專利名稱：微光刻投射曝光設備的制作方法
技術領域：
本發(fā)明一般涉及將掩模成像到感光面上的微光刻曝光設備，特別涉及包括例如反射鏡或反射鏡陣列的光學表面以及配置為在多個位置處測量與所述光學表面有關的參數(shù)的測量裝置的這種設備。
背景技術：
微光刻(也被稱為光刻)是用于制造集成電路、液晶顯示器和其它微結構器件的技術。微光刻工藝與刻蝕工藝一起被用于在已經形成在基底(例如，硅晶片)上的薄膜疊層上圖案化特征。對于制造的每一層，首先對晶片涂敷光刻膠，光刻膠是對諸如深紫外(DUV) 或極紫外(EUV)光的輻射敏感的材料。接著，在投射曝光設備中將頂部具有光刻膠的晶片曝光于投射光。該設備將包含圖案的掩模投射到光刻膠上，使得僅在由掩模圖案確定的特定位置曝光光刻膠。在曝光之后，顯影光刻膠，以產生對應于掩模圖案的圖像。然后，刻蝕工藝將該圖案轉移到晶片上的薄膜疊層中。最后，移除光刻膠。利用不同的掩模對此過程進行重復，產生多層微結構組件。投射曝光設備典型地包括用于照明掩模的照明系統(tǒng)、用于對準掩模的掩模臺、投射物鏡、以及用于對準涂有光刻膠的晶片的晶片對準臺。照明系統(tǒng)照明掩模上的場，該場例如可以具有矩形或彎曲縫的形狀。在當前的投射曝光設備中，可以區(qū)分兩種不同類型的設備。在一種類型中，通過一步將整個掩模圖案曝光到目標部分上而輻射晶片上的每個目標部分。這樣的設備一般稱為晶片步進曝光機。在另一類型的設備(其通常被稱為步進和掃描設備或者掃描曝光機) 中，通過在投射光束下沿著掃描方向漸進地掃描掩模圖案并同時與此方向平行或反平行地移動基底，來輻射每個目標部分。晶片的速度與掩模的速度比等于投射物鏡的放大率，其通常小于1，例如為1 4。應當理解，術語“掩?！?或掩模母版)要被廣義地解釋為圖案化裝置。例如，通常使用的掩模包含透明或反射圖案，并且可以是二值、交替相移、衰減相移或各種混合掩模類型。然而，還存在主動(active)掩模，例如，被實現(xiàn)為可編程反射鏡陣列的掩模。而且，可編程IXD陣列也可以被用作主動掩模。理想地，照明系統(tǒng)利用良好限定的輻射和角向分布的投射光照明掩模上的照明場的每個點。術語角向分布描述光束的總光能量在構成該光束的光線的各個方向上如何分布，該光束朝著掩模平面中的特定點會聚。入射在掩模上的投射光的角向分布通常適配于要被投射到光刻膠上的圖案的類型。例如，相對較大尺寸的特征可能需要與較小尺寸的特征不同的角向分布。投射光最通常使用的角向分布被稱為傳統(tǒng)、環(huán)形、雙極和四極照明設置。這些術語是指照明系統(tǒng)的系統(tǒng)光瞳面中的輻射分布。例如，在環(huán)形照明設置中，在系統(tǒng)光瞳面中僅照明環(huán)形區(qū)域。因此， 在投射光的角向分布中僅存在小范圍的角度，從而所有光線利用相似的角度傾斜地入射到掩模上。
在本領域中已有不同的手段來修改掩模平面中的投射光的角向分布，以便獲得期望的照明設置。為了在掩模平面上產生不同角向分布方面獲得最大的靈活性，已經提議使用反射鏡陣列照明光瞳面。在EP 1 262 836A1中，所述反射鏡陣列被實現(xiàn)為包括多于1000個微反射鏡的微機電系統(tǒng)(MEMS)。每個反射鏡都可以圍繞兩個正交的傾斜軸傾斜。因此，入射在這樣的反射鏡裝置上的輻射幾乎可以被反射到半球的任意期望的方向上。布置在反射鏡陣列與光瞳面之間的聚光器透鏡將反射鏡產生的反射角轉換為光瞳面中的位置。該公知的照明系統(tǒng)使得可以利用多個光斑照明光瞳面，其中每個光斑與一個特定微反射鏡關聯(lián)，并且通過傾斜該反射鏡可以使光斑在光瞳面上自由移動。US 2006/0087634AUUS 7，061，582B2 和 WO 2005/026843A2 公開了類似的照明系統(tǒng)?？蓛A斜反射鏡的這種陣列也已被建議用于EUV照明系統(tǒng)。必須以高精度和高速度控制單獨反射鏡的取向。為此，已經建議使用閉環(huán)控制。這樣的控制機制需要以高重復頻率監(jiān)視每個反射鏡的取向。國際申請WO 2008/095695A1公開了使得可以測量各個單獨反射鏡的取向的測量裝置。為此，提供了一種照明單元，其為各個反射鏡產生單獨的測量光束。檢測器在光束已從反射鏡上反射之后測量光束的角度。如果入射在反射鏡上的光束的方向是已知的，則可以由評估單元基于所測量的反射光束的方向確定反射鏡的取向。通過使用時間或頻率復用，可以順序地或者甚至在一步中確定這些反射鏡的取向。照明單元使用激光二極管陣列，尤其是垂直腔表面發(fā)射激光器(VCSEL)，作為產生引導到反射鏡上的測量光束的光源。對于每個激光二極管，提供布置在該激光二極管前端的成像透鏡，該成像透鏡將二極管的光出射面成像在所述反射鏡之一上。成像透鏡優(yōu)選形成具有與激光二極管相同間距的微透鏡陣列。然而，在這種測量裝置的大多數(shù)優(yōu)選維度下，測量精度通常不滿意。在微光刻投射曝光設備領域中的類似測量也遇到同樣的問題。例如，在這種設備的投射物鏡中，有時存在具有可以被變形來校正像差的光學表面的光學元件?？梢栽谑┘訖C械力的致動器的幫助下，或者通過將輻射引導到光學表面的某些區(qū)域上，從而實現(xiàn)光學表面的變形。為了控制致動器，可以使用被配置來在多個位置處測量與光學表面有關的參數(shù)的測量裝置來測量光學表面的形狀。因為光學表面是連續(xù)的或不連續(xù)的實際上不重要 (如反射鏡陣列的情況)，所以在這樣的情況中測量精度有時也不滿意。