專利名稱：光刻設(shè)備與輻射傳感器及輻射傳感器制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種光刻設(shè)備，以及使用這種光刻設(shè)備的器件制造方 法。本發(fā)明還涉及一種用在光刻設(shè)備中的輻射傳感器、包括這種輻射傳 感器的光刻設(shè)備、以及使用這種光刻設(shè)備的器件制作方法。本發(fā)明還涉 及一種制作輻射傳感器的方法。
背景技術(shù)：
光刻設(shè)備是一種將所需圖案應(yīng)用到襯底上(通常到所述襯底的目標(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，可以將可選地稱為掩?；蜓谀ぐ?recticle)圖案化器件 用于在所述IC的單層上產(chǎn)生待形成的電路圖案。可以將該圖案轉(zhuǎn)移到襯 底(例如，硅晶片)上的目標(biāo)部分(例如，包括一個(gè)或幾個(gè)管芯的部分)。 典型地，經(jīng)由成像將所述圖案轉(zhuǎn)移到在所述襯底上設(shè)置的輻射敏感材料 (抗蝕劑)層上。通常，單獨(dú)的襯底將包含連續(xù)形成圖案的相鄰目標(biāo)部 分的網(wǎng)絡(luò)。公知的光刻設(shè)備包括步進(jìn)機(jī)，在所述步進(jìn)機(jī)中，通過將全 部圖案一次曝光到所述目標(biāo)部分上來輻射每一個(gè)目標(biāo)部分；以及掃描器， 在所述掃描器中，通過沿給定方向("掃描"方向)的輻射束掃描所述圖 案、同時(shí)沿與該方向平行或反向平行地掃描所述襯底來輻射每一個(gè)目標(biāo) 部分。還可以通過將所述圖案壓印(imprinting)到所述襯底上，將所 述圖案從所述圖案形成(patterning)裝置轉(zhuǎn)移到所述襯底。
已經(jīng)提出了這樣的方案，將所述襯底浸入光刻投影設(shè)備中具有相對(duì) 較高折射率的液體中(例如，水)，以便填充所述投影系統(tǒng)的最終元件和 所述襯底之間的間隔。這能夠?qū)崿F(xiàn)較小特征的成像。
典型地，將多個(gè)傳感器用在襯底水平面處，用于估計(jì)和優(yōu)化成像性 能。這些可以包括掃描器集成透鏡干涉儀，即，ILIAS。所述ILIAS是可
以執(zhí)行高階透鏡像差的靜態(tài)測量的干涉儀波陣面測量系統(tǒng)。所述ILIAS
包括源模塊和傳感器模塊。
所述源模塊可以包括圖案化的鉻層，放置在所述光刻系統(tǒng)的投影系
統(tǒng)的物平面中，并且可以具有在所述鉻層上設(shè)置的附加光學(xué)器件。ILIAS
的源模塊提供了輻射到所述投影系統(tǒng)的整個(gè)光瞳的波陣面。
所述傳感器模塊可以包括；圖案化的鉻層，放置在所述投影系統(tǒng)的 象平面中；攝像機(jī)，放置在所述鉻層之后的一些距離。所述傳感器模塊 的圖案化鉻層將入射輻射衍射為幾個(gè)衍射級(jí)，所述衍射級(jí)彼此干涉，引 起干涉圖。通過所述攝像機(jī)測量所述干涉圖。然后，可以基于所述攝像 機(jī)測量的所述干涉圖，通過軟件確定所述投影系統(tǒng)中的像差。
可以將所述ILIAS具體實(shí)現(xiàn)為用于系統(tǒng)初始化和校準(zhǔn)的集成測量系 統(tǒng)。替代地，可以用于按需(on-demand)監(jiān)測和重新校準(zhǔn)。傳統(tǒng)的ILIAS 沒有為用在具有高數(shù)值孔徑(NA， numerical aperture)的系統(tǒng)(即， 液體浸沒式系統(tǒng))而進(jìn)行優(yōu)化。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明旨在提供一種包括處于具有適用于高NA系統(tǒng)中的高靈敏度 的襯底級(jí)別的傳感器的光刻設(shè)備。
在一個(gè)實(shí)施例中，光刻設(shè)備包括照射系統(tǒng)，配置用于調(diào)節(jié)第一波 長的輻射束；支架，配置用于支撐圖案形成裝置，所述圖案形成裝置， 配置用于在橫截面方向把圖案賦予給輻射束，以形成第一波長的圖案化 輻射束；襯底臺(tái)，配置用于保持襯底；投影系統(tǒng)，配置用于將所述圖案 化輻射束投影到所述襯底的目標(biāo)部分上，所述投影系統(tǒng)包括最終元件； 以及襯底級(jí)別傳感器，包括輻射接收器，定位于所述投影系統(tǒng)的所述 最終元件的焦平面中；透射板，在面向所述投影系統(tǒng)一側(cè)支撐所述輻射 接收器；量子轉(zhuǎn)化層，配置用于吸收在所述透射板上入射的第一波長的 光，并且再輻射(reradiate)第二波長的光；光纖塊，包括多條光纖和輻 射檢測器，其中多條光纖配置用于將由所述量子轉(zhuǎn)換層再輻射出的光導(dǎo) 引到所述輻射檢測器。
在另一個(gè)實(shí)施例中，器件制作方法包括使用這種光刻設(shè)備將圖案
從圖案形成裝置轉(zhuǎn)移到襯底上。
在另一個(gè)實(shí)施例中，輻射傳感器包括輻射接收器，配置用于接收 入射輻射；透射板，支撐第一側(cè)的所述輻射接收器；量子轉(zhuǎn)化層，配置 用于吸收在所述透射板上入射的第一波長的光，并且再輻射第二波長的 光；光纖塊，包括多條光纖，配置用于收集和導(dǎo)引由所述量子轉(zhuǎn)化層再 輻射的光；以及輻射檢測器，配置用于接收由所述多條光纖導(dǎo)引的輻射。
