检测装置、测量装置、光刻装置和制造物品的方法
【专利摘要】公开了检测装置、测量装置、光刻装置和制造物品的方法。本发明提供了一种检测装置，其使光倾斜地入射在包括折射率彼此不同的多个层的基板上并且使用从该基板反射的光来检测该基板的高度，该装置包括光学系统，该光学系统包括用于减少s偏振光的偏振器并且被配置为使其中s偏振光已通过偏振器减少的光以40°至55°范围内的入射角入射在基板上。
【专利说明】
检测装置、测量装置、光刻装置和制造物品的方法
技术领域
[0001]本发明涉及检测装置、测量装置、光刻装置和制造物品的方法。【背景技术】
[0002]使光倾斜地入射在基板上并且使用由基板反射的光来检测基板的高度的检测装置可以检测如下基板的高度:在基板中具有不同折射率的多个层被重叠(诸如抗蚀剂层被形成在硅层上的基板)。在这种情况下，由多个层中的顶层的表面反射的光和由顶层与该顶层下面的层之间的界面反射的光入射在检测装置的光接收设备上。因此，当使用由界面反射的光来检测基板的高度时，由顶层的表面反射的光可能变成噪声成分并且可能生成检测误差。就是说，为了通过减少检测误差而准确地检测基板的高度，由界面反射的光与由顶层的表面反射的光之间的强度差异优选被最大化。日本专利第3139023号已经提出了一种通过使P偏振光以布儒斯特角入射在基板上来减少由顶层的表面反射的光的方法。
[0003]如果P偏振光像在日本专利第3139023号中描述的方法中一样以布儒斯特角入射在基板上，则该P偏振光不被基板上的顶层的表面反射。因而可以仅使用由界面反射的P偏振光来检测基板的高度。然而，通过从光中完全除去s偏振光来提取仅P偏振光极其困难。因而，即使在日本专利第3139023号中所描述的方法中，当s偏振光被基板上的顶层的表面反射时，也可能生成检测误差。
【发明内容】
[0004]本发明例如提供了用来检测基板的高度的在精度方面有利的技术。
[0005]根据本发明的一个方面，提供了一种检测装置，其使光倾斜地入射在包括折射率彼此不同的多个层的基板上并且使用从该基板反射的光来检测该基板的高度，该装置包括:光学系统，其包括用于减少s偏振光的偏振器并且被配置为使其中s偏振光已通过偏振器减少的光以40°至55°范围内的入射角入射在基板上。
[0006]根据本发明的一个方面，提供了一种测量装置，其测量基板上的标记的位置，该装置包括:台架，其被配置为保持基板并且能移动；以及检测装置，其被配置为使光倾斜地入射在包括折射率彼此不同的多个层的基板上并且使用从该基板反射的光来检测该基板的高度，该检测装置包括光学系统，该光学系统包括用于减少s偏振光的偏振器并且被配置为使其中s偏振光已通过偏振器减少的光以40°至55°范围内的入射角入射在基板上，其中，基于检测装置的检测来控制台架以使得标记的高度落在容限之内。
[0007]根据本发明的一个方面，提供了一种光刻装置，其在基板上执行构图，该装置包括:测量装置，其被配置为测量基板上的标记的位置，其中该测量装置包括:台架，其被配置为保持基板并且能移动；以及检测装置，其被配置为使光倾斜地入射在包括折射率彼此不同的多个层的基板上并且使用从该基板反射的光来检测该基板的高度，该检测装置包括光学系统，该光学系统包括用于减少s偏振光的偏振器并且被配置为使其中s偏振光已通过偏振器减少的光以40°至55°范围内的入射角入射在基板上，其中，基于检测装置的检测来控制台架以使得标记的高度落在容限之内。
[0008]根据本发明的一个方面，提供了一种制造物品的方法，该方法包括以下步骤:使用光刻装置在基板上执行构图；处理已在其上执行所述构图的基板以制造物品，其中光刻装置在基板上执行构图，该装置包括:测量装置，其被配置为测量基板上的标记的位置，其中该测量装置包括:台架，其被配置为保持所述基板并且能移动；以及检测装置，其被配置为使光倾斜地入射在包括折射率彼此不同的多个层的基板上并且使用从该基板反射的光来检测该基板的高度，该检测装置包括光学系统，该光学系统包括用于减少s偏振光的偏振器并且被配置为使其中s偏振光已通过偏振器减少的光以40°至55°范围内的入射角入射在基板上，其中，基于检测装置的检测来控制台架以使得标记的高度落在容限之内。
[0009]根据本发明的一个方面，提供了一种检测装置，其使光倾斜地入射在包括折射率彼此不同的多个层的基板上并且使用从该基板反射的光来检测该基板的高度，该装置包括:光学系统，其包括用于减少s偏振光的偏振器并且被配置为使其中s偏振光已通过偏振器减少的光入射在基板上，其中该光学系统被配置为使光以如下入射角入射在基板上:通过该入射角，从所述多个层中的顶层的表面反射的光的强度与从所述多个层中的顶层和该顶层下面的层之间的界面反射的光的强度的比例小于入射角为布儒斯特角的情况下的该比例。
