TW201007381A - Apparatuses and methods using measurement of a flare generated in an optical system - Google Patents

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201007381 六、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明有關一光學系統，且更特別有關一光學系統中 之閃光的測量。 【先前技術】 一投射曝光設備傳統上已被採用，以使用微影術製造 ^ 一經微佈圖之半導體裝置。該投射曝光設備藉由投射光學 系統將一形成在光罩（罩幕）上之電路圖案投射及轉印至 諸如晶圓之基板上。近年來，因半導體裝置之微佈圖進展 ，對於被轉印至晶圓上之圖案的線寬之一致性的需求正變 得更嚴格。隨著此趨勢，歸因於該投射光學系統中所產生 之閃光的線寬一致性中之降級可能成爲一問題，該降級落 在該傳統之容差內。該閃光在此中意指雜散光，其不利地 影響光罩圖案成像。 φ 在諸如投射光學系統的光學系統中所產生之閃光，被 約略地區分爲一歸因於在光學構件（例如透鏡）的表面上 或一光學構件上之塗覆薄膜上所產生的向前散射光之局部 閃光、及一歸因於藉由光學構件上之塗覆薄膜所反射的光 之長程閃光。一使該線寬一致性降級之閃光係一局部閃光 ，其將在下文被稱爲一閃光。 譬如，該柯二氏（Kirk )方法係已知爲一閃光量測方 法（看“0.85NA ArF曝光系統及性能”，Proc. SPIE、第 5040冊、第78 9-8 00頁、200 3年）。當作閃光量測方法 201007381 之柯二氏方法將參考圖10A、10B、及11A至11D被說明 。圖10A及10B係視圖，顯示一使用於該柯二氏方法中之 量測圖案MP，其中圖1 0A係該量測圖案MP的一槪要俯 視圖，且圖10B係該量測圖案MP的一槪要剖視圖。圖 1 1 A至1 1 D係槪要剖視圖，顯示一藉由以曝光光線照明該 量測圖案MP而形成在基板上之抗蝕劑圖案。 於該柯二氏方法中，具有一由遮光薄膜所製成之盒子 圖案BP及一圍繞該盒子圖案BP的透光區CF之量測圖案 @ MP，係用曝光光線照明，以在基板上形成一抗鈾劑圖案 ，如圖10A及10B所示。在此時，回應於該曝光量（曝光 時間）中之變化，對應於該基板上所形成之盒子圖案BP 的抗蝕劑圖案之剖面形狀如圖11A至11D所示地改變。 使用此效應，當異於對應於該盒子圖案BP的抗蝕劑圖案 之任何抗蝕劑被移除（圖11B)時，該曝光量被增加至獲 得一曝光量α，且當對應於該盒子圖案BP之抗蝕劑圖案 由於閃光之影響（圖11D)消失時，該曝光量被增加至獲 © 得一曝光量；S。然後，該曝光量α對該曝光量；5之比率（ α /々xl 00[%])被決定爲一閃光。 另一習知方法使用一具有複數不同圖案之量測圖案以 不同擴散距離量測閃光。又另一習知方法藉由用感測器偵 測一量測圖案之空氣中的影像（光學影像）量測一閃光， 代替以曝光光線照明一量測圖案，以在基板上形成一抗蝕 劑圖案。 測量該投射光學系統之波前像差、及計算一歸因於該 -6- 201007381 波前像差的閃光之方法亦已被提出（看“DUV微影投射工 具之全光學柱特性化”，Pro c. SPIE、第5377冊、第I960 頁，及“微影掃描器用透鏡計量學中之新範例：評價及探 索 ”，Proc. SPIE 2004 年、第 5377 冊、第 160 頁）。更特 別地是，一閃光係藉由輸入該所測量之波前像差或該PSD (功率譜密度）或由該波前像差至一光學（成像）模擬器 所獲得之PSF (點擴散函數）所計算。 0 此方法能獲得有關來自一波前像差之閃光擴散距離及 方向性的資訊（亦即，在一量測表面上之投射光學系統的 波前像差）。此方法亦可計算在譬如包括該光罩圖案及該 照明條件的各種曝光條件之下所產生的閃光。該可計算之 閃光擴散距離的限制視該空間解析度而定，該波前像差係 以該空間解析度測量，且該空間解析度主要視一感測干涉 圖案（干涉條紋）的感測器之像素尺寸而定。 不幸地是，爲測量在各種曝光條件之下所產生的閃光 φ ，藉由以曝光光線照明一量測圖案來測量閃光之方法、及 藉由用感測器偵測一空氣中的影像來測量閃光之方法，對 於該等曝光條件之每一組施行閃光量測，導致該量測負載 中之增加。此外，爲獲得有關該閃光方向性之資訊，這些 方法施行一較大次數之量測。 在由該波前像差計算一閃光之方法中，該閃光擴散距 離之量測限制視該波前像差之空間頻率的量測限制而定。 這是因爲該閃光擴散距離係與該波前像差之空間頻率成比 例的。爲獲得一具有長擴散距離之閃光，其被指示改善該 201007381 空間解析度、及減少一量測該波前像差之量測設備中的高 頻分量或高頻量測噪音中之惡化’該波前像差係以該空間 解析度測量。儘管此常見之觀點’藉由本發明之發明家所 進行的接近檢查之結果，證實甚至當該波前像差被測量同 時確保一充分高之空間解析度及減少高頻分量中之惡化時 ，僅只一高解析度波前像差係不足以獲得一具有高準確性 之長擴散距離（20微米或更多）的閃光。 【發明內容】 本發明提供一技術，其能測量一寬廣範圍之閃光。 根據本發明的一態樣，提供有一方法，其包括測量一 將在量測表面上被測量之光學系統的波前像差；測量該光 學系統之光瞳透射率分佈；基於該所測量之波前像差及所 測量之光瞳透射率分佈決定該光學系統之光瞳函數；及使 用所決定之光瞳函數施行成像計算，以獲得一形成在該光 學系統的影像平面上之光強度分佈，且由該光強度分佈計 算一在該光學系統中所產生之閃光。 本發明之進一步特色將參考所附圖面由示範具體實施 例之以下敘述變得明顯。 【實施方式】 爲了本發明之更好理解，將首先說明爲何其係難以藉 由僅只由一投射光學系統（待測量光學系統）之波前像差 計算閃光之方法’用高準確性獲得一具有長擴散距離（2〇 -8- 201007381 微米或更多）之閃光。 於一曝光設備（一光罩與一晶圓間之關係）中之成像 係藉由局部相干成像所說明，且被敘述爲： I(v) = JJHu^ u2) · a(Uj) · a*(u2) · F^-uJ · F^v-u^du^Uj ...(1) 在此r(Ul，U2)係該有效光源之傅立葉轉換；a(Ul) · a\u2)係一物件（曝光設備中之光罩）的透射率（振幅透 射率）；及F(v-Ul)及F#(v-u2)係由一物件點至一影像點之 振幅透射函數，且係一光學系統之光瞳函數的傅立葉轉換 。注意該光瞳函數代表於該出口光瞳中由一點光源放射之 光的波前，且對於每一光學系統係唯一的，反之該有效光 源及該物件透射率可被任意地設定，以匹配所給定之曝光 條件。因此，只要獲得該光學系統之光瞳函數，其係可能 在任意曝光條件之下基於關係（1)計算該影像分佈。 一光瞳函數P(x，y)被在光瞳座標（X，y)之透射率Τ(χ， y)(下文，光瞳透射率）及一項之乘積所給與，該項視在 光瞳座標（X，y)之波前像差W(X，y)(下文，光瞳波前像差 )而定： P(x, y)= T(x, y) exp -—iW(x, y) Λ for x2 + y2 ^ 1 for x2 + y2 > 1 …（2) 0 201007381 這顯示一光瞳透射率T(x, y)及一光瞳波前像差W(x, y)被用於獲得一光瞳函數Ρ(χ，y)。該光瞳透射率τ(χ, y) 及該光瞳波前像差W(x, y)在此中分別意指該光學系統的 光瞳平面上之透射率分佈及波前像差。 關於該光瞳透射率分佈及光瞳波前像差兩者的高空間 頻率分量之資訊被使用於獲得一閃光。