CN113474731A - 辐射测量系统 - Google Patents

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CN113474731A CN202080016473.4A CN202080016473A CN113474731A CN 113474731 A CN113474731 A CN 113474731A CN 202080016473 A CN202080016473 A CN 202080016473A CN 113474731 A CN113474731 A CN 113474731A
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Abstract

一种辐射测量系统(200)包括被配置为接收辐射束(210)并且改变辐射束的强度分布以输出经调节的辐射束(215)的光学设备(205)、以及可操作以接收经调节的辐射束并且确定经调节的辐射束的光谱含量的光谱仪(220)。辐射测量系统可以形成光刻设备的部分。

Description

辐射测量系统
相关申请的交叉引用
本申请要求于2019年2月25日提交的EP申请19159180.9的优先权，该申请通过引用整体并入本文。
本发明涉及一种辐射测量系统。辐射测量系统可以用于确定光刻设备中的经调节的辐射束的光谱含量。
背景技术
光刻设备一种是被构造为将期望图案施加到衬底上的机器。光刻设备可以用于例如制造集成电路(IC)。例如，光刻设备可以将图案化装置(例如，掩模)的图案(也经常被称为“设计布局”或“设计”)投射到被提供在衬底(例如，晶片)上的辐射敏感材料(抗蚀剂)层上。
随着半导体制造工艺的不断进步，电路元件的尺寸不断减小，而每个器件的功能元件(诸如晶体管)的数量几十年来一直在稳步增加，遵循通常称为“摩尔定律”的趋势。为了跟上摩尔定律，半导体行业正在寻求能够创造更小特征的技术。为了在衬底上投射图案，光刻设备可以使用电磁辐射。该辐射的波长至少部分地决定在衬底上图案化的特征的最小尺寸。当前使用的典型波长为365nm(i线)、248nm、193nm和13.5nm。与使用例如波长为193nm的辐射的光刻设备相比，使用波长在4nm至20nm范围内(例如，6.7nm或13.5nm)的极紫外(EUV)辐射的光刻设备可以用于在衬底上形成更小的特征。
期望在光刻设备内提供对传送到衬底(例如，覆盖有抗蚀剂的晶片)的辐射剂量的精确控制。期望提供一种能够消除或减轻无论是在本文中还是在别处确定的现有技术的一个或多个问题的辐射测量系统。
发明内容
根据本发明的第一方面，提供了一种辐射测量系统，该辐射测量系统包括光学设备和光谱仪，该光学设备被配置为接收辐射束并且改变辐射束的强度分布以输出经调节的辐射束，该光谱仪可操作以接收经调节的辐射束并且确定经调节的辐射束的光谱含量。
如现在所讨论的，根据本发明的第一方面的辐射测量系统是有优势的。光学设备可以用于出于某种目的而调节辐射束(例如，控制辐射的角度和/或空间强度分布)。例如，光学设备可以是用于光刻设备的照射系统，其可以被配置为在辐射束入射到掩模或掩模版上之前对辐射束进行调节。本发明的发明人已经意识到，辐射束的这种调节可以影响辐射束的光谱。也就是说，经调节的辐射束的光谱含量可以不同于由光学设备接收的辐射束的光谱含量。有优势地，光谱仪可操作以接收经调节的辐射束并且确定经调节的辐射束的光谱含量，并且因此可以在其用于该目的之前确定经调节的辐射的光谱(例如，中心波长和/或带宽)。例如，对于其中经调节的辐射用于在衬底(例如，硅晶片)上形成掩模版或掩模的图像的实施例，光谱含量可以用于控制由衬底的部分接收的辐射的剂量。
光谱仪可以包括干涉仪，该干涉仪被配置为使经调节的辐射束与其自身干涉并且产生干涉图案，干涉图案的一个或多个特性指示光谱含量。
干涉仪可以包括投射系统和干涉测量元件，该干涉测量元件位于投射系统的物平面中或位于投射系统的物平面附近。
投射系统可以被配置为形成被设置在投射系统的物平面处的物体的图像。
干涉测量元件可以包括标准具。
与大多数其他干涉测量元件相比，标准具有优势地需要显著更小的空间来形成干涉图案并且使由此产生的辐射的角度分布可见。
干涉测量元件可以包括被布置在投射系统的物平面中或投射系统的物平面附近的不同定位处的多个标准具。
光谱仪可以可操作以确定投射系统的物平面处的多个定位处的经调节的辐射束的光谱含量。
光谱仪可以包括被配置为检测干涉图案的空间强度分布的辐射传感器。
辐射传感器可以是诸如CCD或CMOS相机的图像传感器。
辐射传感器可以被设置在物平面的傅立叶变换平面中。该傅立叶变换平面可以称为光瞳平面。
辐射测量系统还可以包括致动系统，该致动系统被配置为生成在物平面与辐射传感器之间的相对移动。
光谱仪可以包括被布置在相对于物平面的不同定位处的多个辐射传感器，使得每个辐射传感器被配置为检测由物平面上的不同定位引起的干涉图案的空间强度分布。
辐射测量系统还可以包括处理器，该处理器被配置为：从辐射传感器接收指示干涉图案的空间强度分布的信号，并且使用信号和干涉仪的光谱性质来确定经调节的辐射束的光谱含量。
例如，辐射传感器的平面中的定位(例如，径向定位)可以对应于干涉测量元件的平面中的角度。径向定位的分布(例如，由干涉图案中的圆形条纹表示)可以被转换为干涉测量元件的平面中的角度分布。反过来，干涉测量元件的平面中的角度分布使用干涉条件(2nd cosθi＝mλ)可以被转换为光谱分布，该干涉条件使用干涉仪的光谱性质(即，透射材料的折射率n和标准具的反射表面之间的距离d)。例如，处理器可以确定物平面中的单个点的光谱含量。
处理器可以被配置为确定经调节的辐射束的光谱强度分布。
处理器可以被配置为确定经调节的辐射束的带宽。
例如，带宽可以是E95带宽。E95带宽可以对应于其中整个光谱能量的95％存在于经调节的辐射束中的光谱宽度。
处理器可以被配置为确定经调节的辐射束的中心波长。
处理器还可以被配置为确定经调节的辐射束的带宽的空间分布。
例如，空间分布可以跨物平面(例如，物平面的不同x和y坐标处的带宽)。
处理器还可以被配置为确定经调节的辐射束的中心波长的空间分布。
例如，空间分布可以跨物平面(例如，物平面的不同x和y坐标处的带宽)。
处理器还可以被配置为确定经调节的辐射束的带宽对经调节的辐射束的散斑的贡献。
辐射测量系统还可以包括处理器，该处理器被配置为：使用投射系统的物平面中的多个定位处的光谱含量来确定经调节的辐射束的空间啁啾。
根据本发明的第二方面，提供了一种光刻设备，该光刻设备包括：照射系统，被配置为接收辐射束并且改变辐射束的强度分布以输出经调节的辐射束；支撑结构，用于将掩模版支撑在光刻设备的物平面中或光刻设备的物平面附近，使得掩模版被布置为接收经调节的辐射束并且在经调节的辐射束的横截面中向经调节的辐射束赋予图案；衬底台，用于支撑衬底；投射系统，被配置为将图案投射到衬底上；以及光谱仪，可操作以接收经调节的辐射束并且确定经调节的辐射束的光谱含量。
该照射系统可以被认为是根据本发明的第一方面的光学设备。该光谱仪可以被认为是根据本发明的第一方面的光谱仪。这里还可以实现关于本发明的第一方面所讨论的优势。例如，可以提高空间图像的对比度，从而提高成像性能。空间图像的对比度可以与例如使用参考光学系统确定的参考值基本匹配。
光谱仪可以包括干涉仪，该干涉仪被配置为使经调节的辐射束与其自身干涉并且产生干涉图案，干涉图案的一个或多个特性指示光谱含量。
干涉仪可以包括位于投射系统的物平面中或位于投射系统的物平面附近的干涉测量元件。
干涉测量元件可以包括标准具。
干涉测量元件可以包括被布置在投射系统的物平面中或投射系统的物平面附近的不同定位处的多个标准具。
光谱仪可以可操作以确定投射系统的物平面处的多个定位处的经调节的辐射束的光谱含量。
光谱仪可以包括辐射传感器，该辐射传感器被配置为检测干涉图案的空间强度分布。
光刻设备还可以包括致动系统，该致动系统被配置为生成在物平面与辐射传感器之间的相对移动。
光谱仪可以包括被布置在相对于物平面的不同定位处的多个辐射传感器，使得每个辐射传感器被配置为检测由物平面上的不同定位引起的干涉图案的空间强度分布。
光刻设备还可以包括处理器，该处理器被配置为：从辐射传感器接收指示干涉图案的空间强度分布的信号，并且使用信号和干涉仪的光谱性质来确定经调节的辐射束的光谱含量。
处理器可以被配置为确定经调节的辐射束的光谱强度分布。
