專利名稱：確定襯底中的缺陷的方法和光刻工藝中曝光襯底的設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種確定襯底中的缺陷的方法。本發(fā)明還涉及一種用于在 光刻工藝中曝光襯底的設(shè)備。
背景技術(shù)：
光刻設(shè)備是一種將所需圖案應(yīng)用到襯底上，通常是襯底的目標(biāo)部分上
的機(jī)器。例如，可以將光刻設(shè)備用在集成電路(IC)的制造中。在這種情 況下，可以將可選地稱為掩?；蜓谀０娴膱D案形成裝置用于生成在所述IC
的單層上待形成的電路圖案?？梢詫⒃搱D案轉(zhuǎn)移到襯底(例如，硅晶片) 上的目標(biāo)部分(例如，包括一部分管芯、 一個或多個管芯)上。通常，圖 案的轉(zhuǎn)移是通過把圖案成像到提供到襯底上的輻射敏感材料(抗蝕劑)層 上進(jìn)行的。通常，單獨(dú)的襯底將包含被連續(xù)形成圖案的相鄰目標(biāo)部分的網(wǎng)
絡(luò)。公知的光刻設(shè)備包括所謂步進(jìn)機(jī)，在所述步進(jìn)機(jī)中，通過將全部圖 案一次曝光到所述目標(biāo)部分上來輻射每一個目標(biāo)部分；以及所謂的掃描 器，.在所述掃描器中通過輻射束沿給定方向("掃描"方向)掃描所述圖 案、同時沿與該方向平行或反向平行的方向同步地掃描所述襯底來輻射每 一個目標(biāo)部分。也可能通過將圖案壓印(imprinting)到襯底上的方式從圖 案形成裝置將圖案轉(zhuǎn)移到襯底上。
光刻設(shè)備可以是這種類型，其中光學(xué)投影系統(tǒng)被用于將通過圖案形成 裝置(例如掩模)賦予到輻射束上的圖案投影到襯底的目標(biāo)部分上，如下 面將要說明的。光學(xué)投影光刻設(shè)備還可以是這種類型，其中襯底的至少一 部分由具有相對高的折射率(例如水)的液體覆蓋，以便填充投影系統(tǒng)和 襯底之間的空間。浸沒液體也可以應(yīng)用到光刻設(shè)備中的其他空間，例如掩 模和投影系統(tǒng)之間的空間。浸沒技術(shù)用于提高投影系統(tǒng)的數(shù)值孔徑在本領(lǐng) 域是公知的。這里使用的術(shù)語"浸沒"并不意味著結(jié)構(gòu)，例如襯底，必須浸入到液體中，而僅意味著在曝光期間液體位于投影系統(tǒng)和襯底之間。
此外，光刻設(shè)備可以是具有兩個(雙臺)或更多個支撐多個襯底的襯 底臺(和/或兩個或更多個掩模臺)的類型。在這種"多臺"的機(jī)器中，附 加的臺可以并行地使用，或可以在一個或更多個臺上(也就是在預(yù)備臺或 測量臺中)執(zhí)行預(yù)備步驟的同時，將一個或更多個其它臺用于曝光一個或 更多個襯底(也就是在曝光臺中)。
在光學(xué)投影光刻設(shè)備的測量臺上執(zhí)行的預(yù)備步驟的示例是測量光學(xué) 投影系統(tǒng)和將要進(jìn)行曝光的襯底之間的距離。當(dāng)襯底位于光學(xué)投影系統(tǒng)的 焦點上時，形成投影圖像的最佳分辨率。為了獲得好的聚焦，襯底應(yīng)該定 位在光學(xué)系統(tǒng)的焦點上。為了將襯底表面保持在投影系統(tǒng)的焦距內(nèi)，應(yīng)該 精確地確定襯底離光學(xué)系統(tǒng)(特別是投影透鏡)的距離。為此，光刻設(shè)備 可以包括用于測量襯底表面高度的傳感器。
目前，用于測量襯底的高度的傳感器被用作用于在襯底表面上大量的 測量點處測量局部高度和傾斜度的工具。在典型的雙臺光刻設(shè)備中，例如
ASML的雙掃描(ASMLTwinscan)，通過傳感器(例如水平傳感器)在測 量臺中收集的高度信息被傳送到曝光臺并在襯底曝光期間使用。在其他類 型的光刻設(shè)備中，傳感器(有時稱為"聚焦傳感器")構(gòu)建成在運(yùn)行中， 即襯底曝光期間，實施襯底高度測量。
雖然襯底表面的高度被測量，但是傳感器沒能探測存在于襯底上的缺 陷圖案。通常，由于工藝問題，缺陷出現(xiàn)在襯底邊緣處。早期在干式機(jī)器 中，這不構(gòu)成問題，因為在曝光期間襯底通常不會與光刻設(shè)備進(jìn)行物理接 觸。在浸沒式光刻設(shè)備中，由于襯底和浸沒水接觸，就存在缺陷可能擴(kuò)展 到襯底其他部分的風(fēng)險，這會導(dǎo)致進(jìn)一步的對襯底的損傷和對光刻設(shè)備的 污染，因為處理層會從襯底上剝落并與浸沒液體一起流到所述設(shè)備的多個 部分。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明旨在提供一種改進(jìn)的用于探測襯底中的缺陷的方法和設(shè)備。 根據(jù)本發(fā)明的實施例，提供一種確定襯底中的缺陷的方法，所述方法
包括-用傳感器掃描所述襯底的掃描范圍，所述傳感器將輻射束投影到所述
襯底上；
-測量沿所述掃描范圍從不同襯底區(qū)域反射的輻射強(qiáng)度的一部份 (fraction);
