CN102375347B - 光刻设备和器件制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种光刻设备以及一种器件制造方法。所述光刻设备具有：第一出口，其用于将具有第一流动特性的被热调节的流体提供至传感器束路径的至少一部分；和第二出口，其与第一出口相关联，并且用以在来自第一出口的被热调节的流体附近提供具有第二流动特性的被热调节的流体，第二流动特性与第一流动特性不同。

Description

光刻设备和器件制造方法
技术领域
本发明涉及一种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，通过将整个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，以便填充投影***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的流体。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***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***，用以通过使用液体限制***将液体仅提供到衬底的局部区域并且在投影***的最终元件和衬底之间(通常衬底具有比投影***的最终元件更大的表面积)。提出来的一种用于布置上述解决方案的方法在公开号为WO99/49504的PCT专利申请出版物中公开了。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IN供给到衬底上，并且在已经通过投影***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是所述配置的示意图，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。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两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。
在图4中示出了另一个具有液体局部供给***的浸没光刻方案。液体由位于投影***PS两侧上的两个槽状入口供给，由设置在入口的径向向外的位置上的多个离散的出口去除。所述入口和出口可以布置在板上，所述板在其中心有孔，投射束通过该孔投影。液体由位于投影***PS的一侧上的一个槽状入口提供，而由位于投影***PS的另一侧上的多个离散的出口去除，由此造成投影***PS和衬底W之间的液体薄膜流。选择使用哪组入口和出口组合可以依赖于衬底W的移动方向(另外的入口和出口组合是不起作用的)。在图4的横截面视图中，箭头表示液体流入入口和流出出口的方向。
在欧洲专利申请公开出版物EP1420300和美国专利申请公开出版物US2004-0136494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。
PCT专利申请公开出版物WO 2005/064405公开了一种全浸湿布置，其中浸没液体是不受限制的。在这种***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基本上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***提供液体到投影***的最终元件和衬底之间的间隙。液体被允许泄漏到衬底的其他部分。衬底台的边缘处的阻挡件防止液体逸出，使得液体可以从衬底台的顶部表面以受控制的方式去除。虽然这样的***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美国专利申请公开出版物No.US 2006/0119809中有记载。设置一种构件覆盖衬底W的所有位置，并且将其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
在光刻技术中，经常通过传感器执行一个或多个性质(例如位置)的测量，在传感器中辐射束通过发射器被投射到标记上。该束可能被其路径中的任何物体或因素干扰。这可能导致将误差引入至读取过程中，导致不能读取，或导致读取完全错误。
期望地，例如减小或消除在传感器读取中存在误差的风险。
根据本发明一方面，提供一种光刻设备，包括：传感器，包括用以将辐射束沿传感器束路径投射至标记的发射器；第一出口，用于提供沿传感器束路径的湍流流体流；第二出口，用以提供基本上包围所述湍流流体流的层状流体流。
