[發明專利]投射鏡頭、投射曝光設備和EUV微光刻的投射曝光方法

有效

• 申請號: 201580049768.0
• 申請日: 2015-09-07
• 公開（公告）號: CN107077074B
• 公開（公告）日: 2020-04-10
• 發明（設計）人: S.安德烈;D.戈爾德;T.格魯納;J.勞夫;N.瓦布拉;R.舍梅;S.施耐德
• 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

相關申請的交叉引用

以下公開內容基于2014年9月15日提交的德國專利申請No.10 2014 218 474.6，在此通過引用將其并入本申請。

技術領域

本發明關于一種投射鏡頭，用于通過具有來自極紫外光范圍(EUV)的操作波長λ的電磁輻射將設置于投射鏡頭的物平面中的圖案成像至投射鏡頭的像平面上。再者，本發明關于一種包含這種投射鏡頭的投射曝光設備和一種可借助于該投射鏡頭和該投射曝光設備執行的投射曝光方法。

背景技術

微光刻投射曝光方法現今主要用于生產半導體組件及其他精細結構化組件，例如微光刻用掩模。這些方法涉及使用載有待成像結構的圖案的掩模(掩模母版)，例如半導體組件的層的線圖案。該圖案設置于在投射鏡頭的物平面的區域中，介于照明系統與投射鏡頭之間的投射曝光設備中，并以該照明系統所提供的照明輻射照明。由該圖案所改變的輻射作為投射輻射傳遞穿過投射鏡頭，該投射鏡頭將該圖案成像至待曝光并涂布有輻射敏感性層且其表面位于該投射鏡頭的像平面中的基板上，前述像平面關于該物平面光學共軛。

為了能生產較以往更精細的結構，近年來已開發出以適度數值孔徑操作且實質上通過來自極紫外范圍(EUV)的使用電磁輻射的短波長(特別是具有在5nm與30nm之間的范圍內的操作波長)得到高分辨率能力的光學系統。在操作波長約13.5nm的EUV光刻的情況下，舉例來說，給定像側數值孔徑NA＝0.3，理論上，在數量級約0.15μm的常規焦距深度的情況下，可實現數量級0.03μm的分辨率。

由于短波長會被在較長波長為透明的已知光學材料吸收，因此來自極紫外范圍的輻射無法借助于折射光學元件聚焦或引導。因此，EUV光刻使用反射鏡系統。

在EUV微光刻的領域中，為了能生產較以往更精細的結構，也努力通過開發具有較以往更高像側數值孔徑NA的投射系統來進一步提高系統的分辨率能力。對給定成像比例β而言，物側數值孔徑NA_O因此也增加。

對更高孔徑EUV系統而言，由于窄帶掩模(narrowband mask)的反射能力在輻射的較大入射角處大幅降低，因此造成挑戰。因此，對光刻光學系統已提議使用更大縮減而非1∶4(|β|＝0.25)的慣用縮減成像比例。舉例來說，1∶8(|β|＝0.125)而非1∶4(|β|＝0.25)的成像比例會將物側數值孔徑NA_O減半，并因此在掩模處的照明輻射的入射角也減半。然而，此成像比例(對相同掩模尺寸而言)縮小曝光場的大小并因此縮減生產量(throughput)。

還已認識到，當物側數值孔徑增加時，物側主光線角必須增加，這可通過掩模的吸收體結構導致陰影效應，并導致有關層傳輸的問題。特別是，嚴重的切趾(apodization)效應可能會由于掩模的涂層而發生(參見例如WO2011/120821 A1)。

WO 2012/034995 A2尤其為此原因提議將EUV投射鏡頭設計為變形(anamorphic)投射鏡頭。變形投射鏡頭的特征在于在第一方向上的第一成像比例偏離在垂直于該第一方向的第二方向上的第二成像比例。該偏差明顯位于可能由制造公差導致的偏差以外。

變形投射鏡頭實現例如在第一方向上具有大物側數值孔徑的像平面的完全照明，待成像掩模母版在前述第一方向上的范圍(extent)無需增加，且投射曝光設備的生產量無需縮減。再者，相較于在兩個方向上具有均勻成像比例的系統，還可降低照明光的傾斜入射所造成的成像質量損失。

如果1∶8成像比例(|β|＝0.125)在掃描方向(在該方向，場范圍(field extent)很小)上設定，而慣用的1∶4成像比例(|β|＝0.25)垂直于掃描方向(交叉掃描方向)作用，則如此不會在掩模處引入特別大角度，而是確保相較于在兩個方向上具有|β|＝0.25的常規非變形投射鏡頭，場大小僅被減半而非被減四分之一。而且，還是可以選擇以較大掩模母版實現全場(full field)。

投射曝光設備一般包含操縱系統，其具有使得可以控制單元的控制信號為基礎以限定方式改變系統的成像特性的大量操縱器(manipulator)。在此種情況下，“操縱器”一詞尤其是指設計用于以對應控制信號為基礎主動影響單獨光學元件或光學元件的組的光機械裝置，從而改變在投射射束路徑中的前述元件或組的光學效應。通常，操縱器還為了例如位移、傾斜和/或變形掩模和/或基板而提供。一般來說，操縱器設定為使得度量上檢測的成像像差可以針對性方式減小。