CN101609267B - 光刻设备 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种光刻设备以及一种用于浸没式光刻设备的衬底平台,所述浸没式光刻设备被设置以将图案化的辐射束从图案形成装置投影到衬底上,所述衬底平台被构建以保持所述衬底并且包括用于感测所述图案化的辐射束的至少一个传感器,所述传感器包括具有面对入射的辐射束的前侧和与所述前侧相对的后侧的至少部分透射层,其中,所述后侧设置有经受透射穿过所述层的辐射束的至少一个传感器标记。

Description

光刻设备
技术领域
本发明涉及一种浸没式光刻设备。
背景技术
光刻设备是一种将所需图案应用到衬底上(通常应用到所述衬底的目标部分上)的机器。例如,可以将光刻设备用在集成电路(IC)的制造中。在这种情况下,可以将可选地称为掩模或掩模版的图案形成装置用于生成待形成在所述IC的单层上的电路图案。可以将该图案转移到衬底(例如,硅晶片)上的目标部分(例如,包括一部分管芯、一个或多个管芯)上。典型地,经由成像将所述图案转移到在所述衬底上设置的辐射敏感材料(抗蚀剂)层上。通常,单个衬底将包含连续形成图案的相邻目标部分的网络。公知的光刻设备包括:所谓步进机,在所述步进机中,通过将整个图案一次曝光到所述目标部分上来辐射每一个目标部分;以及所谓扫描器,在所述扫描器中,通过辐射束沿给定方向(“扫描”方向)扫描所述图案、同时沿与该方向平行或反向平行的方向扫描所述衬底来辐射每一个目标部分。还可以通过将所述图案压印到所述衬底上,而将所述图案从所述图案形成装置转移到所述衬底上。
为了精确地将需要的图案应用至衬底的目标部分上,所述掩模版应当相对于所述衬底被对准。因此,根据现有技术,通过测量和调整所述相对位置,掩模版相对于衬底的相对位置被精确地设定。根据现有技术,可通过使用两个对准动作完成所述图案形成装置相对于衬底的对准。
在第一动作中,衬底相对于承载所述衬底的衬底平台被对准,而在第二动作中,所述掩模版相对于衬底平台被对准。由于这两个动作,掩模版如所需要地相对于衬底被对准。
在使用单平台机器的情形下,将在曝光位置执行所述第一和第二动作。在使用双平台机器的情形下,可在远离所述曝光位置的第一位置执行所述第一动作。之后,其上设置有衬底的衬底平台被运送至执行第二动作的第二位置(即,曝光位置)。
可用两个传感器组件来执行所述第一动作。第一传感器组件包括对准传感器且测量衬底在X、Y和Rz方向上相对于衬底平台的相对位置,其中,XY平面被限定成大致平行于衬底的表面的平面,所述X和Y方向大致彼此垂直。所述Z方向大致垂直于X和Y方向,因此Rz表示在XY平面内围绕Z方向的旋转。例如在美国专利US 6297876中提供了关于这种传感器的更加详细的描述。第二传感器组件(通常称作为水平传感器)测量依赖于待曝光的衬底上的位置的衬底表面的高度、基于所确定的高度形成高度分布图,而且还确定围绕X和Y轴的旋转:Rx、Ry。
其次,在第二动作中,所述掩模版相对于衬底平台被对准。这可用图像传感器(例如透射图像传感器)来进行,这对本领域技术人员来说是公知的。通过使设置在掩模版或承载所述掩模版的掩模版平台上的第一对准图案(掩模对准标记)穿过投影系统(透镜)成像到设置在衬底平台上或在衬底平台中的一个或多个板(即,透射图像传感器板)上,来进行透射图像传感器测量。所述透射图像传感器板包括第二对准图案。所述对准图案可包括多条隔离的线。光敏探测器(即,二极管)设置在所述衬底平台的内部、在透射图像传感器板中的第二对准图案的后面,其测量成像的第一对准图案的光强度。当所述第一对准图案的投影的图像(即,空间图像)精确地匹配所述第二对准图案时,所述传感器测量最大的强度。在所述衬底平台正沿X和Y方向在不同的Z高度水平上移动的同时,所述传感器测量所述强度。因此,所述透射图像传感器实际上是空间图像传感器,其中,多个扫描狭缝探测隔离的线的空间图像。基于这些测量,可确定衬底平台的最优的相对位置。在下文中将对典型的透射图像传感器进行更加详细的说明。
如上所述,在第一动作中,所述对准传感器测量衬底相对于承载衬底的衬底平台的位置。所述对准传感器还测量透射图像传感器板的XY位置,更具体地是透射图像传感器板上的基准标记的位置,同时,所述水平传感器结合另外的传感器(Z-干涉计)测量其Z位置。基于衬底相对于衬底平台的位置和透射图像传感器相对于衬底平台的位置,可确定衬底相对于透射图像传感器的位置。
