專利名稱：初縮掩模版和光學(xué)特性測(cè)量方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及投影光學(xué)系統(tǒng)的光學(xué)特性的測(cè)量方法，以及用于該方法的初縮掩模版(對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記版，reticle)。例如，本發(fā)明適合測(cè)量用在例如制造半導(dǎo)體器件、液晶顯示器件、薄膜磁頭等的光刻工藝中的投影曝光設(shè)備的投影光學(xué)系統(tǒng)的光學(xué)特性比如波前像差。
背景技術(shù)：
半導(dǎo)體器件、液晶顯示器件、薄膜磁頭等的制造基于光刻工藝，使用投影曝光設(shè)備將光掩?；蛘叱蹩s掩模版(對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記版)(以后僅簡(jiǎn)單地提及“初縮掩模版”)的圖案通過投影光學(xué)系統(tǒng)(例如投影透鏡)投射到光敏襯底上。在這樣的投影曝光設(shè)備中，由于投影光學(xué)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和制造的問題，投影光學(xué)系統(tǒng)仍然有像差，這導(dǎo)致對(duì)圖案的分辨能力下降，這已成為一個(gè)大問題。
有鑒于此，需要有一種非常精確地測(cè)量投影光學(xué)系統(tǒng)的光學(xué)特性比如像差的技術(shù)。
測(cè)量投影透鏡比如球面透鏡的像差、像面(場(chǎng)曲率)、象散(象散像差)、慧差(慧形像差)、波前像差等，將它們用于實(shí)際的評(píng)估和檢查。在這些像差中，波前像差是真正的像差。根據(jù)通用的澤爾尼克多項(xiàng)式等對(duì)波前像差進(jìn)行近似，也可以計(jì)算作為所述多項(xiàng)式的因子的諸如慧差、象散、像面、球差等像差。另外，從根據(jù)模擬對(duì)各種器件圖案的處理余量的預(yù)測(cè)的角度來看，波前像差的測(cè)量也是重要的。
例如在美國(guó)專利5,828,455和5,978,085中提出了波前像差測(cè)量方法。在所述專利中提出的測(cè)量方法中，在初縮掩模版(對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記版)圖案表面上提供一個(gè)網(wǎng)格狀圖案，并在該網(wǎng)格狀圖案的中心的正下方提供一個(gè)針孔，與之相隔一個(gè)小的距離。另外，在初縮掩模版(對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記版)的上表面，提供一個(gè)特制的初縮掩模版(對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記版)，有一個(gè)凸透鏡放置在該網(wǎng)格狀圖案的中心的正上方。當(dāng)用曝光設(shè)備的照射系統(tǒng)照射該初縮掩模版(對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記版)時(shí)，由于上述凸透鏡的作用，使得從照射系統(tǒng)發(fā)出的照射光的照射角(NA)變?yōu)椴恍∮讦?的角度，該照射光照射它下方的網(wǎng)格圖案。穿過網(wǎng)格圖案的光通過下方的針孔。此時(shí)，能夠通過針孔的光限于具有將網(wǎng)格圖案上每一個(gè)點(diǎn)的位置與所述針孔連接起來的角度的光。因此，從網(wǎng)格圖案上各點(diǎn)射出的光以具有相互不同的角度的多束光的形式前進(jìn)。
這些具有相互不同的角度的光到達(dá)投影透鏡的光瞳面上的相互不同的位置，并且，在受到投影透鏡的波前像差的影響時(shí)，它們到達(dá)晶片表面，將網(wǎng)格圖案的每一點(diǎn)成像到晶片表面上。這里，被成像的網(wǎng)格圖案的每一點(diǎn)的圖像已經(jīng)不同程度地受到了波前像差(相位)的影響。也就是，由于光線前進(jìn)的方向垂直于波前，網(wǎng)格圖像上每一點(diǎn)的圖像的成像位置從理想位置偏移了一個(gè)量，這個(gè)量對(duì)應(yīng)于波前上相應(yīng)點(diǎn)的傾斜。有鑒于此，通過測(cè)量網(wǎng)格圖案的每一點(diǎn)的圖像相對(duì)于理想網(wǎng)格的偏移，獲得光瞳面上每一點(diǎn)處波前的傾斜，然后通過使用各種數(shù)學(xué)技術(shù)，計(jì)算出波前。在前述美國(guó)專利5,828,455和5,978,085中提出的波前測(cè)量技術(shù)是一種接近于公知的哈特曼方法(Hartman′smethod)的方法。在哈特曼方法中，在投影透鏡的光瞳面上設(shè)置一個(gè)針孔，以限制波前的位置，并從通過該針孔的光形成的圖案圖像的位置偏差來檢測(cè)波前的傾斜。
在哈特曼方法中，通過在光瞳面上設(shè)置一個(gè)針孔，根據(jù)下面的等式(1)并且由于針孔濾波器的作用，物的光譜只承載特定的小波前區(qū)域的信息。
E(x)＝F-1[G(f)·p(f)·w(f)] ...(1)F-1傅立葉逆變換；E(x)圖像的光幅度函數(shù)；G(f)物的光譜；w(f)光瞳(波前)函數(shù)；
p(f)針孔函數(shù)。
盡管希望象在哈特曼方法中那樣通過在光瞳面上設(shè)置一個(gè)針孔來確?？刂莆锏墓庾V的形狀(光瞳濾波)，在實(shí)際的曝光設(shè)備中，這是困難的，這是因?yàn)橥哥R筒的空間、防止污染的凈化結(jié)構(gòu)等，也關(guān)系到成本。
在前述美國(guó)專利5,828,455和5,978,085提出的方法中，針孔濾波器被設(shè)置在初縮掩模版(對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記版)的正下方。因此，光瞳面上的物光譜不象上述等式(1)那樣，而是包括相位項(xiàng)的傅立葉變換。
本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種光學(xué)特性測(cè)量方法，適合高精度測(cè)量光學(xué)系統(tǒng)的光學(xué)特性比如波前像差，并提供一種用在該測(cè)量方法中的初縮掩模版(對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記版)。
本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供一種光學(xué)特性測(cè)量方法，使得能夠例如以完全不同于上述兩個(gè)專利所公開的方法的方式測(cè)量光學(xué)特性比如波前像差，以及用在這樣的測(cè)量方法中的初縮掩模版(對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記版)。
本發(fā)明的又一個(gè)目的是提供一種包含了上述光學(xué)測(cè)量方法或者初縮掩模版(對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記版)的投影曝光設(shè)備。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的第一方面涉及一種光學(xué)特性測(cè)量方法，用于測(cè)量投影光學(xué)系統(tǒng)的光學(xué)特性，其特征在于提供具有多個(gè)圖案的初縮掩模版(對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記版)；從一個(gè)孔將散射光射到所述多個(gè)圖案上，從而光束在相互不同的方向被投射到所述多個(gè)圖案上，借此通過所述投影光學(xué)系統(tǒng)形成所述多個(gè)圖案的圖像；以及，檢測(cè)所述多個(gè)圖案的圖像的位置，并使用檢測(cè)結(jié)果，檢測(cè)所述投影光學(xué)系統(tǒng)的光學(xué)特性。
本發(fā)明的第二方面涉及第一方面，其特征在于，在所述初縮掩模版(對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記版)上存在一個(gè)具有所述孔的擋光部件。
本發(fā)明的第三方面涉及第一方面，其特征在于，在所述初縮掩模版(對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記版)上方存在一個(gè)具有所述孔的擋光部件。
本發(fā)明的第四方面涉及第二或者第三方面，其特征在于，存在一個(gè)用于產(chǎn)生所述散射光的散射部分。
本發(fā)明的第五方面涉及第四方面，其特征在于，所述散射部分在所述孔內(nèi)。
本發(fā)明的第六方面涉及第四方面，其特征在于，所述散射部分在所述光源和所述孔之間。
