CN108475027A - 射束测量系统、光刻系统和方法 - Google Patents

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Abstract

公开了一种射束测量系统(30)、光刻系统和方法。在一种布置中，射束测量系统(30)用于确定激光产生等离子体辐射源的等离子体(7)、等离子体的图像和收集器(5，20)中的一项或多项的属性。射束测量系统包括被配置为接收从收集器输出的辐射束(B)的至少一部分的至少一个传感器单元(32)。每个传感器单元包括第一图案化元件(34)、第二图案化元件(36)和被配置为检测穿过第一图案化元件和第二图案化元件的辐射的检测器(38)。第一图案化元件和第二图案化元件各自被图案化为具有空间非均匀透射率，并且相对于彼此被定位以提供关于传感器单元上的辐射的入射方向具有非均匀角度依赖性的组合透射率。

Description

射束测量系统、光刻系统和方法
相关申请的交叉引用
本申请要求于2016年1月18日提交的EP申请16151638.0的优先权，其全部内容通过引用结合于此。
技术领域
本发明涉及射束测量系统、光刻系统和方法。本发明具体涉及确定辐射源的性能或对准。
背景技术
光刻设备是一种被构造为向衬底上施加期望的图案的机器。光刻设备可以用于例如集成电路(IC)的制造。光刻设备可以例如将来自图案化装置(例如，掩模)的图案投影到设置在衬底上的辐射敏感材料(抗蚀剂)层上。
由光刻设备用于将图案投影到衬底上的辐射的波长与其他因素(诸如辐射穿过的材料的折射率和投影系统的数值孔径)一起确定可以形成在该衬底上的特征的最小尺寸。与传统光刻设备(其可以例如使用波长为193nm的电磁辐射)相比，使用EUV辐射(波长在5至20nm范围内的电磁辐射)的光刻设备可以用于在衬底上形成更小的特征。
当使用等离子体来生成EUV辐射时，光刻性能可以取决于形成在用于收集由等离子体发射的辐射的收集器与调节从收集器输出的辐射束的照射系统之间的中间焦点处的等离子体的图像的位置、尺寸或形状。等离子体的图像的属性取决于等离子体自身以及收集器与照射系统之间的对准。用于测量收集器与照射系统之间的对准的现有技术系统相对复杂，并且在存在大的对准偏差的情况下可能不是有效的。另外，在现有技术系统依赖于形成在收集器上的目标的成像的情况下，收集器在使用期间的污染会降低测量的可靠性或准确度。
发明内容
本发明的目的是提供用于以更简单、更可靠和/或即使存在较大的对准偏差也是有效的方式来确定等离子体的图像、等离子体和/或收集器与照射系统之间的对准的属性的设备和方法。
根据一个方面，提供了一种用于确定激光产生等离子体辐射源的等离子体、等离子体的图像和收集器中的一项或多项的属性的射束测量系统，该射束测量系统包括：被配置为接收从收集器输出的辐射束的至少一部分的至少一个传感器单元，每个传感器单元包括第一图案化元件、第二图案化元件和被配置为检测穿过第一图案化元件和第二图案化元件的辐射的检测器，第一图案化元件和第二图案化元件各自被图案化为具有空间非均匀透射率并且相对于彼此被定位以提供关于传感器单元上的辐射的入射方向具有非均匀角度依赖性的组合透射率。
因此，提供了一种射束测量系统，其可以使用相对简单的组件和分析技术来准确地确定等离子体的图像、等离子体或收集器的属性。关于等离子体的图像和等离子体的属性，不需要依靠形成在收集器上的图案。在这种情况下，收集器的污染不会影响测量结果。即使存在相对较大的对准偏差，该方法也是有效的。
在一个实施例中，射束测量系统包括一组传感器单元，该组中的每个传感器单元包括具有组合透射率的第一图案化元件和第二图案化元件，该组合透射率具有角度依赖性，并且针对该组传感器单元的角度依赖性彼此不同。
在一个实施例中，不同的角度依赖性通过在每个传感器单元中的第一图案化元件和第二图案化元件中的另外相同的图案之间提供不同的相对定位来获取。
在一个实施例中，射束测量系统包括阵列，该阵列包括多组传感器单元。在一个实施例中，射束测量系统包括多个阵列，每个阵列被定位为接收辐射束的不同部分。
在一个实施例中，第一图案化元件和第二图案化元件中的每一个被图案化为具有通过较低透射率区域分离的高透射率区域的周期性布置。
在一个实施例中，第一图案化元件和第二图案化元件是基本上平面的，并且第一图案化元件和第二图案化元件在垂直于第一图案化元件的平面的方向上彼此分离。
在一个实施例中，等离子体、等离子体的图像和收集器中的一项或多项的所确定的属性包括以下中的至少一项：等离子体的图像在中间焦点处的形状、等离子体的图像在中间焦点处的尺寸和等离子体的图像在中间焦点处的位置，中间焦点是由收集器在收集器与被配置为调节辐射束的照射系统之间形成的焦点。可选地，至少一个传感器单元中的一个或多个相对于中间焦点定位在远场处。
在一个实施例中，等离子体、等离子体的图像和收集器中的一项或多项的所确定的属性包括等离子体的形状、等离子体的尺寸和等离子体的位置中的至少一项。
在一个实施例中，收集器包括图案化区域，并且射束测量系统包括被定位为接收由图案化区域调制的辐射的至少一个传感器单元，其中由检测器检测到的调制的辐射的比例取决于收集器相对于被配置为调节辐射束的照射系统的位置和收集器相对于照射系统的取向中的至少一项。可选地，图案化区域包括多个同心环的一部分。
在一个实施例中，第一图案化元件被图案化为具有通过较低透射率区域分离的高透射率区域的具有第一节距的周期性布置。第二图案化元件被图案化为具有通过较低透射率区域分离的高透射率区域的具有与第一节距不同或相同的第二节距的周期性布置。由收集器的图案化区域调制的接收的辐射是周期性的并且具有与第一节距和第二节距中的任一个或两个节距不同的节距。
在一个实施例中，射束测量系统进一步包括被配置为允许传感器单元中的至少一个被移动以便选择性地接收由收集器的多个不同图案化区域中的一个调制的辐射的传感器单元安装系统。
