CN101720449A

CN101720449A - 用于光刻的图像传感器

Info

Publication number: CN101720449A
Application number: CN200880022490A
Authority: CN
Inventors: F·斯塔尔斯; J·洛夫; E·R·鲁普斯卓; W·T·苔尔; B·莫埃斯特
Original assignee: ASML Netherlands BV
Current assignee: ASML Netherlands BV
Priority date: 2007-05-03
Filing date: 2008-04-29
Publication date: 2010-06-02
Anticipated expiration: 2028-04-29
Also published as: US8975599B2; TW200907555A; US9329500B2; KR20100013318A; EP2142961B1; TWI418924B; US20100195071A1; EP2142961A2; CN101720449B; JP5008765B2; JP2010526435A; WO2008136666A2; WO2008136666A3; KR101192675B1; US20080273183A1

Abstract

本发明涉及用于空间图案探测的图像，所述空间图案包括光刻设备中用于曝光衬底的辐射束的横截面上的辐射强度的空间差异。图像传感器包括布置用以形成空间图案的探测图像的透镜(5)和布置成测量在所述探测图像中多个位置上的辐射强度的图像探测器(6)。

Description

用于光刻的图像传感器

相关申请的交叉引用

本申请是2007年5月3日递交的美国申请11/797505的部分继续申请，这里以参考的方式全文并入。

技术领域

本发明涉及一种图像传感器、一种用于图像探测的方法和一种计算机程序产品。

背景技术

光刻设备是一种将所需图案应用到衬底上，通常是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的图案形成装置用于生成待形成在所述IC的单层上的电路图案。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。所述图案的转移通常是通过将图案成像到提供到衬底上的辐射敏感材料(抗蚀剂)的层上。通常，单个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，通过将整个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。也可能通过将图案压印(imprinting)到衬底的方式从图案形成装置将图案转移到衬底上。

在使用光刻设备的器件制造方法中，产量中的重要因素，即正确制造的器件的百分比，是与之前已经形成的层相关的印刷层中的精确度。这就是已知的重叠，并且重叠误差预算通常是10nm或更少。为了获得这样的精确度，衬底必须与将要以极高的精确度转移的掩模图案对准。

在衬底水平面处使用多个传感器，用于评估和优化成像性能。这些可以包括透射图像传感器(TIS)。TIS是用于测量在掩模(掩模版)水平面处的标记图案所投影的空间图像在衬底水平面处的位置的传感器。在衬底水平面处所投影的图像可以是其线宽能够与曝光辐射的波长相比较的线图案。TIS采用下面具有光电池的透射图案测量前面提到的标记图案。传感器数据可以用于测量掩模相对于衬底台在六个自由度上(即有关平移的三个自由度和有关旋转的三个自由度)的位置。而且，可以测量投影的标记图案的放大率和缩放比例。在小的线宽的情况下，传感器能够测量图案位置和几种照射设置(例如，环形、双极)对于几种掩模类型(二元掩模、相移掩模)的影响。TIS还可以用于测量例如光刻投影设备之类的工具的光学性能。通过用不同的照射设置与不同的所投影的图像结合，可以测量例如光瞳形状、彗形像差(coma)、球面像差、像散和场曲率(field curvature)等性质。

随着不断追求成像更小图案以形成具有更高元件密集度的器件，这给减小重叠误差带来压力，从而导致期望更好的传感器。而且，前面提到的更小的图案比以前更频繁地要求基本上与所使用的标记图案不同的掩模图案中的临界器件结构。临界器件结构遵循不同的透射路径而不是标记图案，并且作为结果，沿其透射路径经历不同的像差。不同透射路径的结果产生的变形会导致重叠误差和聚焦误差。

发明内容

本发明旨在提供一种位于衬底水平面处的具有高敏感性的传感器，其可以用于高NA系统，即浸没式光刻设备中，并且能够测量临界结构。

为了那个目的，本发明提供一种用于探测空间图案的图像传感器，所述空间图案包括光刻设备中用于曝光衬底(W)的辐射束的横截面上的辐射强度的空间差异，所述图像传感器包括：布置用以形成所述空间图案的探测图像的透镜和布置成测量在所述探测图像中多个位置上的辐射强度的图像探测器。

