CN1991591A - 光刻装置和器件制造方法 - Google Patents

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Abstract

公开了一种光刻装置，其具有与基底台隔开地形成的盖板和通过控制该盖板的温度来稳定基底台的温度的装置。公开了一种光刻装置，其具有布置在盖板和基底台之间的热绝缘体，使得该盖板用作基底台的热屏蔽。公开了一种光刻装置，其包括确定基底台的变形并参考该基底台的变形来改善对基底位置控制的装置。

Description

光刻装置和器件制造方法
技术领域
本发明涉及一种光刻装置和制造器件的方法。
背景技术
光刻装置是将期望的图案施加到基底上(通常是基底靶部上)的一种装置。光刻装置可以用于例如集成电路(IC)的制造。在这种情况下，构图部件(或者称为掩模或分划板)可用于产生形成在IC的一个单独层上的电路图案。该图案可以被转印到基底(例如硅晶片)的靶部上(例如包括一部分，一个或者多个芯片模(die))。通常这种图案的转印是通过成像在涂敷于基底的辐射敏感材料(抗蚀剂)层上。一般地，单一的基底将包含被相继构图的相邻靶部的网格。已知的光刻装置包括所谓的步进器，其中通过将整个图案一次曝光到靶部上而辐射每一靶部，已知的光刻装置还包括所谓的扫描器，其中通过在辐射光束下沿给定的方向(“扫描”方向)扫描所述图案并同时沿与该方向平行或者反平行的方向同步扫描基底来辐射每一靶部。还可以通过将图案压印到基底上把图案从构图部件转印到基底上。
已经有人提议将光刻投影装置中的基底浸入具有相对高的折射率的液体中，如水中，从而填充投影系统的最末元件和基底之间的空间。由于曝光辐射在该液体中具有更短的波长，从而能够对更小的特征进行成像。(液体的作用也可以认为是增大了系统的有效NA并且还增加了焦深)。也有人提议用其它的浸没液体，包括其中悬浮有固体微粒(如石英)的水。
然而，将基底或基底和基底台浸没在液体浴槽中(例如，参见美国专利US4509852，在此将其全文引入作为参考)意味着在扫描曝光过程中必须将大量的液体加速。这需要额外的马达或功率更大的马达，并且液体中的紊流可能导致不期望和不可预料的结果。
所提出的一种用于液体供给系统的技术方案是：使用液体限制系统，仅在基底的局部区域上以及在投影系统的最末元件和基底(通常该基底具有比投影系统的最末元件更大的表面区域)之间提供液体。在PCT专利申请WO 99/49504中公开了一种已经提出的为该方案而布置的方式，在此将该文献全文引入作为参考。如图2和3所示，通过至少一个入口IN将液体提供到基底上，优选地是沿基底相对于该最末元件的移动方向来提供，并且在投影系统下面通过后由至少一个出口OUT去除液体。也就是说，在该元件下方沿-X方向扫描基底，在元件的+X侧提供液体，并在-X侧吸收液体。图2示意性地示出了该布置，其中通过入口IN提供液体，并且通过与低压源相连接的出口OUT在该元件的另一侧吸收液体。在图2的说明中，沿基底相对于该最末元件的移动方向提供液体，但是也可以不必这样。围绕该最末元件定位的入口和出口的各种定向和数量都是可能的，在图3示出的示例中，四组入口和在另一侧的出口围绕该最末元件设置成一种规则图案。
图4示出了另一种具有局部液体供给系统的浸没光刻方案。液体可以通过在投影系统PL两侧上的两个槽形入口IN来提供，并通过从入口IN沿径向向外布置的多个分立的出口OUT去除。这些入口IN和出口OUT布置在其中心具有孔的平板中，投影系统可透过该孔进行投影。液体可以通过在投影系统PL一侧上的一个槽形入口IN提供，并通过投影系统PL另一侧上的多个分立的出口OUT去除，从而在投影系统PL和基底W之间形成液体薄膜的流动。所用入口IN和出口OUT的组合的选择取决于基底W的移动方向(入口IN和出口OUT的其他组合是无效的)。
已经提出的另一种技术方案是提供具有屏障元件的液体供给系统，该屏障元件沿投影系统的最末元件和基底台之间的空间的边界的至少一部分延伸。该屏障元件在XY平面中相对于投影系统来说基本上是静止的，但是在Z方向(光轴方向)可以有一些相对移动。在一个实施例中，可以在屏障元件和基底表面之间形成密封。在一个实施例中，该密封是非接触式密封，例如气密封。这种具有气密封的系统公开于美国专利申请案No.US2004-0207824中，在此将该文献全文引入作为参考。
在欧洲专利申请公开案No.EP1420300和美国专利申请公开案No.US2004-0136494中，公开了双平台式浸没光刻装置的思想，在此将这两篇文献的全文引入作为参考。这种装置具有两个用于支撑基底的工作台。在不使用浸没液体的情况下，用处于第一位置的工作台进行水平面测量，而有浸没液体存在的情况下用处于第二位置的工作台进行曝光。或者可替换地，该装置可仅有一个工作台，该工作台在曝光位置和测量位置之间移动。
通过移动其上支撑有基底的基底台WT，可以使基底W在XY平面中移动。基底台WT的相对位置以及从而基底W的相对位置可以参考安装在基底台WT的横向侧面上的一个或多个反射镜来确定。例如，可以提供一个或多个干涉仪来测量从这些反射器表面上的点到参照系中相应的点或轴的大体垂直的距离。基底台WT的变形会导致这些反射镜变形，从而损害基底W相对于投影系统PS移动和/或定位的精度，这可能对形成于基底W上的图案的质量产生负面影响。
发明内容
所期望的例如是提供一种系统来改进基底例如相对于投影系统定位的精度。
