CN111602091A - 半导体光刻的具有改进的部件调节的投射曝光设备、以及调节方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种半导体光刻的投射影印系统(1)，包括投射影印系统(1)的至少一个部件(21)和结构构件(22)，其中部件(21)被附接到结构构件，并且部件(21)和/或结构构件(22)包括至少一个止动件(28，40)，用于在结构构件和/或部件(21)上应用于参考表面(25)。止动件(28，40)设计为使得其相对于附接到所述结构构件(22)的部件(21)和/或结构构件(22)可移动，使得止动件可以从参考表面(25)移开。此外，本发明涉及一种调节投射影印系统(1)的结构构件(22)上的部件(21)的方法，包括以下步骤：将至少一个止动件(28，40)附接到部件(21)或结构构件(22)；定位部件(21)，使得至少一个止动件(28，40)在部件(21)或结构构件(22)上与参考表面(25)机械接触；将部件(21)附接到结构构件(22)；以及使止动件(28，40)移动离开参考表面(25)。

Description

半导体光刻的具有改进的部件调节的投射曝光设备、以及调 节方法

本申请要求德国专利申请DE 10 2018 200 524.9的优先权，其内容通过引用全部并入本文。

本发明涉及半导体光刻的投射曝光设备，并且涉及投射曝光设备的部件的调节方法。

在成像准确度方面，对投射曝光设备有极其严格的要求，这主要取决于投射曝光设备的光学元件的定位。

过去，只有少数光学元件是可操纵的，也就是说在它们位置方面是可调节的。所有光学部件布置在结构零件或框架上，并且还已经将例如操纵光学元件的致动器和传感器之类的其他部件固定到所述框架。一代又一代关于光学元件的定位对投射曝光设备提出的越来越高的需求已经导致第二框架的使用，该第二框架作为传感器的参考，并且其目的是要降低或避免由致动器激励传感器，从而损害光学部件的定位。

除以这种方法解耦的激励以外，在安装到框架上期间，致动器和传感器的对准变得越来越重要。甚至需要在多达6个自由度的情况下实现致动器和传感器在安装期间的极其准确的对准，根据现有技术，该对准是通过在拧螺钉点与致动器和传感器的止挡件之间使用可交换的间隔体来实现的，将间隔体交换直到传感器和致动器被正确地定位。在这种情况下，结构零件具有参考表面，将止挡件推至抵靠该参考表面然后拧紧。

对准和拧紧传感器和致动器的这种方式的缺点在于：在传感器和致动器被拧紧到结构零件的过程中应力由于止挡件和参考表面之间的接触而可能保持不变，应力仅随着时间再次松弛。这样的松弛导致部件的位置发生变化，这应该避免。

本发明的目的是指定投射曝光设备和其中将部件定位和拧紧在结构零件上可以在没有残余应力的情况下实现的方法。

该目的是通过具有独立专利权利要求1的特征的设备和具有独立方法权利要求的特征的方法来实现。从属权利要求涉及本发明的有利发展例和变型。

根据本发明的半导体光刻的投射曝光设备包括投射曝光设备的至少一个部件和结构零件，其中部件被固定或可固定在结构零件上。此外，部件和/或结构零件具有至少一个止挡件，用于在结构零件和/或部件处抵靠参考表面。根据本发明，止挡件实施为相对于固定到结构零件的部件和/或结构零件可移动，使得止挡件可以移动离开参考表面。

换言之，止挡件实施为使得，在调节部件之后该止挡件至少可以按照以下程度从部件移开：止挡件不再与部件机械接触，且此外在止挡件和部件之间不再传输力。特别是，这避免在部件在结构零件上松弛的情况下部件的位置发生不期望的变化的情况，也就是说降低了由于机械蠕变引起的部件与参考表面之间的机械应力。