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的在于提供一種微光刻投射曝光設備，其包括光學表面和測量裝置， 所述測量裝置被配置來在多個位置處測量與表面相關的參數(shù)，其中所述測量裝置具有提高的精度。根據(jù)本發(fā)明，通過微光刻投射曝光設備實現(xiàn)此目的，其中，所述測量裝置包括照明單元，該照明單元包括多個照明部件。每個照明部件具有配置來發(fā)射測量光的光出射面。所述照明單元還包括光學成像系統(tǒng)，該光學成像系統(tǒng)在其中布置了至少兩個光出射面的物平面與至少與所述光學表面基本重合的像平面之間建立成像關系，由此在所述光學表面上產生多個測量光斑，所述測量光斑是所述至少兩個光出射面的像。所述測量裝置還包括檢測器單元，其被配置來在測量光已經在所述測量光斑點處與所述光學表面相互作用之后測量所述測量光的特性。評估單元被配置來基于所述檢測器單元確定的所述測量光的特性，對每個位置確定與所述表面相關的參數(shù)。本發(fā)明人已經意識到，如果成像透鏡的陣列被用于將照明部件成像在光學表面上，如現(xiàn)有技術中所建議的，則衍射效應可能變得值得注意。至少對于照明部件的優(yōu)選維度、光學表面上的位置以及其間的距離，衍射可能具有如下結果測量光斑被模糊，并將不再被限制到期望位置，而是延伸到相鄰位置。如果測量光入射在相鄰位置上，則其對測量精度具有負面影響。與現(xiàn)有技術方案相對比的，本發(fā)明建議在光學成像系統(tǒng)的共同物平面中布置照明部件的至少兩個光出射面。因為此成像系統(tǒng)提供了更大的物平面，在該物平面中布置了至少兩個、并優(yōu)選所有光出射面，所以包含在光學成像系統(tǒng)中的光學元件的直徑將較大，以致于傾向降低分辨率的衍射可以被忽略。結果，測量光斑基本不被衍射圖案模糊。因此避免了由于模糊的測量光斑而導致的測量精度的降低。在測量光斑的重疊被容許的情況下，本發(fā)明可以被用于提高測量光斑的密度，其也提高測量精度。應當理解，術語“物平面”或“像平面”不一定隱含這些平面是完美的平面。在某些應用中，彎曲的平面可能是有用的，例如用于測量EUV投射物鏡中的成像反射鏡的彎曲表面。在一個實施例中，與所述光學表面相關并在多個位置處測量的參數(shù)限定所述光學表面的形狀。這特別有用，這是因為其使得可以高精度地以非接觸的方式測量光學表面的形狀。本申請中所使用的術語“形狀”可能還包括光學表面的取向。例如，與光學表面相關的參數(shù)也可以是光學表面的透射率或反射率。該參數(shù)也可以是具有形成光學表面的界面的光學材料的折射率。因此，本發(fā)明不被限制于表面形狀測量裝置。如果該設備包括配置來使光學表面變形的表面變形單元，則光學表面的形狀測量特別有用。這種變形可以被產生來降低光學系統(tǒng)中的波前誤差，尤其是在投射曝光設備的投射物鏡中。表面變形單元可以包括配置來產生作用在光學表面上的力，例如為了彎曲包括光學表面的光學元件。表面變形單元還可以包括加熱光源，其將光引導向光學表面上所選擇的區(qū)域。于是，加熱光的吸收導致光學表面的變形。于是，測量裝置可以形成閉環(huán)控制的一部分，并監(jiān)視表面變形單元所產生的表面變形。在一個實施例中，所述光學表面被配置為使得其至少反射所述測量光的很大一部分。例如，所述光學表面可以由適應性反射鏡形成，所述適應性反射鏡被用在投射曝光設備中校正像差。然而，光學表面也可以被形成在諸如透鏡的折射光學元件上。在此情況中，從光學表面反射的光的部分(盡管很小)可能足以測量與表面相關的特性。在優(yōu)選實施例中， 光學表面被配置為使得其反射超過10%，優(yōu)選超過50%的測量光。測量光與光學表面的相互作用不一定必須是反射，而是也可以是折射。在此情況中，測量測量光的透射部分而不是反射部分。在另一實施例中，光學表面由反射鏡陣列形成，所述反射鏡被適配于將入射光線反射一反射角，所述反射角可以響應于控制信號而變化。這可以通過使反射鏡表面變形而實現(xiàn)，或者更容易地通過提供被配置為圍繞至少一個傾斜軸傾斜的反射鏡來實現(xiàn)。這樣的反射鏡陣列可以被布置在設備的照明系統(tǒng)中。于是，所述反射鏡將投射光引導向照明系統(tǒng)的系統(tǒng)光瞳面。這使得可以靈活地改變入射在掩模上的光的角向光分布 (照明設置)。在滿足條件ps2 < 5 λ d的情況下，本發(fā)明特別有用。這里d是光出射面與所述光學表面之間的平均距離，Ps是所述光學表面上產生的光斑的平均間距，以及λ是所述測量光的中心波長。在這樣的條件下，衍射效應將相當顯著，因此可以最有利地使用本發(fā)明，其減小衍射導致的負面效應。在一個實施例中，至少一個照明部件包括測量光源，其被適配于產生測量光。光聚集器被布置在所述測量光的光路中，使得所述光聚集器減小所述測量光源產生的測量光的發(fā)散度。光聚集器可以由正透鏡或透鏡布置、直接施加在測量光源上的衍射元件或GRIN透鏡形成。光聚集器是有利的，因為其使得可以降低成像系統(tǒng)的尺寸和復雜度，成像系統(tǒng)將光出射面(現(xiàn)在由光聚集器的后表面形成)成像在光學表面上。這是因為從光聚集器的出射面出射的測量光具有更小的發(fā)散度，因此成像系統(tǒng)必須處理的幾何光通量(flux)減小。光聚集器還使得可以具有至少一個照明部件，其包括將測量光引導到光學表面上的同一光斑的至少兩個測量光源。于是，照明部件仍然具有單個光出射面，然而該光出射面可以被至少兩個測量光源照明。