CN1264065C - 光刻装置和器件制造方法 - Google Patents
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Abstract
一种光刻装置,其中将位于投影装置(PL)之下的基底表面的局部区域浸入液体中。使用致动器(314)可以改变基底(W)的表面之上的液体供给装置(310)的高度。控制装置将前馈或回馈控制用于基底(W)的表面高度的输入,以将液体供给装置(310)保持在位于基底(W)的表面之上的预定高度。
Description
技术领域
本发明涉及一种光刻投影装置和器件制造方法。
背景技术
光刻装置是一种施加所需的图案到基底的目标部分之上的装置。光刻投影装置可以用于例如集成电路(ICs)的制造。在这种情况下,构图部件,比如掩膜可产生对应于IC一个单独层的电路图案,该图案可以成像在已涂敷辐射敏感材料(抗蚀剂)层的基底(硅晶片)的目标部分上(例如包括一个或者多个管芯(die))。一般的,单一的基底将包含相邻目标部分的整个网格,该相邻目标部分由投影装置逐个相继辐射。在目前采用投影装置包括步进器,其通过将全部掩模图案一次曝光在目标部分上而辐射每一目标部分;以及所谓的扫描装置,当沿着于给定方向平行或反平行的方向扫描基底时,其通过在投影光束下沿给定的参考方向(“扫描”方向)扫描掩模图案。
已经提出将光刻投影装置中的基底浸入具有相对较高的折射率的液体,比如水。从而使液体充满投影装置的最后部件和基底之间的空间。由于曝光辐射在液体中具有较短的波长,这能使对较小的结构特征进行成像(可以认为液体有增大装置的NA的效用,也增大了焦深)。
然而,将基底浸入水中或基底和基底台处于液体的环境(比如见US4,509,852,因此将其全部参考结合)中时,存在较大体积的液体,而且在扫描曝光时,必须对其加速。这就需要附加或更大动力的电动机,液体中的紊乱也会产生不理想和不可预知的效果。
建议的一种解决办法是对于液体供给装置,使用液体约束装置,仅在基底的局部区域之上和在投影装置的最后部件和基底之间提供液体(基底通常具有比投影装置的最后部件大的表面面积)。在WO99/49504中揭示了对于已经建议的该方法的设置,因此将其全部参考结合。如在图2和图3中给出的,通过在基底之上的至少一个入口IN供给液体,优选的沿着相对于最后部件基底运动的方向,在液体经过投影之后通过至少一个出口OUT移走液体。也就是说,以-X方向在最后部件之下扫描基底时,在部件的+X一侧供给液体,在-X一侧移走液体。图2示意性给出了通过入口IN供给液体和通过入出口OUT在该部件的另一侧移走液体的设置,其与低压源连接。在图2的描述中,沿着相对于最后部件基底运动的方向供给液体,但在这种情况下并不需要。可以在最后部件的周围定位各种和入口和出口的数量,在图3中给出了一个例子,在最后部件的周围以规则的图案在两侧设置了四组入口和出口。
另一种建议的解决方法是提供具有密封元件的液体供给装置,密封元件沿着投影装置的最后部件和基底台之间的空间的一部分边缘延伸。虽然在Z方向(在光轴方向上)上存在一些相对运动,密封元件相对于在X-Y平面中的投影装置基本保持固定。在密封元件和基底的表面之间形成密封。优选的密封是无接触的密封,比如气体密封。
如果按照建议将基底浸入液体,在通过投影装置对其进行曝光后,基底的表面上就保留一些残余液体。这些液体会引起出现在随后的基底处理过程中的问题。
发明内容
本发明的一个目的是通过投影装置曝光后,减少留在基底的表面上的残留液体。
依照本发明的一个方面,提供一种光刻投影装置,其包括:
用于提供辐射投影光束的辐射装置;
用于支撑构图部件的支撑结构,所述构图部件用于根据所需的图案对投影光束进行构图;
用于保持基底的基底台;
用于将带图案的光束投影到基底的目标部分上的投影装置,而且其具有一光轴;以及
液体供给装置,其用于在所述投影装置的最后部件和所述基底之间的空间中的所述基底上提供浸没液体,其特征在于:
至少一部分所述液体供给装置在光轴的方向上自由移动和/或围绕至少一个垂直于光轴的轴旋转。
因此液体供给装置可以相对于基底的表面移动,以适应在基底表面高度的变化,而不需供给装置和基底表面之间大的间隙。整个供给装置或仅仅那些容易与基底的表面接触的部分比如密封元件可以移动。当使用液体供给装置仅对基底的局部区域提供液体时,这就特别有用。此外,可以使液体供给装置例如在TIS扫描过程中在z方向上远离基底,并围绕与x和y方向平行的轴旋转。
优选的,装置进一步包括致动装置,其用于调整高度和/或调整所述至少一部分液体供给装置相对于基底的倾斜度。这允许根据需要改变液体供给装置的高度和/或倾斜度。
优选的,装置进一步包括控制装置,其用于控制所述致动装置,以将所述液体供给装置保持在所述基底之上的一预定高度。这确保了液体供给的高度保持在理想的高度。可选择高度以在投影装置对其扫描时使留在基底上的残留液体最少。
在一个实施例中,该装置进一步包括至少一个传感器,其用于测量所述基底的表面之上的至少一部分所述液体供给装置的高度,其中所述控制装置将回馈控制方法用于来自所述至少一个传感器的输入。回馈控制方法允许根据在投影装置对其扫描时基底表面的真实高度精确的控制高度。