[0010]根据本发明的一个方面，提供了一种测量装置，其测量基板上的标记的位置，该装置包括:台架，其被配置为保持基板并且能移动；以及检测装置，其被配置为使光倾斜地入射在包括折射率彼此不同的多个层的基板上并且使用从该基板反射的光来检测该基板的高度，该检测装置包括光学系统，该光学系统包括用于减少s偏振光的偏振器并且被配置为使其中s偏振光已通过偏振器减少的光入射在基板上，其中该光学系统被配置为使光以如下入射角入射在基板上:通过该入射角，从所述多个层中的顶层的表面反射的光的强度与从所述多个层中的顶层和该顶层下面的层之间的界面反射的光的强度的比例小于入射角为布儒斯特角的情况下的该比例，其中，基于检测装置的检测来控制台架以使得标记的高度落在容限之内。
[0011]根据本发明的一个方面，提供了一种光刻装置，其在基板上执行构图，该装置包括:测量装置，其被配置为测量基板上的标记的位置，其中该测量装置包括:台架，其被配置为保持基板并且能移动；以及检测装置，其被配置为使光倾斜地入射在包括折射率彼此不同的多个层的基板上并且使用从该基板反射的光来检测该基板的高度，该检测装置包括光学系统，该光学系统包括用于减少S偏振光的偏振器并且被配置为使其中S偏振光已通过偏振器减少的光入射在基板上，其中该光学系统被配置为使光以如下入射角入射在基板上: 通过该入射角，从所述多个层中的顶层的表面反射的光的强度与从所述多个层中的顶层和该顶层下面的层之间的界面反射的光的强度的比例小于入射角为布儒斯特角的情况下的该比例，其中，基于检测装置的检测来控制台架以使得标记的高度落在容限之内。
[0012]根据本发明的一个方面，提供了一种制造物品的方法，该方法包括以下步骤:使用光刻装置在基板上执行构图；处理已在其上执行构图的基板以制造物品，其中该光刻装置在基板上执行构图，该装置包括:测量装置，其被配置为测量基板上的标记的位置，其中该测量装置包括:台架，其被配置为保持基板并且能移动；以及检测装置，其被配置为使光倾斜地入射在包括折射率彼此不同的多个层的基板上并且使用从该基板反射的光来检测该基板的高度，其中该检测装置包括光学系统，该光学系统包括用于减少S偏振光的偏振器并且被配置为使其中S偏振光已通过偏振器减少的光入射在基板上，其中光学系统被配置为使光以如下入射角入射在基板上:通过该入射角，从所述多个层中的顶层的表面反射的光的强度与从所述多个层中的顶层和该顶层下面的层之间的界面反射的光的强度的比例小于入射角为布儒斯特角的情况下的该比例，其中，基于检测装置的检测来控制台架以使得标记的高度落在容限之内。
[0013]根据参考附图对示例性实施例的以下描述，本发明的另外特征将变得清楚。【附图说明】
[0014]图1是示出了根据第一实施例的曝光装置的示意图；
[0015]图2是示出了测量单元的布置的视图；
[0016]图3是用于说明基板中的光反射的视图；
[0017]图4是不出了 p偏振光和s偏振光中的每一个中的入射角9与反射率之间的关系的图表；
[0018]图5A是示出了界面反射光的波形和表面反射光的波形的图；
[0019]图5B是示出了界面反射光的波形和表面反射光的波形的图；
[0020]图6A是不出了界面反射光的波形和表面反射光的波形的图；[〇〇21]图6B是示出了界面反射光的波形和表面反射光的波形的图；
[0022]图7是示出了入射角0与噪声成分比例之间的关系的示图表；
[0023]图8是示出了噪声成分比例与测量误差之间的关系的图表；[0〇24]图9A是不出了界面反射光的波形和表面反射光的波形的图；[0〇25]图9B是不出了界面反射光的波形和表面反射光的波形的图；
[0026]图10是示出了入射角0与噪声成分比例之间的关系的图表。【具体实施方式】
[0027]下面将参考附图来描述本发明的示例性实施例。注意，相同的附图标记在全部附图中表示相同的构件，并且将不给出其重复描述。下面将描述本发明被应用于使用狭缝形光来扫描基板并使基板曝光的曝光装置(扫描仪)的示例。然而，本发明可被应用于在不使掩模和基板相对移动的情况下使基板曝光的曝光装置(步进器)。另外，本发明可被应用于诸如压印装置或绘图装置之类的光刻装置。[〇〇28]<第一实施例>[〇〇29]将参考图1来描述根据本发明的第一实施例的曝光装置100。图1是示出了根据第一实施例的曝光装置100的示意图。曝光装置100例如是使用狭缝形光来扫描基板3并使其曝光的曝光装置，并且可以包括照明光学系统5、掩模台架2、投影光学系统6、基板台架4、测量单元14(测量装置)和控制单元17。控制单元17包括例如CPU和存储器，并且控制曝光装置 100的各个单元(控制基板3的扫描曝光)。
[0030]照明光学系统5用从光源发射的光来照射掩模1。作为光源，除了汞灯之外，例如可以使用KrF准分子激光器和各自具有更短波长的ArF准分子激光器和F2激光器。掩模1和基板3分别由掩模台架2和基板台架4保持，并且被光学地布置在经由投影光学系统6的几乎共辄的位置(投影光学系统6的物面和像面的位置)。
