CN101903808B - 用于euv辐射的光栅、用于制造该光栅的方法和波前测量系统 - Google Patents

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Abstract

一种用于EUV辐射的光栅，所述光栅包括：多个反射线。每一反射线包括彼此相间布置的多个第一反射点和多个第二反射点。所述第一反射点和所述第二反射点被配置成以满足除以360度余180±10度条件的相互相位差来反射EUV辐射。

Description

用于EUV辐射的光栅、用于制造该光栅的方法和波前测量系统
技术领域
本发明涉及一种用于EUV辐射的光栅、用于制造该光栅的方法以及波前测量系统，它们例如用于包括所述光栅的光刻设备。
背景技术
光刻术是用于在衬底的表面上产生特征的工艺。这样的衬底可以包括在制造平板显示器、电路板、各种集成电路(IC)等中所使用的衬底。经常用于这样的应用的衬底是半导体晶片。本领域的相关技术人员将认识到，此处的描述也应用至其它类型的衬底。在这种情况下，图案形成结构可以产生对应于IC的单个层的电路图案，且这种图案可以被成像到衬底(例如硅晶片)上的目标部分(例如包括一个或更多的管芯)上，所述衬底被涂覆有辐射敏感材料层(例如抗蚀剂)。通常，单个晶片将包含经由投影系统连续地进行照射的相邻目标部分的整个网络，一次照射一个目标部分。在现有的设备中，采用通过掩模台上的掩模进行图案化的两种不同类型的机器之间可能具有区别。在一种类型的光刻投影设备中，通过将整个掩模图案一次曝光目标部分上来辐射每一目标部分；这样的设备通常被称为晶片步进机。在可替代的设备(通常被称为步进扫描设备)中，通过辐射束沿给定方向(“扫描”方向)逐渐地扫描所述掩模图案、同时沿与该方向平行或反向平行的方向同步扫描所述衬底台来辐射每一个目标部分。因为通常投影系统将具有放大因子(其中M＜1)，所以衬底台被扫描的速度V将是掩模台被扫描的速度的M倍。有关于如在此处描述的光刻装置的更多的信息可以例如从第6,046,792号美国专利收集到，通过引用将其并入本文中。
在采用光刻投影设备的制造工艺中，图案(例如在掩模中)被成像到被辐射敏感材料层(例如抗蚀剂)至少部分地覆盖的衬底上。在这样的成像步骤之前，衬底可能经历各种程序，例如涂底、抗蚀剂涂覆和软焙烤。在曝光之后，衬底可能经历其它工序，例如曝光后焙烤(PEB)、显影、硬焙烤和对被成像的特征的测量/检查。这一系列的工序被用作使装置(例如IC)的单个层形成图案的基础。这样的图案化的层可以之后经历诸如蚀刻、离子注入(掺杂)、金属化、氧化、化学机械抛光等各种工艺，所有的工艺是要完成单个层。如果期望有几个层，那么对于每一新的层，应当重复整个工序或它们的变形。最终，将在衬底(晶片)上设置一系列的器件。这些器件之后通过诸如切割或锯开的技术被彼此分开，由此独立的器件可以被安装在载体上，例如被连接至引线等。例如可以从Peter van Zant的著作“‘Microchip Fabrication：A Practical Guide toSemiconductor Processing’，Third Edition，McGraw Hill Publishing Co.，1997，ISBN 0-07-067250-4”获得有关这样的工艺的进一步的信息，通过引用将其并入本文中。
为了简便起见，投影系统可以在下文被称为“透镜”，然而所述术语应当被广义地解释为包括各种类型的投影系统，例如包括折射式光学装置、反射式光学装置和反射折射式系统。辐射系统还可以包括根据用于引导、成形或控制投影辐射束的这些设计类型中的任一个进行操作的部件，且这样的部件还可以在下文统称或单独地称为“透镜”。被投影束穿过的第二元件相对于被投影束穿过的第一元件的位置将在下文为了简便而被称为在所述第一元件的“下游”或“上游”。在这种情形中，措词“下游”表示从第一元件至第二元件的位移是沿着投影束的扩展方向的位移；类似地，措词“上游”表示从第一元件至第二元件的位移是与投影束的扩展方向相反的位移。另外，光刻设备可以是具有两个或更多衬底台(和/或两个或更多的掩模台)的类型。在这样的“多台”装置中，额外的台可以被并行地使用，或在一个或更多的台上执行预备步骤的同时，一个或更多的其它台被用于曝光。例如在第5,969,441号美国专利和第WO98/40791号的国际专利申请公开出版物中描述了双台的光刻设备，在此处通过引用将其并入本文中。
期望将数量不断增加的电子部件集成到IC中。为了实现这种目的，期望降低部件的尺寸，并且因此增加投影系统的分辨率，使得不断变得更小的细节或线宽可以被投影到衬底的目标部分上。对于投影系统，这意味着投影系统和在投影系统中所使用的透镜元件应当满足非常严格的品质要求。尽管在制造透镜元件和投影系统期间需要格外用心，但是它们都仍然可能遭受波前像差(例如位移、离焦、像散、彗差)和横跨用投影系统投影到衬底的目标部分上的像场的球面像差。像差是横跨像场出现的成像的线宽的变化的源。在像场中的不同点处的被成像的线宽应当是常数。如果线宽变化大，那么可以在衬底的品质检查期间，丢弃像场被投影到所在的衬底。使用诸如相位掩模或离轴照射的技术，可能进一步地增加被成像的线宽上的波前像差的影响。
在制造透镜元件期间，测量透镜元件的波前像差和使用所测量的结果来调节在该元件上的像差或如果品质不足够好甚至丢弃该元件，可能是有利的。在透镜元件被放置到一起以形成投影系统时，可能再次期望测量投影系统的波前像差。可以用这些测量来调整投影系统中的特定透镜元件的位置，以便最小化投影系统的波前像差。
在投影系统已经被设置到光刻投影设备中之后，波前像差可以被再次测量。此外，因为波前像差在投影系统中是实时变化的(例如由于透镜材料的劣化或由对透镜材料的局部加热造成的透镜加热效应)，可能期望在设备的操作期间在特定的时间瞬间测量像差且调整特定的可移动的透镜元件，相应地用于最小化波前像差。由于透镜加热作用可能出现的时间尺度很短暂，所以可能期望频繁地测量波前像差。
