專利名稱：微光刻投射曝光設備和微光刻曝光方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種用于曝光基板，尤其是晶片的微光刻投射曝光設備，且涉及一種利用投射曝光設備微光刻曝光基板的方法。
背景技術：
針對在微光刻曝光設備幫助下的微型或納米結構的高精度成像，知道將被曝光的基板的位置與形貌(topography)或表面特性是很重要的，以始終將基板保持在最佳的焦點處。為了確定位置，使用焦點傳感器，例如，在基板的曝光期間，于直接圍繞基板臺的區(qū)域，將測量信號以幾乎掠入射(grazing incidence)的方式傳送到基板平面上，并再次捕獲該測量信號。
為了測量基板的表面形貌，常常使用平行于投射光學系統(tǒng)設置的測量光學系統(tǒng)。具有這種測量光學系統(tǒng)的光刻曝光設備常常包括兩個晶片臺或所謂的“串聯(lián)臺(tandemstage) ”。在這些設備中，基板的表面形貌最初利用逐點取樣或掃描基板表面的測量光學系統(tǒng)而在測量臺上得到測量。
在此之后，將基板裝載在曝光臺上并曝光。從而，基于所測量的表面形貌，將基板的各個曝光部分持續(xù)保持在最佳焦點處。表面形貌與理想平表面的偏差常常在微米范圍內。其它的微光刻設備將兩個相同的臺(孿生臺)交替當作曝光和測量臺使用。如此，免除了晶片的重新裝載。
利用新的光刻設備的高晶片產量需要少于30秒的短測量時間。為了該目的，在形貌測量期間，必須以高速度和高加速度移動測量臺。為了該目的的技術復雜度是相當大的。而且，由于高加速度，所以常常存在從測量臺至曝光臺的不期望的振動轉移，在同時發(fā)生另一晶片的曝光的情況下引起成像位置誤差。
在只有一個用于測量與曝光的臺的光刻設備中，測量時間甚至會更重要。測量時間直接影響機器的產量。由于關于晶片產量的不斷更迫切的需求，所以進一步減少了形貌測量的時間預算。發(fā)明內容
本發(fā)明的目的是提供一種用于解決上述問題的微光刻曝光的投射曝光設備和方法，并且，特別地，可使用減少的測量時間來測量基板的表面形貌，而不會對基板曝光期間的圖像質量造成任何負面影響。
根據本發(fā)明，例如利用一種用于曝光基板的微光刻投射曝光設備，可實現(xiàn)上述目的，該微光刻投射曝光設備包括投射物鏡和光學測量裝置，該光學測量裝置用于在基板被曝光前，確定基板的表面形貌。測量裝置具有測量光束路徑，其在投射物鏡的外面延伸。此夕卜，測量裝置構造為波前測量裝置，該波前測量裝置構造為在基板表面上的多個(a numberof)點處同時確定形貌測量值。
換句話說，根據本發(fā)明的測量裝置構造為在離散的(discrete)測量時間采用局部解析測量。因此，可在基板表面上的多個點處進行并行測量。換句話說，表面形貌因而可通過二維測量來確定，即，同時在基板表面上的多個點處確定形貌測量值?；宓谋砻嫘蚊脖徽J為是指表面與理想平表面的偏差。表面形貌亦可稱為基板表面的高度變化。
測量裝置構造為波前測量裝置。這種波前測量裝置可包括沙克-哈特曼(Shack-Hartmann)波前傳感器、及/或二維測量干涉儀形式的干涉儀(例如斐索(Fizeau)干涉儀)。
測量裝置的測量光束路徑在投射物鏡的外面延伸，S卩，利用投射物鏡成像掩模結構所牽涉的所有光學元件的外面。換句話說，測量光束路徑在包括所牽涉的投射物鏡的光學元件的幾何區(qū)域外部延伸即，在包含所有涉及的光學元件的殼體的外部。尤其是，投射物鏡包括殼體，而測量光束路徑在殼體的外部延伸。因此，根據本發(fā)明，測量裝置未被集成在投射物鏡中，而是分離的裝置。