在另一个实施例中,该装置进一步包括测量装置,其用于测量所述基底进入所述投影装置之前所述基底的表面高度,并用于存储所述测量高度于存储装置中,其中所述控制装置将前馈控制用于所述存储装置产生的所述测量高度的输入。如果投影装置对其扫描之前已经知道基底表面的高度,可以使用该数据用于液体供给装置的高度的前馈控制。
在另一个实施例中,该装置进一步包括至少一个传感器,其用于测量所述基底的表面在曝光位置的高度,其中所述控制装置将前馈控制方法用于在曝光位置所述基底的所述高度的输入。当投影装置对基底曝光时,该装置然后测量基底的高度。当部分基底在液体供给装置下面经过时,然后可以使用测量结果作为前馈输入。可选择的,可以使用回馈控制方法。
优选的,在无激励的状态下,所述致动装置定位所述液体供给装置到它的最大设置位置,使其在投影装置的光轴方向上远离所述基底的表面。这允许控制装置自动防止故障。如果没有信号施加给致动装置(也就是在无激励的状态下),当定位供给装置,使其尽可能的远离基底的表面,供给装置就没有与基底接触的危险,但并不是远得使浸没液体离开液体供给装置和基底之间的空间。
可选择的,所述致动装置是所述液体供给装置的一部分,致动装置包括:密封元件,它沿着投影装置的最后部件和基底台之间的空间的一部分边缘延伸。气体密封装置用于在密封元件和所述基底的表面之间形成气体密封;其中改变所述气体密封中的压力以调整所述液体供给装置相对于基底的高度和/或倾斜度。气体密封用于将液体保持在所需的空间,会减少在投影装置对其扫描时留在基底上的残留液体。也使用气体密封调整液体供给装置的高度,从而在不需要专用致动器时使结构简化。
致动装置连接在所述液体供给装置和基础构架之间,可选择的,致动装置可以连接在所述液体供给装置和参考构架之间。(参考构架支撑(尤其是)投影装置)。
优选的,所述预定高度处于10μm到1000μm的范围中。如果高度在提到的范围中,将减少扫描之后留在基底上的残留液体。依照浸没液体的粘度也可改变高度,或者增大或减少该高度,以增大/减少充满空间的液体数量。
依照本发明的另一方面,提供一种装置制造方法,包括下列步骤:
提供至少部分被辐射敏感材料层覆盖的基底;
提供使用了辐射装置的辐射投影光束;
使用构图部件,使投影光束在它的横截面上具有一定图案;
投影辐射的构图光束到辐射敏感材料层的目标部分;
使所述基底上的液体充满在所述基底和用在所述投影步骤中的投影装置的最后部件之间的空间,
其特征在于:允许提供所述液体的装置沿着所述投影装置的光轴方向自由移动。
虽然在该文献中具体使用该投影装置制造ICs,但是应该明确理解这些装置可能具有其它应用。例如,它可用于制造集成光学装置、用于磁畴存储器的引导和检测图案、液晶显示板(LCDs)、薄膜磁头等等。本领域的技术人员将理解,在这种可替换的用途范围中,在说明书中任何术语“晶片”或者“管芯(die)”的使用应认为分别可以由更普通的术语“基底”或“目标部分”代替。在曝光之前或之后,处理在这里涉及的基底,比如在轨道(track)(一种工具,典型的将抗蚀层施加到基底上,对并曝光的抗蚀剂显影)或计量或检查工具中。如果可行,可将在这里揭示的特征应用于这样或其他的基底处理工具。进一步的,可以超过一次的处理基底,比如为了产生多层的IC,在这里使用的术语基底也可以是已经具有多个处理过的层的基底。
在本文件中,使用的术语“辐射”和“光束”包含所有类型的电磁辐射,包括紫外(UV)辐射(例如具有365,248,193,157或者126nm的波长)。
这里使用的术语“构图部件”应广义地解释为能够给入射的辐射光束赋予带图案的截面的装置,比如在基底的目标部分上形成的图案,需要指出在投影光束下产生的图案可以与在基底的目标部分上形成的图案不精确对应。通常,赋予投影光束的所述图案与在目标部分中形成的器件如集成电路的特定功能层相对应。
构图装置可以是透射或反射的。比如构图装置包括掩膜、可编程反射镜阵列和可编程LCD面板。掩模的概念在光刻中是公知的。它包括如二进制型、交替相移型、和衰减相移型的掩模类型,以及各种混合掩模类型。可编程反射镜阵列的例子是利用微小反射镜的矩阵排列,每个反射镜能够独立地关于一轴倾斜从而以不同的方向反射入射的辐射光束;按照这种方式,对反射光束进行构图。在构图部件例子中,所述支撑结构可以是框架或者工作台,例如所述结构根据需要可以是固定的或者是可移动的,并确保构图装置处于理想的位置,比如关于投影装置。在这里使用的术语“中间掩模版”或“掩膜”与范围更宽的术语“构图部件”同义。
术语“投影装置”应广义地解释为包含各种类型的投影装置,包括折射光学装置,反射光学装置,和反折射光学装置,其适合于比如正使用的曝光辐射,或其它的因素,比如浸没液体的使用或真空的使用。在这里使用的术语“镜头”与更上位的术语“投影装置”同义。
照明装置也可以包括各种类型的光学装置,包括用于导引、成形或控制辐射投射光束的折射、反射和反射折射的光学部件。这些装置也将在下面共同或单独称作“透镜”。
