專(zhuān)利名稱(chēng)：光刻設(shè)備和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種光刻設(shè)備、一種器件制造方法以及一種檢測(cè)器。
背景技術(shù)：
光刻設(shè)備是一種將所需圖案應(yīng)用到襯底的目標(biāo)部分上的機(jī)器。例如，可以將光刻設(shè)備用在集成電路(IC)的制造中。在這種情況下，可以將可選地稱(chēng)為掩?；蜓谀０娴膱D案形成裝置用于生成與所述IC的單層相對(duì)應(yīng)的電路圖案，并且可以將該圖案成像到具有輻射敏感材料(抗蝕劑)層的襯底(例如，硅晶片)上的目標(biāo)部分(例如，包括一部分管芯、 一個(gè)或多個(gè)管芯)上。通常，單個(gè)襯底將包含連續(xù)被曝光的相鄰目標(biāo)部分的網(wǎng)絡(luò)。公知的光刻設(shè)備包括所謂的步進(jìn)機(jī)，在步進(jìn)機(jī)中，通過(guò)將全部圖案一次曝光到所述目標(biāo)部分上來(lái)輻射每一個(gè)目標(biāo)部分；和所謂的掃描器，在所述掃描器中，通過(guò)輻射束沿給定方向(“掃描” 方向)掃描所述圖案、同時(shí)沿與該方向平行或反向平行的方向同步地掃描所述襯底來(lái)輻射每一個(gè)目標(biāo)部分。光刻設(shè)備使用輻射束將圖案從圖案形成裝置投影到襯底上。輻射束的性質(zhì)可以通過(guò)光刻設(shè)備進(jìn)行控制。可以例如依賴(lài)于將要投影到襯底上的圖案的類(lèi)型調(diào)整這些性質(zhì)。已知的光刻設(shè)備調(diào)整輻射束的偏振。光刻設(shè)備包括不同的檢測(cè)器，用于測(cè)量輻射束的性質(zhì)。例如，光刻設(shè)備可以具有用于測(cè)量輻射束的強(qiáng)度的檢測(cè)器。已知的檢測(cè)器包括發(fā)光晶體，所述發(fā)光晶體的發(fā)光可以使用光電二極管或任何其他合適的強(qiáng)度傳感器進(jìn)行測(cè)量。正如上面所述，可以依賴(lài)于投影到襯底上的圖案的類(lèi)型，改變輻射束的偏振(因此改變?nèi)肷涞綑z測(cè)器上的輻射)。入射到檢測(cè)器上的輻射的偏振的改變可以引起發(fā)光晶體的吸收，因此發(fā)光晶體的發(fā)光效率被改變。這種發(fā)光效率的改變不是瞬間的，相反包括一定的延遲。在發(fā)光效率的改變具有延遲的情況下，檢測(cè)器的響應(yīng)可以具有偏振相關(guān)的變化量， 其包括靜態(tài)分量和瞬變分量。檢測(cè)器的響應(yīng)變化的瞬變分量將減小檢測(cè)器的信號(hào)穩(wěn)定性， 并且這又會(huì)降低光刻設(shè)備的成像性能。此外，由于響應(yīng)變化的靜態(tài)分量，檢測(cè)器對(duì)入射輻射的偏振的非故意漂移敏感。這會(huì)將誤差引入到檢測(cè)器測(cè)量的強(qiáng)度。期望提供例如一種光刻設(shè)備，其包括檢測(cè)器，該檢測(cè)器消除或減輕現(xiàn)有技術(shù)中的無(wú)論這里還是其他地方所提及的問(wèn)題中的一個(gè)或多個(gè)。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明的一方面，提供一種光刻設(shè)備，包括用于提供輻射束的照射系統(tǒng)；用于支撐圖案形成裝置的支撐結(jié)構(gòu)，所述圖案形成裝置用于將圖案在輻射束的橫截面上賦予輻射束；襯底臺(tái)，用于保持襯底；投影系統(tǒng)，用于將圖案化的輻射束投影到襯底的目標(biāo)部分上；和檢測(cè)器，所述檢測(cè)器配置成測(cè)量輻射束的性質(zhì)，所述檢測(cè)器包括第一和第二發(fā)光單軸晶體，每一個(gè)發(fā)光單軸晶體具有光軸，第二單軸晶體的光軸布置成使得其基本上垂直于第一單軸晶體的光軸。根據(jù)本發(fā)明的第二方面，提供一種方法，包括使用照射系統(tǒng)提供輻射束；使用圖案形成裝置將圖案在輻射束的橫截面上賦予輻射束；以及將圖案化的輻射束投影到襯底的目標(biāo)部分上；其中所述方法還包括使用檢測(cè)器測(cè)量輻射束的性質(zhì)，所述檢測(cè)器包括第一和第二發(fā)光單軸晶體，每一個(gè)發(fā)光單軸晶體具有光軸，第二單軸晶體的光軸布置成使得其基本上垂直于第一單軸晶體的光軸。根據(jù)本發(fā)明的第三方面，提供一種檢測(cè)器，配置成測(cè)量輻射束的性質(zhì)，檢測(cè)器包括第一和第二發(fā)光單軸晶體，每一個(gè)發(fā)光單軸晶體具有軸線(xiàn)，第二單軸晶體的光軸布置成使得其基本上垂直于第一單軸晶體的光軸。


