Euv光刻装置及其曝光方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及光刻领域，尤其涉及一种EUV光刻装置及其曝光方法。
【背景技术】
[0002]投影曝光装置用于将掩模版上的电路图形经过投影光学系统做投影曝光的装置，能够将电路图形以一定放大或缩小的倍率投影于制造集成电路的硅片上。集成电路的发展遵循“Moore定律”，随着IC制造技术的飞速发展，IC集成度逐渐提高，投影曝光装置所用光波长也逐步下降，当前使用的主流光刻技术采用193nm(De印UV ；DUV)波长的激光。在浸没技术，双重曝光和多重曝光等围绕工艺创新技术的驱动下，逐渐逼近到DUV波长所能达到的光刻极限，预计在纳米节点，使用193nm曝光装置的用户拥有成本将大大提高，而采用波长13.5nm的极紫外线(Extreme UV，EUV)光曝光装置(EUVL)将体现出更大的竞争优势，并将无可争议地成为下一代光刻技术的首选。所述EUV曝光装置的典型配置如图1所示，包括:基础框架10、掩模台20、测量框架30、面型传感器31、EUV光源50、照明系统42、投影系统41以及??圭片台60。
[0003]由于现有物质对紫外波段(13.5nm)光能有很强的吸收性，所以EUVL照明和投影系统除需很高的真空度外，所有镜片都采用了反射方式，其中包括反射式掩模。因此，照明光束不与掩模基底垂直，一般入射角为6度，由此掩模局部面型，倾斜以及材料性质会对成像质量产生很大影响。另外，根据反射光学系统的性质，为兼顾大的曝光视场和成像质量，系统更倾向于设计成环形视场(参照2001年美国专利US6225027B1EUVL system)。倾斜的主光线角加上环形视场导致成像系统的非远心性，所谓非远心性意味着，掩模与最佳物面的垂向偏差会导致成像系统的套刻误差，这一套刻误差将超过用户允许的范围(因193nm光刻设备通常采用双远心设计而不存在这类问题)。为控制这一误差，掩模高度的控制精度需保持在10到20nm左右(与常规的193nm光刻设备硅片高度控制精度相当)，所以为解决EUV光刻系统物方非远心导致的套刻误差问题，需要增加掩模面型传感器31，所述面型传感器31测量掩模面上吸收层在整个掩模面上的相对高度分布。
[0004]由于掩模台本身或掩模背面不可避免地存在颗粒污染，导致上载到掩模台后的掩模局部面型会发生变化，所以需要测量掩模面各点位置及其对应的形貌，在系统运行过程中，通过“获取校正量——计算调整量——执行可调元件”进行套刻误差控制。测量的时机选择在掩模版加载到掩模台后，在正式进行硅片曝光前进行。测得的数据传输到由控制模块处理，调节掩模磁浮台调整高度。掩模高度的调节精度主要依赖于倍率的测量精度和激光干涉仪的精度。这需要实时协调多个耦合系统，并要有精确而快速的反馈处理时间。
[0005]当今曝光装置为提高产率均需要进行多批次曝光连续工作，对加载后的掩模事先进行全面的局部面型测量不可避免地影响产率，同时如何解决EUV光刻环境下，掩模面型测校，高真空环境下的掩模热效应变形，双重或多重曝光等问题，这些问题都会不同程度地对光刻产率造成影响。
[0006]因此，现有技术中均存在以下几点技术问题:
[0007]1、EUV光刻多批次连续曝光时，在每批次第一片硅片曝光前，都需要在交换位对掩模进行交换，在测量位对掩模面型进行测量，而后在曝光位进行曝光，特别是在执行双曝光或多重曝光工艺时，每一片掩模的切换和后续操作测量都需串行进行，产率因此受到影响。
[0008]2、在EUV高真空环境中，掩模散热更为困难，当一片掩模连续曝光后掩模吸收层因受热形变，影响成像质量，需等待进行降温处理而影响产率。
[0009]3、EUV光刻系统对环境特别敏感，需要使用测校掩模对系统进行校准时，掩模更换和面型测量耗费时间，影响产率。
【发明内容】
[0010]本发明的目的在于提供一种EUV光刻装置及其曝光方法，能够承载多个掩模，在第一掩模曝光的同时能够对其余掩模进行面型测量，并且能够通过切换掩模的方式更换另一块掩模进行曝光，避免了一块掩模长时间工作受热变形的问题又能够提高EUV光刻装置的产率。
[0011 ] 为了实现上述目的，本发明提出了一种EUV光刻装置，包括:
[0012]EUV光源、照明系统、投影系统、工件台、掩模台和掩模面型组合测量系统；其中，所述EUV光刻装置分为曝光位和测量位，所述投影系统和工件台位于曝光位，所述掩模面型组合测量系统位于测量位；所述掩模台承载多个反射式掩模，所述EUV光源发出的光线经过所述照明系统、掩模台上的反射式掩模和投影系统照射至工件台上，所述掩模面型组合测量系统在测量位对所述反射式掩模进行面型和位置测量。
[0013]进一步的，在所述的EUV光刻装置中，所述掩模面型组合测量系统包括测量框架以及至少一个组合面型传感器，所述组合面型传感器固定于所述测量框架上，并位于测量位。
[0014]进一步的，在所述的EUV光刻装置中，所述组合面型传感器包括第一位置传感器、第二位置传感器以及多个面型传感器，所述面型传感器位于第一位置传感器和第二位置传感器之间。
[0015]进一步的，在所述的EUV光刻装置中，所述掩模面型组合测量系统包括一个组合面型传感器，并位于测量位。
[0016]进一步的，在所述的EUV光刻装置中，所述掩模台承载2个反射式掩模，所述反射式掩模由掩模载台承载与所述掩模台相连，一块反射式掩模位于曝光位，另一块反射式掩模位于测量位，并与所述组合面型传感器相对。
[0017]进一步的，在所述的EUV光刻装置中，所述掩模面型组合测量系统包括2个组合面型传感器，分别位于第一测量位和第二测量位，所述第一测量位和第二测量位分别位于曝光位的两侧。
[0018]进一步的，在所述的EUV光刻装置中，所述掩模台承载3个反射式掩模，所述反射式掩模由掩模载台承载与所述掩模台相连，一块反射式掩模位于曝光位，另两块分别位于第一测量位和第二测量位，并与所述第一测量位和第二测量位的2个组合面型传感器相对。
[0019]进一步的，在所述的EUV光刻装置中，所述掩模台承载2个反射式掩模，所述反射式掩模由掩模载台承载与所述掩模台相连，所述掩模台平移使两块反射式掩模由第一测量位、曝光位以及第二测量位之间切换。
[0020]进一步的，在所述的EUV光刻装置中，所述EUV光刻装置还包括基础框架和交换位，所述EUV光源、照明系统、投影系统、工件台、掩模台和掩模面型组合测量系统均设置于所述基础框架内，所述交换位处能够更换反射式掩模。
[0021]进一步的，本发明还提出了一种EUV光刻曝光方法，采用如上文所述的EUV光刻装置，所述方法包括步骤:
[0022]在测量位加载一反射式掩模，并在工件台上加载硅片；
[0023]使用掩模面型组合测量系统对所述反射式掩模进行面型和位置测量；
[0024]将反射式掩模加载至曝光位，并建立起反射式掩模与硅片的位置关系；
[0025]对硅片进行曝光处理，同时加载另一反射式掩模至测量位；
[0026]使用掩模面型组合测量系统对另一反射式掩模进行面型和位置测量；
[0027]进行硅片曝光处理；
[0028]待曝光完毕更换硅片时，将另一反射式掩模加载至曝光位，并建立起另一反射式掩模与硅片的位置关系；
[0029]对硅片进行曝光处理，循环上述步骤直至将所有硅片曝光完毕。
[0030]进一步的，在所述的EUV光刻曝光方法中，所述反射式掩模由掩模载台承载与所述掩模台相连，所述反射式掩模设有掩模标记，所述掩模承载台设有掩模载台标记，所述掩模面型组合测量系统对所述掩模标记和掩模载台标记进行识别，建立反射式掩模的水平位置关系，所述掩模面型组合测量系统对反射式掩模高度进行测量，得到反射式掩模的形貌关系，由反射式掩模的水平位置关系和形貌关系建立起反射式掩模与硅片曝光场的空间位置关系以及多种参数。
[0031]进一步的,在所述的EUV光刻曝光方法中,在进行曝光处理时,对另一反射式掩模进行面型粗测量，所述面型粗测量用于获取另一反射式掩模标记位置信息和初步面型信息，并将所测得的另一反射式掩模的初步面型数据传至一服务器，作为另一反射式掩模前馈扫描曝光时套刻误差校准的依据。
[0032]进一步的，在所述的EUV光刻曝光方法中，在曝光完毕更换硅片时，另一反射式掩模加载至曝光位之前，对另一反射式掩模进行面型精测量，并将所测得的另一反射式掩模的面型数据传至所述一服务器，作为另一反射式掩模前馈扫描曝光时套刻误差校准的依据。
[0033]与现有技术相比，本发明的有益效果主要体现在:由于掩模台承载多个反射式掩