CN109937384B - 辐射分析系统 - Google Patents
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Abstract
一种辐射分析系统,包括:目标,所述目标包括彼此分离的两个标记,所述目标被配置成在用辐射照射时经历热膨胀;位置测量系统,被配置为测量标记的间隔中的变化;以及处理器,被配置为使用所测量的标记的间隔中的变化来确定辐射的功率。
Description
相关申请的交叉引用
本申请要求于2016年11月15日提交的EP申请号16198840.7的优先权,其全部内容通过引用并入本文。
技术领域
本发明涉及一种辐射分析系统和方法。辐射分析系统可以形成光刻设备的一部分。
背景技术
光刻设备是被构造成将期望的图案施加到衬底上的机器。例如,光刻设备可以在集成电路(IC)的制造中使用。光刻设备可以例如将图案从图案化装置(例如掩模)投影到提供在衬底上的辐射敏感材料(抗蚀剂)层上。
由光刻设备使用来将图案投影到衬底上的辐射的波长确定了可以在该衬底上形成的特征的最小大小。使用EUV辐射的光刻设备,其是具有在4-20nm范围内的波长的电磁辐射,可以被用来在衬底上形成比常规光刻设备(其例如可以使用波长为193nm的电磁辐射)更小的特征。
以高度的准确度知晓光刻设备中存在的辐射功率是有益的。例如,可以通过被称为蒙版(pellicle)的透明膜来保护图案化装置免受污染。当被暴露于超过阈值的辐射功率时,蒙版可能会损坏并且不起作用。准确地测量图案化装置的区域中的辐射功率使得辐射功率可以保持在阈值水平以下并且蒙版不会被损坏可能是有利的。
本发明的一个目的是提供一种确定光刻设备中存在的辐射功率的系统和方法,该系统和方法至少部分地解决了无论是在本文中还是在其他地方显现的现有技术中的一个或多个问题。
发明内容
根据本发明的第一方面,提供了一种辐射分析系统,包括:目标,所述目标包括彼此分离的两个标记,所述目标被配置成在用辐射照射时经历热膨胀;位置测量系统,所述位置测量系统被配置为测量所述标记的间隔中的变化,以及处理器,所述处理器被配置为使用所测量的标记的间隔中的变化来确定所述辐射的功率。
辐射分析系统有利地提供辐射功率的准确测量。辐射分析系统可以被用来在例如光刻设备的设备中提供准确的原位无源测量。
目标可以与其周围热隔离。
对目标进行热隔离有利地限制了目标与其周围之间的热传送,从而提高了辐射分析系统的准确度。
目标可以处于真空环境中。
在真空环境中提供目标有利地减少了经由对流从目标到其周围的热传送,从而提高了辐射分析系统的准确度。
目标可以包括测量板。
测量板可以包括金属或半导体。
目标可以是具有不同辐射吸收属性的多个目标之一。
使用具有不同辐射吸收属性的多个目标有利地允许通过辐射分析系统分析不同波长的辐射。
不同的目标可以包括具有不同辐射吸收性质的不同涂层。
将不同涂层应用于不同目标是允许通过辐射分析系统分析不同波长的辐射的简单方式。
标记之间的间隔可以在20mm和110mm之间。
在20mm和110mm之间的初始间隔足够大以使得能够进行标记的准确位置测量,同时仍然允许标记适配在光刻设备的曝光狭缝内。
目标的热膨胀系数可以在2ppm K-1至30ppm K-1的包含范围内。
目标的比热容可以在1Jcm-3K-1至3Jcm-3K-1的包含范围内。
目标的厚度可以在0.1mm至1.0mm的包含范围内。
辐射分析系统可以形成光刻设备的一部分,所述光刻设备包括:被配置成调节辐射光束的照射系统;被构造成支撑所述图案化装置的支撑结构,所述图案化装置能够在其横截面中赋予辐射光束图案以形成图案化的辐射光束;被构造为保持衬底的衬底台;以及被配置成将所述图案化的辐射光束投影到所述衬底上的投影系统,其中所述辐射分析系统可以被配置成分析所述辐射光束。
使辐射分析系统作为光刻设备的一部分允许执行辐射光束的准确的原位测量。光刻设备可能已经具有能够形成辐射分析系统的一部分的位置测量系统和/或目标,从而允许分析易于改装到现有光刻设备的辐射光束的廉价方式。
目标可以是测量衬底。
衬底广泛使用在光刻设备中。因此,使用测量衬底作为目标允许辐射分析系统容易地改装到现有光刻设备。
可以将测量衬底安装在衬底台上并由突节(burl)支撑,突节在测量衬底上形成突节区域,其中标记可以位于突节区域的外部。
测量衬底的热膨胀可能受到突节区域内突节的存在的限制。将标记定位在突节区域之外有利地允许标记之间的间隔更自由地膨胀,这通过减少在确定辐射功率时由突节提供的恢复力的可能复杂的考虑因素而增加了辐射分析系统的准确度。
可以将测量衬底安装在衬底台上并由突节支撑,突节在测量衬底上形成突节区域,其中标记可以位于突节区域内并且标记的间隔可以小于突节的节距。
将标记定位在突节区域内并且间隔小于突节的节距有利地允许不是穿过突节而是在突节之间测量测量衬底的热膨胀,因此减少了在确定辐射功率时由突节提供的恢复力的可能复杂的考虑因素。
图案化装置可以包括目标。
使目标作为图案化装置的一部分有利地允许在光刻设备的一部分中分析辐射,光刻设备的该部分位于光刻设备的照射系统和投影系统之间。在双级光刻设备的情况下,具有包括目标的图案化装置避免了必须在用辐射照射目标的时间和由位置测量系统测量目标的时间之间移动目标,因此在标记的测量可能发生之前减少从目标到其周围的热传送。
目标可以是经由弯曲部安装在支撑结构上的测量板。
目标可以是经由弯曲部安装在衬底台上的测量板。
经由弯曲部将测量板安装在支撑结构和/或衬底台上有利地提供了目标的热隔离,同时允许测量板的不受限制的热膨胀。
弯曲部可以包括片簧。
根据本发明的第二方面,提供了一种分析辐射的方法,该方法包括:提供目标,所述目标包括彼此分离的两个标记;用辐射照射所述目标,从而引起所述目标的热膨胀;测量所述标记的间隔中的变化;并使用所测量的所述标记的间隔中的变化来确定所述辐射的功率。
所述目标可以与其周围热隔离。
可以提供多个目标,并且不同的目标可以具有不同的辐射吸收属性。
可以用辐射照射目标,直到目标的温度已经增加1K到10K的包含范围内的值。
可以选择当目标被辐射光束照射时引起的温度升高,来在实现期望的测量不确定性和避免作用在晶片上的强冷却效应之间提供平衡。已经发现,在1K和10K之间的温度升高是实现这种平衡的优选范围。
当确定辐射的功率时,可以对不是由辐射引起的作用在目标上的加热和/或冷却效应进行建模和计算。
对这种加热和/或冷却效应进行建模和计算有利地提高了分析辐射的方法的准确度。
目标的热膨胀系数可以在2ppm K-1至30ppm K-1的包含范围内。
目标可以有利地具有热膨胀系数,当用辐射照射时,该热膨胀系数提供目标的显著热膨胀。已经发现该范围非常适合于本方法。
目标的比热容可以在1Jcm-3K-1至3Jcm-3K-1的包含范围内。
目标可以有利地具有比热容,当目标被辐射照射时,该比热容提供目标的温度的显著增加。已经发现该范围非常适合于本方法。
目标的厚度可以在0.1mm至1.0mm的包含范围内。
在目标不再被辐射照射的时间与测量标记的间隔中的变化的时间之间的延迟可以在0.5秒至5.0秒的包含范围内。
