专利名称：确定杂散辐射的方法，光刻投影设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及利用包括具有数值孔径NA的投影系统的光刻投影设备确定杂散辐射条件的方法；本发明还涉及按照上述方法操作的光刻投影设备。
所述方法包括以下步骤-提供包含波长为λ的辐射的辐射投影束，-根据包含特征的图案将所述投影束图案化；-将图案化的辐射束投影到像平面上以生成所述特征的图像。
所述光刻投影设备可以包括-提供所述辐射投影束的辐射系统；-支撑图案化装置的支撑结构，所述图案化装置用于按照所希望的图案将投影束图案化；-固定衬底的衬底台；以及-投影系统，用于以放大倍数M将图案化的辐射束投影到衬底的靶部分。
背景技术：
这里采用的术语“图案化装置”应当宽泛地理解为是将入射的辐射束赋予图案化的截面的装置，该图案化的截面对应于将在所述衬底的靶部分生成的图案，对于这一点也可以采用“光阀”的术语。通常所述图案对应在靶部分生成的器件中的功能层，诸如集成电路或者其它器件(见下文)。这些图案化装置的例子包括-掩膜。掩膜是光刻领域的公知概念，掩膜的概念包含掩膜类型，如双掩膜、交替相移掩膜、衰减相移掩膜、以及各种混合掩膜。这种掩膜在辐射束中的移动引起，按照掩膜上的图案，选择性地透射(透射型掩膜)和反射(反射型掩膜)入射到掩膜上的辐射。对于掩膜，支撑结构一般是一个掩膜台，它确保掩膜处于入射辐射束中所希望的位置，并且如果有要求，可以相对所述辐射束进行移动；-可编程的反射镜阵列。一个这种装置的例子是具有粘弹性控制层和反射表面的可矩阵寻址表面。这种设备的基本原理在于(举例)反射表面的被寻址区将入射光作为衍射光反射，而未被寻址的区将入射光作为非衍射光反射。采用适当的过滤器，可以将所述的非衍射光从反射束中滤除，只留下衍射光；以这种方式，按照可矩阵寻址表面的寻址图案，使辐射束图案化。可编程镜阵列的一个可选实施方案采用微镜的矩阵排列，通过施加合适的局域化电场或者采用压电驱动装置使其中的每一个微镜可以单独地相对一个轴倾斜。再者，所述反射镜是可矩阵寻址的，从而被寻址的反射镜沿与未寻址反射镜不同的方向反射入射辐射束；以这种方式，按照可矩阵寻址镜的寻址图案将反射束图案化。可以采用合适的电子装置进行所需的矩阵寻址。在上述二种情况下，图案化装置可以包括一个或多个可编程镜阵列。有关镜阵列的更多信息可以参见例如美国专利US5,296,891和US5,523,193，以及PCT专利申请WO98/38597WO和WO98/33096。对于可编程反射镜阵列而言，支撑结构可以例如采用按照要求可以固定或者移动的框架或者台面；和-可编程液晶显示器阵列。在美国专利US5,229,872中给出了这种结构的例子，结合于此作为参考。如上所述支撑结构是例如实施为按要求可以固定或者移动的框架或者台面。
为了简化起见，在下文中若干处具体直接引用涉及掩膜、掩膜台的例子；但是，在这些实例中所讨论的一般原理应当被理解为上述宽泛的图案化装置的含义。
在制造集成电路(IC)的过程中，例如可以采用光刻投影装置。在这种情况下，该图案化装置可以生成相应于所述IC的单独层的电路图案，并且将所述图案成像到已经涂有一层辐射敏感材料(抗蚀剂)的衬底(硅晶片)的靶部分(例如包括一个或者多个管芯)，所述衬底将被覆盖。通常，单个晶片包含通过投影系统相继辐照的相邻靶部分的整个网络，该相继辐照是以一次辐照一个部分的方式进行。在当前的设备中，通过将掩膜台上的掩膜进行图案化，二台不同类型的机器之间可能会有差别。在一种类型的光刻投影设备中，通过将整个掩膜图案一步到位地曝光到靶部分来辐照每一个靶部分，这种设备通常称为晶片步进器或者步进和重复设备。在另外一种，通常被称为步进和扫描设备的设备中，沿给定的基准方向(“扫描”方向)通过持续扫描投影束下的掩膜图案来辐照每一个靶部分，与此同时，与所述方向平行或者反平行地同步扫描衬底台，因为，通常，所述投影系统的放大倍数为M(通常M＜1，一般其值例如为-0.25)，扫描衬底台的速度是扫描掩膜台速度的M倍。有关所述光刻设备的更多信息可以参见US6,046,792。
