专利名称：光学聚焦传感器、检查设备以及光刻设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种例如可用在采用光刻技术的器件制造中的检查方法以及一 种^ffi光刻技术制造器件的方法。
背景技术：
光刻设备是一种将需要的图案应用到衬底上的机器，通常应用到衬底的目 标部分。光亥股备能够i顿在如集成电路(IC)制赴。在那种情况下，图案形成装置被选掛也作为掩模或者掩^1^ (reticle),其用于产生形,IC单一层 上的电路图案。该图案能够被转移到衬底(例如硅晶片)上的目标部分(例如 包括一部分、 一个或几个管芯)中。该图案转移典型地经由设置在衬底上的对 辐射敏感的材料(抗蚀剂)层的成像而形成。 一般地，单一衬底将包含彼此毗 连的连续图案化的目标部分构成的网络。已知的光刻设备包括通常所说的步进 机，其中每个目标部分通过在目标部分一次曝光一个完整的图案而被照射，以 及还包括通常所说的扫描器，其中每个目标部分在通过辐射光束沿给定方向 ("扫撤'方向)扫描图案同时平行或反向平行于该方向同步扫描衬底而被照射。 也可能ii3l在衬底上压印图案而从图案形成装置向衬底转移图案。为了确定衬底的特征，如它的对准，光束典型地I^A衬底表面上改变方向， 例如在对准目标上，并且图象被生成在改变方向光束的照相机上。通过比较光 束在衬底上改变方向以前和以后的特性，可以确定衬底的特性。可以这样，例 如将改变方向后的光束与存储在和已知衬底特性有关的已知领糧的库中的数据 进行比较。发明内容当探测图案的特征时，图案应放置在光学系统的焦平面上。判断衬底上的 图案是否处在焦点的方法是通常所说的"刀口"法，其在美国专利申请公开文本 US2006-0066855中被公开，因此这篇文档全部被并入予以引用。然而，这个方4法可能被复杂化并且要求复杂的零件。例如人们期望Mi共一种用于探测衬底是否处在焦点的设备。 根据本发明的一个方面，提供一种光学聚焦传感器，其用于产生一个指示 衬底相对于物镜焦平面的位置的聚焦误差信号，光学聚焦传 包括分束器， 布置并构造为将辐射光束分离为第一子光束和第二子光束，分别与第一和第二 光学支路相关；分束器进一步布置并构造为通过第一孔将第一子光束导向至第一检测器，并且通过第二孔将第二子光束导向至第二捡测器，其中，第一孔位 于第一光学支路中物镜的第一后焦平面与第一检测器之间，并且第二孔位于所述物镜和第二光学支路中物镜的第二后焦平面之间。
本发明的实施例即将仅借助实例参照示意性附图被描述，其中，相应的附图标己标明了相应的零件，并且其中图la示意性地描述了根据本发明一个实施例的一种光刻设备；图lb显示了根据本发明一个实施例的受光刻设^l空制单元控制的光刻设备形成光刻单元的一部分；图2描述了根据本发明一个实施例的一种例如TO仪的检查设备，其可以用于判断衬底表面的一种或多种特性；图3显示了根据本发明一个实施例的一种Mf仪，在高数值孔^tii的光 瞳平面中酉己置为测量以多种角度和波长反射自衬底表面的角分解光i辦性-,图4a描述了根据本发明一个实施例的一种光学聚焦传感器，其包括透镜或光学系统、分束器、反射镜、第一孔、第二孔、第一检测器和第二检测器；图4b描述了根据本发明一个实施例的一种光学聚焦传感器，其包括两，镜， 一对一地用于齡子光束，并配置在分束器之后；图4c描述了根据本发明一个实施例的一种光学聚焦传感器；图5a显示了由两个分另啲检测器接收至啲两张辐射量图，这时衬底处于相对于物镜的最佳位置；图5b显示了由两个分别的检测器接收到的两张辐射量图，对应于衬底相对于物镜的位置太远的情况；图5c显示了由两个分别的检测器接收到的两张辐射量图，对应于衬底相对于物镜的位置太近的情况；图5d显示了由两个分另啲检测器接收至啲两个辐射量作为衬底和物镜之间 距离的函数的图形；以及图6显示了消偏振器，用于将偏振光转换为非偏振光，其中消偏振器例如 可以被放置在由光学聚焦传感器构成的分束器的前面。