在另外的實(shí)施例中，光刻設(shè)備包括照射系統(tǒng)，配置用于調(diào)節(jié)輻射 束；支架，配置用于支撐圖案形成裝置，所述圖案形成裝置配置用于在 橫截面方向把圖案賦予給輻射束，以形成圖案化輻射束；襯底臺(tái)，配置 用于保持襯底；以及投影系統(tǒng)，配置用于將所述圖案化輻射束投影到所 述襯底的目標(biāo)部分上，其中所述光刻設(shè)備還包括這種輻射傳感器。
在另一個(gè)實(shí)施例中，器件制作方法包括使用這種光刻設(shè)備，將圖 案從圖案形成裝置轉(zhuǎn)移到襯底上。
在另外的實(shí)施例中，制造輻射傳感器的方法包括提供光纖塊，所 述光纖塊包括多條光纖；通過將所述光纖塊與量子轉(zhuǎn)化材料相連來形成 一種結(jié)構(gòu)，所述結(jié)構(gòu)具有配置用于與多條光纖相連的第一端和配置用于 與所述量子轉(zhuǎn)化材料相連的第二端；減小所述結(jié)構(gòu)在所述第二端處的體 積，以便形成配置有量子轉(zhuǎn)化層的光纖塊；提供透射板；將所述透射板 與所述結(jié)構(gòu)的所述第二端相連；提供輻射檢測器；將所述輻射檢測器定 位于所述結(jié)構(gòu)的所述第一端附近。


現(xiàn)在僅作為示例并且參考示意性附圖描述本發(fā)明的實(shí)施例，其中， 相應(yīng)的附圖標(biāo)記表示相應(yīng)的部分，并且其中
圖1示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的光刻設(shè)備；
圖2示出了現(xiàn)有技術(shù)中公知的ILIAS的實(shí)施例；
圖3示出了現(xiàn)有技術(shù)中公知的ILIAS的另一個(gè)實(shí)施例；
圖4a示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的襯底級(jí)別的傳感器；
圖4b示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的襯底級(jí)別的傳感器；
圖5a示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的襯底級(jí)別的傳感器；
圖5b示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的襯底級(jí)別的傳感器；以及 圖6示出了用于制造如圖5a和圖5b所示的襯底級(jí)別傳感器的方法 的實(shí)施例的流程圖。
具體實(shí)施例方式
圖1示出了根據(jù)本發(fā)明一個(gè)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，配置用于調(diào)節(jié)輻射束B (例如，紫外線或極紫外線)。 支架(例如，掩模臺(tái))MT配置用于支撐圖案形成裝置(例如，掩模)MA， 并且與第一定位器PM相連，所述第一定位器PM配置用于根據(jù)確定的參 數(shù)對(duì)所述圖案形成裝置進(jìn)行精確地定位。襯底臺(tái)(例如，晶片臺(tái))WT配 置用于保持襯底(例如，涂有抗蝕劑的晶片)W，并且與第二定位器PW 相連，所述第二定位器PM配置用于根據(jù)確定的參數(shù)對(duì)所述襯底進(jìn)行精確 地定位。投影系統(tǒng)(例如，折射式投影透鏡系統(tǒng))PS配置用于通過圖案 形成裝置MA將被賦予所述輻射束B的圖案投影到所述襯底W的目標(biāo)部分 (例如，包括一個(gè)或更多管芯)上。
所述照射系統(tǒng)可以包括各種類型的光學(xué)部件，例如折射型、反射型、 磁性型、電磁型、靜電型或其他類型的光學(xué)部件、或其任意組合，以導(dǎo) 引、整形、和/或控制輻射。
所述支架支撐(例如負(fù)擔(dān))所述圖案形成裝置的重量。所述支架按 照依賴于所述圖案形成裝置的方位、所述光刻設(shè)備的設(shè)計(jì)、以及其他條 件的方式(例如，是否將圖案形成裝置支持在真空環(huán)境中)，來支持所述 圖案形成裝置。所述支架可以使用機(jī)械、真空、靜電、或其他鉗技術(shù)以 支持所述圖案形成裝置。所述支架可以是框架或臺(tái)子，例如，可以如所 需的固定或是可移動(dòng)的。所述支架可以確保所述圖案形成裝置處于所需 位置，例如相對(duì)于所述投影系統(tǒng)。這里屬于"掩膜板"或"掩模"的任 何使用可以認(rèn)為與更通用的術(shù)語"圖案形成裝置"同義。
應(yīng)該將這里使用的術(shù)語"圖案形成裝置"解釋為能夠在橫截面方向 對(duì)輻射束賦予以圖案、以便在所述襯底的目標(biāo)部分中創(chuàng)建圖案的任意裝 置。應(yīng)該注意的是，被賦予所述輻射束的所述圖案可能不完全地與所述 襯底的目標(biāo)部分中的所需圖案相對(duì)應(yīng)，例如，如果所述圖案包括相移特
征或所謂的輔助特征。通常，被賦予所述輻射束的所述圖案與在所述目 標(biāo)部分中創(chuàng)建的器件中的具體功能層相對(duì)應(yīng)，例如集成電路。
所述圖案形成裝置可以是透射的或是反射的。圖案形成裝置的示例 包括掩模、可編程反射鏡陣列、和可編程LCD面板。掩模在光刻中是 眾所周知的，并且包括諸如二元掩模類型、交替相移掩模類型、衰減相 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排列，可以獨(dú)立地傾斜每一個(gè)小反射鏡，以便 沿不同方向反射入射輻射。所述己傾斜的反射鏡賦予由所述反射鏡矩陣 反射的輻射束中的圖案。
