半导体技术设备中的波前校正方法与流程

本发明有关于一种半导体技术设备中的波前校正方法，其中多个物体由半导体技术设备连续曝光，其中在至少两个测量时间点测量该半导体技术设备的波前，特别是在每种情况下在物体曝光之后，并优选在物体曝光之后立即进行，并在每种情况下确定波前扰动值，且其中在至少一个第一校正时间点校正该半导体技术设备的波前，特别是在物体曝光之后，并优选在物体曝光之后立即进行。德国专利申请案第102024203030.9号的主题在此并入本文供参考。

背景技术：

1、半导体技术设备是集成电路(ic)及其他微电子部件制造的关键元件。半导体技术设备（尤其是微光刻投射曝光设备）用于将显微小图案投射到半导体材料上，且这是半导体制造中的关键步骤。在投射曝光设备中，光掩模的图像在曝光过程中会转印到所要曝光物体（例如半导体晶片）上的所要曝光的光刻胶上。然后，光刻胶的曝光区域被溶解，或在光刻胶于光照下固化时，去除未曝光区域。

2、此所生成的光刻掩模允许由化学及物理过程进一步处理，例如将材料插入敞开的窗口或在敞开的窗口下方蚀刻凹部。因此，在半导体技术设备中，通过光刻技术（尤其是光微光刻技术）在所要曝光的物体上产生一结构。光掩模的结构通常通过投射转印到所要曝光的物体上的感光光刻胶中。分辨能力（即由半导体技术设备形成的光学系统将尽可能小的结构成像到光刻胶中的能力）本质上是由所使用的光波长及系统捕获足够掩模衍射阶的能力所决定。

3、微光刻是指将微图案转印到半导体晶片的过程。微光刻投射曝光设备通常使用紫外光或极紫外线(euv)辐射，通过光学透镜元件或反射镜将图案转印到所要曝光物体上，例如晶片。euv光刻可使用波长约为13.5 nm的极紫外线辐射。这类短波长允许有较高分辨率，并生成具有较小尺寸的结构。在现代半导体产业中，euv光刻用于生成先进的集成电路(ic)。

4、微光刻技术的进步促成了芯片上晶体管数量的增加及改善微芯片效能。这对于开发更强大、更节能的电子仪器至关重要。然而，追求甚至更小结构也带来了更多挑战，诸如克服衍射效应及改善制造精度。波前扰动会影响所要投射图案（例如光掩模）的缩小和投射，这些图案通过光学透镜元件或反射镜投射到所要曝光的物体上，并可能影响所产生图案的质量。

5、波前扰动是指波前行进过程中的不规则性或偏差。在光学中，波前是指波场中具有相同相位的所有点的位置。波前扰动可能是由光学系统（例如透镜元件或反射镜）中的不均匀性所引起。此外，半导体技术设备中的光学元件的形状（例如透镜元件的形状及厚度）可能会因热膨胀而改变。由于用于光刻的高能量辐射（例如极紫外线辐射），半导体技术设备通常会发热，因此半导体技术设备中的光学元件通常会发热。光学材料的折射率也可能随温度而改变。这会导致像差，例如球面像差或色差，这可能会损害图像质量，并因此损害投射质量，并最终损害在所要曝光的物体上所要产生结构的质量。

6、在固定的时间间隔处，例如在每种情况下在所要曝光的物体（例如半导体晶片）的曝光之后可立即测量半导体技术设备的波前扰动，特别是半导体技术设备中的光学系统的波前扰动，并进行波前校正；或者，也可在每个晶片曝光之后不进行测量而进行校正。这种在晶片曝光之后的校正也称为晶片校正。

7、通常，为了对多个物体进行曝光，需要将多个所要曝光的物体（例如一批次内的多个晶片）插入半导体技术设备中。这意指在开始曝光一批次物体时，会将该批次物体加载半导体技术设备中。在对多个所要曝光的物体（例如一批次内的多个晶片）进行曝光后，可接续进行校正，也称为批量校正(lot)，这通常比晶片校正更复杂。具体而言，批量校正比晶片校正更耗时，并有关多个步骤。在校正、晶片校正或批量校正期间，可能需要重新调整半导体技术设备中的光学元件和其他任何操纵器，例如，以补偿热膨胀引起的变化。然而，波前测量和校正是耗时的，并因此频繁的校正会不利地显著降低半导体技术设备的处理量。

技术实现思路

1、在此背景下，本发明所要解决的技术问题是明确提出一种半导体技术设备中的波前校正的改善方法，该方法至少部分消除了所述缺点，并且尤其能够在至少不显著降低半导体技术设备的处理量的情况下实施有效的波前校正。

