CN104204951A - 光刻设备、传感器以及方法 - Google Patents

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Abstract

一种光刻设备包括配置成调节辐射束的照射系统，构造成支撑图案化装置的支撑件，能够在其剖视面中将图案赋予辐射束以形成图案化辐射束的图案化装置；构造以固定衬底的衬底基台，配置成将图案化辐射束投影至衬底的目标部分上的投影系统，以及传感器。传感器(S)包括，位于光刻设备操作期间辐射束朝向其引导的半导体衬底(4)的表面(8)上的光电二极管(2)，位于半导体衬底的表面上光电二极管周围的第一辐射阻挡材料(10)，以及第二辐射阻挡材料(12)位于光刻设备操作期间辐射束入射其上的半导体衬底的侧部(14)上。

Description

光刻设备、传感器以及方法
技术领域
本发明涉及一种光刻设备、传感器以及光刻方法。
背景技术
光刻设备是将所需图案施加至衬底之上(通常至衬底的目标部分之上)的机器。光刻设备可以例如用于集成电路(IC)的制造。在该情形下，备选地称作掩模或掩膜版的图案化装置可以用于产生将要形成在IC的单个层上的电路图案。该图案可以转移至衬底(例如硅晶片)上的目标部分(例如包括一个或数个裸片的一部分)之上。图案的转移通常经由成像在位于衬底上的辐射敏感材料(抗蚀剂)层之上。通常，单个衬底将包含连续图案化的相邻目标部分的网络。
光刻广泛被认为是制造IC和其他器件和/或结构的一个关键步骤。然而，随着使用光刻技术制造的特征的尺寸变得越来越小，光刻变得对于使得将要制造的小型IC或其他器件和/或结构而言成为越来越关键的因素。
可以对于分辨率由如方程(1)所示的雷利标准给出图案印刷限制的理论估值：
CD＝kl*λ/NA(1)
其中λ是所使用辐射的波长，NA是用于印刷图案的投影系统的数值孔径，kl是过程相关的调整因子、也称作雷利常数，而CD是所印刷特征的特征尺寸(或者关键尺寸)。从方程(1)可知，可以以三种方式获得对特征的最小可尺寸的减小：通过缩短曝光波长λ，通过增大数值孔径NA，或者通过减小kl的数值。
为了缩短曝光波长并且因此减小最小可印刷尺寸，已经提出了使用极紫外(EUV)辐射源。EUV辐射是具有在5－20nm范围内波长的电磁辐射，例如在13－14nm范围内。已经进一步提出了可以使用具有小于10nm波长的EUV辐射，例如在5－10nm的范围内，诸如6.7nm或6.8nm。这种辐射称作极紫外辐射或者软x-射线辐射。可能的源包括例如激光产生的等离子体源、放电等离子体源、或者基于由电子存储环提供的同步加速器辐射的源。
EUV辐射可以使用等离子体产生。用于产生EUV辐射的辐射系统可以包括，用于激励燃料以提供等离子体的激光器，以及用于容纳等离子体的源收集器设备。例如可以通过引导激光束照射至燃料处而产生等离子体，燃料诸如合适材料(例如锡)的颗粒，或者合适的气体或蒸气流，诸如Xe气或Li蒸气。得到的等离子体发射出使用辐射收集器来收集的辐射，例如EUV辐射。辐射收集器可以是正交或掠入射的辐射收集器，其接收辐射并且将辐射聚焦成束。源收集器设备可以包括设置用于提供真空环境以支持等离子体的封闭结构或腔室。典型的EUV辐射源是放电产生(DPP)源或激光产生等离子体(LPP)源。
需要在使用EUV辐射的设备操作期间测量各种参数。这些参数可以包括正用于将图案投影至衬底上的辐射的强度，以及晶片和掩膜版的对准。此外，需要监控红外辐射的存在，因为红外辐射可以引起对于EUV设备镜面的损伤。
发明内容
可以期望提供一种能够测量EUV辐射属性的传感器，传感器具有改进的精确度。根据本发明的第一方面，提供了一种用于测量带内辐射的属性的传感器，包括在半导体衬底的面上提供的光电二极管，在半导体衬底的面上的光电二极管周围提供的第一辐射阻挡材料，在半导体衬底的侧部上提供的第二辐射阻挡材料，其中第二辐射阻挡材料提供了对于带外辐射的显著抑制。
传感器包括在半导体衬底的面上提供的光电二极管，在半导体衬底的面上的光电二极管周围提供的第一辐射阻挡材料，在半导体衬底的侧部上提供的第二辐射阻挡材料，其中第二辐射阻挡材料可以提供对于可见光和DUV辐射的显著抑制。
半导体衬底的侧部可以基本上垂直于半导体衬底的表面。
第二辐射阻挡材料也可以在光电二极管之上被提供。
第二辐射阻挡材料可以提供对于可见光和DUV辐射的显著抑制，但是允许对于EUV辐射的显著透射。
第二辐射阻挡材料可以包括氮化锆或者氮化钛。
第二辐射阻挡材料可以不在光电二极管之上被提供。
第二辐射阻挡材料可以提供对于可见光和DUV辐射的显著抑制。
第二辐射阻挡材料可以提供对于EUV辐射的显著抑制。
第二辐射阻挡材料可以包括铝。
光电二极管可以是在半导体衬底的面上被提供的多个光电二极管之一。
传感器可以在支撑件上被提供，该支撑件诸如构造成支撑图案化装置的支撑件。
根据本发明的第二特征，提供了一种设备，包括：
配置成调节辐射束的光学系统；以及
设置成接收一部分辐射束的传感器，由此在光学系统调节辐射之前、或者由光学系统调节辐射之后允许对辐射束的属性进行测量；
