專(zhuān)利名稱(chēng)：光刻設(shè)備和監(jiān)控方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及光刻設(shè)備和監(jiān)控方法。
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)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 裝置用于生成對(duì)應(yīng)于IC的單層的電路圖案，且可以將該圖案轉(zhuǎn)移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)襯底將包含被連續(xù)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 步進(jìn)機(jī)，在所述步進(jìn)機(jī)中，通過(guò)將整個(gè)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；以及所謂掃描器，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)備使用輻射束照射圖案形成裝置，并且因此提供被投影到襯底上的圖案化 的輻射。選擇輻射束的性質(zhì)，用于在襯底上提供高品質(zhì)的圖像。可以被選擇的輻射束的性 質(zhì)之一是輻射束內(nèi)的輻射的角度分布。這一性質(zhì)通常被稱(chēng)為照射模式。通常使用的照射模 式包括環(huán)狀模式、雙極模式以及四極模式。在將給定的圖案投影到襯底上時(shí)，所選擇的照射模式將依賴(lài)于所述圖案的性質(zhì)。 因此期望光刻設(shè)備能夠在照射模式之間進(jìn)行切換，用以允許光刻設(shè)備準(zhǔn)確地將不同的圖案 投影到襯底上。在一些情形中，可能期望在照射模式之間進(jìn)行快速地切換。例如，如果兩個(gè) 圖案被連續(xù)地成像到給定的襯底上(已知為雙重圖案化的方法)時(shí)，那么可能期望在將第 一圖案投影到襯底上時(shí)使用第一照射模式，且在將第二圖案投影到襯底上時(shí)切換成第二照 射模式。第一和第二照射模式之間進(jìn)行快速地切換允許光刻設(shè)備具有較高的生產(chǎn)率。為了能夠在照射模式之間進(jìn)行快速地切換，光刻設(shè)備可以設(shè)置有照射模式選擇 器，該照射模式選擇器包括反射鏡(或其它反射元件)的陣列，其可以用于選擇不同的照射 模式。

發(fā)明內(nèi)容
期望能夠監(jiān)控輻射束的性質(zhì)。這可以檢查例如輻射束不可能損壞光刻設(shè)備的部 件。可以檢查例如輻射束能夠提供足夠高品質(zhì)的照射模式。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供一種光刻設(shè)備，所述光刻設(shè)備包括輻射束監(jiān)控設(shè)備， 所述輻射束監(jiān)控設(shè)備包括光學(xué)元件，所述光學(xué)元件被配置以產(chǎn)生衍射圖案；和成像檢測(cè)器， 所述成像檢測(cè)器被設(shè)置在所述光學(xué)元件的后面，且不在所述光學(xué)元件的焦平面上，使得所 述成像檢測(cè)器能夠檢測(cè)所述輻射束的空間相干性和發(fā)散度的綜合結(jié)果。根據(jù)本發(fā)明的另外的方面，提供了一種監(jiān)控方法，所述監(jiān)控方法包括使用光學(xué)元 件和成像檢測(cè)器，所述成像檢測(cè)器不位于所述光學(xué)元件的焦平面中，以獲得光刻設(shè)備的輻 射束的圖像，所述圖像提供關(guān)于所述輻射束的空間相干性和發(fā) 散度的綜合結(jié)果的信息。


現(xiàn)在參照隨附的示意性附圖，僅以舉例的方式，描述本發(fā)明的實(shí)施例，其中，在附 圖中相應(yīng)的附圖標(biāo)記表示相應(yīng)的部件，且其中圖1示意性地示出了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的光刻設(shè)備；圖2示意性地示出了圖1中的光刻設(shè)備的照射模式選擇器；圖3示意性地示出了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的輻射束監(jiān)控設(shè)備，其形成了圖1的光 刻設(shè)備的一部分；和圖4至圖6顯示出了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的模擬的結(jié)果。