根据本发明一方面，提供一种光刻设备，包括：台，布置成定位在投影***下面；流体供给***，用以在投影***和所述台之间提供流体；传感器，用以测量所述台相对于参照位置的位置，传感器包括发射器以及包括标记的标记结构，发射器相对于参照位置是固定的并且所述标记被定位在台上，或发射器被定位在台上并且标记相对于参照位置是固定的；出口，用以提供气流以移动标记结构和/或发射器上的液体液滴和/或阻止液体液滴移动到标记结构和/或发射器上。
根据本发明一方面，提供一种器件制造方法，包括步骤：将图案化辐射束投影到衬底上，其中通过使用发射器将辐射束沿传感器束路径投射至标记来测量性质，和其中将具有第一特性的被热调节的流体的第一流提供至传感器束路径的至少一部分，和在来自第一出口的被热调节的流体附近提供具有第二流动特性的被热调节的流体的第二流，第二流动特性与第一流动特性不同。
根据本发明一方面，提供一种器件制造方法，包括步骤：将图案化辐射束通过浸没液体投影至定位在台上的衬底上，其中通过使用发射器发射辐射束到标记结构的标记上来测量所述台相对于参照位置的位置，其中发射器相对于参照位置是固定的且标记被定位在台上，或者发射器被定位在台上而标记相对于参照位置是固定的，且其中提供气流以移动标记结构和/或发射器上的液体液滴和/或阻止液体液滴移动到标记结构和/或发射器上。
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，其中：
图1示出了根据本发明一实施例的光刻设备；
图2和3示出用于光刻投影设备中的液体供给***；
图4示出用于光刻投影设备中的另一液体供给***；
图5示出阻挡构件的剖视图，其中阻挡构件可以用在本发明的实施例中作为浸没液体供给***；
图6示意地示出根据本发明的一实施例的传感器的剖视图；
图7示出根据本发明的一实施例的传感器的平面图；
图8以剖视图的方式示出根据本发明一实施例的、传感器在光刻设备内的位置；
图9示出根据本发明还一个实施例的传感器的剖视图；
图10以剖视图的方式示出本发明另一实施例；
图11示出图10中的实施例的平面图。
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***(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，并与配置用于根据确定的参数精确地定位图案形成装置的第一定位装置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的第二定位装置PW相连；和
-投影***(例如，折射式投影透镜***)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***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。支撑结构MT以依赖于图案形成装置的方向、光刻设备的设计以及诸如图案形成装置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。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来保持图案形成装置。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位于所需的位置上(例如相对于投影***)。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***”应该广义地解释为包括任意类型的投影***，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***、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***”同义。
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。该源和所述光刻设备可以是分立的实体(例如当该源为准分子激光器时)。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***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，所述源可以是所述光刻设备的组成部分(例如当所述源是汞灯时)。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***BD一起称作辐射***。
所述照射器IL可以包括配置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供应商)。
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***PS，所述投影***PS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***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的高度(沿所述扫描方向)。