传感器包括在半导体衬底的面上提供的光电二极管，在设备操作期间辐射束引导朝向半导体衬底的该面，其中第一辐射阻挡材料在半导体衬底的面上的光电二极管周围被提供，以及
其中第二辐射阻挡材料在半导体衬底的侧部上被提供，在光刻设备的操作期间辐射束入射在半导体衬底的侧部上。
设备可以例如是光刻设备，可以是单独的或者与光刻设备集成的辐射源设备，用于测量表面的属性、例如用以测量图案化衬底的属性的度量设备或者检测设备。
光学系统可以包括各种类型的光学部件，诸如用于引导、成形或者控制辐射的折射、反射、磁、电磁、静电或其他类型的光学部件，或者其任意组合。通过调节辐射束意味着改变辐射束属性的至少一个，诸如提供图案化辐射。在光刻设备中，光学系统可以包括例如一个或多个以下元件：配置成调节辐射束的照射系统，图案化装置，或者配置成将(图案化的，如果存在图案化装置的话)辐射束投影至衬底的目标部分之上的投影系统。
根据本发明的设备例如是光刻设备，包括配置成调节辐射束的照射系统，构造成支撑图案化装置的支撑件，能够赋予辐射束在其剖面具有图案以形成图案化辐射束的图案化装置，构造成支撑衬底的衬底基台，以及配置成将图案化辐射束投影至衬底的目标部分之上的投影系统。传感器被提供在光刻设备中，传感器包括在光刻设备的操作期间辐射束所引导朝向的、半导体衬底的面上的光电二极管，在半导体衬底的面上的光电二极管周围提供的第一辐射阻挡材料，以及其中第二辐射阻挡材料被提供在光刻设备操作期间的半导体衬底的被辐射束所入射的侧部上。
根据本发明的第三方面，提供了一种光刻方法，包括使用光刻设备的照射系统以调节辐射束，以及使用传感器测量辐射束，传感器包括在光刻设备操作期间半导体衬底的引导辐射束朝向的面上的光电二极管，在半导体衬底的面上的光电二极管周围的第一辐射阻挡材料，以及在光刻设备操作期间在半导体衬底的入射辐射束的侧部上的第二辐射阻挡材料。
以下参照附图详细描述本发明的其他特征和优点、以及本发明各个实施例的结构和操作。应该注意的是，本发明不限于在此所述的具体实施例。在此展示这些实施例以仅用于示意性目的。基于在此包含的教导，额外的其他实施例对于相关领域技术人员而言是明显的。
附图说明
在此包含在说明书中并且形成了其一部分的附图示出了本发明，并且与说明书一起进一步用于解释本发明的原理，并且使得相关领域技术人员能够制造并且使用本发明。
图1示意性描述了根据本发明一个实施例的光刻设备。
图2是光刻设备的详细示意图。
图3是图1和图2的设备的源收集器设备的详细示意图。
图4示意性示出了根据本发明一个实施例的传感器。
图5示意性示出了根据本发明备选实施例的传感器。
当接合附图时从以下列出的详细说明书将使得本发明的特征和优点变得更明确，其中全文中相同的附图标记标识对应的元件。在附图中，相同的附图标记通常标识等同、功能类似、和/或结构类似的元件。由对应数目的最左侧数位标识元件首次出现的附图。
具体实施方式
该说明书公开了包含本发明特征的一个或多个实施例。所述实施例仅仅示意了本发明。本发明的范围不限于所述实施例。本发明由所附权利要求而限定。
所述实施例、以及说明书中涉及“一个实施例”、“一实施例”、“一示例性实施例”等等表示了所述实施例可以包括特定的特征、结构或属性，但是每个实施例并非必需包括特定的特征、结构或属性。此外，这些短语并非必需涉及相同的实施例。此外，当结合实施例描述特定特征、结构或属性时，应该理解的是，不论是否明确描述，这些特征、结构或属性与其他实施例结合的效果在本领域技术人员认知范畴内。
本发明的实施例可以实施为硬件、软件、固件或其任意组合。本发明的实施例也可以实施作为存储在机器可读媒介上的指令，其可以由一个或多个处理器读取并且执行。机器可读媒介可以包括用于存储或者透射以由机器(例如计算装置)可读形式的信息的任何机制。例如，机器可读媒介可以包括只读存储器(ROM)；随机访问存储器(RAM)；磁盘存储媒介；光学存储媒介；闪存装置；电、光、声或其他形式传播信号(例如载波、红外信号、数字信号等)等等。此外，固件、软件、程序、指令可以在此描述作为执行特定动作。然而，应该知晓的是这些描述仅为了方便并且这些动作实际上由计算装置、处理器、控制器或执行固件、软件、程序、指令等的其他装置所得到。
然而在详细描述这些实施例之前，有益的是展现其中可以实施本发明实施例的示例性环境。
图1示意性示出了根据本发明一个实施例的包括源收集器模块SO的光刻设备LAP。设备包括：配置成调节辐射束B(例如EUV辐射)的照射系统(照射器)IL；构造成支撑图案化装置(例如掩模或掩膜版)MA并且连接至配置成精确地定位图案化装置的第一定位器PM的支撑结构(例如掩模基台)MT；构造成保持衬底(例如涂覆抗蚀剂的晶片)W并且连接至配置成精确地定位衬底的第二定位器PW的衬底基台(例如晶片基台)；以及配置成将由图案化装置MA赋予至辐射束B的图案投影至衬底W的目标部分C(例如包括一个或多个裸片)之上的投影系统(例如反射投影系统)PS。
照射系统可以包括各种类型的光学部件，诸如用于引导、成形或控制辐射的折射、反射、磁、电磁、静电或其他类型的光学部件。