在制造工艺中采用光刻投影设备，将图案(例如掩膜中的图案)成像到至少部分覆盖有辐射敏感材料(抗蚀剂)的衬底上。在该成像步骤之前，可以对衬底进行各种处理，如表面处理、涂覆抗蚀剂和软烘烤。在曝光之后，可以对衬底进行其它的处理，如曝光后烘烤(PEB)、显影、硬烘烤和测量/检测所成像的特征。这些处理是对器件如集成电路的单独层形成图案的基础。可以对这种形成图案的层进行各种工艺处理，如刻蚀、离子注入(掺杂)、金属化、氧化、化学机械抛光等所有将用来对单独层实施的工艺处理。如果有若干层，那么对每一个新的层重复上述的全部过程或者其变型。尽可能地确保各个堆积层的精确重叠(并置)是十分重要的。为此目的，可以在晶片上一处或者多处设置小的参考标记，因此，定义了晶片坐标系的原点；利用光学和电子装置结合衬底固定定位装置(以下称为“对准系统”)，在每一次将新的一层并置于现有层上时，可以将该标记重新定位，并用作对准的基准。最终在衬底(晶片)上出现器件的阵列。然后可以将这些器件通过切割或者锯断工艺相互分离开，由此将单独的器件安装在托架上，与管脚相连。有关这种工艺过程的进一步的信息可以参考以下书籍，例如“Microchip FabricationA Practical Guide toSemiconductor Processing”，Third Edition，by Peter van Zant，McGraw Hill Publisheing Co.，1997，ISBN 0-07-067250-4。
出于简化的原因，在下文中将投影系统称为“透镜”；然而，该术语应当宽泛地理解为包括各种类型的投影系统，例如包括折射光学系统、反射光学系统以及反射及折射光学系统。辐射系统还可以包括按照引导、成形或者控制辐射投影束的设计类型操作的部件，这些部件在下文中集体或者单独地被称为“透镜”。通常，投影系统包括设置该投影系统数值孔径(下文称为“NA”)的装置。例如，在投影系统的光瞳中设置孔径可调的光阑遮光板。
另外，所述光刻投影装置可以拥有二个或者多个衬底台(和/或二个或者更多的掩膜台)。在这种“多级”装置中，可以并行地使用附加台，或者在一个或者更多的台上进行准备步骤，而将另外的一个或者更多的台用于曝光。例如在US5,969,441和WO98/40791对双级光刻投影设备进行了说明，二者结合于此作为参考。
人们需要制造越来越小的半导体器件，从而相应地需要具有较小临界尺度特征的投影系统(临界尺度在下文中简称为“CD”)。因此，不断地突破这些光刻设备分辨率极限，而同时保持足够的“工艺自由度”(即足够的聚焦深度和对辐照靶部分曝光剂量的残差足够高的不敏感性)。因此，尽量降低影响设备分辨率和工艺自由度的因素，从而需要精确探测这些因素的探测装置。
对于一定的光刻投影设备而言，有许多不同因素可以影响最小的CD尺度和工艺自由度，例如投影系统的残余畸变、聚焦和剂量误差、以及出现杂散辐射。具体而言，在投影系统投影图案的图像中出现越多的杂散辐射，获得的分辨率就越低，从而工艺自由度就越小。杂散辐射可以，由例如在投影系统的光学元件表面的污染颗粒处和/或缺陷处的投影束辐射的散射所引起。另外，由于抗反射涂层材料的退化，设置有抗反射涂层的光学元件引起杂散辐射。材料退化可以是辐射引起的效应，如污染颗粒数和/或缺陷数，它是随时间增加的函数。在“杂散辐射条件”中的“条件”一词用来表达在投影系统中存在引起杂散辐射效应的瞬间状态。杂散辐射条件通常是一个时间相关量。当杂散辐射数量增大，该杂散辐射条件恶化。