特別是獲得一具有 長擴散距離之閃光傳統上已知使用具有高空間解析度之波 前像差的資訊。然而，既然譬如使用於構成該光學系統之 @ 光學構件（例如一透鏡）的玻璃材料之透射率分佈的高頻 分量、及一形成在該光學構件上之塗覆薄膜大致上係小的 ，其慣常的是忽視該光瞳透射率分佈之高頻分量，且因此 該光瞳透射率分佈係不以一高空間解析度測量。 雖然如此，儘管譬如使用於構成該光學系統之光學構 件的玻璃材料之透射率分佈的高頻分量、及一形成在該光 學構件上之塗覆薄膜係很小的事實’於存在當作用於閃光 之成因的高頻相位誤差形狀中’該等光瞳透射率分佈之那 d 些高頻分量係不小的。這是因爲由於與光線性質有關聯之 因素，基於波動光學’構成該光學系統的個別光學構件之 透射率分佈的乘積不會匹配該光學系統之光瞳透射率分佈 〇 當該光學構件遭受一形狀誤差或一折射率誤差時’一 緊接在通過該光學構件之後的光波包含具有一形狀之相位 誤差，該形狀配合該形狀誤差或該折射率誤差。然而’當 該光波傳播時，由於與光線性質有關之因素’基於波動光 -10- 201007381 學，此相位誤差改變。譬如，於該光波傳播之過程中，一 些或所有相位起伏分量轉變成振幅起伏分量，或該起伏方 向改變。當這發生時，儘管該光學構件沒有高頻透射率分 佈之事實，在該傳播之光波中產生一高頻振幅分佈。一泰 伯像係已知爲一典型之現象，其中該相位資訊及振幅資訊 在該光波傳播之過程中改變。這是一現象，其中當具有一 波長λ之光線傳播經過（通過）具有一空間時期L之透射 φ 率分佈時，相位起伏及振幅（強度）起伏顯現於L2/ ( 2 λ )之間隔處（對於每一傳播距離）。 當考慮此基於波動光學之光線性質時，每一光學構件 之相位誤差在諸如該光瞳平面的某一量測表面（觀察表面 )上產生一高頻透射率分佈，儘管每一光學構件之透射率 分佈的高頻分量爲小的事實。特別是有關一具有長擴散距 離的閃光、亦即有關該光瞳透射率分佈之高空間頻率分量 的資訊係不可忽略的’因爲相位起伏轉變成振幅起伏之傳 φ 播距離被縮短’以致該空間解析度變得較高。 通常是測量一光學系統的波前像差當作一相位誤差， 而把焦點對準某一表面、譬如待測量之光學系統的光瞳平 面。在下文’此一於集中焦點中之表面被稱爲一量測表面 或觀察表面。然而’當獨自由如此獲得之波前像差計算一 閃光時’這意指不計算一歸因於在該相同量測平面上之高 頻光瞳透射率分佈的閃光。於此案例中，其係不可能以充 分高之準確性獲得一具有長擴散距離（20微米或更多）之 閃光。 -11 - 201007381 在該情況之下，本發明以用於該閃光擴散距離之充分 高的空間解析度獲得一包括光瞳波前像差及光瞳透射率分 佈兩者之光瞳函數，且使用該獲得之光瞳函數計算一閃光 。這使其可能以高準確性獲得一寬廣範圍之閃光（具有大 約一至數百微米之擴散距離的閃光），包括一具有長擴散 距離之閃光，同時抑制量測負載中之增加》譬如，能藉由 將一物件之振幅透射率分佈設定成等於柯二氏方法中所使 用之量測圖案獲得一等同於藉由該柯二氏方法所測量者之 @ 閃光（看圖1 〇A及1 0B )。能藉由改變一物件之振幅透射 率分佈（這相當於改變該量測圖案）獲得具有不同擴散距 離之閃光。能在包括譬如任意光罩圖案及任意照明條件的 任意曝光條件之下評估一包含閃光之光學影像，如此於成 像時直接地獲得一閃光。 如將在該第一具體實施例中說明，該量測表面未受限 於該光瞳平面，且能使用一由該波前像差及在任意量測表 面上之光瞳透射率分佈所決定的光瞳函數獲得閃光。 © 如將在該第二具體實施例中說明，能使用複數量測表 面上之波前像差獲得一閃光。 如將在該第三具體實施例中說明，能藉由複數次測量 該等波前像差獲得一閃光，同時改變第〇階光分量及第1 階光分量間之相位差達一習知數量’及使用該複數所測量 之波前像差。 將在下面參考所附圖面敘述本發明之各種具體實施例 。注意遍及該等圖面，該等相同之參考數字標示該等相同 -12- 201007381 之構件，且其重複的敘述將不被給與。 於第一具體實施例中，測量一待測量之光學 如投射光學系統的任意量測表面（觀察表面）上 差及光瞳透射率分佈，且在該待測量光學系統中 閃光係由該所測量之波前像差及光瞳透射率分佈 該待測量光學系統之波前像差及光瞳透射率 由一量測設備所測量、或可藉由專用於個別之量 Φ 二量測設備被個別地測量。在此中將舉例說明一 中一量測設備測量該待測量光學系統之波前像差 射率分佈兩者。 雖然各種量測方法係可適用於該待測量光學 前像差的量測，在此中採納一使用干涉儀之量測 然該干涉儀包括譬如太曼格林干涉儀、菲佐干涉 射干涉儀（PDI )、剪切干涉儀、及線繞射干涉ί| ，在此中將舉例說明該PDI。 φ 圖1係一槪要視圖，顯示根據本發明之一態 設備1。該量測設備1具有測量一待測量光學系3 文，光學系統OS)之波前像差、與測量該待測 統OS之光瞳透射率分佈的功能，且測量該光導 中所產生之閃光。注意該光學系統OS藉由該量 中之工作台ΒΗ被保持與固定在適當位置中。 如果雜質（譬如，微粒或汙染物）黏附至該 OS或一構成該量測設備1之光學系統上，它們 測準確性降級或變成閃光的一新的來源。因此， 系統、諸 之波前像 所產生之 獲得。 分佈可藉 測型式的 案例，其 及光瞳透 系統之波 方法。雖 儀、點繞 I ( LDI) 樣的量測 流OS (下 量光學系 I系統OS 測設備1 光學系統 可使該量 在設定該 -13- 201007381 量測設備1及該光學系統os的情況之下以諸如氮之惰性 氣體沖淨（至少該量測設備1及該光學系統os的光徑） 〇 如圖1所示，該量測設備1包括光源102、分束器 104、延伸光學系統106、具有針孔108a之針孔板108、 延伸光學系統110、及具有針孔112a之針孔鏡片112。該 量測設備1亦包括光瞳成像光學系統1 1 4、空間濾波器 116、影像感測裝置118、驅動機件120、光接收元件122 φ 、驅動機件124、遮光板126、驅動機件128、及控制單元 130 ° 該光源102係譬如具有大約193奈米波長之ArF準分 子雷射或具有大約24 8奈米波長之KrF準分子雷射。來自 該光源102之光線藉由該分束器104被分裂成測試光及參 考光。

來自該分束器104之測試光經由該延伸光學系統11〇 被會聚在該針孔板108中之針孔108a上。來自該分束器 H 104之參考光係亦經由該延伸光學系統110會聚在該針孔 鏡片112中之針孔112a上。注意該針孔鏡片112被配置 成便於與通過該光學系統〇S之測試光形成某一角度（亦 即，以便防止該測試光垂直地進入該針孔鏡片1 1 2 )。 已通過該針孔板108之測試光在通過該光學系統時被 該針孔鏡片1 1 2所反射。被該針孔鏡片1 1 2所反射之測試 光及已通過該針孔鏡片112中之針孔112a的參考光在該 影像感測裝置118上經由該光瞳成像光學系統114及該空 -14- 201007381 間濾波器1 1 6彼此干涉，以形成一干涉圖案（干涉條紋） 。該所成形之干涉圖案被該影像感測裝置1 1 8所偵測。注 意該影像感測裝置118可藉由該驅動機件120在該光學系 統OS (該光瞳成像光學系統114)之光學軸方向中運動。 爲達成一在該光學系統OS中產生及具有長擴散距離 的閃光之量測（計算），該影像感測裝置1 1 8係一具有充 分高的空間解析度之CCD，譬如具有2,000x2,000或更多 φ 像素之CCD。然而，縱使一具有不足像素數目之CCD在 限制之下被用作該影像感測裝置1 1 8，其係可能擴展閃光 擴散距離之量測範圍，並如圖2所示將一罩幕140設定在 該空間濾波器116之位置。