應(yīng)該將這里使用的術(shù)語"投影系統(tǒng)"廣泛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(xué)系統(tǒng)、或其任意組合，如針對(duì)所使用的曝光輻射所希望的、或針 對(duì)諸如使用浸沒式液體或使用真空之類的其他因素所希望的。這里任意 使用的術(shù)語"投影透鏡"可以認(rèn)為是與更一般的術(shù)語"投影系統(tǒng)"同義。
如這里所示的，所述設(shè)備是透射型的(例如，釆用透射掩模)。替 代地，所述設(shè)備可以是反射型的(例如，采用如上所述類型的可編程反 射鏡陣列，或采用反射掩模)。
所述光刻設(shè)備可以是具有兩個(gè)(雙臺(tái))更多襯底臺(tái)(和/或兩個(gè)或 更多掩模臺(tái))的類型。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)或更多臺(tái)上執(zhí)行預(yù)備步驟，而可以將一個(gè)或更多其他 臺(tái)用于曝光。
所述光刻設(shè)備還可以是這樣的類型其中，所述襯底的至少一部分 可以用具有相對(duì)較高折射率的液體(例如，水)覆蓋，以便填充所述投 影系統(tǒng)和所述襯底之間的空隙。還可以將浸沒液體應(yīng)用到所述光刻設(shè)備 的其他空隙，例如所述掩模和所述投影系統(tǒng)之間。浸沒技術(shù)是本領(lǐng)域 的公知技術(shù)，用于增加投影系統(tǒng)的數(shù)值孔徑。如這里使用的術(shù)語"浸沒"
(immersion)并不意味著必須將諸如襯底之類的結(jié)構(gòu)浸沒到液體中，而是 僅意味著在曝光期間，液體位于所述投影系統(tǒng)和所述襯底之間。
參考圖l，所述照射器IL從輻射源SO接收輻射。所述源和所述光 刻設(shè)備可以是單獨(dú)實(shí)體，例如，當(dāng)所述源是受激準(zhǔn)分子激光器時(shí)。在這
種情況下，不會(huì)認(rèn)為所述源形成所述光刻設(shè)備的一部分，并且通過包括 例如合適的引導(dǎo)鏡和/或分束器的束傳遞系統(tǒng)BD的幫助，將所述輻射從
所述源S0傳到所述輻射器IL。在其他情況下，所述源可以是所述光刻 設(shè)備的必要部分，例如所述源是汞燈時(shí)?？梢詫⑺鲈碨0和所述輻射器 IL、以及如果需要時(shí)的所述束傳遞系統(tǒng)BD —起稱作輻射系統(tǒng)。
所述輻射器IL可以包括調(diào)節(jié)器AD，用于調(diào)節(jié)所述輻射束的角強(qiáng)度 分布。通常，可以對(duì)所述輻射器的光瞳面中的強(qiáng)度分布的至少所述外部 和/或內(nèi)部的徑向范圍(一般分別稱為c7-外部和c7-內(nèi)部)進(jìn)行調(diào)節(jié)。此 外，所述輻射器IL可以包括各種其他部件，例如積分器IN和聚光器C0。 可以將所述輻射器用于調(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(qiáng)度分布。
所述輻射束B入射到保持在所述支架(例如，掩模臺(tái)MT)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)橫穿所述掩模MA之后，所述輻射束B通過所述投影系統(tǒng)PS， 所述PS將所述束聚焦到所述襯底W的目標(biāo)部分C上。通過第二定位器 PW和定位傳感器IF (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(dòng)所述襯底臺(tái)WT，例如以便定位于所述輻射束B的 光程中的不同目標(biāo)部分C。類似地，例如在來自掩模庫的機(jī)械修補(bǔ)之后， 或在掃描期間，可以將所述第一定位器PM和另一個(gè)定位傳感器(圖1 中未明確示出)用于將所述掩模MA相對(duì)于所述輻射束B的光程精確地定 位。通常，可以通過形成所述第一定位器PM的一部分的長程模塊和短程 模塊來實(shí)現(xiàn)所述襯底臺(tái)WT的移動(dòng)。在步進(jìn)機(jī)的情況下(與掃描器相反)， 所述掩模臺(tái)MT可以僅與短程制動(dòng)器相連，或可以是固定的。可以使用掩 模對(duì)齊標(biāo)記M1、 M2和襯底對(duì)齊標(biāo)記P1、 P2來對(duì)齊掩模MA和襯底W。盡 管所示的所述襯底對(duì)齊標(biāo)記占據(jù)了專用目標(biāo)部分，他們可以位于目標(biāo)部 分之間的間隔(這些公知為劃線對(duì)齊標(biāo)記)。類似地，在將多于一個(gè)管芯 設(shè)置在所述掩模MA上的情況下，所述掩模對(duì)齊標(biāo)記可以位于所述管芯之 間。
可以將所述專用設(shè)備用于以下模式的至少之一
1.在步進(jìn)模式中，將所述掩模臺(tái)MT和所述襯底臺(tái)WT保持為實(shí)質(zhì)
靜止，而將賦予到所述輻射束的整個(gè)圖案一次(即，單獨(dú)的靜態(tài)曝光)