具體實(shí)施例方式盡管在本文中可以做出具體的參考，將所述光刻設(shè)備用于制造IC，但應(yīng)當(dāng)理解這 里所述的光刻設(shè)備可以在制造具有微米尺度、甚至納米尺度的特征的部件方面有其他的應(yīng) 用，例如，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(LCD)、薄膜磁頭等的 制造。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該理解的是，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)工具和/或檢驗(yàn)工具中。在可應(yīng)用的情況 下，可以將此處公開(kāi)內(nèi)容應(yīng)用于這種和其它襯底處理工具中。另外，所述襯底可以處理一次 以上，例如以便產(chǎn)生多層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126歷的波長(zhǎng))和極紫外(EUV)輻射(例如具有在5-20nm 范圍內(nèi)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)部分上形成圖案的裝置。應(yīng)當(dāng)注意，被賦 予輻射束的圖案可能不與在襯底的目標(biāo)部分上的所需圖案完全相符。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，以這種方式，使被反射的束被圖案化。所述圖案形成裝置可以由支撐結(jié)構(gòu)MT保持。支撐結(jié)構(gòu)MT可以以依賴(lài)于圖案形成 裝置的方向、光刻設(shè)備的設(shè)計(jì)以及諸如圖案形成裝置是否保持在真空環(huán)境中等其它條件的 方式保持圖案形成裝置。所述支撐結(jié)構(gòu)MT可以采用機(jī)械夾持、真空夾持、或例如在真空條 件下的靜電夾持等其它夾持技術(shù)。所述支撐結(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，且所述支撐結(jié)構(gòu)MT可以確保圖案形成裝置位于所需的位置上 (例如相對(duì)于投影系統(tǒng))。在這里任何使用的術(shù)語(yǔ)“掩模版”或“掩?！倍伎梢哉J(rèn)為與更上位的術(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)”應(yīng)該廣義地解釋為包括各種類(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)、反射折射型光學(xué)系統(tǒng)，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”可以認(rèn)為是與更上位的術(shù)語(yǔ)“投影系統(tǒng)”同義。所述照射系統(tǒng)也可以包括各種類(lèi)型的光學(xué)部件，包括折射型、反射型和折射反射 型光學(xué)部件，用于引導(dǎo)、成形、或控制輻射束，且這樣的部件在下文也可以被統(tǒng)稱(chēng)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。光刻設(shè)備也可以是這種類(lèi)型，其中襯底被折射率相對(duì)高的液體(例如，水)覆蓋， 以便填充投影系統(tǒng)的最終元件和襯底之間的空間。浸沒(méi)技術(shù)用于提高投影系統(tǒng)的數(shù)值孔徑 在本領(lǐng)域是公知的。圖1示意地示出了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的光刻設(shè)備。所述光刻設(shè)備包括-照射系統(tǒng)(照射器)IL，用于調(diào)節(jié)輻射束PB(例如，深紫外(DUV)輻射或極紫外 (EUV)輻射)；-支撐結(jié)構(gòu)(例如支撐結(jié)構(gòu))MT，用于支撐圖案形成裝置(例如掩模)MA，并與第一 定位裝置PM相連，以相對(duì)于投影系統(tǒng)PL精確地定位圖案形成裝置；_襯底臺(tái)(例如晶片臺(tái))WT，用于保持襯底(例如涂覆有抗蝕劑的晶片)W，并與第 二定位裝置PW相連，以相對(duì)于投影系統(tǒng)PL精確地定位襯底；和投影系統(tǒng)(例如折射式投影透鏡)PL，其被配置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。