如上所述,在第二动作中,所述掩模版相对于衬底平台被对准。可由透射图像传感器来测量空间图像的位置,这给出所述空间图像相对于所述透射图像传感器的位置。来自这两个动作的信息可被结合以计算用于所述空间图像和衬底的最佳匹配的衬底平台的最优位置(以及还可以确定所述透镜校正)。
另外,已提出将光刻投影设备中的衬底浸没在具有相对高的折射率的液体(例如,水)中,以填充介于投影系统的最终元件和衬底之间的空间。由于曝光辐射在所述液体中相对于空气中的波长具有更短的波长,所以这使得能够对更小的特征成像。所述液体的作用还可以看作是增加了系统的有效的数值孔径(NA)并且还增大焦深。
浸没式光刻设备的一个公知的缺点是在衬底及周围结构的表面(例如,在反射镜块(mirror block)和设置在反射镜块中的传感器(例如透射图像传感器)上出现通常成液滴形式的液体(例如,水)。更具体地,所述液体可出现在典型地由石英材料制成的透射图像传感器板的上表面上。更具体地,透射图像传感器板的表面的大部分被Cr和在Cr的顶部上的TiN所涂覆。Cr和TiN是亲水材料。因此,所述液体将在所述板上呈现成大量的液滴的形式。在透射图像传感器板的顶部上出现液体看来是不可避免的,尤其是对于高生产量,即高速浸没式光刻设备而言。虽然大部分液滴相对快地蒸发(例如在约15-25秒中),但是它们可对整个衬底生产过程产生重大(且负面的)的影响。例如,液滴对于对准和水平传感器而言可起到透镜的作用,从而扰乱它们正常的功能且可能降低它们的精度。另外,逐渐干燥的所述液体可局部地降低所述传感器的温度。结果,由于传感器结构中的热膨胀和增加的张力,标记之间的距离和它们的高度发生变化,从而扰乱测量过程。
为了避免这些缺点,所述传感器表面可用排斥水的涂层覆盖。然而,这将证明是有问题的,因为由于其位置在具有不同的折射率的两种媒介中,所述空间图像将被错误地绘图。另外,使设置在两种(或多种)不同媒介中的空间图像的建模是复杂的。在实践中使用拟合运算法则是很重要的。另外,如果所述涂层相对很薄,那么它很容易被辐射破坏(例如UV辐射)、和/或被硬的灰尘颗粒毁坏。另一缺点是它将重复下层的光栅的形状,从而给所述涂层一个“粗糙的”上表面。
更具体地,即使在沉积很厚的疏水涂层之后,设置在前传感器表面上的标记可具有拓扑。由对准标记的大的沟槽形成所述拓扑。所述拓扑可能是污染源。它可轻易地捕获类似于水中的抗蚀剂片的水滴或颗粒。另外,由于出现沟槽,清洗传感器的表面将会很困难。考虑到使所述标记平坦化,可通过再分割对准标记来尝试减小所述拓扑。然而,再分割需要较高的传感器制造成本,且可能导致对准信号的损失。
发明内容
需要提供改善的光刻设备,其中,现有技术的至少一个缺点被消除或缓解。
根据本发明的一个方面,提供了一种浸没式光刻设备,所述浸没式光刻设备被设置以将图案化的辐射束从图案形成装置投影到衬底上,所述衬底平台被构建以保持所述衬底且包括用于感测所述图案化的辐射束的至少一个传感器,所述传感器包括至少部分透射层,所述至少部分透射层具有面对入射的辐射束的前侧和与所述前侧相对的后侧,其中,所述后侧设置有至少一个传感器标记,所述传感器标记经受透射穿过所述层的辐射束。
附图说明
现在参照随附的示意性附图,仅以举例的方式,描述本发明的实施例,其中,在附图中相应的附图标记表示相应的部件,且其中:
图1示出根据现有技术的光刻设备;
图2是现有技术的衬底平台卡盘的透视侧视图;
图3是在图2中示出的掩模版平台和衬底平台卡盘的一部分的横截面;
图4和图5示出在现有技术的光刻投影设备中使用的液体供给系统的两个实施例;
图6是设置有用于排斥浸没液体的表面层的透射图像传感器的一个示例的示意横截面;
图7是根据本发明的一个实施例设置有外(表面)层和中间层的透射图像传感器的一个实施例的示意横截面;
图8-11显示在所述制造过程的各个阶段中示出的具有透射图像传感器和反射图像传感器的衬底平台的另一实施例的横截面;
图12显示衬底平台的另一实施例的横截面;
图13-16显示在所述制造过程的各个阶段中示出的具有透射图像传感器和反射图像传感器的衬底平台的另一实施例的横截面;
图17显示衬底平台的另一实施例的横截面;
图18示意性显示图12的反射式和透射式传感器。
具体实施方式
图1示意性地示出根据本发明的一个实施例的光刻设备。所述设备包括:
-照射系统(照射器)IL,配置用于调节辐射束B(例如,紫外(UV)辐射或极紫外(EUV)辐射);
-支撑结构(例如掩模台)MT,构造用于支撑图案形成装置(例如掩模)MA并与构建用于根据确定的参数精确地定位图案形成装置的第一定位装置PM相连;
-衬底平台9包括包含衬底台(例如晶片台)WT的反射镜块,所述衬底台WT被构建用于保持衬底(例如涂覆有抗蚀剂的晶片)W,所述反射镜块与构建用于根据确定的参数精确地定位衬底的第二定位装置PW相连;和
-投影系统(例如折射式投影透镜系统)PS,所述投影系统PS配置用于将由图案形成装置MA赋予辐射束B的图案投影到衬底W的目标部分C(例如包括一根或多根管芯)上。
所述照射系统可以包括各种类型的光学部件,例如折射型、反射型、磁性型、电磁型、静电型或其它类型的光学部件、或其任意组合,以引导、成形、或控制辐射。
所述支撑结构支撑所述图案形成装置,即承载所述图案形成装置的重量。支撑结构以依赖于图案形成装置的方向、光刻设备的设计以及诸如图案形成装置是否保持在真空环境中等其它条件的方式保持图案形成装置。所述支撑结构可以采用机械的、真空的、静电的或其它夹持技术来保持图案形成装置。所述支撑结构可以是框架或台,例如,其可以根据需要成为固定的或可移动的。所述支撑结构可以确保图案形成装置位于所需的位置上(例如相对于投影系统)。在这里任何使用的术语“掩模版”或“掩模”都可以认为与更上位的术语“图案形成装置”同义。
这里所使用的术语“图案形成装置”应该被广义地理解为表示能够用于将图案在辐射束的横截面上赋予辐射束、以便在衬底的目标部分上形成图案的任何装置。应当注意,被赋予辐射束的图案可能不与在衬底的目标部分上的所需图案完全相符(例如如果该图案包括相移特征或所谓辅助特征)。通常,被赋予辐射束的图案将与在目标部分上形成的器件中的特定的功能层相对应,例如集成电路。
图案形成装置可以是透射式的或反射式的。图案形成装置的示例包括掩模、可编程反射镜阵列以及可编程液晶显示(LCD)面板。掩模在光刻术中是公知的,并且包括诸如二元掩模类型、交替型相移掩模类型、衰减型相移掩模类型和各种混合掩模类型之类的掩模类型。可编程反射镜阵列的示例采用小反射镜的矩阵布置,每一个小反射镜可以独立地倾斜,以便沿不同方向反射入射的辐射束。所述已倾斜的反射镜将图案赋予由所述反射镜矩阵反射的辐射束。
这里使用的术语“投影系统”应该广义地解释为包括任意类型的投影系统。所述投影系统的类型可包括折射型、反射型、反射折射型、磁性型、电磁型和静电型光学系统、或其任意组合,如对于所使用的曝光辐射所适合的、或对于诸如使用浸没液或使用真空之类的其他因素所适合的。这里任何使用的术语“投影透镜”可以认为是与更上位的术语“投影系统”同义。
如这里所示的,所述设备是透射型的(例如,采用透射式掩模)。替代地,所述设备可以是反射型的(例如,采用如上所述类型的可编程反射镜阵列,或采用反射式掩模)。
所述光刻设备可以是具有两个(双平台)或更多衬底台(和/或两个或更多的掩模台)的类型。在这种“多平台”机器中,可以并行地使用附加的台,或可以在一个或更多个台上执行预备步骤的同时,将一个或更多个其它台用于曝光。
参照图1,所述照射器IL接收从辐射源SO发出的辐射束。该源和所述光刻设备可以是分立的实体(例如当该源为准分子激光器时)。在这种情况下,不会将该源考虑成形成光刻设备的一部分,并且通过包括例如合适的定向反射镜和/或扩束器的束传递系统BD的帮助,将所述辐射束从所述源SO传到所述照射器IL。在其它情况下,所述源可以是所述光刻设备的组成部分(例如当所述源是汞灯时)。可以将所述源SO和所述照射器IL、以及如果需要时的所述束传递系统BD一起称作辐射系统。
所述照射器IL可以包括用于调整所述辐射束的角强度分布的调整器AD。通常,可以对所述照射器的光瞳平面中的强度分布的至少所述外部和/或内部径向范围(一般分别称为σ-外部和σ-内部)进行调整。此外,所述照射器IL可以包括各种其它部件,例如积分器IN和聚光器CO。可以将所述照射器用于调节所述辐射束,以在其横截面中具有所需的均匀性和强度分布。
