专利名称：光栅补丁装置、光刻设备、测试方法、器件制造方法
技术领域：
本发明涉及到光刻投影设备和方法。
背景技术：
此处所用的术语“图形化结构”应该被广义地解释为指的是可以用来赋予入射辐照束以对应于待要在衬底靶位产生的图形的图形化截面的任何一种结构或领域；在这种情况下还可以使用术语“光阀”。应该理解的是，显示在图形化结构上的图形可以非常不同于最终转移到例如衬底或衬底层(例如其中使用了特征的预先偏置、光学近似修正特征、相位和/或极化变化技术，和/或多次曝光技术)的图形。通常，这种图形将对应于靶位中产生的诸如集成电路之类的器件或其它器件的特殊功能层(见下面所述)。图形化结构可以是反射性的和/或透射性的。图形化结构的例子包括-掩模。掩模的概念在光刻领域中是众所周知的，它包括诸如二元、交替相移、衰减相移之类的掩模类型以及各种混合掩模类型。这种掩模被置于辐照束中就根据掩模上的图形而引起照射到掩模上的辐照的选择性透射(透射性掩模情况下)或反射(反射性掩模情况下)。在掩模的情况下，支持结构一般是掩模台，它确保掩模能够在入射辐照束中被保持在所希望的位置处，并能够按需要相对于束而被移动。
-可编程平面镜阵列。这种装置的一个例子是一种具有粘滞弹性控制层和反射表面的矩阵可寻址表面。这种装置的基本原理是(例如)，反射表面的被寻址区域反射入射光作为衍射光，而未被寻址的区域反射入射光作为非衍射光。利用适当的滤波器，非衍射光能够从反射束中被滤掉，仅仅留下衍射光；以这种方式，光束根据矩阵可寻址表面的寻址图形而被图形化。以相应的方式，也可以使用光栅光阀(GLV)阵列，其中，各个GLV可以包括能够彼此相对地被变形(例如借助于施加电位)的多个反射带状物，以便形成反射入射光作为衍射光的光栅。可编程平面镜阵列的一个进一步变通的例子采用了非常小的(可能是极细微的)平面镜的矩阵装置，借助于施加适当的局域化电场，或利用压电执行装置，其中各个平面镜能够绕轴单独地被倾斜。例如，平面镜可以是矩阵可寻址的，使被寻址的平面镜沿不同的方向将入射的辐照束反射到来被寻址的平面镜；以这种方式，反射束根据矩阵可寻址平面镜的寻址图形而被图形化。可以用适当的电子装置来执行所要求的矩阵寻址。在上述二种情况下，图形化结构都能够包含一个或多个可编程的平面镜阵列。例如，从此处列为参考的美国专利No.5296891和No.5523193以及PCT专利申请WO 98/38597和WO98/33096，可以看到有关此处所述平面镜阵列的更多的信息。在可编程平面镜阵列的情况下，支持结构可以被具体化为例如可按需要被固定或移动的框架或平台。
一可编程的LCD平板。此处列为参考的美国专利No.5229872给出了这种构造的例子。如上所述，此情况下的结构可以被具体化为例如可按需要被固定或移动的框架或平台。
为简单起见，本文的其余部分在某些地方可以具体地是涉及到掩模(或“原版”)和掩模平台(或“原版平台”)的例子；但如上所述应该在图形化结构的更广泛的意义上来看待上述这些例子中讨论的一般原理。
光刻设备可以被用来将所希望的图形施布到表面(例如衬底的靶位)上。例如在集成电路(IC)的制造中，可以使用光刻投影设备。在这种情况下，图形化结构可以产生对应于IC各个层的电路图形，且此图形能够被成像到已经涂敷有辐照灵敏的材料(例如抗蚀剂)层的衬底(例如硅或其它半导体材料的晶片)上的靶位上(例如包含一个或多个管芯和/或其部分)。通常，单个晶片包含通过投影系统被相继辐照(例如一次一个)的各个相邻靶位的整个矩阵或网络。
在采用掩模在掩模平台上图形化的目前的设备中，可以在二种不同的机器之间进行区分。在一种光刻投影设备中，借助于立即将整个掩模图形曝光到靶位上而使各个靶位被辐照；这种设备通常被称为晶片步进机。在一种变通设备(通常称为步进扫描设备)中，借助于在投影束沿给定参考方向(“扫描方向”)逐渐扫描掩模图形同时平行于或反平行于此方向同步扫描衬底平台的情况下而使各个靶位被辐照；由于通常投影系统具有倍率系数M(通常小于1)，故衬底平台被扫描的速度V是掩模平台被扫描的速度的M倍。扫描型设备中的投影束可以具有窄缝的形状，且具有沿扫描方向的窄缝宽度。例如从此处列为参考的美国专利No.6046792，可以了解到有关此处所述光刻装置的更多的信息。
在采用光刻投影设备的制造工艺中，图形(例如掩模中的)被成像到至少被辐照灵敏材料(例如抗蚀剂)部分地覆盖的衬底上。在这一成像过程之前，衬底可以经历诸如打底子、抗蚀剂涂敷、和/或适度烘焙之类的各种其它过程。在曝光之后，可以使衬底经历诸如曝光后烘焙(PEB)、显影、强烈烘焙、和/或成像特征的测量/检查之类的其它过程。这一组过程可以被用作图形化各个器件层(例如IC)的基础。例如，这些转移过程可以导致衬底上抗蚀剂的图形化层。可以随之以一种或多种图形工艺，例如淀积、腐蚀、离子注入(掺杂)、金属化、氧化、化学机械抛光等，所有这些可以被用来产生、修正、或完成单个的层。若要求几个层，则可以对各个新的层重复所有的过程或其变种。最终可以在衬底(晶片)上出现器件的阵列。然后，利用诸如切片或锯片之类的技术，这些器件被彼此分离，各个器件由此就能够被安装在载体上，被连接到插脚等。例如从Peter van Zant所著“Microchip FabricationA Practical Guide to SemiconductorProcessing”，McGraw Hill Publishing Co.，1997，ISBN 0-07-067250-4，可以得到有关这些工艺的进一步信息。
