TWI390365B - 元件製造方法、微影設備和電腦程式產品 - Google Patents

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Description

元件製造方法、微影設備和電腦程式產品
本發明係關於一種製造元件之方法、微影設備及電腦程式。
微影設備為一種將所要之圖案施加至基板上，通常施加至基板之一目標部分上的機器。微影設備可用於(例如)積體電路(IC)之製造中。在該情況下，一圖案化元件(或者稱作光罩或主光罩)可用以產生待形成於IC之個別層上的電路圖案。可將此圖案轉印至基板(例如，矽晶圓)上之一目標部分(例如，包含一個晶粒或若干晶粒之部分)上。圖案的轉印通常係經由成像至提供於基板上之輻射敏感材料(抗蝕劑)層上來達成。一般而言，單一基板將含有被順次圖案化之鄰近目標部分的網路。已知微影設備包括所謂步進器，其中藉由一次性將整個圖案曝光於目標部分上來輻照每一目標部分；及所謂掃描器，其中藉由在一給定方向("掃描"方向)上經由輻射光束掃描圖案同時平行或反平行於此方向同步地掃描基板來輻照每一目標部分。亦可能藉由將圖案壓印至基板上來將圖案自圖案化元件轉印至基板。
歷史上，在微影工具中，主光罩之安裝側及經圖案化側完全一致，其在主光罩平台板之平面處建立一主光罩焦平面。因此，對平台位置在六個自由度(DOF)中之瞭解導致對主光罩經圖案化表面位置在六個DOF中之瞭解。如圖2 中所展示，六個DOF為X、Y、Z、Rx、Ry及Rz。然而，遠紫外線(EUV)主光罩之安裝(或夾持)將幾乎必定在主光罩之後表面(例如，與經圖案化表面相反)。背側夾持導致產生為主光罩高度及傾斜輪廓之函數之相對於主光罩平台的主光罩焦平面位置。因此，與深紫外線(DUV)系統形成對比，對主光罩平台位置之瞭解並不能使得瞭解在所有六個DOF中定位主光罩之圖案的位置。歸因於主光罩之厚度變化而不能容易地判定平面外DOF(Z、Rx及Ry)。在所有六個DOF中需要精確地得知主光罩之經圖案化側(與經夾持側相反)的位置。
在幾乎所有步進器及掃描器中，使用干涉儀自典型平台度量方案來判定三個平面內DOF(X、Y及Rz)。然而，三個平面外DOF(Z、Ry及Rx)更難以量測。如以上所論述，在EUV工具中，必須以比在先前微影工具中之精確度高得多的精確度來得知Z、Rx及Ry。該精確度要求源自在與微影工具之光學器件相關之焦平面處定位主光罩上之圖案的需要。又，在一些情形中，光學器件在主光罩焦平面處並不焦闌，其增加了精確判定至六個DOF內在主光罩平台上之主光罩位置的需要。焦平面亦稱作最佳物件平面。同時，精確地維持向主光罩上之圖案上之聚焦為至關重要的，即使主光罩相對於主光罩平台具有一定高度及傾斜輪廓。因此，在EUV工具中量測主光罩之經圖案化側之Z位置及平面外傾斜(Rx及Ry)需要嚴密的精確度。
自US 6 934 005得知量測系統之一實施例。該已知系統 包含一經配置以提供與主光罩表面之高度及傾斜輪廓相關之輸入資料的干涉儀。此等資料隨後由適當電腦程式處理以線性估計主光罩表面之高度及傾斜輪廓。為此目的，主光罩包含大體上配置於主光罩之相反側處之兩個反射路徑，特別地沿指派給主光罩及主光罩平台之座標系統之y方向延伸(見圖2)。使用干涉儀資料來估計主光罩表面，該主光罩表面用於在基板之適當曝光期間控制主光罩平台的線性移位。
已知方法之缺點為當主光罩平台在基板之曝光期間線性移動時發生顯著失真。
期望提供一種特別針對遠紫外線(EUV)範圍之元件製造方法，其中大量降低在最佳物件平面處發生之失真映射。
根據本發明之一態樣，一元件製造方法包含以一由一安裝於一可移位主光罩平台上之主光罩所形成的經圖案化輻射光束曝光一基板，其中該方法包含以下步驟：判定一用於估計一主光罩表面之相對於該主光罩平台之一高度及一傾斜輪廓的非線性函數；根據該非線性函數在該基板之曝光期間控制該主光罩平台的一移位。
根據本發明之一態樣，一經配置以將一圖案自一圖案化元件投影至一基板上之微影設備包含：一可移位主光罩平台，該可移位主光罩平台經配置用於支撐一主光罩，該主光罩具有一經圖案化側； 一偵測器，該偵測器用於判定與一主光罩表面之相對於該主光罩平台之一高度及一傾斜輪廓相關的資料；計算構件，該計算構件用於使用該資料藉由一非線性函數來估計一主光罩表面；一控制器，該控制器用於根據該非線性函數在該基板之曝光期間控制該主光罩平台的一移位。