3.在另一种模式中，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***PS的最终元件和衬底之间提供液体的布置可以分成两种一般类别。它们是浴器类型布置和所谓的局部浸没***，在浴器类型布置中，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***中使用液体供给***，以将液体仅提供到衬底的局部区域。在后一种类别中，由填充液体的空间在平面图中小于衬底的顶部表面，当衬底W在液体填充的区域下面移动的同时，所述区域相对于投影***PS基本上保持静止。本发明一实施例涉及的另一布置是全浸湿方案，其中液体是非限制的。在这种布置中，衬底台的全部或部分和衬底的基本上整个顶部表面覆盖在浸没液体中。液体覆盖至少衬底的深度小。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可以用于这种***中；然而，密封特征不存在、没有起作用、不如正常状态有效，或者以其它方式不能有效地仅将液体密封在局部区域。图2-5中示出了四种不同类型的局部液体供给***。上面描述了在图2-4中公开的液体供给***。
已经提出的另一种布置是提供具有液体限制构件的液体供给***，所述液体限制构件沿投影***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(在光轴的方向)上存在一些相对移动，但是所述液体限制构件在XY平面内相对于投影***基本上是静止的。在液体限制构件和衬底的表面之间形成密封。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US 2004-0207824号中公开了这种***。
图5示意地示出了具有阻挡构件12、IH的局部液体供给***。所述阻挡构件沿投影***的最终元件和衬底台WT或衬底W之间的空间的边界的至少一部分延伸。(要说明的是，如果没有特别地说明，在下文中提到的衬底W的表面也附加地或替代地表示衬底台的表面)。尽管可以在Z方向上(在光轴的方向上)存在一些相对移动，但是阻挡构件12在XY平面内相对于投影***基本上是静止的。在一实施例中，密封被形成在阻挡构件和衬底W的表面之间，并且可以是非接触密封，例如流体密封，期望是气体密封。
阻挡构件12至少部分地将液体限制在投影***PS的最终元件和衬底W之间的空间11内。对衬底W的非接触密封16可以形成在投影***的像场周围，使得液体被限制在衬底W表面和投影***PS的最终元件之间的空间内。该空间至少部分地由位于投影***PS的最终元件的下面和周围的阻挡构件12形成。液体通过液体入口13被引入到投影***下面和阻挡构件12内的所述空间中。液体可以通过液体出口13被去除。所述阻挡构件12可以延伸至略高出投影***的最终元件的位置处。液面高于最终元件，使得能提供液体的缓冲器。在一个实施例中，所述阻挡构件12的内周在上端处的形状与投影***的形状或投影***的最终元件的形状紧密地一致，例如可以是圆形。在底部，所述内周与像场的形状紧密地一致，例如矩形，虽然这并不是必须的。
在一实施例中，液体通过在使用时在阻挡构件12的底部和衬底W的表面之间形成的气体密封16被限制在空间11中。气体密封由气体形成，例如空气或合成空气，但是在一个实施例中为氮气N2或其他惰性气体。该气体密封中的气体在压力下通过入口15被提供到阻挡构件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布置成使得形成向内的限制液体的高速气流16。气体作用在阻挡构件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。环形槽可以是连续的或非连续的。气流16有效地将液体限制在空间11中。在美国专利申请出版物第2004-0207824号中公开了这种***。
图5中的示例是所谓的局部区域布置，其中液体在任一时刻仅被提供到衬底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***，其使用单相抽取器或两相抽取器，例如在美国专利申请出版物第US 2006-0038968号中公开的。在一个实施例中，单相或两相抽取器可以包括由多孔材料覆盖的入口。在单相抽取器的一个实施例中，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填充有液体。该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，当多孔材料的表面与液体接触时，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5-300μm，期望在5-50μm的范围内。在一实施例中，多孔材料是至少轻微地亲液性的(例如，亲水性的)，也就是与浸没液体(例如水)具有小于90°的接触角。