所述辐射束B入射到保持在支撑结构(例如,掩模台)MT上的所述图案形成装置(例如,掩模)MA上,并且通过所述图案形成装置来形成图案。已经穿过图案形成装置MA之后,所述辐射束B通过投影系统PS,所述投影系统PS将辐射束聚焦到所述衬底W的目标部分C上。通过第二定位装置PW和位置传感器IF(例如,干涉仪器件、线性编码器或电容传感器)的帮助,可以精确地移动所述反射镜块和夹持至其上的衬底台WT,例如以便将不同的目标部分C定位于所述辐射束B的路径中。类似地,例如在从掩模库的机械获取之后,或在扫描期间,可以将所述第一定位装置PM和另一个位置传感器(图1中未明确示出)用于相对于所述辐射束B的路径精确地定位图案形成装置MA。通常,可以通过形成所述第一定位装置PM的一部分的长行程模块(粗定位)和短行程模块(精定位)的帮助来实现掩模台MT的移动。类似地,可以采用形成所述第二定位装置PW的一部分的长行程模块和短行程模块来实现所述衬底平台9的移动。在步进机的情况下(与扫描器相反),所述掩模台MT可以仅与短行程致动器相连,或可以是固定的。可以使用掩模对准标记M1、M2和衬底对准标记P1、P2来对准掩模MA和衬底W。尽管所示的衬底对准标记占据了专用目标部分,但是它们可以位于目标部分之间的空间上(这些公知为划线对齐标记)。类似地,在将多于一个的管芯设置在掩模MA上的情况下,所述掩模对准标记可以位于所述管芯之间。
可以将所述设备用于以下模式中的至少一种中:
1.在步进模式中,在将掩模台MT和衬底台WT保持为基本静止的同时,将赋予所述辐射束的整个图案一次投影到目标部分C上(即,单一的静态曝光)。然后将所述衬底台WT沿X和/或Y方向移动,使得可以对不同目标部分C曝光。在步进模式中,曝光场的最大尺寸限制了在单一的静态曝光中成像的所述目标部分C的尺寸。
2.在扫描模式中,在对掩模台MT和衬底台WT同步地进行扫描的同时,将赋予所述辐射束的图案投影到目标部分C上(即,单一的动态曝光)。衬底台WT相对于支撑结构MT的速度和方向可以通过所述投影系统PS的(缩小)放大率和图像反转特征来确定。在扫描模式中,曝光场的最大尺寸限制了单一动态曝光中所述目标部分的宽度(沿非扫描方向),而所述扫描运动的长度确定了所述目标部分的高度(沿所述扫描方向)。
3.在另一个模式中,将用于保持可编程图案形成装置的掩模台MT保持为基本静止,并且在对所述衬底台WT进行移动或扫描的同时,将赋予所述辐射束的图案投影到目标部分C上。在这种模式中,通常采用脉冲辐射源,并且在所述衬底台WT的每一次移动之后、或在扫描期间的连续辐射脉冲之间,根据需要更新所述可编程图案形成装置。这种操作模式可易于应用于利用可编程图案形成装置(例如,如上所述类型的可编程反射镜阵列)的无掩模光刻术中。
也可以采用上述使用模式的组合和/或变体,或完全不同的使用模式。
图2和3更加详细地显示已有的衬底平台9的示例。所述衬底平台9包括衬底台10、反射镜块11、衬底平台承载模块12和用于相对于所述衬底平台承载模块12定位所述反射镜块11(和连接至其上的衬底台10)的多个定位电动机。
所述衬底台10被配置以通过真空的方式夹持衬底(未在图2中显示)。另外,衬底台10具有在孔13(图2)中引导的3个可移动销。所述销用于将衬底(W)加载到衬底台10上或从衬底台10上卸载衬底(W)。为此,所述销可被提升至所述衬底台10上方以接收或释放所述衬底。所述衬底台10设置在所述反射镜块11的上表面的顶部上,更具体地,在形成在反射镜块11中的凹陷25(参见图3)的上表面上。在本发明的一个实施例中,反射镜块11和衬底台10是分离的元件,一个例如通过真空的方式夹持在另一个的顶部。
所述反射镜块11不仅支撑所述衬底台10,而且还是干涉计位置测量系统的一部分。反射镜块的反射镜(例如反射镜平面14-16)反射干涉计激光束至所述干涉计(IF)。反之,通过之前提及的定位电动机由衬底平台承载模块12支撑所述反射镜块11。
在衬底高度水平上使用几个传感器用于评估和优化成像性能。这些传感器可包括之前提及的透射图像传感器、用于测量曝光辐射剂量的光斑传感器以及在扫描器上的集成透镜干涉计(ILIAS)传感器。在下文中将对透射图像传感器的示例进行更加详细地描述。
透射图像传感器
所述光刻设备可装配有包括设置在衬底高度水平上的一个或多个透射图像传感器18、18’的透射图像传感器模块17。典型地,所述光刻设备设置有位于衬底台10的两个相对角落上的两个透射图像传感器18、18’。如之前所述,所述透射图像传感器18、18’用于彼此对准掩模版平台26和衬底平台9和用于测量投影的图像的品质。
