CN1504830A - 光刻设备和器件制造方法 - Google Patents

Abstract

在光刻设备中，控制在衬底上投影光束的强度分布的角度相关性。在光瞳平面附近的光束中固定设置光束分裂器。所述光束分裂器分出辅助光束，用所述辅助光束测量在光瞳平面上的光束的空间强度分布的信息。最好是，使用照明器固有的边界条件对辅助光束中的测量的位置相关性去卷积，以补偿光瞳平面和探测元件之间的偏差。使用测量的位置相关性控制操纵光瞳平面中位置相关性的光学元件的参数。这样的光学元件的例子是，可控地导引各部分光束方向的元件矩阵。因此，可以实现连续的反馈回路。

Description

光刻设备和器件制造方法

技术领域

本发明涉及光刻设备，它包括：

-辐射系统，所述系统提供辐射的投影光束，所述辐射系统包括照明系统，所述照明系统限定在光瞳平面中光束的位置相关强度分布；

-支撑结构，用于支撑构图装置，所述照明系统依据光瞳平面中的位置相关强度分布限定，在所述构图装置上的光束的角度相关强度分布；

-衬底台，所述衬底台保持衬底；和

-投影系统，所述投影系统将构图的光束投影到所述衬底的目标部分。

背景技术

在此使用的术语“构图装置”应广泛地理解为指的是这样的装置，它能够用于，对入射的辐射光束赋予构图的剖面，所述构图的剖面与在所述衬底的目标部分中要建立的图形相对应；术语“光阀”也能够用于在此上下文中。一般来说，所述图形与诸如集成电路或其他器件(见下述)等在所述目标部分中建立的器件中的特殊功能层相对应。这样的构图装置的例子包括：

-掩模。在光刻中掩模的概念是周知的，并且它包括诸如二元、交替相移和衰减相移之类的掩模类型，以及各种混合掩模类型。在所述辐射光束中的这样的掩模的放置引起撞击在所述掩模上的辐射据在掩模上的图形，的选择的透射(在透射掩模的情况)或反射(在反射掩模的情况)。在掩模的情况中，所述支撑结构一般是掩模台，它确保所述掩模被保持在入射辐射光束中的希望的位置上，并且如果希望的话，确保掩模能够相对于所述光束移动。

可编程镜排列。这样的装置的一个例子是具有粘弹性控制层的矩阵可寻址表面和反射表面。在这样的装置后的基本原理例如是，反射表面的已寻址区域将入射光反射为衍射光，从而未寻址区域将入射光反射为未衍射光。使用适当的滤光器，能够从所述反射光束过滤出所述未衍射光，在后面仅留下衍射光；这样使得所述光束根据所述矩阵可寻址表面的寻址图形构图。可编程镜排列的另一实施例使用微小的镜的矩阵排列，通过应用适当的部化电场，和使用压电激励装置，每个微小镜能够单独地围绕轴线倾斜。再一次，所述镜是矩阵可寻址的，使得已寻址镜和未寻址镜在不同方向反射入射辐射光束；在此方式中，根据矩阵可寻址镜的寻址图形构图反射光束。例如能够使用适当的电子装置进行需要的矩阵寻址。在上述的两种情况中，构图装置能够包括一个和多个可编程镜排列。例如能够从本文结合参引的，美国专利US5,296,891和US5,523,193，以及PCT专利申请WO98/38596和WO98/33096见到这里涉及的镜排列的另外的信息。在可编程镜排列的情况中，例如，可以将所述支撑结构实施为按照需要可固定或可移动的框架或台。

可编程液晶显示屏(LCD)。在本文参引的美国专利US5,229,872中给出这样的装置的例子。如上所述，可将在此时的支撑结构实施为根据需要可固定或可移动的框架或台。

为了简明起见，在本正文的其余部分会在某些位置本身特定地指向包括掩模和掩模台的例子；但是，应在上述的构图装置的较广范的上下文中理解在这些例子中讨论的基本原理。

例如，在集成电路(LC)的制造中能够使用光刻投影装置。这时，构图装置可以产生与IC的单独层相对应的电路图形，并且能够将这个图形成像到覆盖辐射光敏材料抗蚀剂层的衬底(硅晶片)上的目标部分(如包括一个或多个管芯(die))。一般来说，单一晶片含有相邻目标部分的整个网格结构，所述相邻目标部分通过投影系统一次一个地被连续辐射。在用在掩模台上的掩模构图的现有技术装置中，能够在两类不同的机器之间做出区分。在一类光刻投影装置中，通过一举将整个掩模图形曝光辐射每个目标部分；这样的装置通常被称为晶片步进器或步进-重复设备。通常被称为步进-扫描装置的另一装置中，在给定参考方向(扫描方向)，在投影光束下，通过扫描掩模图形，同时在平行这个方向的和反向平行这个方向同步扫描衬底台，辐射每个目标部分；因为，一般来说，投影系统具有放大因数M(一般＜1)，扫描衬底台的速度V是扫描掩模台的速度的因数M倍。例如从本文参引结合的US6,046,792能够了解关于在此说明的光刻设备的另外的信息。