本发明还提供一种用于图像探测的方法，包括：

-使用图案形成装置上的图案在辐射束的横截面上形成空间图案；

-测量通过使用图像探测器探测所述探测图像来测量所述空间图案；

-使用有关所述图案形成装置上的图案的信息计算所述空间图案；和

-将所测的空间图案和所计算的空间图案对比。

本发明还提供一种用于图像探测的方法，包括：

-使用包括在图案形成装置上的测试特征和相邻特征的图案以在辐射束的横截面上形成空间图案；

-通过使用图像探测器探测所述探测图像来测量所述空间图案；

-确定在所述图案中的所述相邻特征对与所述测试特征对应的空间特征的形成的影响。

本发明还提供一种计算机程序产品，包括计算机可执行编码，当所述计算机可执行编码加载到计算机组件上时，能够使得所述计算机组件执行由本发明提供的方法。

本发明还提供一种图案形成装置，其包括曝光区域，所述曝光区域具有将要通过将衬底曝光到图案的图像而形成的产品的图案，所述图案形成装置还包括位于所述曝光区域内的另一图案，所述另一图案布置成通过根据本发明的图像传感器进行探测。

附图说明

下面仅通过示例的方式，参考附图对本发明的实施例进行描述，其中示意性附图中相应的标记表示相应的部件，在附图中：

图1示出根据本发明实施例的光刻设备；

图2示意地示出根据本发明实施例的在图1的光刻设备中示出的设置有图像传感器的衬底台的布置；

图3示意地示出根据本发明的包括图像传感器实施例的光刻设备的一部分的横截面；

图4示意地示出根据本发明的图像传感器的实施例；

图5示意地示出根据本发明的用在图像传感器实施例中的透镜的实施例；

图6示意地示出根据本发明的用于图像传感器实施例的布置；

图7示意地示出根据本发明的设置有可以通过图像传感器实施例成像的标记的掩模；

图8示意地示出根据本发明可以由用于图像传感器实施例的布置使用的计算机组件的实施例。

具体实施方式

图1示意地示出了根据本发明的一个实施例的光刻设备。所述光刻设备包括：

-照射系统(照射器)IL，其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，其构造用于支撑图案形成装置(例如掩模)MA，并与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，其构造成用于保持衬底(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；和

-投影系统(例如折射式投影透镜系统)PS，其配置成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。

照射系统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、静电型或其它类型的光学部件、或其任意组合，以引导、成形、或控制辐射。

所述支撑结构支撑，即承载图案形成装置的重量。支撑结构以依赖于图案形成装置的方向、光刻设备的设计以及诸如图案形成装置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。所述支撑结构可以采用机械的、真空的、静电的或其它夹持技术保持图案形成装置。所述支撑结构可以是框架或台，例如，其可以根据需要成为固定的或可移动的。所述支撑结构可以确保图案形成装置位于所需的位置上(例如相对于投影系统)。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、以便在衬底的目标部分上形成图案的任何装置。应当注意，被赋予辐射束的图案可能不与在衬底的目标部分上的所需图案完全相符(例如如果该图案包括相移特征或所谓辅助特征)。通常，被赋予辐射束的图案将与在目标部分上形成的器件中的特定的功能层相对应，例如集成电路。

图案形成装置可以是透射式的或反射式的。图案形成装置的示例包括掩模、可编程反射镜阵列以及可编程液晶显示(LCD)面板。掩模在光刻术中是公知的，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，每一个小反射镜可以独立地倾斜，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。

这里使用的术语“投影系统”应该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，或可以在一个或更多个台上执行预备步骤的同时，将一个或更多个其它台用于曝光。

所述光刻设备还可以是这种类型，其中衬底的至少一部分可以由具有相对高的折射率的液体覆盖(例如水)，以便填满投影系统和衬底之间的空间。浸没液体还可以施加到光刻设备的其他空间中，例如掩模和投影系统之间的空间。浸没技术在本领域是熟知的用于提高投影系统的数值孔径。这里使用的术语“浸没”并不意味着必须将结构(例如衬底)浸入到液体中，而仅意味着在曝光过程中液体位于投影系统和该衬底之间。