为了更准确确地估计投影系统的杂散辐射条件，识别杂散辐射的“范围”是有用的。投影束的射线穿过物平面中并被投影束辐射辐照的的一点。这些射线随后穿过所述投影系统，对此散射使得这些射线偏转成为子集。射线的这些子集与物平面(下文中称为“像平面”)共轭的平面相交，所相交的区包含处于距该几何图像点一定距离的对应子集的所述点的几何图像。所述距离可以排列成距离范围，这些距离范围构成杂散辐射“范围”。一般而言，辐射系统提供的辐射投影束是穿过物平面中所述点的射线，这些射线相对于投影设备的光学轴对称分布。但是尽管如此，在像平面中杂散辐射的空间强度分布相对于该几何图像点并不对称。因此，杂散辐射范围可能是像平面的直角坐标系的座标X和Y的非对称函数，该直角坐标系的原点就是所述几何图像点。这表示投影系统中一类缺陷。
可以在模拟器中对不同范围的杂散辐射进行测量以估计CD的退化，从而估计对光刻投影设备的分辨率性能的影响。该分辨率性能会超过允许的范围，从而对不同范围的杂散辐射的精确探测会出现问题。使得最终采取如清洁透镜表面的预防性措施。另外，尽管光刻投影设备通常设置有测量分辨率性能的装置，但是不可能根据这种测量对不同范围的杂散辐射进行原位以及充分快速的评估以考虑采取适当措施降低杂散辐射的必要性。
发明内容
本发明的目的是至少部分地解决上述问题。
相应地，本发明提出了如在说明书开头段中说明的确定杂散辐射条件的方法，其特征在于还包括以下步骤-在投影束穿过的路径中布置探测器，所述探测器有探测器光阑；-将探测器光阑定位于基本与像平面重合的位置，由此使所述特征的图像覆盖通过想象扩展所述检测器光阑至少λ/NA的距离所获得的扩展区；-测量所检测的辐射强度，和-根据所测量的辐射强度计算表示投影系统的杂散辐射条件的系数。
本发明是基于以下理解在没有例如污染颗粒引起的辐射散射的情况下，穿过物平面中的一点并随后穿过投影系统的投影束的多条射线与所述像平面相交于包含所述点的几何图像区，所述点位于对应几何图像点的多个距离，其中由于衍射和投影系统中存在残余畸变，所述距离通常处于0到大约λ/NA微米的范围内(其中λ以微米为单位)。穿越与几何图像点的距离大于λ/NA的像平面的辐射通常主要是由于散射引起的。其结果，图案的图像或者呈现围绕不透明特征的透射区呈现特征的测试图案包括暴露于投影束辐射的区，所述投影束包含与不透明特征的形状相同的基本未暴露区，只是缩小了M倍。穿越与暴露区边沿的距离大于λ/NA的基本未暴露区的辐射主要是杂散辐射。所以包含基本未暴露区的任何区，以及通过首先缩小所述特征形状M倍然后将构成缩小的形状边沿的各个行元素平行地沿垂直于基本上被杂散辐射横穿的行元素的方向平移至少λ/NA的距离的想象形状。因此，采用其探测器光阑范围与所述想象形状匹配的探测器通过将所述探测器光阑定位于特征图像中来测量杂散辐射。这使得能够快速、原位、实时地估计投影系统的杂散辐射条件。所述探测器光阑可以是例如所述探测器的辐射敏感表面的边沿，或者是置于该表面顶部的挡光板，其限定了可暴露于辐射的探测器表面的范围，或者与之相类似，部分地或基本透射区或置于探测器表面最近的阻挡辐射屏蔽。通过将透射区或者探测器光阑的开口成形可以实现探测器光阑与所述的想象形状匹配，使得通过将探测器光阑想象扩展至少所述探测器光阑的λ/NA的距离所获得的探测器光阑扩展区被所述的特征的图像覆盖或者反之将该特征成形使其图像覆盖或匹配所述扩展区。
根据所探测的杂散辐射强度由探测器提供的信号是隔离区图像的杂散辐射参数，可以将该参数值用作表示杂散辐射的系数和投影系统的杂散辐射条件的系数。最好，通过将所测量的杂散辐射强度用在下文中称为基准信号的信号进行归一化来获得表示投影系统的杂散辐射条件的系数，在没有图案的情况下表示像平面的辐射强度。所述探测器根据对暴露在所选充分远于任何测试图案的图像的像平面中的辐射强度的探测提供信号，以避免测试图案带来的影响。
最好，将所述特征实施为包括与包含所述隔离区的所述图案区反衬的隔离区。其中“反衬”一词表示对投影束辐射的图案化效果。例如，可以将反衬隔离区实施为在基本透明的刻线上不透明或反射铬区，或者覆盖刻线表面辐射阻挡或反射铬涂层中的基本透射区。即，与衰减相移掩膜相似，例如，隔离区的透射率和/或相移性质会不同于包含所述隔离区的区的透射率和/或相移性质。采用隔离测试特征的有利之处在于对杂散辐射的测量对像平面中的杂散辐射的空间强度分布相对于几何图像点的可能的非对称性不太敏感。
