CN102129179A - 浸没式光刻设备和器件制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种浸没式光刻设备以及一种器件制造方法。所述浸没式光刻设备具有压强传感器，所述压强传感器配置成测量衬底和投影系统之间的空间内的浸没液体的压强。一控制系统响应于压强传感器产生的压强信号并且控制定位装置以施加力到所述衬底台、以补偿由浸没液体施加到衬底台上的力。

Description

浸没式光刻设备和器件制造方法

技术领域

本发明涉及一种浸没式光刻设备和一种器件制造方法。

背景技术

光刻设备是一种将所需图案应用到衬底上，通常是衬底的目标部分上的机器。例如，可以将光刻设备用在集成电路(ICs)的制造中。在这种情况下，可以将可选地称为掩模或掩模版的图案形成装置用于生成在所述IC的单层上待形成的电路图案。可以将该图案转移到衬底(例如，硅晶片)上的目标部分(例如，包括一部分管芯、一个或多个管芯)上。通常，图案的转移是通过把图案成像到提供到衬底上的辐射敏感材料(抗蚀剂)层上进行的。通常，单独的衬底将包含被连续形成图案的相邻目标部分的网络。公知的光刻设备包括：所谓的步进机，在所述步进机中，通过将全部图案一次曝光到所述目标部分上来辐射每一个目标部分；和所谓的扫描器，在所述扫描器中，通过辐射束沿给定方向(“扫描”方向)扫描所述图案、同时沿与该方向平行或反向平行的方向同步地扫描所述衬底来辐射每一个目标部分。也可能通过将图案压印(imprinting)到衬底上的方式从图案形成装置将图案转移到衬底上。

已经提出将光刻投影设备中的衬底浸入到具有相对高折射率的液体(例如水)中，以便充满投影系统的最终元件和衬底之间的空间。在一实施例中，液体是蒸馏水，但是可以使用其他液体。本发明的实施例将参考液体进行描述。然而，其它流体也可能是适合的，尤其是润湿性流体、不能压缩的流体和/或具有比空气折射率高的折射率的流体，期望是具有比水的折射率高的折射率。除气体以外的流体是尤其希望的。这样能够实现更小特征的成像，因为在液体中曝光辐射将会具有更短的波长。(液体的影响也可以被看成提高系统的有效数值孔径(NA)，并且也增加焦深)。还提出了其他浸没液体，包括其中悬浮有固体颗粒(例如石英)的水，或具有纳米悬浮颗粒(例如具有最大尺寸达10nm的颗粒)的液体。这种悬浮的颗粒可以具有或不具有与它们悬浮所在的液体相似或相同的折射率。其他可能合适的液体包括烃，例如芳香烃、氟化烃和/或水溶液。

将衬底或衬底与衬底台浸入液体浴器(参见，例如美国专利No.US4,509,852)意味着在扫描曝光过程中需要加速很大体积的液体。这需要额外的或更大功率的电动机，而液体中的湍流可能会导致不希望的或不能预期的效果。

提出来的解决方法之一是液体供给系统，用以通过使用液体限制系统将液体仅提供到衬底的局部区域并且在投影系统的最终元件和衬底之间(通常衬底具有比投影系统的最终元件更大的表面积)。提出来的一种用于设置上述解决方案的方法在WO99/49504中公开了。如图2和图3所示，液体优选地沿着衬底相对于最终元件移动的方向，通过至少一个入口供给到衬底上，并且在已经通过投影系统下面之后，通过至少一个出口去除。也就是说，当衬底在所述元件下沿着-X方向扫描时，液体在元件的+X一侧供给并且在-X一侧去除。

图2是所述布置的示意图，其中液体通过入口供给，并在元件的另一侧通过与低压源相连的出口去除。衬底W上面的箭头表示液体流动的方向，而衬底W下面的箭头表示衬底台的移动方向。在图2中，虽然液体沿着衬底相对于最终元件的移动方向供给，但这并不是必须的。可以在最终元件周围设置各种方向和数目的入口和出口；图3示出了一个实例，其中在最终元件的周围在每侧上以规则的重复方式设置了四组入口和出口。液体供给和液体回收装置中的箭头表示液体流动的方向。

已经提出的另一布置是提供具有密封元件的液体供给系统。该密封元件可以沿投影系统的最终元件和衬底台之间的空间的至少一部分边界延伸。这种布置在图4中示出。在图4的横截面视图中，箭头示出了液体流入和流出密封元件中的开口的方向。尽管在Z方向上可能存在一些相对移动(在光轴的方向上)，密封元件相对于投影系统在XY平面中基本上是静止的。密封形成在密封元件和衬底的表面之间。期望地，密封是非接触型密封，例如气体密封。这种具有气体密封的系统在EP-A-1,420,298中公开并且在图5中示出。

在EP-A-1,420,300中公开了一种成对的或双台浸没式光刻设备的方案。这种设备设置有两个台用以支撑衬底。调平(levelling)测量在没有浸没液体的工作台的第一位置处进行，曝光在存在浸没液体的工作台的第二位置处进行。可选的是，设备仅具有一个台。

WO2005/064405公开一种全浸湿布置，其中浸没液体是不受限制的。在这种系统中，衬底的整个顶部表面覆盖在液体中。这可以是有利的，因为衬底的整个顶部表面在相同的条件下进行曝光。这对于衬底的温度控制和处理是有利的。在WO2005/064405中，液体供给系统提供液体到投影系统的最终元件和衬底之间的间隙。液体被允许泄露到衬底的其他部分。衬底台的边缘处的阻挡件防止液体溢出，使得液体可以从衬底台的顶部表面上以受控制的方式去除。虽然这样的系统改善了衬底的温度控制和处理，但仍然可能发生浸没液体的蒸发。帮助缓解这个问题的一种方法在US2006/0119809中有记载，其中设置一种构件覆盖衬底W的所有位置，并且布置成使浸没液体在所述构件和衬底和/或保持衬底的衬底台的顶部表面之间延伸。