将延迟保持在该范围内可以有利地减少由目标的冷却所引起的对辐射分析系统的准确度的负面影响。
当使用辐射分析系统时,可以中断目标的冷却。
中断目标的冷却可以有利地减少目标与其周围之间的热传送,从而提高辐射分析系统的准确度。
根据本发明的第三方面,提供了一种用于存储计算机可读代码的计算机可读介质,其中所述代码使光刻设备执行本发明的第二方面或其任何相关方案的方法。
附图说明
现在将仅通过示例的方式参考所附示意图描述本发明的实施例,其中:
-图1描绘了光刻系统,其包括具有根据本发明实施例的辐射分析系统的光刻设备;
-图2示意性地描绘了适配到图案化装置上的蒙版;
-图3示意性地描绘了根据本发明实施例的辐射分析系统;
-由图4A和图4B组成的图4示意性地描绘了形成根据本发明实施例的辐射分析系统的一部分的目标;
-图5示意性地描绘了根据本发明实施例的辐射分析系统;
-图6示意性地描绘了测量衬底,其形成根据本发明实施例的辐射分析系统的一部分;
-由图7A和图7B组成的图7示意性地描绘了包括第一测量板、第二测量板和第三测量板的支撑结构,其形成根据本发明实施例的辐射分析系统的一部分;
-由图8A和图8B组成的图8示意性地描绘了包括测量板的衬底台,该测量板形成根据本发明实施例的辐射分析系统的一部分;
-由图9A和图9B组成的图9示意性地描绘了安装在衬底台上的衬底,该衬底台形成根据本发明实施例的辐射分析系统的一部分;和
-图10示出了根据本发明的实施例的确定辐射功率的方法。
具体实施方式
图1示意性地描绘了根据本发明实施例的包括光刻设备和两个辐射分析系统RAS的光刻系统。包括目标32和处理器PR的辐射分析系统RAS之一位于光刻设备LA的图案化装置(即掩模)区域处。包括目标52和处理器PR的另一辐射分析系统RAS位于光刻设备LA的衬底W区域处。光刻设备LS可以包括单个辐射分析系统RAS。
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)辐射光束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被配置为在辐射光束B入射到图案化装置MA上之前调节辐射光束B。投影系统被配置为将辐射光束B(现在通过掩模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光束B与先前在衬底W上形成的图案对准。
辐射源SO、照射系统IL和投影系统PS都可以被构造和布置成使得它们可以与外部环境隔离。可以在辐射源SO中提供低于大气压的压力下的气体(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中提供低于大气压的压力下的少量气体(例如氢气)。
图1中所示的辐射源SO是可以被称为激光产生的等离子体(LPP)源的类型。激光器1例如可以是CO2激光器,其被布置成经由激光光束2将能量沉积到诸如从燃料发射器3提供的锡(Sn)之类的燃料中。尽管在下面的描述中参考锡,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,其被配置成沿着朝向等离子体形成区域4的轨迹例如以液滴的形式引导锡。激光光束2在等离子体形成区域4处入射到锡上。激光能量在锡中的沉积在等离子体形成区域4处创建等离子体7。在等离子体的离子的去激励和复合期间,从等离子体7发射包括EUV辐射在内的辐射。
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可以具有多层结构,其被布置成反射EUV辐射(例如,具有诸如13.5nm的期望波长的EUV辐射)。收集器5可以具有椭圆形配置,具有两个椭圆形焦点。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,如下所讨论。
激光器1可以与辐射源SO分离。在这种情况下,可以借助于光束递送系统(未示出)将激光光束2从激光器1传递到辐射源SO,光束递送系统包括例如合适的定向反射镜和/或光束扩展器和/或其他光学器件。激光器1和辐射源SO可以一起被认为是辐射系统。
由收集器5反射的辐射形成辐射光束B。辐射光束B被聚焦在点6处以形成等离子体形成区域4的图像,其用作照射系统IL的虚拟辐射源。辐射光束B被聚焦在其上的点6可以被称为中间焦点。将辐射源SO布置成使得中间焦点6位于辐射源的包封结构9中的开口8处或其附近。
辐射光束B从辐射源SO传递到照射系统IL中,该照射系统IL被配置成调节辐射光束。照射系统IL可以包括刻面(facetted)场反射镜器件10和刻面光瞳反射镜器件11。刻面场反射镜器件10和刻面光瞳反射镜器件11一起为辐射光束B提供所期望的横截面形状和所期望的角度分布。辐射光束B从照射系统IL传递并入射在由支撑结构MT保持的图案化装置MA上。图案化装置MA反射辐射光束B并将其图案化。除了刻面场反射镜器件10和刻面光瞳反射镜器件11之外或代替之,照射系统IL还可以包括其他反射镜或器件。
在图案化装置MA的反射之后,图案化的辐射光束B进入投影系统PS。投影系统包括多个反射镜,这些反射镜被配置成将辐射光束B投影到由衬底台WT所保持的衬底W上。投影系统PS可以将缩减因子应用于辐射光束,形成具有比图案化装置MA上的对应特征更小的特征的图像。例如,可以应用缩减因子4。尽管投影系统PS在图1中具有两个反射镜,但投影系统可以包括任何数量的反射镜(例如六个反射镜)。
图1中所示的辐射源SO可以包括未图示出的组件。例如,可以在辐射源中提供光谱滤波器。光谱滤波器可以基本上透射EUV辐射,但基本上阻挡其他波长的辐射,诸如红外(IR)辐射。
光刻设备可以是具有两个(双级)或更多衬底台的类型。在双级光刻设备中,提供两个衬底台,以便在发生一个衬底的曝光(“衬底的曝光”意指将图案化辐射投影到衬底上,如上所述)的同时允许测量另一个衬底的属性。
按照许多因素选择辐射光束B的波长和/或功率。例如,光刻设备可以包括蒙版,该蒙版被配置为保护掩模MA免受污染颗粒的影响。图2是适配到图案化装置MA的蒙版22的示意图。图案化装置MA具有图案化表面24。支撑蒙版22的蒙版框架26提供有附接机构28。附接机构28可以被配置成允许蒙版框架26可移除地附接到掩模MA(即,允许蒙版框架26可附接到掩模MA并且可从掩模MA拆卸)。附接机构28被配置成与提供在掩模MA上的附接特征(未示出)接合。附接特征可以是例如从掩模MA延伸的突起。附接机构28可以例如包括锁定构件,该锁定构件与突起接合并将蒙版框架26固定到掩模MA。污染颗粒20入射在蒙版22上并由蒙版22保持。蒙版22将污染颗粒20保持为离掩模MA的图案化表面24足够远,使其不被光刻设备成像到衬底上。蒙版22可以例如由诸如多晶硅(pSi)膜、石墨烯或硅烯的材料形成。
蒙版22可以能够承受入射在其上的阈值量的功率而不会被损坏和/或变得不起作用。蒙版22可以降级和/或被损坏,使得当具有比阈值功率更大的功率的辐射光束入射在蒙版22上时,蒙版22不起作用。蒙版22对于预定波长范围内的辐射可以具有适当的透射属性。如果辐射光束包括在预定波长范围之外的一个或多个辐射波长,则蒙版22可能吸收过高比例的辐射光束。作为另一个示例,可以选择辐射光束的功率以实现图案化衬底的所期望的吞吐量。可以选择辐射光束的波长以在衬底W上获得所期望的特征大小。其他因素也可以影响为辐射光束所选择的功率和/或波长。
