设置投射曝光系统的方法、投射曝光方法以及用于微光刻的投射曝光系统技术方案

在一种设置用于以图案的至少一个图像曝光辐射敏感衬底的投射曝光系统的方法中，该投射曝光系统包括：照明系统(ILL)，其被配置为在照明场中生成被引导到图案上的照明辐射(ILR)；投射镜头(PO)，其包括多个光学元件，该光学元件被配置为用投射辐射将位于照明场中的图案的一部分投射到衬底处的像场上；测量系统(MS)，其能够测量投射辐射的至少一个属性，该属性代表分布在像场中的多个间隔开的测量点处的像差水平；以及操作控制系统，其包括至少一个操纵器，该操纵器操作地连接至投射曝光系统的光学元件，以基于由测量系统生成的测量结果来修改投射曝光系统的成像特性。该方法包括：在测量点分布计算(MPDC)中确定测量点分布的步骤，该测量点分布定义了待在测量中使用的测量点的数量和位置，其中测量点分布计算(MPDC)在边界条件下执行，该边界条件至少代表：(i)操作控制系统的操纵能力；(ii)测量系统的测量能力；以及(iii)预定义的用例场景，其定义了代表性用例集，其中每个用例对应于由投射曝光系统在预定义的使用条件集下生成的特定像差图案。像差图案。像差图案。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】设置投射曝光系统的方法、投射曝光方法以及用于微光刻的投射曝光系统


[0001]本专利技术涉及一种设置投射曝光系统的方法，该投射曝光系统用于以掩模图案的至少一个图像曝光辐射敏感衬底。本专利技术还涉及一种用于微光刻的投射曝光方法和投射曝光系统。