发明内容

在浸没式光刻设备中，提供在投影系统的最终元件和衬底之间的空间内的浸没液体施加力到面对的表面上，例如衬底或衬底台。由浸没液体施加的力会波动并且干扰衬底和/或衬底台的位置。如果这种波动的力导致衬底从其所需的位置移位，这会导致聚焦误差和/或重叠误差，或甚至是印刷的图像的模糊混乱。由浸没液体施加到衬底上的力可以通过衬底台的定位装置抵消，尤其是通过定位装置的短行程模块抵消。然而，将要通过定位装置施加的反作用力的控制是困难的。

本发明旨在例如提供一种改进的布置以预测由浸没液体施加到衬底上的力并且控制由定位装置施加的力以抵消这种干扰力。

根据本发明的一方面，提供一种具有投影系统的浸没式光刻设备，所述投影系统布置用以将图像通过设置在所述投影系统和衬底之间的空间内的浸没液体投影到由衬底台保持的所述衬底上，所述设备包括：压强传感器(pressure sensor)，配置成产生指示所述空间内的所述浸没液体的压强的压强信号；定位装置，配置成相对于所述投影系统定位所述衬底台；和控制系统，其响应于所述压强信号并且配置成通过所述定位装置控制施加到所述衬底台的力。

根据本发明的一方面，提供一种器件制造方法，包括使用光刻设备将图案化的辐射束通过设置在邻近衬底的空间内的浸没液体投影到由衬底台保持的所述衬底上，所述方法包括：测量所述空间内的所述浸没液体的压强；和通过响应所述压强的定位装置控制施加到所述衬底台的力。

根据本发明的一方面，提供一种具有投影系统的浸没式光刻设备，所述投影系统布置用以将图像通过设置在所述投影系统和衬底之间的空间内的浸没液体投影到由衬底台保持的所述衬底上，所述设备包括：抽取管，配置成以两相流的形式连同气体一起从所述空间抽取浸没液体；和压强传感器，其位于所述抽取管的所述入口内或附近并且配置成产生指示所述空间内的所述浸没液体的压强的信号。

附图说明

现在参照随附的示意性附图，仅以举例的方式，描述本发明的实施例，其中，在附图中相应的附图标记表示相应的部件，且其中：

图1示出了根据本发明实施例的光刻设备；

图2和3示出用于光刻投影设备中液体供给系统；

图4示出用于光刻投影设备中的另一液体供给系统；

图5示出用于光刻投影设备中的另一液体供给系统；

图6示出根据本发明实施例的液体供给系统的一部分；

图7示出根据本发明实施例的控制系统；

图8是显示测量的压强信号和施加到衬底台上的力之间的一致性(coherence)(作为频率函数)的曲线；

图9示出根据本发明实施例的衬底台的平面图；和

图10示出根据本发明实施例的衬底和衬底台之间的间隙周围的布置的截面图。

具体实施方式

图1示意地示出了根据本发明的一个实施例的光刻设备。所述光刻设备包括：照射系统(照射器)IL，其配置用于调节辐射束B(例如，紫外(UV)辐射或深紫外(DUV)辐射)；支撑结构(例如掩模台)MT，其构造用于支撑图案形成装置(例如掩模)MA，并与用于根据确定的参数精确地定位图案形成装置MA的第一定位装置PM相连；衬底台(例如晶片台)WT，其构造用于保持衬底(例如涂覆有抗蚀剂的晶片)W，并与配置用于根据确定的参数精确地定位衬底W的第二定位装置PW相连；和投影系统(例如折射式投影透镜系统)PS，其配置用于将由图案形成装置MA赋予辐射束B的图案投影到衬底W的目标部分C(例如包括一根或多根管芯)上。

照射系统IL可以包括各种类型的光学部件，例如折射型、反射型、磁性型、电磁型、静电型或其它类型的光学部件、或其任意组合，以引导、成形、或控制辐射。

所述支撑结构MT保持图案形成装置MA。支撑结构MT以依赖于图案形成装置MA的方向、光刻设备的设计以及诸如图案形成装置MA是否保持在真空环境中等其他条件的方式保持图案形成装置MA。所述支撑结构MT可以采用机械的、真空的、静电的或其它夹持技术保持图案形成装置MA。所述支撑结构MT可以是框架或台，例如，其可以根据需要成为固定的或可移动的。所述支撑结构MT可以确保图案形成装置MA位于所需的位置上(例如相对于投影系统PS)。在这里任何使用的术语“掩模版”或“掩模”都可以认为与更上位的术语“图案形成装置”同义。

这里所使用的术语“图案形成装置”应该被广义地理解为表示能够用于将图案在辐射束的横截面上赋予辐射束、以便在衬底的目标部分上形成图案的任何装置。应当注意，被赋予辐射束的图案可能不与在衬底的目标部分上的所需图案完全相符(例如如果该图案包括相移特征或所谓的辅助特征)。通常，被赋予辐射束的图案将与在目标部分上形成的器件中的特定的功能层相对应，例如集成电路。

图案形成装置MA可以是透射式的或反射式的。图案形成装置的示例包括掩模、可编程反射镜阵列以及可编程液晶显示(LCD)面板。掩模在光刻术中是公知的，并且包括诸如二元掩模类型、交替型相移掩模类型、衰减型相移掩模类型和各种混合掩模类型之类的掩模类型。可编程反射镜阵列的示例采用小反射镜的矩阵布置，每一个小反射镜可以独立地倾斜，以便沿不同方向反射入射的辐射束。所述已倾斜的反射镜将图案赋予由所述反射镜矩阵反射的辐射束。