根据本发明的一个方面，提供一种光刻装置，包括：布置成支撑基底的基底台；配置成将调制过的辐射光束投影到基底上的投影系统；配置成在曝光过程中将液体提供到投影系统和基底之间的区域中的液体供给系统；与基底台物理地隔开的盖板，其在曝光过程中沿径向定位在基底的外侧，并配置成提供面对投影系统的表面，该表面与基底基本上相邻且平齐；以及基底台温度稳定装置，其配置成通过控制一部分盖板的温度来减小一部分基底台与对应目标温度的温度偏差。
根据本发明的另一个方面，提供一种器件制造方法，包括：透过液体将调制过的辐射光束投影到保持在基底台上的基底上；通过控制一部分盖板的温度，来减小一部分基底台与对应目标温度的温度偏差，所述盖板与基底台物理地隔开，并且在对调制过的辐射光束进行投影的过程中沿径向定位在基底外侧，并且具有与基底基本上相邻且平齐的表面。
根据本发明的另一个方面，提供一种光刻装置，包括：布置成支撑基底的基底台；配置成将调制过的辐射光束投影到基底上的投影系统；配置成在曝光过程中将液体提供到投影系统和基底之间的区域中的液体供给系统；与基底台物理地隔开的盖板，其在曝光过程中沿径向定位在基底的外侧，并配置成提供面对投影系统的表面，该表面与基底基本上相邻且平齐；以及热绝缘体，其布置成减小所述盖板和基底台之间的传热，以便由盖板来提供对基底台的热屏蔽。
根据本发明的另一个方面，提供一种器件制造方法，包括：透过液体将调制过的辐射光束投影到保持在基底台上的基底上；以及使盖板热绝缘，以便减小盖板和基底台之间的传热，从而能由盖板来提供对基底台的热屏蔽，所述盖板与基底台物理地隔开，并且在对调制过的辐射光束进行投影的过程中沿径向定位在基底外侧，并且具有与基底基本上相邻且平齐的表面。
根据本发明的另一个方面，提供一种光刻装置，包括：布置成支撑基底的基底台；配置成将调制过的辐射光束投影到基底上的投影系统；测量系统，其配置成确定一部分基底台的位置；基底台变形确定装置，其布置成提供关于基底台变形的数据；基底位置控制器，其配置成参考由测量系统测量的一部分基底台的位置和由基底台变形确定装置提供的关于基底台变形的数据来控制基底相对投影系统的位置。
根据本发明的另一个方面，提供一种器件制造方法，包括：将调制过的辐射光束投影到保持在基底台上的基底上；确定一部分基底台的位置；以及，参考所确定的该部分基底台的位置和关于基底台变形的数据，控制基底相对投影系统的位置，所述投影系统用于投影所述调制过的辐射光束。
根据本发明的另一个发明，提供一种测绘光刻装置中基底台反射器的表面轮廓的方法，包括：提供安装在基底台的第一横向侧面上的基本上为平面的第一反射器，该基底台配置成支撑基底，该第一反射器具有平行于第一轴的法线；提供安装在基底台的第二横向侧面上的基本上为平面的第二反射器，该第二反射器具有平行于第二轴但不平行于第一轴的法线；以及，使基底台平行于第一轴移动，同时测量从第二反射器的表面到参照系中的参考点的垂直距离。
根据本发明的另一个发明，提供一种器件制造方法，包括：通过使基底台平行于第一轴移动，同时沿基本上平行于第二轴的方向测量从反射器表面到参考点的距离，从而测绘基底台的反射器的表面轮廓，该第二轴基本上正交于第一轴；将调制过的辐射光束投影到基底上；以及，使基底相对于用于投影该调制过的辐射光束的投影系统移动，以便曝光基底的不同靶部，参考基底的位置来控制该移动，该位置通过参考基底台反射器与参考点之间的距离的测量结果以及基底台反射器的表面轮廓来确定。
附图说明
现在仅仅通过示例的方式，参考随附的示意图描述本发明的各个实施例，其中一致的参考标记表示一致的部件，其中：
图1示出了根据本发明的一个实施例的光刻装置；
图2和3示出了在光刻投影装置中使用的液体供给系统；
图4示出了在光刻投影装置中使用的另一种液体供给系统；
图5示出了安装在基底保持器上的基底和可移动的基底台；
图6示出了由于基底保持器的热膨胀所导致的对基底台的影响；
图7示出了根据本发明一个实施例在盖板和基底台之间的热绝缘；
图8示出了根据本发明另一个实施例具有通道网络的基底台温度稳定装置；
图9示出了根据本发明另一个实施例具有电加热器和控制器的基底台温度稳定装置；
图10示出了根据本发明一个实施例的基底台温度稳定装置，其具有配置成由变化的磁场来驱动的加热元件；
图11示出了根据本发明一个实施例结合了热传导耦合媒质的基底台组件；
图12示出了根据本发明一个实施例的位置测量系统和基底台变形测量系统；以及
图13示出了根据本发明一个实施例的对每一反射镜都包括多个干涉仪的测量系统。
具体实施方式
图1示意性地表示了根据本发明的一个实施例的光刻装置。该装置包括：
照明系统(照明器)IL，其配置成调节辐射光束B(例如UV辐射或DUV辐射)；
支撑结构(例如掩模台)MT，其构造成支撑构图部件(例如掩模)MA，并与第一定位装置PM相连接，该第一定位装置PM配置成依照某些参数将该构图部件精确定位；
基底台(例如晶片台)WT，其构造成保持基底(例如涂敷有抗蚀剂的晶片)W，并与第二定位装置PW相连接，该第二定位装置PW配置成依照某些参数将基底精确定位；以及
投影系统(例如折射型投影透镜系统)PS，其配置成将由构图部件MA赋予给辐射光束B的图案投影到基底W的靶部C(例如包括一个或多个芯片模)上。
该照明系统可以包括各种类型的光学部件，例如包括用于引导、成形或者控制辐射的折射光学部件、反射光学部件、磁性光学部件、电磁光学部件、静电光学部件或其它类型的光学部件，或其任意组合。
该支撑结构保持该构图部件，其保持方式取决于构图部件的定向、光刻装置的设计以及其它条件，例如构图部件是否保持在真空环境中。该支撑结构可以使用机械、真空、静电或其它夹紧技术来保持该构图部件。该支撑结构可以是框架或者工作台，例如所述结构可根据需要而是固定的或者是可移动的。该支撑结构可以确保构图部件例如相对于该投影系统位于期望的位置。在这里，术语“分划板”或者“掩模”的任何使用均可认为与更上位的术语“构图部件”同义。