-確定所述掃描范圍內(nèi)所測量的該部份的變化量； -根據(jù)所述變化量確定在所述襯底中是否存在任何缺陷。 根據(jù)本發(fā)明的另一實施例，提供一種用于在光刻工藝中曝光襯底的設(shè) 備，包括
襯底臺，構(gòu)造成保持襯底；
傳感器，配置并構(gòu)造成將測量輻射束投影到所述襯底上，
控制器，用于控制所述襯底臺和所述傳感器的相對位置，所述控制器 構(gòu)建成使所述傳感器利用所述測量輻射束掃描所述襯底的掃描范圍；
其中，所述傳感器配置并構(gòu)造成測量沿所述掃描范圍從不同襯底區(qū)域 反射的輻射強(qiáng)度的一部份，并且
其中所述控制器構(gòu)建成確定所述掃描范圍內(nèi)所述部份的變化量，以及 根據(jù)所述變化量確定在所述襯底中是否存在任何缺陷。


下面僅通過示例的方式，參考附圖對本發(fā)明的實施例進(jìn)行描述，其中 示意性附圖中相應(yīng)的附圖標(biāo)記表示相應(yīng)的部件，在附圖中 圖1示出'根據(jù)本發(fā)明實施例的光刻設(shè)備；
圖2a和2b示意性示出包括傳感器的雙臺光刻設(shè)備的一部分； 圖3示意地表示了傳感器的測量設(shè)置；
圖4是經(jīng)過襯底邊緣掃描時傳感器的強(qiáng)度信號作為離襯底中心的距離
的函數(shù)的圖解表示；
圖5是對于未處理襯底和已處理襯底的傳感器強(qiáng)度信號的圖解表示； 圖6是對于已處理的無缺陷襯底和已處理的有缺陷襯底的傳感器強(qiáng)度
信號的圖解表示；
圖7是在離襯底圓周邊緣的短距離處采集到的傳感器強(qiáng)度信號的圖解 表不；圖8是沿兩個同心整體水平圓形(global level circle)區(qū)域掃描的襯底 的實施例的俯視圖9是從圖8中掃描過程得到的傳感器強(qiáng)度信號的圖解表示。
具體實施例方式
圖1示意地示出了根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的光刻設(shè)備。所述光刻設(shè)
備包括
-照射系統(tǒng)(照射器)IL，其構(gòu)建用于調(diào)節(jié)輻射束B (例如，紫外(UV) 輻射)；
-支撐結(jié)構(gòu)(例如掩模臺)MT，其構(gòu)造用于支撐圖案形成裝置(例如 掩模)MA，并與用于根據(jù)確定的參數(shù)精確地定位圖案形成裝置的第一定 位裝置PM相連；
-襯底臺(例如晶片臺)WT，其構(gòu)造用于保持襯底(例如涂覆有抗蝕 劑的晶片)W，并與構(gòu)建用于根據(jù)確定的參數(shù)精確地定位襯底的第二定位 裝置PW相連；和
-投影系統(tǒng)(例如折射式投影透鏡系統(tǒng))PS，其構(gòu)建用于將由圖案形 成裝置MA賦予輻射束B的圖案投影到襯底W的目標(biāo)部分C (例如包括 一根或多根管芯)上。
照射系統(tǒng)可以包括各種類型的光學(xué)部件，例如折射型、反射型、磁性 型、電磁型、靜電型或其它類型的光學(xué)部件、或其任意組合，以引導(dǎo)、成 形、或控制輻射。
所述支撐結(jié)構(gòu)支撐圖案形成裝置，也就是承受圖案形成裝置的重量。 支撐結(jié)構(gòu)以依賴于圖案形成裝置的方向、光刻設(shè)備的設(shè)計以及諸如圖案形 成裝置是否保持在真空環(huán)境中等其他條件的方式保持圖案形成裝置。所述 支撐結(jié)構(gòu)可以采用機(jī)械的、真空的、靜電的或其它夾持技術(shù)保持圖案形成 裝置。所述支撐結(jié)構(gòu)可以是框架或臺，例如，其可以根據(jù)需要成為固定的 或可移動的。所述支撐結(jié)構(gòu)可以確保圖案形成裝置位于所需的位置上(例 如相對于投影系統(tǒng))。在這里任何使用的術(shù)語"掩模版"或"掩模"都可 以認(rèn)為與更上位的術(shù)語"圖案形成裝置"同義。
這里所使用的術(shù)語"圖案形成裝置"應(yīng)該被廣義地理解為表示能夠用于將圖案在輻射束的橫截面上賦予輻射束、以便在襯底的目標(biāo)部分上形成 圖案的任何裝置。應(yīng)當(dāng)注意，被賦予輻射束的圖案可能不與在襯底的目標(biāo) 部分上的所需圖案完全相符(例如如果該圖案包括相移特征或所謂輔助特 征)。通常，被賦予輻射束的圖案將與在目標(biāo)部分上形成的器件中的特定 的功能層相對應(yīng)，例如集成電路。
圖案形成裝置可以是透射式的或反射式的。圖案形成裝置的示例包括 掩模、可編程反射鏡陣列以及可編程液晶顯示(LCD)面板。掩模在光刻 術(shù)中是公知的，并且包括諸如二元掩模類型、交替型相移掩模類型、衰減 型相移掩模類型和各種混合掩模類型之類的掩模類型?？删幊谭瓷溏R陣列 的示例采用小反射鏡的矩陣布置，每一個小反射鏡可以獨(dú)立地傾斜，以便 沿不同方向反射入射的輻射束。所述已傾斜的反射鏡將圖案賦予由所述反 射鏡矩陣反射的輻射束。
