CN103765316B - 光刻设备和器件制造方法 - Google Patents

Abstract

一种光刻设备被提供和配置成将图案化的辐射束投影到衬底（W）上。所述设备包括测量系统，用于提供与衬底上抗蚀剂层（56）的厚度相关的测量数据，和控制器（54），用于控制光刻设备的操作使得将要被投影到衬底上的图案化的辐射束中的辐射强度水平基于测量数据被控制。

Description

光刻设备和器件制造方法

相关应用的交叉引用

本申请要求于2011年8月18日递交的美国临时申请第61/525,029号的权益。该临时申请以引用的方式整体并入本文。

技术领域

本发明涉及光刻设备和制造器件的方法。

背景技术

光刻设备是一种将期望的图案应用到衬底上或衬底的一部分上的机器。光刻设备可以用于例如集成电路（IC）、平板显示器以及具有精细特征的其它装置或结构的制造中。在传统的光刻设备中，可以将称为掩模或掩模版的图案形成装置用于产生对应于IC、平板显示器或其它装置的单层的电路图案。可以将这一图案转移到衬底（例如硅晶片或玻璃板）（的一部分）上，例如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。

除了电路图案，图案形成装置还可以用于产生其它图案，例如彩色滤光片图案或点矩阵。替代传统的掩模，图案形成装置可以包括图案形成阵列，该图案形成阵列包括产生电路或其它可应用图案的独立可控元件的阵列。与传统的基于掩模的系统相比，这样的“无掩模”系统的优点是，可以更加快速地设置和/或更换图案，且成本较小。

因此，无掩模系统包括可编程图案形成装置（例如空间光调制器、对比度装置等）。使用独立可控元件的阵列对可编程图案形成装置进行（例如电子或光学地）编程，用于形成期望的图案化的束。可编程图案形成装置的类型包括微反射镜阵列、液晶显示器（LCD）阵列、光栅光阀阵列、自发射对比度装置阵列等。

发明内容

在光刻过程中，投影到形成在衬底上的抗蚀剂层的辐射的一部分可以从抗蚀剂层被改变方向（例如反射）返回。例如，一些辐射可以从抗蚀剂的下表面反射，即在抗蚀剂和衬底之间的界面处被反射或在介于抗蚀剂与衬底之间的另一层处被反射。入射辐射和被改变方向的辐射的重叠可以导致在抗蚀剂层内的驻波。这引起一个或更多个问题。

例如，在抗蚀剂层的表面处的驻波的强度以及由此从抗蚀剂层改变方向返回的辐射的强度可以依赖于抗蚀剂层的厚度，并且可选地依赖于形成在衬底上的一个或更多个其他层。抗蚀剂层厚度的小的改变可以导致被改变方向的辐射的强度的显著变化。这种被改变方向的辐射将对抗蚀剂的曝光剂量没有贡献。相应地，抗蚀剂的厚度改变可以导致对于投影到抗蚀剂层上的辐射束的给定强度被抗蚀剂接收的曝光剂量的改变。这又可以影响所形成的图案的特征的临界尺寸（CD）。因此，衬底上抗蚀剂层的厚度变化可以导致临界尺寸均匀性（CDU）的劣化，这是不期望的。

为了避免临界尺寸均匀性的下降，可以期望减小整个衬底上抗蚀剂层的厚度变化。然而，这是困难的和/或昂贵的，尤其是对于相对大的衬底来说。

替换地或附加地，可以使用所谓的底部抗反射涂层（BARC）减小来自抗蚀剂层的下表面的辐射的反射。然而，这可能导致附加的工艺成本，因为其需要对衬底执行附加的工艺。

替换地或附加地，通过使用具有相对宽的带宽的辐射源可以减小或克服所述问题。这是因为辐射从抗蚀剂层改变方向依赖于抗蚀剂层相对于辐射的波长的厚度。因此，如果辐射源具有相对宽的带宽，对于抗蚀剂层的任何特定厚度，辐射的一些波长将被相对强地改变方向，并且其他波长将被相对弱地改变方向。相应地，宽带辐射的整体方向改变可以随着抗蚀剂层厚度的变化而变化不大。然而，可以期望使用相对窄的带宽的辐射源，例如激光器二极管。

