具有对由掩模引起的成像像差的校正的操作投射曝光设备的方法技术

本发明专利技术涉及针对掩模适配微光刻的投射曝光设备的方法，该掩模具有在不同的结构方向具有不同节距和/或不同结构宽度的结构，其中通过微光刻的投射曝光设备的操纵器减小由掩模引起的波前像差。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及适配微光刻的投射曝光设备的方法。此外，本专利技术涉及操作微光刻的投射曝光设备的方法。最后，本专利技术涉及配备执行上述两个方法的微光刻的投射曝光设备。
技术介绍
在下文中被简称为投射曝光设备的、微光刻的投射曝光设备通常包括光源、处理 由光源发出的光线以形成照明光的照明系统、要被投射的物体(通常被称为掩模母版或掩模)、将物场成像至像场上的投射物镜(下文简称物镜)、以及在其上进行投射的另一物体(通常被称为晶片)。掩模或掩模的至少一部分位于物场中，且晶片或晶片的至少一部分位于像场中。如果掩模完全位于物场的区域中，并且在晶片和像场没有相对运动的情况下曝光晶片，则该投射曝光设备通常被称为晶片步进曝光机(stepper)。如果仅掩模的一部分位于物场的区域中，且在晶片和像场的相对运动期间曝光晶片，则该投射曝光设备通常被称为晶片扫描曝光机(scanner)。由掩模母版和晶片的相对运动限定的空间维度通常被称为扫描方向。在晶片的曝光期间，利用照明系统的照明光照明掩模。照明的类型被表示为设置(setting)。在相干照明、具有0和I之间的O设置的非相干照明、环形照明、具有不同照明孔径角的X或Y双极设置、以及四极设置之间进行区分。当前的发展趋向自由形状照明的方向，例如参照“IIlumination Optics for Source-Mask Optimization, Yasushi Mizuno等，Proc. SPIE 7640,764011 (2010)”。在该情况中，可以任何具有高空间分辨率的期望方式设定照明系统的出瞳中的照明光的强度。对于借助于微光刻曝光工艺而将制造的集成电路的集成密度，周期结构具有关键的重要性。所述结构由节距(pitch)和结构宽度来描述。通过要被曝光的光刻胶(resist)的光刻胶阈值，可以将晶片上使用的结构宽度自由地设定至某一程度。相对比地，最小的可实现的节距Pitchmin由照明光的波长和物镜的物方数值孔径给定。对于具有预先确定的 2O设置O的相干和非相干照明，满足下式+要被成像的掩模上的结构通常具有两个优选的方向。因此，在投射曝光设备的成像质量的评估中，至少对H (水平)和V (垂直)结构的最大可分辨节距加以区别。在该情况中，下文将承认H结构是指掩模的透光和不透光的区域的序列，其中所述区域中的每一单独区域在关于扫描方向正交的方向上具有更大的范围。在投射曝光设备中的晶片上最终可实现的集成密度实质上依赖于以下参数(a)物镜的焦深D0F，(b)像方数值孔径NA，以及(c)照明光的波长X。为了投射曝光设备的可靠操作，对于期望的临界尺寸CD (亦即在晶片上出现的最小结构宽度)以及给定的数值孔径NA，有必要保证由可能的离焦FV (焦点变化)和照明光的剂量的变化形成的最大可能的所谓处理窗口(process window)。在该情况下,NA和DOF是反比例的。为了进一步减小临界尺寸CD，通常倾向于朝着增加数值孔径NA的方向发展。然而，这导致焦深DOF的减少，并因此导致处理窗口的减小。因此，存在对用于在减小临界尺寸⑶的情况下增加或至少稳定处理窗口的措施的需求。·当前，通过两类投射曝光设备实现节距和⑶的最佳分辨率。第一类投射曝光设备利用ArF激光器以具有偏振光的193nm波长\的照明光运行，并且，其以浸没方式工作，即在晶片之前使用液体作为最后的介质，或者以干的方式工作，即，在晶片之前使用气体作为最后的介质。将被照明的掩模成像至晶片上的关联的物镜通常为折射或折反射物镜。后者以0. 