TWI518464B - 微影裝置及監測方法 - Google Patents
微影裝置及監測方法 Download PDFInfo
- Publication number
- TWI518464B TWI518464B TW099122212A TW99122212A TWI518464B TW I518464 B TWI518464 B TW I518464B TW 099122212 A TW099122212 A TW 099122212A TW 99122212 A TW99122212 A TW 99122212A TW I518464 B TWI518464 B TW I518464B
- Authority
- TW
- Taiwan
- Prior art keywords
- radiation beam
- lithography apparatus
- imaging detector
- image
- divergence
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 11
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 title claims description 6
- 230000005855 radiation Effects 0.000 claims description 146
- 238000003384 imaging method Methods 0.000 claims description 55
- 238000001459 lithography Methods 0.000 claims description 50
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 claims description 39
- 238000005286 illumination Methods 0.000 claims description 35
- 238000012806 monitoring device Methods 0.000 claims description 28
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 11
- 238000005259 measurement Methods 0.000 claims description 4
- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims description 2
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 41
- 238000003491 array Methods 0.000 description 5
- 230000004807 localization Effects 0.000 description 5
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 4
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 4
- 238000000059 patterning Methods 0.000 description 4
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 3
- 230000001066 destructive effect Effects 0.000 description 3
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- 230000033001 locomotion Effects 0.000 description 3
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 3
- 238000004088 simulation Methods 0.000 description 3
- 230000001627 detrimental effect Effects 0.000 description 2
- 210000000887 face Anatomy 0.000 description 2
- 238000007689 inspection Methods 0.000 description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- 230000010363 phase shift Effects 0.000 description 2
- 230000003068 static effect Effects 0.000 description 2
- 230000002238 attenuated effect Effects 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- 230000000903 blocking effect Effects 0.000 description 1
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 1
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 1
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 1
- 230000001276 controlling effect Effects 0.000 description 1
- 238000012937 correction Methods 0.000 description 1
- 230000000593 degrading effect Effects 0.000 description 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 230000008034 disappearance Effects 0.000 description 1
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 1
- 230000009977 dual effect Effects 0.000 description 1