與傳統(tǒng)上使用的逐點(point by point)測量相比,利用根據本發(fā)明的、使用波前測量裝置在基板表面上多個點的同時測量，測量整個表面形貌所需的測量時間可大大減少。因此，基板表面的整個區(qū)域或甚至整個基板表面可被同時測量。因此，在測量期間，對基板的速度與加速度的需求可大大減少。如此，可繼而防止測量臺的振動轉移至供同時曝光另一基板的曝光臺。利用根據本發(fā)明的同時測量，甚至可減少測量時間，使得可完全免除第二基板臺?；宓臏y量與曝光因此可在相同基板臺上被相繼執(zhí)行，而不會由于先前測量而明顯減少基板吞吐量。
根據本發(fā)明的投射曝光設備包括投射物鏡，用于將掩模結構成像在基板上。依賴于使用的曝光波長，投射物鏡包括透鏡元件及/或反射鏡元件。根據本發(fā)明的測量裝置有利地包括記錄裝置，其記錄測量的基板的整個表面形貌，使得形貌測量值可用于后續(xù)的基板曝光。
在根據本發(fā)明的一個實施例中，測量裝置構造為至少分部地(in sections)將基板表面成像在局部解析檢測器(例如以CCD (Charge-coupled Device,電荷稱合器件)相機形式)的檢測表面上。
在根據本發(fā)明的進一步實施例中，測量裝置構造為將基板表面的至少一部分(section)成像在局部解析檢測器的檢測表面上，其中所成像的部分包括覆蓋整個基板表面的至少2%，特別是至少5%，尤其至少10%或至少50%的連續(xù)區(qū)域。根據變型，連續(xù)區(qū)域覆蓋至少IOcm2,尤其至少50cm2或至少200cm2。在根據本發(fā)明的進一步實施例中，投射曝光設備構造為用于曝光基板，特別是具有大于400mm，尤其是大于450mm的直徑的晶片。
在根據本發(fā)明的進一步實施例中，測量裝置構造為分部地測量基板的表面形貌。此外，測量裝置包括評估裝置，其構造為組合單獨的基板部分的測量結果。同時測量的基板部分可具有例如約IOOmm的直徑，使得可利用約十個部分測量來執(zhí)行300mm晶片的測量，然后這些部分測量會由評估裝置組合以形成覆蓋整個基板表面的形貌分布。在此可運用本領域技術人員所知的拼接(Stitching)方法。
在根據本發(fā)明的進一步實施例中，測量裝置包括檢測區(qū)域，特別是連續(xù)的檢測區(qū)域，用于基板形貌的同時局部解析檢測，檢測區(qū)域具有整個基板表面的至少2%的表面范圍(expansion)。換句話說，測量裝置構造為通過檢測區(qū)域中的同時局部解析測量來測量基板形貌。根據一些實施例，檢測區(qū)域可具有整個基板表面的至少5%、至少10%或至少50%的表面范圍。根據變型，檢測區(qū)域可具有至少IOcm2，特別是至少50cm2或至少200cm2的表面范圍。
在根據本發(fā)明的進一步實施例中，投射曝光設備包括基板位移裝置，用于在單獨的形貌測量之間移動基板，使得可相繼測量基板的不同部分。如上所述，然后組合單獨的基板部分的測量。如此，當測量裝置具有只覆蓋基板表面的一部分的檢測區(qū)域時，這是足夠的。
在根據本發(fā)明的進一步實施例中，基板位移裝置由投射曝光設備的曝光設備形成，通過該投射曝光設備的曝光設備，在曝光基板期間保持基板。在該實施例中，可免除分離的測量臺，且這大大減少了投射曝光設備的結構復雜度。
在替代實施例中，基板位移裝置由測量臺和曝光臺形成，該測量臺被設置在投射曝光設備中，在基板的曝光期間通過該曝光臺保持基板。在該實施例中，基板的形貌測量可與另一基板的曝光同時進行。如此，因為根據本發(fā)明的測量可在非常短的時間內得到執(zhí)行，可進一步增加投射曝光設備的晶片產量，所以不會限制未來甚至更高的晶片產量。