這里使用的術(shù)語"投影系統(tǒng)"應(yīng)該廣義地解釋為包括任意類型的投影 系統(tǒng)，投影系統(tǒng)的類型可以包括折射型、反射型、反射折射型、磁性型、 電磁型和靜電型光學(xué)系統(tǒng)、或其任意組合，如對于所使用的曝光輻射所適 合的、或?qū)τ谥T如使用浸沒液或使用真空之類的其他因素所適合的。這里 使用的術(shù)語"投影透鏡"可以認(rèn)為是與更上位的術(shù)語"投影系統(tǒng)"同義。
如這里所示的，所述設(shè)備是透射型的(例如，采用透射式掩模)。替 代地，所述設(shè)備可以是反射型的(例如，采用如上所述類型的可編程反射 鏡陣列，或采用反射式掩模)。
所述光刻設(shè)備可以是具有兩個(雙臺)或更多襯底臺(和/或兩個或更 多的掩模臺)的類型。在這種"多臺"機(jī)器中，可以并行地使用附加的臺， 或可以在一個或更多個臺上執(zhí)行預(yù)備步驟的同時，將一個或更多個其它臺 用于曝光。
所述光刻設(shè)備也可以是這種類型，其中襯底的至少一部分可以由具有 相對高的折射率的液體(例如水)覆蓋，以便填充投影系統(tǒng)和襯底之間的 空間。浸沒液體還可以應(yīng)用到光刻設(shè)備中的其他空間，例如掩模和投影系 統(tǒng)之間。浸沒技術(shù)可用于增大投影系統(tǒng)的數(shù)值孔徑在本領(lǐng)域是公知的。這 里用到的術(shù)語"浸沒"并不意味著諸如襯底等結(jié)構(gòu)必須浸沒在液體中，而 僅僅意味著在曝光期間液體處于投影系統(tǒng)和襯底之間。參照圖1，所述照射器IL接收從輻射源SO發(fā)出的輻射束。該源SO
和所述光刻設(shè)備可以是分立的實體(例如當(dāng)該源SO為準(zhǔn)分子激光器時)。
在這種情況下，不會將該源so看成形成光刻設(shè)備的一部分，并且通過包
括例如合適的定向反射鏡和/或擴(kuò)束器的束傳遞系統(tǒng)BD的幫助，將所述輻 射束從所述源SO傳到所述照射器IL。在其它情況下，所述源SO可以是 所述光刻設(shè)備的組成部分(例如當(dāng)所述源SO是汞燈時)。可以將所述源 SO和所述照射器IL、以及如果需要時設(shè)置的所述束傳遞系統(tǒng)BD —起稱 作輻射系統(tǒng)。
所述照射器IL可以包括用于調(diào)整所述輻射束的角強(qiáng)度分布的調(diào)整器 AD。通常，可以對所述照射器IL的光瞳平面中的強(qiáng)度分布的至少所述外 部和/或內(nèi)部徑向范圍(一般分別稱為O-外部和CJ-內(nèi)部)進(jìn)行調(diào)整。此外， 所述照射器IL可以包括各種其它部件，例如積分器IN和聚光器CO?？?以將所述照射器IL用于調(diào)節(jié)所述輻射束，以在其橫截面中具有所需的均 勻性和強(qiáng)度分布。
所述輻射束B入射到保持在支撐結(jié)構(gòu)(例如，掩模臺)MT上的所述 圖案形成裝置(例如，掩模)MA上，并且通過所述圖案MA形成裝置來 形成圖案。已經(jīng)穿過掩模MA之后，所述輻射束B通過投影系統(tǒng)PS，所 述投影系統(tǒng)PS將所述束聚焦到所述襯底W的目標(biāo)部分C上。通過第二定 位裝置PW和位置傳感器IF (例如，干涉儀器件、線性編碼器或電容傳感 器)的幫助，可以精確地移動所述襯底臺WT，例如以便將不同的目標(biāo)部 分C定位于所述輻射束B的路徑中。類似地，例如在從掩模庫的機(jī)械獲取 之后，或在掃描期間，可以將所述第一定位裝置PM和另一個位置傳感器
(圖1中未明確示出)用于相對于所述輻射束B的路徑精確地定位掩模 MA。通常，可以通過形成所述第一定位裝置PM的一部分的長行程模塊
(粗定位)和短行程模塊(精定位)的幫助來實現(xiàn)掩模臺MT的移動。類 似地，可以采用形成所述第二定位裝置PW的一部分的長行程模塊和短行 程模塊來實現(xiàn)所述襯底臺WT的移動。在步進(jìn)機(jī)的情況下(與掃描器相反)， 掩模臺MT可以僅與短行程致動器相連，或可以是固定的。可以使用掩模 對準(zhǔn)標(biāo)記M1、 M2和襯底對準(zhǔn)標(biāo)記P1、 P2來對準(zhǔn)掩模MA和襯底W。盡 管所示的襯底對準(zhǔn)標(biāo)記占據(jù)了專用目標(biāo)部分，但是它們可以位于目標(biāo)部分之間的空間(這些公知為劃線對齊標(biāo)記)中。類似地，在將多于一個的管 芯設(shè)置在掩模MA上的情況下，所述掩模對準(zhǔn)標(biāo)記可以位于所述管芯之 間。
可以將所示的設(shè)備用于以下模式中的至少一種中
1. 在步進(jìn)模式中，在將掩模臺MT和襯底臺WT保持為基本靜止的同
時，將賦予所述輻射束的整個圖案一次投影到目標(biāo)部分c上(即，單一的
靜態(tài)曝光)。然后將所述襯底臺WT沿X和/或Y方向移動，使得可以對不 同目標(biāo)部分C曝光。在步進(jìn)模式中，曝光場的最大尺寸限制了在單一的靜 態(tài)曝光中成像的所述目標(biāo)部分C的尺寸。
2. 在掃描模式中，在對掩模臺MT和襯底臺WT同步地進(jìn)行掃描的同 時，將賦予所述輻射束的圖案投影到目標(biāo)部分C上(g卩，單一的動態(tài)曝光)。 襯底臺WT相對于掩模臺MT的速度和方向可以通過所述投影系統(tǒng)PS的
