第二载物台(基底台)WT，设有用于保持基底W(例如涂履抗蚀剂的硅晶片)的基底保持器，并与用于将基底相对于物体PL精确定位的第二定位装置连接；
-投影***(“镜头”)PL(例如反射镜组)，用于将掩模MA的辐射部分成像在基底W的靶部C(例如包括一个或多个电路小片(die))上。
如这里指出的，该装置属于透射型(例如具有透射掩模)。但是，一般来说，它还可以是例如反射型(例如具有反射掩模)。另一种选择是，该设备可以采用其它类型的图案形成装置，如上文所述类型中的可编程镜阵列。
辐射源LA(例如准分子激光器)产生辐射束。该光束直接或横穿过如扩束器Ex的调节装置后，再照射到照射***(照射器)IL上。照射器IL包括调节装置AM，其用于设定束内强度分布的外径和/或内径范围(通常分别被称为σ-外和σ-内)。另外，它一般包括各种其它组件，如积分器IN和聚光器CO。按照这种方式，照射到掩模MA上的光束PB在其横截面具有所需的均匀度和强度分布。
关于图1应该注意的是，辐射源LA可以置于光刻投影设备的壳体中(例如当辐射源LA是汞灯时经常是这种情况)，但也可以远离光刻投影设备，其产生的辐射束被(例如通过合适的导向反射镜的帮助)引导至该设备中；当光源LA是准分子激光器时，通常是后一种情况。
光束PB然后与保持在掩模台MT上的掩模MA相交。横向穿过掩模MA后，光束PB通过镜头PL，该镜头将光束PB聚焦在基底W的靶部C上。在第二定位装置(和干涉测量装置IF)的辅助下，基底台WT可以精确地移动，例如在光束PB的光路中定位不同的靶部C。相似地，第一定位装置PM可以被用来在从掩模库机械取回掩模MA之后或在扫描过程中，将掩模MA相对于束PB的通道精确地定位。一般地，在图1中未明确显示的长冲程模块(粗略定位)和短行程模块(精确定位)的辅助下，可以实现载物台MT、WT的移动。可是，在晶片分档器中(与分步扫描装置相对)，掩模台MT可仅与短冲程致动装置连接，或者固定。
所示设备可以被用于两种不同的模式：
1.在步进模式中，掩模台MT被基本上保持固定，在一次运转(如一次“闪光”)中，整个掩模图案被投影到目标部分C上。基底台WT随后在x和/或y方向内移动，使得不同的目标部分C能够被束PB照射；
2.在扫描模式中，除了在一次“闪光”中给定的目标部分C没有被曝光之外，本质上采用相同的构思。相反地，掩模台MT可以在给定的方向(所谓的“扫描方向，如y方向)内以v的速度移动，这样使得投影束PB扫描过掩模图像；同时，基底台WT同时以速度V＝Mv在相同的或相反的方向内移动，其中M是镜头PL的放大倍率(通常M＝1/4或1/5)。以这种方式，可以曝光相对大的目标部分C而不必降低清晰度。
实施例1
在本发明的第一种方法中，采用负抗蚀剂印制分离的接触孔，通过二次曝光完成。
在第一次曝光中，采用示意性地示于图2A中的四极照明模式照明掩模，掩模的相应部分示于图2C中，其中具有与接触孔对应的不透明区域11，该区域11被局部亮区12围绕。反过来，亮区12被延伸至相邻特征的区域的不透明区域13围绕。与接触孔对应的不透明区域11的直径D等于所需接触孔的靶直径例如100纳米，加上一个例如在0～60纳米范围内的偏置值。局部亮区的宽度G(G表示局部亮区总宽度或直径的一半)设置为所需接触孔靶直径的大约2或3倍加上偏置值例如230～260纳米。
注意，这里和下面给出的尺寸为“基底水准”单位，这样，掩模的实际尺寸将放大一个等于投影***PL的放大率的倒数的系数，例如4～5倍大。
在第二次曝光中，还采用示意性地示于图2B中的四极照明模式，但是各极更靠近光瞳平面的原点。用这种照明模式照明一图案，该图案的一部分示于图2D中，该图案具有与第一图案中的亮区12对应的不透明区域14，并且除覆盖第一次曝光中曝光的其它结构的暗区域(未示出)外，在别处是亮的。应当注意，第二次曝光的不透明区域无需与第一次曝光的局部亮区完全相同。如果区域12比区域14大，将会存在某些二次曝光的情形，但是将不会有不利影响。如果区域12比区域14小，将留下不曝光的一个窄四方形边缘。如果在抗蚀剂的显影过程中洗掉得到的抗蚀剂结构，这也是没有影响的。在区域14比区域12大的情况下，其差异应当小于用于曝光的靶CD的一半。当区域12比区域14大时，分离的特征在第二次曝光中的保护更少，但是，可以允许一定的程度。
