专利名称：光刻设备的传感器以及获得光刻设备的测量的方法
技术领域：
本发明涉及光刻投影设备和方法。
背景技术：
这里采用的术语“构图结构”应当被广义理解为涉及可用于对应将要建立在衬底的目标部分中的图案，赋予入射辐射束带图案的截面的任何结构或场；在本文中还可以使用术语“光阀”。应当理解，“显示″在构图结构上的图案可能与最后转移到例如衬底或它的层的图案显著不同(例如其中使用预偏置特征、光学邻近校正特征、相位和/或偏振变化技术、和/或多重曝光技术)。通常，这种图案将对应于建立在目标部分中的器件例如集成电路或其它器件(见下面)中的特定功能层。构图结构可以是反射式的和/或透射式的。构图结构的实例包括-掩模。掩模的概念在光刻术中是公知的，并且它包括诸如二元、交替相移、和衰减相移之类的掩模类型，以及各种混合掩模类型。这种掩模在辐射束中的放置按照掩模上的图案引起照射到该掩模上的辐射的选择性透射(在透射式掩模的情况下)或反射(在反射式掩模的情况下)。就掩模来说，支撑结构通常是掩模台，其保证可使掩模保持在入射辐射束中的预期位置处，并且如果需要的话它能够相对于该射束移动。
-可编程反射镜阵列。这种器件的一个实例是具有粘弹性控制层和反射表面的矩阵可寻址表面。这种设备背后的基本原理是(例如)反射表面的寻址区域将入射光反射成衍射光，而未寻址区域将入射光反射成未衍射光。使用适当的滤波器，可以将未衍射光滤出反射束，仅留下衍射光；照这样，根据矩阵可寻址表面的寻址图案射束变成带图案的。栅状光阀(GLV)阵列也可以以相应方式来使用，其中每个GLV可包括多个反射带，它们可以彼此相对变形(例如通过施加电势)以形成将入射光反射成衍射光的格栅。可编程反射镜阵列的另一替换实施例采用很小的(可能是显微的)反射镜的矩阵配置，其每一个可以通过施加适当定位的电场或通过采用压电致动装置来单独地关于轴倾斜。例如，这些反射镜可以是矩阵可寻址的，以便被寻址的反射镜将沿与未寻址的反射镜不同的方向反射入射辐射束；照这样，反射束根据矩阵可寻址反射镜的寻址图案被构图。所需的矩阵寻址可以使用适当的电子装置来执行。在上述两种情形下，构图结构可以包括一个或多个可编程反射镜阵列。关于这里所涉及的反射镜阵列的更多信息可以例如从美国专利No.5,296,891和No.5,523,193和PCT专利申请WO98/38597和WO 98/33096中找到，在此引入这些文献作为参考。就可编程反射镜阵列来说，支撑结构可以体现为框架或台，例如，其可以按照需要是固定的或可移动的。
-可编程LCD面板。这种结构的实例在美国专利No.5,229,872中给出，其在此被引入作为参考。如上所述，在这种情况下支撑结构可以体现为框架或台，例如，其可以按照需要是固定的或可移动的。
光刻设备可以包括支撑(即承受重量)构图结构的支撑结构。该支撑结构可以以特定方式支持构图结构，该方式取决于这类因素，如构图结构的定向、光刻设备的设计、以及其它条件，例如构图装置是否保持在真空环境中。支撑可以包括机械夹紧、真空、或其它夹紧技术(例如静电夹紧，可能是在真空条件下)。支撑结构可以是框架或台，例如，其可以按照需要是固定的或可移动的且其可以保证构图装置例如相对于投影系统处于预期位置处。
这里术语“分划板(reticle)”或“掩模”的任何使用都可被认为与更概括的术语“构图结构”同义。为了简单起见，在特定位置处，本文的其余部分特别针对涉及掩模(或“分划板”)和掩模台(或“分划板台”)的实例；然而，这些实例中讨论的一般原理应当以上述构图结构的更广义的角度来理解。
光刻设备可用于将预期图案施加到表面(例如衬底的目标部分)上。光刻投影设备可用于例如集成电路(IC)制造中。在这种情况下，构图结构可以产生对应于IC的各层的电路图案，并且该图案可以映射到衬底(例如硅晶片或其它半导体材料)上的目标部分(例如包括一个或多个管芯和/或其(各)部分)上，该目标部分涂有辐射敏感材料(例如抗蚀剂)层。通常，单个晶片将包含通过投影系统相继照射(例如一次一个)的相邻目标部分的整个矩阵或网络。