在使用光刻投影设备的器件制造工艺中，将图形(例如，在掩模中)成像到衬底上，所述衬底至少部分用辐射光敏材料(光致抗蚀剂)层覆盖。在这个成像步骤前，衬底可以受到各种处理过程，如打底料、光致抗蚀剂涂覆和软烘烤。在曝光后，可以对衬底进行其他处理过程，如后曝光烘烤(PEB)，显影，硬烘烤和成像部件的测量/检查。处理过程的这个排列是用作构图如IC等器件的单个层的基础。然后，对这样构图的层进行各种处理如腐蚀、离子注入(搀杂)、金属化、氧化、化学机械抛光等，以完成单个层。如果需要几个层，那么必须对每个新层重复整个过程，或它的变种。最终，在衬底(晶片)上出现器件的排列。然后，通过如切割或锯割之类的技术将这些器件相互分开，由此单个的器件能够安装在载体上，连接引脚等。例如从本文参引结合的，1997年，ISBN 0-07-067250-4，Peter van Zant著，McGrawHill出版公司的“Microchip Fabrication：A Practical Guide toSemiconductor Processing”的第三版一书，能够获得关于这个处理的更多信息。

为了简明起见，下面将投影系统称为“透镜”；但是，这个术语应广泛地理解为包括各种投影系统，例如包括折射光学系统、反射光学系统和反折射系统，从而这些投影系统的任何一个可以适合常规成像或适合在存在浸没(immersion)流体情况下成像。辐射系统也可以包括根据引导、成形或控制辐射投影光束的任何这些设计类型操作的组件，并且，这些组件也可以在下面集体地或单个地被称为“透镜”。另外，光刻设备可以是具有两个或多个衬底台(和/或两个或多个掩模台)类型的。在这个多级机器中，附加的台可以并列使用，或可以在一个或多个台上进行准备步骤，而同时一个或多个其它的台用于曝光。例如在本文参引的US5,969,441和WO98/40791中介绍了双级光刻设备。

虽然在这个正文中，对于在IC的制造中使用本发明的装置做出了特定参考说明，但是应清楚地理解，这样的装置具有很多其他的可能用途。例如他可以在集成光学系统、磁畴存储器的引导和探测图形、液晶显示屏、薄膜磁头等的制造中使用。本领域技术人员理解在这些其他应用的上下文中，在其中的“标线板”、“晶片”或“管芯”术语的任何使用应理解为分别被更普遍的术语“掩模”、“衬底”、和“目标部分”代替。

在本文中，用术语“辐射”和“光束”包括所有类型的电磁辐射，包括紫外线(UV)辐射(如具有365,248,193,157或126nm波长)和超紫外线(EUV)辐射(如具有5-20nm范围波长)，以及如离子束或电子束的颗粒束。

辐射系统必须确保，作为跨所述束的位置的函数的，和作为在所述束中射线的入射角的函数的希望的强度分布的实现。可以在掩模(标线板)水平上或者在衬底(晶片)水平上限定所述强度分布。除了掩模产生的图形外，希望的位置相关性一般必须与作为在衬底上的位置的函数的固定强度一致，希望的角度的相关性必须在一定角度达到高峰。希望角度相关性可以取决于在掩模上的图形的性质。因此，必须能够改变掩模的照明的性能，使得能够实现适合的希望的角度相关性。很复杂的照明系统确保希望强度分布的实现。

在此参引结合的欧洲专利申请1304850.9(相应于转让给本申请相同的受让人和具有共同的发明人的US申请No.10/157,033)说明了照明系统的例子。一个照明系统具有激光光源，接下来为在如衍射光学元件(DOE)、旋转三棱镜和变焦透镜前的光学元件。在DOE、旋转三棱镜和变焦透镜后，光束通过光学积分器棒。所述棒均匀地涂抹(smear out)作为位置函数的强度分布，保留大部分角度相关性。这意味着，在棒的出口侧上，在棒的完整截面上的空间强度分布几乎是完全一致的。

用DOE、旋转三棱镜和变焦透镜在衬底上成形投影光束的角度相关的强度部分(在文中的“角度”可以指相对于光束的主方向的角度，以及围绕那个主方向旋转的角度)。作为至少DOE的替代，已提出可单独电子定向的微镜或微透镜的矩阵。通过控制在不同方向中反射光束的镜的比例分数，能够很详细地控制角度相关的强度分布。也提出由DOE进行旋转三棱镜的功能。

