TWI281099B - Lithographic apparatus and device manufacturing method - Google Patents

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1281099 玖、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明係關於一種微影設備，該微影設備包括·· -輻射系統，用以提供一輻射投影光束，該輻射系統包括 一照明系統以界定曈平面内光束與位置相依之強度分佈； -支撐結構，用以支撐晝圖樣構件，該照明系統根據瞳平 面内之位置相依強度分佈界定該光束在畫圖樣構件處之角 度相依強度分佈； -用以支承基板之基板檯面；及 -投影系統，用以將圖樣化之光束投影到基板的目標部分 上。 【先前技術】 本文所使用的”晝圖樣構件夕（patterning means) —詞應被 廣泛解讀為表示可被使用以賦予入射輻射光束一圖樣化择 斷面的裝置，該圖樣相當於要在基板之目標部分内產生的 圖樣；在此情況下也可使用，，光閥（light valve)一詞。一般 而言，該圖樣相當於要在目標部分内產生之元件内的_特 疋功肖b層’《元件譬如是積體電路或其他元件（請參考下文 )。此種晝圖樣構件的範例包括： -光罩（mask)。光罩的概念為微影技術中所熟知者，且其 包括諸如二元、交替相位偏移、及衰減相位偏移等型光罩 和各種混合型光罩。將此種光罩放置在輻射光束内會造成 只?、射在光罩上之輪射根據光罩上的圖樣而選擇性地透射（ O:\89\89267-950529.DOC 4 -6- 1281099 在透射型光罩的情況下）或反射（在反射型光罩的情況下）。 在有光罩的情況下，支撐結構一般是一光罩檯面，該光罩 檯面確保光罩可被支承在入射輻射光束内的所需位置處， 且其可在需要時相對於光束移動，· -可編程反射鏡陣列。此種裝置的一個範例是有兼具黏著 性與伸縮性之控制層和反射表面之矩陣可定址表面。此種 裝置所根據之基本原理譬如是反射表面之被定址區域將入 射光線反射成衍射光線，而未被定址區域則將入射光線反 射成未衍射光線。使用適當的濾光器，該未衍射光線可從 反射光束中濾除，只留下衍射光線；依此方法，光束就根 據矩陣可定址表面之定址圖樣被圖樣化。可編程反射鏡陣 列的一種替代實施法採用微小反射鏡矩陣裝置，每個微小 反射鏡可藉施加一適當局部電場或藉採用壓電驅動裝置而 個別獨立繞著一軸傾斜。同樣地，反射鏡可被矩陣定址， 以使被定址反射鏡和未被定址反射鏡會以不同方向反射入 射輻射光束；依此方法，反射光束就根據矩陣可定址反射 鏡之定址圖樣被圖樣化。所需之矩陣定址譬如可使用適當 的電子裝置來完成。在上述兩種情況下，晝圖樣構件都可 包括一個或更多個可編程反射鏡陣列。本文所引用之有關 反射鏡陣列的更多資訊譬如可從US 5,296,891與US 5,523,193專美國專利’及PCT專利申請案w〇 98/38597與 WO 98/33096中蒐集，該等文件在此納入供酌參。在可編程 反射鏡陣列的情況下，該支撐結構譬如可實施成一框架或 O:\89\89267-950529.DOC 4 1281099 檯面，該框架或檯面可依需要為固定的或可移動的；及 可編程液晶顯示（liquid-crystal display LCD)面板。此種 裝置的一個範例在US 5,229,872號美國專利中，該文件在此 納入供酌參。如上文所述，此情況下的支撐結構譬如可實 施成一框架或檯面，該框架或檯面可依需要為固定的或可 移動的。 為了簡單起見，本文在接下來的某些特定位置上會特別 專注於包括光罩與光罩檯面的範例上；但在此情況下討論 之整體原理應以上文所陳述之晝圖樣構件的較廣泛涵蓋面 視之。 微影投影裝置譬如可使用於積體電路（IC)的製造中。在 此情況下’晝圖樣構件可產生相當於積體電路一個別層之 電路圖樣，且此圖樣可成像於一塗佈有輻射敏感材料（抗蝕 劑）層之基板（矽晶圓）上之目標部分（譬如包括一個或更多 個晶片模塊）上。一般而言，單一晶圓包含整個相鄰目標部 分網路，目標部分以一次一個的方式經由投影系統逐次照 射。在現行採用光罩檯面上之光罩做圖樣化之設備中，兩 種不同類機器間有所差異。在一類微影投影裝置中，各目 標部分藉將整個光罩圖樣一次曝光在目標部分上而被照射 ，此類設備一般稱為晶圓步進器或步進與重複設備。在另 一類一般稱為步進與掃描設備之替代設備中，各目標部分 在一既定方向（”掃描”方向）上在投影光束下掃描光罩圖樣 而被照射，同時以與此方向平行或反平行方向上同步掃描 O:\89\89267-950529.DOC 4 -8- 1281099 土 #面，口為一般而言，投影系統有放大因數M(一般小 於1) ’所以基板檯面被掃描速率γ為光罩檯面被掃描速率的 1/M。