这里所使用的术语“构图部件”应广义地解释为能够向辐射光束的截面中赋予图案从而在基底的靶部中形成图案的任何装置。应该注意，赋予给该辐射光束的图案可以并不与基底靶部中的期望图案精确一致，例如如果该图案包括相移特征或所谓的辅助特征。一般地，赋予给该辐射光束的图案与在靶部中形成的器件(如集成电路)的特定功能层相对应。
该构图部件可以是透射型的或者反射型的。构图部件的示例包括掩模、可编程反射镜阵列、以及可编程LCD面板。掩模在光刻中是公知的，它包括如二元型、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一个示例采用小型反射镜的矩阵排列，每个反射镜能够独立地倾斜，从而沿不同的方向反射入射的辐射光束。倾斜的反射镜可以在由反射镜矩阵反射的辐射光束中赋予图案。
这里使用的术语“投影系统”应广义地解释为包含各种类型的投影系统，包括折射光学系统，反射光学系统、反射折射光学系统、磁性光学系统、电磁光学系统和静电光学系统，或其任何组合，这适合于所用的曝光辐射，或者适合于其他方面，如浸液的使用或真空的使用。在这里，术语“投影透镜”的任何使用均可以认为与更上位的术语“投影系统”同义。
如这里所指出的，该装置是透射型(例如采用透射掩模)。或者可替换地，该装置也可以是反射型(例如采用上面提到的可编程反射镜阵列，或采用反射掩模)。
该光刻装置可以具有两个(双平台)或者多个基底台(和/或两个或者多个掩模台)。在这种“多平台式”装置中，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。
参考图1，照明器IL接收来自辐射源SO的辐射光束。辐射源和光刻装置可以是分立的机构，例如当该辐射源是准分子激光器时。在这种情况下，不认为辐射源构成了该光刻装置的一部分，辐射光束借助于光束输送系统BD从辐射源SO传输到照明器IL，所述光束输送系统BD包括例如合适的定向反射镜和/或扩束器。在其它情况下，该辐射源可以是光刻装置的组成部分，例如当该辐射源是汞灯时。该辐射源SO和照明器IL(如果需要可以连同光束输送系统BD一起)可以被称作辐射系统。
照明器IL可以包括调节装置AD，用于调节辐射光束的角强度分布。一般地，至少可以调节在照明器光瞳平面上强度分布的外径向范围和/或内径向范围(通常分别称为σ-外和σ-内)。此外，照明器IL可以包括各种其它部件，如积分器IN和聚光器CO。该照明器可以用于调节辐射光束，从而使该光束在其横截面上具有期望的均匀度和强度分布。
辐射光束B入射到保持在支撑结构(如掩模台)MT上的构图部件(如掩模)MA上，并由构图部件进行构图。穿过该掩模MA后，辐射光束B通过该投影系统PS，该投影系统将光束聚焦在基底W的靶部C上。在第二定位装置PW和位置传感器IF(例如干涉测量器件、线性编码器或电容传感器)的辅助下，可以精确地移动该基底台WT，从而例如将不同的靶部C定位在辐射光束B的光路中。类似地，例如在从掩模库中机械地取出掩模MA后或在扫描期间，可以使用第一定位装置PM和另一位置传感器(图1中未明确示出)来相对于辐射光束B的光路精确定位该掩模MA。一般地，借助于长行程模块(粗略定位)和短行程模块(精细定位)，可以实现支撑结构MT的移动，所述长行程模块和短行程模块构成第一定位装置PM的一部分。类似地，利用长行程模块和短行程模块也可以实现基底台WT的移动，其中该长行程模块和短行程模块构成第二定位装置PW的一部分。在步进器的情况下(与一扫描装置相对)，支撑结构MT可以只与短行程致动装置连接或者可以被固定。可以使用掩模对准标记M1、M2和基底对准标记P1、P2来对准构图部件MA与基底W。尽管如所示出的基底对准标记占据了指定的靶部，但是它们也可以设置在各个靶部之间的空间中(这些空间被称为划片线对准标记)。类似地，在有超过一个的芯片模设在掩膜MA上的情况下，可以将该掩膜对准标记设在各个芯片模之间。
所示的装置可以按照下面模式中的至少一种使用：
1.在步进模式中，支撑结构MT和基底台WT保持基本不动，而赋予辐射光束的整个图案被一次投影到靶部C上(即单次静态曝光)。然后沿X和/或Y方向移动该基底台WT，使得可以曝光不同的靶部C。在步进模式中，曝光场的最大尺寸限制了在单次静态曝光中成像的靶部C的尺寸。
2.在扫描模式中，支撑结构MT和基底台WT被同步扫描，同时，赋予辐射光束的图案被投影到靶部C上(即单次动态曝光)。基底台WT相对于支撑结构MT的速度和方向通过投影系统PS的放大(缩小)和图像反转特性来确定。在扫描模式中，曝光场的最大尺寸限制了在单次动态曝光中靶部的宽度(沿非扫描方向)，而扫描动作的长度确定了靶部的高度(沿扫描方向)。
3.在其他模式中，支撑结构MT保持基本不动，并且支撑一可编程构图部件，而基底台WT被移动或扫描，同时，赋予辐射光束的图案被投影到靶部C上。在该模式中，一般采用脉冲辐射源，并且，在每次移动基底台WT之后，或者在扫描期间两个相继的辐射脉冲之间，根据需要更新该可编程构图部件。这种操作模式可以容易地应用于采用可编程构图部件的无掩模光刻中，所述可编程构图部件例如是上面提到的可编程反射镜阵列类型。
还可以采用上述使用模式的组合和/或变化，或者也可以采用完全不同的使用模式。
图5示意性地示出了由基底保持器2支撑的基底W以及基底台WT。基底台WT可相对于投影系统PS进行移动，以便曝光基底W的不同靶部区域。基底W的精确定位通常是期望的。例如，在器件是由若干利用光刻法所产生的层形成的情况下，每一层都应该与其它层精确地空间一致。这种一致的程度取决于在对各层进行构图的过程中定位基底W的精度。