另一种可能的布置是以气体拖曳原理工作(gas drag principle)的布置。所谓的气体拖曳原理已经在例如美国专利申请出版物第US2008-0212046、US2009-0279060以及US2009-0279062号中描述。在所述***中，期望地，抽取孔布置成具有角部的形状。该角部可以与步进或扫描方向对齐。与两个出口沿与扫描方向相垂直的方向被对齐的情形相比，该布置减小了沿步进或扫描方向、对于给定速度施加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US 2008-0212046中还公开的是定位在主液体回收特征的径向外侧的气刀。气刀捕获任何通过主液体回收特征的液体。这种气刀在所谓的气体拖曳原理布置中(如US2008-0212046中公开的)、在单相或两相抽取器布置中(例如在美国专利申请出版物第US2009-0262318号中公开的)或任何其他布置中存在。
许多其他类型的液体供给***是可以的。本发明不限于任何特定类型的液体供给***。如本发明说明书下文中描述的，本发明的实施例可以使用任何类型的液体局部供给***。本发明的实施例尤其涉及与任何液体局部供给***一起用作液体供给***。而且，本发明不限于通过浸没流体或液体完成成像的光刻设备。
用在光刻设备中的许多传感器依赖于由发射器传递至标记的辐射束。所述标记可以是传感器，可以是传感器前面的标记或可以是将束从辐射器转向(例如，反射、折射、衍射)至接收器的标记。由于所采用的从传感器至所述标记(和到标记上)的传感器束路径不是完全一致的材料，这种类型的传感器可能会具有误差和/或不准确性。例如，传感器束路径中的灰尘、来自例如浸没流体供给***的液体或具有变化的温度和/或成分和/或湿度的流体(例如，气体)都可以导致传感器读取的不准确和/或误差。在非均匀性的流体的情形中，流体的成分和/或温度和/或湿度的变化可以导致折射率的改变，因此引入误差或不准确至传感器的读取中。
发射器和标记之间(以及标记和接收器之间)的流体可以被调节以便减小或最小化传感器束所通过的流体的折射率的改变。在一个示例中，气体的湍流被用以混合温度经过调节的气体。以此方式，在调节过的气体的整个体积上(沿传感器束路径的长度)分开温度、湿度或压强的局部差异，由此导致在传感器束路径的整个长度上基本上恒定的气体性质。
湍流的缺点在于，其还混入了来自传感器附近的环境中的未调节气体。这种未调节气体随后可能进入传感器束路径，从而导致误差。这是因为未调节气体可能是具有不同的温度、湿度和/或成分(的气体)或可以包含颗粒。未调节气体与被调节的气体的混合可以对传感器束路径中的气体的折射率的稳定性产生负面的影响。这降低了传感器的精确性。
湍流导致传感器的束路径中折射率的高的均匀性或一致性。湍流的主要缺点是在湍流中夹带的大量的未调节气体，这导致低的绝对折射率稳定性。
通过在传感器束路径中形成气体层流，可以获得折射率的高的稳定性。气体层流基本上不会夹带未调节气体。因此这导致静止时低的传感器噪声和高的稳定性。然而，在传感器的一个部件相对于传感器的另一部件移动期间(例如在光刻投影设备中使用的某些传感器中)，层流可以产生高的折射率梯度(不一致性)，其导致***测量误差。
本发明的一个实施例将层流的低的静态噪声性质与湍流的高的动态混合性质结合。
下文中参照例如在美国专利申请出版物第US 2010/0157263号中的传感器描述本发明的一个实施例，该专利申请出版物以引用的方式全文并入本文，但是本发明的实施例可以应用至发射器将辐射束投射到标记的任何传感器。这种传感器包括发射器20，用以将辐射束B投射到标记30上。标记30将由发射器20投射的辐射束B转向至接收器40，接收器在一个实施例中被定位成与发射器20紧邻。图6中示出通过实线箭头示出的流体流调节辐射束B(虚线示出的传感器束路径)的路径。下面的说明假定流体为气体，但是同样也可以为液体。
在图6中，发射器20和接收器40被安装在衬底台WT上。标记30相对于参照位置(例如相对于光刻设备的投影***PS，如图8所示)以固定关系安装。发射器20和接收器40可以相对于参照位置以固定关系安装并且标记30可以安装到衬底台WT上，例如如图9-11所示。附加地，传感器可以用以测量除衬底台以外的其他台的位置(例如测量台，用于承载一个或多个传感器而不像衬底台WT那样支撑衬底)。可选地，传感器可以用以测量支撑图案形成装置MA的支撑结构MT的位置。此外，本发明的一实施例可以应用至其他类别的传感器。例如，本发明一实施例可以应用至干涉传感器***，所述干涉传感器***测量台(例如衬底台)或其他物体的位置。附加地，本发明的一实施例可以应用至其他类型的传感器，包括剂量传感器、SMASH传感器(用于与对称标记的对准的自参照干涉仪，例如在欧洲专利申请出版物第EP-A-1,148,390号中描述的，这里以引用的方式全文并入)、透射图像传感器、对准传感器以及水平传感器。本发明的一实施例适于传感器，其中发射器20和标记30和/或接收器40和标记30仅分开若干厘米，例如分开10cm或更少，期望分开5cm或更少。