在一個實施例中，所述至少兩個測量光源被布置在光聚集器的后焦平面中。此構思可以被用于在光源失效的情況中提供冗余。避免不利衍射效應的優(yōu)點并不需要包含在照明單元中的所有光出射面都必須被單個成像系統(tǒng)成像在光學表面上。在某些情況中，將成像系統(tǒng)細分為至少兩個成像子系統(tǒng)是有利的，其中每個成像子系統(tǒng)具有其中布置兩個或更多個、但不是所有包含在成像單元中的光出射面的物平面。也可以是成像系統(tǒng)的一個或多個光學元件被暴露于由所有照明部件產生的測量光，而其它(通常更小的)光學元件被暴露于僅有某些照明部件產生的測量光。在一個實施例中，成像子系統(tǒng)具有放大率β，其中β = N· R，N = 2，3，4，…，并且R = Ps/Pf是所述光學表面上的相鄰測量光斑的平均間距Ps與相鄰光出射面的平均間距 Pf之間的比。在此情況中，光出射面的陣列被成像在光學表面上，使得照射在光學表面上的光斑的密度被降低1/N的因子。成像子系統(tǒng)可以被布置為使得不被一個成像子系統(tǒng)照明的光斑被另一成像子系統(tǒng)照明，這導致一種交錯照明圖案。還可以添加附加的成像子系統(tǒng)，其可以照明也可以由另一成像系統(tǒng)的照明部件照明的光斑。這繼而提高了測量裝置在光源失效的情況下的可靠性。利用這種放大率，照明單元可以被細分為η彡N2個照明子單元。于是，每個照明子單元包括所述照明部件中其光出射面布置在所述成像子單元之一的物平面中的某些照明部件。于是，所述照明子單元可以被形成為包括光源、光聚集器和電路的光學組合件，其中， 這樣的組合件在失效時可以替換，或者在冗余度必須改變時可以被添加到照明單元中或者從照明單元移除。所述光學系統(tǒng)的物平面和像平面可以相對于彼此傾斜，尤其是依據(jù)Scheimpflug 條件。這使得可以傾斜地照明光學表面，其簡化了檢測器單元的布置。在一個實施例中，光學系統(tǒng)的兩個光學元件具有互相平行且分開一距離的旋轉對稱軸。


結合附圖參照以下詳細描述可以更容易理解本發(fā)明的各個特征和優(yōu)勢，其中圖1是根據(jù)本發(fā)明的投射曝光設備的相當簡化的透視圖；圖2是穿過包含在圖1中所示的投射曝光設備的照明系統(tǒng)的子午截面；圖3是包含在圖2的照明系統(tǒng)中的反射鏡陣列的透視圖；圖4是圖2的局部放大圖，示出了根據(jù)本發(fā)明的測量裝置；圖5是穿過根據(jù)第一實施例的可以使用在圖4中所示的測量裝置中的照明單元的子午截面；圖6是穿過根據(jù)第二實施例的可以使用在圖4中所示的測量裝置中的照明單元的子午截面，其中照明部件包括光聚集器(concentrator)；圖7是圖6的局部放大圖，示出了兩個照明部件；圖8是穿過根據(jù)第三實施例的可以用在圖4中所示的測量裝置中的照明單元的子午截面，其中成像系統(tǒng)包括三個成像子系統(tǒng)；圖9是穿過根據(jù)第四實施例的可以用在圖4中所示的測量裝置中的照明單元的子午截面，其中成像系統(tǒng)與反射鏡陣列之間的距離特別大；圖10是穿過根據(jù)第五實施例的可以用在圖4中所示的測量裝置中的照明單元的子午截面，其中已不同地設置放大率；圖11是示出照明部件的陣列的三維布置的示意圖；圖12是用于替代實施例的與圖11類似的示意圖；圖13是穿過根據(jù)第六實施例的可以用在圖4中所示的測量裝置中的照明單元的子午截面，其中物平面相對于像平面傾斜；圖14穿過根據(jù)第七實施例的多個照明部件的子午截面；圖15是根據(jù)第八實施例的EUV投射曝光設備的示意圖；圖16是圖15的放大且更詳細的局部圖。
具體實施例方式I.投射曝光設備的一般結構圖1是包括用于產生投射光束的照明系統(tǒng)12的DUV投射曝光設備10的高度簡化的透視圖。投射光束照明包含微細結構18的掩模16上的場14。在此實施例中，照明場14 大致具有環(huán)形段的形狀。然而，也可以考慮照明場14的其它形狀，例如矩形。投射物鏡20將照明場14內的結構18成像到沉積在基底M上的感光層22 (例如光刻膠)上。可以由硅晶片形成的基底對被布置在晶片臺(未示出)上，使得感光層22的頂面精確地位于投射物鏡20的像平面中。通過掩模臺(未示出)將掩模16定位在投射物鏡20的物平面中。因為投射物鏡20具有小于1的放大率，所以照明場14內的結構18的縮小像14’被投射到感光層22上。在投射期間，掩模16和基底22沿著與Y方向一致的掃描方向移動。因此，照明場 14在掩模16上掃描，使得可以連續(xù)地投射大于照明場14的結構化區(qū)域。這種類型的投射曝光設備通常被稱為“步進和掃描設備”或者簡單地稱為“掃描曝光機”。掩模16和基底M 的速度之間的比等于投射物鏡20的放大率的倒數(shù)。如果投射物鏡20反轉像，則掩模16和基底M在相反方向上移動，如圖1中箭頭Al和A2所指示的。然而，本發(fā)明也可以用在步進曝光機工具中，其中掩模16和基底M在掩模的投射期間不移動。在所示的實施例中，照明場14關于投射物鏡20的光軸沈并不居中。這種偏軸照明場14在某些類型的投射物鏡20中是必須的。在其它實施例中，照明場14關于光軸沈居中。設計用于小于20nm的投射光波長(尤其是用于13. 6nm)的EUV投射曝光設備具有相同的基本結構。然而，因為不存在透射EUV輻射的光學材料，所以僅使用反射鏡作為光學元件，并且掩模也是反射型的。II.