投影到目標(biāo)部分C。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，曝光場的最大尺寸限制了 在單獨(dú)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，在將賦予所述輻射束的圖案投影到目標(biāo)部分C 的同時(shí)，將所述掩模臺(tái)MT和所述襯底臺(tái)WT同步地進(jìn)行掃描(即，單獨(dú) 地動(dòng)態(tài)曝光)。所述襯底臺(tái)WT相對(duì)于所述掩模臺(tái)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獨(dú)的動(dòng)態(tài)曝光中的所述目標(biāo)部分的寬 度(沿非存描方向)，而所述掃描運(yùn)送的長度確定了所述目標(biāo)位置的高度
(沿所述掃描方向)。
3. 在另一個(gè)模式中，將所述掩模臺(tái)MT保持為實(shí)質(zhì)靜止地保持可編 程圖案形成裝置，并且在將賦予所述輻射束的圖案投影到目標(biāo)部分C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，通常釆用脈沖 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，如所要求的更新所述可編程圖案形成裝置。這種模式的 操作易于應(yīng)用于利用可編程圖案形成裝置的無掩模光刻中，例如如上所 述類型的可編程反射鏡陣列。
也可以釆用上述模式的組合和/或變體的模式的使用或完全不同的 模式的使用。
本發(fā)明的實(shí)施例解釋為與襯底級(jí)別(substrate-level)的傳感器 有關(guān)，即掃描儀處的集成透鏡干涉儀(ILIAS)，用于光刻設(shè)備中，例如 如圖l所示的光刻設(shè)備中。這并不意味著本發(fā)明的實(shí)施例局限于襯底級(jí) 別的傳感器。本發(fā)明的實(shí)施例還可以涉及一般而言的輻射傳感器，例如 配置用于測量所述照射系統(tǒng)IL的性能的輻射傳感器。
圖2和圖3示意性地示出了現(xiàn)有技術(shù)狀態(tài)中所公知的ILIAS的實(shí)施例。
圖4a、圖4b和圖5a、圖5b示出了根據(jù)本發(fā)明的襯底級(jí)別的傳感 器。在該文獻(xiàn)中描述的全部襯底級(jí)別傳感器都包括輻射接收器和輻射檢 測器。可以將是具有小孔的層的輻射接收器、光柵或?qū)崿F(xiàn)類似功能的另
一種衍射元件支撐到傳感器主體(即，石英傳感器主體)的頂部上?？?以將所述輻射接收器一般地配置在所述主體面向所述投影系統(tǒng)的一側(cè)。 可以將所述輻射檢測器配置在所述傳感器主體之內(nèi)，或在所述傳感器主 體的另一側(cè)上形成的區(qū)域之內(nèi)，即背離所述投影系統(tǒng)的一側(cè)。
在不同折射率的介質(zhì)之間的邊界處，對(duì)一定比例的入射輻射進(jìn)行反 射，并且從所述傳感器部分地?fù)p失。對(duì)于光學(xué)平整的表面，這種情況發(fā) 生的程度依賴于所述輻射的入射角度和所述介質(zhì)的折射率差。對(duì)于在"臨 界角度"處或以上入射的輻射(一般為正入射測量)，可能發(fā)生全內(nèi)反射， 導(dǎo)致到所述傳感器的隨后元件的信號(hào)的嚴(yán)重?fù)p耗。這在高NA系統(tǒng)中可能
增加，其中所述輻射可以具有較高的平均入射角。.
除了由于部分內(nèi)反射和全內(nèi)反射導(dǎo)致的損耗之外，吸收也可以減小 到達(dá)所述傳感器的輻射強(qiáng)度。從不是光學(xué)平整的界面散射也可以在減小 前述輻射強(qiáng)度中起重要的作用。
在根據(jù)本發(fā)明的襯底級(jí)別傳感器的實(shí)施例中，可以將曝光輻射從所 述投影系統(tǒng)的最終元件、通過至少部分地填充所述投影系統(tǒng)的最終元件 和所述襯底W之間的間隔的浸沒液體進(jìn)行導(dǎo)引。這些元件的每一個(gè)的詳 細(xì)結(jié)構(gòu)依賴于待檢測的輻射的特性。
圖2示意性地示出了現(xiàn)有技術(shù)公知的ILIAS 1的第一實(shí)施例。通常 與具有小于1的數(shù)值孔徑(NA)的投影系統(tǒng)結(jié)合使用的該ILIAS 1包括 剪切光柵(shearing grating)結(jié)構(gòu)等作為輻射接收器。所述剪切光柵 結(jié)構(gòu)等由透射板4 (例如玻璃或石英板)來支撐。將量子轉(zhuǎn)化層6 (例如， 含磷層)定位于輻射檢測器8 (即，攝像機(jī)或攝像機(jī)芯片)的直接的上 面。將所述輻射檢測器8安裝到襯底10上，所述襯底10經(jīng)由隔板12 與所述透射板4相連。接合線14將所述輻射檢測器8與外部儀器相連， 所述外部儀器配置用于接收包括與所述檢測到的輻射有關(guān)的數(shù)據(jù)的信 號(hào)，并且對(duì)這些信號(hào)進(jìn)行處理用于進(jìn)一步的分析。
所述量子轉(zhuǎn)換層6配置用于吸收第一波長的輻射，例如深紫外(DUV) 輻射，并且短時(shí)間后在第二波長再輻射。所述量子轉(zhuǎn)化層6可以具有約 5-25微米的厚度。所述輻射檢測器8對(duì)于所述第二波長再輻射的輻射敏 感。
氣隙位于所述量子轉(zhuǎn)化層6和所述透射板4之間。由于所述氣隙的