处理器可以被配置为确定经调节的辐射束的带宽。
处理器可以被配置为确定经调节的辐射束的中心波长。
处理器还可以被配置为确定经调节的辐射束的带宽的空间分布。
处理器还可以被配置为确定经调节的辐射束的中心波长的空间分布。
处理器还可以被配置为使用经调节的辐射束的带宽来确定经调节的辐射束的光谱含量(例如，带宽)对经调节的辐射束的散斑的贡献。
光刻设备还可以包括处理器，该处理器被配置为：使用投射系统的物平面处的多个定位处的光谱含量来确定经调节的辐射束的空间啁啾。
干涉测量元件可以形成掩模版的部分。
掩模版还可以包括被配置为增加干涉图案的角度范围的扩展光学器件。
干涉测量元件可以形成支撑结构的部分。这有优势地避免了具有可用的单独掩模版的需要。由于不需要更换掩模版而增加了可用性，这也有优势地增加了光刻设备的产量。
支撑结构还可以扩展光学器件包括被配置为增加干涉图案的角度范围。
辐射传感器可以位于衬底台上。
光刻设备还可以包括控制器,该控制器被配置为根据光谱含量控制光刻设备的组件。
例如，控制器可以控制投射系统的激光源和/或一个或多个光学元件(例如，透镜)。
根据本发明的第三方面，提供了一种用于光刻设备中的掩模版，该掩模版包括标准具。
这有优势地提供了一种以被容易合并或改装到大多数光刻设备中而无需进一步改变的足够小的尺寸对经调节的束进行光谱测量的干涉仪。
掩模版还可以包括扩展光学器件，该扩展光学器件被配置为增加由标准具生成的干涉图案的角度范围。
掩模版可以包括多个标准具。
掩模版还可以包括扩展光学器件，该扩展光学器件被配置为增加由每个标准具生成的干涉图案的角度范围。
根据本发明的第四方面，提供了一种支撑结构，该支撑结构被构造为将掩模版支撑在光刻设备的物平面中或光刻设备的物平面附近，该支撑结构包括标准具。
这有优势地提供了一种以被容易合并或改装到大多数光刻设备中而无需进一步改变的足够小的尺寸对经调节的束进行光谱测量的干涉仪。
支撑结构还可以包括扩展光学器件，该扩展光学器件被配置为增加由标准具生成的干涉图案的角度范围。
支撑结构可以包括多个标准具。
支撑结构还可以包括扩展光学器件，该扩展光学器件被配置为增加由每个标准具生成的干涉图案的角度范围。
根据本发明的第五方面，提供了一种在光学设备已改变辐射束的强度分布之后确定辐射束的光谱含量的方法，该方法包括：使用干涉仪来使辐射束与其自身干涉并且产生干涉图案，干涉图案的一个或多个特性指示光谱含量；检测干涉图案的空间强度分布；使用干涉图案的空间强度分布和干涉仪的光谱性质来确定辐射束的光谱含量。
该方法还可以包括将干涉仪的干涉测量元件定位在光学设备的物平面中或光学设备的物平面附近。
干涉测量元件可以包括标准具。使用干涉仪可以包括使辐射束与标准具相互作用。
干涉测量元件可以包括多个标准具。该方法还可以包括将标准具布置在光学设备的物平面中或光学设备的物平面附近的不同定位处。
该方法还可以包括确定光学设备的物平面中的多个定位处的光谱含量。
该方法还可以包括检测由在物平面中或物平面附近的不同定位引起的干涉图案的空间强度分布。
该方法还可以包括使用经调节的辐射束的光谱强度分布来确定经调节的辐射束的带宽。
该方法还可以包括使用经调节的辐射束的光谱强度分布来确定经调节的辐射束的中心波长。
该方法还可以包括确定经调节的辐射束的带宽的空间分布。
该方法还可以包括确定经调节的辐射束的中心波长的空间分布。
该方法还可以包括使用经调节的辐射束的带宽来确定经调节的辐射束的光谱含量(例如，带宽)对经调节的辐射束的散斑的贡献。
该方法还可以包括使用光学设备的物平面中的多个定位处的光谱含量来确定经调节的辐射束的空间啁啾。
根据本发明的第六方面，提供了一种使用光刻设备执行光刻曝光的方法，该方法包括：接收辐射束；改变辐射束的强度分布以形成经调节的辐射束；使用通过支撑结构被保持在光刻设备的投射系统的物平面中或光刻设备的投射系统的物平面附近的掩模版来在经调节的辐射束的横截面中向经调节的辐射束赋予图案；将图案投射到衬底上；以及根据使用本发明的第五方面的方法确定的经调节的辐射束的光谱含量来控制光刻设备的组件。
该方法还可以包括使用不同的光刻设备执行另一光刻曝光，其中光谱含量用于减小两个光刻设备之间的性能差异。
根据本发明，提供了一种方法，其中在测量第一光刻设备的第一邻近偏差曲线、测量第一光刻设备的经调节的辐射束的第一光谱含量(或特性)以确定第一带宽、测量第二光刻设备的第二邻近偏差曲线、测量第二光刻设备的经调节的辐射束的第二光谱含量以确定第二带宽之后，并且在调整第一带宽和第二带宽中的至少一者之后，对第一光刻设备与第二光刻设备进行匹配。因此，使用所确定的带宽，第一光刻设备和第二光刻设备通过第一邻近偏差曲线和第二邻近偏差曲线被匹配。
附图说明
现在将参考所附示意图仅通过示例的方式描述本发明的实施例，在附图中：
-图1示意性地描绘了根据本发明的实施例的包括光谱仪的光刻设备的概览；
-图2示意性地描绘了根据本发明的实施例的包括多个标准具的辐射测量系统；
-图3示意性地描绘了根据本发明的实施例的具有仅一个标准具的辐射测量系统；
-图4示意性地描绘了根据本发明的实施例的包括标准具的掩模版；
-图5是示出了根据本发明的实施例的用于确定光刻设备中的经调节的辐射束的光谱含量的标准具的模拟的结果的图；
-图6是根据本发明的实施例的确定经调节的辐射束的光谱强度分布的方法的流程图；以及
-图7是根据本发明的实施例的使用光刻设备执行光刻曝光的方法的流程图。
具体实施方式
在本文档中，术语“辐射”和“束”用于涵盖所有类型的电磁辐射，包括紫外辐射(例如，波长为365、248、193、157或126nm)和EUV(极紫外辐射，例如，波长在约5-100nm范围内)。
本文中使用的术语“掩模版”、“掩模”或“图案化装置”可以被广义地解释为是指可以用于向入射的辐射束赋予图案化横截面的通用图案化装置，该图案化横截面对应于要在衬底的目标部分中创建的图案。术语“光阀”也可以在该上下文中使用。除了经典掩模(透射或反射、二进制、相移、混合等)，其他这样的图案化装置的示例包括可编程反射镜阵列和可编程LCD阵列。
图1示意性地描绘了根据本发明的实施例的包括光谱仪的光刻设备LA。光刻设备LA包括：照射系统(也称为照射器)IL，被配置为调节辐射束B(例如，UV辐射、DUV辐射或EUV辐射)；掩模支撑(例如，掩模台)MT，被构造为支撑图案化装置(例如，掩模或掩模版)MA并且连接到第一定位器PM，该第一定位器PM被配置为根据某些参数精确地定位图案化装置MA；衬底支撑(例如，晶片台)WT，被构造为保持衬底(例如，涂覆有抗蚀剂的晶片)W并且连接到第二定位器PW，第二定位器PW被配置为根据某些参数精确地定位衬底支撑；以及投射系统(例如，折射投射透镜系统)PS，被配置为将通过图案化装置MA向辐射束B赋予的图案投射到衬底W的目标部分C(例如，包括一个或多个管芯)上。
在操作中，照射系统IL(例如，经由束传递系统BD)从辐射源SO接收辐射束。照射系统IL可以包括用于引导、整形和/或控制辐射的各种类型的光学组件，诸如折射、反射、磁、电磁、静电和/或其他类型的光学组件、或它们的任何组合。照射器IL可以用于调节辐射束B以在图案化装置MA的平面处在其横截面中具有期望的空间和角度强度分布。照射器IL可以称为被配置为接收辐射束并且改变辐射束的强度分布以输出经调节的辐射束B的光学设备。
本文中使用的术语“投射系统”PS应当被广义地解释为涵盖各种类型的投射系统，包括折射、反射、反折射、变形、磁、电磁和/或静电的光学系统、或它们的任何组合，针对所使用的曝光辐射和/或针对诸如浸没液体的使用或真空的使用的其他因素视情况而定。本文中对术语“投射透镜”的任何使用可以视为与更一般的术语“投射系统”PS同义。
光刻设备LA可以是如下类型：其中衬底的至少部分可以被具有相对高的折射率的液体(例如，水)覆盖，以便填充投射系统PS与衬底W之间的空间，这也称为浸没式光刻。关于浸没技术的更多信息在US6952253(通过引用并入本文)中给出。
光刻设备LA也可以是具有两个或更多个衬底支撑WT(也称为“双台”)的类型。在这种“多台”机器中，可以并行使用衬底支撑WT；和/或可以对在位于衬底支撑WT中的一个衬底支撑WT上的衬底W执行衬底W的后续曝光的准备步骤，同时使用另一衬底支撑WT上的另一衬底W曝光另一衬底W上的图案。