- 230000005670 electromagnetic radiation Effects 0.000 description 1
- 238000010894 electron beam technology Methods 0.000 description 1
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 1
- GNPVGFCGXDBREM-UHFFFAOYSA-N germanium atom Chemical compound [Ge] GNPVGFCGXDBREM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000008595 infiltration Effects 0.000 description 1
- 238000001764 infiltration Methods 0.000 description 1
- 238000010884 ion-beam technique Methods 0.000 description 1
- 239000002346 layers by function Substances 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 239000004973 liquid crystal related substance Substances 0.000 description 1
- 230000005381 magnetic domain Effects 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 1
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 1
- 210000001747 pupil Anatomy 0.000 description 1
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 1
- 238000007493 shaping process Methods 0.000 description 1
- 239000010409 thin film Substances 0.000 description 1
- 238000009827 uniform distribution Methods 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
- H01L21/027—Making masks on semiconductor bodies for further photolithographic processing not provided for in group H01L21/18 or H01L21/34
- H01L21/0271—Making masks on semiconductor bodies for further photolithographic processing not provided for in group H01L21/18 or H01L21/34 comprising organic layers
- H01L21/0273—Making masks on semiconductor bodies for further photolithographic processing not provided for in group H01L21/18 or H01L21/34 comprising organic layers characterised by the treatment of photoresist layers
- H01L21/0274—Photolithographic processes
-
- 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
- G03F7/20—Exposure; Apparatus therefor
- G03F7/2022—Multi-step exposure, e.g. hybrid; backside exposure; blanket exposure, e.g. for image reversal; edge exposure, e.g. for edge bead removal; corrective exposure
- G03F7/2024—Multi-step exposure, e.g. hybrid; backside exposure; blanket exposure, e.g. for image reversal; edge exposure, e.g. for edge bead removal; corrective exposure of the already developed image
-
- 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
- G03F7/70483—Information management; Active and passive control; Testing; Wafer monitoring, e.g. pattern monitoring
- G03F7/70605—Workpiece metrology
- G03F7/70616—Monitoring the printed patterns
-
- 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
- G03F7/70483—Information management; Active and passive control; Testing; Wafer monitoring, e.g. pattern monitoring
- G03F7/70605—Workpiece metrology
- G03F7/706843—Metrology apparatus
- G03F7/706851—Detection branch, e.g. detector arrangements, polarisation control, wavelength control or dark/bright field detection
-
- 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