存在，防止NA〉1的光離開所述透射板，導(dǎo)致將不會(huì)到達(dá)所述輻射檢測器 8的光損耗。
通常，將所述輻射傳感器(即，ILIAS 1)放置在所述投影系統(tǒng)附 近，以便測量其特性。在實(shí)施例中，將所述輻射傳感器的所述輻射接收 器(g卩，工LIAS1)定位在所述投影系統(tǒng)的焦平面中。通常，所述焦平面 靠近所述投影系統(tǒng)本身。所述輻射傳感器(即，ILIAS1)在其環(huán)境上氣 功熱負(fù)載。所述熱負(fù)載由浸沒液體(在浸沒系統(tǒng)等中)或空氣流(在沒 有浸沒液體的系統(tǒng)中)帶走。然而，因?yàn)橄罂諝饽菢拥臍怏w的折射率和 象水那樣的浸沒液體的折射率是溫度相關(guān)的，所述熱負(fù)載可能引起透鏡 像差測量的干擾，例如，在所述投影系統(tǒng)之內(nèi)的元件的透鏡像差。因此， 為了限制熱產(chǎn)生，所述輻射傳感器可能在其性能方面受到限制。
圖3示意性地示出了現(xiàn)有技術(shù)中公知的ILIAS 1的第二實(shí)施例。 ILIAS 1的該實(shí)施例通常結(jié)合具有大于1的NA的投影系統(tǒng)使用，例如， 用在浸沒光刻投影設(shè)備等中。此外，所述傳感器1包括剪切光柵結(jié)構(gòu)2 等作為輻射接收器。所述剪切光柵結(jié)構(gòu)2等由面向所述投影系統(tǒng)一側(cè)的 透射板4支撐，例如玻璃板或石英板。
然而由于較高的NA，光進(jìn)入所述透射板4可能具有困難。所述入射
角可能較高，使得他們規(guī)律地引起內(nèi)反射的發(fā)生。因此，將量子轉(zhuǎn)化層 6設(shè)置在背離所述投影系統(tǒng)一側(cè)的所述透射板4上。例如，在由發(fā)光玻 璃(luminescent glass)(例如，摻雜有稀土離子的玻璃，并且具有約 5-25微米的厚度)組成的所述轉(zhuǎn)換層6中，將已轉(zhuǎn)換的光沿全部方向再 輻射。為了使光損耗和圖像分辨率損耗最小化，通過用包括一個(gè)或更多 彈簧19等的壓力產(chǎn)生裝置20將所述輻射檢測器壓在所述量子轉(zhuǎn)化層6 上面，將所述輻射檢測器8定位于所述量子轉(zhuǎn)化層6附近。在圖3中， 所施加力的方向示意性地由箭頭16示出。
因?yàn)樗鲚椛錂z測器8和熒光材料的所述量子轉(zhuǎn)化層6 —般受到一 定程度的不平坦性和粗糙度，所述輻射檢測器8可能在某些位置與所述 量子轉(zhuǎn)化層6接觸，而在另一些位置可能不會(huì)建立這種接觸。在接觸壓 力中所得到的差別可能在通過所述輻射檢測器8獲得的圖像中引起過熱
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點(diǎn)，即接收更多光的點(diǎn)。
此外，為了將所述輻射檢測器8與外部儀器相連，需要足夠的空間 以可用于一個(gè)或更多接合線14。當(dāng)前，在所述透射板4中形成一個(gè)或更 多凹槽用于該目的。
圖4a和圖4b示意性地示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的襯底級(jí)別的傳感 器21。在兩個(gè)圖中，所述襯底級(jí)別傳感器21包括由透射板24 (例如， 玻璃板或石英玻璃板)支撐的輻射接收器22 (例如，剪切光柵結(jié)構(gòu)或針 孔結(jié)構(gòu))和輻射檢測器28 (例如，象CCD-攝像機(jī)那樣的攝像機(jī))?？梢?將所述輻射檢測器28安裝到襯底30上。所述輻射檢測器28還可以經(jīng)由 接合線34與外部儀器相連。在所述透射板24的一側(cè)的所述輻射檢測器 28的頂部上安裝了光纖塊32。在所述光纖塊32和所述透射板24之間， 將量子轉(zhuǎn)化層26 (例如，包括發(fā)光玻璃)或者設(shè)置在面向所述透射板24 一側(cè)(圖4a)的所述光纖塊32上，或者替代地，設(shè)置在面向所述光纖 塊32—側(cè)(圖4b)的所述透射板24上。在一個(gè)實(shí)施例中，所述量子轉(zhuǎn) 換層26具有這樣的厚度至少五倍大于具有第一波長(例如，DUV輻射) 的入射輻射的所述量子轉(zhuǎn)換層26中的吸收長度、并且50倍小于所述透 射板24的厚度。通常，這些邊界導(dǎo)致約5-25微米的厚度。所述光纖塊 32包括多個(gè)光纖，配置用于將由所述量子轉(zhuǎn)化層26再輻射的光導(dǎo)引到 所述輻射檢測器28。由壓力產(chǎn)生裝置40產(chǎn)生的預(yù)加應(yīng)力可以提供所述 光纖塊32、所述量子轉(zhuǎn)化層26和所述透射板24之間的接觸，以保持圖 像分辨率。例如通過使用一個(gè)或更多彈簧39等施加的預(yù)加應(yīng)力的方向示 意性地由箭頭36所示。
圖5a、圖5b示意性地示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的襯底級(jí)別的傳感 器41。與圖4a和圖4b中所示的襯底級(jí)別傳感器21的實(shí)施例相反，在 這些實(shí)施例中，例如通過直接接觸，將所述量子轉(zhuǎn)換層26和所述光纖塊 32安裝到所述透射板24上。例如，可以通過使用包括圖5a所示的一個(gè) 或更多彈簧39等的壓力產(chǎn)生裝置40，用預(yù)加壓力將所述輻射檢測器28 (例如，攝像機(jī))壓到所述光纖塊32上。所施加的所述預(yù)加壓力再次示 意性地由箭頭36所示。替代地如圖5b所示，例如可以通過使用光學(xué)膠 等將所述輻射檢測器28與所述光纖塊32相連。