再次参考图1,可以在光刻设备LA的不同区域处测量由辐射光束B承载的功率。例如,可以在衬底W和衬底台WT的区域中测量辐射光束B的功率,以确定例如到达衬底W的功率的量是否足以实现图案化衬底的所期望的吞吐量。作为另一个示例,可以在支撑结构MT和图案化装置(例如,掩模MA)的区域中测量辐射光束B的功率,以确定例如入射在蒙版上的功率是否低于蒙版的阈值功率(即功率低于将会损坏蒙版的水平)。可以在光刻设备LA的任何期望区域处测量辐射光束B的功率。
在光刻设备LA的区域处测量辐射光束B的功率的已知方法包括:在光刻设备LA的该区域处提供一个或多个光电检测器。例如,在测量衬底W的区域中的辐射光束B的功率的情况下,可以在衬底台WT上提供光电检测器。光电检测器可以是例如针孔传感器,针孔传感器包括位于小孔径下方的光电二极管。可以朝着孔径引导辐射光束B,使得辐射光束B的全部或一部分穿过孔径并入射在光电二极管上。光电二极管通过将入射光子转换成电荷载流子来检测入射辐射,然后电荷载流子贡献给电读出信号,该电读出信号可以被用来确定辐射光束B的功率。
作为已知系统的另一个示例,在测量掩模MA的区域中的辐射光束B的功率的情况下,可以在照射系统IL和掩模MA之间(例如,邻近照射系统IL的曝光狭缝)提供一个或多个光电检测器。
当被用来检测某些形式的辐射时,光电检测器可以具有相对高度的不确定性。例如,对于光电检测器吸收的每个EUV辐射光子,EUV辐射可以在光电检测器中产生多个电荷载流子。由光电检测器吸收的EUV辐射的每个光子所生成的多个电荷载流子之间的关系可能具有与之相关联的固有程度的不确定性。这种固有的不确定性可能贡献给与使用光电检测器进行的EUV功率测量相关联的相对高度的不确定性。
可以通过将使用光电检测器进行的测量与提供在衬底上的抗蚀剂的曝光的结果进行比较来校准光电检测器。可以将抗蚀剂暴露给辐射光束,其中在抗蚀剂的不同区域中具有不同剂量。抗蚀剂可以被用来确定入射在抗蚀剂上的辐射的剂量,并且可由此确定辐射光束的功率。抗蚀剂中的变化可能会负面地影响校准的准确度。例如,抗蚀剂的温度中的变化、抗蚀剂中不同化学物质的浓度、用抗蚀剂对衬底进行旋涂之后抗蚀剂在衬底上的分布、以及抗蚀剂的任何批次间的变化都可能会负面地影响校准的准确度。例如,校准可以具有约10%至20%之间的不确定性。由于与校准相关联的不确定性,光电检测器可以例如具有大约10%至20%的测量不确定性。
可能无法在不同的光刻设备LA之间准确地校准光电检测器。也就是说,由不同光刻设备LA中的光电检测器所执行的测量的不确定性在它们对辐射光束B功率的测量中可能在例如大约10%和20%之间变化。
光电检测器随时间可能是不稳定的。由于辐射损坏,光电检测器的测量灵敏度可能随时间降级。光电检测器可能会被污染。例如,存在于辐射光束B中的EUV辐射可以与抗蚀剂的组成部分反应并生成污染物,诸如氧化物、硅酸盐和/或碳。污染物可入射到光电检测器上,并负面地影响光电检测器的准确度。光电检测器的污染可能随时间增长,使得使用光电检测器进行的测量的不确定性随时间增加。
在LPP源的情况下,由CO2激光器产生的辐射可以存在于光刻设备LA中的辐射光束B中。例如,来自LPP源的IR辐射可能经历不想要的反射并且存在于光刻设备LA中。由LPP源生成的IR辐射可以例如包括具有大约10.5μm波长的辐射。IR辐射在光刻设备中的存在可能不利地影响执行光刻曝光的准确度。光电检测器可能仅能够检测有限范围的辐射波长。例如,光电检测器可以能够检测DUV、EUV和/或可见辐射,但是光电检测器可能不能够检测IR辐射。可能需要单独的光电检测器来测量某些波长的功率,例如辐射光束B中存在的IR辐射。
上面提到的与光刻设备LA中的光电检测器的当前使用有关的问题可能导致具有较大不确定性的功率测量。例如,测量辐射光束B的功率的不确定性可以是大约20%。当比较不同的光刻设备LA时,具有这种不确定的功率测量会导致困难。具有高不确定性的功率测量还可能导致对光刻系统应用预防性限制以解决不确定性。例如,具有大约20%的不确定性的功率测量可以导致辐射光束的功率减小20%或更多,以确保在光刻曝光期间蒙版22不会降级和/或不被损坏。降低辐射光束的功率会负面地影响光刻设备LA的吞吐量。可替代地,如果辐射光束的功率具有例如20%的不确定性,那么未能将辐射光束的功率降低20%可能导致损坏的蒙版22。损坏的蒙版22将需要更换并且光刻设备和/或掩模版可能需要修理,导致当蒙版22被损坏时光刻设备LA的可用性显著损失。
图3示意性地描绘了根据本发明的实施例的辐射分析系统RAS。辐射分析系统RAS包括辐射源30、目标31和位置测量系统32。图3中描绘的辐射源30可以对应于图1中描绘的辐射源SO和照射系统IL。辐射源30可以被配置为生成辐射光束33。辐射光束33可以例如包括EUV辐射、DUV辐射和/或IR辐射。辐射光束33可以包括其他波长的辐射,例如可见辐射。将辐射光束33朝着目标31引导。在图3的示例中,目标31被配置用于在诸如图1中描绘的光刻设备之类的光刻设备LA的掩模区域处使用。
目标包括彼此分离的两个标记(未示出)。目标可以包括多于两个标记。标记之间的间隔在已知温度下是已知的。目标31可以包括测量板。测量板31可以包括金属,例如铝。测量板31可以包括另一种合适的材料,诸如半导体,例如硅。测量板31可以例如被提供在掩模MA上。例如,测量板31可以被提供在掩模MA的表面上。可替代地,测量板31可以被提供在掩模台MT上。测量板31可以经由弯曲部35而被安装在掩模MA上。弯曲部35可以被配置成将测量板31与掩模MA热隔离,使得由测量板31从辐射光束33吸收的大部分能量引起测量板31的热膨胀而不是损失到其周围。弯曲部25可以被配置成允许测量板31的热膨胀和随后的收缩。例如,弯曲部25可以被配置成允许测量板31的基本上无阻碍的热膨胀和随后的收缩。例如,弯曲部35可以包括板簧。
测量板31可以例如由铝片(其可以被称为铝箔)构成。测量板31可以包括其他材料,诸如例如硅和/或钢。测量板可以具有在约0.1mm至约1.0mm的范围内的厚度。测量板31可以例如具有约0.5mm的厚度。部分地取决于被用来形成测量板的材料,薄的测量板可能导致不想要的热变形而不是热膨胀,而厚的测量板可能需要大量的能量来展现出可测量的热膨胀,因此可以在考虑这些因素的情况下选择测量板的厚度。在图4中示意性地描绘了标记的示例。
辐射光束33入射到测量板31上。优选地,整个辐射光束33入射在测量板31上。使整个辐射光束33入射在测量板31上是有益的,因为这使辐射分析系统RAS的信噪比最大化。测量板31被配置成从辐射光束33吸收能量并经历热膨胀。
