[發明專利]具有至少兩個操作狀態的微光刻投射曝光設備

有效

• 申請號: 200980137510.0
• 申請日: 2009-08-22
• 公開（公告）號: CN102171614A
• 公開（公告）日: 2011-08-31
• 發明（設計）人: 漢斯-于爾根.曼;溫弗里德.凱澤
• 申請（專利權）人: 卡爾蔡司SMT有限責任公司
• 主分類號: G03F7/20
• 分類號: G03F7/20
• 代理公司: 北京市柳沈律師事務所 11105
• 代理人: 邱軍

技術領域

本發明涉及一種用于制造微電子元件的、具有至少兩個操作狀態的微光刻投射曝光設備，以及涉及一種用于通過光刻制造微電子元件的方法。

背景技術

引言中所提及的類型的微光刻投射曝光設備和方法被公開在例如US6,295,119B1和US6,526,118B2中。

用于制造微電子元件的微光刻投射曝光設備包括對結構承載掩模進行照明(所謂的掩模母版)的光源和照明系統以及將掩模成像到基底(晶片)上的投射光學單元，等等。所述基底包含光敏層，其在曝光時被化學地改變。這也被稱為光刻步驟。在此情況下，掩模母版被布置在物平面中，且晶片被布置在微光刻投射曝光設備的投射光學單元的像平面中。光敏層的曝光以及進一步的化學處理產生微電子元件。

微光刻投射曝光設備通常被作為所謂的掃描曝光機操作。這意味著掩模母版被沿著掃描方向移動通過狹縫照明場，同時晶片被相應地在投射光學單元的像平面中移動。掩模母版和晶片的速度比對應于投射光學單元的放大率，其通常小于1。

在此情況下，投射光學單元和照明系統的光學元件可以是折射或反射或衍射元件。折射、反射和衍射元件的組合也是可以的。同樣可以以反射方式或透射方式實施掩模母版。特別地，當這種設備以具有小于約100nm(尤其是5nm和15nm之間)的波長的輻射操作時，其完全由反射元件構成。

這種微光刻投射曝光設備具有受限的照明場以及可以被成像的受限的場。然而，即使掩模大到既不能被完全地成像也不能被完全地照明，也可能仍期望將結構承載掩模成像到像平面中，在像平面中布置了具有光敏層的基底。

如果掩模僅在一個方向可以大于被照明或成像的區域，則光刻投射曝光設備可以被作為掃描曝光機操作，從而掩模在所述方向上被移動通過狹縫照明場，同時晶片被相應地在投射光學單元的像平面中移動。這意味著至少原則上可以在所述方向上照明和成像任意尺寸的掩模。

然而，如果掩模在兩個方向上大于可以被成像和照明的區域，則其不能通過掃描糾正。在這種情況下，結構承載掩模被分為至少兩個被單獨成像或照明的部分區域。這可以有條件地與掃描處理組合。在此情況下，該至少兩個部分區域的中點在與掃描方向垂直的距離處，從而該至少兩個部分區域的組合大于每個單獨部分區域。因此，通過與掃描方向上的移動組合，可以照明和成像相對大的結構承載掩模。

然而，為了在光敏層中整體地給出掩模結構的完全像，有利的是部分區域至少部分交疊。這使得可以確保掩模中沒有無意地不被成像或不被照明的區域。然而，這些交疊區域導致結構承載掩模的構造上的問題。尤其在掩模不被垂直照明的情況中，在掩模的制造中，必須考慮輻射的哪個質心方向出現在投射曝光設備中的掩模的一點上。輻射的質心方向偏離垂直照明越多，所述效應變得越糟。如果，在交疊區域的至少一個部分區域的每個點處，第一質心方向和垂直于掩模的垂直矢量之間的角度是3°或者更大，特別是6°或者更大，則必須考慮這些問題。

入射輻射的質心方向被理解為入射輻射的平均方向。如果從光束錐的所有方向均勻地照明一點，則光束錐的對稱軸與質心方向一致。在非均勻照明的情況下，通常形成能量加權平均，其中，每個方向用來自此方向的輻射的強度加權。則質心方向是平均能量加權方向。

在掩模的制造中必須考慮質心方向，這是因為在傾斜照明期間可能發生使掩模的像畸變的陰影投影(casting)和投射效應。可能發生陰影效應，這是因為這種結構承載掩模不完全是平面的。在反射掩模的情況下，非反射區域被提高，因為在這些位置，一個或多個覆蓋層已經被施加到一個或多個反射基層。因此，掩模的這種三維結構可能導致陰影效應。

然而，可以在掩模的制造中考慮陰影和投射效應，從而在微光刻投射曝光設備的像平面中出現所期望的像。

如果交疊區域被照明和成像兩次，則這導致對第一和第二曝光的輻射的質心方向的特殊要求，以便仍然能夠考慮陰影投影和投射效應。

發明內容

本發明旨在提供一種用于制造微電子元件的微光刻投射曝光設備和方法，其中滿足所述特殊要求。