在本發(fā)明實(shí)施例中，所述光纖塊3包括多條管線，所述光纖之間具 有吸收材料。將所述吸收材料配置用于吸收來自落在所述光纖塊32的
NA之外的所述量子轉(zhuǎn)換層的輻射。因此，幾乎沒有直射光可以到達(dá)所述 輻射檢測器28。
在如圖3示意性所示的ILIAS的實(shí)施例中，可以用光學(xué)膠將所述量 子轉(zhuǎn)化層6粘合到所述透射板4上。由于入射到所述透射板4上的所述 輻射(即，DUV-輻射)，所述光學(xué)膠可能隨著時(shí)間而退化。這可能導(dǎo)致從 從長遠(yuǎn)觀點(diǎn)來看的較弱接觸。另一方面，在根據(jù)本發(fā)明的襯底級(jí)別傳感 器的實(shí)施例中，可以將由發(fā)光玻璃等組成的所述量子轉(zhuǎn)換層6改為用光 學(xué)膠粘合到所述光纖塊32上。當(dāng)所述量子轉(zhuǎn)化層再輻射具有不同波長 (即，480-550nm)的光時(shí)，所述光學(xué)膠將退化到較差的程度，而所述接 觸保持在較長的時(shí)間段完好無缺。
如可以易于在圖4a、圖4b、圖5a和圖5b示意性示出的實(shí)施例中 看出的，在根據(jù)本發(fā)明的襯底級(jí)別傳感器的實(shí)施例中，所述輻射檢測器 28不直接接觸所述量子轉(zhuǎn)換層26。因此，不存在由于這兩種結(jié)構(gòu)之間的 可變接觸導(dǎo)致的過熱點(diǎn)。
此外，由于光纖塊32，可以存在足夠的空間以將所述輻射檢測器 18經(jīng)由接合線34與外部儀器相連，而無需為此目的例如通過使用一個(gè) 或更多凹槽而適應(yīng)所述透射板24。因此，所述透射板24的結(jié)構(gòu)完整性 可以增加。
如果足夠長，所述光纖塊32本身還可以提供附加的結(jié)構(gòu)完整性。 為了獲得沒有光損耗的一定透射率，所述投影系統(tǒng)PS的NA的增加通常 導(dǎo)致所述透射板24的厚度的減少。然而，其性能隨著前述減少到一定厚 度以下而逐漸退化，即通常幾個(gè)微米，由于所述透射板24不足夠的結(jié)構(gòu) 完整性。例如，在圖5a和圖5b中所示的實(shí)施例中，因?yàn)樗龉饫w塊32 可以整體上對(duì)于所述結(jié)構(gòu)的整體性有貢獻(xiàn)，其可以增加閾值厚度，即所 述透射板24與配置有量子轉(zhuǎn)化層26的光纖塊32相結(jié)合。
圖6示意性地示出了制造如圖5a和圖5b所示的襯底級(jí)別傳感器的 方法實(shí)施例的流程圖。在動(dòng)作51中，提供了光纖塊。所述光纖塊包括多 條光纖。
在動(dòng)作53中，所述光纖塊位于與一塊量子轉(zhuǎn)化材料(例如，發(fā)光 玻璃)相連的一側(cè)。可以通過使用光學(xué)膠形成所述鏈接，所述鏈接導(dǎo)致 形成在一端具有多條光纖而在另一端具有量子轉(zhuǎn)化材料的單獨(dú)結(jié)構(gòu)。
在動(dòng)作55中，例如通過拋光來減少所述結(jié)構(gòu)中量子轉(zhuǎn)換材料的體 積，以在所述光纖塊的頂部上形成量子轉(zhuǎn)化層。在這方面，拋光可以包 括機(jī)械拋光和/或化學(xué)拋光。所述量子轉(zhuǎn)化層的合適厚度為至少五倍大于 所述量子轉(zhuǎn)化層中的特定波長光的吸收長度。對(duì)于深紫外波(DUV)，通 常5-25微米的光是合適的。
在動(dòng)作57中，提供了透射板，例如玻璃板或石英板。在動(dòng)作59中， 所述透射板與具有在動(dòng)作55中形成的所述量子轉(zhuǎn)化層的一端處，與所述 單獨(dú)結(jié)構(gòu)相連。這種鏈接可以通過直接接觸來建立。其中，直接接觸包 括以下技術(shù)在較短時(shí)間段期間的局部加熱導(dǎo)致兩個(gè)結(jié)構(gòu)之間的直接接 觸；以及將平滑干凈的表面彼此接觸，隨后范德華力將(Van der Waals forces)所述兩個(gè)表面接合到一起。
在動(dòng)作61中，將輻射檢測器設(shè)置并且定位在所述光纖塊附近。在 一個(gè)實(shí)施例中，這是通過使用框架作為公共基準(zhǔn)，將所述輻射檢測器和 所述光纖塊兩者與外部框架相連并且使它們對(duì)齊來建立的。
替代地，導(dǎo)致如圖5a所示的實(shí)施例的所述方法可以在動(dòng)作63中繼 續(xù)，提供例如彈簧等的壓力產(chǎn)生裝置。在這種情況下，在動(dòng)作65中，按 照以下方式定位所述壓力產(chǎn)生裝置將所述輻射檢測器壓到配置有所述 多條光纖的單獨(dú)結(jié)構(gòu)的一端上。
在導(dǎo)致如圖5b所示的傳感器實(shí)施例的所述方法的另一個(gè)替代實(shí)施 例中，在動(dòng)作61中將所述輻射檢測器定位于所述光纖塊的附近之后，例 如可以通過使用光學(xué)膠等將所述輻射檢測器與所述光纖塊相連。