在目前采用通过掩模台上的掩模构图的设备中，两种不同类型的机器之间会产生差异。在一种类型的光刻投影设备中，通过一次将整个掩模图案曝光到目标部分上来照射每个目标部分；这种设备通常被称为晶片步进机。在替换设备中-通常被称为步进扫描设备-通过下述方式来照射每个目标部分在投影束下沿给定参考方向(“扫描”方向)渐进扫描掩模图案同时平行于或反平行于该方向同步扫描衬底台；通常由于投影系统具有放大系数M(一般＜1)，因此扫描衬底台的速度V将是扫描掩模台的速度的M倍。扫描类型的设备中的投影束可以具有沿扫描方向具有缝隙宽度的缝隙形式。关于这里描述的光刻设备的更多信息可以例如从美国专利No.6,046,792中找到，其在此被引入作为参考。
在使用光刻投影设备的制造工艺中，图案(例如掩模中的)被映射到被辐射敏感材料(例如抗蚀剂)至少部分覆盖的衬底上。在该映射过程之前，该衬底可以经历多种其它过程，例如涂底(priming)、抗蚀剂涂敷、和/或软烤。曝光后，衬底可以经受其它过程，例如曝光后烘烤(PEB)、显影、硬烤、和/或映射特征的测量/检验。这组过程可以用作构图器件(例如IC)的各层的基础。例如，这些转移过程可以在衬底上形成带图案的抗蚀剂层。一种或多种构图工艺可以随后进行，例如淀积、刻蚀、离子注入(掺杂)、金属化、氧化、化学机械抛光等，它们全部都可以旨在形成、修改、或完成各层。如果需要多层，则对每个新层可以重复整个过程或其变型。最后，器件阵列将呈现在衬底(晶片)上。接着通过诸如切片或切割之类的技术使这些器件彼此分开，由此各个器件可以安装在载体上，与管脚相连，等等。关于这些工艺的其它信息可以例如从McGraw Hill出版公司1997年第三次出版的Peter van Zant编著的书“Microchip FabricationAPractical Guide to Semiconductor Processing”(ISBN 0-07-067250-4)中得到。
这里涉及的衬底可以在曝光之前或之后例如用轨道(track)(一种工具，其一般将抗蚀剂层施加到衬底上并显影曝光的抗蚀剂)或度量衡学或检验工具来处理。在可应用的地方，本公开可以应用于这种和其它衬底处理工具。另外，衬底可以被处理一次以上(例如，为了形成多层IC)，因此这里所用的术语衬底也可以涉及已经包含多次处理的层的衬底。
术语“投影系统”应当被广义理解为包含各种类型的投影系统，例如包括折射式光学部件、反射式光学部件、和反折射系统。特定投影系统可以根据以下因素来选择例如所用的曝光辐射的类型、曝光路径中的任何浸入流体或填充气体的区域、是全部还是部分曝光路径中使用真空，等等。为了简单起见，下文可以将投影系统称为“透镜”。辐射或照明系统还可以包括按照这些设计类型中的任何一种工作的、用于定向、定形、减小、放大、构图、和/或另外控制辐射的投影束的部件，并且在下面也可以将这些部件共同称为或单称为“透镜”。
另外，光刻设备可以是具有两个或更多衬底台(和/或两个或更多掩模台)的类型。在这种“多台”设备中，附加台可以并行使用，或者可以在一个或多个台上执行预备步骤而一个或多个其它台用于曝光。例如在美国专利No.5,969,441和PCT申请No.WO 98/40791中描述了双台光刻设备，在此引入这些文献作为参考。
光刻设备还可以是这种类型的，即其中衬底浸入具有相对高折射率的液体(例如水)中以便填充投影系统的最后元件和衬底之间的空间。浸入液体还可以施加到光刻设备中的其它空间，例如在掩模和投影系统的第一元件之间。使用浸入技术来增加投影系统的有效数值孔径在本领域中是公知的。
在该文献中，术语“辐射”和“射束”用于包含所有类型的电磁辐射，包括紫外线辐射(例如具有365、248、193、157或126nm的波长)和EUV(极远紫外线辐射，例如具有在520nm范围内的波长)，以及粒子束(例如离子或电子束)。
尽管在本文中具体涉及了光刻设备在IC制造中的使用，但是应当清楚地理解，这种设备具有多种其它可能的应用。例如，它可用在集成光学系统、磁畴存储器的引导和检测图案、液晶显示面板、薄膜磁头、DNA分析设备等的制造中。技术人员将认识到，在这些替换应用的情况下，在本文中术语“晶片”或“管芯”的任何使用都应当被认为分别被更概括的术语“衬底”和“目标部分”所代替。
光刻设备的光学部件的光学特性在操作期间可以变化。为了保持预定的质量水平，重要的是知道在光刻设备的光学系统中是否存在任何异常。光学特性可以使用例如美国公开专利申请No.US2002/0001088A中描述的专用测试设备来测试。该公开物描述了一种用于波前检测的设备，其可用于例如测量和校正用于微光刻的步进机或扫描机的光学部件中的像差。