如這里所示的，所述設(shè)備是透射型的(例如，采用透射式掩模)。替代地，所述設(shè)備 可以是反射型的(例如，采用如上所述類(lèi)型的可編程反射鏡陣列)。所述照射器IL接收從輻射源SO發(fā)出的輻射束。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?？?以將所述源SO和所述照射器IL、以及如果需要時(shí)設(shè)置的所述束傳遞系統(tǒng)BD —起稱(chēng)作輻射 系統(tǒng)。照射器IL包括照射模式選擇器MS，其允許選擇照射模式。照射器還包括分束器 BS，該分束器BS被布置以將小部分的輻射束PB引向輻射束監(jiān)控設(shè)備BM。將在下文進(jìn)一步 描述照射模式選擇器MS和輻射束監(jiān)控設(shè)備。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穿過(guò)透鏡，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(圖1中未明確示出)用于相對(duì)于所述輻射束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)載物臺(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)，所述支撐結(jié)構(gòu)MT可以僅與短行程致動(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M1、M2和襯底對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記P1、P2來(lái)對(duì)準(zhǔn)圖案形成裝置 MA和襯底W。 可以將所述設(shè)備用于以下優(yōu)選模式中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)PL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動(dòng)態(tài)曝光中所述目標(biāo)部分的寬度(沿非掃描 方向)，而所述掃描運(yùn)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，并且在對(duì)所述襯底臺(tái)WT進(jìn)行移動(dòng)或掃描的同時(shí)，將賦予所述輻射束PB的圖案投影到 目標(biāo)部分C上。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)掩模光刻術(shù)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。圖2示意性地顯示出了照射器IL的照射模式選擇器MS。照射模式選擇器MS包括 均化器10、微透鏡陣列11和反射鏡陣列12。通過(guò)均化器10使輻射束PB均勻化。之后輻 射束PB入射到微透鏡陣列11上，該微透鏡陣列11被配置以將輻射束PB轉(zhuǎn)換成多個(gè)子束 PBS0每一子束PBS入射到反射鏡陣列12的反射鏡上，且被朝向焦平面F反射。如在圖2中的例子，反射鏡陣列12的反射鏡被定向，使得所述子束在焦平面F處 一起被分成兩個(gè)組。反射鏡陣列12的反射鏡的方向可以被修改，以形成子束的其它組，或 使子束橫跨焦平面F展開(kāi)。均化器10可以例如是蠅眼式均化器，其包括第一透鏡陣列和第二透鏡陣列(未示 出)或任何其它的適合形式的均化器。雖然微透鏡陣列11和反射鏡陣列12被在圖2中顯 示為一維的，但是它們都是二維的。微透鏡陣列11可以包括幾千個(gè)微透鏡。類(lèi)似地，反射 鏡陣列12可以包括幾千個(gè)反射鏡?？梢酝ㄟ^(guò)為反射鏡陣列12的反射鏡選擇適合的方向，使用照射模式選擇器MS來(lái) 選擇照射模式。圖2以簡(jiǎn)化的方式顯示出形成雙極模式可以采用的方式。其它模式可以以 類(lèi)似的方式形成。對(duì)于微透鏡陣列和反射鏡陣列可以被用于形成照射模式所采用的方式的 更加詳細(xì)的描述被在美國(guó)專(zhuān)利No. 6，737，622中進(jìn)行描述，在此處通過(guò)參考將其全部?jī)?nèi)容 并入本文中。期望避免對(duì)光刻設(shè)備的光學(xué)部件(例如均化器10或反射鏡陣列12)的損壞。光 刻設(shè)備的光學(xué)部件可能被損壞的一種方式是高強(qiáng)度的輻射入射到它們上的情況。