用于曝光衬底的浸没式光刻方法和装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及照明衬底（４０５）的浸没式光刻方法。当衬底（４０５）被照明时，浸没液被导入成像元件和衬底之间，并且根据所述方法，通过沿着载体（４０９）的移动方向改变照明标线（４０２）与要被照明的衬底（４０５）的表面之间的射束方向上的距离，调整要被照明的衬底（４０５）的表面的照明的景深和／或分辨率。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及用于曝光衬底的浸没式光刻方法和装置。在大规模集成半导体芯片的生产中，由于半导体芯片上的结构的日益小型化，对用于半导体芯片生产的制造设施和生产过程要求更加严格。伴随大规模集成半导体芯片小型化的提高出现的一个问题是小型化受所采用的用于构图晶片的半导体芯片的光刻技术的分辨能力限制。作为介绍，在图6中以简化方式示意性示出用于构图晶片601的光刻装置600。光刻装置600具有照明单元602和透镜603。通过使用掩模604或标线(reticle)进行曝光来对晶片601进行构图。出于这个目的，掩模上所形成的结构借助激光605和照明单元通过透镜603被成像到晶片601上，也就是说，曝光晶片601并因此能对晶片进行构图。在现有技术中已知用于执行光刻的各种方法。一种方法是使用所谓的“步进式电机”。当使用这种步进式电机时，所使用的整个掩模在单个曝光步骤内一次全部被转移到晶片的第一曝光区上。然后，移动晶片并曝光晶片的下一曝光区。用于光刻中的另一种方法通过所谓的“扫描器”来执行。在扫描器的情况下，掩模的整个结构不是在一个步骤中被成像到晶片的第一曝光区上，而是一次总是只有一窄条掩模被成像到晶片的曝光区上。出于这个目的，使用所谓的曝光狭缝，该曝光狭缝总是只照明一窄条掩模并且掩模穿过该曝光狭缝。在曝光区的曝光期间，整个区域逐渐穿过曝光狭缝。通过这个曝光狭缝清楚地扫描掩模。在将掩模成像到晶片区域期间，掩模和晶片都移动。在这种情况下，晶片的移动和掩模的移动通常沿相反方向进行。清楚地说，掩模通过曝光狭缝被扫描。在这种情况下，在随多个激光闪光(脉冲)穿过移动狭缝期间，掩模上的每个点被曝光到晶片上。光刻技术的分辨率由公式(1)得出R=k1·λn·sin(θ)---(1)]]>其中R是分辨率，k1是与过程有关的系数，λ是用于光刻的射束的真空波长，和n·sin(θ)是所谓的数值孔径，其中n是其中执行光刻的介质的折射率，而θ是透镜的孔径角。出于物理原因，与过程有关的系数k1具有大于0.25的值。显然，k1大于0.25，以便保证线和间隔(也就是说明暗交替)的均匀的图案能够被成像且仍可分辨为这样的图案。光刻时，当前仍将波长限制为大于近似150nm的波长，因为目前不了解能透过具有较短波长的光的材料。自这些边界条件得出，为了提高分辨能力几乎不能改变k1或λ，该分辨能力的提高对于用于构图小结构的光刻是必要的。因此，剩下的唯一系数是n·sin(θ)、即所谓的装置的数值孔径，n·sin(θ)也被表示为NA。在这种情况下，出于数学原因，必须考虑sin(θ)≤1有效。显然，θ说明光能够以其进入成像元件(透镜)的孔径角，以便光不遭受全反射而离开成像元件，并且因此，θ是进入成像元件的光密度和光刻装置的分辨能力的量度。半导体生产中的光刻方法通常通过空气作为浸没介质(即作为位于成像元件和衬底之间的介质)来执行。因此折射率为n≈1。如果光刻方法利用不同于空气的介质来执行，即如果执行所谓的浸没式光刻，那么能够将分辨能力提高了等于浸没介质的折射率的倍数。在这种浸没式方法的情况下，折射率为n＞1的液体被导入到成像元件(即，例如透镜)和光刻装置之间的间隔中。使用浸没介质能有附加光影响(contribute to)成像元件的光强的效果。光以一角度入射到成像元件中，该角度太大，以便在浸没介质为空气时仍影响成像元件的光强、也就是可能遭受全反射，该光在使用折射率高于n＝1的浸没介质的情况下仍影响该光强。结果，能够获得更高的分辨率，或对于相同的分辨率能够增加成像的景深。然而，浸没式光刻的一个缺点是，浸没介质吸收部分用于曝光晶片的光。浸没介质因吸收光而被加热。浸没介质的加热又导致浸没介质折射率的变化。针对水，估计折射率随温度T的变化，该变化对于波长为λ＝193nm总计近似dn/dT＝10-4K-1。