在另一实施方案中，通过将探测器光阑想象扩展一段至少所述探测器光阑λ/NA的距离所获得的探测器光阑扩展区等同于投影系统以放大倍数M投影和成像的特征图像或隔离区。所述定位步骤还包括将探测器光阑角度对准隔离区的角度对准步骤，其结果提供了对探测器光阑的边沿与标志从暴露区到非暴露区过渡的边沿之间的平均距离的控制。这又提供了对所测量的杂散辐射范围的控制。在本说明书中，在仅仅通过缩放和/或相对一个区横向移动另一个区将二个形状进行重叠时，称为将相等形状的二个区进行“角度对准”。
在优选的实施方案中，所述角度对准步骤还包括中心化步骤以横向地将探测器光阑相对于隔离区图像对中心。因此，探测器光阑边沿与标志从暴露区到基本非暴露区的过渡的边沿之间的平均距离基本保持恒定。在本例中，探测的杂散辐射范围局限于该平均距离的低端，因为该平均距离基本恒定，从而很好地限定了所探测的杂散辐射的范围。本发明的另一个有利之处在于极短的杂散辐射范围，即可以测量仅超出λ/NA的范围。
另外，在上述任何情况下，所述隔离区可以被透射并且包含于非透明区中。那么，以类似方式，所探测的杂散辐射范围在低端为零而在高端局限于例如所述平均距离。
在本发明的一个实施方案中，所述测试图案包括多个用于测量对应多个杂散辐射参数的隔离区。一个优点在于例如在不同范围的杂散辐射和/或投影系统场中的不同点的杂散辐射方面可以更为细致地分析投影系统的杂散辐射(通过提供掩膜上不同横向位置的隔离区)。可以原位并充分快速地进行所述更加细致的分析，如在设备的使用间期可以进行杂散辐射的间歇检查。
在本发明的另一实施方案中，提供了利用包括具有数值孔径NA的投影系统的光刻投影设备确定杂散辐射条件的方法，该方法包括以下步骤-提供包含波长为λ的辐射的辐射投影束，-按照包含多个特征的团案对投影束进行图案化；-将被图案化的辐射束投影到像平面以生成所述多个特征的图像；其特征在于该方法还包括以下步骤-将探测器置于该投影束通过的路径中，所述探测器具有包括对应所述多个特征的多个透射区的探测器光阑；-将探测器光阑定位于基本上与像平面重合的位置，并且由此多个特征的图像覆盖对应多个探测器光阑的更多扩展区，所述扩展区是通过想象扩展所述多个透射区的至少λ/NA距离获得的；-测量探测的辐射强度，和-根据所测量的辐射强度和表示在没有图案情况下像平面的辐射强度的基准信号计算表示投影系统的杂散辐射条件的系数。
多个特征最好包含一维或二维相同特征阵列或组，使得例如，栅格或小格、隔离区的检查板类型的透明区的不透明线。这种实施方案的有利之处在于可以提高测量灵敏度，或者使用现有的探测器(例如，假设用于对准测量或者用于畸变测量)。最好，如上所述，通过将所测量的杂散辐射强度用在没有图案的情况下信号表示像平面的辐射强度的基准信号进行归一化确定表示投影系统的杂散辐射条件的系数。
本发明还提供光刻投影设备，该设备包括-提供包含波长为λ的辐射投影束的辐射系统；-支撑图案化装置的支撑装置，该图案化装置用于按照所希望的图案对投影束进行图案化；-用于安装衬底的衬底台；和-投影系统，其数值孔径为NA，用于将图形化的辐射束投影到衬底的靶部分以生成图案的图像，其特征在于还包括-设置有探测器光阑的探测器，该探测器光阑包括一个或者多个的对应于所述图案的一个或者多个特征的图像的透射区，由此，所述一个或者多个特征的图像基本上与探测器光阑的一个或者多个扩展区一致，通过想象扩展至少所述一个或多个透射区的λ/NA获得所述一个或者多个探测器光阑的扩展区。
-用于存储表示杂散辐射参数的存储装置，和用于计算投影系统杂散辐射条件的处理器装置。