精确移动的实现例如是使用一反馈或伺服回路，该反馈或伺服回路与用于物理地移动基底台WT的装置和用于测量其位置的装置组合在一起使用。通过在尽可能短的时间内逐渐减小测量位置和目标位置之间的差异，使得基底W朝该目标位置移动，并且这种移动理想地是没有过冲(overshoot)的。
在基底W相对基底台WT固定的情况下或在基底W与基底台WT具有已知的空间关系的情况下，更加便利的是测量基底台WT上一个或多个点的位置，并由此推出基底W的位置，而不是试图去直接测量非常小且薄的基底W的位置。
这种方法的精度至少部分地取决于从对基底台WT的测量结果推出基底W的位置的精度。特别地，这在基底台WT在曝光过程中发生变形的情况下变得困难，例如由于基底台WT和/或与基底台WT机械接触的部件的温度变化，就会出现这种情况。
例如由于来自光刻辐射的加热会引起温度变化。或者是或此外地，特别是在浸没系统中，液体(通常是浸没液体)从基底W的表面和周围区域蒸发会导致冷却。这种情况会因引入了补偿系统而变得更加复杂，所述补偿系统的引入是为了控制基底W或其它重要部件的温度。例如，可以提供基底加热器来抵消因浸没液体的蒸发而导致的冷却。尽管该加热器可以设计成使基底W保持在更加恒定的温度，但是它可能在其它部件(如基底台WT)中导致更大的温度梯度和/或变化。
图5示出了一种布置，其中，通过基底台WT的测量结果来间接地测量基底位置。在所示出的示例中，基底W由突出部或“凸结”5支撑在基底保持器2上，该基底保持器配置成通过凸结3保持在基底台WT上。
提供一个或多个盖板60以允许液体限制结构68(例如参见图11，为了清楚起见，没有在图5和图8至图10中示出该液体限制结构68)在基底W的表面上平滑地通过，该液体限制结构68至少部分地限制了一种浸没液体。在这种结构中，盖板60沿径向定位在基底W的外侧，以便在相对于投影系统PS扫描该基底W时，能为该液体限制结构68提供足够大的平面进行操作。该盖板60也可以可拆卸地安装在凸结3上，以便为不同尺寸的基底提供灵活性。
一个或多个反射镜6安装在基底台WT的横向侧面上，并且就是通过这些反射镜来确定基底台WT的位置。例如，可以使用一个或多个干涉仪，来基于从这些反射镜反射的辐射进行工作。该干涉仪可以使用该反射辐射来导出在一参照系中反射镜表面与特定点相距多远，所述参照系相对于该干涉仪的检测部固定。为了确定基底台WT沿不同轴的位置，可以提供多个反射镜以及相应的干涉仪。例如，可以提供两个面向正交方向的平面反射镜。该反射镜可以固定在基底台WT上，或者可以与基底台WT一体形成。
该基底台WT的变形会导致安装于其上的反射镜的形状产生变形。图6示意性地示出了在图5中示出的布置的顶视图，并示出了产生这种变形的一种方式。在左手图中，中心圆圈表示基底W和位于其下方的基底保持器(不可见)。周围的正方形是基底台WT和安装于其横向侧面上的基本上为理想平面的反射镜6。右手图(以放大的形式)示出了基底台WT上基底保持器2的热致变形(图5中的箭头10)的结果。对基底保持器2的加热使其从最初的形状(细线)膨胀成热膨胀形状(粗线；图6中的箭头8)。这种加热是由基底加热器4(其例如可以是多个用于引导热交换流体的通道)导致的，该基底加热器4多半是用来抵消浸没液体蒸发对基底W的冷却作用。或者或此外，该加热也会是由于光刻辐射自身引起的。
膨胀的基底保持器2相当牢固地保持在基底台WT上，例如可以通过在这两个部件之间维持的低压来进行保持，该基底保持器2可施加径向力而使基底台WT的本体发生变形(图5中的箭头12)。该变形又会如图6中右手图所示那样导致反射镜6发生相应的变形(粗线；箭头14)。
基底台WT和基底保持器2中的任何一个或两个可以由热膨胀系数非常小的材料构成。然而，这样的材料较为昂贵，并且没有很多物理特性，这使其在其它方面难以适用。例如，耐磨性对于基底保持器2来说是一种重要的特性，但是具有良好耐磨性和接近零的热膨胀系数的材料难以获得和/或不经济。
尽管在图5和6中示出的基底台WT的变形是因基底保持器2的膨胀而导致的，但是该变形也可能是由于对基底台WT自身的加热或冷却而导致的。例如，浸没液体的蒸发很可能导致一定程度的热收缩。基底台WT会在一些部分膨胀，而在其它部分收缩，从而导致比在图6中所示的更加复杂的变形，图6是基于该基底保持器2的均匀膨胀而假设的一种变形。
反射镜6的变形会在对基底W的控制方面产生误差。例如，当向外鼓胀的一部分反射镜定位成邻近于该检测干涉仪时，如果没有采取矫正措施，则该干涉仪输出的信号表明该基底台WT整体上比其实际情况更靠近一些，而实际上只是反射镜的局部部分更靠近一些。当该信号被输入到反馈回路时，这将导致基底W的定位出现错误的偏移。
图7示意性地示出了一个实施例，其中盖板60布置成可提供热屏蔽，以便屏蔽可能的加热和/或冷却基底台WT的来源。这可以通过在盖板60和基底台WT之间提供热绝缘来实现。通过这种方式，例如由浸没液体的蒸发或辐射加热而导致的盖板60的温度变化不会将大量的热量传递到盖板60下面的基底台WT。在所示出的示例中，该热绝缘采取特殊凸结21的形式。例如通过使这些凸结21的横截面尺寸尽可能小和/或使用具有低导热性的材料，而将这些凸结的热传导设置得较低。基底台WT和盖板60之间的辐射热交换可以通过在这些部件中的一个或两个上施加反射涂层来减小。
图8示意性地示出了根据本发明一个实施例的一部分光刻装置，包括基底台温度稳定装置，其配置成将一部分基底台WT和/或与基底台WT机械接触和/或热接触的部件的温度保持在目标温度的一定范围内。该范围取决于所期望的精度和基底台WT(以及上面描述的相关部件)对温度变化的灵敏度(例如其热膨胀系数、机械结构，和/或所提供的任何散热器装置)。根据预期的热输入或输出，对于基底台WT的不同部分，可以使用不同的范围和/或目标温度。例如，在基底台WT的更容易热膨胀的区域中或者希望较少地暴露于热输入/输出下的区域中，可能期望更严格的容差。附加地或可替换地，对于基底台WT的不同部分可以使用多个不同的目标温度，其中合适的是在基底台WT内保持受控的不均匀的温度分布。