8或I. 3或更高的像方数值孔径工作。以示例的方式，参考 US20060139611A1，US 20090034061A1 或 US 20080151365A1。掩模母版通常为玻璃基底，且掩模母版的结构通过所述基底上的由Cr、MoSi或其他材料构成的结构化层限定。第二类投射曝光设备利用弱X光辐射(在技术术语中称为EUV，极紫外)源以13.5nm波长\的照明光运行。技术术语称为所谓的EUV系统或EUV投射曝光设备。将被照明的掩模成像至晶片上的关联物镜是反射物镜。后者以0. 2至0. 35,0. 9或更高的像方数值孔径工作。例如，参考US20050088760A1或US 200801700310A1。掩模母版通常为玻璃基底，诸如ULETM或Zerodur ，在具有13. 5nm的波长\的光的情况下，掩模母版通过交替Mo和Si层的叠层而成为高反射，并且，掩模母版的结构继而由结构化的Cr层或者由TaN或其他的材料构成的结构化的层限定。结构化的层的厚度典型地为50-70nm。在“Polarization-induced astigmatism caused by topographic masks,Ruoff等，Proc SPIE 6730,67301T (2007)”中解释的效应在第一类投射曝光设备中出现。因此，照明光的TM-和TE-偏振分量分别导致H和V结构的焦距的位置不同。波前像差(并且在该情况中尤其是像散(astigmatism) Z5、Z6)相应地出现在掩模的偏振照明和通过物镜的随后成像的情况中。像散项Z5、Z6为泽尼克(Zernike)多项式,其指数(indexing)遵循条纹标号(fringe notation),参考 “Handbook of Optical Systems (光学系统手册)，Singer 等(eds. )，Wiley-Vch，2005”。这实质上与照明光在掩模上衍射时基尔霍夫近似的失效以及偏振照明关联，该掩模对于光而言表现为三维。上述文章具体描述了考虑这些效应的通用基尔霍夫近似。这些效应(在技术术语中称为严格(rigorous))依赖于结构宽度、限定掩模的结构的材料(诸如Cr)、以及所述结构在掩模区域中的照明光的光束路径的方向上的厚度。因此，在第一类投射曝光设备中，需要校正波前的取决于结构和取决于节距的像差(其由掩模的严格效应引起(同义词导致))的措施，并且，特别地，需要校正由掩模引起的取决于结构和取决于节距的像散。在该情况中，由结构或结构宽度或节距引起的波前像差、或者所引起的波前的像差在下文中被理解为指仅由掩模的这种结构化导致的像差。换言之，这是在已经存在的物镜的其他像差之外出现的像差。代替节距或结构宽度引起的波前像差，也可以仅称为节距或结构宽度的波前像差。在第二类投射曝光设备中，掩模的照明以反射方式发生。因此，掩模的远心照明是不可能的，因为否则照明系统和物镜会挡道。在第一类投射曝光设备的情况中，主光线角度CRA为主光线与远心光线的偏离。在第二类投射曝光设备的当前情况中，主光线角度为照明光的主光线关于相对于物镜的物平面的假想垂线的角度。在如US 20050088760A1中呈现的投射曝光设备的情况中，6°的CRA被用于0. 33的像方数值孔径NA的情况中。在如US200801700310A1中呈现的投射曝光设备的情况中，在像方数值孔径NA为0. 5的情况下使用15°的CRA。通常，使用的CRA随着物镜的数值孔径NA增加而增加。对于以下描述的效应，也参考“Maskdiffraction analysis and optimizationfor EUV masks (掩模衍射分析和对于EUV掩本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2010.06.02 DE 102010029651.1;2010.03.30 US 61/318,1.