本發(fā)明的第七方面涉及第權(quán)利要求1到6記載的第一到第六方面，其特征在于，用一種有效光源照射所述散射部分，在該有效光源中，例如就如一個(gè)環(huán)一樣，中央部分比周圍部分暗。
本發(fā)明的第八方面涉及第權(quán)利要求1到7所記載的第一到第七方面，其特征在于，所述孔為針孔。
本發(fā)明的第九方面涉及第一到第八方面，其特征在于，所述圖案具有開口部分，用于在所述投影光學(xué)系統(tǒng)的光瞳面上產(chǎn)生預(yù)定的周期分量；以及形成在該開口部分的相對(duì)兩側(cè)的周期性開口部分，用于在所述投影光學(xué)系統(tǒng)的所述光瞳面上產(chǎn)生與所述周期分量不同的周期分量。
本發(fā)明的第十方面涉及第一到第八方面，其特征在于，所述圖案具有線和間隔，其中，在重復(fù)方向上從中心到外圍，所述間隔具有基本規(guī)則的節(jié)距，但是所述間隔的寬度逐漸減小，并且，所述投影光學(xué)系統(tǒng)分辨不了相鄰的線。
本發(fā)明的第十一方面涉及第一到第八方面，其特征在于，所述圖案具有線和間隔，用于基本上只將零級(jí)光射向所述投影光學(xué)系統(tǒng)的像平面。
本發(fā)明的第十二方面涉及第一到第十一方面，其特征在于，所述檢測(cè)步驟包括光電轉(zhuǎn)換所述線和間隔的虛像(空間像)的步驟。
本發(fā)明的第十三方面涉及第一到第十一方面，其特征在于，所述檢測(cè)步驟包括用所述線和間隔的像對(duì)光敏襯底進(jìn)行曝光的步驟，以及對(duì)所述光敏襯底進(jìn)行顯影的步驟。
本發(fā)明的第十四方面涉及第一到第十四方面，其特征在于，所述光學(xué)特性包括波前像差。
本發(fā)明的第十五方面涉及一種投影曝光設(shè)備，其特征在于具有根據(jù)第一到第十四方面之一的測(cè)量方法測(cè)量投影光學(xué)系統(tǒng)的光學(xué)特性的模式，并具有照射系統(tǒng)，用于在將所述初縮掩模版(對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記版)提供給所述設(shè)備時(shí)，向所述測(cè)試圖案投射照射光。
本發(fā)明的第十六方面涉及一種器件制造方法，其特征在于，向如第十五方面所述的投影曝光設(shè)備提供用于器件制造的初縮掩模版(對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記版)，并用該初縮掩模版(對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記版)的圖案對(duì)襯底進(jìn)行曝光。
本發(fā)明的第十七方面涉及一種初縮掩模版(對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記版)，其特征在于在襯底的正面上形成的多個(gè)圖案；以及具有孔的擋光部分，形成在所述襯底的背面上，以及用于從所述孔產(chǎn)生散射光的光散射部分。
本發(fā)明的第十八方面涉及第十七方面，其特征在于，所述孔是針孔。
本發(fā)明的第十九方面涉及第十七方面，其特征在于，所述光散射部分在所述孔內(nèi)。
本發(fā)明的第二十方面涉及一種用于測(cè)量投影光學(xué)系統(tǒng)的光學(xué)特性的測(cè)量單元，其特征在于一個(gè)初縮掩模版(對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記版)，該初縮掩模版(對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記版)具有形成在襯底的正面上的多個(gè)圖案，具有孔的形成在所述襯底的背面上的擋光部分，以及用于從所述孔產(chǎn)生散射光的光散射部分。
本發(fā)明的第二十一方面涉及第十七方面，其特征在于所述孔是針孔。
本發(fā)明的第二十二方面涉及第二十方面，其特征在于，所述擋光部分形成在所述襯底的背面上，所述光散射部分形成在另一個(gè)襯底上。
本發(fā)明的第二十三方面涉及第二十一方面，其特征在于，所述光散射部分形成在所述另一個(gè)襯底的初縮掩模版(對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記版)一側(cè)的表面上。
本發(fā)明的第二十四方面涉及第二十方面，其特征在于，所述擋光部分和所述光散射部分形成在另一個(gè)襯底上。
本發(fā)明的第二十五方面涉及第二十三方面，其特征在于，所述擋光部分形成在所述另一個(gè)襯底的初縮掩模版(對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記版)一側(cè)的表面上，所述光散射部分形成在所述另一個(gè)襯底的與初縮掩模版(對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記版)一側(cè)相反的表面上。
本發(fā)明的第二十六方面涉及第二十三方面，其特征在于，所述擋光部分和所述光散射部分形成在所述另一個(gè)襯底的與初縮掩模版(對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記版)一側(cè)相反的表面上。
圖1是本發(fā)明的第一實(shí)施例的投影曝光設(shè)備的主要部分的示意圖；圖2是本發(fā)明的第二實(shí)施例的投影曝光設(shè)備的示意圖；圖3是用于解釋圖2的檢測(cè)系統(tǒng)11的視圖；圖4是用于說明圖案圖像的光強(qiáng)分布的視圖；圖5是用于說明根據(jù)本發(fā)明的測(cè)試圖案的圖案結(jié)構(gòu)的視圖；圖6是用于說明根據(jù)本發(fā)明的測(cè)試圖案的具體設(shè)置的視圖；圖7是用于說明圖6中的標(biāo)記20a的視圖；圖8是用于說明圖6中的標(biāo)記21a的視圖；圖9是本發(fā)明的測(cè)試初縮掩模版(對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記版)的一個(gè)例子的剖面圖。
圖10是本發(fā)明的測(cè)試初縮掩模版(對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記版)的另一個(gè)例子的剖面圖。
圖11是用于說明本發(fā)明的測(cè)試初縮掩模版(對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記版)的另一個(gè)例子中，圖案板和針孔板的剖面圖；圖12是用于說明本發(fā)明的初縮掩模版(對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記版)的圖案板和針孔板的剖面圖；圖13是用于說明本發(fā)明的初縮掩模版(對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記版)的另一個(gè)例子的剖面圖；
圖14是用于說明本發(fā)明的測(cè)試初縮掩模版(對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記版)的另一個(gè)例子的圖案板和針孔板的剖面圖；圖15是根據(jù)本發(fā)明的像差測(cè)量的流程圖；圖16是根據(jù)本發(fā)明的像差測(cè)量的流程圖；圖17是根據(jù)本發(fā)明的曝光設(shè)備的另一個(gè)例子的示意圖；圖18是根據(jù)本發(fā)明的像差測(cè)量的流程圖；圖19是根據(jù)本發(fā)明的像差測(cè)量的流程圖；圖20是用于說明根據(jù)本發(fā)明的測(cè)試初縮掩模版(對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記版)的另一個(gè)例子的圖案板和針孔板的剖面圖；圖21是用于說明根據(jù)本發(fā)明的測(cè)試初縮掩模版(對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記版)的另一個(gè)例子的圖案板和針孔板的剖面圖；圖22是用于說明根據(jù)本發(fā)明的測(cè)試初縮掩模版(對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記版)的另一個(gè)例子的圖案板和針孔板的剖面圖；具體實(shí)施方式
圖1是本發(fā)明第一實(shí)施例的曝光設(shè)備的主要部分的示意圖。
該第一實(shí)施例圖示了用于通過投影光學(xué)系統(tǒng)將電路圖案投射到光敏襯底上的投影曝光設(shè)備。該第一實(shí)施例的曝光設(shè)備具有根據(jù)本發(fā)明的光學(xué)特性測(cè)量方法測(cè)量光學(xué)系統(tǒng)(投影透鏡)的波前像差的測(cè)量模式。當(dāng)然，在制造曝光設(shè)備時(shí)，可以對(duì)該光學(xué)系統(tǒng)就行類似的測(cè)量。
