TWI418924B - 影像感測器、微影曝光裝置、影像偵測方法、電腦程式產品及圖案化設備 - Google Patents

影像感測器、微影曝光裝置、影像偵測方法、電腦程式產品及圖案化設備 Download PDF

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Description

影像感測器、微影曝光裝置、影像偵測方法、電腦程式產品及圖案化設備
本發明係關於一種影像感測器、一種影像偵測方法及一種電腦程式產品。
微影曝光裝置為將所要圖案施加至基板上(通常施加至基板之目標部分上)的機器。微影曝光裝置可用於(例如)積體電路(IC)之製造中。在彼情況下，圖案化設備(其或者被稱為光罩或主光罩)可用以產生待形成於IC之個別層上的電路圖案。可將此圖案轉印至基板(例如，矽晶圓)上之目標部分(例如，包含晶粒之一部分、一個晶粒或若干晶粒)上。圖案之轉印通常係經由成像至被提供於基板上之輻射敏感材料(抗蝕劑)層上。一般而言，單一基板將含有經連續圖案化之鄰近目標部分的網路。已知微影曝光裝置包括：所謂的步進機，其中藉由一次性將整個圖案曝光至目標部分上來照射每一目標部分；及所謂的掃描器，其中藉由在給定方向("掃描"方向)上經由輻射光束而掃描圖案同時平行或反平行於此方向而同步地掃描基板來照射每一目標部分。亦有可能藉由將圖案壓印至基板上而將圖案自圖案化設備轉印至基板。
在使用微影曝光裝置之設備製造方法中，良率(亦即，正確製造之設備的百分比)上之重要因素為相對於先前已形成之層而印刷層的準確性。此被稱為上覆，且上覆誤差預算通常將為10nm或更小。為了達成該準確性，必須以 極大準確性來使基板與待轉印之光罩圖案對準。
在基板級處使用許多感測器來評估及最佳化成像效能。此等可包括透射影像感測器(TIS；transmission image sensor)。TIS為用以在基板級處量測光罩(主光罩)級處標記圖案之經投影空中影像(aerial image)之位置的感測器。基板級處之經投影影像可為線型圖案，其具有與曝光輻射之波長相當的線寬。TIS藉由使用在下方具有光電池之透射圖案來量測前述標記圖案。感測器資料可用以量測光罩相對於基板台在六個自由度(亦即，與平移有關之三個自由度及與旋轉有關之三個自由度)中之位置。此外，可量測經投影標記圖案之放大率及定標。在小線寬之情況下，感測器能夠量測圖案位置及針對若干光罩類型(二元光罩、相移光罩)的若干照明設定(例如，環形、偶極)之影響。TIS亦可用以量測如微影投影裝置之工具的光學效能。藉由結合不同之經投影影像來使用不同之照明設定，可量測諸如光瞳形狀、慧形像差(coma)、球面像差、散光及像場彎曲(field curvature)之性質。
隨著對成像愈來愈小之圖案以產生具有較高組件密度之設備的持續需要，存在減小上覆誤差之壓力，此導致對於改良式感測器之需要。此外，前述愈來愈小之圖案比之前更為頻繁地需要大體上不同於所使用之標記圖案之光罩圖案中的臨界設備結構。臨界設備結構遵循與標記圖案不同之透射路徑，且結果，沿其透射路徑遇到不同像差。由於不同透射路徑而形成之變形可導致上覆及聚焦誤差。
需要於基板級處提供具有高敏感性之感測器，其可用於高NA系統(亦即，浸漬微影曝光裝置)中，且能夠量測臨界結構。
為此目的，本發明提供一種影像感測器，其在用於曝光基板(W)之微影曝光裝置中用於偵測輻射光束之橫截面中包含輻射強度空間差異的空中圖案，影像感測器包含經配置以形成空中圖案之偵測影像的透鏡及經配置以量測偵測影像中之複數個位置中之輻射強度的影像偵測器。
本發明進一步提供一種影像偵測方法，其包含：- 使用圖案化構件上之圖案以在輻射光束之橫截面中形成空中圖案；- 藉由以影像偵測器來偵測該偵測影像而量測空中圖案；- 使用關於圖案化構件上之圖案的資訊來計算空中圖案；及- 比較所量測空中圖案與所計算空中圖案。
本發明進一步提供一種影像偵測方法，其包含：- 使用圖案化構件上包含測試特徵及相鄰特徵之圖案以在輻射光束之橫截面中形成空中圖案；- 藉由以影像偵測器來偵測該偵測影像而量測空中圖案；及- 判定圖案中之相鄰特徵對於對應於測試特徵之空中特徵之形成的影響。
本發明進一步提供一種包含電腦可執行碼之電腦程式產品，其在載入於電腦總成上時使電腦總成能夠執行本發明所提供之方法。
本發明亦提供一種圖案化設備，其包含具有待藉由使基板曝光於圖案之影像而形成的產品之圖案之曝光區域，圖案化設備進一步包含曝光區域中之另一圖案，另一圖案經配置以由根據本發明之影像感測器偵測。
現將參看隨附示意性圖式而僅藉由實例來描述本發明之實施例，在該等圖式中，相應參考符號指示相應部分。