这些已知的测试设备位于被曝光的晶片的位置，需要很大程度地拆卸光刻设备。因此，将要被测试的设备不得不相当长时间不能工作。
发明内容
根据本发明的一个实施例的传感器装置包括衬底，其具有下述被设置作为衬底中的集成电路的多个传感元件，其中对于该多个传感元件中的每一个来说，提供包括连接到该传感元件的处理电路和连接到该处理电路的输入/输出接口的相关电子电路。提供电源单元，该电源单元被配置用于仅向与正在使用的该多个传感元件中的一个或多个相关的电子电路提供工作功率。还公开了包括这种装置的设备和使用这种装置的方法。
现在参考附图借助实例描述本发明的实施例，其中图1示出光刻设备，本发明的实施例可以连同该光刻设备一起使用。
图2示出根据本发明的实施例的传感器装置。
图3示出结合根据本发明的实施例的传感器装置的专用测试掩模的简化图。
在图中，相应参考标记指示相应部分。
具体实施例方式
本发明的实施例包括例如传感器装置，该传感器装置可用于允许测试设备的光学部件而不需要主要致力于准备和执行该测试。这种传感器装置可用于测量被设置用于处理衬底的设备(例如光刻设备)的特性，例如光学特性。
图1示意性地示出光刻投影设备，本发明的实施例可以连同该光刻投影设备一起使用。该设备包括被配置用于提供(例如具有能够提供的结构)辐射的投影束的辐射系统。在该特定实例中，用于提供辐射(例如UV或EUV辐射)的投影束PB的辐射系统包括辐射源SO和照明器IL；被配置用于支撑能够构图投影束的构图结构的支撑结构。在该实例中，第一目标台(掩模台)MT设有用于支持掩模MA(例如分划板)的掩模支架，并连接到用于相对于项PL精确定位掩模的第一定位结构；被配置用于支持衬底的第二目标台(衬底台)。在该实例中，衬底台WT设有用于支持衬底W(例如涂有抗蚀剂的半导体晶片)的衬底支架，并连接到用于相对于项PL和(例如干涉测量的)测量结构IF精确定位衬底的第二定位结构，其被配置用于精确指示衬底和/或衬底台相对于透镜PL的位置；以及被配置用于投影带图案的射束的投影系统(“透镜”)。在该实例中，投影系统PL(例如折射式透镜组、反折射或反射系统、和/或反射镜系统)被配置用于将掩模MA的照射部分映射到衬底W的目标部分C(例如包括一个或多个管芯和/或其(若干)部分)上。或者，该投影系统可以投影二次光源的图像，对于这些二次光源来说可编程构图结构的元件可用作快门。该投影系统还可以包括微透镜阵列(MLA)，例如用于形成二次光源以及将微点(microspot)投影到衬底上。
如这里所描述的，该设备是透射型的(例如具有透射式掩模)。然而，通常，例如它还可以是反射型的(例如具有反射式掩模)。或者，该设备可以采用另一种构图结构，例如如上所述的类型的可编程反射镜阵列。
源SO(例如汞灯、受激准分子激光器、电子枪、激光等离子体源或放电等离子体源、或设置在存储环或同步加速器中的电子束路径周围的波动器)产生辐射束。该射束例如直接或者在穿过调节结构或场例如射束扩展器Ex之后被馈送到照明系统(照明器)IL中。照明器IL可以包括用于设置射束中强度分布的外和/或内径向伸展(通常分别被称为σ-外和σ-内)的调节结构或场AM，其可以影响由例如衬底处的投影束所传递的辐射能量的角分布。此外，该设备通常将包括多种其它部件，例如积分器IN和聚光器CO。这样，照射到掩模MA上的射束PB沿其截面具有所需的均匀性和强度分布。
相对于图1应当注意，源LA可以位于光刻投影设备的外壳内(例如当源LA是汞灯时通常就是这样)，但是它也可以远离光刻投影设备，它产生的辐射束被引入该设备中(例如借助于射束输送系统BD，该射束输送系统包括例如适当的定向反射镜和/或射束扩展器)；当源LA是受激准分子激光器时通常是后一种情形。本发明和权利要求包含这些情形。源SO和照明器IL连同射束输送系统BD(如果有的话)一起可被称为辐射系统。