在一个实施例中，等离子体、等离子体的图像和收集器中的一项或多项的所确定的属性包括收集器相对于照射系统的位置和收集器相对于照射系统的取向中的至少一项。
在一个实施例中，第一图案化元件和第二图案化元件的图案化使得衍射效应可忽略不计。可选地，第一图案化元件中的图案化的最小特征尺寸和第二图案化元件中的图案化的最小特征尺寸比由激光产生等离子体辐射源产生的辐射的波长大至少10倍。
在一个实施例中，测量系统进一步包括被配置为基于来自至少一个传感器单元的输出来控制激光产生等离子体辐射源的控制装置。
根据一个方面，提供了一种光刻系统，其包括：
(a)辐射源，被配置为使用收集器来收集从等离子体发射的辐射并且从收集器输出辐射束；以及
(b)射束测量系统，被配置为通过测量辐射束的属性来确定等离子体、等离子体的图像和收集器中的一项或多项的属性，射束测量系统包括被配置为接收辐射束的至少一部分的至少一个传感器单元，每个传感器单元包括第一图案化元件、第二图案化元件和被配置为检测穿过第一图案化元件和第二图案化元件的辐射的检测器，其中在每个传感器单元中，第一图案化元件和第二图案化元件各自被图案化为具有空间非均匀透射率并且相对于彼此被定位以提供关于传感器单元上的辐射的入射方向具有非均匀角度依赖性的组合透射率。
根据一个方面，提供了一种方法，其包括通过测量由激光产生等离子体辐射源输出的辐射束的属性来确定激光产生等离子体辐射源中的等离子体、等离子体的图像和收集器中的一项或多项的属性，其中测量辐射束的属性包括使用至少一个传感器单元来接收辐射束的至少一部分，每个传感器单元包括第一图案化元件、第二图案化元件和被配置为检测穿过第一图案化元件和第二图案化元件的辐射的检测器，第一图案化元件和第二图案化元件各自被图案化为具有空间非均匀透射率并且相对于彼此被定位以提供关于传感器单元上的辐射的入射方向具有非均匀角度依赖性的组合透射率。
附图说明
现在将参考附图仅以举例的方式来描述本发明的实施例，在附图中：
-图1描绘了根据本发明的一个实施例的包括光刻设备和辐射源的光刻系统；
-图2描绘了根据本发明的一个实施例的辐射源；
-图3描绘在传感器单元上入射的示例射线；
-图4描绘了在图3所示的类型的具有第一图案化元件与第二图案化元件之间的不同相对位置的传感器单元上入射的示例射线；
-图5描绘了穿过传感器单元中的第一图案化元件和第二图案化元件的组合透射率的角度依赖性；
-图6描绘了根据替代实施例的穿过传感器单元中的第一图案化元件和第二图案化元件的组合透射率的角度依赖性；
-图7描绘了根据一个实施例的传感器单元组的阵列(上图)以及更详细地描绘了其中一个组(下图)；
-图8是示出从传感器单元组的阵列上的收集器输出的辐射的捕获的示意性侧视图；
-图9描绘了安装在传感器单元安装系统上的传感器元件组的四个阵列；
-图10描绘了根据替代实施例的传感器单元组的阵列(上图)以及更详细地描绘了其中一个组(下图)；
-图11描绘了被映射到远场的收集器上的图案化区域与9个传感器单元的3×3网格中的第一图案化元件和第二图案化元件之间的相对对准；
-图12描绘了在由收集器的位置和/或对准的变化引起的被映射到远场的图案化区域的位置的移位之后的图11的布置；以及
-图13描绘了包括多个同心环的收集器上的示例图案。
具体实施方式
图1示出了根据本发明的一个实施例的包括具有射束测量系统30的辐射系统的光刻系统。光刻系统包括辐射源SO和光刻设备LA。辐射源SO被配置为生成极紫外(EUV)辐射束B。光刻设备LA包括照射系统IL、被配置为支撑图案化装置MA(例如，掩模)的支撑结构MT、投影系统PS和被配置为支撑衬底W的衬底台WT。照射系统IL被配置为在辐射束B入射到图案化装置MA上之前调节辐射束B。投影系统被配置为将辐射束B(现在由掩模MA图案化)投影到衬底W上。衬底W可以包括先前形成的图案。在这种情况下，光刻设备将图案化的辐射束B与先前形成在衬底W上的图案对准。
辐射源SO、照射系统IL和投影系统PS都可以被构造和布置为使得它们可以与外部环境隔离。可以在辐射源SO中提供压力低于大气压的气体(例如，氢气)。可以在照射系统IL和/或投影系统PS中提供真空。可以在照射系统IL和/或投影系统PS中提供远低于大气压的压力的少量气体(例如，氢气)。
图1所示的辐射源SO是可以被称为激光产生等离子体(LPP)源的类型。例如可以是CO2激光器的激光器1被布置为经由激光束2将能量沉积到诸如锡(Sn)的从燃料发射器3提供的燃料中。尽管在下面的描述中提及锡，但是可以使用任何合适的燃料。燃料可以例如是液体形式，并且可以例如是金属或合金。燃料发射器3可以包括喷嘴，喷嘴被配置为沿着朝向等离子体形成区域4的轨迹引导锡，例如以液滴的形式。激光束2在等离子体形成区域4处入射到锡上。激光能量到锡中的沉积在等离子体形成区域4处产生等离子体7。在等离子体的离子的去激励和复合期间，包括EUV辐射在内的辐射从等离子体7被发射。
EUV辐射由近法向入射辐射收集器5(有时更一般地称为法向入射辐射收集器)收集和聚焦。收集器5可以具有被布置为反射EUV辐射(例如，具有诸如13.5nm或6.4至7.2nm的期望波长的EUV辐射)的多层结构。收集器5可以具有椭圆形配置，具有两个椭圆焦点。如下所述，第一焦点可以在等离子体形成区域4处，并且第二焦点可以在中间焦点6处。
激光器1可以与辐射源SO分离。在这种情况下，激光束2可以借助于包括例如合适的定向反射镜和/或扩束器和/或其他光学器件的射束传递系统(未示出)从激光器1传送到辐射源SO。激光器1和辐射源SO可以一起被认为是辐射系统。
被收集器5反射的辐射形成辐射束B。辐射束B聚焦在点6处以形成等离子体形成区域4的图像，等离子体形成区域4用作用于照射系统IL的虚拟辐射源。辐射束B聚焦的点6可以被称为中间焦点。辐射源SO被布置为使得中间焦点6位于辐射源的封闭结构9中的开口8处或其附近。
