專利名稱：光刻設(shè)備和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于光刻設(shè)備中進行測量的設(shè)備和方法。
背景技術(shù)：
光刻設(shè)備是一種將所需圖案應(yīng)用到襯底或襯底的一部分上的機器。例
如，可以將光刻設(shè)備用在平板顯示器、集成電路(IC)和包括微細結(jié)構(gòu)的
其他器件的制造中。在現(xiàn)有設(shè)備中，可以將可稱為掩?；蜓谀０娴膱D案形 成裝置用于生成對應(yīng)于平板顯示器(或其他器件)的單層上的電路圖案。 通過成像到提供到襯底上的輻射敏感材料(例如，抗蝕劑)層上可以將該 圖案轉(zhuǎn)移到襯底(例如，玻璃板)的全部或一部分上。
除了電路圖案，圖案形成裝置可以用于產(chǎn)生其他圖案，例如濾色片圖
案(color filter pattern)或點陣。除了掩模，圖案形成裝置可以是包括單個 可控元件陣列的圖案化陣列。與基于掩模的系統(tǒng)相比，在這種系統(tǒng)中圖案 可以更迅速地并且更少成本地進行變化。
通常，平板顯示器襯底是矩形形狀。設(shè)計用于曝光這種類型的襯底的 光刻設(shè)備可以提供覆蓋矩形襯底的整個寬度、或覆蓋所述寬度的一部分 (例如，寬度的一半)的曝光區(qū)域?？梢栽谄毓鈪^(qū)域下面掃描襯底的同時， 通過束同時地掃描掩?；蜓谀０妗Ｔ谶@種方式中，圖案被轉(zhuǎn)移到襯底上。 如果曝光區(qū)域覆蓋襯底的整個寬度，則可以用單次掃描完成曝光。如果曝 光區(qū)域覆蓋例如襯底的一半寬度，則可以在第一掃描之后橫向移動襯底， 并且通常執(zhí)行另一次掃描來曝光襯底的剩余部分。
光刻術(shù)需要以高精確度將圖案投影到襯底上。為了確保以這種高精確 度實現(xiàn)投影，光刻設(shè)備可以執(zhí)行不同的校準(zhǔn)測量，并且在一些情況下，光 刻設(shè)備可以相應(yīng)于這些測量結(jié)果進行調(diào)整。
傳統(tǒng)的光刻設(shè)備通常采用透射型的掩模版。然而，在某些提出的光刻設(shè)備中，透射型的掩模版被單獨可控元件陣列替代，例如反射鏡陣列。在 這些非常規(guī)的光刻設(shè)備中，傳統(tǒng)的校準(zhǔn)測量系統(tǒng)和方法不再適合或不再是 最佳的。
因此，需要一種系統(tǒng)和方法，其測量由采用單獨可控元件陣列的光刻 設(shè)備內(nèi)的投影系統(tǒng)投影的輻射束的相干性。

發(fā)明內(nèi)容
在本發(fā)明的一個實施例中，提供一種用于測量光刻設(shè)備中的像差的設(shè) 備和方法。
在本發(fā)明的另一實施例中，提供一種光刻設(shè)備，所述光刻設(shè)備包括單 獨可控元件的陣列、投影系統(tǒng)、傳感器以及控制器。單獨可控元件的陣列 配置用以調(diào)制輻射束。投影系統(tǒng)配置用以投影所調(diào)制的輻射束。傳感器布 置用以探測由投影系統(tǒng)投影的輻射并且測量所投影的輻射中的干涉?？刂?器布置用以在單獨可控元件的陣列上提供圖案以調(diào)制所述輻射束。所述圖 案包括重復(fù)的結(jié)構(gòu)并且由多個特征形成，這些特征的尺寸形成為使得輻射 束的第一級衍射基本上充滿投影系統(tǒng)的光瞳。
根據(jù)本發(fā)明的另一實施例，提供一種測量光刻設(shè)備中存在的像差的方 法。所述方法包括使用單獨可控元件的陣列調(diào)制輻射束；使用投影系統(tǒng) 投影所述輻射束；使用傳感器探測所投影的輻射；和測量在所探測的輻射 束中的像差。在所述單獨可控元件的陣列上設(shè)置圖案。所述圖案具有重復(fù) 的結(jié)構(gòu)并且由多個特征形成，其中所述多個特征的尺寸形成為使得所述輻 射束的第一級衍射基本上充滿投影系統(tǒng)的光瞳，并且其中所述傳感器布置 用以測量由所述投影系統(tǒng)投影的輻射中的干涉。
本發(fā)明的其他實施例、特征以及優(yōu)點以及本發(fā)明不同實施例的結(jié)構(gòu)和 操作在下文中將參照附圖詳細描述。


合并與此、形成為說明書的一部分的附圖使出本發(fā)明的一個或更多個 實施例，并且與所描述的內(nèi)容一起用于解釋本發(fā)明的原理，使得本領(lǐng)域普 通技術(shù)人員能夠制造和使用本發(fā)明。
6圖1示出光刻設(shè)備； 圖2示出光刻設(shè)備；
圖3示出如圖2所示的將圖案轉(zhuǎn)移到襯底的一種模型； 圖4示出一種光學(xué)引擎的布置；
圖5示出上面圖1中所述的光刻設(shè)備的示例部分； 圖6示出消除零衍射級輻射的反射鏡的示例性陣列； 圖7示出消除零衍射級輻射的反射鏡的第二示例性陣列； 圖8a和8b示出傳感器在圖案下面的移動。
下面將參照附圖描述本發(fā)明的一個或更多個實施例。在附圖中，相同 的附圖標(biāo)記表示相同的或功能類似的元件。附加地，附圖標(biāo)記的最左邊的 數(shù)字可以識別附圖標(biāo)記首次出現(xiàn)的附圖。
具體實施例方式
本說明書公開了一個或更多個并入本發(fā)明的特征的實施例。所公開的 實施例僅是本發(fā)明的示例。本發(fā)明的范圍并不限于所公開的實施例。本發(fā) 明由權(quán)利要求進行限定。
所述的實施例，以及在說明書中提到的"一個實施例"、"實施例"、"示 例實施例"等表示所述的實施例可以包括特定特征、結(jié)構(gòu)或特性，但是每 個實施例無需必然地包括所述特定特征、結(jié)構(gòu)或特性。而且，這些術(shù)語/ 表達不必然地涉及相同的實施例。而且，當(dāng)特定特征、結(jié)構(gòu)或特性與實施 例聯(lián)系起來描述時，應(yīng)該理解為，無論是否明確說明，本領(lǐng)域技術(shù)人員可 以結(jié)合其他實施例實現(xiàn)這些特征、結(jié)構(gòu)或特性。
本發(fā)明實施例可以應(yīng)用到硬件、固件、軟件或其任何組合。本發(fā)明實 施例還可以應(yīng)用為存儲在機器可讀介質(zhì)上的指令，其可以通過一個或更多 個處理器讀取和執(zhí)行。機器可讀介質(zhì)可以包括任何用于以機器(例如計算 設(shè)備)可讀形式存儲或傳送信息的機構(gòu)。例如，機器可讀介質(zhì)可以包括 只讀存儲器(ROM);隨機存取存儲器(RAM);磁盤存儲媒介；光學(xué)存 儲媒介；閃存設(shè)備；傳播信號的電、光、聲或其他形式(例如，載波、紅 外信號、數(shù)字信號等)，以及其他。此外，這里可以將固件、軟件、程序、 指令描述成執(zhí)行特定操作。然而，應(yīng)該認(rèn)識到，這些描述僅為了方便并且這些操作實際上由計算設(shè)備、處理器、控制器或其他執(zhí)行所述固件、軟件、 程序、指令等的設(shè)備來完成的。
圖1示意地示出了根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的光刻設(shè)備1。所述光刻
設(shè)備包括照射系統(tǒng)IL、圖案形成裝置PD、控制器CR、襯底臺WT、以及 投影系統(tǒng)PS。照射系統(tǒng)(照射器)IL配置用于調(diào)節(jié)輻射束B (例如，紫 外(UV)輻射)。