盡管可以做出特定的參考，將所述光刻設(shè)備用于制造IC，應(yīng)該理解 的是，這里描述的光刻設(shè)備可以具有其他應(yīng)用，例如制造集成光學(xué)系統(tǒng)、 用于磁疇存儲(chǔ)器的導(dǎo)引和檢測圖案、平板顯示器、液晶顯示器(LCD)、 薄膜磁頭等。因該理解的是，在這種替代應(yīng)用的上下文中，可以將其中 使用的任意術(shù)語"晶片"或"管芯"分別認(rèn)為是與更一般的術(shù)語"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)、度量工具和檢驗(yàn)工具中。在可應(yīng)用的情況下，可以 將所述公開應(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，例如以便產(chǎn)生多層ic，使得這里使用的所述術(shù)語襯底也可
以表示已經(jīng)包含多個(gè)己處理層的襯底。
盡管以上已經(jīng)作出了特定的參考，在光刻設(shè)備的上下文中使用本發(fā) 明的實(shí)施例，應(yīng)該理解的是，本發(fā)明可以用于其他應(yīng)用中，例如壓印光 刻，并且只要上下文允許，不局限于光學(xué)光刻。在壓印光刻中，圖案形 成裝置中的拓?fù)湎薅嗽谝r底上產(chǎn)生的圖案?？梢詫⑺鰣D案形成裝置 的拓?fù)溆∷⒌街蔚剿鲆r底的抗蝕劑層上，在其上通過施加電磁輻射、 熱、壓力或其組合來使所述抗蝕劑熟化。所述圖案形成裝置移走所述抗 蝕劑，在所述抗蝕劑熟化之后在其中留下圖案。
這里使用的術(shù)語"輻射"和"束"包含全部類型的電磁輻射，包括
紫外(UV)輻射(例如具有約365、 355、 248、 193、 157或126nm的波 長)以及極紫外(EUV)輻射(例如，具有在5-20nm范圍的波長)、和諸 如離子束或電子束之類的粒子束。
在上下文允許的情況下，所述術(shù)語"透鏡"可以表示各種類型的光 學(xué)部件的任意一種或其組合，包括折射、反射、磁性、電磁和靜電型光 學(xué)部件。
以上描述是說明性的，而不是限制。因此，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人 員顯而易見的是，可以在不脫離所附權(quán)利要求范圍的情況下，對(duì)本發(fā)明 做出修改。
權(quán)利要求
1.一種光刻設(shè)備，包括照射系統(tǒng)，配置用于調(diào)節(jié)第一波長的輻射束；支架，配置用于支撐圖案形成裝置，所述圖案形成裝置配置用于在橫截面方向把圖案賦予給輻射束，以形成第一波長的圖案化輻射束；襯底臺(tái)，配置用于保持襯底；投影系統(tǒng)，配置用于將所述圖案化輻射束投影到所述襯底的目標(biāo)部分上，所述投影系統(tǒng)包括最終元件；以及襯底級(jí)別傳感器，包括輻射接收器，定位于所述最終元件的焦平面中；透射板，配置用于在面向所述投影系統(tǒng)一側(cè)支撐所述輻射接收器；量子轉(zhuǎn)化層，配置用于吸收在所述透射板上入射的第一波長的光，并且再輻射第二波長的光；光纖塊，包括多條光纖；以及輻射檢測器，其中，所述多條光纖配置用于將由所述量子轉(zhuǎn)換層再輻射的光導(dǎo)引到所述輻射檢測器。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的光刻設(shè)備，其中，所述襯底級(jí)別傳感器 還包括壓力產(chǎn)生裝置，配置用于將預(yù)加壓力施加到所述輻射檢測器上， 使得所述透射板、所述量子轉(zhuǎn)化層、所述光纖塊和所述輻射檢測器彼此 接觸。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的光刻設(shè)備，其中，所述壓力產(chǎn)生裝置包 括彈簧。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的光刻設(shè)備，其中，所述量子轉(zhuǎn)化層包括 來自包括發(fā)光玻璃和/或磷光體的組的材料。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的光刻設(shè)備，其中，所述量子轉(zhuǎn)化層具有 在厚度至少五倍大于所述第一波長光的所述量子轉(zhuǎn)化層中的吸收長度、并且50倍小于所述透射板厚度。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的光刻設(shè)備，其中，在第一側(cè)的所述量子 轉(zhuǎn)化層利用光學(xué)膠與所述光纖塊相連。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的光刻設(shè)備，其中，在第二側(cè)的所述量子 轉(zhuǎn)化層利用通過直接接觸建立的接觸與所述透射板相連。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的光刻設(shè)備，其中，所述輻射接收器至少 包括剪切光柵和/或針孔。
9. 一種器件制造方法，包括使用投影系統(tǒng)，將圖案從圖案形成裝置投影到襯底上；以及 使用包括以下部分的襯底級(jí)別傳感器，測量所述投影系統(tǒng)的透鏡像差輻射接收器，定位于所述最終元件的焦平面中; 透射板，配置用于在面向所述投影系統(tǒng)一側(cè)支撐所述輻射接 收器；量子轉(zhuǎn)化層，配置用于吸收在所述透射板上入射的第一波長的 光，并且再輻射第二波長的光；光纖塊，包括多條光纖；以及輻射檢測器，其中，所述多條光纖配置用于將由所述量子轉(zhuǎn)換 層再輻射的光導(dǎo)引到所述輻射檢測器。
