【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及用于确定投影系统的像差图的相位步进测量系统的衍射光栅，并涉及用于设计这种衍射光栅的方法。特别地，本专利技术涉及用于剪切相位步进干涉测量系统的二维衍射光栅，该系统由衬底中的圆形孔径或针孔阵列形成。
技术介绍
1、光刻设备是被构造成将期望的图案施加到衬底上的机器。光刻设备可用于例如集成电路(ic)的制造。光刻设备可以例如将在图案形成装置(例如，掩模)处的图案投影到设置在衬底上的辐射敏感材料(抗蚀剂)层上。
2、为了在衬底上投影图案，光刻设备可以使用电磁辐射。该辐射的波长决定了可以在衬底上形成的特征的最小尺寸。与使用例如波长为193nm的辐射的光刻设备相比，使用波长在4-20nm范围内，例如6.7nm或13.5nm的极紫外(euv)辐射的光刻设备可用于在衬底上形成更小的特征。
3、使用投影系统将已经由图案形成装置形成图案的辐射聚焦到衬底上。投影系统可以引入光学像差，其导致在衬底上形成的图像偏离期望的图像(例如，图案形成装置的衍射受限图像)。
4、可能希望提供用于精确地确定由投影系统引起的这种像差的方法和装置，使得可以更好地控制这些像差。
技术实现思路
1、根据本公开的第一方面，提供了一种用于相位步进测量系统的衍射光栅，该相位步进测量系统用于确定投影系统的像差图，该衍射光栅包括具有圆形贯通孔径的二维阵列的衬底，其中圆形孔径的半径与相邻孔径的中心之间的距离的比率在0.34和0.38之间。
2、用于确定投影系统的像差图的测量系统可用
3、考虑到由投影系统施加的任何缩减因子，第一和第二图案形成装置的节距在剪切方向上匹配，使得第二图案化区域(其可以根据第一方面)在所述剪切方向上的节距是第一图案化区域在所述剪切方向上的节距的整数倍，或者备选地，第一图案化区域在所述剪切方向上的节距应当是第二图案化区域在所述剪切方向上的节距的整数倍。
4、掩模版级图案形成装置和晶片级传感器装置中的至少一者在剪切方向上被扫描或步进，使得由辐射检测器的每个部分接收的辐射强度根据在剪切方向上的这种移动而变化，以便形成振荡信号。确定在辐射检测器上的多个位置处(例如，在每个感测元件处)的振荡信号的谐波(例如，第一谐波)的相位。由此，确定表征投影系统的像差图的zernike系数集。
5、通常，在辐射检测器处存在对振荡信号的谐波的多个不同贡献，每个贡献与检测器具有不同的重叠(即，与不同组的感测元件重合)，并且通常具有不同的强度。在(透射)深紫外(duv)光刻设备中，一种已知的布置使用一维衍射光栅和棋盘光栅，一维衍射光栅用于在掩模版水平处具有50％占空比的图案形成装置，棋盘光栅用于在晶片水平处的图案形成装置。利用这种布置，在大多数辐射检测器上，辐射检测器处的振荡(相位步进)信号的第一谐波仅接收具有相同强度的两个贡献。这显著地简化了像差图的重建。
6、然而，真正的棋盘光栅需要透射支撑层，其不适合用于极紫外(euv)光刻系统中，因为(a)euv辐射被大多数材料强烈吸收且(b)这样的透射载体将在euv光刻系统的晶片生产环境中迅速被污染，这将致使透射载体对于euv不透射。由于上述原因，对于使用euv辐射的光刻系统难以实施棋盘光栅布置，并且现有布置通常在晶片级使用针孔阵列代替棋盘光栅。由于棋盘光栅具有50％(面积)的占空比，通常选择针孔的尺寸使得针孔阵列也具有50％(面积)的占空比。这通过选择圆形孔径的半径与相邻孔径的中心之间的距离的比率为～0.4来实现。
7、已知的是，使用用于晶片级图案形成装置的针孔阵列几何形状产生对相位步进信号的第一谐波有贡献的不需要的干涉光束。特别地，除了利用棋盘光栅而存在的两个贡献之外，在辐射检测器处存在大量具有小的但非零强度的附加干涉光束。此外，这些贡献中的每一个贡献与辐射检测器具有不同的重叠，例如与投影系统的数值孔径相对应的辐射检测器的圆形部分具有不同的重叠。
