衬底曝光方法和光刻投影设备技术

公开了一种把掩模（ＭＡ）图案的图像曝光到涂有抗蚀剂层的衬底（Ｗ）的方法，其中，在开始曝光后及曝光完成前，控制器（１００）通过在曝光时改变衬底承载台位置（ＷＴ）而在抗蚀剂层的图像中引入受控数量的对比度损失。对比度损失影响光刻投影设备分辨率的间距依赖性，因而把对它的控制用于匹配不同光刻投影设备之间分辨率的间距依赖性。（*该技术在2024年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及对至少部分被辐照敏感层覆盖的衬底曝光的方法，所采用的光刻投影设备包括----提供投影辐照线束的照明系统；----支持图案形成装置的支撑结构，图案形成装置用来使投影线束在其截面上具有图案；----承载衬底的衬底工作台；----具有虚图像表面的投影系统，把具有图案的射线投影到衬底的目标部分。
技术介绍
光刻设备是一种把需要的图案加到衬底目标部分的一种装置。光刻设备可以应用在诸如集成电路(IC)制造中。在此情况下，图案形成装置，如掩模，可以用于产生与IC单个分层相应的电路图案，这个图案可以映像到涂有辐照敏感材料(抗蚀剂)的衬底(如硅晶片)的目标部分(例如包括一个或几个管芯的部分)。同时也是投影系统的照明系统一般包括定向、整形或控制投影辐照线束的部件。一般而言，投影系统包括设定投影系统数值孔径(通常称作“NA”)的装置。例如，在投影系统的瞳孔部分有一个可调节的数值孔径光栏。典型的照明系统包括用于设定掩模版上游的(在照明系统的瞳孔里)强度分布的外和/或内径向范围(通常分别称作“内-西格玛”，“外-西格玛”)的调整装置。下文中也可能把特定的外-西格玛和内-西格玛设定称为环形照明模式。在把投影物体的图像投射到衬底上时，控制照明系统瞳孔平面的空间亮度分布可以改善工艺参数。微芯片制造涉及对器件和互连线之间、部件之间、和/或部件的元件之间，例如某个部件的两个边沿之间的空间或宽度公差的控制。更详细地说，控制IC层和器件制造中容许的最小空间公差是很重要的。所述最小空间和/或最小宽度称为关键尺寸(“CD”)。一般而言，单个衬底包括依次曝光的各相邻目标部分的网状系统。现有的光刻设备包括通过一次把整个图案曝光到目标部分来照射每个目标部分的所谓步进器和通过投影线束在给定方向(扫描方向)扫描图案并同时以平行或反平行此方向的方式同步扫描衬底来照射每个目标部分的所谓扫描器或步进扫描装置。在传统光刻投影技术里，有一个众所周知的问题，即孤立的部件和密集的部件在CD中出现的差异可能限制工艺活动余地(即，对于给定的CD公差，与被照明的目标部分的曝光量的允许的残差量结合的可用的焦深)。这个问题的出现是因为掩模上的那些具有相同标称关键尺寸的特征(也称为标线板)会因为与间距相关的衍射效应产生与掩模上它们的间距相关的不同的制版结果(相邻部件之间是分离)。例如，由具有特定线宽的线构成的特征在处于孤立状态下时，也就是间距较大时的印制结果会与掩模上相同线宽的相同特征在与相同线宽的其他线条一起处在密集配置、即间距较小时的印制结果不同。因此，如果密集和孤立的关键尺寸的部件在同时制版的时候，制版时CD出现与间距相关的的差异。这种现象称作“孤立-密集偏差“，是光刻技术中的一个特殊问题。孤立-密集偏差以毫微米计量并且是光刻工艺的实际特性中一个重要的参数。传统的光刻设备没有直接指出孤立-密集偏差问题。传统上，或者通过改变光学参数如投影镜头的数值孔径或内-西格玛和外-西格玛，或者通过以这样的方式设计一种掩模，即，把孤立和密集特征的制版尺寸差异最小化，来补偿孤立-密集偏差是传统光刻设备使用者的责任。