下面僅通過(guò)示例的方式，參考附圖對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例進(jìn)行描述，其中示意性附圖中相應(yīng)的標(biāo)記表示相應(yīng)的部件，在附圖中圖1示意性示出根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的光刻設(shè)備；圖2是示出現(xiàn)有技術(shù)中的檢測(cè)器的典型的響應(yīng)變化的圖；圖3是示出現(xiàn)有技術(shù)中的檢測(cè)器的響應(yīng)的典型瞬變曲線(xiàn)的圖；圖4示出了根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的形成檢測(cè)器的一部分的晶體布置的端部正面示意圖；圖5示出在圖4中示出的晶體布置的側(cè)面正面示意圖；圖6是示出根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的檢測(cè)器的響應(yīng)變化的圖；和圖7是示出根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的檢測(cè)器沿χ方向偏振的輻射強(qiáng)度和沿y方向偏振的輻射強(qiáng)度之間的相對(duì)差值的圖。
具體實(shí)施例雖然在本文中詳述了光刻設(shè)備用在制造ICs(集成電路)中，但是應(yīng)該理解到，這里所述的光刻設(shè)備可以有其他的應(yīng)用，例如制造集成光學(xué)系統(tǒng)、磁疇存儲(chǔ)器的引導(dǎo)和檢測(cè)圖案、液晶顯示器(LCDs)、薄膜磁頭等。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該看到，在這種替代應(yīng)用的情況中，可以將其中使用的任意術(shù)語(yǔ)“晶片”或“管芯”分別認(rèn)為是與更上位的術(shù)語(yǔ)“襯底”或“目標(biāo)部分”同義。這里所指的襯底可以在曝光之前或之后進(jìn)行處理，例如在軌道(一種典型地將抗蝕劑層涂到襯底上，并且對(duì)已曝光的抗蝕劑進(jìn)行顯影的工具)、量測(cè)工具或檢驗(yàn)工具中。在可應(yīng)用的情況下，可以將這里公開(kāi)的內(nèi)容應(yīng)用于這種和其他襯底處理工具中。另外， 所述襯底可以處理一次以上，例如以便生成多層IC，使得這里使用的所述術(shù)語(yǔ)“襯底”也可以表示已經(jīng)包含多個(gè)已處理層的襯底。這里使用的術(shù)語(yǔ)“輻射”和“束”包含全部類(lèi)型的電磁輻射，包括紫外(UV)輻射 (例如具有約365、248、193、157或126nm的波長(zhǎng))和極紫外(EUV)輻射(例如具有5_20nm 范圍的波長(zhǎng))，以及粒子束，例如離子束或電子束。這里所使用的術(shù)語(yǔ)“圖案形成裝置”應(yīng)該被廣義地理解為表示能夠用于將圖案在輻射束的橫截面上賦予輻射束、以便在襯底的目標(biāo)部分上形成圖案的任何裝置。應(yīng)該注意， 賦予輻射束的圖案可能不與襯底的目標(biāo)部分上的所需圖案精確對(duì)應(yīng)。通常，被賦予輻射束的圖案將與在目標(biāo)部分上形成的器件中的特定的功能層相對(duì)應(yīng)，例如集成電路。圖案形成裝置MA可以是透射式的或反射式的。圖案形成裝置的示例包括掩模、可編程反射鏡陣列以及可編程液晶顯示(LCD)面板。掩模在光刻術(shù)中是公知的，并且包括諸如二元掩模類(lèi)型、交替型相移掩模類(lèi)型、衰減型相移掩模類(lèi)型和各種混合掩模類(lèi)型之類(lèi)的掩模類(lèi)型?？删幊谭瓷溏R陣列的示例采用小反射鏡的矩陣布置，每一個(gè)小反射鏡可以獨(dú)立地傾斜，以便沿不同方向反射入射的輻射束。以此方式，反射束被圖案化。支撐結(jié)構(gòu)MT保持圖案形成裝置MA。支撐結(jié)構(gòu)以依賴(lài)于圖案形成裝置MA的方向、 光刻設(shè)備的設(shè)計(jì)以及諸如圖案形成裝置MA是否保持在真空環(huán)境中等其他條件的方式保持圖案形成裝置MA。支撐結(jié)構(gòu)MT可以采用機(jī)械的、真空的、或例如在真空條件下的靜電夾持等其它夾持技術(shù)。支撐結(jié)構(gòu)MT可以是框架或臺(tái)，例如，其可以根據(jù)需要成為固定的或可移動(dòng)的，并且可以確保圖案形成裝置MA位于所需的位置上(例如相對(duì)于投影系統(tǒng)PS)。這里任何使用的術(shù)語(yǔ)“掩模版”或“掩?！笨梢钥醋髋c更為上位的術(shù)語(yǔ)“圖案形成裝置”同義。這里使用的術(shù)語(yǔ)“投影系統(tǒng)”可以廣義地解釋為包括任意類(lèi)型的投影系統(tǒng)，包括折射型光學(xué)系統(tǒng)、反射型光學(xué)系統(tǒng)和反射折射型光學(xué)系統(tǒng)，如例如對(duì)于所使用的曝光輻射所適合的、或?qū)τ谥T如使用浸沒(méi)流體或使用真空之類(lèi)的其他因素所適合的。這里使用的術(shù)語(yǔ) “投影透鏡”可以看作是與更為上位的“投影系統(tǒng)”同義。照射系統(tǒng)還可以包括不同類(lèi)型的光學(xué)部件，包括折射的、反射的以及反射折射光學(xué)元件，用于引導(dǎo)、成形或控制輻射束，并且這種部件以下還可以籠統(tǒng)地或單獨(dú)地稱(chēng)為“透鏡。所述光刻設(shè)備可以是具有兩個(gè)(雙臺(tái))或更多襯底臺(tái)(和/或兩個(gè)或更多的支撐結(jié)構(gòu))的類(lèi)型。