辐射束B从辐射源SO进入配置为调节辐射束的照射系统IL。照射系统IL可以包括琢面场反射镜装置10和琢面光瞳反射镜装置11。琢面场反射镜装置10和琢面光瞳反射镜装置11一起为辐射束B提供期望的截面形状和期望的角度分布。辐射束B从照射系统IL穿过并且入射到由支撑结构MT保持的图案化装置MA上。图案化装置MA反射并且图案化辐射束B。除了或者代替琢面场反射镜装置10和琢面光瞳反射镜装置11，照射系统IL可以包括其他反射镜或装置。
在从图案化装置MA反射之后，图案化的辐射束B进入投影系统PS。投影系统包括被配置为将辐射束B投影到由衬底台WT保持的衬底W上的多个反射镜。投影系统PS可以将缩减因子应用于辐射束，从而形成具有比图案化装置MA上的相应特征更小的特征的图像。例如，可以应用4的缩减因子。虽然投影系统PS在图1中具有两个反射镜，但是投影系统可以包括任何数目的反射镜(例如，六个反射镜)。
图2示出了具有图1所示的辐射源的替代配置的激光产生等离子体(LPP)辐射源SO。辐射源SO包括被配置为将燃料输送到等离子体形成区域4的燃料发射器3。燃料可以例如是锡，但是可以使用任何合适的燃料。预脉冲激光器16发射入射到燃料上的预脉冲激光束17。预脉冲激光束17用于预热燃料，从而改变燃料的属性，诸如其尺寸和/或形状。在预脉冲激光束17之后，主激光器18发射入射在燃料上的主激光束19。主激光束将能量输送给燃料并且由此将燃料转化为发射等离子体7的EUV辐射。到目前为止的操作机制也可以应用于上面参考图1描述的辐射源SO。然而，图2的辐射收集器20不同于图1的辐射收集器5，如下所述。
可以是所谓的掠入射收集器的辐射收集器20被配置为收集EUV辐射并且将EUV辐射聚焦在可以被称为中间焦点的点6处。因此，辐射发射等离子体7的图像被形成在中间焦点6处。辐射源SO的外壳结构21包括位于中间焦点6处或其附近的开口22。EUV辐射穿过开口22至光刻设备的照射系统(例如，图1中示意性地示出的形式)。
辐射收集器20可以是具有多个掠入射反射器23、24和25(例如，如示意性地描绘)的巢状收集器。掠入射反射器23、24和25可以围绕光轴O轴向对称地布置。所示的辐射收集器20仅作为示例示出，并且可以使用其他辐射收集器。
污染物陷阱26位于等离子体形成区域4与辐射收集器20之间。污染物陷阱26可以例如是旋转的箔片陷阱，或者可以是任何其他合适形式的污染物陷阱。在一些实施例中，污染物陷阱26可以被省略。
辐射源SO的外壳21包括窗口27和窗口28，预脉冲激光束17可以穿过窗口27传递到等离子体形成区域4，主激光束19可以穿过窗口28传递到等离子体形成区域。反射镜29用于将主激光束19引导穿过污染物陷阱26中的开口到达等离子体形成区域4。
图1和图2所示的辐射源SO可以包括未示出的组件。例如，可以在辐射源中提供光谱滤波器。光谱滤波器对于EUV辐射可以是基本上透射的，但是对于诸如红外辐射等其他辐射波长基本上是阻挡的。
光刻系统的操作取决于形成在中间焦点6处的等离子体7的图像的属性(例如，图像的形状、图像的尺寸和图像的位置中的一个或多个)。等离子体的图像转而取决于收集器5、20与照射系统IL之间的相对对准以及等离子体7自身的属性，包括等离子体7的形状、等离子体7的尺寸和等离子体7的位置。用于测量收集器5、20的对准的现有技术的方法对于对准的小的偏差合理地工作良好。但是，特别是在光刻系统的初始设置期间，可能会出现较大的偏差。较大的偏差会引起现有技术的系统被驱动到准确度降低的工作范围内，例如进入非线性工作范围。较大的偏差也可能引起等离子体7的图像被辐射源SO的开口8、22剪除。这个剪除可能进一步降低现有技术的测量结果的准确性。此外，现有技术的测量可以取决于收集器SO上的图案的成像。由于收集器SO在使用期间会受到污染，信号强度可能会降低，或者来自图案的辐射分布可能会发生变化，从而导致测量结果的准确性的丢失或失败。
在一个实施例中，如例如图1所示并且在下面参考图3至图13所述，提供了射束测量系统30。辐射源SO使用收集器5、20收集从等离子体7发射的辐射。收集器5、20输出所收集的辐射作为辐射束B。射束测量系统30通过测量辐射束B的属性来确定等离子体7、等离子体7的图像和收集器5、20中的一项或多项的属性。
射束测量系统30包括至少一个传感器单元32。传感器单元32接收辐射束B的至少一部分。每个传感器单元32包括第一图案化元件34、第二图案化元件36和检测器38。检测器38检测穿过第一图案化元件34和第二图案化元件36的辐射。第一图案化元件34、第二图案化元件36和检测器38因此可以形成堆叠。第一图案化元件34和第二图案化元件36各自以空间不均匀的透射率被图案化。第一图案化元件34和第二图案化元件36相对于彼此定位以提供根据传感器单元32上的辐射的入射角而变化的组合透射率。
在一个实施例中，第一图案化元件34的图案化包括在第一图案化元件34的平面内(即，当垂直于该平面观察时)提供透射率的不均匀空间变化的图案。在一个实施例中，第二图案化元件36的图案化包括在第二图案化元件36的平面内(即，当垂直于该平面观察时)提供透射率的不均匀空间变化的图案。示例图案在图3和图4中示意性地示出。
在一个实施例中，第一图案化元件34和第二图案化元件36中的每一个被图案化为具有通过较低透射率区域64分离的高透射率区域62的周期性布置(例如，以光栅的形式)。
在一个实施例中，提供第一组区域62和第二组区域64。第一组区域62中的每一个相对于EUV辐射具有第一透射率。第二组区域64中的每一个相对于EUV辐射具有第二透射率。第一透射率高于第二透射率。在一个实施例中，第一组区域62对于EUV辐射是基本上透明的(例如，具有大于80％的透射率)。在一个实施例中，第二组区域64基本上阻挡EUV辐射(例如，具有小于20％的透射率)。在一个实施例中，第一组区域62全部具有基本上相等的透射率(例如，在5％以内)。在一个实施例中，第二组区域64全部具有基本上相等的透射率(例如，在5％以内)。