該罩幕140具有一傳送第0階 光線之透明部份142; —遮光部份144，其屏蔽具有低於 該影像感測裝置118之像素的奈奎斯特頻率之頻率的繞射 光；及一透明部份146，其傳送具有一等於或高於奈奎斯 特頻率之頻率的繞射光，如圖2所示。這使其可能計算（ φ 量測）具有對應於一頻率之擴散距離的閃光，該頻率等於 或高於用作該影像感測裝置118之CCD的像素之奈奎斯 特頻率。圖2係一槪要視圖，顯示該罩幕140。 此外，該影像感測裝置1 1 8係一 CCD，其係較不可能 使譬如歸因於一轉移函數之高頻分量惡化。縱使極可能使 高頻分量惡化之CCD係因爲所涉及之限制而用作該影像 感測裝置1 1 8，只要感測器雜訊係充分小的’其係可能校 正高頻分量中之惡化。 該光接收元件122係可藉由該驅動機件124插入該針 -15- 201007381 孔板108及該光學系統OS間之光學路徑/可由該光學路徑 縮回。該光接收元件1 22偵測通過該針孔板1 08中之針孔 l〇8a及進入該光學系統OS的光之光量分佈。 該遮光板126係可藉由該驅動機件128插入該分束器 104及該針孔鏡片112間之光學路徑。該遮光板126在被 插入該分束器104及該針孔鏡片112間之光學路徑時由該 分束器104屏蔽板該參考光。以此操作，該影像感測裝置 1 1 8能偵測被該針孔鏡片1 1 2所反射的測試光之光量分佈 @ 〇 該控制單元130包括一中央處理單元（CPU )及記憶 體，且控制該量測設備1之操作及製程。譬如，該控制單 元130控制該影像感測裝置118之運動與該光接收元件 122及遮光板126經過該等驅動機件120、124及128之插 入該光學路徑/由該光學路徑縮回，以由該影像感測裝置 118與該光接收元件122獲得相位資訊及光量分佈資訊。 該控制單元130亦用作一計算單元，其計算一在該光學系 〇 統OS中產生之閃光。更特別地是，該控制單元130基於 譬如該光學系統0S之波前像差及光瞳透射率分佈決定該 光學系統OS之光瞳函數，如將稍後被敘述者。該控制單 元130使用該所決定之光瞳函數施行成像計算，以獲得一 形成在該光學系統OS的影像平面上之光強度分佈，且由 該獲得之光強度分佈計算一在該光學系統OS中產生之閃 光。 於該第一具體實施例中測量在該光學系統OS中產生 -16- 201007381 的閃光之方法將參考圖3說明。此測量方法係藉由用該控 制單元1 3 0系統地控制該量測設備1之每一單元所執行。 首先，於步驟S3 02 (第一量測步驟）中，測量一任 意量測表面（觀察表面）上之光學系統OS的波前像差。 於步驟S3 04 (第二量測步驟）中，測量在與步驟S3 02中 所使用者相同之量測表面上的待測量光學系統OS之光瞳 透射率分佈。雖然該光學系統OS之光瞳透射率分佈係在 φ 該第一具體實施例中測量該光學系統OS的波前像差之後 測量，該待測量光學系統OS的波前像差可在測量該光學 系統OS的光瞳透射率分佈之後被測量。換句話說，於步 驟S3 02及S 3 04中，其係在該相同之量測表面上測量該待 測量光學系統OS的波前像差及光瞳透射率分佈。 於步驟S306中，該光學系統OS之光瞳函數係基於在 步驟S302及S3 04中測量的光學系統OS之波前像差及光 瞳透射率分佈所決定。 φ 最後，於步驟S308中，使用步驟S306中所決定之光 學系統OS的光瞳函數施行成像計算，以獲得一形成在該 光學系統OS的影像平面上之光強度分佈，且由該所獲得 之光強度分佈計算一在該光學系統OS中產生的閃光。 圖3所示流程圖中之每一步驟將在下面被詳細地說明 〇 在步驟S302及S304中之光學系統〇S的波前像差及 光瞳透射率分佈之量測將被說明。該影像感測裝置118係 經過該驅動機件120被放置在與該光學系統〇s的一任意 -17- 201007381 量測表面共軛之位置，且測量該光學系統OS之波前像差 。以此方式，該影像感測裝置118用作測量該光學系統 0S之波前像差的第一量測單元。該遮光板〗26亦經過該 驅動機件128被插入該分束器104及該針孔鏡片112間之 光學路徑，且該影像感測裝置1 1 8偵測被該針孔鏡片1 1 2 所反射之測試光在通過該光學系統0S時的光量分佈。該 光接收元件122係經過該驅動機件124插入該針孔板108 及該光學系統OS間之光學路徑，且偵測進入該光學系統 n OS的測試光之光量分佈。該光學系統〇S之光瞳透射率分 佈係基於藉由該影像感測裝置118及該光接收元件122所 偵測的光量分佈間之比率所獲得。以此方式，該影像感測 裝置118及該光接收元件122用作第二量測單元，其彼此 配合地測量該光學系統OS之光瞳透射率分佈。注意因爲 該光接收元件122上之入射光束係接近點光源，它們可被 當作具有緩慢之強度分佈，且具有可變成閃光量測中之系 統誤差之小的高頻分量。 · 雖然在一任意量測表面上之波前像差及光瞳透射率分 佈係使用上面所說明的第一具體實施例中之光瞳成像光學 系統1 1 4所獲得，它們可藉由傳播計算所獲得，而沒有該 光瞳成像光學系統114。上面所說明之第一具體實施例亦 係一案例，其中在光接收元件122上之入射光束具有小（ 亦即，可忽略）的高頻分量之強度分佈。然而，甚至當光 接收元件122上之入射光束具有不可忽略之高頻分量的強 度分佈時，該光學系統OS之光瞳透射率分佈僅只需要藉 -18- 201007381 由採取各種型式之校準方法所獲得，諸如一藉由在複數方 向中測量該待測量光學系統OS之旋轉、或平均該相同量 測表面上之複數量測値獲得高頻分量的方法。 將說明在步驟S3 06中之光學系統os的光瞳函數之決 定。如果該光學系統OS之光瞳平面被設定爲該量測表面 ’該待測量光學系統OS之光瞳函數係基於關係（2)決定 。如果異於該待測量光學系統0S之平面被設定爲該量測 φ 表面’該待測量光學系統OS之光瞳函數係藉由將在任意 量測平面所測量之波前像差及透射率分佈取代關係（2) 中之光瞳波前像差及光瞳透射率分佈所決定。稍後將告知 爲何一任意量測表面上之波前像差及透射率分佈能被取代 關係（2)中之光瞳波前像差及光瞳透射率分佈。 在步驟S3 08中將說明該待測量光學系統〇s中所產生 之閃光的計算。使用步驟S3 06中所決定之光瞳函數，諸 如在該柯二氏方法中所使用之環狀有效光源及量測圖案（ Φ 看圖10A及10B)譬如被設定，且該柯二氏方法係藉由成 像計算所重現，藉此獲得一在該光學系統OS中產生的閃 光。 將在此中說明於步驟S3 06中使用在一任意量測表面 上之波前像差及光瞳透射率分佈，而決定該待測量光學系 統OS之光瞳函數的機件。 在該待測量光學系統OS之光瞳平面上，於一給定之 空間頻率f=(fx，fy)振動的複値振幅分量Pk(x)被給與爲： -19- 201007381

Pk(x) = {1 + A · cos (2对.X -么）}. eiB.ct3S(2af.x-y ...(3) 在此A係該光學系統〇S的光瞳平面上之複値振幅的 振幅項中之空間振動（在該空間頻率f)之振幅，φΑ係該 光學系統OS的光瞳平面上之複値振幅的振幅項中之空間 振動（在該空間頻率f)之最初相位，Β係該待測量光學 系統OS的光瞳平面上之複値振幅的相位項中之空間振動 (在該空間頻率f)之振幅，且φΒ係該光學系統OS的光 _ 瞳平面上之複値振幅的相位項中之空間振動（在該空間頻 率f)之最初相位。 既然該曝光設備中之閃光比率係數個百分比或更少， 該光瞳透射率及波前像差在該空間頻率f中之波動係小到 致使大約維持A<<1及B<<1。使用這些近似値，關係（3 )可被改寫爲：

