專(zhuān)利名稱(chēng)：輻射系統(tǒng)、光刻設(shè)備、裝置制造方法及其制造的裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種輻射系統(tǒng)、包括一種輻射系統(tǒng)的光刻設(shè)備、以及一種裝置的制作方法。
背景技術(shù)：
光刻設(shè)備是一種將所需圖案提供到基板靶部上的機(jī)器。光刻設(shè)備可以用于，例如，集成電路(IC)的制作中。在這種環(huán)境中，一種形成圖案裝置，例如掩膜，可以用于產(chǎn)生與IC的單獨(dú)層相應(yīng)的電路圖案，并且該圖案可以被成像到基板(例如，硅晶片)的靶部上(例如，包括一個(gè)或多個(gè)電路小片的一部分)，該基板具有一輻射敏感材料(電阻)層。通常情況下，單個(gè)基板將包含被連續(xù)曝光的相鄰靶部的網(wǎng)絡(luò)。公知的光刻設(shè)備包括步進(jìn)機(jī)和掃描器，在該步進(jìn)機(jī)中通過(guò)在一個(gè)步驟中將整個(gè)圖案曝光到靶部使每個(gè)目標(biāo)部分被輻射，在該掃描器中通過(guò)沿給定方向(“掃描”方向)投射束掃描圖案并同步地掃描平行于或逆向平行于該方向的基板使每個(gè)靶部被輻射。
一種光刻設(shè)備可以包括一個(gè)被設(shè)置用于提供輻射束的輻射發(fā)生器。將該輻射發(fā)生器相對(duì)于照明系統(tǒng)設(shè)置，該照明系統(tǒng)設(shè)置為處理束并提供投射束。當(dāng)輻射發(fā)生器沒(méi)有正確定位時(shí)，輻射束將以錯(cuò)誤的方式進(jìn)入照明系統(tǒng)?？梢詫⒁粋€(gè)零位傳感器(zero sensor)用于設(shè)置為測(cè)量輻射發(fā)生器在6自由度(DoF)的相對(duì)位置。一個(gè)零位傳感器包括一個(gè)激光器和一個(gè)將激光束反射到檢測(cè)器上的三面直角棱鏡。如果能將激光器和三面直角棱鏡互相鄰近設(shè)置并且需要小的測(cè)量范圍，則這種形式的測(cè)量系統(tǒng)能提供精確的對(duì)準(zhǔn)。然而，為了相對(duì)于照明系統(tǒng)將輻射發(fā)生器對(duì)準(zhǔn)，該零位傳感器具有不符合要求的測(cè)量范圍或測(cè)量精度在電流DUV(深紫外線(xiàn)“deep ultra violet”)和VUV(甚紫外線(xiàn)“very ultra violet”)系統(tǒng)中，通過(guò)測(cè)量相對(duì)于照明系統(tǒng)的來(lái)自于輻射發(fā)生器的束位置和/或傾斜度實(shí)現(xiàn)相對(duì)于照明系統(tǒng)的輻射發(fā)生器的位置的對(duì)準(zhǔn)。在上述輻射系統(tǒng)中，輻射束的一部分通過(guò)具有例如4％的反射系數(shù)、和例如95％的透射系數(shù)的反射鏡而被引導(dǎo)到束測(cè)量系統(tǒng)，由于吸收所以丟失了剩余強(qiáng)度。反射部分由包括透鏡的光學(xué)系統(tǒng)處理，以將焦點(diǎn)或縮小圖像投射到位置傳感器上，例如這里稱(chēng)之為“位置傳感器”的CCD傳感器、CMos、四方光電元件和PSD上。每個(gè)傳感器被設(shè)置為在2自由度中測(cè)量束的近場(chǎng)和遠(yuǎn)場(chǎng)。通過(guò)利用多個(gè)位置傳感器，可以在4自由度中確定輻射束的位置和傾斜度。在其余照明系統(tǒng)的方向上利用部分反射鏡將導(dǎo)致輻射的損失(即，能量)。另外上述部分反射鏡不適宜與BUV光刻系統(tǒng)中所用的高輻射強(qiáng)度相結(jié)合的極短的波長(zhǎng)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明一方面提供一種包括一輻射發(fā)生器和一照明系統(tǒng)的輻射系統(tǒng)，其中以最小的能量損失來(lái)測(cè)量輻射發(fā)生器相對(duì)于照明系統(tǒng)的相對(duì)位置。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，輻射系統(tǒng)包括用于產(chǎn)生輻射束的輻射發(fā)生器，該輻射發(fā)生器包括一源；用于接收輻射束和提供輻射投射束的照明系統(tǒng)，該照明系統(tǒng)包括用于測(cè)量輻射束相對(duì)于照明系統(tǒng)的位置和/或傾斜度的束測(cè)量系統(tǒng)，以及用于將部分輻射束引導(dǎo)到束測(cè)量系統(tǒng)的投射裝置，其中部分輻射束是輻射束橫截面的一部分。
相對(duì)于輻射束的整個(gè)橫截面，部分橫截面的選擇相對(duì)較小。即使一小部分的橫截面也包括輻射束的位置信息，該信息可以通過(guò)測(cè)量系統(tǒng)來(lái)測(cè)量。僅通過(guò)利用輻射束截面的一部分，為了測(cè)量目的僅使一小部分能量重定向。根據(jù)本發(fā)明，投射裝置可以包括光學(xué)透鏡或光學(xué)反射鏡。