此处所指的衬底可以在曝光之前或之后被加工例如，在显迹(一种典型地将抗蚀剂层涂敷到衬底并显影被曝光的抗蚀剂的工具)或测量或检查工具中。其中，此处可应用的公开可以被应用于这种和其它的衬底加工工具。而且，此衬底可以被多次加工(例如为了产生多层IC)，致使此处所用的术语衬底也可以指已经包含多个被加工了的层的衬底。
术语“投影系统”应该被广义地解释为包罗各种类型的投影系统，例如包括折射性光学系统、反射性光学系统、以及反射折射系统。可以根据诸如所用曝光辐照的类型、曝光路径中任何浸渍流体或气体填充的区域、在所有或部分曝光路径内是否使用了真空等因素，来选择特定的投影系统。为简单起见，以下的投影系统可以被认为是“透镜”。辐照系统也可以包括根据任何这些设计类型为辐射的投影束的导向、成形、缩小、放大、图形化、和/或控制而工作的各种组成部分，这样的组成部分还可以在下面作为组合的或单个的“透镜”被涉及。
而且，光刻设备可以是具有二个或多个衬底平台(和/或二个或多个掩模平台)的类型的。在这种“多级”装置中，额外的平台可以被同时使用，或可以在一个或多个平台上进行预备步骤，而一个或多个其它的平台被用于曝光。例如，在此处列为参考的美国专利No.5969441和PCT申请No.WO 98/40791中，描述了双级光刻设备。
光刻设备还可以是其中衬底被浸渍在折射率比较高的液体(例如水)中以便填充投影系统的最终元件与衬底之间的空间的类型的。浸渍液体也可以被用于光刻设备中的其它空间内，例如在掩模与投影系统的第一元件之间。用浸渍技术来提高投影系统的有效数字光圈，在本技术领域是众所周知的。
在本文中，术语“辐照”和“束”被用来包罗所有类型的电磁辐照，包括紫外线辐照(例如波长为365、248、193、157或126nm)和BUV(超紫外线辐照，例如波长为5-20nm)以及粒子束(诸如离子束或电子束)。
虽然在本文中具体参考了IC制造中的光刻设备的使用，但应该清楚地理解的是，这种设备具有许多其它可能的应用。例如，可以被用于集成光学系统的制造、磁畴存储器的引导和探测、液晶显示屏、薄膜磁头、DNA分析装置等。熟练人员可以理解的是，在这些变通应用方面，本文中每当用到术语“晶片”或“管芯”时，应该被理解为分别被更一般性的术语“衬底”和“靶位”所代替。
评估光刻投影设备中的发光系统和/或投影透镜的光学性质可能是可取的。获得这种评估和/或执行透镜校准而不必求助于硬件转换，也可能是可取的。
发明内容
根据本发明一个实施方案的装置包括排列在透镜第一侧上的第一组光栅补丁(grating patch)，此第一组包括第一光栅补丁和第二光栅补丁。此安排还包括排列在光学上基本与第一侧相反的透镜第二侧上的第二组光栅补丁，此第二组包括第三光栅补丁和第四光栅补丁。第一组和第二组至少之一可相对于另一组运动。在装置的第一构造中，第一和第三光栅补丁对准，而在装置的第二构造中，第二和第四光栅补丁对准。第一和第二安排不同时存在。
还公开了包括这种安排的光刻设备以及测试方法。本发明的其它实施方案包括透镜校准方法，包括校准了的透镜的光刻设备、以及器件制造方法及其制造的器件。
下面参照附图，仅仅以举例的方法来描述本发明的实施方案，其中图1示出了根据本发明实施方案的光刻设备；图2示意地示出了用来确定根据现有技术的透镜的光学性质的装置；图3示出了根据本发明建议的装置；图4a和4b示出了本发明所根据的原理的更详细情况(非常示意地)；图5示意地示出了光栅的可能分布；图6示出了本发明的另一实施方案；图7示出了存在于未被用于光刻目的的晶片(或掩模)部分上的空间的更经济的使用；而图8示出了从几个光栅补丁投影的光如何可以在探测器上形成分离的测量点。
在这些图中，相应的参考号表示相应的零件。
具体实施例方式
本发明的实施方案包括例如可以被用来得到光学系统的光学性质的迅速、可靠、全面而精确的确定的方法、设备、以及测量装置。
图1示意地示出了根据本发明特定实施方案的光刻投影设备。此设备包含构造来供应(例如具有能够供应的结构)辐照(例如UV或EUV辐照)投影束的辐照系统。在此特殊例子中，辐照系统RS包含辐照源SO、束输送系统BD、以及包括用来设定照明模式的调节结构AM、积分器IN、会聚光学系统CO的照明系统IL。
支持结构构造来支持能够图形化投影束的图形化结构。在本例子中，第一目标平台(掩模平台)MT配备有用来夹持掩模MA(例如原版)的掩模夹具，并被连接到用来相对于零件PL精确定位掩模的第一定位结构。
第二目标平台(衬底平台)构造来夹持衬底。在本例子中，衬底平台WT配备有用来夹持衬底W(例如涂敷了抗蚀剂的半导体晶片)的衬底夹具，并被连接到用来相对于零件PL而精确定位衬底的第二定位结构和(例如干涉仪)测量结构IF，测量结构IF被构造来精确地指示衬底和/或衬底平台相对于透镜PL的位置；以及构造来投影图形化束的投影系统(“透镜”)。在本例子中，投影系统PL(例如折射透镜组、反射折射或反射系统、和/或平面镜系统)被构造来将掩模MA的被辐照部分成像到衬底W的靶位C(例如包含一个或多个管芯和/或其部分)上。或者，投影系统可以投影次级源的图象，为此可编程图形化结构的元件可以用作其快门。投影系统也可以包括微透镜阵列(MLA)，以便例如形成次级源并将细微的点投影到衬底上。
如此处所述，此设备是透射型(例如具有透射型掩模)的。但一般也可以例如是反射型(例如具有反射型掩模)的。或者，此设备可以采用其它类型的图形化结构，例如上述类型的可编程平面镜阵列。