这样的高度复杂的照明系统必须准确地配置，以确保希望的一致和在衬底上作为角度的函数的强度分布。在照明系统中的小的偏差会影响所述强度分布。另外，如污染等的无规律的因素也会是重要的。

一般来说，通过设置过程确保正确的强度分布，所述设置过程包括选择照明特别掩模需要的组件和在曝光衬底前调节这些组件的参数，以确保实现作为位置和角度函数的希望的强度分布。所述参数例如包括在旋转三棱镜的元件之间的距离和/或在镜矩阵中镜的取向。

已证明能够测量在衬底上的强度分布的位置相关性。为此，在衬底或掩模附近通常有足够空间可以包括探测器。

角度强度的分布的测量是较为不简单的。在理论上，能够用在光瞳平面中或其附近，即在光学系统内的位置相关的强度探测直接测量所述角度分布。另外，能够在掩模水平上设置针孔，同时测量与掩模水平上角度强度分布相应的，在衬底水平上的散焦空间强度分布状态的针孔散焦图像。但是，在这两种情况中，中断了正常的成像处理。在光瞳平面和掩模平面之间的关系是，作为光瞳平面中的位置的函数的强度分布确定在掩模上作为角度函数的强度分布。反之，在光瞳平面中作为角度函数的强度分布确定在掩模上的位置函数的强度分布(虽然通过使得投影光束通过内反射棒在光刻设备中改变后者的关系)。这个关系的出现是因为，用有效的焦距在光瞳平面和掩模之间包括光学结构，以致光瞳平面在距离光学结构的有效焦距上。

因为在光瞳平面上的位置相关的强度的测量目前涉及将探测器放入到光瞳平面中，所以它涉及中断设备的正常操作。在设置正常操作中，例如因为需要照明系统组件控制在光瞳平面上的照明图形，所以照明系统的很多组件一般聚集在光瞳平面附近的空间。显然，当另外使用在目标或者图像平面上的探测器进行在光瞳平面上的位置相关强度测量时，也中断设备的正常操作。

在检查用探测器测量的光瞳平面上的强度分布和调节影响光瞳平面中的强度分布的光学组件的参数后，设备恢复到正常操作秩序使得光束能够达到衬底。随后留下影响光瞳平面中的强度分布的光学组件，作为保留需要的角度相关性的设置(set-up)。

这样的过程具有的缺点是，它增加在改变掩模后设置能够使用前的时间。而且，它不考虑在辐射光束的角度相关的强度分布上的动态控制。

发明内容

本发明的目的是在不中断光刻设备的操作的情况下能够获得关于光瞳平面中强度分布的信息。

本发明的另一目的是能够在任何时间调节照明系统的配置，以依据所述测量的强度分布的信息，控制在光瞳平面中的希望的强度分布。

本发明的另一目的是，在不占用结构上影响光瞳平面强度分布的靠近光瞳平面的组件用的空间的情况下，能够获得光瞳平面中的强度分布的信息。

根据本发明，在具有权利要求1的特征部分的开始段落中指明的光刻设备中实现了这些和其他目的。为了获得关于光瞳平面中的强度分布的信息，代替必须在光刻设备的投影光束中移入和从中移出的探测器，使用固定的装置，它带有将辅助光束与投影光束分开的光束分裂器。从辅助光束中的测量值获得光瞳平面中的投影光束的强度分布信息。

从跨辅助光束的强度分布获得的信息可以用于调节，用于操纵在光瞳平面中的强度分布的位置相关性的光学组件。因此，例如在一定方向中反射投影光束的矩阵中的镜分数比例可以被修改，使得测量的分布更紧密地接近要求的分布。可以调节旋转三棱镜以改变在光瞳平面中的光环直径，或可以调节变焦透镜的变焦因数等，这都取决于辅助光束中强度分布的测量产生的信息。

最好是，为了这个用途使用从所述探测器来的反馈回路。因为光束分裂器固定在光束中，所以在角度相关性上的控制总是可能的。这使得能够在衬底曝光器件使用在角度相关性上的动态控制。也能够实现希望的强度分布的快速改变和校验。

最好是，提供一个和多个设定值，它们限定在光刻设备中当前使用的掩模的至少部分希望的照明图形，并且控制光学组件的参数，以将测量的值向所述设定值改变。

在衬底上的光束强度分布的角度相关性上的控制可与衬底上光束位置相关的强度分布上的控制相结合。为了测量后者的分布，最好在衬底或掩模水平上使用第二强度探测器。因此，至少两个反馈回路控制光束强度分布，每个带有在相对于光束的不同位置上的探测器。

