TWI489220B - 微影裝置及偵測裝置 - Google Patents

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TWI489220B
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Description

微影裝置及偵測裝置
本發明係關於一種微影裝置，且係關於一種可形成一微影裝置之部分的偵測裝置。
微影裝置為將所要圖案施加至基板上(通常施加至基板之目標部分上)的機器。微影裝置可用於(例如)積體電路(IC)之製造中。在該情況下，圖案化器件(其或者被稱作光罩或比例光罩)可用以產生待形成於IC之個別層上的電路圖案。可將此圖案轉印至基板(例如，矽晶圓)上之目標部分(例如，包含晶粒之部分、一個晶粒或若干晶粒)上。通常經由成像至提供於基板上之輻射敏感材料(抗蝕劑)層上而進行圖案之轉印。一般而言，單一基板將含有經順次圖案化之鄰近目標部分的網路。藉由投影系統執行圖案至基板上之成像，投影系統可包含複數個透鏡或鏡面。
微影被廣泛地認為係製造IC以及其他器件及/或結構時之關鍵步驟中的一者。然而，隨著使用微影所製造之特徵的尺寸變得愈來愈小，微影正變為用於使得能夠製造小型IC或其他器件及/或結構之更具決定性的因素。
圖案印刷極限之理論估計可藉由瑞立(Rayleigh)解析度準則給出，如方程式(1)所示：
CD=k1 λ/NAPS 　(1)
其中λ為所使用之輻射的波長，NAPS 為用以印刷圖案之投影系統的數值孔徑，k1 為程序相依性調整因數(亦被稱為瑞立常數)，且CD為經印刷特徵之特徵大小(或臨界尺寸)。自方程式(1)可見，可以三種方式來獲得特徵之最小可印刷大小之減小：藉由縮短曝光波長λ、藉由增加數值孔徑NAPS ，或藉由降低k1 之值。
為了縮短曝光波長且因此減小最小可印刷大小，已提議在微影裝置中使用極紫外線(EUV)輻射源。EUV輻射源經組態以輸出約13.5奈米之輻射波長。因此，EUV輻射源可構成針對達成小特徵印刷之重要步驟。
習知的係監控微影裝置之部分之光學效能，以便確保將圖案投影至基板上之準確性保持較高。舉例而言，成像偵測器可位於微影裝置之基板台中，且可用以監控存在於微影裝置之投影系統中之像差。在習知(非EUV)微影裝置中，成像偵測器可包含CCD陣列，CCD陣列已具備閃爍材料(例如，Gd2 O2 S:Tb(被稱為P43))層。閃爍材料將在(例如)約248奈米或193奈米下之輻射轉換成在(例如)約550奈米(或某一其他適當波長)下之可見光輻射。接著藉由CCD陣列偵測可見光輻射。
雖然有可能以相同方式(使用具備閃爍材料層之CCD陣列)來偵測EUV輻射，但偵測EUV之效率及/或準確性可為不良的。
需要提供一種偵測裝置，與至少一些先前偵測器相比較，該偵測裝置能夠以經改良之效率及/或準確性來偵測EUV輻射。
根據本發明之第一實施例，提供一種偵測裝置，其包含一偵測器，該偵測器具備一閃爍材料層、提供於該閃爍材料上之一間隔材料層，及提供於該間隔材料上之一光譜純度濾光器層。
根據本發明之一第二實施例，提供一種偵測方法，其包含引導EUV輻射通過一光譜純度濾光器層、通過提供於該光譜純度濾光器層下方之一間隔材料層，及至一閃爍材料層上，接著使用一偵測器來偵測由該閃爍材料發射之閃爍輻射。
下文參看隨附圖式來詳細地描述本發明之另外特徵及優點，以及本發明之各種實施例之結構及操作。應注意，本發明不限於本文中所描述之特定實施例。本文中僅出於說明性目的而呈現此等實施例。基於本文中所含有之教示，額外實施例對於熟習相關技術者將係顯而易見的。
併入本文中且形成本說明書之部分的隨附圖式說明本發明，且連同實施方式進一步用以解釋本發明之原理且使熟習相關技術者能夠製造及使用本發明。
本說明書揭示併入有本發明之特徵的一或多個實施例。該(該等)所揭示之實施例僅僅例示本發明。本發明之範疇不限於該(該等)所揭示之實施例。本發明係藉由此處附加之申請專利範圍界定。