因此，期望例如提供一种系统，其中临界尺寸均匀性对抗蚀剂层厚度变化不太敏感。

根据本发明的一个实施例，提供一种光刻设备，配置成将图案化的辐射束投影到衬底上，所述设备包括：

测量系统，配置成提供与衬底上抗蚀剂层的厚度相关的测量数据；和

控制器，配置成控制光刻设备的操作使得将要被投影到衬底上的图案化的辐射束中的辐射强度水平被基于测量数据来控制。

根据本发明的一个实施例，提供一种器件制造方法，包括：

使用光刻设备以将图案化的辐射束投影到衬底上；

获得与衬底上抗蚀剂层的厚度相关的测量数据；和

控制光刻设备的操作以基于测量数据来控制将要被投影到衬底上的图案化的辐射束中的辐射强度水平。

附图说明

将参照示意的附图仅通过示例描述本发明的实施例，在附图中相同的参考标记表示相同的元件，并且在附图中：

图1显示根据本发明的实施例的光刻设备的一部分；

图2显示根据本发明的实施例的图1的光刻设备的一部分的俯视图；

图3显示根据本发明的实施例的光刻设备的一部分的高度示意透视图；

图4显示根据本发明的实施例通过根据图3的光刻设备投影到衬底上的投影的示意俯视图；

图5示意地示出根据本发明的实施例的光刻设备；

图6示出图5中示出的布置的变形形式；和

图7示出根据本发明的实施例的光刻设备的一部分。

具体实施方式

本发明的一个实施例涉及一种光刻设备，其可以包括可编程图案形成装置，该可编程图案形成装置可以例如由自发射对比度装置的阵列构成。关于这样的光刻设备的进一步信息可以在PCT专利申请出版物第WO2010/032224A2号和US专利申请出版物第US2011-0188016号中找出，这些专利文献以引用方式整体并入本文。

图1示意地示出光刻设备的一部分的示意的横截面侧视图。在该实施例中，光刻设备具有在X-Y平面内基本上静止的独立可控元件，如下面进一步讨论的，但是这不是必须的。光刻设备1包括用以保持衬底的衬底台2和用以在达到6个自由度上移动衬底台2的定位装置3。衬底可以是涂覆有抗蚀剂的衬底。在一个实施例中，衬底是晶片。在一个实施例中，衬底是多边形（例如矩形）衬底。在一个实施例中，衬底是玻璃板。在一个实施例中，衬底是塑料衬底。在一个实施例中，衬底是薄片（foil）。在一个实施例中，光刻设备适于辊到辊（roll-to-roll）制造。

光刻设备1还包括多个独立可控自发射式对比度装置4，所述多个独立可控自发射式对比度装置4配置成发射多个束。在一个实施例中，自发射式对比度装置4是发射辐射的二极管，例如发光二极管（LED）、有机LED（OLED）、聚合物LED（PLED），或激光二极管（例如，固态激光器二极管）。在一实施例中，每一独立可控元件4是蓝紫激光二极管（例如Sanyo型号DL-3146-151）。这样的二极管可以由诸如Sanyo,Nichia,Osram和Nitride等公司供应。在一实施例中，二极管发射例如具有约365nm或约405nm的波长的UV辐射。在一实施例中，二极管可以提供从0.5-200mW的范围选出的输出功率。在一实施例中，激光二极管（裸管芯）的尺寸是从100-800微米的范围选出的。在一实施例中，激光二极管具有从0.5-5微米²的范围选出的发射面积。在一实施例中，激光二极管具有选自5-44度的范围的发散角。在一实施例中，二极管具有用以提供大于或等于大约6.4×10⁸W/(m².sr)的总的亮度的配置（例如，发射面积、发散角、输出功率等）。

自发射式对比度装置4布置在框架5上并且可以沿Y方向和/或X方向延伸。虽然示出了一个框架5，但是光刻设备可以具有多个框架5，如图2所示。在框架5上还布置有透镜12。框架5和因此自发射式对比度装置4和透镜12在X-Y平面中是大致静止的。可以通过致动器7沿着Z方向移动框架5、自发射式对比度装置4以及透镜12。可替代地，或附加地，可以通过与特定的透镜12相关的致动器沿着Z方向移动透镜12。可选地，每个透镜12可以设置有致动器。

自发射式对比度装置4可以配置成发射束，投影系统12、14和18可以配置成将束投影到衬底的目标部分上。自发射式对比度装置4和投影系统形成光学装置列。光刻设备1可以包括用于相对于衬底移动光学装置列或其一部分的致动器（例如电机）11。在其上布置有场透镜14和成像透镜18的框架8可以借助于致动器旋转。场透镜14和成像透镜18的组合形成了可移动的光学装置9。在使用中，框架8围绕其自身的轴线10旋转，例如沿着由图2中的箭头显示的方向。通过使用致动器（例如电机）11使框架8围绕轴线10旋转。另外，可以通过电机7使框架8沿着Z方向移动，使得可移动的光学装置9可以相对于衬底台2移位。

孔结构13其中具有孔，孔结构13可以定位在透镜12的上方且在透镜12和自发射式对比度装置4之间。孔结构13可以限制透镜12、相关的自发射式对比度装置4的衍射效应、和/或邻近的透镜12/自发射式对比度装置4的衍射效应。