测量板31上的标记被配置成反射和/或衍射入射辐射33。在目标31被辐射光束33照射之后,位置测量系统32可以用测量辐射光束照射标记。可替代地,一个单独的辐射源可以用测量辐射光束照射标记。至少一些测量辐射光束从标记反射和/或衍射。从标记反射和/或衍射的辐射入射在位置测量系统32上。位置测量系统32被配置为检测在测量板31上从标记反射和/或衍射的辐射,并确定标记的间隔中的变化。位置测量系统32可以向处理器PR提供指示标记的间隔中的变化的一个或多个信号。处理器PR可以被配置为从位置测量系统32接收一个或多个信号并确定辐射光束33的功率。
测量板31的热膨胀引起标记之间的间隔增加。一旦辐射光束33已经入射在测量板31上一段期望的时间量或者直到目标31的温度增加了所期望的量,就可以停止或重定向辐射光束33,使得辐射光束33不再入射在测量板31上。在测量板31经历了由从辐射光束33的功率吸收所引起的热膨胀之后,位置测量系统32可以被用来确定标记的间隔中的变化。
目标31可以是热隔离的,使得目标31与其周围之间的热传送受到限制。例如,目标31可以是热隔离的,使得从辐射光束33吸收的大部分功率引起目标31的热膨胀而不是损失到目标的周围。可以将目标31保持在真空条件下。
由图4A和图4B组成的图4示意性地描绘了根据本发明的实施例的目标。在图4的示例中,目标41是测量板。图4中所示的测量板41可以对应于图3中所示的测量板31。下面讨论目标的其他示例。图4A示出了在测量板41吸收了来自辐射光束的功率之前的测量板41。图4B示出了在测量板41经历了由来自辐射光束的吸收功率引起的热膨胀之后的测量板41。测量板41包括两个标记46,标记46彼此分离间隔D。间隔D可以足够大,使得整个辐射光束适配在间隔内。辐射光束的大小可以由光刻设备的曝光狭缝大小来确定。间隔D可以例如大于或等于约20mm。间隔D可以例如小于或等于约110mm。间隔D可以例如是104mm。间隔D可以大于曝光狭缝的大小。然而,具有大于曝光狭缝大小的间隔D可能不是优选的,因为该配置可能在测量板上引入复杂的温度梯度,这增加了可以确定目标的热膨胀的难度,从而降低了辐射分析系统的准确度。从图4A和图4B之间的比较可以看出,由于辐射光束33引起的测量板41的热膨胀,标记46之间的间隔D增加到更大的间隔D'。为了可见性,在图4中放大了标记46和标记之间的间隔D。两个标记46之间的间隔D中的变化可以由以下等式表示:
dx=f(dT)=f(Qin)
其中dx是两个标记46的间隔D中的变化,f(dT)是目标41的温度中的变化的已知函数,并且f(Qin)是目标的材料属性和由目标41吸收的辐射能量的量的已知函数。可以通过执行校准测量来确定函数。也就是说,可以用已知量的辐射功率照射目标41,并且可以测量目标的温度中的变化和/或目标的标记的间隔中的变化。可替代地,可以通过建模来确定函数。例如,可以将与目标41的材料属性相关的信息输入到计算机模拟中,并且可以执行计算机模拟以确定函数。与目标41的材料属性相关的信息可以例如包括热膨胀系数、比热容等的表列值。
在图4的示例中,每个标记46包括两个正交格栅。标记46可以包括其他类型的格栅,例如棋盘格栅。标记46可以具有适合与位置测量系统32一起使用的任何期望的形状和/或大小。应当理解,本文所使用的术语标记旨在涵盖隔开一距离的两个可区分的特征。标记之间可以还有其他特征。例如,可以通过某些其他特征将特征联合在一起。
现在讨论辐射分析系统RAS的详细示例。目标41可以包括如上所述经由弯曲部而提供在掩模(未示出)上的铝板。铝板41可以例如具有110mm的长度、20mm的宽度和0.5mm的厚度。在该示例中,铝板41将具有约3g的重量。考虑到铝板41的上述特性,在铝板从辐射光束33吸收的每焦耳能量的情况下铝板的温度可以增加约0.4开尔文。在由铝板41吸收的每mJ能量的情况下两个标记46之间的间隔D可以增加约1nm。
已知的位置测量系统能够以高度的准确度测量标记的位置,因此位置测量系统不是辐射分析系统RAS的测量不确定性的重要来源。可以假设存在每个标记约0.5nm的与位置测量系统相关联的测量不确定性(即,对于两个标记46的间隔D中的相对变化存在1nm测量不确定性)。还可以假设在辐射光束33不再入射到测量板41上的时间与标记46的间隔中的变化的测量发生的时间之间测量板41的冷却可忽略不计。例如,在目标不再被辐射照射的时间与测量标记的间隔中的变化的时间之间的延迟可能在0.5秒至5.0秒的包含范围内。给定上述假设,与位置测量系统32相关联的测量不确定性可以是每焦耳吸收能量约0.1%(即每瓦特吸收功率为0.1%)。例如,如果入射在铝板41上的EUV辐射的功率约为35W,那么在暴露给EUV辐射的约5ms内可以获得小于1%的测量不确定性,这将导致铝板41的温度升高约为1K。
与使用辐射分析系统RAS进行的测量相关联的不确定性可以部分地取决于入射在目标41上的辐射功率的量。增加入射在目标41上的功率的量可以导致辐射分析系统RAS具有增加的信噪比。可以通过增加辐射光束入射在目标41上的时间量来增加入射在目标41上的功率量。因此可以选择辐射光束入射在目标41上的时间量来实现用于辐射分析系统RAS的所期望的测量不确定性。另一方面,用辐射光束长时间照射目标41可以加热目标41,使得目标41处于比其周围明显更高的温度。当目标41与其周围之间存在较大的温差时,作用在目标41上的冷却效应变得更加显著。显著的冷却效应可能会负面地影响辐射分析系统RAS的准确度。在确定辐射光束的功率时可能难以考虑显著的冷却效应。因此,可以选择目标41被辐射光束照射的时间量,以在实现期望的测量不确定性和避免作用在晶片上的强冷却效应之间提供平衡。使用辐射光束将目标41的温度增加例如约1K至10K可能是优选的。
与计算出的辐射光束的功率相关联的测量不确定性可以例如约为0.5%。从标记46的间隔中的变化到辐射光束33的功率的转换可能涉及许多计算和假设,这些计算和假设具有与例如目标41的材料属性(例如,热膨胀系数、比热容等)、目标41的辐射吸收属性(例如,对于不同波长的辐射,目标41的反射、透射和吸收属性)、作用在目标41上的冷却和/或加热效应等相关的对应不确定性。例如,可以在照射系统IL和/或投影系统PS中提供低于大气压的压力下的少量气体(例如氢气)。在辐射光束33不再入射到目标41上的时间和由位置测量系统32测量标记46的间隔中的变化的时间之间,气体可以将热量传导到目标41和/或从目标41传导热量。
对使用辐射分析系统RAS进行的测量的不确定性的最大贡献者预期产生自与目标41的材料属性和/或辐射吸收属性有关的假设。例如,目标41可以被配置为吸收EUV辐射并反射IR辐射。然而,一些IR辐射可被目标41吸收,并且相关联的功率随后可能错误地归因于源自EUV辐射的功率。因此可能希望做出与目标41的材料属性和/或光谱吸收属性有关的准确假设。这可以包括在辐射分析系统RAS中使用目标41之前执行目标41的测量,以便更好地理解目标的材料属性和/或光谱吸收属性。
在本发明的另一个实施例中,掩模MA可以被配置为辐射分析系统RAS的目标31。也就是说,可以修改传统的掩模MA,使得它包括彼此分离的两个标记。常规掩模被配置成在用辐射照射时抵抗热膨胀,以避免在整个光刻曝光中在掩模上的图案的大小中的变化。用于与辐射分析系统RAS一起使用的修改的掩模可以被配置为当用辐射照射时经历热膨胀,使得修改的掩模上的标记之间的间隔增加。修改的掩模可以被设计成使其具有特定的比热容,当用辐射照射时该比热容允许足够的热膨胀。