在一個(gè)實(shí)施例中，測(cè)量系統(tǒng)包括第一位置傳感器，且投射裝置包括用于將源成像到第一位置傳感器的第一光學(xué)元件。通過(guò)將源成像到位置傳感器，在2自由度中輻射束的位置可以利用位置傳感器的輸出來(lái)確定。
在另一實(shí)施例中，束測(cè)量系統(tǒng)包括第二位置傳感器，且投射裝置包括用于將源成像到第二位置傳感器的第二光學(xué)元件。該實(shí)施例允許在3自由度中確定輻射束相對(duì)于照明系統(tǒng)的相對(duì)位置。這意味著可以確定輻射發(fā)生器相對(duì)于照明系統(tǒng)的相對(duì)位置，該信息可用于校正它們的相對(duì)位置。
在又一實(shí)施例中，輻射發(fā)生器包括用于從輻射束截面的第一周邊部分通過(guò)輻射的第一光闌，其中束測(cè)量系統(tǒng)包括第一位置傳感器，且投射裝置包括用于接收由第一光闌通過(guò)的輻射，以及還用于在第一位置傳感器上產(chǎn)生中間焦點(diǎn)的遠(yuǎn)場(chǎng)圖像的第一光學(xué)元件。
第一位置傳感器的輸出表示輻射發(fā)生器相對(duì)于照明系統(tǒng)的傾斜度，利用一個(gè)光闌和一個(gè)位置傳感器，有可能在兩個(gè)方向上測(cè)量?jī)A斜度。如果使用兩個(gè)光闌和兩個(gè)位置傳感器，則有可能測(cè)量輻射束的Rx、Ry、Rz(即3個(gè)自由度上的傾斜度)和Z偏移。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，光刻設(shè)備包括一上述的輻射系統(tǒng)；用于支撐形成圖案裝置的支撐件，該形成圖案裝置用于在投射束截面中賦予該投射束一圖案；用于支持襯底的襯底臺(tái)；以及用于將圖案束投射到襯底靶部上的投射系統(tǒng)。
根據(jù)本發(fā)明更進(jìn)一步的方面，本發(fā)明提供一種裝置制造方法，該方法包括利用上述的輻射系統(tǒng)提供輻射投射束；利用用于在投射束截面中賦予該投射束一圖案的形成圖案裝置；以及將輻射的圖案束投射到襯底靶部上而。
盡管本文中對(duì)于IC制造中光刻設(shè)備的使用進(jìn)行了特定參考，但可以理解這里描述的光刻設(shè)備可以具有其它應(yīng)用，例如集成光學(xué)系統(tǒng)、磁疇存儲(chǔ)器的導(dǎo)向和檢測(cè)圖案、液晶顯示器(LCDs)、薄膜磁頭等的制造。可以理解的是，在上述可替換應(yīng)用的上下文中，這里任何術(shù)語(yǔ)“晶片”或“電路小片”的使用可以分別看作為更常使用的術(shù)語(yǔ)“襯底”或“靶部”的同義詞。這里所稱(chēng)的襯底可以利用例如軌跡(track)(一種典型的將抗蝕劑層應(yīng)用于襯底和顯影已曝光的抗蝕劑的工具)或度量衡或檢查工具在曝光之前或之后被處理。在適當(dāng)?shù)牡胤?，這里所公開(kāi)的內(nèi)容可用于上述以及其它襯底處理工具中。另外，例如為了制造多層IC，襯底可以處理不只一次，使得這里所用的術(shù)語(yǔ)襯底還可以指已經(jīng)包括多個(gè)處理層的襯底。
這里所用的術(shù)語(yǔ)“輻射”和“束”包括所有類(lèi)型的電磁輻射，包括紫外線(xiàn)(UV)輻射(例如具有365，248，193，157或126nm的波長(zhǎng))和遠(yuǎn)紫外(EUV)輻射(例如具有5-20nm范圍的波長(zhǎng))以及諸如離子束或電子束的粒子束。
這里所用的術(shù)語(yǔ)“形成圖案裝置”也可廣義的解釋為用于在投射束截面中賦予該投射束一圖案的裝置。應(yīng)當(dāng)注意到，賦予給投射束的圖案可能并不精確對(duì)應(yīng)于襯底靶部中的所需要的圖案。通常賦予給投射束的圖案將對(duì)應(yīng)于靶部中所創(chuàng)建的裝置中的一特定功能層，例如集成電路。
形成圖案裝置可以是透射型或反射型的。形成圖案裝置的示例包括掩膜、可編程反射鏡陣列以及可編程LCD板。在光刻技術(shù)中掩膜是熟知的，其包括諸如二進(jìn)位、交互移相、減弱移相的掩膜類(lèi)型以及不同的混合掩膜類(lèi)型。可編程反射鏡陣列的示例使用小反射鏡的矩陣排列，每個(gè)小反射鏡各自?xún)A斜使之沿不同的方向反射入射的輻射束。采用這種方式形成反射束的圖案。
支撐件支撐形成圖案裝置，例如承受形成圖案裝置的重量。它根據(jù)形成圖案裝置的定向、光刻設(shè)備設(shè)計(jì)、以及其它條件例如在真空環(huán)境中是否支撐有形成圖案裝置，以一種方式支撐圖案形成裝置。該支撐可以使用機(jī)械箝位、真空或其它箝位技術(shù)，例如在真空狀態(tài)下的靜電箝位。支撐物可以是框架或桌面，例如其根據(jù)需要可以是固定的或移動(dòng)的，以及例如相對(duì)于投射系統(tǒng)將形成圖案裝置保持在所需要的位置。這里使用的術(shù)語(yǔ)“標(biāo)線(xiàn)”或“掩膜”可以被認(rèn)為是與更常使用的術(shù)語(yǔ)“形成圖案裝置”的同義詞。