为了尽可能多地保留操纵强度分布的光学元件的空间，在辅助光束中的探测元件的位置最好不是正好在光瞳平面中。结果，一般在测量的跨辅助光束的强度分布和希望的光瞳平面中的分布之间有差别。最好是将去卷积(deconvolution)操作应用到测量的跨辐射光束的强度分布，以补偿这个差。在这个去卷积操作中使用的边界条件包括，照明系统的成像性能，如积分器棒的出口的形状和大小，或如在光束路径中稍后通过光学元件的所述棒的出口侧上的点光源的特定光线跟踪。最好采用处理从所述测量获得的信息的适当编程计算机进行所述去卷积操作。

可以使用反射部分投影光束的部分透明镜表面实现探测器，探测器附装在所述镜表面的后侧。所述探测器可以包括CCD传感器矩阵，如果需要在前面是产生CCD可探测的信号的荧光层。通过设置所述探测器，或至少荧光层基本直接设置在所述镜后，在光瞳平面上的和在所述探测器上的强度分布之间的差被降低到最小。必须注意，可以在45度的相对角度以下定向测量平面和光瞳的图像平面。因此，为了计算在光瞳平面上的强度分布，使用中要求利用特定照明器的预定光学变换性能的额外计算步骤。使用在此认为是已知的射线跟踪法，能够数值确定这些变换性能。

在已知的光刻设备的照明系统中，在掩模前的光束光程中，在光瞳平面后可以设置一对透镜、光均匀棒和聚光透镜。所述棒均匀地分布作为在掩模位置的函数的强度，同时保持大部分的角度相关性。在所述棒后的聚光透镜中，在光束达到掩模前出现第二光瞳平面。在一个特定实施例中，光束分裂器位于在基本直接在所述聚光透镜后的投影光束的光程中。已发现，这个位置确保可用的探测信息，而不中断照明系统，以致使得减少在强度分布上的控制。

在另一个实施例中，光束分裂器在成形角度相关性的光学结构(例如包括镜矩阵、DOE、旋转三棱镜和/或变焦透镜)和所述棒之间的在上面提到的所述光瞳平面前。这个位置使得能够在与投影光束的光瞳平面等同的辅助光束的平面上设置探测器。因此，较小的差要出现在探测的强度分布和实际强度分布之间。

本发明也提供器件制造方法，它包括步骤：

-提供衬底，所述衬底至少部分用辐射敏感材料层覆盖；

-使用辐射系统提供辐射投影光束，所述辐射系统包括：照明系统，它限定在光瞳平面上的投影光束的强度分布的位置相关性，所述位置相关性确定在衬底上投影光束的强度分布的角度相关性；

-使用构图装置，对从所述光瞳平面来的投影光束赋予截面中的图形；和

-向辐射敏感材料层的目标部分投影辐射的构图的光束，

特征在于：

-从投影光束分出辅助光束；

-测量跨所述辅助光束的强度分布；和

-依据跨辅助光束测量的强度分布控制在光瞳平面上的强度分布。

附图说明

下面参照示意性附图说明只作为例子的本发明的实施例，在附图中相对应的符号表示相对应的部分，附图：

图1示出根据本发明实施例的光刻投影设备；

图2示意示出光程的实施例；

图2a示意示出光程的细节；和

图3示意示出光程的另一实施例。

具体实施方式

实施例1

图1示意示出根据本发明具体实施例的光刻设备。所述设备包括：

-辐射系统Ex，IL，它供给辐射(如紫外线辐射)的投影光束PB。在这个特定情况中，所述辐射系统也包括辐射源LA；

-第一目标台(掩模台)MT，它设有保持掩模MA(例如，标线板)的掩模保持器；

-第二目标台(衬底台)WT，它设有保持衬底(如涂覆光致抗蚀剂涂层的硅晶片)W的衬底保持器；和

-投影系统(“透镜”)PL(如折射，反射或反折射透镜)，用于向所述衬底W目标部分(如包括一个或多个管芯)C成像掩模MA的受辐射部分。

如图所示，所述设备是透射型的(即具有透射掩模)。但是，一般来说，例如，它也可以是带有反射掩模的反射型的。另外，所述设备可以使用另一种构图装置，如上述的类型的可编程镜排列。