源SO(例如汞灯、准分子激光器、电子枪、激光产生的等离子体源或放电等离子体源、或提供在储存环或同步加速器中的电子束路径周围的波动器)产生辐照束。此束直接或通过修整结构或场合之后被馈送到照明系统(照明器)IL中。例如，束输送系统BD可以包括适当的导向平面镜和/或束扩张器。照明器IL可以包含用来设定束中强度分布的外部和/或内部径向扩展范围(通常分别称为外部σ和内部σ)的调节结构或场合AM，可以影响投影束在例如衬底处输送的辐照能量的角分布。此外，此设备通常包含各种其它组成部分，例如积分器IN和聚光镜CO。以这种方式，照射到掩模MA上的束PB在其截面内具有所希望的均匀性和强度分布。
关于图1应该指出的是，源SO可以在光刻投影设备的机箱之内(如源SO是例如汞灯的情况常有的那样)，但也可以远离光刻投影设备，它产生的辐照束被引入到设备中(例如借助于适当的导向平面镜)；当源SO是准分子激光器时，常常是后一种情况。本发明以及权利要求包罗了这二种情况。
束PB随后与夹持在掩模平台MT上的掩模MA相交。通过掩模MAS之后(或者被掩模MA选择性地反射之后)，束PB通过透镜PL使束PB聚焦到衬底W的靶位C上。借助于第二定位结构(以及干涉测量结构IF)，可以精确地移动衬底平台，例如以便将不同的靶位C定位在束PB的路径中。同样，例如在从掩模库机械检索到掩模MA之后，或当扫描时，第一定位结构可以被用来精确地相对于束PB的路径定位掩模MA。通常，借助于长行程模块(粗略定位)和短行程模块(精细定位)，可以实现目标平台MT和WT的运动，这在图1中未明示出。但在晶片步进机(与步进扫描设备相反)的情况下，掩模平台MT可以仅仅被连接到短行程执行器或可以被固定。可以使用掩模对准记号M1和M2以及衬底对准记号P1和P2，使掩模MA和衬底W对准。
所示的设备可以被用于几种不同的模式1.在步进模式中，掩模平台MT基本上被保持静止，且整个掩模图象被立即(亦即在单个“闪光”中)投影到靶位C上。衬底平台WT然后沿x和/或y方向被移动，致使不同的靶位C能够被束PB辐照。
2.在扫描模式中，除了给定的靶位C不是在单个“闪光”中被曝光之外，适用基本上相同的情况。作为替换，掩模平台MT可以沿给定的方向(所谓“扫描方向”，例如y方向)以速度v移动，致使投影束PB在掩模图象上扫描。同时，衬底平台WT沿相同的或相反的方向以速度V＝Mv同时移动，其中，M是透镜PL的倍率系数(典型地说，M＝1/4或1/5)。以这种方式，能够曝光比较大的靶位而不必牺牲分辨率。
3.在另一模式中，掩模平台MT基本上被保持固定，夹持着可编程图形化结构，并在分配到投影束的图形被投影到靶位C上的情况下，衬底平台WT被移动或扫描。在此模式中，通常使用脉冲辐照源，并在衬底平台WT的各个运动之后或在扫描过程中相继的辐照脉冲之间，按要求更新可编程的图形化结构。这种工作模式可以容易地应用于无掩模的光刻，无掩模的光刻采用诸如上述可编程平面镜阵列之类的可编程图形化结构。
也可以采用上述使用模式的组合和/或变化，或完全不同的使用模式。
进行几种类型的测量以便评估光刻投影设备中的照射系统和/或投影透镜的光学性质，可能是可取的。国际专利公开WO 01/63233A2描述了一种测量装置，它包括位于原版层面处的源模块和位于衬底层面处的传感器模块。在测量过程中，投影透镜被置于源与传感器模块之间。
以下，术语“光栅补丁”指的是包括一个或多个光栅的区域。在本申请方面，术语“光栅补丁”可以指例如线性图形(例如光栅图形)或二维图形(例如棋盘状图形)。目前所知WO 01/63233A2的情况仅仅包含一种光栅补丁。
为了改善投影透镜不同光学性质的确定，不同的光栅补丁可能是有利的。各个光栅补丁可以具有为具体应用所设计或优化的结构。例如，A型光栅补丁可以包括能够被用于例如非常快速的测量的小间距光栅，B型光栅补丁可以包括能够被用于例如非常高分辨率的波前沿测量或放大的测量范围的大间距光栅，C型光栅补丁可以包括能够被用于例如瞳孔测量的针孔，而D型光栅补丁可以被用于例如放大的俘获范围。特别是针孔能够得到照射系统的测量数据。
对于位于原版层面处的各型光栅补丁A、B、C、D，可以在衬底层面处提供相应的等效光栅补丁A、B、C、D。测量束被馈送到原版层面处的光栅补丁。测量束行进通过原版层面处的光栅补丁，并通过投影透镜，直至到达衬底层面处相对应的光栅补丁。位于衬底层面处光栅补丁下游的其它传感器(例如照相机或其它成像传感器)可以确定透射测量束的强度。可以采用美国专利申请2003-0001107A1所述的同时测量一个以上光学性质的方法。
此处，公开了一种装配件，它包含安装在衬底平台上的图象传感器模块。此图象传感器模块具有图象传感器记号图形，此记号图形包括具有一定间距和线宽的光栅。与一系列传感器记号图形一起的掩模记号图形被置于掩模处。与掩模层面处的掩模记号图形一起的晶片层面处的图象传感器图形的这一装配件，可以使得能够进行确定透镜像差、透镜放大、以及透镜畸变和焦平面的测量，还使得能够进行衬底平台与掩模图形(掩模平台)的对准。
光栅补丁不彼此靠得太近，亦即彼此之间具有足够的相互距离，可能是可取的。通过不同光栅的测量束可以沿不同的方向被衍射和散射。这一散射可以导致在位于晶片层面处的光栅后面探测器(例如照相机)处测量束所馈送的光的重叠。
至此，还不知道如何防止测量束从一个补丁之外的全部补丁所馈送的光被传输到照相机，且若这些光栅补丁被置于太靠近到一起，就难以或不可能仅仅照射掩模层面处的一个光栅补丁。若各个补丁靠的太近，则来自不同光栅补丁的光可以进入照相机，引起来自不同光栅的光在探测器上发生干涉。可能无法分离通过(或来自)各个光栅补丁的各个束。因此，如果不是不可能，也难以用同一个传感器来确定投影透镜的几种不同的光学性质。