所描述之該(該等)實施例及在本說明書中對「一實施例」、「一實例實施例」等等之參考指示所描述之該(該等)實施例可能包括一特定特徵、結構或特性，但每一實施例可未必包括該特定特徵、結構或特性。此外，此等短語未必指代同一實施例。另外，當結合一實施例來描述一特定特徵、結構或特性時，應理解，無論是否加以明確描述，結合其他實施例來實現此特徵、結構或特性均係在熟習此項技術者之認識範圍內。
本發明之實施例可以硬體、韌體、軟體或其任何組合加以實施。本發明之實施例亦可實施為儲存於機器可讀媒體上之指令，該等指令可由一或多個處理器讀取及執行。機器可讀媒體可包括用於儲存或傳輸呈可由機器(例如，計算器件)讀取之形式之資訊的任何機構。舉例而言，機器可讀媒體可包括：唯讀記憶體(ROM)；隨機存取記憶體(RAM)；磁碟儲存媒體；光學儲存媒體；快閃記憶體器件；電學、光學、聲學或其他形式之傳播信號(例如，載波、紅外線信號、數位信號，等等)；及其他者。另外，本文中可將韌體、軟體、常式、指令描述為執行特定動作。然而，應瞭解，此等描述僅僅係出於方便起見，且此等動作事實上係由計算器件、處理器、控制器或執行韌體、軟體、常式、指令等等之其他器件引起。
然而，在更詳細地描述此等實施例之前，有指導性的係呈現可實施本發明之實施例的實例環境。
圖1示意性地描繪體現本發明之微影裝置2。裝置2包含：照明系統(照明器)IL，其經組態以調節輻射光束B(例如，極紫外線(EUV)輻射)；支撐結構(例如，光罩台)MT，其經建構以支撐圖案化器件(例如，光罩)MA，且連接至經組態以根據特定參數來準確地定位圖案化器件之第一定位器PM；基板台(例如，晶圓台)WT，其經建構以固持基板(例如，塗布抗蝕劑之晶圓)W，且連接至經組態以根據特定參數來準確地定位基板之第二定位器PW；及投影系統(例如，反射投影透鏡系統)PS，其經組態以將藉由圖案化器件MA賦予至輻射光束B之圖案投影至基板W之目標部分C(例如，包含一或多個晶粒)上。
照明系統可包括用於引導、塑形或控制輻射的各種類型之光學組件，諸如折射、反射、磁性、電磁、靜電或其他類型之光學組件，或其任何組合。在大多數EUV微影裝置中，照明系統主要係由反射光學組件形成。
支撐結構支撐(亦即，承載)圖案化器件。支撐結構以取決於圖案化器件之定向、微影裝置2之設計及其他條件(諸如圖案化器件是否被固持於真空環境中)的方式來固持圖案化器件。支撐結構可使用機械、真空、靜電或其他夾持技術來固持圖案化器件。支撐結構可為(例如)框架或台，其可根據需要而為固定或可移動的。支撐結構可確保圖案化器件(例如)相對於投影系統處於所要位置。可認為本文中對術語「比例光罩」或「光罩」之任何使用均與更通用之術語「圖案化器件」同義。
本文中所使用之術語「圖案化器件」應被廣泛地解釋為指代可用以在輻射光束之橫截面中向輻射光束賦予圖案以便在基板之目標部分中產生圖案的任何器件。應注意，例如，若被賦予至輻射光束之圖案包括相移特徵或所謂的輔助特徵，則圖案可能不會確切地對應於基板之目標部分中的所要圖案。通常，被賦予至輻射光束之圖案將對應於目標部分中所產生之器件(諸如積體電路)中的特定功能層。
圖案化器件之實例包括光罩及可程式化鏡面陣列。光罩在微影中係熟知的，且通常，在EUV微影裝置中，光罩將為反射的。可程式化鏡面陣列之一實例使用小鏡面之矩陣配置，該等小鏡面中之每一者可個別地傾斜，以便在不同方向上反射入射輻射光束。傾斜鏡面將圖案賦予於由鏡面矩陣所反射之輻射光束中。
本文中所使用之術語「投影系統」應被廣泛地解釋為涵蓋任何類型之投影系統。通常，在EUV微影裝置中，光學元件將為反射的。然而，可使用其他類型之光學元件。該等光學元件可處於真空中。可認為本文中對術語「投影透鏡」之任何使用均與更通用之術語「投影系統」同義。
如此處所描繪，裝置2為反射類型(例如，使用反射光罩)。
微影裝置可為具有兩個(雙載物台)或兩個以上基板台(及/或兩個或兩個以上光罩台)的類型。在此等「多載物台」機器中，可並行地使用額外台，或可在一或多個台上進行預備步驟，同時將一或多個其他台用於曝光。