这又导致成像元件和晶片之间的距离中的细微变化，在该距离处能够获得最佳聚焦，即成像最清晰，或者换言之，分辨率取最小值。液体的温度变化和因此折射率变化也导致成像的景深(DoF)的减小。在光刻方法中，所投影的图像(即，掩模的图像)的景深由此被减小，从而导致光刻方法的处理窗口减小，就是说，允许光刻参数有波动范围。解决该问题的一种方法是控制浸没液体的温度。就是说，试图尽可能保持温度恒定和将温度稳定在一小的温度范围内。然而，这必须非常精确地来实现。这种精确的温度控制成本高并且难于实现。而且，剩下的焦点变化对光刻方法的成像景深和分辨率有不利影响。为了近似说明要遵守多么精确的温度和剩下的温度变化有多大影响的数量级，将根据实例来估计。对于波长λ＝193nm、折射率n＝1.47(去离子水)、sin(θ)＝0.75和工作距离(即成像元件和要被构图的晶片表面之间的距离)D＝1mm，如果想要遵守清晰成像的距离变化△D＜1nm，则必须遵守δn＜6.10-7，其中δn是折射率的变化。根据δn＜6.10-7和上面已经讨论的dn/dT＝10-4K-1的估计，能根据公式(2)ΔD=D·δnn·cos2θ]]>计算，必须多么精确地控制和调整温度。得出要求的精度为6mK。这个温度控制精度很难遵守，结果在半导体元件的构图中使用浸没式光刻受到极大地阻碍并更困难。公开了一种聚焦装置，其具有用于光学生产工件的物镜系统，用于在工件表面上形成期望的图案或用于检查工件上的图案，并且该聚焦装置被用于设置工件表面和物镜系统之间的聚焦状态。公开了一种扫描曝光系统，其提供包括要被转移到晶片上的图案信息项的光，并从而在半导体晶片上对光刻层进行构图。公开了一种浸没式光刻装置，在该装置和工件之间的工作距离满足考虑浸没液的折射率的温度系数和温度的关系。公开了，线宽控制参数在作为光刻装置性能结果的图案内变化，并且这些变化能够通过线宽偏移系数来补偿。本专利技术基于以下问题，即解决上述现有技术缺点和提供用于曝光衬底的浸没式光刻方法以及针对这种方法的装置，这些方法及装置减少了在浸没光刻期间进行准确的温度控制的问题。该问题通过用于曝光衬底的浸没式光刻方法和用于执行这种方法的装置来解决，该方法和装置包括根据独立专利权利要求的特征。一种用于曝光衬底的浸没式光刻方法通过扫描曝光装置来执行，该扫描曝光装置具有产生射束的射束源、容纳标线的支架、其上布置有衬底的载体、和被布置在标线和衬底之间的成像元件，在这种情况下，在曝光衬底期间，浸没液被导入成像元件和衬底之间，并且在这种情况下，在该方法中，射束从辐射源通过标线、通过成像元件和通过浸没液到达要被曝光的衬底表面，射束沿第一方向扫描标线，在曝光衬底期间，载体沿第二方向移动，以及通过在曝光期间利用标线改变沿载体移动方向的标线与衬底表面之间的射束方向上的距离来设置衬底表面的曝光的景深和/或分辨率，或换言之设置衬底表面的曝光期间的最佳焦点的位置。一种用于执行衬底曝光的浸没式光刻装置具有发射射束的射束源、其上能布置衬底的载体、用于容纳标线的支架、和被布置在支架和载体之间的成像元件。在该装置中，载体和支本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于曝光衬底的浸没式光刻方法，该方法通过扫描曝光装置来执行，该扫描曝光装置具有：　射束源，该射束源产生射束，支架，该支架容纳标线，载体，在该载体上布置有衬底，成像元件，该成像元件被布置在该标线和该衬底之间 ，和其中，在曝光衬底期间，浸没液被导入该成像元件和该衬底之间，其中，所述射束从辐射源通过该标线、通过所述成像元件并通过所述浸没液到达要被曝光的衬底表面，其中，所述射束沿第一方向扫描所述标线，其中，在曝光所述要 被曝光的衬底表面期间，所述载体沿第二方向移动，其中，通过在利用所述标线进行曝光期间沿所述载体的移动方向改变所述标线与所述要被曝光的衬底表面之间的射束方向上的距离来设置所述衬底曝光的景深和／或分辨率，该距离以这样的方式被改变，即补偿在 曝光期间由浸没液在曝光期间的温度变化引起的景深和／或分辨率的变化。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：M尼霍夫，
申请(专利权)人：英飞凌科技股份公司，
类型：发明
国别省市：DE[德国]