CN101344731A

CN101344731A - 用于透射图像感应的装置和方法

Info

Publication number: CN101344731A
Application number: CN 200810128570
Authority: CN
Inventors: 拜尔拉克·摩艾斯特
Original assignee: ASML Netherlands BV
Current assignee: ASML Netherlands BV
Priority date: 2007-06-29
Filing date: 2008-06-27
Publication date: 2009-01-14
Anticipated expiration: 2028-06-27
Also published as: US7675605B2; US20090002656A1; JP2009081414A; JP2013048276A; US20100141920A1; TWI451201B; TW200915013A; US9036130B2; CN101344731B; US20090002710A1; JP5670985B2; KR100965616B1; JP5124359B2; KR20090003117A

Abstract

一种用于透射图像感应的装置和方法，所述装置用于感应光刻曝光设备中的空间图像，所述装置包括：投影系统，所述投影系统设置用于在投影系统的图像侧形成物体标记的空间图像，所述装置还包括检测器，所述检测器包括狭缝图案，所述狭缝图案具有设置成与空间图像的至少一部分相对应的特征，所述狭缝图案设置成暴露给空间图像。所述检测器还被设置成检测从狭缝图案透射的检测辐射；其中d＜0.85·(λ/NA)，其中d表示所述狭缝图案的最小特征的尺寸，λ表示检测辐射的预定波长，以及NA表示图像侧的数值孔径，所述NA大于1。

Description

用于透射图像感应的装置和方法

技术领域

本发明涉及一种用于透射图像感应的装置和用于透射图像感应的方法。

背景技术

光刻设备是一种将所需图案应用到衬底上(通常到所述衬底的目标部分上)的机器。例如，可以将光刻设备用在集成电路(IC)的制造中。在这种情况下，可以将可选地称为掩模或掩模版(reticle)的图案形成装置用于生成在所述IC的单层上待形成的电路图案。可以将该图案转移到衬底(例如，硅晶片)上的目标部分(例如，包括一部分管芯、一个或多个管芯)上。典型地，经由成像将所述图案转移到在所述衬底上设置的辐射敏感材料(抗蚀剂)层上。通常，单独的衬底将包含连续形成图案的相邻目标部分的网络。公知的光刻设备包括：所谓步进机，在所述步进机中，通过将全部图案一次曝光到所述目标部分上来辐射每一个目标部分；以及所谓扫描器，在所述扫描器中，通过辐射束沿给定方向(“扫描”方向)扫描所述图案、同时沿与该方向平行或反向平行的方向扫描所述衬底来辐射每一个目标部分。还可以通过将所述图案压印(imprinting)到所述衬底上，将所述图案从所述图案形成装置转移到所述衬底上。

在使用光刻设备的器件制造方法中，对于成品率，也就是，被正确生产的器件所占的百分比，重要的因素是被印刷的层相对于之前形成的层的精度。这被称为重叠，而重叠误差的预算经常是10nm或更小。为了实现这样的精度，衬底必须以很高的精度与要转移的掩模版图案对准。

位于衬底水平面上的多个传感器用于评估和优化成像性能。这些传感器可能包括透射图像传感器(TIS)。透射图像传感器是一种用于测量位于掩模(掩模版)水平面上的标记图案在衬底水平面上的投影空间图像的位置。在衬底水平面上的投影空间图像可以是直线图案，其线宽与曝光辐射的波长相当。TIS使用透射图案以及位于其下的光电单元测量前述的标记图案。所述传感器数据可用于测量掩模版相对于衬底台在六个自由度上的位置，也就是，关于平动的三个自由度和关于转动的三个自由度。而且，还可以测量投影标记图案的放大比例和缩放比例。通过小的线宽，所述传感器能够测量多种掩模类型(例如，二元掩模，相移掩模)的图案位置和几种照射方式的设定(例如环形照射，双极照射)的影响。TIS也可以用于测量工具的光学性能，例如光刻投影设备的光学性能。通过结合不同的投影图像使用不同的照射方式的设定，可以测量如光瞳形状，彗差，球差，象散和场曲等性质。

随着对更小的图案成像的需求和以生产具有更高的部件密度的器件的需求不断增加，存在对于减小重叠误差的推动力，这带来对改进的传感器的需求。

发明内容

旨在提供一种用于衬底水平面上的高灵敏度的传感器，该传感器可以用于高数值孔径(NA)系统中，也就是浸没式光刻设备中。

为达到该目的，本发明提供了一种用于透射图像感应的装置，用于感应光刻曝光设备中的空间图像，所述装置包括：

投影系统，所述投影系统设置用于在投影系统的图像侧形成物体标记的空间图像，所述图像侧具有大于1的数值孔径；以及

检测器，所述检测器包括狭缝图案(G1)，所述狭缝图案具有设置成与空间图像的至少一部分相对应的特征，所述狭缝图案设置成暴露给空间图像，所述检测器还被设置成检测从狭缝图案透射的检测辐射；