- G03F7/708—Construction of apparatus, e.g. environment aspects, hygiene aspects or materials
- G03F7/7085—Detection arrangement, e.g. detectors of apparatus alignment possibly mounted on wafers, exposure dose, photo-cleaning flux, stray light, thermal load
Landscapes
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Public Health (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Epidemiology (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
- Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
Description
本發明係關於一種微影裝置及一種監測方法。
微影裝置為將所要圖案施加至基板之目標部分上的機器。微影裝置可用於(例如)積體電路(IC)之製造中。在該情境中，圖案化器件(其或者被稱作光罩或比例光罩)可用以產生對應於IC之個別層的電路圖案，且可將此圖案成像至具有輻射敏感材料(抗蝕劑)層之基板(例如，矽晶圓)上之目標部分(例如，包括晶粒之部分、一個晶粒或若干晶粒)上。一般而言，單一基板將含有經順次曝光之鄰近目標部分的網路。已知微影裝置包括：所謂的步進器，其中藉由一次性將整個圖案曝光至目標部分上來輻照每一目標部分；及所謂的掃描器，其中藉由在給定方向(「掃描」方向)上經由光束而掃描圖案同時平行或反平行於此方向而同步地掃描基板來輻照每一目標部分。
微影裝置使用輻射光束來照明圖案化器件，且藉此提供投影至基板上之經圖案化輻射。選擇輻射光束之屬性，以便在基板處提供高品質影像。可選擇的輻射光束之屬性中之一者為輻射光束內之輻射之角分佈。此屬性通常被稱作照明模式。常用之照明模式包括環形模式、偶極模式及四重模式(quadruple mode)。
在將給定圖案投影至基板上時所選擇之照明模式將取決於該圖案之屬性。因此，需要使微影裝置能夠在照明模式之間切換，以便允許微影裝置將不同圖案準確地投影至基板上。在一些例子中，可能需要在照明模式之間快速地切換。舉例而言，若將兩個圖案連續地成像至給定基板上(被稱為雙重圖案化之方法)，則可能需要在將第一圖案投影至基板上時使用第一照明模式，且在將第二圖案投影至基板上時切換至第二照明模式。在第一照明模式與第二照明模式之間快速地切換允許微影裝置具有較高產出率。
為了能夠在照明模式之間快速地切換，微影裝置可具備照明模式選擇器，照明模式選擇器包括可用以選擇不同照明模式之鏡面(或其他反射元件)陣列。
需要能夠監測輻射光束之屬性。此可能係檢查(例如)輻射光束不大可能損壞微影裝置之組件。其可能係檢查(例如)輻射光束能夠提供具有足夠高之品質之照明模式。
根據本發明之一態樣，提供一種微影裝置，其包括一輻射光束監測裝置，該輻射光束監測裝置包括：一光學元件，其經組態以產生一繞射圖案；及一成像偵測器，其位於該光學元件之後且不在該光學元件之一焦平面中，使得該成像偵測器能夠偵測輻射光束之空間相干性與發散性之一混合。
根據本發明之一另外態樣，提供一種監測方法，其包括使用一光學元件及一成像偵測器，該成像偵測器不位於該光學元件之一焦平面中以獲得一微影裝置之一輻射光束之一影像，該影像提供關於該輻射光束之空間相干性與發散性之一混合的資訊。
現將參看隨附示意性圖式而僅藉由實例來描述本發明之實施例，在該等圖式中，對應元件符號指示對應部分。
儘管在本文中可特定地參考微影裝置在IC製造中之使用，但應理解，本文中所描述之微影裝置可具有其他應用，諸如製造整合光學系統、用於磁疇記憶體之導引及偵測圖案、液晶顯示器(LCD)、薄膜磁頭，等等。熟習此項技術者應瞭解，在此等替代應用之內容背景中，可認為本文中對術語「晶圓」或「晶粒」之任何使用分別與更通用之術語「基板」或「目標部分」同義。可在曝光之前或之後在(例如)塗佈顯影系統(通常將抗蝕劑層施加至基板且顯影經曝光抗蝕劑之工具)或度量衡或檢測工具中處理本文中所提及之基板。適用時，可將本文中之揭示內容應用於此等及其他基板處理工具。另外，可將基板處理一次以上，(例如)以便產生多層IC，使得本文中所使用之術語「基板」亦可指代已經含有多個經處理層之基板。
本文中所使用之術語「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，具有為365奈米、248奈米、193奈米、157奈米或126奈米之波長)及極紫外線(EUV)輻射(例如，具有在為5奈米至20奈米之範圍內的波長)，以及粒子束(諸如離子束或電子束)。
本文中所使用之術語「圖案化器件」應被廣泛地解釋為指代可用以在輻射光束之橫截面中向輻射光束賦予圖案以便在基板之目標部分中產生圖案的器件。應注意，被賦予至輻射光束之圖案可能不會確切地對應於基板之目標部分中的所要圖案。通常，被賦予至輻射光束之圖案將對應於目標部分中所產生之器件(諸如積體電路)中的特定功能層。
圖案化器件可為透射或反射的。圖案化器件之實例包括光罩、可程式化鏡面陣列，及可程式化LCD面板。光罩在微影中係熟知的，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之矩陣配置，該等小鏡面中之每一者可個別地傾斜，以便在不同方向上反射入射輻射光束；以此方式，反射光束得以圖案化。
可藉由支撐結構來固持圖案化器件。支撐結構可以取決於圖案化器件之定向、微影裝置之設計及其他條件(諸如圖案化器件是否被固持於真空環境中)的方式來固持圖案化器件。支撐件可使用機械夾持、真.空或其他夾持技術，例如，在真空條件下之靜電夾持。支撐結構可為(例如)框架或台，其可根據需要而為固定或可移動的，且其可確保圖案化器件(例如)相對於投影系統處於所要位置。可認為本文中對術語「比例光罩」或「光罩」之任何使用均與更通用之術語「圖案化器件」同義。
本文中所使用之術語「投影系統」應被廣泛地解釋為涵蓋各種類型之投影系統，包括折射光學系統、反射光學系統及反射折射光學系統，其適合於(例如)所使用之曝光輻射，或適合於諸如浸潤流體之使用或真空之使用的其他因素。可認為本文中對術語「投影透鏡」之任何使用均與更通用之術語「投影系統」同義。
照明系統亦可涵蓋用於引導、塑形或控制輻射光束的各種類型之光學組件，包括折射、反射及反射折射光學組件，且此等組件在下文亦可被集體地或單個地稱作「透鏡」。
微影裝置可為具有兩個(雙載物台)或兩個以上基板台(及/或兩個或兩個以上支撐結構)的類型。在此等「多載物台」機器中，可並行地使用額外台，或可在一或多個台上進行預備步驟，同時將一或多個其他台用於曝光。