可以通过旋转框架8和同时在光学装置列的下面移动衬底台2上的衬底而使用所示出的设备。在透镜12、14和18彼此大致对准时，自发射式对比度装置4可以发射束穿过这些透镜12、14和18。通过移动透镜14和18，束在衬底上的像在衬底的一部分之上进行扫描。通过同时在光学装置列的下面移动衬底台2上的衬底，经受自发射式对比度装置4的图像的衬底部分也移动。通过在控制器的控制之下高速地接通和/或关断自发射式对比度装置4（例如，在其被关断时，没有输出或具有低于阈值的输出；在其被接通时，具有高于阈值的输出），可以在衬底的抗蚀剂层中对期望的图案进行成像，其中控制器用于控制光学装置列或其一部分的旋转、控制自发射式对比度装置4的强度以及控制衬底的速度。

图2示出具有自发射式对比度装置4的图1的光刻设备的示意性俯视图。如同图1中显示的光刻设备1那样，光刻设备1包括用于保持衬底17的衬底台2、用于在高达6个自由度上移动衬底台2的定位装置3、用于确定自发射式对比度装置4和衬底17之间的对准以及用于确定衬底17是否相对于自发射式对比度装置4的投影处于水平的对准/调平传感器19。如图所示，衬底17具有矩形形状，然而，另外或可替代地，可以处理圆形的衬底。

自发射式对比度装置4布置在框架15上。自发射式对比度装置4可以是发射辐射的二极管，例如激光二极管，诸如蓝紫色激光二极管。如图2所示，自发射式对比度装置4可以布置到在X-Y平面中延伸的阵列21中。

所述阵列21可以是细长的线。在一实施例中，所述阵列21可以是自发射式对比度装置4的一维阵列。在一实施例中，所述阵列21可以是自发射式对比度装置4的两维阵列。

可以提供可旋转框架8，其可以沿着由所述箭头显示的方向旋转。旋转框架可以设置有透镜14、18（如在图1中所示），以提供每个自发射式独立对比度装置4的图像。所述设备可以设置有致动器，用于相对于衬底旋转包括框架8和透镜14、18的光学装置列。

图3示出在其周界上设置有透镜14、18的旋转框架8的高度示意的透视图。多个束（在本示例中是10个束）入射到透镜之一上并被投影到通过衬底台2保持的衬底17的目标部分上。在一个实施例中，多个束沿直线布置。借助于致动器（未示出）可以围绕轴线10旋转可旋转框架。由于可旋转框架8的旋转，束将入射到相继的透镜14、18（场透镜14和成像透镜18）上，并且将入射到每一个相继的透镜上，被偏转，由此以便沿衬底17的表面的一部分行进，如参照图4更详细地介绍的。在一个实施例中，通过相应的源，即自发射式对比度装置，例如激光二极管（图3中未示出）产生每个束。在如图3所示的布置中，通过分段式反射镜30偏转束并使得束聚拢一起以便减小束之间的距离，由此允许更大量的束被投影通过同一透镜并实现下面将要讨论的分辨率要求。

当可旋转框架旋转时，束入射到相继的透镜上，并且每一次通过束照射透镜，束入射到透镜表面上的位置移动。因为束根据束入射到透镜上的位置而被不同地（例如具有不同的偏转）投影到衬底上，因此束（当到达衬底时）将借助下面的透镜的每个通道执行扫描运动。参照图4进一步解释这个原理。图4示出可旋转框架8的一部分的高度示意俯视图。第一组束用B1表示，第二组束用B2表示，第三组束用B3表示。每组束被投影通过可旋转框架8的相应的透镜组14、18。当可旋转框架8旋转时，束B1在扫描运动中被投影到衬底17上，由此扫描区域A14。类似地，束B2扫描区域A24，束B3扫描区域A34。在通过相应的致动器旋转可旋转框架8的同时，衬底17和衬底台沿方向D移动，这在图2中表示为沿X轴线，由此在区域A14、A24、A34中基本上垂直于束的扫描方向。由于通过第二致动器沿方向D移动（例如，衬底台通过相应的衬底台马达的移动），在通过可旋转框架8的相继的透镜投影束时束的相继扫描被投影，从而基本上彼此邻接，由此得到束B1的每个相继扫描的基本上邻接的区域A11、A12、A13、A14（如图4所示，区域A11、A12、A13之前被扫描，区域A14当前正被扫描），得到束B2的每个相继扫描的区域A21、A22、A23、A24（如图4所示，区域A21、A22、A23之前被扫描，区域A24当前正被扫描），得到束B3的每个相继扫描的区域A31、A32、A33、A34（如图4所示，区域A31、A32、A33之前被扫描，区域A34当前正被扫描）。由此，在旋转可旋转框架8的同时，借助衬底沿方向D的移动可以覆盖衬底表面的区域A1、A2以及A3。多个束投影通过同一透镜允许在较短的时间尺度内处理整个衬底（在可旋转框架8的相同的旋转速度条件下），因为对于每一次透镜的通过，多个束使用每个透镜扫描衬底，由此允许对于相继的扫描沿方向D的位移增加。从不同角度看，对于给定的处理时间，当通过同一透镜将多个束投影到衬底上时，可旋转框架的旋转速度可以减小，由此可以减小由于高的旋转速度带来的例如可旋转框架的变形、磨损、振动、扰动等效应。在一个实施例中，多个束与透镜14、18的旋转切线布置成一角度，如图4所示。在一个实施例中，多个束布置成使得每个束重叠或邻接相邻的束的扫描路径。