射束PB接着截取保持在掩模台MT上的掩模MA。穿过(或者已经被选择性地反射)掩模MA之后，射束PB穿过透镜PL，其将射束PB聚焦在衬底W的目标部分C上。借助于第二定位结构PW(和干涉测量结构IF)，衬底台WT可被精确地移动，例如以便沿射束PB的路径定位不同的目标部分C。类似地，第一定位结构PM(可能连同另一未明确示出的定位传感器一起)可用于例如在从掩模库机械检索掩模MA之后或在扫描期间相对于射束PB的路径精确定位掩模MA。通常，目标台MT、WT的移动将借助于长冲程模块(粗定位)和短冲程模块(精定位)来实现，它们在图1中未明确示出。然而，在晶片步进机(与步进扫描设备相反)的情况下，掩模台MT可以仅连接到短冲程致动器，或者可以被固定。掩模MA和衬底W可以使用掩模对准标记M1、M2和衬底对准标记P1、P2来对准。
所描述的设备可以在多种不同的模式下使用1.在步进模式中，掩模台MT基本保持不动，以及整个掩模图像立即(即在单“闪”)投影到目标部分C上。衬底台WT接着沿x和/或y方向移动以便不同的目标部分C可以被射束PB照射。在步进模式中，曝光场的最大尺寸可以限制在一次静态曝光中映射的目标部分C的尺寸；2.在扫描模式中，基本适用相同的情形，只是给定的目标部分C不在单“闪”曝光。代替地，掩模台MT可以沿给定方向(所谓的“扫描方向”，例如y方向)移动，并且速度为v，因此使得投影束PB在掩模图像上方扫描。同时，衬底台WT沿相同或相反方向以速度V＝Mv同时移动，其中M是透镜PL的放大倍数(一般，M＝1/4或1/5)。衬底台WT相对于掩模台MT的速度和方向可以由投影系统PL的放大倍数(或缩小倍数)和图像反转特性决定。照这样，相对大的目标部分C能够被曝光，而不必损害分辨率。在扫描模式中，曝光场的最大尺寸可以限制一次动态曝光中目标部分的宽度(沿非扫描方向)，而扫描移动的长度可以决定目标部分的高度(沿扫描方向)；3.在另一种模式中，掩模台MT基本保持不动支持可编程构图结构，以及衬底台WT在赋予投影束的图案投影到目标部分C上时被移动或扫描。在该模式中，通常采用脉冲辐射源，并且在衬底台WT的每次移动之后或者在扫描期间的连续辐射脉冲之间可编程构图结构按照需要被更新。这种操作模式可容易应用于无掩模光刻术，该无掩模光刻术利用可编程构图结构，例如如上所述的类型的可编程反射镜阵列。
还可以采用对上述使用模式或完全不同的使用模式的组合和/或变型。
光刻设备的光学系统对于由该光刻设备制造的产品的最后质量来说可能是非常重要的。因此，不时地测量光学系统的特性以及可能地调节该光学系统的一个或多个元件(例如投影透镜PL)可能是重要的。采用常规方式，这种测量可以通过光刻设备的局部拆卸和特定测试设备代替晶片W(或晶片台WT)的安装来执行。
在图2中，示出传感器装置10的顶视图。该传感器装置10包括半导体晶片1，其上形成作为晶片1上的集成电路的多个元件。晶片1可以是硅材料，或另一种材料或适于晶片处理的材料构成。
元件包括多个传感器2(或传感器阵列)、接收传感器2的输出信号的处理电子线路(例如处理电路，如被配置用于执行一系列操作的逻辑元件的阵列)4、和连接到处理电路4的存储器6。存储器6可包括用于存储处理电路4的操作指令的非易失性部分、和用于存储测量数据的易失性或非易失性部分。另外，存在连接到处理电路4的输入/输出单元(例如接口电路)8、和电源单元9。输入/输出单元8可以将来自传感器装置10的数据传送到外部设备，以及电源单元9向传感器装置10上的元件提供工作功率。
另外，晶片1可以包括对准标记5，其可以与要处理的普通晶片W中的对准标记相比，并可用于对准光刻设备中的晶片1。
采用替换形式，可以使多个分开的传感器装置10集成在晶片上(即传感器2与处理电子线路4、存储器6、I/O单元8和电源单元9中的一个或多个的组合)。然后每个传感器装置10可被设置用于测量光刻设备的具体特性(见下面)。
注意，国际专利公开物WO03/056392描述了这种传感器装置。根据本发明的实施例，电源单元9被配置用于仅向与该多个传感元件2中的正在使用的一个或多个相关的电子电路4、6、8提供工作功率。
在至少一些实施方式中，传感器装置10可用于在不必拆卸光刻设备的情况下测量光刻设备的光学特性。例如，传感器装置10可被配置为在光刻设备内部可如同普通晶片W那样输送。
传感器2可以是各种类型和/或测量原理。为了校准和优化，希望频繁估计由照明系统IL和投影透镜PL形成的空间图像。对于这种应用来说，传感器2可被设置用于沿三维监控晶片位置处的空间强度分布。传感器2还可用于测量特定标记的位置，其几乎不存在于制造掩模MA上并且大量存在于专用掩模MA上。另外，传感器2可被设置用于在映射小掩模特征时测量点扩展函数的形状。这种信息可被处理以获得关于光刻设备的详细信息，例如透镜和聚光器像差。