在圖1中，附圖標(biāo)記9所示的是一個(gè)測(cè)試初縮掩模版(對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記版)。該測(cè)試初縮掩模版(對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記版)9具有形成在襯底玻璃下表面(正面)上的圖案組(測(cè)試圖案)TP，以及具有形成在該玻璃的上表面(背面)上的孔(針孔)PH的擋光部分。對(duì)投影透鏡的波前像差的測(cè)量過程如下。
來自照射光學(xué)系統(tǒng)的有效光源4的照射光具有等于σ＞1或者σ＝1的角度分布，被投射到初縮掩模版(對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記版)9的上表面上的針孔PH。利用通過初縮掩模版(對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記版)9上表面上的針孔PH(孔)的光束，形成在初縮掩模版(對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記版)9的下表面上的測(cè)試圖案TP的圖案被從相互不同的方向加以照射。作為響應(yīng)，測(cè)試圖案TP的圖案被投影透鏡10成像。用已知類型的測(cè)量工具測(cè)量它們的虛像(空間像)或者它們的被轉(zhuǎn)移到光敏襯底W的被轉(zhuǎn)移圖案圖像TPa的位置(與參考位置之間的偏差)。然后，基于這些圖像的位置信息，計(jì)算在對(duì)應(yīng)于每一個(gè)圖像的位置處的波前的傾斜，以及光瞳面10a。從計(jì)算得到的結(jié)果，測(cè)量投影透鏡10的波前像差。獲得波前像差后，可以檢測(cè)到球差、慧差、場(chǎng)曲率、像散和畸變像差。
所述測(cè)試圖案TP和所述具有針孔PH的擋光部分可以不形成在如圖1所示的同一個(gè)板上。它們可以形成在不同的板上。概要地說，必須而且只需有一個(gè)或者多個(gè)應(yīng)當(dāng)測(cè)量其位置的虛像(空間像)或者轉(zhuǎn)移圖案圖像TPa，用具有主光線LP的照射光照射，所述主光線沿著一個(gè)方向(預(yù)定的傾斜角和預(yù)定的方位角)前進(jìn)，該方向的確定取決于照射光在對(duì)應(yīng)于每一個(gè)虛像(空間像)或者轉(zhuǎn)移圖案圖像TPa的位置的圖案上方的針孔PH的中心和所述圖案的中心之間，在沿著所述初縮掩模版(對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記版)9上的入射面的方向上的位置關(guān)系。
構(gòu)成所述測(cè)試圖案TP的每一個(gè)圖案TPX如圖5A所示具有一個(gè)開口部分，用于在投影光學(xué)系統(tǒng)10的光瞳面10a上產(chǎn)生預(yù)定的周期性分量，并具有在上述開口部分的相對(duì)兩側(cè)形成的周期性開口部分，用于在投影光學(xué)系統(tǒng)10的光瞳面10a上產(chǎn)生不同于前述周期性分量的周期性分量，使得基本上只有通過投影光學(xué)系統(tǒng)的光瞳面10a的零級(jí)光對(duì)成像作出了貢獻(xiàn)。或者，如圖5B所示，圖案由線和間隔構(gòu)成，其中，相對(duì)于它們的重復(fù)方向從中心到外圍，所述線和間隔具有基本上規(guī)律的節(jié)距，而間隔的寬度逐漸減小，使得基本上只有穿過投影光學(xué)系統(tǒng)10的光瞳面10a的零級(jí)光對(duì)成像作出貢獻(xiàn)，并且相鄰的線不能被所述投影光學(xué)系統(tǒng)10分辨。
現(xiàn)在看圖2，下面描述作為本發(fā)明的第二實(shí)施例，具有用于根據(jù)上述光學(xué)特性測(cè)量方法測(cè)量投影光學(xué)系統(tǒng)的波前像差的測(cè)量模式的投影曝光設(shè)備。
在該第二實(shí)施例中，對(duì)于投影光學(xué)系統(tǒng)10，不僅可應(yīng)用使用透鏡的投影光學(xué)系統(tǒng)(投影透鏡)，而且可以應(yīng)用使用反射鏡的投影光學(xué)系統(tǒng)，或者具有透鏡和反射鏡等的組合的投影光學(xué)系統(tǒng)。
在圖2中，附圖標(biāo)記1所示為發(fā)出曝光用光的高壓汞燈。從光源1發(fā)出的曝光用光被橢圓反射鏡匯集，接著通過一個(gè)輸入透鏡2，入射到一個(gè)蠅眼透鏡(fly’s eye lens)3的入光面3a上。在該蠅眼透鏡3的后(測(cè)試初縮掩模版9一側(cè)的)焦面3b處，形成許多次級(jí)光源。從這些次級(jí)光源發(fā)出的曝光用光經(jīng)過可變孔徑光闌4、第一中繼透鏡5、投影型初縮掩模版遮擋6、第二中繼透鏡7和主會(huì)聚透鏡8，以均勻的照度照射所述測(cè)試初縮掩模版(對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記版)9。所述蠅眼透鏡3的后焦面3b大致與投影光學(xué)系統(tǒng)10的光瞳面10b共軛。另外，孔徑光闌4的孔徑是可變的。
根據(jù)(下面將要描述的)一種測(cè)量方法獲得的測(cè)量值(像差)可以被反饋給曝光設(shè)備主組件的控制系統(tǒng)，這樣可以用現(xiàn)有技術(shù)中已知的各種方法和手段對(duì)投影光學(xué)系統(tǒng)10的各種像差加以校正。例如，通過上述控制系統(tǒng)并如圖2所示，可以用驅(qū)動(dòng)裝置161驅(qū)動(dòng)投影光學(xué)系統(tǒng)10內(nèi)部的一個(gè)校正光學(xué)系統(tǒng)162，或者，通過控制系統(tǒng)并如圖17所示，可以用波長(zhǎng)改變裝置171改變激光172的發(fā)射波長(zhǎng)(也就是激光的中心波長(zhǎng))。這使得能夠?qū)ν队肮鈱W(xué)系統(tǒng)10的像差就行自動(dòng)校正或者自動(dòng)設(shè)置。這里，圖17的投影曝光設(shè)備不同于圖2的設(shè)備，不同之處在于照射系統(tǒng)用激光器172作為光源，并使用波長(zhǎng)改變裝置171。
接下來，將測(cè)試初縮掩模版(對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記版)9放置到初縮掩模版臺(tái)18上，可以沿著X-Y平面移動(dòng)初縮掩模版臺(tái)18而改變測(cè)試初縮掩模版(對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記版)9的位置。提供了一個(gè)觀察鏡19來同時(shí)觀察測(cè)試初縮掩模版(對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記版)9上的標(biāo)記和在設(shè)備主組件內(nèi)部提供的初縮掩模版參考標(biāo)記21，以測(cè)量測(cè)試初縮掩模版(對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記版)9相對(duì)于初縮掩模版參考標(biāo)記21在X和Y方向的偏差。通過根據(jù)測(cè)量結(jié)果移動(dòng)臺(tái)18，可以使初縮掩模版(對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記版)9與設(shè)備主組件(投影光學(xué)系統(tǒng)10)對(duì)準(zhǔn)。另外，為觀察鏡19提供了一個(gè)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，能夠?qū)⑵湟苿?dòng)到測(cè)試初縮掩模版(對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記版)9上的任何X和Y位置。因此，如果必要，通過使用觀察鏡19，可以用曝光用光照射初縮掩模版(對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記版)9上任意位置的測(cè)試圖案15的區(qū)域。測(cè)試圖案15由多個(gè)圖案構(gòu)成，每一個(gè)圖案具有比如示于圖5A或者圖5B的形式。
投影型初縮掩模版遮擋6以及測(cè)試初縮掩模版(對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記版)9的圖案承載面相互共軛，并且測(cè)試初縮掩模版(對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記版)9上的照射區(qū)域通過投影型初縮掩模版遮擋6的孔限定。