在一个实施例中，当垂直于第一图案化元件34的平面观察时，第一组区域62包括多个伸长区域。多个伸长区域可以包括多个平行的伸长区域。多个平行的伸长区域可以包括多个直的平行的伸长区域。在一个实施例中，当垂直于第二图案化元件36的平面观察时，第二组区域64包括多个伸长区域。多个伸长区域可以包括多个平行的区域。多个平行的伸长区域可以包括多个直的平行的伸长区域。
在一个实施例中，第一图案化元件34和第二图案化元件34的图案化使得衍射效应可忽略不计。当穿过第一图案化元件34和第二图案化元件36的组合透射率的角度依赖性受几何效应而不是衍射效应支配时，衍射效应可忽略不计。在一个实施例中，第一图案化元件34中的图案化的最小特征尺寸比由激光产生等离子体辐射源(例如，EUV辐射)产生的辐射的波长大至少10倍，可选地为至少大25倍，可选地为至少大50倍。在一个实施例中，第二图案化元件36中的图案化的最小特征尺寸比由激光产生等离子体辐射源产生的辐射的波长大至少10倍，可选地为至少大25倍，可选地为至少大50倍。本上下文中的最小特征尺寸被理解为表示与穿过图案化的辐射的传输相关的图案化的最小尺寸。最小特征尺寸可以包括例如较低透射率区域64之间的最小间距。在图案化是周期性的情况下，最小特征尺寸可以包括图案化的周期或节距40、41。将最小特征尺寸布置为比辐射的波长大得多确保了衍射效应非常小。在一个实施例中，最小特征尺寸在0.5微米至5微米之间，可选地为约1微米。
在一个实施例中，第一组区域62彼此不规则地间隔开。在这样的实施例中，第一组区域62可选地间隔开远大于辐射(例如，EUV)的波长的距离，可选地为至少大10倍，可选地为至少大25倍，可选地为至少大50倍。在另一实施例中，第一组区域62以节距40、41彼此等距地间隔开。在这样的实施例中，节距40、41可选地被布置为远大于辐射(例如，EUV)的波长，可选地为至少大10倍，可选地为至少大25倍，可选地为至少大50倍。在一个实施例中，节距40、41在0.5微米至5微米之间，可选地为约1微米。
在一个实施例中，第一图案化元件34中的第一组区域62以第一节距40间隔开，并且第二图案化元件36中的第一组区域62以第二节距41间隔开。第一节距40可以与第二节距41相同(如在图3和图4的示例中)，或者与第二节距41不同。提供具有不同节距的图案允许增加第一图案化元件34和第二图案化元件36的组合透射率的角度变化的灵活性。
在图3和图4的示例中，第一组区域62包括与页面的平面垂直(即，进入页面)定向并且以节距40、41彼此间隔开的多个笔直的平行的伸长区域。第二组区域64包括插入在第一组区域62之间以形成光栅结构的对应的多个笔直的平行的伸长区域。
在一个实施例中，第一图案化元件34和第二图案化元件36是基本上平面的。在一个实施例中，第一图案化元件34和第二图案化元件36在垂直于第一图案化元件34的平面的方向上彼此分离距离42。在一个实施例中，距离42至少为50微米，可选地至少为100微米，可选地至少为500微米，可选地至少为1mm。在这些实施例中的任何一个中，距离42可以小于10mm，可选地小于5mm，可选地小于3mm。
节距40、41和距离42被布置为使得第二组区域64取决于入射角72至74(参见图3)以不同方式与入射射线51至54相交。这种几何效应提供组合透射率的期望的角度变化。
在图3中，示例射线51相对于法线入射以0弧度入射在传感器单元32上。在该入射角处，射线51可以最大程度地穿过第一图案化元件34和第二图案化元件36两者的第一组区域62(即，相对较高透射率的区域)中的一个或多个区域。示例射线54以倾斜的入射角74入射在传感器单元32上，但是也可以最大程度地穿过第一图案化元件34和第二图案化元件36两者的第一组区域62中的一个或多个区域。(第一图案化元件34和第二图案化元件36)的组合透射率因此在0弧度和角度74处相似并且最大。在中间角度处，组合透射率较低，因为射线在没有至少部分地遇到第二组区域64(即，透射率相对较低的区域)中的一个或多个区域的情况下不能到达检测器38。示例射线52以斜角72入射在传感器单元32上并且部分地遇到第二图案化元件36中的第二组区域64中的区域。示例射线53以斜角73入射在传感器单元32上，并且与示例射线52相比，更直接地遇到第二图案化元件36中的第二组区域64中的区域。关于以角度72入射的射线的组合透射率因此高于在角度73处，但是低于在0弧度处和在角度74处。
在图4中，第一图案化元件34和第二图案化元件36具有与图3的布置中的相同的图案，但是在与第一图案化元件34的平面平行并且与伸长区域62和64垂直的方向上相对于彼此移位(第二图案化元件36相对于第一图案化元件34在图4所示的取向向上移位)。相对位置的移位引起第一图案化元件34和第二图案化元件36的组合透射率的角度相关性的相应移位。在图4的布置中，关于示例射线51和54的组合透射率现在最小(类似于图3中关于示例射线53的组合透射率)。关于射线53的组合透射率最大(类似于图3中关于射线51和54的组合透射率)。关于射线52的组合透射率介于关于射线51和54的组合透射率和关于射线53的组合透射率之间。
在图3和图4所示的类型的布置中，穿过第一图案化元件34和第二图案化元件36的组合透射率将根据入射角来连续变化。在这个实施例中，连续变化是周期性的。周期性变化可能是方便的，因为它提供具有相对于彼此的简单角位置关系(角度间隔恒定)的重复特征(例如，最大值和最小值)。这样的重复特征可以促进解释来自各个传感器单元32的输出的变化和/或来自不同传感器单元32的输出的差异。在其他实施例中，提供了不是周期性的连续变化。这样的连续变化可以包含或不包含重复特征(例如，最大值或最小值)。在存在重复特征并且重复特征的角位置已知的情况下，重复特征可以促进解释来自各个传感器单元32的输出的变化和/或来自不同传感器单元32的输出的差异。
在图3和图4的示例中，组合透射率具有与诸如图3中的示例射线51和54以及图4中的射线53等射线的方向相对应的波峰。组合透射率具有与诸如图3中的示例射线53以及图4中的示例射线51和54等射线的方向相对应的波谷。周期性将取决于距离42与节距40、41的比率。增加该比率将缩短周期(相邻波峰之间的角距离)。