圖1示意性地描繪根據本發明之一實施例的微影曝光裝置。該裝置包含：- 照明系統(照明器)IL，其經組態以調節輻射光束B(例如，UV輻射或EUV輻射)；- 支撐結構(例如，光罩台)MT，其經建構以支撐圖案化設備(例如，光罩)MA且連接至第一定位器PM，第一定位器PM經組態以根據某些參數來準確地定位圖案化設備；- 基板台(例如，晶圓台)WT，其經建構以固持基板(例如，塗佈有抗蝕劑之晶圓)W且連接至第二定位器PW，第二定位器PW經組態以根據某些參數來準確地定位基板；及- 投影系統(例如，折射投影透鏡系統)PS，其經組態以將由圖案化設備MA賦予至輻射光束B之圖案投影至基板W之目標部分C(例如，包含一或多個晶粒)上。
照明系統可包括用於導向、成形或控制輻射之各種類型 的光學組件，諸如，折射、反射、磁性、電磁、靜電或其他類型之光學組件，或其任何組合。
支撐結構支撐(亦即，承載)圖案化設備。其以視圖案化設備之方位、微影曝光裝置之設計及其他條件(諸如，圖案化設備是否固持於真空環境中)而定的方式來固持圖案化設備。支撐結構可使用機械、真空、靜電或其他夾持技術來固持圖案化設備。支撐結構可為(例如)框架或台，其可根據需要而為固定或可移動的。支撐結構可確保圖案化設備(例如)相對於投影系統而處於所要位置。可認為本文中術語"主光罩"或"光罩"之任何使用均與更通用之術語"圖案化設備"同義。
本文中所使用之術語"圖案化設備"應被廣義地解譯為指代可用以在輻射光束之橫截面中向輻射光束賦予圖案(諸如)以在基板之目標部分中形成圖案的任何設備。應注意，例如，若被賦予至輻射光束之圖案包括相移特徵或所謂的輔助特徵，則該圖案可能不精確地對應於基板之目標部分中的所要圖案。通常，被賦予至輻射光束之圖案將對應於目標部分中所產生之設備(諸如，積體電路)中的特定功能層。
圖案化設備可為透射或反射的。圖案化設備之實例包括光罩、可程式化鏡面陣列及可程式化LCD面板。光罩在微影中為熟知的，且包括諸如二元、交替相移及衰減相移之光罩類型以及各種混合光罩類型。可程式化鏡面陣列之一實例使用小鏡面之矩陣配置，其中每一者可個別地傾斜， 以便在不同方向上反射入射輻射光束。傾斜鏡面在由鏡面矩陣所反射之輻射光束中賦予圖案。
本文所使用之術語"投影系統"應被廣義地解譯為包含適於所使用之曝光輻射或適於諸如浸漬液體之使用或真空之使用之其他因素的任何類型之投影系統，包括折射、反射、反射折射、磁性、電磁及靜電光學系統，或其任何組合。可認為本文中術語"投影透鏡"之任何使用均與更通用之術語"投影系統"同義。
如此處所描繪，該裝置為透射類型(例如，使用透射光罩)。或者，該裝置可為反射類型(例如，使用以上所提及之類型的可程式化鏡面陣列，或使用反射光罩)。
微影曝光裝置可為具有兩個(雙平台)或兩個以上基板台(及/或兩個或兩個以上光罩台)的類型。在該等"多平台"機器中，可並行地使用額外台，或可對一或多個台執行預備步驟，同時將一或多個其他台用於曝光。
微影曝光裝置亦可為以下類型：其中基板之至少一部分可由具有相對較高折射率之液體(例如，水)覆蓋，以便填充投影系統與基板之間的空間。亦可將浸漬液體施加至微影曝光裝置中之其他空間，例如，光罩與投影系統之間。浸漬技術在此項技術中被熟知用於增加投影系統之數值孔徑。本文所使用之術語"浸漬"不意謂諸如基板之結構必須浸沒於液體中，而是僅意謂液體在曝光期間位於投影系統與基板之間。
參看圖1，照明器IL自輻射源SO接收輻射光束。舉例而 言，當輻射源為準分子雷射器時，輻射源與微影曝光裝置可為單獨實體。在該等情況下，不認為輻射源形成微影曝光裝置之一部分，且輻射光束借助於包含(例如)合適導向鏡面及/或光束放大器之光束傳遞系統BD而自輻射源SO傳遞至照明器IL。在其他情況下，例如，當輻射源為汞燈時，輻射源可為微影曝光裝置之一體式部分。輻射源SO及照明器IL連同光束傳遞系統BD(在需要時)可被稱為輻射系統。
照明器IL可包含用於調整輻射光束之角強度分布的調整器AD。通常，可調整照明器之光瞳平面中強度分布之至少外部及/或內部徑向範圍(一般分別被稱為σ外部及σ內部)。另外，照明器IL可包含各種其他組件，諸如，積光器IN及聚光器CO。照明器可用以調節輻射光束，以在其橫截面中具有所要均一性及強度分布。
輻射光束B入射於被固持於支撐結構(例如，光罩台MT)上之圖案化設備(例如，光罩MA)上，且藉由圖案化設備來圖案化。在橫越光罩MA後，輻射光束B穿過投影系統PS，投影系統PS將光束聚焦至基板W之目標部分C上。借助於第二定位器PW及位置感測器IF(例如，干涉量測設備、線性編碼器或電容性感測器)，基板台WT可準確地移動，(例如)以便在輻射光束B之路徑中定位不同目標部分C。類似地，第一定位器PM及另一位置感測器(其在圖1中未被明確地描繪)可用以相對於輻射光束B之路徑而準確地定位光罩MA(例如，在自光罩庫以機械方式取得之後或在掃描期 間)。一般而言，光罩台MT之移動可借助於形成第一定位器PM之一部分的長衝程模組(粗定位)及短衝程模組(精定位)來實現。類似地，基板台WT之移動可使用形成第二定位器PW之一部分的長衝程模組及短衝程模組來實現。在步進機(與掃描器相對)的情況下，光罩台MT可僅連接至短衝程致動器，或可為固定的。可使用光罩對準標記M1、M2及基板對準標記P1、P2來對準光罩MA與基板W。儘管所說明之基板對準標記佔據專用目標部分，但其可位於目標部分之間的空間中(此等被稱為切割道對準標記)。類似地，在一個以上晶粒提供於光罩MA上的情形下，光罩對準標記可位於晶粒之間。
