辐照强度分布的测量设备以及测量方法

专利名称：辐照强度分布的测量设备以及测量方法
技术领域：
本发明涉及一种用于微光刻的投射曝光工具，具有设置在该投射曝光工 具的光学路径中的测量设备。此外，本发明涉及一种测量用于微光刻的投射 曝光工具的光学路径中的辐照强度分布的方法。另外，本发明还涉及测量设 备的用途，以局部和角度解析地测量用于微光刻的投射曝光工具的光学路径 中的辐照强度分布。最后，本发明涉及测量设备的用途，以便确定光刻掩模 的衍射效率。
背景技术：
用于微光刻的投射曝光工具通常包括几个光学子系统。这些光学子系统
包括照明载有结构化光刻掩模的掩模母版(reticle)的照明系统以及将光刻 掩模成像到半导体晶片上的投射物镜。照明系统包括光源，例如在UV波长 范围内的激光器；以及REMA物镜，用于将掩模母版遮掩装置(REMA)成 像到投射曝光工具的掩模母版平面中。因而，由光源产生的电^f兹辐射的光学 路径通常通过REMA物镜、掩模母版以及投射物镜。
为了测量投射曝光工具的光学路径中的电磁辐射的路线，在现有技术 中，相机被定位在光学路径中为此易接近的各点处。这些相机使得能够局部 解析测量主要在相机的位置处的电磁辐射的强度分布。然而，因此获得的有 关电磁辐射的路线的信息对于光学子系统的最佳协调或调整常常是不够的
发明内容
本发明的目的
本发明的目的在于提供一种投射曝光工具和方法，其克服了上述不足、
电磁辐射的路线。 根据本发明的方案
根据本发明实现了该目的，本发明具有根据权利要求1的投射曝光工具、根据权利要求2的投射曝光工具、根据权利要求3的投射曝光工具、根
据权利要求4的投射曝光工具、根据权利要求5的投射曝光工具、根据权利 要求31的辐照强度分布的测量方法、根据权利要求32的方法、根据权利要 求33的方法、根据权利要求34的方法、根据权利要求35的方法、根据权 利要求39和权利要求40的测量设备的用途。在从属权利要求中描述本发明 的进一步有利的发展。
根据本发明，提供一种用于微光刻的投射曝光工具，该投射曝光装置具 有设置在其光学路径中、用于局部及角度解析测量辐照强度分布的测量设 备。该测量设备包括测量场，其具有在测量场的不同的点处设置的聚焦光 学元件的布置；聚焦光学元件的公共像平面；局部解析辐射探测器，其具有 局部解析记录辐射强度的记录表面，记录表面设置在公共像平面中；以及估 计装置，其被设置以由记录的辐射强度，对于每一个测量场点建立各自的角 度解析的辐照强度分布。此外，根据本发明，提供一种测量用于微光刻的投 射曝光工具的光学路径中的辐照强度分布的方法，其具有下面的步骤在投 射曝光工具的光学路径中的测量场的各个点处布置聚焦光学元件，从而聚焦 光学元件具有公共的像平面；布置局部解析辐射探测器，从而探测器的记录
表面在公共像平面中；局部解析记录到达辐射探测器的电磁辐射的强度；以 及由记录的辐射强度，对于每一个测量场点建立各自的角度解析的辐照强度 分布。
此外，根据本发明，提出测量设备的用途，该测量设备用于微光刻的投 射曝光工具的光学路径中的测量场的各个点处的辐照强度分布的各自的角 度解析的测量。该测量设备包括设置在测量场的各个点处的聚焦光学元件 的布置；聚焦光学元件的公共像平面；以及局部解析辐射探测器，其记录表 面设置在公共像平面中。此外，根据本发明，提出局部及角度解析测量辐照 强度分布的测量设备的用途，用于确定光刻掩模的衍射效率。该测量设备包 括聚焦光学元件的布置；聚焦光学元件的公共像平面；以及局部解析辐射 探测器，其记录表面设置在公共像平面中。
换句话说，根据本发明，提供用于微光刻的投射曝光工具，诸如例如步 进式光刻4几(stepper)或扫描式光刻才几(scanner),在的冲更射曝光工具的光 学路径中设置有测量设备，用于局部及角度解析测量辐照强度分布。因此， 借助于测量设备，可以测量在光学路径中的测量场上的辐照强度分布，以及因此电磁辐射的辐射流的分布在测量表面上被角度解析。这里，对于每一个 测量场点，建立各自的扩展的、角度解析的辐照强度分布。因此，对于每一 测量场的点不仅建立如例如波前测量情形的一个角度值。而是，对于每一测 量场点，在角谱上建立辐照强度，即在每一不同的测量场点，对于至少两个、
以及具体地3个、4个、5个或更多的不同的辐射角度建立辐照强度。
具体地，根据本发明，分配给各个聚焦元件的、局部解析辐射探测器的 记录表面的部分在测量期间被分别地辐射，具有不同于点像的辐射分布的扩 展的局部辐射分布。在分配给各个聚焦元件的、局部解析辐射探测器的记录 表面的各个部分中的辐射分布的范围具体地借助于Shack Hartmann传感器 在波前测量期间于相应的探测器的部分上所形成的艾里斑(Airy disc)的范 围的至少两倍大，以及优选地在10倍到100倍之间大。
与本发明相一致，测量场点被理解为这样的含意在测量设备的测量场 中的点，并且不是例如掩模母版上的物场点或晶片上的像场点。
取决于投射曝光工具的类型，投射曝光工具的光学路径中载有的电磁辐 射可以在UV波长的范围中，诸如例如在365 nm、 248 nm、 193 nm或157 nm 的波长范围中，或者包括例如EUV辐射，具体地具有13.4nm波长的辐射。
用于辐照强度分布的局部及角度解析测量的测量设备包括几个聚焦光 学元件，即对到达的电磁辐射具有聚焦效果的光学元件。聚焦光学元件分别 地具有聚焦平面或像平面。根据本发明，布置聚焦光学元件，从而聚焦光学 元件的各个像平面一致，即对于多个聚焦光学元件存在公共像平面或聚焦平 面。有利地，光学元件被设置，相对于彼此在对于光学元件之一的光轴的橫 向上偏移，且光学元件具体地位于平行于公共像平面的平面中。局部解析辐 射探测器被设置，其记录表面在公共像平面中，且其局部解析记录到达记录 表面中的电磁辐射的强度。借助于在公共像平面中且不是例如在共轭像平面 中的记录表面的布置，在聚焦光学元件与辐射探测器之间，没有布置将像平 面成像到诸如例如共轭像平面的其他平面上的额外的光学部件(optics )。根 据本发明的测量设备的测量精度因此增加。
本发明基于以下的见识对于每一个测量场点，借助于聚焦光学元件的 公共像平面中到达的电磁辐射强度的局部解析的记录，可以就光学路径中的 电磁辐射建立各个的角度解析的辐照强度分布。因而，可以在投射曝光工具 的光学路径中的不同点处测量局部及角度解析的辐照强度分布，借助于其可以广泛地确定投射曝光工具的光学路径中的电磁辐射的路线。这转而使投射 曝光工具的各个光学元件能够非常精确地协同，因而使光学路径中的辐射的 路线能够最优化。
因此，辐照强度分布的局部及角度解析测量使得能够进行投射曝光工具 的光学元件的改善的调整，即在组装才殳射曝光工具期间也在才殳射曝光工具的 维护工作期间。借助于根据本发明的测量设备，还可以容易想到的是在投射 曝光工具的操作期间，在光学路径中的特定位置处连续地监视辐照强度的分 布。
在根据本发明的一个实施例中，聚焦光学元件和辐射探测器被集成于分