图5和图6示出了两个说明性示例。每个图中的垂直轴线是穿过第一图案化元件34和第二图案化元件36的组合透射率。每个图中的水平轴是相对于法向入射的入射角，单位为mrad。在图6中，距离42与节距40、41的比率是2000(例如，利用距离42＝2mm并且节距40、41＝1微米来可实现)。在图7中，距离42与节距40、41的比率是1000(例如，利用距离42＝1mm并且节距40、41＝1微米来可实现)。实心曲线示出了在第一图案化元件34的图案与第二图案化元件36的图案对准的情况下(例如，如图3所示)组合透射率随着入射角的变化。虚线曲线示出了在第一图案化元件34的图案相对于第二图案化元件36的图案移位半个节距40、41的情况下(例如，如图4所示)组合透射率随着入射角的变化。
图5示出了0.5mrad的波峰之间的分离。在传感器单元32用于测量位于离传感器单元32为1.5m的中间焦点处的等离子体7的图像的位置的情况下，0.5mrad的入射角的变化将与750微米的等离子体7的图像的位置的移位相对应。图6示出了1.0mrad的波峰之间的分离，其与1.5mm的等离子体7的图像的位置的移位相对应。距离42和/或节距40、41可以根据需要进行调节，使得角度变化针对正在测量的特定属性提供适当的灵敏度。
在一个实施例中，射束测量系统30包括一组(包括多个)传感器单元32。该组中的每个传感器单元32具有第一图案化元件34和第二图案化元件36，其具有拥有角度依赖性的组合透射率。针对该组传感器单元32的角度依赖性彼此不同。因此，对于从共同方向入射到该组中的多个传感器单元32上的辐射，从相应的多个检测器38预期相应的多个不同的输出水平。通过比较输出水平，可以准确地推断出辐射束的入射方向，即使在入射到检测器上的辐射的整体强度发生变化的情况下(例如，在辐射来源于形成在收集器5、20上的图案并且信号水平受到收集器5、20的污染的影响的情况下)。
在一个实施例中，不同的角度依赖性通过在每个传感器单元32中的第一图案化元件34和第二图案化元件36中的另外相同的图案之间提供不同的相对定位来获得。图3和图4示出了这种类型的示例布置，其中相对于图3的布置，在图4的布置中的第一图案化元件34和第二图案化元件36的相对位置移位半个节距。在一个实施例中，一组n个传感器单元32设置有第一图案化元件34和第二图案化元件36的逐渐地相互移位1/n倍节距的相对位置。例如，在设置有四个传感器单元32的情况下，第二传感器单元32相对于第一传感器单元32移位1/4节距，第三传感器单元32相对于第一传感器单元32移位1/2节距，并且第四传感器单元32相对于第一传感器单元32移位3/4节距。很多其他布置是可能的。
在一个实施例中，射束测量系统包括阵列37，阵列37包括多组传感器单元32。
图7示出了其中射束测量系统30包括传感器单元32的组35的2D阵列37(在这个特定示例中为8×8阵列)的布置。在这个示例中，每个组35包括被定向为对在第一平面内变化的辐射的入射角敏感(该角度例如通过获取与表示辐射的矢量的第一平面平行的分量的入射角来获取)的第一组传感器单元32以及被定向为对在第二平面内变化的辐射的入射角敏感(该角度例如通过获取与表示辐射的矢量的第二平面平行的分量的入射角来获取)的第二组传感器单元32。第二平面与第一平面不平行。在一个实施例中，第二平面垂直于第一平面。在图7的示例中，第一平面是水平的并且垂直于页面的平面，并且第一组传感器单元32是在图7的下部部分中示出的放大的示例组35中示出的最上面的一组四个传感器单元32。第二平面是竖直的并且垂直于页面的平面，并且第二组传感器单元32是在图7的下部部分中示出的放大的示例组35中示出的最下面的一组四个传感器单元32。从来自每个组35的传感器单元32的检测器38输出的信号允许该组35上的辐射的入射方向被准确且可靠地确定。提供组35的阵列37允许辐射的入射方向的空间变化被检测，由此提供详细地测量入射辐射束的属性的可能性。在入射辐射束取决于等离子体7的图像、等离子体7或收集器5、20的属性的情况下，等离子体7的图像、等离子体7或收集器5、20的属性因此也可以被准确且可靠地导出。
在一个实施例中，射束测量系统30包括多个阵列37，每个阵列37被定位为接收辐射束的不同部分。下面参考图8至图10来描述包括这样的多个阵列37的示例实施例。
在一个实施例中，由射束测量系统30确定的等离子体7、等离子体7的图像和收集器5中的一项或多项的属性包括等离子体7的图像在中间焦点6处的形状、尺寸和位置中的至少一项。替代地或另外地，在一个实施例中，由射束测量系统30确定的等离子体7、等离子体7的图像和收集器5中的一项或多项的属性包括等离子体7自身的形状、尺寸和位置中的至少一项。
图8是示出测量系统30可以如何相对于示例辐射系统进行定位的示意性侧视图。在这个示例中，等离子体7发射由收集器5收集的EUV辐射。EUV辐射在由等离子体7占据的三维体积上从不同位置发射。由等离子体7占据的体积在图8中由圆形黑色区域指示，但是体积不一定是球形。收集器5在辐射源SO的封闭结构9中的开口8内或其附近形成中间焦点6。射束测量系统30被布置为使得传感器单元32相对于中间焦点6在远场位置处(即，其中辐射束具有基本上平面波形的位置)接收辐射束的至少一部分。在这个实施例中，提供传感器单元32的阵列37以允许等离子体7的图像在中间焦点处的形状被确定。每个阵列37对辐射束的一部分进行采样，由此提供关于等离子体7的图像的相应部分的信息。利用多个阵列37，可以确定等离子体7的大部分图像的形状或者等离子体7的整个图像的形状。阵列37中的每一个例如可以如图7中所示，或者可以采取其他形式。传感器单元32相对于中间焦点6设置在远场处不是必需的。传感器单元32中的一个或多个可以设置得更靠近中间焦点。辐射束的截面在相对于远场位置更接近中间焦点6的位置处较小。