具体实施方式
图la示意性地描述了根据本发明一个实施例的一种光刻设备。该设备包括: 照射系统，照射器IL配置为调节辐射光束B，例如UV辐射或EUV辐射；支 撑结构，例如掩模台MT，构造用于支撑图案形成體，例如掩模MA，并且连 接到第一定位器PM，第一定位器PM配置为根据确定的参数精确定位图案形成 装置；衬底台，例如晶片台WT，构造为保持衬底(例如涂有抗蚀剂的晶片) W并且连接到第二定〗立器PW，第二定位器PW配置为根据确定的参数精确定 位衬底；以及投影系统，例如折射投影皿系统PL，配置为将由图案形成装置 MA赋予辐射光束B的图案投影到衬底W的目标部分C上，例如包括一个或更 多个管芯。照射系统可包括用于引导、成形或控制辐射的各种类型的光学部件，例如 折射、反射、磁性、电磁、静电或者其它类型光学部件、或者其中它们的任意 组合。支撑结构以依赖于图案形成體的取向、光亥股备的设计以及其它割牛(例 如图案形成装置是否被保持在真空环境中)的方式保持图案形成装置。支撑结 构能够使用机械式、真空式、静电式或其它夹持技术保持图案形成装置。支撑 结构可以是框架或台，例如其可以根据需要固定或可移动。支撑结构可以{呆证图案形成装置处于期望位置(例如相对于投影系统)。这里术语"掩^^"或"掩楔' 的任何4顿可以被认为与肚位的术语"图案形成體"是同义的。这里使用的术语"图案形成装置"应当l扩义解释为能够被用于赋予辐射光 束在它的横截面上的图案以使得在衬底的目标部分中生成图案的任何装置。应 当注意赋予辐射光束的图案不可能精确地对应于衬底目标部分中的期望图案， 例如，如果图案包括相移特征或者通常所说的辅助特征。 一般地，赋予辐射光 束的图案将对应于在目标部分中生成的器件中的特殊的功能层，比如集成电路。图案形成装置能够透射或者反射。图案形成装置的例子包括掩模、可编程反射镜阵列和可编程LCD板。掩模在光刻中是^^f周知的，并且包括的掩模类 型有二元掩模、交替相移掩模和衰减相移掩模、以及各种混合掩模类型。可编 程反射镜阵列的例子是使用小反射镜的矩阵布置，每一个小反射镜能够對虫倾 斜，以在不同的方向上反射入射的辐射光束。倾斜的反射镜赋予辐射光束以图 案，其中辐射光束被反射镜阵列反射。这里使用的术语"投影系统'应当被广义解释为包括任何类型的投影系统， 包括折射、反射、反射折射、磁性、电磁和静电光学系统、或者其任意组合， 适宜于所用的曝光辐射，或者其它因素，诸如4顿于浸没液体或者i顿于真空。 这里术语"投影透镜"的任何使用可以被认为与更上位的术语"投影系纟充'是同义 的。4総里描述的，该设备^3tM类型的(例如4顿邀寸掩模)。可供选择地， 该设备可以是反射类型的(例如f顿像参照以上那样的可编程反射镜阵列类型， 或者使用反射掩模)。光刻设备可以是具有两个(双台)或多个衬底台(和/或两个或多个支撑 结构)的类型。在这样的"多台"机器中，附加的台和/或支撑结构可以并行使 用，或者可以在一个或更多个台和/或支撑结构上执行预备步骤，同时一个或 更多个其它台和/ i撑结构被用于曝光。光刻设备也可以是其中衬底的至少一部分可以被具有相对高的折射率的液 体(例如水)覆盖的类型，使得液#±真充投影系统和衬底之间的空间。浸没液 体也可以被应用到光刻设备中的其它空间，例如，掩模和投影系统之间。浸没 技术在现有技术中用于提高投影系统的数值孔径是^^f周知。这里使用的术语 "浸没"不意味着结构(如衬底)必须被浸没在液体中，而是仅仅意味着在曝光 期间液体位于投影系统与衬底之间。参照图la，照射器IL从辐針源SO接收辐射光束。该源和光刻设备可以是分离的实体，例如当该源是准M激光器。