在測(cè)試初縮掩模版(對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記版)9的上表面上，有一個(gè)具有針孔16的擋光部分。通過投影型初縮掩模版6的孔，將包括該針孔16的一個(gè)區(qū)域設(shè)定為測(cè)試初縮掩模版(對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記版)9上的照射區(qū)域，并且，通過照射該區(qū)域，穿過擋光部分25的針孔16的光束從相互不同的方向照射形成在測(cè)試初縮掩模版(對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記版)9的下表面上的測(cè)試圖案15的多個(gè)圖案。測(cè)試圖案15的這些圖案被投影光學(xué)系統(tǒng)10投影到光敏襯底(晶片)W上。
使用已知的測(cè)量手段，測(cè)量投影光學(xué)系統(tǒng)10的成像面上成像的這些圖案的虛像(空間像)的位置，或者被轉(zhuǎn)移到所述光敏襯底W上的圖案圖像(顯影的圖像或者潛像)的位置。在本實(shí)施例中，使用設(shè)置在晶片臺(tái)12上的探測(cè)系統(tǒng)11檢測(cè)測(cè)試圖案15的圖案的虛像(空間像)的位置。通過投影光學(xué)系統(tǒng)10，測(cè)試圖案的像被成像在構(gòu)成安裝在晶片臺(tái)12上的檢測(cè)系統(tǒng)11的板11a。圖3是圖2的檢測(cè)系統(tǒng)11的放大的視圖。
在圖3中，一個(gè)板11a、一個(gè)狹縫11b和一個(gè)光接收器11c構(gòu)成所述探測(cè)系統(tǒng)11。該板11a上形成有所述狹縫11b，穿過該狹縫11b的光被光接收器11c接收到，從而被光電轉(zhuǎn)換為電信號(hào)。該信號(hào)通過未圖示的信號(hào)線被傳送給一個(gè)未圖示的處理單元。借助于該處理單元，探測(cè)到被投影到板11a上的圖案圖像的位置。
所述晶片臺(tái)12包括一個(gè)能夠?qū)⑻綔y(cè)系統(tǒng)11沿著垂直于投影光學(xué)系統(tǒng)10的光軸10b的平面定位于任意位置的X-Y臺(tái)12a，以及能夠在平行于投影光學(xué)系統(tǒng)10的光軸10b的方向上下移動(dòng)探測(cè)系統(tǒng)以設(shè)置探測(cè)系統(tǒng)11的焦點(diǎn)位置的Z臺(tái)12b，等等。
在該實(shí)施例中，有一個(gè)探測(cè)探測(cè)系統(tǒng)11在光軸10b方向的位置的自動(dòng)對(duì)焦系統(tǒng)13。該自動(dòng)對(duì)焦系統(tǒng)13包括一個(gè)光發(fā)送系統(tǒng)13a和一個(gè)光接收系統(tǒng)13b，該光發(fā)送系統(tǒng)用于將例如檢測(cè)用隙狀光圖案(圖像)從相對(duì)于投影光學(xué)系統(tǒng)10的光軸10b傾斜的方向投射到檢測(cè)系統(tǒng)11的板11a上，該光接收系統(tǒng)13b用于使用來自所述板11a的反射光對(duì)該隙狀圖案在光電檢測(cè)器13c上的圖像重新成像。
當(dāng)板11a在投影光學(xué)系統(tǒng)10的光軸30b的方向的位置變化時(shí)，在光接收系統(tǒng)13b中，重新成像的光圖案圖像在光電探測(cè)器13c上的位置也發(fā)生變化。這樣，通過探測(cè)該圖案圖像的位置，就能探測(cè)該板11a在光軸方向的位置。該光電探測(cè)器13c產(chǎn)生的信號(hào)(聚焦信號(hào))隨著重新成像的圖案圖像的位置變化。這樣，通過用控制系統(tǒng)13d移動(dòng)晶片臺(tái)12的Z臺(tái)12b，使得該信號(hào)被保持在預(yù)定的水平，就可以將該板11b的表面在光軸10b方向的位置保持在預(yù)定的位置(投影光學(xué)系統(tǒng)10的像面位置)。
另外，由于聚焦信號(hào)隨著板11a的高度在預(yù)定范圍(在光軸10b方向的預(yù)定范圍)內(nèi)的變化而大致直線地變化，可以從聚焦信號(hào)水平的變化來檢測(cè)焦點(diǎn)位置的變化。所述晶片臺(tái)12的Z臺(tái)12b中包括有一個(gè)高度傳感器(未圖示)，用于探測(cè)Z臺(tái)本身在投影光學(xué)系統(tǒng)10的光軸10b方向的位置。
附圖標(biāo)記14所示為一個(gè)軸外型(off-axis)晶片對(duì)準(zhǔn)系統(tǒng)。該晶片對(duì)準(zhǔn)系統(tǒng)14探測(cè)在晶片W上分別與每一個(gè)照射區(qū)(shot area)相鄰形成的對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記。在這種情況下，通過預(yù)先檢測(cè)光軸10b和晶片對(duì)準(zhǔn)系統(tǒng)14的光軸14a之間的間隔(稱為基線量(baseline quantity)SD)，可以基于晶片對(duì)準(zhǔn)系統(tǒng)14測(cè)量的對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記位置精確地完成晶片11的每一個(gè)照射區(qū)的對(duì)準(zhǔn)。另外，晶片對(duì)準(zhǔn)系統(tǒng)14可以用來檢測(cè)各種標(biāo)記。
對(duì)于本實(shí)施例的曝光設(shè)備的照射系統(tǒng)，必須而且只需作為照射的結(jié)果，產(chǎn)生一個(gè)或者多個(gè)應(yīng)當(dāng)測(cè)量其在光學(xué)系統(tǒng)10的像面上的位置的虛像(空間像)或者轉(zhuǎn)移圖案圖像，并用具有沿著一個(gè)方向(預(yù)定的傾斜角和預(yù)定的方位角)前進(jìn)的主光線LP的照射光照射所述測(cè)試初縮掩模版(對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記版)，該方向的確定取決于在對(duì)應(yīng)于每一個(gè)虛像(空間像)或者轉(zhuǎn)移圖案圖像TPa的圖案上方的針孔PH的中心和該圖案的中心之間，所述照射光在沿著所述初縮掩模版(對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記版)9上的入射面的方向上的位置關(guān)系。
另外，在該實(shí)施例中，測(cè)試圖案15和具有針孔16的擋光部分可以不形成在一個(gè)初縮掩模版(對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記版)上。該擋光部分可以形成在用于針孔的單獨(dú)的板上。
盡管圖1和圖2沒有圖示，在第一和第二實(shí)施例中，針孔16中設(shè)置有一個(gè)散射元件，使得來自一個(gè)有效光源的光被該元件散射，從而使從針孔16出射的光束有σ＞1。當(dāng)使用這樣的散射元件時(shí)，可變光闌4的孔徑形狀可以為環(huán)形，在這種情況下，可以產(chǎn)生一個(gè)周圍的亮度高于中心亮度的有效光源。通過用這樣的有效光源照射所述散射元件，可以均勻地照射測(cè)試圖案，從而可以用強(qiáng)度基本上相同的光束從相互不同的方向照射構(gòu)成測(cè)試圖案15的多個(gè)圖案。
圖7圖示了要形成在測(cè)試初縮掩模版(對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記版)9上的測(cè)試圖案的細(xì)節(jié)。
在圖7中，附圖標(biāo)記20a所示為構(gòu)成測(cè)試圖案15的標(biāo)記。網(wǎng)格狀標(biāo)記20a的某些部分設(shè)有如圖5A或者5B所示的上述圖案TPX。
構(gòu)成標(biāo)記20的縱向和橫向線被設(shè)計(jì)為具有相同的線寬。這里，這些線與圖5所示的圖案是相同的，線寬例如為2微米。
在上述這樣的圖案15(標(biāo)記20a)的中心的正上方，有如圖1和圖2所示形成在初縮掩模版(對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記版)9的上玻璃面上的針孔16。使用具有大的c(相干系數(shù))的圓形或者環(huán)形有效光源，使用用于曝光的照射系統(tǒng)或者觀察鏡19的照射系統(tǒng)將光通過針孔16投射到測(cè)試圖案15上，從而，對(duì)于構(gòu)成測(cè)試圖案15的每一個(gè)圖案TPX，照射它們的光束的主光線的傾斜被改變，并且，另外，光束的開度角(孔徑角)也受到限制。這里，“σ”對(duì)應(yīng)于用投影光學(xué)系統(tǒng)在初縮掩模版(對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記版)一側(cè)的數(shù)值孔徑除照射系統(tǒng)在初縮掩模版(對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記版)一側(cè)的的數(shù)值孔徑可獲得的值。