第2002/0145717号美国专利申请公开出版物描述了波前测量的方法，所述波前测量方法在光刻设备中使用光栅、针孔和检测器(例如CCD检测器)。所述检测器可以具有与检测平面大致一致的检测器表面，所述检测平面位于在投影束的电场振幅的空间分布大致是针孔平面中的投影束的电场振幅的空间分布的傅里叶变换的所在位置处的针孔的下游。在这一测量系统被设置到光刻设备中时，可以原位地测量投影系统的波前像差。
如图1A所示，在该测量系统中，波W1的平面波PW10被光栅衍射，作为发射波WD。从光栅发射出的波WD可以被认为是被衍射的平面波PW2i，[i＝0，1，2...]的和。平面波PW22、PW20和PW21分别是入射波PW10的第一衍射级、零衍射级和负第一衍射级。在图1B示意性地显示的投影系统中，平面波PW2i，[i＝0，1，2...]将在光瞳平面PU的附近或在光瞳平面PU上聚焦，且将光瞳平面取样成三个点。投影系统PL的像差可以被认为是相位误差，所述相位误差被赋予到光瞳平面PU中的聚焦平面波PW2i，[i＝0，1，2...]上。这些聚焦平面波将分别从透镜出射，作为平面波PW3i，[i＝0，1，2...]。如图1C所示，为了测量表示透镜像差的相位误差，通过在针孔板11中的针孔17处的衍射，平面波PW3i[i＝0，1，2...]被定向地重新组合。例如，PW400是来自于PW30的零级衍射波，PW411是来自于PW31的第一级衍射波，和PW422是来自于PW32的负第一级衍射波，这些在方向上被定向地重新组合的波可以进行干涉。它们的干涉强度与光栅的相位步进(phase stepping)成谐波关系。来自于PW3i[i＝0.1.2...]的其它的衍射波的重新组合也是可以的。然而，由这样的重新组合的干涉所产生的强度随着光栅的相位步进移动的更高阶的谐波而变化。这样的更高阶的谐波信号可以从每一CCD像素信号过滤掉。
期望进一步减小通过光刻术所获得的结构的尺寸。其中，辐射的波长可以起到至关重要的作用。波长越短，就可以将更多的晶体管蚀刻到硅晶片上。具有许多晶体管的硅晶片可能导致更强大的更快的微处理器。为了能用更短波长的光进行处理，芯片制造商开发了一种已知为极紫外光刻术(EUVL)的光刻工艺。在这一工艺中，透明的透镜被反射镜所替代。第6,867,846号美国专利描述了用于在这样的工艺中测量波前像差的相移掩模。
根据其中所述的方法，在图3中示意性地显示出，投影光学系统PO将第一光栅203的图像投影到位于其焦平面上的第二光栅201上。类似于在第2002/0145717号美国专利申请公开出版物中所描述的方法，第二光栅重新组合衍射波。由光学系统PO引起的波前像差作为干涉图案成为可见的，该干涉图案可以被诸如CCD摄像机的波前传感器106所检查。
在许多EUV光刻系统中频繁出现的特定的问题是EUV源不能提供均一的信息，而是在其出射光瞳中具有由在EUV源的光学装置中使用蝇眼透镜所造成的许多个小面或热斑。这造成了在投影光学装置的光瞳的输入数值孔径处具有不均匀的波前，或有时导致投影光学装置的欠填充(underfilling)的数值孔径。这些问题可能通过如上所述的波前传感器影响波前的测量。
因此，期望能够消除在投影光学装置的输入数值孔径处的欠填充和强度的不均匀性。因此，相移掩模另外地用于调节到达投影光学装置PO的输入数值孔径光瞳平面的照射。相移掩膜去除由源引入的空间变化，使得光瞳平面被大致完全地且均匀地照射。
这可以被实现在于，第一光栅203包括多个反射线，每一反射线由多个反射点形成。
所述反射点在衍射图案中产生衍射图案。因此，如从焦平面所看到的，每一反射点变成波前源。因此，强度的不规则性(尤其是由于源的蝇眼小面造成)将消失，在焦平面处呈现出所述源的清晰的规则的图像。根据第2002/0145717号美国专利申请公开出版物，反射点具有随机的高度，其高度的标准偏差是波长的许多倍。
这种已知的光栅的一个可能的缺点是它可能难于制造，这是因为很难获得具有大的高度差且同时具有预定的平面内尺寸的反射点的图案。
发明内容
根据本发明的一个方面，提供一种用于EUV辐射的光栅。所述光栅包括多个反射线。每一反射线包括彼此相间布置的多个第一反射点和多个第二反射点。所述第一反射点和所述第二反射点被配置成以满足除以360度余180±10度条件的相互相位差来反射EUV辐射。
根据本发明的一个方面，提供一种波前测量系统，所述波前测量系统包括：成像系统，所述成像系统被配置以将从源发出的电磁辐射引导至物平面，以便照射所述物平面；和被设置在所述物平面中的第一光栅。所述第一光栅包括多个反射线，每一反射线包括彼此相间布置的多个第一反射点和多个第二反射点。所述第一反射点和所述第二反射点被配置成以满足除以360度余180±10度条件的相互相位差来反射EUV辐射。所述测量系统还包括：投影光学系统，所述投影光学系统被配置以将所述第一光栅的图像投影到焦平面上；位于所述焦平面的第二光栅；和检测器，所述检测器被配置以接收由所述第二光栅产生的条纹图案。所述光栅被定位在物平面上。与已知的光栅相反，根据本发明的实施例的光栅可以被相对容易地制造。
根据本发明的一个方面，提供一种制造用于EUV辐射的光栅的方法。所述方法包括：提供具有彼此相间分布的第一位置和第二位置的图案化的衬底。所述第一位置和所述第二位置具有相互的高度差。所述方法还包括在所述图案化的衬底上沉积用于形成对于所述EUV辐射的布拉格反射器的多层；和在所述多层上施加由EUV吸收材料制成的线的图案。
根据本发明的一个方面，提供一种用于制造用于EUV辐射的光栅的方法。所述方法包括：提供衬底；在所述衬底上提供第一多层反射器；在所述第一多层反射器上提供第一组合的覆盖/蚀刻停止层；和在所述第一组合的覆盖/蚀刻停止层上提供第二多层反射器。所述方法还包括：在所述第二多层反射器上提供第二组合的覆盖/蚀刻停止层；施加EUV吸收材料的层；选择性地蚀刻所述第二多层反射器，以获得以0度的相移反射的第一点和以满足除以360度余180±10度条件的相互相位差来反射的第二点的图案；和选择性地蚀刻所述吸收材料的层，以获得反射线的图案。