这里使用的术语“投影系统”应该广义地解释为包括任意类型的投影系统，包括折射型、反射型、反射折射型、磁性型、电磁型和静电型光学系统、或其任意组合，如对于所使用的曝光辐射所适合的、或对于诸如使用浸没液或使用真空之类的其他因素所适合的。这里使用的术语“投影透镜”可以认为是与更上位的术语“投影系统”同义。在图1中，设置液体供给系统IH以将液体限制在投影系统PS和衬底W之间。

如这里所示的，所述设备是透射型的(例如，采用透射式掩模)。替代地，所述设备可以是反射型的(例如，采用如上所述类型的可编程反射镜阵列，或采用反射式掩模)。

光刻设备可以是具有两个(双台)或更多衬底台(和/或两个或更多的图案形成装置台)的类型。在这种“多台”机器中，可以并行地使用附加的台，或可以在一个或更多个台上执行预备步骤的同时，将一个或更多个其它台用于曝光。

参照图1，所述照射器IL接收从辐射源SO发出的辐射束。该源SO和所述光刻设备可以是分立的实体(例如当该源SO为准分子激光器时)。在这种情况下，不会将该源SO看成形成光刻设备的一部分，并且通过包括例如合适的定向反射镜和/或扩束器的束传递系统BD的帮助，将所述辐射束从所述源SO传到所述照射器IL。在其它情况下，所述源SO可以是所述光刻设备的组成部分(例如当所述源SO是汞灯时)。可以将所述源SO和所述照射器IL、以及如果需要时设置的所述束传递系统BD一起称作辐射系统。

所述照射器IL可以包括用于调整所述辐射束的角强度分布的调整器AD。通常，可以对所述照射器IL的光瞳平面中的强度分布的至少所述外部和/或内部径向范围(一般分别称为σ-外部和σ-内部)进行调整。此外，所述照射器IL可以包括各种其它部件，例如积分器IN和聚光器CO。可以将所述照射器IL用于调节所述辐射束，以在其横截面中具有所需的均匀性和强度分布。类似于源SO，照射器IL可以被看成或可不被看成形成光刻设备的一部分。例如，照射器IL可以是光刻设备的一部分或可以是与光刻设备分立的实体。在后一种情形中，光刻设备可以配置成允许照射器IL安装其上。可选地，照射器IL是可拆卸的并且可以单独地设置(例如，通过光刻设备制造商或其他提供者)。

所述辐射束B入射到保持在支撑结构(例如，掩模台)MT上的所述图案形成装置(例如，掩模)MA上，并且通过所述图案形成装置MA来形成图案。已经穿过图案形成装置MA之后，所述辐射束B通过投影系统PS，所述投影系统将辐射束聚焦到所述衬底W的目标部分C上。通过第二定位装置PW和位置传感器IF(例如，干涉仪器件、线性编码器或电容传感器)的帮助，可以精确地移动所述衬底台WT，例如以便将不同的目标部分C定位于所述辐射束B的路径中。类似地，例如在从掩模库的机械获取之后，或在扫描期间，可以将所述第一定位装置PM和另一个位置传感器(图1中未明确示出)用于相对于所述辐射束B的路径精确地定位图案形成装置MA。

通常，可以通过形成所述第一定位装置PM的一部分的长行程模块(粗定位)和短行程模块(精定位)的帮助来实现支撑结构MT的移动。类似地，可以采用形成所述第二定位装置PW的一部分的长行程模块和短行程模块来实现所述衬底台WT的移动。在步进机的情况下(与扫描器相反)，支撑结构MT可以仅与短行程致动器相连，或可以是固定的。可以使用图案形成装置对准标记M1、M2和衬底对准标记P1、P2来对准图案形成装置MA和衬底W。尽管所示的衬底对准标记占据了专用目标部分，但是它们可以位于目标部分C之间的空间(这些公知为划线对齐标记)中。类似地，在将多于一个的管芯设置在图案形成装置MA上的情况下，所述图案形成装置对准标记可以位于所述管芯之间。

可以将所示的设备用于以下模式中的至少一种中：

1.在步进模式中，在将支撑结构MT和衬底台WT保持为基本静止的同时，将赋予所述辐射束B的整个图案一次投影到目标部分C上(即，单一的静态曝光)。然后将所述衬底台WT沿X和/或Y方向移动，使得可以对不同目标部分C曝光。在步进模式中，曝光场的最大尺寸限制了在单一的静态曝光中成像的所述目标部分C的尺寸。

2.在扫描模式中，在对支撑结构MT和衬底台WT同步地进行扫描的同时，将赋予所述辐射束B的图案投影到目标部分C上(即，单一的动态曝光)。衬底台WT相对于支撑结构MT的速度和方向可以通过所述投影系统PS的(缩小)放大率和图像反转特征来确定。在扫描模式中，曝光场的最大尺寸限制了单一动态曝光中所述目标部分C的宽度(沿非扫描方向)，而所述扫描运动的长度确定了所述目标部分C的高度(沿所述扫描方向)。

3.在另一个模式中，将用于保持可编程图案形成装置的支撑结构MT保持为基本静止，并且在对所述衬底台WT进行移动或扫描的同时，将赋予所述辐射束的图案投影到目标部分C上。在这种模式中，通常采用脉冲辐射源，并且在所述衬底台WT的每一次移动之后、或在扫描期间的连续辐射脉冲之间，根据需要更新所述可编程图案形成装置。这种操作模式可易于应用于利用可编程图案形成装置(例如，如上所述类型的可编程反射镜阵列)的无掩模光刻术中。

也可以附加地或可选地采用上述使用模式的组合和/或变体或完全不同的使用模式。

用于在投影系统的最终元件和衬底之间提供液体的结构或布置可以分成两种一般类型。它们是浴器型布置和局部浸没系统。在浴器型布置中，基本上整个衬底W和(可选地)衬底台的一部分浸入到液体浴器中。在所谓的局部浸没系统中使用液体供给系统，其将液体仅提供到衬底的局部区域。在局部浸没系统中，由液体填满的空间在平面上小于衬底的顶部表面，并且在衬底在充满液体的区域下面移动的同时，充满液体的区域相对于投影系统保持基本上静止。