這里所用的術(shù)語(yǔ)“投射系統(tǒng)”可廣泛的解釋為包括不同類(lèi)型的投射系統(tǒng)，作為對(duì)于曝光輻射所用的合適的示例，或?qū)τ谄渌蛩刂T如浸入液體的使用或真空的使用，該類(lèi)型包括折射光學(xué)系統(tǒng)、反射光學(xué)系統(tǒng)和反射折射光學(xué)系統(tǒng)。這里使用的術(shù)語(yǔ)“透鏡”可以被認(rèn)為是更常使用的術(shù)語(yǔ)“投射系統(tǒng)”的同義詞。
照明系統(tǒng)還可以包括不同類(lèi)型的光學(xué)部件，其包括用于引導(dǎo)、整形或控制輻射束的折射、反射和反射折射光學(xué)部件，上述部件在下文還共同地或單個(gè)地稱(chēng)之為“透鏡”。
光刻設(shè)備可以是具有兩個(gè)(雙級(jí))或更多襯底臺(tái)(和/或兩個(gè)或更多掩膜臺(tái))的類(lèi)型。在上述“多級(jí)”的結(jié)構(gòu)中可以并行的使用附加臺(tái)，或當(dāng)一個(gè)或更多的臺(tái)用于曝光時(shí)在一個(gè)或更多的臺(tái)上實(shí)施預(yù)備步驟。
光刻設(shè)備還包括這樣一種類(lèi)型，其中襯底浸入在具有相對(duì)較高折射率的液體例如水中，使之充滿(mǎn)投射系統(tǒng)的最終元件和襯底之間的空間。浸入的液體還可以應(yīng)用于光刻設(shè)備的其它空間中，例如在掩膜和投射系統(tǒng)的第一元件之間。對(duì)于增加投射系統(tǒng)的數(shù)值孔徑而言，浸入技術(shù)是本領(lǐng)域公知的技術(shù)。


現(xiàn)僅通過(guò)示例并參考所附示圖描述本發(fā)明的實(shí)施例，圖中相同的附圖標(biāo)記表示相同的部件，其中圖1描述根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)測(cè)量束位置變化的部分束測(cè)量系統(tǒng)；圖2描述根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)測(cè)量束傾斜度變化的部分束測(cè)量系統(tǒng)；圖3描述根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的光刻設(shè)備；圖4a描述根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的部分輻射系統(tǒng)的截面；圖4b描述圖4a的束測(cè)量系統(tǒng)的透視圖；圖5a-5g描述根據(jù)本發(fā)明的傳感器輸出的示例；圖6描述根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的位置測(cè)量的側(cè)視圖；圖7描述根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的傾斜度測(cè)量的側(cè)視圖；圖8a和8b描述根據(jù)本發(fā)明光闌的兩個(gè)實(shí)施例；圖9a描述根據(jù)本發(fā)明的在場(chǎng)小平面處的EUV輻射束的截面；圖9b描述根據(jù)本發(fā)明EUV光刻設(shè)備中場(chǎng)小平面的前視圖；圖9c描述根據(jù)本發(fā)明光學(xué)反射鏡的可能的位置。
具體實(shí)施例方式
參考圖1，根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)將束測(cè)量系統(tǒng)固定于照明系統(tǒng)(未示出)，并且束測(cè)量系統(tǒng)包括部分透射/部分反射的反射鏡40，其位于從輻射發(fā)生器(未示出)發(fā)出的輻射束51中。圖1中的三個(gè)箭頭表示穿過(guò)反射鏡40的輻射。部分輻射束51被反射到透鏡41上。透鏡41被設(shè)置為形成中間焦點(diǎn)42，透鏡43被設(shè)置為接收來(lái)自于中間焦點(diǎn)42的輻射，透鏡43被設(shè)置為在位置傳感器44上形成束51縮小的圖像。位置傳感器44設(shè)置為在位置傳感器44上檢測(cè)束51的位置。當(dāng)輻射發(fā)生器相對(duì)于照明器(即測(cè)量系統(tǒng))不正確的定位時(shí)，輻射束51’將擊中反射鏡40，來(lái)自于束51’的輻射由虛線(xiàn)表示。如圖1所示，來(lái)自于束51’的輻射通過(guò)透鏡41的情況與束51不同。來(lái)自于束51’的輻射通過(guò)中間焦點(diǎn)42，但以與束51不同角度的輻射擊中透鏡43。從圖1中可看出，來(lái)自于束51’的輻射在位置傳感器44上形成斑點(diǎn)，該斑點(diǎn)位于來(lái)自于束51輻射所形成的斑點(diǎn)下方。這意味著位置傳感器44將記錄所檢測(cè)輻射的不同的X，Y值。該不同的值可用于確定束51’相對(duì)于束51的位置變化，該變化對(duì)應(yīng)于輻射發(fā)生器相對(duì)于照明系統(tǒng)的位置誤差。通過(guò)這種方式，束測(cè)量系統(tǒng)可用于相對(duì)于照明系統(tǒng)來(lái)對(duì)準(zhǔn)輻射發(fā)生器。