在這種“多臺(tái)”機(jī)器中，可以并行地使用附加的臺(tái)，或可以在一個(gè)或更多個(gè)臺(tái)上執(zhí)行預(yù)備步驟的同時(shí)，將一個(gè)或更多個(gè)其它臺(tái)用于曝光。所述光刻設(shè)備還可以是這種類(lèi)型，其中襯底可以浸沒(méi)在具有相對(duì)高的折射率的液體(例如水)中，以便填滿(mǎn)投影系統(tǒng)的最終元件和襯底之間的空間。浸沒(méi)技術(shù)在本領(lǐng)域是熟知的，用于提高投影系統(tǒng)的數(shù)值孔徑。圖1示意地示出了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)具體實(shí)施例的光刻設(shè)備。所述設(shè)備包括照射系統(tǒng)(照射器)IL，其用于調(diào)節(jié)輻射束PB (例如紫外(UV)輻射或深紫外(DUV) 輻射)。支撐結(jié)構(gòu)(例如掩模臺(tái))MT，其用于支撐圖案形成裝置(例如掩模)MA，并與用于相對(duì)于部件PL精確地定位圖案形成裝置的第一定位裝置PM相連；襯底臺(tái)(例如晶片臺(tái))WT，其用于保持襯底(例如涂覆有抗蝕劑的晶片)W，并與用于相對(duì)于部件PL精確地定位襯底的第二定位裝置PW相連；和投影系統(tǒng)(例如折射式投影透鏡系統(tǒng))PS，其配置成用于將由圖案形成裝置MA賦予輻射束PB的圖案成像到襯底W的目標(biāo)部分C(例如包括一根或多根管芯)上。如這里所述，所述設(shè)備是透射型的(例如采用透射型掩模)。替換地，所述設(shè)備可以是反射型的(例如上述的采用可編程反射鏡陣列類(lèi)型)。照射器IL接收從輻射源SO發(fā)出的輻射束。源SO和光刻設(shè)備可以是分立的實(shí)體 (例如當(dāng)源是準(zhǔn)分子激光器)。在這種情況下，不會(huì)將源考慮成形成光刻設(shè)備的一部分，并且通過(guò)包括例如合適的定向反射鏡和/或擴(kuò)束器的束傳遞系統(tǒng)BD的幫助，將所述輻射束從所述源SO傳到所述照射器IL。在其它情況下，所述源可以是所述光刻設(shè)備的組成部分(例如當(dāng)源是汞燈)。源SO和照射器IL與需要時(shí)的束傳遞系統(tǒng)BD —起可以稱(chēng)為輻射系統(tǒng)。
所述照射器IL可以包括用于調(diào)整所述輻射束的角強(qiáng)度分布的調(diào)整裝置AM。通常， 可以對(duì)所述照射器IL的光瞳平面中的強(qiáng)度分布的至少所述外部和/或內(nèi)部徑向范圍(一般分別稱(chēng)為σ -外部和σ -內(nèi)部)進(jìn)行調(diào)整。此外，所述照射器IL可以包括各種其它部件， 例如積分器IN和聚光器CO。所述照射器提供被調(diào)節(jié)的輻射束PB，所述被調(diào)節(jié)的輻射束PB 在其橫截面中具有所需的均勻性和強(qiáng)度分布。所述輻射束PB入射到保持在支撐結(jié)構(gòu)MT上的所述圖案形成裝置(例如，掩模MA) 上。已經(jīng)穿過(guò)圖案形成裝置MA之后，所述輻射束PB通過(guò)透鏡PL，所述透鏡將輻射束聚焦到所述襯底W的目標(biāo)部分C上。通過(guò)第二定位裝置PW和位置傳感器IF (例如，干涉儀器件) 的幫助，可以精確地移動(dòng)所述襯底臺(tái)WT，例如以便將不同的目標(biāo)部分C定位于所述輻射束 PB的路徑中。類(lèi)似地，例如在從掩模庫(kù)的機(jī)械獲取之后或在掃描期間，可以將所述第一定位裝置PM和另一個(gè)位置傳感器(未清楚地示出在圖1中)用于相對(duì)于所述束PB的路徑精確地定位圖案形成裝置MA。通常，可以通過(guò)形成所述定位裝置PM和PW的一部分的長(zhǎng)行程模塊(粗定位)和短行程模塊(精定位)的幫助來(lái)實(shí)現(xiàn)物體臺(tái)MT和WT的移動(dòng)。然而，在步進(jìn)機(jī)的情況下(與掃描器相反)，支撐結(jié)構(gòu)MT可以?xún)H與短行程致動(dòng)器相連，或可以是固定的。 可以使用圖案形成裝置對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記Ml、M2和襯底對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記PI、P2來(lái)對(duì)準(zhǔn)圖案形成裝置MA和襯底W?？梢詫⑺镜脑O(shè)備用于以下模式中的至少一種中1.在步進(jìn)模式中，在將支撐結(jié)構(gòu)MT和襯底臺(tái)WT保持為基本靜止的同時(shí)，將賦予所述輻射束PB的整個(gè)圖案一次投影到目標(biāo)部分C上(即，單一的靜態(tài)曝光)。然后將所述襯底臺(tái)WT沿X和/或Y方向移動(dòng)，使得可以對(duì)不同目標(biāo)部分C曝光。在步進(jìn)模式中，曝光場(chǎng)的最大尺寸限制了在單一的靜態(tài)曝光中成像的所述目標(biāo)部分C的尺寸。2.