TW201510674A - 微影設備及改變光輻射分佈的方法 - Google Patents

微影設備及改變光輻射分佈的方法 Download PDF

Info

Publication number
TW201510674A
TW201510674A TW103124451A TW103124451A TW201510674A TW 201510674 A TW201510674 A TW 201510674A TW 103124451 A TW103124451 A TW 103124451A TW 103124451 A TW103124451 A TW 103124451A TW 201510674 A TW201510674 A TW 201510674A
Authority
TW
Taiwan
Prior art keywords
diffractive optical
optical element
diffractive
light
relative position
Prior art date
Application number
TW103124451A
Other languages
English (en)
Inventor
Vladimir Kamenov
Toralf Gruner
Original Assignee
Zeiss Carl Smt Gmbh
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Zeiss Carl Smt Gmbh filed Critical Zeiss Carl Smt Gmbh
Publication of TW201510674A publication Critical patent/TW201510674A/zh

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F7/00—Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/70—Microphotolithographic exposure; Apparatus therefor
    • G03F7/70216—Mask projection systems
    • G03F7/70308—Optical correction elements, filters or phase plates for manipulating imaging light, e.g. intensity, wavelength, polarisation, phase or image shift
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B5/00—Optical elements other than lenses
    • G02B5/18—Diffraction gratings
    • G02B5/1838—Diffraction gratings for use with ultraviolet radiation or X-rays
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B5/00—Optical elements other than lenses
    • G02B5/20—Filters
    • G02B5/208—Filters for use with infrared or ultraviolet radiation, e.g. for separating visible light from infrared and/or ultraviolet radiation
    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F7/00—Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/70—Microphotolithographic exposure; Apparatus therefor
    • G03F7/70058—Mask illumination systems
    • G03F7/70091—Illumination settings, i.e. intensity distribution in the pupil plane or angular distribution in the field plane; On-axis or off-axis settings, e.g. annular, dipole or quadrupole settings; Partial coherence control, i.e. sigma or numerical aperture [NA]
    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F7/00—Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/70—Microphotolithographic exposure; Apparatus therefor
    • G03F7/70216—Mask projection systems
    • G03F7/70258—Projection system adjustments, e.g. adjustments during exposure or alignment during assembly of projection system
    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F7/00—Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/70—Microphotolithographic exposure; Apparatus therefor
    • G03F7/70216—Mask projection systems
    • G03F7/70316—Details of optical elements, e.g. of Bragg reflectors, extreme ultraviolet [EUV] multilayer or bilayer mirrors or diffractive optical elements

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Toxicology (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
  • Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)

Abstract

本發明提供一種微影設備，包含一光源，其產生一中心波長為λ的投影光；以及一投影物鏡，其具有一光軸和一透射濾鏡系統。後者包含一第一和一第二繞射光學元件(44,46)。一驅動器(48)配置成改變在有效位置之間的該第一與該第二繞射光學元件之間的該相對位置，其中該等兩個繞射光學元件之該組合在光吸收元件上比在中立位置上繞射更多的投影光。在該等兩個繞射光學元件(44,46)之間的該軸向距離△z滿足該條件0□△z□3λ。