10. —種輻射傳感器包括 輻射接收器，配置用于接收入射輻射；透射板，配置用于支撐第一側(cè)的所述輻射接收器；量子轉(zhuǎn)化層，配置用于吸收在所述透射板上入射的第一波長的光， 并且再輻射第二波長的光；光纖塊，包括多條光纖，配置用于收集和導(dǎo)引由所述量子轉(zhuǎn)化層再 輻射的光；以及輻射檢測器，配置用于接收由所述多條光纖導(dǎo)引的輻射。
11. 根據(jù)權(quán)利要求10所述的輻射傳感器，其中，所述輻射傳感器 還包括壓力產(chǎn)生裝置，配置用于將預(yù)加壓力施加到所述輻射檢測器上， 使得所述透射板、所述量子轉(zhuǎn)化層、所述光纖塊和所述輻射檢測器彼此 接觸。
12. 根據(jù)權(quán)利要求11所述的輻射傳感器，其中，所述壓力產(chǎn)生裝 置包括彈簧。
13. 根據(jù)權(quán)利要求IO所述的輻射傳感器，其中，所述量子轉(zhuǎn)化層包括來自包括發(fā)光玻璃和/或磷光體的組的材料。
14. 根據(jù)權(quán)利要求IO所述的輻射傳感器，其中，所述量子轉(zhuǎn)化層 具有的厚度至少五倍大于所述第一波長光的所述量子轉(zhuǎn)化層中的吸收長 度、并且50倍小于所述透射板厚度。
15. 根據(jù)權(quán)利要求10所述的輻射傳感器，其中，在第一側(cè)的所述 量子轉(zhuǎn)化層利用光學(xué)膠與所述光纖塊相連。
16. 根據(jù)權(quán)利要求15所述的輻射傳感器，其中，在第二側(cè)的所述 量子轉(zhuǎn)化層利用通過直接接觸建立的接觸與所述透射板相連。
17. 根據(jù)權(quán)利要求10所述的輻射傳感器，其中，所述輻射接收器 包括剪切光柵和/或針孔。
18. —種光刻設(shè)備，包括 照射系統(tǒng)，配置用于調(diào)節(jié)輻射束；支架，配置用于支撐圖案形成裝置，所述圖案形成裝置配置用于在 橫截面方面把圖案賦予給輻射束，以形成圖案化輻射束； 襯底臺(tái)，配置用于保持襯底；投影系統(tǒng)，配置用于將所述圖案化輻射束投影到所述襯底的目標(biāo)部 分上；以及輻射傳感器，包括輻射接收器，配置用于接收入射輻射； 透射板，配置用于支撐第一側(cè)的所述輻射接收器； 量子轉(zhuǎn)化層，配置用于吸收在所述透射板上入射的第一波長的 光，并且再輻射第二波長的光；光纖塊，包括多條光纖，配置用于收集和導(dǎo)引由所述量子轉(zhuǎn)化 層再輻射的光；以及輻射檢測器，配置用于接收由所述多條光纖導(dǎo)引的輻射。
19. 一種器件制造方法，包括 使用投影系統(tǒng)提供輻射束； 使所述輻射束形成圖案；將所述圖案化束投影到襯底的目標(biāo)部分上；以及 使用包括以下部分的襯底級(jí)別傳感器，測量所述照射系統(tǒng)的特性 輻射接收器，定位于所述最終元件的焦平面中； 透射板，配置用于在面向所述投影系統(tǒng)一側(cè)支撐所述輻射接 收器；量子轉(zhuǎn)化層，配置用于吸收在所述透射板上入射的第一波長的 光，并且再輻射第二波長的光；光纖塊，包括多條光纖，配置用于將由所述量子轉(zhuǎn)換層再輻射 的光進(jìn)行收集和導(dǎo)引；以及輻射檢測器，配置用于接收由所述多條光纖導(dǎo)引的輻射。
20. —種制造輻射傳感器的方法，包括通過將包括多條光纖的光纖塊與一塊量子轉(zhuǎn)化材料相連來形成結(jié) 構(gòu)，所述結(jié)構(gòu)具有配置用于與多條光纖相連的第一端和配置用于與所述 量子轉(zhuǎn)化材料相連的第二端；減小所述結(jié)構(gòu)在所述第二端處的體積，以便形成配置有量子轉(zhuǎn)化層 的光纖塊；將所述透射板與所述結(jié)構(gòu)的所述第二端相連； 將所述輻射檢測器定位于所述結(jié)構(gòu)的所述第一端附近。
21. 根據(jù)權(quán)利要求20所述的方法，其中，將所述輻射檢測器定位 的步驟包括將所述輻射檢測器壓到所述結(jié)構(gòu)的所述第一端上。
22. 根據(jù)權(quán)利要求20所述的方法，其中，將所述輻射檢測器定位 的步驟包括將所述輻射檢測器與所述結(jié)構(gòu)的所述第一端相連。
23. 根據(jù)權(quán)利要求20所述的方法，其中，所述減小所述結(jié)構(gòu)在所 述第二端處的體積，是通過機(jī)械和/或化學(xué)拋光來執(zhí)行的。
24. 根據(jù)權(quán)利要求20所述的方法，其中，所述將所述透射板與所 述結(jié)構(gòu)的所述第二端相連，是通過直接接觸來實(shí)現(xiàn)的。
全文摘要
公開了一種輻射傳感器，包括輻射接收器，定位于所述投影系統(tǒng)的所述最終元件的焦平面中；透射板，在面向所述投影系統(tǒng)一側(cè)支撐所述輻射接收器；量子轉(zhuǎn)化層，用于吸收在所述透射板上入射的第一波長的光，并且再輻射第二波長的光；光纖塊，包括多條光纖；以及輻射檢測器。在所述輻射檢測器中，所述多條光纖將由所述量子轉(zhuǎn)換層再輻射的光導(dǎo)引到所述輻射檢測器。所述輻射傳感器可以用作光刻設(shè)備中的襯底級(jí)別傳感器。
文檔編號(hào)H01L21/027GK101109908SQ20071012731
公開日2008年1月23日 申請(qǐng)日期2007年7月2日 優(yōu)先權(quán)日2006年7月17日
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