參看圖1，照明器IL藉由收集器總成/輻射源SO而自輻射發射點接收輻射光束。輻射源與微影裝置可為分離實體。在此等情況下，不認為收集器總成形成微影裝置之部分，且輻射光束係憑藉包含(例如)適當引導鏡面及/或光束擴展器之光束傳送系統而自收集器總成SO傳遞至照明器IL。在其他情況下，輻射源可為微影裝置之整體部分。收集器總成SO(包括輻射產生器)及照明器IL連同光束傳送系統(在需要時)可被稱作輻射系統。
照明器IL可包含用於調整輻射光束之角強度分布的調整器。通常，可調整照明器之光瞳平面中之強度分布的至少外部徑向範圍及/或內部徑向範圍(通常分別被稱作σ外部及σ內部)。此外，照明器IL可包含各種其他組件，諸如積光器及聚光器。照明器IL可用以調節輻射光束B，以在其橫截面中具有所要均一性及強度分布。
輻射光束B入射於被固持於支撐結構(例如，光罩台MT)上之圖案化器件(例如，光罩MA)上，且係藉由圖案化器件而圖案化。在由光罩MA反射之後，輻射光束B傳遞通過投影系統PS，投影系統PS將光束聚焦至基板W之目標部分C上。憑藉第二定位器PW及位置感測器IF2(例如，干涉量測器件、線性編碼器或電容性感測器)，基板台WT可準確地移動，例如，以使不同目標部分C定位在輻射光束B之路徑中。類似地，第一定位器PM及另一位置感測器IF1可用以(例如)在自光罩庫之機械擷取之後或在掃描期間相對於輻射光束B之路徑準確地定位光罩MA。一般而言，可憑藉形成第一定位器PM之部分的長衝程模組(粗略定位)及短衝程模組(精細定位)來實現光罩台MT之移動。類似地，可使用形成第二定位器PW之部分的長衝程模組及短衝程模組來實現基板台WT之移動。在步進器(相對於掃描器)之情況下，光罩台MT可僅連接至短衝程致動器，或可為固定的。可使用光罩對準標記M1、M2及基板對準標記P1、P2來對準光罩MA及基板W。儘管如所說明之基板對準標記佔用專用目標部分，但其可位於目標部分之間的空間中(此等標記被稱為切割道對準標記)。類似地，在一個以上晶粒提供於光罩MA上之情形中，光罩對準標記可位於該等晶粒之間。
根據本發明之一實施例的偵測裝置D提供於基板台WT中。下文進一步描述該偵測裝置。
所描繪裝置2可用於以下模式中之至少一者中：
1.　在步進模式中，在將被賦予至輻射光束之整個圖案一次性投影至目標部分C上時，使光罩台MT及基板台WT保持基本上靜止(亦即，單次靜態曝光)。接著，使基板台WT在基板之平面中移位，使得可曝光不同目標部分C。在步進模式中，曝光場之最大大小限制單次靜態曝光中所成像之目標部分C的大小。
2.　在掃描模式中，在將被賦予至輻射光束之圖案投影至目標部分C上時，同步地掃描光罩台MT與基板台WT(亦即，單次動態曝光)。可藉由投影系統PS之放大率(縮小率)及影像反轉特性來判定基板台WT相對於光罩台MT之速度及方向。在掃描模式中，曝光場之最大大小限制單次動態曝光中之目標部分的寬度(在非掃描方向上)，而掃描運動之長度判定目標部分之高度(在掃描方向上)。
3.　在另一模式中，在將被賦予至輻射光束之圖案投影至目標部分C上時，使光罩台MT保持基本上靜止，從而固持可程式化圖案化器件，且移動或掃描基板台WT。在此模式中，通常使用脈衝式輻射源，且在基板台WT之每一移動之後或在掃描期間的順次輻射脈衝之間根據需要而更新可程式化圖案化器件。此操作模式可易於應用於利用可程式化圖案化器件(諸如上文所提及之類型的可程式化鏡面陣列)之無光罩微影。
亦可使用對上文所描述之使用模式之組合及/或變化或完全不同的使用模式。
圖2更詳細地而仍以示意性形式展示圖1之微影裝置2之實施例，其包括收集器總成/輻射源SO、照明器IL(有時被稱作照明系統)，及投影系統PS。
輻射源SO包含輻射產生器及收集器總成，收集器總成將輻射聚焦至照明器IL中之入口孔徑20處之虛擬源點收集焦點18中。輻射光束21係在照明器IL中經由第一反射器22及第二反射器24而反射至定位於比例光罩台或光罩台MT上之比例光罩或光罩MA上。形成經圖案化輻射光束26，其係在投影系統PS中經由第一反射元件28及第二反射元件30而成像至被固持於基板台WT上之基板W上。
根據本發明之一實施例的偵測裝置D提供於基板台WT中。偵測裝置D可包含用以監控存在於投影系統PS中之像差的成像偵測器。針對像差之監控可(例如)藉由以下步驟達成：在偵測裝置D上方提供光柵、在光罩MA上提供等效光柵，且接著監控在基板台WT之不同位置處由偵測裝置偵測之影像。