除了衬底支撑WT，光刻设备LA可以包括测量台。测量台被布置为保持传感器和/或清洁装置。传感器可以被布置为测量投射系统PS的性质和/或辐射束B的性质。测量台可以保持多个传感器。清洁装置可以被布置为清洁光刻设备的部分，例如投射系统PS的部分或提供浸没液体的系统的部分。衬底支撑WT可以被布置为保持一个或多个辐射传感器。衬底支撑WT上的辐射传感器可以被布置为测量投射系统PS的性质和/或辐射束B的性质。
光谱仪可操作以接收经调节的辐射束B并且确定经调节的辐射束B的光谱含量。下面更详细地讨论光谱仪。
在操作中，辐射束B入射在图案化装置(例如，被保持在掩模支撑MT上的掩模MA)上，并且通过存在于图案化装置MA上的图案(设计布局)被图案化。在穿过掩模MA之后，辐射束B通过投射系统PS，投射系统PS将束聚焦到衬底W的目标部分C上。在第二定位器PW和定位测量系统PMS的帮助下，衬底支撑WT可以精确地移动，例如，以将不同的目标部分C定位在辐射束B在聚焦和对准定位处的路径中。类似地，第一定位器PM和可能的另一定位传感器(图1中未明确描绘)可以用于相对于辐射束B的路径精确地定位图案化装置MA。图案化装置MA和衬底W可以使用掩模对准标记M1、M2和衬底对准标记P1、P2来对准。尽管如所图示的衬底对准标记P1、P2占据专用目标部分，但是它们可以位于目标部分之间的空间中。当衬底对准标记P1、P2位于目标部分C之间时，它们被称为划道对准标记。
为了阐明本发明，使用笛卡尔坐标系。笛卡尔坐标系具有三个轴，即X轴、Y轴和Z轴。三个轴中的每个与其他两个轴正交。绕X轴的旋转称为Rx旋转。绕Y轴的旋转称为Ry旋转。绕Z轴的旋转称为Rz旋转。X轴和Y轴限定水平面，而Z轴处于垂直方向。笛卡尔坐标系不限制本发明并且仅用于说明。相反，可以使用诸如圆柱坐标系或球坐标系的另一坐标系来阐明本发明。笛卡尔坐标系的取向可以不同，例如，使得Z轴具有沿水平面的分量。
在已知的光刻设备和方法中，会发生影响光刻工艺的重要参数(例如，临界尺寸均匀性)的光刻误差。这些光刻误差的来源并不总是很清楚。至少一些光刻误差的一个可疑原因是经调节的辐射束B的光谱含量的不希望的变化。例如，辐射束的光谱带宽是一个重要的量，因为它影响衬底W上的成像。将要被投射到衬底W上的空间图像的对比度至少部分地取决于辐射束的光谱带宽。这转而影响要在衬底W上形成的特征的临界尺寸均匀性。应当理解，光谱带宽是指示波长分布的宽度的量。将进一步理解，宽度参数的多个不同定义可以针对这样的波长分布(其通常可以是类高斯的)被定义。针对在光刻中使用的辐射束的光谱带宽的这种宽度参数的一个示例是辐射的“E95带宽”。这是包含辐射束的总脉冲能量的95％的辐射束的光谱带宽(以例如pm表示)。
已知的光刻设备和方法或者利用辐射源SO自身内的辐射测量和反馈系统，或者依赖于在购买辐射源SO时由辐射源SO的供应商提供的光谱信息，以监测辐射束的光谱含量。然而，尽管这些已知的设备和方法表明辐射束B的光谱含量是可接受的，但在衬底W处仍然出现光刻误差。本发明的发明人已经认识到，辐射束B的调节可以影响辐射束B的光谱含量。也就是说，经调节的辐射束B的光谱可以与在照射系统IS调节前的辐射束的光谱不同。例如，照射系统IL的透射特性可以至少部分地取决于辐射束内的定位。
已知的光刻设备无法独立验证由辐射源SO内的辐射测量和反馈系统提供的光谱信息和/或由辐射源SO的供应商提供的光谱信息。此外，一些辐射源SO不能测量辐射束的E95。例如，一些已知的辐射源SO仅能够测量诸如例如辐射束的半高全宽(FWHM)带宽的宽度参数，与辐射束的E95带宽相比，该宽度参数需要较低的精度来确定。本发明的发明人已经意识到，辐射束的FWHM带宽可能不是带宽的足够准确的指示符以确保光刻设备LA的精确的成像性能。
本发明的发明人发现的另一问题是，由辐射源SO输出的辐射束可以包括空间啁啾。也就是说，来自辐射源SO的发射的中心波长可以取决于辐射束内的空间定位。空间啁啾可以至少部分地由用于使由辐射源SO发射的光谱变窄的光学元件(例如，光栅)引起。在已知的光刻设备和方法中，通常假定照射系统IL对来自辐射束B的不同部分的辐射进行混合，使得辐射束的波长的任何空间差异基本上被平均化。然而，本发明的发明人已经意识到，照射系统可能无法充分考虑辐射束B的空间啁啾，导致可以影响光刻设备的成像性能的不可忽略的效应。
辐射束B的调节和辐射束B的空间啁啾可以有助于离开辐射SO的辐射束B的光谱含量不同于离开照射系统IS的经调节的辐射束B的光谱含量。本发明的实施例提供了一种辐射测量系统，该系统可以安装在光刻设备LA中并且用于监测经调节的辐射束的光谱含量。经调节的辐射束的光谱含量可以用于建模和/或控制利用经调节的辐射束的过程，例如光刻曝光。辐射测量系统可以用于校准目的(例如，用于匹配两个不同光刻设备之间的成像性能)。
此外，发明人已经注意到，可以通过E95带宽进行量化的曝光辐射的带宽影响衬底(晶片)上的图案特征的对比度。这对这些特征的临界尺寸(CD)有显著影响。曝光期间E95带宽的变化可以导致晶片上的CD的变化，称为晶片上CD均匀性。例如，由两个不同的光刻设备(其各自通过具有不同的E95带宽的激光已对衬底进行曝光)在衬底上提供的图案由于对比度的差异而可以具有不同的CD。
图2示意性地描绘了辐射测量系统200。辐射测量系统200包括光学设备205，光学设备205被配置为接收辐射束210并且改变辐射束210的强度分布以输出经调节的辐射束215。例如，光学设备205可以包括反射镜阵列，反射镜阵列被配置为在不同方向上反射辐射束210的不同部分并且从而控制辐射束210的横截面形状。辐射测量系统200还包括光谱仪220，该光谱仪220可操作以接收经调节的辐射束215并且确定经调节的辐射束215的光谱含量。在图2的示例中，光谱仪220包括干涉仪225，该干涉仪225被配置为使经调节的辐射束215与其自身干涉并且产生干涉图案230。干涉图案230的一个或多个特性指示经调节的辐射束215的光谱含量。可以使用其他类型的光谱仪220，例如光栅光谱仪、棱镜光谱仪等。
光谱仪220还包括辐射传感器260，该辐射传感器260被配置为检测干涉图案230的空间强度分布。辐射传感器260可以包括多个像素(未示出)。例如，像素可以以阵列被布置。辐射传感器260可以是空间图像传感器，例如CCD或CMOS相机。
干涉仪225包括投射系统235(例如，一个或多个透镜)和位于投射系统235的物平面245中或投射系统235的物平面245附近的干涉测量元件240。干涉测量元件240由支撑241支撑。在图2的示例中，干涉测量元件240包括被布置在投射系统235的物平面245中或投射系统235的物平面245附近的不同定位处的多个标准具251-255。备选地，可以使用跨越物平面245的期望区域的单个标准具(参见图3)。在图2的示例中，干涉测量元件240包括五个标准具251-255。干涉测量元件240可以包括更多或更少数目的标准具251-255。例如，干涉测量元件240可以包括一个标准具到十五个标准具，例如，七个标准具。标准具251-255例如可以是Fabry-Perot标准具。
标准具可以包括具有两个相对反射表面的透射材料(例如，玻璃、熔融石英、水晶等)体。反射表面可以彼此平行地被抛光到非常高的精度(例如，使得表面变化为约λ/50或更小的级，其中λ是要与标准具相互作用的辐射的波长)。例如，通过利用高反射率涂层(例如，具有约98％或更高的反射率的涂层)覆盖抛光表面的表面来使抛光表面具有反射性。由于来自反射表面之间的连续反射产生的干涉，标准具具有谐振透射。
标准具的谐振透射在光学领域是众所周知的，因此这里仅作简要讨论。标准具的反射表面之间的连续反射之间的相位差δ由等式1给出：
Figure BDA0003227892330000141
其中n是透射材料的折射率，d是标准具的反射表面之间的距离，θi是标准具内部的辐射与标准具的反射表面的表面法线所形成的内角，以及λ是入射辐射的波长。根据斯涅尔定律，内角θi与入射到标准具上的辐射的入射角θ0有关：
n0 sin(θ0)＝ni sin(θi) (2)
其中n0是标准具周围的介质的折射率，ni是标准具的透射材料的折射率。每个标准具251-255可以具有在反射表面之间的约4mm或更大的距离。每个标准具251-255可以具有在反射表面之间的约2cm或更小的距离。例如，每个标准具251-255可以具有在反射表面之间的约8mm的距离。当反射的辐射光线之间的光程长度差是波长的整数倍时，就会出现最大透射。该条件由等式3以数学方式表示：