结合图2来一般地解释用来确定透镜和/或照射系统的光学性质的装置21(上面已经描述了用于本专利申请的透镜的概念)。在图2中，模块23和模块27被分别排列在透镜31的上方和下方。例如，模块23和模块27分别可以被置于透镜31的焦平面内或附近。光栅补丁43和45分别被提供在模块23和27上。分别用参考号43A、43B、43C、43D来表示提供在模块23上的不同的光栅补丁。在模块27上，分别用45A、45B、45C、45D来表示对应于模块23的光栅补丁43A、43B、43C、43D的光栅补丁。
模块23和27可以以非常任意的方式被成形，并仅仅可以用来将光栅补丁43和45安装在其上。在目前可得到的光刻投影设备中，光栅补丁43和45常常被分别安装在原版(亦即掩模)、源模块(例如图形外面)、或安装在原版(亦即掩模)台中的基准模块、以及传感器模块上。源模块可以是可互换的(例如像原版那样)，或可以是原版台的一个集成部分。
模块23可以被连接到测量和调节单元33，而模块27可以被连接到测量和调节单元35。测量和调节单元33和35可以相互通信(例如经由连线37)，且其中之一或二者可以被连接到处理器单元38(例如微处理器、数字信号处理器、或其它可编程的、编程的、或专用的逻辑元件阵列)。
模块23可以被光束25照射，光束25可以被光栅补丁43(43A-43D)衍射，以便提供包含各个衍射级的二次束26。诸如照相机的传感器29被置于模块27下方。传感器29还被连接到处理器单元38。二次束26的衍射级被透镜31成像在不同的光栅补丁45A-45D上，再次衍射接收到的二次束26。此衍射可以导致照射到探测器29上的进一步衍射级。但不同光栅补丁45A-45D的这些进一步衍射级可以重叠在探测器29的表面处。
但衍射可能不是照相机位置处重叠的最重要理由。例如，可以由探测器29(例如照相机)的表面可以被置于离模块27显著距离的事实而引起重叠。参考号41示出了这一重叠。
光可以在与此模块27上的法线成大角度的情况下从模块27出射。各个光栅补丁43A-43D被彼此分离一个距离d1，且各个光栅补丁45A-45D被彼此分离一个距离d2。在图2中，为了方便起见，透镜31被绘制成具有缩减系数1，故d1等于d2。但一般地说，d1和d2可以不相等，透镜31可以对尺度有影响。d1与d2“匹配”可能是可取或重要的。在光刻设备中通常遇到的缩减系数是4或5，但也可能有其它的缩减系数。
在光栅补丁43A-43D与45A-45D之间，模块23和27包含参考号为39的阻挡光束26的材料部分。此材料例如是铬。这些部分的尺寸在图2中用d1和d2示意地表示。这些部分d1和d2分别被匹配在模块23和27的相继的光栅补丁23A-23D与45A-45D之间。测量和调节单元33和35二者以及探测器29都可以与微处理器单元38通信。
装置21可以以下列方式工作。光刻设备的照射系统对模块23的光栅补丁43A-43D进行照射。光栅补丁43A-43D产生通过透镜31的完全确定的较高阶光束。光栅补丁43A-43D仅仅允许某些完全确定的阶的光束25作为二次束26行进通过作为衍射图形的光栅补丁43，并随后通过透镜31。依赖于透镜31对束26的作用，有可能得到有关透镜31的光学性质的信息。
二种模块23和27彼此的相对位置可以分别被测量和调节单元33和35测量。此相对位置可以被由微处理器单元38控制的单元33和35调节。在行进通过透镜31之后，束26照射在模块27的光栅补丁45上。得到的衍射图形被传感器29探测。传感器29探测到的衍射图形可以被处理器单元38利用，以便确定透镜31的一种或多种性质。
目前，若光栅补丁45A-45D产生的各个衍射图形彼此靠的太近，则可能产生重叠部分41。此结果可以引起诸如传感器29探测到的光栅补丁45A产生的图形被光栅补丁45B产生的图形干扰。借助于将各个光栅补丁45A-45D(以及43A-43D)分隔开一个更大的距离，使探测器45上不出现重叠来解决这一问题，可能导致可以放置其它光栅类型的模块27(和23)上有价值的空间的损失。因此，不求助于更换硬件(例如用透镜31的不同性质的不同光栅更换不同模块23和27的模块23和27)，可能难以确定几种光学性质。
图3提供了这一问题的一种解决方法。在图3中，如结合图2所用的那样，相同的参考号表示相同的零件。模块23包含不同类型的光栅补丁43A-43D。相应类型的光栅补丁45A-45D被提供在模块27处。在图3中，不同类型的光栅组可以被用来确定透镜31的不同的性质。例如，光栅补丁43A和45A可以包括用于非常快速测量的小间距光栅，光栅补丁43B和45B可以包括用于非常高分辨率的波前沿测量或用于放大的测量范围的大间距光栅，而光栅补丁43C和45C可以包括用于瞳孔测量的针孔光栅。位于模块23处的光栅补丁43A与43B之间的间隔由d2给定，模块27处的相应光栅补丁45A与45B之间的间隔由d3给定。
下面来解释光栅补丁43A、45A、以及43B、45B，但完全可以同样应用于其它类型的光栅。为了防止来自不同类型的光栅补丁的光到达传感器29，使各个光栅之间的间隔不在同一个时间使二种不同类型的光栅对准，可能是可取的。例如借助于将距离d2选择成不同于距离d3，可以达到此结果。在根据本发明一个实施方案的安排中，这些距离被选择成使存在于模块23上的每单位长度L的光栅数目不是存在于模块27上的每单位长度L的光栅数目。图3示出了一个例子，其中，通过光栅补丁43B的光不到达传感器29，而是被形成各个光栅补丁45A-45D之间的间隔来阻挡光且例如由铬组成的部分39之一所阻挡。