支撑件MT以取决于图案化装置的定向、光刻设备的设计以及其他调节的方式保持图案化装置MA，其他调节诸如例如图案化装置是否被保持在真空环境中。支撑件可以使用机械夹持技术、真空夹持技术、静电夹持技术或其他夹持技术以保持图案化装置。支撑件可以是框架或基台，例如可以如所需要的而固定或者可移动。支撑件可以确保图案化装置处于所需位置，例如相对于投影系统。
术语“图案化装置”应该广泛的解释为涉及可以用于赋予辐射束在其剖面中具有图案以便于在衬底的目标部分中形成图案的任何装置。赋予辐射束的图案可以对应于在正在目标部分中形成的装置中的特定功能层，诸如集成电路。
图案化装置可以是透射的或者反射的。图案化装置的示例包括掩模、可编程镜面阵列、以及可编程LCD面板。掩模在光刻中熟知，并且包括诸如二进制、交替相移、和衰减相移的掩模类型，以及各种混合掩模类型。可编程镜面阵列的示例利用了小镜面的矩阵设置，每一个镜面可以单独地倾斜以便于沿不同方向反射入射的辐射束。倾斜的镜面将图案赋予了由镜面矩阵反射的辐射束。
投影系统(类似于照射系统)可以包括各种类型的光学部件，诸如折射、反射、磁、电磁、静电、或其他类型的光学部件，或者其任意组合，适用于所使用的曝光辐射，或者对于诸如使用真空的其他因素。可以需要对于EUV辐射使用真空，因为其他气体可以吸收太多辐射。因此可以在真空壁和真空泵的辅助下向整个束路径提供真空环境。
如此处所示，设备是反射类型(例如采用了反射掩模)。
光刻设备可以是具有两个(双基台)或多个衬底基台(和/或两个或更多掩模基台)的类型。在这种“多基台”机器中，额外的基台可以平行使用，或者可以在一个或多个其他基台正用于曝光时对一个或多个基台执行预备的步骤。
参照图1，照射器IL从源收集器设备SO接收极紫外辐射束。用于制造EUV辐射的方法包括但不必限定于将材料转换为等离子体状态，其具有至少一个元素，例如氙、锂或锡，在EUV范围中具有一个或多个发射线。在一个这种方法中，可以通过采用激光束照射诸如具有所需线发射元素的材料的液滴、流或簇之类的燃料来产生通常称作激光器产生的等离子体(“LPP”)的所需等离子体。源收集器设备SO可以是EUV辐射系统的一部分，包括图1中未示出的、用于提供激励燃料的激光束的激光器。所得的等离子体发射出使用布置在源收集器设备中的辐射收集器而收集的输出辐射，例如EUV辐射。激光器和源收集器设备可以是分立的实体，例如当CO2激光用于提供用于燃料激励的激光束时。
在这些情形下，激光器不应视作形成了光刻设备的一部分，并且在例如包括合适的引导镜面和/或扩束器的束透射系统的辅助下激光束从激光器透射至源收集器设备。
在备选方法中，通过使用放电以气化燃料来产生通常称作放电产生等离子体(“DPP”)的EUV发射等离子体。燃料可以是在EUV范围中具有一个或多个发射线的诸如氙、锂或锡的元素。放电可以由电源产生，电源可以形成源收集器设备的一部分，或者是经由电连接而连接至源收集器设备的分立实体。
照射器IL可以包括用于调节辐射束的角强度分布的调节器。通常，可以调节在照射器的光瞳面中强度分布的至少外侧和/或内侧径向范围(通常分别称作σ-外侧和σ-内侧)。此外，照射器IL可以包括各种其他部件，诸如琢面场和光瞳镜面装置。照射器可以用于调节辐射束以在其剖面中具有所需的均匀和强度分布。
辐射束B入射在保持在支撑件(例如掩模基台)上的图案化装置(例如掩模)MA上，并且由图案化装置而图案化。在从图案化装置(例如掩模)MA反射出之后，辐射束B穿过投影系统PS，投影系统将束聚焦至衬底W的目标部分C之上。借助于第二定位器PW和位置传感器PS2(例如干涉仪装置、线性编码器或电容性传感器)，衬底基台WT可以精确地移动，例如以便于在辐射束B的路径中定位不同的目标部分C。类似的，第一定位器PM和另一位置传感器PS1可以用于相对于辐射束B的路径精确定位图案化装置(例如掩模)MA。图案化装置(例如掩模)MA和衬底W可以使用掩模对准标记M1、M2以及衬底对准标记P1、P2而对准。
所示设备可以用于以下模式中的至少一个：
1.在步进模式下，当赋予辐射束的整个图案一次(也即单次静态曝光)被投影至目标部分C上时，支撑件(例如掩模基台)MT和衬底基台WT基本上保持固定。沉积基台WT随后沿X和/或Y方向偏移，使得可以曝光不同的目标部分C。
2.在扫描模式下，当赋予辐射束的图案被投影至目标部分C上(也即单次静态曝光)时，支撑件(例如掩模基台)MT和衬底基台WT同步扫描。衬底基台WT相对于支撑件(例如掩模基台)WT的速度和方向可以由投影系统PS的(缩小)放大和图像反转属性而确定。
3.在另一模式下，当赋予辐射束的图案投影至目标部分C上时，支撑件(例如掩模基台)MT基本上保持固定，从而保持可编程的图案化装置，并且移动或者扫描衬底基台WT。在该模式下，通常采用脉冲辐射源，并且在衬底基台WT每次移动之后、或者在扫描期间在连续辐射脉冲之间根据需要更新可编程图案化装置。该操作模式可以易于适用于无掩模光刻，其利用了可编程图案化装置，诸如如上所述类型的可编程镜面阵列。
也可以采用对上述使用模式的组合和/或改变、或者完全不同的使用模式。