應瞭解，比圖2所示之元件多或少的元件通常可存在於收集器總成/輻射源SO、照明系統IL及投影系統PS中。舉例而言，在一些實施例中，微影裝置2亦可包含一或多個透射或反射光譜純度濾光器。更多或更少反射元件可存在於微影裝置中。
圖3以橫截面示意性地展示根據本發明之一實施例的偵測裝置D。偵測裝置D包含成像偵測器40、閃爍材料層41、間隔材料層42，及光譜純度濾光器層43。閃爍層41提供於成像偵測器40之頂部上，間隔材料層42提供於該閃爍層之頂部上，且光譜純度濾光器層43提供於間隔材料層42之頂部上。
舉例而言，成像偵測器40可為CCD陣列。CCD陣列可具有量測12毫米×12毫米之偵測表面。舉例而言，閃爍材料41可為Gd2 O2 S:Tb(被稱為P43，且可購自(例如)英國的Applied Scintillation Technologies of Harlow公司或德國的Proxitronic Imaging GmbH of Bensheim公司)。舉例而言，閃爍材料層可為約10微米厚。舉例而言，間隔材料42可為氮化矽(SiN，非化學計量)。下文進一步論述間隔材料之厚度。舉例而言，光譜純度濾光器層43可為鋯層。鋯層可足夠厚以使得其提供深紫外線(DUV)及可見光輻射之有效濾光，但可足夠薄以使得其不會吸收過多極紫外線輻射(EUV)。舉例而言，鋯層可為約50奈米厚。
一額外層(未描畫)可提供於P43層41與CCD陣列40之間。該額外層(其可為玻璃)可促進P43層41至CCD陣列40之連接(可能難以將P43層41直接接合至CCD陣列40上)。可在CCD陣列40與該額外層之間提供膠黏劑，且可在該額外層與P43層41之間提供膠黏劑。舉例而言，該額外層可為由具有EMA之Schott Standard 47A玻璃形成之所謂的面板件，其可購自德國的Schott AG of Mainz公司。
圖3展示輻射入射於鋯層43上。除了極紫外線(EUV)輻射以外，深紫外線(DUV)及可見光輻射亦入射於鋯層上。此係因為用以產生EUV輻射之輻射源SO(見圖1及圖2)可產生在廣泛範圍之波長內的輻射，包括EUV、DUV及可見光。由輻射源SO產生之DUV及可見光輻射之量可大於由輻射源產生之EUV輻射之量。因此，除了EUV輻射以外，實質量之DUV及可見光輻射亦可入射於偵測裝置D上。
需要在藉由CCD陣列40之偵測之前濾除非EUV輻射，諸如DUV及可見光輻射。此情形有助於確保由CCD陣列偵測之影像為已傳遞通過投影系統PS之EUV輻射的影像，而非已傳遞通過投影系統之具有其他波長之輻射的影像。投影系統像差可不同地影響EUV及非EUV輻射。由於EUV輻射將用以在微影裝置之操作期間將圖案投影至基板上，故僅需要偵測投影系統像差對EUV輻射之效應。換言之，針對EUV輻射的投影系統之光學屬性與針對非EUV輻射的投影系統之光學屬性可不同，且僅需要針對EUV輻射偵測該等屬性。
鋯層43濾除大多數DUV及可見光輻射，從而主要允許EUV輻射傳遞至氮化矽層42。由鋯層43提供之濾光比率(filtering ratio)將取決於其厚度。舉例而言，約50奈米之鋯層可提供為1(EUV):0.2(DUV):0.1(可見光)之濾光比率，且約100奈米之鋯層可提供為1(EUV):0.04(DUV):0.02(可見光)之濾光比率。換言之，由濾光器透射之EUV輻射之量可(例如)為由濾光器透射之DUV及可見光輻射之量的5倍至20倍(假設相等量的EUV、DUV及可見光輻射入射於濾光器上)。
在藉由鋯層43之透射之後，EUV輻射傳遞至氮化矽層42中。隨著EUV輻射傳遞通過氮化矽層42，EUV輻射遭受一些吸收(例如，約20%)，但在其他方面未改變。EUV輻射接著入射於P43層41上。
P43層41經由閃爍而將EUV輻射之光子轉換成在可見光波長(諸如約550奈米)下之光子。接著藉由CCD陣列40偵測550奈米之光子。以此方式，CCD陣列40提供EUV輻射之成像偵測。此情形允許將CCD陣列用以監控投影系統PS中之像差對傳遞通過投影系統之EUV輻射的效應。