其中

d < 0.85 \cdot \frac{λ}{NA},

其中

d表示所述狭缝图案的最小特征的尺寸，

λ表示检测辐射的预定波长，以及

NA表示图像侧的数值孔径。

本发明还提供了一种用于空间图像的透射图像感应方法，包括：提供检测辐射；

使用投影系统和检测辐射在所述投影系统的图像侧上形成物体标记的空间图像，所述图像侧具有大于1的数值孔径；

将狭缝图案暴露给所述图像，所述狭缝图案具有与空间图像的至少一部分相对应的特征；

检测从所述狭缝图案透射的检测辐射；

其中

d < 0.85 \cdot \frac{λ}{NA},

其中

d表示在所述空间图像中的任一特征的最小尺寸，

λ表示检测辐射的波长，以及

NA表示图像侧的数值孔径。

附图说明

在此仅借助示例，参照所附示意图对本发明的实施例进行描述，在所附示意图中，相同的附图标记表示相同的部分，且其中：

图1示出根据本发明的实施例的光刻设备；

图2示意性示出图1所示的光刻设备中所示的衬底台的布置；

图3示意性地示出用于透射图像检测的装置；

图4a和4b分别示出了由图2中用于透射图像检测的装置检测的空间图像的典型强度分布的轮廓图和三维(3D)图；

图5a，5b和5c示出了将由图3中的用于透射图像检测的装置检测的空间图像的模拟的典型强度分布；

图6a，6b和6c分别示意性地示出可以用于根据本发明的第一，第二和第三实施例的用于透射图像检测的装置的物体标记；

图7a和7b示意性地示出用于根据本发明的实施例的用于透射图像检测的装置的狭缝图案；以及

图8示出了计算机组件的实施例，所述计算机组件可以用于根据本发明的实施例的组件。

具体实施方式

图1示意性地示出根据本发明的一个实施例的光刻设备。所述设备包括：

●照射系统(照射器)IL，配置用于调节辐射束B(例如，紫外(UV)辐射或极紫外(EUV)辐射)；

●支撑结构(例如掩模台)MT，配置用于支撑图案形成装置(例如掩模)MA并与配置用于根据确定的参数精确地定位图案形成装置的第一定位装置PM相连；

●衬底台(例如晶片台)WT，配置用于保持衬底(例如涂覆有抗蚀剂的晶片)W，并与配置用于根据确定的参数精确地定位衬底的第二定位装置PW相连；以及

●投影系统(例如折射式投影透镜系统)PS，所述投影系统PS配置用于将由图案形成装置MA赋予辐射束B的图案投影到衬底W的目标部分C(例如包括一根或多根管芯)上。

所述照射系统IL可以包括各种类型的光学部件，例如折射型、反射型、磁性型、电磁型、静电型或其他类型的光学部件、或其任意组合，以引导、成形、或控制辐射。

支撑结构MT支撑图案形成装置MA，即承担所述图案形成装置MA的重量。其以依赖于图案形成装置MA的取向、光刻设备的设计以及诸如图案形成装置MA是否保持在真空环境中等其他条件的方式保持图案形成装置。所述支撑结构MT可以采用机械的、真空的、静电的或其他夹持技术保持图案形成装置MA。所述支撑结构MT可以是框架或台，例如，其可以根据需要成为固定的或可移动的。所述支撑结构MT可以确保图案形成装置MA位于所需的位置上(例如相对于投影系统PS)。在这里任何使用的术语“掩模版”或“掩模”都可以认为与更上位的术语“图案形成装置”同义。

这里所使用的术语“图案形成装置”应该被广义地理解为表示能够用于将图案在辐射束的横截面上赋予辐射束、以便在衬底W的目标部分C上形成图案的任何装置。应当注意，被赋予辐射束B的图案可能不与在衬底W的目标部分C上所需的图案完全相符(例如如果该图案包括相移特征或所谓辅助特征)。通常，被赋予辐射束B的图案将与在目标部分C上形成的器件中的特定的功能层相对应，例如集成电路。

图案形成装置MA可以是透射式的或反射式的。图案形成装置MA的示例包括掩模、可编程反射镜阵列以及可编程液晶显示(LCD)面板。掩模在光刻中是公知的，并且包括诸如二元掩模类型、交替型相移掩模类型、衰减型相移掩模类型和各种混合掩模类型之类的掩模类型。可编程反射镜阵列的示例采用小反射镜的矩阵布置，可以独立地倾斜每一个小反射镜，以便沿不同方向反射入射的辐射束。所述已倾斜的反射镜将图案赋予由所述反射镜矩阵反射的辐射束。