圖2示出傾斜度測(cè)量的示例，如圖1所示，設(shè)置反射鏡41使得來(lái)自于束51的輻射在中間焦點(diǎn)45處聚焦。來(lái)自于中間焦點(diǎn)45的輻射入射到透鏡46上，透鏡46設(shè)置為將焦點(diǎn)45成像于位置傳感器47上。如圖2所示，傾斜束51”被入射到反射鏡40上。來(lái)自于傾斜束51”的輻射由虛線(xiàn)表示。來(lái)自于傾斜束51”的輻射形成不同于中間焦點(diǎn)45的中間焦點(diǎn)45”。在通過(guò)中間焦點(diǎn)45”后，來(lái)自于傾斜束51”的輻射被入射到透鏡46上。透鏡46將來(lái)自于傾斜束51”的輻射投射到位置傳感器47上，位置傳感器47檢測(cè)不同X，Y位置的圖像，該圖像不同于束51導(dǎo)致的圖像。該位置的變化是傾斜束51”相對(duì)于束51的傾斜量的一種量度。
根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的束測(cè)量系統(tǒng)可以測(cè)量2個(gè)自由度中的位置變化，另外還可以測(cè)量2個(gè)自由度中的束51的傾斜度變化。反射鏡40可以具有例如95％的透射系數(shù)。因此由于位置和/或傾斜度的測(cè)量，來(lái)自于輻射發(fā)生器的輻射的5％被丟失。
圖3示意性的描述了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的光刻設(shè)備。該設(shè)備包括設(shè)置為提供輻射(例如UV或EUV輻射)投射束PB的輻射系統(tǒng)。第一支撐件(例如掩膜臺(tái))MT設(shè)置為支撐形成圖案裝置(例如掩膜)MA并連接到第一定位裝置PM，該第一定位裝置PM相對(duì)于投射系統(tǒng)(“透鏡”)PL精確地定位形成圖案裝置。襯底臺(tái)(例如晶片臺(tái))WT設(shè)置為支撐襯底(例如抗蝕劑涂覆晶片)W并連接到第二定位裝置PW，該定位裝置相對(duì)于投射系統(tǒng)PL精確地定位襯底。投射系統(tǒng)(例如反射投射透鏡)PL設(shè)置為通過(guò)形成圖案裝置MA將賦予給投射束PB的圖案成像到襯底W的靶部C上(例如包括一個(gè)或多個(gè)電路小片)。
如這里所述，該設(shè)備是反射型(例如采用反射掩膜或上述類(lèi)型的可編程反射鏡陣列)，可替換的方案是，該設(shè)備還可以是透射型(例如采用透射掩膜)。
輻射系統(tǒng)包括輻射發(fā)射器SOCOMO(源收集器模塊)和照明系統(tǒng)(“照明器”)IL，該照明系統(tǒng)從輻射發(fā)生器SOCOMO接收輻射的束。輻射發(fā)生器SOCOMO可能包括收集器CO，但是在某些實(shí)施例中它只包括源SO照明器IL可以包括一用于調(diào)節(jié)束的角強(qiáng)度分布的調(diào)整裝置。通?？梢哉{(diào)整照明器的瞳孔平面中強(qiáng)度分布的至少外部和/或內(nèi)部徑向伸長(zhǎng)(通常分別稱(chēng)為外部σ和內(nèi)部σ)。照明器提供在其截面具有期望均勻度和強(qiáng)度分布的受調(diào)節(jié)的輻射束，稱(chēng)之為投射束PB。
投射束PB入射到掩膜臺(tái)MT支撐的掩膜MA上。被掩膜MA反射后，投射束PB經(jīng)過(guò)投射系統(tǒng)PL，其將束聚焦到襯底W的靶部C上。在第二定位裝置PW和位置傳感器IF2(例如干涉測(cè)量裝置)的幫助下能精確地移動(dòng)襯底臺(tái)WT，例如使得在束PB的光路中定位不同的靶部C。類(lèi)似的，例如在從掩膜庫(kù)中機(jī)械檢索之后，或在掃描的過(guò)程中，第一定位裝置PM和位置傳感器IF1(例如干涉測(cè)量裝置)能用于相對(duì)束PB的通路精確地定位掩膜MA。通常在長(zhǎng)沖程模塊(粗略定位)和短沖程模塊(精細(xì)定位)的幫助下可實(shí)現(xiàn)物臺(tái)MT和WT的移動(dòng)，這些模塊形成定位裝置PM和PW的部分。然而如果為步進(jìn)機(jī)，與掃描器相反，掩膜臺(tái)MT可僅連接到短沖程致動(dòng)器或可被固定。利用掩膜對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記M1、M2和襯底對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記P1、P2可對(duì)準(zhǔn)掩膜MA和襯底W。