2nd cosθi＝mλ (3)
其中m是整数。
相邻透射峰之间的波长差Δλ称为标准具的自由光谱范围，并且由等式4给出：
Figure BDA0003227892330000151
其中λ0是给定透射峰的中心波长。标准具可以被设计或选择为使得标准具的自由光谱范围与标准具的期望分辨率相匹配。标准具251-255的自由光谱范围可以被选择为基本上匹配或略大于要使用标准具进行测量的辐射的线宽。例如，如果要测量的线宽为约0.3pm，则标准具251-255的自由光谱范围可以在约0.5pm至约2pm之间。作为另一示例，如果要测量的线宽在约0.7pm至约1.4pm之间，则标准具251-255的自由光谱范围可以在约2pm至约4pm之间。例如，每个标准具251-255的自由光谱范围可以是约1pm。精细度可以理解为标准具251-255的自由光谱范围与最小可分辨波长差的比率。每个标准具251-255的精细度可以是20或更大。每个标准具251-255的精细度可以是100或更小。
每个标准具251-255被来自光学设备205的经调节的辐射束215以不同角度的范围照射。针对给定波长，仅在某些角度下(对应于标准具251-255的谐振透射)，谐振条件(即，等式3)被满足。因此，如果相对于物平面245具有相同角度的所有光线(例如，使用透镜)被组合在一起，则所得到的空间图像(例如，在到物平面245的傅立叶变换平面246中)将仅是在所述平面246的与所述特定角度相对应的部分中非零并且形成干涉图案230。傅立叶变换平面可以称为投射系统的光瞳平面。也就是说，使用宽范围的入射角来照射标准具253在傅立叶变换平面246中产生圆形条纹图案，圆对应于标准具253的谐振条件。每个圆形条纹的准确定位取决于辐射的波长、标准具的透射材料的折射率n、以及标准具的反射表面之间的距离d，这些都是已知的。因此，条纹中的辐射的角度分布将指示经调节的辐射束215的光谱分布。例如，条纹的定位可以取决于光谱的中心波长λ0，并且条纹的厚度可以取决于光谱的宽度。通过投射系统235在辐射传感器260上形成圆形条纹的图像。辐射传感器260处的干涉图案230的空间强度分布可以对应于干涉图案230中的光的角度分布。
条纹可以形成在投射系统的光瞳平面上。辐射传感器260可以位于投射系统的光瞳平面中或位于投射系统的光瞳平面附近。辐射传感器260可以偏离投射系统的光瞳平面，在这种情况下，辐射传感器260可以接收条纹的失真图像。条纹的失真图像仍可以用于确定经调节的辐射束的光谱含量。例如，辐射传感器260与投射系统的光瞳平面之间的偏移的知识可以用于说明条纹的图像的失真。
光谱仪220可操作以确定投射系统235的物平面245处的多个定位处的经调节的辐射束215的光谱含量。在图2的示例中，辐射测量系统200还包括致动系统265，该致动系统265被配置为生成在物平面245与辐射传感器260之间的相对移动。在图2的示例中，致动系统265使辐射传感器260沿X方向移动。移动辐射传感器260，使得其在物平面245中或物平面245附近的不同定位处从标准具251-255接收透射光，提供物平面245处的不同定位处的经调节的辐射束215的光谱含量的测量。该信息可以例如用于确定经调节的辐射束215的空间啁啾。备选地或另外地，辐射测量系统200可以包括多个辐射传感器(参见图3)。
辐射测量系统200还包括处理器270，处理器270被配置为从辐射传感器260接收指示干涉图案的空间强度分布的信号并且使用该信号来确定经调节的辐射束215的光谱强度分布。处理器270可以被配置为确定干涉图案230的角强度分布。处理器270可以被配置为使用干涉图案230的角强度和干涉仪225的光谱性质来确定经调节的辐射束215的光谱强度分布。干涉仪225的光谱性质可以例如包括标准具251-255的透射材料的折射率和/或标准具251-255的两个反射表面之间的距离。例如，处理器270可以确定物平面245中的单个定位处的经调节的辐射束215的光谱强度分布。备选地或另外地，处理器270可以被配置为确定跨物平面245的多个定位的经调节的辐射束215的光谱强度分布的空间分布。
处理器270还可以被配置为使用经调节的辐射束215的光谱强度分布来确定经调节的辐射束215的带宽。备选地，处理器270可以直接通过使用检测到的圆形条纹的经测量的厚度和强度来确定经调节的辐射束215的带宽(例如，经调节的辐射束的E95带宽)。带宽可以是E95带宽。E95带宽可以对应于其中能量的95％存在于经调节的辐射束215中的光谱宽度。处理器270还可以被配置为使用经调节的辐射束215的光谱强度分布来确定经调节的辐射束215的中心波长。备选地，处理器270可以直接通过使用检测到的圆形条纹的经测量的中心定位来确定经调节的辐射束215的中心波长。经调节的辐射束215的中心波长可以被定义为具有最大相关强度值的经调节的辐射束215的波长。备选地，经调节的辐射束215的中心波长可以被定义为最接近经调节的辐射束215的光谱分布的中心(例如，光谱分布的重心)的波长。
例如，经调节的辐射束215可以具有约0.3pm的E95带宽。由于可能导致光刻误差的不想要的光学效应，经调节的辐射束215的E95带宽可能变化约10fm或更多。标准具251-255可以具有约7.5mm的厚度和例如50的精细度。精细度可以被理解为标准具251-255的自由光谱范围与使用标准具251-255可实现的最小可分辨的波长差的比率。标准具251-255将能够完全分辨经调节的辐射束215的光谱分量之间的约0.03pm的差并且提供经调节的辐射束215的E95带宽的测量。如下文将进一步描述的，这样的标准具251-255可以安装在(例如，图1所示类型的)光刻设备LA的支撑结构241或掩模版MA上。通过安装这些标准具251-255中的若干标准具并且参考参考光学系统来校准和/或基本匹配它们的光谱透射曲线，然后可以使用包括多个标准具251-255的掩模版来例如调查以错误方式运行的光刻设备LA中的光刻误差的原因。校准可以涉及使用参考光学系统测量辐射的光谱、确定辐射的光谱含量(例如，辐射的E95带宽)、以及使用要被校准的光学系统重复这两个步骤。参考光学系统与要被校准的光学系统之间所确定的光谱含量的差异可以与光学系统之间的成像性能的任何差异有关。在校准期间，可以控制要被校准的光学系统的成像性能，直到光谱含量与使用参考光学系统而确定的光谱含量基本匹配。
包括多个标准具251-255的掩模版MA或支撑结构241可以用于确定经调节的辐射束215的光谱含量是否对光刻误差有贡献，如果是，则确定如何通过控制光刻设备LA来减少光刻误差。
当辐射传感器260是光刻设备LA的部分时，辐射传感器260可以位于衬底支撑WT处。辐射传感器260可以包括干涉传感器、空间图像传感器等。除了确定经调节的辐射束215的光谱含量，辐射传感器260可以用于另一目的。例如，辐射传感器260可以形成被布置在光刻设备LA中的集成透镜干涉测量传感器的部分。这种传感器可以是干涉波前测量系统，其可以执行高达高阶的光学像差的光学测量。美国专利号US7282701B2(通过引用并入本文)公开了可以与光谱仪结合使用以确定经调节的辐射束215的光谱含量的干涉波前传感器的示例。
备选地，辐射传感器260可以形成平行透镜干涉传感器的部分，该平行透镜干涉传感器包括被配置为测量波前(即，具有相同相位的点的轨迹)的剪切干涉仪。剪切干涉仪可以包括位于光刻设备的图像平面中或附近的衍射光栅标记(例如，二维网格)、以及被布置为检测干涉图案的光电检测器。干涉图案与辐射的相位相对于光瞳平面中剪切方向上的坐标的导数有关。光电检测器可以包括传感元件阵列，例如电荷耦合器件(CCD)。确定由光刻设备LA的投射系统PS引起的像差可以包括将由辐射传感器260进行的测量拟合到Zernike多项式以获取Zernike系数。不同的Zernike系数可以提供关于由投射系统PS引起的不同形式的像差的信息。步进可以在衍射光栅的平面中并且在与测量的扫描方向垂直的方向上被执行。衍射光栅的这种步进有效地将相位变化变换为强度变化，可以确定相位信息。
处理器270还可以被配置为使用干涉图案230的角强度分布和干涉仪225的光谱性质来确定经调节的辐射束215的带宽的空间分布。例如，空间分布可以跨物平面245(例如，物平面245的不同X和Y坐标处的带宽)。处理器270还可以被配置为使用干涉图案230的角强度分布和干涉仪225的光谱性质来确定经调节的辐射束215的中心波长的空间分布。
