CN105830198B - 辐射源、量测设备、光刻系统和器件制造方法 - Google Patents

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Abstract

一种辐射源设备，包括：容器，其包括用于限定用于容纳气体介质的空间的壁，其中发射等离子体发射辐射的等离子体在通过驱动辐射激发气体介质之后生成；和热负荷施加器，其适于将热负荷应用到容器的壁的至少一部分以减少壁中的应力。

Description

辐射源、量测设备、光刻系统和器件制造方法
相关申请的交叉引用
本申请要求于2013年12月13日提交的欧洲申请13197289的权益，并且通过引用将其全部并入本申请。
技术领域
本发明涉及基于等离子体的辐射源(光子源)。这样的源可以例如被用于以多种方法提供高亮度照明和例如可用在通过光刻技术制造器件中的量测和使用光刻技术制造器件的方法。
背景技术
根据本发明的辐射源可以适用于各种各样的情况。作为示例应用，以下将描述将本发明用作量测中的光源。作为量测的应用的特定领域，以下出于示例的缘故应当指代通过光刻制造器件的量测。
在不隐含对可见波长的辐射的任何限制的情况下，术语“光”和“光源”可以方便地被用于指代所生成的辐射和辐射(或光子)源自身。
光刻设备是将期望的图案应用衬底上(通常到衬底的靶部分)的机器。光刻设备可以例如使用在集成电路(IC)的制造中。在该实例中，图案形成装置(其备选地被称为掩模或掩模版)可以被用于生成待形成在IC的单独层上的电路图案。该图案可以传递到衬底(例如，硅晶片)上的靶部分(例如，包括一个或数个管芯的一部分)上。通常，经由成像将图案传递到提供在衬底上的辐射敏感材料(抗蚀剂)层上。一般而言，单个衬底将包含连续地图案化的相邻靶部分的网络。已知光刻设备包括所谓的步进器和所谓的扫描器，在所述步进器中，通过使整个图案一次暴露到靶部分上来辐照每个靶部分，并且在所述扫描器中，通过在给定方向(“扫描”方向)上将图案扫描通过辐射束同时平行或反平行于该方向同步地扫描衬底而辐照每个靶部分。通过将图案压印到衬底上将图案从图案形成装置传递到衬底也是可能的。
在光刻过程中，经常期望测量所创建的结构例如用于过程控制和验证。用于这样的测量的各种工具是已知的，包括常常被用于测量临界尺寸(CD)的扫描电子显微镜和测量器件中的两个层的重叠、对齐的准确度的专用工具。最近，已经研发各种形式的散射计以用于使用在光刻领域中。这些设备将辐射束引导到目标上并且测量所散射的辐射的一个或多个特性。从这些所测量的特性，可以确定目标的感兴趣的特性。可以在专利申请US 2006/066855 A1、WO 2009/078708、WO 2009/106279和US 2011/0027704 A中找到散射计和技术的示例。
在一个可商购的量测设备中，光源是氙(Xe)弧放电灯。来自该灯的光通过设备传感器的照明分支成像到测量目标上，设备传感器的最后一级由高NA物镜组成。例如，测量斑点可以具有例如25μm的直径。实际上，每个测量所要求的时间取决于给定波长或波范围的光源的亮度。期望未来几代设备提供增加的频谱带宽和具有较低的透射率的传感器设计，同时保持测量时间相同或更短。显著的源亮度改进对于实现这些要求是必要的。
基于等离子体的辐射(光子)源、例如激光驱动光源(LDLS)提供较高的亮度。通过施加通过放电的能量和激光能量在气体介质中生成等离子体。辐射的频谱分布可以实际上是宽带或窄带的，并且波长可以在近红外、可见和/或紫外(UV)频带内。公布的专利申请US2011/204265 A1公开了包括激光驱动光源的基于等离子体的光源。关于LDLS的困难之一是所使用的氙弧放电灯泡的短寿命。
发明内容
在本发明的第一方面中，提供了一种辐射源设备，包括：容器，其包括用于定义用于容纳气体介质的空间的壁，其中，发射等离子体发射辐射的等离子体在通过驱动辐射激发气体介质之后生成；和热负荷施加器，其适于将热负荷应用到容器的壁的至少一部分以减少壁中的应力。
辐射源可以应用在量测中，例如，在光刻中。在另一方面中，本发明提供了测量已经由衬底上的光刻过程形成的结构的特性的方法，方法包括以下步骤：
(a)使用上文所阐述的根据本发明的第一方面的辐射源的输出辐射照射所述结构；
(b)检测由结构所衍射的辐射；以及
(c)根据所述所衍射的辐射的特性确定结构的一个或多个特性。
本发明又进一步提供了一种用于测量衬底上的结构的特性的检查设备，该设备包括：
-用于衬底的支撑件，在该衬底上具有所述结构；
-光学系统，其用于在预定的照明条件下照射结构并且用于在所述照明条件下检测由部件目标结构所衍射的辐射的预定的部分；
-处理器，其被布置为处理表征所检测的辐射的信息以获得结构的所述特性的测量，
其中，所述光学系统包括如上文所阐述的根据本发明的辐射源设备。
本发明又进一步提供了一种光刻系统，包括：
-光刻设备，包括：
-照明光学系统，其被布置为照射图案；
-投影光学系统，其被布置为将图案的图像投影到衬底上；以及
-如上文所阐述的根据本发明的实施例的检查设备，
其中，光刻设备被布置为在将图案应用到另外的衬底时使用来自检查设备的测量结果。
本发明又提供了一种制造器件的方法，其中，使用光刻过程将器件图案应用到一系列衬底，方法包括使用测量已经由衬底上的光刻过程形成的结构的特性的前述方法检查形成为所述衬底中的至少一个上的所述器件图案的一部分或在其旁边的至少一个复合目标结构，并且根据检查方法的结果控制光刻过程以用于后续衬底。