在該實(shí)施例中，為了獲得照射條件σ≥1.0，如圖9所示，在形成在初縮掩模版(對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記版)9的玻璃襯底9G的背面(上表面)上的針孔16內(nèi)設(shè)置一個(gè)散射元件，以使得用來照射初縮掩模版(對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記版)9的光被散射和漫射。
也可以不使用散射元件，而如圖10所示在針孔上設(shè)置一個(gè)凸透鏡17，或者在針孔16內(nèi)設(shè)置具有漫射效果的光柵圖案，通過它可獲得σ≥1.0的照射條件。同樣，在具有這種結(jié)構(gòu)的情況下，使用具有大的c(相干系數(shù))的環(huán)形或者圓形有效光源是有效的。
在σ≥1.0的照射條件下照射上述測(cè)試圖案15，由投影光學(xué)系統(tǒng)10將測(cè)試圖案的多個(gè)圖案TPX的圖像成像到安裝在晶片臺(tái)12上的檢測(cè)系統(tǒng)11的板11a上。對(duì)于每一個(gè)圖像，由光電檢測(cè)器11c檢測(cè)隨著晶片臺(tái)12在水平方向(X或者Y方向)移動(dòng)和被掃描，通過板11a的狹縫11b的光的強(qiáng)度和光量。這樣，可以獲得在臺(tái)12(狹縫11b)的每一個(gè)X或者Y位置檢測(cè)到的光強(qiáng)或者光量所對(duì)應(yīng)的如圖4所示的檢測(cè)信號(hào)。這樣，通過計(jì)算該檢測(cè)信號(hào)的中心位置或者重心位置，可以檢測(cè)到測(cè)試圖案15的標(biāo)記20a的單條線，也就是成像在板11a上的圖案TPX或者TPY的中心位置。
這樣，可以獲得圖案圖像的中心位置信息，每一個(gè)圖案圖像代表投影光學(xué)系統(tǒng)10的光瞳面上相應(yīng)位置的波前狀態(tài)。這樣，通過從圖案圖像的中心位置信息計(jì)算光瞳面上每一個(gè)位置的波前傾斜，可以探測(cè)光學(xué)系統(tǒng)10的波前像差。
本實(shí)施例中的波前像差測(cè)量過程圖示于圖15的流程圖中。
順便說明，探測(cè)系統(tǒng)11的狹縫11b的長(zhǎng)度和寬度被設(shè)置為不大于所述網(wǎng)格狀標(biāo)記20a的虛像(空間像)的網(wǎng)格節(jié)距，以防止作為測(cè)量對(duì)象的單條線的圖案TPX的虛像相鄰的下一個(gè)圖案TPX的虛像(空間像)進(jìn)入狹縫11b。另外，該實(shí)施例具有這樣的配置與縱向線的圖案TPX的圖像和橫向線的圖案TPY的圖像相關(guān)，準(zhǔn)備單獨(dú)的狹縫11b和光電檢測(cè)器11c對(duì)。但是，另一種可替代的方式是，只準(zhǔn)備一組狹縫和光電檢測(cè)器，根據(jù)要對(duì)其光強(qiáng)分布進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換的圖案圖像的縱向/橫向取向，在改變狹縫的縱向/橫向取向的同時(shí)執(zhí)行測(cè)量。
下面參見圖11描述本發(fā)明的第三實(shí)施例。該第三實(shí)施例不同于第一和第二實(shí)施例的地方僅在于測(cè)試初縮掩模版(對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記版)的結(jié)構(gòu)。這樣，使用本實(shí)施例的測(cè)試初縮掩模版(對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記版)的投影曝光設(shè)備就是如圖1、2或者17所示的投影曝光設(shè)備。
與分別在測(cè)試初縮掩模版(對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記版)9襯底的上表面和下表面形成帶針孔16的擋光部分16和測(cè)試圖案15(TP)的第一和第二實(shí)施例相比，在第三實(shí)施例中，測(cè)試初縮掩模版(對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記版)9是由兩個(gè)板提供的，也就是，在其上表面(或者下表面)上形成有帶針孔16的擋光部分的針孔板9a，以及在其上表面(或者下表面)上形成有測(cè)試圖案15的圖案板9b。測(cè)試圖案15、針孔16和漫射裝置18比如散射元件等的功能和關(guān)系類似于第一實(shí)施例和第二實(shí)施例。這樣，即使使用本實(shí)施例的初縮掩模版(對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記版)或者測(cè)量單元，仍然可以獲得與第一和第二實(shí)施例類似的對(duì)投影光學(xué)系統(tǒng)的波前像差的測(cè)量。
作為光學(xué)特性測(cè)量單元包括兩個(gè)板的結(jié)構(gòu)的一種形式，在圖12中圖示了一種形式，其中，針孔板9a具有一個(gè)凸透鏡(正透鏡)17作為設(shè)置在針孔16上的漫射裝置，一個(gè)圖案板9b具有形成在其上表面(或者下表面)上的測(cè)試圖案15的標(biāo)記20a。在這種情況下，凸透鏡17和具有針孔16的擋光部分可以形成針孔板9a的上表面或者下表面。
在示于圖1和圖2的投影曝光設(shè)備中，在初縮掩模版(對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記版)上方設(shè)置了一個(gè)防灰塵玻璃(未圖示)以防止初縮掩模版(對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記版)被污染。這樣，在使用光學(xué)特性測(cè)量單元具有兩個(gè)板的結(jié)構(gòu)的情況下，可以使所述防灰塵玻璃方便地可拆卸地安裝，從而使得所述防灰塵玻璃以及所述兩個(gè)板的上板(光源一側(cè)的板)，例如圖11、12和圖20-22中的板9a，可以互換。
見圖16，下面描述使用圖11和12所示的光學(xué)特性測(cè)量單元測(cè)量投影光學(xué)系統(tǒng)的波前像差的測(cè)量過程。
本實(shí)施例的測(cè)量過程與第一和第二實(shí)施例(見圖15)的測(cè)量過程的很大的不同在于，包含了用于對(duì)準(zhǔn)針孔16的中心與測(cè)試圖案15的中心的對(duì)準(zhǔn)操作。將曝光設(shè)備內(nèi)的測(cè)試初縮掩模版9(在襯底正面(下表面)上形成有測(cè)試圖案15但是在襯底背面(上表面)上沒有形成帶針孔的擋光部分的板9a)裝載到初縮掩模版(對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記版)臺(tái)18上。類似地，將曝光設(shè)備內(nèi)的針孔板9a裝載到測(cè)試初縮掩模版(對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記版)9和觀察鏡19之間，此時(shí)，針孔板9a上的針孔18或者16的中心可以被設(shè)置在預(yù)定的X-Y位置，誤差在機(jī)械精度之內(nèi)。
隨后，通過觀察鏡19觀察測(cè)試初縮掩模版(對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記版)9的對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記和初縮掩模版(對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記版)參考標(biāo)記21，以檢測(cè)初縮掩模版(對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記版)和設(shè)備主組件之間的相對(duì)位置偏差，并使用初縮掩模版(對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記版)臺(tái)20在X和Y方向移動(dòng)初縮掩模版(對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記版)9以調(diào)節(jié)其位置，從而進(jìn)行它們的相對(duì)對(duì)準(zhǔn)。在完成初縮掩模版(對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記版)9的對(duì)準(zhǔn)之后，將觀察鏡19移動(dòng)到一個(gè)用于測(cè)量波前像差的觀察位置(照射位置)，并且同時(shí)將晶片臺(tái)12上的檢測(cè)系統(tǒng)11移動(dòng)到作為波前像差測(cè)量的觀察位置(檢測(cè)位置)的預(yù)定(X、Y和Z)坐標(biāo)位置。然后，使用觀察鏡19和檢測(cè)系統(tǒng)11，測(cè)量測(cè)試圖案15的預(yù)定圖案的圖像的中心位置相對(duì)于參考位置的偏差量。另外，將檢測(cè)系統(tǒng)11在Z方向(光軸10b方向)移動(dòng)一個(gè)預(yù)定量，在不同于前一次的Z(方向)位置，再次測(cè)量同一預(yù)定圖案的圖像的中心位置相對(duì)于參考位置的位置偏差量。這樣重復(fù)幾次。
