專利名稱：光刻設備和污染物檢測方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種光刻設備和一種用于在光刻設備內(nèi)檢測污染物的方法。
背景技術：
光刻設備是一種將所需圖案應用到襯底上(通常應用到所述襯底的目標部分上) 的機器。例如，可以將光刻設備用在集成電路(IC)的制造中。在這種情況下，可以將可選地 稱為掩?；蜓谀０娴膱D案形成裝置用于生成待形成在所述IC的單層上的電路圖案?？梢?將該圖案轉(zhuǎn)移到襯底(例如，硅晶片)上的目標部分(例如，包括一部分管芯、一個或多個 管芯)上。典型地，經(jīng)由成像將所述圖案轉(zhuǎn)移到在所述襯底上設置的輻射敏感材料(抗蝕 劑)層上。通常，單個襯底將包含連續(xù)形成圖案的相鄰目標部分的網(wǎng)絡。公知的光刻設備 包括所謂步進機，在所述步進機中，通過將整個圖案一次曝光到所述目標部分上來輻射每 一個目標部分；以及所謂掃描器，在所述掃描器中，通過輻射束沿給定方向(“掃描”方向) 掃描所述圖案、同時沿與該方向平行或反向平行的方向同步掃描所述襯底來輻射每一個目 標部分。還可以通過將所述圖案壓印到所述襯底上，而將所述圖案從所述圖案形成裝置轉(zhuǎn) 移到所述襯底上。雖然污染控制是任何光刻設備的問題，該光刻設備包括傳統(tǒng)的基于透射透鏡的系 統(tǒng)，尤其是通常被稱為EUV(極紫外)系統(tǒng)的系統(tǒng)，其在低于20nm的更短的波長上操作，由 于所述源的污染控制具有挑戰(zhàn)性，所以期望對反射鏡系統(tǒng)進行污染控制。EUV輻射的反射使 用先進材料的特定的反射鏡設計。這些反射鏡的反射率影響這一成像系統(tǒng)的EUV透射。EUV 光與CxHy分子在這些反射鏡的表面處或附近的相互作用使得碳沉積到反射鏡表面上。沉 積到反射鏡表面上的碳顯著地影響了反射鏡的反射性質(zhì)，因此它影響成像光學系統(tǒng)的EUV 透射。

發(fā)明內(nèi)容
雖然已知監(jiān)控系統(tǒng)用于觀察EUV系統(tǒng)中的污染物生長，但是仍然期望提供一種監(jiān) 控工具，其在操作條件下具有強大的服務水平，尤其是在(真空)封閉限制中。根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供了一種光刻設備，所述光刻設備包括容器，所述容 器封閉具有用于被探測用于污染物控制的測試表面的部件；和光學探針，所述光學探針被 配置成發(fā)射和接收光學探測束。所述容器包括第一光學端口和第二光學端口，所述第一光 學端口被配置成朝向所述測試表面?zhèn)鬏斔龉鈱W探測束，所述第二光學端口被配置成接收 反射的光學探測束。所述光學探針包括光源、偏振調(diào)節(jié)器和光譜分析器，所述光源被配置以 提供所述光學探測束，所述偏振調(diào)節(jié)器被配置以提供預定的偏振狀態(tài)給所述探測束。 述偏振調(diào)節(jié)器被預先設定，以為最小透射波長提供最小透射。所述光譜分析器被布置以響應 于由于污染物的出現(xiàn)導致的偏振變化來探測所述最小透射波長的波長偏移。根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供了一種容器，所述容器封閉具有用于被探測用于材 料沉積控制的測試表面的部件；和光學探針，所述光學探針被配置成發(fā)射和接收光學探測 束。所述容器包括第一光學端口和第二光學端口，所述第一光學端口被配置成朝向所述測 試表面?zhèn)鬏斔鎏綔y束，所述第二光學端口被配置以接收反射探測束。所述光學探針包括 寬帶光源、偏振調(diào)節(jié)器、偏振濾光片和光譜分析器，所述寬帶光源被配置以提供所述探測 束，所述偏振調(diào)節(jié)器用于提供預定的偏振狀態(tài)給所述探測束。所述偏振調(diào)節(jié)器和偏振濾光 片被預先設定，以為預定的最小透射波長提供零透射，所述光譜分析器被布置以響應于由 于污染物的出現(xiàn)導致的偏振變化來探測所述最小透射波長的波長偏移。根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供了一種污染物監(jiān)控方法，用于監(jiān)控封閉在容器中的 測試表面的污染物。所述方法包括將光學探測束發(fā)射到所述容器中；調(diào)節(jié)所述光學探測 束，以在反射之后在所述測試表面上為預定的最小透射波長和偏振狀態(tài)提供最小透射；接 收從所述容器進入到光譜分析器中的反射光學探測束；和用所述光譜分析器響應于由于污 染物的出現(xiàn)造成的偏振變化來探測所述最小透射波長的波長偏移。