用193纳米曝光辐射以成像密集接触孔的最佳NA进行第一次曝光，例如，对于间距约为250纳米的100纳米的孔，NA＝0.71，从而该孔在同一步骤中成像。D和G的最佳值可以通过寻找最佳曝光剂量窗口获得。
仍旧用193纳米曝光辐射以用对于所有焦距水平在接触孔中心具有最小干扰确定的照明设置进行第二次曝光，同时曝光外部区域。在该实例中，该判断标准导致低于对于第二次曝光结构最佳的NA设置如0.5和四极设置的使用。因而，与用于第一次曝光的设置相比，各极的位置向光瞳平面的中心移动。
第二次曝光充满外部区域，曝光了第一次曝光留下未曝光的外部区域。还在内部区域的离焦区域内增加了一些能量，改善了通焦(through-focus)特性。这是因为第一和第二次曝光具有相反的离焦行为。
第一和第二次曝光的效果分别示于图2E和F中，该图示出了以作为X位置和Z(焦距)的函数归一化的单位表示的空中影像光强。可以看出，对于Z值的大部分，分送剂量的X分布是均匀的，表示大焦深。
实施例2
在根据本发明的第二种方法中，用二次曝光印制分离的线。在第一次曝光中，采用示于图3A中的双极照明模式照明掩模，掩模的相应部分示于图3C中，其中具有与分离的线对应的不透明区域21，该区域21被局部亮区22围绕。双极的各极设置在与线21垂直的轴上。反过来，亮区22被最好延伸至相邻特征的区域的不透明区域23围绕。不透明区域23应当尽可能大，但是可以用较小的不透明区域23实现改善的结果，例如，延伸2或3倍S的距离。与分离的线对应的不透明区域21的宽度L等于所需线的靶宽度例如75纳米，在某些情况下，加上一个偏置值。局部亮区的半宽度S设置为线的整个宽度的1.5～2.5倍的范围，例如约230纳米。
在第二次曝光中，再次采用示意性地示于图3B中的双极照明模式，但是，各极在平行于线21的轴上。用这种照明模式照明一图案，该图案的一部分示于图3D中，该图案具有与第一图案中的亮区22对应的不透明区域24，并且除覆盖第一次曝光中曝光的其它结构的暗区域(未示出)外，在别处是亮的。
可以理解，组合对于分离线的二次双极曝光和以低k1为成像水平和垂直密集线两者进行的二次双极曝光是非常方便的。在这种情况下，在二次曝光中可以采用对于密集线的最佳加工条件。可以在具有最合适条件的曝光中曝光临近的分离线，并且在其它曝光中曝光剩余的开放区域。
第一和第二次曝光的效果分别示于图3E和F中，该图示出了以作为X位置和Z(焦距)的函数归一化的单位表示的空中影像光强。图3G为图3E和F的总和。可以看出，对于Z值的大部分，分送剂量的X分布是均匀的，表示大焦深。
实施例3
与IC的单层对应的接触孔电路图案通常包括接触孔之间具有不同间距的若干接触孔。因此可以对这种图案中的接触孔进行分类。例如，下文称为接触孔的三种类型的密集接触孔、半密集接触孔和分离接触孔可以分别定义为：彼此相邻间距小于两倍靶特征尺寸、相邻间距在靶特征尺寸的2～4倍以及间距相邻大于靶特征尺寸的4倍。其它用于区分所述三个范围的方案也是可以的，并且本发明不限于这里给出的实例(密集特征通常包括分开至少一个靶特征尺寸的特征，并且分离的特征通常不包括分开小于两倍靶特征尺寸的特征)。根据本发明的第三种方法除第二次曝光(和在第一次曝光中同时明确地表示分离和密集特征的成像)以外，与第一实施例的方法相同。第一和第二子图案示于图4中，该图组合了密集、半密集和分离接触孔的组合靶图案。图4A示出靶图案，图4B示出包括分离和密集接触孔的第一子图案，并且图4C示出包括半密集接触孔的第二子图案。可以理解，尽管画出的是方形靶，因为投影透镜的低通滤波效应，在基底上实际印制的特征将是圆的。