应该将这里使用的术语“投影系统”广义地解释为包括任意类型的投影系统，包括折射型、反射型、反射折射型、磁性型、电磁型和静电型光学系统、或其任意组合，如对于所使用的曝光辐射所适合的、或对于诸如使用浸没液或使用真空之类的其他因素所适合的。这里使用的任何术语“投影透镜”可以认为是与更上位的术语“投影系统”同义。

如这里所示的，所述设备是透射型的(例如，采用透射式掩模)。替代地，所述设备可以是反射型的(例如，采用如上所述类型的可编程反射镜阵列，或采用反射式掩模)。

所述光刻设备可以是具有两个(双台)或更多衬底台(和/或两个或更多的掩模台)的类型。在这种“多台”机器中，可以并行地使用附加的台，或可以在将一个或更多个其他台用于曝光的同时，在一个或更多个台上执行预备步骤。

所述光刻设备也可以是其中至少一部分衬底W可以被具有相对高折射率的液体(例如水)覆盖的类型，以便填充投影系统PS和衬底W之间的空隙。浸没液也可以被应用到光刻设备中的其他空隙中(例如在所述掩模MA和投影系统PS之间)。浸没技术用于增加投影系统的数值孔径是本领域公知的。这里所使用的该术语“浸没”并不意味着结构(例如衬底)必须浸在液体中，而仅仅意味着在曝光过程中，液体位于投影系统PS和衬底W之间。

参照图1，所述照射器IL接收从辐射源SO发出的辐射束B。该源SO和所述光刻设备可以是分立的实体(例如当该源SO为准分子激光器时)。在这种情况下，不会将该源SO考虑成光刻设备的组成部分，并且通过包括例如合适的引导反射镜和/或扩束器的束传递系统BD的帮助，将所述辐射束B从所述源SO传到所述照射器IL。在其他情况下，所述源SO可以是所述光刻设备的组成部分(例如当所述源SO是汞灯时)。可以将所述源SO和所述照射器IL、以及如果需要时的所述束传递系统BD一起称作辐射系统。

所述照射器IL可以包括用于调整所述辐射束B的角强度分布的调整器AD。通常，可以对所述照射器IL的光瞳平面中的强度分布的至少所述外部和/或内部径向范围(一般分别称为σ-外部和σ-内部)进行调整。此外，所述照射器IL可以包括各种其他部件，例如积分器IN和聚光器CO。可以将所述照射器IL用于调节所述辐射束B，以在其横截面中具有所需的均匀性和强度分布。

所述辐射束B入射到保持在支撑结构(例如，掩模台)MT上的所述图案形成装置(例如，掩模)MA上，并且通过所述图案形成装置MA来形成图案。已经穿过掩模MA之后，所述辐射束B通过投影系统PS，所述PS将辐射束B聚焦到所述衬底W的目标部分C上。通过第二定位装置PW和定位传感器IF(例如，干涉仪器件、线性编码器或电容传感器)的帮助，可以精确地移动所述衬底台WT，例如以便将不同的目标部分C定位于所述辐射束B的路径中。类似地，例如在从掩模库的机械获取之后，或在扫描期间，可以将所述第一定位装置PM和另一个定位传感器(图1中未明确示出)用于将掩模MA相对于所述辐射束B的路径精确地定位。通常，可以通过形成所述第一定位装置PM的一部分的长行程模块(粗定位)和短行程模块(精定位)的帮助来实现掩模台MT的移动。类似地，可以采用形成所述第二定位装置PW的一部分的长行程模块和短行程模块来实现所述衬底台WT的移动。在步进机的情况下(与扫描器相反)，所述掩模台MT可以仅与短行程致动器相连，或可以是固定的。可以使用掩模对准标记M1、M2和衬底对准标记P1、P2来对准掩模MA和衬底W。尽管所示的衬底对齐标记P1、P2占据了专用目标部分，但是他们可以位于目标部分之间的空隙(这些公知为划线对齐标记)上。类似地，在将多于一个的管芯设置在掩模MA上的情况下，所述掩模对准标记M1、M2可以位于所述管芯之间。

图示的设备至少可用于以下模式之一：

1.在步进模式中，在将赋予所述辐射束B的整个图案一次投影到目标部分C上的同时，将掩模台MT和所述衬底台WT保持为基本静止(即，单一的静态曝光)。然后将所述衬底台WT沿X方向和/或Y方向移动，使得可以对不同目标部分C曝光。在步进模式中，曝光场的最大尺寸限制了在单一的静态曝光中成像的所述目标部分C的尺寸。