在特定实例中，传感器2包括整体形成作为晶片1中的集成电路的二极管阵列。希望特征化这些二极管阵列(最初和/或周期性地)，例如以便计算因子，这些因子可包括阵列元件之间的响应差、响应随时间的变化、设备老化和/或污染等等。
或者，还可以测量场上方的光强度(例如晶片级照明均匀性)(例如以提供点传感器功能性)。另外，可以测量漫射光效应。
传感器2可以连接到处理电子线路4。在所示的实施例中，晶片1上的所有传感器2连接到用于处理传感器信号的单个集成电路上。或者，部分处理电子线路4可以与晶片上的传感器2直接相邻。处理电子线路4可以执行信号预处理(例如积分和数字化)，而且还可以例如根据晶片1上的一个以上(可能全部)的传感器2的信号执行更复杂的计算。
可以借助物理连接例如使用晶片台WT上的特定类型的可移动连接器来连接外部设备以进一步处理传感器装置信号以及给传感器装置10供电。然而，这种解决方案可能太麻烦并且在光刻设备里面可能需要附加设备。因此，在替换实施例中，晶片1上的传感器装置10结合夹具一起设置，该夹具是晶片台WT的其上支持晶片的部分。传感器装置10与夹具的结合可以被暂时安置作为测量期间晶片台WT中的替换夹具。夹具和传感器装置10的结合可以是便携式单元，其可以连接到光刻设备的内部以太网或其它数据网络，允许通过光刻设备软件来控制它。替换夹具可以提供它代替的夹具的全部、或仅部分(例如以小于六的自由度定位)功能性。
然而，该第一替换仍可能需要暂时移动光刻设备的某些部分。因此，在另一替换实施例中，I/O单元8和电源单元9都以无线方式工作，其本身从WO03/056392的公开中得知。
操作传感器装置10所需的工作功率可以使用例如RF功率来提供。在这种情况下，电源单元9可包括天线(其可以附着到或集成在晶片1中)和电路以将接收的RF功率按照需要转换成DC或AC功率。在根据本发明的实施例中，电源单元9被设置用于接收不同频率的RF功率。取决于该频率，传感器装置10的特定部分(或者当在晶片1上存在多个传感器装置10时是特定的传感器装置10)可被提供工作功率。
另外，I/O单元8可以使用RF信号交换来工作。在这种情况下，I/O单元8可包括附着到或集成在晶片1中的天线(其可以与电源单元9的天线分开或者与其相同，如果提供了的话)。处理电子线路4可被设置用于与I/O单元8合作以允许与外部设备的数据交换。例如，外部设备可以请求存储在存储器6中的预定数据集，和/或外部设备可以上载存储在存储器6中的用于处理电子线路4的修正的操作指令。当在晶片1上存在多个传感器装置10时，可以使用多路复用技术(例如频分多路复用)来寻址特定的一个I/O单元8。
可以想到，I/O单元8和/或电源单元9可以使用其它无线技术，例如使用光。光(电磁辐射)可用于传递能量或数据。可以想到，例如将太阳能电池或其它光生伏打电池集成在晶片1中以提供功率。可以使用本身已知的多种寻址技术。
用于向传感器装置10提供功率和/或提供接口的外部元件可位于例如光刻设备里面(例如接近晶片台WT，其一个实例在图1中示出)。例如，测试配置10可连接到光刻设备的数据网络。这种连接可允许完全自动地测试和调节光刻设备的光学系统。或者，这些元件可设置在光刻设备外面。后一种配置的潜在优势在于可以构成便携式测试装置，包括具有传感器装置10的晶片1和用于提供功率和数据交换的外部设备。在不需要对光刻设备添加另外的设备的情况下，这种设置可因此节省成本。
作为替换，可以将测量数据(原始数据或已处理的数据)存储在晶片存储器6中，并且可以脱机即在光刻设备外面重新得到该数据。
在图3中，示出可能的测试情形的实例，其本身从WO03/056392中得知。注意，如下面所描述的传感器2也可以由此用在不同的传感器装置中。为了测试例如光刻设备的投影透镜系统PL的光学特性，传感器装置10位于普通晶片位置处。适当的测试掩模位于掩模台MT上。在图3中，这用简化图示出，其中测试掩模用参考数字13表示，以及投影透镜系统PL用参考数字14表示。传感器2包括光电二极管11和检测器掩模12，它们都可以集成在晶片1中。
