專(zhuān)利名稱(chēng)：用于光刻裝置中的傳感器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種光刻裝置和一種器件制造方法。
背景技術(shù)：
光刻裝置是一種將所需圖案應(yīng)用于基底上的裝置，通常是將所需圖案應(yīng)用于基底的目標(biāo)部分上的裝置。光刻裝置可以用于例如集成電路(IC)的制造。在這種情況下，構(gòu)圖部件，如稱(chēng)作掩?；蛑虚g掩模版，可用于產(chǎn)生在IC一個(gè)單獨(dú)層上形成的電路圖案。該圖案可以傳遞到基底(例如硅晶片)的目標(biāo)部分(例如包括一部分，一個(gè)或者多個(gè)管芯)上。通常是通過(guò)成像到基底上提供的一層輻射敏感材料(抗蝕劑)上來(lái)傳遞圖像。一般地，單一的基底將包含相繼構(gòu)圖的相鄰目標(biāo)部分的網(wǎng)格。已知的光刻裝置包括所謂步進(jìn)器，通過(guò)將整個(gè)圖案一次曝光到目標(biāo)部分上而輻照每一目標(biāo)部分，已知的光刻裝置還包括所謂掃描器，通過(guò)輻射光束沿給定的方向(“掃描”方向)掃描所述圖案，并同時(shí)沿與該方向平行或者反平行的方向同步掃描基底來(lái)輻照每一目標(biāo)部分。還可以通過(guò)使圖案壓印在基底上而將圖案從構(gòu)圖部件傳遞到基底上。
已經(jīng)提出將光刻投影裝置中的基底浸入具有相對(duì)較高折射率的液體(如水)中，從而填充投影系統(tǒng)的最后一個(gè)元件與基底之間的空間。這種情況能夠使較小的特征成像，因?yàn)槠毓廨椛湓谝后w中具有較短的波長(zhǎng)。(液體的作用也可以被認(rèn)為是能使系統(tǒng)有較大有效NA，同時(shí)也增大了焦深。)還提出使用其他浸液，包括其中具有懸浮固體顆粒(例如石英)的水。
但是，使基底或者基底和基底臺(tái)浸在液池中(例如參見(jiàn)美國(guó)專(zhuān)利US4,509,852，該文獻(xiàn)整體在此引入作為參考)意味著存在大量的液體在掃描曝光過(guò)程中必須被加速。這需要附加的或更大功率的電動(dòng)機(jī)，并且液體中的湍流可能導(dǎo)致不希望且不可預(yù)知的結(jié)果。
所提出的解決方案之一是，對(duì)于供液系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，利用液體限制系統(tǒng)只在基底的局部區(qū)域上以及在投影系統(tǒng)的最后一個(gè)元件和基底中間提供液體(基底通常具有比投影系統(tǒng)的最后一個(gè)元件更大的表面積)。已經(jīng)提出的為此進(jìn)行設(shè)置的一種方法在WO 99/49504中公開(kāi)，該文獻(xiàn)整體在此引入作為參考。如圖2和3中所示，優(yōu)選沿著基底相對(duì)于最后一個(gè)元件運(yùn)動(dòng)的方向通過(guò)至少一個(gè)入口IN將液體供應(yīng)到基底上，并且在液體流過(guò)投影系統(tǒng)下面之后通過(guò)至少一個(gè)出口OUT將其排出。也就是說(shuō)，當(dāng)沿-X方向在該元件之下掃描基底時(shí)，在該元件的+X側(cè)供應(yīng)液體，并在-X側(cè)接收該液體。圖2示意性地示出這種裝置，其中經(jīng)入口IN供應(yīng)液體，并在該元件的另一側(cè)通過(guò)與低壓源相連的出口OUT吸收液體。在圖2的圖解中，沿著基底相對(duì)于最后一個(gè)元件運(yùn)動(dòng)的方向供應(yīng)液體，但是這種情況不是必須的。位于最后一個(gè)元件周?chē)娜肟诤统隹诘母鞣N定位和數(shù)量都是可以的，圖3示出一個(gè)實(shí)施例，其中圍繞最后一個(gè)元件以規(guī)則圖案在任一側(cè)設(shè)置四組入口和出口。
已經(jīng)提出的另一種解決方案是向供液系統(tǒng)提供密封構(gòu)件，該密封構(gòu)件沿著投影系統(tǒng)的最后一個(gè)元件與基底臺(tái)之間的空間的至少一部分邊界延伸。圖4中示出這種解決方案。該密封構(gòu)件在XY平面中相對(duì)于投影系統(tǒng)基本上是靜止的，但是在Z方向上(在光軸的方向上)可以有一定的相對(duì)運(yùn)動(dòng)。在該密封構(gòu)件與基底的表面之間形成密封。優(yōu)選的是，該密封是諸如氣封的無(wú)接觸密封。歐洲專(zhuān)利申請(qǐng)第03252955.4號(hào)公開(kāi)了具有氣封的系統(tǒng)，該申請(qǐng)整體在此引入作為參考。
在歐洲專(zhuān)利申請(qǐng)第03257072.3號(hào)中，公開(kāi)了兩級(jí)或二級(jí)濕浸式光刻裝置的概念。這種裝置配有用于支撐基底的兩個(gè)臺(tái)。利用位于第一位置的臺(tái)進(jìn)行水準(zhǔn)測(cè)量，此處沒(méi)有浸液，利用位于第二位置的臺(tái)進(jìn)行曝光，此處存在浸液?？商鎿Q的是，該裝置只具有一個(gè)臺(tái)。
利用位于基底高度處的多個(gè)傳感器來(lái)評(píng)估和優(yōu)化成像性能。這些傳感器可以包括透射圖像傳感器(TIS)、用于測(cè)量曝光輻射劑量的點(diǎn)傳感器和掃描器處的集成透鏡干涉儀(ILIAS)。下面描述TIS和ILIAS。