别的模块中。分别的模块可以被理解为这样的涵义独立于投影曝光工具的 其它的子系统而设计的模块。具体地，在该模块中不包含其它的投影曝光工 具的子系统的光学元件，诸如例如照明系统或投射光学部件的光学元件。通 过将聚焦光学元件和辐射探测器集成到分别的模块中，增加了测量设备的可 管理性。因此，可以在投射曝光工具的光学路径中的不同位置处设置测量设 备，而没有更大的复杂度。此外，避免了由其它的光学元件所导致的测量误 差。
在根据本发明的进一步的实施例中，辐射探测器的局部解析度大于各个 聚焦光学元件的范围。因此，辐射探测器能够解析小于各个聚焦光学元件的 范围的尺度。例如，如果辐射探测器是CCD相机的形式，则CCD相机的几 个成像元件(像素)或探测器元件对应于聚焦光学元件的范围。借助于辐射 探测器的高的局部解析度，多个探测器元件被分别地分配给特定的聚焦光学 元件。因此，在辐射探测器的特定的探测器元件上记录的强度可以明确地被 分配给特定的聚焦光学元件。这使辐照强度分布的角度解析的确定能够具有 高的精确度。
在根据本发明的进一步的实施例中，局部解析辐射探测器具有光电装 置，具体地分别为CCD相机、光电二极管阵列(photodiodegrid)和光电二 极管线(photodiodeline)、和/或具有光电图像记录器件的荧光层。这种类型 的图像记录设备可以又为例如CCD探测器。对于EUV波长范围中的使用， 像记录装置与荧光层的这种类型的结合是显著有利的。例如，可以使用公司 ASP的P43作为焚光层。使用荧光层与图像记录装置使得能够在探测器平面 中有高局部解析度，其取决于层晶粒尺寸、荧光层以及像记录装置的解析度。所谓"背照明CCD相机，，也可以用作EUV辐射的辐射探测器。有利地，作为 辐射探测器的CCD相机具有10 pm的典型探测器元件或成像元件距离。在 诸如例如0.25 mm的折射微透镜的聚焦光学元件的范围的情况，则在空间方 向上在每一聚焦光学元件下至少布置25个辐射^t感:l冢测器或光栅元件。从 而使得高的角度解析度成为可能。
在根据本发明的另一实施例中，测量设备被设置，以在每一测量点处两 维地角度解析地测量辐照强度分布。因此，可以产生各个的两维局部及角度 解析的测量结果。辐射强度则被四维地测量。这使得能够详细地确定投射曝 光工具的光学路径中的辐射路线。
此外，如果聚焦光学元件在测量平面中以栅格的形式被布置则是有利 的。借助于光学元件的栅格类型的布置，测量场可以均匀地被覆以光学元件。 因此，在整个栅格区域上可以以高局部解析度来测量辐照强度分布。借助于 聚焦光学元件的栅格类型的布置，测量平面可以以尽量少的间隙被覆以光学 元件。因此其确保当测量辐照强度分布时没有间隙发生。
在另 一有利的实施例中，聚焦光学元件中的至少 一个包括折射微透镜 (具体地具有0.25 mm的最小直径)、衍射微透镜(具体地具有0.2 mm的最 小直径)、和/或在其前面布置有针孔的微透镜(具体地具有小于0.1 mm的 开口直径)。上述的^1透镜可以具体地以石英玻璃来制造。因此，它们具体 地能透过248 nm和193 nm波长的光。衍射微透镜可以例如是CGH (计算 机生成全息图)的形式。施加在微透镜前面的针孔可以用来精确地限定微透 镜的入口孔径。特别有利的是，在测量平面中设置具有例如250 pm的透镜 距离以及例如240 iam的透镜直径的六角密堆的微透镜阵列。另外，如果聚 焦光学元件中的至少一个包括菲涅尔带片(fresnel zone plate),则是有利的。 这里，菲涅尔带片尤其适于聚焦EUV辐射。菲涅尔带片可以例如是铬环 (chrome rings )或者闪耀栅格的形式。
此外，如果提供形成聚焦光学元件的具有几个开口的小孔栅格，则是有 利的。在这种情况中，可以分配有折射或衍射微透镜。如已经提到的，在这 种情况中，聚焦光学元件由针孔来形成。针孔的聚焦效果来自衍射效应。提 供根据该有利的实施例的针孔栅格尤其适于测量工作在EUV波长范围的投 射曝光工具中的辐照强度分布。这里，对于孔直径的有利测量为大致4iim。 针孔栅格与记录表面之间的距离有利地为大致1 mm。用大致13 nm的波长，其导致大致8 的最小光斑直径。
另外，如果投射曝光工具具有发射特定波长的电磁辐射的照明设备，以 及针孔栅格的开口分别具有至少是电磁辐射波长的两倍以及尤其为10至
100倍的直径，则是有利的。特别地，对于EUV范围的波长，因而可以实 现辐照强度分布的尤其精确的测量。
另外，如果测量设备还包括偏振滤波器和/或辐射探测器被设计为偏振选 择性的，则是有利的。因此，辐照强度分布可以基于辐射的电磁辐射的偏振 来测量。偏振滤波器有利地设置于聚焦光学元件的前面的光学路径中。
此外，如果测量设备还包括彩色或频谱滤波器和/或辐射探测器被设计为 频语选择性的，则是有利的。这使得可以确定波长解析的辐照强度分布。有 利地，在聚焦光学元件的前面的光学路径中，设置彩色滤波器。
在另一有利的实施例中，光学路径包括个体光线的一束，在光学元件的 位置处，各条光线具有关于光学元件的各自的光学轴的最大的偏移角amax, 且光学元件具有各自的直径P以及各自的焦距f,其遵从下面的关系P/(2f) >tan(amax)。因此，将辐射探测器的各个探测器元件分配给各个聚焦光学元 件保持可能性。这意味着，辐射探测器的各个探测器元件或探测器元件被明 确地分配给各个聚焦光学元件，从而借助于特定探测器元件所测量的辐射强 度可以可靠地追溯到已经通过所分配的聚焦光学元件的各条光线。光学元件
的尺寸的示例中，直径P=0.25 mm以及焦距f=0.8 mm,由其得出9°的最大 角偏移amax。辐射探测器的0.01 mm的解析度导致0.7°或12 mrad的角度解 析度。在另 一有利的尺寸中，直径P=0.25 mm以及焦距f=20 mm, 由其得出 0.36。的最大偏移角amax。辐射探测器的O.Ol mm的解析度转而产生0.03°或 0.5mrad的角度解析度。
在另一有利的实施例中，测量设备还包括屏蔽(shielding)元件，具体 地为孔栅格的掩模和/或表面光调制器，用于对于光学路径中的电磁辐射的辐 照屏蔽各个聚焦光学元件。借助于屏蔽元件，各个聚焦光学元件被遮掩，以 及优选地每隔一个聚焦光学元件借助于这种类型的屏蔽元件被遮掩。为此， 相应的屏蔽元件有利地直接设置于各个聚焦光学元件的前面。在测量平面的 两个维度中均有利地遮掩每隔一个聚焦光学元件，光学路径中的辐射的未屏 蔽光学元件的所有邻近的光学元件被屏蔽。由于实际分配给该屏蔽的光学元件的探测器元件因而没有被这些光学元件辐照，打到未屏蔽的光学元件的辐 射的最大入射角可以增加。这意味着，可以使用相邻、未屏蔽的光学元件来 无串扰地记录入射辐照强度的最大角的区域增加。
在根据本发明的另一实施例中，测量设备设置于测量平面中，以及估计 装置被设置，以建立测量平面中的辐照强度分布，并由此通过光线光学计算 关于测量平面偏移的目标平面中的辐照强度分布。这使得可以建立投射曝光 工具的测量平面中的辐照强度分布，其对于测量平面是难以获得的。
在根据本发明的另一实施例中，投射曝光工具包含具有指派的光瞳平面
