TW202336530A - 用於以ｅｕｖ測量光檢測物件的計量系統 - Google Patents

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Abstract

本發明提供一種用於以EUV測量光檢測物件的計量系統。一照明光學單元用於將該EUV測量光引導向該待檢測的物件。該照明光學單元具有一用於指定該照明光學單元之光瞳平面上的照明光瞳中的測量光強度分佈的照明光學單元光闌。一輸出耦合鏡（9）用於將該測量光之一部分耦合出該照明光學單元之照明光束路徑外。該輸出耦合鏡（9）具有一用於耦合出測量光的鏡面，並具有關於鏡面縱向尺寸（x）縱向的最大鏡面範圍A與關於垂直於該鏡面縱向尺寸（x）的鏡面橫向尺寸（y）縱向的最小鏡面範圍B之尺寸比。該尺寸比A/B係大於1.1。該結果係即使在對具有大於0.5之影像側數值孔徑的投影曝光裝置之成像光學單元進行該模擬或仿真，並特別是在對漸變成像光學單元進行該模擬或仿真，但測量光通量仍為最佳化的計量系統。

Description

用於以EUV測量光檢測物件的計量系統
本發明係關於一種用於以極紫外（EUV）測量光檢測物件的計量系統。 ［交互參照相關申請］
本發明專利申請案主張德國專利申請案第DE 10 2021 213 327.4號之優先權，其內容在此併入本文供參考。
一種計量系統係從專利文獻US 2017/0131 528 A1（平行文獻WO 2016/012 425 A2）、從專利文獻WO 2016/012 426 A1、並從專利文獻US 2017/0132782 A1已知。該類型之計量系統可用於模擬或仿真特別是EUV投影曝光裝置之成像性質。
本發明之目的係以使得即使在對具有大於0.5之影像側數值孔徑的投影曝光裝置之成像光學單元進行該模擬或仿真中，並特別是在對漸變成像光學單元進行該模擬或仿真中，但測量光通量仍為最佳化的方式開發該序言部分中所提及的該類型之計量系統。
依據本發明，此目的係由具有如請求項1所述之特徵件的計量系統所達成。
依據本發明，已發現使用具有大於1.1之尺寸比(aspect ratio)的輸出耦合鏡(output coupling mirror)提供設計測量光之該輸出耦合的選項，這係規律用於以使得若非如此則可用於檢測物件的測量光之任何非所需陰影皆未發生的方式，供應例如該計量系統之監控能量感測器。在該情況下由該輸出耦合鏡所造成的該陰影，使得其在位在由照明光學單元光闌及/或由該計量系統之成像光學單元光闌所生成的遮蔽內的區域中生成。具有大於1.1之尺寸比的該輸出耦合鏡之周部輪廓(peripheral contour)，特別是可適應於具有對應較大尺寸比的光瞳塑形光闌之光闌遮蔽面，結果特別是在該中央遮蔽中，該輸出耦合鏡並未生成附加光瞳陰影。
依待模擬或仿真的投影曝光裝置之該成像光學單元而定，如請求項2所述之尺寸比可提供優勢。
該尺寸比A/B可大於1.3、可大於1.7、並可甚至大於1.9。通常，該尺寸比A/B係小於10。
如請求項3所述之尺寸比上限導致具可管理生產成本的整體體積小巧輸出耦合鏡。即使塗佈此反射鏡仍未添加任何過度成本。
整體而言，具有相對較大尺寸比的輸出耦合鏡可設計，使得其也與具有較小尺寸比的該計量系統之更多光瞳塑形光闌之光闌或遮蔽面相容。使用該計量系統，隨後可能模擬或仿真不僅具有高影像側數值孔徑的投影曝光裝置之投影光學單元，以及特別是漸變（anamorphic）投影光學單元，而且具特別是較小影像側數值孔徑的同構（isomorphic）投影光學單元。然後，可確定對於此類其他投影光學單元，由於該輸出耦合鏡的任何非所需光瞳陰影皆未發生。