2.在扫描模式中，在将赋予所述辐射束的图案投影到目标部分C上的同时，对掩模台MT和衬底台WT同步地进行扫描(即，单一的动态曝光)。衬底台WT相对于掩模台MT的速度和方向可以通过所述投影系统PS的(缩小)放大率和图像反转特征来确定。在扫描模式中，曝光场的最大尺寸限制了单一的动态曝光中的所述目标部分的宽度(沿非扫描方向)，而所述扫描运动的长度确定了所述目标部分的高度(沿所述扫描方向)。

3.在另一个模式中，将用于保持可编程图案形成装置的掩模台MT保持为基本静止状态，并且在将赋予所述辐射束B的图案投影到目标部分C上的同时，对所述衬底台WT进行移动或扫描。在这种模式中，通常采用脉冲辐射源，并且在所述衬底台WT的每一次移动之后、或在扫描期间的连续辐射脉冲之间，根据需要更新所述可编程图案形成装置。这种操作模式可易于应用于利用可编程图案形成装置(例如，如上所述类型的可编程反射镜阵列)的无掩模光刻中。

也可以采用上述使用模式的组合和/或变体，或完全不同的使用模式。

图2示意性示出图1所示的光刻设备的衬底台WT的布置。在衬底台WT上，设置了两个固定标记TIS1和TIS2。固定标记TIS1和TIS2在它们之中集成了图像传感器，可以通过在空间图像上扫描图像传感器，用所述图像传感器确定在掩模MA上的物体标记的空间图像的位置。

接下来，可以确定位于掩模MA和固定标记TIS1和TIS2上的物体标记的图像的相对位置。如果衬底台WT设置有包括衬底标记(例如图2所示的衬底标记P1，P2，P3，P4)的衬底W，那么对准传感器(未示出)在前面就已经确定了衬底标记P1，P2，P3，P4的相对位置。对由对准传感器获得的衬底标记P1，P2，P3，P4的相对位置的获知，结合对由图像传感器在TIS1和TIS2范围内测量的、在位于掩模MA和固定标记TIS1和TIS2上的物体标记的图像的相对位置的获知，使衬底W可以以很高的精度相对于掩模MA的投影图像定位在任何所需的位置。

图3示意性地示出用于透射图像检测的装置TIS(例如图2所示的透射图像传感器TIS1，TIS2)的实施例。所述装置是本领域公知的。用于透射图像检测的装置TIS包括狭缝图案G1和光电传感器装置(PD)。用于透射图像检测的装置TIS位于投影系统PS下面的面对衬底台WT的一侧。用于透射图像检测的装置TIS使用物体标记G0(例如，第一光栅)。在图3中，物体标记G0设置在掩模MA上。替代地，物体标记G0也可以设置在掩模台MT上。

物体标记G0设置成用于当在所述投影束的横截面上被投影束PB照射时形成图案。在投影束PB的横截面上出现的所述图案(由物体标记G0所导致)穿过一个或多个透镜1(例如穿过投影系统PS中的透镜)。这样的投影系统PS的光学性质就是形成物体标记G0的空间图像的光学性质。

用于透射图像检测的装置TIS设置用于检测物体标记G0的空间图像。用于透射图像检测的装置TIS可以相对于投影系统PS和掩模MA的位置在至少三个方向上(例如三个正交方向X，Y和Z)运动。通过沿着所述三个方向扫描，空间图像的强度可以描绘成用于透射图像检测的装置TIS的X，Y和Z位置的函数。描绘得到的分布图可以是包括采样位置的坐标和在每个采样位置处的采样强度的图像分布图(3D分布图)。在上述过程中，空间图像可以用相对大的焦深进行投影，所述焦深不同于将掩模MA上的图案曝光在衬底W上的焦深。

物体标记G0的临界尺寸的取向与相对应的狭缝图案G1的临界尺寸的取向类似。这样，如果物体标记沿着第一方向(例如，X方向)延伸，并且在垂直于所述第一方向的第二方向(例如，Y方向)上具有临界尺寸，则相对应的狭缝图案G1也沿着第一方向延伸，并且在垂直于第一方向的第二方向上具有临界尺寸。

通常，所述狭缝图案G1定位在与投影系统PS的图像平面紧邻的平面。在本发明最简单的实施例中，狭缝图案G1是在光电传感器装置PD之上的开口，所述光电传感器装置PD可能具有狭缝或者正方向的形状。在本发明进一步的实施例中，所述开口具有明确定义的边缘。

在更复杂的实施例中，狭缝图案G1与物体标记G0的形状相似。附加地，狭缝图案G1的特征尺寸基本与物体标记G0的特征尺寸与投影系统PS的放大系数M的乘积相等。在光电传感器装置PD之上的开口上采用图案，增加了边缘的数目，这可以提高光电传感器PD的灵敏度。