参照图1，所述照射器IL接收从辐射源SO发出的辐射束。该源SO和所述光刻设备可以是分立的实体(例如当该源为准分子激光器时)。在这种情况下，不会将该源考虑成形成光刻设备的一部分，并且通过包括例如合适的定向反射镜和/或扩束器的束传递系统BD的帮助，将所述辐射束从所述源SO传到所述照射器IL。在其它情况下，所述源可以是所述光刻设备的组成部分(例如当所述源是汞灯时)。可以将所述源SO和所述照射器IL、以及如果需要时设置的所述束传递系统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可以包括各种其它部件，例如积分器IN和聚光器CO。可以将所述照射器用于调节所述辐射束，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，所述投影系统将辐射束聚焦到所述衬底W的目标部分C上。通过第二定位装置PW和位置传感器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和另一个位置传感器(图1中未明确示出)用于相对于所述辐射束B的路径精确地定位掩模MA。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)，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。尽管所示的衬底对准标记占据了专用目标部分，但是它们可以位于目标部分之间的空间(这些公知为划线对齐标记)中。类似地，在将多于一个的管芯设置在掩模MA上的情况下，所述掩模对准标记可以位于所述管芯之间。

可以将所示的设备用于以下模式中的至少一种中：

1.在步进模式中，在将掩模台MT和衬底台WT保持为基本静止的同时，将赋予所述辐射束的整个图案一次投影到目标部分C上(即，单一的静态曝光)。然后将所述衬底台WT沿X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，在对掩模台MT和衬底台WT同步地进行扫描的同时，将赋予所述辐射束的图案投影到目标部分C上(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动态曝光中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，并且在对所述衬底台WT进行移动或扫描的同时，将赋予所述辐射束的图案投影到目标部分C上。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)的无掩模光刻术中。

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示意地示出了图1中示出的光刻设备中的衬底台WT的布置。根据本发明衬底台WT包括第一基准部分80，第一基准部分80依次包括图像传感器IAS1。通过图像传感器IAS1扫描通过空间图像并且传送图像传感器扫描数据，图像传感器IAS1可以用于确定掩模MA上的例如目标标记等图案的空间图像的位置。

在图像传感器IAS1扫描通过空间图像过程中，第二定位装置PW的位置通过位置传感器IF测量。通过布置使得衬底台WT和第二定位装置PW具有固定相对位置，图像传感器扫描数据和第二定位装置PW的所测位置的结合使得图像传感器扫描数据在图像传感器的坐标系统中是已知的。在实施例中，衬底W由衬底台WT保持。衬底W包括衬底标记，例如如图2所示的衬底标记P1、P2、P3、P4。布置对准传感器(未示出)以获得衬底标记P1、P2、P3、P4在对准传感器的坐标系统中的相对位置。对准传感器通过将辐射投影到衬底标记P1、P2、P3、P4上并且使用由衬底标记反射或衍射的辐射来测量该辐射。

此外，正如后面将要介绍的，对准传感器和图像传感器IAS1，即第一基线的相对位置，以及对准传感器的相对位置采用位于图像传感器IAS1的透镜5上的透镜参考标记11确定。第一基线用于连接图像传感器和对准传感器的坐标系统中的位置。

将下面的技术知识结合在一起：

-衬底标记P1、P2、P3和P4在对准传感器的坐标系统中的相对位置

-空间图像在图像传感器的坐标系统中的位置，以及

-第一基线

以通过采用位置传感器IF控制第二定位装置PW的位置而将衬底W相对于掩模MA的空间图像以极高的精确度定位在所需位置。

在本发明的实施例中，衬底台WT还包括第二基准部分82，其依次包括另一图像传感器IAS2，所述另一图像传感器IAS2确定第二基线并类似于图像传感器IAS1进行使用。使用另一图像传感器IAS2还提高了衬底W相对于空间图像的定位精确度。必须理解，除了两个图像传感器IAS1和IAS2，可以使用更多个传感器，例如三个。

在优选的实施例中，对准传感器被用于获取衬底标记在光刻设备的测量站中的相对位置，而投影系统PS被定位在光刻设备的曝光站内。这允许光刻设备用对准传感器对第一衬底执行测量，同时同步地使用投影系统PS曝光第二衬底。

图3示意地示出包括根据本发明的图像传感器的实施例的光刻设备的部分截面图。所述截面图显示了定位在嵌入在衬底台WT内的图像传感器1的顶部上的投影系统PS的最终元件FE。

图3中示出的图像传感器1的实施例定位在浸没式光刻设备中。在图3示出的浸没布置中，蓄液装置3形成到晶片台WT的非接触密封，使得液体被限制成充满设置有图像传感器1的衬底台WT的表面和投影系统PS的最终元件FE之间的空间，其中所述晶片台WT围绕投影系统PS的象场设置有图像传感器1。