如請求項4所述之直線邊界縱向側已證明在設計該輸出耦合鏡之該鏡面之該周部輪廓方面有用。
如請求項5所述之該輸出耦合鏡之該周部輪廓之凸狀彎曲狹窄側，使得能夠使用已在該計量系統中以任何速率所使用的光瞳塑形光闌之對應所塑形中央遮蔽面。
這特別應用於作為如請求項6所述之橢圓部位的該等狹窄側的設計。
相較於該照明光學單元光闌，如請求項7所述之具有輸出耦合光瞳遮蔽面的輸出耦合鏡未生成任何附加中央光瞳陰影。
相較於該成像光學單元光闌，如請求項8所述之輸出耦合鏡之輸出耦合光瞳遮蔽面未生成任何附加中央光瞳陰影。
如請求項9所述之包含一EUV光源的計量系統可自主使用。原則上，也可能在作為用於該計量系統的光源的EUV投影曝光裝置中使用該EUV光源。
該計量系統可用於測量為了用於具很高結構解析度（例如優於30 nm，並特別是可優於10 nm）生成半導體組件的投影曝光所提供的微影光罩。
圖1在對應於經向截面的平面中，顯示具有成像光學單元3的計量系統2中的EUV照明光或EUV成像光1之光束路徑。成像光學單元3係示意性例示在圖1中。照明光1係在投影曝光裝置2之照明系統4中產生。照明光或成像光1在以下也指稱為測量光。
為了便於對定位關係進行該表示法，以下將使用笛卡爾（Cartesian）xyz座標系統。圖1中的x軸垂直於圖式之該平面延伸，並到該後者外。圖1中的y軸朝向右側延伸。z軸在圖1中向上延伸。
照明系統4包括一示意性所例示EUV光源5和一同樣示意性所例示照明光學單元6。該光源可為一雷射電漿源（Laser produced plasma，LPP；雷射誘發電漿）或一放電源（Discharge produced plasma，DPP；放電誘發電漿）。原則上，同步加速器型光源也可使用，例如自由電子雷射（Free electron laser，FEL）。照明光1之所使用波長可在5 nm至30 nm之間範圍內。原則上，在投影曝光裝置2之變體之該情況下，也可能為了另一所使用光波長（例如為了193 nm之所使用波長）而使用光源。
照明系統4之收集器鏡7係設置在照明光1之該光束路徑中的EUV光源5之下游。收集器鏡7係設計為橢圓體鏡。光源5之來源區域位在收集器鏡7之第一焦點中。中間焦點（Intermediate focus）IF位在設置在該照明光束路徑中的收集器鏡7之下游的收集器鏡7之該第二焦點中。該照明光束路徑通過該中間焦點IF之該區域中的照明系統4之中間焦點光闌8。
一用於將測量光1之輸出耦合部分10耦合出該照明光束路徑外的輸出耦合鏡9，係設置在該照明光束路徑中的中間焦點光闌8之下游。輸出耦合部分10係朝向該照明系統之能量感測器11，經由輸出耦合鏡9耦合出。能量感測器11可為空間上解析感測器。能量感測器11用於監控EUV光源5及/或收集器鏡7之該效能，並可監控中間焦點光闌8之功能。輸出耦合鏡9之陰影效應係將在以下更詳細解說。
照明光學單元光闌12係設置在照明光學單元6之該照明光束路徑中的輸出耦合鏡9之下游。
照明光1係在照明系統4之照明光學單元6中調節，使得提供了該照明之指定照明設定，亦即指定照明角度分佈。所述照明設定對應於照明系統4之該照明光學單元之照明光瞳中的照明光1之指定強度分佈。設置在照明光學單元6之光瞳平面13中的照明光學單元光闌12用於提供該相對照明設定。
照明光學單元光闌12係固持在光闌夾14中，這在圖1中僅僅係示意性指示。這可為光闌互換夾，其使得對目前以至少一互換照明光學單元光闌12在該照明中所使用的照明光學單元光闌12進行互換成為可能。此互換夾可包含一筒匣（cartridge），其具有用於指定（prescribing）不同照明設定的複數個特別是不同照明光學單元光闌12。