的REMA物镜、置于光圈平面中的掩才莫母版遮掩装置(retical masking device )、掩模母版平面、具有指派的光瞳平面的投射物镜以及晶片平面，而 目标平面置于包括REMA物镜的光瞳平面、光圈平面、掩模母版平面、投 射物镜的光瞳平面以及晶片平面的平面中的两个平面之间。
另外，如果测量设备此外具有第一移动装置，用于公共像平面中移动辐 射探测器，则是有利的。因而，当记录达到辐射探测器的电磁辐射的强度时， 辐射探测器可以被移动。有利地，辐射探测器的局部解析度是受像素限制的， 以及第一移动装置被设计以在记录到达辐射探测器的辐射的期间，两维地移 动辐射探测器，幅度达到辐射探测器的士l个像素宽度。有利地，测量设备进 一步包括估计装置，其被设计用以对记录的图像进行数学上回推及平均，并 建立借助于聚焦光学元件打到探测器的记录表面上的各条光线光束的光斑 中心点。该方法也被称作"抖动(dithering)，，。因此，辐照强度分布可以提 高的角度解析度来获得。例如，借助于该方法，波长193 nm的光斑中心点 可以用0.5 pm的精度来建立。该波长的光斑直径理想上为2 (im,但在实际 上被像差增加且例如近似为？ pm。
此外，如果在投射曝光工具的光学路径中提供第二移动装置用于移动测 量设备，则是有利的。有利地是，第二移动装置被设置，以在投射曝光工具 的光学路径中关于辐射的传播方向横向地移动测量设备。因而，通过将产生 自高局部解析度的测量结果集合在一起，可以测量更大的辐射直径。该测量 方法相应于并行的和串行的测量的组合。因此，可以进行光学路径的横截面 大于测量设备的范围的光学路径的测量。在另一有利的实施例中，第二移动 装置被设置，以平行于辐射的传播方向移动测量设备。因此，辐射场可以被 空间地(即，三维地)采样。此外，如果测量设备具有几个彼此相邻的聚焦光学元件的阵列和/或几个 彼此相邻的局部解析的各个探测器的排列，则是有利的。具体地，测量设备 可以具有在一平面内的几个孩i透4t的阵列，以及在/>共焦平面内的几个分配 给各个微透镜阵列的CCD相机。采用该有利的实施例，也可以以高局部解 析度测量具有大直径的光学路径。
另外，根据本发明，利用用于微光刻的投射曝光工具获得上述目的，具
体地，该投射曝光工具根据前述实施例中的任一来设计，其具有用于定位 掩模母版的掩模母版平面，掩模母版载有结构化光刻掩模；以及测量设备， 用于辐照强度分布的局部及角度解析测量。该测量设备包括聚焦光学元件 的布置、聚焦光学元件的公共像平面、以及局部解析辐射探测器，该探测器 具有设置在公共像平面中的记录表面，用于局部解析记录辐射强度。该测量 设备设置在掩模母版平面的区域中。具体地，聚焦光学元件布置在掩模母版 平面中。另外，根据本发明，提供测量用于微光刻的投射曝光工具的掩模母 版平面的区域中的辐照强度分布的方法。根据本发明的方法包括步骤在掩 模母版平面的区域中，具体地为掩模母版平面中，布置聚焦光学元件，从而 聚焦光学元件具有公共像平面；布置局部解析辐射探测器，从而该探测器的 记录表面位于公共像平面中；以及局部解析记录到达辐射探测器的电磁辐射 的强度。
在投射曝光工具的操作期间，在掩模母版平面中设置掩模母版，以及通 过曝光工具的投射光学部件来将位于掩模母版上的结构成像到晶片上。为了 将最小的结构精确地成像到晶片上，在整个掩模上，对携载要被成像的结构 的光刻掩模的照明的均匀性是重要的。设置于掩模母版平面的区域中的测量 设备使得可以以高的局部及角度解析精度来测量掩模母版平面中的照明的 均匀性。例如，可以在单独的晶片曝光之间执行这些测量。如果测量设备的 聚焦光学元件设置于掩模母版平面中，则可以特别精确地测量掩模母版平面 中的照明的均匀性。
另外，根据用于微光刻的投射曝光工具的本发明获得上述目的，具体地 该投射曝光工具根据前述实施例中的任一来设计，该投射曝光工具具有投 射物镜，用于将结构化的光刻掩模成像到晶片上；以及测量设备，用于辐照 强度分布的局部及角度解析测量，该测量设备包括聚焦光学元件的布置、 聚焦光学元件的公共像平面、以及局部解析辐射探测器，该探测器具有布置在公共像平面中的记录表面，用于局部解析记录辐照强度。该测量设备设置 在投射物镜的光瞳平面中。具体地，聚焦光学元件设置在投射物镜的光瞳平 面中。另外，根据本发明，提供测量用于光刻的投射曝光工具的投射物镜的
光瞳平面的区域中的辐照强度分布的方法。根据本发明的方法包括步骤在
投射物镜的光瞳平面的区域中，具体地为光瞳平面中，布置聚焦光学元件，
从而聚焦光学元件具有公共像平面；布置局部解析辐射探测器，从而该探测 器的记录表面位于公共像平面中；以及局部解析记录到达辐射探测器的电磁 辐射的强度。
因此，投射物镜的光瞳平面中的辐照强度分布可以被局部及角度解析测 量。该信息使得能够高精度地调整投射曝光工具的各个光学元件，以及因而 改善投射曝光工具的成像特性。有利地，投射物镜具有调换支架，且测量设 备借助调换支架被插入到光瞳平面中。
根据本发明，利用用于微光刻的投射曝光工具进一步获得上述目的，具 体地，该投射曝光工具根据前述实施例中的任一来设计，该投射曝光工具具 有REMA物镜，用于将掩模母版遮掩装置成像到投射曝光工具的掩模母版 平面中；以及测量设备，用于辐照强度分布的局部及角度解析测量，该测量 设备包括聚焦光学元件的布置、聚焦光学元件的公共像平面、以及局部解 析辐射探测器，该探测器具有设置在公共像平面中的记录表面，用于辐射强 度的局部解析记录。且该测量设备设置在REMA物镜的光瞳平面的区域中。 具体地，聚焦光学元件设置在REMA物镜的光瞳平面中。另外，根据本发 明，提供测量用于微光刻的投射曝光工具的REMA物镜的光瞳平面的区域 中的辐射强度分布的方法。根据本发明的方法包括步骤在REMA物镜的 光瞳平面的区域中，具体地为光瞳平面中，布置聚焦光学元件，从而聚焦光 学元件具有公共像平面；布置局部解析辐射探测器，从而该探测器的记录表 面位于公共像平面中；以及局部解析记录到达辐射探测器的电磁辐射的强 度。
通常地，掩才莫母版遮掩装置设计有可调整的孔径。在掩模母版平面中设 置掩模母版，其载有用于光刻结构化掩模。掩模母版遮掩装置确保仅在投射 曝光工具的曝光操作期间暴露的部分掩模母版被曝光。如本领域的技术人员 所知道，物镜的光瞳通常被理解为出瞳，且因而是如从像平面的轴上点通过 位于像平面与孔径光阑之间的透镜所看到的孔径光阑的像，或是孔径光阑本身。在REMA物镜的光瞳平面中设置测量设备使得能够精确地测量通过 REMA物镜的辐射路线以及因而能够最佳地调整REMA物镜的各个光学元 件。