技术介绍

[0002]微光刻投射曝光方法和系统主要用于生产半导体部件和其它精细图案化的部件。这些方法包括使用掩模(光掩模、掩模母版)或其他图案化装置，其承载或形成待成像结构的图案，例如半导体部件层的线型图案。该图案在投射曝光系统中位于照明系统和投射镜头之间的光路中，使得该图案位于投射镜头的物平面的区域中。待曝光的衬底，例如涂覆有辐射敏感层(抗蚀剂、光致抗蚀剂)的半导体晶片被固定，以使得该衬底的辐射敏感表面被布置在投射镜头的像平面的区域中，所述像平面相对于物平面是光学共轭的。在曝光过程中，借助于照明系统对图案进行照明，该照明系统通过初级辐射源的辐射对照射到图案上的照明辐射进行整形。照明辐射可以用特定的照明参数来表征，并且照射在具有限定形状和尺寸的照明场内的图案上。被该图案改变的辐射作为投射辐射穿过投射镜头，该投射镜头将图案投射或成像到待曝光的衬底上。该图像在投射镜头的像场中生成。
[0003]开发投射曝光系统和方法的目的之一是通过光刻在衬底上生产尺寸越来越小的结构。更小的结构导致更高的集成密度，例如在半导体部件的情况下，这通常对所生产的微结构部件的性能具有有利的影响。可生产的结构的尺寸主要取决于所使用的投射镜头的分辨能力，并且可以通过减小用于投射的投射辐射的波长和/或通过增加在该过程中使用的投射镜头的像侧数值孔径NA来增加。成像像差通常限制了忠实再现更精细的结构的能力。
[0004]用于微光刻的投射镜头通常包括多个光学元件，以满足关于成像像差校正的严格要求。经常使用在DUV(深紫外)或VUV(真空紫外)波长范围内工作的折射和反射折射成像系统。这些系统通常具有十个或更多透明光学元件。在反射折射系统中，透明光学元件与至少一个成像反射镜(如凹面镜)结合。还使用来自极紫外范围(EUV)的电磁辐射，特别是工作波长在5nm和30nm之间的电磁辐射。来自极紫外范围的辐射(EUV辐射)不能被折射光学元件聚焦或引导，因为短波长会被已知的在较高波长下透明的光学材料吸收。因此，反射镜系统(反射系统)被用于EUV光刻。使用的掩模是反射掩模。在用于EUV光刻的系统中，努力用尽可能少的反射元件来管理，例如用四个或六个反射镜。
[0005]由于其光学设计和生产，投射镜头必然表现出固有的成像像差。成像像差也可能在使用期间发生，例如在用户操作投射曝光系统期间。这种成像像差通常是由操作中使用的投射辐射导致的、包含在投射镜头中的光学元件的变化引起的。举例来说，所述投射辐射的某一部分可以被投射镜头中的光学元件吸收。投射辐射的吸收会导致光学元件发热，因此在光学元件中产生表面变形，而在折射元件的情况下，可通过热致机械应力直接或间接地引起折射率的变化。折射率的变化和表面变形又导致各个光学元件的成像特性的改变，
因此也导致整个投射镜头的成像特性的改变。该问题区域时常在关键词“镜头发热”下处理。
[0006]其他内部或外部扰动也会导致成像性能的恶化。这尤其包括掩模的可能的比例误差、周围环境中空气压力的变化、原始透镜调节位置和用户使用位置之间的重力场强度的差异、由于高能辐射(例如压缩)导致的材料变化而引起的光学元件的折射率变化和/或形状变化、由于固定装置中的弛豫过程而引起的变形、光学元件的漂移等等。
[0007]通常尝试至少部分地补偿在使用寿命期间出现的成像像差，特别是在操作期间出现的成像像差。
[0008]许多具有最高分辨率的最新的光刻曝光系统依赖于生产过程中的像差测量。像差测量的结果表明投射镜头光学性能的变化，这种变化可能是由例如热效应引起的。
[0009]成像像差水平可以在像场中的不同场点之间发生变化。因此，能够通过在分布在像场中的多个间隔开的测量点处获取测量数据来测量分别与成像质量或像差水平相关的投射辐射的至少一个属性的测量系统是优选的。
[0010]M.范
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德
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科克霍夫等人在《SPIE会议录
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国际光学工程学会》(2004年5月，DOI：10.1117/12.536331)发表的文章“DUV光刻投射工具的全光学柱特征化(Full optical column characterization of DUV lithographic projection tools)”中公开了集成到高NA ArF光刻投射工具中的相位测量干涉仪硬件(ILIAS
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：扫描仪上的集成透镜干涉仪)，其可用于测量和控制临界性能。ILIAS
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系统的主要功能是以高精度和高速度测量和分析整个像场的波前像差。ILIAS
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测量的速度允许在全曝光狭缝上进行高密度像差采样。汇报了在像场中5
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13个测量点的网格上进行的测量(参见图4和图5)，从而提供整个成像场上像差的综合概观，而总测量时间仍在一小时之内。还描述了一种快速模式，这种模式可以进一步减少测量时间，而不会显著降低可重复性。该快速模式在15秒内提供了总的全场测量(在缩小了的1
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5个点的网格上)。
[0011]用于微光刻的高生产率投射曝光系统包括操作控制系统，该操作控制系统使得可以响应于环境影响和其他扰动来执行投射曝光系统的成像相关特性的精细优化。