本发明实施例涉及的另一结构或布置是全浸湿解决方案，在全浸湿解决方案中，液体是非限制的。在这种布置中，基本上整个衬底顶部表面和衬底台的全部或一部分被浸没液体覆盖。至少覆盖衬底的液体的深度小。液体可以是位于衬底上的液体膜，例如液体薄膜。图2-5中的任何液体供给装置也用于这种系统中；然而，密封特征是不存在的、是未被激活的、没有通常有效或对于将液体仅密封到局部区域是无效的。

图2-5中示出了四种不同类型的局部液体供给系统。上面描述了在图2-4中公开的液体供给系统。已经提出另一种布置，以提供具有液体限制结构的液体供给系统，该液体限制结构沿投影系统的最终元件和衬底台之间的空间的至少一部分边界延伸。这种布置在图5中示出。

尽管可以在Z方向上存在一些相对移动(在光轴的方向上)，液体限制结构相对于投影系统在XY平面内基本上是静止的。在一实施例中，在液体限制结构和衬底的表面之间形成密封，并且密封可以是非接触密封，例如气体密封。在美国专利申请出版物第US2004-0207824号中公开了这种系统。

图5示意地示出了具有形成阻挡构件或液体限制结构的实体12的液体局部供给系统(作为流体处理结构的示例)，其沿投影系统PS的最终元件和衬底台WT或衬底W之间的空间11的边界的至少一部分延伸。(要说明的是，在下文中提到的衬底W的表面如果没有特别地规定，也附加地或可选地表示衬底台WT的表面。)尽管可以在Z方向上存在一些相对移动(在光轴的方向上)，液体限制结构相对于投影系统PS在XY平面内基本上是静止的。在一实施例中，密封被形成在实体12和衬底W的表面之间，并且可以是非接触的，例如流体(例如气体)密封或毛细密封。

流体处理装置至少部分地将液体保持在投影系统PS的最终元件和衬底W之间的空间11内。到衬底W的非接触密封，例如气体密封16，可以形成在投影系统PS的像场周围，使得液体被限制在衬底W表面和投影系统PS的最终元件之间的空间11内。该空间11至少部分地由位于投影系统PS的最终元件的下面和周围的实体12形成。液体通过液体入口13被引入到投影系统PS下面和实体12内的所述空间11中。液体可以通过液体出口13被去除。所述实体12可以在投影系统PS的最终元件上面一点延伸。液面高于最终元件使得能提供流体的缓冲器。在一个实施例中，所述实体12的内周的上端处的形状与投影系统PS的形状或投影系统的最终元件的形状一致，例如可以是圆形。在底部，内周与像场的形状大致一致，例如矩形，虽然并不是必须的。

液体通过在使用时实体12的底部和衬底W的表面之间形成的气体密封16被保持在空间11中。气体密封16由气体形成，例如空气或合成空气，在一个实施例中为氮气N₂或其他惰性气体。该气体密封16中的气体在压强下通过入口15提供到实体12和衬底W之间的间隙。该气体通过出口14抽取。气体入口15处的过压、出口14处的真空水平和间隙的几何形状配置成使得形成向内的限制液体的高速气流。气体作用在实体12和衬底W之间的液体上的力将液体限制在空间11内。入口/出口可以是围绕空间11的环形槽。每个环形槽可以是连续的或非连续的。气流有效地将液体限制在空间11中。这样的系统在美国专利申请出版物第US2004-0207824中公开。

图5中的示例是所谓的局部区域布置，其中液体每一次仅被提供到衬底W的顶部表面的局部区域。其他布置是可以的，包括流体处理系统，其使用单相抽取器(不管其是否以两相模式工作)，例如在美国专利申请出版物第US2006-0038968号中公开的。

在一实施例中，单相抽取器可以包括由多孔材料覆盖的入口，多孔材料被用来将液体和气体隔离开以实现单液体相液体抽取。多孔材料下游的室被保持在轻微的负压下并且充满液体。室内的负压使得在多孔材料的孔中形成的弯液面阻止周围的气体被抽入室内。然而，当多孔表面与液体接触时，不存在弯液面限制流动并且液体可以自由地流入到室内。多孔材料具有大量的小孔，例如直径范围在5-50μm。在一实施例中，多孔材料是至少轻微的亲液的(例如亲水的)，也就是与浸没液体(例如水)具有小于90°的静态接触角。

另一种可能的布置是基于气体拖曳原理工作的。所谓的气体拖曳原理在例如于2008年5月8日递交的美国专利申请出版物第US2008-0212046和美国专利申请第US61/071,621号中描述。在该系统中，抽取开口以期望地具有角部的形状布置。角部可以与步进和扫描方向对齐。相对于两个出口垂直于扫描方向对齐的情况，这减小了对应给定速度、沿步进或扫描方向作用在流体处理结构的表面中的两个开口之间的弯液面上的力。在一实施例中，开口可以由多孔构件覆盖。

本发明的一实施例可以应用到在全浸湿浸没设备中使用的流体处理结构。在全浸湿实施例中，流体例如通过允许液体从将液体限制在投影系统的最终元件和衬底之间的限制结构中泄露出去而被允许覆盖衬底台的顶部表面的整个表面。用于全浸湿实施例的流体处理结构的示例可以在2008年9月2日递交的美国专利申请出版物第US61/136,380号中找到，其以参考的方式全文并入本文。