所描述的設(shè)備可用于下述優(yōu)選的模式1、在步進(jìn)模式中，當(dāng)賦予投射束的整個(gè)圖案被一次投射到靶部C上(即單次靜態(tài)曝光)時(shí)，掩膜臺(tái)MT和襯底臺(tái)WT基本上保持靜止。然后襯底臺(tái)WT沿X和/或Y方向移動(dòng)，以便可以曝光不同的靶部C。在步進(jìn)模式中，曝光場(chǎng)的最大尺寸限制了成像于單次靜態(tài)曝光中靶部C的尺寸2、在掃描模式中，當(dāng)賦予給投射束的圖案被投射到靶部C(即單次靜態(tài)曝光)上時(shí)，同時(shí)掃描掩膜臺(tái)MT和襯底臺(tái)WT。襯底臺(tái)WT相對(duì)于掩膜臺(tái)MT的速度和方向由投射系統(tǒng)PL的放大(縮小)和圖像反轉(zhuǎn)特性決定。在掃描模式中，曝光場(chǎng)的最大尺寸限制單次靜態(tài)曝光中靶部的寬度(在非掃描方向)，而掃描運(yùn)動(dòng)的長(zhǎng)度確定靶部的高度(在掃描方向)。
3、在另一模式中，當(dāng)賦予給投射束的圖案被投射到靶部C上時(shí)，掩膜臺(tái)MT支撐可編程形成圖案裝置基本保持靜止，并且移動(dòng)或掃描襯底臺(tái)WT。在該模式中，通常使用脈沖輻射源并在襯底臺(tái)WT的各運(yùn)動(dòng)之后或掃描過(guò)程中連續(xù)輻射脈沖之間根據(jù)需要更新可編程形成圖案裝置。這種操作模式能容易的應(yīng)用于利用可編程形成圖案裝置(例如上述所指的可編程反射鏡陣列)的無(wú)掩膜光刻技術(shù)中。還可以使用上述應(yīng)用模式或使用整個(gè)不同模式上的組合和/或變化。
參考圖4a，其示出源SO、收集器CO和照明系統(tǒng)IL。源SO和收集器CO被設(shè)置于輻射發(fā)生器SOCOMO中用于產(chǎn)生輻射束5。通過(guò)定位裝置6、7，相對(duì)于照明系統(tǒng)IL定位輻射發(fā)生器SOCOMO。相對(duì)于輻射發(fā)生器SOCOMO定位照明系統(tǒng)IL，以便正確接收輻射束5。輻射束5在照明系統(tǒng)IL中被處理并作為輻射投射束被傳輸?shù)焦饪淘O(shè)備的其余部分。如圖4a所示，收集器CO用于產(chǎn)生輻射發(fā)生器SOCOMO和照明系統(tǒng)IL之間的中間焦點(diǎn)IF。在照明系統(tǒng)IL中，輻射束5被投射到場(chǎng)小透鏡12上，該場(chǎng)小透鏡將該輻射進(jìn)一步傳遞到瞳孔小透鏡(未示出)。如圖4a所示收集器CO和場(chǎng)小透鏡都是透鏡。然而實(shí)際上它們可以是執(zhí)行相同光學(xué)功能的反射鏡。然后場(chǎng)小透鏡12被場(chǎng)小平面所替代。類(lèi)似的，然后瞳孔小透鏡(未示出)由瞳孔小平面所替代。
照明系統(tǒng)IL包括用于測(cè)量輻射束5相對(duì)于照明系統(tǒng)IL的位置和/或傾斜度的束測(cè)量系統(tǒng)。在一個(gè)實(shí)施例中，測(cè)量系統(tǒng)包括四個(gè)位置傳感器。圖4a中僅示出兩個(gè)位置傳感器。圖4b是該實(shí)施例的部分透視圖。參考圖4b示出了第三位置傳感器28和第四位置傳感器29。位置傳感器26、27、28和29被設(shè)置用于檢測(cè)它們的表面上輻射入射束的位置。在圖4b中，傳感器26、27、28和29位于垂直于Z’軸的平面中的圓上。應(yīng)當(dāng)理解的是，其它的設(shè)置也是可行的。在該實(shí)施例中如圖4b所示，在場(chǎng)小透鏡12的附近，設(shè)置四個(gè)透鏡16、17、18和19將多個(gè)部分輻射束5重定向到位置傳感器26、27、28和29。優(yōu)選的是，輻射束5周邊處的小部分被重定向。
將詳細(xì)討論位置傳感器26、27、28、29的功能。來(lái)自于中間焦點(diǎn)IF的輻射由透鏡16、18分別投射到位置傳感器26、28上。透鏡17、19設(shè)置為將來(lái)自于中間焦點(diǎn)IF的輻射分別聚焦到位置傳感器27、29上。設(shè)置透鏡16、18使得它們產(chǎn)生中間聚焦IF的遠(yuǎn)場(chǎng)圖像或位置傳感器26、28上的光闌8和10的圖像。設(shè)置為接收來(lái)自于位置傳感器26、27、28、29的信號(hào)的處理器(未示出)可用于檢測(cè)輻射束5相對(duì)于照明系統(tǒng)IL的準(zhǔn)確和不準(zhǔn)確的對(duì)準(zhǔn)。如果處理器檢測(cè)為輻射束5不準(zhǔn)確的對(duì)準(zhǔn)，這意味著輻射發(fā)生器SOCOMO相對(duì)于照明系統(tǒng)IL被不正確地定位。利用來(lái)自于位置傳感器26、28的輸出，處理器可以檢測(cè)輻射束5的傾斜度。
輻射發(fā)射器SOCOMO包括光闌8和10，其設(shè)置為通過(guò)來(lái)自于輻射束5的橫截面周邊部分的輻射。在附圖4b中同時(shí)顯示出光闌8和10。透鏡16設(shè)置為接收來(lái)自于光闌8的輻射，透鏡18設(shè)置為接收來(lái)自于光闌10的輻射。設(shè)置光闌8、10使得它們相對(duì)于輻射發(fā)生器SOCOMO被固定。通過(guò)利用光闌，建立了虛擬輻射源。來(lái)自于光闌8的光由透鏡16投射到位置傳感器26上。