微影裝置亦可為如下類型：其中基板被浸潤於具有相對較高折射率之液體(例如，水)中，以便填充投影系統之最終元件與基板之間的空間。浸潤技術在此項技術中被熟知用於增加投影系統之數值孔徑。
圖1示意性地描繪根據本發明之一實施例的微影裝置。該裝置包括：
- 照明系統(照明器)IL，其用以調節輻射光束PB(例如，DUV輻射或EUV輻射)；
- 支撐結構(例如，支撐結構)MT，其用以支撐圖案化器件(例如，光罩)MA，且連接至用以相對於項目PL來準確地定位該圖案化器件之第一定位器件PM；
- 基板台(例如，晶圓台)WT，其用以固持基板(例如，塗佈抗蝕劑之晶圓)W，且連接至用以相對於項目PL來準確地定位該基板之第二定位器件PW；及
- 投影系統(例如，折射投影透鏡)PL，其經組態以將藉由圖案化器件MA賦予至輻射光束PB之圖案投影至基板W之目標部分C(例如，包括一或多個晶粒)上。
如此處所描繪，裝置為透射類型(例如，使用透射光罩)。或者，裝置可為反射類型(例如，使用如上文所提及之類型的可程式化鏡面陣列)。
照明器IL自輻射源SO接收輻射光束。輻射光束係憑藉包括(例如)適當引導鏡面及/或光束擴展器之光束傳送系統BD而自輻射源SO傳遞至照明器IL。輻射源SO及照明器IL連同光束傳送系統BD(在需要時)可被稱作輻射系統。
照明器IL包括照明模式選擇器MS，其允許選擇照明模式。照明器進一步包括光束分裂器BS，其經配置以將輻射光束PB之小比例引導朝向輻射光束監測裝置BM。下文進一步描述照明模式選擇器MS及輻射光束監測裝置。
輻射光束PB入射於被固持於支撐結構MT上之圖案化器件(例如，光罩)MA上。在橫穿圖案化器件MA後，光束PB傳遞通過透鏡PL，透鏡PL將該光束聚焦至基板W之目標部分C上。憑藉第二定位器件PW及位置感測器IF(例如，干涉量測器件)，基板台WT可準確地移動，例如，以使不同目標部分C定位於光束PB之路徑中。類似地，第一定位器件PM及另一位置感測器(其未在圖1中被明確地描繪)可用以(例如)在自光罩庫之機械擷取之後或在掃描期間相對於光束PB之路徑來準確地定位圖案化器件MA。一般而言，將憑藉形成定位器件PM及PW之部分的長衝程模組(粗略定位)及短衝程模組(精細定位)來實現物件台MT及WT之移動。然而，在步進器(相對於掃描器)之情況下，支撐結構MT可僅連接至短衝程致動器，或可為固定的。可使用圖案化器件對準標記M1、M2及基板對準標記P1、P2來對準圖案化器件MA及基板W。
所描繪裝置可用於以下較佳模式中：
1. 在步進模式中，在將被賦予至光束PB之整個圖案一次性投影至目標部分C上時，使支撐結構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，曝光場之最大大小限制單次靜態曝光中所成像之目標部分C的大小。
2. 在掃描模式中，在將被賦予至光束PB之圖案投影至目標部分C上時，同步地掃描支撐結構MT及基板台WT(亦即，單次動態曝光)。藉由投影系統PL之放大率(縮小率)及影像反轉特性來判定基板台WT相對於支撐結構MT之速度及方向。在掃描模式中，曝光場之最大大小限制單次動態曝光中之目標部分的寬度(在非掃描方向上)，而掃描運動之長度判定目標部分之高度(在掃描方向上)。
3. 在另一模式中，在將被賦予至光束PB之圖案投影至目標部分C上時，使支撐結構MT保持基本上靜止，從而固持可程式化圖案化器件，且移動或掃描基板台WT。在此模式中，通常使用脈衝式輻射源，且在基板台WT之每一移動之後或在掃描期間的順次輻射脈衝之間根據需要而更新可程式化圖案化器件。此操作模式可易於應用於利用可程式化圖案化器件(諸如上文所提及之類型的可程式化鏡面陣列)之無光罩微影。
亦可使用對上文所描述之使用模式之組合及/或變化或完全不同的使用模式。
圖2示意性地展示照明器IL之照明模式選擇器MS。照明模式選擇器MS包括均質器10、微透鏡陣列11及鏡面陣列12。藉由均質器10來均質輻射光束PB。輻射光束PB接著入射於微透鏡陣列11上，微透鏡陣列11經組態以將輻射光束PB轉換成複數個子光束PBS。每一子光束PBS入射於鏡面陣列12之鏡面上，且被反射朝向焦平面F。
作為圖2中之一實例，鏡面陣列12之鏡面經定向成使得在焦平面F處將該等子光束分組在一起以作為兩個群組。可修改鏡面陣列12之鏡面之定向，以便形成其他子光束群組，或使該等子光束跨越焦平面F展開。
均質器10可(例如)為包括第一透鏡陣列及第二透鏡陣列(圖中未說明)之蠅眼均質器(fly's eye homogenizer)，或任何其他適當形式之均質器。儘管在圖2中將微透鏡陣列11及鏡面陣列12展示為一維的，但其均為二維的。微透鏡陣列11可包括數千個微透鏡。類似地，鏡面陣列12可包括數千個鏡面。
藉由選擇鏡面陣列12之鏡面之適當定向，可使用照明模式選擇器MS來選擇照明模式。圖2以簡化方式展示可形成偶極模式之方式。可以類似方式形成其他模式。在美國專利第6,737,622號中描述可使用微透鏡陣列及鏡面陣列以形成照明模式之方式的更詳細描述，該專利之內容以引用之方式併入本文中。
需要避免微影裝置之光學組件(例如，均質器10或鏡面陣列12)之損壞。可能損壞微影裝置之光學組件之一方式係在高強度輻射入射於該等光學組件上的情況下。該等光學組件可經設計成使得其能夠接收具有小於預定臨限值之強度的輻射。然而，可能會存在以下風險：在輻射光束中可發生空間局域化強度峰值。空間局域化峰值之強度可高於預定臨限值，且可因此導致對光學組件(例如，均質器10或鏡面陣列12)之損壞。
需要避免在輻射子光束PBS中之一或多者內之相消干涉(destructive interference)導致該一或多個子光束消失(或強度實質上降低)的情形，因為此可對藉由照明器IL提供之照明模式之品質具有有害效應。相反地，需要避免在輻射子光束PBS中之一或多者內之相長干涉(constructive interference)導致該一或多個子光束具有顯著增強之強度的情形，因為此亦可對藉由照明器IL提供之照明模式之品質具有有害效應。
以上不良情形係與輻射光束PB之空間相干性及發散性相關聯(其中空間相干性指代跨越輻射光束之橫截面的相干性)。輻射光束之空間相干性與發散性相聯結。需要使輻射光束PB具有低空間相干性及高發散性，因為此將降低發生以上不良情形之可能性。
圖3示意性地展示圖1之輻射光束監測裝置BM。輻射光束監測裝置包括透鏡20，透鏡20經組態以接收輻射光束PB且將該輻射光束聚焦至焦平面F。成像偵測器22位於透鏡20與焦平面F之間。分析系統或分析器24連接至成像偵測器22且自該成像偵測器接收輸出。
儘管圖3包括行進超出成像偵測器22且在焦平面F處會合之虛線，但此等虛線僅僅意欲示意性地展示輻射光束PB會聚於該焦平面處，且不意欲暗示輻射傳遞通過該成像偵測器。