根据本发明的实施例的光栅的制造可以实质上被简化，由于仅有两个不同高度水平被用于布拉格反射器被沉积所在的衬底是足够的。两个不同高度水平和布拉格反射器可以以例如第6,392,792号的美国专利中所描述的已知方式应用。因此，由EUV吸收材料制成的线的图案可以在多层处被制造。
然而，其它的方法也可以应用于制造根据本发明的光栅。根据一个这样的方法，在第一步骤中，布拉格反射器被沉积到大致平坦的衬底上。在下一步骤中，布拉格反射器的所述表面被图案化以形成第一和第二反射点。在此步骤之后，EUV吸收材料(例如基于Cr或TaN的材料)的线的图案被施加到图案化的表面上。可以插入其他的步骤，例如在吸收线的图案被施加之前，图案化的布拉格反射器可以设置有覆盖层，例如由Ru制成的覆盖层。
线的宽度典型地大于在线中形成的反射点的尺寸的量级上。在优选的实施例中，线的宽度在1μm至10μm范围内，同时反射点的直径在70nm至120nm之间。因此，线的宽度和点的宽度之间的比例可以在5-150的范围内。
令人惊讶地，对于使用非相干辐射的系统来说，提供仅引入180度的相位差(mod 360度)的反射点的图案，用于有效地减小衍射图案中的零级贡献。然而可以设置另外的点，其可以提供满足除以360度余90度和/或270度的条件的相位差。
在光栅的一实施例中，第一和第二反射点完全地填充反射线中的区域。这可以具有相对高的效率的优点。可以通过调节第一和第二点之间的精确的相位差来修改光栅的光学性质。
在光栅的一实施例中，反射线内的第一和第二反射点由吸收部分分离开。这可以具有更多的参数可以用于确定衍射图案的光学性质的优点。第一和第二点的尺寸可以被彼此独立地调节。第一和第二反射点可以彼此相间地根据预定的图案(例如棋盘形图案)规则地分布，但是可以可替代地被以随机的方式不规则地分布。
附图说明
参考附图将更详细地描述这些和其它方面，在附图中：
图1A、1B和1C示意性地显示出用于测量光学系统中的波前像差的测量方法；
图2示意性地显示出EUV光刻系统；
图3示意性地显示出用于测量EUV光刻系统中的波前像差的测量方法；
图4和图5表明在剪切干涉仪单元中的条纹图案的出现；
图6示意性地显示出用于测量EUV光刻系统中的波前像差所使用的布置；
图7A和7B示意性地显示出根据本发明的一实施例的光栅；
图8A和8B示意性地显示出根据本发明的一实施例的光栅；
图9A至9D显示出根据本发明的实施例的光栅；
图10A显示出根据本发明的一实施例的在波前像差测量系统中使用的第一光栅的一实施例；
图10B显示出根据本发明的一实施例的在波前像差测量系统中使用的第二光栅的一实施例；
图10C显示出根据本发明的一实施例的在波前像差测量系统中使用的第三光栅的一实施例；
图10D显示出图10C的实施例的细节；
图10E显示出根据本发明的一实施例的在波前像差测量系统中使用的第四光栅的一实施例；
图10F显示出根据图10E中的F的所述第四实施例的放大部分；
图10G显示出根据图10F中的G的所述第四实施例的另一放大部分；
图10H显示出根据本发明的一实施例的在波前像差测量系统中使用的第五光栅的一实施例；
图10I显示出根据图10H中的I的所述第五实施例的放大部分；
图10J显示出根据图10I中的J的所述第五实施例的另一放大部分；
图10K显示出根据本发明的一实施例的在波前像差测量系统中使用的第六光栅的一实施例；
图10L显示出根据图10K中的L的所述第六实施例的放大部分；
图10M显示出根据图10L中的M的所述第六实施例的另一放大部分；
图10N显示出根据本发明的一实施例的在波前像差测量系统中使用的第七光栅的一实施例；
图10O显示出根据10N中的O的所述第七实施例的放大部分；
图10P显示出根据10O中的P的所述第七实施例的另一放大部分；
图11A和11B显示出根据本发明的一实施例的在用于制造光栅的方法中的台；和
图12显示出可能用可替代的方法所获得的根据本发明的一实施例的第一光栅；
图13更详细地显示出光栅和检测器的一实施例的横截面；
图14A至14C示出了与光栅的清洗相关的方面，其中
图14A示出了在第一类型的光栅上的碳的沉积；
图14B示出了清洗这一光栅的工艺；
图14C示出了清洗不同类型的光栅的工艺；
图15A显示出具有矩形开口的光栅；
图15B显示出图15A的细节，
图15C显示出不同的光栅。
具体实施方式
在下述的详细描述中，许多特定细节被阐述，用于提供对本发明的全面的理解。然而，本领域技术人员应当理解，本发明可以在没有这些特定细节的情况下实施。在其它的情形中，没有详细地描述已知的方法、工序和部件，以便不会混淆本发明的方面。在下文将参考显示出本发明的实施例的附图对本发明进行更加全面地描述。然而，本发明可以体现为许多不同的形式，且不应当被解释为对在此处阐述的实施例的限制。相反，这些实施例被提供，以使得所述公开内容将是全面的和完整的，且将完全地将本发明的范围传达给本领域技术人员。在图中，尺寸和层与区域的相对尺寸为了清楚的原因被夸大。将在此处参考本发明的理想的实施例(和中间结构)的示例性显示的横截面视图描述本发明的实施例。同样，由于例如制造技术和/或公差，与图示的形状的变化将被预期。因此，本发明的实施例不应当被解释为对此处的显示的区域的特定形状的限制，而是应当解释成包括例如由于制造所造成的形状上的偏差。
因此，在图中显示出的区域在本质上是示意性的，且它们的形状不是要说明装置的区域的实际形状，且不是要限制本发明的范围。
应当理解，当层被称为在一个层“上”时，它可以直接地位于另一层上，或可以存在插入层。相比较而言，当元件被称为“直接位于另一层上”时，则不存在插入层。类似的标号在全文表示类似的元件。如在此处使用的，术语“和/或”包括相关的列出的术语中的一个或更多个的任意或全部的组合。