[0031]在保持掩模1的同时，掩模台架2可以被配置为在例如与投影光学系统6的光轴垂直的方向(X方向和Y方向)上可移动，并且被配置为在0Z方向(围绕Z轴的旋转方向)上可旋转。例如，包括激光干涉仪的第一位置检测单元9检测掩模台架2的位置。包括在第一位置检测单元9中的激光干涉仪用激光束照射设在掩模台架2上的反射构件7的侧表面并且通过由反射构件7的侧表面反射的激光束来检测掩模台架2的位移。这允许第一位置检测单元9基于检测到的位移而获得掩模台架2的当前位置。
[0032]在保持基板3的同时，基板台架4可以被配置为例如在与投影光学系统6的光轴平行的方向(Z方向)上或者与该光轴垂直的方向(X方向和Y方向)上可移动，并且被配置为在0 X方向、9Y方向和0Z方向上可旋转。0X方向是围绕X轴的旋转方向并且0Y方向是围绕Y轴的旋转方向。例如，各自包括激光干涉仪的第二位置检测单元10和第三位置检测单元12检测基板台架4的位置。包括在第二位置检测单元10中的激光干涉仪用激光束照射设在基板台架4 上的反射构件8的侧表面并且通过由反射构件8的侧表面反射的激光束来检测基板台架4在 X方向和Y方向上的位移。这允许第二位置检测单元10基于检测到的位移而获得基板台架4 在X和Y方向以及0Z方向上的当前位置。包括在第三位置检测单元12中的激光干涉仪用激光束照射设在基板台架4上的反射构件8的上表面并且通过由反射构件8的上表面反射的激光束来检测基板台架4在Z方向上的位移。这允许第三位置检测单元12基于检测到的位移而获得基板台架4在Z方向、0X方向和0Y方向上的当前位置。
[0033]投影光学系统6具有预定投影放大倍率(例如，1/4或1/5)并且将在掩模1上形成的图案投影到基板3上。基于第一位置检测单元9和第二位置检测单元10的检测结果，控制单元17以与投影光学系统6的投影放大倍率相对应的速度比在与投影光学系统6的光轴垂直的方向(例如，Y方向)上相对地扫描掩模台架2和基板台架4。
[0034]曝光装置100还包括聚焦检测单元15,其在执行扫描曝光的同时检测基板3的高度。聚焦检测单元15可以包括照射系统15a和检测系统15b，照射系统15a用光来照射基板3 以使得光倾斜地入射在基板3上，检测系统15b通过接收由基板3反射的光来检测基板3的高度。检测系统15b包括例如图像传感器，并且可以基于图像传感器上的光已经入射在其上的位置而获得基板3的高度。在执行扫描曝光的同时，控制单元17基于聚焦检测单元15和第三位置检测单元12的检测结果来控制基板台架4在Z方向上的位置以使得基板3的表面被布置在投影光学系统6的成像面(焦平面)上。这允许控制单元17将在掩模1上形成的图案转印到基板3上。
[0035]测量单元14(测量装置)是所谓的离轴对准测量装置，其在不通过投影光学系统6 的情况下测量设在基板3上的标记(对准标记)的位置。测量单元14可以包括例如捕捉基板上的标记的图像捕捉单元16、检测基板3的高度的检测单元41(检测装置)、可以在保持基板 3的同时移动的基板台架以及基于由图像捕捉单元16捕捉的图像而获得标记的位置的处理单元。在第一实施例中，测量单元14中的基板台架与图1中示出的曝光装置100的基板台架4 相同。测量单元14的处理单元可以包括在图1中示出的曝光装置100的控制单元17中。然而， 测量单元14的处理单元可以与控制单元17分离地提供。第一实施例的曝光装置100中的测量单元14采用离轴对准方法作为测量设在基板3上的标记的位置的方法。然而，本发明不限于此。测量单元14可例如采用经由掩模1和投影光学系统6来检测标记的位置的TTL(穿过透镜)对准方法。
[0036]图2是示出了测量单元14(图像捕捉单元16和检测单元41)的布置的视图。首先，将描述图像捕捉单元16。从光源20发射的光穿过第一聚光透镜21、波长滤波器22和第二聚光透镜23,并且然后入射在设在与图像捕捉单元16的光瞳面(相对于物面的光学傅立叶变换面)相对应的位置上的孔径光阑24上。穿过孔径光阑24的光穿过第一照明光学系统25和第二照明光学系统27，并且然后入射在偏振分束器28上。由偏振分束器28反射的光(s偏振光) 通过穿过NA光阑26和V4板29而被变换为圆偏振光，并且通过物镜30照射基板上的标记。NA 光阑26可以通过改变孔径量而改变NA(数值孔径)。