在第一次曝光中，采用示意性地示于图2A中的四极照明模式照明掩模，掩模的相应部分示于图5中，其中具有与分离的接触孔对应的不透明区域11，该区域11被局部亮区12围绕。反过来，亮区12被延伸至密集接触孔组110的区域的不透明区域13围绕。这些接触孔位于延伸的局部亮区120中。延伸的区域的边缘与相邻接触孔之间的间隙H设置为从接触孔靶宽至作为密集接触孔的最大接触孔间隔的范围内。
以成像密集接触孔组110的最佳NA进行第一次曝光，例如，对于间距约为250纳米的100纳米的孔，NA＝0.75。第一次曝光的最佳照明设置为σ内＝0.62且σ外＝0.92的四极照明。D和G的最佳值可以通过寻找最佳曝光剂量窗口获得。第一和第二次曝光都采用193纳米的辐射波长。
用于第二次曝光的掩模示于图6中。第二次曝光用于成像与同所述分离接触孔相联系的亮区12对应的不透明区域14和与用于覆盖密集接触孔组的区域的延伸的亮区120对应的不透明区域140。不透明区域14和140被透射(“亮”)更宽区域15围绕，该更宽区域15包括半密集接触孔130组。第二次曝光的最佳NA和照明设置为NA＝0.52，并且四极照明为σ内＝0.65且σ外＝0.89。
在图7中，用该实施例的方法获得的分别对于密集、半密集和分离接触孔可获得的处理曝光范围71、72和73与分别对于密集、半密集和分离接触孔用最佳地选择单次曝光处理成像示于图4中的靶图案可获得的处理曝光范围710、720和730相比较。图7示出可比较的曝光范围焦深的增加，说明了该方法的优点。该二次曝光方法的效果基于利用负色调抗蚀剂。单次曝光处理的效果基于利用反色调掩模(除了接触孔以外大多数不透明)、正抗蚀剂和组合的四极及常规照明设置，如图8所示。
在本实施例中，密集接触孔110是在方形网格上分开接触孔靶宽两倍的间距。因此，两接触孔之间的亮区的最小距离是CD的一倍。两接触孔沿网格对角线的距离为CD的1.41倍。但是，提供同时成像密集接触孔和分离接触孔的其它图案(在本发明的第一图案组合)足够的处理曝光范围的照明设置也是可以的。其它的图案可以包括分开例如3或者甚至4倍接触孔靶宽间距的密集接触孔组。类似地，在本实施例中，包括在第二图案中的所述中间密集接触孔在方形网格上分开3倍接触孔宽的间距，但是，分开例如3和6倍CD的间距的中间密集接触孔的其它图案也是可以的。
为获得第一和第二图案，可以采用设置为用于本实施例中的写掩模图案的过程。该过程示意性地示于图9中，并且包括步骤：
-在接触孔的靶图案中识别分离的、密集的和半密集的接触孔(图9中的步骤S1)，
-限定表示第一图案的第一图案数据组，所述第一图案包括在局部亮区的暗分离接触孔并且围绕所述局部亮区为暗的，并且还包括在延伸的局部亮区内并且围绕所述延伸局部区域为暗的所述密集接触孔(图9中的步骤S2)，
-限定表示第二图案的第二图案数据组，所述第二图案在与所述局部亮区和所述延伸的局部亮区基本上对应的区域内为暗，在围绕所述局部区域和所述延伸区域的更宽的区域内为亮，并且还包括所述半密集接触孔(图9中的步骤S3)，
-限定分别用于成像所述第一和第二图案的第一及第二照明设置和投影***设置(图9中的步骤S4)，
-通过将所述第一和/或第二图案中的光学逼近校正应用于基于所述第一和第二照明设置和投影***设置的至少一个接触孔改进所述第一和/或第二图案数据组(图9中的步骤S5)，
-分别采用所述改进的第一和第二数据组写入第一和第二掩模图案(图9中的步骤S6)。
由步骤S5完成获得的改进的数据组可用作计算机的输入配置以控制例如，e光束掩模写入装置。靶图案中密集、半密集和分离接触孔的识别可以基于靶图案中接触孔的间距范围(靶图案为第一和第二图案的组合)。在本文和权利要求书的内容中，特征的尺寸是指特征名义上具有基底水平(靶尺寸)的尺寸。通常，引入掩模处的附加尺寸偏置以补偿产生的误差，例如，在图案投影和曝光的过程中；在本文和权利要求书中，这种目标图案特征的调整大小是指偏置和/或光学逼近校正(“OPC”)。偏置和/或OPC的数量通常用相应的基底水平的调整大小的名义数量表示。光学逼近校正也可以通过在特征附近提供子分辨辅助特征起作用。基于例如仅识别分离和密集接触孔或者仅识别半密集和分离接触孔的识别方式的获得第一和第二图案数据组的类似的过程可以用上述过程类似地限定。
