[发明专利]微光刻投射曝光设备以及测量有关包含在其中的光学表面的参数的方法

说明书

技术领域

本发明总体涉及将掩模成像到光敏表面的微光刻投射曝光设备，并且特别涉及包括光学表面(例如反射镜或者反射镜阵列)、以及构造来在多个位置测量有关该光学表面的参数的测量装置的这种设备。本发明还涉及测量这种参数的方法。

背景技术

微光刻(也称为光刻或者简单地称为刻印(lithography))是制造集成电路、液晶显示器以及其它微结构器件的技术。微光刻工艺和刻蚀工艺一起被用于在形成于基底(例如硅晶片)上的薄膜叠层中图案化特征。在每个制造层，晶片首先被镀上作为对辐射(例如深紫外(DUV)或者极紫外(EUV)光)敏感的材料的光刻胶。接着，在投射曝光设备中将在顶部具有光刻胶的晶片曝露于投射光。该设备将包含图案的掩模投射到光刻胶上，使得光刻胶仅在由掩模图案决定的某些位置处曝光。曝光后，显影光刻胶，以产生与掩模图案对应的图像。接着刻蚀工艺将该图案转移到晶片上的薄膜叠层中。最后，移除光刻胶。利用不同的掩模重复该过程，产生多层微结构化组件。

投射曝光设备典型地包括用于照明掩模的照明系统、用于对准掩模的掩模台、投射物镜以及用于对准涂敷有光刻胶的晶片的晶片对准台。照明系统照明掩模上的场，例如该场可以具有矩形或弯曲狭缝的形状。

理想地，照明系统利用具有很好地限定的辐照度和角度分布的投射光，照明掩模上的照明场的每个点。术语角度分布描述会聚到掩模平面中的特定点的光束的总光能量在构成该光束的光线的不同方向上是如何分布的。

入射在掩模上的投射光的角度分布通常适配于要被投射到光刻胶上的图案的种类。例如，相对较大尺寸的特征与较小尺寸的特征可能需要不同的角度分布。投射光最常用的角度分布被称为传统、环形、双极和四极照明设置。这些术语是指照明系统的系统光瞳表面中的辐照度分布。例如，使用环形照明设置，系统光瞳表面中仅照明环形区域。因此，在投射光的角度分布上仅呈现小角度范围，并且因此所有光线以相似的角度倾斜入射到掩模上。

在现有技术中已知修改掩模平面中的投射光的角度分布的不同方法，以获得理想的照明设置。为了在掩模平面中产生不同的角度分布时获得最大的灵活性，已建议使用反射镜阵列来照明光瞳表面。

在EP 1 262 836 A1中，反射镜阵列被实现为包括超过1000个反射镜的微机电系统(MEMS)。每个反射镜可关于两个正交倾斜轴倾斜。因此入射到这种反射镜器件上的辐射可以被反射到半球中的几乎任意期望方向。布置在反射镜阵列和光瞳表面之间的会聚透镜将由反射镜产生的反射角度转变为光瞳表面中的位置。该已知照明系统使得可以利用多个光斑(spot)照明光瞳表面，其中每个光斑与一个特定的微反射镜关联，并且可以通过倾斜该反射镜而使每个光斑在光瞳表面上自由移动。

US 2006/008734A1、US 7,061,582B2以及WO 2005/026843A2中公开了类似的照明系统。类似的可倾斜反射镜阵列被建议用于EUV照明系统。

在这种阵列中，单独(individual)反射镜的方向必须被高精度且高速地控制。因此，已经建议使用闭环控制。这种控制方案需要以高重复频率监控每个反射镜的取向。

国际申请WO 2008/095695A1公开了一种使得可以测量每个单独反射镜的取向的测量装置。因此，提供了一种为每个反射镜产生单独测量光束的照明单元。检测器单元在测量光束被反射镜反射之后测量它们的角度。如果已知入射在反射镜上的光束的方向，则评估单元可以基于反射光束的测量的方向来确定反射镜的取向。通过使用时间复用或者频率复用，可以区分多个测量光束，从而可以顺序地或甚至一次确定反射镜的取向。

现有技术照明单元使用激光二极管阵列(例如垂直空腔表面发射激光器(VCSEL))作为产生在反射镜上引导的测量光束的光源。为每个激光二极管提供成像透镜，该成像透镜布置在该激光二极管的前面并将该二极管的光出射面成像在反射镜之一上。所述成像透镜优选形成具有与激光二极管相同的间距的微透镜阵列。

然而，已发现，在这种测量装置的最优选尺寸下，测量精度通常并不令人满意。