TWI435181B - 具有量測裝置之微蝕刻投射曝光工具及用於量測照射強度分佈之方法 - Google Patents

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Description

具有量測裝置之微蝕刻投射曝光工具及用於量測照射強度分佈之方法
本發明有關於一種微蝕刻投射曝光工具，在該投射曝光工具之一光學路徑上放置有一量測裝置。此外，本發明有關於一種用於量測一微蝕刻投射曝光工具之光學路徑上之照射強度分佈之方法。此外，本發明亦有關於一種使用一量測裝置之用法，即利用該量測裝置對一微蝕刻投射曝光工具之光學路徑上之照射強度分佈進行局部及角度解析量測。最後，本發明有關於一種使用一量測裝置之用法，即用於確定一微影光罩之繞射效率。
一微蝕刻投射曝光工具通常包括若干光學子系統。此等子系統包括：一照射系統，用於照射一保持一結構化微影光罩之標線；及一投射物鏡，用於將該微影光罩成像於一半導體晶圓之上。該照射系統包括：一光源，例如紫外光波長範圍之雷射；及一標線遮蔽裝置(REMA)物鏡，用於將一標線遮蔽裝置成像至該投射曝光工具之標線平面。因此，由該光源所產生之電磁輻射的光學路徑通常穿過該標線遮蔽裝置物鏡、該標線及該投射物鏡。
在先前技術中，為了量測電磁輻射在該投射曝光工具之光學路徑中之狀況，在該光學路徑之不同位置中放置攝影機，可對其進行存取以獲得此資訊。利用此等攝影機可對該攝影機位置處之電磁輻射的強度分佈進行局部解析量測。但是，所獲得之有關電磁輻射狀況之資訊通常不足以對該等光學子系統進行最佳協調或調整。
 本發明之目的
本發明之一目的是提供一種可用於克服上述缺陷之投射曝光工具及一種方法，更特定言之，可以更準確及更廣泛地確定該投射曝光工具之光學路徑中之電磁輻射狀況。
根據本發明之解決方案
根據本發明，可以利用以下各項實現該目的：如申請專利範圍第1項所述之投射曝光工具、如申請專利範圍第2項所述之投射曝光工具、如申請專利範圍第3項所述之投射曝光工具、如申請專利範圍第4項所述之投射曝光工具、如申請專利範圍第5項所述之投射曝光工具、如申請專利範圍第31項所述之用於量測一輻射強度分佈之方法、如申請專利範圍第32項所述之量測方法、如申請專利範圍第33項所述之量測方法、如申請專利範圍第34項所述之量測方法、如申請專利範圍第35項所述之量測方法、如申請專利範圍第39項及第40項所述之使用量測裝置之用法。本發明之其他有益方面描述於隨附申請專利範圍內。
根據本發明，提供一種微蝕刻投射曝光工具，在該投射曝光工具之一光學路徑上佈置有量測裝置，用於對一照射強度分佈進行局部及角度解析量測，該量測裝置包括：一量測景域，在該量測景域之個別點佈置有聚焦光學元件之一排列；該等聚焦光學元件之公共影像平面；一局部解析輻射偵測器，其具有一用於對一輻射強度進行局部解析記錄之記錄表面，該記錄表面被佈置在該公共影像平面內；及一評估裝置，其被配置用於根據所記錄之輻射強度為每一個別量測景域點確定一各別角度解析照射強度分佈。此外，根據本發明，提供一種用於量測一微蝕刻投射曝光工具之光學路徑中之照射強度分佈的方法，該方法包括以下步驟：在該投射曝光工具之光學路徑之一量測景域之個別點佈置聚焦光學元件，使該等聚焦光學元件具有一公共影像平面；佈置一局部解析輻射偵測器，使輻射偵測器之記錄表面位於該公共影像平面；對到達該輻射偵測器之電磁輻射強度進行局部解析記錄；以及根據所記錄之照射強度為每一個別量測景域點確定一各別角度解析照射強度分佈。
此外，根據本發明，提出一種使用一量測裝置之用法，用於在該微蝕刻投射曝光工具之光學路徑中之一量測景域的個別點對照射強度分佈進行各別角度解析量測，該量測裝置包括：佈置於 該量測景域之個別點的聚焦光學元件排列；該等聚焦光學元件之一公共影像平面；以及一局部解析輻射偵測器，其記錄表面被佈置於該公共影像平面內。此外，根據本發明，提出一種使用一量測裝置之用法，用於局部及角度解析量測一照射強度分佈，以確定一微影光罩之繞射效率，該量測裝置包括：聚焦光學元件之一排列；該等聚焦光學元件之一公共影像平面；以及一局部解析輻射偵測器，其記錄表面被佈置於該公共影像平面內。
換言之，根據本發明，提供一種微蝕刻投射曝光工具，例如一步進器或掃描器，其具有一佈置在該投射曝光工具之光學路徑中之量測裝置，用於局部及角度解析量測一照射強度分佈。因此，藉由該量測裝置，可以量測該光學路徑中之一量測景域上之一照射強度分佈，從而可以在該量測表面上角度解析該電磁輻射之輻射流分佈。因此，對於每一個別量測景域點，確定各別延伸之角度解析之照射強度分佈。因此，對於每一量測景域點，不僅僅是確定一角度值(例如在波前量測中即為此種情況。而是，對於每一量測景域點，在一角度譜上確定照射強度，即為至少兩個不同輻射角度，特別地，為三個、四個、五個或更多個不同輻射角度，在每一個別量測景域點確定照射強度。
特別地，根據本發明進行量測期間，使用一延伸局部輻射分佈被指派給個別聚焦元件之局部解析輻射偵測器之記錄表面部分分別被照射，其不同於一點影像之輻射分佈。特別地，相對於藉由一Shack Hartmann感測器在波前量測期間於一相應偵測器部分上所形成艾瑞盤(Airy Disc)之延伸，在被指派給該個別聚焦元件之局部解析輻射偵測器之記錄表面各別部分中的輻射分佈延伸至少為其2倍，較佳地介於10倍及100倍之間。
根據本發明，一量測景域點應被理解為該量測裝置之量測景域內之一點，而不是例如在該標線上之一物件景域點或者該晶圓上之一影像景域點。
根據該投射曝光工具之類型，在該投射曝光工具之光學路徑 上所保持之電磁輻射可屬於紫外光波長範圍，例如可以為365奈米、248奈米、193奈米或157奈米波長範圍，或者例如包括極紫外光輻射，特別地，係波長為13.4奈米之輻射。
用於對該照射強度分佈進行局部及角度解析量測之量測裝置包括若干聚焦光學元件，即對所到達之電磁輻射具有聚焦效果之光學元件。該等聚焦光學元件各別具有一聚焦或影像平面。根據本發明，該等聚焦光學元件之佈置方式使該等聚焦光學元件之各別影像平面一致，即對於該等聚焦光學元件存在一公共影像平面或聚集平面。有利地，該等光學元件被相互偏移，橫向放置於該等光學元件之一之光軸上，特別地，被放置於一平行於該公共影像平面之平面上。該局部解析輻射偵測器之佈置方式使其記錄表面位於該公共影像平面內，且以局部解析方式記錄到達該記錄表面之電磁輻射的強度。藉由在公共影像平面內記錄表面之排列，而不是例如在一共軛影像平面內佈置，如此，在該等聚焦光學元件及輻射偵測器之間不會佈置將該影像平面成像於另一平面(例如一共軛影像平面)上之附加光學器件。因此，根據本發明之量測裝置之量測準確性得以提高。
本發明是基於以下理解：對於每一個別量測景域點，藉由對到達該等聚焦光學元件之公共影像平面內之電磁輻射強度進行局部解析記錄，可以對該光學路徑中之電磁輻射確定一各別角度解析照射強度分佈。因此，可以在該投射曝光工具之光學路徑之不同點處量測該局部及角度解析照射強度分佈，藉此可廣泛確定該投射曝光工具之光學路徑中電磁輻射之狀況。如此又可非常準確地協調該投射曝光工具之個別光學元件，從而最佳化該光學路徑中之輻射狀況。
