具有至少两个操作状态的微光刻投射曝光设备制造技术

本发明专利技术涉及一种用于制造微电子元件的、具有至少两个操作状态的微光刻投射曝光设备。该微光刻投射曝光设备包括物平面上的反射掩模。在第一操作状态中，所述掩模的第一部分区域由第一辐射照明，所述第一辐射在所述第一部分区域的每个点处具有所分配的具有第一质心方向矢量的第一质心方向。在第二操作状态中，所述掩模的第二部分区域由第二辐射照明，所述第二辐射在所述第二部分区域的每个点处具有所分配的具有第二质心方向矢量的第二质心方向。所述第一和所述第二部分区域具有公共交叠区域。所述微光刻投射曝光设备被构造为使得在所述交叠区域的至少一个部分区域的每个点处，归一化的第一质心方向矢量、归一化的第二质心方向矢量以及与所述掩模垂直的归一化矢量的标量三重积小于０．０５。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种用于制造微电子元件的、具有至少两个操作状态的微光刻投射曝光设备，以及涉及一种用于通过光刻制造微电子元件的方法。
技术介绍
引言中所提及的类型的微光刻投射曝光设备和方法被公开在例如US6，295, 119B1 和 US6, 526，118B2 中。用于制造微电子元件的微光刻投射曝光设备包括对结构承载掩模进行照明(所谓的掩模母版)的光源和照明系统以及将掩模成像到基底(晶片)上的投射光学单元，等等。所述基底包含光敏层，其在曝光时被化学地改变。这也被称为光刻步骤。在此情况下， 掩模母版被布置在物平面中，且晶片被布置在微光刻投射曝光设备的投射光学单元的像平面中。光敏层的曝光以及进一步的化学处理产生微电子元件。微光刻投射曝光设备通常被作为所谓的扫描曝光机操作。这意味着掩模母版被沿着扫描方向移动通过狭缝照明场，同时晶片被相应地在投射光学单元的像平面中移动。掩模母版和晶片的速度比对应于投射光学单元的放大率，其通常小于1。在此情况下，投射光学单元和照明系统的光学元件可以是折射或反射或衍射元件。折射、反射和衍射元件的组合也是可以的。同样可以以反射方式或透射方式实施掩模母版。特别地，当这种设备以具有小于约100nm(尤其是5nm和15nm之间)的波长的辐射操作时，其完全由反射元件构成。这种微光刻投射曝光设备具有受限的照明场以及可以被成像的受限的场。然而， 即使掩模大到既不能被完全地成像也不能被完全地照明，也可能仍期望将结构承载掩模成像到像平面中，在像平面中布置了具有光敏层的基底。如果掩模仅在一个方向可以大于被照明或成像的区域，则光刻投射曝光设备可以被作为扫描曝光机操作，从而掩模在所述方向上被移动通过狭缝照明场，同时晶片被相应地在投射光学单元的像平面中移动。这意味着至少原则上可以在所述方向上照明和成像任意尺寸的掩模。然而，如果掩模在两个方向上大于可以被成像和照明的区域，则其不能通过扫描纠正。在这种情况下，结构承载掩模被分为至少两个被单独成像或照明的部分区域。这可以有条件地与扫描处理组合。在此情况下，该至少两个部分区域的中点在与扫描方向垂直的距离处，从而该至少两个部分区域的组合大于每个单独部分区域。因此，通过与扫描方向上的移动组合，可以照明和成像相对大的结构承载掩模。然而，为了在光敏层中整体地给出掩模结构的完全像，有利的是部分区域至少部分交叠。这使得可以确保掩模中没有无意地不被成像或不被照明的区域。然而，这些交叠区域导致结构承载掩模的构造上的问题。尤其在掩模不被垂直照明的情况中，在掩模的制造中，必须考虑辐射的哪个质心方向出现在投射曝光设备中的掩模的一点上。辐射的质心方向偏离垂直照明越多，所述效应变得越糟。如果，在交叠区域的至少一个部分区域的每个点处，第一质心方向和垂直于掩模的垂直矢量之间的角度是3°或者更大，特别是6°或者更大，则必须考虑这些问题。入射辐射的质心方向被理解为入射辐射的平均方向。如果从光束锥的所有方向均勻地照明一点，则光束锥的对称轴与质心方向一致。在非均勻照明的情况下，通常形成能量加权平均，其中，每个方向用来自此方向的辐射的强度加权。则质心方向是平均能量加权方向。在掩模的制造中必须考虑质心方向，这是因为在倾斜照明期间可能发生使掩模的像畸变的阴影投影(casting)和投射效应。可能发生阴影效应，这是因为这种结构承载掩模不完全是平面的。在反射掩模的情况下，非反射区域被提高，因为在这些位置，一个或多个覆盖层已经被施加到一个或多个反射基层。因此，掩模的这种三维结构可能导致阴影效应。然而，可以在掩模的制造中考虑阴影和投射效应，从而在微光刻投射曝光设备的像平面中出现所期望的像。如果交叠区域被照明和成像两次，则这导致对第一和第二曝光的辐射的质心方向的特殊要求，以便仍然能够考虑阴影投影和投射效应。
技术实现思路