使基底台WT和/或相关部件的温度稳定可以减小其热膨胀和/或收缩的程度，并由此减小基底台WT的总变形。而这又会使对基底台WT的位置测量装置(如反射镜6，未在图8中示出)的工作产生尽可能小的干扰，并可以由此改进基底W相对于投影系统PS定位的精度，从而例如能够减小重合误差。
根据该实施例的温度稳定装置通过控制一个或多个盖板60的温度来工作。通过根据所测得的基底台WT的温度分布或平均温度的变化来控制盖板60的温度分布(包括在空间上恒定或在空间上变化的温度分布)，可以主动地实现上述工作。或者可选择地，在不参考基底台WT的温度分布的测量结果的情况下(但是可以测量盖板的温度)，只是通过单独控制盖板的温度，该温度稳定装置可以被动地进行工作。根据后一种方法，盖板60的温度可以控制成保持在基本恒定的温度(或者换句话说，对于盖板60来说，使盖板的温度保持在目标温度的一定范围内)。在不直接参考基底台WT温度的情况下控制盖板60的温度可以使得对基底台装置的干扰降到最小。
被动地和/或主动地(参见上文)对盖板60的温度进行控制可以有效地“屏蔽”基底台WT不受最主要的热输入源和/或热输出源中的若干源的影响。例如，会导致冷却的浸没液体蒸发的大部分出现在盖板60的表面上。类似地，来自暴露于基底台WT上方区域的部件的辐射加热将倾向于首先入射到盖板60上。直接控制盖板60的温度以补偿这些因素中的一个或多个因素则意味着减小了这些因素对基底台WT的温度的最终影响。
在参考所测得的基底台WT温度来控制盖板温度的情况下，盖板的温度控制也可以至少部分地补偿那些并不首先通过盖板60而作用于基底台WT上的加热和/或冷却(例如，来自于安装在基底保持器2中的基底温度补偿装置的加热和/或来自辐射光束的辐射加热)。
根据图8的布置对盖板60的温度控制是通过通道20的网络和控制器30来实现的，通道20嵌在盖板60内或者位于盖板上，控制器30布置成可控制在通道20的网络内流动的热交换流体的温度和/或压力(并因此可控制流率)，以便使一部分基底台WT(和/或相关部件，例如基底保持器2和盖板60)的温度保持在对应的目标温度的范围内(每一目标温度“对应于”要被控制的一部分或多部分基底台WT(和/或相关部件))。该热交换流体例如可以是纯净水。对该温度和/或压力的控制例如可以参考标定实验、基底台WT的预期功率输入/输出的数学模型、有助于变形的部件温度的实际测量结果(参见下文)和/或流体的实际测量结果。
该通道系统20可以配置成可根据需要既能加热盖板60也能冷却盖板60，由此可以灵活地控制基底台的温度。可替换地或附加地，通道20可配置成加热一部分盖板60，同时冷却另一部分盖板。当盖板60和/或基底台WT(和/或其它相关部件)上的温度变化跨越了该热交换流体的温度时，就可以实现上述操作。可替换地，可以提供一系统以将具有一组特性(例如高温)的热交换流体供给到一部分通道系统20中，同时将具有不同的一组特性(例如低温)的热交换流体供给到另一部分通道系统20中。通过这种方式，该通道系统可以用来将盖板60和/或基底台WT(和/或其它相关部件)中的温度变化稳定在一个较宽的范围。
可替换地和/或附加地，该基底台温度稳定装置具有如图9示意性所示的一个或多个电加热器26和控制器40。该一个或多个电加热器26可以嵌在所示的盖板60内，或者连接到盖板60的表面(在盖板的上方、下方或者两侧)。
电加热器容易控制并具有最少的附加硬件。可以快速地调节其输出，从而提供增强的控制和快速响应。
根据一个实施例，在图9中示出的加热元件26可以包括在目标温度范围内进行热致相变的材料，该相变使得该材料从一种状态变化到另一种状态，在前一种状态中该材料低于转变温度而产生相对高的加热输出，在后一种状态中该材料高于转变温度而产生相对低的加热输出。例如，可以选择进行磁序转变的材料，例如铁磁材料、抗铁磁材料或铁氧体材料。可替换地或附加地，可以选择进行结构相变的材料。
该材料可以选择成使得该材料的电阻率随着材料被加热到转变温度而突然增大。如果该控制器40配置成维持恒定的电压，那么由于电阻率的突然增大，消耗在该材料中的电能将突然减小，这将趋向于稳定基底台WT的温度(即使当温度随位置强烈变化时)，并且不需要复杂的控制电路和大量的温度传感器和加热器。在温度过低的情况下(即低于转变温度和目标温度)，该加热输出将自动地相对升高，而在温度过高的情况下(即高于转变温度和目标温度)，该加热输出将自动减小。
图10示意性地示出了一种可替换的或附加的方法，其可根据类似的原理进行工作。在这里，提供由一个或多个电磁体28驱动的一个或多个加热元件26，所述电磁体由控制器50控制。该一个或多个加热元件26包括一种进行相变的材料，该相变使得该材料从低于转变温度的磁滞态转变成高于转变温度的非磁滞态(即呈现出没有或者有少量的磁滞状态)。该控制器50和一个或多个电磁体28配置成向该一个或多个加热元件26施加变化的磁场，这将使得该一个或多个加热元件通过磁滞向基底台WT提供热量，这只在该一个或多个加热元件低于转变温度时发生。铁磁材料例如可以用作该磁滞材料。此外，这种布置甚至趋向于稳定盖板60和/或基底台WT(和/或其它相关部件)中随位置变化的温度差异，而不需要复杂的控制电路和大量的温度传感器和加热器。