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)明的實施例，其中，在附 圖中相應的附圖標記表示相應的部件，且其中圖1顯示根據(jù)本發(fā)明的實施例的光刻設備；圖2顯示圖1的光刻設備的監(jiān)控裝置的一示意性實施例；圖3顯示對于不同的碳層厚度的光譜響應；圖4顯示作為碳層厚度的函數(shù)的最小透射波長的波長偏移；圖5顯示監(jiān)控裝置的一實施例；圖6顯示圖5的監(jiān)控裝置的逆向反射元件的一實施例；圖7顯示用于監(jiān)控裝置的橢偏機構(gòu)的一實施例的側(cè)面示意圖；和圖8顯示圖7的實施例的俯視圖。
具體實施例方式圖1示意性地示出根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的光刻設備。所述設備包括照射系 統(tǒng)(照射器)IL，配置用于調(diào)節(jié)輻射束B (例如，紫外(UV)輻射或極紫外(EUV)輻射)；支撐 結(jié)構(gòu)(例如掩模臺)MT，構(gòu)造用于支撐圖案形成裝置(例如掩模)MA并與配置用于根據(jù)確定 的參數(shù)精確地定位圖案形成裝置的第一定位裝置PM相連；襯底臺(例如晶片臺)WT，構(gòu)造 用于保持襯底(例如涂覆有抗蝕劑的晶片)W，并與配置用于根據(jù)確定的參數(shù)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，所述投影系統(tǒng)PS 配置用于將由圖案形成裝置MA賦予輻射束B的圖案投影到襯底W的目標部分C (例如包括 一根或多根管芯)上。所述照射系統(tǒng)可以包括各種類型的光學部件，例如折射型、反射型、磁性型、電磁 型、靜電型或其它類型的光學部件、或其任意組合，以引導、成形、或控制輻射。
5
所述支撐結(jié)構(gòu)支撐圖案形成裝置，即承載圖案形成裝置的重量。支撐結(jié)構(gòu)以依賴 于圖案形成裝置的方向、光刻設備的設計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)可以采用機械的、真空的、靜電的或其它 夾持技術來保持圖案形成裝置。所述支撐結(jié)構(gòu)可以是框架或臺，例如，其可以根據(jù)需要成為 固定的或可移動的。所述支撐結(jié)構(gòu)可以確保圖案形成裝置位于所需的位置上(例如相對于 投影系統(tǒng))。在這里任何使用的術語“掩模版”或“掩?！倍伎梢哉J為與更上位的術語“圖案 形成裝置”同義。這里所使用的術語“圖案形成裝置”應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、以便在襯底的目標部分上形成圖案的任何裝置。應當注意， 被賦予輻射束的圖案可能不與在襯底的目標部分上的所需圖案完全相符(例如如果該圖 案包括相移特征或所謂輔助特征)。通常，被賦予輻射束的圖案將與在目標部分上形成的器 件中的特定的功能層相對應，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。掩模在光刻術中是公知的，并且包括諸如 二元掩模類型、交替型相移掩模類型、衰減型相移掩模類型和各種混合掩模類型之類的掩 模類型。可編程反射鏡陣列的示例采用小反射鏡的矩陣布置，每一個小反射鏡可以獨立地 傾斜，以便沿不同方向反射入射的輻射束。所述已傾斜的反射鏡將圖案賦予由所述反射鏡 矩陣反射的輻射束。