下文参考附图详细描述了本发明的其他特征和优点以及本发明的各种实施例的结构和操作。应注意到，本发明不限于本文所描述的特定实施例。在本文中，仅出于说明性目的呈现了这样的实施例。基于本文所包含的教导，附加的实施例对于(一个或多个)相关领域的技术人员将是明显的。
附图说明
现在将参考附图仅以示例的方式描述本发明的实施例，其中：
图1描绘了根据本发明的实施例的光刻设备；
图2描绘了根据本发明的实施例的光刻单元或团簇；
图3包括包含光子源的光学设备的示意图，该示例中的设备具有用于量测的散射计的形式；
图4是用于图3的设备的辐射源的示意图；
图5是根据本发明的实施例的辐射源设备的示意图；
图6是根据本发明的第二实施例的用于图3的设备的辐射源的示意图；
图7是根据本发明的第三实施例的用于图3的设备的辐射源的示意图；
图8是根据本发明的第四实施例的用于图3的设备的辐射源的示意图；
图9是根据本发明的第五实施例的用于图3的设备的辐射源的示意图；以及
图10是根据本发明的第六实施例的用于图3的设备的辐射源的示意图。
具体实施方式
在详细描述本发明的实施例之前，呈现可以实现本发明的实施例的示例环境是有益的。
图1示意性地描绘了光刻设备LA。设备包括：照明系统(照明器)IL，其被配置为调节辐射束B(例如，UV辐射或DUV辐射)、图案形成装置支撑件或支撑件结构(例如，掩模台)MT，其被构建为支撑图案形成装置(例如，掩模)MA并且连接到第一定位器PM，第一定位器PM被配置为根据某些参数准确地定位图案形成装置；衬底台(例如，晶片台)WT，其被构建为保持衬底(例如，涂有抗蚀剂的晶片)W并且连接到第二定位器PW，第二定位器PW被配置为根据某些参数准确地定位衬底；以及投影系统(例如，折射投影透镜系统)PS，其被配置为将由图案形成装置MA赋予辐射束B的图案投影到衬底W的靶部分C(例如，包括一个或多个管芯)。
照明系统可以包括各种类型的光学部件，诸如折射、反射、磁性、电磁、静电或其他类型的光学部件或其任何组合以用于对辐射进行引导、成形或控制。
图案形成装置支撑件以取决于图案形成装置的定向、光刻设备的设计和其他条件诸如例如图案形成装置是否保持在真空环境中的方式保持图案形成装置。图案形成装置支撑件可以使用机械、真空、静电或其他夹持技术保持图案形成装置。图案形成装置支撑件可以是架或台，例如，其可以根据需要是是固定的或可移动的。图案形成装置支撑件可以确保图案形成装置在例如相对于投影系统的期望的位置处。在本文中术语“掩模版”或“掩模”的任何使用可以被认为是与更通用的术语“图案形成装置”同义的。
本文所使用的术语“图案形成装置”应当宽广地被解释为指代赋予辐射束其截面的图案诸如以创建衬底的靶部分中的图案。应当注意，例如如果图案包括相移特征或所谓的辅助特征，则赋予辐射束的图案可能未确切地与衬底的靶部分中的期望的图案相对应。一般地，赋予辐射束的图案将与在靶部分(诸如集成电路)中所创建的器件中的特定功能层相对应。
图案形成装置可以是透射或反射的。图案形成装置的示例包括掩模、可编程反射镜阵列和可编程LCD面板。掩模在光刻中是众所周知的，并且包括诸如二元、交替相移和衰减相移的掩模类型以及各种混合掩模类型。可编程反射镜阵列的示例采用小反射镜的矩阵布置，其中的每一个可以单独地倾斜以便在不同的方向上反射入射辐射束。倾斜的反射镜赋予通过反射镜矩阵反射的辐射束以图案。
本文所使用的术语“投影系统”应当宽广地被解释为涵盖任何类型的投影系统，包括折射、反射、反射折射、磁性、电磁和静电光学系统或其任何组合，如适于所使用的曝光辐射或诸如浸液的使用或真空的使用的其他因素。在本文中术语“投影透镜”的任何使用可以被认为是与更通用的术语“投影系统”同义的。
如此处所描绘的，设备是透射类型的(例如，采用透射掩模)。备选地，设备可以是反射类型的(例如，采用如上文所提到的类型的可编程反射镜阵列或采用反射掩模)。
光刻设备可以是具有两个(双级)或更多衬底台(和/或两个或更多掩模台)的类型。在这样的“多级”机器中，可以并行使用附加台或可以在一个或多个台上执行准备步骤，同时一个或多个其他台被用于曝光。
光刻设备还可以是其中衬底的至少一部分可以由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与衬底之间的空间的类型。浸液还可以应用到例如掩模与投影系统之间的光刻设备中的其他空间。对于增加投影系统的数值孔径而言，浸没技术在本领域中是众所周知的。如本文所使用的术语“浸没”不意指结构(诸如衬底)必须浸在液体中，而是仅意指液体在曝光期间定位在投影系统与衬底之间。
参考图1，照明器IL接收来自辐射源SO的辐射束。例如，当源是准分子激光时，源和光刻设备可以是分离的实体。在这样的情况下，源不被认为形成光刻设备的一部分并且在包括例如适合的定向反射镜和/或扩束器的光束传递系统BD的帮助下，将辐射束从源SO传递到照明器IL。在其他情况下，例如，当源是汞灯时，源可以是光刻设备的组成部分。如果需要，源SO和照明器IL连同光束传递系统BD可以被称为辐射系统。
照明器IL可以包括用于调节辐射束的角强度分布的调节器AD。一般地，可以调节照明器的光瞳面中的强度分布的至少外径范围和/或内径范围(通常分别被称为σ-外和σ-内)。另外，照明器IL可以包括各种其他部件，诸如积分器IN和聚光器CO。照明器可以被用于调节辐射束以在其截面中具有期望的均匀性和强度分布。