图2更详细示出了光刻设备100，包括源收集器设备SO，照射系统IL，以及投影系统PS。构造和设置源收集器设备SO，使得可以在源收集器设备SO的封闭结构220中维持真空环境。可以由放电产生的等离子体源形成EUV辐射发射等离子体210。EUV辐射可以由气体或蒸气产生，例如Xe气、Li蒸气或Sn蒸气，其中产生非常热的等离子体210以发射在电磁频谱的EUV范围内的辐射。非常热的等离子体210例如由放电而产生，使得引起至少部分地电离等离子体。对于产生不同的辐射可以需要Xe、Li、Sn蒸气或其他合适气体或蒸气的例如10 Pa的局部气压。在一个实施例中，提供受激的锡(Sn)等离子体以产生EUV辐射。
由热等离子体210发射的辐射从源腔室211经由位于源腔室211中的开口中或开口后的可选的气体屏障或者污染物陷阱230(在一些情形下也称作污染物屏障或箔陷阱)而进入收集器腔室212。污染物陷阱230可以包括通道结构。污染物陷阱230也可以包括气体屏障，或者气体屏障与通道结构的组合。此处进一步示出的污染物陷阱或污染物屏障230至少包括通道结构。
收集器腔室212可以包括辐射收集器CO，其可以是所谓的掠入射收集器。辐射收集器CO具有上游辐射收集器侧部251和下游辐射收集器侧部252。横越收集器CO的辐射可以从光栅滤波器240反射出以聚焦在虚拟源点1F中。虚拟原点1F通常称作中间焦点，并且设置源收集器设备以使得中间焦点1F位于封闭结构220中开口221处或者附近。虚拟源点1F是辐射发射等离子体210的成像。
随后辐射越过照射系统IL，其可以包括琢面场镜面装置22和琢面光瞳镜面装置24，设置成在图案化装置MA处提供辐射束21的所需角分布、以及在图案化MA处提供辐射强度的所需均匀度。一旦辐射束21在由支撑件MT支撑的图案化装置MA处反射，形成了图案化束26，并且由投影系统PS经由反射元件28、30将图案化束26成像至由晶片基台或衬底基台WT保持的衬底W上。
比所示更多的元件通常可以存在于照射光学单元IL和投影系统PS中。光栅滤波器240可以取决于光刻设备的类型而可选地存在。此外，可以比图中示出的那些存在更多镜面，例如比在图2中所示在投影系统PS中存在1-6个额外的反射元件。
如图2所示的收集器光学件CO示出作为具有掠入射反射器253、254和255的巢状收集器，仅作为收集器(或收集器镜面)的示例。掠入射反射器253、254和255围绕光学轴线O轴向对称布置，并且该类型的收集器光学件CO优选地与放电产生的等离子体源(通常称作DPP源)组合使用。
源收集器设备SO可以具有任何合适的形式。例如，图2中所示源收集器设备SO可以替换为图3所示源收集器设备。图3所示收集器设备SO是LPP辐射系统的一部分。设置激光器LA以将激光能量堆积至诸如氙(Xe)、锡(Sn)或锂(Li)之类的燃料中，从而形成具有数十eV电子温度的高度电离等离子体210。在这些离子的去激励和复合期间产生的能量辐射从等离子体发射，由近似正交入射的收集器光学件CO收集，并且聚焦至封闭结构220中开口221上。
再次参照图2，传感器S位于保持图案化装置MA的支撑件MT上。设置传感器以接收辐射束21的一部分，由此允许对于诸如辐射束强度之类的辐射属性进行测量。可以将传感器S定位成使得它们接收了越过图案化装置MA外围的辐射束21的一部分。在其中光刻设备是扫描光刻设备的实施例中，可以将传感器S定位使得它们从由辐射束21形成的曝光缝隙的相对端部接收辐射(曝光缝隙是在扫描曝光期间由用于照射图案化装置MA的辐射束所形成的辐射的区域)。传感器S可以位于可以有助于测量辐射束21的属性(诸如辐射束强度)的光刻设备中任何位置处。
由等离子体产生的辐射束21可以具有比所需更宽的波长范围。辐射束21例如可以由在此称作“带内”辐射的所需辐射的一部分、以及在此称作“带外”辐射的非需要辐射的一部分而形成。例如带内辐射可以是EUV辐射，具有围绕所选平均数值的窄波长范围，诸如13.5nm或6.8nm的平均值。“带外”辐射是落在所需波长范围外的辐射，诸如在不同波长下的EUV辐射、可见光、(近)红外辐射、UV和深UV辐射。除了由等离子体固有产生之外，带外辐射也可以由诸如激励了等离子体的激光辐射的辐射源而产生。需要传感器S以良好精确度对与带内辐射相关的参数进行测量，使得来自带外辐射并且干扰了测量信号的任何噪声被保持最低。因此，需要从来自传感器S的测量区域抑制带外辐射。
图4示意性示出了图2所示传感器S之一的剖面(围绕z轴线旋转90°)。传感器包括位于半导体衬底4(例如Si衬底)上的光电二极管2。光电二极管2位于在光刻设备操作期间半导体衬底4的被辐射束21(参见图2)引导到的面8上。从如上所述说明书可以理解的，仅一部分辐射束21入射在传感器S上(例如曝光缝隙的一端)。因此，参照朝向半导体衬底4的面8引导的辐射束21可以解释为意味着辐射束总体朝向半导体衬底的面引导，使得辐射束的一部分将入射在半导体衬底的表面上，如果其并未被传感器S的其他部分(例如阻挡材料10)阻挡的话。
设置光电二极管2以测量带内EUV辐射的属性。光电二极管可以包括p-n结。这些光电二极管的示例描述在US 7586108 B2、US8138485 B2和US 2012268722 A1中，三者在此通过引用整体并入本文。光电二极管2提供了输出，其表示入射在光电二极管上辐射的强度。光电二极管可以用于测量入射辐射的每个脉冲的能量以用于探测连续辐射脉冲之间的波动。光电二极管也可以具有闪烁(scintillation)层，其被配置成将EUV辐射光子转换为较低能量的光子，这可以更加适用于由光电二极管探测。
