TWI720143B - 投射曝光裝置與測量投射透鏡的方法 - Google Patents

投射曝光裝置與測量投射透鏡的方法 Download PDF

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Abstract

微影投射曝光裝置(100)具有用以將一物體平面(155)成像至一影像平面(156)的一投射透鏡(150)，其中在投射曝光裝置(100)的操作期間至少暫時地提供一浸潤液體於投射透鏡(150)與影像平面(156)之間，其中一測量結構(121)配置於浸潤液體中，其中測量結構(121)組態以產生一測量圖案，具有用以測量該測量圖案的一測量裝置(130,160)，且其中測量結構(121)具有包含氧化矽及/或氮氧化矽及/或氮化物的一吸收層(125)。

Description

投射曝光裝置與測量投射透鏡的方法
本發明關於如申請專利範圍獨立項所述之投射曝光裝置、用以測量投射透鏡的方法、及測量結構。
US 2008/0252876 A1揭露用以測量投射曝光裝置的成像品質的系統。其揭露了具有投射透鏡的投射曝光裝置。具有測量結構的結構載體設置於投射透鏡的影像平面中。測量結構可為鉻層的形式。測量結構有關因浸潤液體而造成之惡化的阻抗可能透過保護系統而增加。
本發明的目的為提供改良的投射曝光裝置、用以測量投射透鏡的改良方法、以及改良的測量結構。
本發明的目的透過申請專利範圍獨立項來達成。
本發明的其他具體實施例具體說明於申請專利範圍附屬項。
本發明關於一微影投射曝光裝置，其具有用以將一物體平面成像至一影像平面的一投射透鏡，其中在投射曝光裝置的操作期間至少暫時地提供一浸潤液體於投射透鏡與影像平面之間，其中一測量結構配置於浸潤液體中，其中測量結構組態以產生一測量圖案，具有用以測量該測量圖案的一測量裝置，且其中測量結構包含氧化矽(silicon oxide)及/或氮氧 化矽(silicon oxynitride)及/或氮化物(nitride)。
在另一具體實施例中，微影投射曝光裝置可包含一測量結構，其至少部分地具有由金屬二氧化矽(metal silicon dioxide)製成或由金屬氮氧化矽(metal silicon oxynitride)製成的一吸收層。
在另一具體實施例中，測量結構至少部分地具有由鉬二氧化矽(molybdenum silicon dioxide)製成或由鉬氮氧化矽(molybdenum silicon oxynitride)製成的一吸收層。測量結構可具有由鉬二氧化矽製成的一吸收層。
測量結構同樣可具有由鉬氮氧化矽製成的一吸收層。
測量結構可具有包含氮化鉻(chromium nitride)及/或氮化鉭(tantalum nitride)及/或氮化鉿(hafnium nitride)的一吸收層。在另一具體實施例中，測量結構具有由氮化鉻及/或氮化鉭及/或氮化鉿製成的一吸收層。
測量結構可施加於一載體上。
載體可由石英玻璃形成。
吸收層可具有10nm到100nm的一厚度。
測量結構可具有一抗反射層。
投射曝光裝置可具有一照明系統，其產生具有範圍在193nm以下之波長的電磁輻射。
測量結構在193nm的波長下可具有範圍為3的光學密度。測量結構在193nm的波長下也可具有3以上的光學密度。
投射曝光裝置可組態以執行一極化波前測量(polarized wavefront measurement)。
投射曝光裝置可組態以執行一雜散光測量(stray light measurement)。