另外，根据本发明，利用用于微光刻的投射曝光工具获得上述目的，具 体地，该投射曝光工具根据前述实施例中的任一来设计，该投射曝光工具具 有设置于光圏平面中的掩模母版遮掩装置；以及测量设备，用于辐照强度分 布的局部及角度解析测量，该测量设备包括聚焦光学元件的布置、聚焦光 学元件的公共像平面、以及局部解析辐射探测器，该探测器具有设置在公共 像平面中的记录表面，用于辐射强度的局部解析记录。以及，该测量设备设 置在所述光圏平面的区域中，具体地，聚焦光学元件设置在光圏平面中。此 外，根据本发明，提供测量用于微光刻的投射曝光工具的掩模母版遮掩装置 的光圈平面的区域中的辐照强度分布的方法。根据本发明的方法包括步骤 在光圈平面的区域中，具体地为光圈平面中，布置聚焦光学元件，从而聚焦 光学元件具有公共像平面；布置局部解析辐射探测器，从而该探测器的记录 表面位于公共像平面中；以及局部解析记录到达辐射探测器的电磁辐射的强 度。
如上已经描述的，可以设计掩模母版遮掩装置具有所谓REMA叶片的 光圏。通过在光圏平面的区域中定位测量设备，可以局部及角度解析测量光 圈平面中的辐照强度分布，从而可以得到关于掩模母版的照明均匀性的结 论。
在根据本发明的另一实施例中，投射曝光装置具有晶片平面，用于定位 要被光刻B暴光的晶片、以及设置在晶片平面的区域中的测量设备。因而，可 以在整个像区域(image field)上局部及角度解析测量光刻成像的均匀性， 以及由所得信息，可以在投射曝光工具的光学部件中做出适当的调整。有利 地，测量设备被设置在晶片平面的区域中，从而聚焦光学元件位于晶片平面 中。
根据本发明的另 一实施例，在掩模母版平面的区域中设置具有前述的测 量设备的特征的另一测量设备。在根据本发明的另一实施例中，在投射物镜 的光瞳平面的区域中设置具有前述的测量设备的特征的另 一 测量设备。此 外，如果在REMA物镜的光瞳平面的区域中设置具有前述的测量设备的特 征的另一测量设备，则是有利的。在根据本发明的另一实施例中，在掩模母版遮掩装置的光瞳平面的区域中设置具有前述测量设备的特征的另一测量 设备。
因而，根据本发明的前述实施例，在投射曝光工具的光学路径中的不同 点处设置至少两个测量设备。从在光学路径中的不同测量平面处的局部及角 度解析测量结果，可以得出关于光学路径中的光学元件中的误差源的结论。 此外，可以至少粗略地确定光学路径中的误差源的位置。如果在第一测量平 面中(例如在掩模母版平面中)测量的辐照强度分布在期望的标准内，但是 在位于第一测量平面后的光学路径中的第二测量平面中(诸如例如投射光学 系统的光瞳平面)测量的辐照强度分布偏离其期望的分布，则位于两个测量 平面之间的光学元件可以被识别为误差源。
这里，可以建立的误差源是扩散的光源的存在。此外，根据本发明，提 供用于识别投射曝光工具的光学路径中的扩散的光源的方法。该方法包括以
下步骤使用在前述实施例中的一者中的测量方法来测量辐照强度分布，辐 射探测器设置于投射曝光工具的光学路径中的前述测量平面中的一者中；使 用至少又一个前述实施例的测量方法来测量辐射强度分布，辐射探测器设置 在前述测量平面的至少另一者中；通过估计测量的辐照强度分布，建立投射 曝光工具的光学路径中的扩散的光源的存在。
如上面已经提及的，根据本发明，进一步提出了用于辐照强度分布的局 部及角度解析测量的测量设备的用途，以确定光刻掩模的衍射效率。这里所 使用的测量设备包括聚焦光学元件的布置、聚焦光学元件的公共像平面、 以及局部解析辐射探测器，该探测器具有设置在公共像平面中的记录表面。 为此，光刻掩模被有利地被以高的空间相干性照明，即，照明辐射来自均一 方向。
如果现在测量设备被设置在光刻掩模之下的照明辐射的光学路径中，借 助于测量设备的角度解析记录到达的照明辐射的能力，在整个光刻掩模上， 可以与通过光刻掩模的辐射的第 一衍射级分开地局部解析地记录零衍射级。 从此，光刻掩模的衍射效率则可以被局部解析地确定。衍射效率被定义为进 入第一衍射级的强度的比例。有利地，测量设备具有适当的估计装置，使用 该装置可以从测量的强度中建立衍射效率。在另一有利的实施例中，利用安 装在投射曝光工具中的光刻掩膜来测量光刻掩膜的衍射效率。为此目的，例 如可以在晶片平面中设置测量设备，但也可以在投射光学部件之上的平面中设置测量设备。
根据上面详细说明的本发明的投射曝光工具的实施例相关的特征可以 相应地转移到根据本发明的方法中。反之亦然，那些与根据上面详细说明的 本发明的方法的实施例相关的特征可以相应地转移到根据本发明的投射曝 光工具。产生自投射曝光工具的有利实施例的测量设备的有利实施例也可以 转移到根据本发明的测量设备的用途，用于确定光刻掩模的衍射效率或用于 辐照强度分布的局部及角度解析测量。根据本发明的方法的以及从此产生的
据本发明的投射曝光工具的有利实施例详细描述的本发明的优点也涉及根


在以下实施例中，借助所附的示意图，描述了根据本发明的投射曝光工 具以及根据本发明的辐照强度分布的局部以及角度解析的测量方法。这些显
示如下
图1是根据本发明的投射曝光工具的实施例的原理设计的图示，该投射 曝光工具具有局部以及角度解析测量辐照强度分布的测量设备，该测量设备 在投射曝光工具的光学路径中的不同点处被画在图中；
图2是根据图1的测量设备的实施例的原理设计的示意侧视图，根据本 发明的测量设备设置在根据图1的投射曝光工具的掩模母版平面中；
图3是根据图2的测量设备的测量场的俯视图4是根据图3的测量场的一部分的放大截图5是利用根据图2的设置于掩模母版平面中的测量设备，在根据图4 的测量场的各个点处所测量的角度解析的辐照强度分布的作为示例的图示；
图6是根据图2的测量设备的原理设计的示意侧视图，该测量设备设置 于根据图1的投射曝光工具的投射物镜的光瞳平面中或REMA物镜的光瞳 平面中；
图7是在根据图4的测量场的各个点处所测量的角度解析的辐照强度分 布的作为示例的图示，该测量设备设置在根据图6的投射物镜的光瞳平面中；
图8是根据图1的测量设备的另一实施例的示意侧视图，在图的左部中， 测量设备设置于投射曝光工具的掩模母版平面中，而在图的右部中，测量设备设置在根据图1的投射曝光工具的光瞳平面中；
图9是根据图1的测量设备的另一实施例的示意侧视图，最大角解析度 与根据图2的测量设备相关放大；
图IO是根据图2的测量设备根据本发明的使用的示意侧视图，以确定 光刻掩模的衍射效率；
图11是根据图1的测量设备的另一实施例的示意侧视图，该测量设备 设置于投射曝光工具的掩模母版平面中；
图12是根据图11的测量设备的示意侧视图，该测量设备设置于根据图 1的投射曝光工具的晶片平面中；
图13是根据图2的测量设备的另一实施例的示意侧视图14是根据图2的测量设备的图示，在根据图1的投射曝光工具的光 学路径中，该测量设备具有根据本发明的可移动的布置；以及
图15是根据图1的测量设备的另一实施例的示意侧视图。
具体实施例方式
在下面描述的示范性实施例中，尽可能地为功能上或结构上彼此相似的 元件提供相同或相似的参考数字。因此，为了领会具体示范性实施例的各个 元件的特征，应当参考其它的示范性实施例的描述或本发明的总体描述。
图1示出用于微光刻的根据本发明的投射曝光工具10的示范性实施例， 该投射曝光工具的形式为扫描式光刻机。投射曝光工具10包括照明系统12, 用于照明设置于投射曝光工具10的掩模母版平面14中的掩模母版。掩模母 版未在图1中示出。掩模母版采用具有特定波长的电磁辐射来照明，取决于 投射曝光工具IO的类型，该特定波长可以在UV的波长范围中或在EUV的 波长范围(极UV,例如13.4 nm )。在UV的波长范围中，波长例如可以是 365 nm、 248 nm、 193nm或157nm。