要測(cè)量的圖案并不是總是需要是構(gòu)成測(cè)試圖案15的整個(gè)圖案(所述網(wǎng)格狀標(biāo)記的所有線)。這里，假設(shè)在測(cè)試圖案15的中心有20條縱線和橫線，測(cè)量?jī)蓚€(gè)縱線和橫線的圖案的每一個(gè)圖像的中心位置的位置(偏差)。
假設(shè)投影透鏡10的遠(yuǎn)心性(telecentricity)在理想狀態(tài)，則圖案板9b的測(cè)試圖案的中心和針孔板9a的針孔16的中心的位置偏差dx和dy與上述兩個(gè)橫線和縱線的圖案圖像的位置偏差量dsx/dZ和dsy/dZ成正比，因此它們可以用下式表示dx＝t·m·dsx/dZdy＝t·m·dsy/dZ其中，t針孔16和測(cè)試圖案15之間的光程；m投影光學(xué)系統(tǒng)的縮小比；dsx/dZ，dsy/dZ位置偏差焦點(diǎn)變化。
從使用觀察鏡19和檢測(cè)系統(tǒng)11得到的測(cè)量結(jié)果，并基于上述等式，可以計(jì)算出針孔16和測(cè)試圖案15的位置偏差量。這樣，通過將初縮掩模版(對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記版)臺(tái)20移動(dòng)一個(gè)對(duì)應(yīng)于所檢測(cè)到的位置偏差的量，移動(dòng)初縮掩模版(對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記版)9的測(cè)試圖案15，實(shí)現(xiàn)測(cè)試圖案15的中心和針孔16中心之間沿著X-Y平面的位置對(duì)準(zhǔn)。這里，閉合環(huán)路也是可以的，從而，可以將觀察鏡19移動(dòng)到所述初縮掩模版(對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記版)參考標(biāo)記位置，觀察初縮掩模版(對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記版)9的對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記和所述初縮掩模版(對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記版)參考標(biāo)記21，以測(cè)量初縮掩模版(對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記版)臺(tái)20的移動(dòng)量，然后將余量再次反饋給初縮掩模版(對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記版)臺(tái)20的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。重復(fù)這個(gè)對(duì)準(zhǔn)過程，直到位置偏差dx和dy進(jìn)入一個(gè)可容許的范圍，之后，根據(jù)與圖15同樣的過程測(cè)量投影光學(xué)系統(tǒng)10的波前像差。在將用于曝光處理的照射系統(tǒng)用于波前像差測(cè)量時(shí)，將觀察鏡19收回，以免干擾照射光。
在前面，以第一到第三實(shí)施例為例，描述了用于投影光學(xué)系統(tǒng)10的波前像差測(cè)量的測(cè)試初縮掩模版(對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記版)的一些例子。由于該測(cè)試初縮掩模版(對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記版)的每一個(gè)圖案的虛像(空間像)的尺寸大，比如是若干微米，可以不使用光電探測(cè)器11c，而直接將CCD或者線性傳感器置于圖案成像平面上，而不用包括放大光學(xué)系統(tǒng)，來檢測(cè)所述虛像(空間像)的光強(qiáng)分布或者光量分布。在這種情況下，對(duì)于虛像(圖案圖像)的光強(qiáng)分布或者光量分布的探測(cè)，晶片臺(tái)12的X-Y運(yùn)動(dòng)就不必要了。
作為用于檢測(cè)測(cè)試圖案15(TP)的圖案的圖像的位置的一種替代方案，可以將所述圖案圖像轉(zhuǎn)移到安裝在晶片臺(tái)12上、在上面形成有光致變色材料層的襯底上，可以使用軸外(離軸)對(duì)準(zhǔn)檢測(cè)系統(tǒng)14、15測(cè)量這樣轉(zhuǎn)移的圖案圖像的中心位置。在這種情況下，與將圖案圖像轉(zhuǎn)移到特定類型的光致抗蝕劑相比，就不需要顯影步驟。
通過將獲得的測(cè)量值反饋給主組件，如圖2所示，可以用驅(qū)動(dòng)裝置16驅(qū)動(dòng)投影光學(xué)系統(tǒng)10內(nèi)的校正光學(xué)系統(tǒng)162，或者，如圖17所示，可以用波長(zhǎng)改變裝置171改變激光器172的發(fā)射波長(zhǎng)的中心波長(zhǎng)。使用這樣的校正裝置，系統(tǒng)可應(yīng)用于曝光設(shè)備中的自動(dòng)像差校正。應(yīng)當(dāng)注意，圖17所圖示的例子中，使用激光器172作為光源。其基本結(jié)構(gòu)與圖1相同。
另外，本發(fā)明的光學(xué)特性測(cè)量方法可以應(yīng)用為單獨(dú)的測(cè)量系統(tǒng)比如使用干涉儀的光學(xué)特性測(cè)量系統(tǒng)的校準(zhǔn)技術(shù)。當(dāng)前還沒有能夠?qū)ζ渲邪懈缮鎯x的投影曝光設(shè)備中或者投影曝光設(shè)備的投影光學(xué)系統(tǒng)的像差進(jìn)行測(cè)量的工具。因此，必須用使用曝光設(shè)備制造廠內(nèi)的干涉儀系統(tǒng)單獨(dú)對(duì)投影透鏡測(cè)量的投影透鏡波前像差量來代替投影曝光設(shè)備內(nèi)安裝的投影透鏡的波前像差量。因此，有必要確保例如在干涉儀系統(tǒng)中和在曝光設(shè)備主組件中，由于環(huán)境的差異導(dǎo)致的投影透鏡波前像差的差異。
有鑒于此，使用對(duì)曝光設(shè)備的負(fù)荷小或者系統(tǒng)負(fù)荷小的本發(fā)明，對(duì)曝光設(shè)備主組件和干涉儀系統(tǒng)進(jìn)行投影透鏡的波前像差的測(cè)量?；诖?，校準(zhǔn)使用曝光設(shè)備制造廠內(nèi)的干涉儀系統(tǒng)獲得的測(cè)量結(jié)果(波前像差量)。
在下面的第四實(shí)施例中，將描述一種光學(xué)特性測(cè)量方法，其包括這樣的過程將測(cè)試圖案15的圖案的圖像轉(zhuǎn)移到一個(gè)光敏襯底(晶片)W上，對(duì)轉(zhuǎn)移的圖像顯影，測(cè)量這樣顯影的轉(zhuǎn)移的圖像的中心位置。所使用的測(cè)試圖案是示于圖7和圖8中的兩種類型的圖案，它們被形成在一個(gè)公共測(cè)試初縮掩模版(對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記版)9上。
另外，在此例子中，要用測(cè)試初縮掩模版(對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記版)9測(cè)量投影光學(xué)系統(tǒng)的光學(xué)特性的曝光設(shè)備是如圖1、2或17所示的投影曝光設(shè)備。
如第一到第三實(shí)施例所述，示于圖7的測(cè)試圖案由一個(gè)圖案組20a構(gòu)成，該圖案組形成一個(gè)網(wǎng)格狀標(biāo)記。該圖案組的圖案TPX和TPY可以具有比如示于圖5A或者圖5B的形狀，但是第四實(shí)施例使用的標(biāo)記的類型在晶片上所形成的圖案的線寬為2-3微米，形狀如圖5B所示。
在具有這樣的形成在其正面的測(cè)試圖案15的初縮掩模版(對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記版)的背面上，形成有具有針孔的擋光部分，該針孔的中心位置與標(biāo)記20a的中心一致。該初縮掩模版(對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記版)的基本結(jié)構(gòu)比如如圖9或10所示，類似于第一和第二實(shí)施例。但是，與第一和第二實(shí)施例相比，為其設(shè)置了如圖8所示的網(wǎng)格狀標(biāo)記21a，作為新圖案。