Description

微影設備及改變光輻射分佈的方法
本發明一般係關於微影之領域，尤其係關於在投影曝光設備或光罩檢驗設備中所使用的物鏡。本發明尤其關注在此種物鏡下校正(或更一般來說改變)在投影光路徑中的光輻射分佈。
微影(亦指稱為光蝕刻法或僅光刻)是用於製造積體電路、液晶顯示器和其他微結構裝置的一種技術。與蝕刻製程搭配的微影製程用於在已形成於基板(舉例來說矽晶圓)上的薄膜疊層中佈局圖樣特徵。在製造之每一層，晶圓首先會塗佈光阻，其為對放射線敏感的材料，諸如深紫外線(Deep ultraviolet，DUV)、真空紫外線(Vacuum ultraviolet，VUV)或極紫外線(Extreme ultraviolet，EUV)光。接著，上方具有光阻的晶圓透過在投影曝光設備中的光罩暴露於投影光。該光罩包含即將投影至光阻上的電路佈局圖樣。在曝光後，光阻經顯影以對應於包含於光罩中的電路佈局圖樣產生圖像。隨後蝕刻製程會將電路佈局圖樣轉印至在晶圓上的薄膜疊層中。最後，光阻被去除。以不同的光罩重複這個製程會產生多層微結構元件。
投影曝光設備通常包括一照明系統；一光罩對準平台，其用 於對準光罩；一投影物鏡；以及一晶圓對準平台，其用於對準以光阻塗佈的晶圓。照明系統照射在光罩上舉例來說可具有矩形狹縫或狹窄環形區段之形狀的場。
在目前的投影曝光設備中，可區別兩種不同類型之設備。在第一種類型中，晶圓上每個目標部分皆藉著在一次進行中將整個光罩佈局圖樣暴露於目標部分上而被輻照；此種設備通常指稱為晶圓步進機。在另一種類型之設備中，其通常指稱為步進與掃描設備或僅掃描機，每個目標部分皆藉著在投影光束下以給定參考方向漸進掃描光罩佈局圖樣，同時平行或非平行此方向同步掃描基板而被輻照。晶圓速度與光罩速度之比率等於投影透鏡之放大率β。放大率的一般值為β=±1/4。
應可理解「光罩(mask)」(或倍縮光罩(reticle))這個詞應廣泛解釋為佈局圖樣構件。通常使用的光罩包含不透明、透明或反射佈局圖樣，且舉例來說可能為二元、交替的相位偏移、經衰減的相位偏移或各種混合光罩類型。
開發投影曝光設備的基本目標之一，就是能在晶圓上以越來越小的尺寸微影產生結構。小型結構可導致高積體密度，這一般來說對在此種裝置幫助下所產生的微結構元件之性能會產生有利影響。再者，在單一晶圓上能生產的裝置越多，生產製程之產量越高。
能產生的結構大小主要依所使用的投影物鏡之解析度而定。由於投影物鏡之解析度與投影光之波長成反比，因此提高解析度之一種方法為使用波長越來越短的投影光。目前使用的最短波長為248nm(奈米)、193nm或157nm，因此位於深或真空紫外線光譜範圍內。此外，使用 波長約13nm之EUV光的設備已同時上市。未來設備可能會使用波長低至6.9nm的EUV光。
像差(亦即圖像誤差)之校正對解析度非常高的投影物鏡而言，變得越來越重要。其他重要的問題為在物鏡之場平面和光瞳平面上的非所需輻射變化。
在像平面上非所需的輻射變化會直接轉化為CD變化，亦即臨界尺寸之變化。在光瞳平面上的輻射變化更難以理解。複雜的光瞳透射函數之振幅部分描述物鏡之角度的透射特性，而光瞳透射函數之相位部分定義其像差。
在數學上，成像可由兩次傅立葉(Fourier)轉換描述，亦即一次從物平面至光瞳平面，以及一次從光瞳平面至像平面。在第二次傅立葉轉換前，複雜的光瞳透射分佈必須乘以成像系統之光學傳遞函數(Optical transfer function，OTF)。OTF可分成描述像差的相位項W和描述角度的輻射分佈如何受到物鏡影響的振幅項A。這兩項一般來說為光瞳坐標(亦即在場級的光線方向)和場坐標之函數。這表示光線之振幅一般來說會依光線入射場時的位置而定，並也依光線之方向而定。同樣的考量也適用於相位。
如果描述振幅分佈的項A在光瞳坐標中具有奇對稱，如此將會產生非遠心(non-telecentric)物鏡。遠心(telecentricity)這個詞表示在場平面上從一點出射或收斂至一點的光束之平均方向。在非遠心物鏡中，由於從一側比另一側有更多的光到達像平面上的給定點，因此重疊(overlay)成為焦點之函數，其結果為如果晶圓相對於像平面向上或向下移動(因此使所曝光的圖像失焦)，則圖像會有效水平移動。
如果描述振幅分佈的項A具有均勻對稱性，使得到達像平面上給定點的光輻射為對稱，則這會如同結構密度(間距)和方位之函數而影響最佳曝光劑量：不同間距的線需要不同的曝光劑量才能印製出相同大小。
變跡(apodization)係用於排除與光瞳平面上的輻射分佈之非所需變化相關聯的不利影響。如於文中所使用的變跡(apodization)這個詞，一般表示藉著使用濾鏡的OTF之振幅項A之修改。有時會在本領域中使用變跡這個詞來表示在光瞳平面上的透射率之光學濾波，以抑制在物鏡中的繞射環之能量。
通常，在光瞳平面上會有理想的輻射分佈，並使用變跡濾鏡來校正真實的輻射分佈，使其至少在一定程度上接近理想的輻射分佈。然而，有時在此意義上無需校正。舉例來說，可能以可藉由其他措施排除由非理想的輻射分佈變跡所引起不利影響的方式，來改變輻射分佈。此種措施尤其包括由照明系統所產生角度的光分佈之修改，或包含於物鏡中的透鏡或晶圓之位移。
如果真實的輻射分佈並未改變，則通常使用具有固定空間濾波函數(亦即無法修改的衰減分佈)的變跡濾鏡即已足夠。然而，在微影投影曝光設備中，真實的輻射分佈往往至少一定程度會改變，使得所需為能改變變跡濾鏡之濾波函數。
美國專利US 5,444,336揭示一種微影投影曝光設備之投影物鏡，其中不同的灰色濾鏡可插入物鏡之光瞳平面。然而，不同濾波函數之數目必然會受到限制。
美國專利公開US 2006/0092396揭示一種微影投影曝光設 備之投影物鏡，其中由個別可編程元件之陣列所構成的可變式變跡濾鏡(舉例來說液晶單體)，設置於物鏡之光瞳平面上。藉著個別控制陣列之元件，可改變變跡濾鏡之衰減分佈。這種已知方法的一個缺點在於很難精細調整每個元件所產生的衰減。
美國專利公開US 2010/0134891 A1揭示適用於微影投影曝光設備之物鏡的另一種可變式變跡濾鏡。其中施加於曲面鏡面上的反射塗層經解諧(detuned)，以局部改變反射鏡之反射係數。在美國專利US 7,791,711 B2中也描述了類似的方法。然而，採用這種方法很難確保解諧能完全反向。
所有的先前技術解決方案皆共有的一個缺點為，投影光會被透射濾鏡部分吸收而衰減。這在透射濾鏡上會產生熱，可能對其功能有不利影響。舉例來說，熱可能會使透射濾鏡或其一些組件產生熱致變形，或可能造成透射濾鏡內部非所需的折射率變化。在透射濾鏡上所產生的熱也可能會對相鄰的光學元件有不利影響。
本發明之目的為提供一種微影設備，包含一透射濾鏡，其配置成可變地修改在投影光路徑上(尤其在微影設備物鏡之光瞳平面上)的光輻射分佈。該透射濾鏡應能以完全可反向且局部可做到的方式改變透射率，並盡量減少與溫度變化相關聯的不利影響。
本發明之目的亦為提供一種改變在物鏡上的投影光路徑中之光輻射分佈的方法。該方法應確保透射率能以完全可反向且局部可做到 的方式精確地改變，並盡量減少與溫度變化相關聯的不利影響。
根據本發明，以上所述有關設備之目的藉由一種微影設備達成，尤其一種微影投影曝光設備，包含一光源，其配置成產生中心波長為λ的投影光；一照明系統，其配置成引導在光罩上的投影光；以及一物鏡，其具有一光軸。物鏡配置成在像平面上產生光罩之圖像，並包含一透射濾鏡系統，其配置成可變地修改在物鏡之投影光路徑中的投影光之輻射分佈。該透射濾鏡系統包含一透射濾鏡，其包含一第一繞射光學元件和一第二繞射光學元件，其沿著物鏡之光軸與第一繞射光學元件間隔軸向距離△z。透射濾鏡系統更包含一光吸收元件，其設置於投影光路徑外部；以及一驅動器，其配置成改變在中立相對位置之間的第一繞射光學元件與第二繞射光學元件之間的相對位置，其中第一繞射光學元件和第二繞射光學元件之組合繞射投影光之第一部分，使其入射光吸收元件；並改變有效相對位置，其中第一繞射光學元件和第二繞射光學元件之組合繞射投影光之第二部分，使其入射光吸收元件，其中第二部分比第一部分(其較佳為零)高。條件0△z3λ至少可在有效相對位置成立。