(縮小)放大率和圖像反轉(zhuǎn)特征來確定。在掃描模式中，曝光場的最大尺 寸限制了單一動態(tài)曝光中所述目標(biāo)部分C的寬度(沿非掃描方向)，而所 述掃描運(yùn)動的長度確定了所述目標(biāo)部分C的高度(沿所述掃描方向)。
3. 在另一個模式中，將用于保持可編程圖案形成裝置的掩模臺MT保 持為基本靜止，并且在對所述襯底臺WT進(jìn)行移動或掃描的同時，將賦予 所述輻射束的圖案投影到目標(biāo)部分C上。在這種模式中，通常采用脈沖輻 射源，并且在所述襯底臺WT的每一次移動之后、或在掃描期間的連續(xù)輻 射脈沖之間，根據(jù)需要更新所述可編程閣案形成裝置。這種操作模式可易 于應(yīng)用于利用可編程圖案形成裝置(例如，如上所述類型的可編程反射鏡 陣列)的無掩模光刻術(shù)中。
也可以采用上述使用模式的組合和/或變體，或完全不同的使用模式。 高度傳感器測量襯底的高度或襯底臺上的區(qū)域的高度。圖2A和2B 都圖示出包括高度傳感器或水平傳感器LS的雙臺光刻設(shè)備的實施例的一 部分。圖2A示出了所述設(shè)備的第一臺或測量臺，而圖2B示出了所述設(shè) 備的第二臺或曝光臺。在實施例中，所述設(shè)備的第一和第二臺并排配置。 測量臺中的多個部件與所述設(shè)備的曝光臺中存在的部件類似或甚至是相 同的，這些部件的大多數(shù)已經(jīng)結(jié)合圖1中的(單臺)光刻設(shè)備被描述過。 這里省略對它們的詳細(xì)描述。在所示的實施例中，高度傳感器僅存在于測量臺中。其結(jié)構(gòu)使得能夠 在繪制襯底的襯底圖(包括高度圖)的同時，對前一個襯底進(jìn)行曝光。參 照圖3，傳感器是水平傳感器LS，并且包括投影支路10和探測支路11，
兩者安裝在量測框架12上。投影支路10包括照射組件和投影光學(xué)元件 (PO)。照射組件包括用于產(chǎn)生測量輻射束的模塊，在本實施例中是用于 產(chǎn)生光束的燈模塊(LM)、光導(dǎo)(LG)和照射光學(xué)元件(10)。燈模塊LM 包括一個或更多個安裝在位置轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)(position-switching mechanism)上 的鹵素?zé)?。光?dǎo)LG包括用于將光從鹵素?zé)魝鬏數(shù)絺鞲衅鞯恼丈涔鈱W(xué)元件 (IO)的光纖。照射光學(xué)元件10中的一個設(shè)計成將來自光導(dǎo)LG的光聚 焦到投影光柵上。照射光學(xué)元件10包括用于聚焦光的多個透鏡和用于使 光彎轉(zhuǎn)朝向投影光柵的端部反射鏡。
投影光學(xué)元件(P0)模塊包括投影光柵和傳感器透鏡組件。傳感器透 鏡組件包括用于將投影光柵的圖像投影到襯底W的反射鏡。所投影的圖 像包括由用于高度的粗測量的捕獲系統(tǒng)使用的光柵和由用于高度的精測 量的測量系統(tǒng)使用的光柵。
探測支路11包括探測光學(xué)元件(DO)模塊，探測光學(xué)元件(DO) 模塊包括透鏡組件、探測光柵16和幾個另外的光學(xué)元件，諸如調(diào)制光學(xué) 元件等。探測支路11還包括數(shù)據(jù)采集模塊(LSDAM)，其包括探測器15。 探測光學(xué)元件的透鏡組件與投影光學(xué)元件(PO)的透鏡組件類似。探測光 柵16將反射的光束分成將由捕獲系統(tǒng)的探測器組件15探測的三個光斑和 將由測量系統(tǒng)的探測器組件15探測的九個光斑。捕獲系統(tǒng)旨在用于襯底 的高度(和傾斜度)的粗測量。捕獲系統(tǒng)的功能是將襯底送入測量系統(tǒng)的 測量范圍內(nèi)，也就是，捕獲系統(tǒng)的測量結(jié)果被用于將襯底移動到測量系統(tǒng) 的公差范圍內(nèi)的高度水平上。然后，測量系統(tǒng)用于襯底的曝光場的更精確 的高度測量。表示更精確地被測量的高度的數(shù)據(jù)(也就是襯底高度圖)被 傳送到光刻設(shè)備的控制系統(tǒng)或控制器17 (在圖1和圖2中示意地示出)。 一旦襯底位于曝光臺上，所記錄的襯底高度圖被用于在曝光期間控制襯底 臺和調(diào)平襯底。
在操作過程中，高度將要被測量的表面被送到參考位置，并且用測量 光束照射。測量光束以小于90度的角度入射到所述將要被測量的表面上。因為入射角等于反射角，測量光束以相同的角度從所述表面反射回來以形 成被反射的輻射束，如圖3所示。測量光束和被反射的光束限定測量平面。 傳感器測量位于測量平面內(nèi)的被反射的測量光束的位置。如果所述表面沿 測量光束的方向移動并且進(jìn)行另一測量，則被反射的輻射束沿與之前相同 的方向反射。然而，被反射的輻射束的位置已經(jīng)發(fā)生移動，其移動的方式 與所述表面被移動的方式相同。
傳感器相對于襯底臺是可移動的。然而，在另一實施例中，襯底臺 (WT)相對于傳感器是可移動的。襯底臺能夠至少沿相對于傳感器的橫