在鋯層43與P43層41之間存在氮化矽層42會改良EUV光子至約550奈米之光子之轉換的效率(與在鋯層43直接提供於P43層41之頂部上的情況下所見的轉換效率相比較)。若鋯層43直接提供於P43層之頂部上，則此情形將導致P43閃爍之實質淬滅(quenching)，其將導致自EUV轉換至約550奈米之光子之數目的明顯減小。
如下文進一步所解釋，EUV輻射被P43強烈地吸收。對EUV輻射之此強烈吸收對於大多數材料(包括已知的EUV閃爍物)係典型的。此情形意謂EUV光子至550奈米之光子的大多數轉換發生在P43層之最初50奈米(大約)中。因而，若鋯層43直接提供於P43層之頂部上，則大多數光子轉換將發生在鋯層之約50奈米內。然而，接近於鋯層發生之光子轉換被鋯淬滅。該淬滅係由於P43中之受激原子之能量以非輻射方式轉移至鋯層且接著在鋯內耗散而引起。因此，將鋯直接提供於P43之頂部上會導致自EUV轉換至550奈米之光子之數目實質上減小。
在此實例中，將氮化矽層42提供於P43層41與鋯層43之間會使P43與鋯分離，且藉此提供由鋯導致之閃爍淬滅之實質減小。
在一實例中，識別該淬滅歸因於鋯之存在而發生在P43之表面處且藉由將氮化矽層提供於P43與鋯之間來防止該淬滅會提供實質進步。
在一實例中，與(例如)在鋯與P43之間留下空白空間相比較，使用氮化矽層以使鋯與P43分離係有利的，此係由於其防止污染物積聚於鋯與P43之間。若提供空白空間，則將難以防止污染物聚集於該空間中。舉例而言，碳可能成長於環繞該空間之表面上。此外，一旦污染物已聚集，便將難以移除該污染物。詳言之，鋯層將為較薄的且在清潔期間將易受損壞。
在一實例中，若密封空間提供於鋯與P43之間，則將很可能由於在來自微影裝置之氣體之抽空期間(在將微影裝置用於微影之前，在微影裝置中建立真空)的壓力改變而引起問題。詳言之，鋯層將很可能斷裂。
圖4a為根據本發明之一實施例的曲線圖，其基於理論計算而展示對P43層之閃爍物原子之發射量子產率的效應，該效應係由於在P43層之外部表面處提供不同材料而引起。該曲線圖展示為距P43之外部表面之距離(以奈米為單位)之函數的P43之量子產率(外部表面在該曲線圖中被稱為界面)。在用於圖4a所示之實例的計算中，計算量子產率變化(假設遠離P43之外部表面的P43之量子產率為約10%)。儘管針對該等計算選擇此值，但本發明可用於量子產率之其他值。亦假設P43中之閃爍物原子之躍遷偶極矩之定向隨機地分布。當在存在鋯之情況下計算P43之量子產率時，已考慮上文進一步所提及之淬滅。
在由實線V表示之第一實例中，在P43之表面處不存在材料，僅僅存在真空。自圖4a可看出，P43之表面(界面)處之量子產率在有限程度上受到抑制(P43塊材中之值的約30%)，且接著在距該表面約80奈米處升高至峰值。量子產率表現為以約略150奈米之週期振盪，該振盪之量值隨著距表面之距離而降低。
在由虛線Z表示之第二實例中，在P43之表面處提供鋯層。鋯之存在導致在P43之表面處量子產率下降至零。咸信，發射淬滅歸因於如下事實而發生：鋯為金屬，且因此具有可吸收受激閃爍物原子之能量的自由電子。量子產率在界面之約75奈米內逐漸地爬升至一穩定值。然而，如下文關於圖4b所描述，入射於P43上之大多數EUV輻射將在P43之最初約50奈米內被吸收。因此，P43之最初約50奈米中的不良量子產率(在存在鋯之情況下)導致P43之效能的實質減小。
在由點線S表示之第三實例中，在P43之表面處提供氮化矽層。氮化矽之存在引起P43之表面處的高量子產率。量子產率保持較高，且隨著距表面之距離增加而稍微地爬升。因此，在P43之表面處提供氮化矽會在接近於P43之表面的部位處提供P43中之良好量子產率。實際上，可看出，P43之最初約30奈米內的量子產率在存在氮化矽時比在P43處於真空中時高。
圖4b為曲線圖，其展示為P43內部之距離(以奈米為單位加以量測)之函數的正規化EUV輻射強度之衰變(展示為實線)。可看出，P43中之EUV輻射之強度非常快速地下降，其中在P43材料之最初約50奈米內損失約60%之強度。在P43中對EUV之此強烈吸收為由EUV導致之大多數閃爍發生在P43之最初50奈米中的原因。