本發明人已發現如果繞射光學元件為(至少在有效位置上)緊鄰設置或甚至彼此接觸，則由兩個繞射光學元件所產生的繞射效應可藉著改變其相對位置進行精確調整。如果由兩個繞射光學元件之組合所繞射的投影光入射光吸收元件，則其會被吸收並因此無助於在物鏡之像平面上形成圖像。由於光吸收元件設置於投影光路徑外部，故起因於投影光吸收的熱會在投影光路徑外部產生。因此，熱不會影響物鏡之成像品質。因此，設備之透射濾鏡能改變其透射率，而不會在投影光路徑中產生可能會對物 鏡之圖像品質有不利影響的熱。
光吸收元件事實上可能為具有可吸收大部分投影光(較佳為90%以上)之表面的任何結構。甚至可能將光吸收元件設置於物鏡外部，並在反射鏡幫助下引導被繞射的投影光朝向光吸收元件。然後，在物鏡內部不會產生因吸收所造成的熱。
一般來說，較佳為第一和第二繞射光學元件各自皆包含一平面板，其支承繞射結構或將繞射結構整合於其中。然而，原則上該平面板亦可彎曲，或該等繞射結構可施加於透鏡或反射鏡之曲面上。並且在這種情況下，軸向距離△z定義為沿著光軸在第一與第二繞射光學元件之間的最短距離。
第一繞射光學元件包含第一繞射結構，而第二繞射光學元件包含第二繞射結構。在中立相對位置上，第一繞射結構可在沿著光軸的投射中，相對於第二繞射結構以交錯方式設置，而在有效相對位置上，第一繞射結構可相對於第二繞射結構設置，使得在沿著光軸的投影中，第一繞射結構與第二繞射結構成一直線設置。隨後在中立相對位置上會發生最小繞射效應，而在有效相對位置上可觀察到最大繞射效應。
已發現強烈繞射效應只有在軸向距離△z小於3λ時才會發生。雖然軸向距離在中立位置上可能大於3λ(因為所需為無繞射效應)，但較佳可能為在所有相對位置上的軸向距離△z皆保持小於3λ。
原則上，驅動器可配置成改變第一繞射光學元件與第二繞射光學元件之間的軸向距離△z。軸向距離之這種改變可用於在有效與中立相對位置之間進行切換。
然而，較佳為保持軸向距離△z固定，並具有配置成在至少大體上垂直於光軸的平面上位移第一繞射光學元件的驅動器。隨後在有效與中立相對位置之間的變化，會藉著在垂直於光軸的方向上位移第一繞射光學元件而產生。理所當然，可設想提供配置成位移第二繞射光學元件的第二驅動器；然而最終重要的是，只有在第一與第二繞射光學元件之間的相對位置，以及將其正確設置於投影光路徑中。
至少如果繞射光學元件無一者支承抗反射塗層，則可顯示透射率對橫向位移之強烈相關性只有在軸向距離△z等於n．λ/2時才會發生；其中n為0、1、2或3。在其他軸向距離△z，前述相關性大幅降低。
在理想情況下，兩個繞射光學元件為直接接觸，亦即△z=0。則會發生透射率對橫向位移之最強烈相關性。
然而，在不同的相對位置設置直徑可長達5cm(公分)或甚至15cm的兩個繞射光學元件可能很困難，如果該等繞射光學元件在這些不同的相對位置彼此接觸。在這種情況下，可設想以折射率與折射光學元件之鄰接材料至少大致相同的浸潤液體來填充在兩個繞射光學元件之間的任何間隙。
如果在兩個繞射光學元件之間有間隙，亦即△z>0，則第一繞射光學元件可能具有面向第二繞射光學元件並支承第一抗反射塗層的光學表面。第二繞射光學元件可能同樣具有面向第一繞射光學元件並支承第二抗反射塗層的光學表面。具有此種抗反射塗層，可減少在間隙之光學界面的鏡面反射。
光吸收元件或複數個光吸收元件中至少一者可由光學感測 器構成，其配置成偵測已分別在中立和有效相對位置由繞射光學元件繞射的投影光之第一和第二部分。隨後可能偵測到並非由透射濾鏡所透射的投影光之部分。這是優於先前技術之透射濾鏡的顯著優勢，其中不可能直接量測到已被透射濾鏡吸收的光部分。在這些先前技術之透射濾鏡中，衰減效應之任何間接量測必然意味著已透射投影光之量測。在曝光期間所進行的線上封閉環控制架構中，此種量測不可避免會產生光損失。
在一個具體實施例中，透射濾鏡系統包含一控制單元，其連接至驅動器和光學感測器。該控制單元配置成依從光學感測器所接收到的信號而定控制驅動器。這使其可能控制在封閉環控制架構下的兩個繞射光學元件之相對位置。著眼於繞射效應非常明顯會依第一與第二繞射光學元件之間的相對位置之微小變化而定的事實，這可能特別有效益。數量級為100nm的橫向位移通常會將有效相對位置與中立相對位置分離，所以簡單的前授控制可能不足以準確達成所需的相對位置。
光學感測器亦可用於間接量測應在透射濾鏡幫助下進行修改的輻射分佈。控制單元隨後可配置以依據從光學感測器所接收到的信號確定輻射分佈、從理想的輻射分佈確定輻射分佈之偏差，並依前述偏差調整第一繞射光學元件與第二繞射光學元件之相對位置。
為產生繞射效應，包含於第一繞射光學元件和第二繞射光學元件中的繞射結構應具有垂直於光軸的最大尺寸，亦即介於0.3λ與3λ之間，且較佳為介於0.8λ與1.2λ之間。
如果繞射結構的折射率比周圍介質高或低，則繞射元件將會形成相位光柵。然而，亦可能使用透射光柵，其中繞射結構的吸收係數比 周圍介質高或低。
由於所需通常不僅為提供在一定限度內可改變的均勻濾波函數，因此第二部分(亦即在有效相對位置上所繞射的投影光)可依投影光入射透射濾鏡的位置而定。舉例來說，第二部分可僅依與光軸相距的距離而定。如此將會產生旋轉對稱的濾波函數。舉例來說，如果第二部分隨著與光軸相距的距離漸增而減少，則會得到在中心處衰減最大而朝向圓周衰減漸小的濾波函數。
為依位置而定改變第二部分，繞射結構之高度、寬度或填充因子之分佈可能會在第一和第二繞射光學元件之表面上方改變。
一般來說，對變跡目的而言，較佳為將透射濾鏡設置於物鏡之光瞳平面上。然而，舉例來說，在中間像平面上的位置或在場平面與光瞳平面之間的中間位置亦可能。
關於該方法，以上所述目的藉由一種改變在物鏡之投影光路徑中的投影光之輻射分佈的方法達成，包含以下步驟：(a)將第一繞射光學元件和第二繞射光學元件設置於投影光路徑中；(b)確定在物鏡之平面上的投影光之理想的輻射分佈；(c)改變第一繞射光學元件與第二繞射光學元件之間的相對位置，使得第一繞射光學元件和第二繞射光學元件之組合繞射在設置於投影光路徑外部的光吸收元件上的部分投影光，由此修改在平面上的輻射分佈使其接近理想的輻射分佈。
至少在步驟(c)後，在第一繞射光學元件與第二繞射光學元件之間的軸向距離應小於3λ。
在一個具體實施例中，該方法包含附加步驟如下(i)量測在光瞳平面上的輻射分佈；(ii)確定在步驟(i)中從理想的輻射分佈所量測到的輻射分佈之偏差；(iii)依在步驟(ii)中所確定的偏差而定，調整第一繞射光學元件與第二繞射光學元件之相對位置。
在光瞳平面上的輻射分佈可在步驟(i)中，藉由偵測到已被第一繞射光學元件和第二繞射光學元件所繞射之投影光的光學感測器間接量測到。
步驟(b)可包含量測在物鏡之像平面上的像差和/或強度分佈之步驟，以及依據所量測到的像差和/或所量測到的強度分佈運算理想的輻射分佈。為量測像差，舉例來說光學波前感測器可設置於物鏡之像平面上。理想的輻射分佈隨後可依據模擬進行運算，該模擬也可考量包含於即將被投影之光罩中的具體結構。
僅藉著將兩個繞射光學元件相對於彼此位移即能改變繞射效應之概念，也可在更廣泛的背景中使用，亦即除作為透射濾鏡外的應用。
因此，本發明之標的亦為一種微影設備，包含一光源，其配置成產生具有中心波長為λ的投影光；以及一光學系統，其具有光軸並包含一第一繞射光學元件和一第二繞射光學元件，其沿著光軸彼此間隔軸向距離△z。該光學系統更包含一驅動器，其配置成改變在中立相對位置之間的第一繞射光學元件與第二繞射光學元件之間的相對位置，其中第一繞射光學元件和第二光學繞射元件之組合繞射投影光之第一部分；並改變有效相對位置，其中第一繞射光學元件和第二繞射光學元件之組合繞射比第一 部分高的投影光之第二部分。至少在有效相對位置上為0△z3λ。
