用於光刻裝置中的傳感器的製作方法
2023-10-21 07:50:37 2
專利名稱：用於光刻裝置中的傳感器的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種光刻裝置和一種器件製造方法。
背景技術：
光刻裝置是一種將所需圖案應用於基底上的裝置，通常是將所需圖案應用於基底的目標部分上的裝置。光刻裝置可以用於例如集成電路(IC)的製造。在這種情況下，構圖部件，如稱作掩模或中間掩模版，可用於產生在IC一個單獨層上形成的電路圖案。該圖案可以傳遞到基底(例如矽晶片)的目標部分(例如包括一部分，一個或者多個管芯)上。通常是通過成像到基底上提供的一層輻射敏感材料(抗蝕劑)上來傳遞圖像。一般地，單一的基底將包含相繼構圖的相鄰目標部分的網格。已知的光刻裝置包括所謂步進器，通過將整個圖案一次曝光到目標部分上而輻照每一目標部分，已知的光刻裝置還包括所謂掃描器，通過輻射光束沿給定的方向(「掃描」方向)掃描所述圖案，並同時沿與該方向平行或者反平行的方向同步掃描基底來輻照每一目標部分。還可以通過使圖案壓印在基底上而將圖案從構圖部件傳遞到基底上。
已經提出將光刻投影裝置中的基底浸入具有相對較高折射率的液體(如水)中，從而填充投影系統的最後一個元件與基底之間的空間。這種情況能夠使較小的特徵成像，因為曝光輻射在液體中具有較短的波長。(液體的作用也可以被認為是能使系統有較大有效NA，同時也增大了焦深。)還提出使用其他浸液，包括其中具有懸浮固體顆粒(例如石英)的水。
但是，使基底或者基底和基底臺浸在液池中(例如參見美國專利US4,509,852，該文獻整體在此引入作為參考)意味著存在大量的液體在掃描曝光過程中必須被加速。這需要附加的或更大功率的電動機，並且液體中的湍流可能導致不希望且不可預知的結果。
所提出的解決方案之一是，對於供液系統來說，利用液體限制系統只在基底的局部區域上以及在投影系統的最後一個元件和基底中間提供液體(基底通常具有比投影系統的最後一個元件更大的表面積)。已經提出的為此進行設置的一種方法在WO 99/49504中公開，該文獻整體在此引入作為參考。如圖2和3中所示，優選沿著基底相對於最後一個元件運動的方向通過至少一個入口IN將液體供應到基底上，並且在液體流過投影系統下面之後通過至少一個出口OUT將其排出。也就是說，當沿-X方向在該元件之下掃描基底時，在該元件的+X側供應液體，並在-X側接收該液體。圖2示意性地示出這種裝置，其中經入口IN供應液體，並在該元件的另一側通過與低壓源相連的出口OUT吸收液體。在圖2的圖解中，沿著基底相對於最後一個元件運動的方向供應液體，但是這種情況不是必須的。位於最後一個元件周圍的入口和出口的各種定位和數量都是可以的，圖3示出一個實施例，其中圍繞最後一個元件以規則圖案在任一側設置四組入口和出口。
已經提出的另一種解決方案是向供液系統提供密封構件，該密封構件沿著投影系統的最後一個元件與基底臺之間的空間的至少一部分邊界延伸。圖4中示出這種解決方案。該密封構件在XY平面中相對於投影系統基本上是靜止的，但是在Z方向上(在光軸的方向上)可以有一定的相對運動。在該密封構件與基底的表面之間形成密封。優選的是，該密封是諸如氣封的無接觸密封。歐洲專利申請第03252955.4號公開了具有氣封的系統，該申請整體在此引入作為參考。
在歐洲專利申請第03257072.3號中，公開了兩級或二級溼浸式光刻裝置的概念。這種裝置配有用於支撐基底的兩個臺。利用位於第一位置的臺進行水準測量，此處沒有浸液，利用位於第二位置的臺進行曝光，此處存在浸液。可替換的是，該裝置只具有一個臺。
利用位於基底高度處的多個傳感器來評估和優化成像性能。這些傳感器可以包括透射圖像傳感器(TIS)、用於測量曝光輻射劑量的點傳感器和掃描器處的集成透鏡幹涉儀(ILIAS)。下面描述TIS和ILIAS。