為氮化矽內部之距離(以奈米為單位加以量測)之函數的正規化EUV輻射強度之衰變在圖4b中展示為虛線。氮化矽中之EUV輻射之強度在所關注距離(例如，0奈米至100奈米)內以幾乎線性方式相對緩慢地減小。氮化矽對EUV之此相對較低吸收為將此材料用於本發明之上述實施例中的原因。
圖4a及圖4b可用以選擇適用於偵測裝置D之氮化矽層42的厚度。較厚氮化矽層42提供P43層41與鋯層43之較強分離，且減小鋯之淬滅效應。然而，較薄氮化矽層42吸收較少EUV，因此允許較多EUV入射於P43上。可在此等兩種要求之間取得平衡。在間隔層42係由不同於氮化矽之材料形成的實施例中，可以類似方式來選擇適用於該材料之厚度。
參看圖4a，使鋯與P43分離約50奈米將提供量子產率之恢復(返回至塊材量子產率之約90%以上)。參看圖4b，使用約50奈米之氮化矽來提供該分離將使入射於P43上之EUV輻射之強度減小約25%。
可使用任何其他厚度之氮化矽層42，例如，藉由參看圖4a及圖4b來選擇適當厚度。舉例而言，氮化矽層42可在約50奈米厚與100奈米厚之間。
如上文進一步所提及，氮化矽層42對於可見光輻射係透明的。由於P43層發射在可見光光譜中(例如，在550奈米下)之光子，故由P43層發射之閃爍光子可在不遭受顯著吸收之情況下行進通過氮化矽層42。因而，遠離CCD陣列40的由P43層41發射之閃爍光子之一部分將藉由鋯層43而返回反射朝向CCD陣列，且將因此入射於CCD陣列上。此情形將增加入射於CCD陣列40上之輻射之強度。
儘管增加入射於CCD陣列40上之輻射之強度可能被視為有利的，但由CCD陣列所見之影像之對比度可能減小。此係因為：由於輻射返回到達P43層41處之不同於供以發射該輻射之部位的部位處而可能使該影像變模糊。參看圖5，EUV輻射50入射於P43層41上之部位A處。輻射51自P43層41上之部位A發射，且以一角度向上行進通過氮化矽層42且朝向鋯層43。鋯層43反射輻射52，輻射52以一角度向下行進朝向P43層41上之部位B。部位B與部位A相距一定距離。在由CCD陣列40偵測之影像中，EUV輻射表現為已入射於P43層41上之部位B處。因此，以圖5所示之方式經由鋯層而反射之輻射使由CCD陣列40偵測之影像變模糊。
可代替氮化矽加以使用且不會遭受以上缺點之間隔層材料為矽。矽對於EUV輻射係實質上透明的，但吸收在可見光光譜中之輻射。因此，再次參看圖5，自P43層41上之部位A發射的輻射51係由矽層42吸收，且不反射回至P43層之部位B處(或以顯著更低之強度被反射回)。由於輻射51被吸收，故避免(或減小)歸因於經反射輻射的影像之變模糊。
當將矽(而非氮化矽)用作間隔材料層42時，在CCD陣列40處接收之輻射之總強度減小。減小在CCD陣列40處接收之輻射之強度可能被認為係反直觀的。然而，出於上文所解釋之原因，可提供在CCD陣列處所見之影像之品質的改良。影像品質之此改良與輻射強度之損失相比較可為更有益的，使得淨利益係由於使用矽(而非氮化矽)作為間隔材料層42而引起。
與(例如)自P43層垂直地發射之輻射相比較，矽層42優先地吸收以淺角度(shallow angle)自P43層41發射之輻射。在此情境中，術語「淺角度」意欲指代相對於P43層41與矽層42之間的界面之平面加以量測的角度。此係因為由以淺角度發射之輻射所行進的距離顯著地長於由垂直地發射之輻射所行進的距離。由於輻射行進一更長距離而通過矽層42，故其與自P43層垂直地發射之輻射相比較被矽層吸收得更完全。因此，矽層42自然地抑制最遠離P43層41上之原始點雜散的輻射，藉此改良由CCD陣列40所見之影像之對比度。
由矽形成間隔材料層42之另外優點在於：與氮化矽之折射率(n=2.1)相比較，矽之相對較高折射率(n=5.2)係使得以更淺角度自P43層41發射之可見光輻射將行進至矽間隔材料層中且將被吸收。
使用矽作為間隔層材料42之另外優點在於：其高度地吸收DUV輻射。因此，鋯層43及矽層42充當組合式濾光器，其以可大於將僅使用鋯或僅使用矽達成之效率的效率來透射EUV且濾除其他波長。