輻射光束監測裝置BM允許監測輻射光束PB之屬性。此可允許在輻射光束PB中識別可導致一空間局域化強度峰值之條件，該空間局域化強度峰值可導致對微影裝置之均質器10、鏡面陣列12或其他光學組件的損壞。其亦可允許在輻射光束PB中識別可引起非想要強度調變之條件，該非想要強度調變係歸因於在鏡面陣列12處之相消干涉及/或相長干涉。
因為成像偵測器22位於透鏡20與焦平面F之間，所以其既不位於輻射光束監測裝置BM之場平面中，又不位於該輻射光束監測裝置之光瞳平面中。取而代之，其位於此等兩個平面之間的某處。因而，輻射光束PB在入射於成像偵測器22上時既不提供前一平面之影像，又不提供前一平面之影像之傅立葉(Fourier)變換。取而代之，成像偵測器處之輻射光束PB可被認為係影像與傅立葉變換之混合。
輻射光束監測裝置BM不提供輻射光束PB之特定光學屬性(諸如發散性或空間相干性)的量測。取而代之，輻射光束監測裝置BM提供為發散性與空間相干性之混合的量測。藉由輻射光束之強度數據圖表(intensity profile)來加權經量測混合。發散性與空間相干性之此經量測混合係與在輻射子光束PBS中空間局域化強度峰值之存在相關聯。發散性與空間相干性之經量測混合亦係與在鏡面陣列12處非想要強度調變之存在相關聯。
輻射光束監測裝置BM亦可提供有效通量(effective fluence)之量測，其係自藉由成像偵測器22量測之總信號導出。
需要在微影裝置中使輻射光束PB具有低空間相干性及高發散性。若輻射光束PB具有高空間相干性及低發散性，則該輻射光束之部分之光徑的小改變將很可能在該輻射光束中引起相長干涉及相消干涉。相長干涉可在輻射光束PB中導致空間局域化強度峰值，其可能會損壞微影裝置之均質器10、鏡面陣列12或其他光學組件。相消干涉可導致一或多個子光束PBS消失(或強度實質上降低)，且相長干涉可導致一或多個子光束PBS之強度增強，藉此降低藉由照明器IL提供之照明模式之品質。
發散性與空間相干性相互關聯，且其為可導致以上所識別之問題的發散性與空間相干性之組合。因此，有益的是量測發散性與空間相干性之混合。
成像偵測器22接收一影像，該影像提供關於發散性與空間相干性之混合的資訊。選擇成像偵測器22相對於透鏡20及焦平面F之位置，使得經偵測影像包括可被分析以便監測空間相干性與發散性之混合的峰值。若成像偵測器22經定位成鄰近於透鏡20，則輻射光束將為光滑數據圖表，其將不提供關於空間相干性或發散性的顯著量之資訊。另一方面，若成像偵測器22位於焦平面F中，則該成像偵測器將看見輻射之焦斑，其將具有極高強度且將不提供關於空間相干性或發散性的顯著量之資訊。成像偵測器22之位置係在此等極端之間的某處，使得該成像偵測器看見經調變輻射光束，該經調變輻射光束之特性係藉由輻射光束之相干性屬性判定。因此，成像偵測器22提供可被分析以便監測輻射光束中之空間相干性與發散性之混合的影像。
在一實例中，透鏡20具有450毫米之焦距，且成像偵測器22經定位成與透鏡20相距200毫米。沒有必要使成像偵測器22確切地位於與透鏡20相距之此距離處。將成像偵測器22提供於與透鏡20相距之其他距離處可仍提供空間相干性與發散性之混合的有用量測。舉例而言，有可能將成像偵測器22定位成與透鏡20相距150毫米與250毫米之間。
舉例而言，透鏡20之直徑可為0.7毫米。
舉例而言，成像偵測器可為CCD偵測器或CMOS偵測器。舉例而言，成像偵測器可具有為10微米×10微米之像素大小。
儘管圖3將成像偵測器22展示為在透鏡20之焦平面F之前，但該成像偵測器可在該透鏡之焦平面之後(該成像偵測器應不提供於該透鏡之焦平面中)。將成像偵測器22提供於焦平面F之後將增加輻射光束監測裝置BM之長度。
透鏡20與成像偵測器22之間的距離可為透鏡20與焦平面F之間的距離的至少1/4。成像偵測器22與焦平面F之間的距離可為透鏡20與焦平面F之間的距離的至少1/4。成像偵測器22與焦平面F之間的距離可為透鏡20與焦平面F之間的距離的至少1/2。
已執行修改輻射光束之空間相干性及發散性的模擬，且已在鏡面陣列12、成像偵測器22及均質器10處模擬結果(其中該均質器包括兩個透鏡陣列，且已在該均質器之第二透鏡陣列處模擬該等結果)。圖4至圖6中展示該模擬之結果。
圖4展示在鏡面陣列12處經模擬輻射光束之強度。在圖4A中，輻射光束具有低空間相干性及高發散性。在每一後續圖中，空間相干性增加且發散性降低。在圖4E中，輻射光束具有高空間相干性及低發散性。自圖4可看出，當輻射光束具有高空間相干性及低發散性時，空間局域化強度峰值存在於輻射光束中(如圖4D及圖4E所示)。空間局域化強度峰值係由輻射光束中之干涉導致。
空間局域化強度峰值可影響藉由照明器IL提供之照明模式之品質。在一時刻，鏡面陣列12之給定鏡面可經歷空間局域化強度峰值。在稍後之某一時間，歸因於導致干涉圖案之改變(其導致空間局域化強度峰值)的平移漂移(例如，熱漂移)或雷射漂移(例如，指向漂移)，空間局域化強度峰值可能已移位遠離該鏡面。此將改變藉由鏡面陣列12形成之照明模式。相反地，在給定鏡面上可能已存在空間局域化強度下凹(dip)，其可能歸因於漂移而移位遠離該鏡面。此將亦改變藉由鏡面陣列12形成之照明模式。因此，空間局域化強度峰值降低形成照明模式之準確度。可將照明模式描述為不穩定的。
與此相反，當輻射光束具有低空間相干性及高發散性時，則僅看見極小強度波動(如圖4A所示)。因而，不存在對鏡面陣列12之損壞的風險，且不存在由輻射光束之漂移引起之干涉效應將顯著地影響照明模式的風險。因此，可認為需要使用如圖4A所示之輻射光束進行操作。可為如下情況：使用如圖4A至圖4C中之任一者所示之輻射光束進行操作會避免冒對鏡面陣列12之損壞的風險，且避免降低照明模式之品質。可能需要使用輻射光束監測裝置BM來確保輻射光束保持於圖4A至圖4C所示之操作型態內。
圖5展示在成像偵測器22處經模擬輻射光束之強度(亦即，將藉由輻射光束監測裝置BM偵測之影像)。自圖5A可看出，若輻射光束具有低空間相干性及高發散性，則成像偵測器22看見單一峰值，在該單一峰值中，一中心下凹係可辨別的。隨著空間相干性增加且發散性減少，中心下凹之大小增長。由於中心下凹之增長，在圖5E中看見兩個峰值。
圖6展示在均質器10處經模擬輻射光束之強度。在圖6A中，輻射光束具有低空間相干性及高發散性，且可看出其傳送具有均勻分佈之強度。隨著空間相干性增加且發散性減少，輻射之強度分佈變得較不均勻。最終，當空間相干性高且發散性低時，輻射光束包括高強度峰值(如圖6E所示)。此高強度峰值可導致對均質器10之損壞(例如，在該均質器之第二透鏡陣列處)。
圖4至圖6表明：藉由輻射光束監測裝置BM之成像偵測器22看見的輻射光束之屬性係與在鏡面陣列12處輻射光束中之局域化強度峰值之存在直接相關聯，且係與均質器10處之不均勻強度分佈(例如，在該均質器之第二透鏡陣列處)直接相關聯。