照明光學單元6係定位在該光束路徑中的照明光學單元光闌12之下游。該前者可具有複數個反射鏡。
照明光學單元6用於經由照明光學單元光闌12，以該照明設定集將EUV測量光1以及可能該照明光學單元鏡朝向待檢測的物件17引導。物件17可為倍縮光罩，其可用作用於生成結構化半導體部件的投影曝光裝置中的主要結構。物件平面19中的物件場18係使用照明系統4照明。倍縮光罩17也指稱為微影光罩，並設置成使得倍縮光罩17之一部位與物件場18重合。
照明光1係由倍縮光罩17所反射，並進入入射光瞳平面20中的成像光學單元3之入射光瞳。
在成像光學單元3內，照明或成像光1在入射光瞳平面20與出射光瞳平面21之間傳播。成像光學單元3可具有漸變具體實施例，並隨後從例如橢圓入射光瞳產生圓形出射光瞳。
成像光學單元3之兩反射鏡位在該成像光束路徑中的入射光瞳平面20與出射光瞳平面21之間。一進一步反射鏡位在成像光學單元3之該成像光束路徑中的出射光瞳平面21之下游。整體而言，成像光學單元3確切具有三個反射鏡。依計量系統1之該具體實施例而定，成像光學單元3也可具有不同數量之反射鏡（介於例如兩至十個之間）。
成像光學單元3將物件場18（即物件17之一部位）成像到測量平面22中。形式為攝影機的空間上解析偵測器件23係設置在測量平面22中。
在所例示的該具體實施例中，物件平面19與測量平面22之間的角度不同於0。依該具體實施例而定，物件平面19也可平行於測量平面22，且該等兩平面特別是可重合。
借助於計量系統2，特別是空中影像堆疊可以偵測器件23擷取。為此目的，物件17可在該z方向上遞增移置。
計量系統2之成像光學單元3具有大於50的倍率，並可也大於100。通常，此倍率係小於1000。所以，成像光學單元3導致物件場18之放大成像到測量平面22中的影像場上，其中特別是偵測器件23之CCD晶片或CMOS晶片可設置。
推論係針對可用於生成結構化半導體裝置、特別是微晶片（例如記憶體晶片）的投影曝光裝置之投影光學單元，基於有關物件17上的結構之該成像合適性的該所記錄空中影像進行。
藉由圖1中的入射光瞳平面20中的範例而顯示的成像光學單元光闌24，係至少設置在成像光學單元3之該等光瞳平面20、21之一者中。
成像光學單元光闌24具有用於指定成像光學單元3之成像光瞳之遮蔽的中央遮蔽部位25，亦即該入射光瞳及/或該出射光瞳。
成像光學單元光闌24係固持在光闌夾26中，這在圖1中僅僅係示意性指示。這可為一光闌互換夾，其使得對目前以至少一互換成像光學單元光闌在該成像中所使用的照明光學單元光闌24進行互換成為可能。這可用於模擬或仿真以計量系統2模擬或仿真的投影曝光裝置之不同成像光學單元。
圖2顯示輸出耦合鏡9之平面圖。圖2之該圖式之該平面與輸出耦合鏡9之鏡平面27（參見圖1）重合。其顯示用於耦合出測量光的輸出耦合鏡9之鏡面。所述鏡面沿著鏡面縱向尺寸x（其平行於計量系統2之該全域笛卡爾x、y、z座標系統之該x軸行進）具有其最大鏡面範圍A。用於耦合出測量光的輸出耦合鏡9之該鏡面之該最小鏡面範圍B，沿著與該x軸一起界定出鏡平面27並與圖1之該全域y軸封圍不同於0的角度的鏡橫向尺寸y延伸。輸出耦合鏡9之此（傾斜）角相對於入射照明光1為大致25°，並因此輸出耦合部分光束10係以大致50°耦合出該測量光束路徑外。該最大鏡面範圍A與該最小鏡面範圍B之尺寸比係大於1.1，並可大於1.2、可大於1.3、可大於1.4，並在該所例示具體實施例中，係大於1.5、具體而言為1.58。
用於耦合出測量光且其間具有該距離A的輸出耦合鏡9之該鏡面之縱向側28、29係以該鏡面之直線邊界之形式具體實施。