应当理解，虽然术语“第一”、“第二”、“第三”等可以在此处被用于描述各种元件、部件、区域、层和/或部分，但是这些元件、部件、区域、层和/或部分不应当被这些术语限制。这些术语仅被用于区别一个元件、部件、区域、层或部分与另一区域、层或部分。因此，在不背离本发明的教导的情况下，下文所讨论的第一元件、部件、区域、层或部分可以被称为第二元件、部件、区域、层或部分。
空间上相对的术语，例如“下方”、“下面”、“下”、“上方”、“上”等在此处为了简便描述可以被用于描述一个元件或特征与图中显示出的另一元件或特征的关系。应当理解，空间上相对的术语意图是包括除了在图中示出的方向之外在使用或操作中装置的不同的方向。例如，如果图中的装置被颠倒，那么被描述为在其它的元件或特征的“下面”或“下方”的元件将被定向在所述其它的元件或特征的“上方”。因此，示例性的术语“下面”可以包括上方和下面的定向。装置可以另外地被定向(被旋转90度或被定向到其它的方向上)，此处使用的空间上的相对描述语相应地被解释。
除非另外地进行限定，此处使用的全部术语“包括技术和科学术语”具有本发明所属的领域的普通技术人员所共同理解的同一含义。还应当理解到，诸如公共使用的词典中所限定的术语应当被解释为具有与在相关领域的情形中的它们的含义相一致的含义，且将不能被解释成理想的或过度的形式意义，除非如在此处明确地限定的。
图2示出了EUV光刻系统100的一部分，其包括EUV源(未在图2中显示出)。系统100还包括：图像光学装置(包括反射镜M4和M3)；光瞳101；被安装在支撑件(例如掩模版台(未示出))上的图案形成装置102(例如掩模版)，图案形成装置102所具有的图案的图像将被成像到衬底105(例如晶片)上；和包括反射镜M1和M6的投影光学装置104。EUV辐射之后被投影到衬底105上，该衬底105被安装到衬底支撑件上，例如晶片台(未示出)。将认识到，与在更长的波长(例如深紫外或可见光)操作的光刻系统中图案形成装置102通常是透射性的情形不同，图案形成装置102在EUV系统中是反射性的。
如图2进一步地显示的，在本发明中，传感器模块106被放置到晶片台上，源模块103被放置到掩模版台上，用以测量波前。传感器106和源模块103也可以被称为波前传感器(WFS)。
图3是波前测量布置的视图，其中本发明的至少一个实施例可以被应用，尤其是在它能够被包含到光刻系统中时。在图3中，对应于图2中的部分具有相同的参考标记。如图3所见，源模块103可以被放置到掩模版台上，且在一实施例中，其包括两个正交地定向的光栅。波前传感器(或传感器模块106)被放置到晶片台上，且包括2-D光栅201和被设置在2-D光栅下面的CCD检测器202。投影光学装置(PO)104在正常的曝光操作期间保持例如与图2中显示出的相同。
当成像步骤未被进行时，可以测量波前。为了测量波前，掩模版台被移动，使得掩模版台上的源模块103中的一个光栅203被放置在光路中，而不是掩模版102自身被放置在光路中。晶片台也被移动，使得波前传感器被定位，以接收源模块光栅203的图像。之后在2-D光栅201下面的CCD检测器202接收和测量被发送的辐射。掩模版台之后可以被移动以将不同的衍射光栅放置到光路中，以便用正交定向的源模块光栅203来测量波前。
图4和5显示出在横向剪切干涉仪410中使用光瞳，以产生参考波前和剪切波前(也参见图2中的入射光瞳101)。如图4和5所示，波前401会聚到空间中的点上，同时从主源射出。点源402的图像在入射光瞳101处存在。部分地透射的膜415可以被放置在入射光瞳101处。针孔403被定位在入射光瞳101处。针孔403产生具有波前411的透射波404，其包括衍射的球面参考波405。因此，横向的剪切干涉仪410产生一个或更多的表观源，其波前411相互干涉以产生条纹412。
图6是波前测量系统的另一视图，其中本发明的实施例是可以应用的，显示出源模块103被定位在物平面(例如，图案形成装置平面，未在图中进行标示)、投影光学装置104和传感器模块106。图像剪切光栅201被定位在晶片台上，且产生多个波前，所述多个波前之后被检测作为传感器模块106中的条纹图案。
图7A和7B显示出光栅702的一实施例。如图7A所示，两个正交地定向的光栅一起形成源模块光栅203，例如上文所讨论的源模块光栅。两个正交的光栅中每个的尺寸是200x200μm。如图7B中更详细地显示的，反射线704的宽度可以是约3.2μm，且包括多个反射点706。点706包括第一反射点和第二反射点。第一反射点和第二反射点以在满足除以360度余180+/-10度条件的相互相位差来反射EUV辐射。
反射点可以被随机地分散，如图7A和7B所示，或可以以规则的矩阵图案布置。
如图7A所见，源模块的光栅702的线704在从远处观看时看上去像是实线，如上文所讨论的。然而，替代地，当近距离地观看时(如图7B所显示的)，它们是由多个反射点组成。对于EUV应用来说材料的剩余部分可以是吸收材料。
光栅线被选择成与第二级光栅线有直接关系，以便进一步最大化物平面照射的使用，保持条纹在检测器处的可见性，且消除第一和负第一级条纹。
在一实施例中，对于上文讨论的参数(对于4X放大倍数6.4μm、0.25输出数值孔径、0.0625输入数值孔径、13.5nm源)的点的直径在约70至约120nm之间，且可以是约70nm。
应当认识到，在使用本发明的实施例的第一和第二反射点时，单个衍射图案变成了衍射图案中的衍射图案。因此，每个反射点变成了波前源，如从焦平面所看到的。因此，强度上的不规则性(尤其是由于源的蝇眼小面所造成)应当会消失，从而在焦平面处呈现出源的清晰的规则的图像。光栅203的反射点的图案还可以具有这样的优点，其过填充0.0625数值孔径的投影光学装置，且利用尽可能多的入射到光栅203上的光。另外，如果在物平面处的照射在空间上是不相干的，那么没有引入额外的光瞳小面或光瞳结构。图7A和7B中显示的反射点光栅可以被制造到标准掩模版的空白位置上。点的直径优选地被选择，以更多地过填充数值孔径，以便提供近似均匀的光瞳照射。