在这样的情况下，该源不被认为是 光刻设备的一组成部分并且辐射光束借助于光束传递系统BD从源SO被传递到 照射器1L，该光束传递系统BD包括例如适当的定向反射镜和/或扩束器。在另外的情况下，该源也可以是光刻设备的一个组成部分，例如当该源是荥灯。 源SO和照射器IL，如果需要则还包括光束传递系统BD，可以被统称为辐射系7统。照射器IL可以包括一个调整器AD，用于调徵融寸光束的角强度分布。一 般地，照射器的光瞳平面中的强度分布的至少外部和/或内部径向范围(一般itb/Vfiil乂Ar4m—力k却f"—^'计or、壬n"—rii却;""nr、、台P敏ilW因束夂 e力k 昭M奥 w人乂j i 「/;/ u-z i hh 、v_>—u"tn/ 'iMu-rjHH 、u—iijxin z ■/ 口crwi7入w"j:te:o 夕jzij ;、.、、乂jjTifrIL可以包括各种其它部件，比如积分器(integmtor) IN和聚光器(condenser) C0。照射器可以被用于使辐射光束在它的横截面中具有期望的均匀性和强度分 布。辐射光束B入射在图案形成體(例如掩模)MA上，图案形成装置MA 被保持在支撑结构(例如掩模台)MT上，并Mil图案形成體被图案化。辐 射光束B在贯穿图案形成，MA之后Sil投影系统PL，投影系统PL将光束 传递到衬底W的目标部分C上。借助于第二定位器PW和位置传感器IF (例 如干涉仪器件、线性编码器或电割专繊)，衬底台WT會&够精确移动，例如使 得在辐射光束B的路径中定位不同的目标部分C。相^i也，例如在从掩模库中 的机械获取后或者在扫描过程中，第一定位器PM和其它位置传感器(其没有 在图la中明确地描述)能够被用于相对于辐射光束B的路径精确地定位图案形 成，MA。 一般地，支撑结构MT的移动可借助于长fi^呈模i央(粗定位)与 短^f對莫块(精定位)而实现，该长行程模块与短行程模块构，一定位器PM 的一部分。相似地，衬底台WT的移动可以4OT长行程模块与短行程模i央实现， 该长行程模块与短衍呈模块构，二定位器PW的一部分。在皿机(与扫描 器相对)的情况下，支撑结构MT可以仅仅连接到短行禾徵动器，或者可以被 固定。图案形i^置MA和衬底W可以使用图案形成，对准^H己Ml、 M2 和衬底对准新己P1、 P2X寸准。尽管衬底对准新己像所说明的那样占用了专用目 标部分，但是它们可以位于目标部分之间的间隔(这些就，常所说的划线对 准标记)中。相似地，在图案形成装置MA上提供一个以上的管芯的情况下， 图案形成装置对准硫己可以被放置在管芯之间。上面描述的设备能够被用在以下模式的至少一种中1.在步进模式中，支撑结构MT和衬底台WT被保,本固定，同时被赋 予辐射光束的齡图案被一次投驗目标部分C上(g陣一静态曝光)。衬底台 WT接着在X和/或Y方向上移动，以便不同目标部分C能够被曝光。在频 模式中，曝光场的最大尺寸限制了单一静态曝光中成像的目标部分C的尺寸。2. 在扫描模式中，支撑结构—MT和衬底台WT在赋予辐射光束的图案被投影在目标部分C上(g卩单一动态曝光)的同时被同步地扫描。衬底台WT的相对于支撑结构MT的皿和方向可以由投影系统PL的放大(或縮小)率和图象反转特性决定。在扫描模式中，曝光场的最大尺寸限制了单一动态曝光的目标部分的宽度(在非扫描方向上的)，但是扫描运动的长度决定了目标部分的高度(在扫描方向上的)。
3. 在另一个模式中，支撑结构MT被保皿本固定，其保持着一个可编程图案形成装置，并且衬底台WT在被赋予辐射光束的图案被投影在目标部分C上的同时被移动或扫描。在这个模式中， 一般地，使用脉冲辐射源并且在衬底台WT的每次移动以后或者在扫描期间连续的辐射脉冲之间根据需要更新可编程图案形成装置。这个模式的操作能够很容易地被应用到使用可编程图案形成體的无掩模光刻中，比如上面所擬啲可编程颇镜阵列。