源LA(如受激准分子激光器)产生辐射光束。这个光束直接或在穿过如光束扩张器Ex的调节装置后，被供给到照明系统(照明器)IL。照明器IL可以包括调节装置AM，它调节光束中的角度强度分布。一般来说，能够调节在辐射系统的光瞳平面中的强度分布的至少外和/内径向范围(通常分别称为σ外和σ内)。另外，照明器IL一般包括各种其他组件，如积分器IN和聚光透镜CO。这样，撞击在掩模MA上的光束PB在其截面中具有希望的均匀性和强度部分。关于图1应注意，源LA可在光刻投影设备的外罩中(例如，源LA是汞灯是常有的)，但是也可以远离光刻投影装置，所述源产生的辐射光束被引向所述设备(如在适当的定向镜的帮助下)；在源LA是受激准分子激光器时常常是后者情况。本发明和权利要求书包括这两种情况。

随后光束PB与在掩模台MT上保持的掩模MA相交。穿过掩模MA的光束PB通过透镜PL，透镜PL将光束PB聚焦到衬底W的目标部分C。在干涉测量装置IF的帮助下，能够准确地移动衬底台WT，如使得在光束PB的光程中定位不同的目标部分C。掩模MA也能够相对于光束PB的光程定位，如在从掩模库机械查找后，或在扫描时。一般来说，借助于在图1中未明确示出的长行程模块(粗定位)和短行程模块(细定位)实现目标台MT和WT的移动。但是，在晶片步进器(与步进-扫描装置相反)的情况，掩模台MT可以就连接到短行程驱动器，或固定其上。可以使用掩模对准标记M1和M2和衬底对准标记P1和P2将掩模MA和衬底W对准。

在两种不同模式中使用图示的设备：

1.在步进模式中，掩模台MT基本保持静止，并且一举将整个掩模图像投影(即单一“闪光”)到目标部分C。然后，在x和/或y方向位移衬底台WT使得不同的目标部分C能够被光束PB辐射；和

2.在扫描模式中，基本上适用相同的情况，除了不在单一“闪光”中曝光给定目标部分C外。而是，以速度v在给定方向(所谓的“扫描方向”，如y方向)移动掩模台MT，使得投影光束PB在掩模图像上扫描；同时，在相同和相反方向在V＝Mv的速度下移动衬底台WT，其中M是透镜PL的放大倍数(一般M＝1/4或1/5)。在此方式中，能够不必牺牲分辨率，曝光相对较大的目标部分C。

图2示出包括照明系统的光刻设备的光程的实施例的更详细的示意图。光束PB用虚线表示。光束PB从辐射源LA穿过角度相关性成形单元12、棒16、第一聚光透镜180、第二聚光透镜186、位置相关性控制单元24、掩模MA和投影透镜PL，到达衬底W。位置相关的强度探测器22被包括在衬底W附近，它的输出耦接到位置相关性控制单元24(用于校正在掩模MA上的场平面非均匀性)。在这里和下面的词“透镜”应理解为一般术语，不仅是指光学成形的玻璃的单一片，而是更多地包括各种光学工作系统，其中包括折射光学系统、反射光学系统和由单一元件或元件结合构成的反折射系统。

在光束PB的光程中，光束分裂器181呈镜形地插入，它的前表面182反射光束PB的大部分，使得光束的一小部分作为辅助光束通过到达镜的背面，在所述背面上设置荧光薄片形式的探测元件183。呈CCD相机形式的位置相关传感器184指向荧光薄片183。传感器184耦接到控制单元11的输入，控制单元具有耦接到角度相关性成形单元12的输出。通过例子，显示出角度相关性成形单元12含有第一成形单元120、变焦透镜124和旋转三棱镜122。第一成形元件120例如含有微型镜的排列，各微型镜在可控制的方向反射部分光束。角度相关性成形单元12在初始光瞳面14上产生带有控制的位置相关性的强度分布。耦接透镜126将来自光瞳平面14的光束耦接到棒16。

在工作中，在初始光瞳平面14前的光学元件的作用是操纵在光瞳平面中的强度分布的位置相关性。在光瞳平面14后的光学元件126、180和186通过衬底W上的投影透镜PL，将位置相关性转换为在掩模MA上的光束PB的强度的入射角相关性。在光瞳平面14上的强度分布的角度相关性产生在掩模MA上的光束PB的强度分布的位置相关性，而是仅在由棒16涂抹后，使得在掩模MA上发生基本一致的位置相关性。

在第一聚光透镜180中，出现初始光瞳平面14的图像(事实上，作为棒16中的反射结果，多个光瞳平面14的重叠图像)。从第二光瞳平面出现的辐射传播到半透明镜181，通过镜181，辐射的一部分(如1％)传播到在镜181背面上的荧光层183。在荧光层183上撞击的辐射引起位置相关的光图形。传感器184测量这个图形的2维位置相关性。传感器184向控制单元11传递关于这个图形的测量的信息。