所描繪之裝置可用於以下模式中之至少一者中：
1.在步進模式中，使光罩台MT及基板台WT保持基本上固定，同時一次性將被賦予至輻射光束之整個圖案投影至目標部分C上(亦即，單次靜態曝光)。接著在X及/或Y方向上移位基板台WT，使得可曝光不同目標部分C。在步進模式中，曝光場之最大尺寸限制單次靜態曝光中所成像之目標部分C的尺寸。
2.在掃描模式中，同步地掃描光罩台MT與基板台WT，同時將被賦予至輻射光束之圖案投影至目標部分C上(亦即，單次動態曝光)。可藉由投影系統PS之放大率(縮小率)及影像反轉特徵來判定基板台WT相對於光罩台MT之速度及方向。在掃描模式中，曝光場之最大尺寸限制單次動態曝光中目標部分之寬度(在非掃描方向上)，而掃描運動之 長度判定目標部分之高度(在掃描方向上)。
3.在另一模式中，使光罩台MT保持基本上固定，從而固持可程式化圖案化設備，且移動或掃描基板台WT，同時將被賦予至輻射光束之圖案投影至目標部分C上。在此模式中，通常使用脈衝式輻射源，且在基板台WT之每次移動之後或在掃描期間之連續輻射脈衝之間根據需要而更新可程式化圖案化設備。此操作模式可易於應用於利用可程式化圖案化設備(諸如，以上所提及之類型的可程式化鏡面陣列)的無光罩微影。
亦可使用對以上所描述之使用模式的組合及/或變化或完全不同之使用模式。
圖2示意性地描繪圖1之微影曝光裝置中所描繪之基板台WT的配置。基板台WT包含第一基準部分80，第一基準部分80又包含根據本發明之影像感測器IAS1。影像感測器IAS1可用以藉由經由傳遞影像感測器掃描資料之空中影像而掃描影像感測器IAS1來判定圖案(例如，物件標記)之空中影像在光罩MA上的位置。
在經由空中影像而掃描影像感測器IAS1期間，藉由位置感測器IF來量測第二定位器PW之位置。藉由將基板台WT及第二定位器PW配置為具有固定相對位置，影像感測器掃描資料與第二定位器PW之所量測位置的組合使得影像感測器掃描資料在影像感測器之座標系統中為已知的。
在實施例中，藉由基板台WT來固持基板W。基板W包含基板標記，例如，圖2所描繪之基板標記P1、P2、P3、 P4。對準感測器(未圖示)經配置以獲得基板標記P1、P2、P3、P4在對準感測器之座標系統中的相對位置。對準感測器藉由在基板標記P1、P2、P3、P4上投影輻射且使用由基板標記所反射或繞射之輻射來量測該輻射。
又，如稍後將闡述，藉由使用影像感測器IAS1之透鏡5上的透鏡參考標記11來判定對準感測器與影像感測器IAS1之相對位置(亦即，第一基線)及對準感測器之相對位置。使用第一基線來鏈接影像感測器及對準感測器之座標系統中的位置。
以下知識之組合：- 基板標記P1、P2、P3、P4在對準感測器之座標系統中的相對位置- 空中影像在影像感測器之座標系統中的位置，及- 第一基線
允許藉由使用位置感測器IF來控制第二定位器PW之位置而以極大準確性來相對於光罩MA之空中影像而將基板W定位於任何所要位置處。
在本發明之一實施例中，基板台WT進一步包含第二基準部分82，第二基準部分82又包含另一影像感測器IAS2，其中判定第二基線且其類似於影像感測器IAS1而被使用。另一影像感測器IAS2之使用進一步增加基板W相對於空中影像之定位的準確性。應理解，替代兩個影像感測器IAS1及IAS2，可能存在更多，例如，三個。
在較佳實施例中，使用對準感測器來獲得基板標記在微 影曝光裝置之量測台中的相對位置，而投影系統PS定位於微影曝光裝置之曝光台中。此使微影曝光裝置能夠藉由第一基板上之對準感測器來執行量測，而同時使用投影系統PS來曝光第二基板。
圖3示意性地描繪包含根據本發明之影像感測器之一實施例的微影曝光裝置之一部分之橫截面。橫截面展示定位於嵌埋在基板台WT中之影像感測器1 之頂部上的投影系統PS之最終元件FE。
圖3所描繪之影像感測器1 的實施例定位於浸漬微影曝光裝置中。在圖3所示之浸漬配置中，儲集器3 在投影系統PS之像場周圍與具備影像感測器1 之晶圓台WT形成無觸點式密封，使得液體經限制以填充具備影像感測器1 之基板台WT之表面與投影系統PS之最終元件FE之間的空間。
影像感測器1 包含透鏡5 及影像偵測器6 。透鏡5 經配置以於影像偵測器6 上投影圖案之空中影像的至少一部分，其係藉由投影系統PS之最終元件FE而投影於透鏡5 上。影像偵測器6 包含偵測表面。偵測表面可以矩陣形式而建構，使得偵測表面係由複數個像素構成。影像偵測器6 可為CCD相機或CMOS相機。透鏡5可為顯微鏡透鏡。透鏡5 可具有介於1500與2500之間的放大率及大於1.2之數值孔徑。
