CN1510515A - 光刻装置及设备制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明提出光刻装置及设备制造方法。采用一传感器4检测自一反射器3所辐射的发光射线5，发光射线5是由入射至所述反射器3的一表面3a上的所述辐射光束2所引起的状态改变的结果。特定波长的发光射线5的强度可用于确定辐射光束2的强度。

Description

光刻装置及设备制造方法

技术领域

本发明涉及一种光刻投影装置，该装置包括：

一辐射***，用于提供辐射投影束；

一支撑结构，用于支撑图案形成部件，所述图案形成部件根据所希望的图案使所述投影束形成图案；

一基片平台，用于保持基片；

一投影***，用于将已形成图案的投影束投影到基片的靶部上；

一传感器，用于检测由所述装置的一元件上至少一个表面区域所辐射的发光射线，所述未形成图案的投影束和已形成图案的投影束中的一个穿过所述装置；

在所述区域中，根据检测过的发光射线测定所述未形成图案的投影束和已形成图案的投影束中的一个的强度的部件。

背景技术

这里所用的术语“图案形成部件”可广泛理解为这样的部件，即根据基片的靶部中将要形成的图案，将相应的图案赋予入射的辐射光束的切面；术语“光阀”也可用于该语境中。一般来说，所述图案与靶部中所设立的设备——例如集成电路或其它设备(见下文)——中的特殊功能层一致。这种图案形成部件的实例包括：

一掩模。光刻中掩模的概念是众所周知的，它包括例如二元型(binary)掩模、交变相移型掩模、衰减相移型掩模，还有各种混合型掩模。根据掩模上的图案，放置在辐射光束中的该掩模促使投射到所述掩模上的辐射光束有选择的透射(就透射型掩模来说)或反射(就反射型掩模来说)。就掩模来说，支撑结构一般为掩模平台，这样确保可将掩模保持在入射辐射光束中所希望的位置处，并且它可以如所希望的那样相对于所述光束移动。

一可编程的反射器阵列。该设备的一个实例是具有一粘弹性控制层的矩阵式可寻址表面和一反射表面。这种设备的基本原理是(例如)反射表面的寻址区域将入射光以衍射光的形式来反射，而非寻址区域反射像非衍射光的入射光。采用一个合适的滤光器，所述非衍射光可从入射光束中过滤掉，只剩下衍射光于其中；照这样，光束根据矩阵式可寻址表面的寻址图案变成有图案的光束。可编程的反射器阵列的一个可选择实施例采用超小型反射器的矩阵排列，其中每个反射器通过应用一个适当的局部电场或通过采用压电驱动部件可围绕一轴各自倾斜。再次，反射器是矩阵式可寻址的，使得寻址反射器以不同的方向将入射光束反射至非寻址反射器上；这样，反射光束根据矩阵式寻址反射器的寻址图案形成图案。所必需的矩阵寻址可采用适当的电子部件来进行。上文所述的两种情形中，所述图案形成部件可包含一个以上可编程的反射器阵列。关于这里所指的反射器阵列的更多信息可从例如美国专利US5296891和US5523193，以及PCT专利申请WO98/38597和WO98/33096中获得，此处将其合并引用。就可编程的反射器阵列来说，所述支撑结构可具体化为例如一构架或平台，它可根据需要被固定或移动。

一可编程的LCD阵列。这种结构的实例已在美国专利US5229872中给出，此处将其合并引用。同上，这种情况下所述支撑结构可具体化为例如一构架或平台，它可根据需要被固定或移动。

为简单起见，本文的其它部分在涉及遮光板和遮光板载板时，在某些位置会直接用具体的实例来代替；但是，在这些实例中所讨论的一般原则在上文所述的于图案形成部件的更广泛的上下文中是可以见到的。