在本发明的一个有利实施例中，止挡件包括安装件和布置在安装件中的止挡螺钉，其中止挡螺钉可以包括接触表面，其可以优选地以凸面方式实施。

借助于止挡件包括止挡螺钉的事实，止挡件与参考表面之间的期望分离可以通过简单回旋止挡螺钉的特别简单的方式来实现。

如果止挡螺钉实施为长度可调的，则这导致其他用于调节部件的选项。

特别是，借助于止挡螺钉包括调节螺钉和接触螺钉的事实，可以实现止挡螺钉的长度的可调性；在这种情况下，可以将接触螺钉拧入调节螺钉的轴中的内螺纹。

止挡螺钉的长度的变化然后可以通过将接触螺钉旋转并固定在调节螺钉中来实现。

借助于接触螺钉可以实施为可以通过锁紧螺钉固定在调节螺钉中的事实，可以实现接触螺钉相对于调节螺钉的防旋转防护件。

此外，还可以存在用于在止挡螺钉移动离开参考表面之后固定止挡螺钉的防旋转防护件；在这种情况下，防旋转防护件特别是可以包括可弹性移动元件和接收可弹性移动元件的切口。

根据本发明的调节投射曝光设备的结构零件上的部件的方法，包括以下方法步骤：

-将至少一个止挡件固定到部件或结构零件，

-定位部件，使得至少一个止挡件在部件或结构零件处与参考表面机械接触，

-将部件固定到结构零件，

-使止挡件移动离开参考表面。

在这种情况下，使止挡件移动离开参考表面可以通过回旋止挡螺钉来实行。

如果合适的话，在部件首次固定到结构零件之后，可以实行对部件在结构零件上的位置的监控。如果在监控期间确定需要校正，则首先应该实现止挡件的适配，然后可以实行对部件的位置的更新定位、固定和监控。

在下文参考附图更详细地解释本发明的示例性实施例和变型。附图中：

图1示出了其中本发明可以实现的EUV投射曝光设备的基本构造，

图2示出了根据现有技术的具有止挡件的结构零件和部件，

图3示出了本发明的第一实施例，

图4示出了本发明的第二实施例，

图5示出了关于本发明的细节图，以及

图6示出了根据本发明的关于调节方法的流程图。

图1示出了其中可以使用本发明的微光刻EUV投射曝光设备1的基本构造的示例。投射曝光设备1的照明系统除了光源3以外，还具有照明在物平面6中的物场5的照明光学单元4。由光源3生成的光学使用辐射形式的EUV辐射14通过集光器来对准，该集光器被集成在光源3中，使得该辐射通行穿过中间焦平面15的区域中的中间焦点，然后入射在场分面反射镜2上。在场分面反射镜2的下游，EUV辐射14由光瞳分面反射镜16反射。借助于光瞳分面反射镜16和具有反射镜18、19和20的光学组装件17，将场分面反射镜2的场分面成像到物场5中。

照明掩模母版7，该掩模母版布置在物场5中并且由示意性图示的掩模母版保持件8来保持。仅示意性图示的投射光学单元9用于将物场5成像到像平面11中的像场10中。将掩摸母版7上的结构成像在晶片12的感光层上，该晶片布置在像平面11的像场10的区域中且由同样部分图示的晶片保持件13来保持。光源3可以发射特别地范围在5nm和30nm之间的所使用的辐射。

本发明同样地可以用在DUV设备中，该设备在此没有明确示出。DUV设备原则上与上述EUV设备1类似地设置，其中反射镜和透镜元件可以用作DUV设备中的光学元件，并且DUV设备的光源发射波长范围在100nm至300nm的所使用的辐射。

图2示出了传感器21，在所示的示例中该传感器布置在作为根据现有技术的光刻设备的结构零件的传感器框架22上。传感器框架22用作定位图1中的反射镜的参考。传感器21用于确定反射镜相对于传感器框架22且因此还相对于其他反射镜的位置和取向，该传感器的位置和取向同样地相对于相同传感器框架22来确定。这样的传感器的对准是确定反射镜的位置和取向的准确度的决定性因素，并且因此必须本身足够准确且是尽可能可再现的。