可以在容差的放松中发现通过同一透镜一次投影多个束的方面的进一步的效果。由于透镜的容差（定位、光学投影等），相继的区域A11、A12、A13、A14（和/或区域A21、A22、A23和A24和/或区域A31、A32、A33和A34）的位置可以显示相对于彼此的某种程度的定位误差。因此，相继的区域A11、A12、A13、A14之间的一定程度的重叠可以是需要的。在例如一个束的10%重叠的情况下，处理速度可以因此比一次单个束通过同一透镜的情形同样减小10%。在一次有5个或更多个束被投影通过同一透镜的情形中，对于每5个或更多个投影线来说将提供同样10%的重叠（类似地参照上面的一个束的示例），因此以大约5%或更多至2%或更少的比例减小总的重叠，由此对总的处理速度具有显著更低的影响。类似地，投影至少10个束可以减小重叠大约10倍。因而，可以通过将多个束一次通过同一透镜投影的特征减小容差对衬底的处理时间的影响。附加地或替换地，可以允许更多的重叠（因而更大的容差带），因为只要将多个束一次投影通过同一透镜，其对处理的影响低。

替代一次通过同一透镜投影多个束或除一次通过同一透镜投影多个束之外附加地，可以使用隔行扫描技术，但是这种技术可以需要在透镜之间的相当的更严厉的匹配。因此，通过多个透镜中的同一个一次投影到衬底上的至少两个束具有相互的间隔，并且光刻设备可以布置成操作第二致动器以便相对于光学装置列移动衬底，从而进行随后的投影，将辐射束投影在所述间隔中。

为了减小在方向D上在组中的相继的束之间的距离（由此，例如实现方向D上较高的分辨率），这些束可以在方向D上相对于彼此对角地布置。通过在光学路径上设置分段式反射镜30可以进一步减小所述间隔，每个段用以反射这些束中的相应的一个，这些段布置成相对于多个束入射到反射镜上时束之间的间隔减小多个束被反射镜反射时束之间的间隔。这样的效果也可以通过多个光纤实现，每个束入射到多个光纤中的对应的一个，光纤布置成沿光学路径相对于光纤上游的束之间的间隔减小光纤下游的束之间的间隔。

此外，这样的效果可以通过使用具有多个输入的集成的光波导回路实现，每个输入用于接收多个束中的相应的一个。集成的光波导回路被布置成沿光学路径相对于集成的光波导回路上游的束之间的间隔减小集成的光波导回路下游的束之间的间隔。

可以提供系统用于控制被投影到衬底上的图像的聚焦。可以设置该布置以调节通过如上所述的在一种布置中的光学装置列的一部分或全部来投影的图像的聚焦。

图5示出根据本发明一个实施例的光刻设备。如图所示，光刻设备包括激光器单元50，其具有多个激光二极管单元，配置成例如通过光纤52将图案化的辐射束提供到一组固定的光学元件51。该组固定的光学元件51又将图案化的辐射束提供到一组旋转的光学元件53，例如如上所述的布置，其将图案化的辐射束投影到形成在衬底W上的抗蚀剂层56。控制器54将控制信号提供至激光二极管以控制在每个时刻由每个激光二极管单元提供的辐射的强度以便在衬底W上提供期望的图案。

此外，光刻设备包括辐射强度传感器55，其是测量系统的一部分并且配置成通过从衬底W上的抗蚀剂层56被改变方向（例如反射）返回的图案化的辐射束测量辐射的强度。

如图5所示，可以设置部分反射器57以将从抗蚀剂层56被改变方向返回的辐射引导至辐射强度传感器55。部分反射器57可以配置成使得图案化的辐射束通过部分反射器，但是可以沿同一辐射束路径返回的从抗蚀剂层56被改变方向返回的辐射被反射至辐射强度传感器55。虽然部分反射器57在图5中被示出作为固定组的光学元件51中的最终元件，但是其可以设置在其他位置。例如，部分反射器57可以布置作为固定组光学元件中的第一光学元件。此外，可以使用用于将从抗蚀剂层56被改变方向的辐射引导至辐射强度传感器55的替代的布置。