辐射束B入射在保持在图案形成装置支撑件上(例如，掩模台MT)的图案形成装置(例如，掩模)MA上，并且由图案形成装置图案化。在穿过图案形成装置(例如，掩模)MA之后，辐射束B穿过投影系统PS，其将光束聚焦到衬底W的靶部分C上。在第二定位器PW和位置传感器IF(例如，干涉测量装置、线性编码器、2-D编码器或电容传感器)的帮助下，衬底台WT可以准确地移动例如以便将不同的靶部分C定位在辐射束B的路径中。类似地，第一定位器PM和另一位置传感器(其未明确地描绘在图1中)可以被用于例如在来自掩模库的机械检索之后或在扫描期间，关于辐射束B的路径准确地定位图案形成装置(例如，掩模)MA。一般而言，在长冲程模块(粗定位)和短冲程模块(精定位)(其形成第一定位器PM的一部分)的帮助下，可以实现图案形成装置支撑件(例如，掩模台)MT的移动。类似地，可以使用长冲程模块和短冲程模块(其形成第二定位器PW的一部分)实现衬底台WT的移动。在步进器的情况下(与扫描器相反)，图案形成装置支撑件(例如，掩模台)MT可以仅连接到短冲程致动器或可以是固定的。
可以使用掩模对齐标记M1、M2和衬底对齐标记P1、P2对图案形成装置(例如，掩模)MA和衬底W进行对齐。虽然如所图示的衬底对齐标记占据专用靶部分，但是其可以定位在靶部分之间的空间中(这些被称为划线对齐标记)。类似地，在超过一个管芯提供在图案形成装置(例如，掩模)MA上的情况中，掩模对齐标记可以定位在管芯之间。在器件特征中间，小对齐标记也可以包括在管芯内，在该情况中，期望标记尽可能小并且不要求任何与相邻特征不同的成像或工艺条件。下文还描述了检测对齐标记的对齐系统。
所描绘的装置可以使用在以下模式中的至少一个中：
1.在步进模式中，图案形成装置支撑件(例如，掩模台)MT和衬底台WT基本上保持固定，而赋予辐射束的整个图案被一次投影到靶部分C上(即，单个静态曝光)。然后，衬底台WT在X和/或Y方向上偏移，使得可以使不同的靶部分C曝光。在步进模式中，曝光场的最大大小限制在单个静止曝光中所成像的靶部分C的大小。
2.在扫描模式中，可以同步扫描图案形成装置支撑件(例如，掩模台)MT和衬底台WT，而赋予辐射束的图案投影到靶部分C上(即，单个动态曝光)。可以通过投影系统PS的放大(缩小)和图像反转特性确定衬底台WT相对于图案形成装置支撑件(例如，掩模台)MT的速度和方向。在扫描模式中，曝光场的最大大小限制单个动态曝光中的靶部分的宽度(在非扫描方向上)，然而扫描运动的长度确定靶部分的高度(在扫描方向上)。
3.在另一模式中，图案形成装置支撑件(例如，掩模台)MT基本上保持固定，保持可编程图案形成装置，并且衬底台WT移动或扫描，而赋予辐射束的图案投影到靶部分C上。在该模式中，一般地采用脉冲辐射源，并且在衬底台WT的每个移动之后或在扫描期间的连续的辐射脉冲之间，根据需要更新可编程图案形成装置。这一操作模式可以容易地应用到利用可编程图案形成装置(诸如如上文所提到的可编程反射镜阵列)的无掩模光刻。
还可以采用关于上文所描述的使用模式或完全不同的使用模式的组合和/或变型。
光刻设备LA是所谓的双级类型，其具有两个衬底台WTa、WTb和两个站-曝光站和测量站-在其之间可以交换衬底台。当一个衬底台上的一个衬底曝光在曝光站处时，另一衬底可以加载到测量站处的另一衬底台上并且执行各种准备步骤。准备步骤可以包括使用水平传感器LS映射衬底的表面水平并且使用对齐传感器AS测量衬底上的对齐标记的位置。这使能设备的吞吐量的大幅度增加。如果位置传感器IF当其在测量站处以及在曝光站处时不能够测量衬底台的位置，则可以提供第二位置传感器以使得衬底台的位置能够在这两个站处被跟踪。
如图2中所示，光刻设备LA形成光刻单元LC(有时也被称为光刻单元或团簇)的一部分，其还包括执行衬底上的预曝光过程和后曝光过程的设备。常规地，这些包括沉积抗蚀剂层的旋涂器SC、使曝光的抗蚀剂显影的显影剂DE、激冷板CH和烘烤板BK。衬底处理器或机器人RO从输入/输出端口I/O1、I/O2拾取衬底、在不同的过程设备之间对其进行移动并且将其传递到光刻设备的进料台LB。这些装置(其常常统称为轨道)受轨道控制单元TCU控制，轨道控制单元TCU自身由监督控制系统SCS控制，监督控制系统SCS其还经由光刻控制单元LACU控制光刻设备。因此，可以操作不同的设备以最大化吞吐量和处理效率。
图3是以适于结合图2的光刻单元执行量测的散射计的形式的光学设备的示意图。设备可以被用于测量由光刻所形成的特征的临界尺寸、测量层之间的重叠等等。产品特征或专用量测目标形成在衬底W上。设备可以是单独的装置或包含在要么光刻设备(例如，在测量站处)要么光刻单元LC中。光轴(其在整个设备中具有数个分支)由虚线O表示。在该设备中，由源11所发射的光通过包括透镜12、14和物镜16的光学系统经由分束器15引导到衬底W上。这些透镜以4F布置的双重序列布置。可以使用不同的透镜，只要其仍然提供衬底上的源的图像并且同时允许对针对空间频率滤波的中间光瞳面的访问。因此，可以通过定义呈现衬底平面(此处被称为(共轭)光瞳面)的空间频谱的平面中的空间强度分布选择辐射入射在衬底上的角范围。特别地，这可以通过插入具有作为物镜光瞳面的后投影图像的平面中的透镜12与14之间的适合的形式的孔径板13完成。例如，如所图示的，孔径板13可以是不同的形式，其中的两个被标记有13N和13S，允许不同的照明模式被选择。所图示的示例中的照明系统形成离轴照明模式。在第一照明模式中，仅出于描述的缘故，孔径板13N提供来自被标出为“北”的方向的离轴。在第二照明模式中，孔径板13S被用于提供类似的照明，但是从相反方向，标记为“南”。通过使用不同的孔径，照明的其他模式是可能的。光瞳面的剩余部分期望是暗的，因为期望的照明模式外的任何不必要的光将干扰期望的测量信号。