图像传感器1包括透镜5和图像探测器6。透镜5布置成将通过投影系统PS的最终元件FE投影到透镜5上的图案的空间图像的至少一部分投影到图像探测器6上。图像探测器6包括探测表面。探测表面可以构造成矩阵形式，使得探测表面包括多个像素。图像探测器6可以是CCD-摄像机或CMOS-摄像机。透镜5可以是显微镜透镜。透镜5可以具有1500-2500范围的放大率并且数值孔径大于1.2。

图4示意地示出根据本发明的图像传感器1的实施例。在本实施例中，图像传感器还包括紧邻透镜5和图像探测器6的放大装置8，放大装置8定位在透镜5和图像探测器6之间。在一实施例中，放大装置是多通道板(multichannel plate)。

放大装置8可以例如以图4中示出的方式安装在探测器上，或替换地，紧邻探测器设置。在又一实施例中，放大装置8被结合到图像探测器6中，例如多个雪崩二极管被布置成使得多个雪崩二极管的每一个对应于图像探测器6的单个像素。

放大装置8布置用于放大入射光的强度。结果，更多的光照射到图像探测器6的探测表面，这可以改善其成像性能。由虚线示意地示出的通过图像探测器6探测的图像可以以信息信号10的方式朝向处理器(例如用于如图7所示的计算机组件中使用的处理器)传递。

图5更详细地、示意地示出根据本发明的图像传感器的实施例中的透镜5。透镜5结合在衬底台WT内。在其顶部表面，即面向入射光的表面，所述表面在光刻设备中与面向投影系统PS的最终元件FE的表面对应，透镜5设置有至少一个透镜参考标记11。通过位于透镜5的顶部表面上的至少一个透镜参考标记11，可以确定透镜5相对于对准传感器WT的位置。在一实施例中，透镜参考标记11是使得其位置可以直接地通过对准传感器确定的类型。

第一基准部分80还设置有校准标记81。对准传感器(未示出)被用来测量校准标记81的位置。通过布置使得图像传感器的位置相对于校准标记是固定的，均在对准传感器坐标系统中测量的透镜参考标记11和校准标记81的相对位置提供第一基线。

图6示意地示出用于根据本发明的图像传感器21的实施例中的布置。在左边，示出光刻设备的几个元件，即掩模MA和投影系统PS。掩模MA配置成将图案在其横截面上赋予入射辐射束。投影系统PS配置成将图案化束曝光到衬底(未示出)上。在用图像传感器21的实施例进行测量的情形中，投影系统PS替换地曝光图案化束到图像传感器21上。所述布置还包括控制单元23和参数调节装置25。控制单元23可操作地与图像传感器21和参数调节装置25耦合，并且还可以操作地与光刻设备的其他元件耦合，例如衬底台WT和掩模台MT。

图像传感器21布置成将图像数据传递到控制单元23。控制单元23依次布置用以接收来自图像传感器21的图像数据。作为响应，控制单元23可以例如通过改变参数调节装置25的设置、改变衬底台WT的位置或改变掩模MA或掩模台MT的位置来控制光刻设备的参数。

控制单元23可以包括处理器27和存储器29。有关控制单元的布置的更多细节参照图8进行解释。

在图6中示出的布置可以用于几种用途。在下面的段落中描述几种用途。这些用途的描述是示例性的，而非限制性的。因此，本领域技术人员应该认识到，所述布置的不同用途仍然没有脱离本发明的范围。

用于相对于掩模(台)对准衬底台

所述布置的一实施例可以以类似的方式用作在现有技术的光刻机器中使用的透射图像传感器TIS，即用以确定和校正衬底台WT和位于衬底台上的衬底W相对于掩模台MT、或替换地相对于掩模MA的位置。然而，如图7示意地示出的，代替位于如图7所示的掩模MA上、或替换地位于掩模台MT上的特别设计的目标标记31，通常特别设计的目标标记31具有在衬底水平面处64x 40微米的尺寸，可以使用尺寸小得多(例如在衬底水平面处1x1微米)的标记33。标记33包括临界图案，即具有典型地用于将要曝光到衬底W上的图案的形状和尺寸的图案。

投影系统PS中的像差对于不同尺寸的特征完全不同，并且还可以空间地不同，即与在第二位置通过投影系统PS的光相比，对于在第一位置通过投影系统PS的光来说，像差是不同的。因为标记33的特征与将要曝光的图案是相同尺寸，所观察到的像差给出在曝光过程中掩模图案将遭受的像差的更好的印痕(impression)。