根據本發(fā)明的進一步實施例,測量裝置包括沙克-哈特曼(Shack-Hartmann)波前傳感器。根據另一實施例，測量裝置包括干涉儀，優(yōu)選地具有二維測量干涉儀形式，例如斐索干涉儀。該二維測量干涉儀允許整個基板的快速形貌測量。根據變型，測量裝置為干涉儀。
在根據本發(fā)明的進一步實施例中，測量裝置包括:光源，用于發(fā)射測量光；及彎曲的反射鏡，尤其是拋物面反射鏡，用于將測量光引導至基板表面上。
在根據本發(fā)明的進一步實施例中，測量裝置構造為在少于I秒內確定整個基板表面的形貌。為了該目的，測量裝置優(yōu)選地包括局部解析檢測器，其每秒可檢測10至100個像。
在根據本發(fā)明的進一步實施例中，測量裝置構造為以斜角將測量光照射在基板表面上。斜角被認為是相對于表面從90°偏離的角度。優(yōu)選地,入射角從90°的角度偏離至少10° ;尤其是至少30°，以及因此例如60°。這種以斜角照射測量光的測量裝置例如可構造為馬赫-澤得(Mach-Zehnder)干涉儀。
在根據本發(fā)明的進一步實施例中，測量裝置包括偏度計(def Iectometer),該偏度計構造為通過基板表面上的反射，將測量結構成像在檢測器表面上。例如，條紋圖案可用作測量結構?？梢痪S地或二維地(例如以棋盤圖案的形式)構造這種條紋圖案。
在根據本發(fā)明的進一步實施例中，測量裝置在確定表面形貌的框架中，測量基板的接近表面的層的形貌。
在根據本發(fā)明的進一步實施例中，光學測量裝置包括光源，該光源具光譜帶，使得可在基板表面處進行層厚度確定。為了該目的，可考慮不同波長情況下的層的干涉效應。因此，例如，可測量施加至晶片的光刻膠的厚度分布、或施加至未加工的(raw)晶片的其它層的厚度分布。
在根據本發(fā)明的進一步實施例，投射曝光設備還包括控制裝置，其構造為基于經由測量裝置確定的表面形貌，在曝光基板期間，控制曝光輻射相對于基板表面的焦點位置。例如可通過以下來設定焦點位置:通過基板在投射物鏡的光軸方向上關于投射光學系統(tǒng)的相對位移；通過在光軸方向上移動掩模；通過改變照在掩模上的照明輻射分布；及/或通過改變投射物鏡的光學特性。
此外，根據本發(fā)明，提供一種用于微光刻曝光基板的方法，該方法包括下列步驟:將基板布置在光學測量裝置的光束路徑中；以及利用由測量裝置執(zhí)行的波前測量，同時確定在基板表面上的多個點處的形貌測量，來確定基板的表面形貌；通過剛性體運動，改變基板的位置，以將基板安置在微光刻投射曝光設備的曝光輻射的光束路徑中。根據本發(fā)明的方法還包括下列步驟:利用曝光輻射曝光基板，基于所確定的表面形貌，在曝光期間控制相對于基板表面的曝光輻射的焦點位置。因此，根據本發(fā)明，在曝光基板之前，確定整個表面形貌。關于根據本發(fā)明的方法的優(yōu)點和進一步實施例，可參考上面關于根據本發(fā)明的投射曝光設備的論述。波前測量可為干涉測量、或使用沙克-哈特曼傳感器的測量。
剛性體運動可包括基板的位移、旋轉、及/或傾斜。根據一個實施例，基板在與投射物鏡的光軸橫向的平面中從測量裝置下方的測量位置移動至投射物鏡下方的曝光位置。
根據本發(fā)明的方法對測量大型基板特別有用。在根據本發(fā)明的方法的實施例中，基板具有至少400nm,特別是至少450nm的直徑。
在根據本發(fā)明的方法的一個實施例中，測量裝置被集成在投射曝光設備中。根據進一步實施例，在少于I秒內確定整個基板表面的形貌。
此外，在根據本發(fā)明的進一步實施例中，利用測量裝置可在基板表面處進行層厚度確定。