向(也就是，X方向和Y方向)移動。對于多個不同的橫向位置，重復(fù)進(jìn)
行測量平面內(nèi)的被反射的測量光束的位置測量。更具體地，多個高度位置
通過傳感器(可能與一個或更多個z干涉計結(jié)合)進(jìn)行測量，而與每個高
度位置相關(guān)的橫向位置通過位置傳感器IF (例如包括一個或更多個干涉
計)進(jìn)行測量。
在實施例中，水平傳感器(任選地與z干涉計組合)除了探測襯底表
面的高度之外，還可以用于探測所反射的測量光束的強(qiáng)度的一部份(或，
更一般地，被反射的輻射束)。參照圖3，被探測的強(qiáng)度信號主要是作為 LS光斑強(qiáng)度信號和襯底上的結(jié)構(gòu)的反射率的巻積的信號。在本實施例中， 入射到襯底上的輻射被看成是恒定的。因而在實施例中，被反射的強(qiáng)度隱 含地表示所述部份，盡管它們之間存在一恒定比值。通過在襯底上移動傳 感器光斑(或相對于水平傳感器移動襯底或同時移動傳感器和襯底)所獲 得的強(qiáng)度信號與有效光斑寬度成比例。
<formula>formula see original document page 13</formula>
Kx,0^反射率 /(0 =光強(qiáng)度
參照圖3和上面的等式，在襯底表面上的任意點x處的強(qiáng)度是表面的反 射率r(x，t)和在傳感器的光斑寬度D上光束強(qiáng)度I (t)的積分。如果襯底上的結(jié)構(gòu)足夠大(例如依賴于傳感器的精確度，大于大約0.1mm)，該結(jié)構(gòu)
在強(qiáng)度信號中可以看到。
圖4示出在襯底中心和通過襯底邊緣的位置之間沿徑向方向掃描無加 工層的超平襯底時，由傳感器測量的、作為離襯底中心的距離d的函數(shù)的 強(qiáng)度信號(I)的曲線圖。如圖4所示，當(dāng)從BES(Bubble Extraction Seal)環(huán) 朝向襯底中心掃描襯底時，由從襯底(右邊)到反射鏡塊(左邊)掃描時 反射率的變化量得到合成廓線(標(biāo)識為"總反射")。當(dāng)輻射光斑到達(dá)襯底 的邊緣時，輻射光斑的一部分部分地射到襯底上，而部分地射到襯底之外。 這樣，在本實施例中，光斑的在襯底上的部分對被反射的強(qiáng)度的貢獻(xiàn)最大。 然而，當(dāng)襯底被加工并且在其上具有頂部抗蝕劑涂層時，則襯底表面反射 率顯著下降，而反射鏡塊上的反射率高于襯底上的反射率，如圖5所示。 在此，曲線18表示超平的、未處理的襯底，而曲線19表示沒有任何缺陷的 已處理的襯底。明顯地看到，己處理的襯底的曲線19的反射率由于襯底表 面的處理而減小。
結(jié)果，當(dāng)襯底已經(jīng)曝光并且被處理時，襯底的反射率可能顯著減小。 對于另一已處理的"好"的襯底(實際上幾乎沒有缺陷)和"壞"襯底(具 有缺陷)，強(qiáng)度隨從襯底外部的位置朝向襯底中心(方向P,朝向襯底的中 心)的距離變化的曲線如圖6所示。曲線20示出已處理的"好"襯底的強(qiáng) 度，而曲線21表示"壞"襯底。從左至右，曲線示出存在BES環(huán)(BES環(huán) 是位于襯底臺外圍處的金屬環(huán))的情況、BES環(huán)和襯底之間存在間隙的情 況以及襯底自身的情況。曲線中的尖端22表示傳感器光斑落到晶片和BES 環(huán)之間的間隙上時的強(qiáng)度。在比較靠近襯底中心的位置上，"好"襯底的 曲線20基本上是平坦區(qū)域。然而，"壞"襯底的曲線21上存在區(qū)域24，其 中強(qiáng)度顯示出變化的、起伏的行為。區(qū)域24表示襯底表面上的諸如孔或其 他類型損壞等結(jié)構(gòu)。
圖7示出強(qiáng)度隨沿著半徑幾乎等于或稍小于(例如1.2mm)襯底半徑(也 就是300mm)的圓的距離變化的曲線。上面討論的在襯底的不同角位置處 執(zhí)行的半徑邊緣掃描的強(qiáng)度測量結(jié)果己被重新布置，使得沿接近襯底圓周 邊緣的圓形軌跡的不同角位置處的強(qiáng)度能夠被采集。通過在離晶片邊緣的 固定距離(例如大約1.3mm)處獲得強(qiáng)度數(shù)據(jù)而對圓環(huán)強(qiáng)度進(jìn)行重構(gòu)。重 構(gòu)的結(jié)果在圖7中示出。曲線26表示在已處理的"好"襯底的情況下，靠近襯底邊緣處圍繞襯底中心的圓上的強(qiáng)度。曲線27表示沿相同的軌跡的強(qiáng) 度，但是是與"壞"襯底或有缺陷襯底相關(guān)的，也就是存在缺陷的襯底。 從圖7可以清楚地看到，與好襯底的邊緣強(qiáng)度相比，有缺陷的襯底的邊緣
強(qiáng)度具有大的變化量。在本示例中，有缺陷的襯底的標(biāo)準(zhǔn)偏差大約是1864。 好襯底的標(biāo)準(zhǔn)偏差大約是216。在本示例中，l壞晶片標(biāo)準(zhǔn)偏差一好晶片標(biāo) 準(zhǔn)偏差|/ (好晶片標(biāo)準(zhǔn)偏差)的比值大約為7。已經(jīng)證明這個比值可以很 好地指示襯底的品質(zhì)。通過對標(biāo)準(zhǔn)偏差本身或上述比值設(shè)定閾值，可以將 好襯底與有缺陷的襯底區(qū)分開。對于本示例，這意味著通過設(shè)定閾值，比 方說2，上述比值將對襯底具有缺陷給出一個清楚且直接的指示。