照明系統(tǒng)的總體結構圖2是穿過圖1中所示的DUV照明系統(tǒng)12的更詳細的子午截面。為了清楚，圖2 的圖示被相當大地簡化，且不成比例。這尤其隱含著僅由非常少的光學元件表示不同的光學單元。在實際中，這些單元可以包括多得多的透鏡和其它光學元件。照明系統(tǒng)12包括殼體觀和光源，在所示實施例中，光源被實施為準分子激光器 30。準分子激光器30發(fā)射具有約193nm波長的投射光。也可以考慮其它類型的光源和其它波長，例如M8nm或157nm。在所示實施例中，由準分子激光器30發(fā)射的投射光進入束擴展單元32，在束擴展單元32中，擴展光束而不改變幾何光通量。束擴展單元32可以包括若干透鏡，如圖2中所示，或者例如可以被實現(xiàn)為反射鏡布置。投射光作為基本準直的光束34從束擴展單元32 出射。在其它實施例中，該光束可以具有較大的發(fā)散。準直的光束34入射在平面折疊反射鏡36上，該平面折疊反射鏡36被提供來減小照明系統(tǒng)12的總尺寸。在從折疊反射鏡36上反射之后，光束34入射在微透鏡44的陣列38上。反射鏡陣列46被布置在微透鏡40的后焦平面中或起附近。如下面將更詳細說明的，反射鏡陣列 46包括多個小的單獨反射鏡Mij，其可以彼此獨立地圍繞兩個傾斜軸傾斜，所述兩個傾斜軸優(yōu)選彼此垂直安排。反射鏡Mij的總數(shù)可以超過100或者甚至幾千。反射鏡Mij的反射面可以是平面，但如果期望附加的折射力，其也可以是彎曲的。除此之外，反射鏡表面還可以支持衍射結構。在此實施例中，反射鏡Mij的數(shù)目等于包含在微透鏡陣列38中的微透鏡40的數(shù)目。因此，各個微透鏡40引導反射鏡陣列46的一個反射鏡Mij上的會聚光束。單獨反射鏡Mij的傾斜移動由連接到照明系統(tǒng)12的總體系統(tǒng)控制52上的反射鏡控制單元50控制。用于設置反射鏡Mij的期望傾斜角度的致動器從反射鏡控制單元50接收控制信號，使得各個單獨反射鏡Mu能夠將入射光線反射一反射角，該反射角可以響應于控制信號而變化。在所示的實施例中，存在可以布置單獨反射鏡Mij的傾斜角的連續(xù)范圍。 在其它實施例中，致動器被配置為僅可以設置有限數(shù)目的離散的傾斜角。圖3是反射鏡陣列46的透視圖，為了清楚，該反射鏡陣列46僅包括8 ·8 = 64個反射鏡Mijtl根據(jù)反射鏡Mij的傾斜角，入射在反射鏡陣列46上的光束5 被反射到不同的方向。在此示意圖示中，假定某一反射鏡禮5相對于另一反射鏡M77圍繞兩個傾斜軸56x、56y 傾斜，使得由反射鏡M35和M77反射的光束Mb、Mb’分別被反射到不同的方向。再次參照圖2，從反射鏡Mij反射的光束入射在第一聚光器58上，第一聚光器58確保輕微發(fā)散的光束(現(xiàn)在作為至少大致平行的光束)入射在光學積分器72上，光學積分器 72產生多個二次光源。光學積分器72提高形成在光線與照明系統(tǒng)12的光軸OA之間的角度范圍。在其它實施例中，省略第一聚光器58，從而入射在光學積分器72上的光束具有更大的發(fā)散。在所示的實施例中，光學積分器72被實現(xiàn)為蠅眼透鏡，該蠅眼透鏡包括各自包括兩個正交的平行圓柱微透鏡陣列的基底74、76。還可以考慮光學積分器的其它構造，例如包括具有旋轉對稱表面但具有矩形邊界的微透鏡陣列的積分器。參考WO 2005/078522A、 US 2004/0036977A1以及US 2005/001^94Α1，其中描述了適用于照明系統(tǒng)12的各種類型的光學積分器。附圖標記70表示照明系統(tǒng)12的系統(tǒng)光瞳面，其基本定義了入射在掩模14上的光的角向分布。系統(tǒng)光瞳面70通常是平面或輕微彎曲，并且被布置在光學積分器70中或與其直接相鄰。因為系統(tǒng)光瞳面70中的角向光分布直接轉換為后續(xù)場平面中的強度分布，所以光學積分器72基本確定掩模16上的照明場14的基本幾何形狀。因為光學積分器72在 χ方向上比掃描方向Y上將角度的范圍提高得多得多，所以照明場14沿著X方向比沿著掃描方向Y具有更大的尺寸。從由光學積分器72產生的二次光源出射的投射光進入第二聚光器78，為了簡單起見，第二聚光器78在圖2中僅由單個透鏡表示。第二聚光器78確保系統(tǒng)光瞳面70和后續(xù)的中間場平面80之間具有傅立葉關系，在中間場平面80中布置了場光闌82。第二聚光器78將由二次光源產生的光束疊加在中間場平面80中，從而獲得中間場平面80的非常均勻的照明。場光闌82可以包括多個可移動刀片(blade)，并確保掩模16上的照明場14的尖銳邊緣。場光闌物鏡84提供了中間場平面80與掩模平面86之間的光學共軛，在掩模平面 86中布置了掩模16。從而，場光闌82被場光闌物鏡84尖銳地成像到掩模16上。III.測量裝置必須非常精確地控制反射鏡的取向，即相對于傾斜軸56x、56y的傾斜角(見圖3)。 這是因為產生在感光面22上的圖案對系統(tǒng)光瞳面70中的強度分布的變化非常敏感，該強度分布取決于反射鏡Mu的取向。僅在可以單獨地測量反射鏡Mij的取向的情況下才可以精確地控制反射鏡Mij的取向。為此，照明系統(tǒng)12包括測量裝置90，其被配置來引導各個反射鏡Mij上的測量光以及測量從各個反射鏡Mu反射的測量光的方向。在其它實施例中，測量裝置90被配置為不僅測量反射鏡Mij的取向，而且測量反射鏡Mij的反射面的形狀。這些形狀在投射曝光設備10的工作期間可以改變，通常是由于高能量投射光的吸收引起的熱的原因。