因此，該照射強度分佈之局部及角度解析量測可以在組裝該投射曝光工具時及在對該投射曝光工具進行維護時對該投射曝光工具之光學元件進行改良調整。亦可藉由根據本發明之量測裝置，在該投射曝光工具之操作期間，在該光學路徑之特定位置連 續監視該照射強度分佈。
在根據本發明之一具體實施例中，該等聚焦光學元件及該輻射偵測器被整合於一獨立模組之中。一獨立模組應被理解為獨立於該投射曝光工具之其他子系統所設計之模組。特別地，在該模組中不包含該投射曝光工具之子系統的其他光學元件，例如該照射系統或該投射光學器件之光學元件。藉由將該等聚焦光學元件及該輻射偵測器整合於一獨立模組中，可以提高該量測裝置之可管理性。因此，可以在該投射曝光工具之光學路徑中的不同位置佈置該量測裝置，且不會增加複雜性。此外，亦可預防由其他光學元件所導致之量測不準確性。
在根據本發明之另一具體實施例中，該輻射偵測器之局部解析度高於個別聚焦光學元件之延伸。因此，該輻射偵測器能夠解析小於個別聚焦光學元件之延伸的尺寸。例如，如果該輻射偵測器為電荷耦合裝置攝影機，則該電荷耦合裝置攝影機之若干成像元件(像素)或偵測器元件對應於一聚焦光學元件之延伸。藉由該輻射偵測器之高局部解析度，複數個偵測器元件被各別指派給一特定聚焦光學元件。因此，在該輻射偵測器之一特定偵測器元件上所記錄之強度可以被明確指派給一特定聚焦光學元件。如此則有可能以高準確度對照射強度分佈進行角度解析確定。
在根據本發明之另一具體實施例中，該局部解析輻射偵測器具有光電構件，特別地，分別為一電荷耦合裝置攝影機、一光電二極體柵格及一光電二極體線，及/或一具有光電成像記錄裝置之熒光層。此類型之成像記錄裝置可再一次例如為一電荷耦合裝置偵測器。此類型之成像記錄裝置與一熒光層之組合尤其有利於在極紫外光波長範圍中應用。ASP公司之P43例如可用作該熒光層。將一熒光層與一成像記錄裝置一起使用可以在該偵測器平面實施高局部解析度，其取決於層之微粒大小、該熒光層及該成像記錄裝置之解析度。一種所謂之“背面照射電荷耦合裝置攝影機”亦可被用作極紫外光輻射之輻射偵測器。有利地，一用作輻射偵測 器之電荷耦合裝置攝影機具有一10微米之典型偵測器元件或成像元件距離。在該聚焦光學元件(例如一折射微透鏡)之延伸為0.25毫米時，則在每一聚焦光學元件之下的空間方向上放置至少25個輻射敏感偵測器或柵格元件。因此有可能實現高角度解析度。
在根據本發明之另一具體實施例中，該量測裝置被配置為在每一量測點量測該照射強度分佈，其是兩維角度解析的。因此，可以進行各別兩維局部及角度解析之量測。於是對該輻射強度進行四維量測。如此可詳盡確定在該投射曝光工具之光學路徑上之輻射狀況。
此外，如果該等聚焦光學元件在一量測平面上被排列為柵格形式，其係有利的。藉由該等光學元件之柵格形排列，該量測景域可由該等光學元件均勻覆蓋。因此，在整個柵格區域可以高局部解析度來量測該照射強度分佈。藉由該等聚焦光學元件之柵格形排列，該量測平面可由該等光學元件覆蓋，且縫隙儘可能少。如此可確保在量測該照射強度分佈時不存在縫隙。
在另一有利具體實施例中，該等聚焦光學元件中之至少一者包括：一折射微透鏡，特別地，最小直徑為0.25毫米；一繞射微透鏡，特別地，其最小直徑為0.2毫米；及/或在其前方佈置有小孔之微透鏡，特別地，其開口直徑小於0.1毫米。特別地，上述微透鏡可以用石英玻璃製成。因此，該等透鏡特別地可透過波長為248奈米及193奈米之光。一繞射微透鏡例如可為CGH(電腦產生全息像)之形式。應用於該等微透鏡前方之小孔可用於精確限定該等微透鏡之入口孔徑。尤其有利的是在該量測平面上佈置一六角形密集微透鏡陣列，透鏡距離為例如250微米，透鏡直徑為例如240微米。此外，如果該等聚焦光學元件之至少一者包括一菲涅耳波帶環片，則為有利的。一菲涅耳波帶環片尤其可適合於聚焦極紫外光輻射。菲涅耳波帶環片可以為例如單色環或閃耀式光柵之形式。
此外，如果提供一小孔柵格，該小孔柵格具有若干形成聚焦 光學元件之開口，則係有利的。在此情況下，可能無須折射或繞射微透鏡。如前所述，在此情況下，該等聚焦光學元件由該等小孔形成。該等小孔之聚焦效果源於繞射效果。根據此有利具體實施例所提供之小孔柵格尤其適合於量測工作於極紫外光波長範圍之投射曝光工具之照射強度分佈。此處，該孔直徑之有利量測大約為4微米。該小孔柵格及該記錄表面之間的距離最好為大約1毫米。對於大約為13奈米之波長，此導致大約為8微米之最小光點直徑。
此外，如果該投射曝光工具擁有一照射裝置，用於發出特定波長之電磁輻射，且該小孔柵格之開口直徑各別為該等電磁輻射波長之兩倍，特別地係其10倍至100倍，則此係有利的。因此，特別地，對於極紫外光範圍之波長，可以實現對照射強度分佈之特別準確之量測結果。
此外，如果該量測裝置進一步包括一偏振過濾器及/或該輻射偵測器被設計為偏光選擇性，則其係有利的。因此，可以根據所輻射之電磁輻射之偏振量測該照射強度分佈。該偏振過濾器有利地被佈置在該等聚焦光學元件前方的光學路徑內。
此外，如果該量測裝置進一步包括一色彩或光譜過濾器及/或該輻射偵測器被設計為光譜選擇性，則其係有利的。如此有可能確定波長解析之照射強度分佈。該色彩過濾器有利地被佈置在該等聚焦光學元件前方的光學路徑內。
在另一有利具體實施例中，該光學路徑包括一束個別光線，在該等光學元件之位置，該等個別光線相對於該等光學元件之各別光軸具有最大角偏離amax ，且該等光學元件之各別直徑為P，各別焦距為f，其符合以下關係：P/(2f)>tan(amax )。因此，仍然可能將輻射偵測器之個別偵測器元件指派給各別聚焦光學元件。此意味著該輻射偵測器或該等偵測器元件之個別偵測器元件對於各別聚焦光學元件具有明確指派，使藉由一特定偵測器元件量測之輻射強度可以被可靠地追溯至穿過該等被指派聚焦光學元件之各別光 線。該等光學元件之直徑P與各別光學元件之直徑相關聯，與各別光學元件之光軸成直角。在一有利尺寸確定實例中，該直徑P=0.25毫米，該焦距f=0.8毫米，由此可導致最大角偏離amax 為9°。當該輻射偵測器之解析度為0.01米時，此導致角度解析度為0.7°或12毫弧度。在另一有利尺寸確定中，直徑P=0.25毫米，焦距f=20毫米，由此可導致最大角偏離amax 為0.36°。當該輻射偵測器之解析度再一次為0.01毫米時，此導致角度解析度為0.03°或0.5毫弧度。
在另一有利具體實施例中，該量測裝置進一步包括一遮蔽元件，特別地係一孔柵格光罩及/或一表面光調變器，用於遮蔽個別聚焦光學元件免受該光學路徑中電磁輻射之照射。藉由該等遮蔽元件，個別聚焦光學元件被遮蔽，較佳地，每一其他聚焦光學元件藉由此類遮蔽元件遮蔽。為此，相應之遮蔽元件有利地被直接佈置在各別聚焦光學元件前方。在該量測平面之兩維方向中有利地遮蔽了每一其他聚焦光學元件之後，在該光學路徑中未被遮蔽之該輻射之光學元件之所有相鄰光學元件被遮蔽。因此，由於實際被指派給該等被遮蔽光學元件之偵測器元件未被此等光學元件照射，所以可以增大該輻射線到達該未被遮蔽之光學元件之最大入射角度。此意味著增大最大角度範圍，利用該最大角度範圍可以使用一相鄰的未被遮蔽之光學元件無串擾地來記錄入射照射強度。
在根據本發明之另一具體實施例中，該量測裝置被佈置在一量測平面上，且該評估裝置被配置為在該量測平面內確定該照射強度分佈，由此由光線光學器件計算在相對於該量測平面偏移之目標平面上的照射強度分佈。如此即有可能在該投射曝光工具之一量測平面上確定該照射強度分佈，對於該量測平面而言，該投射曝光工具是難以觸及的。