也可以^ffl上述模式的组合禾口 /或变体或者完全不同的模式。图lb显示了受光刻设雜制单元LACU控制的光亥股备LA构成光刻单元LC的一部分，该光刻单元LC有时也被称作光刻簇，其也包括在衬底上执行一个或多个曝光前和曝光后的工艺的设备。传统地，这些包括一个或更多个用于沉积抗蚀剂层的旋涂机SC、 一个或更多个用于显影曝光后抗蚀剂的显影装置DE、 一个或更多个激冷板(chill plate) CH和一个或更多个烘烤板BK。衬底输(substrate handler) ^^几器人RO从输入/输出端I / 01、 1/02拾取衬底，将所述衬底在不同的工艺装置之间移动，并将其传递给光刻设备的进料台LB。这些装置通常被统称为轨道，其处于轨,制单元TCU的控制下，所述轨鞭制单元TCU自身由管理控制系统SCS控制，戶脱管SJ空制系统SCS也经由光亥殿雜制单元LACU控制光刻设备。于是，可以运行不同的设备以最大化产量和处理效率。
为了使得由光亥股备曝光的衬底的每一层抗蚀齐搬正确和持续地曝光，需要检査经过曝光的衬底以测量一个或更多个特性，例如是否有对准、旋转等的改变、连续层之间的重叠體、线宽、临界尺寸(CD)等。如果检领倒體或者改变，贝何以对一个或更多个后续衬底的曝光进行调整，尤其是在检测可以足够快地完成以使得同一批次的另外的衬底仍然可以接着被曝光。而且，巳经被曝光的衬底可以被剥去和重新加工(以提高工作效率)或被遗弃，由ithii免在己有缺陷的衬底上进行曝光。在衬底的仅仅一些目标部分存在缺陷的情况下，可以仅在那些完好的目标部分上进行进一步的曝光。另一种可能的情况是改变后续的工艺步骤的设定以补偿所述误差，例如可以调整整形蚀刻步骤的时间以
补偿由光刻工艺步離成的衬底到衬底的CD的变化。
检査设备被用于判断衬底的一个或更多错性，并且，尤其是确定不同衬底或者相同衬底的不同层的一个或更多个特性如何从层至lj层和/或跨越衬底进
行变化。所述检査设备可以I膽成到光刻设备LA或光刻单元LC中，或者可以是独立设备。为了使得测量最为fflit，需要检査设备在曝光之后立即测量经过曝光的抗蚀剂层中的一个或更多刊寺性。
图2显示了一种检査设备，如翻寸仪，其可以被用于确定衬底W的表面的
一个或更多个特性。但是，也可以使用其它的检查装置，比如偏振光椭圆率测
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,、J仪KI Wti:m见Tir 、口兀J 闺牙J仅彩研Z， d处见'rt 、 口兀乂 ？甶牙J仅^5EF2将辐射麟到衬底6上。经过反射的辐射被传递到光谱仪检测器4，戶腿光谱
仪检测器4测量镜面反射辐射的光谱10 (g卩将强度作为波长的函iti4行测量)。从这些数据中，产生检测到的光谱的结构或轮廓可以ilil处理单元重建，例如严格耦合波分析和非线性回归或^M:与在图2的底部所示的仿真的光谱库进行比较。通常，对于重建，结构的通常形式是已知的，并且一些参数根据制造这些结构的工艺常识被假定，仅留下少量结构参数根据t^寸仪数据确定。这种舰仪可以配置为正入射舰仪或斜入射翻寸仪。多种娜仪也可以被^顿，其中以单一波长角度范围测量反射，而不是以多个波长范围的单一角度测量反射。
图3显示了一种M1"仪SM，其被配置为在高数值 L^t镜的光瞳平面中以多种角度和波长测量反射自衬底表面W的角分解光谱的特性。这种Mf仪可以包括辐射投影器2和检测器18，其中，辐射投影器2被配置用于将辐射投影到衬底W上，检测器18被配置用于检测反射光谱。检测器与处理单元PU通信。在光瞳平面中，辐射的径向位置定义入射角度，且角度位置定义辐射方位角。检测器14l戯文在高数值孔^t^的光瞳平面中。纖的数值孔径可以是高的，并且希望至少为0.9或至少为0.95。浸没式M仪甚至可以具有数值孔径皿1的纖。