TIS是這樣一種傳感器，其用于測(cè)量在掩模(中間掩模版)高度處的標(biāo)記圖案的投射空間像在基底高度處的位置。位于基底高度處的投射圖像可以是線條圖案，其線寬與曝光輻射的波長(zhǎng)相當(dāng)。TIS利用透射圖案來(lái)測(cè)量這些掩模圖案，該透射圖案具有位于其下面的光電池。可以使用傳感器數(shù)據(jù)來(lái)測(cè)量六個(gè)自由度上掩模相對(duì)于基底臺(tái)的位置(三個(gè)平移自由度和三個(gè)旋轉(zhuǎn)自由度)。此外，可以測(cè)量所投射的掩模的放大率和縮放比例。由于傳感器優(yōu)選能夠測(cè)量圖案位置和所有照射設(shè)定(δ、透鏡NA、所有掩模(二進(jìn)制、PSM等))的影響，因此小線寬是優(yōu)選的。還可以使用TIS來(lái)測(cè)量工具的光學(xué)性能?？梢允褂貌煌丈湓O(shè)定與不同投射圖像的結(jié)合來(lái)測(cè)量多種性質(zhì)，如光瞳形狀、彗差、球差、像散和場(chǎng)曲。
ILIAS是一種可以對(duì)達(dá)到高階的透鏡像差進(jìn)行靜態(tài)測(cè)量的干涉波前測(cè)量系統(tǒng)。ILIAS能夠以用于系統(tǒng)初始化和校準(zhǔn)的集成測(cè)量系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)?？商鎿Q的是，其可用于“應(yīng)請(qǐng)求”的監(jiān)控和再校準(zhǔn)。
在具有高NA的系統(tǒng)中，特別是在濕浸式系統(tǒng)中，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)在基底高度處的常規(guī)傳感器對(duì)于以對(duì)應(yīng)于NA大于1的角度入射的輻射具有很差的靈敏度，或者對(duì)該輻射沒(méi)有靈敏度。NA規(guī)定為n.sin(θ)，其中n是投影系統(tǒng)的最后一個(gè)元件與基底之間的材料的折射率，θ是距離法線最遠(yuǎn)的輻射相對(duì)于法線的夾角。

發(fā)明內(nèi)容
希望提供一種具有高靈敏度的位于基底高度處的傳感器，其適合于用在高NA系統(tǒng)中。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供了一種用于光刻投影裝置中基底高度處的傳感器，該光刻投影裝置具有配置為以大于1的數(shù)值孔徑將帶圖案的輻射光束投射到基底目標(biāo)部分上的投影系統(tǒng)，該傳感器包括輻射檢測(cè)器；具有正面和背面的透射板，該透射板覆蓋該輻射檢測(cè)器，使該投影系統(tǒng)投射的輻射從該透射板的正面射入并從該透射板的背面射出以到達(dá)該輻射檢測(cè)器；以及設(shè)置在該透射板的背面上的發(fā)光層，該發(fā)光層吸收輻射，并發(fā)出不同波長(zhǎng)的發(fā)光輻射，其中該背面是粗糙的。
根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面，提供了一種用于光刻投影裝置中基底高度處的傳感器，該光刻投影裝置具有配置為以大于1的數(shù)值孔徑將帶圖案的光束投射到基底目標(biāo)部分上的投影系統(tǒng)，該傳感器包括輻射檢測(cè)器；具有正面和背面的透射板，該透射板覆蓋該輻射檢測(cè)器，使該投影系統(tǒng)投射的輻射從該透射板的正面射入并從該透射板的背面射出以到達(dá)該輻射檢測(cè)器；以及菲涅耳透鏡，設(shè)置在該透射板的背面上，并設(shè)置為將輻射耦合到輻射檢測(cè)器。
根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面，提供了一種用于光刻投影裝置中基底高度處的傳感器，該光刻投影裝置具有配置為以大于1的數(shù)值孔徑將帶圖案的輻射光束投射到基底目標(biāo)部分上的投影系統(tǒng)，該傳感器包括輻射檢測(cè)器；以及具有正面和背面的透射板，該透射板覆蓋該輻射檢測(cè)器，使該投影系統(tǒng)投射的輻射從該透射板的正面射入并從該透射板的背面射出以到達(dá)該輻射檢測(cè)器；其中，輻射所穿過(guò)的透射板的區(qū)域具有折射率梯度，從而使輻射朝向該透明板背面的法線折射。
根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面，提供了一種用于光刻投影裝置中基底高度處的傳感器，該光刻投影裝置具有配置為以大于1的數(shù)值孔徑將帶圖案的輻射光束投射到基底目標(biāo)部分上的投影系統(tǒng)，該傳感器包括輻射檢測(cè)器；具有正面和背面的透射板，該透射板覆蓋該輻射檢測(cè)器，使該投影系統(tǒng)投射的輻射從該透射板的正面射入并從該透射板的背面射出以到達(dá)該輻射檢測(cè)器；以及反轉(zhuǎn)的溫斯頓錐體，其設(shè)置在該透射板的背面上，并設(shè)置為將輻射耦合到輻射檢測(cè)器。
根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面，提供了一種用于光刻投影裝置中基底高度處的傳感器，該光刻投影裝置具有配置為以大于1的數(shù)值孔徑將帶圖案的輻射光束投射到基底目標(biāo)部分上的投影系統(tǒng)，該傳感器包括輻射檢測(cè)器；以及具有正面和背面的透射板，該透射板覆蓋該輻射檢測(cè)器，使該投影系統(tǒng)投射的輻射從該透射板的正面射入并從該透射板的背面射出以到達(dá)該輻射檢測(cè)器；其中該輻射檢測(cè)器直接安裝到該透明板的背面上。