當(dāng)輻射束5相對(duì)于照明系統(tǒng)IL偏移時(shí)，到達(dá)透鏡16、17、18、19的輻射發(fā)生改變。結(jié)果，到達(dá)位置傳感器26、27、28、29的束發(fā)生改變。該改變被傳感器26、27、28、29產(chǎn)生的信號(hào)反射，這些傳感器可由處理器用于校正輻射發(fā)生器SOCOMO相對(duì)于照明系統(tǒng)IL的偏移和/或傾斜度的誤差。
在圖5a-5g中示出位置傳感器26、27、28、29的輸出的一些示例。圖5a和5b顯示表示位置傳感器27的前表面的方形，在其上束的聚焦點(diǎn)是入射點(diǎn)。方形中間的十字架表示最初入射到位置傳感器27上的束的位置，其中相比于所期望的結(jié)構(gòu)來(lái)講，輻射束5(和這樣的輻射發(fā)生器SOCOMO)相對(duì)于照明系統(tǒng)IL沒(méi)有偏移。在圖5a中檢測(cè)點(diǎn)在位置傳感器27上沿X方向偏移。傳感器27上X偏移可對(duì)應(yīng)于如圖4a所示輻射發(fā)生器SOCOMO相對(duì)于照明系統(tǒng)IL的X’-偏移。圖5b顯示對(duì)應(yīng)于輻射發(fā)生器SOCOMO的Y’-偏移的位置傳感器27上的純Y偏移，其中如圖4a所示Y’垂直于X’。在圖4a中Z’方向定義為輻射到照明系統(tǒng)IL的傳播方向。
如果X-偏移和Y-偏移都由位置傳感器27檢測(cè)，則輻射發(fā)生器SOCOMO相對(duì)于照明系統(tǒng)IL在X’和Y’方向都沒(méi)有正確地對(duì)準(zhǔn)。
圖5c示出兩種輸出。第一輸出由位置傳感器27讀出，第二輸出來(lái)自于位置傳感器29。在該實(shí)施例中利用來(lái)自于兩個(gè)位置傳感器27、29的信號(hào)來(lái)設(shè)置處理器，用于檢測(cè)在X’、Y’和Z’方向上的偏移。
圖5d-5g示出了位置傳感器26、28輸出的一些示例。在圖5d中顯示低于最初點(diǎn)的Y偏移點(diǎn)的傳感器26(或傳感器28)的輸出表示輻射束5相對(duì)于照明系統(tǒng)IL在一個(gè)方向上傾斜。這意味著光闌8(或光闌10)以及輻射發(fā)生器SOCOMO相對(duì)于照明系統(tǒng)IL在例如X’的方向上傾斜。圍繞X’軸的傾斜由RX表示。圖5e表示傳感器26(或傳感器28)的輸出，其中成像點(diǎn)在最初點(diǎn)的右側(cè)。這意味著其圍繞Y’軸傾斜，表示為Ry。由于傳感器26、28接收來(lái)自于光闌8、10的輻射，且這些光闌8、1O附著到輻射發(fā)生器SOCOMO，因此位置傳感器26、28的功能為“傾斜度傳感器”。
圖5f顯示兩種輸出，其中第一位置傳感器26檢測(cè)第四象限中的點(diǎn)，第二位置傳感器28檢測(cè)第一象限中的點(diǎn)。在兩個(gè)位置傳感器26、28上X偏移和Y偏移是相等的。這種情形表示輻射束5的Z’偏移，其中Z’方向是輻射發(fā)生器SOCOMO和照明系統(tǒng)IL之間輻射束5的傳播方向。上述輻射束5的Z’偏移不能由現(xiàn)有技術(shù)的束測(cè)量系統(tǒng)來(lái)測(cè)量。當(dāng)利用輻射發(fā)生器SOCOMO和照明系統(tǒng)IL之間具有中間焦點(diǎn)的輻射系統(tǒng)時(shí)，測(cè)量上述Z’偏移是至關(guān)重要的。
圖5g顯示兩種輸出，其中第一位置傳感器檢測(cè)負(fù)Y偏移，第二位置傳感器檢測(cè)正Y偏移。該輸出表示輻射束5圍繞Z’軸的傾斜度。如果輻射束5不是線(xiàn)對(duì)稱(chēng)時(shí)，檢測(cè)圍繞Z’軸的傾斜度是有利的。然后圍繞Z’軸的傾斜將導(dǎo)致由照明系統(tǒng)IL對(duì)輻射5的誤差處理。
應(yīng)當(dāng)注意到傳感器的輸出依賴(lài)于光學(xué)結(jié)構(gòu)，即反射鏡和傳感器相對(duì)于束的位置。因此由于不同的光學(xué)方案，傳感器的輸出也將不同。
圖6示出用于小波長(zhǎng)輻射例如EUV輻射的輻射系統(tǒng)中位置測(cè)量系統(tǒng)的側(cè)視圖。輻射束5具有中間焦點(diǎn)72并穿過(guò)孔徑71。輻射束5沿著傳播方向的橫截面由灰色區(qū)域表示。輻射束5入射到場(chǎng)分段鏡框73上。反射光學(xué)元件74，例如反射鏡位于場(chǎng)分段鏡框73上。元件74接收部分輻射束5，由圖6的實(shí)線(xiàn)所示。元件74將部分光投射到位置傳感器20上，用于檢測(cè)中間焦點(diǎn)72的X、Y位置變化。當(dāng)輻射束5沿負(fù)Y’方向偏移時(shí)，偏移輻射束的偏移了的中間焦點(diǎn)72’將正好位于中間焦點(diǎn)72的下方，如圖6所示。元件74接收部分偏移了的輻射束，如圖6虛線(xiàn)表示。偏移了的中間焦點(diǎn)72’由元件74成像到?jīng)]有偏移的中間焦點(diǎn)72的圖像位置上方的位置傳感器20上。通過(guò)這種方式，如圖6所示，輻射束5的位置變化ΔY在位置傳感器上被檢測(cè)為ΔY偏移。