關于上述根據本發(fā)明的投射曝光設備的實施例而詳述的特征可相應地應用于根據本發(fā)明的方法。相反地，關于上述根據本發(fā)明方法的實施例而詳述的特征可相應地應用于根據本發(fā)明的投射曝光設備。


參考所附簡圖，在根據本發(fā)明的示例實施例的以下詳細描述中，示出了本發(fā)明的上述和進一步的有利特征。以下所示為:
圖1為微光刻投射曝光設備的示圖，該設備具有用于確定晶片形式的基板的表面形貌的測量裝置的根據本發(fā)明的實施例；
圖2為晶片上的頂視圖，其示出了相繼測量的表面部分；
圖3為晶片的剖視圖4為根據本發(fā)明的利用沙克-哈特曼傳感器確定表面形貌的測量裝置的進一步實施例；
圖5為根據本發(fā)明的以具有拋物面反射鏡的斐索干涉儀形式確定表面形貌的測量裝置的進一步實施例；
圖6為根據本發(fā)明的以馬赫-澤得干涉儀形式確定表面形貌的測量裝置的進一步實施例；
圖7為根據圖6的測量裝置的檢測區(qū)域的示圖；及
圖8為根據本發(fā)明的以偏度計形式確定表面形貌的測量裝置的進一步實施例。
具體實施方式
在下面描述的示例實施例中，功能上或結構上彼此類似的元件設置為盡可能具有相同或類似的參考號碼。因此，為了 了解特定示例實施例的單獨元件的特征，應參考其它示例實施例的描述，或參考本發(fā)明的全面描述。
為了便于描述投射曝光設備，在圖中詳述了笛卡爾xyz坐標系統(tǒng)，由此清楚表示了圖中所示組件各自的相對位置。在圖1中，X方向向右延伸，y方向垂直于附圖的平面并延伸進入該平面，而z方向向上延伸。
圖1中顯示了根據本發(fā)明的實施例中的微光刻投射曝光設備10。投射曝光設備包括照明系統(tǒng)12，用于使用曝光輻射26照明掩模14 ;以及投射物鏡18。投射物鏡18用來將掩模14上的掩模結構16從掩模平面成像于基板20 (例如，以硅晶片或所謂的透明平板形式)上。為了該目的，投射物鏡18包括多個光學元件(未在圖中示出)，用于在曝光光束路徑27中引導曝光輻射26。因此利用投射物鏡18的成像所牽涉的這些光學元件布置在一幾何區(qū)域中，該幾何區(qū)域在本實施例中被殼體37封住。
照明系統(tǒng)12包括用于產生曝光輻射26的曝光輻射源24。依賴于投射曝光設備10的實施例，曝光輻射26的波長可在紫外線波長范圍內，例如在248nm或193nm，或亦在極紫外線波長范圍(EUV)內，例如在13.5或6.8nm。依賴于曝光波長，將照明系統(tǒng)12和投射物鏡18的光學元件設計為透鏡及/或反射鏡。
由曝光輻射源24產生的曝光輻射26通過光束處理光學系統(tǒng)28，然后，通過照明裝置(illuminator) 30照射在掩模14上。掩模14由掩模臺17保持，其關于投射曝光設備10的框架25是可移動安裝的。為了曝光，基板20布置在用作基板位移裝置的曝光臺32上。在該位置中，基板20布置在曝光光束路徑27中，并且因此曝光輻射照到基板20上。
曝光臺32包括:基板載具(holder) 34,用于例如通過負壓力從基板20的下側固定基板20 ;以及位移臺36，利用位移臺，基板可相對于投射物鏡18的光軸19橫向地移動，即在根據來自圖1的坐標系統(tǒng)的X和y方向上移動。此外，位移臺36確保在光軸19的方向上移動基板20，因此在根據圖1坐標系統(tǒng)的z方向上移動。當曝光基板20時，這種在z方向上的移動特別是用來將所述基板20的表面保持在曝光輻射26的焦點上。