如上所述，从抗蚀剂层56被改变方向返回的辐射对抗蚀剂的曝光剂量没有贡献。因此，控制器54可以配置成使得其将从抗蚀剂层56被改变方向返回的辐射的通过辐射强度传感器55测量的强度与投影到衬底上的辐射的相对应的强度进行对比，以便确定例如抗蚀剂层56的反射率（其通常应该被看作抗蚀剂层通过反射、衍射等改变辐射方向返回的能力的测量），其依赖于抗蚀剂层56的厚度，如上所述。

使用抗蚀剂层56的反射率的值，控制器可以设定投影到抗蚀剂层56上的辐射的强度，使得在衬底的每个位置处，由抗蚀剂层56接收的辐射的总剂量（即，排除被改变方向的辐射剂量）尽可能接近期望用以形成期望的图案的剂量。

这样的布置因而可以提供具有期望的临界尺寸均匀性的图案，而不需要例如使用底部抗反射涂层，即使抗蚀剂层56的反射率变化很大也是如此，这降低了成本。例如，即使抗蚀剂的厚度变化大约50至70nm，这对于期望的辐射波长会导致辐射方向改变在0至大约20%的变化量，也可以使用如上所述的布置。而且，该布置可以与具有相对窄的波带的辐射源一起使用。例如，在一个实施例中，使用激光二极管，其提供具有大约405nm的波长和大约10nm的带宽。

在例如如图5所示的光刻设备中，多个辐射光斑可以同时投影到衬底上。因此，在一个实施例中，辐射强度传感器55可以配置成通过一个或更多个或全部的光斑独立地测量被改变方向返回的辐射的强度。控制器54又可以将从每个光斑被改变方向返回的辐射的所测量的强度和投影到抗蚀剂层56上的辐射的强度对比，由此提供例如抗蚀剂层56的反射率的多个独立的值。这些可以通过控制器平均以提供光斑投影所在的抗蚀剂层56的区域的反射率值。

在一个实施例中，辐射强度传感器55可以配置成测量从抗蚀剂层56被改变方向返回的辐射的总强度或从图案化的辐射束所投影到的抗蚀剂层的局部部分被改变方向返回的辐射的强度。在这样的布置中，控制器54可以将总的所测量的被改变方向的辐射强度与投影到抗蚀剂层56的对应的局部部分上的辐射的总强度进行对比，以便有效地提供例如在抗蚀剂层56的局部部分上的平均反射率。

如上所述，控制器54将从抗蚀剂层56被改变方向返回的辐射的所测量的强度与投影到抗蚀剂层56的辐射强度进行对比，以便确定抗蚀剂层56对被使用的辐射的波长的反射率。在一个实施例中，控制器54可以将这种对比基于用于控制光刻设备（例如激光器二极管）的控制数据以提供图案化的辐射束。换句话说，其可以假定投影到抗蚀剂层56的上图案化的辐射束的强度与图案化的辐射束的期望的强度对应。这是有理由的假定，因为可以周期地校准激光二极管单元的控制并在使用时校准的任何损失的影响比由抗蚀剂层56的厚度变化引起的抗蚀剂层56的反射率的变化小得多。

替换地或附加地，如图6所示，光刻设备可以具有第二辐射强度传感器60，所述第二辐射强度传感器60配置成测量投影到抗蚀剂层56上的辐射的强度。因此，控制器可以将投影到抗蚀剂层56上的辐射的所测量的强度与从抗蚀剂层被改变方向返回的辐射的所测量的强度进行对比以便确定抗蚀剂层56的反射率。此外，第二辐射强度传感器可以用于校准和/或更新图案化的辐射束的强度的控制的校准。

因为如上所述使用用于测量从抗蚀剂层56被改变方向返回的辐射的强度的辐射强度传感器55，第二辐射强度传感器60可以配置成测量用以形成抗蚀剂层56上每个光斑的辐射的强度或可以配置成测量图案化的辐射束的整体辐射强度或其一部分的辐射强度。

如上所述，控制器54可以配置成基于抗蚀剂层56的所确定的反射率来调节将要被使用的图案化的辐射束的强度。在这种情况下，图案化的辐射束将在任何情况下具有用以在衬底上提供期望的图案所需的强度变化。因此控制器54可以配置成基于所确定的抗蚀剂层56的反射率来控制图案化的辐射束中的最大强度、图案化的辐射束的最小强度以及图案化的辐射束内一个或更多个中间强度值中的至少一者。例如，控制器54可以配置成确定图案化的辐射束的一组额定辐射强度以在衬底W上提供期望的图案和将要应用至这些强度水平中的每个的公共校正因子，以便补偿抗蚀剂层56的反射率。