應(yīng)該認(rèn)識到的是，雖然本說明書提到的是光刻術(shù)，但是在不脫離本發(fā) 明的范圍的情況下，可以在顯示系統(tǒng)(例如在LCD電視機或投影裝置中) 形成圖案形成裝置PD。因此，可以將投影的圖案化束投影到許多不同類 型的物體上，例如襯底、顯示設(shè)備等。
圖案形成裝置PD與控制器CR連接，控制器CR配置用以控制設(shè)置 在圖案形成裝置上的圖案。例如，控制器CR可以在圖案形成裝置PD上 的 一 系列所需的圖案之間轉(zhuǎn)換。
襯底臺WT構(gòu)造用于支撐襯底(例如涂覆抗蝕劑的襯底)W，并且與 配置用于根據(jù)特定參數(shù)精確地定位襯底的定位裝置PW相連。
投影系統(tǒng)(例如折射式投影透鏡系統(tǒng))PS，其配置用于將由單獨可控 元件的陣列調(diào)制的輻射束投影到襯底W的目標(biāo)部分C上(例如包括一根 或多根管芯)。應(yīng)該將這里使用的術(shù)語"投影系統(tǒng)"廣義地解釋為包括任意 類型的投影系統(tǒng)，包括折射型、反射型、反射折射型、磁性型、電磁型和 靜電型光學(xué)系統(tǒng)、或其任意組合，如對于所使用的曝光輻射所適合的、或 對于諸如使用浸沒液或使用真空之類的其他因素所適合的。這里使用的任 何術(shù)語"投影透鏡"可以認(rèn)為是與更上位的術(shù)語"投影系統(tǒng)"同義。
照射系統(tǒng)可以包括各種類型的光學(xué)部件，例如折射型、反射型、磁性 型、電磁型、靜電型或其它類型的光學(xué)部件、或其任意組合，以引導(dǎo)、成 形、或控制輻射。
圖案形成裝置PD (例如掩模版或掩?；騿为毧煽卦年嚵?調(diào)制 所述束。通常，單獨可控元件的陣列的位置相對于投影系統(tǒng)PS將是固定 的。然而，也可以替代地連接到定位裝置，該定位裝置配置用以根據(jù)特定 參數(shù)精確地定位該單獨可控元件的陣列。
這里所使用的術(shù)語"圖案形成裝置"或"對比度裝置"應(yīng)該被廣義地理解
8為表示能夠用于調(diào)制輻射束的橫截面、例如以便在襯底的目標(biāo)部分上形成圖案的任何裝置。所述裝置可以是靜態(tài)的圖案形成裝置(例如掩?；蜓谀０?或動態(tài)的(例如可編程元件的陣列)圖案形成裝置。為了簡要起見，本文中大多數(shù)時候?qū)⒔榻B動態(tài)圖案形成裝置，然而，應(yīng)該認(rèn)識到，在不脫離本發(fā)明的范圍的情況下靜態(tài)圖案形成裝置也可以使用。
應(yīng)當(dāng)注意，賦予輻射束的圖案可能不與在襯底的目標(biāo)部分上所需的圖案完全相符(例如如果該圖案包括相移特征或所謂輔助特征)。類似地，最終形成在襯底上的圖案可能不與任何一次在單獨可控元件的陣列上形成的圖案一致。在給定時間段或給定曝光次數(shù)之后建立形成在襯底的每個部分上的最終圖案的布置中就是這樣的情況，其中在給定時間段或給定次數(shù)的曝光期間改變單獨可控元件的陣列上的圖案和/或襯底的相對位置。
通常，形成在襯底的目標(biāo)部分上的圖案將與要在所述目標(biāo)部分中形成的器件的特定功能層一致，例如集成電路或平板顯示器(例如，平板顯示器中的濾色片層或平板顯示器中的薄膜晶體管層)。這種圖案形成裝置的示例包括掩模版、可編程反射鏡陣列、激光二極管陣列、發(fā)光二極管陣列、
光柵光閥(grating light valves)以及LCD陣列。
圖案形成裝置，其圖案通過借助電子裝置(例如計算機)進行編程，例如包括多個可編程元件的圖案形成裝置(例如，在前面提到的除掩模版以外的所有裝置)，并且這里統(tǒng)稱為"對比度裝置"。圖案形成裝置包括至少10個、至少100、至少1000個、至少10000、至少100， 000、至少l，000， OOO或至少IO， 000， ooo個可編程元件。
可編程反射鏡陣列可以包括具有粘彈性控制層和反射表面的矩陣可尋址表面。這種設(shè)備的基本原理在于反射表面的尋址區(qū)域?qū)⑷肷涔夥瓷涑裳苌涔猓菍ぶ穮^(qū)域?qū)⑷肷涔夥瓷涑煞茄苌涔?。使用適當(dāng)?shù)目臻g濾光片，從反射束中過濾掉所述非衍射光，僅留下衍射光到達襯底。以這種方式，輻射束根據(jù)所述矩陣可尋址表面的所述尋址圖案被圖案化。
應(yīng)該認(rèn)識到，作為替換，濾光片可以過濾掉衍射光，留下非衍射光到
達襯底。
衍射光學(xué)MEMS裝置(微電動機械系統(tǒng)裝置)的陣列也可以以相應(yīng)的方式使用。在一個示例中，衍射光學(xué)MEMS裝置由多個反射帶狀物構(gòu)成，這些反射帶狀物可以相對于彼此變形以形成將入射光反射成衍射光的
、 可編程反射鏡陣列的另一可選示例采用小的反射鏡的矩陣布置，每個小的反射鏡可以通過施加適當(dāng)?shù)木植侩妶龌蛲ㄟ^采用壓電致動裝置而單獨地關(guān)于軸線傾斜。再一次地，反射鏡是矩陣可尋址的，使得被尋址的反射鏡沿與非尋址反射鏡不同的方向反射入射輻射束；在這種方式中，反射的束可以根據(jù)矩陣可尋址反射鏡的尋址圖案進行圖案化。所需的矩陣尋址可以采用合適的電子裝置執(zhí)行。
另一示例PD是可編程LCD陣列。
光刻設(shè)備可以包括一個或更多個對比度裝置。例如，其可以具有多個單獨可控元件的陣列，每個彼此獨立地被控制。在這種布置中，單獨可控元件的陣列的部分或全部具有共同的照射系統(tǒng)(或照射系統(tǒng)的一部分)、用于單獨可控元件的陣列的共同支撐結(jié)構(gòu)、和/或共同投影系統(tǒng)(或投影系統(tǒng)的一部分)中的至少一個。
在一個示例中，例如圖1中示出的實施例，襯底W具有基本上圓形的形狀，可選地具有凹口和/或沿其周緣的一部分的變平的邊緣。在另一示例中，襯底具有多邊形形狀，例如矩形形狀。
襯底具有基本上圓形形狀的示例包括襯底具有至少25mm、至少50mm、至少75mm、至少100mm、至少125mm、至少150mm、至少175mm、至少200mm、至少250mm、或至少300mm的直徑的示例。可選地，襯底具有最多500mm、最多400mm、最多350mm、最多300mm、最多250mm、最多200mm、最多150mm、最多100mm或最多75mm的直徑。
襯底是多邊形(例如矩形)的示例包括襯底的至少一個邊、至少兩個邊或至少三個邊具有至少5cm、至少25cm、至少50cm、至少100cm、至少150cm、至少200cm或至少250cm的長度的示例。
襯底的至少一個邊具有最多1000mm、最多750mm、最多500mm、最多350mm、最多250mm、最多150mm或最多75mm的長度。
在一個示例中，襯底W是晶片，例如半導(dǎo)體晶片。晶片材料可以選自由Si、 SiGe、 SiGeC、 SiC、 Ge、 GaAs、 InP以及InAs組成的組。晶片可以是III/V化合物半導(dǎo)體晶片、硅晶片、陶瓷襯底、玻璃襯底或塑料襯底。襯底可以是透明的(對于人的肉眼來說)、彩色的或缺少色彩。
襯底的厚度可以變化，并且在某種程度上可以依賴于襯底的材料和/
或襯底的尺寸進行改變。厚度可以是至少50|im、至少100(im、至少200(im、至少300iim、至少400(im、至少500|im、或至少600|im?？蛇x地，襯底的厚度可以是最多5000)im、最多3500(am、最多2500|im、最多1750jim、最多1250pm、最多1000|im、最多800pm、最多600|am、最多500(im、最多400jmi或最多300,.