有關此處所述微影裝置之更多資訊譬如可從US M46,792中冤集。該文獻在此納入供酌參。 、，在使用微&技衫裝置的元件製造程序中，一圖樣（譬如在 "f )成像於至少有部分被一層輻射敏感材料(抗蝕劑) 覆I之基板上。在此成像步驟之前，基板可進行各種製程 ’像是塗底層、抗㈣塗佈和軟烘培。在曝光之後，基板 可接受其他製程處理，像是曝光後烘培（pQs“exp_re _ PEB)、顯影、硬烘培和成像特徵之測量/檢查。這一連串製 程被使用當做晝出-元件（#如積體電路）個別層之圖樣的 基礎。然後此圖樣化層可進行各種製程處理，像是敍刻、 離子植入（摻雜）、金屬化、氧化、化學機械磨光等，所有這 些製程都是要完成一個別層所使用的。若需要許多層，則 對每一新層須重複整個製程或其變體。最後會有一元件陣 列呈現在基板（晶圓）上。然後這些元件藉諸如切塊或鋸開等 技術彼此分開，之後個別元件可安裝在載體上 '連接至接 腳等。有關此製程的進一步資訊譬如可從麥克葛勞希爾 (McGraw Hill)出版公司在1997年出版由彼得凡章特（peta van Zant)所著”Microchip Fabrication: A Practical Guide to

Semiconductor Processing”第三版ISBN 〇-〇7_〇6725〇_4一查 中獲得，該書在此納入供酌參。 為了簡化起見，投影系統在下文中可稱為”透鏡”（lens); 但此名詞應被廣泛解讀為包含各種類型的投影系統，璧如 O:\89\89267-950529.DOC 4 - Q - 1281099 包括折射光學系統、反射光學系統、和反射兼折射光學系· 統，藉此使這些種類之投影系統中的任一種適合做傳統^ * 像或適合在有 >儿汉液體的情況下做成像。輻射系統也可包 括根據這些設計類型中的任一類而操作的構成元件以導引 、塑形、或控制輻射投影光束，且此類構成元件也可在下 文中整體或單獨稱為透鏡。此外，微影設備可為具有兩個 或更多個基板檯面（及/或兩個或更多個光罩檯面）的種類。 在此種多階機器中，額外的檯面可並行使用，或可在一 個或更多個檯面正在被使用做曝光的期間對一個或更多個 其他檯面實施準備步驟。雙階微影設備譬如描述於us 5,969,441和WO 98/40791中，該二文獻在此納入供酌參。 雖然在本發明說明中可特別參考使用根據本發明之設備 於積體電路的製造中，但可很清楚地知道此種設備有許多 其他可能的應用。譬如其可使用於積體光學系統、磁域記 憶體之導引和檢測圖樣、液晶顯示面板、薄膜磁頭等的製 造中。本技術領域中的技術者會知道在此類替代應用的環 ，中，說明書中任何，，光網”（reticle)、，，晶圓，，或，，晶片模塊，， 等用詞可分別以”光罩”、"基板”和，，目標部分，，等更廣泛的名 詞取代。 在本發明說明中，”輻射”與”光束，，等詞被使用以包括所有 種類的電磁輻射，包括紫外線輻射（uv，譬如波長為刊5， 248, 193, 157或126 nm等）和遠紫外線輻射（EUV，譬如波長 在5_20 nm範圍内），以及諸如離子束或電子束等粒子束。 —輻射系統必須確保實現所需的強度分佈在整個光束内隨 著位置而變且在光束内隨著輻射線入射角度而變。強度分 佈可在光罩（光網）階段或在基板（晶圓）階段界定。所需之位 置相依性一除了光罩產生之圖樣以外——般必須均勻，在 基板上各位置處都為恆定強度，且所需之角度相依性須在 O:\89\89267-950529.DOC 4 -10- 1281099 某角度上為峰值。所需之角度相依性可視光罩上圖樣之性 負而定。所以必須可能改變光罩之照明性質以能夠實現適 當·的所需角度相依性。非常複雜的照明系統是為了要確保 實現所需之強度分佈。 歐洲專利申請案1304850.9(相當於被讓與本申請案相同 又讓人且有共同發明人之美國專利申請案1〇/157,〇33)在此 納入供酌參’該申請案描述照明系統的範例。一種照明系 統有一雷射源，其後跟著諸如衍射光學元件（Diffractive

Optical Element DOE)之光學元件、旋轉三棱鏡、和縮放透 鏡。在衍射光學元件、旋轉三稜鏡、和縮放透鏡之後，光 束穿過一光學整合器棒。該棒均勻地塗抹強度分佈隨位置 而不同的變化’保留大部分的角度相依性。這表示在該棒 的出口端’整個棒之橫斷面上的空間強度分佈幾乎完美地 均勻。 衍射光學元件、旋轉三稜鏡、和縮放透鏡被使用以塑形 投影光束在基板處之角度相依強度分佈（，，角度，，在本文中可 才曰相對於光束主要方向之角度，也可指繞著該主要方向旋 轉之角度）。至少為衍射光學元件的一種替代方案，可使用 可個別電子驅動旋轉之微反射鏡或微透鏡矩陣。藉著將光 束在各種方向上反射來控制反射鏡之衍射，就可能對角度 又強度刀佈做非常細微的控制。已知也可藉衍射光學元 件執行旋轉三稜鏡的功能。 此種呵複雜度的照明系統須被正確地組態以確保在基板 處有所而之均勻性和強度隨角度而變的分佈。照明系統内