通常,基板20的表面21被逐部分地(section by section),即逐場地(field byfield))曝光。因此，基板20與掩模14兩者沿著X軸在相反方向上移動，使得可掃描基板表面21上的狹縫形曝光區(qū)域。這被執(zhí)行多次，使得掩模14能以彼此相鄰的多個場的形式成像在基板表面21上。
基板表面不是完全(perfect)平面，而就曝光輻射聚焦深度而言是與平表面偏離的，因此在基板20的連續(xù)曝光的情況下，聚焦必須持續(xù)適配于基板20的表面形貌的分布。
圖3以橫截面示出了晶片形式的基板20的示例結構。晶片的承載元件形成主體22，其(此依賴于程序步驟)只包括硅基晶片29，或還包括一個或多個另外的材料層31 (例如以氧化物或金屬層的形式)，將該另外的材料層在接近表面處施加至硅基晶片。將光刻膠23形式的光敏層(當利用曝光輻射26曝光時，其會改變其化學成分)施加至主體22。在圖3中，可看到上述晶片的表面形貌，其特征為光刻膠23的表面變化或者還有主體22的表面變化(依賴于實施例)。
測量裝置40被集成在投射曝光設備10中，在曝光基板前，可用來確定基板20的表面形貌。在一個實施例中，基板20布置在測量裝置40的測量光束路徑45中的測量裝置40下的曝光臺32上。為了該目的，將曝光臺32相對于投射物鏡18的光軸19橫向移動到圖1顯示的位置。在替代實施例中，投射曝光設備10包括分離的測量臺38，在測量期間通過測量裝置40安置測量臺的基板20，同時，已測量過的基板20位于曝光臺32上，且被并行曝光。
將測量裝置40設計成二維測量光學測量裝置。換句話說，與基板表面21的逐點取樣相比較，當測量基板20的表面形貌時，可在表面21上的多個點處同時確定形貌測量。
在下列不同的實施例中，提出了作為測量裝置40的光學測量裝置。測量裝置40的第一實施例示于圖1中。根據該實施例，測量裝置40包括測量光源42和斐索(Fizeau)干涉儀46形式的二維測量干涉儀。測量光源42產生例如在可見波長范圍內的測量光44，例如，具有633nm的波長的氦氖激光器的光。激光二極管，固態(tài)聚光器和LED (Light EmittingDiode，發(fā)光二極管)亦可用作測量光源42。測量光44在測量光束路徑45中被引導，并因此通過準直透鏡48，然后被分光器50偏折到基板表面21的方向上。在照到基板表面前，測量光44通過另外的準直透鏡52和斐索(Fizeau)元件54。
斐索元件54包括斐索表面56,在其上測量光44的一部分作為參考光而被反射回去，而測量光44的未反射部分在基板表面21上反射，然后在通過另外的準直透鏡59之后，在CCD相機形式的局部解析檢測器58的檢測表面60上與參考光干涉。
在替代實施例中，準直透鏡52與斐索元件54可由斐索準直儀(Fizeaucollimator)形式的單個光學元件形成。檢測表面60上的干涉圖由檢測器58檢測。從檢測的干涉圖，利用評估裝置62確定由測量光44照射的基板表面21的部分的表面輪廓。換句話說，至少逐部分地確定基板20的表面形貌。
在此，測量裝置40的檢測區(qū)域(亦稱為子孔徑(sub-aperture))可足夠大以同時檢測整個基板表面21。圖2顯示了替代實施例，根據該替代實施例，測量裝置40的檢測區(qū)域68只覆蓋基板表面21的部分區(qū)域。根據該實施例，圖2顯示的基板表面21的部分被測量裝置40逐一檢測，然后，通過組合單獨測量的基板部分的形貌測量，評估裝置62確定整個基板的表面形貌。
如圖2所示，檢測區(qū)域68可為圓形的，且具有例如約IOOmm的直徑。1000x1000像素CCD相機例如可用作對應的局部解析檢測器58，然后利用該檢測器可實現(xiàn)表面形貌的0.3mm的橫向分辨率(lateral resolution)。優(yōu)選地，CCD相機的圖像檢測率為10至100個圖像。軸向測量精度(即，垂直于基板表面的測量精確度)可為約lnm。