10根据一个实施例的t^t仪如图3所示。在这个器件中，^tt自辐射、源2的辐射fOT皿系统12 ilii干涉滤光器(未显示)及偏振器17后被聚焦，被部分反射表面16反射并且ffiil物镜15被聚焦到衬底W上，物镜15可以具有高的数值孔径(NA)， 至少为0.9且更,为皿1。被反射的辐射接着M3！部分反射表面16被传输到检测器18，以探测翻才光谱，检测器可以位于后投影光瞳平面11中，所述后光瞳平面11位于透镜系统15的焦距位置上。但是，光瞳平面可以替代地以辅助光学元件(未示出)再次成像到检测器18上。
例如参考光束被经常用于测量入射辐射的强度。为了实现该目的，当辐射
光束入射到部分反tf表面16上时，戶;M辐射光束的一部分作为参考光束朝向参考反射镜14 ，M3i戶，表面。然后戶;M参考光束被投影到同一检测器18的
不同部分上。
反射的辐射被成像在CCD检测器上，其可以具有例如每帧40毫秒的积分时间。这样，衬底目标的两维角度t^f光i普被成像在检测器上。例如检测器可以是CCD或CMOS传皿阵列。
一个或更多^F涉滤光器(未显示)可以用于在比如405 —790nm的范围或者甚至更低的比如200—300nm的范围中选择感兴趣的波长。戶;f^干涉滤光器可以是调谐的，而不是包括一组不同的滤光器。光栅可以用于替代一个或更多个干涉滤光器或附加到一个或更多W涉滤光器上。
检测器18可以测量单一波长(或窄波长范围)上的被Mt光的强度、多个波长上的各自的强度或者一定波长范围上的经过积分的强度。进而，检测器可以独立测量横向磁场和横向电场极化光和/或横向磁场和横向电场极化光之间的相位差。
衬底W上的目标可以是被印制的光栅，使得在显影之后，条纹由固态的抗蚀剂线构成。所述条纹可以选择地被刻蚀在衬底中。目标图案被选择用于对感兴趣的参数敏感，例如光刻投影设备中的焦点、齐糧、重叠、色差等，以使得相关参数的变化将随着所印制的目标的变化而显现。例如，目标图案可以对光刻投影设备中的色差敏感，尤其是投影系统PL，而照射对称度和这种像差的存在将在所印制的目标图案中的变化中自我显现。相应地，所印制的目标图案的翻寸仪数据被用于重建目标图案。目标图案的参数，如线宽和形状，可以根据印制步骤和/或其它散射仪处理的常识，被输入到由处理单元执行的重建过程。
ii在一个实施例中，繊仪设置有光学聚焦传繊200和分束器21，以探测衬底W是否位于物镜15的焦点处。分束器21 M部分反射表面16接收来自衬底W的反射辐射光束，并且将反射辐射光束的光束部分221转向光学聚焦传感器200。光学聚焦传感器200产生输出信号S，输出信号S被J^共给控制单元PU， ilffi制单元PU，衬底W相对于物镜15的位置被调整。
图4a显示了光学聚焦传感器200的一个实施例，其中光学聚焦传，200包括透镜或光学系统220、分束器230、 Hlt镜290、第一孔240、第二孔250、第一检测器260以及第二检测器270。透镜220接收光束部分221并且传送该光束部分221到分束器230。分束器230将所述的传送的光束部分221分为与第一光学支路有关的第一子光束222和与第二光学支路有关的第二子光束223。每一个光学，具有与物镜15对应的后焦平面，即第一子光束222具有第一后焦平面280，且第二子光束具有第二后焦平面281。这，平面每一个都与衬底间隔
预定距离o
在第一光学支路中，在从分束器230至'J第一后焦平面280的方向上沿着第一子光束222的光路观察，第一 L 240被布置在第一后焦平面280和第一检测器260之间。运行时，分束器230将第一子光束222导向第一孔240。第一子光束222完全或部分M31第一孔240，产生第一Mil光束部分224。 M的第一孔240的第一子光束222部分与衬底W和物镜15之间的距离成比例。第一检测器260接收第一3I31光束部分224，其中第一检测器260可以布置用于探测M31第一孔240接收到的辐射的强度^S射量。然而，第一检测器260也可以被布置用于探测入射在第一检测器260上的光斑的尺寸和/或皿。