在根據本發明之另一具體實施例中，該投射曝光工具擁有一標線遮蔽裝置物鏡(其具有一被指派之光瞳平面)、被佈置在一孔徑平面中之標線遮蔽裝置、一標線平面、一具有一被指派之光瞳 平面之投射物鏡及一晶圓平面，且該目標平面被佈置在若干平面中之兩者之間，該等平面包括：該標線遮蔽裝置物鏡之光瞳平面、該孔徑平面、該標線平面、該投射物鏡之光瞳平面及該晶圓平面。
此外，如果該量測裝置另外包括一用於在該公共影像平面內移動該輻射偵測器之第一移動裝置，則其係有利的。因此，在記錄到達該輻射偵測器之電磁輻射強度時，該輻射偵測器可被移動。有利地，該輻射偵測器之局部解析度是像素受限的，該第一移動裝置被設計為，在記錄到達該輻射偵測器之輻射期間，能夠在兩維方向上移動該輻射偵測器，移動範圍最多為該輻射偵測器之±1像素寬度。有利地，該量測裝置進一步包括一評估裝置，其被設計為回推所記錄之影像，且以數學方式對其求平均，且藉由該等聚焦光學元件來確定入射到該偵測器之記錄表面的個別光線束之光點中心點。此方法亦被稱為“顫動”。因此，可以經提高之角度解析度來確定該照射強度分佈。舉例而言，藉由此方法，在確定波長為193奈米之光點中心點時，其精度可以為0.5微米。此波長之光點直徑理想情況下為2毫米，但在實踐中，其可能因偏差而增大，例如大約為0.5微米。
此外，如果提供一用於在該投射曝光工具之光學路徑內移動該量測裝置之第二移動裝置，則其係有利的。有利地，該第二移動裝置被配置為在該投射曝光工具之光學路徑中相對於該輻射之傳播方向橫向移動該量測裝置。因此，藉由結合高局部解析度之量測結果，可以量測更大輻射直徑。此量測方法對應於一平行及一串列量測之組合。因此，光學路徑之量測(其截面大於該量測裝置之延伸)變為可能。在另一有利具體實施例中，該第二移動裝置被配置為平行於該輻射之傳播方向移動該量測裝置。因此，可以在空間範圍內(即三維)對該輻射景域進行取樣。
此外，如果該量測裝置擁有若干彼此相鄰之聚集光學元件之陣列及/或若干彼此相鄰之局部解析個別偵測器陣列，則其係有利的。特別地，該量測裝置可在一平面內具有若干微透鏡陣列，及 在該公共聚焦平面內具有被指派給該等個別微透鏡陣列之若干CCD攝影機。同樣係由於此有利具體實施例，能夠以高局部解析度量測具有一大直徑之光學路徑。
此外，根據本發明，可以利用一微蝕刻投射曝光工具實現上述目的，特別地，係根據上述具體實施例之任一者所設計之微蝕刻投射曝光工具，其具有一用於放置一保持一結構化微影光罩之標線之標線平面、及一用於對一輻射強度分佈進行局部及角度解析量測之量測裝置，該量測裝置包括：聚焦光學元件之一排列；該聚焦光學元件之一公共影像平面；及具有一記錄表面之局部解析輻射偵測器，其被佈置在該公共影像平面中，用於局部解析記錄一輻射強度，該量測裝置被佈置在一標線平面之區域內。特別地，該等聚集光學元件被佈置在該標線平面內。此外，根據本發明，提供一種方法，用於量測一微蝕刻投射曝光工具之標線平面區域內之照射強度分佈。根據本發明之方法包括以下步驟：在該標線平面之區域內排列聚焦光學元件，特別地係在該標線平面內排列聚焦光學元件，使該等聚焦光學元件具有一公共影像平面；排列一局部解析輻射偵測器，使該輻射偵測器之記錄表面位於該公共影像平面內；以及對到達該輻射偵測器之電磁輻射強度進行局部解析記錄。
在該投射曝光工具之操作期間，在該標線平面內佈置一標線，且位於該標線平面之該等結構藉由該曝光工具之投射光學器件成像於一晶圓上。為在該晶圓上準確地對最小結構進行成像，將保持該等待成像結構之微影光罩均勻地照射在整個光罩上非常重要。由於佈置在該標線平面之區域內的量測裝置，從而有可能在局部解析及角度解析方面均以高準確度量測該標線平面內之照射均勻性。此等量測例如可在個別晶圓之曝光之間實施。如果該量測裝置之聚焦光學元件被佈置在該標線平面之內，則可以特別準確地在該標線平面內量測該照明均勻性。
此外，根據本發明，可以利用一微蝕刻投射曝光工具實現上 述目的，特別地，係根據上述具體實施例之任一者所設計之微蝕刻投射曝光工具，其具有一用於將一結構化微影光罩成像於一晶圓上之投射物鏡、及一用於對一照射強度分佈進行局部及角度解析量測之量測裝置，該量測裝置包括：聚焦光學元件之一排列；該聚焦光學元件之一公共影像平面；及具有一記錄表面之局部解析輻射偵測器，其被佈置在該公共影像平面內，用於局部解析記錄一輻射強度，該量測裝置被佈置在該投射物鏡之一光瞳平面之區域內。特別地，該等聚集光學元件被佈置在投射物鏡之光瞳平面內。此外，根據本發明，提供一種方法，用於量測一微蝕刻投射曝光工具之投射物鏡之光瞳平面區域內之照射強度分佈。根據本發明之方法包括以下步驟：在該投射物鏡之光瞳平面區域內排列聚焦光學元件，特別地係在該光瞳平面內排列，使該等聚焦光學元件具有一公共影像平面；排列一局部解析輻射偵測器，使該輻射偵測器之記錄表面位於該公共影像平面內；以及對到達該輻射偵測器之電磁輻射強度進行局部解析記錄。
因此，可以局部及角度解析地量測該投射物鏡之光瞳平面中之照射強度分佈。利用此資訊能夠高精度地調整投射曝光工具之個別光學元件，從而可以改進該投射曝光工具之成像特性。有利地，該投射物鏡具有一轉換底座，該量測裝置即藉由該轉換底座被***該光瞳平面中。
根據本發明，可以利用一微蝕刻投射曝光工具進一步實現上述目的，特別地，係根據上述具體實施例之任一者所設計之微蝕刻投射曝光工具，其具有一用於將一標線遮蔽裝置成像於該投射曝光工具之一標線平面上之標線遮蔽裝置物鏡、及一用於對一照射強度分佈進行局部及角度解析量測之量測裝置，該量測裝置包括：聚焦光學元件之一排列；該等聚焦光學元件之一公共影像平面；及具有一記錄表面之局部解析輻射偵測器，其被佈置在該公共影像平面內，用於局部解析記錄一輻射強度，該量測裝置被佈置在該標線遮蔽裝置物鏡之一光瞳平面之區域內。特別地，該等 聚焦光學元件被佈置在該標線遮蔽裝置物鏡之光瞳平面之內。此外，根據本發明，提供一種方法，用於量測一微蝕刻投射曝光工具之標線遮蔽裝置物鏡之光瞳平面區域內之照射強度分佈。根據本發明之方法包括以下步驟：在該標線遮蔽裝置物鏡之光瞳平面區域內排列聚焦光學元件，特別地係在該光瞳平面內排列，使該等聚焦光學元件具有一公共影像平面；排列一局部解析輻射偵測器，使該輻射偵測器之記錄表面位於該公共影像平面內；以及對到達該輻射偵測器之電磁輻射強度進行局部解析記錄。
通常，該標線遮蔽裝置被設計為具有可調整孔徑。佈置於該標線平面內的是一標線，其保持用於微影之結構化光罩。該標線遮蔽裝置確保在該投射曝光工具操作期間，僅待曝光之標線部分被曝光。如熟習此項技術者所習知，一物鏡之光瞳通常被理解為意指該出口光瞳，從而意指該孔徑隔膜之影像(從穿過位於該等影像平面之間透鏡，自該影像平面的一軸向點所看)，或者就是該孔徑隔膜自身。透過在該標線遮蔽裝置物鏡之光瞳平面區域內放置該量測裝置，可以準確量測該輻射穿過該標線遮蔽裝置物鏡之過程，從而可以最佳化調整該標線遮蔽裝置物鏡之個別光學元件。