控制单元11使用所述信息控制一个和多个光学元件120，122和124的参数，它们操纵在初始光瞳平面14中的强度分布的位置相关性，使得所述位置相关性适合预定图形，所述预定图形是对用于构图光束PB的特定掩模MA选择的。

在一个例子中，第一成形元件120含有镜的矩阵，每个镜带有单独可控的取向。这个取向影响部分光束的反射方向。从而，第一成形元件120提供辐射的初始角度分布。随后在这个矩阵和初始光瞳平面14之间的如变焦透镜124的光学元件能够增加或者降低辐射角。

在这个例子中，控制器11使用测量的位置相关性控制镜的取向。在处理前，控制器11可以将测量的强度图形和希望的图形彼此归一化(normalize)，使得它们的空间的平均值彼此相等。控制器11确定光瞳平面中测量的强度超过预定图形的区域。然后，控制器11计算从光束PB向那些区域反射辐射的镜的数目中的需要的减少量，使得在这些区域上的强度降低到根据预定图形的强度。随后，控制器11将控制信号发送到第一成形单元120，改变先前向这些区域反射辐射的相应数目的镜的方向。控制器11也可以以相反的方式处理预定图形超过测量强度的区域，控制向那些区域反射构图光束的增加的镜的数目。

更一般地，通过搜索镜矩阵的改向角度的某个矩阵，控制器11可以计算这个改向，使得在预定图形和改向值的矩阵的预计效果之间的距离指标最小。

在其他例子中，控制器11可以根据测量强度控制在各旋转三棱镜122之间的距离和/或变焦透镜124的变焦因数。例如，可以依靠测量强度的加权平均值控制变焦因数，所述加权平均值是，用作为离开变焦放大倍数的中心的距离的函数的增加的加权值加权，在光瞳平面的不同位置上的平均获得的值。根据所述加权平均值是否在参考值上或下，降低或增加变焦因数。用带有在光瞳平面的照明图形中要求的环中的边缘附近从正到负改变的加权值，相似的平均值可以用来控制旋转三棱镜122。

取代镜矩阵，可以用折射或衍射元件矩阵(如微透镜或全息元件)。另外，也能够引入在初始光瞳平面14附近的某些形式位置相关控制器，例如带有可编程透射度的可控元件的矩阵形式的。

在图2的实施例中，探测元件(荧光层183)靠近在包括透镜180和186的复合透镜中的初始光瞳平面14的图像平面(这里的词“图像平面”用在这样的情况，在初始光瞳平面14和图像平面之间的光学距离和在之间中的各光学元件与成像关系相对应，但是，当然，在棒16中的反射具有将数个初始光瞳平面14的镜图像相加的效果)。在光束PB的光程中在棒16后以这样的方式设置探测元件的优点是，控制器11能够校正棒16对在掩模MA上的强度分布角度相关性的任何影响。因为光瞳平面的图像一般发生在组成复合透镜180和186的透镜系统内，所以一般不可能将探测元件固定精确地定位在初始光瞳平面14的图像中。

结果，在光瞳平面的图像中的位置相关强度分布和探测的强度分布之间会发生一定的差。最好是，在使用所述强度分布以控制角度相关性成形单元12的光学元件120，122和124的一个或多个的参数之前，控制器11校正这些差。校正涉及对在光瞳平面的图像和探测元件183之间的位移的光学影响去卷积。将所述照明系统固有的成像性能用作去卷积操作中的边界条件。例如边界条件包括：棒16的出口的形状和大小，和例如从点光源的射线跟踪模型中的观察数据，所述点光源位于向光瞳平面的图像和向测量的平面辐射的棒的出口侧。利用边界条件计算去卷积数值方法是已知的。控制器11可以使用任何这样的方法获得在控制角度相关性成形单元12中的光学元件的参数中使用的光瞳平面的图像平面中的强度分布的估计值。

为了提高去卷积中的精确度，可以利用这样的事实，即，因为在形成所述图像前光束PB穿过棒16，所以在第二光瞳平面上的强度分布在两个垂直方向基本是镜对称的。另外，从棒的出口侧上的不同的点出现的光束的角度强度分布是相等的。在另一实施例中，控制器11也可以接收作为在掩模MA或衬底W上的位置函数的强度分布信息；在此实施例中，控制器使用这个信息校正去卷积操作或边界条件。

图2a示出图2的光程的改型的详细情况。在此改型中，在探测元件282前，镜181后包括一个或多个附加的光学元件280。在此实施例中，探测元件没有直接包括在镜181的背面上。可以使用附加的光学元件或多个元件280光学校正在光瞳平面和探测元件之间的移位的影响(如通过建立另一个光瞳图像)，或至少更容易地进行这个影响的校正。