根據本發明之一態樣，一微影設備包含：一照明系統，該照明系統經組態以調節一輻射光束；一支撐件，該支撐件經建構以支撐一圖案化元件，該圖案化元件能夠在該輻射光束之橫截面中賦予該輻射光束一圖案以形成一經圖案化之輻射光束，藉此可移位地配置該支撐件；一基板台，該基板台經建構以固持一基板；及一投影系統，該投影系統經組態以將該經圖案化之輻射光束投影至該基板的一目標部分上；一偵測器，該偵測器用於判定與一主光罩表面之相對於該主光罩平台之一高度及一傾斜輪廓相關的資料；其中該微影設備進一步包含：一計算構件，該計算構件用於使用該資料藉由一非線性函數來估計該高度及該傾斜輪廓；一控制器，該控制器用於根據該非線性函數在該基板之曝光期間控制該主光罩平台的一移位。
根據本發明之一態樣，一電腦程式包含用於導致一處理器執行如在前文中所闡明之方法之步驟的指令。
現將參看隨附示意圖僅借助於實例來描述本發明之實施例，其中對應參考符號指示對應部分。
圖1示意性描繪根據本發明之一實施例的微影設備。該設備包含：-　一照明系統(照明器)IL，其經組態以調節一輻射光束B(特別為EUV輻射)；-　一支撐結構(例如，光罩台)MT，其經建構以支撐一圖案化元件(例如，光罩)MA且連接至一第一定位器PM，該第一定位器PM經組態以根據某些參數來精確定位該圖案化元件；-　一基板台(例如，晶圓台)WT，其經建構以固持一基板(例如，塗覆抗蝕劑之晶圓)W且連接至一第二定位器PW，該第二定位器PW經組態以根據某些參數來精確定位該基板；及-　一投影系統(例如，折射投影透鏡系統)PS，其經組態以將一藉由圖案化元件MA賦予至該輻射光束B之圖案投影至該基板W的一目標部分C(例如，包含一或多個晶粒)上。
該照明系統可包括用於引導、成形或控制輻射之各種類型之光學組件，諸如，折射、反射、磁性、電磁、靜電，或其他類型的光學組件，或其任何組合。
該支撐結構支撐該圖案化元件，亦即，承載該圖案化元件之重量。該支撐結構以視圖案化元件之方位、微影設備之設計及其他條件(諸如，圖案化元件是否固持於真空環 境中)而定的方式來固持圖案化元件。支撐結構可使用機械、真空、靜電，或其他夾持技術來固持圖案化元件。支撐結構可為框架或台，例如，其可視需要為固定或可移動的。支撐結構可確保圖案化元件(例如)相對於投影系統處於所要位置處。可認為本文對術語"主光罩"或"光罩"之任何使用均與更通用之術語"圖案化元件"同義。
本文所使用之術語"圖案化元件"應廣義解釋為指代可用以在一輻射光束之橫截面中賦予該輻射光束一圖案以在基板之目標部分中形成一圖案的任何元件。應注意，例如，若被賦予至輻射光束之圖案包括相移特徵或所謂輔助特徵，則該圖案可能不會精確對應於基板之目標部分中的所要圖案。一般而言，被賦予至輻射光束之圖案將對應於元件(諸如，積體電路)中正在目標部分中形成之一特定功能層。
圖案化元件可為透射或反射的。圖案化元件之實例包括光罩、可程式化鏡面陣列，及可程式化LCD面板。光罩在微影術中已為熟知，且包括(諸如)二元交變相移及衰減相移之光罩類型以及各種混合光罩類型。可程式化鏡面陣列之一實例使用小鏡面的矩陣配置，該等小鏡面中之每一者可個別傾斜，以在不同方向上反射入射輻射光束。傾斜鏡面將一圖案賦予由鏡面矩陣反射之輻射光束中。
本文所使用之術語"投影系統"應廣義解釋為涵蓋任何類型之投影系統，包括折射、反射、反射折射、磁性、電磁及靜電光學系統或其任何組合，只要其適合於所使用之曝 光輻射，或適合於(諸如)浸液之使用或真空之使用的其他因素。可認為本文對術語"投影透鏡"之任何使用均與更通用之術語"投影系統"同義。
如在此所描繪地，該設備為反射類型(例如，使用一反射光罩)。或者，該設備可為透射類型(例如，使用一透射光罩)。
微影設備可為具有兩個(雙平台)或兩個以上基板台(及/或兩個或兩個以上光罩台)的類型。在該等"多平台"機器中，可並行使用額外台，或可在一或多個台上執行預備步驟，同時將一或多個其他台用於曝光。
微影設備亦可為如下類型：其中基板之至少一部分可被具有相對較高折射率之液體(例如，水)所覆蓋，以填充投影系統與基板間的空間。亦可將浸液施加至微影設備中之其他空間，例如，光罩與投影系統間的空間。浸沒技術在用於增加投影系統之數值孔徑的技術中已為熟知。如本文所使用之術語"浸沒"並不意謂(諸如)基板之結構必須淹沒於液體中，而僅意謂液體在曝光期間位於投影系統與基板間。
參看圖1，照明器IL自一輻射源SO接收輻射光束。舉例而言，當該輻射源為準分子雷射時，該輻射源與微影設備可為分離之實體。在該等情形中，不認為該輻射源形成微影設備之部分，且該輻射光束借助於包含(例如)適當引導鏡面及/或光束放大器的光束傳遞系統BD自輻射源SO傳送至照明器IL。在其他情形中，例如，當該輻射源為一水銀 燈時，該輻射源可為微影設備之一整體部分。輻射源SO及照明器IL連同光束傳遞系統BD可視需要稱作輻射系統。
照明器IL可包含一用於調整輻射光束之角強度分布的調整器AD。一般而言，可調整照明器之瞳孔平面中之強度分布的至少外部徑向範圍及/或內部徑向範圍(通常分別稱作σ-外(σ-outer)及σ-內(σ-inner))。此外，照明器IL可包含各種其他組件(諸如，積光器IN及聚光器CO)。照明器可用以調節輻射光束，以在其橫截面中具有所要之均一性及強度分布。