Pk(x) = (1 + A · cos (2πί · χ)) · (1 + i · Β · cos (2^f · χ)) =1 + A · cos (2πί · x - (ίΑ) + i · Β · cos (2πί · χ - f^B) (用於 A · Β<<Α 與 A · Β<<Β) ...(4) 該分量Pk(x)在該空間頻率f之傅立葉轉換對應於在 該影像位置之光線振幅，且該振幅（次方）之絕對値的平 方對應於在該影像位置之光強度。參考關係（4)，該第 一項敘述非振動，且因此對應於一第〇階之繞射光分量， 及該第二與第三項敘述空間振動，並因此對應於第1階之 繞射光分量。既然一在該光學系統〇S中產生的閃光具有 -20- 201007381 一等同於該繞射光分量之強度，其可藉由對應於該繞射光 的關係（4)中之第二及第三項所說明。關係（4)中之第 二及第三項的次方之總和係（A2 + B2 )。既然一閃光 Flare係與這些次方成比例，其被給與爲：

Flare = C· (A2 + B2) ...(5) 在此C係一常數。 將考慮一用於移位該焦點平面之位置及測量該散焦分 量的操作，在該空間頻率f藉由關係（4)所表達之分量 係存在於該焦點平面上（使此分量散焦），以在由該光學 系統OS之光瞳平面偏離的一任意位置設定該量測表面。 像關係（3)及（4)，一在該光學系統OS的光瞳平面上 之給定的空間頻率f=(fx, fy)振動之複値振幅分量Pdef k(X)被給與爲： pk(x) = {l+Adef-cos(2^f-x-^t)}.eiBd«tCOS(2,rf!C-<Wt， =1+Adef，cos (2^f-x-^Adef)+i.Bdef-cos (2^f-x-^Bdef) ...(6) 在此Adef係該待測量光學系統0S的量測表面上之複 値振幅的振幅項中之空間振動（在該空間頻率f)之振幅 ，（|>Adef係該光學系統0S的量測表面上之複値振幅的振幅 項中之空間振動（在該空間頻率f)之最初相位，Bdef係 該待測量光學系統OS的量測表面上之複値振幅的相位項 -21 - 201007381 中之空間振動（在該空間頻率f)之振幅，且（|»Bdef係該待 測量光學系統OS的量測表面上之複値振幅的相位項中之 空間振動（在該空間頻率f)之最初相位。

將說明藉由關係（6)所表達之待測量光學系統OS的 量測表面上之複値振幅及該光學系統OS之光瞳平面上的 振幅間之關係。當該量測表面之位置由該待測量光學系統 OS之光瞳平面偏離時，該第0階繞射光分量於散焦時變 成與該第±1階繞射光分量異相。讓（t»def爲該等第±1階繞 Q 射光分量相對於該第〇階繞射光分量之相位差。然後，將 關係（4)之第二及第三項乘以該相位差“ef產出一分量 P + def k(X)，其係藉由散焦該分量Pk(X)所獲得，且被給與 爲· P^defk(x) = l+{A-cos (2^f-x-iiA)+i-B-cos (2^f-x-^B)}-exp (i^def) ...(1) 在使用近似値A<<1及B<<1時，關係（7 )可被改寫 爲· P^jef f (x)=l+{A-co s(2;rf .X-么).co s#def-B-co s(2;rf ·χ-么).s in0def} +i-{A-co s(2^f ·χ-^Α )-s in^de£ -B-co s(2^f-x-^B )-co s^def} ...(8) 於關係（4)及（8)間之第二及第三項不同。這證實 由該光學系統OS之光瞳平面偏離的量測表面呈現一複値 振幅分量P〇ef k(x)，其與該光學系統〇S的光瞳平面上之 -22- 201007381 複値振幅分量pk(x)不同。當該複値振幅分量P<Mefk(x)被 假設對應於該待測量光學系統OS的光瞳平面上之複値振 幅分量Pk(x)時，像關係（5 )，一閃光Flaredef被給與爲

Flaredef = C· (Adef2 + Bdef2) = C· (A2 + B2) ...(9) φ 以此方式，甚至當該光學系統OS之量測表面的位置 改變時，該振幅及相位項中之振幅的平方和保持相同，如 藉由關係（9)所表達。注意單一頻率分量之空間振動的 振幅及RMS値具有一成比例的關係。爲此緣故，同理應 用於一案例，其中除了該常數C於此取代時改變以外，該 複値振幅的振幅及相位項中之空間振動（在該空間頻率f )的RMS値分別取代關係（5 )及（9 )中之振幅A及B 。具有不同擴散距離及方向之閃光的每一個係與該光瞳透 • 射率分佈及波前像差在每一空間頻率之RMS値的平方和 成比例的。光瞳透射率分佈及波前像差在每一空間頻率之 RMS値的平方和保持相同，而不管該量測表面的位置中之 變化。因而，能計算一在該光學系統0S中產生的閃光， 只要成像計算係使用基於一任意量測表面上之波前像差及 光瞳透射率分佈所決定的光瞳函數施行。 於該第一具體實施例中，一光瞳函數係藉由直接地使 用該所測量之波前像差及光瞳透射率分佈來決定。然而， —光瞳函數可被使用藉由施行用於該所測量之波前像差及 -23- 201007381 光瞳透射率分佈的製程（例如校正製程）所獲得之波前像 差資料及光瞳透射率分佈資料來決定。譬如’爲在某一範 圍中測量（計算）具有一擴散距離之閃光’藉由用澤尼克 (Zernike )圓多項式之低階項由該所測量之波前像差減去 一如所敘述的緩慢分佈所獲得、或藉由頻率分量濾波所獲 得之波前像差資料可被使用。再者’爲計算一在該待測量 光學系統OS中所產生之閃光，藉由分開一歸因於譬如塗 附光學構件相對於該構件上之光線入射角的透射率中之變 @ 化的緩慢透射率分佈，藉由自該所測量之光瞳透射率分佈 減去緩慢分量所獲得之光瞳透射率分佈資料可被使用。

雖然已於該第一具體實施例中舉例說明一案例，其中 諸如於該柯二氏方法中所使用之環狀有效光源及量測圖案 (看圖10A及10B)被設定，且該柯二氏方法被重現，其 係可能設定一任意之有效光源（有效光源分佈）及一任意 之量測圖案。譬如，藉由設定一真正地被使用於該製造半 導體裝置的製程中之有效光源及光罩圖案、及施行成像計 G 算，其係亦可能計算線寬中之變化，其包括歸因於藉由諸 如投射光學系統的光學系統OS所產生之閃光的影響者。 該量測設備1可被提供於一曝光設備中，如將稍後敘 述者。這使其可能定期地測量一在諸如投射光學系統的光 學系統OS中所產生之閃光，並基於該量測結果管理（調 整）該曝光設備。 以此方式，根據該第一具體實施例，其係可能對於具 有不同擴散距離及方向性之每一分量測量在各種曝光條件 -24- 201007381 之下所產生的閃光，包括譬如該光罩圖案及該照明條件。 換句話說，根據該第一具體實施例，其係可能以高準確性 測量一寬廣範圍之閃光，包括一具有長擴散距離之閃光（ 具有大約一至數百微米之擴散距離的閃光），同時抑制該 量測負載中之增加。 於第二具體實施例中，在複數不同量測表面上測量一 光學系統、諸如投射光學系統的波前像差，且由該複數被 Φ 測量之波前像差獲得一在該光學系統中所產生之閃光。既 然不在該第二具體實施例中測量該待測量光學系統之光瞳 透射率分佈的高頻分量，其係可能以高準確性獲得一在該 待測量光學系統中所產生之閃光，甚至當譬如其係難以用 高準確性測量該光瞳透射率分佈之高頻分量時。 於該第二具體實施例中，一量測設備1不須包括一光 接收元件122及遮光板126，且其僅只需要包括一在待測 量光學系統OS之光軸方向中驅動影像感測裝置118的驅 動機件120，如圖4所示。換句話說，組構該量測設備1 ，使得該光學系統0 S之量測表面（焦點位置）能被改變 。再者，控制該驅動機件120，以在改變該待測量光學系 統OS的量測表面之前驅動該影像感測裝置118達_預定 數量（預定距離），以便在該變化之前及之後獲得該等量 測表面間之距離，該等量測表面被使用於測量該待測量光 學系統OS的波前像差。圖4係一槪要視圖，顯示該量測 設備1的一部份，並顯示該狀態，其中該待測量光學系統 〇 S的量測表面係藉由驅動該影像感測裝置1 1 8所改變。 -25- 201007381 將參考圖5說明於該第二具體實施例中測量一在該待 測量光學系統OS中所產生之閃光的方法。此測量測方法 係藉由用控制單元1 30系統地控制該量測設備1之每一單 元所執行。 首先，於步驟S502中，該影像感測裝置118係經過 該驅動機件120放置在一與該光學系統OS之第一量測表 面（觀察表面）共軛的位置。 於步驟S5 04中，該光學系統OS之波前像差係藉由放 0 置在一位置之影像測感測裝置1 1 8所測量，該位置與步驟 S 5 02中之光學系統OS的第一量測表面共軛。換句話說， 測量該第一量測表面上之光學系統OS的波前像差（第一 量測步驟）。