在掃描模式中，在對(duì)支撐結(jié)構(gòu)MT和襯底臺(tái)WT同步地進(jìn)行掃描的同時(shí)，將賦予所述輻射束PB的圖案投影到目標(biāo)部分C上(S卩，單一的動(dòng)態(tài)曝光)。襯底臺(tái)WT相對(duì)于支撐結(jié)構(gòu)MT的速度和方向可以通過(guò)所述投影系統(tǒng)PS的(縮小)放大率和圖像反轉(zhuǎn)特征來(lái)確定。 在掃描模式中，曝光場(chǎng)的最大尺寸限制了單一的動(dòng)態(tài)曝光中的所述目標(biāo)部分的寬度(沿非掃描方向)，而所述掃描移動(dòng)的長(zhǎng)度確定了所述目標(biāo)部分的高度(沿所述掃描方向)。3.在另一個(gè)模式中，將用于保持可編程圖案形成裝置的支撐結(jié)構(gòu)MT保持為基本靜止?fàn)顟B(tài)，并且在將賦予所述輻射束PB的圖案投影到目標(biāo)部分C上的同時(shí)，對(duì)所述襯底臺(tái) WT進(jìn)行移動(dòng)或掃描。在這種模式中，通常采用脈沖輻射源，并且在所述襯底臺(tái)WT的每一次移動(dòng)之后、或在掃描期間的連續(xù)輻射脈沖之間，根據(jù)需要更新所述可編程圖案形成裝置。這種操作模式可易于應(yīng)用于利用可編程圖案形成裝置(例如，如上所述類(lèi)型的可編程反射鏡陣列)的無(wú)掩模光刻中。也可以采用上述使用模式的組合和/或變體，或完全不同的使用模式。光刻設(shè)備還包括強(qiáng)度檢測(cè)器ID，其用于測(cè)量輻射束PB的強(qiáng)度。現(xiàn)有技術(shù)中的強(qiáng)度檢測(cè)器包括發(fā)光晶體，所述發(fā)光晶體的發(fā)光可以使用光電二極管或任何合適的強(qiáng)度傳感器進(jìn)行測(cè)量。發(fā)光晶體可以是具有雙折射性質(zhì)的晶體，即對(duì)于輻射的不同偏振具有不同的光學(xué)性質(zhì)。晶體的雙折射屬性意味著，當(dāng)輻射傳遞通過(guò)晶體時(shí)具有不同偏振的輻射分量彼此異相，并且發(fā)生具有不同偏振的輻射分量的選擇性吸收。
一種類(lèi)型的表現(xiàn)出雙折射性質(zhì)的晶體是單軸晶體。單軸晶體通常具有正方晶系、 六方晶系或三角晶系結(jié)構(gòu)，并且具有單個(gè)光軸，單軸晶體的原子圍繞光軸對(duì)稱(chēng)地布置。傳遞通過(guò)單軸晶體的平行于其光軸的輻射將經(jīng)歷對(duì)稱(chēng)結(jié)構(gòu)，并且將因此表現(xiàn)出各向同性行為。 然而，沿不平行于光軸的方向傳遞通過(guò)單軸晶體的輻射將經(jīng)歷非對(duì)稱(chēng)結(jié)構(gòu)，并且將表現(xiàn)出各向異性行為，經(jīng)歷雙折射。發(fā)光單軸晶體的一個(gè)示例是通光面垂直a軸切割(a-cut)的藍(lán)寶石晶體。在通光面垂直a軸切割的藍(lán)寶石晶體中，晶體的光軸(OA)位于與入射輻射的E場(chǎng)矢量相同的平面內(nèi)。換句話(huà)說(shuō)，如果通光面垂直a軸切割的晶體配置成使入射輻射垂直于其表面入射，通光面垂直a軸切割的晶體的光軸將平行于其表面。輻射束PB的性質(zhì)可以通過(guò)光刻設(shè)備進(jìn)行控制。例如，依賴(lài)于將要投影到襯底上的圖案的類(lèi)型，可以調(diào)整該性質(zhì)?？梢赃M(jìn)行調(diào)整的輻射束PB的一個(gè)這種性質(zhì)是輻射束的偏振。在某些已知的光刻設(shè)備中，輻射束PB的偏振可以在兩種彼此垂直的狀態(tài)之間改變。當(dāng)這種偏振的改變發(fā)生在入射到由發(fā)光晶體形成的強(qiáng)度檢測(cè)器上的輻射中時(shí)，發(fā)光晶體的發(fā)光效率會(huì)改變。發(fā)光效率的改變可能不是瞬時(shí)的，而相反可以包括一定的延遲。在發(fā)光效率的改變存在延遲的情形中，檢測(cè)器的響應(yīng)可以具有依賴(lài)于偏振的變化，其包括靜態(tài)的和瞬變的分量。檢測(cè)器的響應(yīng)變化的瞬變分量將降低檢測(cè)器的信號(hào)穩(wěn)定性，并且這又會(huì)降低光刻設(shè)備的成像性能。此外，由于響應(yīng)變化的靜態(tài)分量，檢測(cè)器可能會(huì)對(duì)入射輻射的偏振的非故意漂移敏感。這會(huì)引入誤差到由檢測(cè)器測(cè)量的強(qiáng)度中。圖2示出使用藍(lán)寶石晶體和具有193nm波長(zhǎng)的DUV輻射的一種已知的檢測(cè)器的典型的檢測(cè)器響應(yīng)變化，其作為入射輻射的E-場(chǎng)矢量和晶體的OA之間的角度的函數(shù)。角度 A0在水平軸線(xiàn)上示出，檢測(cè)器響應(yīng)S在垂直軸線(xiàn)上示出?？梢钥吹剑憫?yīng)變化是周期性的。 該圖還示出瞬變飽和之前(虛線(xiàn))和瞬變飽和之后(實(shí)線(xiàn))的相對(duì)的檢測(cè)器響應(yīng)。圖2顯示由90度相移導(dǎo)致的靜態(tài)信號(hào)變化可以是平均信號(hào)的大約40%大。