针对掩模适配微光刻的投射曝光设备的方法，该掩模具有在不同的结构方向中具有不同节距和/或不同结构宽度的结构，所述投射曝光设备包括 照明系统，利用照明光照明所述掩模和产生不同的照明设置， 物镜，将位于所述物镜的物平面中的所述掩模成像至位于所述物镜的像平面中的晶片上， 所述物镜包括具有不同的操纵器偏转的操纵器，通过所述操纵器，能够操纵所述物镜的成像的波前， 所述方法的特征在于 在所述掩模的不同结构方向中限定所述掩模的多个不同节距和/或结构宽度， 设定所述照明系统中的照明设置或自由形状照明， 确定所述操纵器偏转中的ー个，所述ー个操纵器偏转减少由所限定的节距和/或所限定的结构宽度导致的波前像差， 将所述操纵器偏转至所确定的操纵器偏转。2.操作微光刻的投射曝光设备的方法，所述投射曝光设备包含 照明系统，利用照明光照明所述掩模和产生不同的照明设置， 物镜，将位于所述物镜的物平面中的掩模成像至位于所述物镜的像平面中的晶片上， 所述物镜包括具有不同的操纵器偏转的操纵器，通过所述操纵器能够操纵所述物镜的成像的波前， 所述方法的特征在于 提供掩模，所述掩模具有在不同的结构方向中具有不同节距和/或不同结构宽度的结构， 在所述掩模的不同结构方向中限定所述掩模的多个不同节距和/或结构宽度， 设定所述照明系统中的照明设置或自由形状照明， 确定所述操纵器偏转中的ー个，所述ー个操纵器偏转减少由所限定的节距和/或所限定的结构宽度导致的波前像差， 将所述操纵器偏转至所确定的操纵器偏转。3.针对掩模适配微光刻的投射曝光设备的方法，该掩模具有在不同的结构方向中具有不同节距和/或不同结构宽度的结构，所述投射曝光设备包括 照明系统，利用照明光照明所述掩模和产生不同的照明设置， 物镜，将位于所述物镜的物平面中的所述掩模成像至位于所述物镜的像平面中的晶片上， 所述物镜包括具有不同的操纵器偏转的操纵器，通过所述操纵器能够操纵所述物镜的成像的波前， 所述方法的特征在于 提供掩模， 设定所述照明系统中的照明设置或自由形状照明， 确定由所述掩模引起的波前像差， 确定所述操纵器偏转中的ー个，所述ー个操纵器偏转减少所确定的波前像差， 将所述操纵器偏转至所确定的操纵器偏转。4.根据权利要求I或2所述的方法，其特征在于 限定所述掩模的结构方向中的第一结构方向， 限定所述第一结构方向的不同节距的两个不同的节距Pl和P2、或不同结构宽度的两个不同的结构宽度SI和S2， 确定所述不同的节距Pl和P2或所述不同的结构宽度SI和S2的波前像差， 确定第一操纵器偏转Ml，该第一操纵器偏转Ml減少节距Pl或结构宽度SI的波前像差， 在所述节距Pl和P2或所述结构宽度SI和S2的波前像差不同的情况下，确定第二操纵器偏转M2，该第二操纵器偏转M2減少所述节距P2或所述结构宽度S2的波前像差，以及限定所述节距Pl相对于P2的或所述结构宽度SI相对于S2的相对权重a e [O, I]，以及将所述操纵器偏转α Μ1+(1-α )Μ2的值， 在所述节距Pl和Ρ2的波前像差或所述结构宽度SI和S2的波前像差相同的情况下，将所述操纵器偏转Ml的值。5.根据权利要求I或2所述的方法，其特征在于 限定所述掩模的结构方向中的第一结构方向， 限定所述掩模的结构方向中的与所述第一结构方向不同的第二结构方向， 限定在所述掩模的第一结构方向中以及在所述掩模的第二结构方向中出现的节距或结构览度， 确定针对所述第一结构方向以及针对所述第二个结构方向的所述节距或所述结构宽度的波前像差， 确定第一操纵器偏转Μ1，该第一操纵器偏转减少所述第一结构方向的节距或结构宽度的波前像差， 在针对所述第一结构方向以及针对所述第二个结构方向的节距或结构宽度的波前像差不同的情况下，确定第二操纵器偏转M2，该第二操纵器偏转M2減少...

【专利技术属性】
技术研发人员：J罗夫，
申请(专利权)人：卡尔蔡司SMT有限责任公司，
类型：
国别省市：