O:\89\89267-950529.DOC -11 - 1281099 微小的偏差都會影響強度分佈。而且污染等無規律因素也 很重要。 一般而言，由一準備程序確保正確的強度分佈，該準備 程序包括選擇照明一特定光罩所需之構成元件，並在對基 板做曝光之前調整這些構成元件之參數，以確保可實現所 需之強度分佈的位置相依性和角度相依性。該等參數譬如 包括旋轉三稜鏡元件間的距離及/或反射鏡矩陣内反射鏡 之方向。 已證明可能測量基板處之強度分佈的位置相依性。為此 目的，可在接近基板或接近光罩處納入一檢測器，該處一 般有足夠的空間給此種檢測器。 強度的角度分佈之測量較間接。基本上角度分佈可在一 瞳平面内或附近一亦即在光學系統内部—做位置相依強度 檢測而直接測量。或者可在光罩階段放置一針孔同時以基 板階段處之失焦空間強度分佈形式測量針孔的失焦影像， 其相當於光罩階段處之角度強度分佈。但在兩種情況下， 都會插斷干擾正常的成像製程。瞳平面與光罩平面間的關 係是瞳平面内之位置相依強度分佈決定了光罩處之角度相 依強度分佈。反之亦然，瞳平面内之角度相依強度分佈決 定了光罩處之位置相依強度分佈（雖然第二個關係因投影 光束牙過一内部反射棒而在微影設備中被改變）。此關係肇 因於在瞳平面和光罩間包括有一具有有效焦距之光學結構 ’以使瞳平面與光學結構間有該有效焦距。 O:\89\89267-950529.DOC 4 -12- 1281099 在目里平面處測量位置相依強度也同時涉及插斷干擾微影 叹備之正常操作，因為其包括將檢測器置入瞳平面内。在 準備正常操作時’照明系統的許多構成元件—般會擁擠在 瞳平面週遭的，譬如因為需要它們來控制瞳平面處 的照明圖樣。顯然’當瞳平面處之位置相依強度測量係使 用在物件處或影像平面處之檢測器來交替進行時，微影設 備之正常操作也受到插斷干擾。 在檢查用檢測器測量的瞳平面處之強度分佈並調整影響 目里平面内強度分佈之光學構成元件的參數之後，微影設備 f灰復正吊操作次序以使光束可到達基板。影響瞳平面内強 度分佈之光學構成元件在其後停留在準備狀態以保持所需 的角度相依性。 此私序的缺點是其增加微影設備在更換光罩之後可被使 用之刚的時間。此外，纟不包括對輻射光束角度相依強度 分佈之動態控制。 【發明内容】 处本發明的一個目的是讓獲得有關时面内之強度分佈的 資訊而不干擾微影設備之操作性成為可能。 =發明的另—個目的是讓在任何時間根據測得之有關強 又刀佈之貝讯调整照明系統之組態以控制瞳平面内所需強 度分佈成為可能。 本毛月還有另一個目的是讓獲得有關瞳平面内之強度分 布的資Λ而不佔用接近瞳平面有助於影響曈平面内強度分 O:\89\89267-950529.DOC 4 1281099 佈之構成元件所用的空間成為可能。 此目的與其他目的係根據第一節中所述微影設備内的本 發明而達成，其特點由申請專利範圍第丨項之特點部分說明 不採用必須在微影設備移入移出的檢測器來獲得有關瞳 平面内強度分佈之資訊’本發明使用一怪定農置，該雙置 有光束分割器來從投影光束中分割出一輔助光束。有關投 影光束在瞳平面内之強度分佈的資訊由輔助光束内的測量 值獲得。 由辅助光束内強度分佈所獲得之資訊可被使用以調整光 學構成元件，該等光學構成元件被使用以操縱瞳平面内強 度分佈之位置相依性。所以，譬如以特定方向反射投影光 束之反射鏡矩陣的一部分可被改變以使被測量之分佈更緊 始、地接近所需分佈。旋轉三稜鏡可被調整以改變瞳平面内 光環的直徑，或者縮放透鏡之縮放因素可被調整等，所有 這些調整都隨輔助光束内強度分佈之測量值資訊而變。 較佳的是為此目的使用一來自檢測器之回饋環路。因為 光束分割器恆定置於光束内，所以對角度相依性的控制恆 為可能。這讓基板曝光期間對角度相依性使用動態控制成 為可能。而且可實現所需強度分佈之快速改變與驗證。 較佳的是，可提供一個或更多個設定值，設定值界定微影 設備内現在使用之光罩的所需照明圖樣的至少一部分，且光 學構成元件之參數被控制以將測量值朝向設定值改變。 光束在基板處之強度分佈的角度相依性控制可與光束在 O:\89\89267-950529.DOC 4 -14- 1281099 基板處之位置相依強度分佈控制合併。為了測量位置相依 強度分佈，宜在基板階段或光罩階段使用一第二強度檢測 器。所以有至少兩個回饋環路控制光束之強度分佈，每個 回饋環路有位在相對於光束不同位置處的檢測器。 為了盡可能節省空間給操縱強度分佈之光學元件，辅助 光束内的檢測元件位置最好不要正好在瞳平面内。結果， 在輔助光束内被測量之強度分佈與瞳平面内所需分佈間一 般會有差異。