定義
「光(light)」這個詞於文中用於表示任何電磁放射線，尤其可見光、紫外線(UV)、深紫外線(DUV)和真空紫外線(VUV)光。
「光線(light ray)」這個詞於文中用於表示傳遞路徑可由線條描述的光。
「光束(light beam)」這個詞於文中用於表示複數條光線。光束通常具有橫越其直徑的輻射分布，其可能會沿著傳遞路徑改變。單一光束通常可能與單一點或延伸光源相關聯。
「表面(surface)」這個詞於文中用於表示在三維空間中的任何平面或曲面。表面可能為本體之一部分或可能完全與之分離。
「光學共軛(optically conjugate)」這個詞於文中用於表示兩個點或兩個表面之間的成像關係。成像關係意指從一點出射的光束收斂於光學共軛點。
「場平面(field plane)」這個詞於文中用於表示光學共軛於光罩平面的平面。
「光瞳平面(pupil plane)」這個詞於文中用於表示於其中所有光線(在場平面上以同一角度收斂或發散者)皆通過同一點的平面。在本領域中，「光瞳平面」這個詞通常亦可用於在數學意義上其實並非平面而是稍微彎曲者，使其在嚴格意義上應指稱為光瞳表面(pupil surface)。
「投影光路徑(projection light path)」這個詞於文中用於表示可在由照明設置和光罩所定義之任何合理的操作條件下暴露於投影光的 整個空間。因此，投影光路徑主要由照明系統和物鏡之光學參數定義，舉例來說數值孔徑和物場及像場之大小。
10‧‧‧微影投影曝光設備；設備
12‧‧‧照明系統
14‧‧‧場
16‧‧‧光罩
18‧‧‧佈局圖樣
18’‧‧‧縮小圖像
19‧‧‧精細特徵
20‧‧‧投影物鏡；物鏡
22‧‧‧光敏層；光敏表面
24‧‧‧基板
26‧‧‧光罩台
28‧‧‧物平面
30‧‧‧像平面
32‧‧‧晶圓台
34‧‧‧中間像平面
36‧‧‧第一光瞳平面
38‧‧‧第二光瞳平面
42‧‧‧可變透射濾鏡；透射濾鏡
44‧‧‧第一繞射光學元件
46‧‧‧第二繞射光學元件
48‧‧‧驅動器
50‧‧‧控制單元；運算單元
52‧‧‧整體系統控制
54‧‧‧光吸收元件；光吸收元件
56‧‧‧光吸收層
58‧‧‧光學感測器
60‧‧‧繞射結構
62‧‧‧周圍材料；周圍介質
64‧‧‧間隙；空氣間隙
66‧‧‧第一抗反射塗層
68、72‧‧‧薄層
70‧‧‧第二抗反射塗層
120‧‧‧量測裝置
122‧‧‧箭頭
β‧‧‧放大率
A1、A2、PL、PL'、DL‧‧‧箭頭
W‧‧‧相位項
A‧‧‧振幅項
△z‧‧‧軸向距離
λ‧‧‧中心波長
△x‧‧‧橫向位移；距離
LS‧‧‧光源
OA‧‧‧光軸
TFS‧‧‧透射濾鏡系統
PL‧‧‧投影光
DL‧‧‧繞射的投影光
L1-L4‧‧‧透鏡
w‧‧‧寬度
p‧‧‧間距
X、Y、Z‧‧‧方向
h高度
nH、nL‧‧‧折射率
TS‧‧‧鏡面透射率
TT‧‧‧總透射率
TD‧‧‧漫透射率
α‧‧‧入射角
S1、S2、S3‧‧‧步驟
本發明之各種特徵和優勢參照以下與所附圖式搭配的實施方式可更容易理解，在所附圖式中：圖1為根據本發明的投影曝光設備之示意透視圖；圖2為穿越圖1所示設備的示意經向剖面圖；圖3為穿越在中立相對位置上之兩個繞射光學元件的經向剖面圖；圖4為穿越在有效相對位置上之兩個繞射光學元件的經向剖面圖；圖5為穿越在中間相對位置上之兩個繞射光學元件的經向剖面圖；圖6為穿越在中立相對位置上之兩個繞射光學元件的放大剖面圖；圖7為例示鏡面透射率對入射圖6所示中立相對位置的入射角之相關性的曲線圖；圖8為穿越在有效相對位置上之兩個繞射光學元件的放大剖面圖；圖9為例示鏡面透射率對入射圖8所示有效相對位置的入射角之相關性的曲線圖； 圖10為穿越在中間相對位置上之兩個繞射光學元件的放大剖面圖；圖11為對圖10所示配置例示鏡面透射率對中間相對位置的橫向位移△x之相關性的曲線圖；圖12為穿越在中間相對位置上並具有分離兩個繞射光學元件的空氣間隙之兩個繞射光學元件的放大剖面圖；圖13為對圖12所示配置例示鏡面透射率對中間相對位置的橫向位移△x之相關性的曲線圖；圖14為例示鏡面透射率對橫向位移△x和軸向距離△z之相關性的曲線圖；圖15為穿越在中間相對位置上支承抗反射塗層之兩個繞射光學元件的放大剖面圖；圖16為對圖15所示配置例示鏡面透射率對中間相對位置的橫向位移△x之相關性的曲線圖；圖17為穿越繞射結構之高度依其與光軸相距的距離而定改變之具體實施例的經向剖面圖；圖18例示圖17所示透射濾鏡之濾波函數；圖19顯示繞射結構之填充因子依其與光軸相距的距離而定改變之替代性具體實施例；圖20至22顯示穿越在兩個繞射光學元件之間的軸向距離在中立、有效與中間相對位置之間分別不同的透射濾鏡之另一具體實施例的經向剖面圖； 圖23為例示重要方法步驟的流程圖。
I. 投影曝光設備之一般配置
圖1為根據本發明的微影投影曝光設備10之透視及簡圖。設備10包含一照明系統12，其包含產生中心波長193nm之投影光的光源(Light source，LS)。該投影光照射在包含精細特徵19的佈局圖樣18之光罩16上的場14。在本具體實施例中，所照射的場14具有矩形形狀。然而，也可設想所照射的場14之其他形狀(舉例來說環形區段)以及其他中心波長(舉例來說157nm或248nm)。
具有光軸(Optical axis，OA)並包含複數個透鏡L1至L4的投影物鏡20，將在所照射的場14內之佈局圖樣18成像於由基板24所支承的光敏層22(舉例來說光阻)上。可由矽晶圓形成的基板24設置於晶圓台(圖1未顯示)上，使得光敏層22之頂端表面精確位於投影物鏡20之像平面上。光罩16藉由在投影物鏡20之物平面上的光罩台(圖1未顯示)進行定位。由於後者具有|β|<1的放大率β，因此在所照射的場14內的佈局圖樣18之縮小圖像18'會投影至光敏層22上。
在投影期間，光罩16和基板24沿著對應於圖1所指示Y方向的掃描方向移動。所照射的場14隨後掃描過光罩16，使得大於所照射的場14之佈局圖樣區域可連續成像。基板24與光罩16之間的速度比率等於投影物鏡20之放大率β。如果投影物鏡20並未反轉圖像(β>0)，則光罩 16和基板24會沿著同一方向移動，如在圖1中由箭頭A1和A2所指示。然而，本發明亦可使用具有離軸物場和像場的反折射物鏡20，以及在投影期間光罩16和基板24不會移動的步進式設備。
圖2為穿越圖1所示設備10的示意經向剖面圖。在此剖面圖中，亦示意性例示在投影物鏡20之物平面28上支承並移動光罩16之標示為26的光罩台，以及在投影物鏡20之像平面30上支承並移動基板24之標示為32的晶圓台。
在本具體實施例中，投影物鏡20具有中間像平面34。第一光瞳平面36位於物平面28與中間像平面34之間，而第二光瞳平面38位於中間像平面34與投影物鏡20之像平面30之間。如在圖2中所例示，從場平面(亦即物平面28)、中間像平面34和像平面30任一者以同一角度收斂或發散的所有光線，會分別通過在第一和第二光瞳平面36、38上的同一點。
投影物鏡20更包括一透射濾鏡系統TFS，包含一可變透射濾鏡42，其設置於第一光瞳平面36上並包含一第一繞射光學元件44和一第二繞射光學元件46。透射濾鏡42會校正(或更一般來說可變地修改)在第一光瞳平面36上的光輻射分佈。由於透射濾鏡42設置於投影物鏡20之光瞳平面36、38之一上，因此可用作吸收部分投影光(如果能到達像平面30將會降低光罩16之圖像品質)的變跡濾鏡。
透射濾鏡系統TFS更包含一驅動器48，其配置成相對於平行於第一光瞳平面36的第二繞射光學元件46，位移第一繞射光學元件44。透射濾鏡系統TFS包括一控制單元50，其控制驅動器48並連接至設備10 之整體系統控制52；以及複數個光吸收元件54。這些係環繞設置於投影光路徑周圍，並以光吸收層56塗佈。在本具體實施例中，一個或多個光吸收元件係由配置成偵測入射投影光之輻射並連接至控制單元50的光學感測器58構成。