然后，將整個基板40的測量的表面形貌存儲在圖1顯示的記錄裝置64中。此外，為了在形貌上參考基板20的軸向位置，利用測量裝置40在曝光臺32上測量輔助結構。然而，為了該目的，基板20的軸向位置必須是粗略已知的，事實上要足夠準確，以便進入測量裝置40的捕獲范圍。在測量裝置40為干涉儀的實施例的情況下，捕獲范圍為測量光44的0.5個波長。因此，已知基板20的軸位置必須準確地為0.5個波長，以便能夠利用更精確的干涉測量。軸向位置的粗略確定可通過適當的焦點傳感器(舉例來說，例如通過電容式傳感器)來執(zhí)行。
在進行基板20的形貌測量之后，基板20移動到投射物鏡18下方。為了該目的，依賴于實施例，執(zhí)行基板20從測量臺38到曝光臺32上的重新裝載，或者仍然將基板40保留在曝光臺上，然后改變曝光臺的位置。然后，基于上面確定的軸向位置測量，設置基板20關于投射物鏡18的軸向距離。
對于立刻接著的基板20的曝光，記錄裝置64將形貌測量傳遞至控制裝置66?？刂蒲b置66在基板20的曝光期間控制曝光輻射26的焦點位置。這可通過控制曝光臺32、掩模臺17及/或投射物鏡18來執(zhí)行，使得曝光輻射26的焦點準確地跟隨基板20的表面形貌。
如上面已經描述的，測量光44實質上可為單色的(monochromatic)，例如氦氖激光?；蛘?，測量光44亦可具有展頻至數納米的波長譜，使得可執(zhí)行基于白光干涉測量的測量。白光干涉測量例如已在2007年9月，Academic Press出版的,P.Hariharan的“Basicsof Interferometry (干涉測量法基本原理)”(第2版)教科書第12章中被描述。當測量諸如平板基板的透明介質，而不是傳統(tǒng)的硅晶片形式的基板時，白光干涉測量會特別適合。來自平板后側的反射不會與白光干涉測量中的測量干涉。
根據進一步實施例，形貌測量采用測量光的多個波長。在此，波長的選擇使得在層的上側與層的下側之間的干涉效應能夠測量光刻膠23的層厚度分布。
圖4顯示測量裝置40的進一步實施例。該測量裝置與根據圖1的測量裝置的不同只在于省略了斐索元件54，且微透鏡陣列72布置在局部解析檢測器58的上游。微透鏡陣列72連同檢測器58 —起形成所謂的沙克-哈特曼傳感器70。這種沙克-哈特曼傳感器70 (類似上述斐索干涉儀)為波前測量裝置，利用此裝置可確定在基板表面上反射的測量光44的波前與平面波的偏離。這些偏離對應基板20的表面形貌。
利用沙克-哈特曼波前傳感器70，不需要產生參考波。微透鏡陣列72在檢測表面60上產生小光點。光點的焦點限定波前的局部梯度。通過二維積分(two-dimensionalintegration)來確定波前。
圖5顯示根據本發(fā)明的測量裝置40的進一步實施例。類似于根據圖1的測量裝置，該測量裝置亦包括斐索干涉儀，而與根據圖1的實施例的不同之處只在于提供了拋物面反射鏡76，而不是準直透鏡52。在根據圖5的實施例中，測量光44通過分光器50，且由拋物面反射鏡76傳播至基板表面21上。在基板表面21上反射的測量輻射與在斐索元件上反射的參考輻射被分光器引導至檢測表面60上。該測量裝置40的實施例的優(yōu)點在于安裝空間或重量。