在一个实施例中,辐射分析系统RAS可以被配置为分析光刻设备LA的衬底区域处的辐射特性。例如,如图1中所示,目标可以位于光刻设备LA的衬底区域处。例如,在与图3中描绘的目标类似的配置中,可以在光刻设备LA的衬底台WT上提供包括彼此分离的两个标记的测量板。
在一个实施例中,目标可以包括衬底。图5示意性地描绘了根据本发明实施例的辐射分析系统RAS。辐射分析系统RAS包括辐射源50、目标51和位置测量系统52。由图5中描绘的辐射源50生成的辐射光束53可以对应于离开图1中描绘的投影系统PS的辐射光束B。辐射光束53可以包括EUV辐射、DUV辐射和/或红外(IR)辐射。辐射光束53可以包括其他波长的辐射,例如可见辐射。将辐射光束53朝着目标51引导。在图5的示例中,目标51是安装在衬底台WT上的测量衬底。通过突节55将测量衬底51支撑在衬底台WT上。测量衬底51可以被配置用于在光刻设备LA的衬底区域处使用。
辐射光束53入射在测量衬底51上。优选地,整个辐射光束53入射在测量衬底51上,以增加辐射分析系统RAS的信噪比。测量衬底51可以例如具有约300mm的直径和约0.7mm的厚度。测量衬底51被配置为从辐射光束53吸收能量并经历热膨胀。
测量衬底51包括在已知温度下彼此分离已知距离的两个标记(图5中未示出)。测量衬底51可以包括多于两个标记。测量衬底51上的标记被配置为反射和/或衍射入射辐射53。在目标51已被辐射光束53照射之后,位置测量系统52可以用测量辐射光束照射标记。可替代地,一个单独的辐射源可以用测量辐射光束照射标记。至少一些测量辐射光束从标记反射和/或衍射。从标记反射和/或衍射的辐射入射在位置测量系统52上。位置测量系统52被配置为检测从测量衬底51上的标记反射和/或衍射的辐射,并确定标记的间隔中的变化。位置测量系统52可以向处理器PR提供指示标记的间隔中的变化的信号。处理器PR可以被配置为从位置测量系统52接收信号并确定辐射光束53的功率。
当前衬底被配置成在用辐射照射时抵抗热膨胀,以便例如在整个光刻曝光中保持衬底上的目标部分的大小。适合与辐射分析系统RAS一起使用的测量衬底51被配置为在用辐射53照射时经历热膨胀,使得标记之间的间隔增加。突节55可以限制测量衬底51的热膨胀。可以例如将标记定位在突节55之间。
可以选择测量衬底51的材料属性以在用辐射光束53照射时提供测量衬底51的显著热膨胀。例如,测量衬底51可以包括具有在用辐射照射时提供测量衬底51的显著热膨胀的热膨胀系数的材料。测量衬底51可以例如具有在约2ppm K-1至约30ppm K-1范围内的热膨胀系数。作为另一个示例,测量衬底51可以包括具有比热容的材料,当用辐射照射测量衬底51时,该比热容提供测量衬底51的温度中的显著增加。例如,测量衬底52可以具有在约1Jcm-3K-1至约3Jcm-3K-1范围内的比热容。增加比热容可以减少辐射分析系统的热响应时间,并且另一方面,使辐射分析系统不易受到在确定标记的间隔中的变化时可能无法考虑的假加热和/或冷却效应的影响。测量衬底51可以例如包括铝、钢和/或硅。
图6示意性地描绘了根据本发明实施例的测量衬底61。将测量衬底61安装在衬底台WT上并由突节65支撑。当测量衬底61已经被辐射光束53加热时,热能量可以通过突节65从测量衬底61传送到衬底台WT。当将测量的标记位置转换成辐射光束53的功率时,可以通过例如计算机建模来考虑从测量衬底61到衬底台WT的热传送。然而,考虑到突节65和测量衬底61之间的小接触面积,通过突节65的热传送不会显著影响与辐射分析系统RAS相关联的测量不确定性。
突节65在测量衬底61上限定突节区域68。图6中描绘的突节区域68是突节区域的示例。突节区域68可以采取其他形式。当测量衬底61从辐射光束53吸收功率时,测量衬底61的所得热膨胀受到突节区域68内的突节65的限制。即,突节65提供限制测量衬底61的热膨胀的恢复力。测量衬底61的在突节区域68外部的区域可以更自由地(例如,均匀地)膨胀。在衬底台WT的凹部中提供测量衬底61。在测量衬底61和衬底台WT的凹部的边缘之间存在间隙69,以允许测量衬底61的热膨胀。
测量衬底61包括在测量衬底61上提供的两个标记66,它们彼此分开距离D。在图6的示例中,标记66包括棋盘格栅。标记66可以采取其他形式。可以优选地将标记66放置在突节区域68的外部,使得当测量衬底61经历热膨胀时标记66之间的间隔D更自由地增加。可替代地,标记66可以位于突节区域68内。当标记66位于突节区域68内时,标记66的间隔可以小于突节区域65的节距,使得不是穿过各个突节65而是可以在突节65之间测量测量衬底61的热膨胀。标记66的位置可以由位置测量系统52测量。处理器PR可以从位置测量系统52接收指示标记66的间隔中的变化的信号并确定辐射光束53的功率。
测量衬底61可以包括凹部,该凹部被配置为容纳测量板,该测量板可以用作辐射分析系统RAS的目标。凹部可以通过例如使衬底61在期望区域上变薄来形成。可以经由弯曲部(例如板簧)将测量板安装在凹部中。测量板可以例如包括铝。测量板可以在测量衬底61上方突出。
掩模台MT和/或支撑结构WT可以包括冷却系统,该冷却系统被配置为分别冷却掩模MA或衬底W。在辐射光束不再入射到目标上的时间与测量目标上的标记的位置的时间之间冷却目标可能会负面地影响辐射分析系统RAS的准确度。在目标不再被辐射照射的时间与测量标记的间隔中的变化的时间之间的延迟可以在0.5秒至5.0秒的包含范围内,以减少对由目标的冷却所引起的辐射分析系统RAS的准确度的负面影响。在使用辐射分析系统RAS期间,可以减少由冷却系统提供的冷却量,使得由目标吸收的功率到冷却系统的传送受到限制。
通过向目标提供光谱滤波器和/或波长相关的反射率和/或吸收属性,可以由辐射分析系统RAS分析与辐射光束中存在的不同波长的辐射相关联的功率。由图7A和图7B组成的图7示意性地描绘了根据本发明实施例的包括第一目标71、第二目标72和第三目标73的支撑结构MT。图7A描绘了在它们被暴露给辐射光束之前的目标71、72、73。图7B描绘了在由于从辐射光束吸收的功率而经历热膨胀之后的目标71、72、73。为了可见性,在图7中夸大了目标71、72、73的热膨胀程度。
在图7的示例中,目标71、72、73是测量板。每个测量板71、72、73包括彼此分离距离D的两个标记76。测量板71、72、73可以包括具有不同材料属性(即热膨胀系数、比热容等)和/或不同辐射吸收属性(即,针对不同波长的辐射的吸收、反射和/或透射系数)的不同材料。例如,第一测量板71可以包括吸收EUV辐射、可见辐射和IR辐射的材料。第一测量板71可以包括掺杂的半导体材料,诸如例如掺杂的硅或氮化硅。第二测量板72可以包括吸收EUV辐射和可见辐射并反射IR辐射的材料或涂层。第二测量板72可以包括金属硅化物,例如RuSi。可替代地,第二测量板72可以包括高掺杂半导体,例如磷掺杂硅,其具有至少约1020原子/立方厘米的P掺杂浓度。作为另一替代方案,第二测量板72可以包括具有大于约0.2的红外发射率的掺杂半导体。第三测量板73可以包括吸收EUV辐射并反射可见辐射和IR辐射的材料。第三测量板73可以包括金属,例如铝。从图7A和图7B之间的比较可以看出,第一测量板71经历了最大的热膨胀,第二测量板72经历了比第一测量板71小的热膨胀,并且第三测量板73经历了最小的热膨胀。