圖4示意性地描繪根據本發明之影像感測器1 之一實施例。在此實施例中，緊接於透鏡5 及影像偵測器6 之影像感測器進一步包含定位於透鏡5 與影像偵測器6 之間的放大設 備8 。在一實施例中，放大設備為多通道板。
放大設備8 可(例如)以圖4所示之方式而安裝於偵測器上，或替代地定位於其附近。在又一實施例中，放大設備8 整合於影像偵測器6 中，例如，複數個突崩二極體經配置成使得複數個突崩二極體中之每一突崩二極體與影像偵測器6 之單一像素對應。
放大設備8 經配置以用於放大入射光強度。結果，較多光落在影像偵測器6 之偵測表面上，此可改良其成像效能。由虛線示意性地描繪的藉由影像偵測器6 所偵測之影像可以資訊信號10 之形式朝向處理器(例如，用於圖7所示之電腦總成中的處理器)轉移。
圖5以較為詳細之方式示意性地描繪根據本發明之影像感測器之一實施例中的透鏡5 。透鏡5 整合於基板台WT中。在其頂部表面(亦即，面對入射光之表面，其在微影曝光裝置中與面對投影系統PS之最終元件FE之表面對應)處，透鏡5 具備至少一透鏡參考標記11 。藉由透鏡5 之頂部表面上的至少一透鏡參考標記11 ，可判定透鏡5 相對於對準感測器WT之位置。在一實施例中，透鏡參考標記11 為使得其位置可由對準感測器直接判定之類型。
第一基準部分80進一步具備校準標記81。使用對準感測器(未圖示)來量測校準標記81之位置。藉由將影像感測器之位置配置為相對於校準標記而固定，均在對準感測器座標系統中被量測的透鏡參考標記11與校準標記81之相對位置提供第一基線。
圖6示意性地描繪用於根據本發明之影像感測器21 之實施例之使用的配置。在左側，展示微影曝光裝置之若干元件，亦即，光罩MA及投影系統PS。光罩MA經組態以在入射輻射光束之橫截面中向入射輻射光束賦予圖案。投影系統PS經組態以於基板(未圖示)上曝光經圖案化光束。在結合影像感測器21 之實施例進行量測的情況下，投影系統PS替代地在影像感測器21 上曝光經圖案化光束。該配置進一步包含控制單元23 及參數調整設備25 。控制單元23 以操作方式耦接至影像感測器21 及參數調整設備25 ，且亦可以操作方式耦接至微影曝光裝置之其他元件，例如，基板台WT及光罩台MT。
影像感測器21 經配置以將影像資料轉移至控制單元23 。控制單元23 又經配置以用於自影像感測器21 接收影像資料。在回應中，控制單元23 可(例如)藉由改變參數調整設備25 之設定、改變基板台WT之位置或改變光罩MA或光罩台MT之位置來控制微影曝光裝置之參數。
控制單元23 可包含處理器27 及記憶體29 。參看圖8來闡述關於控制單元之配置的其他細節。
可出於若干目的而使用圖6所描繪之配置。在以下段落中描述若干用途。用途之描述意欲為說明性而非限制性的。因此，對於熟習此項技術者而言將顯而易見的是，在不脫離本發明之範疇的情況下，配置之不同用途仍為可能的。
相對於光罩(台)而對準基板台之用途
可以與用於目前發展水平之微影機器中之透射影像感測器TIS類似的方式來使用配置之一實施例，亦即，用以判定及校正基板台WT及駐留於其上之基板W相對於光罩台MT或替代地相對於光罩MA之位置。然而，如圖7示意性地所描繪，替代如圖7所描繪駐留於光罩MA上或替代地駐留於光罩台MT上的特別設計之物件標記31 (該特別設計之物件標記31 在基板級處通常具有64×40微米之尺寸)，可在基板級處使用具有小得多之尺寸(例如，1×1微米)之標記33 。標記33 包含臨界圖案，亦即，具有對於待於基板W上曝光之圖案為典型之形狀及尺寸的圖案。
投影系統PS中之像差對於具有不同尺寸之特徵可能完全不同，且亦可能在空間上相異，亦即，與在第二位置處通過投影系統PS之光相比，像差對於在第一位置處通過投影系統PS之光為不同的。由於標記33 之特徵與待曝光之圖案具有相同尺寸，所以所觀測之像差給出將由光罩圖案在曝光期間所遇到之像差的較佳印象。
此外，由於可由影像感測器1、21 所使用之標記33 不佔據許多空間(亦即，基板級處至多幾平方微米)，所以標記33 可存在於在圖7中經示意性地描繪為虛線正方形37 的光罩MA之曝光區域內。另一方面，適於習知透射影像感測器TIS的特別設計之物件標記31 將定位於光罩MA之邊緣處，亦即，曝光區域外部。如圖7中可見，在曝光區域37 內，可存在由正方形39 所表示之若干晶粒。每一晶粒39 可具備不同圖案。標記33 可存在於晶粒39 內，例如，標記33a 及33b 。另外或其他，標記33 可存在於晶粒39 之間，例如，標記33c、33d 及33e 。
最後，前述可能性打開了使用待曝光之實際產品特徵之較小圖案的可能性。可在不使用專用標記之情況下使用感測器。
適用於根據本發明之影像感測器之實施例的標記33 之影像遵循穿過投影系統PS之光學路徑，光學路徑較為類似於光罩MA上待於基板W上曝光之圖案所遵循的光學路徑。因此，基板台WT及位於其上之基板W相對於光罩台MT或替代地相對於光罩MA之位置可在超出現在之能力的程度上經最佳化。