另外,光刻装置可以是这种具有两个或者多个基底台的类型的装置(和/或两个或者多个掩模台)。在这种“多级式”机器中,可以并行使用这些附加台,或者可以在一个或者多个台上进行准备步骤,而一个或者多个其它台用于曝光。
附图说明
现在仅通过举例的方式,参照结合附图描述本发明的技术方案,在图中相应的附图标记表示相应的部件,其中:
图1表示依据本发明的实施例的光刻投影装置;
图2表示一个建议的液体供给装置的侧视图;
图3表示在图2中给出的建议的液体供给装置的平面图;
图4表示本发明的第一实施例的液体存贮装置;
图5是本发明的第一实施例的液体存贮装置部件放大视图;
图6表示本发明的第二实施例的液体存贮装置;
图7是本发明的第二实施例的液体存贮装置部件放大的图;
图8表示本发明的第三实施例的液体存贮装置;
图9示意性的给出了液体供给装置和基底台的控制。
具体实施方式
图1示意性地表示了依照本发明的具体实施例的光刻装置。该装置包括:
照明装置(照明装置)IL,其用于提供辐射的投影光束PB(例如UV辐射);
第一支撑结构(比如掩模台)MT,其用于支撑构图装置(例如掩模)MA,并与第一定位装置PM连接,以相对于物体PL精确定位构图装置;
基底台(比如晶片台)WT,其用于保持基底W(例如涂敷抗蚀剂的晶片),并与第二定位装置PW连接,以相对于物体PL精确定位基底;
投影装置(比如折射投影镜头)PL,其用于通过构图装置MA将赋予投影光束PB的图像成像到基底W的目标部分C(例如包括一个或多个管芯(die))之上。
如这里指出的,该装置属于透射型(例如具有透射掩模)。可选择的,该装置还可以是例如反射型(例如具有如上述涉及的可编程反射镜阵列型)。
照明装置IL接收由辐射源SO产生的辐射光束。辐射源和光刻装置可以是单独实体,比如辐射源可以是受激准分子激光器。在这种情况下,不认为辐射源形成了光刻装置的一部分,而且辐射光束借助光束发送装置BD由辐射源SO传递到的照明装置IL,该光束发送装置BD包括比如合适的定向反射镜和/或扩束器。在其它情况下,辐射源可以是装置的整体部件,比如该辐射源可以是汞灯。如果需要,可将辐射源SO、照明装置IL和光束发送装置BD结合在一起称作为辐射装置。
照明装置IL可以包括调节装置AM,其用于调整光束的角较强分布。通常至少调整在照明装置的光瞳平面上的强度分布的外和/或内径向量(通常分别称为σ-外和σ-内)。另外,照明装置IL通常包括各种其它部件,比如积分器IN和聚光器CO。照明装置提供了调节过的辐射光束,称作为投影光束PB,其在其横截面具有所需的均匀度和强度分布。
光束PB与保持在掩模台MT上的掩模MA相交。横向穿过掩模MA后,光束PB通过镜头PL,该镜头将光束PB聚焦在基底W的目标部分C上。在第二定位装置PW和定位传感器IF(比如干涉测量装置)的辅助下,基底台WT可以精确地移动,例如在光束PB的光路中这样定位不同的目标部分C。类似的,例如在从掩模库中机械取出掩模MA后或在扫描期间,可以使用第一定位装置PM和另一个定位传感器(未在图1中明确表示出)将掩模MA相对光束PB的光路进行精确定位。一般地,通过长冲程模块(粗略定位)和短行程模块(精确定位)可以实现目标台MT、WT的移动,所述模块形成定位装置PM和PW的一部分。然而,在步进装置中(与扫描装置相对),掩模台MT可仅与短冲程致动装置连接,或者固定。掩膜MA与基底W可以使用掩膜对准标记M1、M2和基底对准标记P1、P2进行对准。
所示的装置可以按照下面的优选模式使用:
1.在步进模式中,掩模台MT和基底台WT基本保持不动,整个掩模图像被一次投影(即单“闪”)到目标部分C上。然后基底台WT沿x和/或y方向移动,以使不同的目标部分C能够曝光。在步进模式中,照射区域的最大尺寸限制了在单“闪”中成像的目标部分C的尺寸。
2.在扫描模式中,当赋予投影光束的图案被投影(即一次动态曝光)到目标部分C上时,对掩模台MT和基底台WT进行同步扫描。通过照明装置IL的放大倍率(缩小倍率)和图像反转特性确定相对于掩模台MT基底台WT的速率和方向。在扫描模式中,曝光区域的最大尺寸限制了在一次动态曝光中目标部分的宽度(在非扫描方向上),但是扫描动作的长度确定了目标部分的高度(在扫描方向上)。
3、在另一种模式中,当赋予投影光束的图案投影到目标部分C上时,掩模台MT基本保持不动,以保持可编程构图装置,并移动基底台WT或对其进行扫描。在这种模式中,在基底台WT的每个移动之后或在扫描过程中连续的辐射脉冲之间,作为需要,通常使用脉冲的辐射源和更新可编程构图装置。可以利用可编程构图装置容易的施加这种操作模式给无掩膜的光刻,所述可编程构图装置比如是如上面给出的可编程反期镜阵列型。
也可以利用上面给出的模式的结合和/或变形或利用完全不同的模式。
图4给出了在投影装置和欧洲专利申请No.03252955.4中详细给出的基底台之间的液体存贮装置10,因此在这里将其全部结合。通过入口/出口输送管13,将存贮装置10充满具有相对较高的折射率的液体11,比如水。该液体具有这种效用:在液体中投影光束的辐射比在气体或真空中具有较短的波长,从而可以分辨出较小的结构特征。众所周知,投影光束的波长和装置的数值孔径确定了投影装置以及其他事物的分辨率限度。可以认为液体的存在增大了有效的数值孔径。进一步的,对于固定的数值孔径,液体有效的增大了焦深。