[0037]由基板上的标记反射的光(反射光、衍射光和漫射光)通过再次穿过物镜30和入/4 板29而被变换为p偏振光，并且通过偏振分束器28透射。已经通过偏振分束器28透射的光(p 偏振光)穿过中继透镜31、第一成像光学系统32、第一光学构件35、第二成像光学系统33和第二光学构件38,并且之后入射在图像传感器34上。第一光学构件35例如是用于调节慧形像差的光学构件。第二光学构件38例如是用于调节波长偏移差的光学构件。图像传感器34 将入射光变换为电信号并且将变换后的电信号提供给控制单元17(处理单元)。通过如上所述对图像捕捉单元16进行配置，控制单元17(处理单元)可以基于通过使图像捕捉单元16捕捉标记而获得的图像来获得基板上的标记的位置。[〇〇38]接下来，将描述检测单元41。检测单元41可以包括使光倾斜地入射在基板3上的光学系统41a以及通过接收由基板3反射的光来检测基板3的高度的检测系统41b。光学系统 41a包括例如减少包含p偏振光和s偏振光的光中的s偏振光的偏振器4 lai，并且使其中s偏振光已通过偏振器41ai减少的光倾斜地入射在基板3上。检测系统41b包括例如图像传感器并且可以基于图像传感器上的光已经入射在其上的位置而获得基板3的高度。控制单元17 控制基板台架4在Z方向上的位置以使得基板3的高度落在图像捕捉单元16的成像位置(聚焦位置)的允许范围(容限)内。
[0039]现在将描述倾斜地入射在基板3上的光在基板3中的反射。曝光装置100可以检测如下基板3的高度:在基板中具有不同折射率的多个层被重叠(诸如其中抗蚀剂层3b被形成在硅层3a上的基板)。图3是用于说明其中硅层3a(折射率N= 3.5)和抗蚀剂层3b(折射率N = 1.5)被重叠的基板3中的光反射的视图。例如，如在图3中示出，将考虑当包含p偏振光和s偏振光的光43以入射角0倾斜地入射在基板3上时获得的光强度。以入射角0倾斜地入射在抗蚀剂层3b上的光43被分为由抗蚀剂层3b的表面反射的光44(在下文中将被称作“表面反射光”)和穿过抗蚀剂层3b传播的光45。穿过抗蚀剂层3b传播的光45被硅层3a和抗蚀剂层3b之间的界面(在下文中将被简称为“界面”)反射，并且变成从抗蚀剂层3b的表面透射到空气中的光46(在下文中将被称作“界面反射光”)。表面反射光的强度和界面反射光的强度此时根据入射角9而不同。
[0040]图4是不出了在p偏振光和s偏振光中的每一个中的入射角0与在抗蚀剂层3b的表面上的反射率之间的关系的图表。在图4中，虚线表示p偏振光在抗蚀剂层3b的表面上的反射率并且实线表示s偏振光的反射率。当是入射角0是0°时，g卩，当光垂直地入射在基板3上时，P偏振光的反射率和s偏振光的反射率变得彼此相等。然而，p偏振光和s偏振光之间取决于入射角9而发生反射率差异。注意到，如在图4中示出，存在当p偏振光的反射率变为0时获得的入射角Q。此时的入射角Q被称作布儒斯特角。[0041 ]例如，当入射角9是10°时，根据在图4中不出的关系，p偏振光的反射率和s偏振光的反射率各自大约是4%。就是说，由抗蚀剂层3b的表面反射的表面反射光是入射在基板3 上的光的4%并且剩余的光变为穿过抗蚀剂层传播的光45。由界面反射并且从抗蚀剂层3b 的表面离开的界面反射光根据描述界面处的光行为的菲涅尔方程而被获得为入射在基板3 上的光的大约15%。就是说，当入射角0是10°时，界面反射光的强度变为表面反射光的强度的大约3.8倍并且将被检测的光的波形变为如在图5A中所示出的。图5A是示出了当入射角0 是10°时检测到的光的波形的图。如在图5A中所示出的，当入射角0是10°时，界面反射光的波形50在强度上变得比表面反射光的波形51高。基板3的高度(界面的高度)通过在具有更高强度的界面反射光的波形50上执行拟合来检测。[〇〇42]另一方面，当入射角0是82°时，根据在图4中示出的关系，p偏振光的反射率是大约 30%并且s偏振光的反射率是大约60%。就是说，表面反射光变为入射在基板3上的光的p偏振光中的大约30 %和s偏振光中的大约60 %。由界面反射并且从抗蚀剂层3b的表面离开的界面反射光根据菲涅尔方程而被获得为入射在基板3上的光的p偏振光和s偏振光两者中的大约7%。就是说，当入射角0是82°时，与界面反射光的强度相比，表面反射光的强度在p偏振光上变为大约4.3倍并且在s偏振光上变为大约8.6倍，并且将被检测的光的波形变为如在图5B中所示出的。图5B是示出了当入射角0是82°时检测到的光的波形的图表。如在图5B 中所示出的，当入射角0是82°时，表面反射光的波形51在强度上变得比界面反射光的波形 50高。基板3的高度(抗蚀剂层3b的表面高度)通过在具有更高强度的表面反射光的波形51 上执行拟合来检测。[〇〇43]如上所述，可以根据光入射在基板3上的入射角0而在抗蚀剂层3b的表面高度的检测与界面的高度的检测之间切换。例如，抗蚀剂层3b的表面优选被布置在投影光学系统6的成像面上，因为投影光学系统6在执行扫描曝光的同时将掩模1的图案投影在抗蚀剂层3b的表面上。因此，聚焦检测单元15优选使光以如下入射角0倾斜地入射在基板3上:以该入射角 0，表面反射光在由聚焦检测单元15的检测系统15b检测到的光中变为占优。另一方面，界面优选被布置在图像捕捉单元16的成像面上，因为当测量单元14中的图像捕捉单元16捕捉基板3上的标记时，在硅层3a上形成的标记被捕捉。因此，测量单元14的检测单元41优选使光以如下入射角9倾斜地入射在基板3上:以该入射角0，界面反射光在由检测单元41的检测系统41b检测到的光中变为占优。