圖7示出輻射束5傾斜度的測(cè)量。輻射束5的部分110被入射到光闌8上。光闌8僅通過(guò)部分輻射，由實(shí)線(xiàn)120表示。該部分120被投射到反射光學(xué)元件76上，例如設(shè)置在場(chǎng)分段鏡框73上的反射鏡。元件76被設(shè)置為將中間焦點(diǎn)72的遠(yuǎn)場(chǎng)成像到位置傳感器22上。當(dāng)輻射發(fā)生器SOCOMO相對(duì)于照明系統(tǒng)IL傾斜，并由此相對(duì)于測(cè)量系統(tǒng)例如在Y’方向傾斜時(shí)，輻射束5也相對(duì)于照明系統(tǒng)IL在Y’方向傾斜，并由此如圖7所示相對(duì)于元件76傾斜。在該偏移的情形中，如圖7所示元件76將接收并投射由虛線(xiàn)120’表示的輻射。位置傳感器22將檢測(cè)位置傳感器22上Y方向偏移的點(diǎn)。通過(guò)這種方式，使用光闌8并將中間焦點(diǎn)12的遠(yuǎn)場(chǎng)投射到傳感器22上，則偏移檢測(cè)成為可能。正如相對(duì)于圖5d、5e和5g所解釋的，需要兩個(gè)位置傳感器26、28來(lái)推導(dǎo)出輻射束5相對(duì)于照明系統(tǒng)IL的X’、Y’和Z’方向的傾斜度。元件74、76可能是包括多層的反射鏡。多層反射鏡適宜于減小波段輻射的輸出，即不在預(yù)定帶寬的從EUV到紅外輻射范圍的任何光線(xiàn)的輸出。
光闌8、10可以是圓錐入射反射鏡。擊中光闌8、10的輻射將部分被反射到圓錐反射鏡的表面上。通過(guò)這種方式，輻射并不會(huì)太多地加熱光闌8、10。圖8a顯示根據(jù)本發(fā)明光闌的可能實(shí)施例。在圖8a中示出光闌8’的縱向截面。光闌8’由內(nèi)壁形成，該內(nèi)壁是圓錐形反射鏡，其在光闌8’的出口方向具有減小的截面。在圖8a中經(jīng)過(guò)光闌8’的輻射120由箭頭表示。從圓錐形表面反射的光創(chuàng)建一種用于檢測(cè)SOCOMO傾斜度的點(diǎn)源。圖8b示出光闌8”的另一實(shí)施例，該光闌由具有外壁的管形成，該外壁是圓錐形反射鏡。擊中外壁即反射鏡的輻射方向由箭頭130表示。被反射的光將由收集器的其它部件所吸收。
根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，照明系統(tǒng)IL包括多個(gè)場(chǎng)分段鏡，其設(shè)置為聚焦輻射束5的特定部分，例如如美國(guó)專(zhuān)利6438199所述，在此引作參考。投射裝置包括光學(xué)元件74、76，例如作為附加反射元件的反射鏡，其位于這些場(chǎng)分段鏡附近并設(shè)置為將部分輻射束5重定向，而不是將這些特定部件重定向。圖9a示出遠(yuǎn)離中間焦點(diǎn)IF，例如這些場(chǎng)分段鏡即場(chǎng)分段鏡框73位于其中的表面上的照明系統(tǒng)IL內(nèi)的EUV分布。圖9b顯示照明系統(tǒng)IL內(nèi)場(chǎng)分段鏡15的前視圖。組合圖9a和9b得到如圖9c所示的場(chǎng)分段鏡15上EUV輻射的分布圖。圖9c中圓圈表示元件74、76可能的位置。由于場(chǎng)分段鏡15的結(jié)構(gòu)，輻射束5的特定部分不入射到場(chǎng)分段鏡15上。這意味著部分輻射實(shí)際上沒(méi)有被使用。根據(jù)本發(fā)明該特定部分被光學(xué)元件74和76重定向。這意味著浪費(fèi)了的輻射用于測(cè)量輻射發(fā)生器SOCOMO相對(duì)于照明系統(tǒng)IL的位置和/傾斜度。
盡管已經(jīng)描述了本發(fā)明的特定實(shí)施例，但應(yīng)當(dāng)理解的是本發(fā)明也可實(shí)施為不同于上述的過(guò)程。例如作為將輻射直接引導(dǎo)到位置傳感器的替換，可插入熒光板和額外的透鏡用于將例如EUV輻射轉(zhuǎn)變?yōu)榭梢?jiàn)光，然后可由較便宜的位置傳感器檢測(cè)。這種描述并不意味著限制本發(fā)明。
權(quán)利要求
1.一種輻射系統(tǒng)，包括一用于產(chǎn)生輻射束的輻射發(fā)生器，該輻射發(fā)生器包括一輻射源；和一用于接收輻射束并提供輻射投射束的照明系統(tǒng)，該照明系統(tǒng)包括一用于測(cè)量輻射束相對(duì)于照明系統(tǒng)的位置和傾斜度至少之一的束測(cè)量系統(tǒng)；和一用于將部分輻射束引導(dǎo)到束測(cè)量系統(tǒng)的投射裝置，其中部分輻射束是輻射束的部分截面。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的輻射系統(tǒng)，其中輻射發(fā)生器還包括用于收集來(lái)自于輻射源的輻射并在輻射發(fā)生器和照明系統(tǒng)之間的輻射束中形成中間焦點(diǎn)的收集器。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的輻射系統(tǒng)，其中束測(cè)量系統(tǒng)包括第一位置傳感器，且投射裝置包括用于將輻射源成像到第一位置傳感器上的第一光學(xué)元件。