存贮装置10与在光刻装置的成像区域周围的基底形成不接触的密封,从而限制液体充满基底表面和投影装置的最后部件之间的空间。通过位于投影装置PL的最后部件之下或周围的密封元件12形成存贮装置。液体进入在投影装置之下和在密封元件12内部的空间。密封元件12在投影装置的最后部件之上有少量的延伸,而且液体高度在最后部件之上升高,从而可以提供液体的缓冲。密封元件12具有位于邻近的上部末端的内周边,以适应投影装置或其中的最后部件的步骤,其比如可以为圆形的。在底部,内周边与图像区域的形状非常一致,比如矩形,尽管不一定要是这种情况下。
通过位于密封元件12的底部和基底W的表面之间的气体密封16封闭存贮装置中的液体。通过气体,比如空气或合成气体,但优选的是N2或其它惰性气体,形成该气体密封,气体在压力下通过入口15提供到密封元件12和基底之间的缝隙,以及通过第一出口14引出。设置气体入口15处的过压力、第一出口14处的真空水平和缝隙的几何形状,从而提供向内的高速率的气流以限定液体,这将在图5中作更详细的描述。
通过在凹槽周围间隔分布的一连串小的输送管,两个环形凹槽18、19分别与第一入口15和第一出口14连接,从而形成气体密封。在每个入口和出口中设置位于密封元件中的大的环形洞以形成歧管。通过作为气体轴承使用,该气流密封可以有效的支撑密封元件12。
在气体入口15的外侧上的缝隙G1优选是小和长的,从而提供气流向外流动的阻力。在入口15半径处的缝隙G2稍微大一些,从而确保密封元件周围气体的充足分布,通过多个在密封元件周围的小孔形成入口15。选择缝隙G3以控制通过密封的气流。缝隙G4较大,以提供好的真空分布。出口14如与进口15相同的方式由多个小孔形成。缝隙G5较小,以阻止气体/氧气扩散进入空间中的液体,从而阻止大量的液体进入和干扰真空,并确保毛细管作用一直使其充满液体。
在毛细管作用力推动液体进入缝隙和气流推动液体向外之间的气体密封是这样的一个平衡。当缝隙从G5加宽到G4时,毛细管作用力减小,气流增加,从而使即使当基底在投影装置PL下面移动时,液体边界位于所述区域并保持稳定。
依照该具体实施例在G2处的入口和在G4处的出口之间的压力差以及缝隙G3的尺寸和几何形状决定了通过密封16的气流,并且该压强差会根据具体的引用确定。可是,如果缝隙G3的长度较短,而且在G2处的绝对压力是在G4处的两倍,就可能获得可能的优点,即在这种情况下气体速率将是在气体中声音的速率,而且不会再有任何升高。因此将获得合适的气流。
通过减小气体进口压力并允许液体进入缝隙G4,以及通过真空装置吸出液体,也使用气体出口装置从装置中完全移出液体,可以容易的设置这些以处理液体以及使用液体形成密封。也使用在气体密封中压力的控制,以确保通过缝隙G5的液体的流动,从而使当基底移动不会扰乱在投影装置之下的空间里的液体的温度时,通过摩擦加热所述缝隙中的液体。
选择气体入口和进口周围的密封元件的形状,以尽可能远的提供层流,从而减小素乱和振荡。
液体供给装置循环在存贮装置10中的液体,从而提供新鲜的液体给存贮装置10。
气体密封16能产生足够大的压力以支撑密封元件12。确实,必须使密封元件12朝基底倾斜,以使通过密封元件支撑的有效重量更高。在任何情况下,密封元件12都要在相对于投影装置在投影装置之下的大致固定的位置,保持在XY平面(与光轴垂直),但要从投影装置去耦。密封元件可以自由的沿着Z方向移动,因此其移动可以适应基底表面高度的变化。
第一实施例的液体供给装置存在一个问题:当基底W移动时,剪力会试图向外部或向内部(给出的左边和右边)移动在液体供给装置和基底之间的缝隙中液体的渗透水平。这都是我们不想看到的,向外部会导致泄露,向内部会导致在液体中产生气泡。当液体供给装置的高度变化时也会发生这种情况。一种保持液体的弯月面在恒定位置的方法是监控和灵敏控制在液体供给装置之下的位置。可以通过局部增大或减小密封16中的气体和真空压力来实现控制。
可以以几种方法进行监控。一种方法是测定安装在液体供给装置的底部的毗邻金属基板之间的电容进行监控,或通过测定这样的平板和基底或基底台之间的电容进行监控。另一种方法是测量作为介质的气体或液体的磁性能。由于不管是电还是磁信号都与液体位置成比例(scale with),所以可以实现精确的定位测量。
当使用导电液体,比如水时,可通过其具有打开的或是闭合的电触点来利用液体的导电性能。最少需要两对触点,其中最小一个是打开的,一个是闭合的。触点的关闭或打开的感测将分别导致气体密封的气压的增大和减小,或分别减小或增大真空的负压力。如果需要校平滑的控制,就增加了触点的数量。
可选择的,可通过调整在目前的实施例中给出的,或在下面的实施例2和3中给出的密封元件的高度和倾斜度来缓和这些剪力的作用。此外,可以预知液体供给装置的调整高度会引起弯月面的运动和以前馈方式调整密封中的压力解决该问题。
实施例2