[0044]注意到，当如上所述检测基板3的高度时，界面反射光的波形50和表面反射光的波形51当中的具有更低强度的波形变为噪声成分，并且生成检测误差。就是说，为了通过减少检测误差而准确地检测基板3的高度，界面反射光与表面反射光之间的强度差异优选被最大化。例如，为了使测量单元14的检测单元41准确地检测基板3的高度(界面的高度)，表面反射光的强度与界面反射光的强度的比例优选被最小化。作为如上所述的使表面反射光的强度与界面反射光的强度的比例减小的方法之一，一种使P偏振光以布儒斯特角入射在基板3上的方法作为示例而被给出。
[0045]现在将参考图6A和图6B来描述当光以布儒斯特角入射在基板3上时的界面反射光的波形50和表面反射光的波形51。图6A是不出了当包含s偏振光和p偏振光的光以布儒斯特角入射在基板3上时的界面反射光的波形50和表面反射光的波形51的图表。图6B是示出了当仅包含P偏振光的光以布儒斯特角入射在基板3上时的界面反射光的波形50和表面反射光的波形51的图。
[0046]当包含s偏振光和p偏振光的光以布儒斯特角入射在基板3上时，如在图4中示出的，P偏振光的反射率是〇%。因此，全部P偏振光变为穿过抗蚀剂层3b传播的光45并且不被抗蚀剂层3b的表面反射。然而，s偏振光的反射率如在图4中示出是大约15%。因此，s偏振光被抗蚀剂层3b的表面反射并且表面反射光的波形51像如在图6A中所示。此时，将是噪声成分的表面反射光的强度变为界面反射光的强度的50 %。另一方面，当仅包含p偏振光的光以布儒斯特角入射在基板3上时，全部p偏振光变为穿过抗蚀剂层3b传播的光45并且被抗蚀剂层3b的表面反射的s偏振光不存在。因此，表面反射光的波形51如图6B所示可以被消除。 [〇〇47]然而，即使在用于削减s偏振光的偏振器41&1被设在检测单元41的光学系统41a中的情况下，由于偏振器41&1自身的角度特性、波长特性、偏振轴调节等，通过从光中完全除去s偏振光来仅提取P偏振光极其困难。就是说，在实践中，因为倾斜地入射在基板3上的光包含s偏振光，因此如图6B所示消除表面反射光的波形51几乎不可能。如也在图4中见到的， s偏振光的反射率在布儒斯特角处相对高达15 %。因此，在布儒斯特角处，表面反射光的波形51在倾斜地入射在基板3上的光甚至包含任何s偏振光的情况下出现，并且波形51随着s 偏振光的强度增加而接近在图6A中示出的波形。
[0048]注意，如在图4中示出的，s偏振光的反射率随着入射角0增大而倾向于指数地增大。就是说，随着入射角Q变得比布儒斯特角小，s偏振光的反射率减小。另一方面，在小于布儒斯特角的角度处，P偏振光的反射率低至5%或者更小，虽然其不是0%。因此认为，在小于布儒斯特角的角度处，存在能够使噪声成分(检测误差)小于当光以布儒斯特角入射在基板 3上时的噪声成分的入射角0。
[0049]图7是示出了入射角0与针对s偏振光的每一个削减比例的噪声成分比例之间的关系的图表。在图7中，横坐标指示入射角0并且纵坐标指示表面反射光的强度与界面反射光的强度的比例(在下文中将被称作噪声成分比例)。图7示出了在实践中可以实现的s偏振光的削减比例的范围当中的四类削减比例的噪声成分比例。这四类削减比例按照s偏振光的削减比例的降序是第一削减比例(高)、第二削减比例(中)、第三削减比例(低)和第四削减比例(最低)。如在图7中示出，在s偏振光的削减比例为最高的第一削减比例(高)处，比布儒斯特角(56°)小的接近50°的入射角0具有更低的噪声成分比例。这是因为，如在图4中示出， 在接近50°的入射角0处，p偏振光的反射率像布儒斯特角处一样低至接近0%，s偏振光的反射率变得比布儒斯特角处的低得多。比布儒斯特角小的入射角0如上所述具有更低噪声成分比例的倾向随着s偏振光的削减比例减小而变得愈发明显。