在EUV照明系統(tǒng)中，熱引起的變形的問題特別受重視， 因為與DUV照明系統(tǒng)相比，投射光的更大部分被反射鏡吸收。為了測量單獨反射鏡Mij的形狀，必須不僅針對各個反射鏡Mij上的一個位置而且針對多個位置獲得表面相關的參數(shù)(諸如表面法線或距離)。在任一情況中，反射鏡Mij可以被認為共同形成更大的光學表面。測量裝置90則在此光學表面上的多個位置處測量與此光學表面相關的某一參數(shù)。在各個反射鏡Mu上存在至少一個但可能是兩個或更多個這樣的位置。該參數(shù)可以是例如表面法線，或者在反射鏡Mij上存在三個或更多個位置的情況下該參數(shù)可以是距離。在此實施例中，該參數(shù)適合描述反射鏡Mu的取向，并因此適合描述由反射鏡Mu共同形成的光學表面的形狀。測量裝置90向控制單元50饋送所測量的參數(shù)。如果在所測量的反射鏡取向與目標取向之間的偏差超過預定閾值，則控制單元50可以接著重新調整某些或所有反射鏡Mu。關于反射鏡Mij的控制的更多細節(jié)可以從由本申請的申請人于2008年10月8日提交的德國專利申請DE 10 2008 050 446. 7以及由本申請的申請人于2008年12月19日提交的國際專利申請PCT/EP2008/010918中收集?，F(xiàn)在將參照圖2和圖4描述測量裝置90的總體結構，圖4是圖2的放大且更詳細的局部圖。測量裝置90包括照明單元92，其將單獨測量光束94引導到各個反射鏡Mijtl在從反射鏡Mij反射之后，測量光束94進入包括檢測器光學部件98和位置解析傳感器100的檢測器單元96。檢測器光學部件98可以包括將測量光束94的方向轉換為位置解析傳感器100上的位置的聚光器。由傳感器100獲得的位置數(shù)據(jù)被提供到評估單元102，評估單元102被配置來基于檢測器單元96所測量的反射測量光束94的方向，確定反射鏡檢測器的取向。這些數(shù)據(jù)接著被饋送到控制單元50，如上已經說明的。在前述WO 2008/095696A1 中描述了關于檢測器單元96的更多細節(jié)。為了能夠單獨測量各個反射鏡檢測器的取向，測量裝置92必須能夠識別所檢測的測量光束94已從哪個反射鏡Mij反射。就此而言的一個方法是使用包括多個單獨照明部件103的照明單元92。各個部件103產生被引導到反射鏡Mij之一的測量光束94。因為可以單獨地控制照明部件103，所以可以使用光學復用，例如在時間或頻率域中，以區(qū)別傳感器100檢測的測量光束。如果照明單元92包括多個單獨照明部件103，則必須確保各個照明部件103產生的光束94僅入射在一個反射鏡Mu上。換言之，照明部件在反射鏡Mu上產生的測量光束光斑必須非常小，以致于它們在任一相鄰反射鏡Mij上不覆蓋顯著的區(qū)域。否則，測量精度將被大大降低。在該方面，上述WO 2008/095695A建議對各個照明部件使用單獨的光學成像部件。各個成像部件將照明部件的光出射面成像到所關聯(lián)的反射鏡Mij上。各個成像部件可以由正透鏡形成，并且多個透鏡可以形成微透鏡陣列。然而，已經發(fā)現(xiàn)由于優(yōu)選幾何條件(照明部件的間距、反射鏡的間距、以及照明部件和反射鏡之間的距離)，衍射大大地模糊了測量光束94在反射鏡Mij上產生的測量光斑。 于是，這些光斑不被限制到一個反射鏡Mu，而是部分地覆蓋一個或多個相鄰的反射鏡Mijtl 這嚴重地降低了測量裝置90可獲得的測量精度。1.第一實施例圖5是穿過根據(jù)第一實施例的照明單元92的示意子午截面。在此實施例中，照明部件由布置為二維陣列的光源104形成。光源104可以被實現(xiàn)為激光二極管，例如垂直腔表面發(fā)射激光器(VCSEL)，其特別適合于本應用，因為這些激光二極管可以被密集封裝，且可以被單獨地控制。各個光源104具有光出射面106，其布置在成像系統(tǒng)110的物平面108 中，成像系統(tǒng)110將物平面108成像在像平面112上。在圖5中，成像系統(tǒng)110僅由兩個透鏡114、116表示。然而，應當理解，可以使用其它尤其是更復雜的成像系統(tǒng)110用于將物平面108成像在像平面112上。特別地，可以針對遠心度誤差校正成像系統(tǒng)110，這是因為測量光束94入射在反射鏡Mij上的方向對于測量精度非常關鍵，并因此必須被精確地知道。此外，成像系統(tǒng)110可以包括可調節(jié)的光學元件，例如可以借助于操縱器而沿著光軸或垂直于光軸移動的透鏡或反射鏡。光學元件的調節(jié)可以被用于共同地改變反射鏡Mij上產生的測量光斑的尺寸和/或位置。因為光源104不由單獨的微透鏡而由共同的成像系統(tǒng)110成像在反射鏡Mij上，所以成像系統(tǒng)110的光學元件的直徑一般將大得多。結果，測量光斑(即在反射鏡Mij上產生的光出射面106的像)不會由于衍射而被顯著模糊。因此，將光出射面106布置在共同成像系統(tǒng)110的物平面108中使得可以完全將測量光斑限制到一個單獨反射鏡Mij的表面上。 因此，測量精度不會由于測量光被引導到錯誤的反射鏡Mu而被降低。如果滿足以下不等式(1)，則與利用成像系統(tǒng)110將多于一個光出射面106成像關聯(lián)的優(yōu)勢特別顯著Ps2 < 5 λ d(1)這里，Ps是產生在光學表面上的測量光斑的平均間距。如果光學表面由反射鏡Mij 形成，則此間距Ps將通常等于反射鏡Mij的間距Pm。