虽然，以上已对本发明的具体实施例进行描述，但应当理解本发明除上述之外，可以采用其他方式进行实施。例如，已经描述了采用负色调抗蚀剂的接触孔的形式，本发明还可以应用于采用正色调抗蚀剂的岛状、柱状或点的形式。本说明不作为对本发明的限定。

Claims (17)

1.一种使用光刻投影设备的装置制造方法，包括：
-利用图案形成装置进行第一次曝光，以给辐射束的横截面赋予第一图案，所述第一图案包括所需的在局部亮区的暗分离特征且在所述局部亮区周围是暗的；并且将带图案的辐射束投影到辐射敏感材料层的靶部上，及
-利用图案形成装置进行第二次曝光，以给辐射束的横截面赋予第二图案，所述第二图案在与所述局部亮区对应的区域内是暗的，而且在所述局部区域的更宽的周围部分是亮的；并且将带图案的辐射束投影到辐射敏感材料层的靶部上，
-其中可以以任何顺序进行所述第一和第二次曝光；
其特征在于：
提供第一次曝光的离焦行为的第一照明设置用于所述第一次曝光中并且提供第二次曝光的离焦行为的第二照明设置用于所述第二次曝光，所述第二照明设置与所述第一照明设置不同并且被布置以抵消第一次曝光和第二次曝光的离焦行为。
2.根据权利要求1所述的方法，其中所述第二照明设置被布置以使得在第二次曝光中没有辐射进入与第一次曝光中的局部亮区相对应的暗区。
3.根据权利要求1所述的方法，其中所述第一和第二照明设置在照明模式和/或照明模式的至少一个参数上有所不同。
4.根据权利要求3所述的方法，其中所述照明模式为常规、环状、双极和四极模式中的一种。
5.根据权利要求3或4所述的方法，其中所述照明模式的至少一个参数为NA、σ、σ内、σ外、多极模式的取向、偏振、放射能剂量、焦距、透镜设置和曝光波长带宽中的一个。
6、根据权利要求1～4中任一项所述的方法，其中所述暗分离特征为接触孔，并且所述辐射敏感材料为负调色抗蚀剂。
7、根据权利要求6所述的方法，其中所述第一和第二照明设置为四极照明模式，各极在对角线上；而在第二照明设置中各极在光轴附近。
8、根据权利要求6所述的方法，其中第一和第二照明设置包括投影***的NA，并且该NA值在第二照明设置中比在第一照明设置中小。
9、根据权利要求1～4中任一项所述的方法，其中所述暗分离特征为分离的线。
10、根据权利要求9所述的方法，其中所述第一照明设置包括各极在垂直于分离的线的轴上的双极照明模式，并且所述第二照明设置包括各极在平行于分离的线的轴上的双极照明模式。
11、根据权利要求9所述的方法，其中局部区域的半宽度在分离的线的靶宽度的1.5～5倍范围内。
12、根据权利要求1～4中任一项所述的方法，其中所述第一图案还包括包含有暗的密集特征的延伸局部亮区，所述第一图案在所述延伸局部区域附近为暗的，所述第二图案在与所述局部亮区和所述延伸局部亮区对应的区域内为暗的，并且在所述局部区域和所述延伸局部区域附近的更宽区域内为亮的。
13、根据权利要求12所述的方法，其中所述密集特征为密集接触孔。
14、根据权利要求13所述的方法，其中所述密集接触孔被隔开接触孔靶宽2～4倍的间距。
15、根据权利要求1～4中任一项所述的方法，其中所述第二图案的更宽区域还包括暗的中等密集特征。
16、根据权利要求15所述的方法，其中所述中等密集特征为接触孔。
17、根据权利要求13所述的方法，其中所述密集接触孔被隔开接触孔靶宽2～3倍的间距，并且所述第二图案的更宽区域还包括被隔开接触孔靶宽3～6倍的间距的暗的、中等密度的接触孔。
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