测试掩模13和检测器掩模12都可以包括N×N个规则间隔的透明孔15，其每一个具有与λ/NA(λ是投影光的波长，以及NA是投影透镜14的数值孔径)相比小的直径。孔15的间距与投影透镜14的分辨率相比很大。在这种配置中，基本上可以借助传感器2来观察透镜的点扩展函数，并且强度增加了等于孔数目N2的倍数。晶片1可以沿三维来扫描，由此允许记录空间图像或点扩展函数。用于根据观察到的点扩展函数确定失真、焦平面和其它高阶透镜像差的数学过程是已知的。所述方法具有的优点是测量条件可以对应于光刻设备中被处理晶片W的普通曝光条件来产生。
测试掩模13和传感器2的结合还可具有其它光学特征，以便能够测量各种类型的像差。δ类型的目标(孔15)的阵列适于测量投影透镜像差。作为测试掩模13的菲涅耳带(Fresnel zone)透镜允许检测聚光透镜像差。测试掩模上的大正方形允许测量漫射光特性。规则设备图案(普通制造掩模MA)允许测量图案保真度以及优化照明条件。测试掩模13上的砖形壁结构允许测量其它像差。
参考图3描述的传感器2可用作根据本发明的实施例的传感器装置10中的单个传感器2。然而，还可以将多个这些传感器组合成传感器阵列。另外，传感器或传感器阵列2可以设置成在晶片1的表面上展开，可能允许单步探测光刻设备的整个像场。这种配置可用于快速执行跨越整个像场的均匀性测量。另外，如上所述可以结合测试掩模3上的图案设置传感器2，例如以允许在单步测试中测量和检测各种类型的像差。
在另一实施例中，传感器装置10以不同形式设置在衬底1上，允许它位于掩模台MT中掩模MA的位置处。这种配置可用于允许特定测量光刻设备的光学系统直到掩模台MT(例如以上参考图1描述的照明系统IL)。
已经使用具体针对折射式光学光刻设备的示例性实施例解释了本发明。然而，本发明还可用在其它类型的光刻设备中，例如反射式光学光刻设备。另外，本发明可用在所有类型的光刻设备中，例如深UV、193nm、157nm或EUV型。
根据本发明的实施例的传感器装置包括衬底，所述传感器装置具有被设置作为衬底中的集成电路的多个传感元件。对于该多个传感元件中的每一个来说，提供相关电子电路，包括连接到该传感元件的处理电路和连接到该处理电路的输入/输出接口。另外，该传感器装置包括被配置用于仅向与该多个传感元件中正在使用的一个或多个相关的电子电路提供工作功率的电源单元。
通过具有与传感元件(或传感元件组)相关的电子电路的分散构造，降低了该电子电路的复杂性。不再需要在晶片上提供根据来自传感器装置的所有传感元件的信号工作的很复杂的处理电子线路，而仅仅提供单个传感元件或小传感元件组的专用电子电路，其被照射用于特定测试。
在另一配置中，该多个传感元件以预定方式分布在衬底上方，例如集中在晶片中心周围。通过使传感元件位于晶片1的中心附近，以及由此位于晶片台中心附近，需要更小的台冲程，由此允许光刻设备更有效地工作。
在另一实施例中，与该多个传感元件中的每一个相关的电子电路以预定方式分布在衬底上方，例如均匀分布在整个衬底表面上方。由此可允许电子电路和传感元件的不太复杂的布局，由此允许更简单地制造传感器装置。另外，可以通过电子电路的适当布局来控制由该电子电路产生的热效应。
在另一实施例中，处理电子线路、输入/输出单元和/或电源单元也被设置作为衬底中或附着到衬底(例如在表面上面或上方)的集成电路或其它结构。这提供可如同普通衬底或晶片那样处理的传感器装置。另外，可以在单个晶片上集成多个传感器装置。使用这种实施例，可以提供单个测试晶片，其可用于使用该多个传感器装置中的特定的一个来测量设备的各种光学特性。另外，可以执行涉及全部衬底表面的测量，其允许单步均匀测量。
在另一实施例中，处理电子线路连接到被配置用于存储软件代码和/或数据的存储器(例如易失性的和/或非易失性的)。软件代码用于对处理电子线路编程，并可以改变以使得传感器装置适于特定类型的测量。
在另一实施例中，输入/输出单元被设置用于使用无线通信技术与外部设备交换数据。该无线通信技术可以基于RF技术或使用光通信。这允许传感器装置用作独立单元，其可借助设备类似要处理的普通衬底那样被处理。
在另一实施例中，传感器装置进一步包括夹具，传感器装置安装在其上，该夹具可安装到光刻设备的晶片台。该夹具可包括用于将传感器装置连接到光刻设备中的数据网络的接口装置。利用这一实施例，可以使用该传感器装置作为便携式单元并把它带到要测试的设备，以便只有一小部分必须安装在光刻设备中以执行测量。