至少由衬底W上的目标所衍射的0阶以及-1阶和+1阶之一由物镜16收集并且向回引导通过分束器15。第二分束器17将衍射束划分为两个测量分支。在第一测量分支中，光学系统18使用零阶和一阶衍射束形成第一传感器19(例如，CCD或CMOS传感器)上的目标的衍射频谱(光瞳面图像)。每个衍射阶命中传感器上的不同点，使得图像处理可以对阶进行比较和对比。由传感器19所采集的光瞳面可以被用于聚焦量测设备和/或归一化一阶光束的强度测量。光瞳面图像可以被用于诸如重建的许多测量目的。
在第二测量分支中，光学系统20、22形成传感器23(例如CCD或CMOS传感器)上的衬底W上的目标的图像。在第二测量分支中，在与光瞳面共轭的平面内提供孔径光阑21。孔径光阑21用于阻挡零阶衍射光束，使得形成在传感器23上的目标的图像仅从-1或+1一阶光束形成。因此，由传感器23所检测的图像被称为“暗场”图像。注意，此处，在广义上使用术语“图像”。如此，如果仅-1和+1阶之一存在，则光栅线的图像将不被形成。
由传感器19和23所采集的图像输出给图像处理器和控制器PU，其功能将取决于所执行的测量的特定类型。可以在上文介绍中的现有专利申请中找到设备和其应用的更多细节。本公开涉及光源11的构建和操作以提供比使用在已知装置中的Xe弧灯更高的亮度。
图4示意性地示出了激光驱动光子源设备(即辐射源)的主要部件。中心部件是第一容器40，例如玻璃胶囊或灯泡，包含预定的气体氛围。例如，适合的气体可以是氙(Xe)或氙-氩混合物。在实施例中，对气体进行加压，在冷时例如在10与30bar之间(并且大约在热时的4倍)。在该氛围内，以待描述的方式生成等离子体42，并且等离子体发射光(更一般地，具有期望的波长的辐射的光子)。收集光学元件44形成耦合到光纤48的辐射的光束46。光纤48将辐射传递到所需要的点处。当光子源用作图3的设备的源时，光纤48的末端形成图3中看到的源11。此处，收集光学元件44被示出为简单的透镜，但是当然在实际的实施例中可以是更复杂的。可以使用反射而不是折射光学元件。
在该实施中，通过应用通过在该示例中由激光器52生成的驱动辐射50生成等离子体42。驱动光学元件54将到达其最窄点的激光器聚焦在期望形成和维持等离子体42的位置处。激光器52可以现今或未来可用的若干不同类型的高功率激光器之一。其可以例如是Nd：YAG激光器、CO2激光器、二极管激光器、光纤激光器。此处，驱动光学元件54被示出为简单的透镜，但是当然在实际的实施例中可以是更复杂的。可以使用反射而不是折射光学元件。可以提供其他部件以调节其剖面的激光辐射或频谱特性。例如，可以使用扩束器。
激光辐射可以例如在红外波长内，诸如700nm至2000nm。等离子体将通常生成红外、可见和/或紫外频带中的较短的波长处的辐射，例如下至200nm或以下。在该等离子体中，辐射是用于在量测设备或其他应用中使用的期望的波长。滤光片部件可以提供在光学路径中，例如以减少进入收集光学元件44和/或光纤48的红外辐射的量。这样的滤光片可以放置在第一容器40的内部和/或外部。其还可以与第一容器壁和/或收集光学元件44的其他部件集成。
虽然被聚焦得很窄，但是激光能量50不一定足以从冷启动激励等离子体，并且电极60和62提供有适当的电力和控制电路(未示出)以便激励等离子体。这些电极可以与常规气体放电灯中所使用的那些类似，但是仅在操作的启动阶段期间使用。
在示图中，出于该描述的缘故，定义轴X、Y和Z。Z轴与光轴O对齐。Y方向与电极60、62对齐。X轴横向于电极，并且垂直于示图的平面。可以以针对其应用方便的任何取向利用这些轴构建或安装设备。注意，不存在阻碍在Z方向上从等离子体42到收集光学元件的光学路径的部件。在该示例中，也不存在阻碍X方向(在该示图中未示出)上的光的路径的东西。
将注意到，等离子体42或至少从其取得期望的辐射的等离子体的区域可以以具有近似柱体或雪茄的形状的形式伸长。出于解释的缘故，我们将形状称作柱体。柱体的长度是L，并且其直径是d。真实等离子体将包括在该柱体区域上居中的伸长形式的云。收集光学元件44布置成其光轴O与等离子体的纵向(即，该示例中的Z轴)对齐。因此，等离子体的区域表现为πd2/4，即柱体的一个末端的区域。当L显著大于d时，与在横向上查看等离子体相比较，光子可以通过该小区域进入收集光学元件的等离子体的深度更大。对于等离子体的给定大小和强度而言，这允许在该区域之上较高的亮度被看到。广义地说，光源(或接收器)的集光率是源(接收器)的面积和其出射(入射)角的积。与任何成像系统一样，收集光学元件44的集光率是光斑大小时间其数值孔径的平方(NA2)的积。NA进而由入射角θ确定。一般而言，辐射等离子体的集光率将大于收集光学元件44的集光率。收集光学元件44可以沿着柱体在中途被聚焦在假设源点61处，如所图示的。在实际的示例中，发光等离子体区域42的长度L可以是毫米的数量级，比如0.5至5mm。直径d可以更小，在比如0.01至2mm的范围内，例如在0.1至1mm的范围内。
实际上，等离子体吸收非常少的想要的辐射，使得在沿着柱体的长度L的任何地方所发射的光子可以在收集光学元件44的入射锥中行进并且进入光纤48中。因此，与横向相比较，等离子体比当在横向上观看时显得更亮(较大的光通量每单位面积每单位立体角)。然而，诸如在US 2011/204265 A1中所描述的一些激光驱动光源试图采集横向上所发射的光，本文所图示的光子源采集纵向上所发射的光以利用等离子体的增强的亮度和较小的范围。任何采集布置可以组合本文所公开的新颖概念使用。