可以提供一个或多个温度传感器22，其固定在基底台WT和/或盖板60上，嵌入在基底台WT和/或盖板60中(示出于图8、9和10)，或邻近基底台WT和/或盖板60定位(例如红外线传感器)。也可以在与基底台WT热接触和/或机械接触的其它部件内或之上提供一个或多个温度传感器。该一个或多个温度传感器提供关于基底台WT、盖板60和/或相关部件的温度的信息，控制器30、40和/或50可利用该信息来改变该一个或多个加热/冷却元件20/26的加热/冷却输出，以便使一部分基底台WT和/或盖板60(和/或其它相关部件)的温度保持在一个或多个相应的目标温度范围内。例如可以提供一反馈回路来调节该一个或多个加热/冷却元件20/26的输出，以便减小温度传感器的读数与一个或多个目标温度之间的差异。
图11示意性地示出了一个实施例，其中基底W支撑在基底保持器2上，该基底保持器定位在基底W和基底台WT之间。这种布置在基底保持器2中不包括任何加热或冷却元件。这意味着基底保持器2可以做得更小而且简单，这样可以减小制造成本。较小体积的材料也可以减小当基底保持器2膨胀或收缩时产生的问题，因为这些膨胀或收缩由于所涉及的材料量较少而成比例地变小/减弱。因此，可以缓解与基底保持器2的热特性(例如热膨胀系数)相关的设计限制，从而提供更大的自由度来优化该部件的其它物理特性或经济特性。
通过在基底W和基底保持器2之间、基底保持器2和基底台WT之间、和/或盖板60和基底台WT之间提供高导热性的通路，可以增强对基底W、基底保持器2、基底台WT和/或盖板60的热控制。根据一个实施例，通过在基底W、盖板60和/或基底台WT之间引入一热传导耦合媒质66，可以实现上述对热控制的增强。在所示出的示例中，该耦合媒质是液体，其被提供到基底保持器2和盖板60下方的区域中，并由一个或多个端塞64限制。该液体在基底保持器2和基底台WT之间提供了大的接触表面，而不会丧失与使用凸结作为主要支撑机构相关的灵活性。具有高导热性的液体应该是特别有效的。
可替换地或附加地，可以使用气态耦合媒质。例如，在基底台WT与盖板60和/或基底保持器2之间的区域保持在低压的情况下(即处于显著低于大气压的压力下)，该低压水平可以减小成可获得在足够牢固地固定基底保持器2(或盖板60)和提供某种气体以改善基底保持器2(或盖板60)与基底台WT的热耦合之间的平衡。可替换地或附加地，可以在基底保持器2和/或盖板60下方形成具有不同气压的区域，低压区域用来固定部件，而高压区域用于改善热耦合。例如可以使用净化空气作为该气体耦合媒质。
根据一种可替换的机构，可以在凸结3、5与基底W、基底保持器2、盖板60和/或基底台WT之间提供非流体耦合媒质。例如，可以使用非常柔软并且是良好热导体的铟箔。
基底W和/或基底保持器2与基底台WT和/或盖板60之间的增强的热通路可以确保所采取的用于稳定基底台WT的温度的措施也可以用来稳定基底W和基底保持器2的温度。这意味着基底保持器2的热膨胀/收缩例如不太可能导致基底台WT的变形，这样可以为给基底保持器2选择合适材料提供更大的范围。例如，可以使用具有高耐磨性的SiSiC的基底保持器2。
图12示意性地示出了一个实施例，其包括确定一部分基底台WT相对参照系92的位置的测量系统，该参照系例如可以相对于投影系统PS和/或光刻装置刚性地固定。该装置还包括基底台变形确定装置86，其布置成产生有关基底台WT的变形的数据，该变形例如是来自于由于不期望的温度变化而产生的热收缩和/或膨胀。利用一基底台位移装置90相对于该投影系统PS来移动(例如扫描)基底W，该基底台位移装置90在基底位置控制器84的控制下进行工作。
该基底位置控制器84参考来自该测量系统和基底台变形确定装置86的数据输入来确定如何沿所期望的轨道使基底W移动。该测量系统可提供对该基底台WT的被测部分的位置的定期更新，该基底位置控制器84配置成从该定期更新中导出基底W的位置。如果基底台WT保持恒定的几何形状，则该操作相对简单，因为在由测量系统测量的该部分基底台WT的位置与基底位置之间存在相应恒定的关系。然而，如果基底台WT的几何形状发生变化，该关系可能变化，这将在基底W的定位过程中导致误差。根据该实施例，利用该基底台变形确定装置86的输出来更新该基底台WT的被测部分的位置与基底位置之间的关系，进而反映基底台的变形，这样就可以减小或避免该该误差。该方法可以在基底定位方面提供改进，并因而在重合性能方面提供改进，而不需要大量附加的硬件，例如与试图减小基底台WT中的温度不均匀性和/或其直接物理后果相关的硬件。
根据一个实施例，该测量系统包括多个安装在基底台WT的横向侧面上的平面反射器82。提供一个或多个干涉仪来测量该反射镜的表面的位置。该一个或多个干涉仪每个都包括辐射源81、辐射检测器83和一系统，该系统用于将发射的辐射与接收的辐射进行比较从而确定反射镜表面与相对于参照系92为固定的点之间的间距，所述辐射可在任一时刻入射到所述反射镜表面上，所述固定点与所讨论的干涉仪相关联。例如通过布置沿正交方向定向的反射镜，能够确定一部分基底台WT沿正交轴的位置。
基底台WT的变形使得这些反射镜变得略微弯曲。该基底台变形确定装置86提供关于该曲率或“反射镜轮廓”的信息，从而可以对其进行校正。
一种实现方式是测量反射镜82和/或基底台WT的曲率。这可以作为一种校正操作来进行，以测量基底台WT在一个或多个典型的曝光工序中是如何变形的。这些校正操作的结果可以存储在存储设备88中，该变形确定装置86可以在线访问该存储设备，以便将合适校正值提供给该基底台位置控制器。