除了在下面给出的,在图6和7中给出的的第二实施例和第一实施例中的一样。
在该实施例中,第二气体出口216设置于气体入口15到气体出口14的相对一侧。以这种方式,通过与真空源连接的第二气体出口216抽吸从装置的光轴由气体入口15逸出的任何气体。以这种方式阻止了从气体密封的气体逸出,从而使其不会干扰比如干涉装置的识读或其中容纳投影装置和/或基底的真空。
使用两个气体出口实施例的另一个优点是,其设计与先前在光刻投影装置中使用的气体轴承的设计非常类似。可以直接应用这样获得的气体轴承的经验到该实施例的气体密封。第二实施例的气体密封特别适用于作为气体轴承使用,也可以作为密封装置,从而可以使用它来支撑密封元件12的重量。
可以提供方便的传感装置,用于测量密封元件12的底面和基底W之间的距离,或用于测量密封元件12的底面和基底W的顶部表面形貌之间的距离。传感装置可以是气动的、电容性的、光学的(比如水平传感器或干涉计)、电气的、磁性的、前面给出的传感器的结合或其他任何传感器。然后可使用控制装置以改变施加给气体入口和出口14、15、216的压力,从而改变约束存贮装置中的液体11中的压力P2和支撑密封元件12的压力P1和P3。这样可以改变密封元件12和基底W之间的距离D或保持其处于一个恒定的距离。也可以使用相同的控制装置来保持密封元件12的水平。通过前馈或反馈控制循环控制控制装置。在前馈控制装置中,提供基底的顶部表面的被测量的形貌作为输入。可以在投影装置中基底浸没之前的单独测量步骤中实施该测量,或在图像投影到基底的目标部分上时实施该测量。在回馈控制装置中,传感器测量密封元件12和基底的顶部表面之间的距离,然后将其形成为到控制装置的输入。
进一步的,可由基底台WT的位置信息、在测量步骤中制作的基底的水平图和相对于透镜PL的液体供给装置的高度、计量参考构架RF或基础构架BF计算基底之上的液体供给装置的高度。
图7详细给出了如何调整气体密封,以独立控制保持存贮装置中的液体11的压力P2和支撑密封元件12的压力P3。这种精确的控制是有利的,因为它提供了在操作中将液体损失减小到最少的一种方法,并因此在扫描后残留的液体仍存在于基底上。第二实施例允许独立的控制压力P2和P3,以解决在曝光过程中环境的改变。由于不同的扫描速率或可能的基底W边缘与密封元件12的重叠,环境的改变可以是每单位时间不同水平的液体损失。这可以通过提供用于改变到密封元件12的表面的离散部件的基底W面向基底W的距离的装置获得。这些部分包括第一气体出口14和距离光轴最近的密封元件12的边缘之间的部分220,气体入口15和第一气体出口14之间的部分230和第二气体出口216和气体入口15之间的部分240。通过使用比如压电致动装置可以朝向和远离基底W移动这些部分。也就是说,密封元件12的底面可以包括压电致动装置(优选的是叠层装置),通过跨过它们施加势差,所述压电致动装置可以膨胀/紧缩。也可以使用其它的机械装置。
通过施加给气体入口15的气压P5,分别施加给第一和第二气体出口14和216的气压P6和P4以及通过基底W和面向基底W的密封元件12的底面之间的距离确定在气体入口15下面产生的压力P3。气体进口和入口之间的水平距离也具有一定效用。
通过P 3的压力补偿密封元件12的重量,从而使密封元件12和晶片W具有距离D。D的减小会引起P3的增大,D的增大会引起P3的减小。因此这是一个自动调节装置。
通过压力P4、P5和P6仅能调整由于压力P3在恒定的推动力时的距离D。然而,P5、P6和D的结合产生了压力P2,该压力保持在存贮装置中的液体11。可以计算从在给出水平的压力上的液体存贮装置逸出的液体数量,在液体中的压力PLIQ也是重要的。如果PLIQ大于P2,液体就从存贮装置逸出。如果PLIQ小于P2,在液体中就会出现气泡,这是不理想的。当需要替换液体时,期望P2保持在一个稍微小于PLIQ的值,从而确保在液体中不会产生气泡,但也确保了没有过多的液体逸出。优选的这可以通过恒定的D做到。如果部分220和晶片W之间的距离D1发生改变,当逸出液体的数量对应于距离D1的平方改变时,可以很大地改变从存贮装置逸出的液体的数量。需要的距离的改变仅仅是1mm量级的改变,这可以通过具有100V或更大量级的工作电压的压电叠层装置容易地提供。
可选择的,可以通过在部分230的底部设置压电元件调整逸出的液体的数量。改变距离D2对改变压力P2是有效的。可是该解决办法需要调整压力P5,以保持D恒定。
连接压电元件,以使当没有控制信号施加给它们时,供给元件位于基底的上面。即使在减少了故障的情况下,这也会存在损坏的机会;当没有信号施加给位于基底表面之上的密封元件时,就不会与它产生冲突。
当然也可以以相同的方式改变部分240的较低部分和基底W之间的距离D3,而且该距离可以用于独立调整P2和P3。优选地,独立的调整压力P4、P5和P6和距离D、D2和D3或它们的结合以获得P2和P3的理想的变化。