注意，除了習知影像感測器(例如，前述TIS感測器)以外，有可能使用根據本發明之影像感測器之一實施例。舉例而言，在圖2中，IAS1可為習知影像感測器(例如，前述TIS感測器)，且IAS2可為根據本發明之一實施例之影像感測器。
量測接近曲線及在回應中最佳化照明設定之用途
配置中之影像感測器21 可用以量測接近曲線，亦即，限定相鄰特徵對於特定特徵之成像之影響的曲線。在接近曲線中，針對特定類型之結構(例如，具有如130nm之特定直徑的線)而在特定類型之光罩(例如，二元光罩)上以變化之間距(例如，自1：1(亦即，線之間的空間等於線寬)至特定數目(例如，十個)步驟中之經隔離線變動)來量測經印刷抗蝕劑臨界尺寸之改變。該範圍可以接近曲線標記之形式 來提供。
接近曲線通常為機器依賴性的。關於由影像感測器21 所量測(例如，藉由在接近曲線標記上量測)之接近曲線的資訊可由控制單元23 與來自其他機器之接近曲線進行比較(例如，藉由使用控制單元23 中之處理器27 )，以比較量測結果與作為參考資料而儲存於控制單元23 之記憶體29 中的其他機器之接近曲線。另外或其他，所量測接近曲線可充當對控制單元23 之處理器27 的輸入以判定應以何種方式及在何種程度上來改變參數以獲得最佳曝光結果。回應於對接近曲線之接收，控制單元23 之處理器27 (視情況)藉由使用儲存於控制單元23 之記憶體29 中之資訊來計算調整資料以調整微影曝光裝置中之至少一參數，例如，照明設定。
朝向參數調整設備25 轉移調整資料。在一實施例中，參數調整設備25 包含反射元件陣列，例如，1000個以上，反射元件以類柵格形成被配置且相對於其方位而個別地可控。在一實施例中，參數調整設備25 為照明設定調整設備。與照明設定有關之可能調整包括導致投影系統PS之數值孔徑NA之改變的調整及落於光罩上之光之角分布(亦被稱為σ)的調整。在用於角照明之照明設定中，外部光錐之角分布(亦即，σout )及內部光錐之角分布(亦即，σin )可經單獨地改變。
在一實施例中，有可能在線量測前述接近曲線。因此，可在基板至基板之基礎上調整照明設定以獲得所謂的基板至基板接近控制。
量測關於產品特徵之臨界CD且在回應中最佳化源條件之用途
替代接近曲線，可藉由影像感測器21 來量測對於特定產品開發為臨界的關於產品特徵之臨界尺寸(CD)。控制單元23 之處理器27 (視情況)與如控制單元23 之記憶體29 的記憶體合作而可在接收到關於產品特徵之臨界CD的量測結果後即計算參數調整資料。在此情況下，待調整之參數可再次為照明設定，包括與NA之改變有關的調整或與σ之改變有關的調整。參數調整設備25 可再次包含反射元件陣列，且可再次為如早先所描述在光罩MA或光罩台MT附近定位於源(未圖示)與光罩MA或光罩台MT之間的照明調整設備。
其他或另外，調整可與藉由調整所使用之源來改變照明之類型有關，例如，自偶極照明設定朝向環形照明設定改變或自第一環形照明設定朝向第二環形照明設定。在此等情況下，參數調整設備25 為源調整設備。源調整設備可相對於源而直接調適參數。又，在此情況下，在一實施例中，參數調整設備25 可包含如早先所描述之反射元件陣列。
調整不限於照明之類型的改變。照明之類型可保持相同，而調整照明之彼類型的性質。舉例而言，可在特定方向上拉伸照明、可使得其較大、使得其較小，等等。
在一實施例中，有可能在線量測臨界尺寸。因此，可在基板至基板之基礎上調整照明設定以獲得基板至基板照明 設定最佳化。
執行光學鄰近效應校正(OPC)驗證之用途
影像感測器21 可用以驗證出於OPC之目的(亦即，用以控制所要圖案結構之形狀)而提供於光罩MA之圖案中的額外結構是否定位於圖案中之正確位置處。額外結構之位置可經判定，且控制單元23 之處理器27 可使用所判定位置以(視情況)藉由使用儲存於控制單元23 之記憶體29 中的參考資料來計算在抗蝕劑中之曝光及顯影之後額外結構對於主要結構之影響。若位置為錯誤的且額外結構提供所要主要圖案結構之形狀的不當改變，則可在抗蝕劑上之真實曝光發生之前替換或改良光罩。
調查相關空中影像及像差指紋之用途
當前，使用模型來模擬在圖案之空中影像中由於投影系統PS之像差之改變而發生的改變。在如圖6所示之配置的情況下，可驗證該等模型或可對抗模型化誤差。
對於驗證，判定投影系統PS之像差指紋。在一實施例中，藉由使用波前像差感測器31來判定該像差指紋，亦即，投影系統PS之每一場點的像差。可使用已知類型之波前像差感測器，例如，US2002/0001088中所描述之感測器。該波前像差感測器係基於剪切干涉量測之原理且包含源模組及感測器模組。源模組具有置放於投影系統PS之物件平面中(亦即，在生產期間圖案化構件之圖案所在之處)的經圖案化鉻層且具有提供於鉻層上方之額外光學器件。該組合向投影系統PS之整個光瞳提供輻射之波前。感測器 模組具有置放於投影系統之影像平面中(亦即，在生產期間基板W所在之處)的經圖案化鉻層及置放於該鉻層後方某一距離處之相機。感測器模組上之經圖案化鉻層將輻射繞射為若干繞射級，其彼此干涉，從而引起干涉圖。藉由相機來量測干涉圖。可藉由軟體而基於所量測干涉圖來判定投影透鏡中之像差。