8、对振荡(相位步进)信号的第一谐波有贡献的附加干涉光束的强度较小(与使用棋盘时存在的两个贡献的强度相比)。因此，用于euv辐射的第一种类型的已知像差测量系统在波前的重建中忽略了这些项(即，假设它们为零)以找到zernike系数集。该假设影响波前测量的精度。这又对光刻设备的系统成像、套刻和聚焦性能具有负面影响。本专利技术的实施例被设计成至少部分地解决euv辐射的像差测量系统的上述问题。
9、已经提出的用于解决由对振荡(相位步进)信号的第一谐波的附加贡献的存在引起的问题的一种解决方案是在晶片水平处使用二维衍射光栅，其具有减少对相位步进信号的第一谐波有显著贡献的干涉光束的总数的几何形状。
10、在第一示例中，建议使用方形孔径阵列(阵列的轴相对于剪切方向旋转45°的角度)。特别地，先前教导了每个方形孔径的长度应为相邻孔径的中心之间距离的一半。已经发现，这种布置是特别有益的，因为它可以提供自支撑光栅，该光栅仅对相位步进信号的第一谐波产生四个贡献，所有这些贡献都具有相等的强度。
11、在备选方案中，建议选择针孔阵列的孔径的直径和间距，以便减少对相位步进信号的第一谐波有显著贡献(例如，干涉强度高于阈值)的干涉光束的总数。例如，在上述问题的一种已知解决方案中，提出了不是将圆形孔径的半径与相邻孔径的中心之间的距离的比率选择为～0.4(以实现按面来算的50％的占空比)，而是应当将圆形孔径的半径与相邻孔径的中心之间的距离的比率选择为0.3或0.43。在第一示例中，选择其中孔径的半径与相邻孔径的中心之间的距离的比率约为0.3的光栅，以抑制或最小化针孔光栅的(±2，0)和(0，±2)衍射阶(对于完美的棋盘光栅，这两者都为零)。发现该比率有利于像差图的重建(相对于～0.4的标称值)。在第二示例中，选择其中孔径的半径与相邻孔径的中心之间的距离的比率为约0.43的光栅以抑制或最小化(±1，±1)衍射阶(其对于完美的棋盘光栅为零)。再次发现，该比率有利于像差图的重建(相对于～0.4的标称值)。
12、然而，与这些教导相反，本专利技术的专利技术人发现可以选择更好的针孔几何形状。特别地，尽管希望减少对相位步进信号的第一谐波的贡献的数目，但是专利技术人已经发现，如现在所讨论的，基于重建算法的增益误差和串扰误差来选择晶片级光栅的几何形状是更好的。
【技术保护点】
1.一种用于相位步进测量系统的衍射光栅，所述相位步进测量系统用于确定投影系统的像差图，所述衍射光栅包括设置有圆形贯通孔径的二维阵列的衬底，其中所述圆形孔径的半径与相邻孔径的中心之间的距离的比率在0.34和0.38之间。
2.根据权利要求1所述的衍射光栅，其中当所述衍射光栅被用作相位步进测量系统的晶片级图案形成装置时，所述圆形孔径的所述半径与相邻孔径的所述中心之间的所述距离的所述比率接近于最佳值，所述最佳值导致增益误差和串扰误差最小化，所述相位步进测量系统用于确定针对与掩模版级图案形成装置组合的投影系统的像差图，所述掩模版级图案形成装置包括具有50％占空比的一维衍射光栅，其中所述相位步进测量系统的重建算法假定所述光栅是棋盘光栅的形式。
3.根据前述权利要求中任一项所述的衍射光栅，其中所述圆形孔径的所述半径与相邻孔径的所述中心之间的所述距离的所述比率接近最佳值，所述最佳值导致测量平面中的中心区域中的干涉光束图的变化最小化；
4.一种用于相位步进测量系统的衍射光栅，所述相位步进测量系统用于确定投影系统的像差图，所述衍射光栅包括衬底，所述衬底设置有圆形
5.一种用于相位步进测量系统的衍射光栅，所述相位步进测量系统用于确定投影系统的像差图，所述衍射光栅包括衬底，所述衬底设置有圆形贯通孔径的二维阵列，
6.一种用于相位步进测量系统的衍射光栅，所述相位步进测量系统用于确定投影系统的像差图，所述衍射光栅包括衬底，所述衬底设置有圆形贯通孔径的二维阵列，