狹窄側30、31（用於耦合出測量光的該輸出耦合鏡之該鏡面之該最大鏡面範圍B位其間）係設計為輸出耦合鏡9之該鏡面之凸狀彎曲邊界。輸出耦合鏡9之這些狹窄側30、31係設計為橢圓部位。為了釐清用於耦合出測量光的輸出耦合鏡9之該鏡面之該形狀之該等目的，圖2同時顯示具該等側長度A和B的矩形，以及具形成該等狹窄側30、31並將用於耦合測量光的輸出耦合鏡9之該鏡面之周部輪廓刻到其中的該等橢圓部位的橢圓。
照明光學單元光闌12具有遮蔽部位32，經由其照明光學單元光瞳平面13中的照明光1之中央陰影係生成。
圖3例示照明光學單元光闌12以及入射光瞳平面20中的輸出耦合光學單元光闌24之輸出耦合鏡9之該等光瞳陰影效應。該入射光瞳係由光瞳座標σ x和σ y所界定在此入射光瞳平面20中。該光瞳座標σ x平行於圖1之該全域座標系統之該x座標行進。
由遮蔽部位32之該陰影效應所生成的中央照明光學單元光闌遮蔽面33實質上具有呈臥橢圓之形狀的橢圓形周部輪廓。此外，圖3顯示相對於該σ y光瞳座標縱向行進的照明光學單元光闌12之遮蔽部位32之緊固腹板（Fastening web）之光瞳陰影34、35。
再者，圖3顯示同樣由照明光學單元光闌12所指定的同樣橢圓形的外部照明孔徑36。除了該等腹板之該等光瞳陰影34、35之外，測量光1可不受阻礙通過照明光學單元光闌遮蔽面33與照明孔徑36之間的入射光瞳平面20。
在圖3中例示為輸出耦合光瞳遮蔽面37的中央陰影係由光瞳平面13中以及與之共軛的成像光學單元3之入射光瞳平面20中的輸出耦合鏡9所生成。在此中央輸出耦合光瞳遮蔽面37旁邊，輸出耦合鏡9之固持腹板進而生成位在該等光瞳陰影34、35內的光瞳陰影。中央輸出耦合光瞳遮蔽面37之該形狀係類似於用於耦合出測量光的輸出耦合鏡9之該鏡面之該周部輪廓（參見圖2）。
輸出耦合光瞳遮蔽面37位在照明光學單元光闌遮蔽面33內，結果輸出耦合光瞳遮蔽面37未在入射光瞳平面20內造成測量光1之任何附加陰影。
再者，圖3顯示成像光學單元光闌24之光瞳陰影效應，具體而言由於成像光學單元光闌24之遮蔽部位25，以及同樣位在該等光瞳陰影34、35內的成像光學單元光闌24之固持腹板之光瞳陰影，而由該陰影所生成的中央成像光學單元光闌遮蔽面38。
輸出耦合光瞳遮蔽面37位在成像光學單元光闌遮蔽面38內，結果即使參考成像光學單元光闌24，但輸出耦合鏡9仍未在入射光瞳平面20中生成測量光1的任何附加陰影效應。
依輸出耦合鏡9之該具體實施例而定，其縱向相對於該σ y範圍的陰影效應也可大於成像光學單元光闌遮蔽面38之σ y範圍，只要與照明光學單元光闌12進行比較，輸出耦合鏡9未在入射光瞳平面20中生成任何附加陰影即可。
圖4以類似於圖3（關於該中央遮蔽之該例示圖）的形狀，顯示當使用生成圓形中央照明光學單元光闌遮蔽面40的替代性照明光學單元光闌時的陰影效應。輸出耦合光瞳遮蔽面37和成像光學單元光闌遮蔽面38之該等形狀係對應於以上參考圖3所解說之類。輸出耦合光瞳遮蔽面37同樣完全位在照明光學單元光闌遮蔽面40內。
生成根據圖4的照明光學單元光闌遮蔽面40的該替代性照明光學單元光闌可用於特別是同構光學單元之該對應模擬或仿真。
1:照明光 2:計量系統 3:成像光學單元 4:照明系統 5:EUV光源 6:照明光學單元 7:收集器鏡 8:中間焦點光闌 9:輸出耦合鏡 10:輸出耦合部分 11:能量感測器 12:照明光學單元光闌 13:光瞳平面 14:光闌夾 17:物件 18:物件場 19:物件平面 20:光瞳平面 21:光瞳平面 22:測量平面 23:偵測器件 24:成像光學單元光闌 25:遮蔽部位 26:光闌夾 27:鏡平面 28、29:縱向側 30、31:狹窄側 32:遮蔽部位 33:照明光學單元光闌遮蔽面 34、35:光瞳陰影 36:照明孔徑 37:輸出耦合光瞳遮蔽面 38:成像光學單元光闌遮蔽面 40:照明光學單元光闌遮蔽面