TIS是這樣一種傳感器，其用於測量在掩模(中間掩模版)高度處的標記圖案的投射空間像在基底高度處的位置。位於基底高度處的投射圖像可以是線條圖案，其線寬與曝光輻射的波長相當。TIS利用透射圖案來測量這些掩模圖案，該透射圖案具有位於其下面的光電池。可以使用傳感器數據來測量六個自由度上掩模相對於基底臺的位置(三個平移自由度和三個旋轉自由度)。此外，可以測量所投射的掩模的放大率和縮放比例。由於傳感器優選能夠測量圖案位置和所有照射設定(δ、透鏡NA、所有掩模(二進位、PSM等))的影響，因此小線寬是優選的。還可以使用TIS來測量工具的光學性能。可以使用不同照射設定與不同投射圖像的結合來測量多種性質，如光瞳形狀、彗差、球差、像散和場曲。
ILIAS是一種可以對達到高階的透鏡像差進行靜態測量的幹涉波前測量系統。ILIAS能夠以用於系統初始化和校準的集成測量系統來實現。可替換的是，其可用於「應請求」的監控和再校準。
在具有高NA的系統中，特別是在溼浸式系統中，已經發現在基底高度處的常規傳感器對於以對應於NA大於1的角度入射的輻射具有很差的靈敏度，或者對該輻射沒有靈敏度。NA規定為n.sin(θ)，其中n是投影系統的最後一個元件與基底之間的材料的折射率，θ是距離法線最遠的輻射相對於法線的夾角。
發明內容
希望提供一種具有高靈敏度的位於基底高度處的傳感器，其適合於用在高NA系統中。
根據本發明的一個方面，提供了一種用於光刻投影裝置中基底高度處的傳感器，該光刻投影裝置具有配置為以大於1的數值孔徑將帶圖案的輻射光束投射到基底目標部分上的投影系統，該傳感器包括輻射檢測器；具有正面和背面的透射板，該透射板覆蓋該輻射檢測器，使該投影系統投射的輻射從該透射板的正面射入並從該透射板的背面射出以到達該輻射檢測器；以及設置在該透射板的背面上的發光層，該發光層吸收輻射，並發出不同波長的發光輻射，其中該背面是粗糙的。
根據本發明的另一個方面，提供了一種用於光刻投影裝置中基底高度處的傳感器，該光刻投影裝置具有配置為以大於1的數值孔徑將帶圖案的光束投射到基底目標部分上的投影系統，該傳感器包括輻射檢測器；具有正面和背面的透射板，該透射板覆蓋該輻射檢測器，使該投影系統投射的輻射從該透射板的正面射入並從該透射板的背面射出以到達該輻射檢測器；以及菲涅耳透鏡，設置在該透射板的背面上，並設置為將輻射耦合到輻射檢測器。
根據本發明的另一個方面，提供了一種用於光刻投影裝置中基底高度處的傳感器，該光刻投影裝置具有配置為以大於1的數值孔徑將帶圖案的輻射光束投射到基底目標部分上的投影系統，該傳感器包括輻射檢測器；以及具有正面和背面的透射板，該透射板覆蓋該輻射檢測器，使該投影系統投射的輻射從該透射板的正面射入並從該透射板的背面射出以到達該輻射檢測器；其中，輻射所穿過的透射板的區域具有折射率梯度，從而使輻射朝向該透明板背面的法線折射。
根據本發明的另一個方面，提供了一種用於光刻投影裝置中基底高度處的傳感器，該光刻投影裝置具有配置為以大於1的數值孔徑將帶圖案的輻射光束投射到基底目標部分上的投影系統，該傳感器包括輻射檢測器；具有正面和背面的透射板，該透射板覆蓋該輻射檢測器，使該投影系統投射的輻射從該透射板的正面射入並從該透射板的背面射出以到達該輻射檢測器；以及反轉的溫斯頓錐體，其設置在該透射板的背面上，並設置為將輻射耦合到輻射檢測器。
根據本發明的另一個方面，提供了一種用於光刻投影裝置中基底高度處的傳感器，該光刻投影裝置具有配置為以大於1的數值孔徑將帶圖案的輻射光束投射到基底目標部分上的投影系統，該傳感器包括輻射檢測器；以及具有正面和背面的透射板，該透射板覆蓋該輻射檢測器，使該投影系統投射的輻射從該透射板的正面射入並從該透射板的背面射出以到達該輻射檢測器；其中該輻射檢測器直接安裝到該透明板的背面上。