這里使用的術語“投影系統(tǒng)”應該廣義地解釋為包括任意類型的投影系統(tǒng)，包括折 射型、反射型、反射折射型、磁性型、電磁型和靜電型光學系統(tǒng)、或其任意組合，如對于所使 用的曝光輻射所適合的、或?qū)τ谥T如使用浸沒液或使用真空之類的其他因素所適合的。這 里使用的術語“投影透鏡”可以認為是與更上位的術語“投影系統(tǒng)”同義。如這里所示的，所述設備是反射型的(例如，采用反射式掩模)。替代地，所述設備 可以是透射型的(例如，或采用透射式掩模)。所述光刻設備可以是具有兩個(雙臺)或更多襯底臺(和/或兩個或更多的掩模 臺)的類型。在這種“多臺”機器中，可以并行地使用附加的臺，或可以在一個或更多個臺 上執(zhí)行預備步驟的同時，將一個或更多個其它臺用于曝光。光刻設備還可以是至少一部分襯底可以被相對高折射率的液體(例如水)覆蓋、 以便填充投影系統(tǒng)和襯底之間的空間的類型。浸沒液體還可以被施加至光刻設備中的其它 空間，例如在掩模和投影系統(tǒng)之間。在本領域中公知浸沒技術用于增加投影系統(tǒng)的數(shù)值孔 徑。如在此處所使用的術語“浸沒”并不意味著諸如襯底的結(jié)構(gòu)必須浸沒在液體中，而是僅 僅意味著在曝光期間液體位于投影系統(tǒng)和襯底之間。參照圖1，所述照射器IL接收從輻射源SO發(fā)出的輻射束。該源和所述光刻設備可 以是分立的實體(例如當該源為準分子激光器時)。在這種情況下，不會將該源考慮成形成 光刻設備的一部分，并且通過包括例如合適的定向反射鏡和/或擴束器的束傳遞系統(tǒng)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 設備的組成部分(例如當所述源是汞燈時)?？梢詫⑺鲈碨O和所述照射器IL、以及如果 需要時設置的所述束傳遞系統(tǒng)一起稱作輻射系統(tǒng)。所述照射器IL可以包括配置用于調(diào)整所述輻射束的角強度分布的調(diào)整器。通常，
6可以對所述照射器的光瞳平面中的強度分布的至少所述外部和/或內(nèi)部徑向范圍(一般分 別稱為σ-外部和ο-內(nèi)部)進行調(diào)整。此外，所述照射器IL可以包括各種其它部件，例 如積分器和聚光器?？梢詫⑺稣丈淦饔糜谡{(diào)節(jié)所述輻射束，以在其橫截面中具有所需的 均勻性和強度分布。所述輻射束B入射到保持在支撐結(jié)構(gòu)(例如，掩模臺MT)上的所述圖案形成裝置 (例如，掩模MA)上，并且通過所述圖案形成裝置來形成圖案。已經(jīng)穿過掩模MA之后，所述 輻射束B通過投影系統(tǒng)PS，所述投影系統(tǒng)PS將輻射束聚焦到所述襯底W的目標部分C上。 通過第二定位裝置PW和位置傳感器IF2 (例如，干涉儀器件、線性編碼器或電容傳感器)的 幫助，可以精確地移動所述襯底臺WT，例如以便將不同的目標部分C定位于所述輻射束B的 路徑中。類似地，例如在從掩模庫的機械獲取之后，或在掃描期間，可以將所述第一定位裝 置PM和另一個位置傳感器IFl用于相對于所述輻射束B的路徑精確地定位掩模ΜΑ。通常， 可以通過形成所述第一定位裝置PM的一部分的長行程模塊(粗定位)和短行程模塊(精 定位)的幫助來實現(xiàn)掩模臺MT的移動。類似地，可以采用形成所述第二定位裝置PW的一 部分的長行程模塊和短行程模塊來實現(xiàn)所述襯底臺WT的移動。在步進機的情況下(與掃 描器相反)，所述掩模臺MT可以僅與短行程致動器相連，或可以是固定的。可以使用掩模 對準標記Ml、M2和襯底對準標記Pl、P2來對準掩模MA和襯底W。盡管所示的襯底對準標 記占據(jù)了專用目標部分，但是它們可以位于目標部分之間的空間(這些公知為劃線對齊標 記)中。類似地，在將多于一個的管芯設置在掩模MA上的情況下，所述掩模對準標記可以 位于所述管芯之間?？梢詫⑺鲈O備用于以下模式中的至少一種中1.在步進模式中，在將掩模臺MT和襯底臺WT保持為基本靜止的同時，將賦予所 述輻射束的整個圖案一次投影到目標部分C上(即，單一的靜態(tài)曝光)。