在用于积极的控制存贮装置10中的液体的质量时,第二实施例确实非常的有效。投影装置的辅助位置可以是没有基底W被成像的位置,存贮装置10是空的没有液体,但气体密封是有效的,从而支撑密封元件12。在定位了基底W之后,将液体引入存贮装置10。然后将基底W成像。在移走基底之前,可从存贮装置移走液体。在最后的基底曝光之后,将移走存贮装置10中的液体。只要移走液体,将实施气体清洗,以干燥先前被液体占据的区域。在依照第二实施例的装置中,当如上面给出的保持P3恒定时,通过P2的改变可以明显容易的移走液体。在另一个实施例中,通过改变P5和P6(如果需要或可以应用,也可改变P4)可以获得类似的效果。
实施例3
本发明的第三实施例将在图8中给出。除了下面给出的,该实施例和第一和第二实施例给出的一样。
在该实施例中,通过至少一个入口IN供给液体,通过一个出口OUT移走液体,其构成了比如关于图2和3给出的液体限定装置。在和基底的扫描方向相同的方向上供给和吸收液体。通过将供给和吸收装置310连接到基础构架BF的支撑元件312,液体供给和吸收装置310水平定位在X-Y平面上,并与基底的表面平行。支撑元件312可以是致动装置,如果投影装置在X-Y平面移动,液体供给装置就可以相对于在X-Y平面中的投影装置PL基本保持固定。另一组致动装置314连接在液体供给和吸收装置310和参考构架RF之间,所述参考构架RF也支撑投影装置PL。这些致动装置314控制在Z方向上的垂直位置,其与投影装置的光轴平行。然而,液体供给装置可仅与参考构架RF和基础构架BF的一个连接,或与两者都连接,与这些构架的连接功能与上面给出的相反。致动装置314可以是压电的、洛伦兹电动机、外心机械装置、线性(电气的、磁性的或它们的结合)或其它的致动装置。在这种情况下,没有信号施加给致动装置,供给和吸收装置310位于基底之上,以减小产生碰撞的危险。必须施加信号给致动装置以移动供给和吸收装置310,使其靠近基底。可能的垂直移动优选的是几百微米量级。
使用前馈或回馈控制装置(如用于上述实施例给出的)控制致动装置314以保持液体供给和吸收装置处于预定的在基底表面之上的高度。如果理想的,这能使间隙很小,并使在扫描后保留在基底上的残留液体减少,而不会增大产生碰撞的危险。
致动装置314也连接在液体供给和吸收装置310和投影装置PL或基础构架BF之间。致动装置也可以结合上面用于第一和第二实施例给出的空气或压电装置进行操作。
当然,也可以使用该实施例的垂直定位装置定位在上面的第一和第二实施例和在图4到7中给出的液体限定装置的密封元件。在这种情况下,不需具有在密封元件12和基底W之间的入口15和密封,其可仅由经过出口14的真空提供。然而,可以使用通过入口15提供的气流作为安全特征,以提供液体供给装置和基底之间的气垫。在这种情况下具有定位在阻挡元件12上的传感器20就是有用的,优选的,其位于密封装置16径向向外的阻挡元件12的底部表面。该传感器可以是空气压力表,或是电容性的传感器等等。如在图8的实施例具有的,它也可以测量液体供给装置和参考构架RF或基础构架BF和基底台WT以及相同的构架之间的距离差别。
在具有第一或第二实施例的密封元件的实施例中,在密封元件12和基底W之间也可能没有气体密封16。在这种情况下,允许液体在密封元件12和基底W之间泄漏,比如在USSN10/743,271中就揭示了这样的密封元件,因此将其全部结合参考。
本发明不能仅仅能用来保持液体供给装置和基底之间的距离,还可以用来在基底交换过程中将液体供给装置移动到不妨碍的旁边。如果使用封闭盘,其中将盘设置于投影装置之下,以作为假基底行使作用时,这就特别的有用,从而使在基底交换过程中不需关闭液体供给装置。这样的装置在欧洲专利申请No.03254059中给出,因此将其全部结合参考。以这种方式,在基底交换过程中可以从基底台WT移走液体供给装置,因此减少了循环时间。
用于驱动阻挡元件或液体供给装置的控制程序
下面的描述假定通过比较液体供给装置到计量参考构架MT的距离和从计量参考构架MT到基底台WT的距离测量在基底台WT之上液体供给装置的高度。然而,如果直接测量在基底台WT之上液体供给装置的高度,可以使用相同的控制程序,或者如果间接测量高度,可以参考装置的任何其他点或部件。
浸没光刻装置的一个最大危险是放松了机械的控制,会导致液体供给装置和基底或基底套之间的碰撞,具体的,如果TIS传感器或定位镜组位于基底台WT之上,当它们移动时,就会被液体供给装置的碰撞擦伤。为了减轻该问题,如上面给出的,建议连续的监控液体供给装置和基底台WT之间的缝隙。对定位信号进行区分以获得相关的速率信号。
设置液体供给装置和基底台WT的几何形状,从而使在它的最上端位置,液体供给装置不会与在它的最上端位置的基底台碰撞。相反,在最低位置可获得液体供给装置,可以移动基底台WT到较低的位置,此时也不会出现与液体供给装置的碰撞。进一步的,设置基底台致动装置,从而获得比向下的液体供给装置的最大加速度要大的向下的基底台WT的加速度。如检测到液体供给装置朝向基底台的较大的加速度,就加速基底台WT,使其加速离开液体供给装置到它的最低位置,此时其安全地与所述液体供给装置分离。此外如果基底台WT突然开始朝着液体供给装置加速,就要对液体供给装置施加一个更大的加速度,使其远离基底台WT。也可以进行相反的操作,使液体供给装置的最大加速度大于沿向上方向的基底台,但比以向下方向的基底台的最大加速度要低很多。