4.根據(jù)權(quán)利要求3的輻射系統(tǒng)，其中束測(cè)量系統(tǒng)包括第二位置傳感器，且投射裝置包括用于將輻射源成像到第二位置傳感器上的第二光學(xué)元件。
5.根據(jù)權(quán)利要求2的輻射系統(tǒng)，其中輻射發(fā)生器包括用于傳遞來(lái)自于輻射束截面第一周邊部分的輻射的第一光闌，束測(cè)量系統(tǒng)包括第一位置傳感器，且投射裝置包括用于接收由第一光闌傳遞的輻射并在第一位置傳感器上產(chǎn)生中間焦點(diǎn)的遠(yuǎn)場(chǎng)圖像的第一光學(xué)元件。
6.根據(jù)權(quán)利要求2的輻射系統(tǒng)，其中輻射發(fā)生器包括用于傳遞來(lái)自于輻射束截面第一周邊部分的輻射的第一光闌，束測(cè)量系統(tǒng)包括第一位置傳感器，且投射裝置包括用于接收由第一光闌傳遞的輻射并在第一位置傳感器上產(chǎn)生第一光闌的圖像的第一光學(xué)元件。
7.根據(jù)權(quán)利要求5的輻射系統(tǒng)，其中輻射發(fā)生器包括用于傳遞來(lái)自于輻射束截面第二周邊部分的輻射的第二光闌，束測(cè)量系統(tǒng)包括第二位置傳感器，且投射裝置包括用于接收由第二光闌傳遞的輻射并在第二位置傳感器上產(chǎn)生中間焦點(diǎn)的遠(yuǎn)場(chǎng)圖像的第二光學(xué)元件。
8.根據(jù)權(quán)利要求6的輻射系統(tǒng)，其中輻射發(fā)生器包括用于傳遞來(lái)自于輻射束截面第二周邊部分的輻射的第二光闌，束測(cè)量系統(tǒng)包括第二位置傳感器，且投射裝置包括用于接收由第二光闌傳遞的輻射并在第二位置傳感器上產(chǎn)生第二光闌的圖像的第二光學(xué)元件。
9.根據(jù)權(quán)利要求5的輻射系統(tǒng)，其中第一光闌是圓錐形入射反射鏡。
10.根據(jù)權(quán)利要求1的輻射系統(tǒng)，其中投射裝置包括用于反射EUV輻射的反射鏡。
11.根據(jù)權(quán)利要求10的輻射系統(tǒng)，其中該反射鏡包括多層。
12.根據(jù)權(quán)利要求1的輻射系統(tǒng)，其中照明系統(tǒng)包括用于聚焦輻射束特定部分的分段鏡，且投射裝置用于將部分輻射束而不是輻射束特定部分進(jìn)行重定向。
13.一種光刻裝置，包括(a)一輻射系統(tǒng)，該輻射系統(tǒng)包括一用于產(chǎn)生輻射束的輻射發(fā)生器，該輻射發(fā)生器包括一輻射源；和一用于接收輻射束并提供輻射投射束的照明系統(tǒng)，該照明系統(tǒng)包括一用于測(cè)量輻射束相對(duì)于照明系統(tǒng)的位置和傾斜度至少之一的束測(cè)量系統(tǒng)；一用于將部分輻射束引導(dǎo)到束測(cè)量系統(tǒng)的投射裝置，其中部分輻射束是輻射束的部分截面；(b)用于支撐形成圖案裝置的支撐件，該形成圖案裝置用于在投射束截面中賦予該投射束一圖案；(c)用于支撐襯底的襯底臺(tái)；(d)用于將形成圖案束投射到襯底靶部的投射系統(tǒng)。
14.一種裝置制造方法，包括使用輻射源產(chǎn)生輻射束；接收輻射束并利用照明系統(tǒng)提供輻射束；利用照明系統(tǒng)引導(dǎo)輻射束截面的一部分；測(cè)量輻射束截面的重定向部分，用于確定輻射束相對(duì)于照明系統(tǒng)的位置和傾斜度的至少其中之一；在輻射投射束的截面中賦予該輻射投射束一圖案；以及將輻射的形成圖案束投射到襯底的靶部。
15.一種由權(quán)利要求14的方法制造的裝置。
全文摘要
一種輻射系統(tǒng)，包括一用于產(chǎn)生輻射束的輻射發(fā)生器、一源、一用于接收輻射束并提供輻射投射束的照明系統(tǒng)。該照明系統(tǒng)包括用于測(cè)量輻射束相對(duì)于照明系統(tǒng)的位置和傾斜度至少之一的束測(cè)量系統(tǒng)，以及用于將輻射束部分截面重定向到束測(cè)量系統(tǒng)的投射裝置。束測(cè)量系統(tǒng)可能包括多個(gè)位置傳感器，其輸出可用于確定輻射源相對(duì)于照明系統(tǒng)的不準(zhǔn)確的對(duì)準(zhǔn)。光闌連接到輻射發(fā)生器的收集器，使得加之X、Y和Z校正，Rx、Ry和Rz校正也是可能的。
文檔編號(hào)G02B5/08GK1707363SQ20051007614
公開(kāi)日2005年12月14日 申請(qǐng)日期2005年6月7日 優(yōu)先權(quán)日2004年6月8日
發(fā)明者M·M·T·M·迪里奇斯, M·F·A·厄林斯, H·-J·沃爾馬, O·W·V·弗里恩斯 申請(qǐng)人:Asml荷蘭有限公司