对于每个测量板71、72、73上的每组标记76,可以使用辐射分析系统RAS来确定辐射光束中存在的EUV辐射、可见辐射和IR辐射的功率。例如,辐射光束中的EUV辐射的功率可以通过测量第三测量板73的间隔中的变化(D3-D)并使用第三测量板73的材料属性的知识来确定,以计算由第三测量板73吸收的功率。可以在两步过程中确定存在于辐射光束中的可见辐射的功率。第一步包括测量第二测量板72的间隔中的变化(D2-D)并使用第二测量板72的材料属性的知识来计算第二测量板72吸收的功率。第二步包括计算第二测量板72吸收的功率量与第三测量板73吸收的功率量之间的差值(即计算出的EUV辐射功率和可见辐射功率的量减去计算出的EUV辐射功率的量)。可以在两步过程中确定IR辐射的功率。第一步包括测量第一测量板71的间隔中的变化(D1-D)并使用第一测量板71的材料属性的知识来计算第一测量板71吸收的功率。第二步包括计算第一测量板71吸收的功率量与第二测量板72吸收的功率量之间的差值(即计算出的EUV辐射功率、可见辐射功率和IR辐射功率的量减去计算出的EUV辐射量功率和可见辐射功率的量)。在LPP辐射源的情况下,预期一些DUV辐射存在于辐射光束中。然而,预计辐射光束中的DUV辐射量相对较小。例如,预期小于约1%的辐射光束包括DUV辐射。
可以将具有所期望辐射吸收属性的涂层施加到测量板上,以便提供辐射光束的光谱滤波。由图8A和图8B组成的图8示意性地描绘了根据本发明实施例的包括目标81的衬底台WT。图8A描绘了在将目标暴露给辐射光束之前的目标81。图8B描绘了在将目标暴露给辐射光束之后的目标81。
在图8的示例中,目标81是测量板。测量板81包括第一涂层区域82和第二涂层区域83。涂层区域82、83彼此热隔离并且与测量板81的其余部分热隔离,使得限制由涂层区域82、83吸收的能量传送到测量板81的其他部分。使用具有小厚度(例如,厚度约为0.1mm)的测量板81可以减少涂层区域82、83和测量板81的其他部分之间的能量传送。第一涂层区域82包括彼此分离距离D的两个标记86。第二涂层区域83包括彼此分离距离D的两个标记87。第一涂层区域82可以例如包括被配置为吸收EUV辐射并反射IR辐射的第一涂层。第一涂层可以例如包括铝。第二涂层区域83可以例如包括被配置为吸收IR辐射并反射EUV辐射的第二涂层。第二涂层83可以例如包括SiNO2或NiP。
图8B示出了由于由从辐射光束中存在的EUV辐射吸收的能量所引起的第一涂层区域82的热膨胀,第一涂层区域82中的标记86之间的间隔D增加到更大的间隔D4。由于由从辐射光束中存在的IR辐射吸收的能量所引起的第二涂层区域的热膨胀,第二涂层区域83中的标记87之间的间隔D增加到更大的间隔D5。从D4和D5之间的比较可以看出,第一涂层区域82经历了比第二涂层区域83更大的热膨胀,这指示辐射光束包括比IR辐射功率更多的EUV辐射功率。如前所讨论的,对于每个涂层区域82、83上的每组标记86、87,可以使用辐射分析系统RAS来确定辐射光束中存在的EUV辐射功率的量和IR辐射功率的量。
以下是本发明的实施例的详细示例,其中目标包括在衬底台上提供的涂覆测量板。测量板可以包括经由弯曲部(诸如片簧)提供在衬底台上的铝板。铝板可以例如具有30mm的长度、10mm的宽度和0.1mm的厚度。在该示例中,铝板将具有约为80mg的重量。考虑到铝板的上述特性,在铝板从辐射光束吸收的每mJ能量的情况下铝板的温度可以增加约14mK。铝板可以包括彼此分离例如约26mm距离的两个标记。在从辐射光束吸收的每mJ能量的情况下测量板上的标记的间隔可以增加约8nm。
可以假设存在每个标记约0.2nm的与位置测量系统相关联的测量不确定性(即,对于两个标记的间隔中的相对变化存在0.4nm位置测量误差)。还可以假设在辐射光束不再位于测量板上的时间与测量标记的间隔中的变化的时间之间,铝板与其周围之间的热传送可忽略不计。给定上述假设,位置测量系统的测量准确度可以是每焦耳吸收能量约0.01%(即每瓦特吸收功率0.01%)。可替代地,可以使用模型来校正在铝板被辐射照射的时间和测量标记的间隔中的变化的时间之间在铝板与其周围之间的热传送。
适合与辐射分析系统RAS一起使用的测量衬底可以包括具有不同辐射吸收属性的不同材料,和/或测量衬底可以包括具有不同辐射吸收属性的不同涂层。由图9A和图9B组成的图9示意性地描绘了根据本发明实施例的安装在衬底台WT上的测量衬底91。图9A描绘了在将测量衬底暴露给辐射光束之前的测量衬底91。图9B描绘了在将测量衬底暴露给辐射光束之后的测量衬底91。为清楚起见,图9中省略了在衬底台WT上支撑测量衬底91的突节。
在图9的示例中,测量衬底91包括三个涂层区域92、93、94。涂层区域92、93、94彼此热隔离并且与测量衬底91的其余部分热隔离,使得限制由涂层区域92、93、94吸收的能量传送到测量衬底91的其他部分。涂层区域92、93、94与测量衬底91的其他部分的热隔离可以通过使用具有小厚度(例如,小于约1mm)的测量衬底和/或通过在标记92、93、94之间具有实质间隔(例如大于约10mm)来实现。第一涂层区域92可以例如包括被配置为吸收EUV辐射、可见辐射和IR辐射的第一涂层。第一涂层可以例如包括SiNO或NiP。第二涂层区域93可以例如包括被配置为吸收EUV辐射和IR辐射但不吸收可见辐射的第二涂层。第二涂层93可以例如包括SiO2。第三涂层区域94可以例如包括被配置为吸收EUV辐射但不吸收可见辐射或IR辐射的第三涂层。第三涂层可以例如包括铝。
参考图9A,第一涂层区域92、第二涂层区域93和第三涂层区域94各自包括彼此分离距离D的两个标记96、97、98。在该实施例中,间隔D对于每对标记是相同的(尽管在其他实施例中,间隔对于不同的标记对可以是不同的)。参考图9B,在已将测量衬底91暴露给辐射之后,标记对之间的间隔增加。由于由从辐射光束中存在的EUV辐射、可见辐射和IR辐射吸收的能量所引起的第一涂层区域92的热膨胀,第一涂层区域92中的标记96之间的间隔增加到更大的间隔D6。由于由从辐射光束中存在的EUV辐射和IR辐射吸收的能量所引起的第二涂层区域93的热膨胀,第二涂层区域93中的标记97之间的间隔增加到更大的间隔D7。由于由从辐射光束中存在的EUV辐射吸收的能量所引起第三涂层区域94的热膨胀,第三涂层区域94中的标记98之间的间隔增加到更大的间隔D8。
从图9A和图9B之间的比较可以看出,第一涂层区域92经历了最大的热膨胀,第二涂层区域93经历了比第一涂层区域92更小的热膨胀,并且第三涂层区域94经历了最小的热膨胀。如前所述,对于每个涂层区域92、93、94上的每组标记96、97、98,可以使用辐射分析系统RAS来确定辐射光束中存在的EUV辐射功率、可见辐射功率和IR辐射功率的量。然后,可以将处理器PR为每个涂层区域92、93、94提供的结果彼此进行比较,并且以与参照图7所讨论的计算类似的方式使用在彼此计算中。