处理器270还可以被配置为使用经调节的辐射束215的带宽来确定经调节的辐射束215的带宽对经调节的辐射束215的散斑的贡献。散斑可以由于来自辐射束内的不同定位和/或在沿到观察点的不同的光学路径行进之后到达观察点(例如，在光谱测量期间为辐射传感器260，或在曝光期间为衬底W)的辐射之间的干扰而发生。针对辐射干扰，电场的相位必须是相干的。这至少部分地由时间相干长度进行量化，时间相干长度可以被定义为辐射在其上保持基本相干的辐射传播方向上的长度。该相干长度与辐射带宽成反比。也就是说，辐射束越单色，相干长度越长，反之亦然。散斑至少部分地取决于辐射束的相干长度。因此，散斑至少部分地取决于辐射束的光谱带宽。辐射束的光谱带宽的测量由此有优势地提供了来自辐射束的时间相干性对辐射束的散斑的贡献的指示。
处理器270还可以被配置为使用投射系统235的物平面245中的多个定位处的经调节的辐射束的光谱含量来确定经调节的辐射束215的空间啁啾。这可以例如通过比较从物平面的不同部分获取的测量值来实现。波长啁啾可以(跨物平面)被测量为辐射传感器上的干涉图案的条纹的中心定位的移位。辐射210的E95带宽的变化可以(跨物平面)被测量为辐射传感器260上的干涉图案的条纹的形状和/或宽度的变化。
图3示意性地描绘了备选辐射测量系统300。图3和图2的具有共同附图标记的特征通常彼此等效，因此下面将不再详细描述。辐射测量系统300包括光学设备205，光学设备205被配置为接收辐射束210并且改变辐射束210的强度分布以输出经调节的辐射束215。辐射测量系统300还包括光谱仪220，光谱仪220可操作以接收经调节的辐射束215并且确定经调节的辐射束215的光谱含量。光谱仪220包括干涉仪225，干涉仪225被配置为使经调节的辐射束215与其自身干涉并且产生干涉图案230。干涉图案230的一个或多个特性指示经调节的辐射束215的光谱含量。光谱仪220还包括多个辐射传感器361-365。每个辐射传感器361-365可以包括多个像素(未示出)。例如，像素可以以阵列被布置。每个辐射传感器361-365可以是包括例如CCD或CMOS相机的空间图像传感器。如上所述，每个辐射传感器361-365可以形成干涉波前传感器的部分。
干涉仪225包括投射系统235(例如，一个或多个透镜)和位于投射系统235的物平面245中或位于投射系统235的物平面245附近的干涉测量元件240。干涉测量元件240由支撑241保持。在图3的示例中，干涉测量元件240包括跨越物平面245的期望部分的单个标准具351。标准具351可以被视为多个更小的标准具。也就是说，标准具351可以仅必须符合将充当更小的各个标准具的各个区域上的要求(例如，反射表面之间的期望间隔、反射表面的期望平坦度、透射材料的光学同质性等)。与图2的实施例(即，多个单独的标准具251-255)相比，这种布置可以有优势地简化了将标准具351安装到支撑的过程，而不会无意地负面影响标准具351的期望光学特性。使用单个标准具351而不是多个标准具251-255可以有优势地在物平面245中或物平面245附近的基本上所有位置处而不是物平面245的各个位置处对经调节的辐射束的光谱含量进行采样。
光谱仪220可操作以确定投射系统235的物平面245处的多个定位处的经调节的辐射束215的光谱含量。在图3的示例中，光谱仪220包括多个辐射传感器361-365，多个辐射传感器361-365被布置在相对于物平面245的不同定位处，使得每个辐射传感器361-365被配置为检测由物平面245处的不同定位引起的干涉图案230的空间强度分布。可以使用该信息来例如确定经调节的辐射束215的空间啁啾。可以同时使用多个辐射传感器361-365来提供经调节的辐射束215的光谱含量的平行测量。
在图3的示例中，辐射测量系统300还包括致动系统265，致动系统265被配置为生成物平面245与辐射传感器361-365之间的相对移动。在图3的示例中，致动系统265使辐射传感器361-365沿X方向移动。致动系统265可以与大的单个标准具351和多个辐射传感器361-365结合使用以确定投射系统235的物平面245处的多个定位处的经调节的辐射束215的光谱含量。
辐射测量系统300还包括处理器270，处理器270可以被配置为以与以上关于图2所示的处理器描述的相同的方式操作来确定经调节的辐射束215的光谱含量。
再次参考图1，光刻设备LA包括照射系统IL，照射系统IL被配置为接收辐射束并且改变辐射束的强度分布以输出经调节的辐射束B。照射系统IS可以被认为是诸如图2和图3所示的光学设备205的示例。光刻设备LA还包括支撑结构MT，用于将掩模版MA支撑在光刻设备LA的投射系统PS的物平面145中或附近，使得掩模版MA被布置为接收经调节的辐射束B并且在经调节的辐射束B的横截面中向经调节的辐射束B赋予图案。衬底支撑MT和/或掩模版MA可以被认为是诸如图2和图3所示的支撑241的示例。光刻设备LA还包括衬底台WT，用于将衬底W支撑在光刻设备LA的图像平面中或附近。衬底支撑WT连接到第二定位器PW，第二定位器PW被配置为相对于光刻设备LA的物平面精确地定位衬底支撑WT。衬底支撑WT和第二定位器PW可以被认为是诸如图2和图3所示的致动系统265的示例。光刻设备LA还包括被配置为将图案投射到衬底W上的投射系统PS。投射系统PS可以被认为是诸如图2和图3所示的那些投射系统235的示例。
光刻设备LA还包括光谱仪，光谱仪可操作以接收经调节的辐射束B并且确定经调节的辐射束B的光谱含量。形成光刻设备LA的部分的光谱仪可以被认为是诸如图2和图3所示的光谱仪220的示例。形成光刻设备LA的部分的光谱仪包括干涉仪，干涉仪被配置为使经调节的辐射束B与其自身干涉并且产生干涉图案(未示出)。干涉图案的一个或多个特性指示经调节的辐射束B的光谱含量。干涉仪包括位于投射系统PS的物平面中或附近的干涉测量元件110。在图1的示例中，干涉测量元件110包括多个标准具151-154，该多个标准具151-154被布置在投射系统PS的物平面145中或附近的不同定位处。
形成光刻设备LA的部分的光谱仪可以可操作以确定投射系统PS的物平面145中的多个定位处的经调节的辐射束B的光谱含量。形成光刻设备LA的部分的光谱仪包括辐射传感器160，该辐射传感器160被配置为检测由干涉仪产生的干涉图案的空间强度分布。如前所述，光刻设备LA还包括衬底支撑WT和第二定位器PW，衬底支撑WT和第二定位器PW可以被认为是诸如图2和图3所示的致动系统265的示例。致动系统WT、PW被配置为生成投射系统PS的物平面145与辐射传感器160之间的相对移动。形成光刻设备LA的部分的光谱仪可以备选地包括多个辐射传感器，该多个辐射传感器被布置在相对于投射系统PS的物平面145的不同定位处，使得每个辐射传感器被配置为检测由物平面145处的不同定位引起的干涉图案的空间强度分布。
光刻设备LA还包括处理器120，处理器120被配置为从辐射传感器160接收指示干涉图案的空间强度分布的信号并且使用该信号来确定经调节的辐射束B的光谱强度分布。处理器120可以被配置为确定干涉图案的角强度分布。处理器120可以被配置为使用干涉图案的角强度分布和干涉测量元件110的光谱性质来确定经调节的辐射束的光谱强度分布。干涉测量元件110的光谱性质可以例如包括标准具151-154的透射材料的折射率和/或标准具151-154的两个反射表面之间的距离。处理器120还可以被配置为使用经调节的辐射束B的光谱强度分布来确定经调节的辐射束B的带宽。处理器120还可以配置为使用经调节的辐射束B的光谱强度分布来确定经调节的辐射束B的中心波长。
处理器120还可以被配置为使用干涉图案的角强度分布和干涉测量元件110的光谱性质来确定经调节的辐射束B的带宽的空间分布。处理器120还可以被配置为使用干涉图案的角强度分布和干涉测量元件110的光谱性质来确定经调节的辐射束B的中心波长的空间分布。
处理器120还可以被配置为使用经调节的辐射束B的带宽来确定经调节的辐射束B的带宽对经调节的辐射束B的散斑的贡献。
在图1的示例中，干涉测量元件110(包括标准具151-154)可以形成掩模版MA的部分。备选地或另外地，标准具151-154可以形成支撑结构MT的部分。例如，标准具151-154可以被提供在基准板处。辐射传感器160位于衬底台WT处。光刻设备LA还可以包括控制器130，控制器130被配置为从处理器120接收指示经调节的辐射束B的光谱含量的信号并且根据由光谱仪确定的光谱含量来控制光刻设备LA的组件。