此外，根據本發明，可以利用一微蝕刻投射曝光工具實現上述目的，特別地，係根據上述具體實施例之任一者所設計之微蝕刻投射曝光工具，其具有佈置在一孔徑平面內之標線遮蔽裝置、及一用於對一照射強度分佈進行局部及角度解析量測之量測裝置，該量測裝置包括：一聚焦光學元件之排列；該聚焦光學元件之一公共影像平面；及具有一記錄表面之局部解析輻射偵測器，其被佈置在該公共影像平面內，用於局部解析記錄一輻射強度，該量測裝置被佈置在孔徑平面之區域內。特別地，該等聚集光學元件被放置在該孔徑平面內。此外，根據本發明，提供一種方法，用於量測一微蝕刻投射曝光工具之標線遮蔽裝置之孔徑平面區域內之照射強度分佈。根據本發明之方法包括以下步驟：在該孔徑平面之區域內排列聚焦光學元件，特別地係在該孔徑平面內排 列，使該等聚焦光學元件具有一公共影像平面；排列一局部解析輻射偵測器，使該輻射偵測器之記錄表面位於該公共影像平面內；以及對到達該輻射偵測器之電磁輻射強度進行局部解析記錄。
如前文所提及，該標線遮蔽裝置可被設計為具有孔徑-所謂之標線遮蔽裝置片。藉由在該孔徑平面區域內放置該量測裝置，可以局部及角度解析地量測該孔徑平面內之照射強度分佈，從而可以得出有關該標線照射均勻性之結論。
在根據本發明之另一具體實施例中，該投射曝光工具具有一晶圓平面，用於放置待微影曝光之晶圓，且該量測裝置被佈置在該晶圓平面之區域內。因此，可以在整個成像景域內局部及角度解析地量測該微影成像之均勻性，由所得到之資訊，可以在該投射曝光工具之光學器件內進行適當調整。有利地，該量測裝置被佈置在該晶圓平面之區域內，使該等聚焦光學元件位於該晶圓平面內。
根據本發明之另一具體實施例，具有上述量測裝置之特徵的另一量測裝置被佈置在該標線平面之區域內。在根據本發明之另一具體實施例中，具有上述量測裝置之特徵的另一量測裝置被佈置在該投射物鏡之光瞳平面之區域內。此外，如果具有上述量測裝置之特徵之另一量測裝置被佈置在該標線遮蔽裝置物鏡之光瞳平面區域內，則其係有利的。在根據本發明之另一具體實施例中，具有上述量測裝置之特徵的另一量測裝置被佈置在該標線遮蔽裝置之光瞳平面區域內。
因此，根據本發明之上述具體實施例，至少兩個量測裝置被佈置在該投射曝光工具之光學路徑之不同點處。根據在該光學路徑之不同量測平面處所獲得之局部及角度解析量測結果，可以得出有關該光學路徑之光學元件中誤差源之結論。另一方面，亦有可能確定該光學路徑中誤差源之位置，至少可以大略確定。如果在一第一量測平面(例如該標線平面)內之被量測照射強度分佈在期望標準之內，但位於該光學路徑中該第一量測平面之後的第 二量測平面(例如該投射光學器件之光瞳平面)內之被量測照射強度分佈偏離其期望分佈，則位於該等兩量測平面之間的光學元件可被確定為一誤差源。
此處可被確定之可能誤差源係存在一漫射光源。另一方面，根據本發明，提供一種方法，用於在一投射曝光工具之光學路徑中確定一漫射光源。該方法包括以下步驟：使用以上具體實施例之一之量測方法量測一照射強度分佈，其中該輻射偵測器被佈置在該投射曝光工具之光學路徑中上述量測平面之一內；使用上述具體實施例之至少另一者之量測方法量測一照射強度分佈，且該輻射偵測器被佈置在該等上述量測平面之至少另一者中；藉由評估所量測之照射強度分佈，確定該投射曝光工具之光學路徑中存在一漫射光源。
如前文所提及，根據本發明，另外建議使用一量測裝置進行一照射強度分佈之局部及角度解析量測，用於確定一微影光罩之繞射效率。此處所使用之量測裝置包括：聚焦光學元件之一排列，該等聚焦光學元件之一公共影像平面；以及一局部解析輻射偵測器，其記錄表面被佈置在該公共影像平面上。為此，有利地以高空間相干性照射該微影光罩，即使用來自一相同方向之輻射源進行照射。
如果該量測裝置現在被佈置在該微影光罩之下的照射輻射光學路徑中，則藉由該量測裝置記錄所到達之角度解析之照射輻射之能力，可以記錄該零階繞射，此記錄過程不同於在整個微影光罩上穿過該局部解析之微影光罩之輻射的一階繞射。由此，可以局部解析地確定該微影光罩之繞射效率。該繞射效率被定義於屬於第一階繞射之強度部分。有利地，該量測裝置具有一適當評估裝置，利用該裝置可以由所量測之強度確定該等繞射效率。在另一有利具體實施例中，在量測該微影光罩之繞射效率時，將該微影光罩安裝在該投射曝光工具中。為此，該量測裝置可以被佈置在例如該晶圓平面內，而且可以被佈置在投射光學器件之上的一 平面內。
以上針對根據本發明之投射曝光工具的具體實施例所詳細描述的特徵，可以相應地轉換為根據本發明之方法。反之亦然，以上針對根據本發明之方法的具體實施例所詳細描述的特徵也可相應地轉換為根據本發明之投射曝光工具。由該投射曝光工具之有利具體實施例所得到之該量測裝置之有利具體實施例，也可以被相應地轉換為根據本發明對該量測裝置之用法，用於確定一微影光罩之繞射效率，或者用於局部及角度解析地量測一照射強度分佈。根據本發明之方法的有利具體實施例或者由此所得到之根據本發明之用法，應當被具體包含在本發明之揭示案中。因此，關於根據本發明之投射曝光工具之有利具體實施例所詳細說明本發明之優點也可以被關聯至根據本發明之方法或者根據本發明之用法的相應有利具體實施例。
在以下所述之示範具體實施例中，相互之間具有類似功能或類似結構之元件儘可能使用相同或類似元件符號表示。因此，為了理解一特定示範具體實施例之個別元件之特徵，應當參考其他示範具體實施例之描述或本發明之一般說明。
圖1示出根據本發明之一微蝕刻投射曝光工具10之示範具體實施例，其採用掃描器之形式。該投射曝光工具10包括一照射系統12，用於照射佈置於該投射曝光工具10之一標線平面14中之標線。圖1中未描繪出該標線。該標線由具有一特定波長之電磁輻射照射，該波長取決於投射曝光工具10之類型，可以為紫外光波長範圍，或者極紫外光波長範圍(超出紫外光，例如13.4奈米)。在該紫外光波長範圍內，該波長可以為例如365奈米、248奈米、193奈米或157奈米。
該投射曝光工具10進一步包括一投射物鏡18及一晶圓平面20。藉由該投射物鏡18將該標線平面14內之光罩結構成像於該晶圓平面20內。該照射系統12及該投射物鏡18具有一公共光軸 22。該照射系統12包括：一輻射源(未在圖中未出，例如用於產生電磁輻射之雷射器)；及一佈置在一孔徑平面23中之標線遮蔽裝置(REMA)，用於限制該標線平面14之受照射區域。為此，該標線遮蔽裝置具有例如可調整孔徑，所謂之標線遮蔽裝置片。此外，該照射系統12包括一標線遮蔽裝置物鏡，用於將該標線遮蔽裝置24成像於該標線平面14上。
因此，藉由該投射曝光工具10由該輻射源所產生之電磁輻射16之光學路徑延伸穿過該孔徑平面23、該標線遮蔽裝置物鏡26、該標線平面14及該投射物鏡18，且在該晶圓平面20內終止。該標線遮蔽裝置物鏡26具有一光瞳平面30。例如，對於在圖1之下部所指示之標線平面14之雙極照射，示意性地示出該光瞳平面30之強度分佈32或局部解析之照射強度分佈。此處，該強度分佈32具有兩個強度最大值34。
根據本發明，在該投射曝光工具10之光學路徑28內佈置一量測裝置36，用於局部及角度解析量測一照射強度分佈。圖1示出可以佈置該量測裝置36之若干可能位置之實例。因此，該量測裝置36例如可被佈置在該孔徑平面23內、該標線遮蔽裝置物鏡26之光瞳平面30內、該標線平面14內、該投射物鏡18之一光瞳平面37內，或者放置在該晶圓平面20內。