衰减层可以位于光电二极管的顶部上，以便于减小到达光电二极管的EUV辐射的量。可以需要这种情况以便于避免由每个脉冲辐射的高能量而使得光电二极管变得饱和。例如200nm厚的铝层或者更厚TiN层可以用作衰减层。
半导体衬底由支撑件6固定。支撑件6可以是图2所示支撑件MT的一部分。支撑件可以由任何材料制成，诸如第一辐射阻挡材料。本发明的传感器也可以构造为不具有支撑件6。然而，支撑件6具有的优点在于：其可以消除将入射在与半导体衬底的面8相对的面上的高达99％的辐射束，如果其并未被衬底6阻挡的话。
光电二极管2可以位于靠近半导体衬底4的边缘，使得传感器可以引入EUV辐射束中而并未阻挡其大部分。
第一辐射阻挡材料10的层位于光电二极管2周围，由此阻止入射在半导体衬底的并未形成光电二极管的有源部分上的辐射。第一辐射阻挡材料10防止辐射穿过半导体衬底4的面8以及进入半导体衬底中。这将是不期望的，因为这将使噪声引入使用光电二极管2获得的辐射测量值，或者将提供光电二极管2的饱和。
第一辐射阻挡材料10可以是任何合适的材料，例如包括适用于阻挡在预定波长范围中第一辐射的金属。在一个实施例中，第一辐射阻挡材料10可以是铝。铝将吸收EUV辐射，由此防止EUV辐射到达半导体衬底4的面8(或者减小了到达半导体衬底的面的EUV辐射的量)。铝也将阻挡其他波长下的辐射(例如DUV和可见光辐射)，从而防止该辐射到达半导体衬底4的面8(或者减小到达半导体衬底表面的该辐射的量)。
可以采用在阻挡材料外表面上的保护层来保护第一辐射阻挡材料10以免受环境导致的氧化影响。可以例如采用氧化物层(该氧化物层不同于以下所述的层12)来保护外表面。第一辐射阻挡材料10的外表面可以是氧化物。氧化物将提供辐射阻挡材料(例如铝或其他合适的金属)与大气的隔离。
在一个实施例中，也可以在光电二极管2周围提供多层(例如两个或更多层)堆叠，该堆叠包括第一辐射阻挡材料10的层以及不同材料10’的层。不同材料10’可以是不阻挡第一辐射的材料，用于例如保护第一辐射阻挡材料以免受氧化或退化(例如用于与大气隔离)影响。不同材料10’也可以是另一第一辐射阻挡材料，以便于增强对第一辐射的阻挡；或者为了阻挡不同波长范围的辐射。例如，堆叠可以包括用于吸收IR辐射的Si3N4层，用于吸收可见光和/或DUV辐射的铝层，以及在半导体衬底4顶部上的氧化硅层。堆叠中层的顺序并非是必需的，只要其适用于阻挡非需要的辐射。
第一辐射阻挡材料10的层的厚度可以选择成具有足以提供将第一辐射阻挡至所需程度的数值，并且其可以使用对于当使用第一辐射阻挡材料的单层时以及当使用多层堆叠时的标准技术而试验地确定。第一辐射阻挡材料10的足够厚层可以选择成阻挡入射其上的辐射束21。对于紧凑的传感器设计，有利的是使得第一辐射阻挡材料的层(如果为单层)厚度、或者包括第一辐射阻挡材料的层的多层堆叠的总厚度小于1mm，诸如小于1微米，期望小于500nm，以及甚至更期望地小于100nm。
第二辐射阻挡材料12的层位于光电二极管2之上，以及在第一辐射阻挡材料10的至少一部分之上。第二辐射阻挡材料12可以位于全部第一辐射阻挡材料10之上，或者可以在第一辐射阻挡材料的在光电二极管2附近的一部分之上(例如如图4所示)。
第二辐射阻挡材料12也位于半导体衬底4的侧部14上。光刻设备的辐射束21的一部分将在光刻设备的操作期间入射在半导体衬底4的侧部14上。
第二辐射阻挡材料12阻挡或者衰减了诸如可见光辐射、近红外辐射和UDV辐射的带外辐射，由此防止了该辐射从半导体衬底的侧部14进入半导体衬底4中(或者减小从半导体衬底侧部进入的该辐射的量)。从侧部14进入半导体衬底4的可见光辐射、近IR辐射和DUV辐射并非需要，因为这将使得噪声引入使用光电二极管2执行的EUV辐射测量中。由第二辐射阻挡材料12对该辐射的抑制由此提供的优点在于：其改进了由传感器S获得的信噪比。第二辐射阻挡材料的示例是锆，以及氮化钛。锆如果暴露于大气将被氧化。这是不希望的，因为如果其氧化将停止用作滤波器。因此，必需由用作对于氧的阻挡层的ZrN或TiN的层来保护锆(在其氧化之前)。
通常，传感器S制作在例如从晶片切割出的半导体衬底4的顶部上。已知的传感器为了如上所述原因使用围绕光电二极管的第一辐射阻挡材料。然而，通常在对晶片划片之后，半导体衬底4的边缘留下为“裸露的”。
之前尚未知晓的是，辐射将穿过传感器的半导体衬底侧部进入，并且该辐射和/或由辐射在半导体中激励的电子将透射至EUV传感器的光电二极管，并且向由光电二极管探测到的信号添加大量噪声。识别这种情形并且随后在传感器的侧部14上提供阻挡材料12已经在现有技术之上提供了对传感器S的重大和有价值的改进。
第二辐射阻挡材料12允许EUV辐射的显著透射。这允许光电二极管2测量EUV辐射。
也可以采用额外的顶部层保护第二辐射阻挡材料12。第二辐射阻挡材料12也可以以与上面针对第一辐射材料10所述相同的方式被提供作为在半导体衬底4的侧部14上的多层堆叠中的至少一层。