於步驟S 5 06中，該影像感測裝置1 18係經過該驅動 機件120在光瞳成像光學系統114的光軸方向中運動（散 焦）達一預定距離，以將該影像感測裝置118放置在一與 第一量測表面不同之第二量測表面共軛的位置。 G 於步驟S508中，該光學系統OS之波前像差係藉由放 置在一與該第二量測表面共軛的位置之影像測感測裝置 1 1 8所測量。換句話說，測量在該第二量測表面上之光學 系統OS的波前像差（第二量測步驟）。 於該第二具體實施例中，在至少二不同量測表面上測 量該光學系統OS之波前像差。然而，在三或更多量測表 面上之光學系統OS的波前像差可被測量，同時藉由預定 次數地重複步驟S5 06及S 508改變該量測表面。 -26- 201007381 於步驟S510中，獲得該距離（亦即，該第一及第二 量測表面間之距離）’該影像感測裝置1 1 8係在步驟 S506中運動達該距離。 於步驟S512中’該光學系統OS之光瞳函數係基於步 驟S504及S5 08中所測量的光學系統OS之波前像差及該 距離來決定，該影像感測裝置118係運動達該距離，且已 於步驟S510中獲得。 φ 最後，於步驟S514中’使用步驟S512中所決定之光 學系統OS的光瞳函數施行成像計算，以獲得一形成在該 光學系統OS的影像平面上之光強度分佈，且由該獲得之 光強度分佈計算一在該光學系統OS中產生的閃光。 在下面將詳細地說明圖5所示流程圖中之每一步驟。 步驟S5 02及S5 06中之影像感測裝置118的配置及步 驟S5 04及S508中之光學系統OS的波前像差，係與已在 該第一具體實施例中敘述之圖3所示流程圖的步驟S302 ❹ 中者相同。 步驟S512中之光學系統OS的光瞳函數之決定將被說 明。於此步驟中，使用由複數不同量測表面上之光學系統 OS的波前像差所獲得之校正値，校正在一任意量測表面 上之光學系統OS的波前像差，藉此決定該光學系統〇S 之光瞳函數。另一選擇係，在一任意量測表面上之光瞳透 射率分佈可由複數不同量測表面上之波前像差所獲得，藉 此使用在與用於獲得該光瞳透射率分佈相同的量測表面上 之光學系統OS的波前像差決定該光學系統〇S之光瞳函 -27- 201007381 數。稍後將敘述一決定該光學系統os之光瞳函數的詳細 方法及原理。 將說明一於步驟S514中在該光學系統os中所產生的 閃光之計算。譬如，使用步驟S512中所決定之光瞳函數 ，諸如使用於該柯二氏方法中之環狀有效光源及量測圖案 (看圖10A及10B)被設定，且該柯二氏方法係藉由成像 計算來重現，藉此獲得一在該光學系統0S中產生的閃光 〇 將在此中說明一由複數不同量測表面上之光學系統 0S的波前像差決定該光學系統0S的光瞳函數的方法及原 理。 在一任意量測表面（觀察表面）上之複値振幅係如上 述藉由關係（6)及（8)所表達。當獨自地測量該光學系 統〇 S的波前像差、亦即該相位時，一與關係（6 )及（8 )中之相位有關的分量、亦即波前Wdef f(x)被給與爲：

Wdeff(x) = Bde£-cos(2^f-x-^Bdef) =A-cos(2^f-x-^A)-sin ^def+B-cos(2^f-x-^B)-cos^def ={B.cos #def-cos 么+A-sin 么ef.cos 卢A}.cos (2;ιί·χ) +{B-c o s^de f -s i n^B + A-s i n ^de f -s i n^A }-s i η(2πί-x) ...(10) 被測量用於一在給定之空間頻率f振動的分量， 在此Bdef係該光學系統〇S的任意量測表面上之複値 振幅的相位項中之空間振動（在該空間頻率f)的振幅， Φβμ係該光學系統OS的相同量測表面（該先前之任意量 201007381 測表面）上之複値振幅的相位項中之空間振動（在該空間 頻率f)的最初相位，A係該光學系統〇S的光瞳平面上之 複値振幅的振幅項中之空間振動（在該空間頻率f)的振 幅’ Φα係該光學系統OS的光瞳平面上之複値振幅的振幅 項中之空間振動（在該空間頻率f)的最初相位，Β係該 光學系統OS的光瞳平面上之複値振幅的相位項中之空間 振動（在該空間頻率f)的振幅，φΒ該光學系統OS的光 瞳平面上之複値振幅的相位項中之空間振動（在該空間賴 率f )的最初相位，且Φ d ef係一在來自該光瞳平面的量鲫 表面之散焦時已發生於該第〇階繞射光分量及該第±1階_ 射光分量間之相位差。 用於該空間頻率f的關係（1〇)之傅立葉轉換產生對 應於該繞射光之波前分量的次方： —{A2+B2}+— {(B2—A2)-cos (2-^def )+A*B*cos (^A+^B)-sin (2*^def) } ...(11) 關係（11 )代表該次方按照一相對於該相位差<|>def之 三角函數在該第〇階繞射光分量及該等第±1階繞射光分籩 之間振動，其已在散焦時發生。振動之中心爲關係（11) 中之第一項（（A2 + B2)/2 )。據此，當複數波前像差被測襲 ，同時改變該相位差，且繪製用於每一空間頻率分毚 之波前像差的次方對該相位差hef的關係時’獲得一按骑 三角函數振動之曲線圖。該振動中心之兩倍係等於關係（ -29- 201007381 5)及（9)中之（A2 + B2)。 在該第0階繞射光分量及該等第±1階繞射光分量之間 ，該相位差（|)def視該空間頻率f而定而不同，其於散焦達 該影像感測裝置118被運動之距離時發生。因此，其係設 定量測之次數及該量測表面之位置，以便越過該空間頻率 f之範圍獲得藉由關係（11)所表達之振動的中心，該空 間頻率f之範圍對應於一閃光擴散距離之範圍。這使其可 能在所感興趣之空間頻率範圍中的空間頻率f分別獲得一 與該振幅及相位項中之空間頻率分量的振幅A及B有關之 數量（A2 + B2)。 注意到對應於一空間頻率f之閃光的案例將被考慮。 於此案例中，相對於第一量測中在該第〇階繞射光分量及 該等第±1階繞射光分量間之相位差（t>def first，僅只需要於 第二量測中藉由在該第0階繞射光分量及該等第±1階繞射 光分量之間移位一相位差<l)def SeeC)nd施行第二量測。以此操 作，在該第一量測及第二量測中所獲得之相位差及次方被 給與爲： 第一量測 相位差 ^def first =\^ ~ f) 次方 A2).s i n^j+A'B’co s(么 ΆΚ-c 〇 嗓)} (12) 201007381 第二量測 相位差 ^def second = ^ ~ f) 次方 全{丸2+82}+三{田2-^2).(-6 i r^。