90 度相移等同于從線(xiàn)性X偏振入射輻射轉(zhuǎn)換為線(xiàn)性y偏振入射輻射的偏振狀態(tài)。該圖還顯示， 信號(hào)變化的大小(相對(duì)于平均檢測(cè)器響應(yīng))在瞬變飽和之后較大，這與瞬變飽和之前相反。 圖2還顯示，由于瞬變效應(yīng)引起的檢測(cè)器響應(yīng)的差異(用箭頭M表示)與靜態(tài)響應(yīng)變化成比例。在給定角度處的檢測(cè)器響應(yīng)和平均檢測(cè)器響應(yīng)之間的差異越大，則在該角度處的檢測(cè)器響應(yīng)在瞬變飽和之前和瞬變飽和之后之間的差異就越大。圖3示出已知檢測(cè)器在從入射輻射的第一偏振態(tài)改變到入射輻射的與第一偏振態(tài)具有90度相差的第二偏振態(tài)時(shí)的響應(yīng)的典型瞬變曲線(xiàn)，其中檢測(cè)器包括藍(lán)寶石晶體并且使用具有193nm波長(zhǎng)的DUV輻射。脈沖數(shù)量N在水平軸線(xiàn)上表示，檢測(cè)器探測(cè)的相對(duì)強(qiáng)度I在垂直軸線(xiàn)上表示。例如，偏振態(tài)的改變可以在線(xiàn)性χ偏振入射輻射和線(xiàn)性y偏振入射輻射之間，反之亦然。示出的瞬變是向下的曲線(xiàn)，檢測(cè)器的響應(yīng)隨著進(jìn)一步曝光到第二偏振態(tài)而降低。應(yīng)該認(rèn)識(shí)到，(依賴(lài)于第一和第二偏振態(tài)是什么)瞬變可以是向上的曲線(xiàn)，而不是向下的曲線(xiàn)。圖3示出瞬變飽和時(shí)間(即，在改變偏振態(tài)之后檢測(cè)器響應(yīng)達(dá)到穩(wěn)態(tài)所花費(fèi)的時(shí)間)是相當(dāng)長(zhǎng)的，需要超過(guò)10000次DUV脈沖。在圖3示出的瞬變情形中，每個(gè)脈沖具有 150ns的長(zhǎng)度和6kHz的脈沖頻率。在這個(gè)脈沖頻率下，10000次脈沖等于大約1. 7秒的時(shí)間。對(duì)于光刻設(shè)備來(lái)說(shuō)，以沒(méi)有充分的時(shí)間用于瞬變效應(yīng)的消散(dissipate)的方式操作
8是常見(jiàn)的(例如，在偏振狀態(tài)改變之后即刻繼續(xù)將圖案投影到襯底上)。在這種情況下，雖然瞬變效應(yīng)消散，檢測(cè)器的輸出可能不精確或可能具有系統(tǒng)偏差。這些不精確或偏差可以足夠大，以致于操作光刻設(shè)備到期望的精確度是不可能的。在替換的方法中，光刻設(shè)備可以被操作為使得瞬變效應(yīng)被給予時(shí)間以在實(shí)施測(cè)量之前消散。然而，瞬變效應(yīng)消散所需的時(shí)間可以是光刻設(shè)備操作的時(shí)間限制步驟，因此降低了光刻設(shè)備的產(chǎn)出。圖4和5示出根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的形成檢測(cè)器的一部分的晶體布置10。根據(jù)本發(fā)明的檢測(cè)器通過(guò)使用光電二極管或任何其他合適的強(qiáng)度傳感器測(cè)量晶體布置的發(fā)光而進(jìn)行操作。圖4示出晶體布置10的端部視圖，而圖5示出晶體布置10的側(cè)視圖。晶體布置10包括兩個(gè)類(lèi)似的通光面垂直a軸切割的發(fā)光單軸晶體12、14。第一晶體12具有光軸，其方向用OA1表示。第二晶體14鄰接第一晶體12。第二晶體14具有光軸，其方向垂直于第一晶體12的光軸，用OA2表示。圖6示出對(duì)于第一晶體12 (虛線(xiàn))、第二晶體14 (實(shí)線(xiàn))以及第一晶體12和第二晶體12兩者之和(點(diǎn)虛線(xiàn))的檢測(cè)器響應(yīng)變化，其作為入射輻射的E場(chǎng)矢量和第一晶體12 的OA之間的角度的函數(shù)。角度A在水平軸上示出，檢測(cè)器響應(yīng)S在垂直軸上示出。因?yàn)榈谝痪w12的檢測(cè)器響應(yīng)與第二晶體14的檢測(cè)器響應(yīng)相位差90度，并且因?yàn)榈谝缓偷诙w12、14的檢測(cè)器響應(yīng)的大小相等，因此第一和第二晶體12、14兩者之和的檢測(cè)器響應(yīng)相對(duì)于入射輻射的E場(chǎng)矢量和任一晶體的OA之間的角度是不變的。換句話(huà)說(shuō)，對(duì)由于第一晶體12帶來(lái)的響應(yīng)變化的貢獻(xiàn)正好補(bǔ)償對(duì)由于第二晶體14帶來(lái)的響應(yīng)變化的貢獻(xiàn)，這導(dǎo)致在整個(gè)角度范圍上穩(wěn)定的響應(yīng)。雖然圖6示出了檢測(cè)器響應(yīng)變化作為入射輻射的E場(chǎng)矢量和第一晶體12的OA之間的角度的函數(shù)，但是對(duì)于入射輻射的E場(chǎng)矢量和在E場(chǎng)矢量的平面內(nèi)任何方向之間的角度的函數(shù)可以觀察到相同的效應(yīng)。因?yàn)楦鶕?jù)本發(fā)明的檢測(cè)器的響應(yīng)的大小相對(duì)于入射到檢測(cè)器上的輻射的E場(chǎng)矢量是基本上不變的，如果入射到檢測(cè)器上的輻射的偏振改變，則檢測(cè)器的響應(yīng)將保持基本上恒定?