光學(xué)部件可以被設(shè)計(jì)成使得它們能夠接收強(qiáng)度小于預(yù)定閾值的輻射。然而，可能存在在輻射束中出 現(xiàn)在空間上被局部化的強(qiáng)度峰的風(fēng)險(xiǎn)。空間上被局部化的峰的強(qiáng)度可能高于預(yù)定閾值，并 且因此可能導(dǎo)致對(duì)光學(xué)部件(例如均化器10或反射鏡陣列12)的損壞。期望避免一個(gè)或更多的輻射子束PBS中的相消干涉導(dǎo)致所述一個(gè)或更多的子束 消失(或強(qiáng)度被顯著地減小)的情形，這是因?yàn)檫@可能對(duì)由照射器IL提供的照射模式的品 質(zhì)產(chǎn)生不利的影響。反之，期望避免一個(gè)或更多的輻射子束PBS中的相長(zhǎng)干涉導(dǎo)致所述一 個(gè)或更多的子束具有顯著增強(qiáng)的強(qiáng)度的情形，這是因?yàn)檫@也可能對(duì)由照射器IL提供的照 射模式的品質(zhì)產(chǎn)生不利的影響。
上述的不被期望的情形與輻射束PB的空間相干性和發(fā)散度相關(guān)(其中空間相干 性是指橫跨輻射束的橫截面上的相干性)。輻射束的空間相干性和發(fā)散度被耦合。期望輻 射束PB具有低空間相干性和高發(fā)散度，因?yàn)檫@可以減小上述不期望的情形發(fā)生的可能性。圖3示意性地顯示出圖1中的輻射束監(jiān)控設(shè)備BM。輻射束監(jiān)控設(shè)備包括透鏡20， 該透鏡20被配置以接收輻射束PB和將輻射束聚焦到焦平面F上。成像檢測(cè)器22位于透 鏡20和焦平面F之間。分析系統(tǒng)或分析器24連接至成像檢測(cè)器22且接收來(lái)自成像檢測(cè) 器的輸出。雖然圖3包括行進(jìn)超過(guò)成像檢測(cè)器22且在焦平面F處會(huì)合的點(diǎn)線，但是它們僅是 要示意性地示出輻射束PB在焦平面處會(huì)聚，而不是要暗示輻射穿過(guò)成像檢測(cè)器。輻射束監(jiān)控設(shè)備BM允許監(jiān)控輻射束PB的性質(zhì)。這可以允許在輻射束PB中識(shí)別 可能導(dǎo)致空間上被局部化的強(qiáng)度峰的情形，該空間上被局部化的強(qiáng)度峰可能導(dǎo)致對(duì)光刻設(shè) 備中的均化器10、反射鏡陣列12或其它光學(xué)部件的損壞。還可以允許在輻射束PB中識(shí)別 可能由于在反射鏡陣列12處的相消或相長(zhǎng)干涉引起不希望的強(qiáng)度調(diào)制的情形。因?yàn)槌上駲z測(cè)器22位于透鏡20和焦平面F之間，所以它沒(méi)有位于輻射束監(jiān)控設(shè) 備BM的場(chǎng)平面中，也沒(méi)有位于輻射束監(jiān)控設(shè)備的光瞳平面中。替代地，它位于這兩個(gè)平面 之間的任意位置上。因此，當(dāng)入射到成像檢測(cè)器22上時(shí)，輻射束PB既不提供之前的平面的 圖像，也不提供之前的平面的圖像的傅里葉變換。替代地，在成像檢測(cè)器處的輻射束PB可 以被認(rèn)為是圖像和傅里葉變換的綜合結(jié)果(mixture)。輻射束監(jiān)控設(shè)備BM不提供對(duì)輻射束PB的特定光學(xué)性質(zhì)，例如發(fā)散度或空間相干 性的測(cè)量。替代地，輻射束監(jiān)控設(shè)備BM提供作為發(fā)散度和空間相干性的綜合結(jié)果的測(cè)量。 通過(guò)輻射束的強(qiáng)度輪廓對(duì)所測(cè)量的綜合結(jié)果進(jìn)行加權(quán)處理。該所測(cè)量的發(fā)散度和空間相干 性的綜合結(jié)果與在輻射子束PBS中的空間上被局部化的強(qiáng)度峰的存在相關(guān)。被測(cè)量的發(fā)散 度和空間相干性的綜合結(jié)果還與在反射鏡陣列12處不希望的強(qiáng)度調(diào)制的存在相關(guān)。輻射束監(jiān)控設(shè)備BM還可以提供對(duì)從由成像檢測(cè)器22測(cè)量的總的信號(hào)獲得的有效 通量(fluence)的測(cè)量。期望在光刻設(shè)備中輻射束PB具有低空間相干性和高發(fā)散度。如果輻射束PB具有 高的空間相干性和低的發(fā)散度，那么在輻射束的一部分的光路中的小的變化將可能引起在 輻射束中的相長(zhǎng)和相消干涉。相長(zhǎng)干涉可能導(dǎo)致在輻射束PB中的空間上被局部化的強(qiáng)度 峰，其可能損壞光刻設(shè)備的均化器10、反射鏡陣列12或其它的光學(xué)部件。相消干涉可能導(dǎo) 致一個(gè)或更多的子束PDS消失(或強(qiáng)度被顯著地減小)，而相長(zhǎng)干涉可能導(dǎo)致一個(gè)或更多的 子束PBS強(qiáng)度提高，從而降低了由照射器IL提供的照射模式的品質(zhì)。