在另一个实施例中，用于透射图像检测的装置TIS可以包括至少两个狭缝图案G1，一个设置成用于在第一方向上(例如，X方向)的图像检测，而另一个设置成用于在与第一方向垂直的第二方向上(例如，Y方向)的图像检测。在本实施例中的空间图像可以同时在两个方向X，Y上进行检测。在本实施例中，在掩模MA中的物体标记G0包括至少两个标记元件，例如光栅、分隔开的线或者分隔开的狭缝。第一标记元件可以设置成用于在第一方向上(例如，X方向)的图像形成，所述图像将通过被设置成用于在第一方向上的图像检测的狭缝图案G1的一部分而被接收。第二标记元件可以设置成用于与所述第一方向垂直的第二方向上(例如，Y方向)的图像形成，所述图像将通过被设置成用于第二方向的图像检测的狭缝图案G1的一部分而被接收。由物体标记G0的两个标记元素形成的图像可以同时形成。

通过使用前面提到的绘图(例如3D形式的分布图)，与用于透射图像检测的装置TIS相连的计算装置(如处理器或者微处理器)可以得到空间图像的位置(例如采用最小二乘法的抛物线拟合)。这样的计算装置可以是处理器，例如，在专用处理装置(如控制器系统或者多用途的计算机系统或者其它的计算机系统)中的处理器或者微处理器，所述专用处理装置能够通过编程实现分布图描绘和相关的计算。

图8提供了计算装置(例如，处理器)的示例，所述计算装置用于确定空间图像的位置并且也用于实现根据本发明的方法。

图4a和4b分别示出了由图2中用于透射图像检测的装置TIS检测的空间图像的典型强度分布的等值线图和三维(3D)图。

图4a的等值线图示出了垂直于水平方向的聚焦平面(例如，X-Z平面或者Y-Z平面)中的强度分布。如果等值线图在X-Z平面，则给出的是固定的Y坐标的强度分布，而如果等值线图在Y-Z平面，给出的是固定的X坐标的强度分布。所述的等值线图是通过模拟对于多个不同Z坐标的X-Y表面内的不同的位置处的狭缝图案G1的图像强度绘制的。扫描路径以带圆点的实线示出，用所述圆点表示被测的衬底台位置。所述的X，Y和Z的坐标通过其它的装置(例如通过干涉仪)确定。正如我们可以从扫描路径看到的那样，本来应该位于正交网格上的被测位置呈现一定的随机性。这是由该系统中的振动引起的。

图4b中的3D图是图4a中的数据的变化的表示方法，其通过将用于透射图像检测的装置TIS测量的强度作为沿所述图z轴的第三参数来绘制。

从图4a和4b所示的数据中，可以通过将被测的空间图像的形状拟合成为模型来得到对准位置。典型地，对准位置是通过在空间图像峰值(如图4b所示)的上部TOP的抛物线拟合得到的。还可以采用用于拟合数据的替代的方法，例如高斯拟合或者最小二乘拟合。

影响物体标记G0的空间图像的一个因素是所谓的物体标记的照射轮廓，即辐射入射到物体标记G0所遵循的角度的轮廓。在最广泛使用的“传统的”照射布置里，在照射系统IL中有一个被称为光瞳面PP(有时是多个面)的平面，所述平面是投影系统PS的物平面的傅里叶变换，在所述投影系统PS中设置了掩模MA。正如熟知的那样，要将光瞳面内的位置(用归一化的变量σ_x和σ_y表达)转变为物平面内的角度(θ，

)。接下来，物体标记G0的照射的角度分布可以通过确定光瞳面内的强度分布而确定。

照射轮廓通常是指光瞳面内强度分布的形状，并包括：传统照射(由通常称作σ设定的光瞳填充因子(pupil filling factor)定义)，环形照射(由称作σ_i和σ_o的内半径和外半径定义)，双极照射和四极照射以及上述照射和更复杂分布的照射的组合。光刻设备可以设置有用于限定标准照射轮廓的装置(具有或不具有与对常用的图案成像相适应的可调参数)，或者用于限定用于特定的图案的专用照射轮廓的装置。本发明可用于任何具有一个或多个用于控制或调整照射轮廓的装置的光刻设备。

图5a，5b和5c分别示出了在不同的照射设定(即分别是传统照射设定，双极照射设定和环形照射设定)下的、由用于透射图像检测装置TIS检测的空间图像的模拟的在等值图中的典型强度分布。

在图5a，5b和5c的等值图中还示出了在水平方向上的聚焦平面(例如X-Z平面和Y-Z平面)内的强度分布。

从图示的依赖于位置的模拟的强度数据中，可以计算投影空间图像相对于衬底台WT的坐标系统的最优位置。在实施例中，为了这个目的，由依赖于位置的模拟的强度数据得到拟合函数，并可以在所述函数中计算唯一的位置。所述唯一的位置不一定与测量或仿真得到的最大强度位置相一致，但也可能存在相一致的情况，所述的唯一位置被看作空间图像位置的代表。