投射曝光工具IO进一步包括投射物镜18和晶片平面20。掩模母版平面 14中的掩模结构通过投射物镜18成像到晶片平面20中。照明系统12和投 射物镜18具有公共的光轴22。照明系统12包括例如产生电磁辐射的激光器 的辐射源(图中未示出)，以及设置于光圈平面23中的掩模母版遮掩装置 (REMA)，用于限制掩模母版平面14中的照明区域。为此，掩模母版遮掩 装置具有例如可调整的光圏(所谓REMA叶片(blade ))。此外，照明系统12包括REMA物镜，用于将掩模母版遮掩装置24成像到掩模母版平面14 中。
因此，借助投射曝光工具IO，由辐射源产生的电磁辐射16的光学路径 延伸通过光圈平面23、 REMA物镜26、掩模母版平面14以及投射物镜18， 并终止于晶片平面20。 REMA物镜26具有光瞳平面30。对于例如在图1中 在图1的较下的区域中指示的掩才莫母版平面14的双极照明，示意地示出光 瞳平面30中的强度分布32或局部解析的辐照强度分布。这里，强度分布32 具有两个强度极大值34。
根据本发明，测量设备36被设置于投射曝光工具10的光学路径28中， 用于辐照强度分布的局部及角度解析测量。图l作为示例地示出了可以设置 测量设备36的几个可能位置。因此，测量设备36可以例如设置于光圈平面 23中、REMA物镜26的光瞳平面30中、掩模母版平面14中、投射物镜18 的光瞳平面37中或者另外地在晶片平面20中。
例如，当测量设备36设置于REMA物镜26的光瞳平面30中时，电磁 辐射16的各光线38以不同的角度打到测量设备36的测量场41的各个点。 设置测量设备36,以在测量场的不同点处角度解析地记录到达的电;兹辐射， 如在下面更详细地描述的。这意味着，对于测量场41中的每一个单独的点， 建立角度解析的辐照强度分布。因此，可以确定以不同角度辐射到光瞳平面 30中的各个点上的辐射强度。在图1的较上的部分中，示出打到设置于掩模 母版平面14中的测量设备36的电磁辐射16的各个光线38。
图2具体地示出测量设备36的示范性实施例。测量设备36的该实施例 具有在测量平面40中的测量场41,其布置有聚焦光学元件42。在所示的情 况中，聚焦光学元件42是微透镜栅格的形式。这里，聚焦光学元件42被设 计为折射微透镜。但是，聚焦光学元件42也可以设计为衍射微透镜，例如 CGH (计算机生成的全息图)的形式。聚焦光学元件42具有均一的焦距f 且因此具有公共像平面44和公共焦平面。
此外，测量设备36具有置于公共像平面44中的局部解析辐射探测器46， 该探测器46为CCD相机或两维光电二极管阵列的形式。局部解析辐射探测 器46具有面朝聚焦光学元件42的记录表面48。这里，记录表面48设置于 聚焦光学元件42的公共像平面44中。局部解析辐射探测器46包括多个探 测器元件50,其在平行于记录表面48的方向上具有各自的范围P。因此，范围P界定了辐射探测器46的局部解析度。
到达测量设备36的测量场41的电磁辐射16 (这里，称之为入射辐射 52 )通过聚焦光学元件42而聚焦到辐射探测器46的记录表面48上。这里， 入射辐射52的各个光线38的全部被聚焦到特定的探测器元件50上，各个 光线38具有关于所涉及的被照明的光学元件42的光轴54的相同的角度a。 以该方法照明的到达探测器元件50a的辐射强度由辐射探测器46来记录。
通过估计装置60，从辐射探测器46的记录表面48上的记录的强度的局 部分布，重建测量设备36的测量平面40中的局部及角度解析的辐照强度分
给各个光学元件42。从而不发生"串扰"，即不出现通过特定光学元件42的 入射辐射52到达分配给相邻聚焦元件42的探测器元件50的情形。入射辐 射52的最大入射角cwx被限制，从而适用下面的关系
P/(2f)〉tan(a應)， (1) P是聚焦光学元件42的直径以及f是聚焦光学元件42的焦距。
因此，从由辐射探测器46所记录的辐射分布，可以分别地两维局部及 角度解析地确定测量设备36的测量场41的辐照强度分布。局部解析度由聚 焦光学元件42的直径P来限制。借助于对应的聚焦光学元件42的中心点， 进行通过特定的聚焦光学元件的辐射的局部分配。在根据图2的实施例中以 及在后面阶段所描述的实施例中的测量设备36中可选地包括偏振滤波器57 和/或频谱滤波器58。因此，可以偏振解析和波长解析地确定辐照强度分布。
当使用折射微透镜作为聚焦光学元件42时，选择0.25 nm或更大的微透 镜的典型直径。如果聚焦光学元件42是用衍射微透镜来形成的，则衍射微 透镜的典型直径是0.2mm或更大。以CCD相机形式的局部解析辐射探测器 46的典型栅4各元件尺寸近似为10 (im。采用典型直径0.25 mm的折射微透镜 和具有10 (am的典型栅格元件尺寸的CCD相机的组合作为辐射探测器46， 至少有500个探测器元件50设置在每一微透镜下。因此，实现了高的角度 解析度。
图3示出根据图2的测量设备36的测量场41的俯碎见图，该测量场具有 聚焦光学元件42的栅格56。聚焦光学元件42设置于各个测量场点(Xi， yj) 处。图2示出这些测量场点(xw， y」)的水平线。图4示出根据图3的测量场41的一部分的放大截图。图5作为示例示出借助于4艮据本发明的测量i殳 备36测量的辐照强度分布。对于两维测量场41中的每一个测量场点(Xi， yj),建立扩展的两维角度解析的辐照强度分布(cpx，cpy)，即对于在两个角度 尺度中的多个角度值cpx和cpy,建立每一个测量场点(Xi， yj)的辐照强度值。 因此，可以建立总共4维的辐射强度分布。或者，对于每一个测量场点(Xi， 》)，也可以建立一维扩展的角度解析的辐照强度分布。
在图5中，示出测量设备36置于投射曝光工具10的掩模母版平面15 中的示范性测量结果。其中，这里有所谓的掩模母版的角度照明。在实际中，
从一个测量场点到另一个测量场点，辐照强度分布I (CPx,CPy)轻微地变化。
由该测量变化，可以在照明系统中采取校正的措施。
图6示出置于REMA物镜26的光瞳平面30或投影物镜18的光瞳平面 37的测量设备36。入射辐射52包括具有很多不同方向的各个光线38。因此， 如根据图2的测量情况中，相应的聚焦光学元件42的多个探测器元件50a 被照明。图6所示的测量设备36也可以选择地具有偏振滤波器56和/或频谱 滤波器58。
图7示出根据图6的测量设备36的示范性测量结果，该测量i殳备36设 置于投射曝光工具10的REMA物镜26的光瞳平面30或投射物《竟18的光 瞳平面37中。在该示例中，在各个测量场点(Xi， yi)处测量的角度解析的
辐照强度分布I (q)x,q)y)是高斯分布，其彼此轻微地变化。