根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面，提供了一種用于光刻投影裝置中基底高度處的傳感器，該光刻投影裝置具有配置為以大于1的數(shù)值孔徑將帶圖案的輻射光束投射到基底目標(biāo)部分上的投影系統(tǒng)，該傳感器包括輻射檢測(cè)器；具有正面和背面的透射板，該透射板覆蓋該輻射檢測(cè)器，使該投影系統(tǒng)投射的輻射從該透射板的正面射入并從該透射板的背面射出以到達(dá)該輻射檢測(cè)器；以及全息光學(xué)元件，其設(shè)置在該透射板的背面上，并設(shè)置為將輻射耦合到該輻射檢測(cè)器。
根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面，提供了一種用于光刻投影裝置中基底高度處的傳感器，該光刻投影裝置具有配置為以大于1的數(shù)值孔徑將帶圖案的輻射光束投射到基底目標(biāo)部分上的投影系統(tǒng)，該傳感器包括輻射檢測(cè)器；具有正面和背面的透射板，該透射板覆蓋該輻射檢測(cè)器，使該投影系統(tǒng)投射的輻射從該透射板的正面射入并從該透射板的背面射出以到達(dá)該輻射檢測(cè)器；設(shè)置在該透射板背面上的凸球面透鏡；以及圓柱形反射器，其環(huán)繞該凸球面透鏡并設(shè)置為將從該透鏡射出的輻射耦合到該輻射檢測(cè)器。
根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面，提供了一種用于光刻投影裝置中基底高度處的傳感器，該光刻投影裝置具有配置為以大于1的數(shù)值孔徑將帶圖案的輻射光束投射到基底目標(biāo)部分上的投影系統(tǒng)，該傳感器包括輻射檢測(cè)器；具有正面和背面的透射板，該透射板覆蓋該輻射檢測(cè)器，使該投影系統(tǒng)投射的輻射從該透射板的正面射入并從該透射板的背面射出以到達(dá)該輻射檢測(cè)器；圓柱體，其設(shè)置在該透射板的背面上并設(shè)置為將輻射耦合到該反射檢測(cè)器，該圓柱體具有位于其彎曲側(cè)面上的反射涂層和位于其面向該傳感器的端面中的凹面部分。
附圖簡(jiǎn)述現(xiàn)在通過(guò)舉例的方式參考示意性附圖描述本發(fā)明的各個(gè)實(shí)施例，在這些附圖中，對(duì)應(yīng)的附圖標(biāo)記表示對(duì)應(yīng)的部件，在附圖中

圖1表示根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的光刻裝置；圖2和3表示在現(xiàn)有技術(shù)的光刻投影裝置中所用的供液系統(tǒng)；圖4表示根據(jù)另一種現(xiàn)有技術(shù)的光刻投影裝置的供液系統(tǒng)；圖5表示根據(jù)另一種現(xiàn)有技術(shù)的光刻投影裝置的供液系統(tǒng)；圖6表示根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的ILIAS傳感器模塊；圖7表示根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的傳感器模塊；圖8表示輻射耦合到表面不粗糙的發(fā)光層中；圖9表示輻射耦合到表面粗糙的發(fā)光層中；圖10表示根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的另一種傳感器模塊；圖11表示根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的另一種傳感器模塊；圖12表示根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的另一種傳感器模塊；圖13表示根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的另一種傳感器模塊；圖14表示根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的另一種傳感器模塊；圖15表示根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的另一種傳感器模塊；圖16表示根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的另一種傳感器模塊；在附圖中，對(duì)應(yīng)的附圖標(biāo)記表示對(duì)應(yīng)的部件。
具體實(shí)施例方式
圖1示意性地表示了根據(jù)本發(fā)明的具體實(shí)施例的光刻裝置。該裝置包括-照射系統(tǒng)(照射器)IL，其用于調(diào)節(jié)輻射光束B(niǎo)(例如UV輻射或DUV輻射)。
-支撐結(jié)構(gòu)(例如掩模臺(tái))MT，其構(gòu)成為支撐構(gòu)圖部件(例如掩模)MA，并與用于按照一定參數(shù)精確定位該構(gòu)圖部件的第一定位裝置PM連接；-基底臺(tái)(例如晶片臺(tái))WT，其構(gòu)成為保持基底(例如涂敷抗蝕劑的晶片)W，并與用于按照一定參數(shù)精確定位基底的第二定位裝置PW連接；以及-投影系統(tǒng)(例如折射投影透鏡系統(tǒng))PS，用于將通過(guò)構(gòu)圖部件MA賦予輻射光束B(niǎo)的圖案投射到基底W的目標(biāo)部分C(例如包括一個(gè)或多個(gè)管芯)上。