在根据本发明实施方案的一种安排中，光栅补丁43A-43D被安排成仅仅可以与其相应的光栅补丁45A-45D一次一个地对准。如熟练人员可以理解的那样，借助于相应地选择各自光栅补丁之间的距离，能够确保这种结果。作为一个例子，人们可以选择模块23上具有恒定相等的补丁之间距离的光栅补丁的数目，致使在被透镜31缩小之后，此数目不是模块27上光栅补丁数目的倍数。若模块27上的光栅补丁也具有恒定相等的补丁之间距离，则模块23上光栅补丁相对于模块27的分布可以使没有二种光栅补丁(至少在一定限度之间)将被同时对准。
当补丁间距离已经如所述被确定时，当然有可能留下空白位置，会被“多余的光栅补丁”亦即在模块23(模块27)上没有与之相应的光栅补丁的在模块27(模块23)上的光栅补丁占据。以这种方法，模块23上的光栅补丁的数目可以等于模块27上的光栅补丁的数目，且补丁间的距离可以使二种光栅补丁不同时对准。另一可能性是在晶片上投影的投影透镜缩小之后来确定对于在晶片层面处光栅补丁的各对相邻光栅补丁之间的平均距离(“补丁间距离”)和在掩模层面处的补丁间距离。这些平均值可能不相同。
为了进一步明了本发明，下面参照包括非常示意的图的图4a和4b。如前述图中所用的那样，相同的参考号再次表示相同的零件。图4a示出了第一位置，其中模块23和27被安置成光栅补丁43B与45B被对准。二次束26通过光栅补丁45B而不被阻挡。另一方面，由位于模块23处的光栅补丁43A产生的二次束26随后被模块27的铬层39阻挡。
在图4b中，模块23和27已经被测量和调节单元33和/或35(至少之一)移动。光栅补丁43A与45A现在被对准，且通过光栅补丁43B的光在模块23处被阻挡。借助于不同地选择各自光栅之间的距离d2和d3，有可能得到这一结果。熟练人员可以容易地理解的是，几种构造是可能的。而且，如结合前面各图所述的那样，本发明的实施方案决不局限于设定为一维。
在图5中，示出了一种二维设定。从上方(例如沿图4的束2 5的方向)看到了模块23和27。如图5所示，沿第一方向p1，光栅补丁的数目已经被选择成在模块23上每单位长度L有3/2个光栅补丁，而在模块27上每单位长度L有1个光栅补丁。沿第二方向p2(在图5的情况下垂直于第一方向p1)，模块23上的光栅补丁的数目是每单位长度L2内5个光栅补丁，而在模块27上此数目是每单位长度L2内4个光栅补丁。但p1与p2之间的角度也可以不同于90度。
在此图中，模块23和27被定位成光栅补丁43A与45A被对准，其它的光栅补丁被定位成通过上部模块23的光被模块27的铬层阻挡。借助于将模块27和模块23的铬层加阴影，在图5中示出了这一点。其它的变通，例如第一和第二方向p1和p2彼此相对90度之外的角度，对于熟练人员是清楚的。
参照图6来解释本发明的另一实施方案。图6示出了装置70，它包含光栅补丁77A和光栅补丁77B位于其上的第一模块61。在图6的情况下，示出了二种光栅补丁，但本发明同样适用于大量光栅补丁。此光栅模块61也被成为“源模块”。
如图6所示，透镜65被置于模块61下方。透镜65下方是提供有光栅补丁的第二模块67(或“传感器模块”)。此模块包含光栅补丁75A、光栅补丁75B、光栅补丁75A*、以及光栅补丁75B*，但更大的数目再次是非常可能的。探测器69(例如照相机)被置于光栅补丁67下方。利用适当的调节装置71来一起移动探测器69和模块67(亦即不彼此相对移动)，可能是可取的。
测量束73由辐照源63提供。为了清晰起见，以简化的示意方式在图6中绘出了来自辐照源63的测量束。实际上，确保辐照源将具有对应于透镜56的数字光圈的角度的光锥引导到光栅补丁77A和77B上，可能是可取的。
装置70可以被如下使用。光73从辐照源63行进到模块61，并照射二种光栅补丁77A和77B。束73被光栅补丁77A和77B衍射。行进通过光栅补丁77A和77B的各衍射级分别被示为参考号732和731所示的束。这些束732和731行进通过透镜65并到达第二模块67。将模块61和67置于透镜65的相反的焦平面内，可能是可取的。
束732和731照射在光栅补丁75A*和75B*上。它们在此处被再次衍射，并在探测器69(例如照相机或其它光学或成像传感器)上产生衍射图形。束732的图形被标注为734。束731的图形被标注为733。
光栅补丁77A和75A*具有相同的光栅常数。光栅补丁77B和75B*也具有相同的光栅常数，虽然77A/75A*的光栅常数可以与77B/75B*的光栅常数相同或不相同。但光栅补丁75A和75A*尺寸不同，光栅补丁75B和75B*也如此。例如，光栅补丁75A和75B可以分别小于光栅补丁75A*和75B*。
源63的功率可以变化。此变化可以导致照相机上的信号过流(或欠流)。借助于交换光栅补丁(例如用光栅补丁75A代替75A*)，可以避免过流。也有可能透镜65中的像差使它们可能不被非常小的光栅常数检测到。在此情况下，可以使用提供在模块61和67上的具有较大光栅常数的光栅补丁。
干涉带图形734和733在探测器69上不重叠，可能是可取或重要的。例如，实际使用的光栅补丁可以具有相当于数值为1/10-1/50的剪切比的光栅常数以及数值为25×25-250×250平方微米的尺寸。以使干涉带图形734与733被分隔开(亦即不重叠)的方式来选择存在于模块67上的各个光栅补丁之间的相互距离以及模块67与探测器69之间的距离，可能是可取的。