可使用輻射光束監測裝置BM來監測空間相干性與發散性之混合。可藉由分析器24來分析藉由成像偵測器22偵測之影像，以便判定發散性與空間相干性之混合之屬性是否超過一或多個預定臨限值。此提供輻射光束是否很可能導致對均質器(或微影裝置之其他光學組件)之損壞及/或提供具有不良品質之照明模式的指示。在發散性與空間相干性之混合具有超過預定臨限值之屬性的情況下，分析器可採取行動。舉例而言，該行動可包括：發出警告；藉由阻擋輻射光束PB來保護微影裝置；或自動地調整微影裝置之參數，以便提供輻射光束PB之校正。
分析器24可以以下方式中之一或多者來分析藉由成像偵測器22提供之影像：
1. 使經偵測影像與在輻射光束具有高空間相干性及低發散性之情況下將預期之影像解捲積、量測所得數據圖表之寬度，且接著比較經量測寬度與一或多個臨限寬度。
2. (例如)藉由比較影像之峰值強度與在影像中之下凹之最低點處的強度來量測影像之對比度，且比較經量測對比度與一或多個臨限對比度值。對比度量測可考量影像之寬度。
3. 使影像與在輻射光束具有高空間相干性及低發散性之情況下將預期之影像交叉相關，且比較所得交叉相關值與一或多個臨限交叉相關值。
4. 執行經偵測影像之柵格變形擬合，且比較結果與一或多個臨限值。
如上文進一步所提及，透鏡20之直徑可(例如)為0.7毫米。然而，透鏡可具有某一其他直徑。透鏡直徑應足夠小，使得其導致輻射光束PB形成經調變光束，該經調變光束之特性係藉由輻射光束之相干性屬性判定。舉例而言，對於具有193奈米之波長的輻射光束，透鏡直徑可(例如)小於10毫米、小於5毫米，或小於1毫米。
儘管圖3所示之輻射光束監測裝置BM包括透鏡20，但使用透鏡並非必需的。可藉由產生具有由相干性效應引起之可偵測特性之繞射圖案的任何光學元件來替換透鏡。舉例而言，可使用針孔或經組態以產生適當繞射圖案之某一其他光學元件來替換透鏡。該光學元件可提供經調變光束，該經調變光束之特性係藉由輻射光束之相干性屬性判定。經調變光束可具有足夠大以能夠藉由成像偵測器22偵測之調變深度。經調變光束可具有落在成像偵測器22之動態範圍內的調變深度。
輻射光束監測裝置BM可位於照明器IL中(如圖1示意性地所展示)，或可處於某一其他適當部位。舉例而言，輻射光束監測裝置BM可位於輻射源SO處，或位於光束傳送系統BD處。輻射源SO可包括脈衝伸展器(pulse stretcher)，其可經配置以增加輻射光束之直徑及/或改變輻射光束之發散性。在此情況下，若輻射光束監測裝置BM位於脈衝伸展器之前，則藉由成像偵測器22看見之影像與在均質器10及鏡面陣列12處輻射光束PB之屬性之間的關係可能較不直接。可使用考量脈衝伸展器之效應的計算，以便判定該關係。或者，可使用量測來判定該關係。
照明模式選擇器MS之均質器10、鏡面陣列12與焦平面F之間的距離之比率可實質上等於輻射光束監測裝置BM之透鏡20、成像偵測器22與焦平面F之間的距離之比率。
在一些例子中，輻射光束監測裝置BM可包括一透鏡陣列(或其他光學元件)，而非單一透鏡(或其他光學元件)。舉例而言，可使用數百個或數千個透鏡之陣列。此方法之益處在於：其更接近地複製在照明器IL之照明模式選擇器MS中發生的情形，因為該照明模式選擇器可包括數百個至數千個透鏡之陣列。
鏡面陣列12僅僅為反射元件陣列之實例。可使用其他反射元件陣列。
雖然上文已描述本發明之特定實施例，但應瞭解，可以與所描述之方式不同的其他方式來實踐本發明。該描述不意欲限制本發明。
10．．．均質器
11．．．微透鏡陣列
12．．．鏡面陣列
20．．．透鏡
22．．．成像偵測器
24．．．分析系統/分析器
BD．．．光束傳送系統
BM．．．輻射光束監測裝置
BS．．．光束分裂器
C．．．目標部分
F．．．焦平面
IF．．．位置感測器
IL．．．照明系統/照明器
M1．．．圖案化器件對準標記
M2．．．圖案化器件對準標記
MA．．．圖案化器件
MS．．．照明模式選擇器
MT．．．支撐結構/物件台
P1．．．基板對準標記
P2．．．基板對準標記
PB．．．輻射光束
PBS．．．輻射子光束
PL．．．項目/投影系統/透鏡
PM．．．第一定位器件
PW．．．第二定位器件
SO．．．輻射源
W．．．基板
WT．．．基板台/物件台
圖1示意性地描繪根據本發明之一實施例的微影裝置；
圖2示意性地描繪圖1之微影裝置之照明模式選擇器；
圖3示意性地描繪根據本發明之一實施例的輻射光束監測裝置，其形成圖1之微影裝置之部分；及
圖4至圖6展示本發明之實施例之模擬的結果。
20．．．透鏡
22．．．成像偵測器
24．．．分析系統/分析器
BM．．．輻射光束監測裝置
F．．．焦平面
PB．．．輻射光束
Claims (17)
- 一種微影裝置，其包含一輻射光束監測裝置，該輻射光束監測裝置包含：一光學元件，其經組態以產生一繞射圖案；及一成像偵測器，其位於該光學元件之後且不在該光學元件之一焦平面(focal plane)中，使得該成像偵測器能夠偵測該微影裝置之一輻射光束之空間相干性(coherence)與發散性(divergence)之一混合(mixture)。
- 如請求項1之微影裝置，其中該成像偵測器位於該光學元件之該焦平面之前。
- 如請求項1之微影裝置，其中該輻射光束監測裝置進一步包含一分析器，該分析器經組態以量測藉由該成像偵測器偵測之一影像之一屬性。
- 如請求項3之微影裝置，其中該分析器經組態以比較該經量測屬性與一臨限值。
- 如請求項3之微影裝置，其中藉由以下方法中之一者來判定該屬性：使該經偵測影像與一現存影像解捲積(deconvoluting)，且量測一所得數據圖表(resulting profile)之一寬度；或量測該經偵測影像之一對比度；或使該經偵測影像與一現存影像交叉相關；或執行該經偵測影像之一柵格變形擬合(grid deformation fit)。
- 如請求項3之微影裝置，其中該分析器經組態以判定該 輻射光束是否具有將很可能損壞該微影裝置之一光學組件的空間相干性與發散性之一混合。
- 如請求項1之微影裝置，其中該光學元件為一透鏡或一針孔。
- 如請求項1之微影裝置，其中該光學元件與該成像偵測器之間的一距離為該光學元件與該焦平面之間的一距離的至少1/4。
- 如請求項1之微影裝置，其中該成像偵測器與該焦平面之間的一距離為該光學元件與該焦平面之間的一距離的至少1/4。
- 如請求項9之微影裝置，其中該成像偵測器與該焦平面之間的該距離為該光學元件與該焦平面之間的該距離的至少1/2。
- 如請求項1之微影裝置，其中該輻射光束監測裝置提供於該微影裝置之一照明器、該微影裝置之一光束傳送系統或該微影裝置之一輻射源中。
- 如請求項1之微影裝置，其中該微影裝置進一步包含一照明模式選擇器，該照明模式選擇器包含可用以將一照明模式施加至該輻射光束之一反射元件陣列。