這里所述的襯底可以在曝光之前或之后進行處理，例如在軌道(一種典型地將抗蝕劑層涂到襯底上、并且對己曝光的抗蝕劑進行顯影的工具)、量測工具和/或檢驗工具中。在一個示例中，抗蝕劑層被提供到襯底上。
投影系統(tǒng)可以成像單獨可控元件的陣列上的圖案，使得所述圖案被相干地形成在襯底上。可選地，投影系統(tǒng)可以成像二次光源，單獨可控元件的陣列中的元件用作二次光源的遮擋件。在這方面，投影系統(tǒng)可以包括例如微透鏡陣列(已知為MLA)或菲涅耳透鏡(Fresnellens)陣列等聚焦元件的陣列，以形成二次光源并將點成像到襯底上。聚焦元件的陣列(例如MLA)包括至少IO個聚焦元件，至少IOO個聚焦元件，至少1000個聚焦元件至少IO， OOO個聚焦元件，至少100， OOO個聚焦元件，至少l， 000，000個聚焦元件。
圖案形成裝置中的單獨可控元件的數(shù)量等于或大于聚焦元件陣列中的聚焦元件的數(shù)量。聚焦元件的陣列中的一個或更多個(例如1， 000或更多個，大多數(shù)或每個)聚焦元件可以可選地與單獨可控元件的陣列中的一個或更多個單獨可控元件相關(guān)，與單獨可控元件的陣列中的2個或更多個，3個或更多個，5個或更多個，10個或更多個，20個或更多個，25個或更多個，35個或更多個，50個或更多個單獨可控的元件相關(guān)。
MLA可以是至少在朝向襯底和離開襯底的方向上是可移動的(例如使用一個或更多個致動器)?？梢猿蚝碗x開襯底移動MLA允許例如在不必移動襯底的情況下調(diào)節(jié)焦距。
正如圖1和圖2所示，所述設(shè)備是反射型的(例如，采用反射式單獨可控元件的陣列)。替代地，所述設(shè)備可以是透射型的(例如，采用透射式單獨可控元件的陣列)。
ii所述光刻設(shè)備可以是具有兩個(雙臺)或更多襯底臺的類型。在這種 "多臺"機器中，可以并行地使用附加的臺，或可以在將一個或更多個其它 臺用于曝光的同時，在一個或更多個臺上執(zhí)行預(yù)備步驟。
所述光刻設(shè)備還可以是這種類型，其中襯底的至少一部分可以由具有 相對高的折射率的"浸沒液體"(例如水)覆蓋，以便填滿投影系統(tǒng)和襯底 之間的空隙。浸沒液體還可以施加到光刻設(shè)備中的其他空間，例如在圖案 形成裝置和投影系統(tǒng)之間。浸沒技術(shù)在本領(lǐng)域是熟知的，用于提高投影系 統(tǒng)的數(shù)值孔徑。這里使用的術(shù)語"浸沒"并不意味著必須將結(jié)構(gòu)(例如襯底) 浸入到液體中，而僅意味著在曝光過程中液體位于投影系統(tǒng)和該襯底之 間。
再參照圖1 ，照射器IL接收來自輻射源SO的輻射束。輻射源提供具 有至少5nm、至少10nm、至少11-13nm、至少50nm、至少100nm、至少 150nm、至少175nm、至少200nm、至少250nm、至少275nm、至少300nm、 至少325nm、至少350nm、至少360nm的波長的輻射。可選地，由輻射源 SO提供的輻射具有最多450nm、最多425nm、最多375nm、最多360nm、 最多325nm、最多275nm、最多250nm、最多225nm、最多200nm、最多 175nm的波長。所述輻射具有包括436nm、 405nm、 365nm、 355nm、 248nm、 193nm、 157nm禾口/或126nm的波長。
所述源和所述光刻設(shè)備可以是分立的實體(例如當(dāng)該源SO為準(zhǔn)分子 激光器時)。在這種情況下，不會將該源看成形成光刻設(shè)備的一部分，并 且通過包括例如合適的定向反射鏡和/或擴束器的束傳遞系統(tǒng)BD的幫助， 將所述輻射束從所述源SO傳到所述照射器IL。在其它情況下，所述源可 以是所述光刻設(shè)備的組成部分(例如當(dāng)所述源是汞燈時)。可以將所述源 SO和所述照射器IL、以及如果需要時設(shè)置的所述束傳遞系統(tǒng)BD —起稱 作輻射系統(tǒng)。
所述照射器IL可以包括用于調(diào)整所述輻射束的角強度分布的調(diào)整器 AD。通常，可以對所述照射器的光瞳平面中的強度分布的至少所述外部 和/或內(nèi)部徑向范圍(一般分別稱為"-外部和^-內(nèi)部)進行調(diào)整。此外， 所述照射器IL可以包括各種其他部件，例如積分器IN和聚光器CO。所述
照射器可以用來調(diào)節(jié)所述輻射束，以在其橫截面中具有所需的均勻度和強度分布。照射器IL，或與其相關(guān)的附加部件，還可以布置用以將輻射束分 成多個子束，每個子束可以例如與單獨可控元件的陣列中的一個或多個單 獨可控元件相關(guān)。 一種二維衍射光柵可以例如用于將輻射束分成子束。在 本文中，術(shù)語"輻射的束"和"輻射束"包括但不限于束由多個這種子輻射束 構(gòu)成的情形。
輻射束B入射到圖案形成裝置PD (例如單獨可控元件的陣列)并且通 過圖案形成裝置進行調(diào)制。已經(jīng)由圖案形成裝置PD反射之后，輻射束B通 過投影系統(tǒng)PS，投影系統(tǒng)將所述束聚焦到襯底W的目標(biāo)部分C上。通過定 位裝置PW和位置傳感器IF2 (例如，干涉儀器件、線性編碼器或電容傳感 器，等等)的幫助，可以精確地移動所述襯底臺WT，例如以便將不同的 目標(biāo)部分C定位于所述輻射束B的路徑中。在使用時，用于單獨可控元件的 陣列的定位裝置可以用于例如在掃描期間相對于束B的路徑精確地校正圖 案形成裝置PD的位置。
在一個示例中，襯底臺WT的移動通過長行程模塊(粗定位)和短行 程模塊(精定位)的幫助來實現(xiàn)(圖l中未明確示出)。在另一示例中，沒 有短行程臺。類似的系統(tǒng)也可以用于定位單獨可控元件的陣列。應(yīng)該認(rèn)識 到，可選地/附加地，所述束B可以是可移動的，而目標(biāo)臺和/或單獨可控元 件的陣列可以具有固定位置，以便提供所需的相對移動。這種布置會幫助 限制所述設(shè)備的尺寸。作為另一替換，例如用于平板顯示器的制造中，襯 底臺WT和投影系統(tǒng)PS的位置可以是固定的，而襯底W可以布置成相對于 襯底臺WT移動。例如，襯底臺WT可以設(shè)置有用于以基本上恒定速度經(jīng)過 襯底W的掃描襯底W的系統(tǒng)。
如圖1所示，通過配置使得輻射首先通過分束器反射并且被引導(dǎo)到圖 案形成裝置PD的分束器BS，可以引導(dǎo)輻射束B到圖案形成裝置PD。應(yīng)該 認(rèn)識到，輻射束B還可以在不使用分束器的情況下被引導(dǎo)到圖案形成裝置。 還可以以0-90。之間、5-85。之間、15-75。之間、25-65。之間、35-55。之間的 角度(圖1中示出的實施例是90。角)將輻射束引導(dǎo)到圖案形成裝置。圖案 形成裝置PD調(diào)制輻射束B，并且將其反射回到分束器BS，分束器將調(diào)制的 束傳遞到投影系統(tǒng)PS。然而，應(yīng)該認(rèn)識到，可以使用替換的布置引導(dǎo)輻射 束B到圖案形成裝置PD并且隨后引導(dǎo)到投影系統(tǒng)PS。特別地，如果使用透射型的圖案形成裝置，則不需要例如圖l中的布置。 所示的設(shè)備可以在以下幾個模式中使用