波前像差感測器31 經組態以朝向控制單元23 轉移關於像差指紋之資訊。
另外，藉由影像感測器21 來觀測待分析之圖案的空中影像。影像感測器21 經組態以向控制單元23 轉移關於影像之電子資訊，亦即，影像資料。
控制單元23 之處理器27 經組態以比較源於波前像差感測器31 之像差指紋資訊與自影像感測器21 所獲得之影像資料。在一實施例中，使用處理器27 以藉由計算來重建影像感測器21 應已基於圖案、模型及所量測像差而偵測之空中圖案。比較經重建圖案與由影像感測器21 所偵測之影像。
在比較後，即可(視情況)藉由使用儲存於控制單元23 之記憶體29 中的資料來導出若干趨勢。結果，吾人可(例如)監視像差之結構依賴性偏移。
該比較可用以改變微影曝光裝置中之設定，例如，改變投影系統(PS)或照明系統(IL)中之元件的位置，以便將由影像感測器21所量測之空中影像改變為較佳空中影像以用於曝光基板(W)。在必要時，可重複以上步驟以檢查改良是否已發生。
波前像差感測器31與影像感測器21之量測之間微影曝光裝置之改變愈小，驗證就將愈準確。此係因為所有種類之組件的設定可浮動，使得影像感測器21可於與波前像差感測器31已量測之處稍微不同的位置處量測。
最佳化輔助特徵之用途
在一實施例中，使用根據本發明之影像感測器(1、21、IAS1、IAS2)來最佳化圖案化構件，使得形成所要空中圖案。在較佳實施例中，使用可程式化鏡面陣列作為圖案化設備。該方法包含：- 使用圖案化構件(MA)上之圖案以在輻射光束(B)之橫截面中形成空中圖案；- 使用透鏡(5)來形成空中圖案之偵測影像；- 藉由以影像感測器(1、21、IAS1、IAS2)來偵測該偵測影像而量測空中圖案。
該方法可進一步包含：- 使用關於圖案化構件(MA)上之圖案的資訊(例如，可程式化鏡面之經程式化位置)以藉由計算來預測空中圖案；及- 比較所量測空中圖案與所預測空中圖案。
該比較可導致所量測空中圖案不同於所預測空中圖案之結論。以所量測空中圖案來曝光基板將導致基板上之較不最佳的圖案。現可計算可程式化鏡面之經程式化位置的改變以最小化將藉由使用可程式化鏡面之經改變位置所量測之空中圖案與較佳空中圖案之間的差異。可藉由在使用圖 案化構件(MA)上之圖案來形成空中圖案時將差異饋入模型而計算該等改變。模型可使用像差資料。
在必要時，可根據所計算改變來改變可程式化鏡面，且可再次量測空中影像以檢查改變是否的確已減小所量測空中圖案與所要空中圖案之間的差異。
應瞭解，先前實施例中之控制單元23 可為如圖8所示之電腦總成60 。電腦總成60 在根據本發明之總成的實施例中可為以控制單元之形式的專用電腦，或替代地為控制微影投影裝置之中央電腦。電腦總成60 可經配置以用於載入包含電腦可執行碼之電腦程式產品。此可在下載電腦程式產品時使電腦總成60 能夠控制具有影像感測器之實施例的微影曝光裝置之前述用途。
連接至處理器27 之記憶體29 可包含許多記憶體組件，如硬碟31 、唯讀記憶體(ROM)62 、電可抹除可程式化唯讀記憶體(EEPROM)63 及隨機存取記憶體(RAM)64 。並非所有前述記憶體組件均需要存在。另外，前述記憶體組件實體上在處理器27 附近或彼此緊接並非必需的。其可離開一距離而定位。
處理器27 亦可連接至某一種類之使用者介面，例如，鍵盤65 或滑鼠66 。亦可使用觸碰螢幕、跟蹤球、語音轉換器或為熟習此項技術者已知之其他介面。
處理器27 可連接至讀取單元67 ，其經配置以自如軟碟68 或CDROM69 之資料載體讀取資料(例如，以電腦可執行碼之形式)且在一些情況下在資料載體上儲存資料。又，可 使用DVD或為熟習此項技術者已知之其他資料載體。
處理器27 亦可連接至印表機70 以在紙上列印出輸出資料以及連接至顯示器71 ，例如，監視器或液晶顯示器(LCD)，或為熟習此項技術者已知之任何其他類型之顯示器。
處理器27 可藉由負責輸入/輸出(I/O)之發射器/接收器73 而連接至通信網路72 ，例如，公眾交換式電話網路(PSTN)、區域網路(LAN)、廣域網路(WAN)，等等。處理器27 可經配置以經由通信網路72 而與其他通信系統通信。在本發明之一實施例中，外部電腦(未圖示)(例如，操作者之個人電腦)可經由通信網路72 而登入處理器27 。
可將處理器27 實施為獨立系統或實施為並行地操作之許多處理單元，其中每一處理單元經配置以執行較大程式之子任務。亦可將處理單元劃分為一或多個主要處理單元與若干子處理單元。甚至可使處理器27 之一些處理單元離開其他處理單元一距離而定位且經由通信網路72 而通信。