在圖8中，示出了襯底25的示意性俯視圖。在本實施例中，使用傳感 器(LS)，更具體地使用傳感器(LS)的捕獲系統(tǒng)，在襯底表面上方恒定 的高度處可執(zhí)行整體水平圓形(global level circle (GLC))掃描，也稱為圓 環(huán)強(qiáng)度測量。所述掃描包括兩個掃描步驟。在第一步驟中，傳感器(LS) 測量沿靠近襯底中心的基本上圓形軌跡28的被反射的輻射束的強(qiáng)度。由于 在襯底的這個部分，也就是相對靠近襯底中心的部分，存在缺陷的機(jī)會較 小，因此，沿軌跡28的強(qiáng)度掃描可以看成是參考掃描。圖9中示出了傳感 器的最終的強(qiáng)度信號。在第二步驟中，傳感器(LS)測量沿靠近襯底25 的圓周邊緣30的第二軌跡29的強(qiáng)度。最終的傳感器(LS)強(qiáng)度信號也在圖 9中示出。從圖9可以看到，在襯底圓周邊緣附近(該位置具有圓形邊緣效 應(yīng))的掃描區(qū)域中的掃描得到的強(qiáng)度信號表現(xiàn)出比在靠近襯底中心實施掃 描時獲得的強(qiáng)度信號大得多的變化量，這對于襯底的邊緣是否有缺陷提供 好的指示。 ，
如果襯底中出觀缺陷，這些缺陷將很可能靠近襯底邊緣，因此靠近襯 底25的邊緣30的強(qiáng)度掃描能夠提供對襯底上任何缺陷的存在的好的指示。 對于本領(lǐng)域技術(shù)人員來說很明顯，第一和第二步驟可以以相反的順序?qū)嵤?(也就是在所述第二步驟之后實施第一步驟)，并且傳感器(LS)可以遵 循其他軌跡以覆蓋其他參考區(qū)域和/或潛在的缺陷區(qū)域。
一旦已經(jīng)實施了兩個步驟，就可以確定對于被測強(qiáng)度的變化量的量 度。在實施例中，對于表現(xiàn)變化性特征的量度可以是經(jīng)過掃描范圍的信號 的均方根偏差(RMSD)。在另一實施例中，對于強(qiáng)度變化量的量度是沿 圓形掃描范圍的標(biāo)準(zhǔn)偏差。沿第一圓28的強(qiáng)度(GLC1)和沿第二圓29的強(qiáng)度(GLC2)的標(biāo)準(zhǔn)偏差可以被計算。然后，所計算的標(biāo)準(zhǔn)偏差用沿第
—軌跡28的強(qiáng)度(GLC1)歸一化，也就是(GLC2-GLC1)/GLC1?；跉w一 化的標(biāo)準(zhǔn)偏差，可以評估所檢查的襯底是否有任何缺陷。
一種評估襯底品質(zhì)的測量是通過將標(biāo)準(zhǔn)偏差或歸一化的標(biāo)準(zhǔn)偏差與 預(yù)設(shè)的閾值對比。如果該(歸一化的)標(biāo)準(zhǔn)偏差大于所述閾值，就可以認(rèn) 為襯底包含一個或更多個缺陷。然后襯底被認(rèn)為不合格，不需要進(jìn)行進(jìn)一 步的襯底處理步驟，例如曝光步驟，或在多臺光刻設(shè)備的情況中轉(zhuǎn)移到下 一個臺。如果另一方面(歸一化的)標(biāo)準(zhǔn)偏差保持小于所述閾值，就認(rèn)為 襯底沒有任何實質(zhì)性缺陷。這樣襯底就可以進(jìn)行下一步處理步驟。
因而，確定襯底中的缺陷的方法可以包括
設(shè)置傳感器，其構(gòu)造用于將光束投影到襯底上，探測被反射光強(qiáng)度； 在預(yù)定掃描范圍內(nèi)用所述光束掃描襯底； 測量沿所述掃描范圍從不同的襯底區(qū)域反射的光的強(qiáng)度； 確定對于經(jīng)過所述掃描范圍的至少一部分的光強(qiáng)度的變化量的量度； 根據(jù)對于光強(qiáng)度的變化量的量度來確定是否存在任何缺陷。 強(qiáng)度信息基本上可以給出被掃描襯底的集成的反射率，并且可以是由 傳感器探測器接收的被反射光的總量的量度。被反射光的量可以成功地用 于探測襯底表面上的缺陷。利用來自由傳感器探測器接收的被反射光的該 信息，可以形成襯底的缺陷圖，并基于所述缺陷圖能夠決定例如在雙臺光 刻設(shè)備的情況中是否在后續(xù)曝光臺中使用該襯底，或因為有缺陷決定襯底 不合格。
確定對于被測量強(qiáng)度的變化量的量度可以包括
確定對于經(jīng)過所述掃描范圍的至少一部分的平均輻射強(qiáng)度的量度；
由所述平均輻射強(qiáng)度量度確定對于被測量強(qiáng)度的偏差量的量度；
由所述平均輻射強(qiáng)度量度和輻射強(qiáng)度偏差量度確定是否存在任何缺陷。
在又一實施例中，平均輻射強(qiáng)度量度和輻射強(qiáng)度偏差量度可以基于在 掃描范圍的相同部分中測量的強(qiáng)度而進(jìn)行確定。也就是說，在襯底的缺陷 部分中測量的強(qiáng)度可以相對于在襯底的相同缺陷部分中測量的平均強(qiáng)度 而被確定。對應(yīng)平均輻射強(qiáng)度的量度和對應(yīng)所述偏差的量度可以基于在所述掃 描的相同部分中測量的強(qiáng)度而被確定。參照圖7，能夠僅在潛在的缺陷區(qū) 域中實施測量而不需要在參考區(qū)域?qū)嵤y量，并且能夠僅基于這些測量確 定襯底的品質(zhì)。例如，對于壞晶片的標(biāo)準(zhǔn)偏差是1864，而對于好晶片的標(biāo)