以下將參考圖式更詳細解說本發明之示例性具體實施例，其中：
圖1示意性並在經向截面中顯示用於以EUV測量光檢測物件的計量系統；
圖2顯示用於將該EUV測量光之部分耦合出該計量系統之照明光學單元之照明光束路徑外的輸出耦合鏡之平面圖；
圖3顯示該計量系統之成像光學單元之成像光瞳之平面圖，其中例示了該輸出耦合鏡之光瞳陰影效應、用於指定該照明光學單元之照明光瞳中的測量光強度分佈的照明光學單元光闌，以及具用於指定該成像光瞳之遮蔽的遮蔽部位的成像光學單元光闌之光瞳陰影效應；及
圖4顯示關於中央遮蔽之該例示圖的類似於圖3的平面圖，其中顯示了該輸出耦合鏡及該成像光學單元光闌之該等陰影效應、及替代性照明光學單元光闌的光瞳陰影效應。
9:輸出耦合鏡
27:鏡平面
28、29:縱向側
30、31:狹窄側

Claims (9)

  1. 一種用於以極紫外（EUV）測量光（1）檢測物件（17）的計量系統（2），其包含： 一照明光學單元（6），用於將該EUV測量光（1）引導向待檢測的該物件（17），具有用於設定該照明光學單元（6）之一光瞳平面（13）上的一照明光瞳中的一測量光強度分佈的一照明光學單元光闌（12）； 一輸出耦合鏡（9），用於將該測量光（1）之一部分（10）耦合出該照明光學單元（6）之一照明光束路徑外， 其中該輸出耦合鏡（9）具有用於耦合出測量光的一鏡面，並具有沿著一鏡面縱向尺寸（x）的一最大鏡面範圍A對於沿著一鏡面橫向尺寸（y）的一最小鏡面範圍B的一尺寸比，該鏡面橫向尺寸（y）垂直於該鏡面縱向尺寸（x），其中該尺寸比A/B係大於1.1。
  2. 如請求項1所述之計量系統，其特徵在於，該尺寸比A/B係大於1.5。
  3. 如請求項2所述之計量系統，其特徵在於該尺寸比A/B至多為2。
  4. 如請求項1至3中任一項所述之計量系統，其特徵在於，該輸出耦合鏡（9）之多個縱向側（28、29）係以該鏡面之多個直線邊界之形式具體實施，在該等縱向側之間具有該最小鏡面範圍之該距離B）。
  5. 如請求項1至4中任一項所述之計量系統，其特徵在於，該輸出耦合鏡（9）之多個狹窄側（30、31）係以該鏡面之多個凸狀彎曲邊界之形式具體實施，在該等狹窄側之間具有該最大鏡面範圍A。
  6. 如請求項5所述之計量系統，其特徵在於該輸出耦合鏡（9）之該等狹窄側（30、31）在多個橢圓部位之該形狀中具有多個周部輪廓。
  7. 如請求項1至6中任一項所述之計量系統，其特徵在於，由該計量系統（2）之一下游光瞳平面（20）中的該輸出耦合鏡（9）所造成的該照明光束路徑之一陰影所生成的一輸出耦合光瞳遮蔽面（37），係位在由該光瞳平面（20）中的該照明光學單元光闌（12）之一遮蔽部位（32）所生成的一照明光學單元光闌遮蔽面（33）內。
  8. 如請求項1至7中任一項所述之計量系統，其特徵在於，用於將該物件（17）之一部位（18）成像到一測量平面（22）中的一成像光學單元（3），具有一成像光學單元光闌（24），其具有用於指定該成像光學單元（3）之一光瞳平面（20、21）中的一成像光瞳之遮蔽的一遮蔽部位（25），其中由該光瞳平面（20、21）中的該輸出耦合鏡（9）所造成的該照明光束路徑之一陰影所生成的一輸出耦合光瞳遮蔽面（37），係位在由該成像光學單元光闌（24）之該遮蔽部位（25）所生成的一成像光學單元光闌遮蔽面（38）內。
  9. 如請求項1至8中任一項所述之計量系統，其特徵在於，用於生成該EUV測量光（1）的一EUV光源（5）。
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