[发明专利]用于微光刻的投射曝光方法与投射曝光装置

说明书

在用以在投射曝光装置的操作控制系统的控制下以掩模的图案的至少一个像曝光辐射敏感基板的投射曝光方法中，在投射镜头的协助下将位于照明区域中的图案的一部分投射至在基板上的像场上，其中有助于像场中的像产生的投射辐射的所有射线形成投射光束路径。通过致动操纵器来影响投射辐射的波前，该操纵器具有配置在投射光束路径中的操纵器表面及用以可逆地改变操纵器表面的光学效果的致动装置。致动装置的操纵值变化由操作控制系统基于一控制程序来决定，其中控制程序具有优化目标函数的校正算法。用于至少一个操纵器的目标函数包含远心敏感度，其描述在操纵器的定义的操纵值变化与可因此实现的对像场中的投射辐射的远心度的影响之间的关系。

技术领域

本发明关于如权利要求1的前言部分所述的投射曝光方法、适用于执行投射曝光方法的如权利要求10的前言部分所述的投射曝光装置以及如权利要求17的前言部分所述的投射镜头。

背景技术

目前，主要使用微光刻投射曝光方法来制造半导体部件及其他精细结构化的部件，例如光学光刻掩模。在此情况下，使用承载或形成待成像结构的图案(例如半导体部件的层的线图案)的掩模(掩模母版)或其他图案产生装置。图案位于投射曝光装置中的照明系统与投射镜头之间的投射镜头的物面的区域中，并由照明系统提供的照明辐射所照明。由图案所改变的辐射以投射辐射的形式行进通过投射镜头，该投射镜头以缩小比例将图案成像到待曝光的基板上。基板的表面配置在与物面光学共轭的投射镜头的像面中。基板通常涂布有辐射敏感层(抗蚀剂、光刻胶)。

投射曝光装置的发展目标之一为通过光刻在基板上产生尺寸越来越小的结构。在例如半导体部件的情况下，较小的结构导致较高的集成密度；这通常对所产生的微结构化部件的性能具有有利的影响。

可以产生的结构的尺寸主要取决于所采用的投射镜头的分辨能力，且后者首先可通过降低用于投射的投射辐射的波长、其次通过增加在过程中所使用的投射镜头的像侧数值孔径NA来增加。目前，包括高分辨率投射镜头的投射曝光装置在深紫外光(DUV)范围或在极紫外光(EUV)范围内的小于260 nm的波长下操作。

投射镜头通常具有多个光学元件，以满足在成像像差的校正方面部分冲突的要求，甚至可能使用大的数值孔径。在微光刻领域中的折射和折反射投射镜头通常具有十个或更多的透明光学元件。在用于EUV光刻的系统中，努力用尽可能少的反射元件来处理，例如使用四到六个反射镜。

除了投射镜头由于其光学设计和生产而可能具有的固有成像像差以外，在使用期间也可能发生成像像差，特别是在用户方的投射曝光装置的操作期间。这类成像像差通常是由于在使用期间所使用的投射辐射而由安装在投射镜头中的光学元件的变化所引起的。这个问题通常用关键词“镜头加热(lens heating)”来处理。其他内部或外部干扰也可能导致成像性能的损害。除其他外，它们包含掩模的可能尺度误差、周围环境中空气压力的变化、原始镜头调整的位置与客户使用的位置之间的重力场的强度差异、由于高能辐射导致的材料改变(例如压缩)而造成光学元件的折射率变化和/或形状改变、由于保持装置中的松弛过程所引起的变形、光学元件的漂移等。

用于微光刻的现代投射曝光装置包含操作控制系统，其允许对待执行的投射曝光装置的成像相关特性进行接近瞬时的精细优化，以响应环境影响和其他干扰。为此目的，以适合于当前系统状态的方式致动至少一个操纵器，以抵消干扰对成像性能的不利影响。在此情况下，可例如基于测量、从模拟和/或基于校准结果来估计系统状态或可使用其他方式来决定。

操作控制系统包含属于投射镜头的子系统，其形式为波前操纵系统，用以动态地影响从物面行进到投射镜头的像面的投射辐射的波前。在动态影响的过程中，可以根据操作控制系统的控制信号以可变的方式调整配置在投射光束路径中的波前操纵系统的部件的效果，其结果为可针对性地修改投射辐射的波前。波前操纵系统的光学效果可在例如特定的预定义场合的情况下、或根据曝光前的情况、或曝光期间的情况来进行修改。