[發(fā)明專(zhuān)利]用于微光刻的投射曝光方法與投射曝光裝置

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201880035820.0
• 申請(qǐng)日: 2018-05-28
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN110692019B
• 公開(kāi)（公告）日: 2022-07-26
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: A.沃爾夫
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 卡爾蔡司SMT有限責(zé)任公司
• 主分類(lèi)號(hào): G03F7/20
• 分類(lèi)號(hào): G03F7/20;G02B13/22
• 代理公司: 北京市柳沈律師事務(wù)所 11105
• 代理人: 王蕊瑞

在用以在投射曝光裝置的操作控制系統(tǒng)的控制下以掩模的圖案的至少一個(gè)像曝光輻射敏感基板的投射曝光方法中，在投射鏡頭的協(xié)助下將位于照明區(qū)域中的圖案的一部分投射至在基板上的像場(chǎng)上，其中有助于像場(chǎng)中的像產(chǎn)生的投射輻射的所有射線形成投射光束路徑。通過(guò)致動(dòng)操縱器來(lái)影響投射輻射的波前，該操縱器具有配置在投射光束路徑中的操縱器表面及用以可逆地改變操縱器表面的光學(xué)效果的致動(dòng)裝置。致動(dòng)裝置的操縱值變化由操作控制系統(tǒng)基于一控制程序來(lái)決定，其中控制程序具有優(yōu)化目標(biāo)函數(shù)的校正算法。用于至少一個(gè)操縱器的目標(biāo)函數(shù)包含遠(yuǎn)心敏感度，其描述在操縱器的定義的操縱值變化與可因此實(shí)現(xiàn)的對(duì)像場(chǎng)中的投射輻射的遠(yuǎn)心度的影響之間的關(guān)系。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明關(guān)于如權(quán)利要求1的前言部分所述的投射曝光方法、適用于執(zhí)行投射曝光方法的如權(quán)利要求10的前言部分所述的投射曝光裝置以及如權(quán)利要求17的前言部分所述的投射鏡頭。

背景技術(shù)

目前，主要使用微光刻投射曝光方法來(lái)制造半導(dǎo)體部件及其他精細(xì)結(jié)構(gòu)化的部件，例如光學(xué)光刻掩模。在此情況下，使用承載或形成待成像結(jié)構(gòu)的圖案(例如半導(dǎo)體部件的層的線圖案)的掩模(掩模母版)或其他圖案產(chǎn)生裝置。圖案位于投射曝光裝置中的照明系統(tǒng)與投射鏡頭之間的投射鏡頭的物面的區(qū)域中，并由照明系統(tǒng)提供的照明輻射所照明。由圖案所改變的輻射以投射輻射的形式行進(jìn)通過(guò)投射鏡頭，該投射鏡頭以縮小比例將圖案成像到待曝光的基板上。基板的表面配置在與物面光學(xué)共軛的投射鏡頭的像面中。基板通常涂布有輻射敏感層(抗蝕劑、光刻膠)。

投射曝光裝置的發(fā)展目標(biāo)之一為通過(guò)光刻在基板上產(chǎn)生尺寸越來(lái)越小的結(jié)構(gòu)。在例如半導(dǎo)體部件的情況下，較小的結(jié)構(gòu)導(dǎo)致較高的集成密度；這通常對(duì)所產(chǎn)生的微結(jié)構(gòu)化部件的性能具有有利的影響。

可以產(chǎn)生的結(jié)構(gòu)的尺寸主要取決于所采用的投射鏡頭的分辨能力，且后者首先可通過(guò)降低用于投射的投射輻射的波長(zhǎng)、其次通過(guò)增加在過(guò)程中所使用的投射鏡頭的像側(cè)數(shù)值孔徑NA來(lái)增加。目前，包括高分辨率投射鏡頭的投射曝光裝置在深紫外光(DUV)范圍或在極紫外光(EUV)范圍內(nèi)的小于260 nm的波長(zhǎng)下操作。

投射鏡頭通常具有多個(gè)光學(xué)元件，以滿(mǎn)足在成像像差的校正方面部分沖突的要求，甚至可能使用大的數(shù)值孔徑。在微光刻領(lǐng)域中的折射和折反射投射鏡頭通常具有十個(gè)或更多的透明光學(xué)元件。在用于EUV光刻的系統(tǒng)中，努力用盡可能少的反射元件來(lái)處理，例如使用四到六個(gè)反射鏡。

除了投射鏡頭由于其光學(xué)設(shè)計(jì)和生產(chǎn)而可能具有的固有成像像差以外，在使用期間也可能發(fā)生成像像差，特別是在用戶(hù)方的投射曝光裝置的操作期間。這類(lèi)成像像差通常是由于在使用期間所使用的投射輻射而由安裝在投射鏡頭中的光學(xué)元件的變化所引起的。這個(gè)問(wèn)題通常用關(guān)鍵詞“鏡頭加熱(lens heating)”來(lái)處理。其他內(nèi)部或外部干擾也可能導(dǎo)致成像性能的損害。除其他外，它們包含掩模的可能尺度誤差、周?chē)h(huán)境中空氣壓力的變化、原始鏡頭調(diào)整的位置與客戶(hù)使用的位置之間的重力場(chǎng)的強(qiáng)度差異、由于高能輻射導(dǎo)致的材料改變(例如壓縮)而造成光學(xué)元件的折射率變化和/或形狀改變、由于保持裝置中的松弛過(guò)程所引起的變形、光學(xué)元件的漂移等。

用于微光刻的現(xiàn)代投射曝光裝置包含操作控制系統(tǒng)，其允許對(duì)待執(zhí)行的投射曝光裝置的成像相關(guān)特性進(jìn)行接近瞬時(shí)的精細(xì)優(yōu)化，以響應(yīng)環(huán)境影響和其他干擾。為此目的，以適合于當(dāng)前系統(tǒng)狀態(tài)的方式致動(dòng)至少一個(gè)操縱器，以抵消干擾對(duì)成像性能的不利影響。在此情況下，可例如基于測(cè)量、從模擬和/或基于校準(zhǔn)結(jié)果來(lái)估計(jì)系統(tǒng)狀態(tài)或可使用其他方式來(lái)決定。

操作控制系統(tǒng)包含屬于投射鏡頭的子系統(tǒng)，其形式為波前操縱系統(tǒng)，用以動(dòng)態(tài)地影響從物面行進(jìn)到投射鏡頭的像面的投射輻射的波前。在動(dòng)態(tài)影響的過(guò)程中，可以根據(jù)操作控制系統(tǒng)的控制信號(hào)以可變的方式調(diào)整配置在投射光束路徑中的波前操縱系統(tǒng)的部件的效果，其結(jié)果為可針對(duì)性地修改投射輻射的波前。波前操縱系統(tǒng)的光學(xué)效果可在例如特定的預(yù)定義場(chǎng)合的情況下、或根據(jù)曝光前的情況、或曝光期間的情況來(lái)進(jìn)行修改。