根据本发明的另一个方面，所述用于实时探测入射到靶部分上的杂散辐射的具有探测器光阑的探测器设置在衬底台上。优点在于可以采用对准系统的定位装置按照上述方法进行探测器的对准和定位，因此不必设置用于此目的的单独的定位装置。另一个优点在于利用对准系统的定位装置固有的精度精确地控制有待测量的杂散辐射范围的下限(该下限的数量级为λ/NA微米)。
尽管在制造集成电路的过程中可以采用本说明书具体的根据本发明的设备，但是很显然这种设备还有其它可能的用途。例如，它可以用来制造集成光学系统、用于磁畴存储器的引导和检测的装置、液晶显示器板、薄膜磁头。本领域熟练技术人员能够理解可以用更加一般的术语“掩膜”、“衬底”和“靶部分”分别替代本文所采用的术语“刻线”、“晶片”或“管芯”。
在本申请文件中，术语“辐射”和“辐射束”用来表达所有类型的电磁辐射，包括紫外辐射(UV)(例如波长为365纳米、248纳米、193纳米、157纳米或126纳米)和远紫外辐射(EUV)(波长处于5-20纳米的范围内)。
现在通过举例的方式并仅仅参照
本发明的具体实施方案，其中相应的附图标记表示相应的部分，其中-图1示出根据本发明实施方案的光刻投影设备；-图2示出由反衬区围绕的隔离区，以及由投影系统所投影成的图像；-图3示出与隔离区图像角度对准和横向对准的探测器光阑；-图4示出用于测量杂散辐射参数和基准参数的探测器的位置；-图5示出采用了多个隔离区；-图6示出确定投影系统的杂散辐射。沿水平轴标明了场位置，沿垂直轴给出了杂散辐射系数的值。
具体实施例方式
实施方案1图1大致示出根据本发明的一个具体实施方案的光刻投影设备。该设备包括-辐射系统EX、IL用于提供辐射投影束(例如由以248纳米、193纳米或157纳米工作的受激准分子激光器产生的紫外辐射，或由以13.6纳米波长工作的激光点火等离子体源产生的紫外辐射)。在本实施方案中，辐射系统还包括一个辐射源LA；-第一物台(掩膜台)MT，设置有掩膜固定器用于固定掩膜MA(例如，刻线)，并连接到用于相对于PL精确定位掩膜的第一定位装置PM；-第二物台(衬底台)WT，设置有衬底固定器，用于固定衬底W(例如，涂有抗蚀剂的硅晶片)，并连接到用于相对于PL精确定位衬底的第二定位装置PM；和-投影系统(“透镜”)PL(例如石英和/和CaF2透镜系统或包括采用上述材料制成的透镜元件的反射及折射系统，或者反射镜系统)，用于将掩膜的被辐照部分成像到衬底W的靶部分C(例如包含一个或多个管芯)。
如上所述，该设备是透射类型的设备(即拥有透射掩膜)。但是，一般而言，例如该设备还可以是反射类型的设备(拥有反射掩膜)。另外，该设备还可以采用其它类的图案化装置，如上述的可编程反射镜阵列。
源LA(例如紫外受激准分子激光器、激光点火的等离子体源、放电源、或设置在储存环和同步加速器中电子束辐射路径附近的波荡器(undulator)和扭摆器(wiggler))产生辐射束。该辐射束被馈入发光系统(发光器)IL中，既可以直接馈入，也可以经透过的调节装置，例如束扩展器Ex，之后馈入。发光器IL可以包括调节装置AM用于设定辐射束强度分布的外和/或内径范围(通常分别表示为σ外和σ内)。此外，它通常包括各种其它的部件，如积分器IN，和聚光器CO。以这种方式，入射到掩膜MA上的辐射束PB的截面具有所希望的均匀性和强度分布。
关于图1应当注意的是源LA可以位于光刻投影设备的外壳内(例如，常见的水银汞灯的情况)，但是也可以不与光刻投影系统安装在一起，而将产生的辐射束馈入设备(例如，借助于适当的引导反射镜)；后一种情况通常是源LA为受激准分子激光器的情况，本发明及权利要求涵盖了这二种情况。
辐射束随后与安置在掩膜台MT上的掩膜MA相交。在透射掩膜MA之后，辐射束PB通过透镜PL，所述透镜PL将辐射束聚焦到衬底W的靶部分C。借助于第二定位装置PW(和干涉测量装置IF)，可以精确地移动衬底台WT，例如在辐射束PB的路径上对不同的靶部分C进行定位。与之相类似，可以采用第一定位装置PM将掩膜相对于辐射束PB路径进行精确定位，例如以机械方式从掩膜库取回之后或者在扫描期间。一般而言，借助于长程模块(粗定位)和短程模块(细定位)实现物台MT、WT的移动，这些定位并未在图1中清楚地示出。但是在晶片步进器的情况下(与步进和扫描设备相反)，可以将掩膜台MT与短程驱动器连接或者将其固定。可以利用掩膜对准标记M1、M2以及衬底对准标记P1、P2将掩膜MA和衬底W进行对准。