最好施加一反捲積作業於輔助光束的測量強 度分佈以補償此差異。此反捲積作業要使用之邊界條件包 括照明糸統之成像特性，譬如像是整合器棒出口之形狀與 尺寸，或譬如位於整合器棒出口端在之後穿過光束路徑内 之光學元件之點輻射源之特定輻射光線描繪。反捲積作業 宜使用適當編程之電腦來執行，該電腦處理從測量值獲得 的資訊。 檢測器可藉使用一部分透明之反射鏡表面來實現，該反 射鏡反射投影光束的一部分，有一檢測器附接至反射鏡表 面的背側。檢測器可包括一 CCD感測器矩陣，若需要的話 可在之前安置一螢光層以產生CCD可測到之信號。藉著在 大致緊接在反射鏡後放置檢測器，或至少螢光層，瞳平面 處與檢測器處之強度分佈差異得以最小化。請注意瞳之測 量平面與成像平面可在45度相對角度下旋轉。所以為了計 算瞳平面内之強度分佈，需要一額外的計算步驟，該計算 步驟利用使用中之特定照明器的預定光學轉換特性。這歧 O:\89\89267-950529.DOC 4 -15- 1281099 轉換特性可使用輻射線描繪法以數值方式決定，此處將輻 射線描繪法視為已知。 在已知微影設備的照明系統中，瞳平面之後可跟隨—耦 合透鏡、一光均質棒、和一聚光透鏡在光罩前的光束路徑 内。該棒將強度更均勻地在光罩上的各位置散佈，同時維 持大部分的角度相依性。在該棒之後的聚光透鏡中，一第 一目里平面在光束到達光罩之前產生。在一種特定實施法中 ，光束分割器位於投影光束的路徑中大致緊跟在聚光透鏡 之後。已經發現此位置可確保可用之檢測資訊而不干擾照 明系統’其方法使對強度分佈的控制減少。 在另一種實施法中，光束分割器位在前述瞳平面之前， 在構成角度相依性之光學結構（譬如包括反射鏡矩陣、衍射 光學元件、旋轉三稜鏡及/或縮放透鏡）與棒之間。此位置使 將檢測器放置在輔助光束内的一平面處成為可能，該平面 相當於投影光束之瞳平面。所以在被檢測之強度分佈與實 際強度分佈間可產生較少的差異。 本發明也提供一種元件製造方法，該方法包括下列步驟： -提供一基板，該基板至少有部分被一層輻射敏感材料 覆蓋； -使用輪射系統提供輻射投影光束，該輻射系統包括一 妝明系統以界定投影光束在瞳平面内之強度分佈的位置相 依性，該位置相依性決定投影光束在基板處之強度分佈的 角度相依性； O:\89\89267-950529.DOC 4 -16- 1281099 -使用晝圖樣構件以賦予來自瞳平面之投影光束的橫斷 . 面内一圖樣；及 -將圖樣化輻射光束投影到輻射敏感材料層的目標部分 · 上， 其特點為 -從投影光束分割出一輔助光束； -測量該輔助光束内的強度分佈；及 -根據辅助光束内所測之強度分佈控制瞳平面處之強度 分佈。 φ 【實施方式】 實施例1 圖1概要顯示根據本發明一種特定實施例之微影設備。該 設備包括： -輻射系統Ex，IL，用來供應輻射（譬如紫外線）投影光束 PB。在此特別案例中，輻射也包含輻射源L A ; _第一物件檯面（光罩檯面）MT，配置有光罩支承器以支 承光罩MA(譬如光網）， 鲁 -第二物件檯面（基板檯面）WT，配置有基板支承器以支 承基板W(譬如塗佈有抗蝕劑之矽晶圓）；及 投影系統（”透鏡”)PL(譬如折射型、反射型、或折射兼 反射型透鏡）用以將光罩MA被照射部分成像於基板w之目 標部分C(譬如包含一個或更多個晶片模塊）上。 如本文所述，該設備為透射型者（亦即有透射型光罩）。但 O:\89\89267-950529.DOC 4 •17- 1281099 般而"八也可譬如為具有反射光罩之反射型者。或者 ’該設備也可採用另一種晝圖樣構件，譬如像是上文所提 及之可編程反射鏡陣列。 輕射源LA(譬如準分子雷射）產生轄射光束。此光束或則 直接或則在穿過諸如光束擴展器Εχ等調整裝置之後饋入 照明系統（照明器）IL。照明器IL可包括調整装置颜以調整 光束内之角度強度分佈。一般而言，輻射系統瞳平面内強 度分佈的至少外側及/或内側輻向寬度可調整。此外，照明 為IL 一般包括各種其他構成元件，像是整合器…與聚光器 CO。依此方法，入射到光罩％八上之光束PB在其橫斷面内 可有所需之均勻性與強度分佈。請注意參考圖丨中輻射源 LA可在微影投影裝置的機殼内（就像譬如輻射源LA為水銀 燈的時常發生之狀況），但其也可遠離微影投影裝置，其產 生之輻射光束被導引入該裝置内（譬如藉助於適當的導引 反射鏡）；此後者的情況經常在輻射源LA為準分子雷射時發 生。本發明與申請專利範圍包括這兩種情況。 光束PB接著被支承在光罩檯面MT上的光罩MA攔截。在 穿過光罩MA之後，光束PB穿過透鏡PL，透鏡PL將光束pb 聚焦在基板W之目標部分C上。藉助於干擾量測量裝置IF， 基板檯面WT可正確地移動，以譬如將不同的目標部分c定 位在光束PB之路徑内。光罩MA也可相對於光束PB之路徑 定位，譬如在從光罩庫以機械方式取回之後或在掃描期間 實施。