而且，当被图像传感器1、21的实施例使用的标记33不占据大量空间，即最多在衬底水平面处几平方微米，标记33可以存在于如图7由虚线正方形37示意地示出的掩模MA的曝光区域内。另一方面，适于常规TIS传感器的特别设计的目标标记31将位于掩模MA的边缘处，即曝光区域的外部。如图7所示，在曝光区域37内可以存在几个由正方形39表示的管芯。每个管芯39可以设置有不同的图案。标记33可以存在于管芯39内，例如标记33a和33b。附加地或替换地，标记33可以存在于管芯39之间，例如标记33c、33d和33e。

最后，前述的可能性打开了使用将要被曝光的实际产品特征的小图案的可能。传感器可以在不使用专用标记的情况下进行使用。

适于根据本发明的图像传感器的实施例的标记33的图像跟随光学路径通过投影系统PS，这更类似于将要曝光到衬底W上的掩模MA上的图案跟随的光学路径。从而，衬底台WT和置于衬底台WT上的衬底W相对于掩模台MT或替换地掩模MA的位置可以被最优化到超出现有能力的程度。

注意的是，除了例如前述的TIS传感器等常规图像传感器以外，还可以使用根据本发明的图像传感器的实施例。例如，在图2中，IAS1可以是例如前述的TIS传感器等常规图像传感器，而IAS2是根据本发明的实施例的图像传感器。

用于测量近似曲线和作为响应来优化照射设置

在布置中的图像传感器21可以用于测量近似曲线，即定量描述相邻特征对特定特征的成像的影响的曲线。在近似曲线中，所印刷的抗蚀剂临界尺寸的改变被测量用于特定类型的结构，例如位于特定类型掩模(例如二元掩模)上的具有例如130nm的特定直径的线，其具有例如范围从1∶1(即线之间的空间等于线宽)变化的间距，以将线隔离成一定数量(例如10)的阶梯。可以以近似曲线标记的形式设置这种范围。

近似曲线通常是与机器有关的。通过图像传感器21测量(例如通过在近似曲线标记上测量)的有关近似曲线的信息可以通过控制单元23与来自其他机器的近似曲线进行比较，例如通过采用控制单元23中的处理器27以将测量结果与存储在控制单元23的存储器29中作为参考数据的其他机器的近似曲线对比。附加地，或替换地，所测量的近似曲线可以用作控制单元23的处理器27的输入，以确定以何种方式和何种程度改变参数以获得优化的曝光结果。响应于接收近似曲线，控制单元23的处理器27，可选地通过采用存储在控制单元23的存储器29中的信息，计算调节数据以调节光刻设备中的至少一个参数，例如照射设置。

调节数据被传递向参数调节装置25。在一实施例中，参数调节装置25包括例如超过1000个反射元件的阵列，这些反射元件以格子状形式布置并且可相对于其取向单独地被控制。在一实施例中，参数调节装置25是照射设置调节装置。与照射设置相关的可能的调节包括导致投影系统PS的数字孔径NA改变的调节和落到掩模上的光的角度分布，也成为σ的调节。在用于角度照射的照射设置中，外光锥(light cone)，即σ_out和内光锥σ_in的角度分布可以单独地变化。

在一实施例中，可以在线测量前述近似曲线。从而，可以以衬底到衬底(substrate-to-substrate)为基础调节照射设置，以获得所谓的衬底到衬底的近似控制。

用于测量产品特征上的临界尺寸CD和作为响应来优化源条件

代替近似曲线，对特定产品显影是至关重要的产品特征上的临界尺寸(CD)可以通过图像传感器21进行测量。控制单元23的处理器27，可选地与例如控制单元23的存储器29等存储器结合，在接收有关产品特征上的临界尺寸CD的测量结果之后，可以计算参数调节数据。在这种情形中，将要调节的参数可以再是照射设置，包括涉及NA的改变的调节或涉及σ的改变的调节。参数调节装置25可以再包括反射元件的阵列，并且可以还是设置在源(未示出)和掩模MA或掩模台MT之间紧邻掩模MA或掩模台MT的照射调节装置，如前面所述的。

替换地或附加地，调节可以涉及通过调节使用的源来改变照射类型(例如从两极照射设置改变成环形照射设置或从第一环形照射设置改变成第二环形照射设置变)。在这些情形中，参数调节装置25是源调节装置。源调节装置可以直接地适应相对于源的参数。此外，在这种情形中，一实施例中的参数调节装置25可以包括如上所述的反射元件的阵列。