因为光子噪声受限原始检测(photon noise-limited elementaldetection)的信噪比仅以2的平方根增加，所以对于每一点来说可以允许强度以因子2下降。由于制造上的问题，可能期望较大的直径。计算显示例如44nm直径的点给出10％的下降，66nm直径的点给出20％的下降，以及112nm直径的点给出50％的下降。
因此，本发明的一实施例的反射点光栅203是反射式EUV散射装置的一个例子，在这种情形中其对于大量的点具有0.4％的效率和第一光栅尺寸，其中另外的目标是最大化该效率。此处效率被定义为与朗伯扩散器(Lambertian diffuser)相比，在从所述装置反射之后落入到期望的数值孔径中的照射功率的分数。
经修整的反射EUV衍射器可以填充投影光学装置的输入数值孔径，以消除由于照射子系统造成的光瞳小面，且通过使用横向光栅剪切干涉仪最大化地利用用于EUV波长的光学系统的像差测量的照射。最后一者可以利用被放置在掩模版平面中的非相干的扩展源的前面的光栅的等价物。前两者可能需要由具有比朗伯扩散器更有利的图案的衍射器来反射输入照射。经修整的反射式衍射器可能是成光栅形式的微反射器的衍射极限点的集合。在所述集合中的独立的反射点将被放置在占空比50％的“光栅”的“狭缝”处，所述尺寸和形状的每一独立的反射点通过衍射填充被测量的光学装置的输入数值孔径。对于在13.5nm的0.0625的数值孔径，点的直径可以是70nm(至210nm)。单个70nm的点将在EUVILIAS测量系统中产生约0.01个“可检测的”EUV光子。然而，具有45条节距为6.4μm的线以及仅沿着每条线的中心轴线的点的占空比为50％、长300μm的“光栅”，能够容纳足够多的点，以产生达到1000个“可检测的”光子，所述“可检测的”光子比EUV ILIAS测量系统更加充足。填充有点的“光栅”线将给出更大的信号。单个(带点的)线将给出不充足的信号。朗伯扩散器和类似形式的规则光栅将给出勉强充足的信号。
在一实施例中，反射点的图案可以包括另外的点，所述另外的点引入不同于第一和第二点的相位差，例如所述图案可以包括没有引入相移的第一点、引入180度相移的第二点、引入90度相移的第三点和引入270度相移的第四点。
在图7A和图7B显示的光栅的实施例中，在反射线中的第一和第二反射点被吸收部分分离开。这可以具有这样的优点：可以以各种方式调整衍射图案。
图8A显示出在具有光栅802的图案形成装置处的线804的图案的一实施例，图8B更详细地显示出线804中的反射点的图案。其中反射点完全填充反射线中的区域。该实施例可以具有高反射性的优点。反射线804与EUV吸收线805交替布置。例如，图案形成装置可以包括长度L为45.12μm和宽度W为2.82μm的反射线。在显示出的实施例中，反射点的形状被制成具有90nm尺寸的方形。方形被以对角线在所述线的方向上的方式布置。所述线是传感器模块上的图像，在一实施例中这具有棋盘形的光栅(图10A)。在这种情形中，传感器沿对角线移动(“u”或“v”)使得，所述结构对角地一体形成，并且因此图8A中的线应当是对角线(“u”或“v”)。在一实施例中，传感器可以包括钻石形(图10B)且之后掩模版的方向将是“x”和“y”(图9A和图7)。在一实施例中，针孔阵列可以替代传感器上的棋盘形状。如图8B所示，方形的点的图案包括用灰色表示的第一点807和用黑色表示的第二点808，所述第一点807没有引入相移或n×360度的相移，所述第二点808引入满足除以360度余约180度条件的相移。通过在例如180度+/-10度的范围内选择在第一和第二点807、808之间的相移的差，可以改变由点的图案引入的衍射图案。
本发明不必限制成使用作为用于测量波前像差的掩模版。图9A-9D显示出掩模版的各种例子，每一个包括多个线，所述线包括多个第一和第二反射点。图9A-9D中显示的掩模版中每个具有多个平行的线，它们被用于分别在y、在x、在方向-xy和方向xy上引入相移。图10A和10B示出用于本发明的波前测量系统中的2-D光栅201的实施例。如图10A和10B所示，可以使用棋盘形光栅，且精细地选择光栅的节距。这样的光栅可以被制造到例如100nm厚的衬底上，所述衬底由透射曝光波长的材料制成。例如，对于13.5nm的曝光波长，这样的透射性材料的例子包括硅和氮化硅。2-D棋盘形衍射光栅201因此可以被说成是具有50％的占空比。主干涉将是零级与正第一级和负第一级。从源模块103散射的扩散的伪随机属性被期望，以有效地去除跨过投影光学装置104的光瞳的波前的空间变化。如图10A和10B所示，2-D光栅201的节距是垂直的方形的长度。
2-D光栅201还可以包括反射性(或不透明)的区域，如图10A和10B所能够看见的。不透明的区域可以由吸收EUV辐射(这种情形对于13.5nm的曝光波长)的材料(例如镍、铬或其它金属)形成。
在一实施例中，棋盘形光栅节距可以是1.6微米。节距应当被精细地选择，以导致对于特定的剪切比和数值孔径的第一级衍射(如下文所讨论的)的适合的角度。在一实施例中，剪切比可以是1/30，尽管本领域技术人员将认识到本发明的实施例不限于这些特定的数字或尺寸。在一实施例中，系统的输出数值孔径可以是0.25(且对于4X的放大率，输入数值孔径可以是0.0625)，尽管实施例不限于这一特定的数值孔径。
如上文所指出的，2-D光栅201的节距可以在一实施例中被选择，以提供1/30的剪切比，其中CCD检测器202位于条纹平面中(即在系统的焦平面的下面)，且“看到”条纹的图案(干涉图)或多个交叠圆圈。剪切比是对两个圆圈的交叠的测量，其中零剪切比表示了完美的重叠。期望CCD检测器202仅“看到”零级和正第一和负第一级衍射图像，且消除正第二和负第二级衍射图像。为此目的，第二光栅可以具有50％的占空比。这可以用具有方形透射和反射区域的棋盘形光栅来实现，如在图10A和10B所显示的。在一实施例中，如图10C所示和如图10D所更详细地显示的针孔阵列可以被应用，且可以被制造成在几μm(例如2μm)的硅层中蚀刻的孔的阵列。这样，可以获得完全透射的孔(100％透射)的和基本上不透射的背景(＜1％透射)的阵列。图10C中显示的针孔的尺寸是100μm。如图10D更详细地显示的，阵列被设置有具有1.13μm的直径的针孔和被布置成具有1.41μm的周期的规则栅格，其被相对于x轴线以45度的角度定向。