[0012]操作控制系统通常包括至少一个操纵器，该操纵器操作地连接至投射曝光系统的光学元件，以修改投射曝光系统的成像特性。校正可基于由测量系统生成的测量结果。
[0013]操纵器(一个或多个)可用于至少部分地补偿成像像差。在本申请中，术语“操纵器”尤其表示光学机械装置，该光学机械装置被设计为根据操作控制系统的相应控制信号而主动作用于单个光学元件或光学元件组，以便改变其光学效果，特别是以至少部分补偿所发生的像差的方式来改变光学效果。术语“操纵器”还包括根据操作控制系统的相应控制信号作用在掩模或衬底上的装置，以便例如使掩模或衬底移动、倾斜和/或变形。操纵器可以被设计为例如用于使光学元件沿着或垂直于参考轴偏心、倾斜光学元件、局部或整体地加热或冷却光学元件、和/或用于使光学元件变形。
[0014]如前所述，在大多数情况下，成像像差水平在整个像场上是不均匀的。相反，成像像差水平可在像场中的不同场点之间发生变化。这种变化可以用场相关像差图案来描述。
[0015]成功的校正依赖于关于待校正的场相关像差图案的足够信息。然而，通过测量生成这种信息是昂贵的。测量操作应该在分布在像场中的多个间隔开的测量点处获取测量数据。位于测量点之间的场点的数据可以通过插值获得。
[0016]在测量点处执行的每个测量步骤都需要花费时间。如果测量系统能够在不同的测量点并行测量，那么可以并行测量的场点的数量通常是有限的。
[0017]在一些计量系统中，例如A本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种设置投射曝光系统的方法，所述投射曝光系统用于以图案的至少一个图像曝光辐射敏感衬底，所述投射曝光系统包括：照明系统(ILL)，被配置为在照明场中生成被引导到所述图案上的照明辐射(ILR)；投射镜头(PO)，包括多个光学元件，所述光学元件被配置为用投射辐射将位于所述照明场中的所述图案的一部分投射到所述衬底处的像场上，测量系统(MS)，能够测量所述投射辐射的至少一个属性，所述属性代表分布在所述像场中的多个间隔开的测量点处的像差水平；操作控制系统，包括至少一个操纵器，所述操纵器操作地连接至所述投射曝光系统的光学元件，以基于由所述测量系统生成的测量结果来修改所述投射曝光系统的成像特性；所述方法包括：在测量点分布计算(MPDC)中确定测量点分布，所述测量点分布定义待在测量中使用的测量点的数量和位置，所述测量点分布计算(MPDC)在边界条件下执行，所述边界条件至少代表：(i)所述操作控制系统的操纵能力；(ii)所述测量系统的测量能力；以及(iii)预定义的用例场景，其定义了代表性用例集，其中每个用例对应于由所述投射曝光系统在预定义的使用条件集下生成的特定像差图案。2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述测量点分布计算(MPDC)包括：对于所有操纵器和可用于获取测量数据的多个场点，计算相关性值，所述相关性值代表操纵器处定义的致动值变化和对每个所述场点处像差的最终影响之间的关系。3.根据权利要求1或2所述的方法，其中，所述测量点分布计算(MPDC)包括：对于M个操纵器，计算所述操作控制系统的M*个校正自由度，其中M*≤M。4.根据权利要求2或3所述的方法，其中，所述相关性值在相关性矩阵A中表示，并且所述操作控制系统的校正自由度的数量M*被确定为M*＝rank(A)。5.根据前述权利要求中的一项所述的方法，其中，所述测量点分布计算(MPDC)包括：根据所述测量系统的限制，确定场点集中的可能测量位置和测量位置的最大数量F*。6.根据前述权利要求中的一项所述的方法，其中，所述测量点分布计算(MPDC)包括：定义数量减少的f个测量点，并且对于该数量的场点，识别出那些表现出操纵器处的致动值变化对像差水平的最大影响的场点。7.根据前述权利要求中的一项所述的方法，其中，所述测量点分布计算(MPDC)包括：定义代表性用例集，其中每个用例对应于在预定义的使用条件集下生成的扰动，确定每个用例的代表性像差图案；相对于基函数系统分解所述像差图案，使得像差图案由根据基函数的系数表示；对于所有操纵器，计算场点集处的系数变化。8.根据前述权利要求中的一项所述的方法，其中，所述像场相对于镜像对称线呈现镜像对称，并且其中，所述方法包括：确定相对于所述镜像对称线不对称的测量点分布。9.根据权利要求8所述的方法，其中，所述测量点分布中的测量点图案被细分成第一组测量点和第二组测量点，所述第一组测量点形成相对于所述镜像对称线对称的对称图案，所述第二组测量点包括一个或多个在镜像相关位置处不具有对应测量点的测量点。
10.根据前述权利要求中的一项所述的方法，其中，所述测量点分布计算(MPDC)包括：确定所述像场中预期具有像差绝对值的局部最大值的位置，并且确定测量点分布以使得测量点至少位于预期具有像差绝对值的局部最大值的那些位置。11.根据前述权利要求中的一项所述的方法，其中，在所述投射曝光系统的初始设置时执行所述测量点分布计算(MPDC)，和/或，其中，当在制造商的场地使用所述曝光系统时，根据待在所述投射曝光系统中使用的下一个用例来执行所述测量点分布计算。12.根据前述权利要求中的一项所述的方法，其中，预先计算包括多个不同测量点分布的预定义集，并且终端用户基于曝光系统待使用的实际用例，在预先计算的测量点分布之间进行选择。13.一种用于以图案的至少一个图像曝光辐射敏感衬底的投射曝光方法，包括：在照明场中生成被引导到所述图案上的照明辐射(ILR)；使用包括多个光学元件的投射镜头(PO)，以投射辐射将位于所述照明场中的所述图案的一部分投射到所述衬底处的像场上；测量所述投射辐射的至少一个属性，所述属性代表根据测量点分布而在所述像场中分布的多个间隔开的测量点...

【专利技术属性】
技术研发人员：E，
申请(专利权)人：ASML荷兰公司，
类型：发明
国别省市：