参考图3,掩模版27(即,图1中的掩模MA)或掩模版平台26包括一个或多个掩模版光栅或掩模版标记28(参见图1中的M1、M2)。通过投影系统PS将掩模版标记28的图像形成在透射图像传感器18、18’的板32上,通过将辐射束29(即图1中的束B)投影穿过所述投影系统来形成所述图像。所述传感器18、18’的板32与所述反射镜块的上表面在一个水平高度上,且包括具有透射和反射(或吸收)元件(例如在铬层中的透射图案)的光栅结构31。当所述图像聚焦在透射图像传感器板32的光栅结构31上且与透射图像传感器板32的光栅结构31对准时,所述透射元件对应于所述图像。探测器30(例如光电二极管)设置在光栅结构31的后面、在反射镜块中的凹陷内部。所述探测器30被设置且被构建以测量在所述光栅结构后面的所述辐射的强度。
如果所述图像聚焦在所述结构上且与所述结构对准,那么所有辐射穿过所述结构,从而导致在所述探测器上的最大强度。如果所述图像没有聚焦在所述光栅结构31上或不与所述结构对准,那么一部分辐射落到所述反射(或吸收)元件,并且由所述探测器30测量的在所述结构后面的所述强度将降低。
在所述掩模版和衬底平台之间的几个相对位置上,已经穿过所述掩模版标记28和光栅31的辐射强度由所述探测器30测量,以发现所测量的强度具有最大值的位置。这种相对位置与聚焦在所述透射图像传感器18、18’上且与所述透射图像传感器18、18’对准的掩模版标记相对应。
对准传感器
另外地或替代地,所述光刻设备可设置有包括一个或多个反射图像传感器51、52(在本文还被称作对准传感器且在图2和3中示意性被显示)的反射图像传感器模块50。所述对准传感器51、52测量设置在衬底和/或基准上的一个或多个对准标记的位置,例如连接至衬底平台的反射镜块上的传感器18、18’的透射图像传感器板32上的对准标记53。在对准期间,用对准辐射束照射对准标记53。所述对准辐射束被对准标记53衍射成几个衍射级例如+1、-1、+2和-2。通过使用传感器51、52的光学元件,每组对应的衍射级(比方说+1和-1)用于将对准标记的图像形成在参考板上。所述参考板包括用于待测量的每组对应的衍射级的参考光栅。在每个参考光栅后面设置分离的探测器以测量穿过参考光栅的图像中的辐射的强度。通过相对于参考板移动对准标记,用于一个或多个图像的最大强度的位置被发现,这给出了对准位置。为了提高性能,可测量几个图像的强度,并且对准辐射束可由多个色彩(例如红激光(λ=633nm)和绿激光(λ=532nm))构成。
浸没式光刻设备
如上所述,所述光刻设备可以是这样的类型,其中,至少一部分衬底被具有相对高的折射率的液体(例如,水)覆盖以便填充投影系统和衬底之间的空间。在美国专利US4509852中公开了浸没式光刻设备的一个示例,通过引用将其全部内容包含在本文中。浸没液体还可被应用至光刻设备中的其它空间,例如在掩模和投影系统之间。浸没技术用于增加投影系统的数值孔径在本领域是公知的。在此处所使用的术语“浸没”并不是指结构(例如衬底)必须浸没在液体中,而仅指液体在曝光期间位于所述投影系统和衬底之间。
提供具有浸没液体的光刻设备的不同解决方案是已知的。用于提供液体的已知系统是这样的系统:其中,液体仅出现在衬底W的局部区域上且通过使用液体限制系统位于投影系统PS的最终元件FE和衬底W之间(通常衬底W具有比投影系统PS的最终元件更大的表面积)。图4中显示出应用这种浸没技术至光刻设备的一种已知的布置,其中,通过至少一个入口IN将液体供给至衬底W上,优选地沿衬底W相对于投影系统PS的最终元件FE移动的方向来实现。已经在投影系统PS下面穿过之后,由至少一个出口OUT移除所述液体。也就是,在所述元件下面沿-X方向扫描衬底W时,在所述元件的+X侧上供给液体且在-X侧上去除所述液体。
已经提出的另一方案是提供具有密封构件的液体供给系统,所述密封构件沿在投影系统的最终元件和衬底台之间的所述空间的边界的至少一部分延伸。在图5中显示出这样的方案。尽管在Z方向(在光轴的方向上)可能有一些相对移动,但是密封构件在XY平面内相对于投影系统是大致静止的。在密封构件和衬底的表面之间形成密封。优选地,所述密封可以是无接触密封,例如气体密封,但也可以应用机械密封。