本专利技术旨在提供一种用于制造微电子元件的微光刻投射曝光设备和方法，其中满足所述特殊要求。根据本专利技术，通过用于制造微电子元件的微光刻投射曝光设备实现此目的，该微光刻投射曝光设备具有至少两个操作状态，包括物平面上的反射掩模。在此情况下，所述微光刻投射曝光设备被构造为使得在第一操作状态中，所述掩模的第一部分区域由第一辐射照明，所述第一辐射在所述第一部分区域的每个点处具有所分配的具有第一质心方向矢量的第一质心方向，以及在第二操作状态中，所述掩模的第二部分区域由第二辐射照明，所述第二辐射在所述第二部分区域的每个点处具有所分配的具有第二质心方向矢量的第二质心方向，其中所述第一和所述第二部分区域具有公共交叠区域。在所述交叠区域的至少一个部分区域的每个点处，归一化的第一质心方向矢量、归一化的第二质心方向矢量以及与所述掩模垂直的归一化矢量的标量三重积小于0. 05，优选地小于0. 05，特别优选地小于 0. 01。这确保由所述第一和第二质心方向矢量平均的质心方向矢量垂直于所述掩模，从而不需要考虑交叠区域中的投射和阴影效应，或者确保所述第一和第二质心方向矢量在它们的方向上没有显著区别，从而可以毫无问题地考虑投射和阴影效应，这是因为它们在两个操作状态中相同。在第一种情况中，第一和第二质心方向矢量的差积基本垂直于掩模上的归一化矢量，从而所述标量三重积小于0. 05，优选小于0. 03，特别优选小于0. 01。在第二种情况中，第一和第二质心方向矢量具有基本相同的方向，从而差积的幅度已经是小的，由此所述差积与垂直于所述掩模之间的归一化矢量之间的标量积也小于0. 05，优选小于0. 03， 特别优选由于0.01。所述投射曝光设备被如此构造，使得所述交叠区域小于所述第一部分区域并且小于所述第二部分区域，其具有以下效应第一和第二部分区域的组合分别大于第一和第二部分区域。这意味着可以照明和成像更大的结构承载掩模。如果所述投射曝光设备被附加地构造为使得所述反射掩模在所述第一操作状态中的取向与所述掩模在所述第二操作状态中的取向相差关于与所述物平面垂直的轴的 180°的旋转，则这种投射曝光设备可以以特别简单的方式实现。因此可以使用其入瞳距物平面不过远的投射光学单元。这种投射光学单元可以利用旋转对称的反射元件实施，其比没有这种旋转对称性的投射光学单元更容易制造和测量。本专利技术还涉及一种用于制造微电子元件的、具有至少两个操作状态的微光刻投射曝光设备。在此情况下，所述微光刻投射曝光设备包括物平面上的反射掩模，其中，所述反射掩模在所述第一操作状态中的取向与所述掩模在所述第二操作状态中的取向相差关于与所述物平面垂直的轴的180°的旋转。这具有如下优点在所述掩模上的照明方向在两个操作状态中相差相同的旋转。由此获得的是可以补偿在反射掩模的情况中考虑倾斜照明时所发生的效应。在根据本专利技术的微光刻投射曝光设备中，具体地可以使用具有5nm和15nm之间的波长的辐射。其具有如下优点可以借助于这种设备成像特别小的结构。此外，本专利技术涉及一种用于通过光刻制造微电子元件的方法，其中物平面中的反射结构承载掩模被成像到像平面中的基底上。此方法包括以下步骤由第一辐射对所述掩模的第一部分区域进行的第一曝光，所述第一辐射在所述第一部分区域的每个点处具有第一质心方向，第一质心方向具有第一质心方向矢量；以及由第二辐射对所述掩模的第二部分区域进行的第二曝光，所述第二辐射在所述第二部分区本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．用于制造微电子元件的、具有至少两个操作状态的微光刻投射曝光设备，包括物平面（５、８０５）上的反射掩模，其中在第一操作状态中，所述掩模的第一部分区域（６０４ａ、７０４ａ）由第一辐射照明，所述第一辐射在所述第一部分区域（６０４ａ、７０４ａ）的每个点处具有所分配的具有第一质心方向矢量的第一质心方向，以及在第二操作状态中，所述掩模的第二部分区域（６０４ｂ、７０４ｂ）由第二辐射照明，所述第二辐射在所述第二部分区域（６０４ｂ、７０４ｂ）的每个点处具有所分配的具有第二质心方向矢量的第二质心方向，并且其中所述第一和所述第二部分区域（６０４ａ、７０４ａ、６０４ｂ、７０４ｂ）具有公共交叠区域（６４１、７４１），其特征在于在所述交叠区域（６４１、７４１）的至少一个部分区域的每个点处，归一化的第一质心方向矢量、归一化的第二质心方向矢量以及与所述掩模垂直的归一化矢量的标量三重积小于０．０５。

【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：汉斯于尔根曼，
申请(专利权)人：卡尔蔡司SMT有限责任公司，
类型：发明
国别省市：DE