根據本發明的另一個方面，提供了一種用於光刻投影裝置中基底高度處的傳感器，該光刻投影裝置具有配置為以大於1的數值孔徑將帶圖案的輻射光束投射到基底目標部分上的投影系統，該傳感器包括輻射檢測器；具有正面和背面的透射板，該透射板覆蓋該輻射檢測器，使該投影系統投射的輻射從該透射板的正面射入並從該透射板的背面射出以到達該輻射檢測器；以及全息光學元件，其設置在該透射板的背面上，並設置為將輻射耦合到該輻射檢測器。
根據本發明的另一個方面，提供了一種用於光刻投影裝置中基底高度處的傳感器，該光刻投影裝置具有配置為以大於1的數值孔徑將帶圖案的輻射光束投射到基底目標部分上的投影系統，該傳感器包括輻射檢測器；具有正面和背面的透射板，該透射板覆蓋該輻射檢測器，使該投影系統投射的輻射從該透射板的正面射入並從該透射板的背面射出以到達該輻射檢測器；設置在該透射板背面上的凸球面透鏡；以及圓柱形反射器，其環繞該凸球面透鏡並設置為將從該透鏡射出的輻射耦合到該輻射檢測器。
根據本發明的另一個方面，提供了一種用於光刻投影裝置中基底高度處的傳感器，該光刻投影裝置具有配置為以大於1的數值孔徑將帶圖案的輻射光束投射到基底目標部分上的投影系統，該傳感器包括輻射檢測器；具有正面和背面的透射板，該透射板覆蓋該輻射檢測器，使該投影系統投射的輻射從該透射板的正面射入並從該透射板的背面射出以到達該輻射檢測器；圓柱體，其設置在該透射板的背面上並設置為將輻射耦合到該反射檢測器，該圓柱體具有位於其彎曲側面上的反射塗層和位於其面向該傳感器的端面中的凹面部分。
附圖簡述現在通過舉例的方式參考示意性附圖描述本發明的各個實施例，在這些附圖中，對應的附圖標記表示對應的部件，在附圖中
圖1表示根據本發明實施例的光刻裝置；圖2和3表示在現有技術的光刻投影裝置中所用的供液系統；圖4表示根據另一種現有技術的光刻投影裝置的供液系統；圖5表示根據另一種現有技術的光刻投影裝置的供液系統；圖6表示根據現有技術的ILIAS傳感器模塊；圖7表示根據本發明實施例的傳感器模塊；圖8表示輻射耦合到表面不粗糙的發光層中；圖9表示輻射耦合到表面粗糙的發光層中；圖10表示根據本發明實施例的另一種傳感器模塊；圖11表示根據本發明實施例的另一種傳感器模塊；圖12表示根據本發明實施例的另一種傳感器模塊；圖13表示根據本發明實施例的另一種傳感器模塊；圖14表示根據本發明實施例的另一種傳感器模塊；圖15表示根據本發明實施例的另一種傳感器模塊；圖16表示根據本發明實施例的另一種傳感器模塊；在附圖中，對應的附圖標記表示對應的部件。
具體實施例方式
圖1示意性地表示了根據本發明的具體實施例的光刻裝置。該裝置包括-照射系統(照射器)IL，其用於調節輻射光束B(例如UV輻射或DUV輻射)。
-支撐結構(例如掩模臺)MT，其構成為支撐構圖部件(例如掩模)MA，並與用於按照一定參數精確定位該構圖部件的第一定位裝置PM連接；-基底臺(例如晶片臺)WT，其構成為保持基底(例如塗敷抗蝕劑的晶片)W，並與用於按照一定參數精確定位基底的第二定位裝置PW連接；以及-投影系統(例如折射投影透鏡系統)PS，用於將通過構圖部件MA賦予輻射光束B的圖案投射到基底W的目標部分C(例如包括一個或多個管芯)上。
照射系統可以包括用於引導、整形或控制輻射的各種類型的光學部件，如折射、反射、磁、電磁、靜電或其他類型的光學部件，或其任何組合。
支撐結構支撐構圖部件，即承載該構圖部件的重量。其根據構圖部件的定向、光刻裝置的設計以及其他條件來保持該構圖部件，所述其他條件例如該構圖部件是否保持在真空環境中。該支撐結構可以利用機械、真空、靜電或其他夾緊技術來保持該構圖部件。支撐結構可以是框架或者工作檯，例如所述結構根據需要可以是固定的或者是可移動的。該支撐結構可以確保構圖部件例如相對於投影系統位於所需的位置。這裡任何術語「中間掩模版」或者「掩模」的使用可以認為與更普通的術語「構圖部件」同義。