2、根据本发明，一种半导体技术设备中的波前校正方法，该方法包含下列步骤：

3、-通过该半导体技术设备连续曝光多个物体；

4、-在至少两个测量时间点测量该半导体技术设备的波前，特别在每种情况下曝光物体之后，并优选在曝光物体之后立即测量，并确定在每种情况下的波前扰动值；以及

5、-在至少一个第一校正时间点校正该半导体技术设备的波前，特别在曝光物体之后，并优选在曝光物体之后立即测量。

6、所述问题通过基于在至少两个测量时间点的波前扰动确定值所决定的至少一个第一校正时间点来解决。

7、这使得可基于波前扰动的所确定值动态决定校正时间点，并因此可针对性调适波前校正的需求。这可确定是否及何时需要进行校正，并可消除不必要的校正且避免不必要降低生产力。同时，可确保要由半导体技术设备曝光的物体的曝光质量。再次，通过消除不必要校正所节省的时间还可用于对半导体技术设备进行更针对性或更复杂的测量，特别是对半导体技术设备中的光学系统进行，优选是与波前扰动相关的测量，并因此更佳监控及确保曝光质量。

8、例如，半导体技术设备可为投射曝光设备、晶片检查设备或掩模检查设备。具体而言，半导体技术设备是用于微光刻（特别是用于极紫外线(euv)微光刻）的投射曝光设备。具体而言，所要曝光的物体是半导体晶片，例如由硅(si)制成的晶片。具体而言，每当没有物体进行曝光时，即在曝光中断或工艺中断期间，都会发生测量时间点及/或校正时间点。具体而言，第一校正时间点始终先于及优选紧接着用于决定系统波前扰动的测量时间点。在本例中，多个物体被理解为意指至少两个物体。

9、具体而言，半导体技术设备代表一光学系统或包含一光学系统。光学系统可包含用于操纵及/或塑造光以建立、放大及/或校正图像的光学元件配置。光学系统可包含各种光学元件，例如透镜元件、反射镜、棱镜、光阑、滤光片（特别是光谱滤光片）及/或偏振光学元件（例如延迟板、旋转器或偏振滤光片），这些元件使用特定配置方式定位成聚焦、偏转、散射、衍射及/或过滤光束。

10、半导体技术设备或光学系统的波前可理解为意指特别是由半导体技术设备所操纵辐射的波前，特别是至少部分由半导体技术设备所引导及/或所反射的辐射波前。辐射波前可理解为在波传播过程中所有点具有到达目标点的相同传播时间所形成的表面。

11、根据该方法，在至少两个测量时间点测量半导体技术设备的波前，特别是在每种情况下物体曝光之后，并优选在物体曝光后立即测量，并在每种情况下确定波前扰动值。例如，可通过干涉仪，特别是通过剪切干涉仪来测量波前。干涉仪可用于建立干涉图并从干涉图确定波前导数；利用所述波前导数可重建波前轮廓。此外，已知各种用于确定波前扰动（即波前扰动）或用于确定波前扰动值的方法。具体而言，使用适当配置的传感器来测量波前或波前扰动。用于确定波前扰动或确定波前扰动值的常用方法包括，例如，使用哈特曼-沙克传感器(hartmann-shack sensor)、剪切干涉测量、泽尼克多项式分析(zernikepolynomial analysis)、使用沙克-哈特曼波前传感器(shack-hartmann wavefrontsensor)、利用参考波的干涉测量或使用菲索干涉仪(fizeau interferometer)。

12、这些方法可量化波前的形状及/或偏差，即波前扰动，即确定波前扰动值。具体方法的选择取决于波前的类型和测量的特定要求。波前扰动的量化包括决定描述波前畸变的性质和程度的变量或参数。例如，泽尼克(zernike)多项式可用来描述波前的形状。将波前表示为泽尼克多项式的线性组合可计算出量化波前畸变的系数。量化波前扰动的另外的方法是使用均方根(rms)值。波前扰动的rms值指出与理想波前的均方偏差。较低的rms值指出波前更接近理想形状。

13、根据半导体技术设备中的波前校正方法，优选地，在多个第一校正时间点对半导体技术设备的波前进行校正，特别是在每种情况下在物体曝光之后，并优选在每种情况下物体曝光之后立即进行，并基于在至少两个测量时间点的波前扰动确定值来决定多个第一校正时间点。具体而言，在物体曝光之后立即在第一校正时间点进行校正；然而，优选在物体每次曝光之后不进行校正，而是仅在根据该方法决定的至少一个第一校正时间点，优选在多个第一校正时间点进行校正。具体而言，在至少一个第一校正时间点的校正可为晶片校正。

14、校正可包括重新调整或重新定位光学元件（诸如反射镜或透镜元件）以及任何其他操纵器。例如，如果光学元件是反射镜，则可改变反射镜的一个或多个自由度。在这种情况下，反射镜的自由度表示反射镜能够进行的独立运动或变形的次数，且这些取决于反射镜的几何形状和结构。例如，反射镜的自由度包括平移（位移）、旋转、倾斜（倾斜度）、活塞运动（沿光轴的位移）或变形（特别是在可变形反射镜中）。