一般而言，物件檯面MT、WT之移動可藉助於長衝 O:\89\89267-950529.DOC 4 -18- 1281099 程模組（粗定位）與短衝程模組（細定位）來實現，該等模組未 在圖1内明顯顯示。但在晶圓步進器的情況（相對於步進與 掃描裝置）下，光罩檯面M丁可僅連接至短衝程驅動器或為 固定者。光罩MA與基板W可使用光罩對準標記％^ M2及基 板對準標記P1，P2來對準。 圖式所示裝置可在兩種模式下使用： 1·在步進模式下，光罩檯面MT基本上維持靜止，且整個 光罩影像一次（亦即單一個”閃光"）投影在一目標部分c上。 然後基板檯面WT在X與/或γ方向移動以使不同的目標部分 C可被光束PB照射；及 2·在掃描模式下，情況基本上相同，只是一個目標部分c 不是在單一個”閃光，，内被曝光，而是以速率v在一個方向（ 所謂的”掃描方向”，譬如γ方向）上移動光罩檯面Μτ，以使 投影光束ΡΒ掃描在光罩影像上；同時，基板檯面wt同時以 速率V=Mv在相同或相反方向上移動，其中M是透鏡之放 大率（一般，1/4或1/5)。依此方法，可有相當大的目標部分 C被曝光而不必犧牲解析度。 圖2顯示包含照明系統之微影裝置光學路徑的一種實施 例之更詳細示意圖’光束PB以虛線表示。光束pB從輻射源 LAf過角度相依性調整單元12、棒16、第一聚光透鏡18〇 、第二聚光透鏡186、位置相依性控制單元24、光罩MA、 投影透鏡PL到基板貨上。一位置相依強度檢測器22包含在 基板W附近’有-輸出連接至位置相依性控制單元24(用來 O:\89\89267-950529.DOC 4 -19- 1281099 修正光罩ΜΑ處之場平面不均勻性）。此處和下文中"透鏡” 一詞應被視為廣泛的名詞，不僅意指單一片光學塑形玻璃 ，而更廣泛地包括各種不同類的光學主動系統，包括由單 一元件構成或由元件組合構成之折射光學元件、反射光學 元件、和折射兼反射光學元件系統。 在光束ΡΒ之路徑内，插入有一反射鏡形式之光束分割器

O:\89\89267-950529.DOC 4 20- 1281099 181 ’反射鏡之前表面182反射光束pb之主要部分而穿透光 束之一分量做為輔助光束到反射鏡之後表面，以螢光薄片 183為形式之檢測元件配置在反射鏡後表面上。以CCD相機 為形式之位置相依感測器184位在螢光薄片183處。感測器 1 84連接至控制單元11的輸入，控制單元丨丨的輸出連接至角 度相依性調整單元12。角度相依性調整單元12被舉例顯示 包含第一調整元件120、縮放透鏡124與旋轉三稜鏡122。第 一調整元件120譬如包含一微反射鏡陣列，每個微反射鏡以 一可控制方向反射光束的一部分。角度相依性調整單元12 在原始瞳平面14處產生具有受控制位置相依性之強度分佈 。一耦合透鏡126將光束從瞳平面14耦合入棒16内。 在作業中，位在原始瞳平面14之前的光學元件作用以操 縱瞳平面内強度分佈之位置相依性。跟在瞳平面1 4之後的 光學元件126，1 80，1 86將位置相依性轉換成光束PB在光罩 MA處及經由投影透鏡PL在基板w處之強度入射角度相依 性。瞳平面14處之強度分佈角度相依性造成光束jpg在光罩 Μ A處之強度分佈的位置相依性一但僅在被棒16塗抹之後 一在光罩MA處發生大致均勻的位置相依性。 在第一聚光透鏡180内發生原始瞳平面14之影像（事實上 因為棒16内之反射而造成瞳平面14的複數個重疊影像）。由 此第二瞳平面發生之輻射傳遞至半透明反射鏡丨8丨，輻射的 一分量（譬如1%)傳遞到反射鏡181背部表面處的螢光層183 。照射到螢光層1 8 3上之輻射造成位置相依的光圖樣。感測 器184測量此圖樣之二維位置相依性。感測器184將有關此 O:\89\89267-950529.DOC 4 -21 - 1281099 圖樣之測量資訊傳送到控制單元11。 控制單元11使用該資訊控制光學元件12〇，122，124中的 個或更多個之參數。該等光學元件操縱原始瞳平面14内 強度分佈之位置相依性，以便使位置相依性配合一預定圖 樣’孩預定圖樣是針對被使用做光束PB圖樣化之特定光罩 MA而選擇的。 在一種範例中，第一調整元件12()包括一反射鏡矩陣，每 個反射鏡有可單獨控制的方向。該方向影響光束一部分之 反射方向。第一調整元件12〇藉此提供輻射之原始角度分佈 。介於此矩陣與原始瞳平面14間之縮放透鏡124等光學元件 可在其後增加或減少輻射角度。 在此範例中，控制器11使用測得之位置相依性來控制反 射鏡的方向。在處理以前，控制器丨丨可將測得之強度圖樣 與所需圖樣彼此相對標準化以使其空間平均值彼此相同。 控制盗11判斷曈平面内強度測量值超過預定圖樣之區域。 ^後控制器11叶算將光束PB輻射反射入這些區域内之反 射鏡需要減少多少數目以使這些區域上之強度減少到符合 預疋圖樣之強度。