照射系統(tǒng)可以包括用于引導(dǎo)、整形或控制輻射的各種類(lèi)型的光學(xué)部件，如折射、反射、磁、電磁、靜電或其他類(lèi)型的光學(xué)部件，或其任何組合。
支撐結(jié)構(gòu)支撐構(gòu)圖部件，即承載該構(gòu)圖部件的重量。其根據(jù)構(gòu)圖部件的定向、光刻裝置的設(shè)計(jì)以及其他條件來(lái)保持該構(gòu)圖部件，所述其他條件例如該構(gòu)圖部件是否保持在真空環(huán)境中。該支撐結(jié)構(gòu)可以利用機(jī)械、真空、靜電或其他夾緊技術(shù)來(lái)保持該構(gòu)圖部件。支撐結(jié)構(gòu)可以是框架或者工作臺(tái)，例如所述結(jié)構(gòu)根據(jù)需要可以是固定的或者是可移動(dòng)的。該支撐結(jié)構(gòu)可以確保構(gòu)圖部件例如相對(duì)于投影系統(tǒng)位于所需的位置。這里任何術(shù)語(yǔ)“中間掩模版”或者“掩?！钡氖褂每梢哉J(rèn)為與更普通的術(shù)語(yǔ)“構(gòu)圖部件”同義。
這里使用的術(shù)語(yǔ)“構(gòu)圖部件”應(yīng)廣義地解釋為能夠給投射光束賦予帶圖案的截面從而在基底的目標(biāo)部分中形成圖案的任何裝置。應(yīng)該注意，賦予輻射光束的圖案可以不與基底目標(biāo)部分中的所需圖案精確一致，例如如果該圖案包括相移特征或所謂的輔助特征。一般地，賦予輻射光束的圖案與在目標(biāo)部分中形成的器件如集成電路的特定功能層相對(duì)應(yīng)。
構(gòu)圖部件可以是透射型的或者反射型的。構(gòu)圖部件的示例包括掩模，可編程反射鏡陣列，以及可編程LCD板。掩模在光刻中是公知的，它包括如二進(jìn)制型、交替相移型、和衰減相移型的掩模類(lèi)型，以及各種混合掩模類(lèi)型。可編程反射鏡陣列的一個(gè)示例采用微小反射鏡的矩陣排列，每個(gè)反射鏡能夠獨(dú)立地傾斜，從而沿不同的方向反射入射的輻射光束。這些傾斜的反射鏡向該反射鏡矩陣反射的輻射光束賦予圖案。
這里所用的術(shù)語(yǔ)“投影系統(tǒng)”應(yīng)廣義地解釋為包含任何類(lèi)型的投影系統(tǒng)，包括折射、反射、反折射、磁、電磁和靜電光學(xué)系統(tǒng)，或其任何組合，只要適合于所用的曝光輻射，或者適合于其他方面，如使用浸液或使用真空。這里任何術(shù)語(yǔ)“投影透鏡”的使用可以認(rèn)為與更普通的術(shù)語(yǔ)“投影系統(tǒng)”同義。
如這里指出的，該裝置屬于透射型(例如采用透射掩模)?？商鎿Q的是，該裝置可以屬于反射型(例如采用上面提到的一種類(lèi)型的可編程反射鏡陣列，或采用反射掩模)。
光刻裝置可以是具有兩個(gè)(二級(jí))或者多個(gè)基底臺(tái)(和/或兩個(gè)或者多個(gè)掩模臺(tái))的這種類(lèi)型。在這種“多級(jí)式”裝置中，可以并行使用這些附加臺(tái)，或者可以在一個(gè)或者多個(gè)臺(tái)上進(jìn)行準(zhǔn)備步驟，而一個(gè)或者多個(gè)其它臺(tái)用于曝光。
參考圖1，照射器IL接收來(lái)自輻射源SO的輻射光束。輻射源和光刻裝置可以是獨(dú)立的機(jī)構(gòu)，例如當(dāng)輻射源是受激準(zhǔn)分子激光器時(shí)。在這種情況下，不認(rèn)為輻射源是構(gòu)成光刻裝置的一部分，輻射光束借助于光束輸送系統(tǒng)BD從源SO傳輸?shù)秸丈淦鱅L，所述光束輸送系統(tǒng)包括例如合適的定向反射鏡和/或擴(kuò)束器。在其它情況下，輻射源可以是裝置的組成部分，例如當(dāng)源是汞燈時(shí)。源SO和照射器IL，如果需要的話連同光束輸送系統(tǒng)BD可被稱(chēng)作輻射系統(tǒng)。
照射器IL可以包括調(diào)節(jié)器AD，用于調(diào)節(jié)輻射光束的角強(qiáng)度分布。一般地，至少可以調(diào)節(jié)在照射器光瞳面上強(qiáng)度分布的外和/或內(nèi)徑向范圍(通常分別稱(chēng)為σ-外和σ-內(nèi))。此外，照射器IL可包括各種其它部件，如積分器IN和聚光器CO。照射器可用于調(diào)節(jié)該輻射光束，以在其橫截面上具有所需的均勻度和強(qiáng)度分布。
輻射光束B(niǎo)入射到保持在支撐結(jié)構(gòu)(例如掩模臺(tái)MT)上的構(gòu)圖部件(例如掩模MA)上，并由該構(gòu)圖部件對(duì)其進(jìn)行構(gòu)圖。橫向穿過(guò)掩模MA后，輻射光束B(niǎo)通過(guò)投影系統(tǒng)PS，該投影系統(tǒng)將光束聚焦在基底W的目標(biāo)部分C上。在第二定位器PW和位置傳感器IF(例如干涉測(cè)量裝置、線性編碼器或電容傳感器)的輔助下，基底臺(tái)WT可以精確地移動(dòng)，例如在輻射光束B(niǎo)的光路中定位不同的目標(biāo)部分C。類(lèi)似地，例如在從掩模庫(kù)中機(jī)械取出掩模MA后或在掃描期間，可以使用第一定位器PM和另一個(gè)位置傳感器(圖1中未明確示出)將掩模MA相對(duì)輻射光束B(niǎo)的光路進(jìn)行精確定位。一般地，借助于長(zhǎng)行程模塊(粗略定位)和短行程模塊(精確定位)，可以實(shí)現(xiàn)掩模臺(tái)MT的移動(dòng)，該長(zhǎng)行程模塊和短行程模塊構(gòu)成第一定位器PM的一部分。