[发明专利]用于高数值孔径光刻系统的偏振监视调制盘设计

说明书

技术领域

本发明涉及诸如晶片的半导体基板的制造，更具体而言，涉及用于监视在使用用于高数值孔径光刻扫描装置的特别设计的偏振监视调制盘(reticle)进行投影印刷时入射在光掩模上的偏振的状态的方法。

背景技术

公知在典型的光刻工艺中，在晶片上的半导体层之上沉积光敏材料或光致抗蚀剂的薄层。每个晶片典型地被用于制造许多芯片。在光刻工艺期间，通过透镜系统和光刻掩模或调制盘将诸如紫外光的光照照射到半导体晶片上的芯片区域。调制盘具有特定需要的器件或电路图形，并且通过该光照在芯片区域的一部分之上曝光图形以在芯片上产生曝光区域和未曝光区域。然后去除这些曝光或未曝光区域，蚀刻下面的层以在半导体层中产生所需的图形。然后进一步处理蚀刻后的半导体层，以在该层中产生所需的电路或器件部分。在晶片的连续层上重复该光刻工艺多次，以在晶片上的芯片上限定许多电路要素。在光刻工艺的最后，晶片被切割成完整的半导体芯片。

典型地，调制盘由透明板制成，并且具有器件曝光区域和不透明区域。该板通常由玻璃、石英等等制成，并且不透明铬区域典型地包括铬层。器件曝光区域通常具有方形或矩形形状，且位于调制盘的中心。器件曝光区域包括限定器件图形的透明部分和不透明部分。器件曝光区域中的透明部分允许来自光源的光照行进通过它们并到达晶片。另一方面，器件曝光区域中的不透明区域阻挡光，光不能达到晶片。

微电子电路制造商不断地试图制造具有更小尺寸的特征。这样的特征的光刻制造典型地使用如图1所示的步进扫描成像工具120以将图形投影到基板或晶片上的光敏抗蚀剂层上。成像工具的投影光学系统包括投射辐射124的灯、激光器或其他光源122，该辐射用于通过聚光透镜系统126照射光掩模或调制盘128。光掩模或调制盘128包含将被投影和再现在晶片基板上的图形，并且通常被取向为基本上垂直于投影光学系统的光轴124。通过投影光学部件134收集穿过光掩模128的部分光辐射146，并且通过辐射146穿过掩模产生的图形的空间像136被导引到晶片142上，从而在晶片上产生图形或图像140。

在步进扫描系统中，将光掩模128和晶片142分别安装在相对于固定光学系统可移动的掩模台133和基板台138上。光学系统包括孔或狭缝132，通过该孔或狭缝，允许光传到调制盘。通过沿一维扫描方向130并跨过转移区域的整个一维宽度进行扫描，完全曝光调制盘的需要转移区域内的整个掩模图形，从而在晶片抗蚀剂上产生完整的图形140，例如完整的芯片图形。随后重复扫描过程，以在晶片142上产生所需数目的图形。

为了在微电子电路的制造中产生具有更小尺寸的特征，根据瑞利方程的标准通则，在可用于产生最小线宽(W_min)的光刻处理中涉及三个因素，唯象处理分辨率(k₁)、光波长(λ)和数值孔径值(NA)：

W_min＝k₁λ/NA

有时使用稍微不同的k₁值，其λ和NA与线路和间隔的周期系统的半间距(pitch)相关。

为了能够在集成电路中使用更精细的特征，在光刻技术中已经取得了允许更小的k₁值的很多进步。在集成电路制造的早期，仅仅大于1的k₁值是实用的，但现在正采用接近0.3的k₁值，并且正在试图进一步减小。这里的困难在于，在这么低的k₁值下图像对比度下降，使得难以在整个芯片内分布的集成电路特征中实现尺寸均匀性，而可接受的电路性能通常要求这种尺寸均匀性。

在光刻中新工具和方法的发展导致在诸如晶片的器件上构图的成像特征的分辨率的改善，引起小于50nm的分辨率。这可使用相对高数值孔径(NA)透镜、低至157nm的波长、以及诸如相移掩模、非常规照射和先进光致抗蚀剂处理的大量技术而实现。关于NA(数值孔径)因素，最近的发展使曝光工具制造商能够制造出具有超过0.70、0.75、0.80或更高的NA值的工具，现在可以得到具有0.93的NA值的工具。目前利用其中在最有一个透镜部件与光致抗蚀剂之间设置超纯水的浸渍成像法还实现了高于1.0的NA值。具有更高折射率的液体的将来使用可实现高于1.35的NA值；大概最高为约1.8。由于现代曝光工具具有这样高的NA值，必须使用在抗蚀剂内具有大传播角的波，即，相对于抗蚀剂层的表面的法线方向的大传播角的波。