這裡使用的術語「構圖部件」應廣義地解釋為能夠給投射光束賦予帶圖案的截面從而在基底的目標部分中形成圖案的任何裝置。應該注意，賦予輻射光束的圖案可以不與基底目標部分中的所需圖案精確一致，例如如果該圖案包括相移特徵或所謂的輔助特徵。一般地，賦予輻射光束的圖案與在目標部分中形成的器件如集成電路的特定功能層相對應。
構圖部件可以是透射型的或者反射型的。構圖部件的示例包括掩模，可編程反射鏡陣列，以及可編程LCD板。掩模在光刻中是公知的，它包括如二進位型、交替相移型、和衰減相移型的掩模類型，以及各種混合掩模類型。可編程反射鏡陣列的一個示例採用微小反射鏡的矩陣排列，每個反射鏡能夠獨立地傾斜，從而沿不同的方向反射入射的輻射光束。這些傾斜的反射鏡向該反射鏡矩陣反射的輻射光束賦予圖案。
這裡所用的術語「投影系統」應廣義地解釋為包含任何類型的投影系統，包括折射、反射、反折射、磁、電磁和靜電光學系統，或其任何組合，只要適合於所用的曝光輻射，或者適合於其他方面，如使用浸液或使用真空。這裡任何術語「投影透鏡」的使用可以認為與更普通的術語「投影系統」同義。
如這裡指出的，該裝置屬於透射型(例如採用透射掩模)。可替換的是，該裝置可以屬於反射型(例如採用上面提到的一種類型的可編程反射鏡陣列，或採用反射掩模)。
光刻裝置可以是具有兩個(二級)或者多個基底臺(和/或兩個或者多個掩模臺)的這種類型。在這種「多級式」裝置中，可以並行使用這些附加臺，或者可以在一個或者多個臺上進行準備步驟，而一個或者多個其它臺用於曝光。
參考圖1，照射器IL接收來自輻射源SO的輻射光束。輻射源和光刻裝置可以是獨立的機構，例如當輻射源是受激準分子雷射器時。在這種情況下，不認為輻射源是構成光刻裝置的一部分，輻射光束藉助於光束輸送系統BD從源SO傳輸到照射器IL，所述光束輸送系統包括例如合適的定向反射鏡和/或擴束器。在其它情況下，輻射源可以是裝置的組成部分，例如當源是汞燈時。源SO和照射器IL，如果需要的話連同光束輸送系統BD可被稱作輻射系統。
照射器IL可以包括調節器AD，用於調節輻射光束的角強度分布。一般地，至少可以調節在照射器光瞳面上強度分布的外和/或內徑向範圍(通常分別稱為σ-外和σ-內)。此外，照射器IL可包括各種其它部件，如積分器IN和聚光器CO。照射器可用於調節該輻射光束，以在其橫截面上具有所需的均勻度和強度分布。
輻射光束B入射到保持在支撐結構(例如掩模臺MT)上的構圖部件(例如掩模MA)上，並由該構圖部件對其進行構圖。橫向穿過掩模MA後，輻射光束B通過投影系統PS，該投影系統將光束聚焦在基底W的目標部分C上。在第二定位器PW和位置傳感器IF(例如幹涉測量裝置、線性編碼器或電容傳感器)的輔助下，基底臺WT可以精確地移動，例如在輻射光束B的光路中定位不同的目標部分C。類似地，例如在從掩模庫中機械取出掩模MA後或在掃描期間，可以使用第一定位器PM和另一個位置傳感器(圖1中未明確示出)將掩模MA相對輻射光束B的光路進行精確定位。一般地，藉助於長行程模塊(粗略定位)和短行程模塊(精確定位)，可以實現掩模臺MT的移動，該長行程模塊和短行程模塊構成第一定位器PM的一部分。類似地，利用長行程模塊和短行程模塊可以實現基底臺WT的移動，該長行程模塊和短行程模塊構成第二定位器PW的一部分。在步進器(與掃描器相對)的情況下，掩模臺MT只與短行程致動裝置連接，或者固定。掩模MA與基底W可以使用掩模對準標記M1、M2和基底對準標記P1、P2進行對準。儘管如所示那樣，基底對準標記佔據指定的目標部分，但是這些基底對準標記也可以位於目標部分之間的空間中(它們被稱作劃線道對準標記)。類似地，在掩模MA上提供多於一個管芯的情況下，這些掩模對準標記可以位於這些管芯之間。