第一光栅103可以构造以辅助消除不希望的级。对于被使用的透射和反射区域的任一图案，应当是形成2D光栅的规则图案。除了方形的形状之外其他的形状是可以的，例如圆形的反射区域或圆形的透射区域等，只要图案是规则的即可。
因此，可以通过首先制造传感器模块106的2D光栅201、测量其精确尺寸以及之后制造源模块光栅103来解决在传感器模块106和源模块103之间的一些公差问题。在4X放大率系统中，源模块103的线性光栅的节距可以恰好是传感器模块106的2D光栅201的节距的4X倍。因此，对于2D光栅201的1.6微米的节距来说，源模块光栅203的节距可以是6.4微米。然而，如果2D光栅201被测量以例如从名义值1.6偏离10％，那么相应地可以制造源模块光栅203以具有为所测量的棋盘光栅节距的4X倍的节距。这可能减小对在同时制造两组光栅中的极端精度的要求。
在一实施例中，2D光栅201可以是交叉光栅，使得适合的节距的两线性光栅实质上被一个一个地叠置，其中每一光栅具有适合的节距尺寸，以导致适合的组合的对角线节距。然而，认为棋盘形光栅可以给出更好的结果。
在一实施例中，棋盘形光栅或交叉光栅可以用于源模块103中以替代两个分离的线性光栅，尽管在源模块103中使用2D光栅可能使检测器的读出和用于解释条纹图案的数学分析复杂化。
虽然上文的讨论主要是在EUV光刻系统方面，其中反射光学元件典型地被使用(例如源模块光栅203、投影光学装置104和成像光学装置)，但是本发明的实施例等同地可以应用至在光刻系统中使用的其它波长，其中，如果适合的话，适合的透射/折射部件可被用于替代反射的部件。
图10E-10P显示出考虑了上述的观点的根据本发明的光刻设备中使用的光栅的一些另外的非限制性的例子。
图10E显示出侧边为100μm的第一方形光栅。在图10F中显示出根据由F显示出的带点的方形的其放大部分。光栅包括多个圆形针孔，所述针孔被布置成在两个方向上具有1.41μm的节距的矩形栅格。如图10G所显示的针孔的直径是1.13μm，图10G是根据图10F中的带点的矩形G的放大视图。在这一实施例中，方形光栅和矩形栅格被相对于轴线X和Y旋转45度。
图10H显示出侧边为100μm的第二方形光栅。在图10I中显示出根据由I显示的带点的方形的其放大部分，且在图10J中显示出根据由J显示的带点方形的放大部分。除了第二方形光栅被相对于轴线X和Y对准之外，所述第二方形光栅和根据图10E-10F的第一方形光栅具有相同的规格。
图10K显示出侧边为100μm的第三方形光栅。在图10L中显示出根据由L显示出的带点方形的其放大部分。光栅包括多个矩形针孔，所述针孔被布置成在两个方向上具有1.41μm的节距的矩形栅格。如图10M所显示的针孔的直径是1.41μm，图10M是根据图10L中的带点的矩形M的放大视图。在这一实施例中，方形光栅和矩形栅格被相对于轴线X和Y旋转45度。此外，矩形针孔也被相对于轴线X和Y旋转45度。
图10N显示出侧边为100μm的第四方形光栅。在图10O中显示出根据由O表示的带点方形的其放大部分，在图10P中显示出根据由P表示的带点方形的其放大部分。除了第二方形光栅被相对于轴线X和Y对准之外，该第二方形光栅和根据图10K-10M的第一方形光栅具有相同的规格。此外，矩形孔被相对于轴线X和Y旋转45度。
图11A和11B显示出用于制造用于EUV辐射的光栅的方法的一实施例。根据所述方法，如图11A所示提供了平坦的衬底20。例如衬底20设置有双层的堆叠，其中在每一双层中的两个部件具有各自的蚀刻剂。可以由Cr，Si和Mo或其它材料的组合形成所述双层，只要它们不破坏衬底即可。对于每一蚀刻步骤，衬底被每次蚀刻一层，使得可以在衬底的表面上形成精确的高度图案。这样，可以提供具有第一位置21和第二位置22的图案化的衬底。第一位置21和第二位置22具有相互的高度差。
之后可以将用于EUV辐射的布拉格反射器30施加到图案化的衬底上。布拉格反射器30包括多个例如40至50个适合的双层35，例如是Mo/Si层或Mo/Be层。双层35可以具有为EUV辐射的波长的一半的厚度，例如厚度为7nm。可以通过任何适合的方法(例如蒸发沉积)施加双层35。
由在图案化的衬底20中的第一和第二位置21、22形成的结构，扩展至双层35的堆叠中，且提供了对于EUV束的偏转。结构之间的距离D确定了EUV束的表观的偏转角度。
图11B显示出在光栅制造中的另外的台。为了清楚起见，未显示出在图11A中形成的且显示出的图案。如图11B所示，双层35的堆叠30可以设置有保护层40，例如用于保护反射器免受氧化。适合的保护层40可以包括Ru。
因此，EUV吸收材料(例如基于Cr或TaN的材料)的线50的图案可以通过本领域已知的方法(例如电子束光刻)被施加到双层35的堆叠30上。
如图11B所示，反射线5 1保持在吸收线50之间。如图11A所示，这些反射线由在图案化的衬底中的第一位置21的上方扩展的第一反射点31和在图案化的衬底20中的第二位置22上方扩展的第二反射点32形成。
在这一例子中，在线的图案中的点的子图案形成交替的相移掩模，即第一和第二点31、32具有对于EUV辐射大致相等的反射。
提供反射点的图案的可替代的方法被在第6,645,679号美国专利中进行描述。如那里所描述的，双层的堆叠被布置到例如低热膨胀材料(LTEM)的平坦衬底上。衬底可以是氮氧化硅(SiON)材料。在提供了所述双层的堆叠之后，热掩模被设置在所述堆叠上。随后，选择性地蚀刻热掩模，以形成图案，且根据该图案对双层的堆叠进行选择性地热处理。这样，图案被形成到具有零度相移和高反射性的第一点与具有180度的相移且具有相对低反射性的第二点的堆叠上。