輻射光束B入射於固持於支撐結構(例如，光罩台MT)上之圖案化元件(例如，光罩MA)上且由圖案化元件圖案化。在橫穿光罩MA後，輻射光束B穿過投影系統PS，該投影系統PS將光束聚焦於基板W之目標部分C上。借助於第二定位器PW及位置感測器IF2(例如，干涉量測元件、線性編碼器，或電容式感測器)，基板台WT可精確地移動，(例如)以在輻射光束B之路徑中定位不同目標部分C。類似地，(例如)在自光罩庫機械擷取後或在掃描期間，第一定位器PM及另一位置感測器IF1可用以相對於輻射光束B之路徑來精確定位光罩MA。一般而言，可借助於形成第一定位器PM之部分的長衝程模組(粗定位)及短衝程模組(精定位)來實現光罩台MT之移動。類似地，可使用形成第二定位器PW之部分的長衝程模組及短衝程模組來實現基板台WT之移動。在步進器(與掃描器相對)之情形中，光罩台MT可僅連接至短衝程致動器或可為固定的。可使用光罩對準標 記M1、M2及基板對準標記P1、P2來對準光罩MA及基板W。儘管如所說明之基板對準標記佔用專用目標部分，但其可位於目標部分間的空間(此等已知為劃道對準標記)中。類似地，在一個以上晶粒提供於光罩MA上之情形中，光罩對準標記可位於該等晶粒間。
所描繪之設備可用於以下模式中之至少一者中：1.　在步進模式中，當將一被賦予至輻射光束之整個圖案一次性投影至一目標部分C上時，使光罩台MT及基板台WT保持基本上靜止(亦即，單次靜態曝光)。接著，使基板台WT在X及/或Y方向上移位，使得可曝光不同目標部分C。在步進模式中，曝光場之最大尺寸限制了在單次靜態曝光中所成像之目標部分C的尺寸。
2.　在掃描模式中，當將一被賦予至輻射光束之圖案投影至一目標部分C上時，同步掃描光罩台MT及基板台WT(亦即，單次動態曝光)。可藉由投影系統PS之放大率(縮小率)及影像反轉特性來判定基板台WT相對於光罩台MT的速度及方向。在掃描模式中，曝光場之最大尺寸限制了在單次動態曝光中之目標部分的寬度(在非掃描方向上)，而掃描運動之長度決定了目標部分之高度(在掃描方向上)。
3.　在另一模式中，當將一被賦予至輻射光束之圖案投影至一目標部分C上時，使光罩台MT保持基本上靜止以固持一可程式化圖案化元件，且移動或掃描基板台WT。在此模式中，一般使用脈衝式輻射源，且在基板台WT之每 次移動後或在掃描期間的連續輻射脈衝間視需要更新可程式化圖案化元件。此操作模式可易於應用於利用可程式化圖案化元件(諸如，為以上所提及之類型之可程式化鏡面陣列)的無光罩微影術。
亦可使用以上所描述之使用模式之組合及/或變體或完全不同的使用模式。
根據本發明之微影設備進一步包含一偵測器D，該偵測器D用於判定與主光罩表面之相對於主光罩平台之高度及傾斜輪廓相關的量測資料；計算構件CM，該計算構件CM用於藉由一非線性函數來估計該高度及該傾斜輪廓；及一控制器C，該控制器C用於根據該非線性函數在該基板之曝光期間控制該主光罩平台的一移位。該控制器C經配置以根據由計算構件CM所計算之該非線性函數來在晶圓的曝光期間移位該主光罩平台，該計算構件CM用於基於經量測之資料來估計主光罩表面之該高度及該傾斜輪廓。
本發明之技術量測係基於如下見識：藉由將與主光罩表面上之一設定點相關聯之兩個以上的自由度考慮在內及藉由根據其控制主光罩平台之移位來獲得最佳物件平面中之失真場的大量降低。
實務上，主光罩相對於主光罩平台表面具有一非線性高度及傾斜輪廓。舉例而言，可根據US 6 934 005使用本身已知之技術來映射主光罩表面。可使用一適當干涉儀系統，其包括(例如)兩個干涉儀。每一干涉儀經配置以朝向主光罩投射來自適當照明元件之照明光。照明元件可包含 具有或不具有聚焦或放大光學元件之光源、雷射或其類似物。根據已知技術，來自第一干涉儀之第一組干涉量測光束自主光罩之反射部分反射，藉此表示主光罩表面之高度及傾斜輪廓。該等經反射光束由該干涉儀之適當偵測器接收。對應於經偵測光束之信號可在被處理前或在被處理後有利地儲存於一儲存元件中。來自第二干涉儀之第二組干涉量測光束自主光罩平台上的適當位置反射且由適當偵測器偵測。與該等經偵測光束相干之信號可接著儲存於儲存單元中。
因此所獲得之資料與主光罩高度及傾斜輪廓相關，且隨後用於根據本發明之方法中藉由一非線性函數來估計主光罩表面。在(例如)藉由使用經適當配置之計算構件所建立關於主光罩之高度及傾斜輪廓之資訊的事件後，經特別配置為一適當電腦程式之EUV主光罩調平功能性經有利配置以判定主光罩x傾斜Rx、主光罩z高度映射z(y)或YTZ(y)，及主光罩y翻轉Ryy。主光罩y翻轉經界定為主光罩之y端點間之y傾斜之差。另外，建立主光罩y傾斜映射Ry(y)。請注意，藉由一適當主光罩對準來判定主光罩之其他自由度，如，絕對傾斜Ry及絕對高度z。