如图1中所描绘的,光刻设备LA可以包括与辐射分析系统RAS一起使用的多个目标。可替代地,光刻设备LA可以包括与辐射分析系统RAS一起使用的一个目标。使用作为目标安装在衬底台上的测量衬底可优于使用提供在衬底台上的测量板,因为当前光刻设备被配置为接收衬底,在衬底上执行标记的位置测量并将衬底暴露给辐射光束。在衬底台上提供测量板可能需要修改当前衬底台和/或光刻设备的其他组件。可以使用正常衬底处理工艺将测量衬底输入到当前光刻设备中。因此,可以比测量板更容易地将测量衬底输入到当前光刻设备中。针对具有不同光谱吸收属性以用于辐射光束的不同光谱分析的不同测量衬底,可以容易地更换光刻设备中的测量衬底。针对具有不同光谱吸收属性的不同测量板在光刻设备中更换测量板可能更难以实现,因为这可能例如需要移除在其上提供测量板的支撑结构和/或衬底台。
当目标是包括彼此分离的两个标记的修改的掩模时,也可以使用不同材料和/或不同涂层来提供辐射光束的光谱滤波。也就是说,掩模可以包括具有不同材料和/或不同涂层的一个或多个不同区域,所述不同材料和/或不同涂层具有不同辐射吸收属性。
通常,可以通过目标吸收尽可能多的存在于辐射光束中的感兴趣光子来增加辐射分析系统RAS的准确度。这可以通过使整个辐射光束入射到能够吸收大部分感兴趣光子并反射和/或透射大部分不感兴趣光子的目标上来实现。辐射分析系统RAS的准确度可以通过由具有这样的热膨胀系数的材料形成目标来增加,其中该热膨胀系数在从辐射光束吸收的每焦耳能量的情况下提供目标的两个标记之间的间隔中的显著增加。目标可以优选地由具有特定热容量的材料形成,该特定热容量在从辐射光束吸收的每焦耳能量的情况下提供目标的温度中的显著增加。可以优选地限制目标与其周围之间的热传送,使得限制在辐射光束不再入射到目标上的时间与使用位置测量系统测量两个标记的位置的时间之间在两个标记之间的间隔中存在变化。可以优选地限制辐射光束不再入射在目标上的时间与使用位置测量系统测量两个标记的位置的时间之间的时间量,使得限制目标与其周围之间的热传送。可以通过增加目标上的标记之间的间隔使得目标的较大部分然后能够热膨胀并贡献给标记的间隔中的变化,从而来增加辐射分析系统RAS的准确度。
如前所提及,光刻设备可以是具有两个(双级)或更多衬底台的类型。在双级光刻设备的情况下,光刻设备的衬底区域包括测量级和曝光级。在测量级处测量一个衬底的属性,同时在曝光级处曝光另一个衬底。双级光刻设备的位置测量系统通常存在于测量级处,同时要由辐射分析系统RAS分析的辐射光束存在于曝光级处。一旦在曝光级处的目标已经用辐射照射,目标可能就必须被移动到测量级,使得位置测量系统可以测量两个标记的间隔。例如,可以花费大约2秒来将目标从曝光级移动到测量级。目标可能在目标不再被辐射照射的时间与目标测量系统测量目标的时间之间损失热能量。在此时间期间的热能量的损失可能会负面地影响使用辐射分析系统RAS进行的测量的准确度。可能希望减少用辐射照射目标和用位置测量系统测量目标之间的时间,以减少由来自目标的热量损失所引起的测量的准确度的负面影响。可能优选的是使辐射分析系统RAS的目标位于双级光刻设备LA的图案化装置(例如掩模MA)区域处,因为在目标被辐射照射的时间和位置测量系统测量目标的时间之间不需要移动目标。
图10示出了根据本发明的实施例的确定辐射功率的方法。在步骤S1中,提供包括彼此分离的两个标记的目标。在步骤S2中,用辐射照射目标,从而引起目标的热膨胀。在步骤S3中,测量标记的间隔中的变化。例如,光刻设备中使用的当前位置测量系统可以被用来测量标记的间隔中的变化。例如,智能对准传感器混合(或SMASH)是可以形成辐射分析系统的一部分的当前位置测量系统的示例。有关SMASH的信息可以在美国专利号6,961,116中找到。应该理解,本发明不限于与SMASH位置测量系统一起使用。可以使用其他位置测量系统。例如,位置测量系统可以是美国专利号6,297,876中描述的类型(另外也被称为使用高阶增强对准的高级技术,或ATHENA)。作为另一个示例,位置测量系统可以利用众所周知的“通过透镜(TTL)”位置测量技术,其中在检测器光栅上形成由对准标记衍射的辐射以产生可以与本发明一起使用的周期性对准信号。对于本领域技术人员显而易见的是,可以使用其他(光学)布置来获得照射目标上的两个标记、检测所得的辐射并确定标记之间的间隔的相同结果。
在步骤S4中,使用所测量的标记的间隔中的变化来确定辐射功率。确定辐射功率涉及给出目标已经热膨胀多少的情况下计算目标从辐射吸收的能量的量。可以在计算中使用与目标的材料属性、目标的辐射吸收属性、作用在目标上的加热和/冷却效应的假设。
通常,辐射分析系统RAS可以包括目标和相关联的位置测量系统,它们位于光刻设备的图案化装置区域和/或光刻设备的衬底区域处。术语“图案化装置区域”旨在指示在照射系统IL和投影系统PS之间的光刻设备的一部分。可以在光刻设备中的图案化装置(例如掩模MA)和/或图案化装置的支撑结构MT上提供目标。术语“衬底区域”旨在指示在投影系统PS下游的光刻设备的一部分。可以在光刻设备中的衬底W和/或衬底台WT上提供目标。可替代地,例如,在双级光刻设备的情况下,位置测量系统可以从投影系统PS偏移,在这种情况下,位置测量系统仍然被认为是在光刻设备的衬底区域内。
目标可以采取测量板、衬底和/或图案化装置的形式。通常,目标上的标记可以彼此分离约20mm至110mm的距离。目标可以具有在2ppm K-1至30ppm K-1的包含范围内的热膨胀系数。目标可以具有在1Jcm-3K-1至3Jcm-3K-1的包含范围内的比热容。目标可以具有在0.1mm至1.0mm的包含范围内的厚度。目标可以具有在约0.1mm至约1.0mm的范围内的厚度。
通常,目标可以包括诸如铝、钢、SiNO2、硅、锆等的材料。目标可以包括涂层。通常,涂层可以例如包括铝、硅、SiO2、NiP等。目标可以与其周围热隔离,使得目标从辐射光束吸收的大部分能量引起目标的热膨胀而不是损失到目标的周围。可以用辐射照射目标,直到目标的温度增加约1K到10K。当使用辐射分析系统时目标的冷却可能被中断,以便减少当辐射待由辐射分析系统RAS进行分析时目标与其周围之间的热传送。
标记之间的间隔在已知温度下是已知的。也就是说,在目标被辐射照射并经历热膨胀之前,已知目标的初始温度。在辐射分析系统用辐射照射目标之前,可以通过一个或多个温度传感器测量目标的初始温度。可替代地,可以根据目标的周围温度的知识来确定目标的初始温度。例如,目标的初始温度可以与目标所在的光刻设备的环境温度相同。光刻设备的环境温度可以通过例如使诸如水之类的冷却液体流过光刻设备的冷却系统来控制。在光刻设备的正常操作条件期间,光刻设备的环境温度可以保持基本稳定。光刻设备的环境温度可以是例如约21℃。
尽管在本文中可以在光刻设备的上下文下对本发明的实施例进行具体参考,但是本发明的实施例可以在其他设备中使用。本发明的实施例可以形成掩模检查设备、计量设备或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)之类的物体的任何设备的一部分。这些设备通常可以被称为光刻工具。