图8示出根据本发明的测量设备36的另一实施例，在图的左侧(由(I) 识别)，测量设备设置于投射曝光工具10的掩模母版平面14中；在图的右 侧(由(II)识别)，测量设备36设置于投射曝光工具10的光瞳平面30或 37中。根据图8的测量设备36与根据图2和图6的测量设备36的不同之处 在于，根据据图8的测量设备36在聚焦光学元件42前面的光学路径中有针 孔61 。针孔61在对应的聚焦光学元件42的中心区域中相应地具有光圈开口 62。因此，由针孔61来选择每一聚焦光学元件42的中心点，以及因而更精 确地定义到达测量平面40的辐射的局部坐标(xm, ym)。为了采样位于光圏 开口62之间的位置，根据本发明，测量设备36被移位到一侧，即测量平面 40中，且通过估计装置60将在移位的栅格上所获得结果加在一起。光圈开 口 62具有小于0.1 mm的典型的开口直径。
在本发明的一个实施例中，测量设备36被设置于投射曝光工具的几个平面处。这些平面可以包括如上在图1中所示的掩模母版平面14、光圈平面 23、 REMA物镜30的光瞳平面30、投射物镜18的光瞳平面37和/或晶片平 面20。由在光学路径中的不同测量平面处的局部及角度解析测量结果，.可以 得出关于光学路径中的光学元件中的误差源的存在的结论。此外，至少可以 粗略地确定光学路径中误差源的位置。如果在例如掩模母版平面的第一测量 平面中测量的辐照强度分布在期望的标准内，但如果在光学路径中位于第一 测量平面之后的第二测量平面中测量的辐照强度分布偏离其期望的分布，该 第二测量平面诸如例如投射光学部件的光瞳平面，则在两个测量平面之间的 光学元件可以被识别为误差源。基于该信息，可以采取相应的校正措施。
在本发明的一个实施例中，通过估计投射曝光工具10的光学5^径中的 不同位置的测量的辐照强度分布，扩散的光源的存在被确定，且这是精确定 位的。
图9示出根据本发明的测量设备36的另一实施例，该测量设备36在入 射辐射52的光学路径中，在聚焦光学元件42的前面具有屏蔽元件64。屏蔽 元件64为栅格掩模或表面光调制器的形式(所谓"空间光调制器")并遮掩 聚焦光学元件42的子集。有利地，在屏蔽元件64的测量平面40的两个坐 标方向中，每隔一个聚焦光学元件42对于入射辐射52被屏蔽。
未被屏蔽的聚焦光学元件42a的各个相邻的聚焦光学元件42b对于入射 辐射52被屏蔽。因此，增加了在没有"串扰，，情况下可4笨测的、关于光轴 54的入射辐射52的最大可探测入射角amax。这意味着，位于屏蔽的光学元 件42b之下的探测器元件50至少被部分地分配给相应的邻近的未被屏蔽的 光学元件42a。因此，如图9中所示，如果位于屏蔽的光学元件42b之下的 探测器元件50a被照明，则由探测器元件50a所记录的强度被分配给相邻的 未被屏蔽的光学元件42a。为了补偿采用根据图9的测量设备的实施例相对 于根据图2的测量设备的减小的局部解析度，在测量横过光轴54的辐照强 度分布期间，优选扫描该测量设备。
在20 mm的焦距以及250 (im的聚焦光学元件42之间的距离的情况下， 采用193nm的辐射波长，导致了 a二0.36。的无串扰的最大入射角。对于远在 相邻的聚焦光学元件之下的串扰，导致了 01=1°的最大入射角，且对于隔一个 微透镜的串扰，导致了 of1.8。的入射角。
图10示出根据图2的测量设备36的使用，以确定光刻掩模66的衍射效率。根据图8或图9的测量设备36或根据在本申请中具体化的本发明的 其它的测量设备(诸如例如根据图11至图13的测量设备)也可以用于此。 衍射效率被定义为通过光刻掩模66的辐射中的进入到不同于零级的衍射级 的辐射的比例。图10所示的光刻掩模66从上面由照明辐射68来照射，借 助于其，在光刻掩模66下发生零级衍射级的辐射70以及较高衍射级(即不 同于零级的衍射级)的辐射72。辐射70和辐射72具有不同的传播方向。测 量设备36置于光刻掩模66的下面。光刻掩模66例如可以设置于掩模母版 平面14中，以及测量设备36例如可以对应地设置于投射曝光工具10的晶 片平面20中。然而或者，也可以在投射曝光工具IO之外，就光刻掩模66 的衍射效率来对其进行测量。
打到测量设备36的测量平面40的辐射70和72借助聚焦光学元件42 聚焦到局部解析辐射探测器46的不同的探测器元件50上。这里，关于掩模 66上的衍射，零级衍射级的辐射70在辐射探测器46上形成所谓的零级光环， 而具有较高衍射级的辐射72形成较高衍射级的对应的光环。
图11示出根据本发明的测量设备36的另一实施例，其特别地适用于测 量EUV辐射形式的入射电磁辐射52的辐照强度分布。根据图11的测量设 备36包括针孔栅格78,针孔栅格78具有以栅格的形式布置的开口 80。开 口 80形成测量设备36的聚焦光学元件42并借助于衍射效应将入射辐射52 聚焦到局部解析辐射探测器46上。局部解析辐射探测器46具有荧光层81， 例如公司ASP的P 43,焚光层81的表面形成记录表面48。在荧光层81下 面设置局部解析光电图像记录装置82，诸如例如CCD相机。局部解析辐射 探测器46也可以是所谓背照明CCD相机的形式。根据图11的测量设备36 可以例如被设计为在针孔栅格78与辐射4笨测器46之间具有1 mm的距离e' 以及4 (im的开口 80的直径D。这在辐射纟果测器46的记录表面48上导致 EUV辐射的最小光斑直径8 pm。借助于所谓的"抖动"，即在辐照强度分布 的测量期间在记录表面48中移动辐射探测器46，可以更精确地确定光斑的 中心点。
在图13中也示出了这种类型的"抖动"，然而其中仅就辐射探测器46而 言。这里，借助于移动装置，可以沿记录表面48的两个坐标轴x和y前后 移动辐射探测器46。前后移动的幅度达到士一个探测器元件50的宽度或士一 个像素的宽度。数学上回推的光斑图像被平均且以增加的精度提供了光斑中心点。就图13中所示的测量设备36的示例性设计而言，聚焦光学元件的焦 距是0.8 mm。聚焦光学元件42的直径P是25Q (mi。就193 nm的波长的电 磁辐射的辐射而言，光斑直径是？ Mm。在实际中，其将被像差增加，估计 在大约^(im。借助于在测量期间的辐射探测器46的上述的抖动移动，可以 以大约OjjLim的精度建立光斑中心点，由该精度，获得辐射探测器46的的 大约0.5 mrad的角度解析度，和0.005 mm的典型像素解析度。
图11示出当测量设备36设置于投射曝光工具10的掩模母版平面14中 时的测量设备36,而图12示出设置于投射曝光工具10的晶片平面20中的 测量设备。
图14示出了根据本发明的方法，以测量大于测量设备36的范围的光线 交叉区域。为此目的，借助于移动装置以对于入射辐射的方向的直角来横向 扫描测量设备36,如通过双箭头80所示。于是，借助于估计装置60将测量 结果加在一起。可选地，测量设备36也可以纵向地扫描，即平行于投射曝 光工具10的光轴22，为了空间采样辐射场的目的。
图15示出根据本发明的测量设备36的进一步实施例。其包括聚焦光学 元件42的几个阵列86，几个阵列86借助于各个连接元件84彼此连接。辐 射探测器46也具有借助于连接元件84彼此连接的几个单独的探测器阵列。 借助于根据图15的测量设备36,可以测量大的照明场。10投射曝光工具 12照明系统 14掩模母版平面 16电;兹辐射