II. 透射濾鏡之原理
以下將參照圖3至圖5說明隱含於透射濾鏡42之函數下的基本原理。
圖3為穿越第一和第二繞射光學元件44、46的示意經向剖面圖。第一繞射光學元件44包含具有寬度w=200nm且高度100nm的繞射結構60之循環性設置。繞射結構60之間距p為400nm。
第二繞射光學元件46等同於第一繞射光學元件44，但已相對於第一繞射光學元件44在驅動器48幫助下沿著+X方向(亦即垂直於投影物鏡20之光軸OA)橫向位移一△x=200之距離。由於橫向位移△x等於寬度w，因此第一繞射光學元件44之繞射結構60緊鄰著在第二繞射光學元件46之繞射結構60之間所形成的空隙設置，且反之亦然。因此，在沿著光軸OA的投影中，第一繞射光學元件44之繞射結構60相對於第二繞射光學元件46之繞射結構60以交錯方式設置。
在本具體實施例中，軸向距離△z(亦即在第一與第二繞射光學元件44、46之間沿著光軸OA的距離)為零。換言之，第一繞射光學元件44與第二繞射光學元件46直接接觸。
橫向位移△x=p/2或一般來說△x=(k．p)/2(其中k=1,2,3,...)意味著繞射光學元件44、46之繞射結構60之交錯或空隙設置。在這種情況下，可顯示這兩個繞射光學元件44、46大體上完全不會影響投影光。這在圖3中由兩個箭頭PL和PL'例示，其表示在透射濾鏡42前面和後面的投影光之強度。箭頭PL、PL'之相同大小指示無投影光或至少無顯著部分被由兩個繞射光學元件44、46所組成的透射濾鏡42所繞射。任何剩餘的透射損失主要係由於製作繞射光學元件44、46的材料之非零吸收係數，以及在光學界面的菲涅耳(Fresnel)反射損失。由於這個原因，如圖3所示這兩個繞射光學元件44、46之相對位置以下將會指稱為中立位置。
圖4顯示在有效相對位置上的同樣這兩個繞射光學元件44、46，其中△x=0或一般來說△x=k．p(k=0,1,2,3,...)。在沿著光軸OA投影中，兩個繞射光學元件44、46之繞射結構60成一直線設置，亦即一個在另一個後面。繞射光學元件44、46之鄰接的繞射結構60因此可視為構成具有每個繞射光學元件44、46之兩倍結構高度h(亦即2h=200mm)的結構之循環性設置。此種組合結構對波長近似於繞射結構60之寬度w的投影光具有顯著的繞射效應。在這些情況下，可顯示顯著部分之投影光被繞射，這在圖4中由箭頭PL、PL'和DL所指示。在此DL表示由透射濾鏡42所引導朝向吸收元件54的部分繞射光(參見圖2虛線)，因此無助於在光敏表面22上形成圖像。
在既非k．p亦非(k．p)/2的橫向位移△x的中間位置上，通常由繞射光學元件44、46之結構60所產生的繞射效應較小。這例示於圖5中，其中箭頭DL表示繞射光之部分比在圖4中小。
因此，可能在驅動器48幫助下僅藉著改變繞射光學元件44、46之橫向位移△x而調整透射濾鏡42之繞射效應。在有效位置或中間位置上，繞射光DL並未在透射濾鏡42內部被吸收，而是在吸收元件54上被吸收。由於吸收元件54設置於投影光路徑外部，因此藉著吸收繞射光DL所產生的熱不會影響投影物鏡20之成像品質。
III. 透射濾鏡之實施方式
以下將會參照嚴密運算之結果，更詳細說明由透射濾鏡42之繞射光學元件44、46所產生的效應。
圖6顯示取自具有在中立相對位置上的繞射光學元件44、46之透射濾鏡42的示意切圖。在本具體實施例中，對中心波長193nm的投影光而言，繞射結構60的折射率為nH=1.66，高於周圍材料62之折射率nL=1.56。因此，繞射光學元件44、46為藉著影響入射光之相位(而非強度)而產生繞射效應的相位光柵。
此種相位光柵可舉例來說藉著將周圍材料(尤其二氧化矽(SiO2)玻璃)局部暴露於雷射光束、電子束、離子束或其他高能量光束而產生。此種光束會產生與折射率之增加相關聯的材料之局部緊密。此外或另外，該材料可以特定原子局部摻雜，這在本領域中已習知為如此。也可能局部施加會影響投影光之相位的塗層，或藉著局部去除材料而產生溝槽或其他光柵結構。由於繞射結構60之微小尺寸，故為此可使用電子微影設備。
圖7顯示例示鏡面透射率TS對入射角之相關性的曲線圖。 鏡面透射率TS定義為通過透射濾鏡42而未被繞射的投影光部分。總透射率TT為鏡面透射率TS和漫透射率TD之總和；漫透射率TD定義為被透射濾鏡42所繞射的投影光部分。
在圖7中可看到在中立位置上鏡面透射率TS大於99%，並僅稍微依入射角α而定。
圖8顯示取自透射濾鏡42的示意切圖，但現在繞射光學元件44、46在橫向位移△x=0,p,2p,...的有效位置上。如以上已參照圖4所說明，最大部分的投影光被繞射。
圖9顯示再次例示鏡面透射率TS對入射角之相關性的曲線圖。在圖9中可看到在有效位置上鏡面透射率TS約為92%，並僅稍微依入射角α而定。因此，可能僅藉著改變橫向位移△x而減少投影光PL之輻射約7%。
圖10顯示取自狀態為繞射光學元件44、46在中間相對位置上之透射濾鏡42的示意切圖。如以上已參照圖5所說明，相較於有效位置，被繞射朝向吸收元件54的投影光部分較小，但仍顯著。並且，在中間相對位置上，鏡面透射率TS對入射角之相關性很小(未顯示)。
圖11顯示例示鏡面透射率TS對0°入射角的橫向位移△x之相關性的曲線圖。在圖11中可看到鏡面透射率TS從有效相對位置(參見圖9)的92%平滑增加至無效相對位置(參見圖7)的約99%。
IV. 在繞射光學元件之間的空氣間隙
前述已假設在繞射光學元件44、46之間的軸向距離△z為零，亦即繞射光學元件44、46為直接接觸。以下將描述繞射光學元件44、46沿著光軸OA間隔的一些具體實施例。
圖12顯示取自狀態為繞射光學元件44、46在中間相對位置上之透射濾鏡42的示意切圖。與圖10所例示狀態相比，繞射光學元件44、46沿著光軸OA間隔距離△z=193/2nm。在繞射光學元件44、46之間的間隙64係以空氣或折射率1的任何其他氣體填充。
圖13顯示例示鏡面透射率TS對0°(細線)和5°(虛線)入射角α的橫向位移△x之相關性的曲線圖。在圖13中可看到在繞射光學元件44、46之間也具有間隙64的鏡面透射率TS，從有效相對位置(△x=0)的約93%平滑增加至中立相對位置(△x=200nm)的約99%。然而，結果為具有空氣間隙64的鏡面透射率TS對入射角之相關性會稍微增強。
如果不容許對入射角α之相關性的這種增強，則可設想藉著修改在光罩16上的輻射分佈而補償此剩餘效應。由於在光瞳平面(在此為：第一光瞳平面36)上的角度轉化為在場平面(在此為：物平面28)上的位置，因此可能更強烈照射在光罩上的特定位置，如果透射濾鏡42由於前述對入射角之相關性而衰減，則相關聯的角度會比原始所預期更弱。包含複數個可位移指狀止動元件的光闌(stops)可用於修改在光罩16上的輻射分佈，如在本領域中已習知為如此(參見舉例來說WO 2005/040927 A2)。
圖14顯示例示鏡面透射率TS對橫向位移△x以及軸向距離△z之相關性的曲線圖。不同的灰色色調表示不同的鏡面透射率TS。一般來說，可看到鏡面透射率TS之相關性隨著漸增的軸向距離△z而降低。由於 在較大軸向距離△z時，這兩個繞射光學元件44、46將會逐漸被投影光「視為」不互動的兩個相異組件，故這亦為所預期情況。因此，如果所需為對軸向位移△x之強烈相關性(亦即透射濾鏡42對位移之高靈敏度)，則應盡可能減小軸向距離△z，這通常為這種情況。
然而，結果為鏡面透射率TS之相關性並未如所預期會隨著漸增的軸向距離△z而持續降低。令人意外地，對橫向位移△x之相關性在循環性軸向距離△z=n．λ/2時最強烈，其中n為0,1,2,...。這些距離在圖14中由標示為n=0、1、2或3的箭頭指示。因此，至少對不支承抗反射塗層的繞射光學元件44、46而言(參見以下第V節)，軸向距離△z應為△z=n．λ/2，其中n較佳為0、1、或2。當n=0時可得到最強烈的相關性，但如果從機械性觀點來看很難達成零軸向距離，則n=1可能較佳。當n=1時，鏡面透射率TS對橫向位移△x之相關性仍相當強烈，如以上已參照圖12和13進一步所說明。大於3的n值用處不大，因為對實用性目的而言，這樣的鏡面透射率TS對橫向位移之相關性△x將會太小。