儘管上述實例指代矽作為間隔層材料之使用，但可使用具有類似屬性之其他材料。舉例而言，間隔層可由吸收可見光輻射且對於EUV輻射係實質上透明的其他材料形成。
可將氮化矽及矽視為間隔材料之實例。間隔材料可為任何適當材料。可選擇不會顯著地淬滅藉由閃爍物材料的光子之發射的間隔材料。可選擇提供對EUV輻射之透明度的間隔材料(例如，其透射入射EUV輻射之實質部分)。
間隔材料吸收EUV輻射之程度可為相關考慮。舉例而言，間隔材料可在該材料之約50奈米內吸收小於約50%之EUV輻射、在該材料之約50奈米內吸收小於約40%之EUV輻射，且可在該材料之約50奈米內吸收小於約25%之EUV輻射。
在給定材料中對EUV輻射之吸收可表達為衰減長度(使強度下降為原來的1/exp所採取的長度)。氮化矽(SiN，非化學計量)具有約193奈米之衰減長度。另一可能間隔材料為二氧化矽(SiO2 )，其具有約135奈米之衰減長度。氮化矽提供其具有低EUV吸收率之優點(與一些其他市售光學透明無機材料相比較)。
舉例而言，間隔材料可為具有低密度且在存在EUV輻射之情況下穩定的有機材料。舉例而言，間隔材料可為聚丙烯(衰減長度為約400奈米)、聚對二甲苯基-N,C(衰減長度為約320奈米、300奈米)、聚碳酸酯(衰減長度為約220奈米)，或PMMA(衰減長度為約190奈米)，其限制條件為此等材料在存在EUV輻射之情況下展現足夠穩定性。
以上衰減長度係基於來自Lawrence Berkeley National Laboratory之網站(http://henke.lbl.gov/optical_constants)的理論預測。
可將P43視為閃爍物材料之一實例。然而，閃爍物可為任何適當材料。舉例而言，閃爍物可為YAG:Ce，或將EUV轉換成在可更易於偵測之波長(例如，可見光波長)下之輻射的任何其他閃爍物。
可將鋯視為光譜純度濾光器(亦即，濾除非吾人所樂見之波長的濾光器)之一實例。然而，光譜純度濾光器可為任何適當材料。舉例而言，光譜純度濾光器可為金屬。舉例而言，該金屬可為純金屬，或諸如鋯與矽及或氮化物之複合物。光譜純度濾光器可包含不同材料層。
偵測器40並非必需為CCD陣列。偵測器可為偵測由閃爍物轉換之光子的任何偵測器。舉例而言，偵測器可為成像偵測器，例如，光電倍增管之微陣列。舉例而言，偵測器可為非成像偵測器，例如，光電二極體。
在以上描述中，術語「EUV」意欲指代極紫外線輻射。儘管微影裝置中之極紫外線輻射通常集中於13.5奈米，但術語「極紫外線輻射」可涵蓋其他波長(例如，在5奈米至20奈米之範圍內的波長)。
儘管在本文中可特定地參考微影裝置在積體電路之製造中之使用，但應理解，本文中所描述之微影裝置可具有其他應用，諸如製造整合光學系統、用於磁疇記憶體之導引及偵測圖案、平板顯示器、液晶顯示器(LCD)、薄膜磁頭，等等。
結論
應瞭解，[實施方式]章節(而非[發明內容]及[中文發明摘要]章節)意欲用以解釋申請專利範圍。[發明內容]及[中文發明摘要]章節可闡述如由發明人所預期的本發明之一或多個而非所有例示性實施例，且因此，不意欲以任何方式來限制本發明及附加申請專利範圍。
上文已憑藉說明指定功能及其關係之實施的功能建置區塊而描述本發明。為了便於描述，本文中已任意地界定此等功能建置區塊之邊界。只要適當地執行指定功能及其關係，便可界定替代邊界。
特定實施例之前述描述將如此充分地展現本發明之一般屬性以使得其他人可在無不當實驗的情況下藉由應用此項技術中之熟知知識而易於針對各種應用來修改及/或調適此等特定實施例，而不脫離本發明之一般概念。因此，基於本文中所呈現之教示及指導，此等調適及修改意欲屬於所揭示實施例之等效物的涵義及範圍。應理解，本文中之措辭或術語係用於描述而非限制之目的，使得本說明書之術語或措辭待由熟習此項技術者按照教示及指導加以解釋。
本發明之廣度及範疇不應藉由上述例示性實施例中之任一者限制，而應僅根據以下申請專利範圍及其等效物加以界定。
2．．．微影裝置
18．．．虛擬源點收集焦點
20．．．入口孔徑
21．．．輻射光束
22．．．第一反射器
24．．．第二反射器
26．．．經圖案化輻射光束