例如最后面的这种技术包括标线板和/或光学邻近效应修正(以后也称为OPC)，为了简单起见，任何需要孤立-密集偏差补偿的图案都会提供标线板，可能以后也称为OPC-标线板。一般而言，为了保证理想的设备利用率，在大规模制造厂里，相同光刻制造工艺步骤可以采用不同的光刻设备，因此(例如由于设备间的差异)就会产生制造工艺中CD之间的差异或者误差。一般来说。此类误差的实际间距依赖程度取决于图案和特征的特定布局、使用的光刻设备投影系统畸变、衬底上辐照敏感层的特性、及诸如照明设定的辐照线束特性、辐照能量的曝光量。因此，由图案形成装置产生具体图案，及通过具有特定辐照源的光刻投影设备制版，这个装置可以识别与所使用光刻系统的工艺特征的孤立-密集偏差有关的数据。对于给定装置、图案和工艺，所述数据，具体地说，作为间距的函数的CD的清单或曲线图，后面为了简单起见称为”孤立-密集偏差特性”。在相同光刻制造工艺步骤中采用不同的光刻投影设备(同类型或者不同类型)，相应的不同孤立-密集偏差特性互相匹配是一个问题，如减小发生在制造工艺中的CD偏差。将一台设备(对工艺可以采用环形照明模式)的孤立-密集偏差特性与另一台设备的孤立-密集偏差特性匹配的现有技术将改变内-西格玛和外-西格玛的设定值，但同时保持两台设备之一的内-西格玛和外-西格玛设定之间的差异(即，同时保持照明模式的环形圈的宽度)。选择标称的西格玛设定值将使工艺活动余地最佳(更详细地说是焦深和曝光范围)。因此对机器而言这个过程有个缺点即当西格玛设定值改变的时候，工艺活动余地变小并可能小到不再有实用价值。
技术实现思路
本专利技术的目的就是提供一种曝光衬底的方法从而使孤立-密集偏差可以修改。根据本专利技术，以上目的及其他目的通过对至少是部分被辐照敏感层覆盖的衬底进行曝光而达到。所用的光刻设备包括 ----提供辐照投影线束的照明系统；----支持图案形成装置的支撑结构，图案形成装置用来使投影线束在其截面上具有图案；----支撑衬底的衬底工作台；----把具有图案的图像投影到衬底目标部分的投影系统，所述方法包括把所述辐照敏感层对于所述图像曝光的步骤，其特征在于所述曝光步骤包括，在开始曝光后和曝光完成前，诱导上述图像的对比度损失，以便在目标部分改变孤立-密集偏差特性。作为IC器件制造工艺一部分的特定光刻投影和曝光工艺步骤并在特定光刻投影设备上运行的孤立-密集偏差特性由诸如以图案印制的关键尺寸的特征的分布和形状、曝光时候的照明设定等参数确定。专利技术者发现，除了西格玛设定之外，一个影响孤立-密集偏差的重要参数是图案图像的对比度。更详细地说，专利技术者发现，由诱导的对比度变化产生的直通间距效应和由西格玛设定改变引起的直通间距效应是不同的。这两种参数变化可以独立用于改变孤立-密集偏差特性。特征(或者特征的边缘或者一组特征)的图像对比度经常表述为归一化图像记录斜率(NILS)。投影系统有一个虚图像面，这个虚图像面通常与例如相对于NILS而言的图像对比度优化的焦点平面的某个表面(理想的是真实的平面)相一致。光刻工艺的有关的图像的NILS值与在衬底上形成在抗蚀剂层中的图案或图案的一部分的图像有关。一般来讲，在曝光时这样定位衬底，使得抗蚀剂层基本上与虚图像面重合。当目标部分抗蚀剂层区域从图像面移开的时候，沿垂直于上述虚图像面Z-方向上，抗蚀剂层的图像NILS不再是最佳的，取而代之的是某种程度降低的NILS。