图5示出了根据本发明的实施例的光子源设备。注意，后续辐射的等离子体生成/激发和收集/传输遵循相同结构和过程，如关于图4先前所描述的。图5是从正交于图4中所使用的那个的方向取得的视图。图4是辐射源的平面图。图5是具有容器40的上壁401和容器402的下壁402的侧视图。电极60、62从容器40的侧壁突出。然而，其他布置是可能的，例如，在电极从上壁401和下壁402突出或在容器40的其他位置处。
图5示出了围闭在该示例中由上文所描述的激光驱动光子源所表示的辐射源的第二容器63(即，第一容器40、电极60、62和适当的电力和控制电路(未示出))。第二容器63是气密(不透气地密封)容器，其可以围闭空气氛围或具有期望的光学特性的任何其他流体。第二容器63还包括至少一个光透射元件(例如光透射窗口64、65)和至少一个滤光片部件(例如滤光片部件66、67)。应当理解，光子源不一定必须采取所描绘的形式并且可以采取任何其他适合的形式。
驱动辐射50可以由聚焦光学元件54聚焦到等离子体42上，经由窗口64进入第二容器63。由等离子体42所生成的光可以经由窗口65出射第二容器63以由收集光学元件44采集。滤光片部件66阻挡通过窗口64出射第二容器63的紫外辐射。滤光片部件67还可以阻挡通过窗口65出射第二容器63的紫外和红外辐射。
窗口64和65应当是气密的并且由适合的涂层/无涂层材料制成。窗口还可以是任何大小、形状或厚度和/或可以是平的/弯曲的。类似地，滤光片部件66、67可以提供在光学路径中并且由具有由所要求的波长的可变厚度的适合的材料制成。滤光片可以放置在第二容器63的内部和/或外部。滤光片66、67可以与窗口64、65集成，例如其可以包括窗口64、65上的涂层。滤光片部件67还可以与收集光学元件44的其他部件集成。
收集光学元件44可以放置在第二容器63内部。在该配置中，光可以通过连接到第二容器63的滤光片48出射第二容器63。
气密第二容器63和内容可以在任何相对清洁的环境中组装，例如在典型的实验室环境中并且不要求在洁净室中组装。第二容器63仅需要填充有空气并且不一定需要填充有惰性气体。空气具有是最便宜的流体并且也最易于处理的优点。然而，如果使用其他流体，则不透气密封提供保护防止从第二容器的外部进入化学污染。
气密第二容器63的壁可以由能够阻挡不需要的辐射(或所有辐射)适合的材料制成，例如，阻挡由围闭的光子源所生成的UV辐射的材料。而且，第二容器63可以具有满足应用要求的任何尺寸、形状和壁厚度。
由于第二容器63是气密的并且假定紫外光从输出辐射46(例如在窗口64、65处)滤出，因而由紫外光所产生的臭氧保持封装在第二容器63中。另外，由于第二容器63是气密的，因而没有额外化学物质可以在光子源的寿命期间进入第二容器63。
在一个实施例中，第一容器40和第二容器63包括单个可替换单元，其可以在故障时以与诸如图4中所描绘的设备中的灯泡替换(即容器40的替换)类似的方式替换。
图5的辐射源设备的使用免除对吹扫系统的需要或具有比其他灯更短的寿命的无臭氧灯的使用。相反，第一容器40简单地传送由等离子体所生成的大部分或全部紫外辐射。因此，显著地减少成本并且改进效率。
图4和5的这两个辐射源的困难在于，所使用的容器40通常是氙弧灯泡，其被设计为被用于通过在电极60、62之间所生成的电场中离子化氙而生成氙中的等离子体。在图4和5中的激光驱动光子源的操作的情况下，操作条件在某种程度上不同于在容器40用于等离子体42由电弧产生的过程中时。特别地，在正常弧操作期间，通过电极60、62中的热传导将等离子体52中所生成的任何热的大部分从容器40传输出去。然而，当容器40是诸如在图4和5中的激光驱动光子源设备的一部分时，由等离子体42所占据的体积小得多。等离子体不延伸到电极60、62。因此，经由电极60、62从容器40出去的热传递比在弧操作期间低得多。
在激光驱动光子源模式中，等离子体42中所产生的热部分地由辐射去除，并且部分地由容器40内的气体(例如氙)的对流去除。该对流使得容器40的上壁401变得比下壁402更热。因此，大的热梯度建立在容器的壁中。容器40未被设计为容纳这样大的热梯度。大热梯度可以导致容器40的壁中的高的热致应力并且导致早期失效。虽然该困难存在于图4的实施例中，但是在图5的实施例中影响更大。这是因为与容器40的上壁401相比较进一步冷却容器40的下壁402，第二容器63的对流可以加重该问题。
本发明通过提供热负荷施加器500解决容器40中建立的热应力的问题。热负荷施加器500被图示为图5的实施例的一部分。然而，图4的辐射源还可以提供有如本文所描述的热负荷施加器。
在实施例中，热负荷施加器500定位在第一容器40的外部。在实施例中，热负荷施加器定位在第二容器63内。
热负荷施加器500适于将热负荷应用到容器40的壁的至少一部分。由热负荷施加器500所应用的热负荷减少在使用中的容器40的壁的应力。例如由于容器40内的气体介质中的对流，因而热应力可以由壁的各向异性加热引起。容器40的壁中的应力的来源的另一示例可以归因于用于制造容器40的制造技术。例如，突起有时留在容器40的壁中的位置处，在该位置处，气体被引入到容器中。突起具有比容器的壁的其他部分更大的表面积并且因此在使用中可以更快地冷却。热负荷施加器500通过减少容器40的壁的不同部分之间(例如上壁401与下壁402之间)的温度差和/或通过提升与在用作弧放电灯泡期间的温度分布类似的容器40的壁中的温度分布，减少容器40的壁中的应力。热负荷施加器500抵消容器40的壁的各向异性加热。热负荷施加器500补偿容器40的顶部的对流加热。