1. 在步進模式中，在將單獨可控元件的陣列和襯底保持基本靜止的同 時，將賦予所述輻射束的整個圖案一次投影到目標(biāo)部分C上(即，單一的 靜態(tài)曝光)。然后將所述襯底臺WT沿X和/或Y方向移動，使得可以對不 同目標(biāo)部分C曝光。在步進模式中，曝光場的最大尺寸限制了在單一的靜 態(tài)曝光中成像的所述目標(biāo)部分C的尺寸。
2. 在掃描模式中，在同步地掃描單獨可控元件的陣列和襯底的同時，
將賦予所述輻射束的圖案投影到目標(biāo)部分c上(即，單一的動態(tài)曝光)。
襯底相對于單獨可控元件的陣列的速度和方向可以通過所述投影系統(tǒng)PS
的(縮小)放大率和圖像反轉(zhuǎn)特征來確定。在掃描模式中，曝光場的最大 尺寸限制了在單一的動態(tài)曝光中所述目標(biāo)部分的寬度(沿非掃描方向)， 而所述掃描移動的長度確定了所述目標(biāo)部分的高度(沿所述掃描方向)。
3. 在脈沖模式中，將單獨可控元件的陣列保持為基本靜止?fàn)顟B(tài)，并且 采用脈沖的輻射源將整個圖案投影到襯底W的目標(biāo)部分C上。襯底臺WT 以基本上恒定的速度移動，使得引起所述束B掃描跨過襯底W的線。在輻
射系統(tǒng)的脈沖之間根據(jù)所需更新單獨可控元件的陣列上的圖案，并且所述 脈沖被定時使得連續(xù)的目標(biāo)部分C被曝光在襯底W上的所需位置處。隨后， 所述束B可以掃描經(jīng)過襯底W以曝光襯底帶的整個圖案。重復(fù)該過程直到 整個襯底W被逐行曝光。
4. 連續(xù)掃描模式與脈沖模式基本上相同，除了相對于調(diào)制的輻射束B 以基本上恒定的速度掃描襯底W和當(dāng)所述B掃描經(jīng)過襯底W并曝光襯底時 更新單獨可控元件的陣列上的圖案?？梢允褂没旧虾愣ǖ妮椛湓椿蛎}沖 輻射源，同步地更新單獨可控元件的陣列上的圖案。
5. 在像素格柵成像模式中，其可以采用如圖2所示的光刻設(shè)備實施，形 成在襯底W上的圖案通過隨后的引導(dǎo)到圖案形成裝置PD上的由點產(chǎn)生裝 置(spotgenerator)形成的點的曝光來實現(xiàn)。曝光的點具有基本上相同的 形狀。在襯底W上，點被印刷到基本上一個格柵中。在一個實例中，點尺 寸大于印刷的像素格柵的節(jié)距，但是比曝光點格柵小很多。通過改變印刷 的點的強度，實現(xiàn)圖案。在曝光閃光之間，點上的強度分布被改變。也可以采用上述使用模式的組合和/或變體，或完全不同的使用模式。 在光刻術(shù)中，圖案被曝光到襯底上的抗蝕劑層上。然后，抗蝕劑被顯 影。隨后在襯底上執(zhí)行附加的加工步驟。這些在襯底上的每個部分上的連 續(xù)的加工步驟的實現(xiàn)依賴于抗蝕劑的曝光。特定地，對加工步驟進行微調(diào)， 使得接收高于給定劑量閾值的輻射劑量的襯底的部分與接收低于劑量閾 值的輻射劑量的襯底的部分不同。例如，在蝕刻過程中，通過一層顯影的 抗蝕劑防止接收高于閾值的輻射劑量的襯底區(qū)域被蝕刻。然而，在曝光后 的顯影中，接收低于閾值的輻射劑量的抗蝕劑的部分被移除，因此不阻止 那些區(qū)域被蝕刻。因此，可以蝕刻所需的圖案。特別地，在圖案形成裝置 中的單獨可控元件被設(shè)定成使得傳遞到襯底上圖案特征內(nèi)的區(qū)域的輻射 具有足夠高的強度，以便所述區(qū)域在曝光過程中接收高于劑量閾值的輻射 劑量。通過設(shè)定相應(yīng)的單獨可控元件以提供零或顯著更低的輻射強度，襯 底上的剩余區(qū)域接收低于劑量閾值的輻射劑量。
在實際應(yīng)用中，在圖案特征的邊緣處的輻射劑量不會突然地從給定的 最大劑量改變成零劑量，即便單個可控元件被設(shè)定成在特征邊界的一側(cè)上 提供最大輻射強度，而在另一側(cè)提供最小輻射強度。相反，由于衍射效應(yīng)， 輻射劑量的水平經(jīng)過一個過渡區(qū)域減小/下降。由顯影的抗蝕劑最終形成的 圖案特征的邊界的位置由所接收劑量下降到輻射劑量閾值以下的位置確 定。經(jīng)過過渡區(qū)域的輻射劑量的下降的輪廓/形狀，以及由此圖案特征邊界 的精確位置，可以通過設(shè)定提供輻射到位于圖案特征邊界上或附近的襯底 上的點的單獨可控元件來更精確地控制。這些不僅可以針對最大或最小強 度水平，而且針對最大強度水平和最小強度水平之間的強度水平。這通常
被稱為"灰度衡量(grayscaling)"。
相對于在其中由給定的單獨可控元件提供給襯底的輻射強度僅可以 設(shè)定成兩個值(例如僅最大值和最小值)的光刻系統(tǒng)，灰度衡量提供對圖 案特征邊界的位置的更好的控制。可以投影至少3個、至少4個輻射強度值、 至少8個輻射強度值、至少16個輻射強度值、至少32個輻射強度值、至少 64個輻射強度值、至少128個輻射強度值或至少256個不同的輻射強度值到 襯底上。
應(yīng)該認(rèn)識到，灰度衡量可以用于上述的附加的或可選的用途。例如，在曝光之后可以微調(diào)襯底的加工工藝，使得根據(jù)所接收的輻射劑量水平存 在超過兩個潛在的襯底區(qū)域的響應(yīng)。例如，接收低于第一閾值的輻射劑量 的襯底的部分以第一種方式響應(yīng)；接收高于第一閾值但低于第二閾值的輻
射劑量的襯底的部分以第二種方式響應(yīng)；接收高于第二閾值的輻射劑量的
襯底的部分以第三種方式響應(yīng)。因此，灰度衡量可以用于提供經(jīng)過襯底的 具有多于兩個所需劑量水平的輻射劑量輪廓。輻射劑量輪廓可以具有至少
2個所需的劑量水平、至少3個所需輻射劑量水平、至少4個所需輻射劑量 水平、至少6個所需輻射劑量水平或至少8個所需輻射劑量水平。
還應(yīng)該認(rèn)識到，輻射劑量輪廓可以通過與僅控制在襯底上每個點處接 收的輻射強度的方法(如上面所述)不同的方法進行控制。例如，由襯底 上每個點接收的輻射劑量可以可選地或附加地通過控制所述點的曝光持 續(xù)時間來控制。作為另一示例，襯底上的每個點可以潛在地接收多次連續(xù) 的曝光中的輻射。由每個點接收的輻射劑量因此可以可選地或附加地通過 采用選定的多次連續(xù)曝光的子集曝光所述點來控制。
為了在襯底上形成所需的圖案，有必要在曝光過程的每個階段中將圖 案形成裝置中的每個單獨可控元件設(shè)定到所需的狀態(tài)。因此，表示所需狀 態(tài)的控制信號必須傳遞給每個單獨可控的元件。這些控制信號通過控制器 CR來提供(圖l)。將要形成在襯底上的圖案可以以向量限定的形式(例如 GDSII)被提供給光刻設(shè)備。為了將設(shè)計信息轉(zhuǎn)化成用于每個單獨可控元 件的控制信號，控制器包括一個或更多個數(shù)據(jù)操作裝置，每個數(shù)據(jù)操作裝 置配置用以執(zhí)行對表示圖案的數(shù)據(jù)流的處理步驟。數(shù)據(jù)操作裝置可以統(tǒng)稱 為"數(shù)據(jù)通路(datapath)"。