所述網(wǎng)格狀標(biāo)記21a是用于測(cè)量測(cè)試圖案15的相對(duì)位置偏差的參考圖案組。與測(cè)試圖案15的標(biāo)記20a相比，在該標(biāo)記上方(也就是有效光源一側(cè))沒有帶有針孔的擋光部分。這樣，來自照射系統(tǒng)的光束均勻投射到網(wǎng)格狀標(biāo)記21a的參考圖案上，從而，這些參考圖案被來自相同方向的基本上相同強(qiáng)度的光束照射，它們通過投影光學(xué)系統(tǒng)10被成像到光敏襯底上。
圖13和14是分別圖示第四實(shí)施例中的測(cè)試初縮掩模版(對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記版)的例子的局部剖面圖。圖13圖示了這樣一個(gè)例子在測(cè)試初縮掩模版(對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記版)9的襯底的背面(上表面)上形成具有針孔16的擋光部分，在該襯底的正面(下表面)上形成圖案組20a和參考圖案組18作為測(cè)試圖案。
圖14圖示了使用兩個(gè)板的情況，也就是，在一個(gè)襯底的正面(下表面)上形成圖案組20a和參考圖案組18作為測(cè)試圖案的圖案板9b，以及在單獨(dú)的襯底的背面(上表面)上形成有帶針孔16的擋光部分的針孔板9a。
示于圖13和14的初縮掩模版(對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記版)中的每一個(gè)都在針孔16內(nèi)設(shè)置了散射元件或者光柵圖案。由于針孔內(nèi)該元件的功能，圖案組20a被照射的條件是σ＞1。
下面描述第四實(shí)施例中光學(xué)特性測(cè)量的過程。
在標(biāo)準(zhǔn)照射條件(1.0＞σ＞0.7)下照射測(cè)試初縮掩模版(對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記版)9，并照射測(cè)試圖案的標(biāo)記20a和21a，通過投影光學(xué)系統(tǒng)10將這些圖案的圖像投射和轉(zhuǎn)移到光敏襯底上。
隨后，移動(dòng)晶片臺(tái)12或者初縮掩模版(對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記版)臺(tái)20，使標(biāo)記20a和21a在位置上相互重疊。在這樣的位置關(guān)系中，用標(biāo)準(zhǔn)照射條件照射所述標(biāo)記20a和21a，并且，在散射元件、光柵圖案或者凸透鏡的影響下，用σ＞1.0的照射條件照射所述測(cè)試圖案，被投射到圖案組20a的圖案上的光束形成相互不同的方向。這些圖案的圖像通過投影光學(xué)系統(tǒng)10被投影和轉(zhuǎn)移到光敏襯底上。通過上述投影曝光，如圖6所示，標(biāo)記20a和21a的圖案組的圖像被轉(zhuǎn)移到光敏襯底上。在對(duì)該光敏襯底顯影后，用現(xiàn)有技術(shù)中已知的測(cè)量工具測(cè)量相應(yīng)圖案圖像之間的相對(duì)位置偏差。根據(jù)這樣獲得的相對(duì)位置偏差，進(jìn)行計(jì)算以探測(cè)投影光學(xué)系統(tǒng)10在光瞳面10a處的波前，從而探測(cè)到投影光學(xué)系統(tǒng)10的波前以及各種像差(塞德爾五項(xiàng)像差)。同樣，測(cè)量到的像差狀態(tài)可以被反饋給主組件，以執(zhí)行投影透鏡的像差校正。
另外，如圖22所示，測(cè)試圖案15和針孔可以設(shè)置在同一個(gè)初縮掩模版(對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記版)9上的具有不同圖像高度的幾個(gè)位置。這使得能夠?qū)Σ煌膱D像高度進(jìn)行波前像差測(cè)量。
圖18圖示了對(duì)示于圖13的測(cè)試初縮掩模版(對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記版)進(jìn)行測(cè)量的過程，圖19圖示了對(duì)示于圖14的測(cè)試初縮掩模版(對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記版)進(jìn)行測(cè)量的過程。對(duì)于使用針孔板9a的曝光過程，也根據(jù)示于圖19的過程進(jìn)行。
圖20圖示了測(cè)試初縮掩模版(對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記版)的另一個(gè)例子，作為本發(fā)明的第五實(shí)施例。同樣，在該例子中，使用測(cè)試初縮掩模版(對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記版)測(cè)量投影光學(xué)系統(tǒng)的光學(xué)特性的投影曝光設(shè)備是如圖1、2或者17所示的投影曝光設(shè)備。
示于圖20的測(cè)試初縮掩模版(對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記版)是一個(gè)例子，其中，在一個(gè)公共板(玻璃)9b的上表面(背面)和下表面(正面)上分別形成帶有針孔16的擋光部分和測(cè)試圖案的圖案組20a，并且，在所述圖案板9b上方，在圖案板9b的上方設(shè)置一個(gè)在下表面上形成有一個(gè)散射元件22的板(玻璃)9a，所述散射元件22用于進(jìn)行光漫射以在σ＞1.0的照射條件下完成對(duì)圖案組20a的照射。對(duì)于用于實(shí)現(xiàn)漫射的散射元件，可以使用用于散射光的毛玻璃或者用于散射光的衍射光柵比如CGH等。在使用這樣的用于散射光的散射元件22的情況下，與前面的實(shí)施例一樣，由照射系統(tǒng)產(chǎn)生周圍亮度高于中心亮度的有效光源。通過優(yōu)化有效光源的大小和形狀，可以消除對(duì)針孔16或者測(cè)試圖案20a的照射的不均勻性，得到均勻的照度分布。
這里，照射均勻是指這樣一種狀態(tài)其中，從相互不同的方向投射到圖案組20a的圖案上的多個(gè)光束基本上是均勻的。如果實(shí)現(xiàn)了這樣的狀態(tài)，則對(duì)多個(gè)圖案圖像的曝光的曝光量基本上是恒定的，從而所產(chǎn)生的圖案圖像具有相同的線寬。這減少了在圖案圖形的像差測(cè)量或者位置偏差檢測(cè)中基于曝光量的錯(cuò)誤。
對(duì)于具有散射元件22的板9a的位置，如果它在測(cè)試初縮掩模版(對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記版)9的有效光源一側(cè)(也就是上方)，則它可以放置在任何地方。例如，它可以被放置為與圖2或17中的投影型初縮掩模版遮擋6相鄰，或者被設(shè)置在照射系統(tǒng)內(nèi)部的希望的位置。另外，如前所述，可以方便地安裝板9a來取代在初縮掩模版(對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記版)臺(tái)正上方并設(shè)置在該位置的防灰塵玻璃。對(duì)于保持所述防灰塵玻璃和板9a的部件，既可以被固定到照射系統(tǒng)上也可以由所述主組件(投影光學(xué)系統(tǒng))保持。
圖21圖示了測(cè)試初縮掩模版(對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記版)的另一個(gè)例子，作為本發(fā)明的第六實(shí)施例。同樣，在該例子中，使用測(cè)試初縮掩模版(對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記版)測(cè)量投影光學(xué)系統(tǒng)的光學(xué)特性的投影曝光設(shè)備是如圖1、2或者17所示的投影曝光設(shè)備。
示于圖21的例子是圖11和20的例子的修改的形式。在圖案板b的正面(下表面)上形成測(cè)試圖案的圖案組20a。在一個(gè)單獨(dú)的針孔板9a上形成帶有針孔16的擋光部分以及用于光漫射的散射元件22。板9a被設(shè)置在初縮掩模版(對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記版)9b上方。使用具有示于圖21的兩個(gè)板的結(jié)構(gòu)，能夠通過移動(dòng)初縮掩模版(對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記版)臺(tái)20完成針孔16的中心和圖案組20a的中心之間的相對(duì)對(duì)準(zhǔn)。另外，初縮掩模版(對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記版)9b和板9a可以具有對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記23，可以通過觀察鏡19觀察這些標(biāo)記。使用該方法，可以直接測(cè)量這些板之間的相對(duì)位置偏差。