18投射物镜
20晶片平面
22光轴
23光圈平面
24掩模母版遮掩装置
26 REMA物镜
28光学^各径
30 REMA物《竟的光瞳平面
32强度分布
34强度最大值
36测量设备
37投射物镜的光瞳平面
38各光线
40测量平面
41测量场
42聚焦光学元件
42a未屏蔽的聚焦光学元件
42b屏蔽的聚焦光学元件
44 /^共^象平面
46局部解析辐射探测器
48 ^己录表面
50探测器元件
50a照明的^l笨测器元件
52入射辐射
54光轴56聚焦光学元件的栅格
57偏振滤波器
58频谱滤波器
60估计装置
61针孔
62光圏开口
64屏蔽元件
66光刻掩模
70零级衍射级的辐射
72较高衍射级的辐射
74零衍射级的辐射的光环
76较高衍射级的辐射的光环
78针孔纟册格
80开口
81荧光层
82光电图像记录器件
83扫描方向
84连4妻元件
86聚焦光学元件的阵列
88各探测器阵列
(x,，y」)测量场的点
权利要求
1、一种用于微光刻的投射曝光工具，该投射曝光工具的光学路径中设置有测量设备，该测量设备用于局部及角度解析测量辐照强度分布，所述测量设备包括测量场，其具有聚焦光学元件设置在所述测量场的各个点(xi，yj)处的布置；所述聚焦光学元件的公共像平面；局部解析辐射探测器，其具有记录表面，用于局部解析的记录辐射强度，所述记录表面设置于所述公共像平面中；以及估计装置，其被设置以由所述记录的辐射强度，对于每一单独的测量场点(xi，yj)建立各自的角度解析的辐照强度分布。
2、 一种用于微光刻的投射曝光工具，该投射曝光工具具有定位掩才莫母 版的掩模母版平面；以及测量设备，用于局部及角度解析测量辐照强度分布， 所述掩模母版载有结构化光刻掩模，所述测量设备包括聚焦光学元件的布置、所述聚焦光学元件的公共像 平面以及局部解析辐射探测器，该探测器具有设置于所述公共像平面中的记 录表面，用于局部解析记录辐射强度，并且所述测量设备设置在所述掩模母版平面的区域中。
3、 一种用于微光刻的投射曝光工具，该投射曝光工具具有用于将结构 化光刻掩模成像到晶片上的投射物镜；以及测量设备，用于局部及角度解析 测量辐照强度分布，所述测量设备包括聚焦光学元件的布置、所述聚焦光学元件的公共像 平面以及局部解析辐射探测器，该探测器具有设置于所述公共像平面中的记 录表面，用于局部解析记录辐射强度，并且所述测量设备设置在所述冲殳射物镜的光瞳平面的区域中。
4、 一种用于微光刻的投射曝光工具，该投射曝光工具具有REMA物镜， 用于将掩模母版遮掩装置成像到所述投射曝光工具的掩模母版平面；以及测 量设备，用于局部及角度解析测量辐照度分布，所述测量设备包括聚焦光学元件的布置、所述聚焦光学元件的公共像 平面以及局部解析辐射探测器，该探测器具有设置于所述公共像平面中的记录表面，用于局部解析记录辐射强度，并且所述测量设备设置在所述REMA物镜的光瞳平面的区域中。
5、 一种用于微光刻的投射曝光工具，该投射曝光工具具有设置于光圈 平面中的掩模母版遮掩装置；以及测量设备，用于局部及角度解析测量辐照 强度分布，所述测量设备包括聚焦光学元件的布置、所述聚焦光学元件的公共像 平面以及局部解析辐射探测器，该探测器具有设置于所述公共像平面中的记 录表面，用于局部及角度解析测量辐照度分布，并且所述测量设备设置在所述光圈平面的区域中。
6、 根据权利要求3至5中任一权利要求所述的投射曝光工具，其特征 在于，所述投射曝光工具具有用于定位掩模母版的掩模母版平面，该掩才莫母 版载有结构化光刻掩模；以及在所述掩模母版平面的区域中设置另一测量设 备，该另一测量设备具有上述测量设备的特征。
7、 根据权利要求2或权利要求4至6中任一权利要求所述的投射曝光 工具，其特征在于，所述投射曝光工具具有用于将结构化光刻掩模成j象到晶 片上的投射物镜；以及在所述投射物镜的光瞳平面的区域中设置另 一测量设 备，该另一测量设备具有上述测量设备的特征。
8、 根据权利要求2或3或权利要求5至7中任一权利要求所述的投射 曝光工具，其特征在于，所述投射曝光工具具有用于将掩模母版遮掩装置成 像到所述投射曝光工具的掩模母版平面中的REMA物镜；以及在所述REMA 物镜的光瞳平面的区域中设置另一测量设备，该另一测量设备具有上述测量 设备的特征。
9、 根据权利要求2至4或权利要求6至8中任一权利要求所述的投射 曝光工具，其特征在于，所述投射曝光工具具有设置于光圈平面中的掩^t母 版遮掩装置；以及在所述光圈平面的区域中设置另一测量i殳备，该另一测量 设备具有上述测量设备的特征。
10、 根据权利要求2至9中任一权利要求所述的投射曝光工具，其特征 在于，所述投射曝光工具具有定位要被光刻曝光的晶片的晶片平面；以及在 所述掩模母版遮掩装置的光瞳平面的区域中设置另 一测量设备，该另 一测量 设备具有上述测量设备的特征。
11、 根据权利要求2至10中任一权利要求所述的投射曝光工具，其特征在于，所述测量设备包括测量场；所述聚焦光学元件分别地:没置于所述测 量场的各个点(Xi， y」)处；以及所述测量设备还包括估计装置，其被设置 以由所述记录的辐射强度，对于每一单独的测量场点(Xi，》)建立各自的 角度解析的辐照强度分布。
12、 根据权利要求1所述的投射曝光工具，其特征在于，所述投射曝光 工具具有定位要被光刻曝光的晶片的晶片平面；以及所述测量设备设置在所 述晶片平面的区域中。
13、 根据前述权利要求中任一所述的投射曝光工具，其特征在于，所述 聚焦光学元件和所述辐射探测器集成在分别的模块中。
14、 根据前述权利要求中任一所述的投射曝光工具，其特征在于，所述 辐射探测器的局部解析度大于各个聚焦光学元件的范围。
15、 根据前述权利要求中任一所述的投射曝光工具，其特征在于，所述 局部解析辐射探测器具有光电装置，具体地为CCD相机、光电二极管阵列 和光电二极管线、和/或具有光电图像记录装置的荧光层。
16、 根据前述权利要求中任一所述的投射曝光工具，其特征在于，所述 测量设备被设置，以在每一测量点(Xi， yj)处两维角度解析测量所述辐照 强度分布。
17、 根据前述权利要求中任一所述的投射曝光工具，其特征在于，所述 聚焦光学元件在测量平面中以栅格的形式来布置。
18、 根据前述权利要求中任一所述的投射曝光工具，其特征在于，所述 光学元件中的至少一个包括折射微透镜，其具体地具有0.25 mm的最小直 径；衍射微透镜，其具体地具有0.2mm的最小直径、和/或在其前面设置有 针孔的微透镜，其具体地具有小于0.1 mm的开口直径。
19、 根据前述权利要求中任一所述的投射曝光工具，其特征在于，所述 聚焦光学元件中的至少一个包括菲涅尔带片。
20、 根据前述权利要求中任一所述的投射曝光工具，其特征在于，具有 几个开口的针孔4l^各形成所述聚焦光学元件。