所示的设备可以用于二种不同的模式1.在步进模式下，基本上保持掩膜台MT静止不动，并且将整个掩膜图像一下投影到靶部分C(即单“闪”)。然后将衬底台WT沿X和/或y方向移动使得辐射束PB可以辐照不同的靶部分；和2.在扫描模式下，除了给定的靶部分C没暴露在单“闪”中外与上述情况基本相同。掩膜台MT可以沿给定方向(所谓的“扫描方向”，例如y方向)以速度ν移动，使得投影束PB扫描掩膜图像；同时，衬底台WT沿相同方向或者相反方向以速度V＝Mv瞬时移动，其中M是透镜PL的放大倍数(通常为M＝1/4或1/5)。以这种方式，可以将相当大的靶部分C暴露而不会损失分辨率。
可以利用透射图像传感器TIS确定从投影透镜下掩膜投影图像的横向位置和最佳聚焦位置(即水平和垂直位置)。透射图像传感器TIS被嵌入到与衬底台WT相关联的物理基准表面。在一个具体实施例中，将二个传感器设置在安装于衬底台WT顶面的基准板上，位于晶片W覆盖区之外沿对角线方向的相对位置。每一个基准板采用具有非常低的热膨胀系数的高稳定性材料制成，例如因瓦合金，并具有平的反射上表面，该表面可以用来承载对准工艺中的与另一个基准一起使用的标记。利用TIS直接确定投影透镜的空中图像的垂直(和水平)位置。它包括在置于对曝光工艺的辐射敏感的光学探测器后的相关表面中的光阑。
为了确定聚焦平面的位置，投影透镜将在掩膜MA上的图案图像投影到空间，并具有反衬的亮区和暗区。然后将衬底台进行水平和垂直扫描扫描(沿一个或者最好沿二个方向)，使得TIS的光阑通过希望产生空气图像处的空间。当TIS光阑通过TIS图案的图像的亮和暗的部分时，光学探测器的输出会有起伏(Moiré效应)。光学探测器输出幅度的变化速率最大处的垂直标高(vertical level)表明此处的图像具有最大反衬，因此表明最佳聚焦平面。变化速率最大处的水平标高表明空气图像的横向位置。在US4,540,277中说明了这种TIS的一个例子，结合与此作为参考。TIS的优点包括牢固性和速度，因为能够直接进行测量而不曝光抗蚀剂。
根据本实施方案，采用属于所用TIS一部分的点传感器，所述点传感器包括具有极小探测区的光电二极管。但是，可以采用任何其它与TIS分离开的适合的点传感器，包括具有小探测区的辐射传感器。一个特殊的TIS包括位于光电二极管之前的28微米×28微米大小的方形探测器光阑。
在本实施方案中，投影束的平均波长是248纳米，入射到像平面的图案化的辐射束的NA为0.7。另外，如图2所示，测量杂散辐射的测试图案包括一个不透明区10，其侧边20的边长为SO。该不透明区包含于透射区11。不透明区的几何图像30是方形的，基本不暴露区31包含于暴露区32中。不透明区10的图像的边33具有有模量|M×SO|给定的长度SI。例如，SO＝120微米，M＝-0.25，则SI＝30微米。如图3所示，TIS传感器的方形探测器光阑的形状，其各边50的长度SD为28微米，与具有边沿40的想象形状相同，通过将构成区31形状的各行元件相互平行地平移1微米的距离得到所述边沿40。因此，λ/NA小于1微米λ/NA＝248/0.7＝0.354微米。所以，当对TIS的探测器光阑按以下方式定位，使得其边沿50与边沿40重合时，利用TIS传感器探测大于1微米范围内的主要杂散辐射。为了清楚起见，将边沿50画在位于不同于边沿40处；在进行杂散辐射的测量期间，最好将边沿40和50基本重合。在TIS探测器光阑相对于不透明区10进行角度对准的情况下，该光阑位于图像30的中心。