15、具体而言，在用途变更时，半导体技术设备的运作在变更后的用途变更开始时可见到显著变化，即当设备根据新的投射模式开始对多个所要曝光物体（例如，在每种情况下针对一或多个含有多个所要曝光物体的批次）进行曝光时，就会发生这种情况。半导体技术设备在一些过程运转时间后会达到一稳定点。此时，波前扰动尤其会达到稳定值，即在较长过程运行时间（例如，约1小时至40小时，特别是5小时至20小时）内，波前扰动会收敛到稳定值（也称为“稳定态”）。因此，半导体技术设备中的波前校正方法能够显著节省校正时间，因为可动态选择至少一个第一校正时间点（优选为多个第一校正时间点），特别是在用途改变后的生成过程中的后续阶段，当半导体技术设备（特别是优选由半导体技术设备所代表的光学系统）接近稳定点（特别是在热学方面）时。

16、在下文中，描述了半导体技术设备中的波前校正方法的进一步不同优选实施例，其中各种实施例全部彼此组合。

17、根据该方法的一个实施例，通过从至少两个测量时间点的波前扰动的至少两个确定值来确定波前扰动的变化率，并基于波前扰动的变化率来决定至少一个第一校正时间点，来确定至少一个第一校正时间点。

18、这使至少一个第一校正时间点（优选为多个第一校正时间点）可基于变化率而动态决定，并因此能够在变化率高时提前校正，或在变化率低时延后校正。具体而言，校正时间点之间的校正区间的持续时间可与变化率成反比。因此，较短的校正区间优选用于较高的变化率，而较长的校正区间点则优选用于较低的变化率。在此情境中，术语“校正区间”表示在两个校正时间点之间的时间间隔。

19、根据该方法的另外的实施例，从变化率决定波前扰动超过一预定极限值的临界值时间点，并且决定至少一个第一校正时间点，使得至少一个第一校正时间点先于临界值时间点。具体而言，决定至少一个第一校正时间点，使得在波前扰动超过极限值之前在至少一个第一校正时间点进行校正。具体而言，至少一个第一校正时间点先于临界值时间点。例如，极限值可为半导体技术设备的波前扰动的某个均方根值。

20、优选地，极限值可选择成使得其对应于半导体技术设备在稳定点（稳定态）达到的波前扰动值。

21、这可针对性防止波前扰动超过一特定极限值，并且因此半导体技术设备及该方法的此实施例的应用可确保通过半导体技术设备的曝光产生具有一特定最低质量的物体。同时，将校正次数减少到最低限度，尤其是使得可保证前述最低质量。

22、此外，设备的设备规格（即最大允许波前扰动）可选择为极限值。这确保不超过该设备的最大允许波前扰动。

23、极限值也可选择成对应于半导体技术设备的“校正”稳定点（校正稳定态）达到的波前扰动值，即在晶片校正后经过较长时间（第一校正时间点）后，波前扰动在每个所要曝光的物体后渐近的值。如此可改善曝光物体的质量。

24、根据该方法的另外的实施例，变化率由插值法决定，特别是线性插值法。因此，能以需要微小计算强度的简单方式来确定变化率。具体而言，能以需要微小计算强度的简单方式来确定波前扰动的进一步变化过程。

25、一般而言，变化率也可通过多项式插值法来确定。通过较高阶的多项式描述变化率，后续变化趋势可更精确表达，尤其相较于线性插值法。具体而言，例如，可更精确决定波前扰动超过一预定极限值的临界值时间点。

26、也可想到，变化率及/或临界值时间点可通过外推法（特别是线性外推法）来决定。具体而言，如此可确定波前扰动的进一步变化过程。

27、根据该方法的另外的实施例，基于至少两个测量时间点的波前扰动的确定值来决定多个第一校正时间点，其中多个第一校正时间点在时间上彼此相对配置，使得多个第一校正时间点在每种情况下在所述时间点之间具有相同的时间间隔。具体而言，这产生了均匀的校正间隔，其中校正间隔表示两个校正时间点之间的时间间隔。

28、根据该方法的另外的实施例，在至少一个时间点将至少三个物体的批次加载半导体技术设备中，至少两个测量时间点中的第一测量时间点是在该批次中的第一物体曝光之后，并且特别立即在第一物体曝光之后，并在该批次中的第二物体曝光之前；且至少两个测量时间点中的第二测量时间点是在该批次中的第二物体曝光之后，并且特别立即在该批次中的第二物体曝光之后，并在该批次中的第三物体曝光之前。具体而言，测量时间点是这样的时间点，即波前扰动的测量发生在半导体技术设备当前未曝光物体的这样时间。