類(lèi)似地，利用長(zhǎng)行程模塊和短行程模塊可以實(shí)現(xiàn)基底臺(tái)WT的移動(dòng)，該長(zhǎng)行程模塊和短行程模塊構(gòu)成第二定位器PW的一部分。在步進(jìn)器(與掃描器相對(duì))的情況下，掩模臺(tái)MT只與短行程致動(dòng)裝置連接，或者固定。掩模MA與基底W可以使用掩模對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記M1、M2和基底對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記P1、P2進(jìn)行對(duì)準(zhǔn)。盡管如所示那樣，基底對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記占據(jù)指定的目標(biāo)部分，但是這些基底對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記也可以位于目標(biāo)部分之間的空間中(它們被稱(chēng)作劃線道對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記)。類(lèi)似地，在掩模MA上提供多于一個(gè)管芯的情況下，這些掩模對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記可以位于這些管芯之間。
所示的裝置可以按照下面至少一種模式使用1.在步進(jìn)模式中，掩模臺(tái)MT和基底臺(tái)WT基本保持不動(dòng)，賦予輻射光束的整個(gè)圖案被一次投射到目標(biāo)部分C上(即單次靜態(tài)曝光)。然后基底臺(tái)WT沿X和/或Y方向移動(dòng)，從而可以曝光不同的目標(biāo)部分C。在步進(jìn)模式中，曝光區(qū)的最大尺寸限制了在單次靜態(tài)曝光中成像的目標(biāo)部分C的尺寸。
2.在掃描模式中，當(dāng)賦予輻射光束的圖案被投射到目標(biāo)部分C時(shí)，同步掃描掩模臺(tái)MT和基底臺(tái)WT(即單次動(dòng)態(tài)曝光)?；着_(tái)WT相對(duì)于掩模臺(tái)MT的速度和方向通過(guò)投影系統(tǒng)PS的放大(縮小)和圖像反轉(zhuǎn)特性來(lái)確定。在掃描模式中，曝光區(qū)的最大尺寸限制了在單次動(dòng)態(tài)曝光中目標(biāo)部分的寬度(沿非掃描方向)，而掃描移動(dòng)的長(zhǎng)度確定目標(biāo)部分的高度(沿掃描方向)。
3.在其他模式中，當(dāng)賦予輻射光束的圖案投射到目標(biāo)部分C上時(shí)，掩模臺(tái)MT基本保持不動(dòng)，保持可編程構(gòu)圖部件，而移動(dòng)或掃描基底臺(tái)WT。在該模式中，一般采用脈沖輻射源，并且在基底臺(tái)WT每次移動(dòng)之后，或者在掃描期間兩個(gè)相繼的輻射脈沖之間根據(jù)需要更換可編程構(gòu)圖部件。這種操作模式可以很容易地應(yīng)用于采用可編程構(gòu)圖部件的無(wú)掩模光刻中，所述可編程構(gòu)圖部件如上面提到的一種類(lèi)型的可編程反射鏡陣列。
還可以采用在上述所用模式的組合和/或變化，或者采用完全不同的模式。
如圖5中所示，使用供液系統(tǒng)向投影系統(tǒng)的最后一個(gè)元件與基底之間的空間供應(yīng)液體。貯液器10在投影系統(tǒng)的像場(chǎng)周?chē)纬蓪?duì)基底的無(wú)接觸密封，從而限制液體使其充滿基底表面與投影系統(tǒng)的最后一個(gè)元件之間的空間。貯液器由位于投影系統(tǒng)PL的最后一個(gè)元件下面且圍繞該元件的密封構(gòu)件12形成。使液體進(jìn)入該投影系統(tǒng)下面和密封構(gòu)件12內(nèi)的空間中。密封構(gòu)件12略微延伸到投影系統(tǒng)的最后一個(gè)元件之上，液面升到該最后一個(gè)元件之上，從而提供液體緩沖器。密封構(gòu)件12具有內(nèi)周邊，其上端優(yōu)選緊密符合投影系統(tǒng)或其最后一個(gè)元件的形狀，并且例如可以是圓形的。在底部，該內(nèi)周邊優(yōu)選緊密符合像場(chǎng)的形狀，例如矩形，然而這種情況不是必須的。
通過(guò)密封構(gòu)件12的底部和基底W的表面之間的氣封16將液體限制在貯液器中。該氣封由在壓力下經(jīng)入口15提供到密封構(gòu)件12與基底之間的空隙，并經(jīng)第一出口14排出的氣體形成，所述氣體例如空氣或合成空氣，但是優(yōu)選N2或另一種惰性氣體。對(duì)進(jìn)氣口15上的超壓、第一出口14上的真空級(jí)和空隙的幾何形狀進(jìn)行設(shè)置，從而存在限制液體的向內(nèi)高速氣流。
圖6示出根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的ILIAS傳感器模塊20。該模塊具有由透射板22支撐的作為輻射接收元件的剪切光柵結(jié)構(gòu)21，該透射板可由玻璃或石英制成。量子變換層23直接位于照相機(jī)芯片25(輻射檢測(cè)元件)之上，該照相機(jī)芯片又安裝在基底28上?；?8經(jīng)隔離件26與透射板22連接，接合線27將輻射檢測(cè)元件連接到外部設(shè)備。在量子變換層23與透射板22之間存在氣隙。在例如設(shè)計(jì)為對(duì)157nm輻射敏感的裝置中，不能很容易地清潔傳感器內(nèi)的氣隙，從而將包含吸收輻射的相當(dāng)大比例的氧和水。因此使信號(hào)損失。由于石英或玻璃密封板22與氣隙中的空氣之間的衍射率(diffractive index)有很大差別，因此臨界角很小，并且對(duì)應(yīng)于NA＞1的與法線成較大夾角的輻射損失了。除了信號(hào)損失之外，傳感器的靈敏度隨入射角而不同。