然后將所述襯底 臺WT沿X和/或Y方向移動，使得可以對不同目標部分C曝光。在步進模式中，曝光場的 最大尺寸限制了在單一的靜態(tài)曝光中成像的所述目標部分C的尺寸。2.在掃描模式中，在對掩模臺MT和襯底臺WT同步地進行掃描的同時，將賦予所述 輻射束的圖案投影到目標部分C上(S卩，單一的動態(tài)曝光)。襯底臺WT相對于掩模臺MT的 速度和方向可以通過所述投影系統(tǒng)PS的(縮小)放大率和圖像反轉(zhuǎn)特征來確定。在掃描 模式中，曝光場的最大尺寸限制了單一動態(tài)曝光中所述目標部分的寬度(沿非掃描方向)， 而所述掃描運動的長度確定了所述目標部分的高度(沿所述掃描方向)。3.在另一種模式中，將用于保持可編程圖案形成裝置的掩模臺MT保持為基本靜 止，并且在對所述襯底臺WT進行移動或掃描的同時，將賦予所述輻射束的圖案投影到目標 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WT的每一次移動之后、 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 式可易于應用于利用可編程圖案形成裝置(例如，如上所述類型的可編程反射鏡陣列)的 無掩模光刻術中。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。已知橢偏法(ellipsometric method)用于基于表面4的變化的反射性質(zhì)(參見 圖2)檢測材料的薄層。通常，探測束2的偏振狀態(tài)在反射之后被改變。已知對于不同的偏 振，反射系數(shù)是不同的。可以使用菲涅耳公式計算這些系數(shù)。如果光被用垂直于上圖的圖平面的光的電場偏振(s偏振)，那么由下述公式給出反射系數(shù)
權(quán)利要求
一種光刻設備，所述光刻設備包括容器，所述容器封閉具有用于被探測用于污染物控制的測試表面的部件；和光學探針，所述光學探針被配置成發(fā)射和接收光學探測束，所述容器包括第一光學端口和第二光學端口，所述第一光學端口被配置成朝向所述測試表面?zhèn)鬏斔龉鈱W探測束，所述第二光學端口被配置成接收反射的光學探測束，所述光學探針包括光源、偏振調(diào)節(jié)器和光譜分析器，所述光源被配置以提供所述光學探測束，所述偏振調(diào)節(jié)器被配置以提供預定的偏振狀態(tài)給所述探測束，所述偏振調(diào)節(jié)器被預先設定，以為最小透射波長提供最小透射，所述光譜分析器被布置以響應于由于污染物的出現(xiàn)導致的偏振變化來探測所述最小透射波長的波長偏移。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光刻設備，其中所述容器是真空容器，且其中所述部件是投 射反射鏡光學裝置或照射反射鏡光學裝置。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的光刻設備，其中所述容器包括單個光學端口和逆向反射 元件，所述逆向反射元件布置在所述探測束的束路徑中，所述逆向反射元件被定位以經(jīng)由 所述測試表面引導來自所述單個光學端口的所述反射探測束和將所述反射探測束引導至 所述單個光學端口。
4.根據(jù)權(quán)利要求1、2或3所述的光刻設備，其中所述逆向反射元件包括準直透鏡、微透 鏡陣列和反射鏡。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的光刻設備，其中所述測試表面設置在所述準直透鏡的焦平面 上或其附近，使得在所述準直透鏡之后所述探測束是平行的。
6.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的光刻設備，其中所述光譜分析器布置有最小值 識別電路，所述最小值識別電路被配置以在所述接收的波長光譜中識別局部最小值；和存 儲器，所述存儲器被配置以使得局部最小偏移與污染物水平相關聯(lián)。
7.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的光刻設備，其中所述偏振調(diào)節(jié)器包括偏振器和推 遲器。