在实施例中，拟合系数的数目被限制用于支持快速稳定的优化过程。在实施例中，所述函数是可缩放的。在所述情况下，相同的函数可用于不同的照射设定中，即所述函数虽然提供的空间图像具有不同的高度和宽度，但是提供的空间图像具有基本相似的形状。

正如易于看到的那样，在图5a中示出的等值线图能够进行拟合以确定掩模MA相对于衬底台WT的位置。也就是说，如果被对准(X，Y＝0)，则强度最大值出现在焦点处(Z＝0)，如果没有对准(X，Y≠0)，则强度在焦点处(Z＝0)易于减小或者在其它的Z坐标处(Z≠0)减小的慢一些。附加地，这样的拟合也可以用于确定掩模台MT相对于衬底台WT的位置。

如果使用了如图5b所示的双极照射设定，则拟合变得更加困难。在这样的设定中，空间图像具有基本不同的形状。在图5b所示的情况中，在位置-100和100之间，在焦点处(Z＝0)具有两个强度最大值。因此只采用通过缩放比例拟合的函数是不够的。实际上，要获得恰当的拟合，由图5b所示的空间图像自身就已经需要很多个系数了。

图5b的空间图像的形状是由在最佳焦点上的对准位置处的相消干涉引起的。因此，当确定狭缝图案G1的确定的强度时，掩模MA或者替代的掩模台MT和衬底台WT之间相互未对准的程度就是不确定的。而如果Z坐标不是最优的(即Z≠0)，则上述过程就变得更加困难。

在如图5c示意性示出的采用环形照射设定的情况下，也不能直接确定掩模MA相对于衬底台WT的相对位置。在这种情况下，相对位置(水平方向)的范围可以适应通过狭缝图案G1透射的空间图像的测量强度，即，沿水平轴，相同深浅的灰度代表一定范围内的值。而且，即使可以确定相对位置，但因为对于一定范围内的焦点位置值，可以找到相似的强度值，所以焦点位置(垂直方向)仍然是不确定的。

在具有数值孔径大于1、尤其是大于1.2的投影系统的光刻设备中，发现可以通过改变物体标记G0的特性获得更好的结果。在本发明的实施例中，在投影系统PS的像平面上的物体标记的空间图像的临界尺寸(也称为d)选定为比0.85与

的乘积小，其中λ表示用于照射物体标记G0的波长，NA表示投影系统PS的数值孔径。

由物体标记G0形成的衍射级的振幅与sinc函数一致。在最优的对准位置上，所有空间图像中的振幅在没有相位差的情况下进行相加。

在照射光瞳中的σ＝1并且临界尺寸

d > \frac{λ}{2 \cdot NA}

的点上，具有负振幅的衍射级出现在具有这样的NA的投影系统中。因此，相消干涉开始起作用。由于前述的相消干涉，在空间图像的强度中出现的局部最大值偏离最优对准位置，而局部最小值可能出现在最优对准位置。前述的局部最小值越极端，就越难以可以确定最优对准位置的方式与空间图像相适应。

当

d = \frac{λ}{2 \cdot NA}

及

d < \frac{λ}{2 \cdot NA}

时，即使σ＝1也不会出现相消干涉。因此，对于

d \leq \frac{λ}{2 \cdot NA},

在空间图像上决不会在最优对准位置处出现局部最小值。

对于σ＜1，前面关于临界尺寸d的讨论仍然有效，但还进一步受到因子

的影响，其中σ_avg是物体标记G0的光照射范围(light falling)的平均角度分布。对于双极照射设定，典型的σ_inner(即物体标记G0上的光照射范围的最小分布角度)是0.7，这导致双极照射设定的典型的σ_avg是0.85。对于环形照射设定典型的σ_inner是0.85，而对于环形照射设定，典型的σ_outer(即物体标记G0上的光照射范围的最大分布角度)是0.97。这导致对于环形照射设定，典型的σ_avg是0.91。应当理解，可以采用与上述不同的值。例如，在环形照射设定还可以采用值如σ_inner＝0.91和σ_outer＝0.98。

接下来讨论对于σ_avg＜1，在该情况下使相消干涉开始起作用的d值变大。另外，已经发现在最优对准位置处空间图像中的小的局部最小值由于与用于透射图像检测的装置TIS的卷积可以得到补偿。结果，还发现可以获得小于0.85与