图6中的传感器测量在XY平面(衬底台WT的顶部表面的平面)内以及在正交Z方向(设备的光轴的方向)上衬底台WT相对于标记30的位置。传感器测量位置达到亚纳米精确度。由于传感器的工作原理，与Z方向相比，X和Y方向的对折射率变化的敏感性不同。传感器的XY精确度依赖于沿传感器束路径的高的折射率均匀性或一致性，而Z精确度要求高的绝对折射率稳定性。
通过源50提供经过热调节的气体。因为发射器20和接收器40被设置在移动的物体上，所以在衬底台WT相对于栅格30速度达到2m/s的移动期间和在停止期间，气流应该保持均匀性和稳定性。附加地，气流对于光刻设备内的其他气体扰动应该是具有鲁棒性的。
图6公开一种光刻设备，包括传感器、第一出口110、以及第二出口120。该传感器包括发射器20，用以沿传感器束路径将辐射束B投射至标记30。第一出口110提供沿传感器束路径的湍流流体流。第二出口120提供基本上包围湍流流体流的层流流体流。
第一出口110可以设置在发射器20和接收器40附近。第一出口110布置成从源50提供气体。在离开出口110后，气体移动至传感器束路径。所述气体可以是气体的混合物或可以是单一气体，例如惰性气体(例如氮)。可以调节气体的温度、湿度和/或成分。第一出口110可以构造成提供经过热调节的气体。第一出口110可以构造成提供具有第一流动特性的气体。第一出口110配置成提供第一流体作为湍流。例如，第一流动特性可以是大于4000的雷诺数，期望是大于8000的雷诺数。
第一出口110可以是单一连续出口或一系列的出口，例如在一条线上的离散的出口。第一出口110配置成使得第一出口排出的气体围绕传感器束路径和/或流入传感器束路径。在一个实施例中，第一出口110围绕发射器20和/或接收器40，如图7所示。
提供第二出口120。第二出口120可以与第一出口110关联。第二出口120构造并布置成提供来自源50的气流。可以在来自第一出口110的气体附近提供来自第二出口120的气体。第二出口120可以构造并配置成提供经过热调节的气体。第二出口120可以构造并配置成提供具有第二流动特性的气体。第二流动特性可以与第一流动特性不同。第二出口120配置成提供具有第二流动特性的气体作为层流。例如，第二出口配置成提供具有小于2300的雷诺数的气体，期望具有小于2000雷诺数的气体。从第二出口120流出的气流用作屏蔽，以基本上阻止第二出口120相对于传感器光轴的径向向外侧处的未调节气体被离开第一出口110的气体的湍流所夹带。因此，第二出口120配置成使得第二气体流基本上阻止了未调节气体到达传感器束路径。未调节气体可以具有可能干扰束B的颗粒、成分、温度和/或湿度的量。
第二出口120在第一出口110的、与第一出口110的发射器20和接收器40设置所在的一侧相对的一侧上。
如图7所示，第一出口110和第二出口120都围绕发射器20和接收器40。第二出口120可以围绕第一出口110。第一和第二出口110、120是同心的。发射器20和接收器40定位在第一出口110内。
第一和第二出口110、120提供气流，如图6所示。气流沿着基本上平行于传感器束路径的方向的方向。也就是说，该气流朝向标记30。通过第一出口110的内部流是湍流。湍流夹带来自于离开第二出口120的层流的流体。这有助于在衬底台WT以高速移动时保证良好的动态混合性质。这帮助导致低的***XY位置测量误差。附加地，这有助于通过仅在湍流的外部主动地提供气体来解决由湍流夹带未调节气体的问题。通过将可能进入经过调节的气体体积中的任何未调节气体吹走，层流实质上用作密封。未调节气体停留在层流的外部，并且基本上被阻止进入调节过的体积中。
在标记30、衬底台WT以及第一出口110之间限定的体积内显著地减少未调节气体的量是可实现的。在仅设置第一出口110的情况下，在扫描速度为0、0.7以及1.4m/s时该体积可以分别包含51％、54％以及62％的未调节气体。相对比，在设置提供层流的第二出口120的情况下，对于0、0.7以及1.4m/s的移动速度，空间内未调节气体的百分比可以分别下降至0％、2％以及5-6％。这表明显著的改善，并在所有测量方向上在测量结果中导致噪声减小三倍。