數(shù)據(jù)通路的數(shù)據(jù)操作裝置可以配置用以執(zhí)行一個或更多個以下功能 (0將基于向量的設(shè)計信息轉(zhuǎn)化成位案數(shù)據(jù)；GO將位案數(shù)據(jù)轉(zhuǎn) 化成所需的輻射劑量圖，即所需的施加在襯底上的輻射劑量輪廓；(iii)將 所需輻射劑量圖轉(zhuǎn)化成每個單獨可控元件的所需的輻射強度值；以及(iv) 將每個單獨可控元件的所需的輻射強度值轉(zhuǎn)化成對應(yīng)的控制信號。
光刻術(shù)需要以高的精確度將圖案投影到襯底上。為了確保以高精確度 實現(xiàn)投影，在設(shè)備中實施多種校準(zhǔn)測量。在一些情況下，響應(yīng)于這些測量 值進行設(shè)備的調(diào)節(jié)。
16常規(guī)光刻設(shè)備執(zhí)行的一種這樣的校準(zhǔn)測量是測量在由投影系統(tǒng)PS投 射的輻射束中存在的像差。在一個實施例中，橫向剪切(lateral shearing) 干涉法可以用于測量像差。在剪切干涉法中，波陣面(wavefront)被分成 幾個復(fù)制波陣面。這些復(fù)制波陣面相對于彼此橫向地被移置，并且彼此間 的干涉被記錄。干涉的分析被用來監(jiān)測輻射束內(nèi)的像差，并且在一個實施 例中，在無掩模光刻設(shè)備中可以方便地執(zhí)行剪切干涉法。
圖2示出了根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備的布置，其可以用于例如制造平板顯示 器。與圖l中示出的部件相對應(yīng)的部件用相同的附圖標(biāo)記示出。此外，上 面不同實施例的描述，例如襯底的不同配置、對比度裝置、MLA、輻射束 等仍然可以使用。
如圖2所示，投影系統(tǒng)PS包括擴束器，所述擴束器包括兩個透鏡L1、 L2。第一透鏡L1布置用以接收調(diào)制的輻射束B并且通過孔徑光闌(aperture stop) AS中的孔徑聚焦輻射束。另一透鏡AL可以位于所述孔徑中。然后， 輻射束B偏離并且通過第二透鏡L2 (例如場透鏡)被聚焦。
投影系統(tǒng)PS還包括布置用以接收被擴展的調(diào)制輻射B的透鏡MLA的 陣列。與圖案形成裝置PD中的單獨可控元件中的一個或更多個相對應(yīng)的調(diào) 制輻射束B的不同部分通過透鏡MLA的陣列中的各個不同的透鏡ML。每 個透鏡將調(diào)制輻射束B的各個部分聚焦到位于襯底W上的點。在這種方式 中，輻射點S的陣列被曝光到襯底上。應(yīng)該認(rèn)識到，雖然僅示出所示的透 鏡14的陣列的八個透鏡，透鏡陣列可以包括幾千個透鏡(對于用作圖案形 成裝置PD的單獨可控元件的陣列也是一樣)。
圖3示意地示出根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，示出如何利用圖2中的系統(tǒng) 在襯底W上產(chǎn)生圖案。實心圓表示通過投影系統(tǒng)PS中的透鏡MLA的陣列投 影到襯底W上的點S的陣列。當(dāng)在襯底W上進行一系列的曝光時，襯底W 相對于投影系統(tǒng)PS沿Y方向移動?？招牡膱A表示襯底W上的之前己經(jīng)曝光 的點曝光SE。如圖所示，通過投影系統(tǒng)PS中的透鏡MLA的陣列投影到襯 底W上的每個點在襯底W上曝光一行點曝光R。襯底的完整圖案通過所有 由每個點S曝光的點曝光SE的行R的和來產(chǎn)生。如上面所述，這種布置通
常稱為"像素格柵成像"。
可以看到，輻射點S的陣列相對于襯底W (襯底的邊緣平行于X和Y方向)以角度e布置。這樣使得襯底沿掃描方向(Y方向)移動時，每個輻射 點將通過襯底的不同區(qū)域，因此允許由輻射點15的陣列覆蓋整個襯底。角
度0可以是至多20。、至多10°、至多5°、至多3°、至多1°、至多0.5°、至多 0.25°、至多0.10。、至多0.05°、至多0.01°。可替換地，所述角度6至少為0.001°。 圖4示意地示出根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，示出如何使用多個光學(xué)引 擎在單次掃描中曝光整個平板顯示器襯底W。在示出的示例中，通過八個 光學(xué)引擎(未示出)形成八個輻射點S的陣列SA，以"棋盤(chessboard)" 配置布置成兩行R1、 R2，使得輻射點(例如圖3中的點S)的一個陣列的 邊緣與輻射點的鄰近陣列的邊緣稍微重疊(沿掃描方向) 一點。在一個示 例中，光學(xué)引擎被布置在至少3行中，例如4行或5行中。在這種方式中， 輻射帶延伸經(jīng)過襯底W的寬度，允許在單次掃描中完成整個襯底的曝光。 應(yīng)該認(rèn)識到，可以采用任何合適數(shù)量的光學(xué)引擎。在一個示例中，光學(xué)引 擎的數(shù)量是至少l個、至少2個、至少4個、至少8個、至少10個、至少12個、 至少14個、至少17個?？商鎿Q地，光學(xué)引擎的數(shù)量少于40個、少于30個或 少于20個。
如上所述，每個光學(xué)引擎可以包括分立的照射系統(tǒng)IL、圖案形成裝置 PD以及投影系統(tǒng)PS。然而，可以認(rèn)識到，兩個或更多個光學(xué)引擎可以共 享照射系統(tǒng)、圖案形成裝置以及投影系統(tǒng)中的一個或更多個的至少一部 分。
圖5示出以上相對于圖1示出的光刻設(shè)備的一部分。在圖5中，襯底臺 WT設(shè)置有傳感器S，并且傳感器S包括殼體H，殼體H包含例如CCD陣列等 探測器D。衍射光柵G連接到殼體H，并且衍射光柵G包括設(shè)置在石英板上 的棋盤圖案。衍射光柵G可以位于探測器D上并且距離探測器有距離Z1的 位置處，并且在一個示例中，距離Z1可以大約為2.5毫米。進一步地，探 測器D可以位于投影系統(tǒng)PS的遠場內(nèi)，而探測器D輸出傳輸?shù)教幚砥?圖5 未示出)的經(jīng)調(diào)制的信號。
在圖5中，在圖案形成裝置PD上設(shè)置棋盤圖案C。在一個實施例中， 圖案C沒有覆蓋整個圖案形成裝置，相反具有有限的空間容量。棋盤圖案 的深色區(qū)域表示反射鏡、或其他單獨可控元件引導(dǎo)輻射使得輻射不通過投 影系統(tǒng)PS的區(qū)域。棋盤的虛點區(qū)域表示圖案形成裝置的反射鏡被取向成使得輻射被引導(dǎo)進入投影系統(tǒng)的區(qū)域。在這些區(qū)域內(nèi)的反射鏡(下文稱為淺 色區(qū)域)不是全部取向成引導(dǎo)輻射進入投影系統(tǒng)。相反，在淺色區(qū)域內(nèi)的 反射鏡布置成形成隨機地定位的特征，同時圍繞這些隨機地定位的特征的 區(qū)域保持為黑色的，即輻射不由這些區(qū)域引導(dǎo)進入投影系統(tǒng)。
投影系統(tǒng)PS在圖像平面I內(nèi)形成棋盤圖案C的圖像C'。在一個實施例 中，投影系統(tǒng)的縮小因子是400，因此這意味著由投影系統(tǒng)形成的棋盤圖
案C'的圖像比由反射鏡形成的棋盤圖案C小400倍。例如，棋盤圖案C可以 大約為16毫米跨度(across),而相應(yīng)的棋盤圖案C'的圖像可以是大約40微 米跨度。此外，當(dāng)棋盤圖案C具有有限的空間容量時，則棋盤圖案C'的圖