如图5和6所示的设备可以通过图案化的辐射束基于被改变方向返回的辐射来确定在衬底的第一区域处抗蚀剂层56的反射率。该反射率值可以被控制器54使用以控制随后被投影到衬底第二区域上的图案化的辐射束的生成。虽然第一区域的反射率值因此可以用于控制用于第二区域的图案化的辐射束的生成，但是这可以提供足够的精确性，因为在整个衬底上抗蚀剂层56的厚度变化期望本质上是渐进的。

因此，如果第一和第二区域相对接近，即如果可以相对迅速地进行第一区域内抗蚀剂层的反射率的确定以及随后的用以为第二区域提供图案化束的控制信号的生成或修正，第一区域的反射率将提供第二区域反射率的接近的近似。

在一个实施例中，光刻设备可以包括测量系统，其在图案化的辐射束投影到抗蚀剂层56或其特定部分上之前，获得与抗蚀剂层56的厚度相关的数据，例如抗蚀剂层56的反射率。因此，通过使用该特定区域56的数据可以生成抗蚀剂层56的每个区域的图案化的辐射束。

在一个实施例中，测量系统可以配置成在图案化的辐射束被投影到衬底的任何部分上之前检查整个衬底。例如，在衬底被传递至设备的将图案化的辐射束投影到衬底上所在的部分之前，衬底可以在测量站中被检查。这样的布置可以允许以更多的时间分析测量数据并生成或修改用于生成图案化的辐射束的控制数据。相应地，可以减少用以执行分析的装备成本。

在一个实施例中，可以在用于生成或提供图案化的辐射束的部件附近设置测量系统。尤其地，光刻设备可以配置成使得当衬底W在光刻设备内被扫描以使图案化的辐射束能够被投影到衬底W的每个区域上时，测量系统可以在图案化的辐射束被投影到衬底的区域上之前不久获得与该区域上的抗蚀剂层56的厚度相关的数据。因此，对投影到该区域上的图案化的辐射束的控制可以考虑针对该区域所获得的数据。

图7示出在这样的设备中使用以在特定曝光之前测量的测量系统的布置。如图所示，测量系统包括辐射源65，其生成投影到衬底W上的抗蚀剂层56上的辐射束。通过测量系统提供的辐射束的强度可以设置得充分低使得其不曝光抗蚀剂或是非光化性的波长。

如图所示，辐射源65可以与用于提供图案化的辐射束的辐射源分离。然而，测量系统的辐射源65可以提供与图案化的辐射束的波长相同的波长的辐射。在这种情况下，抗蚀剂层56的反射率数据可以在控制图案化的辐射束的强度时直接被控制器54使用。

如果使用不同的波长，控制器可以配置成基于测量系统的辐射的反射率来针对于图案化的辐射束的波长确定抗蚀剂层56的期望的反射率。例如，该转换可以基于查找表（look-uptables）或可以通过使用测量的反射率数据确定抗蚀剂层56的厚度来确定。所确定的厚度又可以用于确定抗蚀剂层56的对于图案化的辐射束的期望的反射率。

如图7所示，测量系统可以包括第一辐射检查系统67，其配置成确定从衬底W上的抗蚀剂层56被改变方向的辐射的强度。控制器54可以将其与由源65提供的辐射束的已知的强度对比，以便确定抗蚀剂层56的反射率。在这种情况下，辐射源65可以需要定期的重新校准以便确保输出辐射的强度保持基本上恒定。

备选地或附加地，在一个实施例中，如图7所示，可以设置第二辐射检查系统68以便通过测量系统测量被投影到抗蚀剂层56上的辐射的强度。相应地，控制器54可以将被投影到抗蚀剂层56上的辐射的测量的强度与从抗蚀剂层56被改变方向的辐射的测量强度进行对比。

如图7所示，在该实施例的测量系统的布置中，可以设置部分反射器66。来自辐射源65的辐射束可以通过部分反射器，以使得已知部分通过部分反射器66并被投影到抗蚀剂层56上，已知部分被反射至第二辐射束检查系统68以提供被投影到抗蚀剂层上的辐射的强度的测量。从抗蚀剂层56被改变方向返回的辐射被部分反射器66反射至第一辐射检查系统67以提供被改变方向的辐射的强度的测量。可以使用其他布置。

如上所述，本发明的任一实施例的测量系统可以配置成提供用于确定与抗蚀剂层厚度相关的抗蚀剂层56的反射率的测量数据，如上所述。然而，在上述实施例的变形中，测量系统可以配置成直接地或间接地确定抗蚀剂层56的厚度。例如，测量系统可以使用散射仪、电容传感器或超声传感器来测量抗蚀剂层的厚度。