通过在发射器20和接收器40的径向向外和第一出口110的径向向内的位置处设置入口130，实现离开第一和第二出口110、120的气体的径向向内的流动。也就是说，入口130设置在传感器的与发射器20和接收器40相同的一侧上(与邻近标记30设置的相反)。附加地，入口130设置在传感器的与第一和第二出口110、120相同的一侧。
为了实现离开第一和第二出口110、120的流体的不同的流动特性，第一和第二出口110、120的横截面面积可以与图中示出的不同(假定出口110、120连接至相同的源并具有相同的压强)。以此方式，离开第二出口120的气体具有比离开第一出口110的气体低的速度，从而实现层流。通过离开第一出口110的气体的高的出离速度实现湍流。实现不同的流动特性的其他方式是可以的，例如以不同的压强提供离开第一和第二出口110、120的气体或通过在第一出口110设置流动限制装置或障碍物以促成湍流。
与第一出口110相同，第二出口120和入口130可以包括一个或更多个开口。第一和第二出口110、120以及入口130面对标记和/或位于发射器20安装所在的表面内。
在图6中，流出出口110、120的气流如所示垂直于出口110、120形成所在的表面。这并不是必须的，并且例如可以朝向传感器束路径径向向内倾斜地流动。这可以例如通过使得提供气体至出口110、120的管道离开与所述表面的平面垂直的方向而倾斜来实现。
代替氮，可以使用氩、或任何气体、或气体的混合物或甚至与设备兼容且在给定温度下具有基本上恒定的折射率的液体。如上所述，第一和第二出口110、120与以不同流动特性流出的气体的组合可以用在其他类型的传感器上。例如，不同类型的传感器可以用透射型标记代替反射型标记30并且将接收器40设置在标记30的相对于发射器20的另一侧上。这里描述的相同的原理可以应用至这样的***，其中在层流的径向向内位置处提供湍流、以阻止未调节气体被湍流吸入到传感器束路径中。
图8以剖视图的方式示出图6中的部件如何被组装至光刻设备中。在图8中，衬底台WT定位在投影***PS和浸没流体供给***12的下面。发射器20和接收器40被定位在衬底台WT的边缘。来自发射器20的束B被投射朝向标记结构35的标记30，标记结构35被保持在衬底台WT上方相对于投影***PS的已知位置中。例如，标记30可以由参照框架RF保持。在平面图中，标记30围绕投影***PS并且衬底台WT设置有至少三个发射器20/接收器40组合，使得可以测量衬底台WT相对于标记30的位置以及由此可以测量投影***PS的位置，例如在美国专利申请出版物第US 2010/0157263号中描述的。标记30形成在标记结构35背对发射器20/接收器40的表面上。因此，来自发射器20的束B在照射到标记30上和被转向回来通过标记结构35、然后通过周围气体环境至接收器40之前通过标记结构35(其可以例如是平面平行石英板)。标记结构35的面对发射器20/接收器40的表面上的任何液滴或污染物可以干扰束B，由此导致错误的测量值和/或根本没有测量值。在其他情形中描述的原理同样应用至如图8所示的布置中以及应用至标记30位于面对发射器20/接收器40的表面的情形中示出的其他布置。
在图9中，标记30设置在衬底台WT上，所提供的发射器20/接收器40组合相对于投影***PS被固定。在其他方面，图8和9中的实施例是相同的。为了在平面图中将衬底台WT的覆盖区保持为合理的尺寸，标记30设置在衬底台WT的边缘周围。标记30的尺寸没有足够大到可以仅使用单个发射器20/接收器40组合。因而，提供多个发射器20/接收器40组合，并且在任何给定时刻标记30上面的那些组合可以用以读取衬底台WT的位置。例如在美国专利申请出版物第US2007/0288121号中描述了这种***，其通过引用将全文并入本文。图11以平面图的方式示出发射器20/接收器40组合的布置。
在衬底台WT上设置标记30的困难在于，浸没液体供给***12将在特定时刻(例如在投影***PS下面交换衬底台期间)需要跨过标记30。这可能会导致浸没液体遗留在标记30上。这种遗留在标记30上的浸没液体可能会处于传感器路径中并因此干扰由传感器进行的读取。这可能会导致传感器***中的误差。如图9示出的气流的使用可以用以将标记30上的液滴移动到传感器束路径外。这是除了已经在上文中参照图6描述过的优点之外附加的优点。
图10示出另一实施例的剖视图，除了下面描述的方面之外，其与图9中示出的相同。代替设置第一和第二出口110、120，在图10中示出可能的替代出口180的两个示例。所述替代出口180提供气流用于移动标记30上的液体液滴。在一个实施例中，出口180设置在发射器20/接收器40设置所在的表面中。在另一实施例中，在衬底台WT上设置附加的出口180。出口180可以配置成以90°以外的角度引导气流至标记30的表面。这对于移动标记30上的液体可能是更加有效的。然而，方向垂直于标记30的表面的气流也将是有效的。例如，衬底台WT相对于该气流的相对移动可以有效地将标记30上的液体液滴移动到传感器束路径外。