在浸没式光刻设备中,已经证实这几乎是不可避免的,尽管存在所述密封,(最终)液滴仍将出现在透射图像传感器18、18’的透射图像传感器板28的表面上。在这个位置上出现液体可降低由透射图像传感器执行的测量的精度。另一个缺点是所述浸没液体可能包括污染物(例如由于多工作循环和交叉污染),除此之外,所述液体可能将灰尘颗粒从反射镜块的一个位置传送到另一位置。此外,在反射镜块的传感器区域的顶部上出现任何干燥的液滴可能将灰尘颗粒遗留在反射镜块表面上,更具体地遗留在传感器区域上(例如在透射图像传感器板表面上、更具体地在透射图像传感器标记或光栅上),有效地“再循环”所述污染物,降低了透射图像传感器和先进的对准(AA)测量的精度。
在接触液体的所有表面覆盖有设计用来排斥浸没液体的涂层(例如在浸没液体是水的情况下的疏水涂层)时,可显著地减少液滴的数目。在图6中对此进行说明。
参考图6的示例,显示了透射图像传感器18中的一个的一部分。所述透射图像传感器板32(包括透射图像传感器标记或光栅31)覆盖有疏水聚合物层或涂层40。适合的聚合物涂层示例是包含硅的涂层。所述涂层可施加至反射镜块上表面和透射图像传感器表面两者上,更具体地施加在透射图像传感器板32和设置在所述板上的透射图像传感器光栅31上。典型地,所述涂层对于200至1000nm之间的波长具有约1.4-1.5的折射率,和约200至1000nm之间的厚度(优选地在约300-500nm之间)。
典型地,透射图像传感器板32由石英(对于193nm的波长具有约1.56的折射率)制成,而所述光栅31由薄的(约100nm)的铬(Cr)层制成,所述Cr层具有周期性设置的窗口(光栅)。同样,所述石英是亲水材料。通过由疏水涂层40覆盖亲水材料,暴露给所述浸没液体41的所述材料是疏水的。
然而,如之前所述,用涂层40(参见图6)覆盖所述透射图像传感器板32和设置在其上的光栅31可证明是有风险的,这是因为掩模版(平台)中的透射图像传感器标记28的空间图像42,由于其位置在具有不同折射率的两种媒介(即浸没液体41和疏水涂层40)中,将被错误地绘制在所述传感器上。另外,对位于两种(或更多种)不同媒介中的空间图像建模是相当复杂的。所述建模通常被执行以发现能够正确对准衬底的适合的拟合运算法则。所述另外的复杂性是不便利的。因为在照射条件从常规照射改变成特殊(exotic)模式时所使用的拟合运算法则的数量是巨大的,所以开发更多拟合运算法则的需要应当被避免。
由薄涂层覆盖透射图像传感器板还可能具有其它的缺点。所述相对薄涂层可被UV辐射破坏、被硬灰尘颗粒毁坏,和/或将重复所述光栅31的形状(即,它将会是粗糙的)。另一方面,由于在所述涂层中的高UV吸收和由于由这样的涂层引起的高像差,将厚涂层应用至所述透射图像传感器板和其光栅上还可能是有问题的。
参考图7,其中,显示了本发明的一个实施例,足够厚的透射层43设置在透射图像传感器板32和疏水涂层40之间。透射层或涂层43的厚度使得几乎被投影的图案的整个空间图像都容纳在所述涂层43的内部。在本发明的实施例中,所述层43的厚度大于所述空间图像在厚度维度上的尺寸,使得所述层基本上不影响待测量的空间图像的尺寸性质。另外,在传感器表面和另外的排斥层之间出现所述层43为所述传感器提供了保护,即使所述排斥层例如被UV辐射和/或划蹭破坏或甚至完全毁坏也是如此。
在特定实施例中,所述透射层43由玻璃材料制成,且基本上不吸收用于将空间图像投影到所述传感器上的辐射。透射层的材料的折射率可以与所述浸没液体的折射率大致相同。在采用水的情况下,浸没流体的折射率是n=1.43(对于约193nm的波长)。在一个实施例中,透射层的材料的折射率在约1.40-1.45范围内。然而,所述折射率也可采用不同值,例如在从1.45至约1.54范围内。
所述疏水层40使得水滴出现在所述层上以显示高的接触角,仅将相对小的液滴遗留在所述传感器表面的顶部上。相对小的液滴相对快地蒸发。另外,疏水涂层43减小了水滴的数目。因此,降低了水滴起透镜的作用从而危害所述测量的正确结果的风险。
透射层的存在具有许多额外的优点。由于其厚度(典型地在1至5微米之间,优选地在1至3微米之间),所述透射层43可被设定尺寸以完全包括所述空间图像(优选地在所有三个方向X、Y和Z上,但至少在深度(Z)方向上)而基本上不影响其性质,特别是其几何尺寸。因此,透射图像传感器测量的精度可被保持。另外,所述透射层提供相对平坦的衬底,在所述衬底的顶部上,另外的涂层(例如之前描述的疏水涂层40)可被应用,并且这种平坦的表面可对先进的对准(AA)的测量产生积极的影响。另外,即使所述疏水涂层40例如被UV辐射和/或刮蹭破坏,所述透射层给透射图像传感器光栅31提供另外的保护以防止污染物。最终,由于污染损坏,维护操作的频率(例如替换所述传感器的透射图像传感器板)可被明显降低,从而提高了光刻设备的操作效率。