图7和图8被用来解释获得校准装置来确定透镜的光学性质以及可能同时校准透镜(例如对于光刻设备中安装有透镜的光刻设备)的原理。这种操作也被称为“工具上校准”。
在图7中，示出了从上方看到的诸如玻璃片之类的模块92。在模块92上，为测量设备保留了部分91。此部分91可以包含一个轮廓。在图7中，此轮廓被示为正方形107，但可以具有任何任意的形状。在轮廓107内部，已经产生了几个光栅补丁。这些光栅补丁由参考号93、95、97、99表示。光栅补丁93、95、97、99可以被用来确定透镜的光学性质。光栅补丁93、95、97、99的取向分别由箭头98、103、105、110以符号表示。图7示出了晶片层面处的光栅补丁。相应的光栅补丁(未示出)可以存在于掩模层面处。
在是为图7模块92的部分91处的三维图的图8中，使用了与图7中相同的参考号。此外，在图8中，示出了诸如照相机(也称为模块)的光敏装置的平面109。由光栅93、95、97、99产生的测量束111的衍射图形被投影在也称为“干涉带平面”的平面109上。
图8所示的装配件可以如下被使用。在一个例子中，部分109仅仅包含一个光栅，例如图7的光栅93。此光栅93可以根据箭头98被定向。测量束111由此光栅93产生，并到达探测器(例如照相机)的表面平面109。得到的干涉带图形仅仅可以占据照相机模块109上可用空间的大约1/4。作为一个例子，当表面平面109相当于例如平面109上可用的1024×1024象素的阵列，且假设来自各个光栅的衍射图形填充512×512象素的区域时，有可能容纳4倍的相同的亦即具有相同的取向的光栅93。
还有可能容纳例如具有分别由不同箭头103、105、101所表示的不同取向的多个额外的光栅95、97、99。这种安排的一个潜在的优点在于，为了将光栅93分别旋转到对应于光栅103、105、或101中的任何一个的另一取向，不需要部分109(以及模块92)的旋转。通常，透镜和探测器都可以具有像差。借助于同时沿一个以上的方向进行测量，有可能得到透镜和探测器的不同像差的更精确的测量值。
避免束111的各个衍射图形之间的任何重叠，可能是可取的。如上面结合图6所示实施方案所解释的那样，例如为了避免这种重叠，选择光栅补丁93、95、97、99之间的距离和/或平面109与部分107之间的距离，可能是可取的。
如本技术领域熟练人员所知，本申请中所述的测量技术可以包括探测一种或多种干涉图形。与被利用(例如为了测量或校准透镜或投影系统)的装置或设备有关，此处所述的模块可以被交换或不交换。
本发明的某些实施方案涉及到第一光栅补丁组和第二光栅补丁组，第一光栅补丁组包含至少一个为确定透镜的第一光学性质而设计的第一光栅补丁，所述第一组设计成位于所述透镜的第一侧处，且第二光栅补丁组包含至少一个对应于所述第一光栅补丁的第二光栅补丁，所述第二光栅补丁组设计成位于所述透镜的第二侧处。
第一光栅补丁组还可以包含为确定所述透镜的第二光学性质而设计的其它第一光栅补丁，所述第一光栅补丁组的所述第一和其它第一光栅补丁彼此位于第一相互距离处，所述第二光栅补丁组还包含对应于所述其它第一光栅补丁的其它第二光栅补丁，所述第二光栅补丁组的所述第二和其它第二光栅补丁彼此位于第二相互距离处，所述第一光栅补丁组相对于所述第二光栅补丁组可移动，且所述第一相互距离相对于所述第二相互距离使得仅仅有可能同时完全对准所述第一和第二光栅补丁或所述其它第一和其它第二光栅补丁。
以这种方式，掩模层面处仅仅一个光栅补丁能够同时与其晶片层面处的对应光栅补丁对准。这意味着通过掩模层面处其它光栅补丁的测量束被阻挡，因而不干扰测量。没有来自通过掩模层面处其它光栅补丁(亦即不与其对应的光栅补丁对准的光栅补丁)的测量束的光，能够通过晶片层面处的光栅补丁组。
在根据本发明另一实施方案的安排中，所述第一和第二光学性质彼此不同。这可能使得能够快速确定透镜和照明系统的不同的光学性质和/或避免需要更换硬件所消耗的时间。
在根据本发明另一实施方案的安排中，所述第一光栅补丁组包含第一多个光栅补丁，所述第一多个确定了第一平均光栅补丁间距离，所述第一光栅补丁具有第一尺寸，且所述第二光栅补丁组包含第二多个光栅补丁，所述第二多个确定了第二平均光栅补丁间距离，所述第二光栅补丁具有第二尺寸，所述透镜具有缩减系数，且其中被所述缩减系数分割的所述第一尺寸等于所述第二尺寸，被所述缩减系数分割的所述第一平均不同于所述第二平均。
借助于完成这些条件，光栅的分布可以被(在一定限度内)自动地“修正”，亦即使得二种光栅补丁不被同时对准。
根据本发明另一实施方案的装置包含传感器，它安排成在所述束已经行进通过所述第二组之后能够测量所述透镜的光学性质。用(电子)传感器进行测量的优点是明显的。
本技术的另一问题在于，目前无法得到能够被用于宽广范围条件中的测量的光栅。在光学(透镜)系统上的测量过程中可能出现的这些条件中，是光学系统中的大的像差和/或测量束强度的突然改变。
目前的另一问题是获得校准的透镜和校准的传感器，以便一旦透镜被安装在光刻投影设备中，就确定透镜的光学性质。
根据本发明另一实施方案的装置包括第一光栅补丁组、第二光栅补丁组、探测器，第一光栅补丁组包含至少第一光栅补丁，所述第一光栅补丁具有第一间隙和第一尺寸，所述第一组设计成位于透镜的第一侧，第二光栅补丁组包含至少对应于所述第一光栅补丁的第二光栅补丁，所述第二组设计成位于所述透镜的第二侧，探测器位于所述第二光栅补丁组后面一定距离，当装置被使用时，至少一个测量点由投影通过所述第二组光栅补丁的测量束产生在此探测器上，其特征在于，所述第二光栅补丁组还包含至少一个具有第二间隙和第二尺寸的其它第二光栅补丁，至少一个所述第二间隙和所述第二尺寸不同于至少一个所述第一间隙和所述第一尺寸。