图11示出另一实施例，其中以平面图的方式示出与图9类似的***。然而，仅提供单个出口200以引导气流朝向标记30。单个出口200可以围绕发射器20/接收器40的一个或更多个组合，但是这并不是必须的。例如，每个发射器20/接收器40可以设置有单独的出口200。在一个实施例中，通过出口180/200的气流是可开关的，使得仅在标记30处于相关联的发射器20/接收器40组合之下时产生气流。由出口200排出的气流提供阻挡件(例如气帘)，其不允许液滴通过或将已经存在的液体移动到路径外。因此，由出口200排出的气流用以移动液体液滴和/或阻止液体液滴移动到标记30上。
在一个实施例中，提供一种光刻设备，包括传感器、第一出口和第二出口。传感器包括发射器，用以将辐射束沿传感器束路径投射至标记。第一出口提供沿传感器束路径的湍流流体流。第二出口用于提供层流流体流，其基本上包围湍流流体流。湍流和层流流中的至少一个可以是经过热调节的。
第二出口可以位于与发射器和/或标记设置所在的第一出口的一侧相对的第一出口的一侧上。
湍流流体流可以具有大于4000的雷诺数。层流流体流可以具有小于2300的雷诺数。
第二出口可以配置成使得层流流体流基本上阻止未调节流体到达传感器束路径。
第一和第二出口可以配置成沿基本上平行于束传播方向的方向提供流体。
第一出口可以配置成使得所述湍流流体流围绕传感器束路径。
第一出口可以围绕发射器和标记中的至少一个。第一出口可以包括一个或更多个开口。第二出口可以围绕第一出口。第二出口可以包括一个或更多个开口。
传感器还可以包括接收器，并且标记可以将来自发射器的辐射束反射至接收器。
光刻设备还可以包括用以支撑衬底的台。传感器可以配置成测量所述台相对于参照点的位置。
发射器和标记中的一个可以安装在台上。发射器和标记中的另一个可以相对于参照点以固定的关系安装。
光刻设备还可以包括浸没流体供给***，其配置成在光刻设备的投影***和衬底之间提供浸没流体。第一出口和第二出口中的至少一个可以配置成使得流出第一出口和第二出口中的至少一个的流体有效地移动在标记和发射器中的至少一个上的液滴，使得所述液滴不干扰辐射束。所述流体可以是气体。
在一个实施例中，提供一种光刻设备，包括台、流体供给***以及传感器。所述台布置成定位在投影***的下面。流体供给***是用以在投影***和台之间提供流体。传感器是用以测量所述台相对于参照位置的位置。传感器包括发射器和标记结构，标记结构包括标记。发射器相对于参照位置是固定的，并且标记被定位在台上，或者发射器被定位在台上而标记相对于参照位置是固定的。光刻设备还包括出口，用以提供气流以移动在标记结构和/或发射器上的液体液滴和/或阻止液体液滴移动到标记结构和/或发射器上。气流可以从标记结构和发射器中的一个移动液滴。替换地或附加地，气流可以阻止液滴移动到标记结构和发射器中的一个上。
在一个实施例中，提供一种器件制造方法，包括步骤：将图案化辐射束投影至衬底上；使用发射器将辐射束沿传感器束路径投射至标记来测量性质；提供具有第一特性的经过热调节的流体的第一流至传感器束路径的至少一部分；和提供具有第二流动特性的经过热调节的流体的第二流。第二流动特性与第一流动特性不同，并且在来自第一出口的经过热调节的流体附近提供第二流动特性。
在一个实施例中，提供一种器件制造方法，包括步骤：将图案化辐射束通过浸没液体投影至定位在台上的衬底上；使用发射器发射辐射束到标记结构的标记上来测量所述台相对于参照位置的位置。发射器相对于参照位置是固定的且标记被定位在所述台上，或者发射器被定位在台上而标记相对于参照位置是固定的。所述方法还包括步骤：提供气流以移动标记结构和/或发射器上的液体液滴和/或阻止液体液滴移动到标记结构和/或发射器上。气流可以将液滴移动离开标记结构和发射器中的一个。替换地或附加地，气流可以阻止液滴移动到标记结构和发射器中的一个上。
虽然本申请详述了光刻设备在制造IC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***、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，可以将这里公开的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)(例如具有为或约为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，机器可读指令可以嵌入到两个或更多个计算机程序中。所述两个或更多个计算机程序可以存储在至少一个不同的存储器和/或数据存储介质中。
上述控制器可以具有任何合适的用于接收、处理以及发送信号的配置。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。控制器还可以包括用于存储这种计算机程序的数据存储介质，和/或用以容纳这种介质的硬件。