8.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的光刻設備，其中所述偏振調(diào)節(jié)器設置成在來自所 述寬帶光源的光路中具有偏振器和推遲器，且其中在來自所述測試表面的光路中，偏振濾 光片布置在所述光譜分析器的前面。
9.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的光刻設備，其中所述偏振調(diào)節(jié)器設置在所述容器中。
10.一種容器，所述容器封閉具有用于被探測用于材料沉積控制的測試表面的部件； 和光學探針，所述光學探針被配置成發(fā)射和接收光學探測束，所述容器包括第一光學端口和第二光學端口，所述第一光學端口被配置成朝向所述測 試表面?zhèn)鬏斔鎏綔y束，所述第二光學端口被配置以接收反射的探測束，且所述光學探針包括寬帶光源、偏振調(diào)節(jié)器、偏振濾光片和光譜分析器，所述寬帶光源被 配置以提供所述探測束，所述偏振調(diào)節(jié)器用于提供預定的偏振狀態(tài)給所述探測束，所述偏 振調(diào)節(jié)器和偏振濾光片被預先設定成為預定的最小透射波長提供零透射，所述光譜分析器 被布置以響應于由于污染物的出現(xiàn)導致的偏振變化來探測所述最小透射波長的波長偏移。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的容器，其中所述容器包括單個光學端口，且其中所述容器 包括逆向反射元件，所述逆向反射元件被配置以放置在所述探測束的束路徑中，所述逆向反射元件被對準，以經(jīng)由所述測試表面引導來自所述光學端口的所述反射探測束和將所述 反射探測束引導到所述光學端口。
12.一種污染物監(jiān)控方法，用于監(jiān)控封閉在容器中的測試表面的污染物，所述方法包括 步驟將光學探測束發(fā)射到所述容器中；調(diào)節(jié)所述光學探測束，以在反射之后在所述測試表面上為預定的最小透射波長和偏振 狀態(tài)提供最小透射；接收從所述容器進入到光譜分析器中的反射光學探測束；和用所述光譜分析器響應于由于污染物的出現(xiàn)造成的偏振變化來探測所述最小透射波 長的波長偏移。
13.根據(jù)權(quán)利要求12的污染物監(jiān)控方法，其中所述容器是包括單個光學端口的真空容 器，其中所述方法還包括逆向反射所述探測束，以經(jīng)由所述測試表面引導來自所述光學端 口的所述反射探測束和將所述反射探測束引導到所述光學端口。
14.根據(jù)權(quán)利要求12所述的污染物監(jiān)控方法，其中所述光學探測束是寬帶光束。
全文摘要
一種光刻設備(1)，所述光刻設備包括容器(5)，所述容器封閉具有用于被探測用于污染物控制的測試表面(4)的部件(40)；和光學探針，所述光學探針被配置成發(fā)射和接收光學探測束(2)。所述容器(5)包括第一光學端口(8)和第二光學端口(9)，所述第一光學端口被配置成朝向所述測試表面(4)傳輸所述光學探測束(2)，所述第二光學端口被配置成接收反射的光學探測束(3)。所述光學探針包括光源(10)、偏振調(diào)節(jié)器(11)和光譜分析器(12)，所述光源被配置以提供所述光學探測束(2)，所述偏振調(diào)節(jié)器(11)被配置以提供預定的偏振狀態(tài)給所述探測束(2)。所述偏振調(diào)節(jié)器(11)被預先設定以為最小透射波長提供最小透射，所述光譜分析器(12)被布置以響應于由于污染物的出現(xiàn)導致的偏振變化來探測所述最小透射波長的波長偏移。
文檔編號G03F7/20GK101981504SQ200980110569
公開日2011年2月23日 申請日期2009年3月27日 優(yōu)先權(quán)日2008年4月1日
發(fā)明者A·J·A·布魯恩斯莫, A·維夫凱德, E·A·M·布魯沃爾, J·H·J·莫爾斯, L·H·J·斯蒂文斯, P·G·W·布辛克 申請人:Asml荷蘭有限公司