为此，图2所示的传感器框架22在传感器21固定于其上的那个平面(下文称为固定平面23)上展示了L形隆起物24超出所述固定平面。L形隆起物24的垂直于固定平面23且指向传感器21的两个侧面，以及与传感器21的固定平面23一起形成传感器21与三个侧面接触(也就是说机械接触)的立方拐角，立方拐角的三个侧面用作空间中对准传感器21的参考表面25。这三个平面在所有6个自由度中确定传感器21在传感器框架23上的取向。

传感器21的第一侧面(其是传感器21接触固定平面23的侧面)具有三个拧螺钉点26，通过该三个拧螺钉点将传感器21固定在固定平面23上。与第一侧面相比，传感器21的第二侧面(其指向L形隆起物24的短边)具有图中未示出的止挡件，传感器21通过该止挡件接触参考表面25。第三相邻侧面(其指向L形隆起物24的长边)具有同样图中未示出的两个止挡件，二者在止挡件点27处接触参考表面25。在该示例性实施例中，传感器21具有与传感器框架22接触的六个接触点。

上述参考表面25和传感器框架22的固定平面23以及传感器21的止挡件受到具有以下效应的制造波动：在传感器21固定之后，其中传感器21的所有止挡件接触参考表面25而且三个拧螺钉点26接触固定平面23，也就是说传感器21的所有六个接触点抵靠传感器框架22，传感器21的位置和对准不够准确。因此，为了补偿制造公差，传感器21的所有六个接触点必须是可调的。接触点的调整通常通过间隔体来实现。所述间隔体是非常准确制造的垫圈，也称为间隔体。对于每一对传感器21和传感器框架22，单独地计算六个接触点的间隔体的厚度。

在六个点处的传感器21和传感器框架22之间的接触在固定传感器21期间可能发生应力。所述应力会随着时间而变化，传感器21相对于传感器框架22的位置继而会变化。该随时间的变化(其也称为漂移)是不利的，因为它的存在意味着不再可以满足最新一代的系统关于传感器21的漂移稳定度的日益增长的要求。

在光刻设备中，作为示例，线性比例尺、电容传感器或干涉仪可以用作传感器。在使用干涉仪，而干涉仪经常不得不测量在传感器21的参考表面与要测量物体的参考表面之间的较大距离的情况下，为此这已经导致在干涉仪相对于测量物体的对准的准确度的方面的需求，而且特别是还在传感器框架22上的干涉仪的取向的时间稳定性方面的需求非常严格。因此，在光方向上，干涉仪在传感器框架22上的取向随时间的任何变化，导致测量值的损坏且因此测量的部件的测量的位置的损坏。在这种背景下，图2所示出的布置的一个缺点在于，由于干涉仪被拧紧到传感器框架22，最初会出现机械应力，其随着时间推移而松弛，并且这意味着随时间推移不再可以满足在距离测量的时间稳定性的方面的日益增长的需求

图3示出了本发明的第一实施例。在所示的实施例中，由于所有六个接触点处的在传感器和传感器框架之间的接触而保留在传感器中的应力甚至在拧紧传感器之后才会借助于以下事实释放：该三个止挡件28如图2所示用于在传感器已经被拧紧到传感器框架的固定平面23上之后将传感器定位在立方拐角中，调整该三个止挡件使得它们不再与传感器框架的L形隆起物24的参考表面25接触，也就是说不再接触参考表面25。由于拧紧而可能引入到传感器中的应力因此被释放。传感器的位置的变化和/或传感器相对于传感器框架的对准的变化(即由于应力释放而产生的变化)可以通过系统的校准进行补偿。可以特别是在半导体光刻设备的制造操作以外来实行该校准。