调节并不限于照射类型的改变。照射类型可以保持不变，同时调节该照射类型的性质。例如，照射可以在特定方向伸长，可以变得更大，变得更小等。

在一实施例中，可以在线测量临界尺寸。从而，可以在衬底到衬底的基础上调节照射设置，以获得衬底到衬底的照射设置的优化。

用于执行在线光学邻近效应校正(OPC)校验

图像传感器21可以用于校验设置在掩模MA的图案中用于OPC用途(即用于控制所需图案结构的形状)的附加的结构是否位于图案中的正确位置。附加结构的位置可以被确定并且控制单元23的处理器27可以使用所确定的位置、可选地通过使用存储在控制单元23的存储器29内的参考数据，来计算附加的结构对曝光和显影抗蚀剂之后的主结构的影响。如果位置是错误的，并且所述附加的结构提供所需主图案结构的形状的非所需的改变，可以在发生抗蚀剂上的真实曝光之前更换或改善掩模。

用于研究(investigate)相关的空间图像和像差指纹

目前，模型被用来模拟作为投影系统PS的像差中的改变的结果，图案的空间图像中发生何种改变。如图6所示的布置，这种模型可以被校验或模型化误差可以被计算。

为了校验，投影系统PS的像差指纹被确定。在一实施例中，采用波阵面像差传感器31确定这种像差指纹，即投影系统PS的每个场点的像差。可以使用已知类型的波阵面像差传感器，例如在US2002/0001088中所述的。这种波阵面像差传感器是基于剪切干涉测量法的原理并且包括源模块和传感器模块。源模块具有放置在投影系统PS的物平面(即，在制造过程中图案化装置的图案所处位置)中的图案化的铬层，并且具有设置在铬层之上的附加的光学元件。这种组合提供辐射的波阵面到投影系统PS的整个光瞳。传感器模块具有放置在投影系统的像平面(即制造过程中衬底W所处位置)中的图案化的铬层和放置在所述铬层后一定距离的摄像机。传感器模块上的图案化的铬层将辐射衍射成几个彼此相互干涉的衍射级以产生干涉图。所述干涉图通过摄像机进行测量。投影透镜中的像差可以通过软件、基于所测的干涉图进行确定。

波阵面像差传感器31配置用以将有关像差指纹的信息传递向控制单元23。

附加地，将要被分析的图案的空间图像通过图像传感器21进行观察。图像传感器21配置用以将有关图像的电子信息，即图像数据传递到控制单元23。

控制单元23的处理器27配置用以将源自波阵面像差传感器31的像差指纹信息与从图像传感器21获得的图像数据进行比较。在一实施例中，处理器27被用于通过计算来重构已经基于图案、模型和所测像差、由图像传感器21探测的空间图案。重构的图案与通过图像传感器21探测的图像比较。

通过比较，可选地，通过使用存储在控制单元23的存储器29中的数据，可以得到几种倾向。结果，例如可以监视依赖于结构的像差偏移。

所述比较可以用于改变光刻设备中的设置，例如改变投影系统PS或照射系统(IL)中的元件的位置，以期望将由图像传感器21测量的空间图像改变成优选的用于曝光衬底(W)的空间图像。如果必要，上述步骤可以重复以便检查是否已经发生改善。

光刻设备中用波阵面像差传感器31和图像传感器21进行的测量之间的改变越小，则校验的精确度将越高。这是因为所有类型部件的设置会漂移，因而图像传感器21可能在与波阵面像差传感器31已经测量的位置稍微不同的位置上测量。

用于优化辅助特征

在一实施例中，根据本发明的图像传感器(1，21，IAS1，IAS2)被用于优化图案形成装置，使得形成所需的空间图案。在优选的实施例中，可编程反射镜阵列被用作图案形成装置。所述方法包括：

-使用图案形成装置(MA)上的图案以在辐射束(B)的横截面内形成空间图案；

-使用透镜(5)形成所述空间图案的探测图像；

-通过用图像探测器(1，21，IAS1，IAS2)探测所述探测图像来测量所述空间图案。

所述方法还可以包括：

-使用有关图案形成装置(MA)(例如可编程反射镜的可编程位置)上的图案的信息来通过计算预测空间图案；和

-将所测量的空间图案与所预测的空间图案进行比较。

所述比较可以得到结论，所测空间图案与所预测的空间图案不同。用所测空间图案曝光衬底将导致衬底上的非最佳图案。现在，可编程反射镜的编程位置的改变可以被计算以最小化将采用改变的可编程反射镜的位置测量的空间图案和优选的空间图案之间的差异。这种改变可以通过将所述差异代入到有关使用图案形成装置(MA)上的图案形成空间图案的模型中进行计算。所述模型可以使用像差数据。