图4示意性地描绘了掩模版400，该掩模版400包括标准具420和用于增加由标准具420生成的干涉图案480的角度范围的扩展光学器件。在图4的示例中，仅示出了一个标准具420以改善图4的清晰度。掩模版400可以包括多个标准具，例如七个或更多标准具。掩模版400适用于诸如图1中描绘的光刻设备LA的光刻设备并且适用于诸如图2和图3中描绘的辐射测量系统。掩模版400包括壳体410。壳体410包括标准具420、第一反射器430、第一聚焦元件440、第二聚焦元件450和第二反射器460。经调节的辐射束470与标准具420相互作用。经调节的辐射束470可以例如具有约10毫拉德(mrad)的角度范围。10mrad的角度范围可以例如对应于光刻设备LA的数值孔径的约0.04倍。标准具420使经调节的辐射束470与其自身干涉并且产生干涉图案480。标准具420可以例如是具有约9mm的直径和约6mm的厚度或长度(即，反射表面之间的距离)的圆柱体。标准具420可以例如具有约50的精细度。干涉图案480入射在第一反射器430上。第一反射器430朝向第一聚焦元件440反射干涉图案480。第一聚焦元件440可以是透镜。例如，第一聚焦元件440可以具有约120mm的焦距。第一聚焦元件440将干涉图案聚焦并且引导到第二聚焦元件450。第二聚焦元件450可以是透镜。例如，第二聚焦元件450可以具有约-4mm的焦距。第二聚焦元件450将干涉图案480聚焦并且导向第二反射器460。第二反射器460将干涉图案480导向光谱仪(未示出)的辐射传感器(未示出)。
图4所示的掩模版400可以被不同地布置。例如，标准具420的定位和第一反射器430的定位可以交换并且标准具420可以旋转90°。在该示例布置中，经调节的辐射束470在入射到标准具420上之前将反射离开第一反射器430。然后标准具420将使经调节的辐射束470与自身干涉并且产生干涉图案480。干涉图案480然后将入射在第一聚焦元件440上。然后第一聚焦元件440将干涉图案聚焦并且引导到第二聚焦元件450。然后第二聚焦元件450将干涉图案480聚焦并且导向第二反射器460。然后第二反射器460将干涉图案480导向光谱仪(未示出)的辐射传感器(未示出)。
离开壳体410的辐射束可以被称为扩展辐射束490，因为它的角度范围已经被聚焦元件440、450扩展。如前所述，包括掩模版400的光谱仪(其通常可以具有图1、2和3所示的光谱仪220的形式)然后可以使用干涉图案来确定经调节的辐射束470的光谱含量。在这个示例中，扩展光学器件(即，第一聚焦元件440和第二聚焦元件450)用于将传入的经调节的辐射束470的角度范围增加约三十倍。也就是说，经调节的辐射束470具有约10mrad的角度范围并且扩展辐射束490具有约0.3拉德(rad)的角度范围。约0.3rad的角度范围可以例如对应于接收扩展辐射束490的光学系统(例如，光刻设备LA)的数值孔径的约1.2倍。增加辐射束的角度范围有优势地在要使用的辐射传感器的更多像素(例如，像素三十倍多)上扩展每个条纹，从而提高光谱测量的分辨率。如果掩模版400包括多个标准具，则每个标准具可以具有其自己相关联的扩展光学器件。
备选地，壳体410、标准具420、第一反射器430、第一聚焦元件440、第二聚焦元件450和第二反射器460可以并入到在光刻设备中使用的支撑结构中，诸如图1的光刻设备LA中所示的支撑结构MT。例如，壳体410、标准具420、第一反射器430、第一聚焦元件440、第二聚焦元件450和第二反射器460可以并入到基准板中。如果支撑结构包括多个标准具，则每个标准具可以具有其自己的相关联的扩展光学器件。
本领域技术人员将理解，为了实现与第一反射器430和第一聚焦元件440可以获取的相同的效果，可以使用第一反射聚焦元件(例如，非平面镜)。第二聚焦元件450和第二反射器460也是如此，其可以由第二反射元件代替。因此，扩展光学器件因此可以由第一反射聚焦元件和第二反射聚焦元件形成。
备选地，扩展光学器件可以部分地由透射和反射光学元件形成。
图5是示出用于确定光刻设备中的经调节的辐射束的光谱含量的标准具的模拟的结果的图。由标准具生成并且由辐射传感器检测的第一条纹510和第二条纹520在图5中示出。条纹530之间的距离对应于标准具的自由光谱范围。第一条纹510的中心定位550可以对应于辐射束的中心波长。在模拟中，辐射束的中心波长约为193nm，标准具的精细度约为50。y轴对应于由辐射传感器检测到的强度。x轴对应于辐射传感器260上的径向定位，其中“0”对应于光瞳平面的中心并且“1000”对应于光瞳平面的边缘(即，对应于光刻设备LA的数值孔径)。x轴可以对应于光瞳平面的径向坐标。辐射传感器的光敏区域(例如，像素区域)可以对应于光刻设备的数值孔径的范围。五个图形(具有不同颜色)中的每个图形表示不同输入E95带宽。E95表示其中存在辐射束中的95％的光谱能量的光谱宽度，这是±2σ，其中σ是分布的标准偏差。从图5中可以看出，第一条纹510的宽度540取决于输入E95带宽。辐射传感器260的分辨率可以被选择使得条纹中的一个条纹(例如，第一条纹510)扩展在足够数目的像素上，使得E95带宽可以被确定到期望精度。换言之，如果期望将E95带宽确定到0.05pm的精度，则辐射传感器260的分辨率可以被选择使得条纹中的一个条纹(例如，第一条纹510)扩展在足够数目的像素上，使得可以区分五个图形(五个图形表示不同的E95带宽，间距为0.05pm)。使用扩展光学器件(例如，图4中所示的那些)来在辐射传感器的更多像素上扩展每个条纹510、520以增加光谱测量的分辨率，增加了辐射束的角度范围(30倍)。应当理解，备选地，可以使用具有更大空间分辨率的辐射传感器260。使用扩展光学器件的优势是，使用具有给定空间分辨率的相机可以获取更好的E95带宽。这可以允许也可以用于其他目的(例如，像差测量)的现有辐射传感器用于E95带宽测量，同时仍能实现期望精度。
根据辐射的中心波长，干涉图案的条纹(例如，条纹的中心)可能不在辐射传感器上的期望定位处。例如，如果标准具的自由光谱范围太小以至于在辐射传感器上只能看到一个或两个条纹的部分而不是完整条纹，则可能会发生这种情况。对此的解决方案包括改变辐射的中心波长以将辐射传感器上的条纹的定位进行移位。例如，中心波长可以被改变标准具的自由光谱范围的约一半。中心波长的这种变化可以使辐射传感器上的条纹发生移位，使得至少一个完整条纹入射到辐射传感器上。因此，在一些实施例中，光谱仪还可以包括被布置为改变辐射的中心波长以便对辐射传感器上的条纹的定位进行移位的波长移位光学器件。这种波长移位光学器件可以被提供在干涉仪(例如，标准具)的上游，即，辐射可以在其传播到干涉仪中之前与波长移位光学器件相互作用(例如，传播通过波长移位光学器件)。
图6示出了在光学设备改变辐射束的强度分布之后确定辐射束的光谱含量的方法的流程图。该方法包括使用干涉仪使辐射束与其自身干涉并且产生干涉图案的第一步骤S1。干涉图案的一个或多个特性指示辐射束的光谱含量。该方法包括检测干涉图案的空间强度分布的第二步骤S2。该方法包括使用干涉图案的空间强度分布来确定干涉图案的角强度分布的第三步骤S3。该方法包括使用干涉图案的角强度分布和干涉仪的光谱性质来确定经调节的辐射束的光谱强度分布的第四步骤S4。第三步骤S3和第四步骤S4可以组合。
该方法还可以包括使用经调节的辐射束的光谱强度分布来确定经调节的辐射束的带宽和/或经调节的辐射束的中心波长和/或其空间分布。
图7示出了使用光刻设备执行光刻曝光的方法的流程图。该方法包括接收辐射束的第一步骤S11。该方法包括改变辐射束的强度分布以形成经调节的辐射束的第二步骤S12。该方法包括使用通过支撑结构被保持在光刻设备的投射系统的物平面中或附近的掩模版来在经调节的辐射束的横截面中向经调节的辐射束赋予图案的第三步骤S13。该方法包括将图案投射到衬底上的第四步骤S14。该方法包括确定经调节的辐射束的光谱含量的第五步骤S15。光谱含量可以在投射系统的物平面中或附近的多个定位处被确定。光谱含量可以包括光谱强度分布、带宽(例如，E95带宽)和/或经调节的辐射束的中心波长、和/或其空间分布。该方法还可以包括根据经调节的辐射束的光谱含量来控制光刻设备的组件。