>fA-B-co s(卢A+^B>c 〇 來} (13) 加總該第一量測及第二量測中所獲得之次方產生（ • A2+B2)。 因此，當注意到一空間頻率f時，其係可能由二不同 量測表面上之波前像差獲得（A2 + B2)。 以此方式，一分別與該振幅及相位項中之空間頻率分 量的振幅A及B有關聯之數量（A2 + B2 )，可爲由複數二 或更多量測表面上之光學系統〇S的波前像差所獲得。能 基於分別與該振幅及相位項中之空間頻率分量的振幅A及 B有關聯之數量（A2 + B2 )計算一於該光學系統0S中所產 生之閃光。譬如，能藉由校正該波前像差計算一歸因於該 光瞳透射率分佈之閃光，使得該波前像差的空間頻率分佈 之次方係（A2 + B2)，且決定該光學系統0S的光瞳函數。 另一選擇係，藉由自關係（9 )獲得一量測表面上之振幅 項中之空間頻率分量的振幅、傅立葉轉換該相同量測表面 上之波前像差、爲每一空間頻率調整該傅立葉轉換之次方 、及逆向地傅立葉轉換該次方，可計算一閃光。這使其可 能產生虛擬的光瞳透射率資料，以計算一閃光。 決定該光學系統0S的光瞳函數之詳細方法將藉由舉 -31 - 201007381 例一校正該光學系統os的波前像差之方法被說明。 首先，爲獲得一用於校正該光學系統0S的波前像差 之校正値’於步驟S5 04及S 5 08中所測量之複數波前像差 被傅立葉轉換，爲每一頻率分開該空間頻率，且獲得每一 頻率（範圍）之次方。如果該閃光方向性係可以忽略的， 該空間頻率可於一使用該原點當作該中心之弓形圖案中爲 每一頻率被分開。在另一方面，如果該閃光方向性係不可 忽略的，譬如，如果在某一方向中對於一線&空間圖案計 @ 算一閃光，該空間頻率在該方向中被進一步分開。 既然每一頻率（範圍）圖案對該量測表面或該相位差 (hef之關係的繪圖按照三角函數振動，獲得該振動中心之 値。藉由將該中心値之兩倍除以某一量測表面上之波前像 差的次方値所獲得之商數的平方根被決定爲一校正値（振 幅校正値）（亦即，計算一校正値）。藉由傅立葉轉換該 相同量測表面上的波前像差所獲得之複値振幅分佈的振幅 項被乘以該校正値，且該乘積被逆向地傅立葉轉換，以校 © 正該某一量測表面上之波前像差。使用所校正之波前像差 ，該光學系統0S的光瞳函數被決定。注意決定該光學系 統0S的光瞳函數之光瞳透射率分佈可爲譬如一分開地測 量之低頻光瞳透射率分佈、或由每一光學分量的透射率所 獲得之光瞳透射率分佈。 以此方式，根據該第二具體實施例，對於具有不同擴 散距離及方向性之每一分量，其係可能測量在包括譬如該 光罩圖案及該照明條件的各種曝光條件之下所產生的閃光 -32- 201007381 。換句話說，根據該第二具體實施例，其係可能以高準確 性測量一寬廣範圍之閃光，包括一具有長擴散距離之閃光 (具有大約一至數百微米之擴散距離的閃光），同時抑制 該量測’負載中之增加。 於第三具體實施例中，測量一光學系統的波前像差， 同時改變映現該光學系統的波前像差之光線的第0階光分 量及第±1階光分量間之相位差達一習知數量，及由該所測 Φ 量之波前像差獲得一在該光學系統中所產生之閃光。既然 在該第三具體實施例中未測量該光學系統之光瞳透射率分 佈的高頻分量，其係可能以高準確性獲得一於該待測量光 學系統中所產生之閃光，甚至當譬如其係難以用高準確性 測量該光瞳透射率分佈之高頻分量時。再者，該第三具體 實施例係與該第二具體實施例不同，其中該第三具體實施 例係可能產生一恆定之相位距離，而不管該空間頻率，如 此藉由少數之量測次數在一寬廣範圍之空間頻率中以高準 Φ 確性獲得閃光。 於該第三具體實施例中，一量測設備1包括複數相位 濾波器1 70，如圖6所示，以便改變映現待測量光學系統 OS的波前像差之光線的第〇階光分量及第±1階光分量間 之相位差。該複數相位濾波器170係藉由譬如一轉塔（未 示出）在一控制單元130的控制之下可互換地設定在一空 間濾波器116之位置。該複數相位濾波器170對映現該光 學系統OS的波前像差之光線的第〇階光分量及第±1階光 分量給與不同之習知相位差數量。以此機件，能視該複數 -33- 201007381 相位濾波器170之相位濾波器被設定在該空間濾波器116 的位置而定，決定該第0階光分量及該等第±1階光分量間 之相位差（亦即，該改變之相位差）的變化量。圖6係一 槪要視圖，顯示該量測設備1的一部份，且顯示一狀態， 其中映現該光學系統OS的波前像差之光線的第0階光分 量及第± 1階光分量間之相位差，係藉由將一相位濾波器 170設定在該空間濾波器116的位置所改變。 於該第三具體實施例中，該量測設備1不須包括一光 @ 接收元件122及遮光板126。 測量一在該第三具體實施例中之光學系統OS中所產 生的閃光之方法將參考圖7被說明。此量測方法係藉由用 該控制單元1 3 0系統地控制該量測設備1之每一單元所執 行。 首先，於步驟S702中，一影像感測裝置1 18經過一 驅動機件120被放置在一與該光學系統〇S的任意量測表 面（觀察表面）共軛之位置。 0 於步驟S704中，該光學系統OS的波前像差係藉由於 步驟S702中放置在一與該光學系統〇s的該任意量測表面 共軛之位置的影像測感測裝置1 1 8所測量。換句話說，測 量在該任意量測表面上之光學系統OS的波前像差（第一 量測步驟）。 於步驟S706中’複數相位濾波器170之預定相位濾 波器被設定在該空間濾波器116之位置。以此操作，映現 該光學系統OS的波前像差之光線的第〇階光分量及第±1 -34- 201007381 階光分量間之相位差被改變達一對應於該預定相位濾波器 之習知數量。更特別地是，對於所感興趣之所有空間頻率 設定一相位濾波器，其相對於第一量測中在該第〇階繞射 光分量及該等第±1階繞射光分量間之相位差hef first ’改 變於第二量測中在該第〇階繞射光分量及該等第±1階繞射 光分量間之相位差(j)def second達π/2。 於步驟S708中，測量該光學系統OS的波前像差，同 時該複數相位濾波器170之預定相位濾波器被設定在該空 間濾波器1 1 6之位置（第二量測步驟）。由步驟S7 04及 S 708中所測量之二波前像差，可基於關係（13 )及（Μ )獲得與該振幅項中之每一空間頻率分量之振幅A及該相 位項中之每一空間頻率分量之振幅B有關的（A2 + B2 )。 於步驟S710中，獲得映現該光學系統OS的波前像差 之光線的第0階光分量及第±1階光分量間之相位差的改變 量，其係於步驟S706中已改變者。 於步驟S712中，基於步驟S704及S708中所測量之 光學系統0S的波前像差與步驟S7 10中所獲得之相位差決 定該光學系統0S之光瞳函數。該光學系統0S的光瞳函 數可在步驟S712中被決定，如於圖5所示之步驟S512( 第二具體實施例）中。 最後，於步驟S714中，使用在步驟S712中所決定之 光學系統0S的光瞳函數施行成像計算，以獲得一形成在 該光學系統0S的影像平面上之光強度分佈，且由該獲得 之光強度分佈計算該光學系統0S中所產生的閃光。 -35- 201007381 以此方式，根據該第三具體實施例’對於具有不同擴 散距離及方向性之每一分量，其係可能測量在包括譬如該 光罩圖案及該照明條件的各種曝光條件之下所產生的閃光 。換句話說，根據該第三具體實施例’其係可能以高準確 性測量一寬廣範圍之閃光，包括一具有長擴散距離之閃光 (具有大約一至數百微米之擴散距離的閃光）’同時抑制 該量測負載中之增加。 於第四具體實施例中，將說明一應用量測設備1之曝 光設備。圖8係一槪要視圖，顯示根據本發明的一態樣之 曝光設備400。 