準(zhǔn)偏差是216。可以設(shè)定閾值，例如SOO，并在所述偏差大于這個閾值時認(rèn) 為晶片是壞晶片。在又一實施例中，平均輻射強(qiáng)度量度基于在掃描范圍的 第一部分(例如，圖8中示出的由內(nèi)圓28限定的區(qū)域)中測量的強(qiáng)度而被 確定，同時輻射強(qiáng)度偏差量度基于在掃描區(qū)域的不同的第二部分(例如，圖 8中圍繞外圓29的潛在具有缺陷的區(qū)域)中測量的強(qiáng)度而被確定。
所確定的偏差量度可以進(jìn)一步被歸一化，例如通過用所確定的偏差量 度除以在參考掃描范圍內(nèi)測量的強(qiáng)度的標(biāo)準(zhǔn)偏差。在還一實施例中，偏差 量度除以對于平均輻射強(qiáng)度的量度。
然后將對于所測量的轄射強(qiáng)度的變化量的量度與預(yù)定閾值進(jìn)行對比。 如果所述偏差量度超過閾值，則襯底可能包含一個或更多個缺陷，而在相 反的情況中，認(rèn)為襯底基本上沒有(實質(zhì)性的)缺陷。
參考區(qū)域和可能的缺陷區(qū)域可以是在同一襯底上。然而，在其它實施 例中，參考區(qū)域和缺陷區(qū)域是在不同的襯底上。例如，在其中多個類似的 或相同的襯底被加工的實施例中，對于所有襯底，可以利用僅在一個襯底 的參考區(qū)域中測量的強(qiáng)度。
雖然從襯底上反射的光束的強(qiáng)度可以通過已經(jīng)設(shè)置在設(shè)備中的高度 傳感器(例如在測量階段期間用于測量襯底高度的水平傳感器，或在曝光 階段期間用于測量襯底高度的焦點傳感器)進(jìn)行利角，但是在其他實施例 中，可以附加地或可選地使用不同類型的傳感器。例如，可以使用強(qiáng)度探 測器(傳感器)，其特別被構(gòu)建用于測量從襯底反射的光束的強(qiáng)度。
雖然在本文中詳述了光刻設(shè)備用在制造ICs (集成電路)，但是應(yīng)該理 解到這里所述的光刻設(shè)備可以有其他的應(yīng)用，例如制造集成光學(xué)系統(tǒng)、磁 疇存儲器的引導(dǎo)和檢測圖案、平板顯示器、液晶顯示器(LCDs)、薄膜磁 頭等。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該認(rèn)識到，在這種替代應(yīng)用的情況中，可以將這 里使用的任何術(shù)語"晶片"或"管芯"分別認(rèn)為是與更上位的術(shù)語"襯底" 或"目標(biāo)部分"同義。這里所指的襯底可以在曝光之前或之后進(jìn)行處理， 例如在軌道(一種典型地將抗蝕劑層涂到襯底上，并且對已曝光的抗蝕劑進(jìn)行顯影的工具)、量測工具和/或檢驗工具中。在可應(yīng)用的情況下，可 以將所述公開內(nèi)容應(yīng)用于這種和其他襯底處理工具中。另外，所述襯底可 以處理一次以上，例如為產(chǎn)生多層IC，使得這里使用的所述術(shù)語"襯底" 也可以表示已經(jīng)包含多個己處理層的襯底。
雖然以上己經(jīng)做出了具體的參考，在光學(xué)光刻術(shù)的情況中使用本發(fā)明 的實施例，但應(yīng)該理解的是，本發(fā)明的實施例可以有其它的應(yīng)用，例如壓 印光刻術(shù)，并且只要情況允許，不局限于光學(xué)光刻術(shù)。在壓印光刻術(shù)中， 圖案形成裝置中的拓?fù)湎薅嗽谝r底上產(chǎn)生的圖案?？梢詫⑺鰣D案形成 裝置的拓?fù)鋲河〉教峁┙o所述襯底的抗蝕劑層中，在其上通過施加電磁輻 射、熱、壓力或其組合來使所述抗蝕劑固化。在所述抗蝕劑固化之后，所 述圖案形成裝置從所述抗蝕劑上移走，并在抗蝕劑中留下圖案。
這里使用的術(shù)語"輻射"和"束"包含全部類型的電磁輻射，包括
紫外(UV)輻射(例如具有約365、 355、 248、 193、 157或126 nm的波長) 和深紫外(EUV)輻射(例如具有5-20nm范圍的波長)，以及粒子束， 例如離子束或電子束。
這里使用的術(shù)語"透鏡"可以認(rèn)為是一個或多種類型的光學(xué)元件的組 合體，包括折射型、反射型、磁學(xué)型、電磁型和靜電型光學(xué)部件。
盡管以上己經(jīng)描述了本發(fā)明的具體實施例，但應(yīng)該認(rèn)識到，本發(fā)明可 以以與上述不同的方式來實現(xiàn)。例如，本發(fā)明可以采用包含用于描述一種 如上面公開的方法的至少一個機(jī)器可讀指令序列的計算機(jī)程序的形式，或 具有存儲其中的所述的計算機(jī)程序的數(shù)據(jù)存儲介質(zhì)(例如半導(dǎo)體存儲器、 磁盤或光盤)的形式。