所示的裝置可以按照下面至少一種模式使用1.在步進模式中，掩模臺MT和基底臺WT基本保持不動，賦予輻射光束的整個圖案被一次投射到目標部分C上(即單次靜態曝光)。然後基底臺WT沿X和/或Y方向移動，從而可以曝光不同的目標部分C。在步進模式中，曝光區的最大尺寸限制了在單次靜態曝光中成像的目標部分C的尺寸。
2.在掃描模式中，當賦予輻射光束的圖案被投射到目標部分C時，同步掃描掩模臺MT和基底臺WT(即單次動態曝光)。基底臺WT相對於掩模臺MT的速度和方向通過投影系統PS的放大(縮小)和圖像反轉特性來確定。在掃描模式中，曝光區的最大尺寸限制了在單次動態曝光中目標部分的寬度(沿非掃描方向)，而掃描移動的長度確定目標部分的高度(沿掃描方向)。
3.在其他模式中，當賦予輻射光束的圖案投射到目標部分C上時，掩模臺MT基本保持不動，保持可編程構圖部件，而移動或掃描基底臺WT。在該模式中，一般採用脈衝輻射源，並且在基底臺WT每次移動之後，或者在掃描期間兩個相繼的輻射脈衝之間根據需要更換可編程構圖部件。這種操作模式可以很容易地應用於採用可編程構圖部件的無掩模光刻中，所述可編程構圖部件如上面提到的一種類型的可編程反射鏡陣列。
還可以採用在上述所用模式的組合和/或變化，或者採用完全不同的模式。
如圖5中所示，使用供液系統向投影系統的最後一個元件與基底之間的空間供應液體。貯液器10在投影系統的像場周圍形成對基底的無接觸密封，從而限制液體使其充滿基底表面與投影系統的最後一個元件之間的空間。貯液器由位於投影系統PL的最後一個元件下面且圍繞該元件的密封構件12形成。使液體進入該投影系統下面和密封構件12內的空間中。密封構件12略微延伸到投影系統的最後一個元件之上，液面升到該最後一個元件之上，從而提供液體緩衝器。密封構件12具有內周邊，其上端優選緊密符合投影系統或其最後一個元件的形狀，並且例如可以是圓形的。在底部，該內周邊優選緊密符合像場的形狀，例如矩形，然而這種情況不是必須的。
通過密封構件12的底部和基底W的表面之間的氣封16將液體限制在貯液器中。該氣封由在壓力下經入口15提供到密封構件12與基底之間的空隙，並經第一出口14排出的氣體形成，所述氣體例如空氣或合成空氣，但是優選N2或另一種惰性氣體。對進氣口15上的超壓、第一出口14上的真空級和空隙的幾何形狀進行設置，從而存在限制液體的向內高速氣流。
圖6示出根據現有技術的ILIAS傳感器模塊20。該模塊具有由透射板22支撐的作為輻射接收元件的剪切光柵結構21，該透射板可由玻璃或石英製成。量子變換層23直接位於照相機晶片25(輻射檢測元件)之上，該照相機晶片又安裝在基底28上。基底28經隔離件26與透射板22連接，接合線27將輻射檢測元件連接到外部設備。在量子變換層23與透射板22之間存在氣隙。在例如設計為對157nm輻射敏感的裝置中，不能很容易地清潔傳感器內的氣隙，從而將包含吸收輻射的相當大比例的氧和水。因此使信號損失。由於石英或玻璃密封板22與氣隙中的空氣之間的衍射率(diffractive index)有很大差別，因此臨界角很小，並且對應於NA＞1的與法線成較大夾角的輻射損失了。除了信號損失之外，傳感器的靈敏度隨入射角而不同。
圖7至15示出根據本發明實施例的經改進的基底高度處的傳感器。在下面的實施例中，與圖6的傳感器的部件等同的部件用相同的附圖標記來表示，為了簡明省略了其詳細描述。
在圖7的實施例中，量子變換(發光)層23位於透明板22的背面，而不是位於照相機晶片(輻射檢測元件)25的正面。由於該量子變換層的折射率大於空氣，因此，臨界角更大，並且有更少的輻射在透明板22中內反射。但是，如圖8中所示，量子變換層的材料是多孔的，其可以是磷光體，因此，存在對透明板22的背面的不完全覆蓋。這樣，比所期望的更多的輻射在透明板22中內反射。本發明人已經發現，通過使透明板22的背面22a粗糙可以改進傳感器的靈敏度。