控制器11接著發送控制信號至第一調整 兀件120以將原來把輻射反射入這些區域内之對應數目個 反射鏡重新定方向。控制器11可以相反方式處理預定圖樣 超過所測強度之區域，控制將圖樣化光束反射入該等區域 内之反射鏡數目增加。 更廣泛地說’控制器11可藉尋找反射鏡矩陣的某種重新 O:\89\89267-950529.DOC 4 -22- 1281099 定方向角度矩陣來計算重定方向，以使預定圖樣與重新定 方向值矩陣預測效果間之距離尺度最小化。 在其他範例中，控制器1丨可根據測得之強度控制旋轉三 棱鏡122之元件及/或縮放透鏡124之縮放因素間的距離。縮 放因素譬如可根據測得強度之加權平均值控制，曈平面内 不同位置隨著與縮放放大率中心之距離增加而加大權重來 平均。根據加權平均值是高於或低於一基準值，縮放因素 減少或增加。一類似平均法可用來控制旋轉三稜鏡122，該 平均法將瞳平面内照明圖樣内所需環内之邊緣附近之權重 由正改為負。 若不使用反射鏡矩陣，則使用折射或衍射元件（譬如微透 鏡或全像攝影元件）矩陣。或者，也可導入原始瞳平面14附 近之某形式的位置相依控制，譬如其形式可為具有可編程 透射度之可控制元件矩陣。 在圖2之實施例中，檢測元件（螢光層183)靠近複合透鏡 内原始瞳平面14之成像平面，複合透鏡包括透鏡18〇與186( 此處使用’’成像平面” 一詞意指原始瞳平面14與成像平面和 介於其間之各種光學元件間的光學距離符合成像關係，雖 然棒16内之反射當然有增加瞳平面14許多個鏡像的影塑） 。依此方式將檢測元件放在光束PB路徑内棒16後面的優點 疋棒16對光罩Μ A處之強度分佈的角度相依性之任何影塑 可由控制器11修正。因為瞳平面之影像一般發生於構成複 合透鏡180與186之透鏡系統内，所以一般不可能將檢測元 O:\89\89267-950529.DOC 4 -23- 1281099 件恆定地精確定位在原始瞳平面14之影像内。 結果在瞳平面影像内之位置相依強度分佈與測得之強度 分佈間會發生不一致。較佳的是控制器^在使用強度分佈 來控制角度相依性調整單元12之光學元件12〇，122，124中 的一個或更多個之參數以前修正這些不一致。修正作業包 括去捲積（deC〇nv〇luti〇n)瞳平面影像與檢測元件i 83間移位 之光學影響。照明系統固有之成像性質被使用當做此去捲 積作業之邊界條件。邊界條件包括譬如棒16出口之形狀與 尺寸及譬如從位於棒出口側朝向瞳平面之影像及朝向測量 平面發射之點輻射源的輻射線執跡模型的資料。使用邊界 條件計算去捲積之數值方法現為已知。控制器丨丨可使用此 種方法來獲得瞳平面之影像平面内強度分佈的估計值，該 估計值被用來控制角度相依性調整單元12内光學元件之參 數。 ^ 為了改善去捲積之正確性可使用一事實，即第二瞳平面 處之強度分佈大體上在二直角方向上呈鏡像對稱，因為光 束PB在形成影像之前已經通過棒16。此外，從棒出口側不 同點發出之光束的角度強度分佈相等。在另一種實施例中 ，控制器11也可接收有關強度分佈隨著光罩MA或基板冒位 置而變的資訊；在此實施例中，控制器使用此資訊來修正 去捲積作業或邊界條件。 圖2a顯示圖2之光學路徑一修改版本的細節。在此修改版 本中，一個或更多個額外光學元件280配置在反射鏡181之 O:\89\89267-950529.DOC 4 -24- 1281099 後，其後跟隨有一檢測元件282。在此實施例中，产測_件 不是緊靠在反射鏡181的背面。(複數個）額外的光學元件 可被使用以對瞳平面與檢測元件間位移影響做光學修正 譬如藉產生另一個瞳影像）或至少使此影響之修正較容（ 實現。 在還有另一個版本（未顯示）中，檢測器進一步包括一具 有一個或更多個透明針孔之非透明薄片。在單一針孔的情 況下，該薄片宜可在橫斷於辅助光束方向之平面内移動。 在包括許多針孔之薄片的情況下，薄片宜為靜止者。針孔 薄片可配置在反射鏡181背面處，後面緊跟著（譬如距離為 1mm)檢測元件282。在作業中，感測器測量穿過針孔之強 度角度相依性，其方法是檢測針孔之後某距離處之強度隨 橫斷於光束方向之位置的變化。藉此，檢測器可測量$度 隨針孔位置和穿過針孔之輻射線之角度的變化。 控制器11可實施成適當編程之電腦，該電腦處理來自感 測器184之資料並送出控制信號至角度相依性調整單元以 。可增選的是，諸如去捲積作業等處理的一部分可由數位 信號處理器（未顯示）執行。控制器丨丨宜有一輸入，該輸入譬 如經由區域網路接收有關插入光束pB内之光罩ma之資訊 ，或更明確地有關特定光罩所需之光罩MA處之強度分佈的 角度相依性類型資訊。每當改變光罩時，就可選擇一新的 所需角度相依性。 