；谶@個(gè)原因，由于入射到檢測(cè)器上的輻射的偏振改變帶來(lái)的檢測(cè)器的任何瞬變響應(yīng)也被基本上消除了。此外，與(現(xiàn)有技術(shù)中的)通光面垂直a軸切割的單晶體相比，檢測(cè)器的響應(yīng)(由于其相對(duì)于E場(chǎng)矢量是不變的)對(duì)入射到檢測(cè)器上的輻射的偏振的任何偶然漂移也基本上不敏感。提高的檢測(cè)器的信號(hào)穩(wěn)定性通過(guò)光刻設(shè)備可以導(dǎo)致改進(jìn)的成像。例如，提高強(qiáng)度檢測(cè)器ID (見(jiàn)圖1)的穩(wěn)定性可以允許更精確地控制輻射束PB的強(qiáng)度，由此允許更精確地控制投影到襯底W上的圖案的臨界尺寸。使用根據(jù)本發(fā)明的檢測(cè)器相對(duì)于使用包括單晶體和偏振管的檢測(cè)器的可能替換方法是有利的。首先，偏振管相對(duì)昂貴，尤其是當(dāng)其設(shè)計(jì)成用于DUV波長(zhǎng)的時(shí)候。其次，使用偏振管導(dǎo)致至少50%的信號(hào)損失，因此減小了任何這種信號(hào)的信噪比。第三，如果偏振管和晶體是不對(duì)準(zhǔn)的，則這會(huì)導(dǎo)致顯著地大于50%的信號(hào)損失。圖6示出的檢測(cè)器響應(yīng)是理想情況，對(duì)應(yīng)于在兩個(gè)晶體12、14中強(qiáng)度相等的DUV 輻射束以及第一晶體12的OA垂直于第二晶體14的OA的精確布置。在本發(fā)明的某些實(shí)施例中，檢測(cè)器響應(yīng)欠理想。例如，每個(gè)晶體會(huì)吸收一定的DUV輻射，其結(jié)果是第一和第二晶體中的強(qiáng)度不同。而且，在第一晶體12最靠近第二晶體14的表面處和第二晶體14最靠近第一晶體12的表面處會(huì)發(fā)生菲涅爾反射損失。
如果檢測(cè)器布置成使得輻射束傳播通過(guò)第一晶體12，隨后通過(guò)第二晶體14，則上述的效應(yīng)將導(dǎo)致在晶體布置10的第二晶體14內(nèi)輻射束強(qiáng)度較低(與晶體布置10的第一晶體12內(nèi)的輻射束的強(qiáng)度對(duì)比)。如果在第一晶體12內(nèi)的輻射束的強(qiáng)度大于在第二晶體 14內(nèi)的輻射束的強(qiáng)度(并且假定第一和第二晶體厚度相等)，則對(duì)由于第二晶體14帶來(lái)的檢測(cè)器響應(yīng)變化的貢獻(xiàn)將不會(huì)精確地補(bǔ)償對(duì)由于第一晶體12帶來(lái)的檢測(cè)器響應(yīng)變化的貢獻(xiàn)。這將導(dǎo)致依賴(lài)于入射輻射的E場(chǎng)矢量的波動(dòng)響應(yīng)。然而，通過(guò)相對(duì)于第一晶體12的厚度調(diào)整第二晶體14的厚度，可以補(bǔ)償這些影響。例如，可以增大第二晶體14的厚度(由此增大入射輻射必須傳遞通過(guò)第二晶體14的距離)，以便增大由于第二晶體14帶來(lái)的檢測(cè)器響應(yīng)變化。第二晶體14厚度越大，則輻射束在其通過(guò)第二晶體14時(shí)與第二晶體14的相互作用越大，因此對(duì)由于第二晶體14帶來(lái)的檢測(cè)器響應(yīng)變化的貢獻(xiàn)就越大。以此方式，第二晶體14的厚度可以配置成使得其對(duì)檢測(cè)器響應(yīng)變化的貢獻(xiàn)增大一個(gè)量，該量等于另一方面由于輻射束在第二晶體14內(nèi)強(qiáng)度減小引起的減小的量。通過(guò)增大對(duì)第二晶體的檢測(cè)器響應(yīng)的貢獻(xiàn)，檢測(cè)器響應(yīng)變化被減小一個(gè)量，該量補(bǔ)償在第二晶體內(nèi)輻射束強(qiáng)度減小的量(由于在第一晶體內(nèi)的吸收損失和/或在兩個(gè)晶體的表面處的菲涅爾反射損失)。因此，可以使得對(duì)第二晶體的檢測(cè)器響應(yīng)變化的貢獻(xiàn)補(bǔ)償對(duì)第一晶體的檢測(cè)器響應(yīng)變化的貢獻(xiàn)，由此給出基本上一致的凈檢測(cè)器響應(yīng)。還可以使用具有不同吸收系數(shù)的晶體以確保第二晶體的檢測(cè)器響應(yīng)變化補(bǔ)償對(duì)第一晶體的檢測(cè)器響應(yīng)變化的貢獻(xiàn)。例如，第二晶體可以使用比第一晶體大的吸收系數(shù)制造。以此方式，通過(guò)增大第二晶體的吸收系數(shù)，對(duì)于輻射傳遞通過(guò)每個(gè)晶體的給定距離，第二晶體14將比第一晶體12更強(qiáng)地與輻射束相互作用。對(duì)于給定厚度的第二晶體14，第二晶體14的吸收系數(shù)可以配置成使得其對(duì)檢測(cè)器響應(yīng)變化的貢獻(xiàn)增大一個(gè)量，該量等于由在第二晶體14內(nèi)輻射束強(qiáng)度相對(duì)于在第一晶體12內(nèi)輻射束強(qiáng)度的減小引起的其對(duì)檢測(cè)器響應(yīng)變化的貢獻(xiàn)的減小的量。