在建立估計主光罩表面之非線性函數之事件後，可開始基板之曝光，於此期間根據該非線性函數來移位主光罩平台，藉此補償主光罩表面之非線性高度及傾斜輪廓。已發現歸因於本發明之技術量測，影像之失真映射有了相當降低。
在本發明之一實施例中，針對判定該非線性函數，採取以下步驟：-　在一第一柵格上判定對應於主光罩之高度及傾斜資料的第一資料集；-　在一第二柵格上判定對應於若干主光罩平台設定點之第二資料集；由該非線性函數配適該等設定點之一序列。
若干EUV特定設計特徵對歸因於某一主光罩高度及傾斜輪廓(即，主光罩具反射性之事實)其次歸因於光軸之非焦闌性及EUV光束之發散形狀的失真效應負責。最後，使經構想為投影至反射主光罩之光束之一部分彎曲。光束之此部分亦稱作曝光狹縫。圖3以一示意方式展示該曝光狹縫及導致放大及y平移之物件之高度偏移(z偏移)效應。
為了補償z偏移對最佳物件平面中之影像之品質的影響，針對判定該非線性函數，在一第一柵格上判定對應於主光罩之高度及傾斜資料的第一資料集；在一第二柵格上判定對應於若干主光罩平台設定點之第二資料集；及由該非線性函數配適設定點之一序列。參看圖4給予對此實施例之詳細描述。
在本發明之另一實施例中，最小平方配適用於判定第二資料集之步驟，藉此配適第一柵格及第二柵格。
為了在設定點之位置處將最佳物件平面投影至主光罩之表面，首先藉由固定x座標及y間距來界定狹縫上之彎曲柵格(見圖5)。該柵格始於底部且向上延伸直到其到達頂部為 止。較佳地，該最小平方配適包含線性方程式之一系統，藉此主光罩上之物件區域具有大體上相同之狹縫形狀及大體上相同的狹縫柵格。
最小平方配適之應用之優點首先係關於在主光罩表面之已建立的高度輪廓中之隔離顯著尖峰的自動過濾，且其次係關於將該狹縫之曲率考慮在內。
較佳地，針對該非線性函數，選擇一適當多項式輪廓。藉由使用變數zfit 、Ry,fit 及Rx,fit 之已建立資料來產生該多項式輪廓。更佳地，該多項式輪廓包含彼此平滑連接之複數個四階多項式。該函數可稱作四次仿樣函數。數學函數(如仿樣函數)本身已為此項技術中所知且其性質在此將不詳細解釋。較佳地，根據四次(四階)仿樣函數來執行在基板之曝光期間對主光罩平台之移位的控制。
較佳地，根據本發明之微影設備包含一干涉儀，其經配置以判定用於建立估計主光罩之一表面之非線性函數的量測資料。
圖2以一示意方式呈現指派有主光罩之座標系統。圖2展示根據本發明之實施例之安裝於主光罩平台105上及定向於X-Y平面中或平行於X-Y平面之主光罩100的六個自由度(DOF)。再次，六個DOF為X(沿X軸)、Y(沿Y軸)、Z(沿Z軸)、Rx(圍繞X軸旋轉)、Ry(圍繞Y軸旋轉)及Rz(圍繞Z軸旋轉)。較容易判定之DOF為基於主光罩平台移動之X、Y及Rz。在以下所論述之實施例中，為以下論述之焦點的DOF為Z、Ry及Rx。將瞭解若改變主光罩100之方位則可 由以下設備及方法來判定任何DOF。路徑101及102經配置為主光罩表面之反射部分，藉此致能藉由干涉儀之適當量測。
圖3以一示意方式描繪曝光狹縫及主光罩之高度偏移(z偏移)在最佳物件平面處對狹縫形狀的效應。圖3示意性展示弧31之一部分，其上界定狹縫形狀33。光束(未圖示)通常成具有一半徑32a的弧形。狹縫33之特徵為半角θ及厚度35。注意：投影系統之物件側為非焦闌，此因為主光罩(未圖示)上之照明場自投影系統(未圖示)離軸移位，且投影光束以一相對於投影系統之光軸的角度進入投影系統。
歸因於微影設備之光學系統之非焦闌性，儘管與焦闌性之偏差較佳地經配置為儘可能地小，但主光罩的區域垂直z變形導致在最佳物件平面處之影像的水平(X或Y)失真，此在圖3之右部分中加以示意性說明。預期光束32在大體上平坦的反射主光罩35處跳離且在方向32'上傳播。歸因於相對於平坦主光罩35之實際主光罩34之高度變化Δz，光束在方向32"上傳播，藉此當主光罩具有一z移位時導致在最佳物件平面處之狹縫形狀36之縮小。注意：狹縫形狀因正移位(+z)而縮小，否則狹縫形狀被擴大。亦注意：歸因於主光罩之z偏移，狹縫形狀在y方向上亦移位距離37。