在上文所描述之實施例中，影像感測器(1、21、IAS1、IAS2)用以量測由投影系統(PS)藉由使用輻射光束所產生的圖案化設備(MA)之影像。然而，應瞭解，本發明亦包含用以(例如)在微影曝光裝置中使用反射圖案化構件且基板(W)曝光於經反射輻射而無經反射輻射通過投影系統(PS)之情況下偵測輻射光束之橫截面中的強度圖案之影像感測器(1、21、IAS1、IAS2)。
儘管本文中可特定地參考微影曝光裝置在IC之製造中的 使用，但應瞭解，本文中所描述之微影曝光裝置可具有其他應用，諸如，製造積體光學系統、用於磁域記憶體之引導及偵測圖案、平板顯示器、液晶顯示器(LCD)、薄膜磁頭，等等。熟習此項技術者應瞭解，在該等替代應用之情形中，可認為本文中術語"晶圓"或"晶粒"之任何使用分別與更通用之術語"基板"及"目標部分"同義。本文所提及之基板可在曝光之前或之後於(例如)軌道(通常將抗蝕劑層施加至基板且顯影經曝光抗蝕劑之工具)、度量工具及/或檢測工具中被處理。適用時，本文之揭示可應用於該等及其他基板處理工具。另外，基板可被處理一次以上，(例如)以便產生多層IC，使得本文中所使用之術語基板亦可指代已經含有多個經處理層之基板。
本文所使用之術語"輻射"及"光束"包含所有類型之電磁輻射，包括紫外線(UV)輻射(例如，具有約365nm、355nm、248nm、193nm、157nm或126nm之波長)。
在情形允許之處，術語"透鏡"可指代各種類型之光學組件中之任一者或組合，包括折射、反射、磁性、電磁及靜電光學組件。
雖然上文已描述本發明之特定實施例，但應瞭解，可以不同於所描述內容的方式來實踐本發明。舉例而言，本發明可採取含有描述如上文所揭示之方法之機器可讀指令之一或多個序列的電腦程式或儲存有該電腦程式之資料儲存媒體(例如，半導體記憶體、磁碟或光碟)的形式。
上文之描述意欲為說明性而非限制性的。因此，對於熟 習此項技術者而言將顯而易見的是，可在不脫離下文所陳述之申請專利範圍之範疇的情況下對所描述之本發明進行修改。
1‧‧‧影像感測器
3‧‧‧儲集器
5‧‧‧透鏡
6‧‧‧影像偵測器
8‧‧‧放大設備
10‧‧‧資訊信號
11‧‧‧透鏡參考標記
21‧‧‧影像感測器
23‧‧‧控制單元
25‧‧‧參數調整設備
27‧‧‧處理器
29‧‧‧記憶體
31‧‧‧物件標記/波前像差感測器/硬碟
33a‧‧‧標記
33b‧‧‧標記
33c‧‧‧標記
33d‧‧‧標記
33e‧‧‧標記
37‧‧‧虛線正方形/曝光區域
39‧‧‧正方形/晶粒
60‧‧‧電腦總成
62‧‧‧唯讀記憶體(ROM)
63‧‧‧電可抹除可程式化唯讀記憶體(EEPROM)
64‧‧‧隨機存取記憶體(RAM)
65‧‧‧鍵盤
66‧‧‧滑鼠
67‧‧‧讀取單元
68‧‧‧軟碟
69‧‧‧CDROM
70‧‧‧印表機
71‧‧‧顯示器
72‧‧‧通信網路
73‧‧‧發射器/接收器
80‧‧‧第一基準部分
81‧‧‧校準標記
82‧‧‧第二基準部分
AD‧‧‧調整器
B‧‧‧輻射光束
BD‧‧‧光束傳遞系統
C‧‧‧目標部分
CO‧‧‧聚光器
FE‧‧‧最終元件
IAS1‧‧‧影像感測器
IAS2‧‧‧影像感測器
IF‧‧‧位置感測器
IL‧‧‧照明系統(照明器)
IN‧‧‧積光器
M1‧‧‧光罩對準標記
M2‧‧‧光罩對準標記
MA‧‧‧圖案化設備/光罩
MT‧‧‧支撐結構/光罩台
P1‧‧‧基板對準標記/基板標記
P2‧‧‧基板對準標記/基板標記
P3‧‧‧基板標記
P4‧‧‧基板標記
PM‧‧‧第一定位器
PS‧‧‧投影系統
PW‧‧‧第二定位器
SO‧‧‧輻射源
W‧‧‧基板
WT‧‧‧基板台
X‧‧‧方向
Y‧‧‧方向
圖1描繪根據本發明之一實施例的微影曝光裝置；圖2示意性地描繪圖1之微影曝光裝置中所描繪之具備根據本發明之一實施例的影像感測器之基板台之配置；圖3示意性地描繪包含根據本發明之影像感測器之一實施例的微影曝光裝置之一部分之橫截面；圖4示意性地描繪根據本發明之影像感測器之一實施例；圖5示意性地描繪用於根據本發明之影像感測器之一實施例中的透鏡之實施例；圖6示意性地描繪用於根據本發明之影像感測器之實施例之使用的配置；圖7示意性地描繪具備可由根據本發明之影像感測器之實施例所成像的標記之光罩；圖8示意性地描繪可由用於根據本發明之影像感測器之實施例之使用的配置所使用之電腦總成之實施例。
1‧‧‧影像感測器
3‧‧‧儲集器
5‧‧‧透鏡
6‧‧‧影像偵測器
FE‧‧‧最終元件
WT‧‧‧基板台

Claims (18)