一種改變材料的吸收系數(shù)的可能方法是對(duì)其摻雜(或，如果材料已經(jīng)被摻雜則改變其摻雜物的特性)。還可以通過(guò)從單晶生長(zhǎng)過(guò)程選擇第一和第二晶體、并從它們?cè)诰w棒中的相對(duì)位置選擇晶體，來(lái)獲得具有比第一晶體大的吸收系數(shù)的第二晶體。根據(jù)本發(fā)明的晶體布置的性能可能被降低的另一方式是，對(duì)準(zhǔn)第一晶體和第二晶體12、14使得它們的OA不精確地彼此垂直。圖7中示出沿χ方向偏振的輻射與沿y方向偏振的輻射的強(qiáng)度之間的相對(duì)差值，其作為入射輻射的χ方向和第一晶體和第二晶體12、 14的平均OA方向(即，平分第一晶體的OA和第二晶體的OA的方向)之間的角度的函數(shù)。 水平軸表示角度A，垂直軸表示相對(duì)強(qiáng)度差值I。第一晶體12的OA和第二晶體14的OA之間的角度在圖7中示出的情形中為92度(即，第一和第二晶體彼此移開(kāi)2度)。圖7示出第一晶體用作全波延遲器(實(shí)線(xiàn))的情形和第一晶體用作半波延遲器(虛線(xiàn))的情形。圖 7示出當(dāng)晶體的OA與偏振態(tài)對(duì)準(zhǔn)時(shí)，強(qiáng)度差值接近零，與相延遲無(wú)關(guān)。假定晶體布置不對(duì)準(zhǔn)精確度為+/-5度，輻射的不同偏振之間的強(qiáng)度差值可以低到1%。這遵循第一晶體相對(duì)于第二晶體的稍微的不對(duì)準(zhǔn)(即小于5度或小于2度)不是明顯地、負(fù)面地影響根據(jù)本發(fā)明的檢測(cè)器的響應(yīng)。因此，第一晶體的OA和第二晶體的OA之間的角度可以在大約85°到 95°的范圍內(nèi)，可以在大約88°到92°的范圍內(nèi)，并且可以是90°。因?yàn)榇嬖谂c第一和第二晶體的相對(duì)對(duì)準(zhǔn)有關(guān)的容限程度，因此根據(jù)本發(fā)明的檢測(cè)器比沒(méi)有容限的情形可以較容易且較便宜地制造。在本發(fā)明的一些實(shí)施方式中，第一和第二晶體可以光學(xué)接觸。例如，第一和第二晶體可以彼此接觸，并且可以固定至彼此上。在本發(fā)明的另一實(shí)施例中，第一晶體和第二晶體可以不光學(xué)接觸，并且可以例如分開(kāi)一個(gè)間隙。設(shè)置這樣的間隙是有利的，因?yàn)槠淇梢蕴岣邫z測(cè)器的穩(wěn)定性。例如，如果第一和第二晶體彼此固定，則有可能過(guò)一定時(shí)間它們會(huì)分層或剝離。當(dāng)晶體分開(kāi)一個(gè)間隙，則它們沒(méi)有彼此固定，因而它們不會(huì)分層或剝離。此外，如果第一和第二晶體彼此分開(kāi)，則晶體12、14可以彼此獨(dú)立地轉(zhuǎn)動(dòng)，由此允許調(diào)節(jié)它們光軸的相對(duì)對(duì)準(zhǔn)。例如，晶體中的一個(gè)可以被可旋轉(zhuǎn)地安裝，并且另一個(gè)固定。替換地，兩個(gè)晶體可以可旋轉(zhuǎn)地安裝。第一和第二晶體可以通過(guò)吸收輻射束的介質(zhì)而被分開(kāi)。在這種情形中，應(yīng)該認(rèn)識(shí)到，第二晶體的特性(例如厚度和吸收系數(shù))可以如上面討論地配置，以便補(bǔ)償對(duì)由于相對(duì)第一晶體在第二晶體中輻射束的強(qiáng)度減小(由吸收介質(zhì)對(duì)輻射束的吸收造成的結(jié)果)帶來(lái)的檢測(cè)器響應(yīng)變化的貢獻(xiàn)。附加地，如果由于在第一晶體12和第二晶體14之間發(fā)生輻射束的吸收(也就是說(shuō)，如果第一和第二晶體被吸收介質(zhì)分開(kāi))導(dǎo)致在第二晶體14內(nèi)的輻射束的強(qiáng)度減小，則第二晶體14內(nèi)輻射束強(qiáng)度的減小可以以與上述相同的方式進(jìn)行補(bǔ)償。雖然在上述的實(shí)施例中示出了結(jié)合DUV輻射使用檢測(cè)器，但是應(yīng)該認(rèn)識(shí)到，在本發(fā)明的范圍內(nèi)，可以使用等同的檢測(cè)器、結(jié)合任何合適的光刻設(shè)備的輻射束波長(zhǎng)。還應(yīng)該認(rèn)識(shí)到，第一和第二晶體可以由任何合適的單軸發(fā)光材料形成。本發(fā)明尤其與單軸發(fā)光材料相關(guān)，該單軸發(fā)光材料會(huì)由于它們暴露所在的入射輻射的偏振的改變而在它們的發(fā)光響應(yīng)中表現(xiàn)瞬態(tài)。還應(yīng)該認(rèn)識(shí)到，雖然在所述的光刻設(shè)備中檢測(cè)器是用于探測(cè)輻射束的強(qiáng)度，但是等同的檢測(cè)器可以用于檢測(cè)輻射束的其他性質(zhì)。雖然在光刻設(shè)備的情形中描述了檢測(cè)器，但是檢測(cè)器可以與其他類(lèi)型的設(shè)備結(jié)合使用。雖然上面已經(jīng)描述了本發(fā)明的具體實(shí)施例，但是應(yīng)該認(rèn)識(shí)到本發(fā)明可以以與上述不同的方式實(shí)施。本說(shuō)明書(shū)不是為了限制本發(fā)明。