像也具有有限的空間容量。
在實際應(yīng)用中，襯底臺WT可以被移動使得用作剪切光柵的光柵G與棋 盤圖案C'的圖像一致。棋盤圖案圖像C'的有限的空間容量，其與探測器同 投影系統(tǒng)PS的圖像平面的間隔Zl耦合，這意味著傳感器S用作針孔攝像 機。因此，來自輻射束的剪切波陣面的干涉被成像在探測器D上。
此外，襯底臺WT可以移動橫穿輻射束，使得襯底臺WT通過棋盤圖案 圖像C，的下面。棋盤圖案圖像C'與光柵G之間的相互作用提供多個重疊的 波陣面。在這些波陣面之間將會發(fā)生干涉，并且波陣面內(nèi)存在的像差將修 改最終的干涉圖案。隨后處理器通過探測調(diào)制的信號的第一諧波的相來測 量輻射束中存在的像差。
在不同的實施例中，棋盤圖案C具有幫助獲得精確像差測量的特性。 這些特性的第一個涉及充滿投影系統(tǒng)PS的光瞳。為了測量在襯底水平面上 的輻射束的整個波陣面上的像差，輻射束應(yīng)該通過投影系統(tǒng)PS的整個光 瞳。正如前面所述，棋盤圖案的淺色區(qū)域由深色區(qū)域圍繞的隨機地定位的 特征形成，并且這些特征的尺寸被選擇成使得由特征衍射的輻射基本上充 滿投影系統(tǒng)的光瞳。術(shù)語"基本上充滿"想要表達的是例如投影系統(tǒng)的光瞳 被充分地充滿以允許精確的像差測量。特征的尺寸使得第一級衍射輻射的 主要部分通過投影系統(tǒng)，即不會落在投影系統(tǒng)的光瞳的外側(cè)，并且這些特 征由圖案形成裝置PD上的反射鏡組形成。
例如，這些特征可以被看成盤形，而光瞳充滿(pupil filling)可以根 據(jù)由圖案化陣列的每個盤形形成的艾里盤(airy disk)衍射函數(shù)來考慮。
19艾里盤通常被認(rèn)為由通過圓形孔徑的輻射引起。然而，如果輻射從圓形反 射鏡或由多個反射鏡形成的反射盤反射，也將形成艾里盤。艾里盤(光瞳 平面內(nèi))的尺寸可以定義如下
其中，義是輻射的波長，d是由圖像平面I內(nèi)的反射鏡形成反射盤的直徑， 而(9是看到艾里盤的強度的第一最小值位置處的角度。
在一個實施例中，期望地，確保投影系統(tǒng)PS的光瞳被充滿。然而，還 期望的是，最小化以太大以致于不能被投影系統(tǒng)捕獲的角度衍射的輻射的 量?；谶@些限定條件，可以確定反射盤的合適的直徑d。為了充滿光瞳，
^應(yīng)該大于或等于^x WA其中NA是透鏡的數(shù)值孔徑。在一個實施例
中，NA4.35而義4.93，而且，NA大于1，因為投影系統(tǒng)PS的最終透鏡被
浸入到流體中。經(jīng)過重新整理，等式l得到
<formula>formula see original document page 20</formula>(2)
采用這個等式，圖像平面I內(nèi)的反射盤的所需直徑是大約123nm。因為 光刻設(shè)備具有大約400的縮小因子，這對應(yīng)于圖案形成裝置PD的大約49微 米的直徑。進一步地，如果每個反射鏡是大約8微米跨度，而在其最寬點 處的反射盤將測量大約6微米跨度。
所公開的實施例不限于考慮成盤形的特征，在附加實施例中，可以應(yīng) 用其他特征形狀，包括但不限于方形、矩形、六邊形等。然而，如果使用 與盤形不同的特征形狀，則由衍射圖案限定的包絡(luò)線(envelope)將與特 征形狀為盤形的時候獲得的不同。例如，如果使用方形特征形狀，衍射圖 案將是正弦函數(shù)。在另一實施例中，單個特征不可以共享共同形狀。
棋盤圖案C的淺色區(qū)域的特征隨意地分布，因此在投影系統(tǒng)PS內(nèi)提供 輻射束的均勻分布。如果所述特征不是隨意地分布，而是以矩形或結(jié)構(gòu)的 方式放置，則在輻射束中將會出現(xiàn)不想要的衍射圖案。同樣，輻射束在投 影系統(tǒng)的光瞳內(nèi)將不再是均勻分布。在一些情況下，輻射束中的太多的非 均勻性將不想要的認(rèn)為因素(artifacts)引入到像差測量中來。在實際應(yīng)用中，照射圖案形成裝置PD上的棋盤圖案C的輻射束可以具 有環(huán)形模式，偶極子模式，四極子模式或其他附加模式。因此，棋盤圖案 可以被來自許多不同角度的輻射照射，并且棋盤圖案中的特征可以用于散 射和/或衍射輻射束。在這種情況下，將存在沒有被所述特征散射和/或衍 射的零衍射級輻射，這樣通過投影系統(tǒng)PS。在一個實施例中，棋盤圖案c內(nèi)的特征的相可以被選擇成基本上消除(或減少)耦合到投影系統(tǒng)中的零衍射級輻射。例如，通過布置棋盤圖案 的特征使得它們產(chǎn)生等量的具有正相和負相的輻射，零衍射級輻射可以被圖6示出根據(jù)本發(fā)明的實施例的消除零衍射級輻射的反射鏡陣列的示例部分。特別地，圖6示出了圖案形成裝置PD的三個反射鏡10的側(cè)視圖和 所述反射鏡10中的一個反射鏡的俯視圖。在圖6中，反射鏡被支撐在襯底 12上并且通過腿14連接到襯底。腿14和每個反射鏡10之間的連接允許每個 反射鏡能夠在如圖的平面內(nèi)旋轉(zhuǎn)，如圖用其中一個反射鏡旁邊的曲線箭頭 所示。電極16位于鄰近反射鏡10的襯底12上，而電極16連接到控制器(圖 6中未示出)，其施加電壓到電極。由電極16產(chǎn)生的電場調(diào)節(jié)反射鏡10的取 向和旋轉(zhuǎn)。每個反射鏡10的反射表面的一半相對于另一半升高，并且同樣地，在 反射鏡的兩個半部的反射表面之間存在臺階18。臺階18的高度等于輻射束 的波長的四分之一。例如，輻射束可以具有193nm的波長，而相應(yīng)的臺階 18的高度為193nm的四分之一。正如上面看到的，反射鏡的左手邊(具有 斜線的陰影)具有相對于于反射鏡右手邊(具有水平線的陰影)升高的反 射表面。這種相臺階存在于每個反射鏡中并且可以選擇通過圖案形成裝置 PD的反射鏡引導(dǎo)進入投影系統(tǒng)PS的輻射的相。圖7示出根據(jù)本發(fā)明附加的實施例的消除零衍射級輻射的反射鏡陣列 的第二示例的一部分。圖7示意地示出15個反射鏡的橫截面，并且圖7中的 每個反射鏡以比圖6中的反射鏡小的比例示出。圖7中示出的15個反射鏡可 以表示設(shè)置在通常的反射鏡陣列中的反射鏡的一小部分，通常的反射鏡陣 列可以包括百萬個或更多個單個反射鏡。如參照圖5所述的，沿給定方向 使一組反射鏡取向可以形成棋盤圖案C的淺色區(qū)域內(nèi)的每個特征。例如，艾里盤關(guān)系式，其可以表示每個特征應(yīng)該包括由5個反射鏡乘以5個反射鏡 的方形測量。為了引導(dǎo)輻射進入投影系統(tǒng)PS，由此形成對于探測器D可見的特征，反射鏡必須順時針或逆時針旋轉(zhuǎn)特定角度。在圖7的實施例中，以順時針 方向旋轉(zhuǎn)一組反射鏡MA形成一個特征，而以逆時針方向旋轉(zhuǎn)不同組的反 射鏡M2形成第二特征。由于設(shè)置在每個反射鏡上的相臺階，最終特征具 有相反的相。因為兩個特征具有相反的相，任何零級輻射消除，并且這樣 沒有零級輻射到達傳感器S。