隨著實施例的不同，控制器u可僅在部分時間内激活以 O:\89\89267-950529.DOC 4 -25- 1281099 控制角度相依性調整單元12。在第一種實施例中，控制器 11僅在光罩MA已經改變之後且在任何重要基板w被曝光 之前根據來自感測器184之資料控制角度相依性調整單元 12。在抓取角度相依性調整單元12之參數的一適當設定之 後，此設定在一個或更多個基板冒的後續曝光期間凍結。 在第二種實施例中，控制器在基板W曝光期間亦根據接收 到之賁料持續控制角度相依性調整單元12。如此可實現角 度相依性之動態實時控制，該控制可被使用以補償曝光期 間之干擾。 在第三種實施例中，㈣器11可改變基板曝光期間或相 同基板曝光閃光間之角度相依性，以便用連續不同之角度 相依強度分佈的輻射曝光基板。如此可實現更正確的可控 制舨明，避免譬如從不同角度入射之輻射間的干擾影響， 其方法為連續從這些角度照明。因為瞳形狀之恆常（實時） 檢測，故可正確且快速地實現此種控制。 圖3概要顯示微影裝置不同實施例的光線路徑。此處已將 檢測元件30和感測器184放置在半透明反射鏡32的後面，該 反射影像位於光束PB路徑内原始瞳平面14的前面。檢測元 件30(言如螢光薄片）宜與反射鏡32有段距離，以使從反射鏡 32到原始目里平面14之光學距離大致等於從反射鏡到檢測元 件之距離。如此就不需要去捲積。但檢測元件30也可配置 在反射鏡32的背部。在此情況下會依照至原始瞳平面14之 距離及所需精確度而需要去捲積。同樣地，光學元件（未顯 O:\89\89267-950529.DOC 4 -26- 1281099 示）可配置在反射鏡32的後面以在距反射鏡32—所需距離 處實現一更精確的瞳影像。 實施例内的感測器1 84宜為一傳統CCD相機，有_透鏡將 檢測元件30的尺寸縮小到CCD敏感表面區域的大小。但若 可得到足夠尺寸的感測器陣列以涵蓋整個光束直徑範圍， 則感測器陣列可配置緊接在感測元件30的後面。若感測器 1 84對光束PB波長的輻射敏感，則甚至可省略獨立的檢測元 件30 〇 雖然上文已描述了本發明的明確實施例，但請注意本發 明也可以與上述不同之方法實現。本敘述不是做為本發明 的限制。譬如，雖然本發明說明顯示使用反射鏡反射主要 光束並透射輔助光束，但請注意也可替代使用反射鏡透射 主要光束並反射輔助光束。當然在此情況下，檢測元件宜 不要緊靠配置在反射鏡上而與其有些距離，以不阻礙主要 光束。 【圖式簡單說明】 本發明之實施例僅做為範例參考所附示意圖描述，諸圖 式中對應的參考符號表示對應的構成部分，且其中·· 圖1顯不根據本發明一種實施例的微影投影設備； 圖2概要顯示光學路徑的一種實施例； 圖2a概要顯示光學路徑的細節；且 圖3概要顯示光學路徑之另一種實施例。 【圖式代表符號說明】 O:\89\89267-950529.DOC 4 -27- 1281099 LA 輻射源 Ex 輻射系統 IL 照明系統 AM 調整裝置 IN 整合器 CO 聚光器 PB 光束 MT 光罩檯面 PL 投影系統 WT 晶圓檯面 MA 光罩 Ml，M2 光罩對準標記 W 晶圓 Pl，P2 晶圓對準標記 C 目標部分 IF 干擾量測量裝 120 第一調整元件 122 旋轉三稜鏡 124 縮放透鏡 126 耦合透鏡 11 控制器 12 角度相依性調 14 原始瞳平面

O:\89\89267-950529.DOC 4 -28- 1281099 16 棒 22 位置相依強度感測器 24 位置相依性控制單元 180 第一聚光透鏡 181 光束分割器（半透明反射鏡） 182, 32 半透明反射鏡之前表面 183 檢測元件（螢光薄片） 184 感測器 186 第二聚光透鏡 280 額外的光學元件 282, 30檢測元件 O:\89\89267-950529.DOC 4 -29-

Claims (1)

1281099 拾、申請專利範圍： 1 · 一種微影裝置，包括·· 輻射系統，用以提供一輻射投影光束，該輻射系統包 括一照明系統以界定瞳平面内光束與位置相依之強度分 佈； 又刀 支撐結構，用以支撐畫圖樣構件，該照明系統根據瞳 平面内之位置相依強度分佈界定該光束在晝圖樣構件處 之角度相依強度分佈； 用以支承基板之基板棱面； 投影系統，用以將圖樣化之光束投影到基板的目標部 分上； 在投影光束之一路徑内之光束分割器，用以分割出一 輔助光束； 具有檢測元件之檢測器，該檢測器在辅助光束路徑内 用來檢測有關相當於瞳平面處之位置相依強度分佈的資 訊；及 控制器，具有耦合至該檢測器之一輸入及耦合至該照 明糸統之一輸出， 其特徵在於該光束分割器係位於該投影光束之該路徑 内在該畫圖樣構件前及該控制器係組態成用以自該檢測 器接收檢測到的資訊並提供一反饋至該照明系統，以控制 该照明糸統之一參數。 