圖7至15示出根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的經(jīng)改進(jìn)的基底高度處的傳感器。在下面的實(shí)施例中，與圖6的傳感器的部件等同的部件用相同的附圖標(biāo)記來(lái)表示，為了簡(jiǎn)明省略了其詳細(xì)描述。
在圖7的實(shí)施例中，量子變換(發(fā)光)層23位于透明板22的背面，而不是位于照相機(jī)芯片(輻射檢測(cè)元件)25的正面。由于該量子變換層的折射率大于空氣，因此，臨界角更大，并且有更少的輻射在透明板22中內(nèi)反射。但是，如圖8中所示，量子變換層的材料是多孔的，其可以是磷光體，因此，存在對(duì)透明板22的背面的不完全覆蓋。這樣，比所期望的更多的輻射在透明板22中內(nèi)反射。本發(fā)明人已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，通過(guò)使透明板22的背面22a粗糙可以改進(jìn)傳感器的靈敏度。
表面22a的粗糙度具有使傳播通過(guò)該透明板的輻射以各種角度入射到表面22a的區(qū)域上的作用。因此，如圖9中所示，在接近(總(global))法線的角度時(shí)會(huì)出現(xiàn)透射損失，但是在距離該總法線更遠(yuǎn)的角度時(shí)會(huì)增大透射。實(shí)際效果是傳感器響應(yīng)度的均勻性隨入射角而增大。表面22a的漫射確實(shí)在照相機(jī)25上產(chǎn)生一些圖像模糊，但是這是可容許的，特別是如果其小于像素尺寸，例如25μm，因此可被忽略。因此，照相機(jī)25可能需要接近于或直接緊靠變換層23。可替換的是，可以使用透鏡或光導(dǎo)纖維束在不損失空間信息的情況下將變換層23發(fā)出的輻射耦合到該照相機(jī)。
可以通過(guò)任何已知的方法來(lái)形成表面22a的粗糙度，包括在板的制造過(guò)程中省略最后的磨光步驟。
表面粗糙度應(yīng)該使該表面上的斜度變化量至少為使NA大于1那么大，即Δθ＞sin-1(NA-1)。這確保在最大NA時(shí)的光線的入射角總是小于在表面上某一點(diǎn)處的臨界角。
由表面粗糙度測(cè)試儀確定的粗糙度RDq應(yīng)該大于tan(sin-1(NA-1))，例如在0.1到0.5的范圍內(nèi)。
圖10中示出傳感器30的另一個(gè)實(shí)施例，該傳感器具有在透明板22的表面22a中形成的菲涅耳透鏡31。該菲涅耳透鏡設(shè)計(jì)為透過(guò)鉻層21中的孔徑(例如針孔或光柵)的所有輻射都以小于臨界角的角度入射在石英或玻璃/空氣界面上。該菲涅耳透鏡可以由許多已知的技術(shù)來(lái)形成，例如光刻構(gòu)圖和蝕刻。
圖11中示出根據(jù)另一個(gè)實(shí)施例的傳感器40，該傳感器具有位于鉻層21中的孔徑(例如針孔或光柵)之后的透明板中的區(qū)域41，該區(qū)域的折射率具有梯度。這可以通過(guò)局部選擇性地?fù)诫s形成透明板22的石英或玻璃材料而產(chǎn)生，并且使得穿過(guò)孔徑的所有光線設(shè)置為以接近法線角入射在石英/空氣界面上成為可能。
圖12示出傳感器50的另一個(gè)實(shí)施例，其使用反轉(zhuǎn)的溫斯頓(Winston)錐體51來(lái)反射所有光線，從而使其以小于臨界角入射在底面52上，因此不發(fā)生內(nèi)反射而是最大透射到傳感器25中。溫斯頓錐體是設(shè)計(jì)為將入射光線最大程度地收集到某一視場(chǎng)中的離軸回轉(zhuǎn)拋物線，并且在Winston，R.于J.Opt.Soc.Amer.60，245-247，1970發(fā)表的“在幾何光學(xué)范圍內(nèi)的光收集(Light Collection within theFramework of Geometric Optics)”中有進(jìn)一步的描述，該文件整體在此引入作為參考。在本實(shí)施例中的溫斯頓錐體51是一塊實(shí)心的石英或玻璃，優(yōu)選與透明板22整體地形成，并在其側(cè)面53具有反射涂層。
在圖13中示出的傳感器60中，將傳感器25直接安裝到透明板22的背面22a上。為此，可以使用在待檢測(cè)的輻射下是穩(wěn)定的并且折射率接近透明板22的石英或玻璃的膠。
圖14中示出另一種傳感器40，其使用位于透明板的背面22a上的全息元件71，從而將輻射引導(dǎo)到傳感器25上。通過(guò)已知的技術(shù)可以很容易地制造所需的全息圖?？梢允褂醚苌涔鈱W(xué)元件來(lái)代替該全息元件。
如圖15中所示，根據(jù)另一個(gè)實(shí)施例的傳感器80具有在透明板22的背面形成的凸球面透鏡81和反射圓柱體82，以將輻射引導(dǎo)到傳感器25。球面透鏡81的中心接近鉻層21中的孔徑，從而使所有光線在石英/空氣界面的入射角都接近法線。
該球面透鏡優(yōu)選與透明板整體形成，但是也可以將該球面透鏡形成為單獨(dú)的部件，并用合適的膠粘合該球面透鏡，所述合適的膠即是在曝光輻射下穩(wěn)定并且折射率接近透鏡折射率的膠。