圖4以一示意方式描繪對準至主光罩表面42之最佳物件平面43、45、47。為了使主光罩平台能夠執行主光罩之高度及傾斜輪廓之校正，使用主光罩表面量測點來判定主光罩高度映射及傾斜映射。此可根據US 6 934 005中所描述 之使用干涉儀之本身已知方法來實施。因此建立之主光罩之高度及傾斜輪廓構成用於主光罩調平單元之輸入資料，該主光罩調平單元經配置以計算主光罩平台x傾斜值Rx、主光罩平台z位置，及主光罩平台y傾斜Ry。必須理解主光罩平台設定點表示主光罩平台之空間位置及傾斜。在主光罩平台座標系統(RSCS)中通常將該等主光罩平台點界定為主光罩零座標系統(RZCS)之原點的位置。在圖4中，相對於主光罩平台座標系統之原點將主光罩平台設定點界定為最佳物件平面座標系統之原點之位置。或者，可將主光罩量測點指派給與劃道相關聯之假想線。較佳地，該等劃道包含影像感測器標記。對於EUV微影設備，可(例如)如在US 6,879,374中所描述地使用一反射光罩。對於習知微影設備，可如在US, 6,879,374中所描述地使用反射或透射影像感測器標記(TISm)。將參看圖7進一步詳細地論述配置於劃道上之影像感測器標記的實施例。
為了計算獲解最佳物件平面與主光罩表面間之對準之函數，將界定於主光罩平台表面上之若干設定點yi 、yi+1 、yi+2 等配適於主光罩42。每一設定點之特徵為若干經計算之變數，即，高度zi 、第一傾斜Rx,i ，及第二傾斜Ry,i 。較佳地，使用主光罩表面至最佳物件平面之最小平方配適來計算此等參數，參看圖5更詳細地對此加以解釋。
圖5以一示意方式描繪界定於該狹縫上之計算柵格的實施例。狹縫51由可經選擇而具有恆定x及y間距之彎曲柵格構成點51a...51n來估計。注意：該柵格之頂部表面52及底 部表面54構成圓之各別區段且因此並不在y方向上以恆定偏移量平行延伸。該柵格藉由在一表面(例如，表面52)處接種柵格點及藉由對其放大直到到達第二表面54為止而便利地形成。由53示意性表示狹縫柵格之原點。根據本發明之技術量測，對應於主光罩之高度及傾斜資料之第一資料集界定於第一柵格57上。在一第二柵格56上判定對應於若干主光罩平台設定點56的第二資料集。第一柵格57及第二柵格56具有一共有原點55。兩個柵格56及67界定於主光罩座標系統RCS之y軸上。
如下執行最佳物件平面(BOP)中之狹縫形狀之區域至主光罩上之狹縫形狀之區域的對準。致使RZCS為使主光罩平台相對於其進行移動及定位之"框架"座標。致使x rzcs 為RZCS中之座標，且致使x_rscs 為主光罩平台座標系統(RSCS)中之座標。主光罩平台座標系統(RSCS)至主光罩零座標系統(RZCS)之3D變換方程式寫作： 在此，對角矩陣為主光罩平台干涉儀定標。在此， e rs 為主光罩平台歸零偏移，且為主光罩平台歸零旋轉偏移矩陣。在此，無限小旋轉矩陣 及向量 t =(t x ,t y ,t z )為變換參數。分別地，及 t 之(垂直)平面外分量T y 、T x 及t z 為平面外主光罩平台設定點。 致使x o 為最佳物件平面座標系統(OPCS)中之座標。OPCS至RZCS之3D變換方程式為 其中矩陣及向量 C o 為變換參數。
在下文中，符號後之方括號指示其為括號間之值的函數。
致使x rcs 為主光罩座標系統(RCS)中之座標且y rcs 為對應y座標。RCS至RSCS之3D變換方程式為 在此，M 為對角放大矩陣。在此， C r 為平移參數、e z 為z方向上之單位向量，且YTZ [y rcs ]為主光罩高度映射函數。在此， 為視如下參數而定之指定一無限小旋轉之矩陣值函數：R x 、R y 、R z 、翻轉R yy 及主光罩y傾斜映射函數YRY [y rcs ]。
致使x r =(0,y r ,0)為RCS中之主光罩上之狹縫形狀物件區域的位置，其沿y軸定位。在x r 處之對準問題的以下式子係藉由寫下OPCS與RCS間之3D變換方程式，作為RSCS中之對準問題： 及設定x =x o 而獲得。將x限制於xy平面。方程式之右手側 為RSCS中之主光罩表面。左手側將RSCS中之最佳物件平面界定為xo 的一階多項式。該問題為藉由使BOP中之狹縫形狀區域配適定位於RCS中之x r 處之主光罩表面上的狹縫形狀區域來求解平面外傾斜T y 、T x 及平面外位置t z 。
在下文中，將藉由LSQ之方法來執行此配適：在方程式(1)中設定 x = x o 。致使(x i ,y i )為在BOP中之覆蓋狹縫形狀之物件區域之座標x 的柵格，見圖5中之物件51。
針對一適當柵格，界定一柵格，其由固定x值之等距柵格線所組成，其中每一柵格線始於狹縫形狀之區域的底部且以固定y間距向上延伸直到其到達該區域的頂部為止。
該配適問題可藉由區域RSCS中之BOP之垂直(平面外)位置z fit 及傾斜R y,fit 及R x,fit 之線性方程式的以下集合就此柵格而公式化：z fit -R y,fi t ·x i +R x,fit ·y i =z i ，其中i指出所有柵格點。　(2)此線性方程式集合可作為LSQ配適問題得到解答。藉由使用單一值分解來解答該等方程式將為一適當方法。藉由評估在柵格點(x i ,y i )處方程式(1)之右手側之z分量來獲得方程式(2)的右手側： 在此，已將之對角線上之z分量設定為一。將平面外位置z fit 及傾斜R y,fit 及R x,fit 與方程式(1)之左手側之z分量中的彼等參數相比較導致 在此，已將之對角線上之z分量設定為一。可自方程式(3)來判定垂直設定點值t z 、T y 及T x 。