在上述不等式中，d表示物平面108與像平面112之間的距離，λ是測量光的中心波長。如果不等式(1)被滿足，則當各個光出射面被其自身的透鏡成像在反射鏡Mij上時，衍射將模糊產生在反射鏡Mij上的光斑，到導致測量精度顯著降低的程度?？商鎿Q或可調節(jié)的孔徑光闌117可被用于改變在反射鏡Mu上產生光斑的測量光束94的數(shù)值孔徑。測量光束94的均勻數(shù)值孔徑有助于檢測器單元96的設計。2.第二實施例具有小的光出射面106的光源104不可避免地產生具有大發(fā)射度的測量光束94。 這導致大的幾何光通量，大的幾何光通量使得成像系統(tǒng)110的光學設計更困難，且通常隱含著使用具有大直徑的光學元件。圖6在類似于圖5的表達中示出了根據(jù)第二實施例的照明單元92，其中各個照明部件103包括了產生測量光的光源104，以及可以由具有正折射力的微透鏡形成的光聚集器118。形成光聚集器118的微透鏡可以被布置為形成位于光源104的直接前方的微透鏡陣列。這樣的微透鏡還可以被直接應用在形成光源104的激光二極管的前端面上。如圖7中的局部放大圖所示，光聚集器118減小了光源104發(fā)射的光束94的發(fā)散度，并從而降低了光學系統(tǒng)110必須處理的幾何光通量。這有助于成像系統(tǒng)110的設計，并通常使得可以使用具有更小直徑的光學元件(見圖6中的透鏡114，與圖5中的透鏡114相比)。光聚集器118被配置為使得光聚集器118產生的衍射將不導致產生在反射鏡Mij上的光斑的嚴重模糊。在圖6所示的實施例中，光出射面106現(xiàn)在由光聚集器118的后表面形成，所述光聚集器118布置在成像系統(tǒng)110的物平面108中。因此，與圖5中所示的實施例相比，成像系統(tǒng)110成像由這些后表面形成的且以降低的發(fā)散度發(fā)射光束的表面。3.第三實施例圖8是穿過根據(jù)第三實施例的照明單元92的子午截面。與圖6和圖7中所示的第二實施例相對比，成像系統(tǒng)110包括多個成像子系統(tǒng)，各個子系統(tǒng)具有其中布置了超過兩個但不是所有光出射面106的物平面。在這里所示的實施例中，存在三個成像子系統(tǒng)，各自分別包括兩個正透鏡114a、116a、114b、116b以及114c、116c。為了防止測量光斑由于衍射而延伸到相鄰反射鏡Mij上，應該滿足條件O):Mps2 彡 5 λ d(2)
12
這里，M > 2是成像子系統(tǒng)的最小直徑超過光斑的間距Ps的倍數(shù)(即，最小直徑是 Mps) ο4.第四實施例圖9是穿過根據(jù)類似于圖5中所示的第一實施例的第四實施例的照明單元92的子午截面。然而，在此實施例中，成像系統(tǒng)110被配置為使得第二透鏡116與像平面112之間的距離更大。這簡化了測量裝置90在照明系統(tǒng)12中的空間布置。此外，與圖5中所示的實施例相比，測量光束34的數(shù)值孔徑被降低。這有助于檢測器光學部件98的設計和布置。照明部件103可以再次包括光源或光源與光聚集器的組合。5.第五實施例在所述前述實施例中，成像系統(tǒng)110具有放大率β，其由下式給出^I=R = ps/pf(3)其中Ps仍然是成像平面112中的測量光斑的平均間距，Pf是物平面104中的光出射面106的平均間距(見圖8)。圖10是穿過根據(jù)第五實施例的成像單元92的子午截面，其中放大率β設置得不同。第一照明子單元12 包括包含三個照明部件103的第一陣列120a以及包含正透鏡 IHa和透鏡116的光學子系統(tǒng)。第二照明子單元122b包括包含三個照明部件103的第二陣列120b以及包含正透鏡114b和透鏡116的光學子系統(tǒng)。因此，透鏡116是照明子系統(tǒng) 122a、12 兩者的一部分。在各個照明子系統(tǒng)12h、122b中，光學子系統(tǒng)的放大率β由下式給出I β I = 2 · R = 2 · ps/pf (4)結果，相鄰照明部件103不在相鄰反射鏡Mij上產生測量光斑，而是在之間相隔一個反射鏡的反射鏡上產生測量光斑。在一般情況下，如果放大率滿足β I = N · ps/pf, (5)則相鄰照明部件103不在相鄰反射鏡Mij上產生測量光斑，而是在沿著給定方向相隔N-I個反射鏡的反射鏡上產生測量光斑。在圖10中所示的照明單元92中，分別關于透鏡114a和114b布置第一和第二陣列120a、120b，從而不由第一陣列120a照明的反射鏡Mij由第二陣列120b照明，反之亦然。 因此，可以在陣列46的所有反射鏡Mij上產生測量光斑。如果陣列120a、120b之一分別相對于對應透鏡IHa和114b之間的空間關系被合適地改變，例如通過垂直于光軸輕微地位移一個陣列或對應的透鏡，則可以在每一個第二反射鏡Mij上產生兩個重疊的測量光斑。根據(jù)示意性地示出此實施例的照明部件103的陣列的三維布置的圖11，與滿足等式(5)的放大率關聯(lián)的優(yōu)勢將變得更明顯。照明部件103形成四個二維3x3陣列120a、 102b、120c和120d。在圖11的右手側，反射鏡陣列46上的位置被指示為圓圈，照明部件 103可以在這些位置上產生測量光斑。較暗的區(qū)域圖示了測量光的存在，并且線連接光發(fā)射照明部件103，所述位置指示空間關系，即哪個光發(fā)射照明部件103照明反射鏡陣列46上的哪個位置。為了簡單，未示出將照明部件103的光出射面成像在反射鏡陣列46上的光學子系統(tǒng)。