[0050]现在将参考图8来描述噪声成分比例与测量误差(误导测量)之间的关系。图8是示出了噪声成分比例与测量误差之间的关系的图表。如在图8中示出，检测误差在噪声成分比例超过17%的情况下大大增加。因此，噪声成分比例优选是17%或者更小。如在图7中见到， 当噪声成分比例是17%或者更小时的入射角0在第一削减比例(高)处落在40°至55°的范围内。因此，为了准确地检测基板3的高度(界面的高度)，优选地，光以落在40°至55°的范围内的入射角9倾斜地入射在基板3上。注意到，在除了第一削减比例(高)之外的削减比例处，噪声成分比例不下降到17%或者更低。就是说，为了准确地检测基板3的高度，s偏振光的削减比例优选被最大化。[〇〇511将参考图9A和图9B来描述当光以作为40°至55°的范围中的中间角度的47.5°的入射角9倾斜地入射在基板3上时的界面反射光的波形50和表面反射光的波形51。图9A是示出了当包含s偏振光和p偏振光的光以47.5°的入射角0入射在基板3上时的界面反射光的波形 50和表面反射光的波形51的图。图9B是示出了当仅包含p偏振光的光以47.5°的入射角0入射在基板3上时的界面反射光的波形50和表面反射光的波形51的图。[〇〇52]如在图9A中示出的，当包含s偏振光和p偏振光的光以47.5°的入射角0入射在基板 3上时，将是噪声成分的表面反射光的强度变为界面反射光的强度的35%。这比在图6A中示出的当光以布儒斯特角(56°)入射在基板3上时的噪声成分比例(50%)低。就是说，与通过使光以布儒斯特角入射在基板3上相比，通过使光以47.5°的入射角0入射在基板3上可以更准确地测量基板(界面)的高度。[〇〇53]另一方面，如在图9B中示出的，当仅包含p偏振光的光以47.5°的入射角0入射在基板3上时，将是噪声成分的表面反射光的强度变为界面反射光的强度的5%。这比在图6B中示出的当光以布儒斯特角(56°)入射在基板3上时的噪声成分比例(0%)高。然而如上所述， 通过从光中完全除去s偏振光来提取仅P偏振光极其困难。就是说，当仍有s偏振光的光以布儒斯特角入射在基板3上时，界面反射光的波形50和表面反射光的波形51变得类似于在图 6A中示出的形状(噪声成分比例:50%)。另一方面，当仍有s偏振光的光以47.5°的入射角0 入射在基板3上时，界面反射光的波形50和表面反射光的波形51变得类似于在图9A中示出的形状(噪声成分比例:35%)。就是说，考虑到s偏振光的可实现的削减比例，即使使用减少 s偏振光的偏振器41ai，与通过使光以布儒斯特角入射在基板3上相比，通过使光以47.5°的入射角9入射在基板3上可以使噪声成分比例更低。就是说，与通过使光以布儒斯特角入射在基板3上相比，通过使光以47.5°的入射角0入射在基板3上可以更准确地测量基板(界面) 的高度。[〇〇54]如在图7中示出，在所有四类削减比例中，比布儒斯特角(56° )小大约10° (10° 土 3°)的入射角0处的噪声成分比例变得比布儒斯特角处的噪声成分比例低。具体而言，当入射角9落在44.5°至50.5°的范围内时，噪声成分比例变得比布儒斯特角(56°)处的噪声成分比例低。例如，当s偏振光的削减比例是第一削减比例(高)时，噪声成分比例在44.5°的入射角0处变为大约16%并且在50.5°的入射角0处变为大约15%，因而变得比布儒斯特角处的噪声成分比例(17.8%)低。即使s偏振光的削减比例是第二至第四削减比例中的每一个，与在第一削减比例处一样，在44.5°和50.5°的入射角0处的噪声成分比例也变得比在布儒斯特角处的噪声成分比例低。因而优选的是，入射角9在检测单元41检测基板3的高度时落在 44.5°至50.5°的范围内。即使入射角0由于例如布置空间而难以落在44.5°至50.5°的范围内，根据上述结果，入射角9落在40°至55°的范围内就足够了。[〇〇55]在本实施例中，已经描述了抗蚀剂层3b的折射率是1.5的情况。然而，本发明可应用于除了抗蚀剂层3b的折射率是1.5的情况之外的情况。图10是示出了当s偏振光的削减比例是第一削减比例(高)并且抗蚀剂层3b的折射率是1.4至1.6时入射角0与噪声成分比例之间的关系的图表。在抗蚀剂层3b的折射率是1.4、1.5和1.6的所有情况下，在47.5°的入射角 0处的噪声成分比例变得比在布儒斯特角处的噪声成分比例低。就是说，即使在除了抗蚀剂层3b的折射率是1.5的情况之外的情况下，光以落在40°至55°的范围内的入射角0入射在基板3上，并且优选以落在44.5°至50.5°的范围内的入射角0入射在基板3上。
[0056]另外，如在图10中示出，当噪声成分比例变为最低时的入射角0根据抗蚀剂层3b的折射率而改变。因此，检测单元41可包括驱动单元42a，其驱动光学系统41a以改变入射角0。 同样地，检测单元41可包括驱动单元42b，其根据入射角0来驱动光学系统41b。在这种情况下，控制单元17可预先获得指示入射角0与基板3中的顶层(抗蚀剂层3b)的折射率之间的关系的信息，并且可基于该信息和顶层的折射率来控制驱动单元42a。指示基板3中的顶层的折射率的信息可以由用户等来设置。[〇〇57]<制造物品的方法的实施例>