在第二光学支路中，在从分束器230到第二后焦平面281的方向上沿着第二子光束223的光路观察，第二孔250被布置在第二后焦平面281的前面。反射镜290被布置在分束器230与第二孔250之间的第二后焦平面281的光路中。在从分束器230到第二后焦平面281的方向上沿着第二子光束223的光路观察，第二检测器270被布置在第二后焦平面281的后面。运行时，反射镜290将第二子光束223导向第二孔250。第二子光束223完全或部分Jlil第二孔250，产生第二M31光束部分225。 ffiil的第二 L 250的第二子光束223部分与衬底W和物镜15之间的距离成比例。第二检测器270接收第二M光束部分225，其中第二检测器270可以布置用于探测3Iil第二孔250接收到的辐射的强度^！射量。然而，第二检测器270也可以被布置用于探测入射在第二检测器270上的光斑的尺寸和/ ，状。
孔240、 250可以都被布置为离后焦平面280、 281的距离为x的位置处。但是，孑L和后焦平面间的距离也可會浏于旨孔而言是不同的。
运行时，并且当衬底W处在焦点时，第一M光束部分224和第二M:束光部分225基本上相等，使得第一检测器260和第二检测器270探测到基本上相同的辐射量(或者投影到检测器260和270上的相同的光斑尺寸/ ,)。
图5a显示了衬底W处于相对于物镜15的最佳位置的情况下由分别的检测器260和270接收到辐射量的两个曲线图。在这种情况下两个量相等。图5b显示了对应于衬底W处于相对于物镜15的位置太远的情况的、由分另啲检测器260和270接收到辐射量的两个曲线图。检测器260接收到的辐射散时比检测器270接收到的辐射量要高。图5c显示了对应于衬底W处于相对于物镜15的位置太近的情况的、由分别的检测器260和270接收到辐射量的两个曲线图。检测器260接收至啲辐射敲时比检测器270接收到的辐射量要小。
由于两W光束被用于确定衬底W是否处于焦点，所以可以决定这个方向上改变衬底W和物镜15之间的距离，以便使得衬底W处于相对于物镜15的最佳位置。这是因为其中位置太远的情况(图5b)和位置;Ua的情况(图5c)會^够被区分，使得旨,确定是否需要去减小或增加衬底W和物镜15之间的距离。图5d显示了分别的检测器260 (左图)和270 (右图)接收到辐射量作为衬底W和物镜15之间的距离y的函数的两个曲线图。在距离y^。pt时，衬底W处于相对于物镜15的最佳位置，其对应于两^1射量相等的情况。 一般地存在由值y^^in和y^y,确定的捕获范围Ay，在这个范围内光学聚焦传感器是可工
作的。如果光学聚焦传感ME捕获范围Ay内运行并且第一检测器260接收到的辐射量比第二检测器270接收到的辐射量要高，则可以从图5d看出距离y应当被增大以得到衬底W相对于物镜15的最佳位置。另一方面，如果光学聚焦传，运行在捕获范围Ay内，并且第一检测器260接收到的辐射量小于第二检测器270接收到的辐射量，则可以从图5d看出距离y应当被减小以得到衬底W相对于物镜15的最佳位置。
如图3所示，物镜15与第一后焦平面之间的路径长度与物镜15和第二后焦平面之间的路径长度相同。但是，也可以是这样的情况，例如由于应用在配
13置中的光学元件的性质，这里的两条路径的长度是不同的。例如，当在子光束
中的一个的光学路径中放置一光楔时可能发生这样的情况。由于子光束M3i光
楔，所以该光楔的材料的光学特性将导致一个更长的路径长度。