21、 根据权利要求20所述的投射曝光工具，其特征在于，所述投射曝 光工具具有照明装置，用于发射具有特定波长的电磁辐射；且所述针孔栅格 的开口分别地具有至少是所述波长的两倍以及具体地为IO至IOO倍的直径。
22、 根据前述权利要求中任一所述的投射曝光工具，其特征在于，所述测量设备还包括偏振滤波器；和/或所述辐射探测器被设计为偏振选择性的。
23、 根据前述权利要求中任一所述的投射曝光工具，其特征在于，所述 测量设备还包括频谱滤波器；和/或所述辐射探测器被设计为频谱选择性的。
24、 根据前述权利要求中任一所述的投射曝光工具，其特征在于，所述 光学路径包括个体的光线的一束，在所述光学元件的位置处，所述各条光线 具有关于所述光学元件的各自的光轴的最大的偏移角amax;且所述光学元件 具有各自的直径P以及各自的焦距f，其遵从下面的关系P/(2f) > tan( amax )。
25、 根据前述权利要求中任一所述的投射曝光工具，其特征在于，所述 测量设备还包括屏蔽元件，具体地为孔栅格掩模和/或表面光调制器，对于辐 射屏蔽单独的聚光光学元件。
26、 根据前述权利要求中任一所述的投射曝光工具，其特征在于，所述 测量设备被设置于测量平面中；以及所述估计装置被设置，以在所述测量平 面中建立所述辐照强度分布，并由该辐照强度分布通过光线光学来计算进入 到目标平面的辐照强度分布，该目标平面关于所述测量平面偏移。
27、 根据权利要求26所述的投射曝光工具，其特征在于，所述才殳射曝 光工具包括具有分配的光瞳平面的REMA物镜、设置于光圈平面中的掩模 母版遮掩装置、掩模母版平面、具有分配的光瞳平面的投射物镜、以及晶片 平面；以及所述目标平面设置于包括下述平面的平面中的两者之间所述 REMA物镜的光瞳平面、所述光圈平面、所述掩模母版平面、所述投射物镜 的光瞳平面以及所述晶片平面。
28、 根据前述权利要求中任一所述的投射曝光工具，其特征在于，测量 设备还具有第一移动装置，用于在公共像平面中移动所述辐射探测器。
29、 根据前述权利要求中任一所述的投射曝光工具，其特征在于，另一 移动装置，用于在所述投影曝光工具的光学路径中移动所述测量设备。
30、 根据前述权利要求中任一所述的投射曝光工具，其特征在于，所述 测量设备具有聚焦光学元件的几个阵列，所述阵列彼此相邻和/或几个局部解 析的单独探测器的阵列彼此相邻。
31 、 一种测量用于微光刻的投影曝光工具的光学路径中的辐照强度分布 的方法，所述方法具有下述步骤-在所述投射曝光工具的光学路径中，在测量场的各个点(Xi, yi)处布 置聚焦光学元件，从而所述聚焦光学元件具有公共像平面，-布置局部解析辐射探测器，从而该探测器的记录表面位于所述公共像 平面中，-局部解析记录到达所述辐射探测器的电磁辐射的强度，以及-由所述记录的辐射强度，对于每一个测量场点(Xi， yj)建立各自的角 度解析的辐照强度分布。
32、 一种测量用于微光刻的投射曝光工具的掩模母版平面的区域中的辐 照强度分布的方法，其中，掩模母版平面用于定位载有结构化光刻掩模的掩 模母版，所述方法具有下述步骤-在所述掩模母版平面的区域中布置聚焦光学元件，从而所述聚焦光学 元件具有公共像平面，-布置局部解析辐射探测器，从而该探测器的记录表面位于所述公共像 平面中，以及-局部解析记录到达所述辐射探测器的电磁辐射的强度。
33、 一种测量用于微光刻的投射曝光工具的投射物镜的光瞳平面的区域 中的辐照强度分布的方法，所述方法具有下述步骤-在所述投射物镜的光瞳平面的区域中布置聚焦光学元件，从而所述聚 焦光学元件具有公共像平面，-布置局部解析辐射探测器，从而该探测器的记录表面位于所述公共像 平面中，以及-局部解析记录到达所述辐射探测器的电磁辐射的强度。
34、 一种测量用于微光刻的投射曝光工具的REMA物镜的光瞳平面的 区域中的辐照强度分布的方法，所述方法具有下述步骤-在所述REMA物镜的光瞳平面的区域中设置聚焦光学元件，从而所述 聚焦光学元件具有公共像平面，-布置局部解析辐射探测器，从而该探测器的记录表面位于所述公共像 平面中，以及-局部解析记录到达所述辐射探测器的电磁辐射的强度。
35、 一种测量用于微光刻的投射曝光工具的掩模母版遮掩装置的光圈平 面的区域中的辐照强度分布的方法，所述方法具有下述步骤-在所述光圈平面的区域中设置聚焦光学元件，从而所述聚焦光学元件 具有公共像平面，-布置局部解析辐射探测器，从而该探测器的记录表面位于所述公共像 平面中，以及-局部解析记录到达所述辐射探测器的电磁辐射的强度。
36、 根据权利要求32至35中任一权利要求所述的方法，其特征在于， 所述聚焦元件设置于测量场的各个点(Xi, yj)处，以及所述方法包括又一 步骤由所述记录的辐射强度，对于每一个测量场点(Xi，力)建立各自的 角度解析的辐照强度分布。
37、 根据权利要求31至36中任一权利要求所述的方法，其特征在于， 借助于在权利要求1至30中的任一所述的测量设备来测量所述辐照强度分 布。
38、 一种识别投射曝光工具的光学路径中的扩散的光源的方法，所述方 法具有下述步骤-采用根据权利要求32至37中的第一者的测量方法来测量辐照强度分布，-采用根据权利要求32至37中的至少又一者的测量方法来测量辐照强 度分布，以及-通过估计所述测量的辐照强度分布，建立所述^:射曝光工具的光学路 径中扩散的光源的存在。
39、 一种测量设备的用途，测量设备用于在用于孩i光刻的才更影曝光工具 的光学路径中的测量场的各个点(Xi,力)处的辐照强度分布的各自的角度 解析的测量，所述测量设备包括设置在所述测量场的各个点处的聚焦光学 元件的布置；所述聚焦光学元件的公共像平面；以及局部解析辐射探测器， 其记录表面设置于所述公共像平面中。
40、 一种测量设备的用途，该测量设备用于辐照强度分布的局部及角度 解析测量，以确定光刻掩模的衍射效率，所述测量设备包括聚焦光学元件 的布置；所述聚焦光学元件的公共像平面；以及局部解析辐射探测器，其记 录表面布置于所述公共像平面中。
41、 根据权利要求39或40所述的用途，其特征在于，才艮据权利要求l 至30中的任一权利要求中所述的测量设备来设计所使用的测量设备。
全文摘要
提供一种用于微光刻的投射曝光工具(10)，该投射曝光工具(10)的光学路径中设置有测量设备(36)，用于局部及角度解析测量辐照强度分布。这里测量设备(36)包括测量场，在测量场(41)的各个点(x_i，y_j)处设置有聚焦光学元件(42)的布置(56)；聚焦光学元件(42)的公共像平面(44)；具有记录表面(48)的局部解析辐射探测器(46)，该记录表面(48)用于局部解析记录辐射强度，记录表面(48)设置于公共像平面(44)中；以及估计装置(60)，其被设置以由记录的辐射强度，对于每一个单独的测量场点(x_i，y_j)，建立各自的角度解析的辐照强度分布。
文档编号G03F7/20GK101589343SQ200880002943
公开日2009年11月25日 申请日期2008年1月15日 优先权日2007年1月23日
发明者罗尔夫·弗赖曼 申请人:卡尔蔡司Smt股份公司