再者，控制器54可以使用厚度数据来控制图案化的辐射束的形成。例如，控制器54可以配置成通过抗蚀剂层56的厚度来确定抗蚀剂层56的期望的反射率并相应地控制图案化的辐射束的形成。替换地，控制器54可以使用算法和/或包括查找表，其将与将要用于抗蚀剂层的给定厚度的图案化束的辐射强度相关的数据提供给控制器54。

应该认识到，本发明不限于上述实施例及其变形形式。例如，本发明的一个实施例可以与使用除激光二极管之外的辐射源的光刻设备一起使用。尤其地，本发明的一个实施例可以应用于具有用于提供辐射束的辐射源和例如可变形反射镜的阵列等用于将图案赋予辐射束的独立可编程图案形成装置的光刻设备。

此外，本发明的一个实施例可以应用于不使用可编程图案形成装置以提供将要应用于衬底的图案的光刻设备。换句话说，本发明的实施例可以与使用诸如掩模版等用于将图案赋予辐射束的固定的图案形成装置的光刻设备一起使用。在这样的光刻设备中，辐射源可以被控制以根据需要改变辐射束的强度，从而控制施加至抗蚀剂层的辐射剂量。备选地或附加地，可以提供可变衰减装置，其根据需要控制辐射束的强度。

依赖于将要使用的选定的过程，可以在衬底上与抗蚀剂层本身一起形成一个或更多个材料的附加层以在衬底上形成层的堆叠。对图案化的辐射束的反射率可以依赖于所结合的堆叠层的厚度，即包括与抗蚀剂本身一起提供的附加层的堆叠层的厚度。在本申请中任何所提及的抗蚀剂层的厚度可以表示结合的堆叠层的厚度。

根据器件制造方法，可以在已经投影有图案的衬底上制造器件，例如显示器、集成电路以及任何其他部件。

虽然在本文中具体参照的是将光刻设备用在制造集成电路，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（LCD）、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（例如，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）、量测工具或检验工具中。在可应用的情况下，可以将此处的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。

尽管以上已经描述了本发明的具体实施例，但应该认识到，本发明可以以与上述不同的方式来实现。例如，本发明可以采用包含用于描述一种如上面公开的方法的一个或更多个机器可读指令序列的计算机程序的形式，或具有存储其中的所述计算机程序的数据存储介质（例如半导体存储器、磁盘或光盘）的形式。以外，机器可读指令可以以两种或更多种计算机程序的形式实现。两种或更多种计算机程序可以存储在一个或更多个不同的存储器中和/或数据存储介质中。

术语“透镜”在情况允许的情形中，可以指的是多种类型的光学部件中任一种，包括折射式、衍射式、反射式、磁性式、电磁式以及静电式光学部件或其组合。

上面的说明书是为了说明而不是限制性的。因此，本领域技术人员应该清楚，在不脱离权利要求限定的范围的情况下可以对所述的本发明做出修改。

Claims (18)

1.一种光刻设备，配置成将图案化的辐射束投影到衬底上，所述光刻设备包括：

测量系统，配置成提供与衬底上的抗蚀剂层的厚度相关的测量数据；和

控制器，配置成控制光刻设备的操作以使得将要被投影到衬底上的图案化的辐射束中的辐射强度水平被基于测量数据来控制以使得在衬底的每个位置处由抗蚀剂层接收的辐射的总剂量尽可能接近期望用以形成期望的图案的剂量，

其中，所述测量系统包括辐射强度传感器，其配置成通过从所述抗蚀剂层被改变方向返回的图案化的辐射束测量辐射的强度。

2.根据权利要求1所述的光刻设备，还包括可编程图案形成装置，所述可编程图案形成装置配置成提供图案化的辐射束，其中所述控制器配置成控制可编程图案形成装置的操作以便控制在图案化的辐射束中的辐射强度水平。

3.根据权利要求2中所述的光刻设备，其中控制器配置成控制可编程图案形成装置使得光刻设备将图案化的辐射束投影到衬底上，其中辐射的强度根据期望的图案在最高强度水平和最低强度水平之间变化；和

控制器配置成使得，为了调节图案化的辐射束中的辐射强度水平，其调节将要用于提供期望的图案的最低辐射强度水平、最高辐射强度水平、中间强度水平或它们的任意组合。

4.根据前述权利要求中任一项所述的光刻设备，其中测量系统配置成基于在将图案化的辐射束投影到衬底上的第一区域上时所实施的测量提供与所述第一区域中的衬底上的抗蚀剂层的厚度相关的测量数据；和