可替换地或附加地，如图13所示，对于每个在基底台WT中形成的反射镜82，测量系统具有多个干涉仪(例如包括多对辐射源和检测器)。在该布置中的每个干涉仪能够在任一时刻测量从反射镜表面的不同部分到参照系92的距离，并由此能够非常有效地测量基底台WT的轮廓。该布置可以快速地用来在曝光过程中导出关于基底台WT的预期变形的校正数据，或者用来向基底台变形测量装置86提供在线数据。附加地或可替换地，基底台位置控制器84可以配置成对于每个反射镜来对各干涉仪的读数取平均，(在相应的反射镜不是完全平面的情况下)所获得的对基底台WT的一个横向侧面的位置的测量结果要比仅使用单个干涉仪更加精确。
可替换地或附加地，该基底台变形确定装置86可以配置成利用预测模型来确定预期的基底台变形。该模型例如基于基底W、基底保持器2、基底台WT和/或与这些部件中任何一个或多个成热接触和/或机械接触的任意部件的热特性和机械特性，以及基于从光刻辐射的和/或从基底W和/或盖板60的表面的浸没液体蒸发的预期功率输入或输出。该模型的参数可以参考校正测量结果来调整。该预期的功率输入或输出可以从与具体所需的剂量图案相关联的能流分析导出，或者可以从校正测量结果导出。在预期基底台WT的变形是由压靠在基底台WT上的热膨胀基底保持器2产生的情况下，基于基底保持器2均匀膨胀的简化模型是有效的。
基底台定位反射镜82的表面轮廓也可以利用一种绘图方法来确定。例如，在两个标定为平面的反射器82布置在基底台WT的不同的非平行横向侧面上的情况下，为每个反射镜提供单个干涉仪，使基底台WT平行于反射镜82中第二反射镜的法线移动，同时测量从干涉仪到第一反射镜表面的垂直距离如何变化，这样就可以测绘出反射镜82中第一反射镜的表面轮廓。然后重复该过程，但是使基底台WT平行于第一反射镜82的法线移动，从而测绘第二反射镜的轮廓。
尽管在本申请中可以具体参考该光刻装置在IC制造中的使用，但是应该理解这里描述的光刻装置可能具有其它应用，例如，用于制造集成光学系统、用于磁畴存储器的引导和检测图案、平板显示器、液晶显示器(LCD)、薄膜磁头等等。本领域技术人员应该理解，在这种可替换的用途范围中，这里任何术语“晶片”或者“芯片模(die)”的使用应认为分别可以与更上位的术语“基底”或“靶部”同义。在曝光之前或之后，可以在例如匀胶显影机(track，通常将抗蚀剂层施加于基底上并将已曝光的抗蚀剂显影的一种工具)、计量工具和/或检验工具中对这里提到的基底进行处理。在可应用的地方，这里的公开可应用于这种和其他基底处理工具。另外，例如为了形成多层IC，可以对基底进行多次处理，因此这里所用的术语基底也可以指已经包含多个已处理的层的基底。
这里使用的术语“辐射”和“光束”包含所有类型的电磁辐射，包括紫外(UV)辐射(例如具有大约365，248，193，157或者126nm的波长)。
在本申请允许的地方，术语“透镜”可以表示各种类型的光学部件中的任意一种或组合，包括折射光学部件和反射光学部件。
尽管上面已经描述了本发明的具体实施例，但是应该理解，可以以不同于所描述的其它方式来实施本发明。例如，本发明可以采取计算机程序的形式，该计算机程序包含描述了上面所公开方法的一个或多个序列的机器可读指令，或者包含其中存储有这种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)。
本发明的一个或多个实施例可以应用于任何浸没光刻装置，特别地但不是唯一的，可以应用于上述那些类型的光刻装置，而不管浸没液体是以浴槽的形式提供还是仅仅将其提供到基底的局部表面区域上。这里所设想的液体供给系统应该广义地进行解释。在某些实施例中，它可以是将液体提供到投影系统和基底和/或基底台之间的空间的机械装置或结构的组合。它包括将液体提供到该空间的一个或多个结构、一个或多个液体入口、一个或多个气体入口、一个或多个气体出口和/或一个或多个液体出口的组合。在一个实施例中，该空间的表面可以是基底和/或一部分基底台，或者该空间的表面可以完全覆盖基底和/或基底台的表面，或者该空间可以包围基底和/或基底台。液体供给系统视需要还包括一个或多个控制液体的位置、质量、数量、形状、流速或任何其它特征的部件。
在其基本形式中，上面提到的基底台WT也通常称为“反射镜单元”。在其基本形式中，上面提到的基底保持器2也通常称为“凸结板”。
上面的描述是为了说明性的而非限制性的。因此，对本领域技术人员来说显而易见的是，在不脱离下面描述的权利要求的范围的条件下，可以对所描述的发明进行各种修改。

Claims (27)

1.一种光刻装置，包括：
布置成支撑基底的基底台；
配置成将调制过的辐射光束投影到基底上的投影系统；
配置成在曝光过程中将液体提供到投影系统和基底之间的区域中的液体供给系统；
与基底台物理地隔开的盖板，其在曝光过程中沿径向定位在基底的外侧，并配置成提供面对投影系统的表面，该表面与基底基本上相邻且平齐；以及
基底台温度稳定装置，其配置成通过控制一部分盖板的温度来减小一部分基底台与对应目标温度的温度偏差。
2.根据权利要求1所述的光刻装置，其中，所述温度稳定装置包括：配置成将热量输入到一部分盖板的加热元件，和/或配置成从一部分盖板吸取热量的冷却元件。
3.根据权利要求1所述的光刻装置，其中，所述温度稳定装置包括嵌在盖板内的通道网络和配置成控制所述通道网络内的热交换流体的温度和/或压力的控制器，以便减小一部分基底台与对应目标温度的温度偏差。
4.根据权利要求1所述的光刻装置，其中，所述温度稳定装置包括加热元件和配置成对该加热元件的热输出进行控制的控制器，从而减小一部分基底台与对应目标温度的温度偏差。
5.根据权利要求4所述的光刻装置，其中，所述加热元件包括在目标温度的范围内进行热致相变的材料，所述相变使得该材料从一种状态变化到另一种状态，在前一种状态中，该材料低于转变温度而产生相对高的加热输出，在后一种状态中，该材料高于转变温度而产生相对低的加热输出。