圖6顯示根據本發(fā)明的測量裝置40的進一步實施例。該測量裝置包括所謂的Mach-Zehnder干涉儀。在該情況下，由測量光源42產生的測量輻射44利用準直儀78以斜角照射到分光器80上，該分光器布置為平行于基板20。執(zhí)行照射，使得測量光44的一部分作為參考光，由分光器80反射到平面反射鏡82上，由該平面反射鏡，參考光被傳送回到分光器80上，使得所述光與測量光44的已經通過分光器80的那部分在局部解析檢測器58的檢測表面60上干涉，這是由于分光鏡80上的進一步反射導致的。
關于根據圖6的干涉儀變型，請參考在Applied Optics Vol.25, N0.7,第1117-1121 頁(1986 年 4 月 I 日)，Johannes Schwider 等人的“Semiconductor Wafer andTechnical Flat Planes Testing Interferometer”。圖 6 顯不的實施例的優(yōu)點在于測量光44以平(flat)入射角入射至基板表面上，因此，在基板表面21的輻射方向的投射方向上有擴大的檢測區(qū)域68。產生的檢測區(qū)域68示于圖7中。從圖中可清楚看出，與檢測區(qū)域68在y方向上的范圍相比，檢測區(qū)域68在X方向上的范圍大大增加。為了測量基板表面21，只在y方向上移動基板20就足夠，這樣可從檢測區(qū)域68繼續(xù)掃描基板表面21。
圖8顯示以偏度計形式設計的測量裝置40的進一步實施例。該測量裝置包括由測量光源42照明的測量結構86 (例如，微細棋盤格子形式)。測量結構86通過在基板表面21上的反射，經由準直儀84，成像在局部解析檢測器58的檢測表面60上。基板20的表面變形會導致失真的成像。表面21的梯度與圖像失真成比例。通過積分，基板20的表面形貌由評估裝置62來確定。
參考數字列表
10投射曝光設備
12照明系統(tǒng)
14 掩模
16掩模結構
17掩模臺
18投射物鏡
19 光軸
20 基板
21基板表面
22 主體
23光刻膠
24曝光輻射源
25 框架
26曝光輻射
27曝光光束路徑
28光束處理光學系統(tǒng)
29娃基晶片
30照明裝置
31材料層
32 曝光臺
34基板載具
36位移臺
37 殼體
38測量臺
40測量裝置
42測量光源
44測量光
45測量光束路徑
46干涉儀
48準直透鏡
50分光器
52準直透鏡
54斐索(Fizeau)元件
56斐索(Fizeau)表面
58局部解析檢測器
59準直透鏡
60檢測表面
62評估裝置
64記錄裝置
66控制裝置
68檢測區(qū)域
70沙克-哈特曼(Shack-Hartmann)傳感器
72微透鏡陣列
76拋物面反射鏡
78準直儀
80分光器
82平面反射鏡
84準直儀
86測量結構。
權利要求
1.一種用于曝光基板的微光刻投射曝光設備，包括:投射物鏡；及光學測量裝置，其用于在曝光所述基板前，確定所述基板的表面形貌，所述測量裝置具有測量光束路徑，該測量光束路徑在所述投射物鏡的外面延伸，且所述測量裝置構造為波前測量裝置，該波前測量裝置構造為在所述基板表面的多個點上同時確定形貌測量值。
2.根據權利要求1所述的投射曝光設備，其中，所述測量裝置包括干涉儀。
3.根據權利要求1或2所述的投射曝光設備，其中，所述測量裝置構造為至少分部地將所述基板表面成像于局部解析檢測器的檢測表面上。
4.根據前述權利要求中任一項所述的投射曝光設備，其中，所述測量裝置構造為分部地測量所述基板的表面形貌，并且包括評估裝置，該評估裝置構造為組合單獨基板部分的測量結果。
5.根據前述權利要求中任一項所述的投射曝光設備，其包括基板位移裝置，用于在單獨形貌測量之間移動所述基板，使得能夠相繼測量所述基板的不同部分。