如果必要，可编程反射镜可以根据所计算的改变进行改变，并且可以再次测量空间图像以检查所述改变是否真正已经减小所测空间图案和所需空间图案之间的差异。

应该理解，在前面实施例中的控制单元23可以是如图8所示的计算机组件60。计算机组件60可以是根据本发明的组件的实施例中的控制单元形式的专用计算机，或替换地，是控制光刻投影设备的中央计算机。计算机组件60可以布置用于装载包括计算机可执行编码的计算机程序产品。这可以实现当下载计算机程序产品时，计算机组件60控制前面提到的具有图像传感器的实施例的光刻设备的使用。

连接到处理器27的存储器29可以包括多个存储部件，例如硬盘31、只读存储器(ROM)62、电可擦编程只读存储器(EEPROM)63以及随机存储器(RAM)64。并不需要所有前面提到的存储部件都存在。此外，并不需要前面提到的存储部件物理地靠近处理器27或彼此靠近。它们可以位于一定距离远处。

处理器27还可以连接到某种类型的用户界面，例如键盘65或鼠标66。还可以使用本领域技术人员熟知的触摸屏、跟踪球、语言转换器或其他界面。

处理器27可以连接到读取单元67，所述读取单元67布置用以从存储数据并在某些情况下在数据载体(例如软盘68或CDROM69)上的存储数据读取例如计算机可执行编码形式的数据。此外，可以使用本领域技术人员熟知的DVD或其他数据载体。

处理器27还可以连接到打印机70，以将输出数据打印在纸上和任何本领域技术人员熟知的其他类型的显示器71上，例如监视器或液晶显示器(LCD)。

处理器27可以通过响应于输入/输出(I/O)的发射机/接收机73而连接到通信网络72，例如公共开关电话网(PSTN)、局域网(LAN)、广域网(WAN)等。处理器27可以布置成通过通信网络72与其他通信系统通信。在本发明的一实施例中，外部计算机(未示出)，例如操作员的个人计算机可以通过通信网络72登陆到处理器27。

处理器27可以作为独立系统应用，或作为并行地运行的多个处理单元应用，其中每个处理单元布置成执行更大的程序的子任务。处理单元还可以分成一个或更多个具有几个子处理单元的主处理单元。处理器27的某些处理单元可以甚至位于与其他处理单元离开一定距离的位置并且通过通信网络72通信。

在上述实施例中，图像传感器(1，21，IAS1，IAS2)用于测量通过投影系统(PS)用辐射束产生的图案形成装置(MA)的图像。然而，应该理解，本发明还包括图像传感器(1，21，IAS1，IAS2)，用以例如在光刻设备中使用反射型图案形成装置并且其中在反射辐射没有通过投影系统(PS)的情况下用反射辐射曝光衬底(W)的情形中探测辐射束的横截面上的强度图案。

虽然在本文中详述了光刻设备用在制造ICs(集成电路)，但是应该理解到这里所述的光刻设备可以有其他的应用，例如制造集成光学系统、磁畴存储器的引导和检测图案、平板显示器、液晶显示器(LCDs)、薄膜磁头等。本领域技术人员应该认识到，在这种替代应用的情况中，可以将这里使用的任何术语“晶片”或“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(UV)辐射(例如具有约365、355、248、193、157或126nm的波长)。

在允许的情况下术语“透镜”可以表示不同类型的光学构件中的任何一种或其组合，包括折射式的、反射式的、磁性的、电磁的和静电的光学构件。

尽管以上已经描述了本发明的具体实施例，但应该认识到，本发明可以以与上述不同的方式来实现。例如，本发明可以采用包含用于描述一种如上面公开的方法的一个或更多个机器可读指令序列的一个或更多个计算机程序的形式，或具有存储其中的所述一个或更多个计算机程序的一个或更多个数据存储介质(例如半导体存储器、磁盘或光盘)的形式。

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

1.一种用于探测空间图案的图像传感器(1，21，IAS1，IAS2)，所述空间图案包括光刻设备中用于曝光衬底(W)的辐射束(B)的横截面上的辐射强度的空间差异，所述图像传感器包括：