在下文中描述了热负荷施加器500的数个不同的实施例。热负荷应用有幅值和/或方向(要么冷却负荷要么加热负荷)和/或应用到容器的壁的(在一些实施例中预定的)一部分以便减少容器40的壁内的热应力。在实施例中，这具有使应用到容器40的壁的每个部分的总热负荷(例如包括直接或间接归因于第一容器40和/或第二容器63内的等离子体42和气体以及归因于热负荷施加器500的热负荷)更接近应用到容器40的壁的热负荷的平均值。在实施例中，热负荷施加器500将(正)热负荷应用到容器40的壁中的突起，在该位置处，在制造期间将气体引入到容器40中。
图5和6的实施例图示了作为被动式部件的热负荷施加器的实施例。这具有以下优点：不需要移动部件并且针对其使用不需要采取控制系统。
在图7-10的实施例中，热负荷施加器500是主动式部件。例如，可以在反馈环路中控制这些部件。在实施例中，反馈环路基于容器40的壁的一部分的期望的目标温度。在实施例中，热负荷施加器500由前馈控制环路控制(例如，基于电极60、62和/或激光器52的操作条件)。热负荷施加器500的控制是有利的，因为与在被动式实施例中相比，在所应用的热负荷的幅值上并且可选地在应用到的热负荷的容器40的壁的该部分上，可以运用更多控制。这可以以增加的复杂性作为代价导致容器40的甚至更长的寿命。
在实施例中，热负荷施加器500适于对容器40的壁的至少一部分进行加热。在图5-8和10的实施例中就是这种情况。在实施例中，热负荷施加器500适于对容器40的壁的至少一部分进行冷却。在图9中图示了这样的实施例。
热负荷施加器500可以包括应用热负荷的一个或多个不同的方式。例如，任何所描述的实施例可以以任何组合相互组合。例如，热负荷施加器500可以包括图5-10的所有实施例的特征。
在图5的实施例中，被动式热负荷施加器500包括反射器510。在实施例中，反射器510适于反射从容器40(特别地，从等离子体42)向容器40的壁返回发射的辐射的至少一部分。反射到下壁402的辐射具有比反射到上壁401的辐射更高的通量。从而，向下壁402比向上壁401应用更大的热负荷。因此，以反射器510的形式的热负荷施加器500使下壁401比上壁401更暖，并且从而减少上壁401与下壁402之间的温度差。因此，减少由起因于容器40内的气体介质中的对流的壁的各向异性加热所引起的壁中的应力。
在实施例中，反射器510(其可以以反射镜的形式)可以对反射由等离子体42所发射的所有波长的辐射有效。在一些实施例中，反射器510可以仅反射某些波长(例如，UV光、可见光和红外光中的一个或多个)。
在图5中所图示的实施例中，反射器510是凸面的。反射器510定位在容器40下面。然而，不必是这种情况，并且可以使用平面反射器或甚至凹面反射器。在实施例中，反射器的焦点比上壁401更靠近容器40的下壁402。这确保下壁402比上壁401接收更高的辐射通量。在实施例中，反射器510可以定位在容器40上面。
在实施例中，呈现了反射器510(或附加的反射器)以用于向容器40的壁中的突起反射辐射，在该位置处，在制造期间将气体引入容器40中。出于该目的，反射器可以是凹面以将反射辐射聚焦到突起上。
在图6中图示了另一实施例。除如下文所描述的外，图6的实施例与图5的实施例相同。在图6中，热负荷施加器500还是被动式热负荷施加器。在图6的实施例中，热负荷施加器以涂层520的形式。涂层520形成在容器40的下壁402的至少一部分上。涂层520由吸收由等离子体42所发射的辐射的物质制成。吸收UV光的材料(例如，使用在UV滤光片中的材料)可以被用于涂层。作为吸收由等离子体42所发射的辐射的结果，涂层520变暖。涂层520与下壁402之间的传导导致下壁402由涂层520加热。
在实施例中，仅将涂层520应用到容器40的壁的某些部分。例如，仅将涂层520应用到容器的壁的那些部分，其要求热负荷应用到其以便减少壁的那些部分与壁的最热部分之间的温度差。涂层520可以应用到下壁402的仅一部分。涂层520可以不应用到所有下表面402或可以应用到容器40的壁的除了下壁402之外的其他表面。
在实施例中，涂层520的厚度从容器40的壁的一部分到另一部分变化。较厚的涂层520将比较薄的涂层520从等离子体42吸收更多的辐射并且从而变得更热。因此，有可能通过使涂层520的存在或不存在变化并且通过使从一个地点到另一地点的涂层520的厚度变化调节应用到容器40的壁的不同部分的热负荷。
除如下文所描述的外，图7图示了与图5的实施例相同的实施例。
在图7的实施例中，热负荷施加器500是以加热器530的形式。在实施例中，加热器530适于比容器的上壁401更多地加热容器40的下壁402。
图7的实施例的加热器530是辐射源。加热器530发射具有对加热容器40的下壁402有效的波长的辐射535。来自加热器530的通量在下壁402处比在上壁401处更大。因此，容器40的下壁402可以使其温度由加热器530上升超过上壁401。因此，减少了上壁401与下壁402之前的温度差。
在实施例中，提供了用于控制加热器530的控制器600。例如，控制器600可以接收来自(非接触)温度传感器610的信号，所述温度传感器610检测容器40的壁的至少一部分的温度。在一个实施例中，温度传感器610测量下壁402的温度。基于来自温度传感器610的信号和预定的设定值(或与壁的不同部分(例如上壁401)的温度有关的输入)，控制器600控制加热器530。在实施例中，控制器600的比较器可以将上壁401和下壁402的温度相比较并且调整加热器530的功率以将上壁401与下壁402之间的温度差减少到预定的水平。