在一个实施例中，第二辐射阻挡材料12包括三个层：氮化锆的内侧层，锆的中间层，以及氮化锆的外侧层。氮化锆在此用于保护锆层免受氧化。备选地，TiN或其他金属氮化物可以在夹层配置结构中替代ZrN或者作为单层。其他材料也可以用于第二辐射阻挡材料12的夹层配置结构中。此外，可以备选地使用多于3层，作为双夹层或者其中层的群组可以周期性重复的其他配置结构。一个示例是包括TiN/Zr/TiN/Al/TiN的至少一个多层堆叠。设计用于阻挡第二辐射的多层堆叠可以有利的用于构造带外辐射滤波器。氮化锆的内侧和外侧层可以例如具有25nm或更小的厚度。锆的中间层可以例如具有300nm或更小的厚度。锆提供了对于诸如可见光辐射和DUV辐射之类的带外辐射的显著抑制，但是允许EUV辐射的显著透射。氮化锆内侧和外侧层可以防止锆层氧化。其他材料可以用于保护锆层免受氧化。
锆的300nm厚度选择作为提供了对于诸如可见光和DUV辐射之类的带外辐射的显著抑制、但是允许EUV辐射显著透射的厚度。然而，锆的300nm厚度仅仅是示例，并且可以使用任何其他合适的厚度。厚度可以选择以提供指示数值，并且可以使用其他厚度。厚度可以选择以提供对诸如可见光和DUV辐射之类的显著抑制。但是允许EUV辐射的显著透射。锆的厚度可以例如小于300nm，优选地小于200nm。
锆仅是可以用于形成第二辐射阻挡材料12的材料的示例。锆滤除了DUV和可见光辐射，但是对于EUV辐射是透明的。在备选实施例中，氮化钛可以用于形成第二辐射阻挡材料12。其他合适的材料可以用于形成第二辐射阻挡材料12。
第二辐射阻挡材料12可以提供对于诸如可见光辐射和DUV辐射之类的带外辐射的显著抑制，但是允许EUV辐射的显著透射。术语“对于诸如可见光辐射和DUV辐射之类的带外辐射的显著抑制”可以解释为意味着抑制足以提供对由穿过半导体衬底的侧部14进入的辐射所引起的传感器噪声的可辨别的减小。术语“对于EUV辐射的显著透射”可以解释为意味着EUV辐射透射足够高以允许由光电二极管2测量穿过第二辐射阻挡材料12的EUV辐射。
尽管以上涉及第二辐射阻挡材料12作为提供了对可见光辐射和DUV辐射的显著抑制，第二辐射阻挡材料也可以对并非EUV辐射波长的其他波长的辐射的显著抑制。诸如远红外波长(例如约10微米的波长)的一些波长可能无法由光电二极管探测。第二辐射阻挡材料12是否提供了对这些波长辐射的抑制都无关紧要。
本发明的备选实施例示意性示出在图5的剖视图中。在该实施例中，光电二极管2、半导体衬底4、支撑件6和第一辐射阻挡材料10对应于图4中所示。然而，第二辐射阻挡材料16并未在光电二极管2之上延伸，而是替代地仅位于半导体衬底4的侧部14上(并且可以位于第一辐射阻挡材料10的一部分上)。第二辐射阻挡材料16防止或者抑制了可见光和DUV辐射经由侧部14进入半导体衬底4中。因为第二辐射阻挡材料16并未延伸在光电二极管2之上，并非必需第二辐射阻挡材料以允许EUV辐射的显著透射。因此，第二辐射阻挡材料16可以由对于除了对于可见光和DUV辐射阻挡之外还对EUV辐射阻挡的材料形成。
第二辐射阻挡材料16可以例如是铝或者一些其他合适的金属。铝可以例如提供作为具有500nm或更大厚度的层(或者一些其他合适的厚度)。使用铝形成第二辐射阻挡材料16的优点在于：可以相对容易地处理铝，并且很好建立了使用铝的制造技术。
不同的金属或者任何其他合适的材料可以用于形成第二辐射阻挡材料16。材料应该对于可见光和DUV辐射阻挡(或衰减)，并且也可以对于EUV辐射阻挡(或衰减)。
对带外辐射的抑制在此限定为在缺乏至少位于传感器侧部上的叠辐射阻挡材料12以对第二带外辐射滤波时传感器S产生的光电流il、与由根据本发明(也即第二辐射阻挡材料12至少位于传感器侧部处)的修改的(相同)传感器所产生的光电流i2之间的比例。理想情形下，i2应该为(接近)零。
由第一实施例的第二辐射阻挡材料12对可见光辐射的抑制可以例如在50倍左右。由第二实施例的第二辐射阻挡材料16提供的对可见光辐射的阻挡可以例如在约500倍左右。由第二实施例的第二辐射阻挡材料16提供的抑制可以大于由第一实施例的第二辐射阻挡材料12提供的抑制，因为非需要阻挡材料以允许EUV辐射的透射。希望抑制至少为10倍，更希望至少为50倍，甚至更希望至少为100倍，以及最希望至少1000倍。
第二辐射阻挡材料12、16可以使用诸如蒸发技术之类的已知技术在传感器S上被提供。容差(例如+/-10％)可以适用于如上进一步给出的厚度数值的示例，以考虑到由用于在传感器上提供第二辐射阻挡材料12、16的技术所提供的材料厚度的不准确度。更大的差值(例如+/-40％)可见于半导体衬底4的侧部上、与第一辐射阻挡材料的朝下表面上第二辐射阻挡材料12的厚度之间(如果使用定向技术以提供第二辐射阻挡材料，差值增大)。
取决于用于提供第二辐射阻挡材料12、16的技术，第二辐射阻挡材料可以具有不均匀的厚度(例如在如图4所示实施例中半导体衬底4的侧部上更薄)。显著的容差(例如+/-20％)可以适用于如上给定的厚度数值的示例。