图7的方法还可以包括使用不同的光刻设备执行另一光刻曝光。光谱含量可以用于控制光刻设备中的一者或两者，并且从而减少这两个光刻设备之间的性能差异。也就是说，光谱含量可以用于将不同的光刻设备彼此匹配以用于双重曝光工艺。例如，可以测量两个光刻设备的E95带宽并且可以控制光刻设备中的至少一个光刻设备以便减小这两个光刻设备的E95带宽的测量值之间的差异。可以针对每个光刻设备来确定光谱含量，以用于要在每个光刻设备中进行光刻曝光的衬底的每个光敏层。备选地，可以在维护光刻设备的组件(例如，维护为光刻设备提供辐射的激光源)之后和/或之前针对每个光刻设备确定光谱含量。可以校准和匹配不同光刻设备的光谱仪，例如用于测量空间图像的辐射传感器。
另外，可以使用一种方法来匹配不同光刻设备的邻近偏差曲线。也就是说，为了在具有一定CD的衬底上形成图形，图案化装置上的图形不单是要形成的图形的放大。反而，需要考虑图案的间距，即其他图案与要被提供到衬底上的图案的邻近(或邻近偏差)。每个具有不同带宽(例如，不同的E95带宽)的两个(或更多个)光刻设备将具有不同的邻近偏差曲线。通过测量经调节的辐射束B的光谱特性，例如E95带宽，借助于如上所述的辐射测量系统，可以调谐辐射源SO以匹配两个(或更多个)光刻设备之间的邻近偏差曲线。匹配两个(或更多个)光刻设备的方法包括测量第一光刻设备的第一邻近偏差曲线的第一步骤。该方法包括测量第一光刻设备的经调节的辐射束的第一光谱含量(或特性)以确定第一E95带宽的第二步骤。该方法包括测量第二光刻设备的第二邻近偏差曲线的第三步骤。该方法包括测量第二光刻设备的经调节的辐射束的第二光谱特性以确定第二E95带宽的第四步骤。该方法还包括调整第一E95带宽和第二E95带宽中的至少一者以便匹配第一邻近偏差曲线和第二邻近偏差曲线的第五步骤。因此，基于它们的E95带宽匹配两个(或更多个)光刻设备。
虽然在本文中可以具体参考光刻设备在IC制造中的使用，但是应当理解，本文中描述的光刻设备可以具有其他应用。可能的其他应用包括制造集成光学系统、磁畴存储器的引导和检测图案、平板显示器、液晶显示器(LCD)、薄膜磁头等。
虽然在本文中可以在光刻设备的上下文中具体参考本发明的实施例，但是本发明的实施例可以用于其他设备中。本发明的实施例可以形成量测设备或者测量或处理诸如晶片(或其他衬底)或掩模(或其他图案化装置)等对象的任何设备的部分。这些设备通常可以称为光刻工具。这种光刻工具可以使用真空条件或环境(非真空)条件。
在上下文允许的情况下，本发明的实施例可以以硬件、固件、软件或其任何组合来实现。本发明的实施例还可以实现为存储在机器可读介质上的指令，该指令可以由一个或多个处理器读取和执行。机器可读介质可以包括用于以机器(例如，计算设备)可读的形式存储或传输信息的任何机制。例如，机器可读介质可以包括只读存储器(ROM)；随机存取存储器(RAM)；磁性存储介质；光存储介质；闪存设备；电、光、声或其他形式的传播信号(例如，载波、红外信号、数字信号等)等。此外，固件、软件、例程、指令在本文中可以被描述为执行某些动作。然而，应当理解，这样的描述仅仅是为了方便，并且这样的动作实际上是由计算设备、处理器、控制器或其他设备执行固件、软件、例程、指令等产生的，并且这样做可以引起致动器(诸如图1的致动系统WT、PW)或其他设备与物理世界相互作用。
本发明的各方面在以下条款中阐述
条款：
1.一种辐射测量系统，包括：
光学设备，被配置为接收辐射束并且改变辐射束的强度分布以输出经调节的辐射束；以及
光谱仪，可操作以接收经调节的辐射束并且确定经调节的辐射束的光谱含量。
2.根据条款1的辐射测量系统，其中光谱仪包括干涉仪，该干涉仪被配置为使经调节的辐射束与其自身干涉并且产生干涉图案，干涉图案的一个或多个特性指示光谱含量。
3.根据条款2的辐射测量系统，其中干涉仪包括投射系统和干涉测量元件，该干涉测量元件位于投射系统的物平面中或位于投射系统的物平面附近。
4.根据条款3的辐射测量系统，其中干涉测量元件包括标准具。
5.根据条款3的辐射测量系统，其中干涉测量元件包括多个标准具，该多个标准具被布置在投射系统的物平面中或投射系统的物平面附近的不同定位处。
6.根据条款3至5中任一项的辐射测量系统，其中光谱仪可操作以确定投射系统的物平面中的多个定位处的经调节的辐射束的光谱含量。
7.根据条款2至6中任一项的辐射测量系统，其中光谱仪包括辐射传感器，该辐射传感器被配置为检测干涉图案的空间强度分布。
8.根据条款7的辐射测量系统，还包括致动系统，该致动系统被配置为生成在物平面与辐射传感器之间的相对移动。
9.根据条款7或条款8的辐射测量系统，其中光谱仪包括多个辐射传感器，该多个辐射传感器被布置在相对于物平面的不同定位处，使得每个辐射传感器被配置为检测由物平面上的不同定位引起的干涉图案的空间强度分布。
10.根据条款7至9中任一项的辐射测量系统，还包括处理器，处理器被配置为：从辐射传感器接收指示干涉图案的空间强度分布的信号，并且使用信号和干涉仪的光谱性质来确定经调节的辐射束的光谱含量。
11.根据条款10的辐射测量系统，其中处理器被配置为确定经调节的辐射束的光谱强度分布。
12.根据条款10或条款11的辐射测量系统，其中处理器被配置为确定经调节的辐射束的带宽。
13.根据条款10至12中任一项的辐射测量系统，其中处理器被配置为确定经调节的辐射束的中心波长。
14.根据条款10至13中任一项的辐射测量系统，其中处理器还被配置为确定经调节的辐射束的带宽的空间分布。
15.根据条款10至14中任一项的辐射测量系统，其中处理器还被配置为确定经调节的辐射束的中心波长的空间分布。
16.根据条款11至15中任一项的辐射测量系统，其中处理器还被配置为确定经调节的辐射束的光谱含量对经调节的辐射束的散斑的贡献。
17.根据条款6的辐射测量系统，还包括处理器，该处理器被配置为：使用投射系统的物平面中的多个定位处的光谱含量来确定经调节的辐射束的空间啁啾。
18.一种光刻设备，包括：
照射系统，被配置为接收辐射束并且改变辐射束的强度分布以输出经调节的辐射束；
支撑结构，用于将掩模版支撑在光刻设备的物平面中或光刻设备的物平面附近，使得掩模版被布置为接收经调节的辐射束并且在经调节的辐射束的横截面中向经调节的辐射束赋予图案；
衬底台，用于支撑衬底；
投射系统，被配置为将图案投射到衬底上；以及
光谱仪，可操作以接收经调节的辐射束并且确定经调节的辐射束的光谱含量。
19.根据条款18的光刻设备，其中光谱仪包括干涉仪，该干涉仪被配置为使经调节的辐射束与其自身干涉并且产生干涉图案，干涉图案的一个或多个特性指示光谱含量。
20.根据条款19的光刻设备，其中干涉仪包括位于投射系统的物平面中或位于投射系统的物平面附近的干涉测量元件。
21.根据条款20的光刻设备，其中干涉测量元件包括标准具。
22.根据条款21的光刻设备，其中干涉测量元件包括多个标准具，该多个标准具被布置在投射系统的物平面中或投射系统的物平面附近的不同定位处。
23.根据条款20至22中任一项的光刻设备，其中光谱仪可操作以确定投射系统的物平面中的多个定位处的经调节的辐射束的光谱含量。
24.根据条款23的光刻设备，其中光谱仪包括辐射传感器，该辐射传感器被配置为检测干涉图案的空间强度分布。
25.根据条款24的光刻设备，还包括致动系统，该致动系统被配置为生成在物平面与辐射传感器之间的相对移动。
26.根据条款24的光刻设备，其中光谱仪包括被布置在相对于物平面的不同定位处的多个辐射传感器，使得每个辐射传感器被配置为检测由物平面上的不同定位引起的干涉图案的空间强度分布。
27.根据条款24至26中任一项的光刻设备，还包括处理器，该处理器被配置为：从辐射传感器接收指示干涉图案的空间强度分布的信号，并且使用信号和干涉仪的光谱性质来确定经调节的辐射束的光谱含量。
28.根据条款27的光刻设备，其中处理器被配置为确定经调节的辐射束的光谱强度分布。
29.根据条款27或条款28的光刻设备，其中处理器被配置为确定经调节的辐射束的带宽。
30.根据条款27至29中任一项的光刻设备，其中处理器被配置为确定经调节的辐射束的中心波长。
31.根据条款28至30中任一项的光刻设备，其中处理器还被配置为确定经调节的辐射束的带宽的空间分布。
32.根据条款28至31中的任一项的光刻设备，其中处理器还被配置为确定经调节的辐射束的中心波长的空间分布。
33.根据条款29的光刻设备，其中处理器还被配置为：使用经调节的辐射束的带宽来确定经调节的辐射束的带宽对经调节的辐射束的散斑的贡献。