根据本发明另一实施方案的装置包括第一光栅补丁组、第二光栅补丁组、以及探测器，第一光栅补丁组包含至少具有第一取向的第一光栅补丁，所述第一光栅补丁组设计成位于透镜的第一侧，第二光栅补丁组包含至少对应于所述第一光栅的第二光栅补丁，所述第二组设计成位于所述透镜的第二侧，探测器位于所述第二光栅补丁组后面第一距离，当装置被使用时，至少一个测量点由投影通过所述第二组光栅补丁的测量束产生在此探测器上，其特征在于，所述第一组还包含至少一个具有不同于所述第一取向的第二取向的其它第一光栅补丁，所述第一光栅补丁位于离所述其它第一光栅补丁第一距离处，所述第二组还包含至少一个具有取向等于所述第二取向的其它第二光栅补丁，所述第二光栅补丁位于离所述其它第二光栅补丁第二距离处，且至少所述第一距离和所述第二距离之一使当装置被使用时，在所述探测器上仅仅产生分离的测量点。
根据本发明一个实施方案的光刻设备包括用来提供辐照投影束的照射系统、用来支持图形化装置的支持结构、用来分配其截面内具有图形的投影束的图形化装置、用来夹持衬底的衬底平台、用来将图形化了的束投影到衬底的靶位上的投影系统、以及此处所述的装置。
本发明的实施方案还包括用此处所述装置测试透镜的方法、包含这些测量过的透镜的光刻设备、以及用这种光刻设备制造的任何器件。
虽然上面已经描述了本发明的各个具体实施方案，但可以理解的是，可以与上述不同地来实施权利要求所述的本发明。例如，上述所有不同实施方案的特点可以被适当组合，其中例如图3-5所述的原理可以被应用于图6-8所述的各种安排。本方法的其它实施方案也可以包括构造来控制设备以便执行此处所述方法的一个或多个计算机、处理器、和/或处理单元(例如逻辑元件阵列)，或构造来包括描述这种方法的指令(例如可由逻辑元件阵列执行的)的储存媒质(例如磁盘或光盘或诸如ROM、RAM、或快速RAM之类的半导体存储器)。要明确指出的是，这些实施方案的描述不是为了限制权利要求所述的本发明。
权利要求
1.一种装置，它包含排列在透镜第一侧上的第一组光栅补丁，所述第一组包括第一光栅补丁和第二光栅补丁；以及排列在透镜第二侧上的第二组光栅补丁，所述第二侧在光学上基本上与第一侧相反，所述第二组包括第三光栅补丁和第四光栅补丁，其中，至少第一组和第二组之一可相对于另一组运动，且其中，在装置的第一构造中，第一和第三光栅补丁被对准，且其中，在装置的第二构造中，第二和第四光栅补丁被对准，且其中，第一和第二构造不同时存在。
2.根据权利要求1的装置，其中，装置的第一组构造包括其中第一和第三光栅补丁被对准的所有构造，且其中，装置的第二组构造包括其中第二和第四光栅补丁被对准的所有构造，且其中，第一和第二组构造在时间上相互排斥。
3.根据权利要求1的装置，其中，在装置的第一和第二构造中，第一组至少基本上位于第一侧上透镜的焦平面内，且第二组至少基本上位于第二侧上透镜的焦平面内。
4.根据权利要求1的装置，其中，响应于辐照的照射束，第一光栅补丁被构造来发射以第一方式受透镜影响的光，且其中，响应于辐照的照射束，第二光栅补丁被构造来发射以第二方式受透镜影响的光，第二方式不同于第一方式。
5.根据权利要求4的装置，所述装置还包含传感器，此传感器被构造来根据(1)由第一光栅补丁发射且通过第三光栅补丁的光和(2)由第二光栅补丁发射且通过第四光栅补丁的光至少之一而测量透镜的光学性质。
6.根据权利要求1的装置，其中，第一组光栅补丁包括第一多个光栅补丁，所述第一多个包括第一和第二光栅补丁，且特征是第一平均补丁间距离，且其中，第二组光栅补丁包括第二多个光栅补丁，所述第二多个包括第三和第四光栅补丁，且特征是第二平均补丁间距离，且其中，第一和第二平均补丁间距离之间的比率基本上不同于透镜的缩减系数。
7.根据权利要求6的装置，其中，第一多个光栅补丁中的每一个具有第一尺寸，且其中，第二多个光栅补丁中的每一个具有第二尺寸，且其中，第一尺寸与第二尺寸之间的比率基本上等于透镜的缩减系数。
8.根据权利要求1的装置，其中，第一光栅补丁的尺寸与第三光栅补丁的尺寸之间的比率基本上等于透镜的缩减系数，且其中，(1)从第一光栅补丁到第二光栅补丁的距离与(2)从第三光栅补丁到第四光栅补丁的距离之间的比率明显地不同于透镜的缩减系数。
9.根据权利要求1的装置，其中，当第一和第三光栅补丁被对准时，受第一光栅补丁影响的光照射在第三光栅上。
10.根据权利要求1的装置，其中，当第一和第三光栅补丁被对准时，受第一光栅补丁影响的光被透镜引导而照射在第三光栅上。
11.根据权利要求1的装置，其中，所述第一和第二光栅补丁被分隔开不小于第一和第二光栅补丁最窄宽度的距离。
12.一种装置，它包含排列在透镜第一侧上的第一组光栅补丁，所述第一组包括至少第一光栅补丁；以及排列在透镜第二侧上的第二组光栅补丁，所述第二侧在光学上基本上与第一侧相反，所述第二组包括对应于第一光栅补丁的第二光栅补丁，和第三光栅补丁；以及探测器，它被排列在与透镜相对的第二组光栅补丁一侧上，且构造来探测通过所述第二组的测量束，其中，第一光栅补丁具有第一尺寸和第一间距，且其中，第三光栅补丁具有第二尺寸和第二间距，至少第二尺寸和第二间距之一分别不同于第一尺寸和第一间距。