如從圖11變得清楚的，陣列120a至120d可以被空間隔開一遠大于照明部件103 的光出射面之間的間距Pf的距離。陣列120a至120b與提供來將陣列120a至120b成像在反射鏡陣列46上的光學子系統(tǒng)之間的相對布置確定可以將測量光斑產生在反射鏡陣列46 上的地方。一般地，如果反射鏡陣列包括mXm個反射鏡Mij,并且放大率是β =N-R,則在零冗余的情況中必須提供各自包括(m/N) X (m/N)個照明部件的η = N2個子單元。此構思具有以下優(yōu)點a)陣列尺寸降低因為相鄰陣列120a至120d之間的距離可以遠大于相鄰照明部件103之間的間距 Pf，所以陣列120a至120d可以被制造為分離單元，例如其上形成多個激光二極管的分離芯片(die)。在圖10和圖11中所示的簡化實施例中，這些陣列僅包括3X3 = 9個照明部件 103，而反射鏡陣列46包括36個反射鏡Mijtl照明部件103的較小陣列的制造更簡單，并通常導致更高的制造成品率。此外，在照明部件103失效的情況下，僅需要替換包括該失效的照明部件的一個(小的)陣列。在前述實施例中，光源的整個陣列必須被替換，因為在緊密封裝的陣列中通常不可能替換單個光源。b)冗余另一個優(yōu)勢是可以通過小心地改變陣列120a至120d相對于透鏡IHa至114d的空間關系而容易地調節(jié)陣列120a至120d產生的光斑的位置。這也包括提供冗余的能力， 使得反射鏡陣列46上的位置可以被不同陣列120a至120d的照明部件103照明。圖12中示意性地示出了這一點，其中提供了兩組照明部件陣列12 至122b和 122a’至122b’。圓圈指示的反射鏡陣列46上的每個位置可以被兩個照明部件103照明， 其中一個照明部件103被布置在陣列12 至122b之一中，另一照明部件103被布置在其余陣列122a’至122b’之一中。此構思甚至使得可以在投射曝光設備10已經工作之后添加附加的照明子單元。 例如，如果照明部件103的壽命比預期的短，則可能發(fā)生這樣的情形。于是，可以通過向測量裝置90添加附加的照明部件陣列而容易地提高照明部件103的冗余度。6.第六實施例在上述實施例中，已經假定可以至少大致與成像系統(tǒng)110的光軸垂直地布置反射鏡陣列46。在實際系統(tǒng)中，反射鏡陣列46應當被傾斜地照明，因為只有這樣才可以確保沒有測量裝置90的組件打斷投射光的傳播，以及從反射鏡Mij反射的測量光束94可以被檢測器光學部件98接收(見圖4)。如果成像系統(tǒng)110的物平面106和像平面122滿足 Scheimpflug條件，則可以容易地獲得這樣的傾斜照明。圖13示出了照明單元92，其與圖9中所示的照明單元類似。然而，在此實施例中滿足kheimpflug條件，從而，雖然相對于其中布置了反射鏡陣列46的像平面112傾斜地布置物平面106，但獲得了良好的成像質量。此外，透鏡114、116分別具有旋轉對稱軸Al和 A2，軸Al和A2不共線，而是互相平行并分離一距離。7.第七實施例圖14中示出了在照明部件103內提供光源104的冗余的方法，圖14是穿過多個照明部件103的子午截面。每個照明部件103包括光源104的陣列以及一個光聚集器。光聚集器由施加在基底124上的透鏡118形成，基底124對所有照明部件103而言是共用的。 在一個實施例中，在給定時間，僅照明部件103的光源104中的一個在工作。
布置在物平面108中的光出射面106不由光源104形成，而是由光聚集器透鏡118 的后表面形成?？梢匀绱瞬贾霉庠?04，使得光出射面106的尺寸和位置不依賴于照明部件103的哪個光源104當前正在產生測量光。如果照明部件103的光源104之一失效，則光源104的控制確保此照明部件103的其余光源104中的一個接替。因為光出射面106是固定的，所以這將不改變反射鏡Mij上產生的光斑位置或尺寸，而將僅對測量光束94入射在反射鏡Mij上的方向具有影響。當確定反射鏡取向時評估單元102可以考慮這一點。8.第八實施例圖15是EUV投射曝光設備的示意圖，該EUV投射曝光設備包括具有EUV輻射源30 的照明系統(tǒng)12、反射掩模16和投射物鏡20。物鏡20包括6個反射鏡Ml至M6，其在施加在支撐體(support) M上的感光層22上形成掩模16的縮小像。在所示的實施例中，最后一個反射鏡M6是適應性反射鏡。為此，提供致動器單元 130，其被配置為使反射鏡M6的反射面變形。確定該變形，使得減小像差。這在像差隨時間變化的情況下特別有用。這種隨時間變化的像差通常由反射鏡Ml至M6的溫度分布的變化而導致，因為它們可能在掩模16或照明系統(tǒng)12產生的照明設置已被改變之后發(fā)生。圖16是反射鏡M6和致動器單元130的更詳細的示意側視圖。致動器單元130包括多個致動器132，所述多個致動器130被固定到共同的支撐結構133上并被配置來對反射鏡M6施加力，如圖16中雙箭頭所指示的。致動器132由致動器控制單元134控制，該致動器控制單元134控制致動器使得獲得期望的表面變形。為此，投射物鏡20包括與上文參照圖4至14所說明的測量裝置基本相同的測量裝置90。照明單元92包括多個照明部件103，所述多個照明部件103將測量光束94引導向反射鏡M6的光學表面上所選擇的位置。經反射的測量光束進入檢測器單元96的檢測器光學部件98，并接著被傳感器100檢測。確定照明單元92和檢測器單元96的布置，使得其不干擾EUV投射光138。連接到傳感器100的評估單元102基于檢測器單元96所測量的光束的方向確定反射鏡M6的形狀。測量裝置90所獲得的表面形狀信息被用來在閉環(huán)控制機制中控制致動器 132ο已經通過示例給出了優(yōu)選實施例的以上描述。根據(jù)所給出的公開，本領域的技術人員將不僅理解本發(fā)明及其伴隨的優(yōu)點，還將發(fā)現(xiàn)對所公開的結構和方法的各種明顯改變和修改。因此，申請人尋求覆蓋落入由所附權利要求限定的本發(fā)明及其等同物的精神和范圍內的所有這樣的改變和修改。