例如，當該量測裝置36被佈置在該標線遮蔽裝置物鏡26之光瞳平面30內時，該電磁輻射16之個別光線38以不同角度到達該量測裝置36之一量測景域41之各別點。該量測裝置36被配置為在該量測景域之不同點以角度解析方式記錄所到達之電磁輻射，以下將對其進行更詳盡之說明。此意味著對於該量測景域41內之每一個別點，可以確定一角度解析之照射強度分佈。因此，有可能確定以不同角度輻射到該光瞳平面30之各別點上的輻射強度。在圖1之上部，示出了該電磁輻射16中射至一量測裝置36(被佈置在該標線平面14內)之個別光線38。
圖2詳盡示出該量測裝置36之一示範具體實施例。該量測裝 置36之此具體實施例在一量測平面40內擁有一量測景域41，其中具有聚焦光學元件42之一排列。在所示情況中，該等聚焦光學元件42為一微透鏡柵格形式。此處，該等聚焦光學元件42被設計為折射微透鏡。但是，該等聚焦光學元件42亦可被設計為繞射微透鏡，例如，採用CGH(電腦產生全像)之形式。該等聚焦光學元件42具有一統一焦距f，從而具有一公共影像平面44及一公共聚焦平面。
此外，該量測裝置36具有一佈置在該公共影像平面44內之局部解析輻射偵測器46，其採用電荷耦合裝置攝影機或兩維光電二極體柵格之形式。該局部解析輻射偵測器46擁有一面向該等聚焦光學元件42之記錄表面48。這裏，該記錄表面48被佈置在該等聚焦光學元件42之公共影像平面44內。該局部解析輻射偵測器46包括複數個偵測器元件50，其在平行於該記錄表面48之方向上具有各別延伸p。因此，該延伸p限定了該輻射偵測器46之局部解析度。
到達該量測裝置36之量測景域41之電磁輻射16(此處被稱為入射輻射52)藉由該等聚焦光學元件42被聚焦於該輻射偵測器46之記錄表面48上。這裏，該入射輻射52之全部個別光線38(其相對於所關注之被照射光學元件42之光軸54具有相同角度α)被聚焦於一特定偵測器元件50上。以此方式被照射之到達一偵測器元件50a之輻射強度被輻射偵測器46所記錄。
藉由一評估裝置60，根據該輻射偵測器46之記錄表面48上所記錄之強度的局部分佈，可以重新確定該量測裝置36之量測平面40中之局部及角度解析照射強度分佈。為此，各別直接位於相應聚焦光學元件42之下之偵測器元件50被指派至該等各別光學元件42。為避免發生“串擾”，即穿過一特定聚焦光學元件42之入射輻射52不會到達被指派給一相鄰聚焦元件42之偵測器元件50，該入射輻射52之最大入射角度amax 受到限制，以滿足以下關係： P/(2f)>tan(amax ), (1)
P是該等聚焦光學元件42之直徑，f是其焦距。
因此，根據該輻射偵測器46所記錄之強度分佈，可以在局部及角度解析兩維上各別確定該量測裝置36之量測景域41中之照射強度分佈。該局部解析度受該等聚焦光學元件42之直徑P的限制。藉由該相應聚焦光學元件42之中心點，對已經穿過一特定聚焦光學元件42之輻射進行局部指派。根據圖2之具體實施例及在稍後階段中所述具體實施例的量測裝置36，可視需要包括一偏光過濾器57及/或一光譜過濾器58。因此，該照射強度分佈可以被以偏振解析及波長解析進行確定。或者，該輻射偵測器46亦可以被設計為偏振選擇性或波長選擇性。
在使用一折射微透鏡作為一聚焦光學元件42時，選擇該微透鏡之典型直徑為0.25毫米或更大。如果該聚焦光學元件42由一繞射微透鏡製成，則該微透鏡之典型直徑為0.2毫米或更大。採用CCD攝影機形式之局部解析輻射偵測器46之典型柵格元件尺寸大約為10微米。結合一典型直徑為0.25毫米之折射微透鏡及一典型柵格元件尺寸為10微米之電荷耦合裝置攝影機作為該輻射偵測器46，在每一微透鏡下至少存在500個偵測器元件50。因此，可以實現一高角度解析度。
圖3示出根據圖2之量測裝置36之量測景域41之俯視圖，其具有聚焦光學元件42之柵格56。該等聚焦光學元件42被佈置在各別量測景域點(xi ,yj )。圖2示出此等量測景域點(x1-5 ,yj )之水平線。圖4示出根據圖3之量測景域41之一部分的放大部分。圖5說明藉由根據本發明之量測裝置36所量測之照射強度分佈，作為一實例。對於該兩維量測景域41中之每一量測景域點(xi ,yj )，確定一延伸兩維角度解析照射強度分佈I(φx ,φy )，即對於該等量測景域點(xi ,yj )之每一者，在兩角度維度上為複數個角度值φx 和φy 確定照射強度值。因此，總共可以確定一4維照射強度分佈。或者，對 於每一量測景域點(xi ,yj )，亦可以確定一維延伸角度解析照射強度分佈。
在圖5中示出對於該投射曝光工具10之標線平面15中所佈置之量測裝置36之示範量測結果。如此，存在對該標線之所謂環狀照射。在實踐中，該照射強度分佈I(φx ,φy )會隨著量測景域點到量測景域點之不同而稍微變化。根據所量測之變化，可以在該照射系統中進行校正量測。
圖6示出被佈置於該標線遮蔽裝置物鏡26或該投射物鏡18之光瞳平面30或37之量測裝置36。該入射輻射52包含具有許多不同方向之個別光線38。因此，如在根據圖2之量測情況中一樣，相應聚焦光學元件42之複數個偵測器元件50a被照射。圖6所示之量測裝置36亦可以視需要具有一偏光過濾器56及/或一光譜過濾器58。
圖7說明佈置在根據圖6之投射曝光工具10之標線遮蔽裝置物鏡26或該投射物鏡18之光瞳平面30或37之量測裝置36的示範量測結果。在此實例中，在個別量測景域點(xi ,yj )量測之角度解析照射強度分佈1(φx ,φy )係彼此略有不同之高斯分佈。
圖8示出根據本發明之量測裝置36之另一具體實施例，在圖式之左側，其表示為(I)，該量測裝置被佈置在該投射曝光工具10之標線平面14內，在該圖式之右側，其表示為(II)，該量測裝置36被佈置在該投射曝光工具10之光瞳平面30或37內。圖8之量測裝置36不同於根據圖2及圖6之量測裝置36之處在於後者量測裝置在該等聚焦光學元件42之前方的光學路徑中具有一小孔61。該小孔61在該等相應聚焦光學元件42之中央區域內各別擁有一孔徑開口62。因此，每一聚焦光學元件42之中心點由該小孔61選擇，所以可以更準確地限定到達該量測平面40之輻射的局部座標(xm ,ym )，為取樣介於該等孔徑開口62之間的位置，根據本發明，該量測裝置36被移至側面，即在該量測平面40內，由被移動柵格所獲得之結果被該評估裝置60加在一起。該等孔徑開口 62之典型開口直徑小於0.1毫米。
在本發明之一具體實施例中，該量測裝置36被放置在該投射曝光工具之若干平面內。此等平面可包括以上在圖1中所示之標線平面14、該孔徑平面23、該標線遮蔽裝置物鏡30之光瞳平面30、該投射物鏡18之光瞳平面37及/或該晶圓平面20。根據在該光學路徑之不同量測平面處所獲得之局部及角度解析量測結果，可以得出有關該光學路徑之光學元件中存在誤差源之結論。另一方面，亦有可能確定該光學路徑中誤差源之位置，至少可以大略確定。如果在一第一量測平面(例如該標線平面)內之被量測照射強度分佈在一期望標準之內，但位於該光學路徑中該第一量測平面之後的第二量測平面(例如該投射光學器件之光瞳平面)偏離其期望分佈，則該等兩量測平面之間的光學元件可被確定為一誤差源。根據此資訊，可以進行相應校正量測。
在本發明之一具體實施例中，藉由評估在該投射曝光工具10之光學路徑之不同位置處所量測之照射強度分佈，可以確定存在一漫射光源，且其被準確定位。