較佳地，藉由使用變數z fit 、R y,fit 及R x,fit 之已建立資料來產生一多項式輪廓。更佳地，該多項式輪廓包含彼此平滑連接之序連四階多項式之一序列。該函數可稱作四次(四階)仿樣函數。數學函數(如仿樣函數)本身已為此項技術中所知且其性質在此將不詳細解釋。較佳地，根據因此而獲得之四次仿樣函數來執行在基板之曝光期間對主光罩平台之移位的控制。
圖6以一示意方式描繪根據本發明之微影設備之一實施例。圖6展示根據本發明之實施例之微影工具的一部分600。部分200包括一主光罩平台602，其具有一具有圖案606之背側夾持式主光罩604。儘管未按比例繪製，但干涉儀系統608包括兩個干涉儀608A及608B。注意：亦可能使用經配置以用於雙模式中之單一干涉儀。每一干涉儀608A及608B朝向部分600投射來自照明元件610之照明(I)光。在各種實施例中，照明元件210可為具有或不具有聚焦或放大光學元件之光源、雷射或其類似物。在主光罩604上分別自第一612及第二614位置反射來自第一干涉儀608A之第一組干涉量測光束RSZ1及RSZ2。第一位置612鄰近圖案606之第一側，且第二位置614鄰近圖案606之第二側。由 偵測器(D)616接收該等經反射光束。對應於經偵測光束之信號在由控制器620處理前或處理後儲存於一儲存元件618中。
來自第二干涉儀608B之第二組干涉量測光束RSZ3及RSZ4在主光罩平台602上分別自第一622及第二624點反射且由偵測器616偵測。與該等經偵測光束相干之信號接著儲存於儲存器618中。在以上所示及描述之實施例中，所有四個量測點612、614、622及624大體上沿具有一相同Y值之線定位。在其他實施例中，此可能為必需的。
在其他實施例中，信號表示基於經比較之兩個相關光束(亦即，RSZ1與RSZ2或RSZ3與RSZ4)之強度、相位、距離或其類似物中之任一者的干涉量測結果。自該比較之所得信號對應於主光罩平台602或主光罩604之參數(例如，位置、方位、傾斜等)。在各種實施例中，使用四個干涉儀光束RSZ1-RSZ4來判定主光罩604之經圖案化表面606的兩個DOF(Z及Ry)。在此等實施例中，Z為一約垂直於經圖案化表面606及平行於微影工具之光軸的方向。又，在此等實施例中，Ry為圍繞主光罩平台602之掃描軸之旋轉。如上所述，兩個干涉儀光束(RSZ1及RSZ2)反射而離開在圖案606之任一側上之主光罩604的圖案化表面606。
又，在各種實施例中，其他兩個干涉儀光束(RSZ3及RSZ4)經定位以反射而離開主光罩平台602上之表面。存在此等反射表面之組態的眾多選擇。在一些實施例中，可在X-Y平面中或平行於X-Y平面來定向主光罩平台602之第一 反射表面(例如，具有點622)以產生Z位置反饋。接著，可在X-Y平面中或平行於X-Y平面來定向主光罩平台602之第二反射表面(例如，具有點624)。替代組態為可能的，其中可在Y-Z平面中或平行於Y-Z平面來定向主光罩平台602之第二反射表面。接著，第二表面產生Ry平台位置資訊。在另外替代實施例中，存在各種其他方位，其中計算將產生Z及Ry值。微影工具通常將著眼於在X或Z方向上間隔開之兩個干涉儀(例如，雙干涉儀610或干涉儀610A及610B)間之差，因此產生Ry資訊。
圖7以一示意方式描繪使用指派給假想線之表面量測點之主光罩映射的實施例。如此項技術中已知之共同主光罩71包含一可用場72，其用於圖案化照射於主光罩71上之適當輻射光束。可用場72可被如參看圖4所描述之致能量測之適當影像感測器標記74所圍繞。主光罩71可進一步包含可用以分離多個相同產品之劃道75a、75b。已發現可在主光罩表面映射期間成功使用該等劃道藉此改良表面資料集。舉例而言，已發現藉由使用至少一或兩個劃道來獲取關於主光罩高度及傾斜輪廓之資訊，可在不將額外自由度添加於以上所論述之非線性函數中所表示之調平輪廓中的情況下，以更高精確度來執行主光罩調平。可使用劃道75a、75b來在主光罩71上界定假想線。該等劃道可較佳地配置有反射影像感測器(RIS)標記或配置有透射影像感測器(TIS)標記，該等標記可用作表面量測點以用於致能表示主光罩之傾斜及高度輪廓之表面量測資料。舉例而言，對 於習知微影設備，可使用RIS或TIS或其適當組合標記。對於EUV微影設備，較佳的使用RIS標記。使用TIS標記可具有如下優點：對於較小照明角度，投影系統可在光罩(物件)側上保持焦闌。將瞭解：儘管在主光罩71上示意性描繪複數個影像感測器標記77a-77j，但實務上可最佳化主光罩表面上之標記的數目及其置放。舉例而言，在當先驗設想將主光罩平台構想為大體上於一特定區域中變形時的情形中，被劃道75a、75b橫截之此區域可具備增加數目的影像感測器標記，其導致在主光罩71之表面上之影像感測器標記之非均一分布。以此方式，仍進一步改良根據本發明之對主光罩之傾斜及高度輪廓的校正。