如图3所描绘的根据本发明的止挡件28的第一实施例包括止挡安装件29或安装件以及止挡螺钉30。在这种情况下，止挡件28布置在传感器21的底板35中的凹槽34中，其在图中未整体示出。传感器21和止挡件28彼此经由传感器侧接口表面36和止挡件侧接口表面37来机械接触。止挡螺钉30在其轴的第一端具有螺钉头31且在轴的第二端具有接触表面32，在所示示例中，所述接触表面以凸面的方式实施。接触表面32的凸面实施例导致在接触表面32与传感器框架的参考表面25之间的有利点接触。实线示出了在将传感器拧紧到传感器框架之前止挡螺钉30在安装件29中的位置，也就是说，接触表面32抵靠参考表面25。将止挡螺钉30拧入安装件29中到以下程度：使得螺钉头31的底侧承载在安装件29的面向螺钉头的一侧上并被压在那里，也就是说，螺钉头31面状地接触安装件。安装件的这一侧因此是在完全拧入位置的止挡螺钉30的头31的参考表面。

图3中的虚线(它们未被实线覆盖)示出了在传感器21已经被拧紧到传感器框架上，再将止挡螺钉30拧出安装件29到使得止挡螺钉的接触表面32不再接触传感器框架的参考表面25的程度之后的止挡螺钉30的位置。

图3所示的示例性实施例中的止挡螺钉30包括在由轴的与凸面接触表面相邻的区域处的周边上形成的六角件33。其他形状的元件也可以匹配到止挡螺钉的轴，类似六角件33的元件可以用作适当关键的接合区域。

在通过图中所示的布置拧紧之后，可以直接释放由于传感器21被拧紧在传感器框架22上而可能已经保持不变的应力。因此有利地避免应力随时间的松弛(该松弛会改变传感器21的参考)，并且实质上排除了传感器21的重新校准的需求。

如果在首次拧紧之后传感器21相对于传感器框架的位置和取向尚未达到最优且需要不同长度的止挡螺钉，则可以将图3中图示的止挡螺钉30拧出安装件并且替换为具有所需长度的不同止挡螺钉。

图4详细示出了本发明的其他实施例。图4中所示的止挡件40包括止挡安装件41和止挡螺钉42，其继而包括调节螺钉43和接触螺钉44。在所示出的示例中，通过螺钉60将止挡安装件固定到传感器21。

在图4所示的安装件中，以拧紧状态示出止挡螺钉42，也就是说止挡螺钉42的头的底侧被固定按压到安装件的接口表面45上。如已经提到的，在所示出的示例中，止挡螺钉42包括第一零件、调节螺钉43和第二零件、接触螺钉44，将其拧入在调节螺钉43的轴中形成的内螺纹中。对于其部分，通过其轴上形成的外螺纹将调节螺钉43拧入安装件41中形成的内螺纹中。

因此可以相对于安装件41移动调节螺钉43，一方面以便拧入安装件41直到螺钉头的底侧与安装件41的接口表面45接触并且被按压到后者上，而且另一方面以便将调节螺钉43拧出安装件41，以便更换后者或者在将传感器拧紧到传感器框架后，将凸出的接触表面46从传感器框架的参考表面释放，由此在接触表面46和参考表面之间创建一距离，以便降低由将传感器拧紧到传感器框架而可能产生的应力。

有利地，由于图4所示的止挡螺钉的两个部分的构造，止挡螺钉42的长度可以随接触螺钉44被拧出或拧入而变化。在止挡螺钉42的长度可能需要适配传感器在传感器框架的最佳定位的情况下，因此可以使用单一类型的止挡螺钉，这很大程度上降低必要的库存。

为了在已经设置期望长度之后固定接触螺钉44，螺纹可以被支撑；这可以通过在接触螺钉44的轴上作用的力来实现并且使得接触螺钉44的外螺纹的侧壁被支撑抵靠调节螺钉43的内螺纹的侧壁，因此在两个螺纹侧壁之间产生摩擦力接合，其继而防止不期望的旋转。出于这样支撑接触螺钉44与调节螺钉43的目的，可以使用所谓的锁紧螺钉47，如图4所示。所述锁紧螺钉被引导穿过调节螺钉43的头中的通孔，并且被拧紧到在接触螺钉44的轴中所引入的内螺纹中。因此，可以与拧入深度无关地以调节螺钉43的内螺纹支撑接触螺钉44的外螺纹，而且因此可以避免旋转。还可以通过布置实现用于支撑螺纹的力，该布置在当前情况下未明确示出且具有按压到接触螺钉44的轴上的弹簧。