投射曝光裝置可組態以執行一剪切干涉測量(shearing interference measurement)。
測量結構可具有一網格結構(grid structure)。
本發明更關於一微影投射曝光裝置，其具有用以將一物體 平面成像至一影像平面的一投射透鏡，其中在投射曝光裝置的操作期間至少暫時地提供一浸潤液體於投射透鏡與影像平面之間，其中一測量結構配置於浸潤液體中，其中測量結構組態以產生一測量圖案，具有用以測量該測量圖案的一測量裝置，且其中測量結構具有一吸收層，其具有例如氮化鉻及/或氮化鉭及/或氮化鉿的一金屬氮化物(metal nitride)。
本發明更關於用以測量一投射透鏡的方法，其中一測量結構配置於投射透鏡中的一浸潤液體中，其中測量結構組態以產生一測量圖案，其中測量結構至少部分地具有包含氧化矽及/或氮氧化矽及/或氮化物的一吸收層，且其中測量圖案係使用一測量裝置來測量。
在另一具體實施例中，測量結構至少部分地具有由鉬二氧化矽製成及/或由鉬氮氧化矽製成及/或由氮化鉻製成及/或由氮化鉭製成及/或由氮化鉿製成的一吸收層。
測量裝置可執行一干涉測量，特別是一剪切干涉測量。
測量裝置可執行一極化波前測量。
測量裝置可執行一雜散光測量。
本發明更關於用以測量一微影投射曝光裝置之一投射透鏡的測量結構，其中測量結構係設置用以在曝光裝置中散射或繞射一光束，且其中測量結構至少部分地具有包含氧化矽及/或氮氧化矽及/或氮化物的一吸收層。
在另一具體實施例中，測量結構至少部分地具有由金屬二氧化矽製成或由金屬氮氧化矽製成的一吸收層。
在另一具體實施例中，測量結構至少部分地具有由鉬二氧化矽製成及/或由鉬氮氧化矽製成及/或由氮化鉻製成及/或由氮化鉭製成及/或由氮化鉿製成的一吸收層。
測量結構可具有一網格結構，其中該網格結構至少部分地具有由鉬二氧化矽製成及/或由鉬氮氧化矽製成的一吸收層。
測量結構在193nm的波長下可具有範圍為3的光學密度。
100‧‧‧投射曝光裝置
110‧‧‧第一載體
111‧‧‧第一測量結構
120‧‧‧第二載體
121‧‧‧第二測量結構
125‧‧‧吸收層
130‧‧‧偵測器
131‧‧‧顯微鏡物鏡
132‧‧‧偵測器元件
140‧‧‧照明系統
150‧‧‧投射透鏡
151‧‧‧第一透鏡元件
152‧‧‧最後投射元件
153‧‧‧光瞳
155‧‧‧物體平面
156‧‧‧影像平面
160‧‧‧評估單元
170‧‧‧定界
171‧‧‧第一浸潤空間
176‧‧‧第二浸潤空間
下文將參照圖式對本發明作更詳細的解釋。在圖式中：圖1顯示投射曝光裝置的示意圖；圖2顯示圖1之一區段的放大圖；圖3顯示第二測量結構之部分區段的截面放大圖；以及圖4顯示第二測量結構之部分區段的俯視放大圖。
圖1顯示投射曝光裝置100的示意圖，其具有用以產生電磁輻射的照明系統140。電磁輻射可具有大於193nm到EUV範圍的波長範圍。具有第一測量結構111的第一載體110在光束路徑中配置於照明系統140的下游。第一測量結構111具有設置用以產生照明圖案的結構。投射透鏡150在光束路徑中配置於第一測量結構111的下游。投射透鏡150的物體平面155及影像平面156皆以虛線的形式表示。第一測量結構111配置於投射透鏡150的物體平面155中。
投射透鏡150僅示意地表示且設計以將配置於物體平面155中且使用照明系統140來照明的一物體成像至影像平面156以供微影使用。投射透鏡150由多個透鏡元件組成且作用為一縮小透鏡。反射鏡及其他光學元件也可存在。圖1示意地顯示入射側的第一透鏡元件151及出射側的最後透鏡元件152。光瞳153配置於第一透鏡元件152及最後透鏡元件152之間。第一浸潤空間171形成於最後透鏡元件152與影像平面156之間。第一浸潤空間171在投射曝光裝置100的操作期間至少暫時地以一浸潤液體填充。