34.根据条款23的光刻设备，还包括处理器，该处理器被配置为：使用投射系统的物平面中的多个定位处的光谱含量来确定经调节的辐射束的空间啁啾。
35.根据条款20至34中任一项的光刻设备，其中干涉测量元件形成掩模版的部分。
36.根据条款35的光刻设备，其中掩模版还包括扩展光学器件，该扩展光学器件被配置为增加干涉图案的角度范围。
37.根据条款20至34中任一项的光刻设备，其中干涉测量元件形成支撑结构的部分。
38.根据条款37的光刻设备，其中支撑结构还包括扩展光学器件，该扩展光学器件被配置为增加干涉图案的角度范围。
39.根据条款24至38中任一项的光刻设备，其中辐射传感器位于衬底台处。
40.根据条款18至39中任一项的光刻设备，还包括控制器，该控制器被配置为根据光谱含量控制光刻设备的组件。
41.一种用于光刻设备中的掩模版，该掩模版包括标准具。
42.根据条款41的掩模版，还包括扩展光学器件，该扩展光学器件被配置为增加由标准具生成的干涉图案的角度范围。
43.根据条款41的掩模版，其中掩模版包括多个标准具。
44.根据条款43的掩模版，还包括扩展光学器件，该扩展光学器件被配置为增加由每个标准具生成的干涉图案的角度范围。
45.一种支撑结构，被构造为将掩模版支撑在光刻设备的物平面中或光刻设备的物平面附近，该支撑结构包括标准具。
46.根据条款45的支撑结构，还包括扩展光学器件，该扩展光学器件被配置为增加由标准具生成的干涉图案的角度范围。
47.根据条款45的支撑结构，其中支撑结构包括多个标准具。
48.根据条款47的支撑结构，还包括扩展光学器件，该扩展光学器件被配置为增加由每个标准具生成的干涉图案的角度范围。
49.一种在光学设备已改变辐射束的强度分布之后确定辐射束的光谱含量的方法，包括：
使用干涉仪来使辐射束与其自身干涉并且产生干涉图案，其中干涉图案的一个或多个特性指示光谱含量；
检测干涉图案的空间强度分布；
使用干涉图案的空间强度分布和干涉仪的光谱性质来确定辐射束的光谱含量。
50.根据条款49的方法，还包括将干涉仪的干涉测量元件定位在光学设备的物平面中或光学设备的物平面附近。
51.根据条款49或条款50的方法，其中干涉测量元件包括标准具，并且其中使用干涉仪包括使辐射束与标准具相互作用。
52.根据条款51的方法，其中干涉测量元件包括多个标准具，并且其中方法还包括将标准具布置在光学设备的物平面中或光学设备的物平面附近的不同定位处。
53.根据条款50至52中任一项的方法，还包括确定光学设备的物平面处的多个定位处的光谱含量。
54.根据条款49至53中任一项的方法，还包括检测由在物平面中或物平面附近的不同定位引起的干涉图案的空间强度分布。
55.根据条款49至54中任一项的方法，还包括使用经调节的辐射束的光谱强度分布来确定经调节的辐射束的带宽。
56.根据条款49至55中任一项的方法，还包括使用经调节的辐射束的光谱强度分布来确定经调节的辐射束的中心波长。
57.根据条款49至56中任一项的方法，还包括确定经调节的辐射束的带宽的空间分布。
58.根据条款49至57中任一项的方法，还包括确定经调节的辐射束的中心波长的空间分布。
59.根据条款49至58中任一项的方法，还包括使用经调节的辐射束的带宽来确定经调节的辐射束的光谱含量对经调节的辐射束的散斑的贡献。
60.根据条款49至58中任一项的方法，还包括使用光学设备的物平面中的多个定位处的光谱含量来确定经调节的辐射束的空间啁啾。
61.一种使用光刻设备执行光刻曝光的方法，包括：
接收辐射束；
改变辐射束的强度分布以形成经调节的辐射束；
使用通过支撑结构被保持在光刻设备的投射系统的物平面中或光刻设备的投射系统的物平面附近的的掩模版来在经调节的辐射束的横截面中向经调节的辐射束赋予图案；
将图案投射到衬底上；以及
根据使用条款49至60中任一项的方法确定的经调节的辐射束的光谱含量来控制光刻设备的组件。
62.根据条款61的方法，还包括使用不同的光刻设备执行另一光刻曝光，其中光谱含量用于减小两个光刻设备之间的性能差异。
63.一种匹配第一光刻设备和第二光刻设备的方法，包括：
测量第一光刻设备的第一邻近偏差曲线；
测量第一光刻设备的经调节的辐射束的第一光谱含量以确定第一带宽；
测量第二光刻设备的第二邻近偏差曲线；
测量第二光刻设备的经调节的辐射束的第二光谱含量以确定第二带宽；以及
调整第一带宽和第二带宽中的至少一者以对第一邻近偏差曲线和第二邻近偏差曲线进行匹配。
虽然上面已经描述了本发明的特定实施例，但是应当理解，本发明可以不同于所描述的方式来实践。以上描述旨在说明而非限制。因此，对于本领域技术人员来说很清楚的是，在不脱离下面阐述的权利要求的范围的情况下，可以对本发明进行如所描述的修改。

Claims (15)

1.一种辐射测量系统，包括：
光学设备，被配置为接收辐射束并且改变所述辐射束的强度分布以输出经调节的辐射束；以及
光谱仪，可操作以接收所述经调节的辐射束并且确定所述经调节的辐射束的光谱含量。
2.根据权利要求1所述的辐射测量系统，其中所述光谱仪包括干涉仪，所述干涉仪被配置为使所述经调节的辐射束与其自身干涉并且产生干涉图案，其中所述干涉图案的一个或多个特性指示所述光谱含量。
3.根据权利要求2所述的辐射测量系统，其中所述干涉仪包括投射系统和干涉测量元件，所述干涉测量元件位于所述投射系统的物平面中或位于所述投射系统的所述物平面附近。
4.根据权利要求3所述的辐射测量系统，其中所述干涉测量元件包括至少一个标准具。
5.根据权利要求3或权利要求4所述的辐射测量系统，其中所述光谱仪可操作以确定所述投射系统的所述物平面中的多个定位处的所述经调节的辐射束的所述光谱含量。
6.根据权利要求2至5中任一项所述的辐射测量系统，其中所述光谱仪包括至少一个辐射传感器，所述至少一个辐射传感器被配置为检测所述干涉图案的空间强度分布。
7.根据权利要求6所述的辐射测量系统，还包括处理器，所述处理器被配置为：从所述至少一个辐射传感器接收指示所述干涉图案的所述空间强度分布的信号，并且使用所述信号和所述干涉仪的光谱性质来确定所述经调节的辐射束的所述光谱含量。
8.根据权利要求7所述的辐射测量系统，其中所述处理器被配置为确定以下项中的至少一项：
所述经调节的辐射束的光谱强度分布；以及
所述经调节的辐射束的带宽；以及
所述经调节的辐射束的中心波长；以及
所述经调节的辐射束的所述带宽的空间分布；以及
所述经调节的辐射束的所述中心波长的空间分布。
9.根据权利要求7或8所述的辐射测量系统，其中所述处理器还被配置为确定所述经调节的辐射束的所述光谱含量对所述经调节的辐射束的散斑的贡献。
10.根据权利要求5所述的辐射测量系统，还包括处理器，所述处理器被配置为：使用所述投射系统的所述物平面处的多个定位处的所述光谱含量来确定所述经调节的辐射束的空间啁啾。
11.一种在光学设备已改变辐射束的强度分布之后确定所述辐射束的光谱含量的方法，包括：
使用干涉仪来使所述辐射束与其自身干涉并且产生干涉图案，其中所述干涉图案的一个或多个特性指示所述光谱含量；
检测所述干涉图案的空间强度分布；
使用所述干涉图案的所述空间强度分布和所述干涉仪的光谱性质来确定所述辐射束的所述光谱含量。
12.根据权利要求11所述的方法，还包括将所述干涉仪的干涉测量元件定位在所述光学设备的物平面中或在所述光学设备的所述物平面附近。
13.根据权利要求12所述的方法，还包括以下步骤中的至少一个步骤：
确定所述光学设备的所述物平面处的多个定位处的所述光谱含量；以及
检测由在所述物平面中或在所述物平面附近的不同定位引起的所述干涉图案的空间强度分布；以及
使用所述经调节的辐射束的所述光谱强度分布来确定所述经调节的辐射束的带宽；以及
使用所述经调节的辐射束的所述光谱强度分布来确定所述经调节的辐射束的中心波长；以及
确定所述经调节的辐射束的所述带宽的空间分布；以及
确定所述经调节的辐射束的所述中心波长的空间分布。
14.根据权利要求13所述的方法，还包括使用所述经调节的辐射束的所述带宽来确定所述经调节的辐射束的所述光谱含量对所述经调节的辐射束的散斑的贡献。
15.根据权利要求13所述的方法，还包括使用所述光学设备的所述物平面中的多个定位处的所述光谱含量来确定所述经调节的辐射束的空间啁啾。
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