上面描述的內(nèi)容是例證性的，而不是限定的。因而，應(yīng)該認(rèn)識到，本 領(lǐng)域的技術(shù)人員在不脫離以下所述權(quán)利要求的范圍的情況下，可以對上述 本發(fā)明進(jìn)行修改。
權(quán)利要求
1.一種確定襯底中的缺陷的方法，所述方法包括步驟用傳感器掃描襯底的掃描范圍，所述傳感器將輻射束投影在所述襯底上；測量沿所述掃描范圍從不同襯底區(qū)域反射的輻射強(qiáng)度的一部份；確定經(jīng)過所述掃描范圍的被測量的該部份的變化量；由所述變化量確定在所述襯底上是否存在任何缺陷。
2. 如權(quán)利要求1所述的方法，包括步驟將所述變化量與閾值進(jìn)行比較。
3. 如權(quán)利要求2所述的方法，其中確定所述變化量的步驟包括計算 沿所述掃描范圍的至少一部分所測量的所述輻射強(qiáng)度的變化量。
4. 如權(quán)利要求1-3中任一項所述的方法，其中確定所述變化量的步驟 包括確定經(jīng)過所述掃描范圍的至少一部分的平均的輻射強(qiáng)度部份； 由所述平均的輻射強(qiáng)度部份確定輻射強(qiáng)度部份的偏差；和 使用所述偏差以確定是否存在任何缺陷。
5. 如權(quán)利要求4所述的方法，其中所述平均的輻射強(qiáng)度部份是基于在 所述掃描范圍的第一部分中測量的強(qiáng)度所確定的，而所述偏差是基于在所 述掃描范圍的不同的第二部分中測量的強(qiáng)度而被確定的。
6. 如前面權(quán)利要求中任一項所述的方法，其中所述掃描范圍的參考部 分包括所述襯底的至少一個參考區(qū)域，并且所述掃描范圍的測試部分包括 襯底的至少一個潛在有缺陷的區(qū)域。
7. 如權(quán)利要求6所述的方法，其中所述區(qū)域的形狀形成為同心的環(huán)， 所述參考區(qū)域被限定為所述襯底的內(nèi)環(huán)，而所述潛在有缺陷的區(qū)域被限定 為所述襯底的外環(huán)。
8. 如權(quán)利要求4所述的方法，其中確定所述部份的偏差的步驟包括 確定在所述掃描范圍的所述第二部分中測量的所述部份和在所述掃描范圍的所述第一部分中測量的所述部份之間的差。
9. 如權(quán)利要求4到8中任一項所述的方法，其中確定缺陷的存在的步 驟還包括將所述偏差與針對所述偏差的閾值進(jìn)行比較，以及確定所述偏 差是否超過所述閾值。
10. 如前面權(quán)利要求中任一項所述的方法，其中掃描所述襯底的步驟包 括通過提供所述傳感器和所述襯底之間的相對移動沿所述掃描范圍投影 所述輻射束。
11. 如前面權(quán)利要求中任一項所述的方法，其中測量所述強(qiáng)度的所述 部份的步驟是在配置用于實施襯底曝光的光刻曝光設(shè)備的測量站中實施 的。
12. 如前面權(quán)利要求中任一項所述的方法，包括用配置成由被反射的輻射確定襯底表面的高度的傳感器來實施沿掃描范圍從不同襯底區(qū)域反 射的輻射強(qiáng)度的所述部份的測量。
13. —種用于在光刻工藝中曝光襯底的設(shè)備，包括 襯底臺，其構(gòu)造成保持襯底；傳感器，其配置并構(gòu)造成將測量輻射束投影到所述襯底上， 控制器，其用于控制所述襯底臺和所述傳感器的相對位置，所述控制器構(gòu)造成使所述傳感器利用所述測量輻射束掃描襯底的掃描范圍；其中所述傳感器配置并構(gòu)造成測量沿所述掃描范圍從不同的襯底區(qū)域反射的輻射強(qiáng)度的所述部份，和其中，所述控制器構(gòu)建成確定經(jīng)過所述掃描范圍的所述部份的變化量，并且由所述部份確定在所述襯底中是否存在任何缺陷。
14. 如權(quán)利要求13所述的設(shè)備，其中所述傳感器配置并構(gòu)造成由所述被反射的輻射來確定布置在所述襯底臺上的襯底表面的高度，以及其中所 述控制器構(gòu)建成將所述部份的所述變化量與閾值進(jìn)行比較。
15. —種探測襯底中的缺陷的方法，包括步驟-使用高度傳感器在襯底的掃描范圍上將輻射束投影到所述襯底上； 測量沿所述掃描范圍從不同襯底區(qū)域反射的輻射的強(qiáng)度的一部份； 測量從所述掃描范圍外部的參考區(qū)域反射的輻射的強(qiáng)度的一部份； 確定經(jīng)過所述掃描范圍的被測量部份和來自所述參考區(qū)域的被測量部份的變化量；和由所述變化量來確定在所述襯底中是否存在任何缺陷，所述確定的步 驟包括將來自所述掃描范圍的所述變化量與來自所述參考區(qū)域的所述變 化量進(jìn)行比較。
全文摘要
本發(fā)明公開一種確定襯底中的缺陷的方法和在光刻工藝中曝光襯底的設(shè)備。該方法包括用傳感器掃描襯底的掃描范圍，該傳感器將輻射束投影到襯底上；沿掃描范圍測量從不同的襯底區(qū)域反射的輻射的強(qiáng)度的一部份；確定經(jīng)過所掃描范圍的被測量部份的變化量；由該變化量確定在襯底中是否存在任何缺陷。
文檔編號G03F7/20GK101592872SQ200910142608
公開日2009年12月2日 申請日期2009年5月31日 優(yōu)先權(quán)日2008年5月30日
發(fā)明者尼雷·薩哈, 赫敏·福肯·彭 申請人:Asml荷蘭有限公司