在实施例中，控制器600可以主动地控制加热器530辐照容器40的壁的哪个部分和/或控制加热器530以利用不同水平的通量辐照壁的不同部分。
除如下文所描述的外，图8的实施例与图7的实施例相同。在图8的实施例中，热负荷施加器500采取加热器540的形式。与图7的实施例相反，在图8的实施例中，加热器540采取传递电力以便对其进行加热的一个或多个接线或线路的形式。因此，加热器540通过传导对容器40的下壁402进行加热。在实施例中，加热器540是电阻加热器。
加热器540的线路的任何图案可以应用到容器40的壁。与图7的实施例一样，控制器600可以控制加热器540。像图7的实施例一样，控制器600可以控制加热器540，使得在任何给定时间处仅对容器40的壁的某些部分进行加热。图8的实施例特别地适合于该类型的控制。这是因为单独的接线或线路中的每一个可以通过传递电流或不通过其和/或使穿过其的电流量变化单独地控制并且从而到达其和其位置处的容器40的壁的温度。
除如下文所描述的外，图9的实施例与图7的实施例相同。在图9的实施例中，热负荷施加器500适于对容器40的壁的至少一部分进行冷却。在图9的实施例中，热负荷施加器500包括发出气流555的一个或多个喷嘴550。在图9的实施例中，气流555被用于提供容器40的上壁401的冷却气流。气流555的气体比容器40的上壁401的温度更冷并且从而使其冷却。通过利用高于应用到容器40的下壁402的任何冷却负荷的冷却负荷对上壁401进行冷却，上壁401的温度减少超过下壁402的温度，并且从而减少上壁401与下壁402之间的温度差。
在备选实施例中，适于对容器40的壁的至少一部分进行冷却的热负荷施加器500可以采取引导上壁401处的气流的风扇的形式。控制器600可以以与针对其他实施例所描述的相同或类似的方式使用。
除如下文所描述的外，图10的实施例与图7的实施例相同。图10是设备的俯视图(像图4那样)。在图10的实施例中，热负荷施加器500以定位在电极60、62中的每一个周围的加热器560的形式。该实施例的想法是改变应用到容器400的热负荷，使得其将被驱动为氙弧灯泡时与由容器40所经历的热负荷更类似。在弧操作中使用期间，通过电极60、62从容器40将等离子体42的热的大部分传输出去。因此，通过当作为激光驱动光子源操作时对电极60、62进行加热，容器40的壁的温度分布近似弧操作期间的温度分布。因此，容器40的壁的温度分布更接近针对其设计容器40的温度分布，并且失效不太可能发生。加热器560主要对装置的金属部分进行加热。加热器560可以是电阻加热器。备选地，加热器可以是电感加热器，其感生电极60、62的金属部分中的电流并且从而对其进行加热。
对于待采取的设计措施而言尝试并且减少等离子体的长度L以将其功率集中在较小的长度上是常见的，对源中的等离子体形状的约束是相对放松的。然而，在一些现有示例中，在等离子体在被描绘为所图示的源中的激励电极之间的Y方向上纵向地延伸中，对正常操作中的等离子体进行布置，使得纵向上的射线不混淆并且可以由收集光学元件44采集。类似地，虽然在其他现有示例中，等离子体在被描绘为Z方向上延伸，但是这由驱动激光光学元件混淆，并且可用光在从等离子体在X和Y方向上发射之后由曲面反射镜采集。因此，许多现有示例可以依赖于采集从等离子体横向地发射的光子。本发明的实施例还可以或可以备选地依赖于采集从等离子体横向地发射的光子。
应当注意，由等离子体源所发射的辐射的强度分布跨越收集光学元件44的视场可能不是完美地均匀的。虽然如上文所描述的，对等离子体尺寸的约束是放松的，但是收集光学元件44的入射NA仍然应当合理地均匀填充有辐射。等离子体的纵横比L/d越大，均匀地分布辐射的集光率越小。可以期望使其更均匀的光的混合，例如，当光子源设备被用于传递跨越图3的设备中的孔径13的均匀光场时。足够的混合可以自然地发生在滤光片48内，或者可以采取附加措施。而且，第一容器40的壁的光学特性应当在关键位置处是足够好的，使得不使从等离子体42放射到收集光学元件44的驱动激光束或射线束的质量退化。当然，在设计和设置收集光学元件44和聚焦光学元件54时，应当考虑第一容器以及窗口64、65和滤光器66、67的光学特性。如果期望的话，收集光学元件44和聚焦光学元件54的功能元件可以放置在第一容器40内和/或可以与第一容器的壁集成。
虽然在该文本中可以对IC的制造中的光刻设备的使用做出特定参考，但是应当理解，本文所描述的光刻设备可以具有其他应用，诸如集成光学系统、针对磁畴存储器的引导和检测图案、平板显示器、液晶显示器(LCD)、薄膜磁头等等的制造。如已经提到的，本发明可以应用在与光刻相当不同的工业处理应用中。示例可以在光学部件、汽车制造、构建的生产中——其中对象数据以关于产品上的某些空间分布做出的测量的形式存在的任何数目的应用。如在光刻的示例中，经受多变量分析的测量的集合可以是针对不同产品单元和/或测量相同产品单元的不同实例做出的测量。虽然上文已经对光学光刻的上下文中的本发明的实施例的使用做出特定参考，但是将理解到，本发明可以使用在其他类型的光刻(例如压印光刻)中并且在上下文允许的情况下不限于光学光刻。在压印光刻中，图案形成装置中的形貌定义衬底上所创建的图案。图案形成装置的形貌可以按压到应用到衬底的抗蚀剂层中，因此，抗蚀剂通过应用电磁辐射、热、压力或其组合固化。图案形成装置脱离抗蚀剂，其在抗蚀剂固化之后使图案留在其中。
本文所使用的术语“辐射”和“束”包含所有类型的电磁辐射，包括紫外(UV)辐射(例如，具有是或大约365、355、248、193、157或126nm的波长)和极紫外(EUV)辐射(例如，具有5-20nm的范围内的波长)以及粒子束，诸如离子束或电子束。如上文所提到的，驱动系统的上下文中的术语辐射还可以涵盖微波辐射。