例如，光刻的投影装置可用于生产集成电路(IC)。此时，图案形成器会生成与集成电路的个别层对应的电路图案，该图案可以映像到基片(硅片)上的靶部(例如包括一个或多个小片(dies))上，基片已经被涂敷了一层射线敏感材料(保护层)。一般来说，单片的硅片会包含邻近靶部的整个网络，靶部通过投影***被一个接一个地连续照射。在现有的装置中，在用遮光板载板上的遮光板形成图案时，两种不同类型的机器之间会有差别。在一种光刻的投影装置中，在一次操作中将整个遮光板图案都曝光在靶部上会使每个靶部都被照射到；此类装置通常是指晶片分档器(wafer stepper)。在另一种装置中——通常是指步进扫描(step-and-scan)装置，沿给定的基准方向(扫描方向)渐进扫描投影束下的遮光板图案并同时扫描平行于或反向平行于该方向的基片载板会照射到每个靶部；一般来说，由于投影***具有放大因子M(一般小于1)，因此扫描基片载板的速度V是扫描遮光板载板的速度的M倍。关于此处所述的光刻装置可以从US6046792中收集到更多的信息，此处将其合并引用。

在使用光刻的投影装置的生产工艺中，图案(例如在遮光板中)被映像到至少部分覆盖有辐射敏感材料层(保护层)的基片上。在该映像步骤之前，基片可以历经各种程序，例如涂底料、涂保护层和软烘干。曝光之后，基片还可以历经其它的程序，例如曝光后烘干(PEB)、显影、硬烘干以及图案特点的测定/检测。这一套程序是在设备例如集成电路的单层上形成图案的基础。形成图案后的该层接下来可以历经各种程序，例如蚀刻、离子注入(搀杂)、镀金属、氧化、化机法抛光、等等，这些都是为了整饰单层。如果需要几个层，那么对每个新层都必须重复整个程序或其变种。最后，基片(晶片)上会呈现出各设备的集合。然后用例如切割或锯的办法将这些设备一个一个地分开，由此，单个的设备可以安装在载体上、连接到定位销上、等等。关于这些程序的其它的信息例如可以从《微芯片制作：半导体加工实用指南》(第三版，Peter vanZant著，McGraw Hill出版公司，1997，ISBN0-07-067250-4)一书中得到，此处将其合并引用。

为简单起见，下文中所述投影***指的是“透镜”；但是，该术语应广泛理解为包含各种类型的投影***，例如包括折射光***、反射光***以及折反射光***。辐射***也可包括根据任何这些用于定向、成形和控制辐射投影束的图案类型而操作的部件，这样的部件也可在下文中统称或单独称为“透镜”。此外，所述光刻装置可以为具有两个以上的基片平台(和/或两个以上的掩模平台)的类型。在这种“多级”设备中可平行使用附加的平台，或者可在一个以上的平台上完成预备步骤同时使用一个以上的平台是用于曝光。例如在US5969441和WO98/40791中所描述的两级式光刻装置作为参考被并入此处。

为确保保护层接受正确的照射剂量，在曝光过程中控制基片水平面辐射束的强度很重要。不幸的是，曝光过程中不改变强度或不改变强度的分布(均匀性)，强度测量是很难进行的。所以在传统的光刻装置中，为使干扰最小化一般可将传感器结合使用——第一传感器通常与基片平台相连，因此在曝光过程中它可定位于用于测量的光束中；第二传感器位于光径中的一适当位置，例如安装于一反射器的一部分上，以测量曝光过程中局部光束的强度。在曝光过程中采用第一传感器，可以很精确地测量光束强度和光束强度分布，所述装置的特征可通过测量相对强度来进行分析，该相对强度是在不同的条件下由不同的传感器测定的。然后该数据可用于预测仅由第二传感器测量时基片水平面的强度。其缺点就是由于第二传感器的存在而使强度中总存在干扰。

另外，所述装置中的其中一个反射器可部分地镀银，以允许一部分入射的辐射穿过发射器到达反射器后面的一传感器，或可将一部分光束重定向至一传感器。这个固有的排列降低了投影束的强度，而该投影束又降低了整个装置中的强度。由于EUV反射器很容易无效，因而采用EUV辐射的装置对该问是特别敏感。用于EUV辐射的高反射率反射器不是普遍有效的。此外，在应用EUV辐射的光刻投影装置中，投影束在一真空***中被辐射可防止强度的损耗。所以光束强度传感器也必须设置在真空***内，因而当其置于真空中时必须设计成真空容许并且不用排气。