根据一实施例，EUV吸收材料的线的图案可以因此被制造到图案化的双层堆叠的表面上，例如Crat多层。可以通过电子束刻写来施加线的图案。这样，可以获得最终的图案，所述图案具有与第二线交替的第一EUV吸收线，具有由第一高反射性和第二低反射性的点形成的子图案。如果需要的话，第二线可以设置有EUV吸收带。这样，可替代的自由度可以被获得，以使由所述子图案引起的衍射图案成形。
图12显示出可以由一实施例获得的光栅。对应于图11A和11B的其中的部分具有大于100的参考标记。图12显示的光栅具有低热膨胀材料的衬底120。第一多层反射器136可以被施加到衬底120上，例如通过沉积多个(例如40至50个)适合的双层，例如是Mo/Si层或Mo/Be层。第一反射器136可以设置有组合的覆盖(capping)/蚀刻停止层138。可以将第二反射器137施加到蚀刻停止层138的顶部上。第二反射器137可以设置有组合的覆盖/蚀刻停止层139。可将EUV吸收层施加到蚀刻停止层139的顶部上。由第二反射器137和另外的蚀刻停止层139形成的堆叠的有效厚度是λ/4。第二反射器的双层的厚度被修整，以便单独地堆叠的反射器136、138、137、139和第一反射器136、138的反射比的匹配。第二反射器137和吸收器150被以已知的方式选择性地蚀刻，以获得以零度相移反射的第一点132和以180度的相移反射的第二点131的图案，例如在图8B中所显示的。最终，吸收材料150被选择性地蚀刻以获得线的图案，例如如图8A中所显示的。
图13更详细地显示出光栅201和CCD检测器202的一实施例的横截面。光栅201被形成为包括硅的晶片201A的层状结构。可替代地，可以使用类似于片状金属或陶瓷材料(例如Si3N4)的另一材料。晶片的厚度是至少0.1mm。为了实际目的，晶片的厚度不超过1cm。在这一实施例中，晶片的厚度是0.675mm。晶片201A设置有陶瓷材料(例如Si3N4或SiC)或金属(例如钛)的硬性箔片201B，且厚度在至多100nm的范围内。此处Si3N4的厚度为50nm的箔片201B被图案化的吸收层201C覆盖。用于所述层201C的具有好的吸收性质的材料是镍。50nm的厚度提供了足够的吸收性。然而，在显示的实施例中，Cr的层201C被用作为可以被轻易地图案化的材料。层201C的厚度为120nm，以提供足够的吸收性。在吸收层201C具有开口的情形中，薄膜201B被蚀刻穿透(真实的孔)。虽然对于所述图案(例如棋盘形图案)来说各种选择是可以的，但是具有六角形开口的图案、圆形针孔201E的图案(例如图10D所显示的)是优选的。这样的图案对于好的热传递和好的强度是特别有利的，且便于清洁光栅201，如参考图14C所描述的。衬底201A具有大致与膜片201B共形的图案，使得它机械地支撑位于开口201E之间的区域中的膜片201B，由此有助于增强光栅的刚度。层状的结构设置有钌保护层201D，以允许清洗层状结构。可替代的材料是Si3N4，Cr和TiN。保护层201D典型地具有在5-10nm范围内的厚度，例如7.5nm的厚度。
图14A-C显示出针对清洗所需要进行的工作的光栅201的结构的结果。
在图14C中，与图13相对应的部分具有相同的参考标记。图14A和14B中与图13相对应的部分具有比图13中的参考标记大300的参考标记。
图14A显示出具有封闭的箔片501B的光栅501。如其中所示，碳501F在其使用期间沉积到光栅的两侧上。所述碳的沉积减小了光栅的透射性，并且由此阻碍了其功能性。可以使用图2B中的显示的清洗方法，其中光栅被暴露于氢根H*。氢根H*与沉积的碳反应，且反应产物CxHx蒸发。虽然这一工艺导致光栅501的清洁的上表面，但是沉积在底部的碳501F没有以这样的方式被移除。为了提供使用H*的底部清洗，在传感器的内部将需要H*源。然而，由于这样的源必须有高的热产生，所以若没有引入冷却装置它不能被实施，且由此实质上增加了检测器的体积。由于H*具有高的H*成H2的再结合率，所以几乎没有H*到达光栅501的底部。
图14C显示出根据本发明的光栅201的一部分。由于开口201E的存在，氢根可以到达光栅的两侧，由此基本上移除了所有沉积的碳。
图15A示意性地显示出光栅201的俯视图，理想地具有方形开口201E，由黑色表示。如图15B更详细地显示的，实际上开口将显示出圆化的角，参见带点的圆圈201E。由于圆化的角形成了大的剪切力的点，所以图15A和15B中的光栅具有差的力的分布。另一方面，这样的布置是有利的，因为它允许简单的电子束，即成形的电子束和泽尼克(Zernike)偏置可以用旋转的形式来求解。
图15C显示出可替代的布置，其中光栅301具有圆形的开口301E。这是有利的，因为这导致了显著的较平滑的应力分布。然而，与图15A和15B中显示出的实施例相比，这一布置更难以通过电子束进行制造。
摄像机202设置在距离光栅201 10mm的距离D处。在显示出的实施例中，摄像机包括安装在印刷电路板202A上的COMS摄像机芯片202B。在面向光栅201的一侧，摄像机芯片202B设置有纤维光学板。纤维光学板202C使得能够沉积另外的层，以致它在沉积另外的层的期间保护摄像机202B。由于纤维光学板202C由垂直的纤维组成，即纤维被横向于摄像机芯片202B的表面布置，所以它几乎不影响成像能力。沉积在纤维光学板202C上的第一层是闪烁材料层202D。所述层202将UV辐射转换成摄像机芯片202B具有高的敏感度所针对的波长。闪烁材料例如是YAG:Ce的P43。层202D被厚度为50nm的锆层202E覆盖，其用作光谱纯度滤光片。虽然任何其它的材料用作光谱纯度滤光片是适合的，但是Zr或Si的层是优选的。依赖于对非EUV波长所需要的抑制，层202E的厚度可以在10至100nm之间变化。小于10nm的厚度通常将对非EUV波长抑制太低，具有高于100nm的厚度的层将通常还过多地抑制EUV波长范围的辐射。由层202A-202E所形成的堆叠设置有作为清洗回复性层的钌层202F。典型地，所述层的厚度在5-10nm之间。所述层应当是真空兼容的，因此具有低的排气特性，且应当具有相对低的吸收性。除了钌之外，例如TiN和CrN的其它材料可以用于这种层。