一般來說，當軸向定位繞射光學元件44、46時，調整準確度應很嚴格，舉例來說低於2nm。這是因為如果條件△z=n．λ/2未完全滿足，則鏡面透射率TS對橫向位移△x之相關性會迅速下降。
V. 抗反射塗層
圖15為類似於例示透射濾鏡42之另一具體實施例的圖12之曲線圖。再次，在兩個繞射光學元件44、46之間有空氣間隙64△z。面 向第二繞射光學元件46的第一繞射光學元件44之表面，支承由折射率為穿插之複數個薄層68組成的第一抗反射塗層66，而面向第一繞射光學元件44的第二繞射光學元件46之表面，支承亦由折射率為穿插之複數個薄層72組成的第二抗反射塗層70。
圖16顯示類似於圖13例示鏡面透射率TS對0°(細線)和5°(虛線)入射角的橫向位移△x之相關性的曲線圖。在圖16中可看到在繞射光學元件44、46之間具有間隙64並提供抗反射塗層66、70的鏡面透射率TS，從有效相對位置(△x=0)的約94%平滑增加至無效相對位置(△x=200nm)的約97%。再次，如果相較於軸向位移△z為零的具體實施例，鏡面透射率TS對入射角之相關性會稍微增強。
應可預期提供抗反射塗層66、70有助於抑制由於在空氣間隙64兩側上的光學表面處之菲涅耳反射的光損失。令人意外地，這種情況僅部分正確。至少對特定抗反射塗層66、70而言，可顯示零軸向距離△z的鏡面反射率相當顯著(約1.5%)，但在特定軸向距離△z會下降至很小的值(約0.07%)，亦即約為36nm和125nm。一般來說，如果抗反射塗層66、70施加於繞射光學元件44、46，則如同對無抗反射塗層的繞射光學元件44、46所觀察到(參見圖14)，似乎鏡面透射率TS對軸向距離△z之循環性相關性完全不存在或至少較不強烈。
VI. 透射率之空間變化
前述已假設在繞射光學元件44、46之表面上的繞射結構60 之分佈為均勻。在此種均勻分佈的情況下，已顯示可能以衰減可藉著在垂直於投影物鏡20之光軸OA的方向上位移繞射光學元件44、46而改變的方式，可變地衰減通過透射濾鏡42的投影光。
然而，通常所需為在第一光瞳平面36上產生具體且非均勻的空間濾波函數。在這種情況下，在繞射光學元件44、46之表面上方的繞射結構60之分佈亦必須為非均勻。
如果兩個繞射光學元件44、46在其有效位置上，則有各種方法可產生空間變化的繞射效應。
圖17為穿越兩個繞射光學元件44、46的示意剖面圖。在此繞射結構60之高度在繞射光學元件44、46之表面上方變化。更特定而言，繞射結構60之高度在繞射光學元件44、46之中心處為其最大值，且如果朝向繞射光學元件44、46之周圍徑向移動，則其會持續降低。因此，在透射濾鏡42之中心比在其周圍繞射更多投影光，這分別由表示已透射的投影光和所繞射的投影光之箭頭PL'和DL例示。
圖18例示以圖17所示透射濾鏡42而得到的二維濾波函數。較暗的區域表示透射率較低，因此繞射光之比例較高。
在圖19之示意剖面圖中所示的透射濾鏡42可達成同一濾波函數。在本具體實施例中，不是繞射結構60之高度，而是橫越繞射光學元件44、46之表面徑向變化的填充因子。折射結構60之每個群組72皆具有同一效應，但群組72之密度在徑向上降低，因此在宏觀尺度上，透射率朝向周圍徑向增加。應注意圖19未按比例繪製，並僅用於例示改變填充因子之原理。
從前述內容應已清楚瞭解，具有透射濾鏡42僅可能在特定限度內調整給定的濾波函數。因此，濾波函數可藉著繞射結構60之設置而確定，如以上已說明。然而，在許多情況下，這完全足夠，因為通常一方面之直實角度的光分佈與另一方面之理想角度的光分佈之間的偏差，亦僅在特定限度內變化。
VII. 軸向位移
前述已假設在繞射光學元件44、46之間的軸向距離為固定，且透射率僅會藉著在垂直於光軸的方向上相對於彼此位移繞射光學元件44、46而改變。然而，如圖14之曲線圖所示，如果橫向位移△x為固定而軸向距離△z為變化，則繞射效應亦會變化。
圖20例示兩個繞射光學元件44、46在中立位置上的具體實施例。在此軸向距離△z很大使得繞射光學元件44、46之組合不會產生顯著的繞射效應。所以，幾乎所有入射透射濾鏡42的投影光PL皆從第二繞射光學元件46出射作為已透射的投影光PL'。
然而，如果軸向距離△z在驅動器的幫助下減小使得軸向距離△z變為零(參見圖21)，則會如已在圖4中所例示達成同樣強烈的繞射效應。
在圖22所示中間相對位置上，其中在繞射光學元件44、46之間的軸向間隔很小，較少光將會被繞射，如以箭頭DL所例示。至少如果無抗反射塗層施加於繞射光學元件44、46上，則鏡面透射率TS對軸向距離 △z之相關性為循環性，如以上參照圖14已說明。
VIII. 校正方法
以下將會描述透射濾鏡42可如何用於變跡目的。
在第一步驟中，會確定在物鏡20之像平面30上之角度的光分佈。這可藉由量測和/或模擬任一者做到。模擬可依據實驗資料進行，並具有設備10之操作不必為執行量測而中斷的優勢。另一方面，如果所需為最高的可能準確度，則藉由量測確定角度的光分佈可能為必然。
為量測角度的光分佈，在像場內的像平面30上設置量測裝置120，這在圖2中由箭頭122指示。適合的量測裝置120在本領域中已習知為如此，且通常包含一CCD感測器和傅立葉光學，其將在像平面30上的角度轉化為在CCD感測器上的位置。
還有使用量測以及模擬的混合方法，可用於迅速且準確地確定在像平面30上之角度的光分佈。
在下一步驟中，將藉由模擬和/或量測所確定之角度的光分佈與理想之角度的光分佈相較。這個理想之角度的光分佈通常會在其入射光罩16時，依據即將轉印至光敏層22上的佈局圖樣18、物鏡20之成像特性和投影光之角度的光分佈進行運算。該理想之角度的光分佈經運算使得佈局圖樣18之最佳成像至光敏表面22上可達成。為此可使用最佳化演算法。
如果這個比較在一方面的所量測/模擬之角度的光分佈與另 一方面的理想之角度的光分佈之間產生不容許的偏差，則演算法會運算將所量測/模擬之角度的光分佈轉換為理想之角度的光分佈所需的透射濾鏡42之目標透射率分佈。這個演算法利用在物鏡20之像平面30上之角度的光分佈，對應於在透射濾鏡42設置於其中之光瞳平面36上的輻射分佈的事實。
隨後透射濾鏡系統TFS之運算單元50控制驅動器48，以使繞射光學元件44、46相對於彼此設置，使其通常產生經運算的目標透射率分佈。
IX. 重要方法步驟
圖23為彙總改變在物鏡20上的投影光路徑中之光輻射分佈的方法之重要態樣的流程圖。
在第一步驟S1中，將第一和第二繞射光學元件設置於物鏡20之投影光路徑中。
在第二步驟S2中，確定在物鏡20之平面上的投影光之理想的輻射分佈。
在第三步驟S3中，改變第一與第二繞射光學元件之間的相對位置，使其接近理想的輻射分佈。
10‧‧‧微影投影曝光設備；設備
12‧‧‧照明系統
16‧‧‧光罩
18‧‧‧佈局圖樣
20‧‧‧投影物鏡；物鏡
22‧‧‧光敏層；光敏表面
24‧‧‧基板
26‧‧‧光罩台
28‧‧‧物平面
30‧‧‧像平面
32‧‧‧晶圓台
34‧‧‧中間像平面
36‧‧‧第一光瞳平面
38‧‧‧第二光瞳平面
42‧‧‧可變透射濾鏡；透射濾鏡
44‧‧‧第一繞射光學元件
46‧‧‧第二繞射光學元件
48‧‧‧驅動器
50‧‧‧控制單元；運算單元
52‧‧‧整體系統控制
54‧‧‧光吸收元件；光吸收元件
56‧‧‧光吸收層
58‧‧‧光學感測器
120‧‧‧量測裝置
122‧‧‧箭頭
LS‧‧‧光源
OA‧‧‧光軸
TFS‧‧‧透射濾鏡系統
PL‧‧‧投影光
DL‧‧‧繞射的投影光
L1-L4‧‧‧透鏡
X、Y、Z‧‧‧方向