图4b描述了光学聚焦传感器200的一个实施例，其中光学聚焦传感器200 包括两^Nt镜220a和220b，每一个用于一个子光束，该两^Mtlt 220a和220b 布置在分束器230的后面。透镜220a将第一子光束222传输至第一孔240，并 且透镜220b将第二子光束223通过反射镜290传输至第二孔250。在这个实施 例中，物镜15与第一后焦平面280之间的路径长度和物镜15与第二后焦平面 281之间的路径长度大致相同。
图4c描述了光学聚焦传感器200的另一个实施例。在这个实施例中， 220b将第二子光束223直^ft输至第二孔250。
尽管这些例子具有单一的第一检测器260和单一的第二检测器270，但是第
一TW识U琉Z6U矛U邻一TJ2iWU研Z /U tf、J可一'I -莉)WJ !iA个厌刀—刃多'I 丁《ii识U研。
在一个实施例中，消偏振器可以布置在分束器230的前面。分束器230可
以具有依赖于偏振的反射或透射比，这种依赖可以导致焦点偏移。消偏振器将 偏振光转化为非偏振光，以便消除偏振依赖性。消偏振器的例子具有一个楔形
结构并且Mil消偏振器以不同的厚度传输光线。由双折射晶体弓l起的相位差异
随着它的厚度而改变。因而，该消偏振器弓l入连续改变的相位差结果，从消 偏振器出射的光变为非偏振光。图6为消偏振器的一个例子。
尽管特定的说明在本文中被用于ic制造中的光刻设备，但是应该理解这里
描述的光刻设备可以具有其它的应用，比如集成光学系统、用于磁畴存储器的
引导和探测图案、平板显示器、液晶显示器(LCD)、薄膜磁头等的律隨。本领 域技术人员将,，在这样可选择应用的范围中，这里术语"晶片'或'管芯'的任 何使用将认为是与&:位的术语"衬底"或"目标部分'分别是同义的。这里提到的 衬底可以在曝光以前或者以后在例如轨道(一种工具，典型地将一层抗蚀剂应 用到衬底上并且对曝光的抗蚀剂进行显影)、度量工具和/或检查工具中被处 理。在可应用的情况下，这里所公开的内容可以被应用到这样和其它的衬底处 理工具。此外，衬底可以被处理不止一次，例如为了生成多层IC，以至于这里 使用的术语"衬底"也可以作为已经包含多个已处理层的衬底。
尽管上面的光刻的内容中的特定的说明可以被用于本发明的光学光刻情况下的多个实施例中，但是它可以理解为本发明可以被用在其它的应用中，例如 压印光刻，并且在上下文允许的情况下，并不限定为光学光刻。在压印光刻中， 图案形成装置中拓扑限定生成在衬底上的图案。图案形成装置的拓扑可以被印 制在提供于衬底上的抗蚀剂层中，在衬底上抗蚀剂M应用电磁辐射、热、压 力或它们的组合而被固化。图案形成装置被移出抗蚀剂，并且在抗蚀剂固化后 在抗蚀剂中留下一个图案。
这里j柳的术语"辐射"和"光束"包括所有类型的电磁辐射，包機夕卜(w) 辐射(例如具有约365、 355、 248、 193、 157或126nm的波长)和极紫外(EUV) 辐射(例如具有5—20nm范围内的波长)，以及粒子束，例如离子束或电子束。
在上下文允许的情况下，术语"透镜"可以表示各种类型的光学部件中的任 何一种或它们的组合，包括折射式、反射式、磁性、电磁和静电光学部件。
虽然以上已经描述了本发明的特定的实施例，但是应该理解的是，本发明 可以以与1^不同的形式实现。例如，本发明可以采用包含用于描^t述公丌 的方法的一个或更多机器可读指令序列的计算机，旨的形式，或者采取具有在 其中存储这种计算机程序的数据存储介质(例如半导，储器、磁盘或光盘) 的形式。
以上的描述是说明性的，而不是限制性的。因此，本领域技术人员应当理 解，在不背离所附的权利要求的保护范围的条件下，可以对本发明进行修改。
1权利要求