表面22a的粗糙度具有使傳播通過該透明板的輻射以各種角度入射到表面22a的區域上的作用。因此，如圖9中所示，在接近(總(global))法線的角度時會出現透射損失，但是在距離該總法線更遠的角度時會增大透射。實際效果是傳感器響應度的均勻性隨入射角而增大。表面22a的漫射確實在照相機25上產生一些圖像模糊，但是這是可容許的，特別是如果其小於像素尺寸，例如25μm，因此可被忽略。因此，照相機25可能需要接近於或直接緊靠變換層23。可替換的是，可以使用透鏡或光導纖維束在不損失空間信息的情況下將變換層23發出的輻射耦合到該照相機。
可以通過任何已知的方法來形成表面22a的粗糙度，包括在板的製造過程中省略最後的磨光步驟。
表面粗糙度應該使該表面上的斜度變化量至少為使NA大於1那麼大，即Δθ＞sin-1(NA-1)。這確保在最大NA時的光線的入射角總是小於在表面上某一點處的臨界角。
由表面粗糙度測試儀確定的粗糙度RDq應該大於tan(sin-1(NA-1))，例如在0.1到0.5的範圍內。
圖10中示出傳感器30的另一個實施例，該傳感器具有在透明板22的表面22a中形成的菲涅耳透鏡31。該菲涅耳透鏡設計為透過鉻層21中的孔徑(例如針孔或光柵)的所有輻射都以小於臨界角的角度入射在石英或玻璃/空氣界面上。該菲涅耳透鏡可以由許多已知的技術來形成，例如光刻構圖和蝕刻。
圖11中示出根據另一個實施例的傳感器40，該傳感器具有位於鉻層21中的孔徑(例如針孔或光柵)之後的透明板中的區域41，該區域的折射率具有梯度。這可以通過局部選擇性地摻雜形成透明板22的石英或玻璃材料而產生，並且使得穿過孔徑的所有光線設置為以接近法線角入射在石英/空氣界面上成為可能。
圖12示出傳感器50的另一個實施例，其使用反轉的溫斯頓(Winston)錐體51來反射所有光線，從而使其以小於臨界角入射在底面52上，因此不發生內反射而是最大透射到傳感器25中。溫斯頓錐體是設計為將入射光線最大程度地收集到某一視場中的離軸迴轉拋物線，並且在Winston，R.於J.Opt.Soc.Amer.60，245-247，1970發表的「在幾何光學範圍內的光收集(Light Collection within theFramework of Geometric Optics)」中有進一步的描述，該文件整體在此引入作為參考。在本實施例中的溫斯頓錐體51是一塊實心的石英或玻璃，優選與透明板22整體地形成，並在其側面53具有反射塗層。
在圖13中示出的傳感器60中，將傳感器25直接安裝到透明板22的背面22a上。為此，可以使用在待檢測的輻射下是穩定的並且折射率接近透明板22的石英或玻璃的膠。
圖14中示出另一種傳感器40，其使用位於透明板的背面22a上的全息元件71，從而將輻射引導到傳感器25上。通過已知的技術可以很容易地製造所需的全息圖。可以使用衍射光學元件來代替該全息元件。
如圖15中所示，根據另一個實施例的傳感器80具有在透明板22的背面形成的凸球面透鏡81和反射圓柱體82，以將輻射引導到傳感器25。球面透鏡81的中心接近鉻層21中的孔徑，從而使所有光線在石英/空氣界面的入射角都接近法線。
該球面透鏡優選與透明板整體形成，但是也可以將該球面透鏡形成為單獨的部件，並用合適的膠粘合該球面透鏡，所述合適的膠即是在曝光輻射下穩定並且折射率接近透鏡折射率的膠。
但是，圓柱形反射器優選製成為單獨的部件，並連接到透明基底或其後的傳感器上。這是因為對連接方式和準確度的要求與對其形狀的要求相比不嚴格得多。
在圖16的實施例中，傳感器90具有在透明板22的後側上提供的圓柱突出部分91。該突出部分的遠端具有挖去的凹面形(concavecut-away shape)，從而形成透鏡。將突出部分91的外表面93磨光並塗敷塗層以增大其反射率。也可以對該凹切面塗敷塗層以增大其透射率。如該圖中所示，輻射可通過三條路線之一到達傳感器25。當相對於法線的入射角小時，輻射將直接穿過凹面92到達傳感器25。當相對於法線的入射角較大時，輻射將在凹面92處向內反射，並由背對著凹面92的側面93反射，然後光線穿過到達傳感器25。當以相對於法線更大的角度入射時，輻射由側面93反射，穿過凹面92並由此到達傳感器25。