Claims (16)

  1. 一種微影設備，包含一光源，其配置成產生具有一中心波長λ的投影光；一照明系統(12)，其配置成在一光罩(16)上引導該投影光；以及一物鏡(20)，其(a)具有一光軸(OA)，(b)配置成在一像平面(30)中產生該光罩(16)之一圖像，並(c)包含一透射濾鏡系統(TFS)，其配置成在該物鏡之一投影光路徑變化修改投影光之一輻射分佈，其中該透射濾鏡系統(TFS)包含- 一透射濾鏡(42)，包含一第一繞射光學元件(44)和一第二繞射光學元件(46)，其沿著該物鏡(20)之該光軸(OA)與該第一繞射光學元件間隔一軸向距離△z，(i)一光吸收元件(54)，其設置於該投影光路徑外部，(ii)一驅動器(48)，其配置成改變在一中立相對位置之間的該第一繞射光學元件(44)與該第二繞射光學元件(46)之間的該相對位置，其中該第一繞射光學元件和該第二繞射光學元件之該組合繞射投影光(PL)之一第一部分(DL)，使其入射該光吸收元件(54)；並改變一有效相對位置，其中該第一繞射光學元件和該第二光學元件之該組合繞射投影光(PL)之一第二部分(DL)，使其入射該光吸收元件(54)，其中該第二部分比該第一部分高，其中至少在該有效相對位置上， 0△z3λ。
  2. 如申請專利範圍第1項之微影設備，其中該第一繞射光學元件(44)包含第一繞射結構而該第二繞射光學元件(46)包含第二繞射結構，且其中，在該中立相對位置上，該第一繞射結構在沿著該光軸的一投影中以一交錯方式相對於該第二繞射結構設置；且其中，在該有效相對位置上，該第一繞射結構相對於該第二繞射結構設置，使得在沿著該光軸的一投影中，該第一繞射結構與該第二繞射結構成一直線設置。
  3. 如申請專利範圍第1或2項之微影設備，其中該軸向距離△z為固定，且其中該驅動器(48)配置成在至少大體上垂直於該光軸(OA)的一平面上位移該第一繞射光學元件(44)。
  4. 如申請專利範圍第3項之微影設備，其中該軸向距離△z等於n．λ/2，其中n為0、1、2或3。
  5. 如申請專利範圍第4項之微影設備，其中△z>0，且其中該第一繞射光學元件(44)具有面向該第二繞射光學元件並支承一第一抗反射塗層(66)的一光學表面，且其中該第二繞射光學元件(46)具有面向該第一繞射光學元件並支承一第二抗反射塗層(70)的一光學表面。
  6. 如前述諸申請專利範圍任一者之微影設備，其中該光吸收元件由配置成偵測投影光之該第一和第二部分的一光學感測器(58)構成。
  7. 如申請專利範圍第6項之微影設備，其中該透射濾鏡系統(TFS)包含一控制單元(50)，其連接至該驅動器(48)和該光學感測器(58)，其中該控 制單元配置成依從該光學感測器所接收到的信號而定控制該驅動器。
  8. 如申請專利範圍第6或7項之微影設備，其中該控制單元(50)配置成依據從該光學感測器(58)所接收到的信號確定該輻射分佈，以確定該輻射分佈與一理想輻射分佈之一偏差，並依前述偏差調整該第一繞射光學元件(44)與該第二繞射光學元件(46)之該相對位置。
  9. 如前述諸申請專利範圍任一者之微影設備，其中包含於該第一繞射光學元件(44)和該第二繞射光學元件(46)中的繞射結構(60)具有比一周圍介質(62)更高或更低的一折射率。
  10. 如前述諸申請專利範圍任一者之微影設備，其中該第二部分依該投影光(PL)入射該透射濾鏡(42)的該位置而定。
  11. 如申請專利範圍第10項之微影設備，其中該繞射結構(60)之高度、寬度或填充因子之該分佈在該第一和該第二繞射光學元件(44,46)之表面上方改變。
  12. 一種改變在物鏡(20)之投影光路徑中的投影光之輻射分佈的方法，包含以下步驟：(a)在該投影光路徑中設置一第一繞射光學元件(44)和一第二繞射光學元件(46)；(b)在該物鏡(20)之一平面(36)上確定投影光之一理想輻射分佈；(c)改變該第一繞射光學元件(44)與該第二繞射光學元件(46)之間的一相對位置，使得該第一繞射光學元件和該第二繞射光學元 件之該組合繞射在設置於該投影光路徑外部之一光吸收元件(54)上的部分投影光，由此修改在該平面上的該輻射分佈使其接近該理想的輻射分佈。
  13. 如申請專利範圍第12項之方法，其中，至少在步驟(c)後，在該第一繞射光學元件與該第二繞射光學元件之間的一軸向距離△z小於3λ。
  14. 如申請專利範圍第12或13項之方法，包含附加步驟如下(i)量測在該平面(36)上的一輻射分佈；(ii)確定在步驟(i)中從一理想的輻射分佈所量測到的該輻射分佈之一偏差；(iii)依在步驟(ii)中所確定的該偏差而定，調整該第一繞射光學元件(44)與該第二繞射光學元件(46)之該相對位置。
  15. 如申請專利範圍第14項之方法，其中在該平面(36)上的該輻射分佈，在步驟(i)中由偵測到已被該第一繞射光學元件(44)和該第二繞射光學元件(46)繞射的投影光(DL)的一光學感測器間接量測。
  16. 一種微影設備，包含一光源(LS)，其配置成產生具有一中心波長λ和一光學系統的投影光，其中該光學系統具有一光軸(OA)並包含(a)一第一繞射光學元件(44)和一第二繞射光學元件(46)，其沿著該光軸(OA)彼此間隔一軸向距離△z；以及(b)一驅動器(48)，其配置成改變在一中立相對位置之間的該第一繞射光學元件(44)與該第二繞射光學元件(46)之間的該相對位置，其中該第一繞射光學元件和該第二繞射光學元件之該組合 繞射投影光之一第一部分；並改變一有效相對位置，其中該第一繞射光學元件和該第二繞射光學元件之該組合繞射比該第一部分高的投影光之一第二部分，其中，至少在該有效相對位置上，0△z3λ。
TW103124451A 2013-07-17 2014-07-16 微影設備及改變光輻射分佈的方法 TW201510674A (zh)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/EP2013/002114 WO2015007298A1 (en) 2013-07-17 2013-07-17 Microlithographic apparatus and method of varying a light irradiance distribution