本發(fā)明不限于具有兩個特征的反射鏡陣列， 并且在附加的實施例中，反射鏡的組可以旋轉(zhuǎn)以形成任何數(shù)量的特征。因此，當(dāng)取向反射鏡10以形成被探測器D看到的特征時，控制器CR取 向反射鏡使得一半特征通過具有第一取向的反射鏡形成而一半特征通過 具有相反取向的反射鏡形成。這樣， 一半特征具有正相而一半特征具有負 相，并且所有零級輻射消除。此外，術(shù)語"調(diào)(tone)"有時被用于表示相， 在圖7的實施例中，所述特征的一半具有與另一半特征的調(diào)相反的調(diào)。圖8a和8b示出圖案(例如上面參照圖5所述的棋盤圖案)下面的傳感器 S的移動。圖8a采用簡化的圖案對示出像差的測量。在圖8a中，第一圖案A 包括一系列沿u方向間隔分開的線。該圖案形成在圖案形成裝置PD上，并 且如上述，圖案的線區(qū)域包括具有適當(dāng)尺寸的隨機地定位的特征。傳感器S在圖案A的圖像下面沿u方向步進。每一步記錄一個圖像，并 且圖像的強度被記錄為步進距離的函數(shù)。以這種方式步進提供具有不同相 的多個干涉圖。作為距離的函數(shù)的圖像強度的第一諧波的相被確定，并且 這個相提供有關(guān)投影系統(tǒng)中存在的像差的信息。然后，包括一系列的沿v方向隔離分開的線的第二圖案B，被形成在圖 案形成裝置PD上。正如上面所述，圖案的淺色區(qū)域包括具有適當(dāng)尺寸的隨 機地定位的特征。傳感器S在圖案的圖像下面沿u方向步進，由此提供第二 組沿v方向的像差測量值。在圖8b中，圖8a中所述的分開的系列間隔線被棋盤圖案E所代替。正 如參照圖5所述的，所述圖案中的淺色區(qū)域包括具有合適尺寸的隨機地定 位的特征。圖8b中的棋盤圖案允許在不必修改測量之間的圖案的情況下實 施u和v方向的像差測量。可以以與上面有關(guān)圖8a所示相同的方式實施圖8b的像差測量。然而， 除了沿一個方向(例如u方向)步進移動，還可以沿另一方向進行掃描移 動(例如v方向)。在每次強度測量過程中進行掃描移動，并且掃描移動被用于平均棋盤結(jié)構(gòu)的一個尺寸。因此，最終的像差測量僅是沿一個方向(例如u方向)。雖然圖8a和圖8b中所述的圖案在淺色區(qū)域和深色區(qū)域之間具有顯示銳 利過渡的良好界定的邊緣，附加的實施例可以以在淺色區(qū)域和深色區(qū)域之 間顯示逐步過渡的圖案為特征。例如，圖案可以是余弦函數(shù)的形式。因此， 余弦函數(shù)的最大值可以對應(yīng)存在的特征的最大數(shù)量，而余弦函數(shù)的最小值 可以對應(yīng)存在的特征的最小數(shù)量(例如零個特征)。此外，當(dāng)調(diào)制信號不 包括大量的其他諧波，應(yīng)用余弦函數(shù)形式的圖案簡化了確定調(diào)制信號輸出 的第一諧波。如果使用具有良好界定的邊緣的圖案，例如圖8a和圖8b中所 述的圖案，則會存在大量附加的諧波，并且需要對調(diào)制信號的更密集的采 樣以獲得精確的像差測量。在附加的實施例中，圖案可以包括選定的重復(fù)結(jié)構(gòu)，使得探測器D看 到具有足夠?qū)Ρ榷鹊母缮妗Ｗ罱K的干涉圖案應(yīng)具有足夠?qū)Ρ榷纫员阍试S其 被探測器精確地探測。在一個示例中，光刻設(shè)備的輻射源SO可以是脈沖的。在這種情況下， 在像差測量期間將發(fā)生輻射源SO的多個脈沖，并且在測量期間用于像差測 量的包括圖案的淺色區(qū)域的特征可以改變。整個圖案(例如棋盤、帶等) 將保持相同，但是特征的位置會改變。在光刻設(shè)備的幾個脈沖之后、或替 換地在光刻設(shè)備的每次脈沖之后會發(fā)生特征位置的改變。通過改變特征的 位置，輻射束中存在的任何斑紋可以被平均掉。此外，可以選擇光柵G的周期以便最優(yōu)化被探測器D看到的干涉圖的對 比度和強度。例如，如果在圖案形成裝置PD中存在兩個分開的照射點(例 如雙極照射模式)，則將由光柵G產(chǎn)生兩個干涉圖。如果光柵G的周期被選 定成使得其與兩個照射點之間的間隔相同(如在圖像平面I中看到的)，則 干涉圖將相長地(constmctively)加在一起并且提供具有強對比度的信號。 然而，如果光柵G的周期是兩個照射點之間間隔的一半，則干涉圖將相消 地加在一起，提供具有弱對比度或無對比度的信號。23在附加的實施例中，線性光柵可以替代棋盤光柵，并且線性光柵的周 期可以選擇成提供強的信噪比。在另一實施例中，在那些圖案采用余弦函數(shù)形式的情形中，光柵可以 采用余弦函數(shù)的形式。在這種情況下，余弦函數(shù)的周期可以選擇成使得在 不想要的更高的諧波中不存在對比度。在還一實施例中，可以間隔地實施對輻射束中存在的像差的測量。像 差測量之間流逝的時間可以基于光刻設(shè)備的已知特性進行選擇，并且在不 同類型和/或模型的光刻設(shè)備之間該流逝時間可以變化。例如，可以在一批 或大量襯底已經(jīng)通過光刻設(shè)備之后實施測量，而在一個實施例中， 一批或大量的襯底包括20-25個襯底。所述測量可以每小時執(zhí)行大約6次，或以對相關(guān)領(lǐng)域技術(shù)人員顯而易見的任何其他間隔執(zhí)行。在一個實施例中，控制器可以在圖案形成裝置PD上提供適于用于測量光刻設(shè)備的其他特性的圖案。例如，在圖案形成裝置上可以形成一個或更多個對準(zhǔn)標(biāo)記作為圖案，并且這些對準(zhǔn)標(biāo)記可以實現(xiàn)襯底臺WT與圖案形 成裝置對準(zhǔn)。進一步地，如果圖案形成裝置包括多于一個反射鏡陣列，對 準(zhǔn)標(biāo)記可以用于測量反射鏡陣列的各個位置和取向。對準(zhǔn)標(biāo)記可以包括用 于粗對準(zhǔn)測量的方形或其他形狀和用于精對準(zhǔn)測量的光柵。在附加的實施例中，圖案形成裝置可以提供對限制照射系統(tǒng)有用的針 孔或等同結(jié)構(gòu)。設(shè)置在圖案形成裝置上的對準(zhǔn)標(biāo)記或其他圖案可以與光刻 設(shè)備的不同配置不同。例如，所設(shè)置的圖案可以與光刻設(shè)備使用的不同照 射模式不同。 采用本發(fā)明多個實施例獲得的測量結(jié)果可以用于修正或彌補將要被 投影到襯底上的產(chǎn)品圖案。此外，圖案形成裝置可以用于投影管芯到管芯之間變化、或襯底到襯 底的變化的信息。例如，所述信息可以例如包括識別數(shù)字，包括但不限于 識別數(shù)字。雖然所述的本發(fā)明的實施例提到的是反射鏡陣列，但是任何合適的單 獨可控元件的陣列都可以使用。雖然在本文中詳述了光刻設(shè)備用在制造特定器件(例如集成電路或平 板顯示器)，但是應(yīng)該理解到這里所述的光刻設(shè)備可以有其他的應(yīng)用。這些應(yīng)用包括但不限于，制造集成電路、集成光學(xué)系統(tǒng)、磁疇存儲器的引導(dǎo) 和檢測圖案、平板顯示器、液晶顯示器(LCDs)、薄膜磁頭、微電動機械 裝置(MEMS)、發(fā)光二極管(LEDs)等。此外，例如在平板顯示器中， 本發(fā)明設(shè)備可以用于幫助形成多種層，例如薄膜晶體管層和/或濾色片層。 