在浸没式光刻设备中，尤其是浸没液体被局域化到投影系统和衬底之间的空间的浸没式光刻设备，可以通过浸没液体施加力到衬底和/或衬底台上。要说明的是，提到的力的应用，例如通过压强波动对衬底的振动作用的方式应用力，如果没有特意说明，这里附加地或可选地包括应用力到衬底台。这些力可以波动。由浸没液体施加到衬底上的力的波动可以是液体供给系统(例如液体限制结构12)的移动导致的。液体供给系统的这种移动会引起浸没液体的压强的波动，这随后导致施加到衬底上的力的波动。已经提出提供加速计以测量液体供给系统的移动。随后浸没供给系统的加速度的测量值被用于预测施加在衬底上的力，使得可以通过衬底台定位装置PW施加补偿力。然而，本发明人已经确定液体供给系统的加速度和施加在衬底台上的力之间的校正不理想。因此，基于测量的液体供给系统的加速度由定位装置PW施加的力的前馈控制不会带来衬底的定位误差的明显减小。

在本发明一实施例中，提供压强传感器以直接地或间接地测量投影系统PS的最终元件FL和例如衬底W或衬底台WT等面对的表面之间的空间内的浸没液体的压强。这种测量的结果通过定位装置PW被用于控制施加在衬底上的力，以便抵消任何由浸没液体施加的波动力。在这种方式中，衬底台的位置可以保持恒定，这减小了成像误差，例如散焦、重叠和图像模糊。

图6示出包括阻挡构件12的液体供给系统的一部分。正如讨论的那样，阻挡构件12主要用来将浸没液体11限制到最终元件FL和衬底W之间的空间中。然而，在阻挡构件12的下表面12a和衬底W之间存在间隙，通过该间隙浸没液体11可以逃逸。为了阻止或限制浸没液体11通过该间隙逃逸，提供例如弯液面钉扎装置等密封。在本实施例中，这采取围绕阻挡构件12的外周间隔分开并且通入下表面12a中的多个抽取管121的形式。抽取管121配置成根据气体拖曳原理工作。抽取管121经由歧管122和另一抽取管123连接到负压(未示出)。歧管122采用在阻挡构件12内部的环形或基本上环形室的形式。由于负压的原因，例如空气等气体从周围抽入到抽取管121中并且所述气体携带来自弯液面11a的浸没液体，以在抽取管内形成两相流。在一实施例中，阻挡构件12还设置有压强控制装置124，其可以采用泄露到大气压强的形式，并且采用气刀装置125来处理任何可能遗留在衬底W上的液体。

用于产生定位装置PW的控制信号的压强传感器可以设置在几个不同的位置。例如，压强传感器201a可以设置在抽取管121中的一个的入口处或附近。每个设置在各自抽取管121的入口处或附近的多个压强传感器201a可以被采用。压强传感器201a的数量可以等于抽取管121的数量，使得在每个抽取管121中设置一个压强传感器。可选地，压强传感器201a的数量可以少于抽取管121的数量。在这种情况下，期望地，在抽取管121的代表性示例中设置压强传感器201a。例如，如果压强传感器201a的数量是抽取管121的数量的1/N，可以在每第N个抽取管处设置压强传感器，N是整数，例如在2-10范围内。

除了设置在抽取管121中的压强传感器201a以外或作为设置在抽取管121中的压强传感器201a的替换，在阻挡构件12的下表面12a上设置一个或更多个压强传感器。例如，压强传感器201b设置在由抽取管121形成的弯液面钉扎装置内(例如在相对于投影系统PS的光学轴线的径向内侧位置处)而所述空间被浸没液体11占据，或朝向浸没液体11占据的空间。在一实施例中，压强传感器201c设置在弯液面钉扎装置的外部，例如相对于投影系统PS的光学轴线的径向外侧位置处，或由浸没液体11占据的空间的外部，或比弯液面钉扎装置远离由浸没液体11占据的空间。在例如压强传感器201b和201c等压强传感器设置在阻挡构件12的下表面中的情形中，可以围绕阻挡构件12间隔地设置多个这样的传感器。设置在阻挡构件12的下表面12a中的压强传感器的数量可以少于、等于或大于抽取管121的数量。设置在下表面12a中的压强传感器的数量期望地足以精确地对浸没液体11的压强采样。

同样可选地或附加地，可以设置压强传感器201d以测量歧管122中的压强。歧管122的横截面面积和体积基本上大于抽取管121的横截面和体积，使得歧管122内的压强基本上是均匀的或一致的。因此，单个压强传感器201d可以足够精确地测量歧管122内的压强。然而，可以围绕歧管122间隔地提供少量的压强传感器201d，例如作为冗余的备用件或用以实现平均以减小误差。此外，可以提供压强传感器201e以测量抽取管123内的压强，通过抽取管123从歧管122抽取液体和/或气体。

用作压强传感器201a-201e中任一个的合适的压强传感器是可从1Willow Tree Road，Leonia，New Jersey 07605的Kulite SemiconductorProducts，Inc.获得的XCL-100微型IS压强传感器，但是根据本发明可以使用能够测量液体和/或气体内的压强的每个传感器或传感器组合。

所有压强传感器201a-201e产生指示位于阻挡构件12和衬底W之间的间隙内的浸没液体11和/或气体内的压强的信号。这种压强产生向下的力到衬底上，其必须通过由定位装置PW，尤其是定位装置PW的短行程模块施加的力进行抵消或中和，以便将衬底保持在所需的位置。因此，压强传感器或多个压强传感器的输出信号ps被提供到如图7所示的控制系统200。控制系统200包括控制器202，其接收由压强传感器201a-201e产生的压强信号ps并且产生控制信号cs，所述控制信号cs提供给定位装置PW。响应控制信号cs，定位装置PW施加力fd到衬底台WT上，其抵消由浸没液体11施加的力f1。控制器202基于存储在存储装置204中的预定的传递函数由压强信号ps计算控制信号cs。在计算控制信号cs时，控制器202可以考虑其他干扰力或由设定点(set-point)生成器203提供的所需的衬底台WT的移动。除了通过致动器提供反力或者作为通过致动器提供反力的替换，由浸没液体施加的压强的波动可以通过改变通过弯液面钉扎装置抽取气体和液体的速率和/或浸没液体的供给速率来进行补偿。