发明内容

本发明的一个目的是提供一种用于确定投影束强度的部件，该投影束可以确定穿过该部件切面区域的光束强度并与使用EUV方式的装置相匹配。

根据本发明，在首段具体说明的光刻装置中可实现这些目的，该装置的特征在于：

传感器自一元件上的若干表面区域检测发光射线，未形成图案的投影束和已形成图案的投影束中的一个入射至所述元件上；

用于检测所述光束强度的部件，确定每个所述区域中所述投影束和已形成图案的投影束中的一个的强度。

在所述区域中，所述未形成图案的投影束和已形成图案的投影束的其中一个的强度可通过所检测的发光射线来确定。发光是从一热激物质而辐射的自发发射。各种不同类型的发光是已知的，并且它们都是以产生热激状态的机械为基础的，例如光激发光(通过光子吸收而产生的激励状态)、辐射致发光(通过高能粒子或辐射产生)、声致发光(通过声波产生)、摩擦发光(将一些固体表面一起摩擦而产生的)、以及化学发光(化学反应而产生的)。另外，发光也可通过激励和发射之间的关系来鉴别，例如荧光(仅在一种物质的激励过程中发生发射)和磷光(在一种物质的激励已经停止后发生发射或继续)。

在入射投影束时所述装置的一种元件所产生的发光(大致由原子状态转移所导致，该原子在由入射辐射光束所诱发的表面中)程度由几种因素来确定，这些因素包括入射能光束(例如光子能和波长)的特性以及元件(例如所用的材料)的特性。

由于发光射线的分布一般是随机的，传感器不必在射束路径中。因此，辐射光束不因传感器的存在而改变。所以所述传感器可用于检测穿过光束整个切面的辐射光束强度，并且既可确定强度的分布又可确定所述光束的总强度。

检测发光射线的元件可以是形成一个分布式Bragg反射器或一个接触式集光器的多层堆(stack)。更具体来说，所述元件可以是投影***的一部分和/或辐射***的一部分和/或可以是被未形成图案的投影束入射于其上的第一反射器。所述元件尤其可以作为照明装置的一部分。

所述传感器可检测宽广光谱上的发光射线的综合强度。另外，为了更精确地确定所述辐射光束的强度，所述传感器可检测一个以上窄段波长的发光射线强度，所述窄段波长与要发射的预期波长一致，结果由辐射光束所诱导的所述反射器中的原子状态发生转移。

由于所述投影束为EUV辐射，并且由于EUV的吸收作用，所述图案形成部件、投影***、基片以及至少一部分辐射***被容纳在一个真空容器中以减少光束强度的损耗。但是，由于所述发光射线在例如可见光谱范围内波长不同，它不会象EUV辐射那样被吸收至统一范围内。在优选实施例中，所以传感器可设在真空容器的外部。因此所述传感器不必是真空相容的。

所确定的未形成图案的投影束或已形成图案的投影束的区域强度可用于调节基片靶部的曝光时间、辐射***所产生的辐射光束强度，或用于调节投影束的强度分布，其中所述未形成图案的投影束或已形成图案的投影束可用于检测所述发光射线。

本发明的另一方面提供一种制造装置的方法，该方法包括：

提供一个至少部分地被辐射敏感材料层所覆盖的基片；-

提供一种采用一辐射***的投影束；

采用图案形成部件以将所述投影束的切面赋予一图案；

将已形成图案的辐射投影束投射于辐射敏感材料层的一靶部上，

采用一传感器检测由一表面上至少一个表面区域所辐射的发光射线，未形成图案的投影束和已形成图案的投影束中的一个黄过所述表面，

根据所检测的发光射线，确定在所述未形成图案的投影束和已形成图案的投影束中的一个的所述区域中的强度，其特征在于：

采用所述传感器自一元件上若干表面区域检测所述发光射线，所述未形成图案的投影束和已形成图案的投影束中的一个入射于所述元件上，

确定每个所述区域内所述投影束和已形成图案的光束中的一个的光束强度。

虽然本发明在IC的制造过程中，可具体参考本说明书来使用所述装置，但应该明确理解的是这种装置可进行其他可能的应用。例如，它可用来制造集成光学***、用于磁畴存储器的图案引导和检测，液晶显示屏，薄膜式磁头等。技术熟练的技术人员可理解的是，在这种选择应用的上下文中，本文中的任何术语“标线片(reticle)”、“晶片”或“小片”的使用都应认为可被更通用的术语“掩模”、“基片”及“靶部”分别代替。