在另一个改型(未示出)中，探测器还包括一个不透明的薄片，它带有一个或多个透明针孔。在单一针孔的情况，所述薄片最好在辐射光束方向的横向的平面可移动。在含有多个针孔的薄片情况，薄片最好是静止的。针孔薄片可以包括在镜181的背面，其后直接是探测元件282(例如有1mm的距离)。在工作中，传感器通过探测作为光束方向的横向位置函数的针孔后的某距离上的强度，测量穿过所述针孔的光的强度的角度的相关性。从而，所述探测器测量作为针孔位置和穿过针孔的辐射射线的角度的函数的强度。

可以将控制器11实现为适当编程的计算机，它处理传感器184来的数据，并向角度相关性成形单元12发出控制信号。任选地，可以通过数字信号处理器(未示出)执行如去卷积的处理部分。控制器11最好是具有例如经由局域网的输入，以接收关于在光束PB中插入的掩模MA的信息，或更特别地关于对于那个特定掩模希望的在掩模MA上的强度分布的角度相关性类型的信息。在每次改变掩模时可以选择新的希望的角度相关性。

根据此实施例，控制器11可以在部分时间主动控制角度相关性成形单元12。在第一实施例中，控制器11依据仅在改变掩模MA后，但是在曝光任何相关衬底W前，从传感器184来的数据，控制角度相关性成形单元12。在捕获角度相关性成形单元122的参数的适当设定值后，在一个或多个衬底W的随后曝光时冻结这个设定值。在第二实施例中，控制器也依据在衬底W的曝光时接收的数据，保持控制角度相关性成形单元12。因此，实现了角度相关性的动态实时控制，这可以用于补偿在曝光时的干扰。

在第三实施例中，控制器11可以在衬底曝光时，或在相同衬底曝光的闪光之间改变角度相关性，以便用连续不同的角度相关的强度分布的辐射曝光衬底。因此，通过从这些角度连续照明，可以实现更精确可控的照明，例如避免在从不同角度入射的辐射之间的干扰影响。因为光瞳形状的持久的探测(实时)，能够精确和快速地实现这样地控制。

图3示意示出所述光刻设备的不同实施例的光程。在此，探测元件30和传感器184设置在光束PB的光程中的初始光瞳平面14前的半透明镜32后。最好是，探测元件30(例如荧光薄片)设置在离开镜32的距离上，使得从镜32到初始光瞳平面14的光学距离基本等于从镜到探测元件的距离。因此，不需要去卷积操作处理。但是，也可以在镜32的背后设置探测元件30。这时，根据到初始光瞳平面14的距离和需要的精确度，会需要去卷积。相似地，可以在镜32后包括光学元件(未示出)，以实现在离开镜32的希望距离上的更准确的光瞳图像。

实施例中的传感器184最好是常规CCD相机，它带有将探测元件30的大小缩微到CCD敏感表面区域的大小的透镜。但是，如果存在足够大小的传感器排列以扩展光束直径，那么传感器排列可以直接包括在探测元件30后。在传感器184对光束PB波长的辐射敏感时，则甚至可以省略分开的探测元件30。

虽然上面说明了本发明的特定实施例，但是应理解，除了上述外也可以实施本发明。本说明书不是为了限定本发明。例如，虽然说明了使用反射主光束和透射辅助光束的镜，但是，应理解，也可以使用透射主光束和反射辅助光束的镜。此时，当然，探测元件最好不直接包括在镜上，而是离开它一定距离，以不阻碍主光束。

Claims (18)

1.一种光刻设备，包括：

-辐射系统，它提供辐射的投影光束，所述辐射系统包括照明系统，所述照明系统限定在光瞳平面中光束的位置相关的强度分布；

-支撑结构，它支撑构图装置，所述照明系统依据在所述光瞳平面中的所述位置相关的强度分布，限定在所述构图装置上的所述光束的角度相关的强度分布；

-衬底台，它保持衬底；和

-投影系统，它向所述衬底的目标部分投影构图的光束。

其特征在于：所述设备包括：

-光束分裂器，它固定在所述投影光束的光程中，所述光束分裂器分出辅助光束，和

-探测器，它带有在所述辅助光束的光程中的探测元件，用于探测与所述光瞳平面相应的位置相关的强度分布信息。

2.根据权利要求1的光刻设备，包括带有可控参数的光学元件和控制器，所述控制器具有输入和输出，所述输入与所述探测器耦接，所述输出与依据所述探测的信息控制所述参数的光学元件耦接。