2·如申請專利範圍第1項之微影裝置，包括一具有可控制參 O:\89\89267-950529.DOC 5 1281099 數之光學元件以及該控制器係組態以根據檢測到的資訊 來控制該可控制參數。 3·如申請專利範圍第2項之微影裝置，該控制器有一介面以 接收瞳平面處強度分佈之所需位置相依性，該控制器被 配置以校準參數以便接近所需位置相依性。 4·如申請專利範圍第2或3項之微影裝置，其中該光學元件包 括一 το件陣列，各元件以各自獨立的可控制方向將投影 光束重新定向，該控制器被配置以根據該瞳平面内一區 域上所需的強度和測得的強度間之差異調整該等元件中 將光束重新定向到該區域的一部分。 5·如申請專利範圍第2或3項之微影裝置，其中該控制器被配 置以至少在基板曝光期間根據測得之位置相依性控制參 數。 6·如申請專利範圍第1、2或3項之微影裝置，其中該光束分 割器位於投影光束路徑内距瞳平面一偏移量處，該檢測 元件被配置以檢測輔助光束各處之強度分佈，該控制器 包括一去捲積單元以將瞳平面處與檢測元件處肇因於輻 射沿著次路徑在瞳平面與檢測元件間傳播之強度分佈差 異去捲積。 7·如申請專利範圍第1、2或3項之微影裝置，其中該光束分 割器包括一反射鏡表面反射投影光束的一部分，該反射 鏡表面透射投影光束的另一部分當做辅助光束，該檢測 元件大致在反射鏡背側表面處截取該辅助光束。 O:\89\89267-950529.DOC 5 -2- 1281099 8·如申請專利範圍第1、2或3項之微影裝置，其中該光束分 割器包括一反射鏡表面反射投影光束的一部分，該反射 鏡表面透射投影光束的另一部分當做辅助光束，該檢測 疋件在反射鏡表面之後截取該辅助光束，修正光學元件 配置在反射鏡表面與檢測元件之間。 9·如申請專利範圍第1、2或3項之微影裝置，包括一原始瞳 平面、一光導通棒、及一個或多個光學元件，該光導通 棒有反射側壁以塗抹光束之強度分佈的位置相依性，該 棒配置在投影光束内介於原始瞳平面與原始瞳平面之一 第一成像平面之間，該一個或多個光學元件被用來將原 始瞳平面成像於瞳平面之第一成像平面上，該光束分割 器位於光束路徑内跟在棒之後。 10·如申請專利範圍第丨、2或3項之微影裝置，其中該光束分 割器位於光束路徑内在原始瞳平面之前。 11· 一種元件製造方法，該方法包括下列步驟： 提供一基板，該基板至少有一部分被一層輻射敏感材 料覆蓋； 使用軲射系統提供一投影輻射光束，該輻射系統包括 一知明系統以界定瞳平面内投影光束位置相依的強度分 佈4位置相依性決定投影光束在基板處之強度分佈的角 度相依性； 使用晝圖樣構件以賦予投影光束橫斷面内一圖樣；及 將圖樣化之輻射光束投影在輻射敏感材料層之目標部 O:\89\89267-950529.DOC 5 -3- 1281099 分上， 其特徵在於該方法進一步包括下列步驟 在該晝圖樣構件前從投影光束分割出一辅助光束· 測量輔助光束各處之強度分佈；及 經由一反饋環路根據在辅助光束各處測得之強度分佈 控制瞳平面處之強度分佈。 12. 如申請專利範圍第n項之元件製造方法，其中包括接收到 瞳平面處強度分佈之所需位置相依性，且在測得之位置相 依性的控制下在該反饋環路内使用照明系統之參數，以便 使光束之強度分佈的位置相依性接近所需位置相依性。 13. 如申請專利範圍第12項之元件製造方法，其中該照明系統 包括一元件矩陣，各元件以各自獨立的可控制方向將投 影光束重新定向，該方法包括根據該瞳平面内一區域上 所需的強度和測得的強度間之差異調整該等元件中將光 束重新定向到該區域的一部分。 14·如申睛專利範圍第丨丨、丨2或丨3項之元件製造方法，其中該 控制器被配置或用以在該層輻射敏感材料曝光期間根據 測得之位置相依性來控制該參數。 15·如申請專利範圍第u、12或13項之元件製造方法，其中該 輔助光束在投影光束路徑内一偏離瞳平面的地方從投影 光束中分割出來’且測量作業包括測量輔助光束一表面 各處之強度分佈，及將瞳平面處之強度分佈與該表面處 之強度分佈間肇因於輻射沿著一次路徑在瞳平面與檢測 O:\89\89267.950529.DOC 5 • 4 - 1281099 元件間傳播的差異去捲積。 16.如申請專利範圍第u、12或13項之元件製造方法，其中該 分割步驟係使用-部分透明反射鏡表面完成，投影光束 的一部分從該部 > 透明反射鏡表面反射且其餘部分透射 而形成辅助Μ，透射之辅助《束大致在料射鏡表面 的背部表面處被截取以做強度分佈檢測。 17·如申請專利範圍第1丨、12或13項之元件製造方法，包括將 才又影光束之強度分佈均質化，該輔助光束在均質化之後 被分割出來。 18·如申請專利範圍第11、12或13項之元件製造方法，包括 與碉整瞳平面處之位置相依性的同時，調整基板處之投 於光束的強度分饰位置相依性。 O:\89\89267-950529.DOC 5 5-