的乘积的有用结果。

在像平面上的物体标记空间图像的临界尺寸d与在掩模MA(替代地，掩模台MT)上的物体标记G0的临界尺寸(也称作D)相对应。所述临界尺寸D被定义为出现在物体标记G0上的沿预定测量方向上的最小尺寸。在D和d之间的区别由放大系数M给出，所述系数M在光刻投影装置中通常在大约4到5之间。也就是说，D等于d·M。因此，在物体标记包括至少一个具有长和宽的矩形结构、并且宽比长小的情况下，前述的条件变成：

D < 0.85 \cdot \frac{λ}{NA} \cdot M,

其中

D表示矩形结构的宽度；

λ表示用于光刻投影系统中的波长；

NA表示投影系统PS的数值孔径；以及

M表示用于光刻投影系统中的投影系统PS的放大系数。

可以用于本发明的实施例中的典型类型的物体标记G0包括分隔开的狭缝(图6a)，分隔开的线(图6b)和衍射光栅(图6c)。

实验已经表明达到大约

d = 0.85 \cdot \frac{λ}{NA},

获得的结果超过当前所使用的物体标记G0所获得的结果。典型地，在双极照射设定中，浸没式光刻设备的性能提高了大约30％。

前面提到的根据本发明的实施例的尺寸d特别适用于介于150nm到200nm之间的波长，尤其是157nm和193nm。

可以用于本发明的实施例中的典型类型的狭缝图案G1包括单个的狭缝(图7a)和衍射光栅(图7b)。

正如以前提到的，设置彼此相邻的不同的物体标记G0和狭缝图案G1，有可能获得对于不同取向的图像检测的能力。在实施例中，第一物体标记G0是在第一方向(例如，X方向)上的分隔开的线，第二物体标记G0是在与第一方向正交的第二方向(例如，Y方向)上的分隔开的线。通过合适的狭缝图案G1，可以获得两个不同取向的空间图像，即在第一物体标记G0分别沿第一方向或第二方向设置的情况下，狭缝图案G1也分别沿第一方向或第二方向设置。这能够适应不同的双极照射方向，即，在一个配置中的沿X方向的双极和沿Y方向的双极。

用于透射图像检测的装置TIS可以设置在衬底W的水平面上，尤其可以使狭缝图案G1离投影系统PS的最终元件的距离与离衬底W的距离基本相同。

应当理解，处理器101可以用于如图8所示的计算机组件100中以利用使用用于透射图像检测的装置TIS的实施例获得的信息，在所述实施例中，用于透射图像检测的装置TIS用于对带有衬底W或不带有衬底W的衬底台WT相对于掩模MA(或者替代地，掩模台MT)进行定位。计算机组件100可以是根据本发明的组件的实施例中的控制单元的形式的专用计算机，或者替代地，为用于控制光刻投影设备的中央计算机。连接到处理器101的存储器105可能包括多个存储器部件，例如硬盘111、只读存储器(ROM)112、电可擦除只读存储器(EEPROM)113和/或随机存储器(RAM)114。并不需要上述所有的存储器部件都存在。进而，上述存储器部件是在物理上位于处理器101附近或者互相邻近并不重要。它们可以位于相互间隔很远的位置上。

处理器101也可以被连接到一些种类的用户接口，例如键盘115或鼠标116。也可以使用触摸屏、轨迹球、语言转换器或本领域的技术人员所公知的其他接口。

处理器101可以被连接到读取单元117，所述读取单元117设置用于从数据载体(像软盘118或CDROM119)上读取数据和在一定的情况下将数据存储到所述数据载体上。也可以使用DVD等本领域的技术人员所公知的其它数据载体。

处理器101也可以被连接到用于将数据打印到纸上的打印机120，和/或也可以设置成在显示器121上显示输出数据，例如，显示器121为监视器或LCD(液晶显示器)，或本领域的技术人员所公知的其它类型的显示器。

处理器101可以借助能够响应输入/输出(I/O)的发送机和接收机123被连接到通信网络122，例如公共开关电话网络(PSTN)、局域网(LAN)、广域网(WAN)等。处理器101能够设置用于经由通信网络122与其他通信系统连通。在本发明的实施例中，外部计算机(未示出)，例如操作者的个人计算机可以经由通信网络122连入处理器101。

处理器101可以被实现为独立的系统或并行操作的多个处理单元，其中每个处理单元设置用于执行更大的程序的子任务。所述处理单元也能够被分成具有多个子处理单元的至少一个主处理单元。处理器101的一些处理单元甚至可以位于远离其它处理单元的位置上，并经由通信网络122连通。