在图7中显示的实施例中,透射层43已经被设置在透射图像传感器板32的顶部上,并且所述透射图像传感器的光栅31设置在所述板32和透射层43之间。在其它实施例中,例如图8-18显示的实施例,可以省略所述板32,并且所述光栅设置在透射层43的后表面上,或换句话说,可由透射图像传感器的透射图像传感器板32形成所述透射层43,这将在下文中进行说明。
图8显示具有例如由上面提及的透射图像传感器板32形成的透射衬底或层54的实施例。所述透射层54基本上是透射的且优选地由适合的石英材料(玻璃)制成。对准标记53被直接设置在透射层54中,例如通过适当地刻蚀掉透射层材料的部分55。参考图9,对准标记53被设置在透射层54的后表面56上,即与面对入射的辐射束(例如激光束29(参见图1))的前表面57相反的表面。
其次,基本上不透射层58(例如Cr层)沉积在透射层54的后表面56上。如图10所示,所述不透射层58覆盖所述透射层54的蚀刻的和未蚀刻的区域。因此,所述不透射层58还覆盖之前设置在透射层54中的部分55。因此,用不透射层54的不透射材料覆盖的部分55形成折射图像传感器标记(对准标记)53。
参考图11,在下一个处理步骤中,例如通过部分蚀刻掉所述不透射层58的后部(在后表面60上)的部分59,可将一个或多个透射图像传感器标记或光栅31设置在不透射层58中。在图11中显示的实施例中,透射层54设置有反射图像传感器标记(对准标记)53和透射图像传感器标记31。在其它的实施例中,所述透射层54可设置有至少一个反射图像传感器标记53或至少一个透射图像传感器标记31。
在图12中显示的另一个实施例中,透射层54至少部分地被保护层(例如之前描述的类型的疏水涂层61)覆盖。所述涂层61降低了水滴起透镜作用从而危害测量的正确结果的风险。另外,透射层54的平坦表面(在本实施例中,所述涂层61的平坦表面)使得所述传感器没有任何实质拓扑,并且便于传感器的清洁操作。
图13-17表示本发明的其它实施例。图13显示透射板或层54包括上层63和下层64。可如之前提及的透射图像传感器板32形成上层63,且可由适合的石英材料(玻璃)制成所述上层63。所述下层64也可由透射材料(例如Si3N4)制成。所述Si3N4被设置用于蚀刻选择,以具有包含被很好限定的光栅深度的对准标记。
参考图14,下层64的材料例如被蚀刻操作部分地移除(参见,移除的部分65)。所述移除的部分65是设置在透射层54的后表面上的反射图像传感器标记的一部分。另外,一个或多个透射图像传感器标记31可设置在透射层54的后侧上,这将在下文中进行描述。
参考图15,基本上不透射层58(例如Cr层)被沉积在透射层54的后表面56(即,透射层54的下层64的后表面)上。如图15所示,不透射层58覆盖透射层54的蚀刻的和未蚀刻的区域,从而形成反射图像传感器标记53。
参考图16且类似于图11显示的实施例,在下一处理步骤中,通过移除不透射层58的部分(例如通过部分蚀刻其后表面60)可将一个或多个透射图像传感器标记或光栅31设置在不透射层58中。
在图16的实施例中,透射层54设置有反射图像传感器标记(对准标记)53和透射图像出感器标记31。在其它的实施例中,所述透射层54可设置有至少一个反射图像传感器标记53或至少一个透射图像传感器标记31。
在图17中显示的另外的实施例中,透射层54的上层63至少部分地被保护层覆盖。所述保护层的上表面可具有基本平坦的表面使得可容易地清洁所述传感器并且可减小污染的风险。在本发明的一个实施例中,所述保护层包括疏水涂层61,使得可降低水滴存在于传感器表面且起透镜作用的风险。
图18进一步显示由反射图像传感器和透射图像传感器执行的测量的原理。由于这样的事实:疏水涂层61、上层63和下层64对于照射到其上的激光(在一些实施例中是不同波长的激光)基本上是透射的,而所述层58对激光基本上是不透明,所述标记53反射入射的激光70且发送被反射的激光71至设置在衬底台上方的反射图像传感器51、52。另外,所述标记31允许一些入射激光72穿过各自的层。之后,透射的激光73可以被设置在衬底台中的传感器30收集。