發(fā)散度和空間相干性是相互關(guān)聯(lián)的，且它是可能導(dǎo)致上述被識(shí)別的問(wèn)題的發(fā)散度 和空間相關(guān)性的組合。因此測(cè)量發(fā)散度和空間相干性的綜合結(jié)果是有益的。 成像檢測(cè)器22接收提供與發(fā)散度和空間相干性相關(guān)的信息的圖像。成像檢測(cè)器 22相對(duì)于透鏡20和焦平面F的位置被選擇使得被檢測(cè)到的圖像包括可以被分析的峰，用以 監(jiān)控空間相干性和發(fā)散度的綜合結(jié)果。如果成像檢測(cè)器22被設(shè)置鄰近透鏡20，那么輻射束 將會(huì)是平滑的輪廓，其將不能提供大量的與空間相干性或發(fā)散度相關(guān)的信息。另一方面，如 果成像檢測(cè)器22被設(shè)置位于焦平面F，那么成像檢測(cè)器將看到具有非常高強(qiáng)度的且將不能 提供大量的與空間相干性或發(fā)散度相關(guān)的信息的被聚焦的輻射斑。成像檢測(cè)器22的位置 在這些極限之間的某些位置處，使得成像檢測(cè)器看到被調(diào)制的輻射束，所述被調(diào)制的輻射 束的特點(diǎn)是由輻射束的相干性質(zhì)所確定的。成像檢測(cè)器22因此提供可以被分析的圖像，用 以監(jiān)控輻射束中的空間相干性和發(fā)散度的綜合結(jié)果。在一個(gè)例子中，透鏡20具有450mm的焦距，且成像檢測(cè)器22被設(shè)置在與透鏡20 距離200mm的位置處。精確地以距離透鏡20這樣的距離設(shè)置成像檢測(cè)器22不是必須的。 以距離透鏡20的其它的距離設(shè)置成像檢測(cè)器22仍然可以提供對(duì)空間相干性和發(fā)散度的綜 合結(jié)果的有用的測(cè)量。例如，可以在與透鏡20距離150mm和250mm之間的位置處設(shè)置成像 檢測(cè)器22。透鏡20的直徑可以例如是0. 7_。成像檢測(cè)器可以例如是CXD或CMOS檢測(cè)器。成像檢測(cè)器可以例如具有10平方微 米的像素尺寸。雖然圖3顯示出成像檢測(cè)器22位于透鏡20的焦平面F的前面，但是成像檢測(cè)器 可以位于透鏡的焦平面的后面(成像檢測(cè)器不應(yīng)當(dāng)設(shè)置在透鏡的焦平面中)。將成像檢測(cè) 器22設(shè)置在焦平面F的后面，將增加輻射束監(jiān)控設(shè)備BM的長(zhǎng)度。透鏡20和成像檢測(cè)器22之間的距離可以是至少透鏡20和焦平面F之間的距離 的四分之一。成像檢測(cè)器22和焦平面F之間的距離可以是至少透鏡20和焦平面F之間的 距離的四分之一。成像檢測(cè)器22和焦平面F之間的距離可以是至少透鏡20和焦平面F之 間的距離的一半。已經(jīng)進(jìn)行了模擬，其中輻射束的空間相干性和發(fā)散度被修改，且所述結(jié)果被在反 射鏡陣列12、成像檢測(cè)器22和均化器10處進(jìn)行模擬(其中均化器包括兩個(gè)透鏡陣列，且所 述結(jié)果被在均化器的第二透鏡陣列處進(jìn)行模擬)。在圖4至圖6中顯示出模擬的結(jié)果。圖4顯示出在反射鏡陣列12處被模擬的輻射束的強(qiáng)度。在圖4A中，輻射束具有 低的空間相干性和高的發(fā)散度。在每一接下來(lái)的圖中，空間相干性增加，而發(fā)散度減小。在 圖4E中，輻射束具有高的空間相干性和低的發(fā)散度。如圖4可見(jiàn)，在輻射束具有高的空間相 干性和低的發(fā)散度時(shí)，在輻射束中出現(xiàn)了空間上被局部化的強(qiáng)度峰(如圖4D和4E所示)。 由輻射束中的相干引起了空間上被局部化的強(qiáng)度峰?？臻g上被局部化的強(qiáng)度峰可以影響由照射器IL提供的照射模式的品質(zhì)。在一瞬 間，反射鏡陣列12的給定的反射鏡可以經(jīng)歷空間上被局部化的強(qiáng)度峰。在一定時(shí)間之后， 由于導(dǎo)致干涉圖案中的變化的平移漂移(例如熱漂移)或激光漂移(例如瞄準(zhǔn)漂移)，所述 干涉圖案中的變化造成空間上被局部化的強(qiáng)度峰，所述空間上被局部化的強(qiáng)度峰可以被遠(yuǎn) 離反射鏡移動(dòng)。這將改變由反射鏡陣列12形成的照射模式。