根据本发明的实施例的传感器装置包括衬底，例如硅衬底之类的半导体衬底，其中该衬底包括至少一个传感元件、连接到该至少一个传感元件的处理电子线路、连接到该处理电子线路的输入/输出单元、和用于向传感器装置提供工作功率的电源单元，其中该至少一个传感元件被设置作为衬底中的集成电路，其中电源单元被设置用于将具有预定频率的无线信号转换成用于传感器装置的预定部分的供电电压。该预定部分可以例如是衬底的特定部分上的或具有特定类型的测试配置的一个或多个传感元件、处理电子线路和存储器的组合。照这样，功率仅被传递给该部分并在该部分中消耗，其可以导致衬底中的较低功耗和/或较少的热点形成。另外，电源单元可被设置用于将无线能量转换成用于传感器装置的供电电压，例如转发器类型的转换器。
这种传感器装置可用在如同要处理的普通衬底那样的器件中。因此，可以在不另外对该设备进行拆卸和装配工作的情况下执行光学特性的测量和特征化。由于该至少一个传感元件集成在衬底中，因此该设备的光学特性在适当位置处被测量。该至少一个传感元件可以是光敏半导体元件，例如光电池、光电二极管、光电晶体管或者甚至是光生伏打电池。
根据本发明的一个实施例的光刻设备包括用于提供辐射束的照明系统；用于支撑构图结构的支撑结构，该构图结构用于在射束截面赋予该射束图案；用于支持衬底的衬底台；用于将带图案的射束投影到衬底的目标部分上的投影系统；和这里描述的传感器装置，其中该至少一个传感元件和处理电子线路被设置用于测量光刻设备的一个或多个光学系统的像差。
传感器装置可用于测试和测量光刻设备例如照明系统和投影系统的光学特性。这些系统可以使用折射式和反射式光学部件。传感元件和测试构图装置或测试掩模的特定组合可用于测试特定类型的光学特性。
用于测量被设置用于处理衬底的设备的特性例如光学特性的方法包括进入这里所描述的传感器装置并且将该传感器装置置于测量位置；使用该传感器装置执行测量；以及从设备除去传感器装置。
使用该传感器装置的实施例，其中所有传感器装置元件集成在单个衬底中，可以使传感器装置正如要处理的普通衬底那样被输送通过设备例如光刻设备。这种配置ma允许快速且更频繁地测试设备的(例如光学)特性，而不必拆卸和/或停止操作该设备。
尽管以上已经描述了本发明的实施例，但是应当理解，所要求的本发明可以用除上述之外的其它方式来实施。应当明确注意的是，这些实施例的描述并不旨在限制所要求保护的本发明。
权利要求
1.一种包括衬底的传感器装置，所述传感器装置具有被设置作为衬底中的集成电路的多个传感元件；对于该多个传感元件中的每一个，相关电子电路包括-连接到该传感元件的处理电路，-连接到该处理电路的输入/输出接口；以及被配置用于仅向与正在使用的该多个传感元件中的一个或多个相关的电子电路提供工作功率的电源单元。
2.根据权利要求1的传感器装置，其中该多个传感元件以预定方式分布在衬底上方。
3.根据权利要求1的传感器装置，其中与该多个传感元件中的每一个相关的电子电路以预定方式分布在衬底上方。
4.根据权利要求1的传感器装置，其中传感器是光学传感器。
5.根据权利要求1的传感器装置，其中衬底被配置以适应光刻设备的晶片夹具。
6.根据权利要求1的传感器装置，其中处理电路、输入/输出接口、和电源单元中的至少一个被设置作为衬底中的集成电路。
7.根据权利要求1的传感器装置，其中处理电路连接到被配置用于存储软件代码和数据中的至少一个的存储器。
8.根据权利要求1的传感器装置，其中输入/输出接口被设置用于使用无线通信技术与外部设备交换数据。
9.根据权利要求1的传感器装置，其中传感器装置进一步包括夹具，传感器装置设置在该夹具上，该夹具可安装到光刻设备的晶片台。
10.根据权利要求9的传感器装置，其中夹具包括被配置用于将传感器装置连接到光刻设备的数据网络的接口。
11.一种包括衬底的传感器装置，所述传感器装置具有被设置作为衬底中的集成电路的至少一个传感元件；连接到该至少一个传感元件的处理电路；连接到该处理电路的输入/输出接口；和被配置用于向传感器装置的至少一个其它部件提供工作功率的电源单元，其中该电源单元被设置用于将具有第一预定频率的无线信号转换成用于第一部分传感器装置的供电电压，以及将具有第二预定频率的无线能量转换成用于不同于第一部分的第二部分传感器装置的供电电压。