因此，特定尺寸的传感器单元32可以在更靠近中间焦点6的位置处采样更大比例的辐射束。在这种情况下，可能期望传感器单元32占据辐射束的贡献于被投影到衬底W上的图案化辐射束的区域。在这种情况下，测量系统30可以被配置为使得传感器单元32不永久地位于辐射束内。传感器单元32中的一个或多个可以被配置为仅在等离子体7、等离子体7的图像和收集器5、20中的一项或多项的属性的确定正在执行时位于辐射束中。在一个实施例中，在传感器单元32中的一个或多个在靠近中间焦点6的位置处在辐射束中时，中间焦点处的光强度减小，以避免损坏那些传感器单元32。替代地或另外地，滤波器可以设置在一个或多个传感器单元32上以减小到达传感器单元32的辐射强度。在一个实施例中，传感器单元32的一个或多个阵列37设置在覆盖大部分或全部辐射束的单个单元中。这允许射束测量系统30使用单个单元来获取关于等离子体7的图像的详细信息，包括例如等离子体7的图像的完全各向异性。单个单元的尺寸将取决于相对于中间焦点6的位置。在其中等离子体7的图像所在的辐射源的封闭结构9中的开口8的直径约为6.5mm的一个特定实施例中，包括一个或多个阵列37的单个单元的直径可以在10mm至20mm的量级。
在一个实施例中，传感器单元32中的一个或多个连接到和/或定位为直接相邻于照射系统IL的琢面场反射镜装置10。相对于表示到琢面场反射镜装置10上的辐射的平均入射方向的轴线，一个或多个传感器单元32可以径向地定位在由琢面场反射镜装置10接收辐射的区域之内(在存在空间的情况下)，可以径向地定位在该区域之外，或两者。替代地或另外地，传感器单元32中的一个或多个可以连接到和/或定位为直接相邻于照射系统IL的其他元件，诸如琢面光瞳反射镜装置11。相对于表示到琢面光瞳反射镜装置11上的辐射的平均入射方向的轴线，一个或多个传感器单元32可以径向地定位在由琢面光瞳反射镜装置11接收辐射的区域之内(在存在空间的情况下)，可以径向地定位在该区域之外，或两者。传感器单元32尽可能多地采样辐射束以获取关于等离子体、等离子体的图像或收集器的大部分信息、而不会干扰照射系统的元件(例如，琢面场反射镜装置10或琢面光瞳反射镜装置11)的功能是有益的。
在替代实施例中，多个传感器单元32被设置为多个阵列37，并且所有传感器单元32在多个阵列37中的每一个中具有相同的取向。这种类型的示例在图9和图10中示出。在这个示例中，射束测量系统30包括四个阵列37，但是替代地可以设置少于四个阵列37或多于四个阵列37。每个阵列37包括多组35的传感器单元32。每个组35中的和阵列37中的所有传感器单元32具有相同的取向。给定组35内的传感器单元32通过在第一图案化元件34与第二图案化元件36之间具有不同的相对位移而彼此不同。在图10所示的取向中，从图10的下部部分中所示的放大的示例组35中可以看出，传感器单元32的取向对于在竖直并且垂直于页面的平面内变化的辐射的入射角是敏感的。在这个示例中，四个阵列37中的每一个如图9所示对准，以便平行于圆形路径的圆周方向并且位于圆周上的不同位置。在这个特定示例中，最近邻居阵列37中的传感器单元32的取向相对于彼此垂直对准。当组合时，来自所有阵列37的输出允许在三个维度上确定辐射束的入射方向。
在一个实施例中，等离子体7、等离子体7的图像和收集器5、20中的一项或多项的所确定的属性包括收集器5、20相对于照射系统IL的位置以及收集器5、20相对于照射系统IL的取向中的至少一项。
在一个实施例中，提供了控制装置110，控制装置110基于由射束测量系统30确定的等离子体7、等离子体7的图像和收集器5、20中的一项或多项的属性来控制辐射源SO。例如，控制装置110可以修改辐射源的操作，以改变等离子体7、等离子体7的图像和收集器5、20中的一项或多项的属性，或者响应于来自射束测量系统30的输出来补偿等离子体7、等离子体7的图像和收集器5、20中的一项或多项的属性与目标状态的偏离。
在一个实施例中，收集器5、20包括图案化区域94。图案化区域94的示例在图13中示出，如下所述。在收集器是法线入射收集器5的情况下，例如如图1所示，例如，可以在收集器5的现有表面上形成图案化区域94(没有任何附加元件被设置仅用于支撑图案化区域94)。在收集器是掠入射收集器20的情况下，例如如图2所示，图案化区域94可以被形成为例如安装在收集器20的出口处的附加元件。射束测量系统30包括被定位为接收由图案化区域94调制的辐射的至少一个传感器单元32。在这样的实施例中，由传感器单元32的检测器38检测的调制的辐射的比例取决于收集器5、20相对于照射系统IL的位置和取向中的至少一项。图案化区域94可以采取任何形式。在一个实施例中，图案化区域94包括形成光栅的多个伸长元件。在一个实施例中，图案化区域94包括多个同心环的一部分。
图13描绘了包括多个同心环的收集器5、20上的示例图案96。环的直径不受特别限制。在一个实施例中，该直径在400mm至800mm的范围内，可选地在550mm至650mm的范围内。示例图案化区域94被示出为被虚线包围。图13的图案化区域94可以例如分别被成像到传感器单元32的阵列37上，诸如图9所示的那些。图案化区域94可以足够小以使得同心环的平行线近似直线，使得每个图案化区域94中的平行线类似于光栅。收集器5、20相对于照射系统IL的取向的移位将引起传感器单元32的阵列37上的每个图案化区域94的远场图像的移位。远场图像中的移位将引起到达每个传感器单元32的检测器38的光量的相应变化。因此，来自阵列的传感器单元32的输出提供收集器5、20的取向的移位的量度。