針孔16的中心和測(cè)試圖案20a的中心之間沿著水平方向的偏差導(dǎo)致成像光線偏離投影透鏡10的光瞳中心。這樣，導(dǎo)致的結(jié)果是用于波前計(jì)算的參考坐標(biāo)(光瞳中心參考)不同于測(cè)量點(diǎn)的實(shí)際測(cè)得的坐標(biāo)。這是波前像差測(cè)量的一個(gè)誤差因素。有鑒于此，就象在圖11或者21中所示的測(cè)量單元中一樣，分別在不同的板上形成針孔16和測(cè)試圖案20a，并用初縮掩模版(對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記版)臺(tái)對(duì)它們進(jìn)行相對(duì)對(duì)準(zhǔn)。使用這種方案，可以提高測(cè)量精度。
在帶有針孔16的擋光部分和測(cè)試圖案的圖案組20a被分別設(shè)置在初縮掩模版(對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記版)9的玻璃襯底(板)的上表面和下表面上的情況下，如圖22所示，帶有針孔16的擋光部分和測(cè)試圖案的圖案組20a在玻璃襯底上的形成可以是這樣的方式多組針孔和測(cè)試圖案20a并排設(shè)置，同時(shí)每一組被設(shè)計(jì)為使得針孔中心和測(cè)試圖案中心具有小的相互偏差量。在玻璃襯底上形成帶有針孔16的擋光部分和測(cè)試圖案的圖案組20a。使用這種方案，可以選擇具有最小偏差的特定組用于測(cè)量光學(xué)特性，從而可以提高測(cè)量精度。
工業(yè)實(shí)用性根據(jù)上面所描述的本發(fā)明，提供了一種光學(xué)特性測(cè)量方法和用于該方法的初縮掩模版(對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記版)，它們可以被適當(dāng)?shù)赜脕磉M(jìn)行光學(xué)特性比如波前像差的高精度測(cè)量。
權(quán)利要求
1.一種光學(xué)特性測(cè)量方法，用于測(cè)量投影光學(xué)系統(tǒng)的光學(xué)特性，其特征在于提供具有多個(gè)圖案的初縮掩模版；從一個(gè)孔將散射光射到所述多個(gè)圖案上，從而光束在相互不同的方向被投射到所述多個(gè)圖案上，借此通過所述投影光學(xué)系統(tǒng)形成所述多個(gè)圖案的圖像；以及檢測(cè)所述多個(gè)圖案的圖像的位置，并使用檢測(cè)結(jié)果，檢測(cè)所述投影光學(xué)系統(tǒng)的光學(xué)特性。
2.如權(quán)利要求1所述的光學(xué)特性測(cè)量方法，其特征在于，在所述初縮掩模版上存在一個(gè)具有所述孔的擋光部件。
3.如權(quán)利要求1所述的光學(xué)特性測(cè)量方法，其特征在于，在所述初縮掩模版上方存在一個(gè)具有所述孔的擋光部件。
4.如權(quán)利要求2或3所述的光學(xué)特性測(cè)量方法，其特征在于，存在一個(gè)用于產(chǎn)生所述散射光的散射部分。
5.如權(quán)利要求4所述的光學(xué)特性測(cè)量方法，其特征在于，所述散射部分在所述孔內(nèi)。
6.如權(quán)利要求4所述的光學(xué)特性測(cè)量方法，其特征在于，所述散射部分在所述光源和所述孔之間。
7.如權(quán)利要求1所述的光學(xué)特性測(cè)量方法，其特征在于，用一種有效光源照射所述散射部分，在該有效光源中，例如就如一個(gè)環(huán)一樣，中央部分比周圍部分暗。
8.如權(quán)利要求1所述的光學(xué)特性測(cè)量方法，其特征在于，所述孔為針孔。
9.如權(quán)利要求1所述的光學(xué)特性測(cè)量方法，其特征在于，所述圖案具有開口部分，用于在所述投影光學(xué)系統(tǒng)的光瞳面上產(chǎn)生預(yù)定的周期分量；以及形成在該開口部分的相對(duì)兩側(cè)的周期性開口部分，用于在所述投影光學(xué)系統(tǒng)的所述光瞳面上產(chǎn)生與所述周期分量不同的周期分重。
10.如權(quán)利要求1所述的光學(xué)特性測(cè)量方法，其特征在于，所述圖案具有線和間隔，其中，在重復(fù)方向上從中心到外圍，所述間隔具有基本規(guī)則的節(jié)距，但是所述間隔的寬度逐漸減小，并且，所述投影光學(xué)系統(tǒng)分辨不了相鄰的線。
11.如權(quán)利要求1所述的光學(xué)特性測(cè)量方法，其特征在于，所述圖案具有線和間隔，用于基本上只將零級(jí)光射向所述投影光學(xué)系統(tǒng)的像平面。
12.如權(quán)利要求1所述的光學(xué)特性測(cè)量方法，其特征在于，所述檢測(cè)步驟包括光電轉(zhuǎn)換所述線和間隔的虛像(空間像)的步驟。
13.如權(quán)利要求1所述的光學(xué)特性測(cè)量方法，其特征在于，所述檢測(cè)步驟包括用所述線和間隔的像對(duì)光敏襯底進(jìn)行曝光的步驟，以及對(duì)所述光敏襯底進(jìn)行顯影的步驟。
14.如權(quán)利要求1所述的光學(xué)特性測(cè)量方法，其特征在于，所述光學(xué)特性包括波前像差。
15.一種投影曝光設(shè)備，其特征在于具有根據(jù)權(quán)利要求1所述的測(cè)量方法測(cè)量投影光學(xué)系統(tǒng)的光學(xué)特性的模式，并具有照射系統(tǒng)，用于在將所述初縮掩模版提供給所述設(shè)備時(shí)，向所述測(cè)試圖案投射照射光。
16.一種器件制造方法，其特征在于，向如權(quán)利要求15所述的投影曝光設(shè)備提供用于器件制造的初縮掩模版，并用該初縮掩模版的圖案對(duì)襯底進(jìn)行曝光。
17.一種初縮掩模版，其特征在于在襯底的正面上形成的多個(gè)圖案；以及具有孔的擋光部分，形成在所述襯底的背面上，以及用于從所述孔產(chǎn)生散射光的光散射部分。
18.如權(quán)利要求17所述的初縮掩模版，其特征在于，所述孔是針孔。
19.如權(quán)利要求17所述的初縮掩模版，其特征在于，所述光散射部分在所述孔內(nèi)。
20.一種用于測(cè)量投影光學(xué)系統(tǒng)的光學(xué)特性的測(cè)量單元，其特征在于一個(gè)初縮掩模版，該初縮掩模版具有形成在襯底的正面上的多個(gè)圖案，具有孔的形成在所述襯底的背面上的擋光部分，以及用于從所述孔產(chǎn)生散射光的光散射部分。
21.如權(quán)利要求20所述的測(cè)量單元，其特征在于所述孔是針孔。
22.如權(quán)利要求20所述的測(cè)量單元，其特征在于，所述擋光部分形成在所述襯底的背面上，所述光散射部分形成在另一個(gè)襯底上。
23.如權(quán)利要求21所述的測(cè)量單元，其特征在于，所述光散射部分形成在所述另一個(gè)襯底的初縮掩模版一側(cè)的表面上。
24.如權(quán)利要求20所述的測(cè)量單元，其特征在于，所述擋光部分和所述光散射部分形成在另一個(gè)襯底上。
25.如權(quán)利要求23所述的測(cè)量單元，其特征在于，所述擋光部分形成在所述另一個(gè)襯底的初縮掩模版一側(cè)的表面上，所述光散射部分形成在所述另一個(gè)襯底的與初縮掩模版一側(cè)相反的表面上。
26.如權(quán)利要求23所述的測(cè)量單元，其特征在于，所述擋光部分和所述光散射部分形成在所述另一個(gè)襯底的與初縮掩模版一側(cè)相反的表面上。
全文摘要
一種光學(xué)特性測(cè)量方法，用于測(cè)量投影光學(xué)系統(tǒng)(10a)的光學(xué)特性，其中提供具有多個(gè)圖案(TP)的初縮掩模版(9)；從一個(gè)孔將散射光射到所述多個(gè)圖案(TP)上，從而光束在相互不同的方向被投射到所述多個(gè)圖案上，借此通過所述投影光學(xué)系統(tǒng)(10a)形成所述多個(gè)圖案的圖像。分別檢測(cè)所述多個(gè)圖案的圖像的位置，并使用檢測(cè)結(jié)果，檢測(cè)所述投影光學(xué)系統(tǒng)的光學(xué)特性。本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了一種光學(xué)特性測(cè)量方法和用于該方法的初縮掩模版，它們適合用來進(jìn)行光學(xué)系統(tǒng)的光學(xué)特性比如波前像差的高精度測(cè)量。
文檔編號(hào)G03F1/00GK1625796SQ02828759
公開日2005年6月8日 申請(qǐng)日期2002年7月19日 優(yōu)先權(quán)日2002年4月17日
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