反之，在給定的反射鏡上可能存在空間上被局部化的強(qiáng)度的尖(dip)，其可能由于漂移而遠(yuǎn)離所述反射鏡移動(dòng)。這也將改變由反射鏡陣列12形成的照射模式。因此空間上被局部化的強(qiáng)度峰減小了形成照射模式 的精度。該照射模式可以被描述成是不穩(wěn)定的。與之相比，當(dāng)輻射束具有低的空間相干性和高的發(fā)射度時(shí)，那么僅可見(jiàn)非常小的 強(qiáng)度波動(dòng)(如圖4A所示)。因此，沒(méi)有對(duì)反射鏡陣列12造成損壞的風(fēng)險(xiǎn)，沒(méi)有從輻射束的 漂移引起的干涉作用將顯著地影響照射模式的風(fēng)險(xiǎn)。因此，可以認(rèn)為是期望與如圖4A中顯 示的輻射束一起操作。可能是這樣的情形，與圖4A-C中的任一個(gè)中顯示的輻射束一起操作 避免了對(duì)反射鏡陣列12造成損壞的風(fēng)險(xiǎn)，且避免降低照射模式的品質(zhì)?？赡芷谕褂幂椛?束監(jiān)控設(shè)備BM來(lái)確保輻射束保留在圖4A-C中顯示的操作機(jī)制中。圖5顯示出在成像檢測(cè)器22處被模擬的輻射束的強(qiáng)度(即，將由輻射束監(jiān)控設(shè)備 BM檢測(cè)的圖像)。從圖5A可見(jiàn)，如果輻射束具有低的空間相干性和高的分散度，那么成像 檢測(cè)器22看到單個(gè)峰，在所述峰中，中心的尖是可識(shí)別的。隨著空間相干性增加和發(fā)散度 降低，中心尖的尺寸增大。由于中心尖的增大，在圖5E中看到兩個(gè)峰。圖6顯示出在均化器10處被模擬的輻射束的強(qiáng)度。在圖6A中，輻射束具有低的 空間相干性和高的發(fā)散度，且可以被看成傳遞均勻分布的強(qiáng)度。隨著空間相干性增加和發(fā) 散度降低，輻射的強(qiáng)度分布變得較不均勻。最終，在空間相干性高且發(fā)散度低時(shí)，輻射束包 括高的強(qiáng)度峰(如圖6E所示)。這種高的強(qiáng)度峰可能導(dǎo)致對(duì)均化器10的損壞(例如在均 化器的第二透鏡陣列處)。圖4至圖6示出通過(guò)輻射束監(jiān)控設(shè)備BM的成像檢測(cè)器22所見(jiàn)到的輻射束的性質(zhì) 與在反射鏡陣列12處輻射束中的局部化的強(qiáng)度峰的出現(xiàn)和在均化器10處(在均化器的第 二透鏡陣列處)的不均勻的強(qiáng)度分布直接相關(guān)。輻射束監(jiān)控設(shè)備BM可以被用于監(jiān)控空間相干性和發(fā)散度的綜合結(jié)果。由成像檢 測(cè)器22檢測(cè)的圖像可以通過(guò)分析器24進(jìn)行分析，用于確定發(fā)散度和空間相干性的綜合結(jié) 果的性質(zhì)是否超過(guò)一個(gè)或更多的預(yù)定閾值。這提供了輻射束是否可能導(dǎo)致對(duì)均化器(或光 刻設(shè)備的其它部件)的損壞和/或提供差品質(zhì)的照射模式的指示。如果發(fā)散度和空間相干 性的綜合結(jié)果具有超過(guò)預(yù)定閾值的性質(zhì)，則分析器可以采取行動(dòng)。所述行動(dòng)例如可以包括 發(fā)布警報(bào)，通過(guò)阻擋輻射束PB來(lái)保護(hù)光刻設(shè)備或自動(dòng)地調(diào)整光刻設(shè)備的參數(shù)，用以提供對(duì) 輻射束PB的修正。分析器24可以在下述方式中的一個(gè)或更多種中分析由成像檢測(cè)器22提供的圖 像1.如果輻射束具有高的空間相干性和低的發(fā)散度，則將檢測(cè)到的圖像與將被期望 的圖像進(jìn)行反卷積；測(cè)量所獲得的輪廓的寬度，且之后將被測(cè)量的寬度與一個(gè)或更多的閾 值寬度進(jìn)行比較。2.例如通過(guò)將圖像的峰強(qiáng)度與圖像中的尖的最低點(diǎn)處的強(qiáng)度進(jìn)行比較，來(lái)測(cè)量圖 像的對(duì)比度，且將所測(cè)量的對(duì)比度與一個(gè)或更多的閾值對(duì)比度值進(jìn)行比較。對(duì)比度測(cè)量可 以考慮圖像的寬度。3.如果輻射束具有高的空間相干性和低的發(fā)散度，則使所述圖像與將被期望的圖 像進(jìn)行互相關(guān)，且將所獲得的互相關(guān)值與一個(gè)或更多的閾值互相關(guān)值進(jìn)行比較。4.執(zhí)行被檢測(cè)到的圖像的網(wǎng)格變形擬合，且將所述結(jié)果與一個(gè)或更多的閾值比較。