但是，圓柱形反射器優(yōu)選制成為單獨(dú)的部件，并連接到透明基底或其后的傳感器上。這是因?yàn)閷?duì)連接方式和準(zhǔn)確度的要求與對(duì)其形狀的要求相比不嚴(yán)格得多。
在圖16的實(shí)施例中，傳感器90具有在透明板22的后側(cè)上提供的圓柱突出部分91。該突出部分的遠(yuǎn)端具有挖去的凹面形(concavecut-away shape)，從而形成透鏡。將突出部分91的外表面93磨光并涂敷涂層以增大其反射率。也可以對(duì)該凹切面涂敷涂層以增大其透射率。如該圖中所示，輻射可通過(guò)三條路線之一到達(dá)傳感器25。當(dāng)相對(duì)于法線的入射角小時(shí)，輻射將直接穿過(guò)凹面92到達(dá)傳感器25。當(dāng)相對(duì)于法線的入射角較大時(shí)，輻射將在凹面92處向內(nèi)反射，并由背對(duì)著凹面92的側(cè)面93反射，然后光線穿過(guò)到達(dá)傳感器25。當(dāng)以相對(duì)于法線更大的角度入射時(shí)，輻射由側(cè)面93反射，穿過(guò)凹面92并由此到達(dá)傳感器25。
盡管在圖11至16中所示的實(shí)施例中沒(méi)有示出發(fā)光或量子變換層，但是方便的話可以在傳感器上或其他地方提供所述層。還能夠理解，可以將本發(fā)明不同實(shí)施例的特征組合。
根據(jù)傳感器的功能，輻射接收元件可以包括光柵和/或具有針孔的元件。
傳感器可以位于基底的高度，特別是使輻射接收元件21與基底W相對(duì)于投影系統(tǒng)的最后一個(gè)元件的距離相同。
在本申請(qǐng)中，本發(fā)明的光刻裝置具體用于制造IC，但是應(yīng)該理解，這里描述的光刻裝置可能具有其它應(yīng)用，例如，它可用于制造集成光學(xué)系統(tǒng)、用于磁疇存儲(chǔ)器的引導(dǎo)和檢測(cè)圖案、平板顯示器、液晶顯示器(LCD)、薄膜磁頭等等。本領(lǐng)域的技術(shù)人員將理解，在這種可替換的用途范圍中，任何術(shù)語(yǔ)“晶片”或者“管芯”的使用應(yīng)認(rèn)為分別可以與更普通的術(shù)語(yǔ)“基底”或者“目標(biāo)部分”同義。在曝光之前或之后，可以利用例如軌跡器(一種通常將抗蝕劑層涂敷于基底并將已曝光的抗蝕劑顯影的工具)、計(jì)量工具和/或檢驗(yàn)工具對(duì)這里提到的基底進(jìn)行處理。在可應(yīng)用的地方，這里公開(kāi)的內(nèi)容可應(yīng)用于這種和其他基底處理工具。另外，例如為了形成多層IC，可以對(duì)基底進(jìn)行多于一次的處理，因此這里所用的術(shù)語(yǔ)基底也可以指的是已經(jīng)包含多個(gè)已處理層的基底。
這里使用的術(shù)語(yǔ)“輻射”和“光束”包含所有類(lèi)型的電磁輻射，包括紫外(UV)輻射(例如具有約365，248，193，157或者126nm的波長(zhǎng))。
本文中允許的術(shù)語(yǔ)“透鏡”可以涉及各種類(lèi)型的光學(xué)部件的任一種或任何組合，包括折射和反射光學(xué)部件。
盡管上面已經(jīng)描述了本發(fā)明的具體實(shí)施例，但是應(yīng)該理解，本發(fā)明可以按照不同于所描述的其他方式實(shí)施。例如，本發(fā)明可以采取計(jì)算機(jī)程序的形式，該計(jì)算機(jī)程序包含描述如上面公開(kāi)的方法的一個(gè)或多個(gè)機(jī)器可讀的指令序列，或者采取數(shù)據(jù)存儲(chǔ)媒體(例如半導(dǎo)體存儲(chǔ)器、磁盤(pán)或光盤(pán))的形式，該數(shù)據(jù)存儲(chǔ)媒體具有存儲(chǔ)在其中的計(jì)算機(jī)程序。
本發(fā)明可以應(yīng)用于任何濕浸式光刻裝置中，特別是但不限于上面提到的那些類(lèi)型。
上面的描述意在說(shuō)明，而非限制。因此，可以在不背離下面所列權(quán)利要求書(shū)的范圍的情況下對(duì)所描述的本發(fā)明進(jìn)行修改對(duì)本領(lǐng)域的技術(shù)人員來(lái)說(shuō)是顯而易見(jiàn)的。
權(quán)利要求
1.一種用于光刻投影裝置中的基底高度處的傳感器，該光刻投影裝置具有配置為以大于1的數(shù)值孔徑將帶圖案的輻射光束投射到基底目標(biāo)部分上的投影系統(tǒng)，該傳感器包括輻射檢測(cè)器；具有正面和背面的透射板，該透射板覆蓋該輻射檢測(cè)器，使該投影系統(tǒng)投射的輻射從該透射板的正面射入并從該透射板的背面射出以到達(dá)該輻射檢測(cè)器；以及設(shè)置在該透射板背面上的發(fā)光層，該發(fā)光層吸收輻射，并發(fā)出不同波長(zhǎng)的發(fā)光輻射，其中該背面是粗糙的。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光刻裝置，其中該背面具有測(cè)得的在0.1到0.5的范圍內(nèi)的表面粗糙度Rdq。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光刻裝置，其中該輻射檢測(cè)器具有多個(gè)像素，該背面的粗糙度使模糊小于一個(gè)像素的尺寸。