操作原理在图11和图12中示意性地示出。在这些图中的每一个中，最上面的一系列伸长区域102表示图案化区域94到九个传感器单元32的3×3阵列37上的映射。伸长区域102表示收集器5、20上的低反射率区域，并且因此对应于远场处的传感器单元32上的低辐射束强度区域。每个传感器单元32的第一图案化元件34的低透射率区域64被示出为空心矩形。每个传感器单元32的第二图案化元件36的低透射率区域64被示出为交叉阴影矩形。为了清楚起见，传感器单元32的3×3阵列37被示出为在一系列伸长区域102下方，但是实际上将被定位在交叠位置。因此，从每个传感器单元32输出的信号将取决于与第一图案化元件34和第二图案化元件36两者的低透射率区域64外部的区域交叠的在伸长区域102之间的区域104(其中的三个代表性示例如由图11和图12中的箭头所示)的比例。
因此，在图11的示例中，可以看出，中央传感器单元32的输出将是最大的，而所有其他传感器单元32的输出取较低的值。在这个实施例中，这表示收集器5、20根据期望对准的状态。
相比之下，在图12中，收集器5、20对准已经移位，并且在左上方的传感器单元32中现在发生最大输出，包括中央传感器单元32在内的所有其他传感器单元32的输出取较低的值。在左上传感器单元32中，可以看出，区域104不与该传感器单元32中的任何低透射率区域64交叠。在所有其他传感器单元32中，在区域104与低透射率区域64之间存在至少部分交叠。例如，在右下方的传感器单元32中，可以看出，区域104与第一图案化元件34的低透射率区域64和第二图案化元件36的低透射率区域64完全交叠，由此提供来自该传感器单元32的最小输出。
在这种类型的布置中，通过调节收集器5、20直到来自传感器单元32的每个阵列37中的中央传感器单元32的输出取最大值(例如，相对于来自其他传感器单元32的输出)，收集器5、20可以被快速且可靠地对准。
在以上参考图11和图12描述的实施例中，图案化区域94包括伸长区域102的周期性布置。伸长区域102的节距95在被映射到传感器单元32上时与第一图案化元件34中的低透射率区域64的周期性布置的节距40以及第二图案化元件36中的低透射率区域64的周期性布置的节距41相同。这并不是必需的。在其他实施例中，节距95可以与节距40和节距41中的任一个或两个节距不同。由于莫尔条纹的形成，将节距95布置为与节距40和节距41中的任一个或两个节距不同可以增加图案化区域94的旋转可以被检测的灵敏度。相对于节距95与节距40和41相同的情况，莫尔条纹的倾斜角度根据图案化区域94的旋转而变化的速率增加。因此，检测莫尔条纹的角度变化可以提供对图案化区域94以及因此收集器5、20的旋转位置的变化的灵敏测量。
在一个实施例中，射束测量系统30进一步包括传感器单元安装系统90，传感器单元安装系统90允许传感器单元32中的至少一个被移动以便选择性地接收来自收集器5、20上的多个不同图案化区域94中的一个的调制的辐射。图9中示出了一个示例，其中传感器单元安装系统90能够沿着圆形弯曲路径92移动阵列37。因此，在收集器5、20上的污染基于与阵列37的当前位置对准的图案化区域94来折衷测量的情况下，传感器单元32可以移动到不同的位置。
虽然在本文中可以在光刻设备的上下文中具体提及本发明的实施例，但是本发明的实施例可以用在其他设备中。本发明的实施例可以形成掩模检查设备、计量设备或者测量或处理诸如晶片(或其他衬底)或掩模(或其他图案化装置)等物体的任何设备的一部分。这些设备通常可以称为光刻工具。这样的光刻工具可以使用真空条件或环境(非真空)条件。
术语“EUV辐射”可以被认为包括波长在5至20nm范围内(例如，在13至14nm的范围内)的电磁辐射。EUV辐射的波长可以小于10nm，例如在5至10nm的范围内，诸如6.7nm或6.8nm。
尽管图1和图2将辐射源SO描绘为激光产生等离子体LPP源，但是可以使用任何合适的源来生成EUV辐射。例如，可以通过使用放电将燃料(例如，锡)转换成等离子体状态来产生EUV发射等离子体。这种类型的辐射源可以被称为放电产生等离子体(DPP)源。放电可以由可以形成辐射源的一部分或者可以是经由电连接来连接到辐射源SO的独立实体的电源来生成。
尽管在本文中可以具体提及光刻设备在制造IC中的用途，但是应当理解，本文中描述的光刻设备可以具有其他应用。可能的其他应用包括集成光学系统的制造、用于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。
虽然以上已经在光学光刻的上下文中具体提及本发明的实施例的用途，但是应当理解，本发明可以用于其他应用，例如压印光刻，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，图案化装置中的形貌定义在衬底上产生的图案。图案化装置的形貌可以被压入被提供给衬底的抗蚀剂层，抗蚀剂由此通过施加电磁辐射、热量、压力或其组合而被固化。在抗蚀剂被固化之后，图案化装置从抗蚀剂中移出，留下图案。
本发明的实施例可以用硬件、固件、软件或其任何组合来实现。本发明的实施例还可以实现为存储在机器可读介质上的指令，这些指令可以由一个或多个处理器读取和执行。机器可读介质可以包括用于以机器(例如，计算设备)可读形式存储或传输信息的任何机制。例如，机器可读介质可以包括只读存储器(ROM)；随机存取存储器(RAM)；磁盘存储介质；光存储介质；闪存设备；电、光学、声学或其他形式的传播信号(例如，载波、红外信号、数字信号等)等。此外，固件、软件、例程、指令在本文中可以被描述为执行某些动作。然而，应当理解，这样的描述仅仅是为了方便，并且实际上这样的动作来自计算设备、处理器、控制器或者执行固件、软件、例程、指令等的其他设备。
尽管以上已经描述了本发明的具体实施例，但是应当认识到，本发明可以以与上述不同的方式实践。以上描述旨在说明而非限制。因此，对于本领域技术人员而言很清楚的是，可以在不偏离下面阐述的权利要求的范围的情况下对所描述的本发明进行修改。

Claims (20)

1.一种射束测量系统，用于确定激光产生等离子体辐射源的等离子体、等离子体的图像和收集器中的一项或多项的属性，所述射束测量系统包括：