圖1示意地顯示第一浸潤空間171的橫向定界170。浸潤液體的橫向圍阻通常由用以供應及移除浸潤液體之裝置(未示於圖中)的幾何來決定。浸潤液體可例如為極度純淨的水，其在曝光系統140的電磁輻射的193nm波長下具有折射率n=1.437。具有第二測量結構121的第二載體120鄰接第一浸潤空間171，使得第二測量結構121位於浸潤液體中且因而浸濕。
第二浸潤空間176在光束路徑中形成於第二載體120的下 游，使得其鄰接該載體。在光束路徑中之第二浸潤空間176的下游設置一偵測器130，其具有例如以二維方式延伸的一空間解析光敏感偵測器元件132。顯微鏡物鏡131配置於第二測量結構121與偵測器130之間。顯微鏡物鏡131直接鄰接第二浸潤空間176且將來自第二測量結構121的光導向至偵測器元件132。偵測器130組態以測量干涉圖案。為此，偵測器130可連接至評估單元160。評估單元160組態以基於所擷取的干涉圖案來評估投射透鏡150的品質。舉例來說，可使用剪切干涉測量方法來測量干涉圖案。用以執行剪切干涉術的方法為已知且此處將不再作進一步的解釋。偵測器130及評估單元160代表一測量裝置。
圖2顯示圖1中一區段的放大圖。第二測量結構121可為吸收層125的形式，其施加於第二載體120上且至少部分地或完全地由鉬二氧化矽組成。吸收層125可包含氧化矽及/或氮氧化矽及/或氮化物。此外，吸收層可由金屬-矽-氧化物或金屬-矽-氮氧化物製成。舉例來說，可以使用鉬或鎂作為金屬。
此外，吸收層可由金屬二氧化矽(例如鉬二氧化矽)及/或鉬氮氧化矽及/或氮化鉻及/或氮化鉭及/或氮化鉿製成。
吸收層125也可至少部分地或完全地由鉬氮氧化矽組成。吸收層125也可至少部分地或完全地由鉬二氧化矽組成。
在另一具體實施例中，第二測量結構121至少部分地具有吸收層125，其具有氮化鉻及/或氮化鉭及/或氮化鉿。
圖3顯示第二測量結構121之部分區段的放大圖。此處顯示吸收層125的個別部分表面。第二載體120可具有例如5mm到10mm的厚度，特別是在6mm到7mm之間的厚度，且由石英玻璃製成。吸收層125可具有寬度為1μm到10μm且厚度為10nm到100nm的結構元件。吸收層125可包含二氧化矽及/或氮氧化矽及/或氮化物。此外，吸收層可由金屬-矽-氧化物或金屬-矽-氮氧化物製成。
此外，吸收層可由金屬二氧化矽(例如鉬二氧化矽)及/或鉬氮氧化矽及/或氮化鉻及/或氮化鉭及/或氮化鉿製成。
吸收層125至少部分地或完全地由鉬二氧化矽形成。吸收層125也可至少部分地或完全地由鉬氮氧化矽組成。
吸收層125也可至少部分地或完全地由氮化鉻及/或氮化鉭及/或氮化鉿組成。
第二測量結構121可具有各種結構，例如形式為棋盤圖案的方格，如圖4所示。此外，第二測量結構121可具有形狀為條紋、線條或其他區域的吸收層125。
取決於所選擇的具體實施例，除了吸收層125之外，可提供其他層，例如保護層及/或抗反射層。吸收層125可包含鉬二氧化矽層或鉬氮氧化矽層。
測試已顯示，相較於鉻結構，至少部分地由氧化矽及/或氮氧化矽及/或氮化物及/或金屬-矽-氧化物及/或金屬-矽-氮氧化物及/或鉬二氧化矽及/或鉬氮氧化矽及/或氮化鉻及/或氮化鉭及/或氮化鉿所形成的第二測量結構121具有顯著較長的生命期。所提出的材料更提供了較佳的結構性，並因此在網格位置移位的情況下提高了測量結果的再現性。