28．．．第一反射元件
30．．．第二反射元件
40．．．成像偵測器/CCD陣列
41．．．閃爍材料層/P43層
42．．．間隔材料層/氮化矽層/矽層
43．．．光譜純度濾光器層/鋯層
50．．．EUV輻射
51．．．輻射
52．．．輻射
A．．．P43層上之部位
B．．．輻射光束(圖1)/P43層上之部位(圖5)
C．．．目標部分
D．．．偵測裝置
IF1．．．位置感測器
IF2．．．位置感測器
IL．．．照明系統/照明器
M1．．．光罩對準標記
M2．．．光罩對準標記
MA．．．圖案化器件/光罩
MT．．．支撐結構/光罩台
P1．．．基板對準標記
P2．．．基板對準標記
PM．．．第一定位器
PS．．．投影系統
PW．．．第二定位器
SO．．．收集器總成/輻射源
W．．．基板
WT．．．基板台
圖1示意性地描繪根據本發明之一實施例的微影裝置。
圖2為圖1之微影裝置的更詳細示意性說明。
圖3及圖5展示根據本發明之實施例之偵測裝置的示意性橫截面圖。
圖4a至圖4b以曲線圖說明為距與光譜純度濾光器之頂部表面或界面之距離之函數的閃爍物材料之發射量子產率、藉由閃爍物材料的EUV輻射之吸收，及藉由氮化矽的EUV輻射之吸收。
根據上文在結合該等圖式時所闡述之實施方式，本發明之特徵及優點將變得更顯而易見，在該等圖式中，相似元件符號始終識別對應元件。在該等圖式中，相似元件符號通常指示相同、功能上類似及/或結構上類似之元件。一元件第一次出現時之圖式係藉由對應元件符號中之最左邊數位指示。
2．．．微影裝置
18．．．虛擬源點收集焦點
20．．．入口孔徑
21．．．輻射光束
22．．．第一反射器
24．．．第二反射器
26．．．經圖案化輻射光束
28．．．第一反射元件
30．．．第二反射元件
D．．．偵測裝置
IL．．．照明系統/照明器
MA．．．圖案化器件/光罩
MT．．．支撐結構/光罩台
PS．．．投影系統
SO．．．收集器總成/輻射源
W．．．基板
WT．．．基板台

Claims (14)

  1. 一種偵測裝置，其包含：一偵測器，其具有一頂部表面；一閃爍材料層，其經設置於該偵測器之該頂部表面上；設置於該閃爍材料層上之一間隔材料層；及設置於該間隔材料層上之一光譜純度濾光器層。
  2. 如請求項1之裝置，其中該間隔材料層的厚度小於100奈米。
  3. 如請求項1之裝置，其中該間隔材料層為至少50奈米厚。
  4. 如請求項1之裝置，其中該間隔材料層在其厚度之50奈米內吸收小於50%之極紫外線(EUV)輻射。
  5. 如請求項1之裝置，其中該間隔材料層在其厚度之100奈米內吸收小於50%之EUV輻射。
  6. 如請求項1之裝置，其中該間隔材料層在該閃爍材料層之閃爍發射之一波長下係實質上透明的。
  7. 如請求項1之裝置，其中該間隔材料層包含矽、氮化矽或二氧化矽。
  8. 如請求項1之裝置，其中該光譜純度濾光器層包括鋯或鉻。
  9. 如請求項1之裝置，其中該閃爍材料層包括Gd2 O2 S：Tb或YAG：Ce。
  10. 如請求項1之裝置，其中該偵測器為一成像偵測器。
  11. 如請求項10之裝置，其中該成像偵測器為一CCD陣列。
  12. 一種微影裝置，其包含：一基板台，其經組態以固持一基板；一投影系統，其經組態以將一經圖案化輻射光束投影至該基板之一目標部分上；及一偵測裝置，其經組態以偵測該經圖案化輻射光束之至少一部分，其中該偵測裝置包括：一偵測器，其具有一頂部表面；一閃爍材料層，其經設置於該偵測器之該頂部表面上；設置於該閃爍材料層上之一間隔材料層；及設置於該間隔材料層上之一光譜純度濾光器層。
  13. 如請求項12之微影裝置，其中該偵測裝置提供於該微影裝置之該基板台中。
  14. 一種偵測方法，其包含：引導極紫外線(EUV)輻射通過一光譜純度濾光器層及通過一間隔材料層，該間隔材料層係設置於該光譜純度濾光器層與一閃爍材料層之間，該閃爍材料層係設置於一偵測器之一頂部表面；及使用該偵測器來偵測由該閃爍材料層所發射之閃爍輻射。
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