1權(quán)利要求
1.一種光刻設(shè)備，包括照射系統(tǒng)，用于提供輻射束；支撐結(jié)構(gòu)，用于支撐圖案形成裝置，所述圖案形成裝置用于將圖案在輻射束的橫截面上賦予輻射束；襯底臺(tái)，用于保持襯底；投影系統(tǒng)，用于將圖案化的輻射束投影到襯底的目標(biāo)部分上；和檢測(cè)器，配置成測(cè)量輻射束的性質(zhì)，所述檢測(cè)器包括第一和第二發(fā)光單軸晶體，每一個(gè)發(fā)光單軸晶體具有光軸，第二單軸晶體的光軸布置成使得其基本上垂直于第一單軸晶體的光軸。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述光刻設(shè)備，其中，所述檢測(cè)器配置成測(cè)量輻射束的強(qiáng)度。
3.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的光刻設(shè)備，其中，所述照射系統(tǒng)配置成在至少兩個(gè)不同偏振狀態(tài)之間改變輻射束的偏振。
4.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的光刻設(shè)備，其中，所述輻射束的波長(zhǎng)是深紫外的 (DUV)。
5.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的光刻設(shè)備，其中，所述第一和第二單軸晶體彼此鄰近。
6.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的光刻設(shè)備，其中，所述第一和/或第二單軸晶體包括藍(lán)寶石。
7.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的光刻設(shè)備，其中，所述檢測(cè)器取向成使得輻射束傳播通過(guò)第一晶體，然后通過(guò)第二晶體；并且其中第二單軸晶體配置成補(bǔ)償當(dāng)輻射束通過(guò)第一單軸晶體和/或從第一單軸晶體到第二單軸晶體時(shí)發(fā)生的輻射損失。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的光刻設(shè)備，其中，所述第二單軸晶體與第一單軸晶體的材料相同；并且其中第二單軸晶體配置成使得其在輻射束傳播方向上的厚度大于第一單軸晶體在輻射束的傳播方向上的厚度。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的光刻設(shè)備，其中，所述第二單軸晶體配置成使得其吸收系數(shù)大于第一單軸晶體的吸收系數(shù)。
10.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的光刻設(shè)備，其中，所述第一和第二單軸晶體光學(xué)接觸。
11.根據(jù)權(quán)利要求1-9中任一項(xiàng)所述的光刻設(shè)備，其中，所述第一和第二單軸晶體不光學(xué)接觸。
12.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的光刻設(shè)備，其中，所述單軸晶體中的一個(gè)被可轉(zhuǎn)動(dòng)地安裝。
13.一種器件制造方法，包括步驟使用照射系統(tǒng)提供輻射束；使用圖案形成裝置將圖案在輻射束的橫截面上賦予輻射束；以及將圖案化的輻射束投影到襯底的目標(biāo)部分上；其中所述方法還包括步驟使用檢測(cè)器測(cè)量輻射束的性質(zhì)，所述檢測(cè)器包括第一和第二發(fā)光單軸晶體，每一個(gè)發(fā)光單軸晶體具有光軸，第二單軸晶體的光軸布置成使得其基本上垂直于第一單軸晶體的光軸。
14.一種檢測(cè)器，配置成測(cè)量輻射束的性質(zhì)，所述檢測(cè)器包括第一和第二發(fā)光單軸晶體，每一個(gè)發(fā)光單軸晶體具有光軸，第一單軸晶體的光軸布置成使得其基本上垂直于第二單軸晶體的光軸。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種光刻設(shè)備及光刻方法。所述光刻設(shè)備，包括照射系統(tǒng)，用于提供輻射束；支撐結(jié)構(gòu)，用于支撐圖案形成裝置，所述圖案形成裝置用于將圖案在輻射束的橫截面上賦予輻射束；襯底臺(tái)，用于保持襯底；投影系統(tǒng)，用于將圖案化的輻射束投影到襯底的目標(biāo)部分上；和檢測(cè)器，配置成測(cè)量輻射束的性質(zhì)，所述檢測(cè)器包括第一和第二發(fā)光單軸晶體，每一個(gè)發(fā)光單軸晶體具有光軸，第一單軸晶體的光軸布置成使得其基本上垂直于第一單軸晶體的光軸。
文檔編號(hào)G03F7/20GK102193336SQ201110065429
公開(kāi)日2011年9月21日 申請(qǐng)日期2011年3月11日 優(yōu)先權(quán)日2010年3月12日
發(fā)明者P·范德維恩, R·P·斯拖爾克 申請(qǐng)人:Asml荷蘭有限公司