extending optical lithography with immersion文档

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1、采用双扫描平台技术的ArF浸液式光刻JanMulkens,BobStreefkerk,MartinHoogendorpASMLNetherlandsB.V.DeRun6501,5504DRVeldhoven,TheNetherlands摘要：在193纳米光刻中，已证明水是一种适于浸液式光刻的液体。浸液式光刻提出了一种将传统的光学光刻拓展到45纳米节点，甚至到32纳米节点的潜能．另外，利用现有的透镜，浸液式光刻的选择提出了根据实际的数值孔径和特征图形可增大50%及更大的焦深范围。本文讨论了采用浸液

2、式光刻获得的成像结果和套刻结果。采用一个0.75数值孔径的ArF透镜，我们用双扫描平台技术(TWINSCANTM)组装一台浸液式扫描光刻机的原理型样机。最初的浸液式曝光实验数据证明了焦深的增加较大，同时以高扫描速度保持了图像的对比度。在初期引入的生产型浸液式光刻中，将采用一个0.85数值孔径的ArF透镜。该系统的分辨率将以大于0.5微米的焦深有效地支持65纳米节点半导体器件的加工。这种系统初始的成像技术数据证实有效的增大了其焦深范围。关键词：193纳米浸液式光刻；大数值孔径；双扫描平台；TWIN

3、SCANTM1．前言半导体工业成为光学光刻的运动场已有25年以上的历史了，通过缩短曝光波长（λ），增大投影透镜数值孔径（NA）和降低工艺因子K1使得关键尺寸（CD）的不断缩小成为可能。对于65纳米的技术节点，目前的最高加工技术是采用193纳米曝光波长（采用ArF激光光源）及0.85数值孔径的透镜技术。长期以来，业界一致认为下一个技术节点的分辨率将需要改变曝光波长到157纳米才能实现。然而，最新的进展证明，使用浸液式光刻技术可以拓展193纳米技术的极限分辨率。浸液式光刻技术利用折射指数大于1.0（

4、空气的折射指数）的液体可使193光纳米光刻透镜的数值孔径大于１，现已证明水是一种适用的浸没液体。水的折射指数是1.43，从而使透镜的数值孔径达到１.2。浸液式光刻提出了拓展传统的光学光刻的能力达到45纳米节点，甚至可达32纳米节点。采用浸液式光刻的主要问题是步进扫描曝光设备的设计，作为ASML公司专利技术的双承片台平台理念的TWINSCANTM系统是一种完全适用于集成浸液式光刻方法的技术。晶圆曝光和晶圆调平对准计量的分离式预对准和调平的理念得以实现。另外，对传统的干法光刻中的投影透镜的设计也同样

5、可以转向用于浸液式曝光。采用现有的透镜，浸液式光刻的选择提出了根据实际数值孔径和特征图形的不同将焦深范围增大50%以上的潜能。对集成电路制造厂家来说，它将带来更高的器件成品率的提高。本文我们将讨论TWINSCANTM浸液式光刻系统。在第2部分，我们提出了浸液式光刻系统基本的设计原理，在第3部分我们给出了0.75数值孔径双扫描平台系统的ArF浸液式光刻原理性样机的验证。最先用于引入生产的采用浸液式技术的0.85数值孔径ArF的曝光系统正在开发中，采用这种系统获得的初期结果将在第4部分讨论。最后，在

6、第5部分给出了我们的结论。２　双扫描平台浸液式光刻系统设计原理除了ＣＤ尺寸缩小外，高产率也是开发新型曝光系统的一个重要驱动因素，随着300毫米晶圆的转移，ASML公司用两个承片台代替了一个承片台来适应新的高产率要求。这种系统的第一次描述是在1999年。采用双承片台原理的晶圆曝光工工序和晶圆对准及调平工序被分离成两个一致的动作。这样便使得聚焦和位置的信息具有更高的精确度，同时保持了高产率数量。此间有许多300毫米晶圆生产线在晶圆生产工艺中采用了TWINSCANTM技术，这种双扫描平台还被用于非关键

7、层i线曝光工序以及KrF和ArF关键图层的曝光。对于液体浸没，在系统设计中的主要问题是在液体的保持方法上、晶圆聚焦系统和晶圆传递系统。作为提供在TWINSCAN型系统中的浸液式光刻系统的设计方案示意于图１。Figure1:TWINSCAN型光刻机的浸液式光刻改进机型的示意图液体的控制方法是基于称作倾注式构型的配置。此处液体的供给和原地回收是在投影透镜的下方进行的。倾注的理念就是液体仅处于光学成像范围内；因此，与晶圆对准和晶圆调平传感器没有冲突。小流量液体保证了小的填充和驰豫时间系数，从而易于保持

8、具有倾注理念的高生产率效力。这种倾注理念的一个不足之处便是在晶圆边沿上方的倾注扫描，这种不规则的不连续性会引起不希望的液体泄漏和气泡夹杂物。对于晶圆边缘，巧妙的设计方法使得克服这一问题得到实现。进一步的浸液式光刻方案涉及到的水流液的收取和处理，投影透镜的修改及图形和曝光剂量传感器的变化。在聚焦系统中，由于我们能够利用在干法条件下试验证实的离轴找平和对准计量。我们受益于采用TWINSCAN系统的双承片台，用于光刻系统的光学聚焦传感器，当与水结合使用时，对抗蚀剂的厚度变化变得更加灵敏。这种现象在图２