所述之第二測量結構121可用於例如測量極化波前。所提出的第二測量結構121另外也可用於失真測量技術(distortion measurement technique)，例如以疊紋為基礎(Moiré basis)。所提出的第二測量結構121符合有關降解及傳輸的要求，也符合有關邊緣粗糙度及小結構誤差的要求。
第二測量結構121還可用於雜散光計量的領域，特別是用以測量短範圍的雜散光。第二測量結構121可特別地用於柯克測試(Kirk test)。
取決於所選擇的具體實施例，第一測量結構111也可類似於第二測量結構121來組態。因此，第一測量結構111也可具有吸收層125。吸收層125可包含氧化矽及/或氮氧化矽及/或氮化物。此外，吸收層可由金屬-矽-氧化物或金屬-矽-氮氧化物製成。此外，吸收層可由金屬二氧化矽(例如鉬二氧化矽)及/或鉬氮氧化矽及/或氮化鉻及/或氮化鉭及/或氮化鉿製成。
吸收層125可至少部分地由鉬二氧化矽及/或由鉬氮氧化矽組成。即使第一測量結構111如圖1所示在剪切干涉術的情況下並未配置於 浸潤液體中，增加的降解阻抗是有利的，甚至對第一測量結構111。鉬二氧化矽及鉬氮氧化矽可稱作二元介金屬層(binary intermetallic layer)。
舉例來說，可使用剪切干涉術來執行波前測量。根據所選擇的具體實施例，第二測量結構121也可配置於影像平面案156之外。第二測量結構121的配置取決於所使用的測量方法。
100‧‧‧投射曝光裝置
110‧‧‧第一載體
111‧‧‧第一測量結構
120‧‧‧第二載體
121‧‧‧第二測量結構
125‧‧‧吸收層
130‧‧‧偵測器
131‧‧‧顯微鏡物鏡
132‧‧‧偵測器元件
140‧‧‧照明系統
150‧‧‧投射透鏡
151‧‧‧第一透鏡元件
152‧‧‧最後投射元件
153‧‧‧光瞳
155‧‧‧物體平面
156‧‧‧影像平面
160‧‧‧評估單元
170‧‧‧定界
171‧‧‧第一浸潤空間
176‧‧‧第二浸潤空間

Claims (24)

  1. 一種微影投射曝光裝置，其具有用以將一物體平面成像至一影像平面的一投射透鏡，其中在該投射曝光裝置的操作期間至少暫時地提供一浸潤液體於該投射透鏡與該影像平面之間，其中一測量結構配置於該浸潤液體中，其中該測量結構組態以產生一測量圖案，該微影投射曝光裝置具有用以測量該測量圖案的一測量裝置，且其中該測量結構至少部分地具有包含氧化矽及/或氮氧化矽及/或氮化物的一吸收層，以及其中在該操作期間，該吸收層設置於被該浸潤液體所浸濕。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之微影投射曝光裝置，其中該測量結構至少部分地具有由金屬二氧化矽製成或由金屬氮氧化矽製成的一吸收層。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之微影投射曝光裝置，其中該測量結構至少部分地具有由鉬二氧化矽製成或由鉬氮氧化矽製成的一吸收層。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之微影投射曝光裝置，其中該測量結構具有由鉬二氧化矽製成的一吸收層。
  5. 如申請專利範圍第1項所述之微影投射曝光裝置，其中該測量結構具有由鉬氮氧化矽製成的一吸收層。
  6. 如申請專利範圍第1項所述之微影投射曝光裝置，其中該測量結構具有包含氮化鉻及/或氮化鉭及/或氮化鉿的一吸收層。