13.根据权利要求12的装置，其中，探测器被构造来探测通过所述第二光栅补丁的第一测量束和通过所述第三光栅补丁的第二测量束，且其中，所述第二和第三光栅补丁被排列成使由第一测量束在所述探测器处产生的测量点与由第二测量束在所述探测器处产生的测量点不重叠。
14.根据权利要求13的装置，其中，至少第一和第二光栅补丁之一具有至少一个对应于数值为1/10-1/50的剪切比和数值为(25×25)-(250×250)平方微米的尺寸的光栅补丁。
15.一种装置，它包含排列在透镜第一侧上的第一组光栅补丁，所述第一组包括具有第一取向的第一光栅补丁和具有第二取向的第二光栅补丁；排列在透镜第二侧上的第二组光栅补丁，所述第二侧在光学上基本上与第一侧相反，所述第二组包括对应于第一光栅组的第三光栅补丁和具有第二取向的第四光栅补丁；以及探测器，它被排列在与透镜相对的第二组光栅补丁一侧上，且构造来探测通过所述第三光栅补丁的第一测量束和通过所述第四光栅补丁的第二测量束，其中，第一和第二光栅补丁分隔开第一距离，且第三和第四光栅补丁分隔开第二距离，且其中，由第一测量束在所述探测器处产生的测量点与由第二测量束在所述探测器处产生的测量点不重叠。
16.一种光刻设备，它包含构造来提供辐照束的辐照系统；包括第一光栅补丁和第二光栅补丁的第一组光栅补丁，所述第一组被构造来影响辐照束；包括第三光栅补丁和第四光栅补丁的第二组光栅补丁；以及构造来将受到影响的束投影到第二组的至少一部分上的投影系统，其中，此设备被构造成至少第一和第二组之一相对于另一移动，且其中，在设备的第一构造中，第一和第三光栅补丁相对于辐照束被对准，且其中，在设备的第二构造中，第二和第四光栅补丁相对于辐照束被对准，且其中，第一和第二构造不同时存在。
17.根据权利要求16的光刻设备，其中，设备的第一组构造包括其中第一和第三光栅补丁被对准的所有构造，且其中，设备的第二组构造包括其中第二和第四光栅补丁被对准的所有构造，且其中，第一和第二组构造在时间上相互排斥。
18.根据权利要求16的光刻设备，其中，在设备的第一和第二构造中，第一组至少基本上位于第一侧上投影系统的焦平面内，且第二组至少基本上位于第二侧上投影系统的焦平面内。
19.根据权利要求16的光刻设备，其中，第一光栅补丁被构造来发射以第一方式受到投影系统影响的光，且其中，第二光栅补丁被构造来发射以第二方式受到投影系统影响的光，此第二方式不同于第一方式。
20.根据权利要求19的光刻设备，所述设备还包含传感器，此传感器被构造来根据(1)由第一光栅补丁发射且通过第三光栅补丁的光和(2)由第二光栅补丁发射且通过第四光栅补丁的光中的至少一个而测量投影系统的光学性质。
21.根据权利要求16的光刻设备，其中，第一组光栅补丁包括第一多个光栅补丁，所述第一多个包括第一和第二光栅补丁，且特征是第一平均补丁间距离，且其中，第二组光栅补丁包括第二多个光栅补丁，所述第二多个包括第三和第四光栅补丁，且特征是第二平均补丁间距离，且其中，第一与第二平均补丁间距离之间的比率基本上不同于投影系统的缩减系数。
22.根据权利要求16的光刻设备，其中，第一多个光栅补丁中的每一个具有第一尺寸，且其中，第二多个光栅补丁中的每一个具有第二尺寸，且其中，第一尺寸与第二尺寸之间的比率基本上等于投影系统的缩减系数。
23.根据权利要求16的光刻设备，其中，第一光栅补丁的尺寸与第三光栅补丁的尺寸之间的比率基本上等于投影系统的缩减系数，且其中，(1)从第一光栅补丁到第二光栅补丁的距离与(2)从第三光栅补丁到第四光栅补丁的距离之间的比率基本上不同于投影系统的缩减系数。
24.根据权利要求16光刻设备，其中，当第一和第三光栅补丁被对准时，受第一光栅补丁影响的光照射在第三光栅上。
25.根据权利要求16的光刻设备，其中，当第一和第三光栅补丁被对准时，受第一光栅补丁影响的光被投影系统引导而照射在第三光栅上。
26.一种测试方法，所述方法包含将第一组光栅补丁安排在透镜的第一侧上，所述第一组包括第一光栅补丁和第二光栅补丁；以及将第二组光栅补丁安排在透镜的第二侧上，所述第二侧在光学上基本上与第一侧相反，所述第二组包括第三光栅补丁和第四光栅补丁；将至少第一和第二组之一相对于另一移动到其中第一和第三光栅补丁被对准的第一构造；在第一和第二组处于第一构造的情况下，得到有关透镜第一光学性质的信息；将至少第一和第二组之一相对于另一移动到其中第二和第四光栅补丁被对准的第二构造；以及在第一和第二组处于第二构造的情况下，得到关于透镜不同于第一光学性质的第二光学性质的信息，其中，第一和第二构造不同时存在。
27.根据权利要求26的测试方法，其中，关于透镜第一光学性质的信息基于通过第三光栅补丁的一种衍射级的光，且其中，关于透镜第二光学性质的信息基于通过第四光栅补丁的另一衍射级的光。
28.根据权利要求26的测试方法，所述方法还包含用透镜将图形化的辐照束投影到衬底的靶位上，此靶位至少部分地被辐照灵敏材料层覆盖。
29.一种根据权利要求28的方法制造的器件。
30.根据权利要求26的测试方法，其中，透镜是光刻设备的投影系统的元件。
全文摘要
在根据本发明一个实施方案的一种构造中，一种模块上的第一光栅补丁与另一种模块上的第一光栅补丁被对准。在此安排的一种不同的构造中，一种模块上的第二光栅补丁与另一种模块上的第二光栅补丁被对准。二种构造不同时存在。
文档编号G03F7/20GK1637611SQ20041008214
公开日2005年7月13日 申请日期2004年12月17日 优先权日2003年12月19日
发明者S·波尔特尼, H·V·科克 申请人:Asml荷兰有限公司, Asml控股有限公司