在本文中，术语“辐射”和“光束”一般包含所有类型的电磁辐射，包括紫外线辐射(例如波长为365、248、193、157或126纳米)和EUV(极端紫外辐射，例如波长范围为5-20纳米)，还有粒子束流，例如离子束或电子束。

附图说明

以下将参照附图，仅举例来描述本发明的实施例，其中：

图1描述了根据本发明的一个实施例而定的一种光刻投影装置；

图2描述了根据本发明的一个实施例而布置的传感器；

图3描述了一种包含反射器的投影***。

在这些附图中，相应的附图标记表示相应的部件。

具体实施方式

实施例1

图1依据本发明的一个详细实施例示意地描述了光刻投影装置。该装置包括：

一辐射***ExIL，用于提供辐射(例如EUV辐射)的投影束PB，在此特例中该***还包括一辐射源LA；

第一目标平台(掩模平台)MT，具有一用于保持掩模MA(例如标线片)的掩模支架，并与第一定位部件PM相连接，该第一定位部件用于精确确定掩模相对于部件PL的位置；

第二目标平台(基片平台)WT，具有一用于保持基片W(例如涂布有保护层的硅片)的基片支架，并与第二定位部件PW相连接，该第二定位部件用于精确确定基片相对于部件PL的位置；

一投影***(“透镜”)PL(例如反射器组)，用于将掩模MA被照射到的部分映像到基片W的靶部C上(例如一个以上小片)。

如此处所描述的，所述装置为反射型的(例如具有反射掩模的)。但是，一般来说，它也可以是例如透射型的(例如具有透射掩模的)。另外，所述装置可采用另一种图案形成部件，例如上述可编程的反射器组。

辐射源LA(例如激光源或等离子体源)产生辐射束。该光束或直接或在经过调节部件(例如光束扩展器)之后进入一照明***(发光器)IL。发光器IL可包括校准部件AM，该校准部件用于调节光束的强度分布的，即光束的外部辐射量和/或内部辐射量(一般分别用σ-外和σ-内表示)。此外，它一般还包括各种其他的元件，例如累积器IN和聚光器CO。这样，投射到所述掩模MA上的光束PB的切面具有所期望的均匀性和强度分布。

关于图1应该注意的是，辐射源LA可设于光刻投影装置的箱体内(例如，当辐射源LA为汞灯时这是经常有的情况)，但它也可远离平版投影装置，它所产生的辐射光束被引入所述装置内(例如借助于合适的引导反射器)；当辐射源LA为受激准分子激光器时经常采用后一种情况。本发明和权利要求包含这两种情况。

辐射光束PB随后照射至保持在掩模平台MT上的掩模MA上。被掩模MA有选择地反射的辐射光束PB穿过透镜PL，该透镜PL将光束PB聚焦于基片W的靶部C上。借助于第二定位部件(以及干涉测量部件正)，基片平台WT可准确地移动，从而(例如)确定不同的靶部C在光束PB的路径上的位置。类似地，第一定位部件可用于准确确定掩模MA相对于光束PB的位置，例如在从掩模库机械检索出掩模MA之后或在扫描过程中。一般而言，目标平台MT、WT的移动可借助于长冲程组件(粗调)及短冲程组件(微调)而实现，这两种组件在图1中没有明示出来。但是就晶片分档器(与步进扫描装置相对)而言，掩模平台MT可仅与短冲程激励器相连接，或固定起来。

所描述的装置可用于两种不同的模式：

1.在步进模式中，掩模平台MT可基本保持不动，整个掩模的图像一下子(也就是“一闪”)被投影至靶部C上。基片平台WT然后沿X向和/或Y向发生位移，从而可使光束PB辐射到一个不同的靶部C。

2.在扫描模式中，基本上采用相同的方案，除了既定的靶部C没有在“一闪”曝光。相反，掩模平台MT在给定的方向(所谓的“扫描方向”，例如y方向)上以速度v移动，从而使投影束PB在掩模图像上方扫描；同时，基片平台WT在相同或相反的方向以速度V＝Mv同时移动，其中M为透镜PL的放大率(一般M＝1/4或1/5)。照这样，可曝光一个相对较大的靶部C，而不必损害分辨率。