  7. 如申請專利範圍第1項所述之微影投射曝光裝置，其中該測量結構具有由氮化鉻及/或氮化鉭及/或氮化鉿製成的一吸收層。
  8. 如申請專利範圍第1至7項之其中一項所述之微影投射曝光裝置，其中該測量結構施加於一載體上，特別是施加於由石英玻璃所製成的一載體上。
  9. 如申請專利範圍第1至7項之其中一項所述之微影投射曝光裝置，其中該吸收層具有10nm到100nm的一厚度。
  10. 如申請專利範圍第1至7項之其中一項所述之微影投射曝光裝置，其中該測量結構具有一抗反射層。
  11. 如申請專利範圍第1至7項之其中一項所述之微影投射曝光裝置，其中該投射曝光裝置具有一照明系統，其產生具有範圍在193nm以下之一波長的電磁輻射。
  12. 如申請專利範圍第1至7項之其中一項所述之微影投射曝光裝置，其中該測量結構在193nm的一波長下具有範圍為3的一光學密度。
  13. 如申請專利範圍第1至7項之其中一項所述之微影投射曝光裝置，其中該投射曝光裝置組態以執行一干涉測量，特別是一剪切干涉測量、一極化波前測量或一雜散光測量。
  14. 如申請專利範圍第1至7項之其中一項所述之微影投射曝光裝置，其中該測量結構具有一網格結構。
  15. 一種微影投射曝光裝置，其具有用以將一物體平面成像至一影像平面的一投射透鏡，其中在該投射曝光裝置的操作期間至少暫時地提供一浸潤液體於該投射透鏡與該影像平面之間，其中一測量結構配置於該 浸潤液體中，其中該測量結構組態以產生一測量圖案，該微影投射曝光裝置具有用以測量該測量圖案的一測量裝置，且其中該測量結構具有包含金屬氮化物的一吸收層，以及其中在該操作期間，該吸收層設置於被該浸潤液體所浸濕。
  16. 如申請專利範圍第15項所述之微影投射曝光裝置，其中該測量結構具有由氮化鉻製成的一吸收層。
  17. 如申請專利範圍第15項所述之微影投射曝光裝置，其中該測量結構具有由氮化鉭製成的一吸收層。
  18. 如申請專利範圍第15項所述之微影投射曝光裝置，其中該測量結構具有由氮化鉿製成的一吸收層。
  19. 一種用以測量一投射透鏡的方法，其中一測量結構配置於該投射透鏡中的一浸潤液體中，其中該測量結構組態以產生一測量圖案，其中該測量結構至少部分地具有包含氧化矽及/或氮氧化矽及/或氮化物的一吸收層，且其中在上述產生該測量圖案的期間該吸收層被該浸潤液體所浸濕，且其中該測量圖案係使用一測量裝置來測量。
  20. 如申請專利範圍第19項所述之方法，其中該測量結構至少部分地具有由鉬二氧化矽製成或由鉬氮氧化矽製成或由氮化鉻製成或由氮化鉭製成或由氮化鉿製成的一吸收層。
  21. 如申請專利範圍第19項或第20項所述之方法，其中該測量裝置執行一干涉測量，特別是一剪切干涉測量、一極化波前測量或一雜散光測量。
  22. 一種用以測量一微影投射曝光裝置之一投射透鏡的測量結構，其中該測量結構係設置用以在該投射曝光裝置中散射或繞射一光束，且其中該測量結構至少部分地具有包含氧化矽及/或氮氧化矽及/或氮化物的一吸收層，其中在測量該投射透鏡的期間，該吸收層組態以直接接觸一浸潤液體且被該浸潤液體所浸濕。
  23. 如申請專利範圍第22項所述之測量結構，其中該測量結構至少部分地具有由金屬二氧化矽製成或由金屬氮氧化矽製成的一吸收層。
  24. 如申請專利範圍第22項所述之測量結構，其中該測量結構至少部分地具有由鉬二氧化矽製成及/或由鉬氮氧化矽製成及/或由氮化鉻製成及/或由氮化鉭製成及/或由氮化鉿製成的一吸收層。
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