儘管在此本文中可特定參考微影設備在IC製造中之使用，但應理解，本文所描述之微影設備可具有其他應用，諸如，積體光學系統之製造、用於磁域記憶體的引導及偵測圖案、平板顯示器、液晶顯示器(LCD)、薄膜磁頭等。熟習此項技術者將瞭解，在該等替代應用之情境中，可認為本文對術語"晶圓"或"晶粒"之任何使用分別與更通用的術語"基板"或"目標部分"同義。可在曝光前或後，在(例如)一軌道(通常將抗蝕劑層施加至基板且顯影所曝光之抗蝕劑之工具)、一度量工具及/或一檢視工具中處理本文所提及的基板。適用時，可將本文之揭示內容應用於該等及其他基板處理工具。另外，可對基板進行一次以上的處理，(例如)以形成多層IC，使得本文所使用之術語基板亦可指代已含有多個經處理層之基板。
儘管以上可特定參考在光學微影術之情境中對本發明之實施例的使用，但將瞭解本發明可用於其他應用(例如，壓印微影術)中且在情境允許時不限於光學微影術。在壓印微影術中，圖案化元件中之構形界定了形成於基板上之圖案。可將圖案化元件的構形壓入供應至基板之抗蝕劑層中，在該基板上抗蝕劑藉由施加電磁輻射、熱、壓力或其組合來固化。在抗蝕劑固化後將圖案化元件移出抗蝕劑外，藉此在其中留下一圖案。
本文所使用之術語"輻射"及"光束"涵蓋所有類型之電磁輻射，包括紫外線(UV)輻射(例如，具有約365 nm、約355 nm、約248 nm、約193 nm、約157 nm或約126 nm之波長)及遠紫外線(EUV)輻射(例如，具有在5-20 nm之範圍內的波長)，以及粒子束(諸如，離子束或電子束)。
術語"透鏡"在情境允許時可指代各種類型之光學組件之任一者或組合，包括折射、反射、磁性、電磁及靜電光學組件。
儘管以上描述了本發明之特定實施例，但將瞭解可以與所描述之方式不同的其他方式來實踐本發明。舉例而言，本發明可採用如下形式：電腦程式，其含有描述如以上所揭示之方法之機器可讀指令的一或多個序列；或資料儲存媒體(例如，半導體記憶體、磁碟或光碟)，其具有儲存於其中之該電腦程式。
以上描述意欲為說明性而非限制性的。因此，熟習此項技術者將明白可在不脫離以下所闡明之申請專利範圍之範 疇的情況下對如所描述之本發明進行修改。
31‧‧‧弧
32‧‧‧光束
32'‧‧‧方向
32"‧‧‧方向
32a‧‧‧半徑
33‧‧‧狹縫形狀
34‧‧‧實際主光罩
35‧‧‧厚度/大體上平坦的反射主光罩
36‧‧‧狹縫形狀
37‧‧‧距離
42‧‧‧主光罩表面
43‧‧‧最佳物件平面
45‧‧‧最佳物件平面
47‧‧‧最佳物件平面
51‧‧‧狹縫
51a‧‧‧柵格點
51n‧‧‧柵格點
52‧‧‧頂部表面
53‧‧‧狹縫柵格之原點
54‧‧‧底部表面
55‧‧‧柵格之共有原點
56‧‧‧第二柵格
57‧‧‧第一柵格
71‧‧‧共同主光罩
72‧‧‧可用場
74‧‧‧影像感測器標記
75a‧‧‧劃道
75b‧‧‧劃道
77a‧‧‧影像感測器標記
77b‧‧‧影像感測器標記
77c‧‧‧影像感測器標記
77d‧‧‧影像感測器標記
77e‧‧‧影像感測器標記
77f‧‧‧影像感測器標記
77g‧‧‧影像感測器標記
77h‧‧‧影像感測器標記
77i‧‧‧影像感測器標記
77j‧‧‧影像感測器標記
100‧‧‧主光罩
101‧‧‧路徑
102‧‧‧路徑
105‧‧‧主光罩平台
600‧‧‧微影工具的一部分
602‧‧‧主光罩平台
604‧‧‧背側夾持式主光罩
606‧‧‧圖案
608‧‧‧干涉儀系統
608A‧‧‧干涉儀
608B‧‧‧干涉儀
610‧‧‧照明元件
612‧‧‧第一位置/量測點
614‧‧‧第二位置/量測點
616‧‧‧偵測器
618‧‧‧儲存器
620‧‧‧控制器
622‧‧‧第一點/量測點
624‧‧‧第二點/量測點
B‧‧‧輻射光束
C‧‧‧目標部分
CM‧‧‧計算構件
D‧‧‧偵測器
IF1‧‧‧位置感測器
IF2‧‧‧位置感測器
IL‧‧‧照明系統
M1‧‧‧光罩對準標記
M2‧‧‧光罩對準標記
MA‧‧‧圖案化元件
MT‧‧‧支撐結構
P1‧‧‧基板對準標記
P2‧‧‧基板對準標記
PM‧‧‧第一定位器
PS‧‧‧投影系統
PW‧‧‧第二定位器
RSZ1‧‧‧干涉量測光束
RSZ2‧‧‧干涉量測光束
RSZ3‧‧‧干涉量測光束
RSZ4‧‧‧干涉量測光束
Rx‧‧‧自由度
Rx,i ‧‧‧主光罩平台表面之設定點的第一傾斜
Ry‧‧‧自由度