如上文更進(jìn)一步地提及的，透鏡20的直徑可以例如是0. 7mm。然而，透鏡可以具有 某些其它的直徑。透鏡直徑應(yīng)當(dāng)足夠小，使得它使輻射束PB形成調(diào)制的束，該調(diào)制的束的 特性由輻射束的相干性來(lái)確定。例如，對(duì)于具有193nm波長(zhǎng)的輻射束，透鏡直徑可以例如是 小于10mm、小于5mm或小于Imm0雖然圖3中顯示的輻射束監(jiān)控設(shè)備BM包括透鏡20，但是不一定必須使用透鏡?？?以通過(guò)產(chǎn)生具有由相干性效應(yīng)引起的可檢測(cè)的特性的衍射圖案的任何的光學(xué)元件來(lái)替代 透鏡。例如透鏡可以被針孔、或被配置以產(chǎn)生適合的衍射圖案的一些其它的光學(xué)元件所替 代。光學(xué)元件可以提供經(jīng)過(guò)調(diào)制的束，該經(jīng)過(guò)調(diào)制的束的特性由輻射束的相干性質(zhì)來(lái)確定。 所述經(jīng)過(guò)調(diào)制的束可以具有調(diào)制深度，所述調(diào)制深度足夠大以通過(guò)成像檢測(cè)器22進(jìn)行檢 測(cè)。所述經(jīng)過(guò)調(diào)制的束可以具有調(diào)制深度，所述調(diào)制深度落入到成像檢測(cè)器22的動(dòng)態(tài)范圍 內(nèi)。輻射束監(jiān)控設(shè)備BM可以位于如圖1示意性地顯示的照射器IL內(nèi)，或可以位于一 些其它的適合的位置上。例如，輻射束監(jiān)控設(shè)備BM可以位于源SO處，或位于束傳遞系統(tǒng)BD 處。源SO可以包括脈沖展寬器，其可以被布置以增加輻射束的直徑和/或改變輻射束的發(fā) 散度。當(dāng)在這種情形中時(shí)，如果輻射束監(jiān)控設(shè)備BM被設(shè)置在脈沖展寬器的前面，那么由成 像檢測(cè)器22所看到的圖像和在均化器10和反射鏡陣列12處的輻射束PB的性質(zhì)之間的關(guān) 系可能不是比較直接的?？紤]了脈沖展寬器的作用的計(jì)算可以被使用，以確定所述關(guān)系?？?替代地，可以使用測(cè)量來(lái)確定所述關(guān)系。照射模式選擇器MS的均化器10、反射鏡陣列12和焦平面F之間的距離的比值可 以大致等于輻射束監(jiān)控設(shè)備BM的透鏡20、成像檢測(cè)器22和焦平面F之間的距離的比值。在一些情形中，輻射束監(jiān)控設(shè)備BM可以包括透鏡(或其它光學(xué)元件)的陣列，而 不是單個(gè)的透鏡(或其它的光學(xué)元件)。例如，可以使用幾百個(gè)或幾千個(gè)透鏡的陣列。這種 方法的優(yōu)點(diǎn)在于它更加接近地復(fù)制了在照射器IL的照射模式選擇器MS中發(fā)生的情況，這 是因?yàn)檎丈淠Ｊ竭x擇器可以包括幾百個(gè)至幾千個(gè)透鏡的陣列。反射鏡陣列12僅是反射性元件的陣列的例子?？梢允褂梅瓷湫栽钠渌嚵?。雖然已經(jīng)在上文描述本發(fā)明的特定實(shí)施例，但是應(yīng)當(dāng)認(rèn)識(shí)到可以以不同于所描述 的其它方式實(shí)施本發(fā)明。所述說(shuō)明書(shū)中的描述并不是要限制本發(fā)明。
權(quán)利要求
一種光刻設(shè)備，所述光刻設(shè)備包括輻射束監(jiān)控設(shè)備，所述輻射束監(jiān)控設(shè)備包括光學(xué)元件，所述光學(xué)元件被配置以產(chǎn)生衍射圖案；和成像檢測(cè)器，所述成像檢測(cè)器被設(shè)置在所述光學(xué)元件的后面，但不位于所述光學(xué)元件的焦平面中，使得所述成像檢測(cè)器能夠檢測(cè)所述光刻設(shè)備的輻射束的空間相干性和發(fā)散度的綜合結(jié)果。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光刻設(shè)備，其中所述成像檢測(cè)器被設(shè)置在所述光學(xué)元件的焦 平面的前面。
3.根據(jù)前述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的光刻設(shè)備，其中所述輻射束監(jiān)控設(shè)備還包括分 析器，所述分析器被配置以測(cè)量由所述成像檢測(cè)器所檢測(cè)到的圖像的性質(zhì)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的光刻設(shè)備，其中所述分析器被配置以將所述測(cè)量的性質(zhì)與閾 值進(jìn)行比較。