投影系统的杂散辐射条件的测量包括二个相继的测量，其中，参见图4，将具有边沿50的探测器光阑定位于相对具有边33的不透明区的图像的二个不同位置60和61。在位置60，测量上述被中心定位的和对准的杂散辐射，并且探测器根据入射杂散辐射产生的信号是杂散辐射参数SI。在位置61，TIS传感器受到投影束的直接辐照；探测器信号S2是将要用于归一化SI的基准参数，使得通过Co＝S1/S2来获得杂散辐射系数Co。在一级近似条件下，系数Co表示存在于范围R内的杂散辐射，其中R＝[(1/2)x(SI-SD)，无限远]；对于本实施方案，范围R＝[1微米，无限远]。这里，术语“无限远”并不是停留在字面的意义上，应当被理解为表明在长端，可以探测到的杂散辐射范围局限于能够利用投影束辐照的靶部分的最大尺寸。
在图4中用箭头表示隔离区的图像边33与探测器光阑50之间的距离62。该距离应当比边33的范围大得多，使测量是没有受到边33包含的基本未暴露区影响的良好近似。
实施方案2在本发明的实施方案中，测试图案包括方形的不透明隔离区10的系列70，其边20具有增大的边长，如图5所示。在该图示出了三个隔离区序列，例如可以被实施为各边长分别为160微米、252微米、400微米。
根据实施方案1的方法，对于杂散辐射而言可以确定的范围是R1＝[6微米，无限远]、R2＝[17.5微米，无限远]、R3＝[36微米，无限远]。最好，测试图案在投影系统场中的相应多个位置处包括多个系列70，从而可针对不同场位置进行投影系统的杂散辐射条件的估计。采用对准系统的定位装置随后将TIS的探测器光阑定位在相对系列70的隔离区的各个图像50限定的位置60和位置61，就可以快速和原位地确定杂散辐射条件。图5中箭头71示出区10之间的距离。该距离显著大于边20的范围使得杂散辐射测量不会受到近邻隔离区的影响。
在图6示出了这种确定的结果，其中在场的5个位置，测试图案包含5个具有3个非透明隔离区的70系列。沿垂直轴画出了杂散辐射系数Co1、Co2、Co3；沿水平轴画出了场中的所述位置。
实施方案3本实施方案与实施方案1相类似并在下文中进行说明。在该实施方案中，区10是透射区，区11是非透明区。该测试图案还包括足够大小的透射区使得能够在没有非透明区影响的条件下进行投影束辐射强度的基准测量。在该区内，如实施方案1被探测的信号是S2。在该区内所探测的辐射强度I2为想象强度I21之和。想象强度I21可以在没有杂散辐射的条件下存在，并在范围Ref＝
内杂散辐射的贡献Isr，该贡献Isr被标为Isr2
I2＝I21+Isr2
。
类似地，在位置60，所探测到辐射强度I1(如信号S1)是所述想象强度I21与在R1＝
范围内杂散的贡献Isr1
之和I1＝I21+Isr1
。
强度I2和I1之间的差由下式给出I2-I1＝Isr2
-Isr1
。
该差是对R1＝[(1/2)×(SI-SD)微米，无限远]范围内杂散辐射的测度；一旦利用基准参数S2进行归一化，就得到表示杂散辐射条件的系数。所以，在该方法的实施方案中，根据公式Co＝(S2-S1)/S2得到表示R1＝[(1/2)×(SI-SD)微米，无限远]范围内杂散辐射的杂散辐射系数Co。它是测量实施方案1中所述的杂散辐射系数的另一种方法。
实施方案4光刻投影设备设有，例如提供平均波长为13.6纳米的辐射投影束的放电源，其通常体现为被实施为一个反射镜系统的投影系统PL。为了确定所述反射镜系统的杂散辐射条件，不必采用凭据波长为13.6纳米的投影束投影测试图案。因为反射镜系统是不分光的，即几何光学成像特性是波长不相关的，用于投影测试图案的投影束可以拥有任何其它的平均波长，例如较长的波长或者多个较长的波长。这使得能够对更多的杂散辐射条件进行估计。
虽然上文中对具体实施方案进行了说明，可以采用与上述具体实施方案不同的方式实施本发明。本说明书的目的并不是限制本发明。
权利要求