圖9示出根據本發明之量測裝置36之另一具體實施例，在該入射輻射52之光學路徑中該等聚焦光學元件42之前有一遮蔽元件64。該遮蔽元件64之形式為一柵格光罩或表面光調變器(所謂之“空間光調變器”)，且遮蔽該等聚焦光學元件42之一子集。有利地，每一其他聚焦光學元件42被遮蔽，在該遮蔽元件64之量測平面40之兩個座標方向上不受該入射輻射52之照射。
一未被遮蔽聚焦光學元件42a之各別相鄰聚焦光學元件42b被遮蔽，不受該入射輻射52之照射。因此，該入射輻射52相對於該可偵測光軸54之最大可偵測入射角度amax 得以增加，而不會產生“串擾”。此意味著位於一被遮蔽之光學元件42b之下的偵測元件50被至少部分地指派至相應相鄰之未被遮蔽之光學元件42a。因此，如圖9所示，如果位於一被遮蔽之光學元件42b之下的偵測器元件50a被照射，該偵測器元件所記錄之強度被指派給 該相鄰之未被遮蔽光學元件42a。為了補償根據圖9之量測裝置之具體實施例相對於根據圖2之量測裝置之具體實施例所降低之局部解析度，在該光軸54之側面量測該照射強度分佈期間，較佳地掃描該量測裝置。
當該等聚焦光學元件42之焦距為20毫米，兩者之間的距離為250微米，且照射波長為193奈米時，則得到未有串擾之最大入射角度為a=0.36°。當串擾至遠低於該相鄰之聚焦光學元件時，得到一最大入射角度為a=1°，當串擾至僅下一微透鏡時，入射角度a=1.8°。
圖10示出根據圖2之量測裝置36之用法，用於確定一微景光罩66之繞射效率。根據圖8或圖9之量測裝置36或根據本發明在應用中詳盡說明之其他量測裝置，例如根據圖11至圖13之量測裝置，亦可用於此目的。一繞射效率被定義為該輻射強度之一部分，該部分所進入之繞射階數不同於穿過微影光罩66之輻射的零階繞射。圖10所示之微影光罩66是以照射輻射68從上方照射，藉由該輻射，在該微影光罩66之下發生該零階繞射之輻射70及一更高繞射階數之輻射72，即不同於零之繞射階數。該輻射70及該輻射72具有不同傳播方向。該量測裝置36被佈置在該微影光罩66之下。該微影光罩66例如可被佈置在該標線平面14內，該量測裝置36被相應地佈置在例如該投射曝光工具10之晶圓平面20內。或者，該微影光罩66亦可被相對於一投射曝光工具10外部之繞射效率進行量測。
藉由該等聚焦光學元件42將到達該量測裝置36之量測平面40之輻射70及72聚焦至該局部解析輻射偵測器46之不同偵測器元件50上。此處，該零階繞射之輻射70在該輻射偵測器46上形成所謂之零階光盤、以及具有更高繞射階數之輻射72對應於一更高繞射階數之光盤，其係相對於該光罩66上之繞射。
圖11示出根據本發明之量測裝置36之另一具體實施例，其特別適於量測一入射電磁輻射52(其形式為極紫外光輻射)之照 射強度分佈。根據圖11之量測裝置36包括一小孔柵格78，其具有排列為柵格形式之開口80。該等開口80形成該量測裝置36之聚焦光學元件42，且藉由繞射效應將該入射輻射52聚焦於該局部解析輻射偵測器46上。該局部解析輻射偵測器46具有一熒光層81，例如ASP公司之P43，其表面形成該記錄表面48。佈置在該熒光層81之下的是一局部解析光電影像記錄裝置82，例如一電荷耦合裝置攝影機。該局部解析輻射偵測器46亦可以採用所謂“背面照射電荷耦合裝置攝影機”之形式。根據圖11之量測裝置36例如可被設計為在該小孔柵格78與該輻射偵測器46之間具有1毫米之距離e'，該等開口80之直徑D為4微米。此導致極紫外光輻射在該輻射偵測器46之記錄表面48上之最小光點直徑為8微米。藉由所謂之“顫動”，即該輻射偵測器46於量測該照射強度分佈期間在該記錄表面48上偏移，該光點中心點可以被更準確地確定。
此類之“顫動”亦說明於圖13中，但此處僅相對於該輻射偵測器46。此處，可以藉由一移動裝置沿該記錄表面48之兩個座標軸x及y來回移動該輻射偵測器46。該來回移動之最大幅度為一偵測器元件50之±寬度，或者一像素±寬度。在數學上被回推之光點影像被平均，提供具有更高精度之光點中心點。對於圖13所示之量測裝置36之示範設計，該等聚焦光學元件42之焦距為0.8毫米。該等聚焦光學元件42之直徑P為250微米。在使用波長為193毫米之電磁輻射進行照射時，該光點直徑為2微米。在實際中，其會因誤差增加，估計大約為5微米。藉由該輻射偵測器46在量測期間之上述顫動移動，可以以大約0.5微米之精度確立該光點中心點，由此可以得到大約0.5毫弧度之角度解析度，輻射偵測器46之典型像素解析度為0.005毫米。
圖11示出當在該投射曝光工具10之標線平面14中佈置latter時之量測裝置36，而圖12示出佈置於該投射曝光工具10之晶圓平面20中的量測裝置。
圖14示出根據本發明用於量測光線截面之方法，該光線截面大於該量測裝置36之延伸。為此，藉由在垂直於該入射輻射之方向上之移動裝置，橫向掃描該量測裝置36，如藉由雙箭頭83所示。因此，藉由該評估裝置60將該等量測結果加在一起。視需要，該量測裝置36亦可被縱向掃描，即平行於該投射曝光工具10之光軸22掃描，以對該輻射景域進行空間取樣。
圖15示出根據本發明之量測裝置36之另一具體實施例。此包括該等聚焦光學元件42之若干陣列86，其藉由各別連接元件84被相互連接在一起。該輻射偵測器46亦具有若干個別偵測器陣列，其藉由連接元件84被相互連接在一起。藉由根據圖15之量測裝置36，可以量測大型照射景域。
10‧‧‧投射曝光工具
12‧‧‧照射系統
14‧‧‧標線平面
16‧‧‧電磁輻射
18‧‧‧投射物鏡
20‧‧‧晶圓平面
22‧‧‧光軸
23‧‧‧孔徑平面
24‧‧‧標線遮蔽裝置
26‧‧‧標線遮蔽裝置物鏡
28‧‧‧光徑
30‧‧‧標線遮蔽裝置物鏡之光瞳平面
32‧‧‧強度分佈
34‧‧‧強度最大值
36‧‧‧量測裝置
37‧‧‧投射物鏡之光瞳平面
38‧‧‧個別光線
40‧‧‧量測平面
41‧‧‧量測景域
42‧‧‧聚焦光學元件
42a‧‧‧未被遮蔽之聚焦光學元件
42b‧‧‧被遮蔽之聚焦光學元件
44‧‧‧公共影像平面
46‧‧‧局部解析輻射偵測器
48‧‧‧記錄表面
50‧‧‧偵測器元件
50a‧‧‧被照射之偵測器元件
52‧‧‧入射輻射
54‧‧‧光軸
56‧‧‧聚焦光學元件之柵格
57‧‧‧偏光過濾器
58‧‧‧光譜過濾器
60‧‧‧評估裝置
61‧‧‧小孔
62‧‧‧孔徑開口
64‧‧‧遮蔽元件
66‧‧‧微影光罩
68‧‧‧照射輻射
70‧‧‧零階繞射之輻射
72‧‧‧一更高階繞射之輻射
74‧‧‧零階輻射之光盤
76‧‧‧更高階輻射之光盤
78‧‧‧小孔柵格
80‧‧‧開口
81‧‧‧螢光層
82‧‧‧光電成像記錄裝置
83‧‧‧掃描方向
84‧‧‧連接元件
86‧‧‧聚焦光學元件之陣列
88‧‧‧個別偵測器陣列
(xj , yj )‧‧‧量測景域點
以上藉由隨附略圖更詳盡地描述了根據本發明之投射曝光工具之示範具體實施例及根據本發明用於局部及角度解析量測一照射強度分佈之方法的示範具體實施例。在該等圖式中：圖1說明根據本發明之投射曝光工具之一具體實施例的原理設計，該投射曝光工具具有一量測裝置，用於局部及角度解析量測一照射強度分佈，在該圖式中，該量測裝置被繪製於該投射曝光工具之光學路徑的不同點處。
圖2是根據圖1之量測裝置之具體實施例之原理設計的示意側視圖，根據圖1之投射曝光工具之標線平面內具有根據本發明之標線平面的排列。