Publications (1)

Publication Number Publication Date
TW201510674A true TW201510674A (zh) 2015-03-16

Family

ID=48794040

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
TW103124451A TW201510674A (zh) 2013-07-17 2014-07-16 微影設備及改變光輻射分佈的方法

Country Status (2)

Country Link
TW (1) TW201510674A (zh)
WO (1) WO2015007298A1 (zh)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TWI596446B (zh) * 2016-04-08 2017-08-21 Luminous uniformity correction equipment and its correction method
TWI780106B (zh) * 2017-02-17 2022-10-11 荷蘭商Ａｓｍｌ荷蘭公司 用於監測微影製造程序的方法及設備

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2540654A (en) * 2015-05-13 2017-01-25 Zeiss Carl Smt Gmbh Method of variably attenuating a beam of projection light in an optical system of a microlithographic apparatus
DE102017208340A1 (de) * 2017-05-17 2018-11-22 Carl Zeiss Smt Gmbh Projektionsbelichtungsverfahren und Projektionsobjektiv mit Einstellung der Pupillentransmission
JP6743985B2 (ja) * 2018-02-09 2020-08-19 ウシオ電機株式会社 カラー画像表示装置、およびそれを用いたカラー画像複製物作成方法、その方法により作成されたカラー画像複製物

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE69113506T2 (de) 1990-05-10 1996-06-13 Matsushita Electric Ind Co Ltd Apparat zum Betreiben einer Entladungslampe.
JP3459773B2 (ja) * 1998-06-24 2003-10-27 キヤノン株式会社 投影露光装置及びデバイスの製造方法
DE10220324A1 (de) 2002-04-29 2003-11-13 Zeiss Carl Smt Ag Projektionsverfahren mit Pupillenfilterung und Projektionsobjektiv hierfür
WO2005040927A2 (en) 2003-10-18 2005-05-06 Carl Zeiss Smt Ag Device and method for illumination dose adjustments in microlithography
US7423732B2 (en) 2004-11-04 2008-09-09 Asml Holding N.V. Lithographic apparatus and device manufacturing method utilizing placement of a patterning device at a pupil plane
WO2009013230A1 (en) 2007-07-23 2009-01-29 Carl Zeiss Smt Ag Optical system of a microlithographic projection exposure apparatus
WO2012089224A1 (en) * 2010-12-28 2012-07-05 Carl Zeiss Smt Gmbh Illumination system of a microlithographic projection exposure apparatus

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TWI596446B (zh) * 2016-04-08 2017-08-21 Luminous uniformity correction equipment and its correction method
TWI780106B (zh) * 2017-02-17 2022-10-11 荷蘭商Ａｓｍｌ荷蘭公司 用於監測微影製造程序的方法及設備

Also Published As

Publication number Publication date
WO2015007298A1 (en) 2015-01-22

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4489783B2 (ja) リソグラフィ投影装置およびデバイス製造方法
TWI459160B (zh) 微影蝕刻投影曝光設備
KR100554253B1 (ko) 리소그래피 장치, 디바이스 제조방법, 및 그것에 의해제조된 디바이스
JP7325961B2 (ja) パターニングデバイス
JP4741548B2 (ja) 放射ビームをパターニングする方法、放射ビームをパターニングするパターニングデバイス
KR100541487B1 (ko) 광학계의 조정방법 및 장치, 노광장치
US8218130B2 (en) Device manufacturing method and lithographic apparatus,and computer program product
KR20190025663A (ko) 오버레이 및 임계 치수 센서들에서의 퓨필 조명을 위한 디바이스 및 방법
TW201510674A (zh) 微影設備及改變光輻射分佈的方法
TW201633004A (zh) 使用圖案化裝置形貌誘導相位之方法及設備
WO2011038840A1 (en) Catadioptric projection objective comprising deflection mirrors and projection exposure method
JP2018519535A (ja) マイクロリソグラフィ投影装置を作動させる方法
TW201633003A (zh) 使用圖案化裝置形貌誘導相位之方法及設備
JP5485262B2 (ja) アライメントフィーチャ、プリ・アライメント方法、及びリソグラフィ装置
US20110304926A1 (en) Catadioptric projection objective with tilted deflecting mirrors, projection exposure apparatus, projection exposure method, and mirror
TWI604277B (zh) 使用圖案化裝置形貌誘導相位之方法及設備
TW201632984A (zh) 使用圖案化裝置形貌誘導相位之方法及設備
TWI636317B (zh) 使用圖案化裝置形貌誘導相位之方法、非暫時性電腦程式產品及製造半導體裝置之方法
TWI548952B (zh) 微影投影曝光裝置及其操作方法
JP2008283178A (ja) リソグラフィ装置および方法
US20090040497A1 (en) Exposure apparatus, adjusting method, exposure method, and device fabrication method
TWI554839B (zh) 微影投射曝光裝置之照明系統
JP3958261B2 (ja) 光学系の調整方法
JP2006080444A (ja) 測定装置、テストレチクル、露光装置及びデバイス製造方法
JP6952136B2 (ja) リソグラフィの方法及び装置