6.根据权利要求5所述的光刻装置，其中，所述基底台温度稳定装置布置成使电流流过进行相变的材料，该相变为使得该加热元件材料从低于转变温度的相对低的电阻率的状态变化成高于转变温度的相对高的电阻率的状态。
7.根据权利要求5所述的光刻装置，其中，所述基底台温度稳定装置布置成向进行相变的材料施加变化的磁场，该相变为使得该加热元件材料从低于转变温度的磁滞态变化成高于转变温度的非磁滞态。
8.根据权利要求1所述的光刻装置，还包括温度传感器，所述温度传感器配置成测量一部分基底台和/或盖板的温度，其中，所述基底台温度稳定装置配置成利用温度传感器的温度读数来减小一部分基底台与对应目标温度的温度偏差。
9.根据权利要求1所述的光刻装置，还包括基底保持器，所述基底保持器定位在基底台和基底之间，并布置成支撑基底。
10.根据权利要求9所述的光刻装置，其中，热传导耦合媒质布置在基底台和盖板之间和/或基底台和基底保持器之间。
11.根据权利要求10所述的光刻装置，其中，所述热传导耦合媒质是流体和/或铟。
12.根据权利要求9所述的光刻装置，其中，所述基底保持器由包括SiSiC的材料构成。
13.一种器件制造方法，包括：
透过液体将调制过的辐射光束投影到保持在基底台上的基底上；以及
通过控制一部分盖板的温度，来减小一部分基底台与对应目标温度的温度偏差，所述盖板与基底台物理地隔开，并且在对调制过的辐射光束进行投影的过程中沿径向定位在基底外侧，并且具有与基底基本上相邻且平齐的表面。
14.一种光刻装置，包括：
布置成支撑基底的基底台；
配置成将调制过的辐射光束投影到基底上的投影系统；
配置成在曝光过程中将液体提供到投影系统和基底之间的区域中的液体供给系统；
与基底台物理地隔开的盖板，其在曝光过程中沿径向定位在基底的外侧，并配置成提供面对投影系统的表面，该表面与基底基本上相邻且平齐；以及
热绝缘体，其布置成减小所述盖板和基底台之间的传热，以便由盖板来提供对基底台的热屏蔽。
15.根据权利要求14所述的光刻装置，其中，所述热绝缘体包括低导热性的凸结，所述盖板安装在所述凸结上。
16.根据权利要求15所述的光刻装置，其中，所述低导热性凸结布置成：具有低的导热系数、与盖板有最小的接触面积，与基底台有最小的接触面积、或者上述情况的任意组合。
17.一种器件制造方法，包括：
透过液体将调制过的辐射光束投影到保持在基底台上的基底上；以及
使盖板热绝缘，以便减小盖板和基底台之间的传热，从而能由盖板来提供对基底台的热屏蔽，所述盖板与基底台物理地隔开，并且在对调制过的辐射光束进行投影的过程中沿径向定位在基底外侧，并且具有与基底基本上相邻且平齐的表面。
18.一种光刻装置，包括：
布置成支撑基底的基底台；
配置成将调制过的辐射光束投影到基底上的投影系统；
测量系统，其配置成确定一部分基底台的位置；
基底台变形确定装置，其布置成提供关于基底台变形的数据；和
基底位置控制器，其配置成参考由测量系统测量的一部分基底台的位置和由基底台变形确定装置提供的关于基底台变形的数据来控制基底相对投影系统的位置。
19.根据权利要求18所述的光刻装置，其中，所述测量系统包括：
安装在基底台的横向侧面上的基本上为平面的反射器；
配置成将辐射引导到反射器表面的局部区域上的辐射源；和
辐射检测器，其配置成捕获从反射器的所述局部区域反射回的辐射，并由此确定该反射器表面与参考点之间的距离；以及
其中，所述基底台变形确定装置提供由基底台变形造成的关于反射器的表面轮廓的数据。
20.根据权利要求19所述的光刻装置，其中，所述基底台变形确定装置配置成测量一部分基底台和/或反射器的热致变形。
21.根据权利要求20所述的光刻装置，其中，所述基底台变形确定装置包括多对辐射源和辐射检测器，每一对都配置成确定反射器表面的不同部分和对应参考点之间的距离，并由此导出关于反射器的表面轮廓的数据。
22.根据权利要求19所述的光刻装置，其中，所述基底台变形确定装置配置成根据预测理论模型来估计该反射器的表面轮廓。
23.根据权利要求19所述的光刻装置，其中，所述基底台变形确定装置构造成根据存储在校正数据存储器中的校正数据来估计该反射器的表面轮廓。
24.一种器件制造方法，包括：
将调制过的辐射光束投影到保持在基底台上的基底上；
确定一部分基底台的位置；以及
参考所确定的该部分基底台的位置和关于基底台变形的数据，控制基底相对投影系统的位置，所述投影系统用于投影所述调制过的辐射光束。
25.一种测绘光刻装置中基底台反射器的表面轮廓的方法，包括：
提供安装在基底台的第一横向侧面上的基本上为平面的第一反射器，该基底台配置成支撑基底，该第一反射器具有平行于第一轴的法线；
提供安装在基底台的第二横向侧面上的基本上为平面的第二反射器，该第二反射器具有平行于第二轴但不平行于第一轴的法线；以及
使基底台平行于第一轴移动，同时测量从第二反射器的表面到参照系中的参考点的垂直距离。
26.根据权利要求25所述的方法，还包括使基底台平行于第二轴移动，同时测量从第一反射器的表面到参照系中的参考点的垂直距离。
27.一种器件制造方法，包括：
通过使基底台平行于第一轴移动，同时沿基本上平行于第二轴的方向测量从反射器表面到参考点的距离，从而测绘基底台的反射器的表面轮廓，该第二轴基本上正交于第一轴；
将调制过的辐射光束投影到基底上；以及
使基底相对于用于投影该调制过的辐射光束的投影系统移动，以便曝光基底的不同靶部，参考基底的位置来控制该移动，该位置通过参考基底台反射器与参考点之间的距离的测量结果以及基底台反射器的表面轮廓来确定。
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