  1. 一種影像感測器(1、21、IAS1、IAS2)，其經配置以由一定位器(PW)定位，在一用於曝光一基板(W)之微影曝光裝置中用於偵測一輻射光束(B)之一橫截面中包含輻射強度空間差異的一空中(aerial)圖案，該影像感測器(1、21、IAS1、IAS2)包含：一透鏡(5)，其經配置以形成該空中圖案之一偵測影像，其中該透鏡(5)包含一用於判定該影像感測器之一位置的參考標記(11)；一影像偵測器(6)，其經配置以量測該偵測影像中之複數個位置中的輻射強度；及一對準感測器，該對準感測器用於量測該基板(W)上之一對準標記(P1、P2、P3、P4)之一位置，且其中該參考標記(11)經配置成使得其位置可由該對準感測器判定。
  2. 如請求項1之影像感測器，其中該影像感測器包含一放大設備(8)，該放大設備(8)經配置以放大該偵測影像中之該等輻射強度空間差異。
  3. 如請求項2之影像感測器，其中該放大設備(8)為一多通道板。
  4. 一種用於使一基板(W)曝光於一經圖案化輻射光束之微影曝光裝置，該微影曝光裝置包含一如請求項1、2或3中任一項之影像感測器，該影像感測器配置於一定位器(PW)上，使得該影像感測器可經定位以量測該經圖案化 輻射光束中之一空中圖案。
  5. 如請求項4之微影曝光裝置，其包含：一控制單元(23)，其連接至該影像感測器之一輸出且經配置以基於由該影像感測器對該空中圖案之該等量測來計算調整資料；及一參數調整設備(25)，其經配置以基於該調整資料來控制該微影曝光裝置之至少一參數。
  6. 如請求項5之微影曝光裝置，其中該經圖案化輻射光束係藉由使用一圖案化設備(MA)來圖案化一輻射光束而形成，且該參數調整設備(25)為一經配置以用於調整該輻射光束之照明設定的照明設定調整設備。
  7. 如請求項6之微影曝光裝置，其中該至少一參數係與該輻射光束之照明設定有關且係選自由以下各項組成之一群：一經配置以將該圖案化設備(MA)之一影像投影至該基板(W)上之投影系統(PS)的數值孔徑、該輻射光束之角分布，及由一經配置以用於產生用於該輻射光束中之輻射的源(SO)所提供之照明之類型。
  8. 如請求項4之微影曝光裝置，其包含一經配置以產生一圖案化設備(MA)之一空中影像的投影系統(PS)，該空中影像構成該空中圖案。
  9. 如請求項8之微影曝光裝置，其中該微影曝光裝置進一步包含一經配置以量測該投影系統之像差的像差感測器(31)，該微影曝光裝置進一步包含一控制單元(23)，該控制單元(23)經配置以使用該圖案化設備(MA)之資訊、 該所量測像差及該等像差對於該空中圖案之影響的一模型來重建該空中圖案，且比較該經重建空中圖案與由該影像感測器所量測之該空中圖案。
  10. 一種影像偵測方法，其包含：使用一圖案化設備(MA)上之一圖案以在一輻射光束(B)之一橫截面中形成一空中圖案；藉由以一影像感測器(1、21、IAS1、IAS2)來偵測該偵測影像而量測該空中圖案；使用關於該圖案化設備(MA)上之該圖案的資訊來計算該空中圖案；比較該所量測空中圖案與該所計算空中圖案；使用一透鏡來形成該空中圖案之一偵測影像及使用一影像偵測器來偵測該偵測影像，其中該透鏡包含一用於判定該影像感測器之一位置的參考標記；及利用一對準感測器來量測一基板(W)上之一對準標記(P1、P2、P3、P4)之一位置，且其中該參考標記經配置成使得其位置可由該對準感測器判定。
  11. 如請求項10之方法，其包含使用該比較來判定一對應於一所要所量測空中圖案之另一圖案。
  12. 如請求項10或11之方法，其包含使用一微影曝光裝置來形成該空中圖案，且包含使用該比較來判定用於該微影曝光裝置之設定以獲得一所要空中圖案。
  13. 如請求項10或11之方法，其包含將一經圖案化輻射光束投影至該基板(W)上。
  14. 一種影像偵測方法，其包含：使用一圖案化設備(MA)上包含一測試特徵及相鄰特徵之一圖案以在一輻射光束(B)之一橫截面中形成一空中圖案；藉由以一影像感測器(1、21、IAS1、IAS2)來偵測該偵測影像而量測該空中圖案；判定該圖案中之該等相鄰特徵對於一對應於該測試特徵之空中特徵之形成的影響；使用一透鏡來形成該空中圖案之一偵測影像及使用一影像偵測器來偵測該偵測影像，其中該透鏡包含一用於判定該影像感測器之一位置的參考標記；及利用一對準感測器來量測一基板(W)上之一對準標記(P1、P2、P3、P4)之一位置，且其中該參考標記經配置成使得其位置可由該對準感測器判定。
  15. 如請求項14之方法，其包含將一經圖案化輻射光束投影至該基板(W)上。
  16. 一種儲存有電腦可執行碼之電腦程式產品，其在載入於一電腦總成上時使該電腦總成能夠執行如請求項10或11之方法。
  17. 一種儲存有電腦可執行碼之電腦程式產品，其在載入於一電腦總成上時使該電腦總成能夠執行如請求項14之方法。
  18. 一種圖案化設備，其包含一具有待藉由使一基板曝光於圖案之一影像而形成的一產品之該等圖案之曝光區域 (39)，該圖案化設備進一步包含該曝光區域中之一另一圖案，該另一圖案經配置以由一如請求項1、2或3中任一項之影像感測器偵測。
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