圖3是根據圖2之量測裝置之量測景域之俯視圖。
圖4是根據圖3之量測景域之一部分的放大部分。
圖5是以實例方式說明：利用佈置在根據圖2之標線平面內的量測裝置在根據圖4之量測景域之個別點所量測的角度解析照射強度分佈。
圖6是根據圖2之量測裝置之原理設計的示意側視圖，在根據圖1之投射曝光工具之標線遮蔽裝置物鏡的光瞳平面或者該投 射物鏡之光瞳平面內佈置有該量測裝置。
圖7是以實例方式說明：利用佈置在根據圖6之投射物鏡之光瞳平面內的量測裝置，在根據圖4之量測景域之個別點處量測的角度解析照射強度分佈。
圖8是根據圖1之量測裝置之另一具體實施例的示意側視圖，在該圖式的左部分是在該投射曝光工具之標線平面內佈置的量測裝置，在該圖式的右部分是在根據圖1之投射曝光工具之光瞳平面內佈置的量測裝置。
圖9是根據圖1之量測裝置的另一具體實施例之示意側視圖，相對於根據圖2之量測裝置具有一經放大之最大角度解析度。
圖10是根據本發明對根據圖2之量測裝置之用法的示意側視圖，用於確定一微影光罩之繞射效率。
圖11是根據圖1之量測裝置之另一具體實施例的示意側視圖，其中在該投射曝光工具之標線平面上放置有該量測裝置。
圖12是根據圖11之量測裝置之一示意側視圖，其中在根據圖1之投射曝光工具之晶圓平面內佈置有該量測裝置。
第13圖是根據圖2之量測裝置之另一具體實施例的示意側視圖。
圖14是說明根據圖2之量測裝置，在根據圖1之投射曝光工具之光學路徑上佈置有latter之根據本發明之可移動裝置。
圖15是根據圖1之量測裝置之另一具體實施例的側視圖。
36‧‧‧量測裝置
38‧‧‧個別光線
40‧‧‧量測平面
41‧‧‧量測景域
42‧‧‧聚焦光學元件
44‧‧‧公共影像平面
46‧‧‧局部解析輻射偵測器
48‧‧‧記錄表面
50‧‧‧偵測器元件
50a‧‧‧被照射之偵測器元件
52‧‧‧入射輻射
54‧‧‧光軸
57‧‧‧偏光過濾器
58‧‧‧光譜過濾器
60‧‧‧評估裝置
(xj , yj )‧‧‧量測景域點

Claims (37)

  1. 一種微蝕刻投射曝光工具(10)，包括：一量測裝置(36)設置於該投射曝光工具(10)之一光學路徑(28)上，用於對一照射強度分佈進行局部及角度解析量測，該量測裝置(36)包括：一量測景域(41)，在該量測景域(41)之個別點(xi ,yj )處佈置有聚焦光學元件(42)之一排列(56)，該等聚焦光學元件(42)之一公共影像平面(44)，一局部解析輻射偵測器(46)，具有用於局部解析記錄一輻射強度之記錄表面(48)，該記錄表面(48)被佈置在該公共影像平面(44)中，該輻射偵測器輸出輻射強度訊號相應複數個角度值表示各個量測景域的個別點(xi ,yj )的各別角度解析之照射強度分佈。
  2. 一種微蝕刻投射曝光工具(10)，包括：一標線平面(14)，用於定位一保持一結構化微影光罩(66)之標線；一投射物鏡(18)，將該結構化微影光罩(66)成像於一晶圓上，一標線遮蔽裝置(24)設置於一孔徑平面(23)中；以及一量測裝置(36)，用於局部及角度解析量測一輻射強度分佈，該量測裝置(36)包括：聚焦光學元件(42)之一排列(56)；該等聚焦光學元件(42)之一公共影像平面(44)；以及一局部解析輻射偵測器(46)，其在該公共影像平面(44)中佈置有一記錄表面(48)，用於局部解析記錄一輻射強度，以及該量測裝置(36)被佈置在由該標線平面(14)、該投射物鏡(18)的光瞳平面(37)及該孔徑平面(23)所組成的平面群組之任一選擇之區域內。
  3. 一種微蝕刻投射曝光工具(10)，其具有：一標線遮蔽物鏡(26)，用於將一標線遮蔽裝置(24)成像於該投射曝光工具(10)之一標線平面(14)內；及一量測裝置(36)，用於局部及角度解析量 測一照射強度分佈，該量測裝置(36)包括：聚焦光學元件(42)之一排列(56)；該等聚焦光學元件(42)之一公共影像平面(44)；以及一局部解析輻射偵測器(46)，其在該公共影像平面(44)中佈置有一記錄表面(48)，用於局部解析記錄一輻射強度，以及該量測裝置(36)被佈置在該標線遮蔽裝置物鏡(26)之一光瞳平面(30)之區域內。
  4. 如申請專利範圍第2項所述之投射曝光工具，其中該投射曝光工具(10)具有一標線平面(14)，用於定位一保持一結構化微影光罩(66)之標線，且具有上述量測裝置(36)之特徵之一另一量測裝置(36)被佈置在該標線平面(14)之區域中。
  5. 如申請專利範圍第2項所述之投射曝光工具，其中該投射曝光工具(10)具有一投射物鏡(18)，用於將一結構化微影光罩(66)成像於一晶圓上，且具有上述量測裝置(36)之特徵之一另一量測裝置(36)被佈置在該投射物鏡(18)之光瞳平面(37)之區域內。
  6. 如申請專利範圍第2項所述之投射曝光工具，其中該投射曝光工具(10)具有一標線遮蔽裝置物鏡(26)，用於將一標線遮蔽裝置(24)成像於該投射曝光工具(10)之一標線平面(14)內，且具有上述量測裝置(36)之特徵之一另一量測裝置(36)被佈置在該標線遮蔽裝置物鏡(26)之光瞳平面(30)之區域內。
  7. 如申請專利範圍第2項所述之投射曝光工具，其中該投射曝光工具(10)具有一佈置在一孔徑平面(23)內之標線遮蔽裝置(24)，且具有上述量測裝置(36)之特徵之一另一量測裝置(36)被佈置在該孔徑平面(23)之區域內。
  8. 如申請專利範圍第2項所述之投射曝光工具，其中該投射曝光工具(10)具有一晶圓平面(20)，用於定位 一待微影曝光之晶圓，且具有上述量測裝置(36)之特徵之一另一量測裝置(36)被佈置在該標線遮蔽裝置(24)之光瞳平面(30)之區域內。
  9. 如申請專利範圍第2項所述之投射曝光工具，其中該量測裝置(36)包括一量測景域(41)，該等聚焦光學元件被各別佈置在該量測景域(41)之個別點(xi ,yj )，且該量測裝置(36)進一步包括一評估裝置(60)，其被配置用於根據為每一個別量測景域點(xi ,yj )記錄之輻射強度，確定一各別角度解析之照射強度分佈。
  10. 如申請專利範圍第1項所述之投射曝光工具，其中該投射曝光工具(10)具有一晶圓平面(20)，用於定位待微影曝光之晶圓，且該量測裝置(36)被佈置在該晶圓平面(20)之區域內。
  11. 如申請專利範圍第1項所述之投射曝光工具，其中該等聚焦光學元件(42)及該輻射偵測器(46)被整合於一獨立模組(36)中。
  12. 如申請專利範圍第1項所述之投射曝光工具，其中該輻射偵測器(46)之局部解析度大於個別聚焦光學元件(42)之延伸。
  13. 如申請專利範圍第1項所述之投射曝光工具，其中該局部解析輻射偵測器(46)具有：光電構件(50，82)，特別地是一電荷耦合裝置攝影機；一光電二極體柵格；及一光電二極體線；及/或一熒光層(81)，其具有一光電成像記錄裝置(82)。
  14. 如申請專利範圍第1項所述之投射曝光工具，其中該量測裝置(36)被配置為以兩維角度解析在每一量測點(xi ,yj )量測該照射強度分佈。
  15. 如申請專利範圍第1項所述之投射曝光工具，其中該等聚焦光學元件(42)被排列為一量測平面(40)內之一柵格形式。