替代地或附加地，止挡螺钉42的长度还可以通过接触螺钉44和调节螺钉43之间的垫圈48来改变，同样如图4所示。取决于在止挡螺钉42的长度方面的需求，垫圈48(也称为间隔体)被碾磨至指定厚度，然后将其定位在接触螺钉44的头与调节螺钉43之间。

替代地或附加地，同样如图4所示，还可以想到在调节螺钉43与安装件41的接口表面45之间提供垫圈49，使得虽然不能调节止挡螺钉42的长度，但是实际上可以调节接触表面46相对于安装件41的接口表面45的相对位置。

在第一种情况下，通过将接触螺钉44拧入调节螺钉43中直到止挡件和接触螺钉44的头部被按压到调节螺钉43的轴或垫圈48上，实现在接触螺钉44和调节螺钉43之间必要的螺纹支撑。

在调节螺钉43的完全拧入状态下，将调节螺钉拧紧到垫圈49或安装件41上直到螺钉头的止挡件，从而确保螺纹的支撑。在这种情况下，锁紧螺钉不是必须的。

在调节螺钉43已经回旋之后，无需保护其免受由于在设备的操作期间发生的振动而引起的不期望的旋转。

有利地，还可以在调节螺钉43的螺钉头处提供防旋转防护件，其如图4所示可以例如实施为穿过螺钉头的作为可弹性移动元件的弹簧负载销50，其闩锁到在安装件41的接口表面45中提供的切口51中，或者实施为在安装件的接口表面45中固定的弹簧52，该弹簧继而作为可弹性移动元件闩锁到设置在螺钉头的周边上提供的切口53中。所示的两个变型防止止挡螺钉42的进一步旋转并且因此防止止挡件40的接触表面46与参考表面之间的接触，或者防止止挡螺钉42完全旋出安装件41。该解决方案还可以用于图3所示的整体式止挡螺钉30。

对于本发明的其他实现方式，例如可以考虑图4所示和如上进一步所述的可能性，这例如可以改变止挡螺钉42的长度而无需将止挡件从部件或结构零件中移除，也就是说从外面移除。如果除了例如实施为六角件的接触螺钉头以外，还提供了用于固定调节螺钉以便实现接触螺钉和调节螺钉相对于彼此的移动，特别是旋转的可能性，则可以实现在接触螺钉44和调节螺钉43之间采用垫圈48或间隔体，而无需从传感器中拧下止挡件的解决方案。

图5示出了传感器21和固定到传感器21的止挡件40的俯视图。在所示出的示例中，通过四个螺钉60将安装件固定到传感器21。还可以将止挡件40固定在结构零件的一部分上，诸如传感器框架，并且可以在传感器上形成对应的参考表面。该布置在功能上是相同的，并且受其他标准影响，诸如部件和/或结构零件的结构空间或可接近性。安装件41的形式和拧紧的类型，也就是说螺钉60的数目和布置是作为示例的，并且还可以以任何方式来实现。