1權利要求
1.一種微光刻投射曝光設備，包括光學表面(46 ；M6)以及配置來在所述光學表面上的多個位置處測量與所述光學表面相關的參數(shù)的測量裝置(90)，所述測量裝置包括a)照明單元(92)，包括i)多個照明部件(103)，其中每個照明部件具有配置來發(fā)射測量光(94)的光出射面 (106)，以及 )光學成像系統(tǒng)(110)，所述光學成像系統(tǒng)在其中布置了至少兩個光出射面(106)的物平面(108)與至少與所述光學表面基本重合的像平面(11 之間建立成像關系，由此在所述光學表面上產生多個測量光斑，所述測量光斑是所述至少兩個光出射面(106)的像；b)檢測器單元(96)，其被配置來在測量光已經在所述測量光斑點處與所述光學表面相互作用之后測量所述測量光的特性；c)評估單元(102)，其被配置來基于所述檢測器單元(96)確定的所述測量光的特性對每個位置確定與所述表面相關的參數(shù)。
2.如權利要求1所述的設備，其中，與所述光學表面G6；M6)相關并在多個位置處測量的參數(shù)限定所述光學表面的形狀。
3.如權利要求1或2所述的設備，包括表面變形單元(130)，所述表面變形單元(130) 被配置來使所述光學表面G6 ；M6)變形。
4.如前述權利要求中的任一項所述的設備，其中，所述光學表面(46；M6)被配置為使得其至少反射所述測量光的很大一部分。
5.如權利要求1所述的設備，其中，所述光學表面G6)由反射鏡(Mu)陣列形成，所述反射鏡(Mu)被適配于將入射光線反射一反射角，所述反射角可以響應于控制信號而變化。
6.如權利要求5所述的設備，其中，所述反射鏡(Mu)被配置為圍繞至少一個傾斜軸 (56x、56y)傾斜。
7.如權利要求5或6所述的設備，其中，所述反射鏡陣列06)被布置在所述設備的照明系統(tǒng)(12)中，并且其中，所述反射鏡(Mu)將投射光引導向所述照明系統(tǒng)(12)的系統(tǒng)光瞳面(70)。
8.如前述權利要求中的任一項所述的設備，其中，滿足條件？/< 5Xd，其中d是光出射面(106)與所述光學表面(46 ；M6)之間的平均距離，Ps是所述光學表面上產生的光斑的平均間距，以及λ是所述測量光的中心波長。
9.如前述權利要求中的任一項所述的設備，其中至少一個照明部件(103)包括a)測量光源(104)，其被適配于產生測量光，以及b)光聚集器(118)，其被布置在所述測量光的光路中，使得所述光聚集器(118)減小所述測量光源(104)產生的測量光的發(fā)散度。
10.如前述權利要求中的任一項所述的設備，其中至少一個照明部件包括至少兩個測量光源(圖14中的104)，所述至少兩個測量光源將測量光引導到所述光學表面(46 ；M6)上的同一光斑。
11.如權利要求9或10所述的設備，其中所述至少兩個測量光源(104)布置在所述光聚集器(118)的后焦平面中。
12.如前述權利要求中的任一項所述的設備，其中，所述成像系統(tǒng)(110)包括至少兩個成像子系統(tǒng)，其中每個成像子系統(tǒng)具有其中布置了兩個或更多個、但不是所有包含在所述照明單元(92)中的光出射面(圖8和圖10中的106)的物平面。
13.如前述權利要求中的任一項所述的設備，其中，所述成像子系統(tǒng)(114a、116;114b、 116)具有放大率β，其中β = N-R,N = 2,3,4,…，并且R = ps/pf是所述光學表面06 ； M6)上產生的光斑的平均間距Ps與相鄰光出射面(106)的平均間距Pf之間的比。
14.如權利要求13所述的設備，其中所述照明單元被細分為η> N2個照明子單元，并且其中每個照明子單元包括所述照明部件(10 中其光出射面(106)布置在所述成像子單元之一的物平面中的某些照明部件。
15.如前述權利要求中的任一項所述的設備，其中，所述光學系統(tǒng)的物平面(圖13中的 108)和像平面(11 相對于彼此傾斜。
全文摘要
一種微光刻投射曝光設備(10)包括由多個微反射鏡(Mij)形成的光學表面以及配置來在多個位置處測量與所述光學表面相關的參數(shù)的測量裝置。所述測量裝置包括包含多個照明部件(104、118)的照明單元(92)，每個照明部件具有光出射面(106)。光學成像系統(tǒng)(110)在其中布置了至少兩個光出射面(106)的物平面(108)與至少與所述光學表面基本重合的像平面(112)之間建立成像關系。檢測器單元(96)在測量光已與所述光學表面相互作用之后測量所述測量光的特性，并且評估單元(102)基于所述檢器單元(96)確定的特性對每個位置確定與所述表面相關的參數(shù)。
文檔編號G03F7/20GK102349026SQ200980157991
公開日2012年2月8日 申請日期2009年3月13日 優(yōu)先權日2009年3月13日
發(fā)明者安德拉斯.G.梅杰, 邁克爾.帕特拉, 馬庫斯.德岡瑟 申請人:卡爾蔡司Smt有限責任公司