儘管在圖11至16中所示的實施例中沒有示出發光或量子變換層，但是方便的話可以在傳感器上或其他地方提供所述層。還能夠理解，可以將本發明不同實施例的特徵組合。
根據傳感器的功能，輻射接收元件可以包括光柵和/或具有針孔的元件。
傳感器可以位於基底的高度，特別是使輻射接收元件21與基底W相對於投影系統的最後一個元件的距離相同。
在本申請中，本發明的光刻裝置具體用於製造IC，但是應該理解，這裡描述的光刻裝置可能具有其它應用，例如，它可用於製造集成光學系統、用於磁疇存儲器的引導和檢測圖案、平板顯示器、液晶顯示器(LCD)、薄膜磁頭等等。本領域的技術人員將理解，在這種可替換的用途範圍中，任何術語「晶片」或者「管芯」的使用應認為分別可以與更普通的術語「基底」或者「目標部分」同義。在曝光之前或之後，可以利用例如軌跡器(一種通常將抗蝕劑層塗敷於基底並將已曝光的抗蝕劑顯影的工具)、計量工具和/或檢驗工具對這裡提到的基底進行處理。在可應用的地方，這裡公開的內容可應用於這種和其他基底處理工具。另外，例如為了形成多層IC，可以對基底進行多於一次的處理，因此這裡所用的術語基底也可以指的是已經包含多個已處理層的基底。
這裡使用的術語「輻射」和「光束」包含所有類型的電磁輻射，包括紫外(UV)輻射(例如具有約365，248，193，157或者126nm的波長)。
本文中允許的術語「透鏡」可以涉及各種類型的光學部件的任一種或任何組合，包括折射和反射光學部件。
儘管上面已經描述了本發明的具體實施例，但是應該理解，本發明可以按照不同於所描述的其他方式實施。例如，本發明可以採取電腦程式的形式，該電腦程式包含描述如上面公開的方法的一個或多個機器可讀的指令序列，或者採取數據存儲媒體(例如半導體存儲器、磁碟或光碟)的形式，該數據存儲媒體具有存儲在其中的電腦程式。
本發明可以應用於任何溼浸式光刻裝置中，特別是但不限於上面提到的那些類型。
上面的描述意在說明，而非限制。因此，可以在不背離下面所列權利要求書的範圍的情況下對所描述的本發明進行修改對本領域的技術人員來說是顯而易見的。
權利要求
1.一種用於光刻投影裝置中的基底高度處的傳感器，該光刻投影裝置具有配置為以大於1的數值孔徑將帶圖案的輻射光束投射到基底目標部分上的投影系統，該傳感器包括輻射檢測器；具有正面和背面的透射板，該透射板覆蓋該輻射檢測器，使該投影系統投射的輻射從該透射板的正面射入並從該透射板的背面射出以到達該輻射檢測器；以及設置在該透射板背面上的發光層，該發光層吸收輻射，並發出不同波長的發光輻射，其中該背面是粗糙的。
2.根據權利要求1所述的光刻裝置，其中該背面具有測得的在0.1到0.5的範圍內的表面粗糙度Rdq。
3.根據權利要求1所述的光刻裝置，其中該輻射檢測器具有多個像素，該背面的粗糙度使模糊小於一個像素的尺寸。
4.一種用於光刻投影裝置中的基底高度處的傳感器，該光刻投影裝置具有配置為以大於1的數值孔徑將帶圖案的輻射光束投射到基底目標部分上的投影系統，該傳感器包括輻射檢測器；具有正面和背面的透射板，該透射板覆蓋該輻射檢測器，使該投影系統投射的輻射從該透射板的正面射入並從該透射板的背面射出以到達該輻射檢測器；以及菲涅耳透鏡，其設置在該透射板的背面上，並設置為將輻射耦合到輻射檢測器。
5.根據權利要求4所述的光刻裝置，其中該菲涅耳透鏡設置成使穿過該透明板的所有輻射以小於臨界角的角度從該透明板射出。
6.根據權利要求4所述的光刻裝置，其中該菲涅耳透鏡與該透明板整體地形成。