尽管附图中所示传感器S包括单个光电二极管2，但是传感器可以包括多个光电二极管。多个光电二极管可以例如包括设置成测量辐射束强度的单个光电二极管，以及设置用于探测图像的光电二极管阵列(或者不同形式光电二极管的任意其他组合)。多个光电二极管可以位于单个半导体衬底上。此外，一个或多个传感器S可以与其他传感器耦合以同时提供不同的信息。例如，根据本发明的传感器可以与根据附图布置在面8处的温度传感器耦合。可以配置温度传感器以期望的具有小于50ms响应时间探测红外辐射。当温度探测器探测到与阈值温度相比温度增大时，可以根据设定参数提供显示了传感器S并未操作的反馈信号。
尽管所示实施例示出了光刻设备中的传感器S，但是传感器可以位于其他设备中。例如，传感器可以位于辐射源设备、度量设备或者检测设备(例如用于测量图案化衬底的设备)中。度量或检测设备可以包括设置成照射将要检测的衬底的辐射源，设置成探测从被照射衬底反射的辐射的传感器，以及设置成分析所探测到的辐射的处理器。传感器可以例如是设置成探测图像的光电二极管阵列的形式，或者可以具有一些其他形式。
光电二极管2的外表面可以具有设置成滤除非EUV辐射的一个或多个滤波器。一个或多个滤波器也可以设置以减小EUV辐射的幅度，以避免光电二极管2饱和。
第一辐射阻挡材料10可以包括氮化硅的层(或者吸收红外辐射的一些其他材料)。氮化硅将吸收红外辐射，并且可以例如用作设置用于经由氮化硅温度改变而监控红外辐射存在的温度传感器的一部分。正被监控的红外辐射可以是由激光器LA产生的远红外辐射(参见图3)，并且可以例如具有10.6微米的波长。
半导体衬底4的侧部14在所示实施例中垂直于(或者基本垂直于)半导体衬底的面8。然而，侧部14可以相对于半导体衬底的面8处于一些其他角度。
根据本发明实施例的传感器S可以位于光刻设备中任何位置处，在该位置处其可以有助于测量辐射束的强度(或辐射束的一些其他属性)。辐射阻挡材料可以位于光电二极管承载衬底的侧部上，如果光电二极管足够接近于衬底的侧部，由穿入衬底侧部的辐射将产生噪声。
附图中示出了直角坐标系并且用于以上说明。直角坐标系意在促进对本发明的理解，并且并非意味着光刻设备的传感器或其他部件必需具有特定的朝向。
尽管在该上下文中对于IC制造中使用光刻设备做出了具体参考，应该理解的是在此所述的光刻设备可以具有其他应用，诸如集成光学系统、用于磁畴存储器的导引和探测图案、平板显示器、液晶显示器(LCD)、薄膜磁头等等的制造。本领域技术人员将知晓的是，在这些备选应用的范围内，在此对术语“晶片”或“裸片”的任何使用可以视作分别与更常用术语“衬底”或“目标部分”同义。在例如追踪器(通常将抗蚀剂层施加直衬底并且显影已曝光的抗蚀剂的工具)、度量工具和/或检测工具中，可以在曝光之前或者之后对在此涉及的衬底进行工艺处理。可适用的，此处的公开可以适用于这些和其他衬底处理工具。此外，衬底可以处理多于一次，例如以便于形成多层IC，因此在此使用的术语衬底也可以涉及已经包含了多个已处理层的衬底。
尽管以上已经在光刻范围内使用本发明的实施例做出了具体参考，将知晓的是本发明可以用于其他应用，例如压印光刻，并且上下文允许其不限于光学光刻。在压印光刻中，图案化装置中的拓扑结构限定了形成在衬底上的图案。图案化装置的拓扑结构可以压入施加至衬底的抗蚀剂层中，在衬底上通过施加电磁辐射、热、压力或其组合固化了抗蚀剂。在抗蚀剂固化之后，图案化装置移出抗蚀剂而在其中留下了图案。
术语“透镜”上下文允许时可以涉及各种类型光学部件的任何一个或其组合，包括折射、反射、磁、电磁和静电光学部件。
尽管已经如上描述了本发明的具体实施例，应该知晓的是可以除了所述之外而另外实施本发明。例如，本发明可以采取包含了描述了如上所述方法的机器可读指令序列的一个或多个计算机程序的形式，或者具有这种计算机程序在存储其中的数据存储媒介(例如半导体存储器、磁盘或光盘)的形式。以上说明书意在为示意性而非限定性。因此对于本领域技术人员而言明显的是可以不脱离以下列出的权利要求的范围而对所述本发明做出修改。
应该知晓的是详细说明部分而并非发明内容和摘要部分意在用于解释权利要求。发明内容和摘要部分可以列出一个或多个、但是并非全部的由发明人完成的本发明的示例性实施例，并且因此并非意在以任何方式限定本发明和所附权利要求。
已经接处于示出了具体功能及其关系的实施方式的功能模块而描述了本发明。这些功能模块的边界已经在此任意限定以便于描述说明。备选边界可以限定，只要合适地执行具体功能及其相互关系。
对具体实施例的前述说明因此将完全揭露了本发明的通常本质，本领域技术人员可以不采用不适当的试验、不脱离本发明的通常概念而对诸如具体实施例的各种应用容易地修改和/或改动。因此这些改动和修改意在落入所述实施例的等价形式的含义和范围内，基于在此所述的教导和指引。应该理解的是在此的成语或者术语是用于描述说明而并非限定的目的，以使得本说明书的成语或术语由本领域技术人员在教导和指引下而解释。
本发明的精神和范围不应受到任何上述示例性实施例的限定，但是应该仅根据以下权利要求及其等价方式而限定，也包括以下项目：
1.一种光刻设备，包括：
配置成调节辐射束的照射系统；