在独立于通常的控制硬件和软件之外的硬件中监控和处理包括在控制装置中的所有传感器,如果由传感器产生的任何信号不合格,液体供给装置就自动移动到它的最上部位置,比如通过机械弹簧。如果液体供给装置有电源故障,机械弹簧(或者可能是磁力)也工作。
也可以实施简单的预防,比如如果扫描控制开始仅开启液体供给装置。进一步的,引起的其它情况是到基底台WT的液体供给装置的相对速率太高。在这种情况都要停止液体供给装置和基底台WT。如果相对速率在可接受的限度之内,但液体供给装置和基底台WT之间的距离就变得太小,也停止致动装置。如果相对速率和位置可接受的限度之内,就允许通常的操作。
有时必须不考虑安全规则,比如,如在上面给出的与封闭盘的连接过程中。将封闭盘定位在基底台WT之上,从而必须使液体供给装置与封闭盘临近,这就需要不考虑上面给出的安全规则。此时仅需要停止上面给出的安全规则的定位检测,但要保持速率检测。
图9示意给出了用于本发明的控制循环。液体供给装置412,优选的是阻挡元件类型的,其具有致动装置414,该致动装置包括三个致动器,以在z、Rx和Ry方向上致动。致动器可以是比如具有用于重力补偿的永磁体装置的洛伦兹致动器。通过连接装置将阻挡元件412限制在xy平面中的基础构架BF、参考构架RF或计量参考构架MF。
致动器415用于驱动在z方向上的基底台WT。通过测量基底台WT到计量参考构架MF(距离418)的相对位置和液体供给装置412与计量参考构架MF(416)之间的相对位置测量液体供给装置412和基底台WT的相对位置。处理装置420处理所述信息,并将其提供给在下面给出的其它各种控制装置。该信息至少包括关于液体供给装置412和基底台WT的相对位置,也包括其它信息,比如距离418和/或416,以及也许是这些距离中任何一个对时间的微分,所述距离等同于两个目标的相对速率,并等同于基底台WT和液体供给装置412各自的绝对速率。
给出作用在液体供给装置412和基底台WT之间的阻尼装置D和弹簧K。这些代表了在液体供给装置412和基底台WT之间传递压力的浸没液体的特性。利用浸没液体的物理特性和在液体供给装置412中的液体的几何形状以及液体供给装置412自身几何形状的信息,可以计算可能的阻尼系数D和弹簧的常量K。如下面给出的,可以使用所述信息设计液体供给装置412的几何形状,以增大D到一定的程度,从而过滤在液体供给装置12和基底台WT之间的力传递,或当通过致动器414驱动液体供给装置412时补偿阻尼系数D和弹簧常量K。
用于用在液体供给装置412中的致动装置414和用于用在基底台WT中的致动装置415的标准控制装置包括定位控制装置,其接收代表喷射头或基底台(以424和425标示分别用于液体供给装置412和基底台WT的定位控制装置)的理想位置的信号,该装置也包括加速控制装置,其接收代表液体供给装置412或基底台WT的理想加速度(分别以424和425标示)的信号。
从图9可以看出,定位控制装置424,423接收由处理装置420发出的代表关于基底台WT和液体供给装置412的定位信息的信号。
在控制装置中进一步提供两个用于改进其性能的部件。第一个是过滤的前馈补偿装置450,其与液体供给装置定位控制装置424的输出匹配,但优选的是这样一个信号:以被过滤以较正液体供给装置412的闭环特性。
另一个附加的部件是补偿装置460,其补偿用于液体供给装置412和基底台WT之间的浸没液体的刚度和阻尼系数D的定位控制装置424和加速控制装置422的输出。由于通过液体供给装置412移走液体和空气,控制装置减小液体供给装置412和基底台WT之间传输的力。这些力的传输对于具有如在上面的实施例1和2中给出的气体密封的阻挡类型的液体供给装置412是一个特殊的问题。
本发明已经发现,如果到液体供给装置412的致动器414的输入具有低的带宽(在13到30Hz之间),并且阻尼系数D大约超过1×103N/(m/s),就可改进光刻装置的性能。这可以通过机械设计获得,因而其费用较高。计算显示对于0.1mm厚度的浸没液体,通过液体供给装置在基底W上限制的液体的面积将是8,000mm2的区域。
在上面的描述中,对基底台WT进行参照。该基底台的精细定位上部部件包括上部锦西定位部件或粗糙定位部件或这些部件的结合、或仅粗糙部件的结合,或其他任何基底定位装置的合适的部件。
上面已经给出了本发明的具体实施例,需要指出操作本发明不受上面给出的限制。这些描述不会限制本发明。
Claims (24)
1、一种光刻投影装置,包括:
用于提供辐射投影光束的辐射装置;
用于支撑构图部件的支撑结构,所述构图部件用于根据所需的图案对投影光束进行构图;
用于保持基底的基底台;
用于将带图案的光束投影到基底的目标部分上的投影装置,而且其具有一光轴;以及
液体供给装置,其用于在所述投影装置的最后元件和所述基底之间的空间中的所述基底上提供浸没液体,其特征在于:
所述液体供给装置的至少一部分可自由在所述光轴方向上移动和/或围绕至少一个垂直于光轴的轴旋转。