5.根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的光刻設(shè)備，其中所述性質(zhì)由下述方法中的一種來(lái)確定將所述檢測(cè)到的圖像與已有的圖像進(jìn)行反卷積，且測(cè)量所獲得的輪廓的寬度，或測(cè)量所述圖像的對(duì)比度，或?qū)⑺鰣D像與已有的圖像進(jìn)行互相關(guān)，或進(jìn)行所述圖像的網(wǎng)格變形擬合。
6.根據(jù)權(quán)利要求3至5中任一項(xiàng)所述的光刻設(shè)備，其中所述分析器被配置以確定所述 輻射束是否具有將可能損壞所述光刻設(shè)備的光學(xué)部件的空間相關(guān)性和發(fā)散度的綜合結(jié)果。
7.根據(jù)前述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的光刻設(shè)備，其中所述光學(xué)元件是透鏡或針孔。
8.根據(jù)前述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的光刻設(shè)備，其中所述光學(xué)元件和所述成像檢測(cè) 器之間的距離是所述光學(xué)元件和所述焦平面之間的距離的至少四分之一。
9.根據(jù)前述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的光刻設(shè)備，其中所述成像檢測(cè)器和所述焦平面 之間的距離是所述光學(xué)元件和所述焦平面之間的距離的至少四分之一。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的光刻設(shè)備，其中所述成像檢測(cè)器和所述焦平面之間的距離 是所述光學(xué)元件和所述焦平面之間的距離的至少一半。
11.根據(jù)前述的權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的光刻設(shè)備，其中所述輻射束監(jiān)控設(shè)備設(shè)置 在所述光刻設(shè)備的照射器、所述光刻設(shè)備的束傳遞系統(tǒng)或所述光刻設(shè)備的源中。1
12.根據(jù)前述的權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的光刻設(shè)備，其中所述光刻設(shè)備還包括照射 模式選擇器，所述照射模式選擇器包括反射元件的陣列，所述反射元件能夠用于將照射模 式應(yīng)用至所述輻射束。
13.一種監(jiān)控方法，所述監(jiān)控方法包括步驟使用光學(xué)元件和成像檢測(cè)器，所述成像檢測(cè)器不位于所述光學(xué)元件的焦平面中，以獲 得光刻設(shè)備的輻射束的圖像，所述圖像提供與所述輻射束的空間相干性和發(fā)散度的綜合結(jié) 果相關(guān)的信息。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，其中所述圖像的性質(zhì)被確定并與閾值進(jìn)行比較。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，其中所述性質(zhì)通過(guò)下述方法中的一種進(jìn)行確定將所述檢測(cè)的圖像與已有的圖像進(jìn)行反卷積，且測(cè)量所獲得的輪廓的寬度，或測(cè)量所述圖像的對(duì)比度，或?qū)⑺鰣D像與已有的圖像進(jìn)行互相關(guān)，或進(jìn)行所述圖像的網(wǎng)格變形擬合。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種光刻設(shè)備和監(jiān)控方法，所述光刻設(shè)備包括輻射束監(jiān)控設(shè)備，所述輻射束監(jiān)控設(shè)備包括被配置以產(chǎn)生衍射圖案的光學(xué)元件和成像檢測(cè)器，所述成像檢測(cè)器被設(shè)置在所述光學(xué)元件的后面，但不在所述光學(xué)元件的焦平面中，使得所述成像檢測(cè)器能夠檢測(cè)所述輻射束的空間相干性和發(fā)散度的綜合結(jié)果。
文檔編號(hào)G03F7/20GK101989049SQ20101023962
公開(kāi)日2011年3月23日 申請(qǐng)日期2010年7月27日 優(yōu)先權(quán)日2009年7月30日
發(fā)明者B·J·克拉塞斯, H·P·高德福萊德, P·范德維恩 申請(qǐng)人:Asml荷蘭有限公司