- 如請求項1之微影裝置，其中該輻射光束之空間相干性與發散性之該混合係一量測，且該量測不同於該輻射光束之空間相干性之一量測也不同於該輻射光束之發散性之一量測。
- 一種監測方法，其包含使用一光學元件及一成像偵測 器，該成像偵測器不位於該光學元件之一焦平面中以獲得一微影裝置之一輻射光束之一影像，該影像提供關於該輻射光束之空間相干性與發散性之一混合的資訊。
- 如請求項14之方法，其中判定該影像之一屬性且比較該屬性與一臨限值。
- 如請求項15之方法，其中藉由以下方法中之一者來判定該屬性：使由該偵測器偵測之一影像與一現存影像解捲積，且量測一所得數據圖表之一寬度；或量測該經偵測影像之一對比度；或使該經偵測影像與一現存影像交叉相關；或執行該經偵測影像之一柵格變形擬合。
- 如請求項14之方法，包含判定該輻射光束是否具有將很可能損壞該微影裝置之一光學組件或產生一劣質照明模式的空間相干性與發散性之一混合。
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US23000609P | 2009-07-30 | 2009-07-30 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| TW201115282A TW201115282A (en) | 2011-05-01 |
| TWI518464B true TWI518464B (zh) | 2016-01-21 |
Family
ID=43526703
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| TW099122212A TWI518464B (zh) | 2009-07-30 | 2010-07-06 | 微影裝置及監測方法 |
Country Status (6)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US8432529B2 (zh) |
| JP (1) | JP5059916B2 (zh) |
| KR (1) | KR101154929B1 (zh) |
| CN (1) | CN101989049B (zh) |
| NL (1) | NL2004942A (zh) |
| TW (1) | TWI518464B (zh) |
Families Citing this family (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP2208870B1 (en) | 2009-01-20 | 2013-03-27 | BRP-Powertrain GmbH & Co. KG | Air spring system for an internal combustion engine |
| CN102914946B (zh) * | 2011-08-04 | 2016-04-20 | 上海微电子装备有限公司 | 一种光刻装置能量传感器 |
| CN102427168A (zh) * | 2011-08-08 | 2012-04-25 | 东南大学 | 一种太赫兹波的空间馈电传输方法及其焦面阵成像结构 |
| US20140340663A1 (en) * | 2011-09-16 | 2014-11-20 | Asml Netherlands B.V. | Apparatus for Monitoring a Lithographic Patterning Device |
| DE102014217612A1 (de) * | 2014-09-03 | 2016-03-03 | Carl Zeiss Smt Gmbh | Beleuchtungoptik für die Projektonslithograpfie |
| WO2016045897A1 (en) * | 2014-09-25 | 2016-03-31 | Asml Netherlands B.V. | Illumination system |
| US10451890B2 (en) | 2017-01-16 | 2019-10-22 | Cymer, Llc | Reducing speckle in an excimer light source |
| IL251636B (en) | 2017-04-06 | 2018-02-28 | Yoav Berlatzky | A system and method for a coherent camera |
| CN109270803B (zh) * | 2018-10-22 | 2020-08-11 | 上海理工大学 | 一种多版并列光刻的排版系统 |
Family Cites Families (15)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3265503B2 (ja) * | 1993-06-11 | 2002-03-11 | 株式会社ニコン | 露光方法及び装置 |
| US6526085B2 (en) * | 1998-10-05 | 2003-02-25 | Lambda Physik Ag | Performance control system and method for gas discharge lasers |
| US6516013B1 (en) * | 1999-12-20 | 2003-02-04 | Lambda Physik Ag | Laser beam monitoring apparatus and method |
| JP2001023888A (ja) * | 1999-07-09 | 2001-01-26 | Nikon Corp | レーザ装置及びその制御方法、並びに露光装置及び露光方法 |
| JP2003008122A (ja) * | 2001-06-21 | 2003-01-10 | Gigaphoton Inc | レーザ装置及びそれを用いた露光装置 |
| JP4154144B2 (ja) * | 2001-11-13 | 2008-09-24 | キヤノン株式会社 | 露光装置、発光制御方法、およびデバイス製造方法 |
| KR20040052325A (ko) * | 2002-12-16 | 2004-06-23 | 삼성전자주식회사 | 벽걸이형 전자렌지 |
| US7491478B2 (en) * | 2004-07-23 | 2009-02-17 | Asml Netherlands B.V. | Lithographic apparatus and device manufacturing method |