在采用其输出被加和或平均的单个压强传感器或多个压强传感器的单个布置中，传递函数可以是将(加和的或平均的)压强信号简单地乘以校准值。校准值可以来自经验或理论。校准值可以被看作等同于浸没液体11内的压强施加在衬底W上的面积，因为力等于压强乘以面积。然而，本发明人认为，在一实施例中，在阻挡构件12内部大部分空间上浸没液体11内的压强基本上是恒定的。浸没液体11内压强的波动大多数局域化到邻近弯液面钉扎装置的区域。因此，校准值可以基本上小于衬底W上的浸没液体的实际面积。

在使用多个压强传感器的实施例中，每个压强传感器的输出可以乘以其自身的校准值，并且组合多个控制信号以提供对于PW的位置的单个控制信号。如果施加在衬底台上的净力与由压强传感器201a-201e测量的压强不是线性关系，还可以使用更复杂的传递函数。

虽然浸没液体内的压强施加垂直于衬底W的表面(即沿如图1中所示的Z方向)的力到衬底上，但是通常该力的方向将不通过衬底W和衬底台WT的质心。因此，压强还将围绕X和Y轴线旋转衬底W和衬底台WT。因此，除非补偿力fd的施加点可以调节成与压强f1截然相反，否则，期望地，定位装置PW还施加沿Z方向的平移力(transitionalforces)以及旋转力Rx、Ry。如果浸没液体11内的压强在空间上基本上是均匀的，可以基于确定压强f1的应用位置的衬底台WT相对于投影系统PS的位置来计算旋转力Rx、Ry。然而，如果提供多个压强传感器，还可以考虑浸没液体11内的压强的空间分布，以便计算旋转力Rx、Ry。

图8示出用本发明的实施例实施的测量结果。该图示出作为频率的函数的、抽取管121内的压强传感器(201a)的测量值和施加在衬底W上的力之间的一致性程度。正如所看到的，直到大约150Hz的频率，一致性平均值大约为90％。在这个频率范围内实现了衬底的定位误差的实质性减小，这对校正成像尤其重要。

图9和10中示出本发明的另一实施例。图9是衬底台WT的平面示意图，同时图10是晶片W的边缘附近的衬底台WT的截面图。由图可以看到，晶片W由晶片保持装置WH支撑在晶片台WT中的凹陷内。在衬底台WT的上表面上还存在传感器SS和TS以及清洁站CS。在衬底W的边缘和晶片台WT中的凹陷的侧壁之间存在间隙G。在传感器SS和TS周围可以存在类似的间隙。当移动衬底台WT以曝光衬底W的靠近衬底边缘的目标部分时，由浸没液体11覆盖的区域延伸跨过间隙G，如图9所示。在这种情况下，浸没液体11落入间隙G内。为了去除液体，围绕间隙G间隔地设置多个间隙抽取管31。在图中，设置八个抽取管31，但是在其他实施例中可以设置更多或更少，例如可以是3个、6个或10个抽取出口。

因为在任何给定时间浸没液体11仅存在于环形间隙G的部分，浸没液体11的压强会施加力到位于衬底W平面内的衬底台WT或衬底W上。压强传感器201f设置在每个抽取管31内，以便测量浸没液体11内的压强，其表示施加到衬底台WT或衬底W上的力。由压强传感器201f提供的压强信号被控制器202考虑以计算将由定位装置PW施加的反作用力。反作用力fd可以是沿任何方向的平移力或可以是旋转力，或是平移和旋转力的和。

在本发明的一实施例中，根据设备接收两相流，可以在任何其他开口或管内设置一个或更多个压强传感器。例如，压强传感器可以设置在限定在衬底台WT内并定位在衬底的下面且可选地定位在衬底保持装置下面的流体抽取开口50内；设置在限定在位于遮蔽构件CLD 60的边缘处的衬底台WT的表面内的流体抽取开口55；或设置在布置成当去除浸没液体时从空间11(例如出口13)内去除液体的流体抽取开口内。流体抽取开口50构造成去除泄露在衬底下面的液体。液体以两相流的形式被去除。遮蔽构件被用于在衬底交换过程中将液体保持在空间11内。遮蔽构件可以是闭合盘CLD、可去除的桥接装置60或诸如第二衬底台或测量台等其他台。当浸没空间11下面的表面从衬底台的表面改变成遮蔽构件CLD 60的表面，在两个表面之间可能存在液体可以流入的间隙。流体抽取开口或多个这样的开口去除已经逃逸到间隙内的液体并且液体可以以两相流的形式被抽取。出口13可以位于投影系统PS和液体限制结构13之间的浸没空间的上弯液面附近。因此，液体可以以两相流体流动的形式进行抽取。

本发明的一个实施例包括浸没式光刻设备，其具有布置用以将图像通过提供在投影系统和衬底之间的空间内的浸没液体而投影到由衬底台保持的衬底上的投影系统，所述设备包括：

压强传感器，配置成产生指示所述空间内的所述浸没液体的压强的压强信号；

定位装置，配置成相对于所述投影系统定位衬底台；和

控制系统，响应于所述压强信号并且配置成通过所述定位装置控制施加到所述衬底台的力。

在一实施例中，压强传感器与通过位于开口表面内的开口流出所述空间的浸没流体流动相关。

本发明的一实施例还包括抽取管，配置成通过所述开口从所述空间抽取浸没液体。

在一实施例中，传感器位于抽取管内或附近。

在一实施例中，所述抽取管和其相关的开口是每一个具有开口的多个抽取管中的一个，所述多个抽取管配置成从所述空间内抽取浸没液体。

在一实施例中，所述多个抽取管的所述开口限定位于开口表面内的钉扎装置，其中所述钉扎装置在使用过程中将所述开口表面的与液体接触的部分和所述开口表面的与气体接触的部分分开。