於此具體實施例中，該曝光設備4 0 0係一投射曝光設 備，其藉由該步進&掃描設計將一光罩之圖案轉印至諸如 晶圓之基板上。然而，該曝光設備400亦可採用該步進& 重複設計或另一曝光設計。 該曝光設備400包括一照明設備410、一安裝光罩 420之光罩架台425、一投射光學系統430、一安裝晶圓 440之晶圓架台445、一主要控制單元450、及一量測設備 1。注意該量測設備1測量一在當作該待測量之光學系統 的投射光學系統430中所產生之閃光，並將該量測結果送 至該主要控制單元450。該量測設備1之詳細組構及操作 係如上面者，且在此中將不給與其一詳細之敘述。 該照明設備410照明在其上形成一待轉印之圖案的光 罩42 0，且包括一光源單元412及照明光學系統414。 該光源單元412係譬如一準分子雷射，諸如具有大約 -36- 201007381 193奈米波長之ArF準分子雷射或具有大約248奈米波長 之KrF準分子雷射。然而，該光源單元412不被限制於一 準分子雷射，且可爲具有大約157奈米波長之F2雷射、 或諸如水銀燈或氙氣燈的一或複數燈泡。 該照明光學系統414以來自該光源單元412之光線照 明該光罩420。該照明光學系統414包括譬如一光束塑形 光學系統、不相干光學系統、相干光學系統、及有效光源 # 形狀界定光學系統。 該光罩420具有一待轉印至該晶圓440上之圖案（電 路圖案）’且被該光罩架台425所支撐及驅動。藉由該光 罩420所產生之繞射光係經由該投射光學系統430投射至 該晶圓440上。 該光罩架台42 5支撐該光罩420及使用譬如一線性馬 達於該X、Y、及Z方向中及繞著該等個別軸心的旋轉方 向驅動之。在將該光罩42 0之圖案轉印至該晶圓440上中 Φ ，該光罩架台425在該投射光學系統430之物件平面上插 入該光罩420。於測量一在該投射光學系統43〇中所產生 之閃光中’該光罩相位425由該投射光學系統430之物件 平面縮回該光罩420。在此時，一驅動機件（未示出）將 —針孔鏡片112配置在該投射光學系統43〇之物件平面上 〇 該投射光學系統430將該光罩420之圖案投射至該晶 圓440上。該投射光學系統430可爲一折射光學系統、— 反射曲折系統、或一反射系統。 -37- 201007381 該晶圓440係一基板，該光罩420之圖案係投射（轉 印）至該基板上，且被塗上一光敏劑（抗蝕劑）。然而， 其係亦可能藉由一玻璃板或另一基板取代該晶圓440。 該晶圓架台445支撐該晶圓440及一針孔板108，且 使用譬如一線性馬達於該X、Y、及Z方向及繞著該等個 別軸心的旋轉方向中驅動它們。在將該光罩420之圖案轉 印至該晶圓440上中，該晶圓架台445將該晶圓440配置 在該投射光學系統43 0之影像平面上。在測量一於該投射 光學系統430中所產生之閃光中，該晶圓架台445將該針 孔板108配置在該投射光學系統430的影像平面上。 該主要控制單元45 0包括一中央處理系統（CPU)及 記憶體（亦未示出），且控制該曝光設備400之操作及製 程。與該量測設備1之控制單元1 3 0配合，該主要控制單 元4 50亦可控制一與該投射光學系統43 0中所產生之閃光 有關的操作及製程。該主要控制單元450亦用作一調整單 元’其基於藉由該量測設備1所獲得之量測結果（一在該 投射光學系統430中所產生之閃光）調整可設定用於該曝 光設備400之參數。更特別地是，基於藉由該量測設備1 所獲得之量測結果’該主要控制單元450調整可設定用於 該曝光設備400之參數，以致具有一線寬之圖案被轉印至 該晶圓440上。可設定用於該曝光設備400之參數包括譬 如參數’以界定（調整）該偏振狀態及一藉由該照明光學 系統414所形成之有效光源形狀及那些參數，以界定（調 整）構成該投射光學系統430之光學元件的位置及方位。 -38- 201007381 於該曝光設備400之操作中，首先測量該投射光學系 統430中所產生之閃光。使用該量測設備1測量一在該投 射光學系統430中所產生之閃光，如上面所述。該量測設 備1能測量在包括譬如該光罩圖案及該照明條件的各種曝 光條件之下所產生的閃光。當測量一在該投射光學系統 430中所產生之閃光時，基於該量測結果調整可設定用於 該曝光設備400之參數。該量測設備1能以高準確性測量 # 一寬廣範圍之閃光，包括一具有長擴散距離之閃光，如上 面所述。因此，該主要控制單元4 5 0能以高準確性調整可 設定用於該曝光設備400之參數，以致該曝光設備4 00將 一具有線寬之圖案轉印至該晶圓440上。 其次，該光罩420之圖案藉由曝光被轉印至該晶圓 4 40上。來自該光源單元412之光線經由該照明光學系統 414照明該光罩42 0。帶有該光罩420之圖案的資訊之光 線經由該投射光學系統43 0在該晶圓440上形成一影像。 φ 既然該曝光設備400具有各種經調整之參數，以便將一具 有線寬之圖案轉印至該晶圓440上，其獲得一優異之曝光 性能。因此，該曝光設備400能以高產量及良好之經濟效 率提供高品質之裝置（例如半導體裝置及液晶顯示器裝置 )。該等裝置係藉由使用該曝光設備400曝光一塗以抗蝕 劑（光敏劑）的基板（例如晶圓或玻璃板）之步驟、使該 經曝光之基板顯影的步驟、及其他習知步驟所製造。 如果在該投射光學系統430中產生一閃光，待轉印至 該晶圓440上之圖案的線寬視一環繞該光罩420之圖案的 -39 - 201007381 開口區域而定變化，更特別地是視環繞該圖案之開口區域 的尺寸及透射率分佈而定。因此，調整該光罩42 0之設計 値使其可能將一具有線寬之圖案轉印至該晶圓440上。 設計該光罩420之圖案的一設計方法將在下面參考圖 9說明。雖然該設計方法能藉由該量測設備1之控制單元 130或該曝光設備400的主要控制單元450所執行，其當 然可被另一處理設備所執行。 首先，於步驟S902中，藉由該量測設備1測量該投 射光學系統430中所產生之閃光（根據該第一至第三具體 實施例之任一個）。 於步驟S904中，包括譬如該光罩420之圖案及該照 明條件的曝光條件被設定，且使用於步驟S 902中測量一 閃光時所獲得之投射光學系統430的光瞳函數施行成像計 算，藉此模擬一待轉印至該晶圓440上之圖案。 於步驟S906中，其檢查已藉由模擬所獲得之待轉印 至該晶圓440上的圖案、與一圖案（一形成在該晶圓440 上之目標圖案）（例如這些二圖案間之線寬中之差異）間 之差異是否落在一容差內。 如果其係決定已藉由模擬所獲得之待轉印至該晶圓 44 0上的圖案、與該圖案間之差異落在該容差內，該製程 推進至步驟S908。在另一方面，如果其係決定已藉由模 擬所獲得之待轉印至該晶圓440上的圖案、與該圖案間之 差異落在該容差之外，該製程推進至步驟S9 10。 於步驟S908中，於步驟S904中所設定之光罩42 0的 201007381 圖案係輸出作爲該光罩420之設計値。 於步驟S910中，調整該光罩420之圖案（亦即，調 圖案形狀及環繞該圖案之開口區域），以致該經調整 0圖案挨近該圖案（待形成在該晶圓440上之目標圖案） 。該製程接著返回至步驟S904，以設定於步驟S910中所 調整之光罩420的圖案，且模擬一待轉印至該晶圓440上 2圖案。在此時，包括譬如該照明條件之其他曝光條件係 φ 與先前於步驟S904中所設定者相同。 雖然該光罩42 0之圖案係藉由獨自調整該光罩420之 圖案所設計，其亦可藉由考慮異於該光罩420之圖案的曝 光條件被設計。 雖然本發明已參考示範具體實施例被敘述，應了解本 發明不被限制於所揭示之示範具體實施例。以下申請專利 之範圍將被給與最寬廣之解釋，以便涵括所有此等修改及 同等結構與功能。 