1.利用光刻投影设备确定杂散辐射条件的方法，该设备包括具有数值孔径NA的投影系统，所述方法包括以下步骤-提供包含波长为λ的辐射的辐射投影束，-根据包含特征的图案将所述投影束图案化；-将图案化的辐射束投影到像平面上以生成所述特征的图像，其特征在于，该方法还包括以下步骤-在投影束穿过的路径中布置探测器，所述探测器有探测器光阑；-将探测器光阑定位于基本上与像平面重合的位置，由此使所述特征的图像覆盖通过想象扩展所述检测器光阑至少λ/NA的距离所获得的扩展区；-测量所检测的辐射强度，和-根据测量的辐射强度计算表示投影系统的杂散辐射条件的系数。
2.根据权利要求1的方法，其中还根据表示在没有图案情况下的像平面中辐射强度的基准信号来计算表示所述投影系统的杂散辐射条件的系数。
3.根据权利要求1或2的方法，其中所述特征是隔离区，该隔离区与包含所述隔离区的图案区存在反差。
4.根据权利要求3的方法，其中所述特征的图像形状与扩展区的形状一致，并且其中所述定位步骤还包括对准步骤以将所述探测器光阑与隔离区对准。
5.根据权利要求4的方法，其中所述对准步骤还包括对中心步骤以将所述探测器光阑与隔离区的图像横向地对中心。
6.根据权利要求3-5之一的方法，其中所述隔离区基本上是方形区。
7.根据权利要求1-6之一的方法，其中所述图案包含多个隔离区用于测量相应的多个杂散辐射参数。
8.根据权利要求7的方法，其中所述图案包含多个基本为方形的隔离区用于测量相应的多个杂散辐射参数。
9.利用光刻投影设备确定杂散辐射条件的方法，该设备包括具有数值孔径NA的投影系统，所述方法包括以下步骤-提供包含波长为λ的辐射的辐射投影束，-根据包含多个特征的图案将所述投影束图案化；-将图案化的辐射束投影到像平面上以生成所述多个特征的图像，其特征在于，该方法还包括以下步骤-在投影束穿过的路径中布置探测器，所述探测器有探测器光阑，该光阑相应于所述多个特征包含多个透射区；-将探测器光阑定位于基本上与像平面重合的位置，由此使所述多个特征的图像覆盖通过想象扩展所述多个透射区的至少λ/NA的距离所获得相应的多个扩展区；-测量探测到的辐射强度，和-根据所测量的辐射强度计算表示投影系统的杂散辐射条件的系数。
10.光刻投影设备，该设备包括-提供所述包含波长为λ的辐射的辐射投影束的辐射系统；-支撑图案化装置的支撑结构，所述图案化装置用于按照所希望的图案将投影束图案化；-固定衬底的衬底台；以及-投影系统，具有数值孔径NA，用于将图案化的辐射束投影到衬底的靶部分以产生图案的图像，其特征在于，该设备还包括-设置有探测器光阑的探测器，该探测器光阑包括一个或者多个对应于所述图案的一个或者多个特征的图像的透射区，由此，所述一个或者多个特征的图像基本上与探测器光阑的一个或者多个的扩展区相一致，通过想象扩展至少所述一个或多个透射区的λ/NA获得所述一个或者多个探测器光阑的扩展区。-用于存储表示杂散辐射参数的存储装置，和用于计算投影系统杂散辐射条件的处理器装置。
11.根据权利要求10的光刻投影设备，其中所述具有探测器光阑的探测器设置于所述衬底台。
全文摘要
本发明涉及包括具有数值孔径NA的投影系统的光刻投影设备确定杂散辐射条件的方法以及按照上述方法操作的光刻投影设备。所述方法包括以下步骤将探测器光阑定位于基本上与像平面重合的位置；测量所检测的辐射强度；根据测量的辐射强度计算表示投影系统的杂散辐射条件的系数。所述光刻投影设备包括设置有探测器光阑的探测器，该探测器光阑包括一个或多个对应于所述图案的一个或多个特征的图像的透射区，由此，所述一个或者多个特征的图像基本上与探测器光阑的一个或多个的扩展区相一致，通过想象扩展至少所述一个或多个透射区的λ/NA获得所述一个或者多个探测器光阑的扩展区。
文档编号G03F7/20GK1497355SQ20031010134
公开日2004年5月19日 申请日期2003年10月15日 优先权日2003年10月15日
发明者H·M·马尔德, M·H·P·莫尔斯, H M 马尔德, P 莫尔斯 申请人:Asml荷兰有限公司