1. 一种光学聚焦传感器，配置用于产生表示衬底相对于物镜的焦平面的位置的聚焦误差信号，所述光学聚焦传感器包括分束器，其构造和布置为将辐射光束分为第一子光束和第二子光束，以分别与第一光学支路和第二光学支路相关，所述分束器进一步被构造和布置为将第一子光束通过第一孔导向第一检测器，并且将第二子光束通过第二孔导向第二检测器，其中所述第一孔被放置在所述第一光学支路中的物镜的第一后焦平面与所述第一检测器之间；并且所述第二孔被放置在所述物镜与所述第二光学支路中的物镜的第二后焦平面之间。
2. 如权利要求1戶服的光学聚焦传繊，包括反射镜，其位于戶腿分束器 与所述第二孔之间，所述反射镜配置用于将所述第二子光束导向所述第二孔。
3. 如权利要求1所述的光学聚焦传感器，包括透镜，其酉遣用于将辐射光 束传输给戶脱分束器。
4. 如权利要求1所述的光学聚焦传,，包括第一透镜，配置为将戶，第一子光束传输给第一孔，和第二透镜，配置为将戶皿第二子光束传输给第二 孔。
5. 如权利要求1戶腐的光学聚焦传離，包括控制器，其构造和布置为基 于由所述第一检测器产生的第一检测器信号和由所述第二检测器产生的第二检 测器信号来产^^述聚焦i^i言号。
6. 如权利要求1所述的光学聚焦传感器，包括消偏振器，其构造和布置用 于将偏振光转化为非偏振光。
7. 如权利要求6所述的光学聚焦传感器，其中所述消偏振m皮放置在所述 分束器的前面。
8. 如权利要求7所述的光学聚焦传感器，其中所述消偏振器具有楔形结构。
9. 一种检查设备，配置用于测量衬底的特性，所述检査设备包括 照針源，配置用于输出辐射；物镜，酉己置用于将辐射投影到戶脱衬底上；以及光学聚焦传感器，配置用于产生表示衬底相对于物镜的焦平面的位置的聚焦^M信号，戶皿光学聚焦传 包括分束器，其构造和布置用于将辐射光束分为第一子光束和第二子光束，以分别与第一光学支路和第二光学支路相关联，所述分束器进一步被构造和布置用于将第一子光束iM:第一孔导向第一检测器，并且将第二子光束通过第二孔 导向第二检测器，其中所述第一孔被放置在所述第一光学支路中的物镜的第一后焦平面与所述第一检测器之间；并且所述第二孔被放置在所述物镜与所述第二光学支路中的物镜的第二后焦平面之间。
10. 如权利要求6所述的检查设备，其中所述检查设备是自仪。
11. 如权利要求6戶腿的检查设备，其中戶;M检查设备是偏振光椭圆率测
12. —种光刻设备，包括 照射系统，布置用于照射图案；投影系统，布置用于将戶服图案的图像投雜衬底上；以及检査设备，配置用于测量所述衬底的特性，戶;f3i检査设备包括照射源，配置用于输出辐射；物镜，配置用于将辐射投影到戶欣衬底上；以及光学聚焦传感器，配置用于产生表示衬底相对于物镜的焦平面的位置的聚焦i^信号，所述光学聚焦传自包括-分束器，其构造和布置用于将辐射光束分为第一子光束和第二子 光束，以分别与第一光学支路和第二光学支路相关联，所述分束器进一步被构 造和布置用于将第一子光束通过第一孔导向第一检测器，并且将第二子光束通 过第二孔导向第二检测器，其中所述第一孔被放置在所述第一光学支路中的物镜的第一后焦平面 与所述第一检测器之间；并且所述第二孔被放置在所述物镜与所述第二光学支路中的物镜的第 二后焦平面之间。
全文摘要
本发明公开了一种光学聚焦传感器、检查设备以及光刻设备。为了探测衬底是否处在检查设备的焦平面上，一种光学聚焦传感器被布置为通过物镜接收辐射光束。光学聚焦传感器包括分束器，该分束器配置为将辐射光束分为第一子光束和第二子光束。使用每个子光束的光学路径中的孔和检测器，通过对比由每个检测器接收到的辐射量可以探测衬底是否处于焦点上。
文档编号G01B11/00GK101520608SQ20081017783
公开日2009年9月2日 申请日期2008年10月9日 优先权日2007年10月9日
发明者威廉·卡夫, 罗纳德·弗朗西斯克斯·赫尔曼·胡格斯 申请人:Asml荷兰有限公司