图2描述了本发明的一个实施例。一束辐射光束2横过反射器3。辐射引起反射器3表面3a的原子中的电子运动至较高的能级。当电子返回至低能级时，原子发射发光射线。当电子下降到低能级时，发光射线的波长依赖于所释放的能量的多少。所以当辐射光束入射于反射器上时，反射器所发射的发光射线包含若干个离散波段内的射线。在每个波段和所述波段的位置中，发光射线的强度依赖于制造发射器的材料和入射光束的强度。

发光射线向各个方向进行辐射，因此可以用传感器4来检测来自表面3a且不在辐射光束2的入射路径2a或反射路径2b上的发光射线。所述传感器4可以是CCD照相机或单个二极管。

所述传感器4可检测来自反射器3的整个表面3a的发光射线5，辐射光束2入射至该反射器3上。另外，采用合适的光学器件例如透镜6，可将有辐射光束2入射于其上的反射器3的表面3a的图像投影于传感器4上。然后传感器4可用来监控辐射光束切面上的强度。例如，在一投影束中这是有用的，因为理想的是确保光束强度在光束切面上是均匀的。

无论传感器所检测的发光射线是来自于被光束2入射于其上的反射器的整个表面3a还是来自于其中的离散区域，传感器4都可检测来自反射器3的全部发光射线(即几乎所有波长的射线)，一控制设备可测定来自该反射器3的辐射光束的强度或辐射光束的区域强度。另外，传感器可检测若干特定波长的发光射线的强度，所述波长与反射器材料的电子状态变化有关。然后根据反射器的原子状态改变的概率以及每个相关波长的发光射线的强度，所述控制设备可更精确地确定辐射光束的强度或辐射光束的区域强度。

根据所监控特定波长的射线的强度，也可鉴定反射器上的污染物。例如，由于污染物特有的电子状态的电荷不同于反射器的电荷，因此可以测定反射器表面上污染层的组成和/或厚度。

传感器可与辐射光束所入射的任何表面结合使用。具体来说，它可以与未形成图案的辐射投影束或已形成图案的投影束一起使用。就前者而言，传感器最好与接近辐射源的一反射器结合使用。在每个反射中，辐射光束的强度降低，从而每个表面所辐射的发光射线的量减少。因此传感器可与一反射器结合使用，该反射器是辐射***的一部分或位于辐射***稍后的位置。

具体来说，传感器可与照明***中的多面物镜和/或多面目镜结合使用。这是用以提高投影束切面上辐射强度的均匀性。多面镜需要调节以获得所需的区域强度分布。传感器可用于确定投影束在多面镜上或其后元件上的强度分布。从而可根据需要对多面镜进行调节。关于多面物镜和多面目镜的其它信息可见欧洲专利申请No.02251933.4，该文献作为参考被并入此文。

不难理解，传感器也可与位于其后尽可能远的一反射器结合使用，从而能够监控尽可能多的反射器的损耗。另外，传感器可与位于图案形成部件稍后位置的反射器结合使用。例如，当图案形成部件为一个可编程的图案形成部件时，它可用于证实图案形成部件上的强度分布是预期的和/或为可编程的图案形成部件提供反馈，以提供必须的校准。

传感器尤其可与投影***中的一反射器结合使用。已知由于没有合适的用于制造可以和EUV射线一起使用的折射镜的材料，因此用EUV辐射产生投影束的光刻装置的投影***必须以反射镜为基础。这样一个投影***的实例如图3所示。反射器M1、M2、M3、M4用于将图案形成部件MA的图案投射至基片W上。关于采用反射镜的透射***的更多信息可见EP1209503A，该专利在此一并作为参考。

就采用EUV辐射的光刻投影***而言，反射器为分布式Bragg反射器，例如包含若干钼和硅的交互层。为保护底层，可将这些分布式Bragg反射器覆盖。大多数发光射线由该覆盖层辐射，因此可以选择所述覆盖层的材料以使辐射最大化。另外，可用于本发明或本发明的特定范围的任何反射器都可涂布一个附加荧光层从而增强发光射线。