可以认为术语“EUV辐射”涵盖波长在4-20nm范围内的电磁辐射,例如在13-14nm范围内。EUV辐射可以具有小于10nm的波长,例如在4-10nm的范围内,诸如6.7nm或6.8nm。
尽管图1将辐射源SO描绘为激光产生的等离子体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的等离子体(DPP)源。放电可以由电源来生成,所述电源可以形成辐射源的一部分或者可以是经由电连接来与辐射源SO连接的单独实体。可替代地,辐射源SO可以例如包括自由电子激光器(FEL)。
尽管在本文中可以对光刻设备在IC的制造中的使用进行具体参考,但是应该理解,本文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、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。
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。还可以将本发明的实施例实现为存储在机器可读介质上的指令,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)可读的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);磁盘储存介质;光储存介质;闪存设备;电、光、声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,本文可以将固件、软件、例程、指令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,并且这些动作实际上是由计算设备、处理器、控制器或执行固件、软件、例程、指令等的其他设备产生的。
虽然上面已经描述了本发明的特定实施例,但是应该理解,本发明可以不同于所描述的方式来实践。以上描述旨在说明而非限制。因此,对于本领域技术人员来说显而易见的是,在不脱离下面陈述的权利要求的范围的情况下,可以对所描述的本发明进行修改。
Claims (30)
1.一种辐射分析系统,包括:
目标,所述目标包括彼此分离的两个标记,所述目标被配置成在用辐射照射时经历热膨胀;
位置测量系统,所述位置测量系统被配置为测量所述两个标记的间隔中的变化;和
处理器,所述处理器被配置为使用所测量的所述两个标记的间隔中的变化来确定所述辐射的功率。
2.根据权利要求1所述的辐射分析系统,其中,所述目标与其周围热隔离。
3.根据权利要求1或权利要求2所述的辐射分析系统,其中,所述目标处于真空环境中。
4.根据权利要求1或权利要求2所述的辐射分析系统,其中,所述目标包括测量板。
5.根据权利要求4所述的辐射分析系统,其中,所述测量板包括金属或半导体。
6.根据权利要求1或权利要求2所述的辐射分析系统,其中,所述目标是具有不同辐射吸收属性的多个目标之一。
7.根据权利要求6所述的辐射分析系统,其中,不同的目标包括具有不同辐射吸收属性的不同涂层。
8.根据权利要求1或权利要求2所述的辐射分析系统,其中,所述两个标记之间的间隔在20mm和110mm之间。
9.根据权利要求1或权利要求2所述的辐射分析系统,其中,所述目标的热膨胀系数在2ppm K-1至30ppm K-1的包含范围内。
10.根据权利要求1或权利要求2所述的辐射分析系统,其中,所述目标的比热容在1Jcm-3K-1至3Jcm-3K-1的包含范围内。
11.根据权利要求1或权利要求2所述的辐射分析系统,其中,所述目标的厚度在0.1mm至1.0mm的包含范围内。
12.根据权利要求1所述的辐射分析系统,其中,所述辐射分析系统形成光刻设备的一部分,所述光刻设备包括:
照射系统,所述照射系统被配置为调节辐射光束;
支撑结构,所述支撑结构被构造为支撑图案化装置,所述图案化装置能够在所述辐射光束的横截面上赋予所述辐射光束图案以形成图案化的辐射光束;
衬底台,所述衬底台被构造为保持衬底;和
投影系统,所述投影系统被配置为将所述图案化的辐射光束投影到所述衬底上,
其中,所述辐射分析系统被配置成分析所述辐射光束。
13.根据权利要求12所述的辐射分析系统,其中,所述目标是测量衬底。
14.根据权利要求13所述的辐射分析系统,其中,将所述测量衬底安装在所述衬底台上并由突节支撑,所述突节跨所述测量衬底形成突节区域,其中所述两个标记位于所述突节区域的外部。
15.根据权利要求13所述的辐射分析系统,其中,将所述测量衬底安装在所述衬底台上并由突节支撑,所述突节跨所述测量衬底形成突节区域,其中所述两个标记位于所述突节区域内并且所述两个标记的间隔小于所述突节的节距。
16.根据权利要求12所述的辐射分析系统,其中,所述图案化装置包括所述目标。
17.根据权利要求12所述的辐射分析系统,其中,所述目标是经由弯曲部安装在所述支撑结构上的测量板。
18.根据权利要求12所述的辐射分析系统,其中,所述目标是经由弯曲部安装在所述衬底台上的测量板。
19.根据权利要求17或18所述的辐射分析系统,其中,所述弯曲部包括片簧。
20.一种在辐射分析系统中分析辐射的方法,该方法包括:
提供目标,所述目标包括彼此分离的两个标记;
用辐射照射所述目标,从而引起所述目标的热膨胀;
测量所述两个标记的间隔中的变化;和
使用所测量的所述两个标记的间隔中的变化来确定所述辐射的功率。
21.根据权利要求20所述的方法,其中,所述目标与其周围热隔离。
22.根据权利要求20或权利要求21所述的方法,其中,提供多个目标,并且其中不同的目标具有不同的辐射吸收属性。
23.根据权利要求20或权利要求21所述的方法,其中,用辐射照射所述目标,直到所述目标的温度增加了1K至10K的包含范围内的值。
24.根据权利要求20或权利要求21所述的方法,其中,在确定所述辐射的功率时,对不是由于所述辐射引起的作用在所述目标上的加热和/或冷却效应进行建模和计算。
25.根据权利要求20或权利要求21所述的方法,其中,所述目标的热膨胀系数在2ppm K-1至30ppm K-1的包含范围内。
26.根据权利要求20或权利要求21所述的方法,其中,所述目标的比热容在1Jcm-3K-1至3Jcm-3K-1的包含范围内。
27.根据权利要求20或权利要求21所述的方法,其中,所述目标的厚度在0.1mm至1.0mm的包含范围内。
28.根据权利要求20或权利要求21所述的方法,其中,在所述目标不再被辐射照射的时间与测量所述两个标记的间隔中的变化的时间之间的延迟在0.5秒到5.0秒的包含范围内。
29.根据权利要求20或权利要求21所述的方法,其中,当所述辐射分析系统在使用中时,中断所述目标的冷却。
30.一种计算机可读介质,用于存储计算机可读代码,其中所述代码引起光刻设备执行权利要求20至29中任一项所述的方法。
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