雖然上面詳述了本發(fā)明的實施例在光刻設(shè)備的應(yīng)用，應(yīng)該注意到，本 發(fā)明可以有其它的應(yīng)用，例如壓印光刻，并且只要情況允許，不局限于光 學(xué)光刻。在壓印光刻中，圖案形成裝置中的拓撲限定了在襯底上產(chǎn)生的圖 案?？梢詫⑺鰣D案形成裝置的拓撲印刷到提供給所述襯底的抗蝕劑層 中，在其上通過施加電磁輻射、熱、壓力或其組合來使所述抗蝕劑固化。 在所述抗蝕劑固化之后，所述圖案形成裝置從所述抗蝕劑上移走，并在抗 蝕劑中留下圖案。結(jié)論雖然上面已經(jīng)介紹了本發(fā)明的多個實施例，但是應(yīng)該理解這些實施例 僅以示例的方式給出，而不是限制性的。本領(lǐng)域技術(shù)人員將會明白，在不 脫離本發(fā)明的精神和范圍的情況下可以作出形式和細節(jié)上的不同修改。因 此，本發(fā)明的寬度和范圍不應(yīng)該限于任何上述的實施例，但是應(yīng)該限于本 發(fā)明的權(quán)利要求。本領(lǐng)域技術(shù)人員將會認(rèn)識到，實施例部分，而不是發(fā)明內(nèi)容和摘要部 分，希望用于解釋權(quán)利要求。發(fā)明內(nèi)容和摘用部分可以給出一個或更多個 示例，但不是發(fā)明人所想到的本發(fā)明的全部實施例，因而不希望以任何形 式限定本發(fā)明和權(quán)利要求。
權(quán)利要求
1.一種測量光刻設(shè)備中的像差的方法，所述方法包括步驟使用單獨可控元件的陣列調(diào)制輻射束；使用投影系統(tǒng)投影所調(diào)制的輻射束；使用傳感器探測所投影的輻射；和測量在所探測的輻射束中的像差，其中在所述單獨可控元件的陣列上設(shè)置圖案以調(diào)制所述輻射束，其中所述圖案具有重復(fù)的結(jié)構(gòu)并且由多個特征形成，其中所述多個特征的尺寸形成為產(chǎn)生基本上充滿投影系統(tǒng)的光瞳的所述輻射束的第一級衍射，并且其中所述傳感器測量由所述投影系統(tǒng)投影的輻射中的干涉。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述特征隨機地設(shè)置。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其中，鄰近的特征彼此間隔開并 且沒有重疊。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1到3中任一項所述的方法，其中，所述特征測量小于 的跨度，其中X是輻射束的波長，而NA是投影系統(tǒng)的數(shù)值孔徑。
5. 根據(jù)前面的權(quán)利要求中任一項所述的方法，其中，通過相消干涉所 述特征基本上消除零級衍射輻射。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其中，基本上一半所述特征提供具有 第一相的輻射，而基本上一半所述特征提供具有與所述第一相相反的第二 相的輻射。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其中，所述單獨可控元件是具有相臺 階的反射鏡，并且其中基本上一半所述特征具有第一取向，而基本上一半 所述特征具有相反取向。
8. 根據(jù)前面的權(quán)利要求中任一項所述的方法，其中，在所述輻射束的 脈沖之間所述特征的位置發(fā)生改變。
9. 根據(jù)前面的權(quán)利要求中任一項所述的方法，其中，所述特征是盤 形、方形、矩形或六邊形的。
10. 根據(jù)前面的權(quán)利要求中任一項所述的方法，其中，所述圖案具有 規(guī)則地重復(fù)的淺色區(qū)域和深色區(qū)域。
11. 根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其中，所述特征被分布以便形成淺 色區(qū)域和深色區(qū)域。
12. 根據(jù)權(quán)利要求10或11所述的方法，其中，所述規(guī)則地重復(fù)的淺 色區(qū)域和深色區(qū)域形成(i)棋盤圖案或(ii) 一個或更多系列的帶。
13. 根據(jù)權(quán)利要求10到12中任一項所述的方法，其中，所述淺色區(qū) 域和所述深色區(qū)域之間的強度變化具有余弦函數(shù)形狀。
14. 根據(jù)前面的權(quán)利要求中任一項所述的方法，其中，通過探測由所 述投影系統(tǒng)投射的輻射中的干涉圖案的第一諧波來確定所述像差。
15. 根據(jù)前面的權(quán)利要求中任一項所述的方法，其中，光柵形成所述 傳感器的一部分，并且其中所述干涉通過光柵產(chǎn)生。
16. 根據(jù)前面的權(quán)利要求中任一項所述的方法，其中，所述特征由單獨 可控元件組形成。
17. —種光刻設(shè)備，包括單獨可控元件的陣列，其配置用以調(diào)制輻射束； 投影系統(tǒng)，其配置用于投影所調(diào)制的輻射束； 傳感器，其布置用以探測由所述投影系統(tǒng)投影的輻射；和 控制器，其布置用以在所述單獨可控元件的陣列上提供圖案； 其中所述圖案具有重復(fù)的結(jié)構(gòu)并且由多個特征形成，其中所述多個特 征的尺寸形成為產(chǎn)生基本上充滿投影系統(tǒng)的光瞳的輻射束的第一級衍射， 并且其中所述傳感器布置成測量由所述投影系統(tǒng)投影的輻射中的干涉。
18. 根據(jù)權(quán)利要求17所述的光刻設(shè)備，其中，所述單獨可控元件是反 射鏡，所述反射鏡具有各自的相臺階。
19. 根據(jù)權(quán)利要求18所述的光刻設(shè)備，其中，基本上一半所述特征采 用具有第一取向的反射鏡形成，而基本上一半所述特征采用具有與所述第 一取向相反的第二取向的反射鏡形成。
20. 根據(jù)權(quán)利要求17-19中任一項所述的光刻設(shè)備，其中，所述傳感器包括探測器和光柵，其中所述光柵離開所述探測器設(shè)置，并且其中所述 光柵位于所述投影系統(tǒng)的圖像平面內(nèi)而所述探測器位于遠場。
全文摘要
本發(fā)明提供一種用于測量光刻設(shè)備中的像差的系統(tǒng)和方法。輻射束采用單獨可控元件的陣列(PD)進行調(diào)制，并且所調(diào)制的束采用投影系統(tǒng)(PS)進行投影。在單獨可控元件的陣列(PD)上設(shè)置圖案以調(diào)制輻射束，并且所述圖案包括由多個特征形成的重復(fù)的結(jié)構(gòu)，其尺寸被形成為使得輻射束的第一級衍射基本上充滿投影系統(tǒng)的光瞳。傳感器(S)探測投影的輻射并且測量由投影系統(tǒng)(PS)投影的輻射中的干涉。然后測量在所探測的輻射束中的像差。
文檔編號G03F7/20GK101681122SQ200880020205
公開日2010年3月24日 申請日期2008年6月13日 優(yōu)先權(quán)日2007年6月14日
發(fā)明者A·J·布理克爾, J·J·M·巴塞爾曼斯 申請人:Asml荷蘭有限公司