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，不论浸没液体是否以浴器的形式提供的类型、仅衬底的局部表面区域上提供浸没液体的类型或浸没液体在衬底和/或衬底台上是非限制性的类型。在非限制的布置中，浸没液体可以流过衬底和/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***中，液体供给***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，但是不是基本上完全的浸没液体限制。
这里所述的液体供给***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***与衬底和/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、一个或更多个液体入口、一个或更多个气体入口、一个或更多个气体出口和/或一个或更多个提供液体至空间的液体出口的组合。在一个实施例中，所述空间的表面可以是衬底和/或衬底台的一部分，或者所述空间的表面可以完全覆盖衬底和/或衬底台的表面，或者所述空间可以包围衬底和/或衬底台。液体供给***可以视情况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所附权利要求的范围的情况下，可以对上述本发明进行更改。

Claims (15)

1.一种光刻设备，包括：
传感器，所述传感器包括用以将辐射束沿传感器束路径投射至标记的发射器；
第一出口，用于提供沿所述传感器束路径的湍流流体流；
第二出口，用于提供基本上包围所述湍流流体流的层状流体流；
其中，第二出口在第一出口的、与第一出口的设置发射器所在的一侧相对的一侧上。
2.如权利要求1所述的光刻设备，其中，所述湍流和层流中的至少一个被热调节。
3.如权利要求1或2所述的光刻设备，其中，所述湍流流体流具有大于4000的雷诺数。
4.如权利要求1或2所述的光刻设备，其中，所述层流流体流具有小于2300的雷诺数。
5.如权利要求1或2所述的光刻设备，其中，所述第二出口配置成使得所述层流流体流基本上阻止未调节流体到达所述传感器束路径。
6.如权利要求1或2所述的光刻设备，其中，所述第一出口配置成使得所述湍流流体流包围所述传感器束路径。
7.如权利要求1或2所述的光刻设备，其中，所述第一出口包围所述发射器和标记中的至少一个。
8.如权利要求1或2所述的光刻设备，其中，所述第二出口包围第一出口。
9.如权利要求1或2所述的光刻设备，其中，所述传感器还包括接收器，并且所述标记将来自所述发射器的辐射束反射至所述接收器。
10.如权利要求1或2所述的光刻设备，还包括用以支撑衬底的台，并且其中所述传感器配置用以测量所述台相对于参照点的位置。
11.如权利要求10所述的光刻设备，其中，所述发射器和标记中的一个安装在所述台上，并且其中所述发射器和标记中的另一个相对于所述参照点以固定关系安装。
12.如权利要求1或2所述的光刻设备，还包括浸没流体供给***，所述浸没流体供给***配置成在光刻设备的投影***和衬底之间提供浸没流体，
其中第一出口和第二出口中的至少一个配置成使得从第一和第二出口中的至少一个流出的流体有效地移动在所述标记和发射器中的至少一个上的液滴，使得液滴不干扰辐射束。
13.一种光刻设备，包括：
台，布置成定位在投影***下面；
流体供给***，用以在投影***和所述台之间提供流体；
传感器，用以测量所述台相对于参照位置的位置，所述传感器包括发射器和标记结构，所述标记结构包括标记，所述发射器相对于参照位置是固定的并且所述标记被定位在所述台上，或者所述发射器被定位在所述台上并且所述标记相对于参照位置是固定的；和
第一出口，用于提供沿传感器束路径的湍流流体流；
第二出口，用于提供基本上包围湍流流体流的层流流体流；
其中，第二出口在第一出口的、与第一出口的设置发射器所在的一侧相对的一侧上。
14.一种器件制造方法，包括步骤：
将图案化辐射束投影到衬底上；
使用发射器将辐射束沿传感器束路径投射至标记来测量性质；
提供湍流流体流至所述传感器束路径的至少一部分；和
提供基本上包围湍流流体流的层流流体流。
15.一种器件制造方法，包括步骤：
将图案化辐射束通过浸没液体投影至定位在台上的衬底上；
使用发射器发射辐射束到标记结构的标记上来测量所述台相对于参照位置的位置，其中所述发射器相对于参照位置是固定的且所述标记被定位在所述台上，或者所述发射器被定位在所述台上而所述标记相对于参照位置是固定的；
提供沿传感器束路径的湍流流体流；和
提供基本上包围湍流流体流的层流流体流。
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