[发明专利]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

说明书

技术领域

本发明涉及适配微光刻的投射曝光设备的方法。

此外，本发明涉及操作微光刻的投射曝光设备的方法。

最后，本发明涉及配备执行上述两个方法的微光刻的投射曝光设备。

背景技术

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1之间的σ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“Illumination 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σ设置σ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DOF，（b）像方数值孔径NA，以及（c）照明光的波长λ。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CD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CD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λ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1.3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。