【圖式簡單說明】 圖1係一槪要視圖，顯示根據本發明的一態樣之量測 設備。 圖2係一槪要視圖，顯示當一具有不足像素數目之電 荷耦合裝置（CCD)被用作圖1所示該量測設備中之影像 感測裝置時，一設定在空間濾波器之位置的罩幕。 圖3係一流程圖，用於說明將在本發明之第一具體實 施例中測量的光學系統中所產生之閃光測量方法。 -41 - 201007381 圖4係一槪要視圖，顯示如圖1所示量測設備1的一 部份。 圖5係一流程圖，用於說明將在本發明之第二具體實 施例中測量的光學系統中所產生之閃光測量方法。 圖6係一槪要視圖，顯示如圖1所示量測設備1的一 部份。 圖7係一流程圖，用於說明將在本發明之第二具體實 施例中測量的光學系統中所產生之閃光測量方法。 圖8係一槪要視圖，顯示根據本發明的一態樣之曝光 設備。 圖9係一流程圖，用於說明根據本發明的一態樣之設 計方法。 圖10A及10B係一使用於當作閃光量測方法的柯二氏 方法中之量測圖案的槪要俯視圖及槪要剖視圖，用於說明 該柯二氏方法。 圖11A至11D係槪要剖視圖，顯示—藉由以曝光光 ❿ 線照明圖10A及10B所示該量測圖案形成在基板上之抗蝕 劑圖案。 【主要元件符號說明】 1 :量測設備 102 :光源 104 :分束器 106 :延伸光學系統 -42- 201007381 I 0 8 :針孔板 108a：針孔 II 〇 :延伸光學系統 1 1 2 :針孔鏡片 1 1 2 a :針孔 114:光瞳成像光學系統 1 1 6 :空間濾波器 φ 1 1 8 :影像感測裝置 120 :驅動機件 122 :光接收元件 124 :驅動機件 126 :遮光板 1 2 8 :驅動機件 1 3 0 :控制單元 140 :罩幕 φ 142 :透明部份 144 :遮光部份 146 :透明部份 170 ’·相位濾波器 4〇〇 :曝光設備 4 1 〇 :照明設備 412 :光源單元 4 1 4 :照明光學系統 4 2 0 :光罩 -43 201007381 425 :光罩架台 4 3 0 :投射光學系統 440 :晶圓 445 :晶圓架台 45 0 :主要控制單元 BH :工作台 05 :光學系統

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Claims (1)

1. 201007381 七、申請專利範圍： 1 ·—種方法，包括： 測量一在量測表面上之待測量之光學系統的波前像差 > 測量該光學系統之光瞳透射率分佈； 基於所測量之波前像差及所測量之光瞳透射率分佈決 定該光學系統之光瞳函數；及 φ 使用所決定之光瞳函數施行成像計算，以獲得一形成 在該光學系統的影像平面上之光強度分佈，且由該光強度 分佈計算一在該光學系統中所產生之閃光。 2. —種方法，包括： 測量一在第一量測表面上之待測量之光學系統的第一 波前像差； 測量一在第二量測表面上之該待測量之光學系統的第 二波前像差； • 獲得該第一及第二量測表面間之距離； 基於該第一及第二所測量之波前像差、與該第一及第 二量測表面間之距離，決定該光學系統之光瞳函數；及 使用該待測量的光學系統之所決定的光瞳函數施行成 像計算，以獲得一形成在該光學系統的影像平面上之光強 度分佈，且由該光強度分佈計算一在該光學系統中所產生 之閃光。 3. 如申請專利範圍第2項之方法，其中該決定步驟包 括基於該第一及第二所測量之波前像差計算一針對每一空 -45 - 201007381 間頻率之光學系統的波前像差之振幅校正値，與使用所計 算之振幅校正値校正該第一及第二所測量之波前像差，且 該光學系統之光瞳函數係基於所校正之波前像差作決定。 4.如申請專利範圍第2項之方法，其中將在該第二量 測表面上測量之光學系統的波前像差係藉由運動一影像感 測裝置所測量，該影像感測裝置感測一干涉圖案，以由一 位置測量該波前像差，而在該位置測量該第一量測表面上 之波前像差。 @ 5 . —種方法，包括‘· 測量一在量測表面上之待測量之光學系統的第一波前 像差； 改變一映現該波前像差之光線的第〇階光分量及第±1 階光分量間之相位差，且每一次該相位差被改變時測量第 二波前像差； 基於該第一及第二波前像差與所改變之相位差的改變 量，決定該光學系統之光瞳函數；及 II 使用所決定之光瞳函數施行成像計算，以獲得一形成 在該光學系統的影像平面上之光強度分佈，且由該光強度 分佈計算一在該光學系統中所產生之閃光。 6_如申請專利範圍第5項之方法，其中映現該波前像 差之光線的第0階光分量及第±1階光分量間之相位差，係 藉由在一測量該波前像差的干涉儀之光路徑中插入一相位 濾波器所改變。 7.如申請專利範圍第5項之方法，其中該決定步驟包 -46- 201007381 括： 基於該第一及第二所測量之波前像差，計算一針對每 一空間頻率之波前像差的振幅校正値，與 使用所計算之振幅校正値，校正該第一及第二波前像 差，且 基於所校正之波前像差決定該光學系統之光瞳函數。 8.—種設備，包括： φ —第一量測單元，其被組構成測量一在量測表面上之 待測量之光學系統的波前像差； 一第二量測單元，其被組構成測量該光學系統之光瞳 透射率分佈；及 一計算單元，其被組構成由所測量之波前像差及所測 量之光瞳透射率分佈計算一在該光學系統中所產生之閃光 > #中該計算單元基於所測量之波前像差及所測量之光 ^ 瞳透射率分佈決定該光學系統之光瞳函數、使用該光瞳函 數施行成像計算以獲得一形成在該光學系統的影像平面上 之光強度分佈、及由該光強度分佈計算一在該光學系統中 所產生之閃光。 9·一種設備，包括： -光學系統，其被組構成將光罩之圖案投射至基板上 » 量測設備，其被組構成測量一在該光學系統中所產 生之閃光；及 -47- 201007381 一調整單元，其被組構成基於所測量之閃光調整一可 設定於該設備的參數， 該量測設備包括： 一第一單元，其被組構成測量一在量測表面上之光學 系統的波前像差； 一第二單元，其被組構成測量該光學系統之光瞳透射 率分佈；及 一計算單元，其被組構成從藉由該第一及第二單元所 魯 獲得之量測結果計算一在該光學系統中所產生之閃光， 其中該計算單元基於所測量之波前像差及所測量之光 瞳透射率分佈決定該光學系統之光瞳函數、使用該光瞳函 數施行成像計算以獲得一形成在該光學系統的影像平面上 之光強度分佈、及由該光強度分佈計算一在該光學系統中 所產生之閃光。 1 〇. —種方法，包括： 測量一在光學系統中所產生之閃光； ® 基於所測量之閃光調整一可設定於曝光設備的參數； 及 使用具有經調整之參數的曝光設備曝光一基板’ 該測量步驟包括： 測量在一量測表面上之該光學系統的波前像差’ 測量該光學系統之光瞳透射率分佈’ 基於所測量之波前像差及所測量之光瞳透射率分佈’ 決定該光學系統之光瞳函數，及 -48- 201007381 使用所決定之光瞳函數施行成像計算，以獲得一形成 在該光學系統的影像平面上之光強度分佈，且由該光強度 分佈計算一在該光學系統中所產生之閃光。 11.一種方法，包括： 使用一曝光設備曝光基板；及 對於根據申請專利範圍第9項之經曝光的基板施行一 顯影處理。 _ 1 2 . —種方法，包括： 測量在一量測表面上之光學系統的波前像差； 測量該光學系統之光瞳透射率分佈； 基於所測量之波前像差及所測量之光瞳透射率分佈， 決定該光學系統之光瞳函數，及 使用所決定之光瞳函數施行成像計算，以獲得一形成 在該光學系統的影像平面上之光強度分佈，且設計一光罩 之圖案，以形成一目標圖案，將形成在該基板上之目標圖 • 案係由該光強度分佈所形成。 -49-