在一实施例中，传感器设置在开口表面内。

在一实施例中，压强传感器位于开口表面的在使用过程中与液体接触的部分内。

在一实施例中，压强传感器位于开口表面的在使用过程中与气体接触的部分内。

本发明的一实施例还包括与管的抽取流体连通的歧管。

在一实施例中，压强传感器布置成测量歧管内的压强。

本发明的一实施例还包括另一抽取管，配置成从所述歧管抽取流体；其中所述压强传感器布置成测量所述另一抽取管内的压强。

在一实施例中，压强传感器包括多个间隔分开的压强传感器元件。

在一实施例中，开口表面面对衬底、衬底台或两者。

本发明的一实施例还包括阻挡构件，所述开口表面是阻挡构件的表面，其中所述阻挡构件配置成将浸没液体至少部分地限制到所述空间。

在一实施例中，所述阻挡构件围绕所述空间。

在一实施例中，所述流体流是包括液体的两相流体流。

在一实施例中，控制系统包括存储装置，所述存储装置配置用以存储将压强信号与由浸没液体施加在所述衬底台上的力相关联的校准函数。

在一实施例中，校准函数包括增益值。

本发明的一个实施例是器件制造方法，包括采用光刻设备将图案化的辐射束通过提供到邻近衬底的空间内的浸没液体投影到由衬底台保持的衬底上，所述方法包括：

测量所述空间内的所述浸没液体的压强；和

通过响应所述压强的定位装置控制施加到所述衬底台的力。

本发明的一实施例包括浸没式光刻设备，其具有布置用以将图像通过提供在投影系统和衬底之间的空间内的浸没液体投影到由衬底台保持的衬底上的投影系统，所述设备包括：

抽取管，配置成以两相流的形式从所述空间抽取带有气体的浸没液体；和

压强传感器，位于所述抽取管的入口内或附近并且配置成产生指示所述空间内的所述浸没液体的压强的信号。

在一实施例中，具有：多个抽取管，配置成以两相流的形式从所述空间抽取带有气体的浸没液体；和多个压强传感器，每一个压强传感器位于各个所述抽取管的入口内或附近并配置成产生指示所述空间内的浸没液体的压强的信号。

在一实施例中，压强传感器的数量少于或等于抽取管的数量。

在一实施例中，多个抽取管形成弯液面钉扎装置，其配置成钉扎所述空间内的浸没液体的弯液面。

应该认识到，上述特征中的任一个可以与任何其他特征一起使用，并且其组合也明确地被覆盖在本申请中。

虽然本文详述了光刻设备在制造ICs中的应用，应该理解到，这里描述的光刻设备可以有制造具有微米尺度、甚至纳米尺度的特征的部件的其他应用，例如制造集成光学系统、磁畴存储器的引导和检测图案、平板显示器、液晶显示器(LCDs)、薄膜磁头等。本领域技术人员应该看到，在这种替代应用的情况中，可以将其中使用的任意术语“晶片”或“管芯”分别认为是与更上位的术语“衬底”或“目标部分”同义。这里所指的衬底可以在曝光之前或之后进行处理，例如在轨道(一种典型地将抗蚀剂层涂到衬底上，并且对已曝光的抗蚀剂进行显影的工具)、测量工具和/或检验工具中。在可应用的情况下，可以将这里公开内容应用于这种和其他衬底处理工具中。另外，所述衬底可以处理一次以上，例如为产生多层IC，使得这里使用的所述术语“衬底”也可以表示已经包含多个已处理层的衬底。

这里使用的术语“辐射”和“束”包含全部类型的电磁辐射，包括：紫外辐射(UV)(例如具有约为365、248、193、157或126nm的波长)。在允许的情况下，术语“透镜”可以表示不同类型的光学构件中的任何一种或其组合，包括折射式的和反射式的光学构件。

尽管以上已经描述了本发明的具体实施例，但应该认识到，本发明可以以与上述不同的方式来实现。例如，本发明的实施例可以采用包含用于描述一种如上面公开的方法的一个或更多个机器可读指令序列的计算机程序的形式，或具有存储其中的所述计算机程序的数据存储介质(例如半导体存储器、磁盘或光盘)的形式。此外，机器可读的指令可以在两个或更多个计算机程序中实施。所述两个或更多个计算机程序可以存储在一个或更多个不同的存储器和/或数据存储媒介中。

当一个或更多个计算机程序由位于光刻设备的至少一个部件内的一个或更多个计算机处理器读取时，这里所述的控制器可以每一个或以组合的形式运行。控制器可以每一个或以组合的形式具有任何合适的用于接收、处理以及发送信号的结构。一个或更多个处理器配置成与至少一个控制器通信。例如，每个控制器可以包括一个或更多个用于执行计算机程序的处理器，计算机程序包括用于上述方法的机器可读指令。控制器可以包括用于存储这种计算机程序的数据存储介质，和/或用以接收这种介质的硬件。因而，控制器可以根据一个或更多个计算机程序的机器可读指令运行。

本发明的一个或更多个实施例可以应用于任何浸没式光刻设备，具体地但不排他地，应用于上述的那些类型、浸没液体是否以浴器的形式提供的类型、仅衬底的局部表面上提供浸没液体的类型或浸没液体是非限制的类型。在非限制布置中，浸没液体可以流到衬底和/或衬底台的表面，使得基本上衬底和/或衬底台的整个未覆盖表面被浸湿。在这种非限制的浸没系统中，液体供给系统可以不限制浸没流体或其可以提供一定比例的浸没液体限制，但是基本上不是完全的浸没液体限制。