2、依照权利要求1所述的装置,进一步包括致动装置,其用于调整所述液体供给装置的至少一部分相对于基底的高度和/或倾斜度。
3、依照权利要求2所述的装置,进一步包括控制装置,其用于控制所述致动装置,以将所述液体供给装置的至少一部分保持在所述基底之上的预定高度。
4、依照权利要求3所述的装置,进一步包括至少一个传感器,其用于测量所述基底的表面之上的所述液体供给装置的至少一部分的高度,其中所述控制装置将回馈控制方法用于来自所述至少一个传感器的输入。
5、依照权利要求3所述的装置,进一步包括一测量装置,其用于测量所述基底进入所述投影装置之前所述基底的表面高度,并用于在存储装置中存储所述测量高度,其中所述控制装置将前馈控制用于来自所述存储装置产生的所述测量高度的输入。
6、依照权利要求3所述的装置,进一步包括至少一个传感器,其用于测量在曝光位置所述基底的高度,其中所述控制装置将前馈控制方法用于在曝光位置所述基底的所述高度的输入。
7、依照权利要求2所述的装置,其中在无激励状态下,所述致动装置将所述液体供给装置定位到在投影装置的光轴方向上远离所述基底的表面的最大设置。
8、依照权利要求2所述的装置,其中所述致动装置连接在所述液体供给装置和基础构架之间,所述基础构架支撑所述基底台和/或参考构架,所述参考构架支撑所述投影装置。
9、依照权利要求8所述的装置,其中支撑元件或其它致动装置连接在所述液体供给装置和所述基础构架和/或参考构架之间,以相对于投影装置在垂直于光轴的平面中保持所述液体供给装置基本稳定。
10、依照权利要求2所述的装置,其中所述致动装置是所述液体供给装置的一部分,致动装置包括:
沿着所述投影装置的最后部件和所述基底台之间的所述空间的至少一部分边界延伸的密封元件;气体密封装置,用于在所述密封元件和所述基底的表面之间形成气体密封;其中,改变所述气体密封的压力,以调整所述液体供给装置相对于基底的高度和/或倾斜度。
11、依照权利要求10所述的装置,进一步包括至少一个传感器,其用于测量所述液体的边缘相对于所述气体密封装置的位置,以及控制装置,其用于改变所述气体密封装置中的压力,以改变所述液体的边缘的位置。
12、依照权利要求11所述的装置,其中所述控制装置根据所述密封元件和所述基底之间的距离以前馈模式工作。
13、依照权利要求3所述的装置,其中所述预定高度处于10μm到1000μm的范围中。
14、依照权利要求1所述的装置,进一步包括伪盘,其用于在基底交换过程中定位在所述液体供给装置下方,其中所述伪盘与所述液体供给装置的至少一部分连接,在基底交换过程中,可从所述基底移走所述液体供给装置的至少一部分并使所述伪盘连接着。
15、依照权利要求1所述的装置,其中通过无电的机械装置或磁装置从所述基底台移走所述液体供给装置的所述一部分。
16、依照权利要求1所述的装置,进一步包括一安全控制装置,其监控所述液体供给装置的所述一部分和所述基底的相对位置和/或速率。
17、依照权利要求16的装置,其中所述安全控制装置在通过所述监测确定碰撞危险的情况下,控制所述液体供给装置的所述一部分和/或基底台的运动,从而阻止所述碰撞。
18、依照权利要求1所述的装置,进一步包括定位控制装置,其用于产生用于在光轴的方向上定位所述液体供给装置的所述一部分的控制信号。
19、依照权利要求18的装置,其中所述定位控制装置也用于产生用于在光轴的方向上定位所述基底台的控制信号。
20、依照权利要求19的装置,进一步包括前馈补偿装置,其用于根据用于定位所述液体供给装置的所述一部分的所述控制信号,补偿用于定位所述基底台的控制信号。
21、依照权利要求20的装置,其中所述补偿装置补偿所述液体供给装置的所述一部分的闭环特性。
22、依照权利要求19到21中任一权利要求所述的装置,进一步包括阻尼和刚度补偿装置,该阻尼和刚度补偿装置用于补偿用来定位所述液体供给装置的所述一部分的控制信号,以减小所述液体供给装置和所述基底之间浸没液体的阻尼系数和刚度。
23、依照权利要求1所述的装置,所述液体供给装置的至少一部分可以自由地围绕与光轴垂直的轴旋转。
24、一种器件制造方法,包括步骤:
提供至少部分被辐射敏感材料层覆盖的基底;
使用辐射装置提供辐射投影光束;
使用构图部件,使投影光束的横截面上具有一定图案;
将带图案的辐射投影光束投影到辐射敏感材料层的目标部分;
使所述基底上的液体充满所述基底和所述投影步骤中使用的投影装置的最后部件之间的空间,其特征在于:
允许供给所述液体的装置沿着所述投影装置的光轴方向自由移动。
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C06 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
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C14 | Grant of patent or utility model | ||
GR01 | Patent grant |