7.一種用於光刻投影裝置中的基底高度處的傳感器，該光刻投影裝置具有配置為以大於1的數值孔徑將帶圖案的輻射光束投射到基底目標部分上的投影系統，該傳感器包括輻射檢測器；以及具有正面和背面的透射板，該透射板覆蓋該輻射檢測器，使該投影系統投射的輻射從該透射板的正面射入並從該透射板的背面射出以到達該輻射檢測器；其中，輻射所穿過的透射板的區域具有折射率梯度，從而使輻射朝向該透明板背面的法線折射。
8.一種用於光刻投影裝置中的基底高度處的傳感器，該光刻投影裝置具有配置為以大於1的數值孔徑將帶圖案的輻射光束投射到基底目標部分上的投影系統，該傳感器包括輻射檢測器；具有正面和背面的透射板，該透射板覆蓋該輻射檢測器，使該投影系統投射的輻射從該透射板的正面射入並從該透射板的背面射出以到達該輻射檢測器；以及反轉的溫斯頓錐體，其設置在該透射板的背面上，並設置為將輻射耦合到輻射檢測器。
9.根據權利要求8的光刻裝置，其中該反轉的溫斯頓錐體的側面具有反射塗層。
10.根據權利要求8的光刻裝置，其中該反轉的溫斯頓錐體與該透明板整體地形成。
11.一種用於光刻投影裝置中的基底高度處的傳感器，該光刻投影裝置具有配置為以大於1的數值孔徑將帶圖案的輻射光束投射到基底目標部分上的投影系統，該傳感器包括輻射檢測器；以及具有正面和背面的透射板，該透射板覆蓋該輻射檢測器，使該投影系統投射的輻射從該透射板的正面射入並從該透射板的背面射出以到達該輻射檢測器；其中該輻射檢測器直接安裝到該透明板的背面上。
12.一種用於光刻投影裝置中的基底高度處的傳感器，該光刻投影裝置具有配置為以大於1的數值孔徑將帶圖案的輻射光束投射到基底目標部分上的投影系統，該傳感器包括輻射檢測器；具有正面和背面的透射板，該透射板覆蓋該輻射檢測器，使該投影系統投射的輻射從該透射板的正面射入並從該透射板的背面射出以到達該輻射檢測器；以及全息光學元件，其設置在該透射板的背面上，並設置為將輻射耦合到該輻射檢測器。
13.一種用於光刻投影裝置中的基底高度處的傳感器，該光刻投影裝置具有配置為以大於1的數值孔徑將帶圖案的輻射光束投射到基底目標部分上的投影系統，該傳感器包括輻射檢測器；具有正面和背面的透射板，該透射板覆蓋該輻射檢測器，使該投影系統投射的輻射從該透射板的正面射入並從該透射板的背面射出以到達該輻射檢測器；設置在該透射板背面上的凸球面透鏡；以及圓柱形反射器，其環繞該凸球面透鏡並設置為將從該透鏡射出的輻射耦合到該輻射檢測器。
14.根據權利要求13的光刻裝置，其中該凸球面透鏡與該透明板整體地形成。
15.根據權利要求13的光刻裝置，其中使該圓柱形反射器與該透明板獨立地製成並隨後附著到該透明板上。
16.一種用於光刻投影裝置中的基底高度處的傳感器，該光刻投影裝置具有配置為以大於1的數值孔徑將帶圖案的輻射光束投射到基底目標部分上的投影系統，該傳感器包括輻射檢測器；具有正面和背面的透射板，該透射板覆蓋該輻射檢測器，使該投影系統投射的輻射從該透射板的正面射入並從該透射板的背面射出以到達該輻射檢測器；圓柱體，其設置在該透射板的背面上並設置為將輻射耦合到該反射檢測器，該圓柱體具有位於其彎曲側面上的反射塗層和位於其面向該傳感器的端面中的凹面部分。
17.根據權利要求13的光刻裝置，其中該圓柱體與該透明板整體地形成。
全文摘要
一種用於高NA光刻裝置中的基底高度處的傳感器，其具有覆蓋傳感元件的透明板，和用於對輻射耦合到該傳感元件進行改進的裝置，包括菲涅耳透鏡、全息光學元件、反轉的溫斯頓錐體、球面透鏡和表面粗糙。
文檔編號G01B11/00GK1862382SQ20061001981
公開日2006年11月15日 申請日期2006年2月27日 優先權日2005年2月28日
發明者H·V·科克, M·A·范德卡爾霍夫, B·克魯辛加, T·F·森格斯, B·默斯特, M·A·M·哈斯特, P·W·韋斯布羅特, M·H·G·W·J·舒倫克, T·哈森多爾夫 申請人:Asml荷蘭有限公司