[發(fā)明專利]用于高數(shù)值孔徑光刻系統(tǒng)的偏振監(jiān)視調(diào)制盤設(shè)計

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201080008167.2
• 申請日: 2010-02-19
• 公開（公告）號: CN102326059A
• 公開（公告）日: 2012-01-18
• 發(fā)明（設(shè)計）人: T·A·布倫納;G·R·麥金太爾
• 申請（專利權(quán)）人: 國際商業(yè)機器公司
• 主分類號: G01J4/00
• 分類號: G01J4/00
• 代理公司: 北京市中咨律師事務(wù)所 11247
• 代理人: 于靜;楊曉光

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及諸如晶片的半導(dǎo)體基板的制造，更具體而言，涉及用于監(jiān)視在使用用于高數(shù)值孔徑光刻掃描裝置的特別設(shè)計的偏振監(jiān)視調(diào)制盤(reticle)進行投影印刷時入射在光掩模上的偏振的狀態(tài)的方法。

背景技術(shù)

公知在典型的光刻工藝中，在晶片上的半導(dǎo)體層之上沉積光敏材料或光致抗蝕劑的薄層。每個晶片典型地被用于制造許多芯片。在光刻工藝期間，通過透鏡系統(tǒng)和光刻掩模或調(diào)制盤將諸如紫外光的光照照射到半導(dǎo)體晶片上的芯片區(qū)域。調(diào)制盤具有特定需要的器件或電路圖形，并且通過該光照在芯片區(qū)域的一部分之上曝光圖形以在芯片上產(chǎn)生曝光區(qū)域和未曝光區(qū)域。然后去除這些曝光或未曝光區(qū)域，蝕刻下面的層以在半導(dǎo)體層中產(chǎn)生所需的圖形。然后進一步處理蝕刻后的半導(dǎo)體層，以在該層中產(chǎn)生所需的電路或器件部分。在晶片的連續(xù)層上重復(fù)該光刻工藝多次，以在晶片上的芯片上限定許多電路要素。在光刻工藝的最后，晶片被切割成完整的半導(dǎo)體芯片。

典型地，調(diào)制盤由透明板制成，并且具有器件曝光區(qū)域和不透明區(qū)域。該板通常由玻璃、石英等等制成，并且不透明鉻區(qū)域典型地包括鉻層。器件曝光區(qū)域通常具有方形或矩形形狀，且位于調(diào)制盤的中心。器件曝光區(qū)域包括限定器件圖形的透明部分和不透明部分。器件曝光區(qū)域中的透明部分允許來自光源的光照行進通過它們并到達晶片。另一方面，器件曝光區(qū)域中的不透明區(qū)域阻擋光，光不能達到晶片。

微電子電路制造商不斷地試圖制造具有更小尺寸的特征。這樣的特征的光刻制造典型地使用如圖1所示的步進掃描成像工具120以將圖形投影到基板或晶片上的光敏抗蝕劑層上。成像工具的投影光學(xué)系統(tǒng)包括投射輻射124的燈、激光器或其他光源122，該輻射用于通過聚光透鏡系統(tǒng)126照射光掩模或調(diào)制盤128。光掩模或調(diào)制盤128包含將被投影和再現(xiàn)在晶片基板上的圖形，并且通常被取向為基本上垂直于投影光學(xué)系統(tǒng)的光軸124。通過投影光學(xué)部件134收集穿過光掩模128的部分光輻射146，并且通過輻射146穿過掩模產(chǎn)生的圖形的空間像136被導(dǎo)引到晶片142上，從而在晶片上產(chǎn)生圖形或圖像140。

在步進掃描系統(tǒng)中，將光掩模128和晶片142分別安裝在相對于固定光學(xué)系統(tǒng)可移動的掩模臺133和基板臺138上。光學(xué)系統(tǒng)包括孔或狹縫132，通過該孔或狹縫，允許光傳到調(diào)制盤。通過沿一維掃描方向130并跨過轉(zhuǎn)移區(qū)域的整個一維寬度進行掃描，完全曝光調(diào)制盤的需要轉(zhuǎn)移區(qū)域內(nèi)的整個掩模圖形，從而在晶片抗蝕劑上產(chǎn)生完整的圖形140，例如完整的芯片圖形。隨后重復(fù)掃描過程，以在晶片142上產(chǎn)生所需數(shù)目的圖形。

為了在微電子電路的制造中產(chǎn)生具有更小尺寸的特征，根據(jù)瑞利方程的標準通則，在可用于產(chǎn)生最小線寬(W_min)的光刻處理中涉及三個因素，唯象處理分辨率(k₁)、光波長(λ)和數(shù)值孔徑值(NA)：

W_min＝k₁λ/NA

有時使用稍微不同的k₁值，其λ和NA與線路和間隔的周期系統(tǒng)的半間距(pitch)相關(guān)。

為了能夠在集成電路中使用更精細的特征，在光刻技術(shù)中已經(jīng)取得了允許更小的k₁值的很多進步。在集成電路制造的早期，僅僅大于1的k₁值是實用的，但現(xiàn)在正采用接近0.3的k₁值，并且正在試圖進一步減小。這里的困難在于，在這么低的k₁值下圖像對比度下降，使得難以在整個芯片內(nèi)分布的集成電路特征中實現(xiàn)尺寸均勻性，而可接受的電路性能通常要求這種尺寸均勻性。

在光刻中新工具和方法的發(fā)展導(dǎo)致在諸如晶片的器件上構(gòu)圖的成像特征的分辨率的改善，引起小于50nm的分辨率。這可使用相對高數(shù)值孔徑(NA)透鏡、低至157nm的波長、以及諸如相移掩模、非常規(guī)照射和先進光致抗蝕劑處理的大量技術(shù)而實現(xiàn)。關(guān)于NA(數(shù)值孔徑)因素，最近的發(fā)展使曝光工具制造商能夠制造出具有超過0.70、0.75、0.80或更高的NA值的工具，現(xiàn)在可以得到具有0.93的NA值的工具。目前利用其中在最有一個透鏡部件與光致抗蝕劑之間設(shè)置超純水的浸漬成像法還實現(xiàn)了高于1.0的NA值。具有更高折射率的液體的將來使用可實現(xiàn)高于1.35的NA值；大概最高為約1.8。由于現(xiàn)代曝光工具具有這樣高的NA值，必須使用在抗蝕劑內(nèi)具有大傳播角的波，即，相對于抗蝕劑層的表面的法線方向的大傳播角的波。