29、物体（特别是所要曝光的物体，特别是晶片）的批次或lot表示一组物体，特别是晶片，其被载入该半导体技术设备中并被一起处理。在本说明书中，申请案的范围中的术语“物体”相当于术语“所要曝光的物体”，前提是所述物体尚未曝光。例如，多个物体的批次通常是在所要曝光物体（特别是晶片）的封装处理之前存在。为了处理多个物体，通常将多个物体的批次加载半导体技术设备中，即将多个物体的批次（特别是所要曝光物体的批次）插入半导体技术设备中，并连续处理所要曝光物体的批次，特别是通过半导体技术设备进行曝光。例如，半导体技术设备可包含加载台，该加载台设计成使得其能够可靠拾取及定位所要曝光的物体（特别是晶片）。所要曝光物体的批次通常存放在专用输送容器或储存匣中，也称为“晶片储存匣”。这些容器保护所要曝光的物体（尤其是晶片）免受污染及损坏，尤其是在输送至半导体技术设备的过程中。一批次优选包含20或更多个物体（尤其是晶片）。

30、通过该方法的描述实施例，在至少一个批次的处理范围内，特别是在所述批次的物体的处理开始时，可测量波前并确定波前扰动值。因此，在批次处理的早期阶段，可能已决定了至少一个第一次校正时间点。

31、根据该方法的另外的实施例，至少三个物体的批次在每种情况下在多个时间点加载到半导体技术设备中，并在每种情况下在批次的至少两个测量时间点测量光学系统的波前，特别在每种情况下在物体曝光后，并优选在物体曝光后立即测量，以及在每种情况下确定波前扰动值，并在每种情况下基于至少两个测量时间点的波前扰动的确定值来决定批次的至少一个第一校正时间点。

32、在本技术案的范围内，术语“针对批次”应理解为在半导体技术设备中实施该批次中的所有物体的曝光的时段。

33、如此，在每种情况下，基于两个测量时间点可决定批次的波前扰动，并因此可决定波前校正的至少一个第一校正时间点。如此，可针对每个批次动态决定至少一个第一校正时间点，特别是基于实际的波前扰动，并可避免不必要的校正。这特别有利，因为例如在用途改变之后，随着连续曝光物体批次数量的增加，半导体技术设备更加接近其稳定点（“稳定态”），并因此，需要的校正越来越少，以将半导体技术设备的波前扰动限制在可接受的值。

34、根据该方法的另外的实施例，在至少一个第二校正时间点校正该半导体技术设备的波前，其中在第二校正时间点进行的校正比在至少一个第一校正时间点进行的校正更复杂。如此，在第二时间点可对波前扰动进行更大程度的校正。此外，可实施进一步及/或更复杂测量，以确定在第二校正时间点的半导体技术设备的波前，特别是确定波前扰动。这使在第二校正时间点对半导体技术设备的状态进行更精确表征，特别是相较于测量时间点。具体而言，在至少一个第二校正时间点进行的校正可为lot校正。具体而言，第二校正时间点始终先于并优选紧接着用于决定设备的波前扰动的测量时间点。

35、在这种情况下，一更复杂的校正被理解为比在第一校正时间点进行的校正花费更多时间的校正，例如，由于光学元件的更精确重新调整或使用能够选择性修改波前并因此校正扰动的光学元件，例如相位板、可变形反射镜、全息元件、渐变折射率透镜元件或特殊透镜元件配置。在校正之前的第二校正时间点进行的选择性测量的范围及质量也可不同，且特别是大于在校正之前的第一校正时间点进行的选择性测量的范围及质量。然而，一般来说，前述光学元件也可使用在第一校正时间点的不那么复杂校正的范围中。

36、根据该方法的另外的实施例，第二校正时间点的数量对应于批次的数量，且第二校正时间点在每种情况下在批次中的最后物体曝光之后，并特别是立即在最后物体曝光之后。如此，在批次曝光之后在每种情况下可进行半导体技术设备的波前扰动的附加测量，该附加测量特别是比在校正之前在第一校正时间点进行的测量更复杂。这是特别有利的，因为在投射设备中的批次曝光之后及在投射设备中的下一批次曝光之前，发生所曝光批次的卸除及/或所要曝光的下一批次装载所引起的曝光的暂停。

37、根据该方法的另外的实施例，基于至少两个测量时间点的波前扰动确定值，决定至少一个第二校正时间点。如此，可动态决定第二校正时间点，并因此通过在第二校正时间点消除不必要的校正来节省时间。具体而言，这可能导致在第二校正时间点更复杂的校正，而不必始终在批次的相应曝光之后进行。优选地，至少两个测量时间点的波前扰动测量还可决定批次曝光之后的校正无需是第二校正时间点。