  16. 如申請專利範圍第1項所述之投射曝光工具，其中該等聚焦光學元件(42)中之至少一者包括：一折射微透鏡，特別地，一最小直徑為0.25毫米；一繞射微透鏡，特別地，其一最小直徑為0.2毫米；及/或在其前方佈置之帶有一小孔(61)之微透鏡，特別地，其開口直徑小於0.1毫米。
  17. 如申請專利範圍第1項所述之投射曝光工具，其中該等聚焦光學元件(42)之至少一者包括一菲涅耳波帶環版。
  18. 如申請專利範圍第1項所述之投射曝光工具，更包含一小孔柵格(78)具有若干形成該等聚焦光學元件(42)之開口(80)。
  19. 如申請專利範圍第18項所述之投射曝光工具，其中該投射曝光工具(10)擁有一照射裝置，用於發出具有一特定波長之電磁輻射(16)，且該小孔柵格(78)之開口(80)之直徑各別為該波長之兩倍，特別地係該波長之10倍至100倍。
  20. 如申請專利範圍第1項所述之投射曝光工具，其中該量測裝置(36)進一步包括一偏光過濾器(57)及/或該輻射偵測器(46)被設計為偏光選擇性。
  21. 如申請專利範圍第1項所述之投射曝光工具，其特徵在於，該量測裝置(36)進一步包括一光譜過濾器及/或該輻射偵測器(46)被設計為光譜選擇性。
  22. 如申請專利範圍第1項所述之投射曝光工具，其中該光學路徑(28)包括一束個別光線(38)，在該等光學元件(42)之位置，該等個別光線(38)相對於該等光學元件(42)之各別光軸(54)具有一最大角偏離amax ，且該等光學元件(42)之各別直徑為P、各別焦距為f，其符合以下關係P/(2f)>tan(amax )。
  23. 如申請專利範圍第1項所述之投射曝光工具，其中該量測裝置(36)進一步包括一遮蔽元件(64)，特別地係一小孔柵格光罩及/或一表面光調變器，用於遮蔽各別聚焦光學 元件(42)不受照射。
  24. 如申請專利範圍第1項所述之投射曝光工具，其中該量測裝置(36)被佈置在一量測平面(40)上，且該評估裝置(60)被配置為在該量測平面(40)內確定該照射強度分佈，由此由光線光學器件計算在相對於該量測平面(40)偏移之目標平面上的一照射強度分佈。
  25. 如申請專利範圍第24項所述之投射曝光工具，其中該投射曝光工具(10)擁有：一標線遮蔽裝置物鏡(26)，其具有一被指派之光瞳平面(30)；被佈置在一孔徑平面(23)之標線遮蔽裝置(24)；一標線平面(14)；一投射物鏡(18)，其具有一被指派之光瞳平面(37)；一晶圓平面(20)，且該目標平面被佈置在兩平面之間，該等平面包括該標線遮蔽裝置物鏡(26)之光瞳平面(30)、該孔徑平面(23)、該標線平面(14)、該投射物鏡(18)之光瞳平面(37)及該晶圓平面(20)。
  26. 如申請專利範圍第1項所述之投射曝光工具，其中該量測裝置(36)進一步包括一第一移動裝置，用於在該公共影像平面內移動該輻射偵測器(46)。
  27. 如申請專利範圍第1項所述之投射曝光工具，更包含一另一移動裝置用於沿該投射曝光工具(10)之光學路徑移動該量測裝置(36)。
  28. 如申請專利範圍第1項所述之投射曝光工具(10)，其中該量測裝置(36)具有聚焦光學元件(42)之若干陣列(86)，該等陣列(86)互相鄰近，以及/或若干相互鄰近之局部解析個別偵測器陣列(88)。
  29. 一種用於量測微蝕刻投射曝光工具(10)之光學路徑中之一照射強度分佈之方法，包括：-在該投射曝光工具(10)之光學路徑(28)內之一量測景域(41)之個別點(xi ,yj )排列聚焦光學元件(42)，使該等聚焦光學元件(42)具有一公共影像平面(44)， -排列一局部解析輻射偵測器(46)，使該輻射偵測器之記錄表面位於該公共影像平面(44)內，-局部解析記錄到達該輻射偵測器(46)之電磁輻射(16)之強度，以及-根據該被記錄之輻射強度，為各別量測景域的每一個點(xi ,yj )確定一各別角度解析照射強度分佈。
  30. 一種用於量測由一微蝕刻投射曝光工具(10)之一標線平面(14)、微蝕刻投射曝光工具(10)之投射物鏡(18)的一光瞳平面(37)及微蝕刻投射曝光工具(10)之一孔徑平面(23)所組成的平面群組之任一選擇之區域內之一照射強度分佈的方法，其中標線平面(14)用於定位保持一結構化微影光罩(66)之一標線，該方法包括以下步驟：-在該標線平面(14)、該投射物鏡(18)的該光瞳平面(37)或該孔徑平面(23)之區域內排列聚焦光學元件(42)，使該等聚焦光學元件(42)具有一公共影像平面(44)，-排列一局部解析輻射偵測器(46)，使該輻射偵測器之記錄表面位於該公共影像平面(44)內，以及-局部解析記錄到達該輻射偵測器(46)之電磁輻射(16)之強度。
  31. 一種用於量測一微蝕刻投射曝光工具(10)之一標線遮蔽裝置物鏡(26)之一光瞳平面區域內之一照射強度分佈之方法，其包括以下步驟：-在該標線遮蔽裝置物鏡(25)之光瞳平面區域內排列聚焦光學元件(42)，使該等聚焦光學元件(42)具有一公共影像平面(44)，-排列一局部解析輻射偵測器(46)，使該輻射偵測器之記錄表面位於該公共影像平面(44)內，以及-局部解析記錄到達該輻射偵測器(46)之電磁輻射(16)之強度。
  32. 如申請專利範圍第30項所述之方法，其特徵在於，該等聚焦元件被佈置在一量測景域(41)之個別點(xi ,yj )，且該方法包括另一步驟：根據所記錄之輻射強度為每一個別量測景域點(xi ,yj )確定一各別角度解析之照射強度分佈。
  33. 如申請專利範圍第29項所述之方法，其特徵在於，藉由在如申請專利範圍第1項所述之量測裝置(36)量測該照射強度分佈。
  34. 一種用於確定一投射曝光工具之光學路徑中一漫射光源之方法，其包括以下步驟：-利用如申請專利範圍第30項所述之量測方法量測一照射強度分佈，-利用如申請專利範圍第30項所述之至少另一量測方法量測一照射強度分佈，以及-藉由評估該被量測照射強度分佈，確定該投射曝光工具之光學路徑中一漫射光源之存在。
  35. 一種使用一量測裝置(36)之方法，用於在一微蝕刻投射曝光工具(10)之光學路徑(28)中各別角度解析量測一量測景域的個別點(xi ,yj )之一照射強度分佈，該量測裝置(36)包括：佈置於該量測景域之個別點的聚焦光學元件(42)之一排列、該等聚焦光學元件(42)之一公共影像平面(44)、以及一局部解析輻射偵測器(46)，其記錄表面(48)被佈置於該公共影像平面(44)內，其中該輻射偵測器輸出輻射強度訊號相應複數個角度值表示各個量測景域的個別點(xi ,yj )的各別角度解析之照射強度分佈。
  36. 一種使用一量測裝置(36)之用法，用於局部及角度解析量測一照射強度分佈，以確定一微影光罩(66)之繞射效率，該量測裝置(36)包括：聚焦光學元件(42)之一排列、該等聚焦光學元件(42)之一公共影像平面(44)、以及一局部解析輻射偵測器(46)，其記錄表面(48)被佈置於該公共影像平面(44)內。
  37. 如申請專利範圍第35項所述之使用量測裝置之用法， 其特徵在於，該等被利用之量測裝置(36)是根據如申請專利範圍第1項所述之量測裝置(36)所設計。
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