[0058]根据本发明的一个实施例的制造物品的方法适合于制造例如电子设备(诸如半导体设备或者具有微结构的元件)的物品。根据该实施例的制造物品的方法包括使用上述曝光装置在应用于基板的光致抗蚀剂上形成潜像图案的步骤(使基板曝光的步骤)以及使在前一步骤中已在其上形成潜像图案的基板显影的步骤。该制造方法还包括其他已知步骤 (氧化、沉积、气相沉积、掺杂、平面化、蚀刻、抗蚀剂去除、切割、接合、封装等)。与传统方法相比，根据该实施例的制造物品的方法在物品的性能、质量、生产率和生产成本中的至少一个上是有利的。[〇〇59]<其它实施例>
[0060]本发明的一个或多个实施例(控制单元)也可以由读出并执行在存储介质(其也可被更完整地称作‘非易失性计算机可读存储介质’)上记录的计算机可执行指令(例如，一个或多个程序)以执行上述实施例中的一个或多个实施例的功能和/或包括用于执行上述实施例中的一个或多个实施例的功能的一个或多个电路(例如，专用集成电路(ASIC))的系统或装置的计算机来实现，以及通过由系统或装置的计算机例如通过读出并执行来自存储介质的计算机可执行指令以执行上述实施例中的一个或多个实施例的功能并且/或者控制一个或多个电路以执行上述实施例中的一个或多个实施例的功能来执行的方法来实现。计算机可以包括一个或多个处理器(例如，中央处理单元(CPU)、微处理单元(MPU))并且可以包括用来读出并执行计算机可执行指令的单独计算机或单独处理器的网络。计算机可执行指令可以例如从网络或者存储介质被提供给计算机。存储介质可以包括例如硬盘、随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、分布式计算系统的存储装置、光盘(诸如紧凑盘(CD)、数字多用途盘(DVD)或者蓝光盘(BD)?)、闪存装置、存储卡等中的一个或多个。
[0061]本发明的实施例还可以通过如下的方法来实现，S卩，通过网络或者各种存储介质将执行上述实施例的功能的软件(程序)提供给系统或装置，该系统或装置的计算机或是中央处理单元(CPU)、微处理单元(MPU)读出并执行程序的方法。
[0062]尽管已经参考实施例描述了本发明，但是将会明白，本发明不限于所公开的实施例。以下权利要求的范围将符合最宽广的解释以包含所有这种修改以及等同的结构和功能。
【主权项】
1.一种检测装置，其使光倾斜地入射在包括折射率彼此不同的多个层的基板上并且使 用从基板反射的光来检测所述基板的高度，其特征在于，该装置包括:光学系统，包括用于减少S偏振光的偏振器并且被配置为使其中S偏振光已通过偏振器 减少的光以40°至55°范围内的入射角入射在所述基板上。2.根据权利要求1所述的装置，其中，光学系统被配置为使光以如下入射角入射在所述 基板上:通过该入射角，从所述多个层中的顶层的表面反射的光的强度与从所述多个层中 的顶层和所述顶层下面的层之间的界面反射的光的强度的比例不大于17%。3.根据权利要求1所述的装置，其中，光学系统被配置为使光以44.5°至50.5°范围内的 入射角入射在所述基板上。4.根据权利要求1所述的装置，还包括:驱动设备，被配置为改变所述入射角；以及控制器，被配置为基于指示所述入射角与所述多个层中的顶层的折射率之间的关系的 信息来控制所述驱动设备。5.—种测量装置，其测量基板上的标记的位置，其特征在于，该装置包括:台架，被配置为保持所述基板并且能移动；以及检测装置，被配置为使光倾斜地入射在包括折射率彼此不同的多个层的基板上并且使 用从所述基板反射的光来检测所述基板的高度，该检测装置包括光学系统，该光学系统包 括用于减少s偏振光的偏振器并且被配置为使其中s偏振光已通过偏振器减少的光以40°至 55°范围内的入射角入射在所述基板上，其中，基于所述检测装置的检测来控制所述台架以使得所述标记的高度落在容限之 内。6.—种光刻装置，其在基板上执行构图，其特征在于，该装置包括:测量装置，被配置为测量所述基板上的标记的位置，其中，所述测量装置包括:台架，其被配置为保持所述基板并且能移动；以及检测装置，被配置为使光倾斜地入射在包括折射率彼此不同的多个层的基板上并且使 用从所述基板反射的光来检测所述基板的高度，该检测装置包括光学系统，该光学系统包 括用于减少s偏振光的偏振器并且被配置为使其中s偏振光已通过偏振器减少的光以40°至 55°范围内的入射角入射在所述基板上，其中，基于所述检测装置的检测来控制所述台架以使得所述标记的高度落在容限之 内。7.—种制造物品的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤:使用光刻装置在基板上执行构图；处理已在其上执行所述构图的所述基板以制造所述物品，其中，所述光刻装置在所述基板上执行构图，该装置包括:测量装置，被配置为测量所述基板上的标记的位置，其中，所述测量装置包括:台架，被配置为保持所述基板并且能移动；以及检测装置，被配置为使光倾斜地入射在包括折射率彼此不同的多个层的基板上并且使用从所述基板反射的光来检测所述基板的高度，其中该检测装置包括光学系统，该光学系 统包括用于减少S偏振光的偏振器并且被配置为使其中S偏振光已通过偏振器减少的光以 40°至55°范围内的入射角入射在所述基板上，其中，基于所述检测装置的检测来控制所述台架以使得所述标记的高度落在容限之 内。