尽管在本文中可以做出具体的参考,将所述光刻设备用于制造IC,但应当理解这里所述的光刻设备可以有其他的应用,例如,集成光学系统、磁畴存储器的引导和检测图案、平板显示器、液晶显示器(LCDs)、薄膜磁头等的制造。本领域技术人员应该理解的是,在这种替代应用的情况中,可以将其中使用的任意术语“晶片”或“管芯”分别认为是与更上位的术语“衬底”或“目标部分”同义。这里所指的衬底可以在曝光之前或之后进行处理,例如在轨道(一种典型地将抗蚀剂层涂到衬底上,并且对已曝光的抗蚀剂进行显影的工具)、量测工具和/或检验工具中。在可应用的情况下,可以将所述公开内容应用于这种和其它衬底处理工具中。另外,所述衬底可以处理一次以上,例如以便产生多层IC,使得这里使用的所述术语“衬底”也可以表示已经包含多个已处理层的衬底。
尽管以上已经做出了具体的参考,在光学光刻的情况中使用本发明的实施例,但应该理解的是,本发明可以有其它的应用,例如压印光刻,并且只要情况允许,不局限于光学光刻。在压印光刻中,图案形成装置中的拓扑限定了在衬底上产生的图案。可以将所述图案形成装置的拓扑印刷到提供给所述衬底的抗蚀剂层中,在其上通过施加电磁辐射、热、压力或其组合来使所述抗蚀剂固化。在所述抗蚀剂固化之后,所述图案形成装置从所述抗蚀剂上移走,并在抗蚀剂中留下图案。
这里使用的术语“辐射”和“束”包含全部类型的电磁辐射,包括:紫外(UV)辐射(例如具有约365、355、248、193、157或126nm的波长)以及粒子束,例如离子束或电子束。
在上下文允许的情况下,所述术语“透镜”可以表示各种类型的光学部件中的任何一种或它们的组合,包括折射式、反射式、磁性式、电磁式和静电式的光学部件。
以上的描述是说明性的,而不是限制性的。因此,本领域的技术人员应当理解,在不背离所附的权利要求的保护范围的条件下,可以对本发明进行修改。

Claims (19)

1.一种浸没式光刻设备的衬底平台,所述浸没式光刻设备被设置以将图案化的辐射束从图案形成装置投影到衬底上,所述衬底平台被构造以保持所述衬底并且包括用于感测所述图案化的辐射束的至少一个传感器,所述传感器包括具有面对入射的辐射束的前侧和与所述前侧相对的后侧的至少部分透射层,其中,所述后侧设置有至少一个传感器标记,所述传感器标记经受透射穿过所述层的辐射束。
2.根据权利要求1所述的衬底平台,其中,所述透射层至少包括第一层和第二层。
3.根据前述权利要求中的任一项所述的衬底平台,其中,所述传感器标记至少部分地设置在所述透射层的后侧中。
4.根据权利要求1或2所述的衬底平台,其中,所述透射层的后侧设置有不透射层。
5.根据权利要求4所述的衬底平台,其中,所述传感器标记至少部分地设置在所述不透射层中。
6.根据权利要求1或2所述的衬底平台,其中,所述透射层被配置用于基本上包括所投影的图案的整个空间图像。
7.根据权利要求1或2所述的衬底平台,其中,所述透射层的前侧设置有被配置以排斥浸没液体的涂层。
8.根据权利要求7所述的衬底平台,其中,所述涂层是疏水涂层。
9.根据权利要求7所述的衬底平台,其中,所述涂层具有约1.3-1.8的折射率,所述涂层还具有在0.1至1.5微米之间的厚度。
10.根据权利要求9所述的衬底平台,其中,所述折射率在1.4至1.6之间。
11.根据权利要求9所述的衬底平台,其中,所述厚度为约0.5微米。
12.根据权利要求1或2所述的衬底平台,其中,所述透射层的折射率基本上与浸没流体的折射率相同。
13.根据权利要求1或2所述的衬底平台,其中,所述透射层是透射板并且所述标记包括光栅。
14.根据权利要求1或2所述的衬底平台,其中,所述透射层包括亲水材料。
15.根据权利要求1或2所述的衬底平台,其中,所述透射层具有0.01至5微米之间的厚度。
16.根据权利要求15所述的衬底平台,其中,所述厚度在1至3微米之间。
17.根据权利要求1或2所述的衬底平台,其中,所述透射层的折射率在1.3至1.8之间。
18.根据权利要求17所述的衬底平台,其中,所述透射层的折射率在1.4至1.6之间。
19.包括如前述权利要求中的任一项所述的衬底平台的光刻设备,所述设备进一步包括:
投影系统,配置以将图案化的辐射束从图案形成装置投影到衬底上,
浸没液体系统,用于提供介于所述图案形成装置和所述衬底之间的浸没液体。
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