在上下文允许的情况下，术语“透镜”可以是指各种类型的光学部件中的任一个或组合，包括折射、反射、磁性、电磁和静电光学部件。
特定实施例的前述描述将因此完全地揭示他人在没有过度实验的情况下通过应用现有技术内的知识能够针对各种应用容易地修改和/或适配这样的特定实施例的本发明的一般性质而不脱离本发明的一般概念。因此，这样的适配和修改旨在处于基于本文所呈现的教导和指导的所公开的实施例的等价方案的意义和范围内。将理解到，本文中的措辞或术语通过示例而非限制而出于描述的目的，使得本说明书的术语或措辞将根据教导和指导由技术人员理解。
本发明的宽度和范围不应当由任何上文所描述的示例性实施例限定，而是应当仅根据以下权利要求和其等价方案限定。

Claims (26)

1.一种辐射源设备，包括：
容器，其包括用于限定用于容纳气体介质的空间的壁，其中，发射等离子体发射辐射的等离子体在通过驱动辐射激发所述气体介质之后生成；以及
热负荷施加器，其适于将热负荷应用到所述容器的所述壁的至少一部分以减少所述壁中的应力。
2.根据权利要求1所述的辐射源设备，其中所述热负荷施加器适于对所述容器的所述壁的至少一部分进行加热。
3.根据权利要求1或2所述的辐射源设备，其中所述热负荷施加器是被动式部件。
4.根据权利要求1或2所述的辐射源设备，其中所述热负荷施加器包括反射器，所述反射器用于将从所述容器所发射的所述辐射的一部分反射回到所述容器的所述壁的所述至少一部分。
5.根据权利要求4所述的辐射源设备，其中所述反射器具有比所述容器的上壁更靠近所述容器的下壁的焦点。
6.根据权利要求4所述的辐射源设备，其中所述反射器是凸面的。
7.根据权利要求1或2所述的辐射源设备，其中所述热负荷施加器包括所述容器的所述壁的所述至少一部分上的涂层，所述涂层吸收等离子体发射辐射从而对所述壁的所述至少一部分进行加热。
8.根据权利要求1或2所述的辐射源设备，其中所述热负荷施加器是主动式部件。
9.根据权利要求1或2所述的辐射源设备，其中所述热负荷施加器是加热器。
10.根据权利要求9所述的辐射源设备，其中所述加热器适于比所述容器的上壁更多地加热所述容器的下壁。
11.根据权利要求9所述的辐射源设备，其中所述加热器是辐 射源。
12.根据权利要求9所述的辐射源设备，其中所述加热器通过传导对所述容器的下壁进行加热。
13.根据权利要求12所述的辐射源设备，其中所述加热器是电阻加热器。
14.根据权利要求9所述的辐射源设备，还包括用于在所述辐射源设备的操作之前在激励所述等离子体时使用的、定位在所述等离子体的相对侧的所述空间中的两个或更多电极，并且其中所述加热器适于通过从所加热的所述电极到所述壁的所述至少一部分的热的传导对所述电极和所述壁的所述至少一部分进行加热。
15.根据权利要求14所述的辐射源设备，其中所述加热器是电感加热器。
16.根据权利要求1或2所述的辐射源设备，其中所述热负荷施加器适于对所述容器的所述壁的至少一部分进行冷却。
17.根据权利要求16所述的辐射源设备，其中所述热负荷施加器适于抵靠所述容器的所述壁中的上壁引导气体流动从而将冷却负荷应用到所述上壁。
18.根据权利要求1或2所述的辐射源设备，还包括：
驱动系统，其用于生成所述驱动辐射并且将所述驱动辐射形成为聚焦在所述容器内的等离子体形成位置上的至少一个光束，以及
收集光学系统，其用于收集等离子体发射辐射并且将所述等离子体发射辐射形成为至少一个辐射束。
19.根据权利要求18所述的辐射源设备，其中所述驱动系统包括用于生成所述驱动辐射的至少一个激光器。
20.根据权利要求18所述的辐射源设备，其中，所述驱动辐射具有在第一范围内的波长，并且所述等离子体发射辐射具有在与所述第一范围不同的第二范围内的波长。
21.根据权利要求20所述的辐射源设备，其中所述驱动辐射具有红外波长。
22.根据权利要求20所述的辐射源设备，其中所述等离子体发射辐射具有可见和/或紫外波长。
23.一种用于测量衬底上的结构的特性的检查设备，所述设备包括：
用于所述衬底的支撑件，所述衬底上面具有所述结构；
光学系统，其用于在预定的照明条件下照射所述结构并且用于在所述照明条件下检测由部件目标结构所衍射的辐射的预定的部分；
处理器，其被布置为处理表征所检测的所述辐射的信息以获得所述结构的所述特性的测量，
其中所述光学系统包括根据权利要求1至22中的任一项所述的辐射源设备。
24.一种光刻系统，包括：
光刻设备，包括：
照明光学系统，其被布置为照射图案；
投影光学系统，其被布置为将所述图案的图像投影到衬底上；
根据权利要求23所述的检查设备，
其中所述光刻设备被布置为在将所述图案应用到另外的衬底时使用来自所述检查设备的测量结果。
25.一种用于测量已经由衬底上的光刻过程形成的结构的特性的方法，所述方法包括以下步骤：
(a)使用根据权利要求1至22中的任一项所述的辐射源设备照射所述结构；
(b)检测由所述结构所衍射的辐射；以及
(c)根据所述所衍射的辐射的特性确定所述结构的一个或多个特性。
26.一种制造器件的方法，其中使用光刻过程将器件图案应用到一系列衬底，所述方法包括使用根据权利要求25所述的方法检查形成为所述衬底中的至少一个上的所述器件图案的一部分或所述器件图案旁边的至少一个复合目标结构，并且根据所述检查的结果控制所述光刻过程以用于后续衬底。
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