专利技术者发现这种NILS降低也会影响孤立-密集偏差特性及孤立-密集偏差特性的平滑调节可以更好地由以下的方法得到—--在开始曝光时候和曝光结束前-移动衬底的z-位置来基于曝光的完成提供至少某种程度的引起对比度平均化----或者NILS损失。对于步进和步进-扫描光刻投影设备，通过在曝光目标部分期间在垂直于虚图像面的方向上移动承载涂敷有抗蚀剂层衬底的衬底工作台，可以提供处理孤立-密集偏差特性的额外的自由度。比如这个位移可以是震动、间歇性移动，在应用脉冲激光作为辐照源的例子里，位移操作可以在脉冲间隙或者曝光一个或一个以上幅照脉冲时，或者两种情况都有的情况下进行。根据本专利技术，对于步进-扫描本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于对至少部分涂敷辐照敏感层的衬底曝光的方法，使用的光刻投影设备包括：－提供投影辐照线束的照明系统－支撑图案形成装置的支撑结构，所述图案形成装置用来使所述投影线束在其截面具有图案；－支撑衬底的衬底工作台；和－用于把所述图案的图像投影到所述衬底的目标部分的投影系统，所述方法包括相对于所述图像曝光所述辐照敏感层的步骤，其特征在于：所述曝光步骤包括在开始曝光之后和曝光完成之前，引入所述图像的对比度损失来修正孤立－密集偏差特性。

【技术特征摘要】
EP 2003-9-10 03255648.21.一种用于对至少部分涂敷辐照敏感层的衬底曝光的方法，使用的光刻投影设备包括-提供投影辐照线束的照明系统-支撑图案形成装置的支撑结构，所述图案形成装置用来使所述投影线束在其截面具有图案；-支撑衬底的衬底工作台；和-用于把所述图案的图像投影到所述衬底的目标部分的投影系统，所述方法包括相对于所述图像曝光所述辐照敏感层的步骤，其特征在于所述曝光步骤包括在开始曝光之后和曝光完成之前，引入所述图像的对比度损失来修正孤立-密集偏差特性。2.如权利要求1所述的方法，其特征在于所述引入所述图像的对比度损失包括改变所述图案的图像和虚图像面的相应图像之间沿基本上垂直于所述投影系统的所述虚图像表面的z方向的距离。3.如权利要求2所述的方法，其特征在于所述光刻设备还包括用于沿z-方向移动承载衬底的所述衬底工作台的装置；以及所述沿z方向改变距离包括改变所述衬底工作台沿z方向的位置。4.如权利要求2所述的方法，其特征在于所述光刻设备还包括用于沿z-方向移动所述图案形成装置的装置；以及所述沿z方向改变距离包括改变所述图案形成装置沿z方向的位置。5.如权利要求2-4中任意一个所述的方法，其特征在于所述改变沿z方向的距离是所述距离的循环变化。6.如权利要求2-4中任意一个所述的方法，其特征在于所述改变沿z方向的距离是以固定的变化速率进行的。7.如权利要求2-4中任意一个所述的方法，其特征在于所述改变沿z方向的距离是以间歇移动的方式进行的。8.如权利要求7所述的方法，其特征在于所述改变距离包括根据z位置的高斯分布来确定所述衬底的位置。9.如权利要求2所述的方法，其特征在于光刻投影设备是步进扫描设备，其中，所述衬底在扫描方向上是可移动的，所述改变沿z-方向的距离包括相对于扫描方向上虚图像面倾斜所述扫描方向和所述目标部分。10.如权利要求2所述的方法，其特征在于所述光刻投影设备是步进扫描设备，其中，所述衬底在扫描方向是可移动的，所述改变沿z-方向距离...

【专利技术属性】
技术研发人员：JM芬德什，JMD斯托伊德赖杰，JW德克勒克，
申请(专利权)人：ASML荷兰有限公司，
类型：发明
国别省市：NL[荷兰]