4.一種用于光刻投影裝置中的基底高度處的傳感器，該光刻投影裝置具有配置為以大于1的數(shù)值孔徑將帶圖案的輻射光束投射到基底目標(biāo)部分上的投影系統(tǒng)，該傳感器包括輻射檢測(cè)器；具有正面和背面的透射板，該透射板覆蓋該輻射檢測(cè)器，使該投影系統(tǒng)投射的輻射從該透射板的正面射入并從該透射板的背面射出以到達(dá)該輻射檢測(cè)器；以及菲涅耳透鏡，其設(shè)置在該透射板的背面上，并設(shè)置為將輻射耦合到輻射檢測(cè)器。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的光刻裝置，其中該菲涅耳透鏡設(shè)置成使穿過(guò)該透明板的所有輻射以小于臨界角的角度從該透明板射出。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的光刻裝置，其中該菲涅耳透鏡與該透明板整體地形成。
7.一種用于光刻投影裝置中的基底高度處的傳感器，該光刻投影裝置具有配置為以大于1的數(shù)值孔徑將帶圖案的輻射光束投射到基底目標(biāo)部分上的投影系統(tǒng)，該傳感器包括輻射檢測(cè)器；以及具有正面和背面的透射板，該透射板覆蓋該輻射檢測(cè)器，使該投影系統(tǒng)投射的輻射從該透射板的正面射入并從該透射板的背面射出以到達(dá)該輻射檢測(cè)器；其中，輻射所穿過(guò)的透射板的區(qū)域具有折射率梯度，從而使輻射朝向該透明板背面的法線折射。
8.一種用于光刻投影裝置中的基底高度處的傳感器，該光刻投影裝置具有配置為以大于1的數(shù)值孔徑將帶圖案的輻射光束投射到基底目標(biāo)部分上的投影系統(tǒng)，該傳感器包括輻射檢測(cè)器；具有正面和背面的透射板，該透射板覆蓋該輻射檢測(cè)器，使該投影系統(tǒng)投射的輻射從該透射板的正面射入并從該透射板的背面射出以到達(dá)該輻射檢測(cè)器；以及反轉(zhuǎn)的溫斯頓錐體，其設(shè)置在該透射板的背面上，并設(shè)置為將輻射耦合到輻射檢測(cè)器。
9.根據(jù)權(quán)利要求8的光刻裝置，其中該反轉(zhuǎn)的溫斯頓錐體的側(cè)面具有反射涂層。
10.根據(jù)權(quán)利要求8的光刻裝置，其中該反轉(zhuǎn)的溫斯頓錐體與該透明板整體地形成。
11.一種用于光刻投影裝置中的基底高度處的傳感器，該光刻投影裝置具有配置為以大于1的數(shù)值孔徑將帶圖案的輻射光束投射到基底目標(biāo)部分上的投影系統(tǒng)，該傳感器包括輻射檢測(cè)器；以及具有正面和背面的透射板，該透射板覆蓋該輻射檢測(cè)器，使該投影系統(tǒng)投射的輻射從該透射板的正面射入并從該透射板的背面射出以到達(dá)該輻射檢測(cè)器；其中該輻射檢測(cè)器直接安裝到該透明板的背面上。
12.一種用于光刻投影裝置中的基底高度處的傳感器，該光刻投影裝置具有配置為以大于1的數(shù)值孔徑將帶圖案的輻射光束投射到基底目標(biāo)部分上的投影系統(tǒng)，該傳感器包括輻射檢測(cè)器；具有正面和背面的透射板，該透射板覆蓋該輻射檢測(cè)器，使該投影系統(tǒng)投射的輻射從該透射板的正面射入并從該透射板的背面射出以到達(dá)該輻射檢測(cè)器；以及全息光學(xué)元件，其設(shè)置在該透射板的背面上，并設(shè)置為將輻射耦合到該輻射檢測(cè)器。
13.一種用于光刻投影裝置中的基底高度處的傳感器，該光刻投影裝置具有配置為以大于1的數(shù)值孔徑將帶圖案的輻射光束投射到基底目標(biāo)部分上的投影系統(tǒng)，該傳感器包括輻射檢測(cè)器；具有正面和背面的透射板，該透射板覆蓋該輻射檢測(cè)器，使該投影系統(tǒng)投射的輻射從該透射板的正面射入并從該透射板的背面射出以到達(dá)該輻射檢測(cè)器；設(shè)置在該透射板背面上的凸球面透鏡；以及圓柱形反射器，其環(huán)繞該凸球面透鏡并設(shè)置為將從該透鏡射出的輻射耦合到該輻射檢測(cè)器。
14.根據(jù)權(quán)利要求13的光刻裝置，其中該凸球面透鏡與該透明板整體地形成。
15.根據(jù)權(quán)利要求13的光刻裝置，其中使該圓柱形反射器與該透明板獨(dú)立地制成并隨后附著到該透明板上。
16.一種用于光刻投影裝置中的基底高度處的傳感器，該光刻投影裝置具有配置為以大于1的數(shù)值孔徑將帶圖案的輻射光束投射到基底目標(biāo)部分上的投影系統(tǒng)，該傳感器包括輻射檢測(cè)器；具有正面和背面的透射板，該透射板覆蓋該輻射檢測(cè)器，使該投影系統(tǒng)投射的輻射從該透射板的正面射入并從該透射板的背面射出以到達(dá)該輻射檢測(cè)器；圓柱體，其設(shè)置在該透射板的背面上并設(shè)置為將輻射耦合到該反射檢測(cè)器，該圓柱體具有位于其彎曲側(cè)面上的反射涂層和位于其面向該傳感器的端面中的凹面部分。
17.根據(jù)權(quán)利要求13的光刻裝置，其中該圓柱體與該透明板整體地形成。
全文摘要
一種用于高NA光刻裝置中的基底高度處的傳感器，其具有覆蓋傳感元件的透明板，和用于對(duì)輻射耦合到該傳感元件進(jìn)行改進(jìn)的裝置，包括菲涅耳透鏡、全息光學(xué)元件、反轉(zhuǎn)的溫斯頓錐體、球面透鏡和表面粗糙。
文檔編號(hào)G01B11/00GK1862382SQ20061001981
公開(kāi)日2006年11月15日 申請(qǐng)日期2006年2月27日 優(yōu)先權(quán)日2005年2月28日
發(fā)明者H·V·科克, M·A·范德卡爾霍夫, B·克魯辛加, T·F·森格斯, B·默斯特, M·A·M·哈斯特, P·W·韋斯布羅特, M·H·G·W·J·舒?zhèn)惪? T·哈森多爾夫 申請(qǐng)人:Asml荷蘭有限公司