图6示出了根据本发明的图3-5中设备布置为用于调整和无应力安装部件在结构零件上的方法。

在图中所示的方法步骤之前，定义单独止挡件的长度，并且将止挡螺钉安装到止挡件的安装件中使得安装件的接口表面上在整个区域之上承载螺钉头。

在第一方法步骤中，将先前以这种方式安装的止挡件在为此提供的拧螺钉点处固定至部件。

在第二方法步骤中，将部件推入为安装而提供的参考止挡件，也就是说立方拐角。

在第三方法步骤中，将部件在其拧螺钉点处拧紧到结构零件。

在第四方法步骤中，检查传感器的位置，并且如果合适，使用不同的止挡螺钉重复步骤1至3。

在第五方法步骤中，将止挡螺钉从安装件中拧出，从而消除在止挡件与参考表面之间存在的接触，因此释放了可能由于拧紧而保持不变的应力。

附图标记列表

1 投射曝光设备

2 场分面反射镜

3 光源

4 照明光学单元

5 物场

6 物平面

7 掩模母版

8 掩模母版保持件

9 投射光学单元

10 像场

11 像平面

12 晶片

13 晶片保持件

14 EUV辐射

15 中间焦平面

16 光瞳分面反射镜

17 组装件

18 反射镜

19 反射镜

20 反射镜

21 部件、传感器

22 结构零件、传感器框架

23 固定平面

24 隆起物

25 参考表面

26 拧螺钉点

27 止挡点

28 止挡件

29 安装件

30 止挡螺钉

31 螺钉头

32 接触表面

33 六角件

34 凹槽

35 底板

36 传感器侧接口表面

37 止挡件侧接口表面

40 止挡件

41 安装件

42 止挡螺钉

43 调节螺钉

44 接触螺钉

45 安装件的接口表面

46 接触表面

47 锁紧螺钉

48 垫圈

49 垫圈

50 可弹性移动元件

51 切口

52 可弹性移动元件

53 切口

60 螺钉

Claims (9)

1.一种投射曝光设备(1)，用于半导体光刻，所述投射曝光设备(1)包括：

-所述投射曝光设备(1)的至少一个部件(21)和结构零件(22)，

-其中在所述结构零件(22)上固定所述部件(21)，

-其中所述部件(21)和/或所述结构零件(22)具有至少一个止挡件(28，40)，用于在所述结构零件和/或所述部件(21)处抵靠参考表面(25)，

其特征在于，

所述止挡件(28，40)实施为相对于固定到所述结构零件(22)的部件(21)和/或所述结构零件(22)是可移动的，使得所述止挡件能够移动离开所述参考表面(25)，并且其中所述止挡件(28，40)包括安装件(29，41)和布置在所述安装件(29，41)中的止挡螺钉(30，42)。

2.根据权利要求1所述的投射曝光设备(1)，

其特征在于，

所述止挡螺钉(30，42)包括接触表面(32，46)，该接触表面优选以凸面方式实施。

3.根据权利要求1或2所述的投射曝光设备(1)，

其特征在于，

所述止挡螺钉(30，42)实施为长度可调的。

4.根据权利要求3所述的投射曝光设备(1)，

其特征在于，

所述止挡螺钉(42)包括调节螺钉(43)和接触螺钉(44)。

5.根据权利要求4所述的投射曝光设备(1)，

其特征在于，

所述止挡螺钉(42)的长度的变化是通过将所述接触螺钉(44)旋转并固定在所述调节螺钉(43)中来实现。

6.根据权利要求4或5所述的投射曝光设备(1)，

其特征在于，

所述接触螺钉(44)通过锁紧螺钉(47)能够固定在所述调节螺钉(43)中。

7.根据前述权利要求中的任一项所述的投射曝光设备(1)，

其特征在于，

存在用于在所述止挡螺钉(42)移动离开所述参考表面(25)之后固定所述止挡螺钉(42)的防旋转防护件。

8.根据权利要求7所述的投射曝光设备(1)，

其特征在于，

所述防旋转防护件包括可弹性移动元件(50，52)和用于接收所述可弹性移动元件(50，52)的切口(51，53)。

9.一种调节投射曝光设备(1)的结构零件(22)上的部件(21)的方法，包括以下方法步骤：

-将至少一个止挡件(28，40)固定到所述部件(21)或所述结构零件(22)，

-定位所述部件(21)，使得至少一个止挡件(28，40)在所述部件(21)或所述结构零件(22)处与参考表面(25)机械接触，

-将所述部件(21)固定到所述结构零件(22)，

-通过回旋止挡螺钉(30，42)，使所述止挡件(28，40)移动离开所述参考表面(25)。

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