6.根據權利要求5所述的投射曝光設備，其中，所述基板位移裝置由所述投射曝光設備的曝光臺形成，所述基板通過該曝光臺而在所述基板的曝光期間得到保持。
7.根據權利要求5所述的投射曝光設備，其中，所述基板位移裝置由測量臺和曝光臺形成，該測量臺被設置在所述投射曝光設備中，所述基板通過該曝光臺而在所述基板的曝光期間得到保持。
8.根據前述權利要求中任一項所述的投射曝光設備，其中，所述測量裝置包括沙克-哈特曼波前傳感器。
9.根據前述權利要求中任一項所述的投射曝光設備，其中，所述測量裝置包括:光源，用于發(fā)射測量光；以及彎曲的反射鏡，用于將所述測量光引導至所述基板表面上。
10.根據前述權利要求中任一項所述的投射曝光設備，其中，所述測量裝置包括檢測區(qū)域，用于所述基板形貌的同時局部解析檢測，所述檢測區(qū)域具有整個基板表面的至少2 %的表面范圍。
11.根據前述權利要求中任一項所述的投射曝光設備，其中，所述測量裝置構造為在少于I秒內確定整個基板表面的形貌。
12.根據前述權利要求中任一項所述的投射曝光設備，其中，所述測量裝置構造為以斜角將測量光照射在所述基板表面上。
13.根據前述權 利要求中任一項所述的投射曝光設備，其中，所述測量裝置包括偏度計，該偏度計構造為通過所述基板表面上的反射，將測量結構成像于檢測器表面上。
14.根據前述權利要求中任一項所述的投射曝光設備，所述測量裝置構造為測量所述基板的接近所述表面的層的形貌。
15.根據前述權利要求中任一項所述的投射曝光設備，其中，所述光學測量裝置包含具有光譜帶寬的光源，使得能夠在所述基板表面處進行層厚度確定。
16.根據前述權利要求中任一項所述的投射曝光設備，其還包括控制裝置，該控制裝置構造為基于經由所述測量裝置確定的所述表面形貌，在曝光所述基板期間，控制所述曝光輻射相對于所述基板表面的焦點位置。
17.一種用于微光刻曝光基板的方法，包括以下步驟: -將所述基板布置在光學測量裝置的光束路徑中，以及利用由所述測量裝置執(zhí)行的波前測量，來同時確定在所述基板表面上的多個點處的形貌測量，以確定所述基板的表面形貌； -通過剛性體運動來改變所述基板的位置，以將所述基板安置于微光刻投射曝光設備的曝光輻射的光束路徑中；以及 -利用所述曝光輻射來曝光所述基板，基于確定的所述表面形貌，在所述曝光期間控制所述曝光輻射相對于所述基板表面的焦點位置。
18.根據權利要求17所述的方法，其中，所述波前測量包括干涉測量。
19.根據權利要求17或18所述的方法，其中，所述測量裝置被集成在所述投射曝光設備中。
20.根據權利要求17至19中任一項所述的方法，其中，可在少于I秒內確定整個基板表面的形貌。
21.根據權利要求17至20中任一項所述的方法，其中，還利用所述測量裝置確定所述基板表面處的層厚度。
22.根據權利要求17至21中任一項所述的方法，其中，所述投射曝光設備是根據權利要求I至16中任一項所述 來構造的。
全文摘要
一種用于曝光基板(20)的微光刻投射曝光設備(10)，包括投射物鏡(18)；及光學測量裝置(40)，其用于在曝光基板(20)前，確定基板(20)的表面形貌。測量裝置(40)具有在投射物鏡(18)的外面延伸的測量光束路徑，并構造為波前測量裝置，該波前測量裝置構造為在基板表面(21)上的多個點處同時確定形貌測量值。
文檔編號G03F7/20GK103140805SQ201180046828
公開日2013年6月5日 申請日期2011年9月22日 優(yōu)先權日2010年9月28日
發(fā)明者J.赫茨勒, S.布雷迪斯特爾, T.格魯納, J.哈特杰斯, M.施瓦布, A.沃爾夫 申請人:卡爾蔡司Smt有限責任公司