12.一种光刻设备，包括包括衬底的传感器装置，所述传感器装置具有被设置作为衬底中的集成电路的多个传感元件；对于该多个传感元件中的每一个，相关电子电路包括-连接到该传感元件的处理电路，-连接到该处理电路的输入/输出接口；以及被配置用于仅向与正在使用的该多个传感元件中的一个或多个相关的电子电路提供工作功率的电源单元。
13.根据权利要求12的光刻设备，其中该多个传感元件以预定方式分布在衬底上方。
14.根据权利要求12的光刻设备，其中与该多个传感元件中的每一个相关的电子电路以预定方式分布在衬底上方。
15.根据权利要求12的光刻设备，其中衬底被配置以适应光刻设备的晶片夹具。
16.根据权利要求12的光刻设备，其中处理电路、输入/输出接口、和电源单元中的至少一个被设置作为衬底中的集成电路。
17.根据权利要求12的光刻设备，其中处理电路连接到被配置用于存储软件代码和数据中的至少一个的存储器。
18.根据权利要求12的光刻设备，其中输入/输出接口被设置用于使用无线通信技术与外部设备交换数据。
19.根据权利要求12的光刻设备，其中光刻设备进一步包括设置在光刻设备的晶片台上的夹具，并且传感器装置设置在该夹具上。
20.根据权利要求19的光刻设备，其中夹具包括被配置用于将传感器装置连接到光刻设备的数据网络的接口。
21.一种光刻设备，包括包括衬底的传感器装置，所述传感器装置具有被设置作为衬底中的集成电路的至少一个传感元件；连接到该至少一个传感元件的处理电路；连接到该处理电路的输入/输出接口；和被配置用于向传感器装置的至少一个其它部件提供工作功率的电源单元，其中该电源单元被设置用于将具有第一预定频率的无线信号转换成用于第一部分传感器装置的供电电压，以及将具有第二预定频率的无线能量转换成用于不同于第一部分的第二部分传感器装置的供电电压，以及被配置用于将带图案的辐射束投影到衬底的目标部分上的投影系统；其中传感器装置被设置用于测量投影系统的像差。
22.一种用于测量被设置用于处理衬底的设备的特性例如光学特性的方法，包括进入设备中的传感器装置并且将该传感器装置置于测量位置；使用该传感器装置执行测量；以及从设备除去传感器装置，其中传感器装置包括衬底，所述传感器装置具有被设置作为衬底中的集成电路的多个传感元件；对于该多个传感元件中的每一个，相关电子电路包括-连接到该传感元件的处理电路，-连接到该处理电路的输入/输出接口；以及被配置用于仅向与正在使用的该多个传感元件中的一个或多个相关的电子电路提供工作功率的电源单元。
23.根据权利要求22的方法，其中衬底被配置以适应设备的晶片夹具。
24.一种用于测量被设置用于处理衬底的设备的特性例如光学特性的方法，包括进入设备中的传感器装置并且将该传感器装置置于测量位置；使用该传感器装置执行测量；以及从设备除去传感器装置，其中传感器装置包括衬底，所述传感器装置具有被设置作为衬底中的集成电路的至少一个传感元件；连接到该至少一个传感元件的处理电路；连接到该处理电路的输入/输出接口；和被配置用于向传感器装置的至少一个其它部件提供工作功率的电源单元，其中该电源单元被设置用于将具有第一预定频率的无线信号转换成用于第一部分传感器装置的供电电压，以及将具有第二预定频率的无线能量转换成用于不同于第一部分的第二部分传感器装置的供电电压。
全文摘要
一种传感器装置(10)可用于测量被设置用于处理衬底的设备的特性，例如光学特性。该传感器装置包括衬底(1)，其具有被设置作为衬底中的集成电路的多个传感元件(2)，对于该多个传感元件中的每一个，相关电子电路包括连接到该传感元件的处理电路(6)和连接到该处理电路的输入/输出接口(8)，以及被配置用于仅向与正在使用的该多个传感元件中的一个或多个相关的电子电路提供工作功率的电源单元(9)。该至少一个传感元件(2)和可能的处理电子线路(4)、输入/输出单元(8)、和/或电源单元(9)可被设置作为衬底(1)中的一个或多个集成电路或其它结构。
文档编号G03F7/20GK1890608SQ200480036538
公开日2007年1月3日 申请日期2004年12月9日 优先权日2003年12月9日
发明者F·J·范豪特, J·A·M·范博梅, P·迪克森, M·克鲁恩, C·A·H·朱弗曼斯, R·M·A·M·范登埃登 申请人:Asml荷兰有限公司, 皇家飞利浦电子股份有限公司