至少一个传感器单元，被配置为接收从所述收集器输出的辐射束的至少一部分，每个传感器单元包括第一图案化元件、第二图案化元件、以及被配置为检测穿过所述第一图案化元件和所述第二图案化元件的辐射的检测器，所述第一图案化元件和所述第二图案化元件各自被图案化为具有空间非均匀透射率、并且相对于彼此被定位以提供组合透射率，所述组合透射率关于所述传感器单元上的辐射的入射方向具有非均匀角度依赖性。
2.根据权利要求1所述的射束测量系统，包括所述传感器单元的组，所述组中的每个传感器单元具有第一图案化元件和第二图案化元件，其拥有具有角度依赖性的组合透射率，并且针对所述传感器单元的所述组的所述角度依赖性彼此不同。
3.根据权利要求2所述的射束测量系统，其中不同的所述角度依赖性通过在每个传感器单元中的所述第一图案化元件和所述第二图案化元件中的另外相同的图案之间提供不同的相对定位来获取。
4.根据权利要求2或3所述的射束测量系统，包括阵列，所述阵列包括所述传感器单元的多个所述组。
5.根据权利要求4所述的射束测量系统，包括多个所述阵列，每个阵列被定位为接收所述辐射束的不同部分。
6.根据任一前述权利要求所述的射束测量系统，其中所述第一图案化元件和所述第二图案化元件中的每个图案化元件被图案化为具有由较低透射率区域分离的高透射率区域的周期性布置。
7.根据任一前述权利要求所述的射束测量系统，其中所述第一图案化元件和所述第二图案化元件是基本上平面的，并且所述第一图案化元件和所述第二图案化元件在与所述第一图案化元件的平面垂直的方向上彼此分离。
8.根据任一前述权利要求所述的射束测量系统，其中所述等离子体、所述等离子体的图像和所述收集器中的一项或多项的经确定的所述属性包括以下中的至少一项：所述等离子体的图像在中间焦点处的形状、所述等离子体的图像在所述中间焦点处的尺寸、以及所述等离子体的图像在所述中间焦点处的位置，所述中间焦点是由所述收集器在所述收集器与被配置为调节所述辐射束的照射系统之间形成的焦点。
9.根据权利要求8所述的射束测量系统，其中所述至少一个传感器单元中的一个或多个传感器单元相对于所述中间焦点被定位在远场处。
10.根据任一前述权利要求所述的射束测量系统，其中所述等离子体、所述等离子体的图像和所述收集器中的一项或多项的经确定的所述属性包括：所述等离子体的形状、所述等离子体的尺寸和所述等离子体的位置中的至少一项。
11.根据任一前述权利要求所述的射束测量系统，其中所述收集器包括图案化区域，并且所述射束测量系统包括被定位为接收由所述图案化区域调制的辐射的至少一个传感器单元，其中由所述检测器检测的调制的所述辐射的比例取决于所述收集器相对于被配置为调节所述辐射束的照射系统的位置和所述收集器相对于所述照射系统的取向中的至少一项。
12.根据权利要求11所述的射束测量系统，其中所述图案化区域包括多个同心环的一部分。
13.根据权利要求11或12所述的射束测量系统，其中：
所述第一图案化元件被图案化为具有由较低透射率区域分离的高透射率区域的、具有第一节距的周期性布置；
所述第二图案化元件被图案化为具有由较低透射率区域分离的高透射率区域的、具有与所述第一节距不同或相同的第二节距的周期性布置；以及
由所述收集器的所述图案化区域调制的接收的所述辐射是周期性的、并且具有与所述第一节距和所述第二节距中的任一个或两个节距不同的节距。
14.根据权利要求11至13中任一项所述的射束测量系统，进一步包括传感器单元安装系统，所述传感器单元安装系统被配置为允许所述传感器单元中的至少一个传感器单元被移动，以便选择性地接收由所述收集器的多个不同图案化区域中的一个图案化区域调制的辐射。
15.根据权利要求11至14中任一项所述的射束测量系统，其中所述等离子体、所述等离子体的图像和所述收集器中的一项或多项的经确定的所述属性包括：所述收集器相对于所述照射系统的位置和所述收集器相对于所述照射系统的取向中的至少一项。
16.根据任一前述权利要求所述的射束测量系统，其中所述第一图案化元件和所述第二图案化元件的图案化使得衍射效应可忽略不计。
17.根据权利要求16所述的射束测量系统，其中所述第一图案化元件中的图案化的最小特征尺寸和所述第二图案化元件中的图案化的最小特征尺寸比由所述激光产生等离子体辐射源产生的辐射的波长大至少10倍。
18.根据任一前述权利要求所述的射束测量系统，进一步包括：
控制装置，被配置为基于来自所述至少一个传感器单元的输出来控制所述激光产生等离子体辐射源。
19.一种光刻系统，包括：
(a)辐射源，被配置为使用收集器来收集从等离子体发射的辐射，并且从所述收集器输出辐射束；以及
(b)射束测量系统，被配置为通过测量所述辐射束的属性来确定所述等离子体、所述等离子体的图像和所述收集器中的一项或多项的属性，所述射束测量系统包括被配置为接收所述辐射束的至少一部分的至少一个传感器单元，每个传感器单元包括第一图案化元件、第二图案化元件、以及被配置为检测穿过所述第一图案化元件和所述第二图案化元件的辐射的检测器，其中在每个传感器单元中，所述第一图案化元件和所述第二图案化元件各自被图案化为具有空间非均匀透射率、并且相对于彼此被定位以提供组合透射率，所述组合透射率关于所述传感器单元上的辐射的入射方向具有非均匀角度依赖性。
20.一种方法，包括：
通过测量由激光产生等离子体辐射源输出的辐射束的属性，来确定所述激光产生等离子体辐射源中的等离子体、等离子体的图像和收集器中的一项或多项的属性，其中
测量所述辐射束的所述属性包括：使用至少一个传感器单元来接收所述辐射束的至少一部分，每个传感器单元包括第一图案化元件、第二图案化元件、以及被配置为检测穿过所述第一图案化元件和所述第二图案化元件的辐射的检测器，所述第一图案化元件和所述第二图案化元件各自被图案化为具有空间非均匀透射率、并且相对于彼此被定位以提供组合透射率，所述组合透射率关于所述传感器单元上的辐射的入射方向具有非均匀角度依赖性。
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