配置成支撑图案化装置的支撑件，图案化装置能够在辐射的剖视图中将图案赋予辐射以形成图案化的辐射束；
配置成保持衬底的衬底基台；
配置成将图案化的辐射束投影至衬底的目标部分之上的投影系统；以及
传感器，包括：
光电二极管，位于半导体衬底的面上，在光刻设备操作期间导引辐射束朝向该面，
第一辐射阻挡材料位于半导体衬底的表面上围绕光电二极管，以及
第二辐射阻挡材料，位于半导体衬底的侧部上，在光刻设备操作期间辐射束入射在侧部上。
2.如项目1所述的光刻设备，其中，半导体衬底的侧部基本上垂至于半导体衬底的面。
3.如项目1所述的光刻设备，其中，第二辐射阻挡材料也位于光电二极管之上。
4.如项目3所述的光刻设备，其中，第二辐射阻挡材料提供了对于可见光和DUV辐射的显著抑制，同时允许对EUV辐射的显著透射。
5.如项目3所述的光刻设备，其中，第二辐射阻挡材料包括氮化钛或锆。
6.如项目1所述的光刻设备，其中，第二辐射阻挡材料不位于光电二极管之上。
7.如项目6所述的光刻设备，其中，第二辐射阻挡材料提供了对于可见光和DUV辐射的显著抑制。
8.如项目7所述的光刻设备，其中，第二辐射阻挡材料提供了对于EUV辐射的显著抑制。
9.如项目6所述的光刻设备，其中，第二辐射阻挡材料包括铝。
10.如项目1所述的光刻设备，其中，光电二极管是位于半导体衬底的面上多个光电二极管中的一个。
11.如项目1所述的光刻设备，其中，传感器位于支撑件上。
12.一种传感器，包括：
光电二极管，位于半导体衬底的面上；
第一辐射阻挡材料，位于半导体衬底的面上的光电二极管的周围；以及
第二辐射阻挡材料，位于半导体衬底的侧部上。
13.一种度量或检测设备，包括如项目12所述的传感器。
14.一种光刻方法，包括：
使用光刻设备的照射系统调节辐射束；以及
使用传感器测量辐射束，传感器包括位于半导体衬底的面上的光电二极管、位于半导体衬底的面上的光电二极管周围的第一辐射阻挡材料、以及位于半导体衬底的侧部上的第二辐射阻挡材料，在所述光刻设备的操作期间引导所述辐射束朝向所述半导体衬底的所述面，在光刻设备操作期间所述辐射束入射在所述光电二极管的所述侧部上。

Claims (15)

1.一种用于测量带内辐射的属性的传感器，包括：
光电二极管，位于半导体衬底的面上；
第一辐射阻挡材料，被提供成围绕所述半导体衬底的面上的所述光电二极管；
第二辐射阻挡材料，位于所述半导体衬底的侧部上；
其中，所述第二辐射阻挡材料提供了对于带外辐射的显著抑制。
2.根据权利要求1所述的传感器，其中，所述带内辐射是EUV辐射。
3.根据权利要求1或2所述的传感器，其中，所述带外辐射包括可见光、(近)IR和DUV辐射中的一个或多个。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的传感器，其中，所述第一辐射阻挡材料包括金属。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的传感器，其中，所述第二辐射阻挡材料也位于所述光电二极管之上。
6.根据权利要求5所述的传感器，其中，所述第二辐射阻挡材料允许EUV辐射的显著透射。
7.根据权利要求1至4中任一项所述的传感器，其中，所述第二辐射阻挡材料并未位于所述光电二极管之上。
8.根据权利要求7所述的传感器，其中，所述第二辐射阻挡材料提供了对可见光、EUV和DUV辐射的显著抑制。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的传感器，其中，所述第二辐射阻挡材料包括氮化钛或锆。
10.根据前述权利要求中任一项所述的传感器，其中，所述光电二极管是位于所述半导体衬底的所述面上的多个光电二极管中的一个。
11.根据前述权利要求中任一项所述的传感器，其中，所述传感器位于支撑件上。
12.根据前述权利要求中任一项所述的传感器，其中，所述第一辐射阻挡材料或所述第二辐射阻挡材料中的至少一个形成了在多层堆叠中的一层。
13.一种设备，包括：
光学系统，配置成调节辐射束；以及
传感器，包括位于半导体衬底的面上的光电二极管，在所述设备操作期间所述辐射束被引导朝向所述半导体衬底的所述面，其中第一辐射阻挡材料被提供成围绕所述半导体衬底的所述面上的所述光电二极管，以及
其中，第二辐射阻挡材料位于所述半导体衬底的侧部上，在所述光刻设备的操作期间所述辐射束入射在所述侧部上。
14.根据权利要求13所述的设备，其中，所述设备是光刻设备、
辐射源设备、度量设备或用于检测表面的属性的检测设备中的
一个。
15.一种光刻方法，包括：
使用光刻设备的照射系统调节辐射束；以及
使用传感器测量所述辐射束，所述传感器包括位于半导体衬底的面上的光电二极管、被提供成围绕所述半导体衬底的所述面上的所述光电二极管的第一辐射阻挡材料，其中在所述光刻设备操作期间所述辐射束被引导朝向所述半导体衬底的所述面，以及其中第二辐射阻挡材料被提供在所述半导体衬底的侧部上，在所述光刻设备操作期间所述辐射束入射在所述半导体衬底的所述侧部上。
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