透镜(5)，其布置用以形成所述空间图案的探测图像；和

图像探测器(6)，其布置成测量在所述探测图像中多个位置上的辐射强度。

2.如权利要求1所述的图像传感器，其中，所述图像传感器包括放大装置(8)，所述放大装置(8)布置用以放大在所述探测图像中的辐射强度的所述空间差异。

3.如权利要求2所述的图像传感器，其中，所述放大装置(8)是多通道板。

4.如前面权利要求中任一项所述的图像传感器，其特征在于：

所述图像传感器布置成通过定位装置(PW)定位，其中所述透镜(5)包括用于确定所述图像传感器的位置的参考标记(11)。

5.一种用于将衬底(W)曝光到图案化辐射束的光刻曝光设备，所述光刻设备包括如前面权利要求中任一项所述的图像传感器，所述图像传感器布置在定位装置(PW)上，使得所述图像传感器能够被定位以测量在图案化辐射束中的空间图案。

6.如权利要求4或5所述的光刻曝光设备，其包括用于测量衬底(W)上的对准标记(P1，P2，P3，P4)的位置的对准传感器，并且其中参考标记(11)被布置成使得其位置能够通过所述对准传感器进行确定。

7.如权利要求5或6所述的光刻曝光设备，其包括：

-控制单元(23)，其连接到所述图像传感器的输出并且布置用以基于所述图像传感器进行的所述空间图案的测量来计算调节数据；和

-参数调节装置(25)，其布置用以基于所述调节数据控制所述光刻设备的至少一个参数。

8.如权利要求7所述的光刻曝光设备，其中，所述图案化辐射束通过使用图案形成装置(MA)、由图案化辐射束来形成，并且所述参数调节装置(25)是布置用以调节所述辐射束的照射设置的照射设置调节装置。

9.如权利要求8所述的光刻曝光设备，其中，所述至少一个参数是关于所述辐射束的照射设置，并且选自由布置用以将所述图案形成装置(MA)的图像投影到所述衬底(W)上的投影系统(PS)的数字孔径、所述辐射束的角度分布、和由布置用于产生用于所述辐射束中的辐射的源(SO)提供的照射类型形成的组。

10.如权利要求5-9中任一项所述的光刻曝光设备，其包括布置用以产生图案形成装置(MA)的空间图像的投影系统(PS)，所述空间图像由所述空间图案构成。

11.如权利要求10所述的光刻曝光设备，其中，所述光刻设备还包括布置用以测量所述投影系统的像差的像差传感器(31)，所述光刻设备还包括控制单元(23)，所述控制单元(23)布置成使用所述图案形成装置(MA)、所测量的像差以及所述像差对所述空间图案的影响的模型的信息，来重构所述空间图案并且将所述重构的空间图案与由所述图像传感器所测的空间图案进行比较。

12.一种用于图像探测的方法，所述方法包括步骤：

-使用图案形成装置(MA)上的图案在辐射束(B)的横截面上形成空间图案；

-通过使用图像探测器(1，21，IAS1，IAS2)探测所述探测图像来测量所述空间图案；

-使用有关所述图案形成装置(MA)上的图案的信息来计算所述空间图案；和

-将所测的空间图案和所计算的空间图案比较。

13.如权利要求12所述的方法，所述方法包括使用所述比较来确定对应于所需的测量的空间图案的另一图案。

14.如权利要求12或13中任一项所述的方法，所述方法包括使用光刻曝光设备来形成所述空间图案，并且包括使用所述比较来确定用于所述光刻曝光设备的设置以便获得所需的空间图案。

15.一种用于图像探测的方法，包括步骤：

-使用包括在图案形成装置(MA)上的测试特征和相邻特征的图案，以在辐射束(B)的横截面上形成空间图案；

-通过使用图像探测器(1，21，IAS1，IAS2)探测所述探测图像来测量所述空间图案；以及

16.如权利要求12-15中任一项所述的方法，所述方法包括使用透镜来形成所述空间图案的探测图像并且使用图像探测器来探测所述探测图像。

16.一种根据权利要求12-15中任一项所述的器件制造方法，包括将图案化的辐射束投影到衬底(W)上。

17.一种计算机程序产品，包括计算机可执行编码，当所述计算机可执行编码加载到计算机组件上时，能够使得所述计算机组件执行如权利要求12-16中任一项所述的方法。

18.一种图案形成装置，其包括曝光区域(39)，所述曝光区域(39)具有将要通过将衬底曝光到图案的图像所形成的产品的图案，所述图案形成装置还包括位于所述曝光区域内的另一图案，所述另一图案布置成通过根据权利要求1-4中任一项所述的图像传感器进行探测。