Ry,i ‧‧‧主光罩平台表面之設定點的第二傾斜
Rz‧‧‧自由度
SO‧‧‧輻射源
W‧‧‧基板
WT‧‧‧基板台
X‧‧‧自由度
Y‧‧‧自由度
yi ‧‧‧主光罩平台表面之設定點
yi+1 ‧‧‧主光罩平台表面之設定點
yi+2 ‧‧‧主光罩平台表面之設定點
Z‧‧‧自由度
Zi ‧‧‧主光罩平台表面之設定點的高度
Δz‧‧‧實際主光罩之高度變化
+z‧‧‧狹縫形狀之正移位
圖1描繪根據本發明之一實施例的微影設備；圖2以一示意方式描繪經指派有主光罩之座標系統；圖3以一示意方式描繪曝光狹縫及高度偏移(z偏移)之效應；圖4以一示意方式描繪對準至主光罩表面之最佳物件平面；圖5以一示意方式描繪界定於該狹縫上之計算柵格的實施例；圖6以一示意方式描繪根據本發明之一微影設備之實施例；圖7以一示意方式描繪使用指派給假想線之表面量測點之主光罩映射的實施例。
B‧‧‧輻射光束
C‧‧‧目標部分
CM‧‧‧計算構件
D‧‧‧偵測器
IF1‧‧‧位置感測器
IF2‧‧‧位置感測器
IL‧‧‧照明系統
M1‧‧‧光罩對準標記
M2‧‧‧光罩對準標記
MA‧‧‧圖案化元件
MT‧‧‧支撐結構
P1‧‧‧基板對準標記
P2‧‧‧基板對準標記
PM‧‧‧第一定位器
PS‧‧‧投影系統
PW‧‧‧第二定位器
SO‧‧‧輻射源
W‧‧‧基板
WT‧‧‧基板台

Claims (11)

  1. 一種元件製造方法，其包含以由一安裝於一可移位主光罩(reticle)平台上之主光罩所形成之一經圖案化輻射光束曝光一基板，其中該方法包含以下步驟：判定一非線性函數，該非線性函數係根據一主光罩表面的一高度及一傾斜輪廓(profile)限定相對於該主光罩平台之該主光罩表面之一估計，其係藉由：在一第一柵格上判定對應於該主光罩之高度及傾斜資料之一第一資料集；在一第二柵格上判定對應於一數量的主光罩平台設定點之一第二資料集；及由該非線性函數擬合(fitting)一序列的主光罩設定點；及根據該非線性函數在該基板之曝光期間控制該主光罩平台的一移位。
  2. 如請求項1之方法，其中一最小平方配適用於該判定該第二資料集之步驟，藉此配適該第一柵格及該第二柵格。
  3. 如請求項1之方法，其中自該主光罩之一表面量測獲得該第一資料集。
  4. 如請求項3之方法，其中使用主光罩量測點收集表面量測資料。
  5. 如請求項4之方法，其中將該主光罩量測點定位於與該主光罩之劃道相關聯的假想線上。
  6. 如請求項5之方法，其中該劃道包含影像感測器標記。
  7. 一種經配置以將一圖案自一主光罩投影至一基板上之微影設備，該設備包含：一可移位主光罩平台，該可移位主光罩平台經配置用於支撐一主光罩，該主光罩具有一經圖案化側；一偵測器，該偵測器用於判定相對於該主光罩平台與一主光罩表面之一高度及一傾斜輪廓相關的資料；計算構件，該計算構件用於根據該高度及該傾斜輪廓及由於一照明狹縫的彎曲造成的照明效應估計(approximating)該主光罩表面，一表面估計係利用該資料藉由一非線性函數而限定，該非線性函數係由下列條件而判定：在一第一柵格上對應於該主光罩之高度及傾斜資料之一第一資料集；在一第二柵格上對應於一數量的主光罩平台設定點之一第二資料集；及在該第一資料集與該第二資料集間的一擬合；及一控制器，該控制器用於根據該非線性函數在該基板之曝光期間控制該主光罩平台的一移位。
  8. 如請求項7之設備，其中該偵測器包含一干涉儀。
  9. 一種微影設備，其包含：一照明系統，該照明系統經組態以調節一輻射光束；一支撐件，該支撐件經建構以支撐一圖案化元件，該圖案化元件能夠在該輻射光束之橫截面中賦予一圖案以 形成一經圖案化之輻射光束，藉此可移位地配置該支撐件；一基板台，該基板台經建構以固持一基板；及一投影系統，該投影系統經組態以將該經圖案化之輻射光束投影至該基板的一目標部分上；一偵測器，該偵測器用於判定相對於該支撐件與該圖案化元件的一表面之一高度及一傾斜輪廓相關的資料；其中該微影設備進一步包含：計算構件，該計算構件用於估計該圖案化元件的該表面，該表面估計係利用該資料及計算由於一照明狹縫的彎曲造成的照明效應藉由一非線性函數而限定，該非線性函數係由下列條件而判定：在一第一柵格上對應於該圖案化元件之高度及傾斜資料之一第一資料集；在一第二柵格上對應於一數量的支撐件設定點之一第二資料集；及在該第一資料集與該第二資料集間的一擬合；及一控制器，該控制器用於根據該非線性函數在該基板之曝光期間控制該支撐件的一移位。
  10. 如請求項9之微影設備，其中該偵測器包含一干涉儀。
  11. 一種電腦程式產品，其用於導致一處理器執行如前述請求項1-6中任一項所請求之方法之步驟。
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