3.根据权利要求2的光刻设备，所述控制器具有接收在光瞳平面上的强度分布的希望的位置相关性的接口，所述控制器被设置成调节所述参数，使得接近所述希望的位置相关性。

4.根据权利要求2或3的光刻设备，其中所述光学元件包括元件矩阵，每个元件在相应的单独的可控方向改变所述投影光束的方向，所述控制器被设置成依据在所述光瞳平面的区域上的希望的和测量的强度差调整部分元件，所述部分元件将到所述光瞳平面的所述区域的光束改向。

5.根据上述权利要求2到4任何一项的光刻设备，其中所述控制器被设置成依据至少在衬底曝光过程中测量的位置相关性控制所述参数。

6.根据上述权利要求任何一项的光刻设备，其中所述光束分裂器位于投影光束的光程中与光瞳平面偏离的位置，所述探测元件被设置成探测跨所述辅助光束的强度分布，所述装置包括去卷积单元，所述去卷积单元对在所述光瞳平面和探测元件处的强度分布差去卷积，所述强度分布差是由于沿着所述光瞳平面和所述探测元件之间的子光程的辐射传播产生的。

7.根据上述权利要求任何一项的光刻设备，其中所述光束分裂器包括反射部分所述投影光束的镜表面，所述镜表面透射作为辅助光束的所述投影光束另一部分，所述探测元件基本在所述镜表面的背侧截取所述辅助光束。

8.根据上述权利要求任何一项的光刻设备，其中所述光束分裂器包括反射部分所述投影光束的镜表面，所述镜表面透射作为辅助光束的所述投影光束另一部分，所述探测元件截取所述镜表面后的辅助光束，校正光学元件或多个光学元件包括在所述镜表面和所述探测元件之间。

9.根据上述权利要求任何一项的光刻设备，包括：初始光瞳平面；光传导棒，它带有涂抹所述光束强度分布的位置相关性的反射侧壁，所述棒包括在所述初始光瞳平面和初始光瞳平面的第一图像平面之间的所述投影光束的光程中；和将所述初始光瞳平面成像到所述光瞳平面的第一图像平面上的一个或多个光学元件，所述光束分裂器在所述光束光程中的所述棒后。

10.根据上述权利要求任何一项的光刻设备，其中所述光束分裂器位于所述初始光瞳平面前的所述光束的光程中。

11.一种器件制造方法，包括步骤：

-提供衬底，所述衬底至少部分用辐射敏感材料层覆盖；

-使用辐射系统提供辐射投影光束，所述辐射系统包括：照明系统，它限定在光瞳平面上的投影光束的位置相关的强度分布，所述位置相关性确定在所述衬底上投影光束的强度分布的角度相关性；

-使用构图装置，使所述投影光束的截面具有一定图形；和

-向所述辐射敏感材料层的目标部分投影辐射的所述构图的光束，

其特征在于：

-从投影光束分出辅助光束；

-测量跨所述辅助光束的强度分布；和

-依据跨所述辅助光束测量的强度分布控制在光瞳平面上的强度分布。

12.根据权利要求11的器件制造方法，其中接收在所述光瞳平面上的所述强度分布的希望位置相关性，和在所述测量的位置相关性的控制下，在反馈回路中使用照明系统的参数，使得所述光束的所述强度分布的位置相关性接近所述希望的位置相关性。

13.根据权利要求12的器件制造方法，其中所述照明系统包括元件的矩阵，每个元件在相应的单独可控方向改变所述投影光束的方向，所述方法包括下述步骤：依据在所述光瞳平面的一定区域上的希望的和测量的强度的差调整一部分所述元件，所述一部分元件将到所述光瞳平面的所述区域的光束改向。

14.根据权利要求11到13任何一项的器件制造方法，其中所述控制器被设置成，依据在所述辐射敏感材料层的曝光过程中测量的位置相关性控制所述参数。

15.根据权利要求11到14任何一项的器件制造方法，其中在投影光束的光程中偏离所述光瞳平面的位置从所述投影光束分离所述辅助光束，并且测量包括测量跨所述辅助辅光束的表面上的强度分布，和对所述光瞳平面和所述表面处的强度分布之间的差去卷积，所述强度分布差是由于沿所述光瞳平面和所述探测元件之间的子光程的辐射传播产生的。

16.根据权利要求11到15任何一项的器件制造方法，其中使用部分透明镜表面进行所述分开步骤，由所述部分透明镜表面一部分投影光束被反射，另一部分被透射形成辅助光束，所述辅助光束基本在所述镜表面的背表面被截取，以探测所述强度分布。

17.根据权利要求11到16任何一项的器件制造方法，包括步骤：将所述投影光束的强度分布均一化，在所述均一化后分出所述辅助光束。

18.根据权利要求11到17任何一项的器件制造方法，包括：与调节在所述光瞳平面上的所述位置相关性同时，调节在所述衬底上的所述投影光束的强度分布的位置相关性。

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