尽管在本文中可以做出具体的参考，将所述光刻设备用于制造IC，但应当理解这里所述的光刻设备可以有其他的应用，例如，集成光学系统、磁畴存储器的引导和检测图案、平板显示器、液晶显示器、薄膜磁头等的制造。本领域技术人员应该理解的是，在这种替代应用的情况中，可以将其中使用的任意术语“晶片”和“管芯”分别认为是与更上位的术语“衬底”或“目标部分”同义。这里所指的衬底可以在曝光之前或之后进行处理，例如在轨道(一种典型地将抗蚀剂层涂到衬底上，并且对已曝光的抗蚀剂进行显影的工具)、量测工具和/或检验工具中。在可应用的情况下，可以将所述公开内容应用于这种和其他衬底处理工具中。另外，所述衬底可以处理一次以上，例如为产生多层IC，使得这里使用的所述术语“衬底”也可以表示已经包含多个已处理层的衬底。

这里使用的术语“辐射”和“束”包含全部类型的电磁辐射，包括：紫外辐射(例如具有约365、355、248、193、157或126nm的波长)。

在上下文允许的情况下，所述术语“透镜”可以表示各种类型的光学部件中的任何一种或它们的组合，包括折射式、反射式、磁性式、电磁式和静电式的光学部件。

尽管以上已经描述了本发明的特定的实施例，但是应该理解的是本发明可以以与上述不同的形式实现。例如，本发明可以采取包含用于描述上述公开的方法的一个或更多个机器可读指令序列的计算机程序的形式，或者采取具有在其中存储的这种计算机程序的数据存储介质的形式(例如，半导体存储器、磁盘或光盘)。

以上的描述是说明性的，而不是限制性的。因此，本领域的技术人员应当理解，在不背离所附的权利要求的保护范围的条件下，可以对本发明进行修改。

Claims

1.一种用于透射图像感应的装置(TIS，TIS1，TIS2)，所述装置用于感应光刻曝光设备中的空间图像，所述装置包括：

投影系统(PS，1)，所述投影系统设置用于在投影系统的图像侧形成物体标记(M1，M2，G0)的空间图像，所述图像侧具有大于1的数值孔径；以及

检测器，所述检测器包括狭缝图案(G1)，所述狭缝图案具有设置成与空间图像的至少一部分相对应的特征(D)，所述狭缝图案设置成暴露给空间图像，所述检测器还被设置成检测从狭缝图案透射的检测辐射(PB)；

其中

d < 0.85 \cdot \frac{λ}{NA},

其中

d表示所述狭缝图案的最小特征的尺寸，

λ表示检测辐射的波长，以及

NA表示图像侧的数值孔径。

2.根据权利要求1或2所述的装置，其中波长λ是介于150nm和200nm之间的波长。

3.根据前述任一权利要求所述的装置，其中所述狭缝图案(G1)包括选自包括单个狭缝图案、分隔开的线图案和衍射光栅的图案组中的图案。

4.根据权利要求1或2所述的装置，其中物体标记(M1，M2，G0)包括选自包括单个狭缝图案、分隔开的线图案和衍射光栅的图案组中的图案。

5.根据前述任一权利要求所述的装置，其中投影系统(PS)设置成将图案化的曝光辐射束(B)投影到衬底(W)上以曝光所述衬底。

6.根据权利要求1所述的装置，还包括支撑结构(MT)，所述支撑结构(MT)设置用于支撑用于图案化所述曝光辐射的图案形成装置(MA)，其中物体标记设置在所述支撑结构或者图案形成装置上。

7.一种用于空间图像的透射图像感应方法，包括步骤：

提供检测辐射(PB)；

使用投影系统(PS)和检测辐射，在所述投影系统的图像侧形成物体标记(M1，M2，G0)的空间图像，所述图像侧具有大于1的数值孔径；

将狭缝图案(G1)暴露给所述图像，所述狭缝图案具有与空间图像的至少一部分相对应的特征(D)；

检测从所述狭缝图案透射的检测辐射；

其中

d < 0.85 \cdot \frac{λ}{NA},

其中

d表示在所述空间图像中的任一特征的最小尺寸，

λ表示所述检测辐射的波长，以及

NA表示所述图像侧的数值孔径。

8.根据权利要求7所述的方法，其中提供检测辐射(PB)的步骤包括：提供波长介于150nm和200nm之间的检测辐射。

9.根据权利要求7或8所述的方法，还包括步骤：

提供具有选自包括单个狭缝图案、分离开的线图案和衍射光栅的图案组中的图案的所述狭缝图案(G1)。

10.根据权利要求7或8所述的方法，其中所述物体标记(M1，M2，G0)包括选自包括单个狭缝图案、分隔开的线形图案和衍射光栅的图案组中的图案。

11.根据权利要求7-10其中任一项所述的方法，还包括步骤：

使用投影系统(PS)将图案化的曝光辐射束(B)投影到衬底(W)上以曝光所述衬底。

12.根据权利要求7所述的方法，还包括步骤：

用支撑在支撑结构上的图案形成装置对曝光辐射进行图案化，并且在所述支撑结构或图案形成装置上设置物体标记。