在权利要求中，词语“包括”不排除其它的元件或步骤，且所述“一个”不排除“多个”。单个部件或其它单元可以实现在权利要求中所引述的多个术语的功能。仅仅特定的测量在相互的不同的权利要求中被引用的事实，并不表示这些测量的组合不能被使用以使其具有优点。权利要求中的任何参考标记不应当解释成限制权利要求的范围。

Claims (22)

1.一种用于EUV辐射的光栅，所述光栅包括：
多个反射线，每一反射线包括彼此相间布置的多个第一反射点和多个第二反射点，其中，所述第一反射点和所述第二反射点被配置成以满足除以360度余180±10度条件的相互相位差来反射EUV辐射，其中所述反射线包括另外的反射点，所述另外的反射点引入的相位差不同于第一反射点和第二反射点之间的相位差。
2.根据权利要求1所述的光栅，其中在所述反射线中的所述第一反射点和所述第二反射点通过吸收部分被分离开。
3.根据权利要求1所述的光栅，其中所述第一反射点和所述第二反射点完全填充所述反射线中的区域。
4.根据权利要求1所述的光栅，其中所述第一反射点和/或所述第二反射点的直径在50nm至150nm之间。
5.根据权利要求4所述的光栅，其中所述第一反射点和/或所述第二反射点的直径在70nm至120nm之间。
6.根据权利要求1所述的光栅，其中所述第一反射点和所述第二反射点在每一线中被布置成随机图案。
7.根据权利要求1所述的光栅，其中所述第一反射点和所述第二反射点在每一线中被布置成规则图案。
8.根据权利要求1所述的光栅，其中所述多个反射线被布置在两个正交的方向上。
9.根据权利要求1所述的光栅，其中所述多个反射线被布置成棋盘形光栅。
10.根据权利要求1所述的光栅，其中所述多个反射线中的每一反射线具有在1μm至10μm的范围内的宽度。
11.根据权利要求1所述的光栅，还包括：
图案化的衬底，所述图案化的衬底具有彼此相间分布的第一位置和第二位置，所述第一位置和所述第二位置具有相互的高度差；
多层，所述多层被配置以形成用于在所述图案化的衬底处的所述EUV辐射的布拉格反射器，在所述衬底上的所述第一位置和所述第二位置的图案被扩展到所述布拉格反射器的表面上，分别作为所述第一反射点和所述第二反射点；和
线的图案，所述线的图案由在所述多层处的EUV吸收材料制成，所述线的图案被配置用以为由所述多层的表面形成的反射线划定界限。
12.根据权利要求1所述的光栅，还包括：
衬底；
在所述衬底上的第一多层反射器；
在所述第一多层反射器上的图案化的第二多层反射器，所述第一多层反射器和所述第二多层反射器被配置用以形成反射表面，其中所述第一反射点由所述第二多层反射器形成，且所述第二反射点由所述第一多层反射器形成；和
在所述表面处形成的反射线的图案，所述反射线通过在所述表面处的吸收材料的线被分离开。
13.一种波前测量系统，所述波前测量系统包括：
成像系统，所述成像系统被配置以将从源发出的电磁辐射引导至物平面，以便照射所述物平面；
被设置在所述物平面中的第一光栅，所述第一光栅包括多个反射线，每一反射线包括彼此相间布置的多个第一反射点和多个第二反射点，其中，所述第一反射点和所述第二反射点被配置成以满足除以360度余180±10度条件的相互相位差来反射EUV辐射；
投影光学系统，所述投影光学系统被配置以将所述第一光栅的图像投影到焦平面上；
位于所述焦平面的第二光栅；和
检测器，所述检测器被配置以接收由所述第二光栅产生的条纹图案，其中所述反射线包括另外的反射点，所述另外的反射点引入的相位差不同于第一反射点和第二反射点之间的相位差。
14.根据权利要求13所述的波前测量系统，其中所述第一反射点和所述第二反射点被配置成产生过填充所述投影光学系统的数值孔径的照射。
15.根据权利要求13所述的波前测量系统，其中所述第一反射点和所述第二反射点被配置成产生不具有由所述源产生的不规则性的照射。
16.根据权利要求13所述的波前测量系统，其中所述第一光栅中的多个反射线被布置成使所述条纹图案的强度和可见性最大化。
17.根据权利要求13所述的波前测量系统，其中所述第一光栅的多个线被定向为相对于所述第二光栅成45度。
18.根据权利要求13所述的波前测量系统，其中所述源是极紫外(EUV)辐射源。
19.根据权利要求13所述的波前测量系统，其中所述第一光栅被安装到掩模版台上。
20.根据权利要求13所述的波前测量系统，其中所述第二光栅被安装到晶片台上。
21.一种制造根据权利要求1-11中任一项所述的用于EUV辐射的光栅的方法，所述方法包括步骤：
提供具有彼此相间分布的第一位置和第二位置的图案化的衬底，所述第一位置和所述第二位置具有相互的高度差；
在所述图案化的衬底上沉积用于形成用于所述EUV辐射的布拉格反射器的多层；和
在所述多层上施加由EUV吸收材料制成的线的图案。
22.一种用于制造用于EUV辐射的光栅的方法，所述方法包括步骤：
提供衬底；
在所述衬底上提供第一多层反射器；
在所述第一多层反射器上提供第一组合的覆盖/蚀刻停止层；
在所述第一组合的覆盖/蚀刻停止层上提供第二多层反射器；
在所述第二多层反射器上提供第二组合的覆盖/蚀刻停止层；
施加EUV吸收材料的层；
选择性地蚀刻所述第二多层反射器，以获得以0度的相移反射的第一点和以满足除以360度余180±10度条件的相对于第一点的相位差来反射的第二点的图案；和
选择性地蚀刻所述吸收材料的层，以获得反射线的图案，所述反射线的图案包括彼此相间布置的多个所述第一点和多个所述第二点。
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