| KR20070033136A (ko) * | 2005-09-21 | 2007-03-26 | 삼성전자주식회사 | 노광 장치의 초점 거리 보정 방법 |
| US7388652B2 (en) * | 2006-06-15 | 2008-06-17 | Asml Netherlands B.V. | Wave front sensor with grey filter and lithographic apparatus comprising same |
| GB0616974D0 (en) * | 2006-08-29 | 2006-10-04 | Univ Heriot Watt | Optical characteristic mapping instrument |
| JP2008263066A (ja) * | 2007-04-12 | 2008-10-30 | Nikon Corp | レーザ装置、露光方法及び装置、並びにデバイス製造方法 |
| JP5111930B2 (ja) * | 2007-05-01 | 2013-01-09 | ギガフォトン株式会社 | 露光用放電励起レーザ装置 |
| JP5128845B2 (ja) * | 2007-05-16 | 2013-01-23 | ギガフォトン株式会社 | 露光用レーザ装置 |
| JP2009277712A (ja) * | 2008-05-12 | 2009-11-26 | Canon Inc | 測定装置および露光装置 |
-
2010
- 2010-06-22 NL NL2004942A patent/NL2004942A/en not_active Application Discontinuation
- 2010-06-24 US US12/822,447 patent/US8432529B2/en active Active
- 2010-07-06 TW TW099122212A patent/TWI518464B/zh not_active IP Right Cessation
- 2010-07-27 CN CN201010239624.0A patent/CN101989049B/zh active Active
- 2010-07-28 JP JP2010168948A patent/JP5059916B2/ja not_active Expired - Fee Related
- 2010-07-29 KR KR1020100073332A patent/KR101154929B1/ko active IP Right Grant
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US20110026001A1 (en) | 2011-02-03 |
| JP5059916B2 (ja) | 2012-10-31 |
| KR101154929B1 (ko) | 2012-06-13 |
| CN101989049A (zh) | 2011-03-23 |
| CN101989049B (zh) | 2013-03-13 |
| NL2004942A (en) | 2011-01-31 |
| TW201115282A (en) | 2011-05-01 |
| US8432529B2 (en) | 2013-04-30 |
| JP2011040738A (ja) | 2011-02-24 |
| KR20110013300A (ko) | 2011-02-09 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| TWI518464B (zh) | 微影裝置及監測方法 | |
| TWI375131B (en) | A scatterometer and a focus analysis method | |
| JP5571316B2 (ja) | 複数の位置調整装置を備えるリソグラフィ装置、及び位置調整測定方法 | |
| KR101938723B1 (ko) | 조명 시스템 | |
| JP2009290210A (ja) | 基板内の欠陥を判定する方法およびリソグラフィプロセスにおいて基板を露光するための装置 | |
| JP5335108B2 (ja) | 照明系、リソグラフィ装置および方法 | |
| KR101120149B1 (ko) | 리소그래피 방법 및 리소그래피 장비 | |
| US11474435B2 (en) | Metrology sensor, illumination system and method of generating measurement illumination with a configurable illumination spot diameter | |
| JP5060464B2 (ja) | デバイス製造方法 | |
| KR20180095605A (ko) | 스캐터로메트리에서의 편광 튜닝 | |
| JP2007049165A (ja) | リソグラフィ装置及びメトロロジ・システムを使用するデバイス製造方法 | |
| JP2007027718A (ja) | リソグラフィ装置又はその一部を較正又は検定する方法及びデバイス製造方法 | |
| JP5315322B2 (ja) | ２段ステージホモジナイザ、照明システム、リソグラフィ装置および放射ビームを均一化する方法 | |
| TW201732452A (zh) | 光學系統及方法 | |
| KR100588116B1 (ko) | 리소그래피장치 및 빔크기와 발산을 결정하는 방법 | |
| TWI437379B (zh) | 照明系統及微影裝置 | |
| TWI440992B (zh) | 微影裝置 | |
| TWI474129B (zh) | 微影裝置之方法 | |
| TWI620031B (zh) | 微影設備及方法 | |
| JP5390577B2 (ja) | リソグラフィ装置および方法 | |
| JP2008091903A (ja) | リソグラフィ装置およびデバイス製造方法 | |
| JP2022520954A (ja) | 放射ビームを測定するための方法およびリソグラフィ装置 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | Annulment or lapse of patent due to non-payment of fees |