控制器配置成在图案化的辐射束随后被投影到衬底的第二区域上时基于第一区域的测量数据来控制光刻设备的操作。

5.根据权利要求1-3中任一项所述的光刻设备，其中测量系统配置成基于在图案化的辐射束被投影到衬底上的一区域之前所实施的测量提供与衬底上的该区域中的抗蚀剂层的厚度相关的测量数据；和

控制器配置成当图案化辐射束被投影到衬底的该区域上时基于所述测量控制光刻设备的操作。

6.根据权利要求5所述的光刻设备，其中测量系统配置成基于在图案化的辐射束被投影到衬底的任何区域之前所实施的多次测量提供在衬底上多个区域中与衬底上的抗蚀剂层的厚度相关的测量数据；和

控制器配置成当图案化的辐射束随后被投影到衬底上的多个区域中的每个区域上时基于衬底的每个相应区域的测量数据来控制光刻设备的操作。

7.根据权利要求5所述的光刻设备，其中测量系统配置成执行测量以在提供与衬底上的第一区域的抗蚀剂厚度相关的测量数据的同时将图案化的辐射束投影到衬底上不同的第二区域上。

8.根据权利要求1所述的光刻设备，其中控制器配置成将从抗蚀剂层被改变方向返回的辐射的所测量的强度水平与期望被投影到衬底上的图案化辐射束的在与所述强度水平被测量的位置相对应的位置处的强度进行对比以确定抗蚀剂层的反射率的度量。

9.根据权利要求8中所述的光刻设备，还包括可编程图案形成装置，并且其中，控制器配置成将从抗蚀剂层被改变方向返回的辐射的所测量的强度水平与对应于被提供给可编程图案形成装置的控制信号的数据进行对比，所述控制信号用以设定可编程图案形成装置以在与所测量的强度水平对应的位置处投影到衬底上的图案化的辐射束中提供期望的辐射强度水平。

10.根据权利要求1中所述的光刻设备，其中测量系统配置成测量投影到抗蚀剂层上的图案化的辐射束的强度；和

控制器配置成将被投影到抗蚀剂层上的位置上的图案化的辐射束的所测量的强度与从抗蚀剂层上的所述位置被改变方向返回的辐射的所测量的强度进行对比，以便确定抗蚀剂层的反射率的度量。

11.根据权利要求1至3中任一项所述的光刻设备，其中测量系统配置成将与图案化的辐射束相比具有较低强度的辐射束投影到抗蚀剂层上，并测量从抗蚀剂层被改变方向返回的所述较低强度的辐射的强度；和

控制器配置成将由测量系统投影到抗蚀剂层上的较低强度的辐射束的强度与从抗蚀剂层被改变方向返回的较低强度的辐射的强度进行对比，以便确定抗蚀剂层的反射率的度量。

12.根据权利要求8至10中任一项所述的光刻设备，其中控制器配置成使用抗蚀剂层的反射率的度量来控制将被投影到衬底上的图案化的辐射束的强度使得提供辐射剂量被抗蚀剂层接收的期望的图案。

13.根据权利要求1和8至10中任一项所述的光刻设备，包括部分反射器，所述部分反射器布置成使得图案化的辐射束在其入射到衬底上之前通过部分反射器，并使得从衬底上的抗蚀剂层被改变方向返回的辐射被部分反射器反射到辐射强度传感器中。

14.根据权利要求10的权利要求所述的光刻设备，包括部分反射器，所述部分反射器布置成使得图案化的辐射束在其入射到衬底上之前通过部分反射器，并使得从衬底上的抗蚀剂层被改变方向返回的辐射被部分反射器反射到辐射强度传感器中，其中部分反射器配置成在图案化的辐射束入射到衬底上之前将该图案化的辐射束的一部分反射到第二辐射强度传感器。

15.根据权利要求1至3中任一项所述的光刻设备，其中测量系统配置成测量抗蚀剂层的厚度。

16.根据权利要求15所述的光刻设备，其中控制器配置成基于抗蚀剂层的所测量的厚度来确定抗蚀剂层的所期望的反射率。

17.根据权利要求15所述的光刻设备，其中测量系统包括散射仪。

18.一种器件制造方法，包括：

使用光刻设备将图案化的辐射束投影到衬底上；

通过辐射强度传感器获得与衬底上的抗蚀剂层的厚度相关的测量数据，所述辐射强度传感器配置成通过从所述抗蚀剂层被改变方向返回的图案化的辐射束测量辐射的强度；和

控制光刻设备的操作以基于测量数据来控制将要被投影到衬底上的图案化的辐射束中的辐射强度水平以使得在衬底的每个位置处由抗蚀剂层接收的辐射的总剂量尽可能接近期望用以形成期望的图案的剂量。