8.—种检测装置，其使光倾斜地入射在包括折射率彼此不同的多个层的基板上并且使 用从所述基板反射的光来检测所述基板的高度，特征在于，该装置包括:光学系统，包括用于减少s偏振光的偏振器并且被配置为使其中s偏振光已通过偏振器 减少的光入射在所述基板上，其中，所述光学系统被配置为使光以如下入射角入射在所述基板上:通过该入射角，从 所述多个层中的顶层的表面反射的光的强度与从所述多个层中的顶层和所述顶层下面的 层之间的界面反射的光的强度的比例小于入射角为布儒斯特角的情况下的该比例。9.根据权利要求8所述的装置，其中，所述光学系统被配置为使光以40°至55°范围内的 入射角入射在所述基板上。10.根据权利要求8所述的装置，其中，所述光学系统被配置为使光以如下入射角入射 在所述基板上:通过该入射角，所述比例不大于17 %。11.根据权利要求8所述的装置，其中，所述光学系统被配置为使光以44.5°至50.5°范 围内的入射角入射在所述基板上。12.根据权利要求8所述的装置，还包括:驱动设备，被配置为改变所述入射角；以及控制器，被配置为基于指示所述入射角与所述多个层中的顶层的折射率之间的关系的 信息来控制所述驱动设备。13.—种测量装置，其测量基板上的标记的位置，特征在于，该装置包括:台架，被配置为保持所述基板并且能移动；以及检测装置，被配置为使光倾斜地入射在包括折射率彼此不同的多个层的基板上并且使 用从所述基板反射的光来检测所述基板的高度，该检测装置包括光学系统，该光学系统包 括用于减少s偏振光的偏振器并且被配置为使其中s偏振光已通过偏振器减少的光入射在 所述基板上，其中所述光学系统被配置为使光以如下入射角入射在所述基板上:通过该入 射角，从所述多个层中的顶层的表面反射的光的强度与从所述多个层中的顶层和所述顶层 下面的层之间的界面反射的光的强度的比例小于入射角为布儒斯特角的情况下的该比例，其中，基于所述检测装置的检测来控制所述台架以使得所述标记的高度落在容限之 内。14.一种光刻装置，其在基板上执行构图，其特征在于，该装置包括:测量装置，被配置为测量所述基板上的标记的位置，其中，所述测量装置包括:台架，被配置为保持所述基板并且能移动；以及检测装置，被配置为使光倾斜地入射在包括折射率彼此不同的多个层的基板上并且使 用从所述基板反射的光来检测所述基板的高度，该检测装置包括光学系统，该光学系统包 括用于减少s偏振光的偏振器并且被配置为使其中s偏振光已通过偏振器减少的光入射在所述基板上，其中所述光学系统被配置为使光以如下入射角入射在所述基板上:通过该入 射角，从所述多个层中的顶层的表面反射的光的强度与从所述多个层中的顶层和所述顶层 下面的层之间的界面反射的光的强度的比例小于入射角为布儒斯特角的情况下的该比例， 其中，基于所述检测装置的检测来控制所述台架以使得所述标记的高度落在容限之 内。15.—种制造物品的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤:使用光刻装置在基板上执行构图；处理已在其上执行所述构图的所述基板以制造所述物品，其中，所述光刻装置在所述基板上执行构图，该装置包括:测量装置，被配置为测量所述基板上的标记的位置，其中，所述测量装置包括:台架，被配置为保持所述基板并且能移动；以及检测装置，被配置为使光倾斜地入射在包括折射率彼此不同的多个层的基板上并且使 用从所述基板反射的光来检测所述基板的高度，其中该检测装置包括光学系统，该光学系 统包括用于减少s偏振光的偏振器并且被配置为使其中s偏振光已通过偏振器减少的光入 射在所述基板上，其中该光学系统被配置为使光以如下入射角入射在所述基板上:通过该 入射角，从所述多个层中的顶层的表面反射的光的强度与从所述多个层中的顶层和该顶层 下面的层之间的界面反射的光的强度的比例小于入射角为布儒斯特角的情况下的该比例， 其中，基于所述检测装置的检测来控制所述台架以使得所述标记的高度落在容限之 内。
【文档编号】G03F9/00GK106094442SQ201610262881
【公开日】2016年11月9日
【申请日】2016年4月26日 公开号201610262881.3, CN 106094442 A, CN 106094442A, CN 201610262881, CN-A-106094442, CN106094442 A, CN106094442A, CN201610262881, CN201610262881.3
【发明人】前田普教
【申请人】佳能株式会社