7.根据权利要求6所述的衍射光栅，其中相邻孔径的所述中心之间的所述距离跨所述衍射光栅的的所述变化是随机或伪随机的。
8.根据权利要求6或7所述的衍射光栅，其中相邻孔径的所述中心之间的所述距离跨所述衍射光栅的所述变化在标称距离±小于10％之间。
9.根据权利要求6至8中任一项所述的衍射光栅，其中所述圆形孔径的所述半径与相邻孔径的所述中心之间的所述距离之比在0.34和0.38之间。
10.根据权利要求6至9中任一项所述的衍射光栅，其中当所述衍射光栅被用作步进测量系统的晶片级图案形成装置时，所述圆形孔径的所述半径与相邻孔径的所述中心之间的所述距离的所述比率接近最佳值，所述最佳值导致增益误差和串扰误差最小化，所述相位步进测量系统用于确定针对与掩模版级图案形成装置组合的投影系统的像差图，所述掩模版级图案形成装置包括具有50％占空比的一维衍射光栅，其中所述相位步进测量系统的重建算法假定所述光栅是棋盘光栅的形式。
11.根据权利要求6至10中任一项所述的衍射光栅，其中所述圆形孔径的所述半径与相邻孔径的所述中心之间的所述距离的比率接近最佳值，所述最佳值导致测量平面中的中心区域中的干涉光束图的变化最小化；
12.一种设计用于相位步进测量系统的衍射光栅的方法，所述相位步进测量系统用于确定投影系统的像差图，所述衍射光栅包括设置有圆形贯通孔径的二维阵列的衬底，所述方法包括：
13.一种设计用于相位步进测量系统的衍射光栅的方法，所述相位步进测量系统用于确定投影系统的像差图，所述衍射光栅包括设置有圆形贯通孔径的二维阵列的衬底，所述方法包括：
14.一种用于确定针对投影系统的像差图的测量系统，所述测量系统包括：
15.一种光刻设备，包括根据权利要求14所述的测量系统。
...【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】
1.一种用于相位步进测量系统的衍射光栅，所述相位步进测量系统用于确定投影系统的像差图，所述衍射光栅包括设置有圆形贯通孔径的二维阵列的衬底，其中所述圆形孔径的半径与相邻孔径的中心之间的距离的比率在0.34和0.38之间。
2.根据权利要求1所述的衍射光栅，其中当所述衍射光栅被用作相位步进测量系统的晶片级图案形成装置时，所述圆形孔径的所述半径与相邻孔径的所述中心之间的所述距离的所述比率接近于最佳值，所述最佳值导致增益误差和串扰误差最小化，所述相位步进测量系统用于确定针对与掩模版级图案形成装置组合的投影系统的像差图，所述掩模版级图案形成装置包括具有50％占空比的一维衍射光栅，其中所述相位步进测量系统的重建算法假定所述光栅是棋盘光栅的形式。
3.根据前述权利要求中任一项所述的衍射光栅，其中所述圆形孔径的所述半径与相邻孔径的所述中心之间的所述距离的所述比率接近最佳值，所述最佳值导致测量平面中的中心区域中的干涉光束图的变化最小化；
4.一种用于相位步进测量系统的衍射光栅，所述相位步进测量系统用于确定投影系统的像差图，所述衍射光栅包括衬底，所述衬底设置有圆形贯通孔径的二维阵列，
5.一种用于相位步进测量系统的衍射光栅，所述相位步进测量系统用于确定投影系统的像差图，所述衍射光栅包括衬底，所述衬底设置有圆形贯通孔径的二维阵列，
6.一种用于相位步进测量系统的衍射光栅，所述相位步进测量系统用于确定投影系统的像差图，所述衍射光栅包括衬底，所述衬底设置有圆形贯通孔径的二维阵列，
7.根据权利要求6所述的衍射光栅，其中相邻孔径的所述中心之间的所述距离跨所述衍射光栅的的所述变化是随机或伪...
【专利技术属性】
技术研发人员：D·Y·C·张，P·C·德格鲁特，W·J·恩格伦，B·V·V·雷迪，
申请(专利权)人：ASML荷兰有限公司，
类型：发明
国别省市：
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