在一浸没设备中，浸没流体通过流体处理系统、装置、结构或设备进行处理。在一实施例中，流体处理系统可以提供浸没流体，因而是流体供给系统。在一实施例中，流体处理系统可以至少部分地限制浸没流体，因此可以是流体限制系统。在一实施例中，流体处理系统可以提供浸没流体的阻挡件，因此是阻挡构件，例如流体限制结构。在一实施例中，流体处理系统可以产生或使用气流，例如以帮助控制浸没流体的流动和/或位置。气流可以形成密封以限制浸没流体，因而流体处理结构可以称为密封构件；这种密封构件可以是流体限制结构。在一实施例中，浸没液体被用作浸没流体。在那种情况下，流体处理系统可以是液体处理系统。参照前面提到的说明部分，对流体的限定特征的表述可以理解成包括对液体的限定特征。

这里所述的液体供给系统应该广义地解释。在特定实施例中，其可以是提供液体到投影系统和衬底和/或衬底台之间的空间的机构或结构的组合。其可以包括一个或更多个结构的组合、一个或更多个包括一个或更多个液体开口的流体开口、一个或更多个气体开口或一个或更多个用于两相流的开口。开口可以每一个是进入浸没空间的入口(或流体处理结构的出口)或浸没空间的出口(或进入流体处理结构的入口)。在一个实施例中，所述空间的表面是衬底和/或衬底台的一部分，或者所述空间的表面完全覆盖衬底和/或衬底台的表面，或者所述空间包围衬底和/或衬底台。液体供给系统可以任意地进一步包括一个或更多个元件，用以控制液体的位置、数量、品质、形状、流量或其他任何特征。

上面描述的内容是例证性的，而不是限定的。因而，应该认识到，本领域的技术人员在不脱离以下所述权利要求的范围的情况下，可以对上述本发明进行更改。

Claims (24)

1.一种浸没式光刻设备，包括：

投影系统，其布置用以将图像通过设置在所述投影系统和衬底之间的空间内的浸没液体投影到由衬底台保持的所述衬底上；

压强传感器，其配置成产生指示所述空间内的所述浸没液体的压强的压强信号；

定位装置，其配置成相对于所述投影系统定位所述衬底台；和

控制系统，其响应于所述压强信号并且配置成通过所述定位装置控制施加到所述衬底台的力。

2.如权利要求1所述的设备，其中，所述压强传感器与通过开口表面内的开口流出所述空间的浸没流体流相关。

3.如权利要求2所述的设备，还包括抽取管，所述抽取管配置成通过所述开口从所述空间抽取浸没液体。

4.如权利要求3所述的设备，其中，所述传感器位于所述抽取管内或附近。

5.如权利要求3所述的设备，其中，所述抽取管和其相关的开口是每一个具有开口的多个抽取管中的一个，所述多个抽取管配置成从所述空间抽取浸没液体。

6.如权利要求5所述的设备，其中，所述多个抽取管的所述开口限定位于所述开口表面内的钉扎装置，其中所述钉扎装置在使用过程中将所述开口表面的与液体接触的部分和所述开口表面的与气体接触的部分分开。

7.如权利要求6所述的设备，其中，所述传感器设置在所述开口表面内。

8.如权利要求7所述的设备，其中，所述压强传感器位于所述开口表面的在使用时与液体接触的部分。

9.如权利要求7所述的设备，其中，所述压强传感器位于所述开口表面的在使用时与气体接触的部分。

10.如权利要求6所述的设备，还包括与所述抽取管流体连通的歧管。

11.如权利要求10所述的设备，其中，所述压强传感器布置成测量所述歧管内的压强。

12.如权利要求10所述的设备，还包括：

另一抽取管，其配置成从所述歧管抽取流体；

其中所述压强传感器布置成测量所述另一抽取管内的压强。

13.如权利要求5所述的设备，其中，所述压强传感器包括多个间隔分开的压强传感器元件。

14.如权利要求2所述的设备，其中，所述开口表面面对衬底、衬底台或两者。

15.如权利要求14所述的设备，还包括阻挡构件，所述开口表面是阻挡构件的表而，其中所述阻挡构件配置成将所述浸没液体至少部分地限制到所述空间。

16.如权利要求15所述的设备，其中，所述阻挡构件围绕所述空间。

17.如权利要求2所述的设备，其中，所述流体流是包括液体的两相流体流。

18.如权利要求1所述的设备，其中，所述控制系统包括存储装置，所述存储装置配置成存储将所述压强信号与由所述浸没液体施加到所述衬底台上的力相关联的校准函数。

19.如权利要求18所述的设备，其中，所述校准函数包括增益值。

20.一种器件制造方法，包括步骤：

使用光刻设备将图案化的辐射束通过设置到邻近衬底的空间内的浸没液体投影到由衬底台保持的所述衬底上；

测量所述空间内的所述浸没液体的压强；和

通过响应所述压强的定位装置控制施加到所述衬底台的力。

21.一种浸没式光刻设备，包括：

投影系统，其布置用以将图像通过设置在所述投影系统和衬底之间的空间内的浸没液体投影到由衬底台保持的所述衬底上；

抽取管，其配置成以两相流的形式从所述空间抽取带有气体的浸没液体；和

压强传感器，其位于所述抽取管的所述入口内或附近并且配置成产生指示所述空间内的所述浸没液体的压强的信号。

22.如权利要求21所述的设备，包括：多个抽取管，所述多个抽取管配置成以两相流的形式从所述空间抽取带有气体的浸没液体；和多个压强传感器，所述多个压强传感器的每一个位于各个所述抽取管的所述入口内或附近并配置成产生指示所述空间内的所述浸没液体的压强的信号。

23.如权利要求22所述的设备，其中，压强传感器的数量少于或等于抽取管的数量。

24.如权利要求22或23所述的设备，其中，所述多个抽取管形成配置成钉扎所述空间内的所述浸没液体的弯液面的弯液面钉扎装置。

Images