传感器4仅可与反射器3邻近。但实际情况不必这样。在辐射光束2是EUV辐射的装置中，光束路径可位于真空容器内以减少强度的损耗。但是，发光射线5具有不同的波长，所以它较少受强度损耗的影响。所以，传感器4可设置在真空容器的外部，同时发光射线5穿过发光射线可透过的一控制板。

确定投影束或已形成图案的光束(或所有的光束)的区域强度可用于确保基片上的保护层接受正确的曝光。例如，这可以根据所测定的强度值，通过调节保护层的曝光时间或射线***所产生的辐射光束的强度来完成。

虽然上文描述了本发明的具体实施例，但不难理解除此之外本发明也可以有其它的实现方式。所作说明无意对本发明进行限制。

Claims (10)

1.一种光刻投影装置，包括：

一用于提供辐射投影束的辐射***；

一用于支撑图案形成部件的支撑结构，所述图案形成部件根据所希望的图案使投影束形成图案；

一用于保持一基片的基片平台；

一用于将已形成图案的投影束投射于所述基片的一靶部上的投影***，

一用于检测发光射线的传感器，该发光射线由所述装置的一元件上的至少一个表面区域所辐射，所述未形成图案的投影束和已形成图案的投影束中的一个穿过所述装置，

在所述区域中，根据检测过的发光射线测定所述未形成图案的投影束和已形成图案的投影束中的一个的强度的部件，

其特征在于：

所述传感器检测来自于所述元件的若干表面区域的所述发光射线，所述未形成图案的投影束和已形成图案的投影束入射于所述元件上；

在每个所述区域中用于测定所述光束强度的所述部件测定所述投影束和已形成图案的光束中的一个的强度。

2.根据权利要求1所述的一种光刻投影装置，其特征在于所述元件为一反射器，所述传感器不在所述未形成图案的投影束和已形成图案的投影束中的一个的入射路径或反射路径中。

3.根据前面任何一个权利要求所述的一种光刻投影装置，其特征在于所述元件为一形成分布式Bragg反射器的多层堆。

4.根据前面任何一个权利要求所述的一种光刻投影装置，其特征在于所述元件为设置在所述投影***和辐射***其中一个内的一反射器。

5.根据前面任何一个权利要求所述的一种光刻投影装置，其特征在于所述元件为第一反射器，所述未形成图案的投影束入射至该第一反射器上。

6.根据前面任何一个权利要求所述的一种光刻投影装置，其特征在于所述传感器检测由所述区域所辐射的发光射线的总强度。

7.根据前面任何一个权利要求所述的一种光刻投影装置，其特征在于所述传感器检测所述发光射线的强度，该发光射线由所述的一个以上特定波长的区域所辐射。

8.根据前面任何一个权利要求所述的一种光刻投影装置，其特征在于：

所述图案形成部件、投影***、基片以及所述辐射***的至少一部分被包含在一真空容器中；

所述表面区域位于所述真空容器内，所述传感器检测来自于所述表面区域的发光射线；

所述传感器位于在所述真空容器的外部。

9.根据前面任何一个权利要求所述的一种光刻投影装置，还包括用于根据所检测的发光射线来调节所述基片的靶部的曝光时间、辐射***所产生的辐射光束的强度、以及投影束的强度分布中的一项的部件。

10.一种设备制造方法，其步骤包括：

提供一基片，该基片至少部分地被一辐射敏感材料层所覆盖；

提供一采用辐射***的辐射投影束；

采用图案形成部件以将所述投影束的切面赋予一图案；

将已形成图案的所述辐射投影束投影至辐射敏感材料层的一靶部上，

采用一传感器检测由一表面上至少一个表面区域所辐射的发光射线，所述未形成图案的投影束和已形成图案的投影束中的一个穿过所述表面，

在所述区域内，根据所检测的发光射线，测定所述未形成图案的投影束和已形成图案的投影束中的一个的强度，其特征在于：

采用所述传感器检测来自于一元件上的若干表面区域的发光射线，所述未形成图案的投影束和已形成图案的投影束中的一个入射至所述元件上，

在每个所述区域内确定所述投影束和已形成图案的投影束中的一个的强度。

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