CN101946155A - 与真空环境相适应的气体压力计 - Google Patents

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Abstract

在本发明的一个实施例中，提供一种用于真空环境中的气体压力计，其具有测量气流通道。所述气体压力计包括：在测量气流通道中的测量喷嘴。所述测量喷嘴配置成在来源于连接到所述测量气流通道的气体源的体积流动的音速阻扼流动条件下操作。气体压力计还包括压力传感器，其可操作地连接到测量气流通道、在所述体积流动的音速阻扼流动条件的下游，以便测量所述体积流动的压差，用于提供对所述测量喷嘴的末端和与其邻近的目标表面之间的间隙的指示。

Description

与真空环境相适应的气体压力计
技术领域
本发明涉及一种适于用于光刻设备的真空环境中的气体压力计的领域。
背景技术
光刻技术是一种用于在衬底的表面上形成特征的工艺。这种衬底可以包括用在制造平板显示器、电路板、各种集成电路以及类似装置中的那些衬底。经常用于这些应用的衬底是半导体晶片。本领域技术人员将会认识到，此处的描述也可以应用到其他类型的衬底。
在光刻过程中，被设置在晶片台(WS)上的晶片被曝光到由位于光刻系统内的曝光系统投影到晶片表面的图像。曝光系统包括用于将图像投影到晶片上的掩模版(也称为掩模)。
掩模版通常安装在掩模版台(RS)上并且通常位于晶片和光源之间。在光刻技术中，掩模版被用作光掩模例如用于在晶片上印刷电路。光刻光照射通过掩模，然后通过缩小图像的一系列光学透镜。然后这种小的图像被投影到晶片上。这个过程类似于照相机如何弯曲光以在胶片上形成图像。在光刻过程中光起着主要的作用。例如，在制造微处理器(也称为计算机芯片)时，形成功能更强的微处理器的关键是光的波长的尺寸。波长越短，在晶片上可以形成越多的晶体管。具有许多晶体管的晶片产生功能更强大、更快的微处理器。
当芯片制造商已经能够使用更短波长的光时，他们面临问题，即较短波长的光变得被用来聚焦光的玻璃透镜吸收。由于对较短波长的光的吸收，光不能到达硅晶片。结果，不能在硅晶片上形成电路图案。为了克服这种问题，芯片制造商发展已知为极紫外光刻技术(EUVL)的光刻工艺。在这种工艺中，玻璃透镜由反射镜代替。
光刻曝光工具绘制晶片拓扑，以便设定焦距。通常，采用一个接一个排出一行的传感器阵列。从每一个晶片获取拓扑数据并存储，然后采用算法确立用于曝光步骤的最佳平面。然而，确定焦点定位的光学装置面临来自由较低层的干涉波前造成的误差。
光学装置的一种替换是空气压力计，因为空气压力计不会遭受通常与确定焦点定位的光学装置相关的效应的麻烦。作为辅助焦点传感器的空气压力计能够以比(光学)水平传感器更高的保真度探测晶片的拓扑。存在显著的潜在性，可以将空气压力计的能力提高到可以替换水平传感器的程度。除了作为更精确的量测装置，尤其是在经过加工的晶片的光学噪音环境中，空气压力计还用少得多的成本，占据小得多的容积。
在实现这种先进装置之前将要克服的发展挑战中，主要为两个挑战。第一，因为通常的空气压力计具有相对长的响应时间，其将有用的带宽限制为～50Hz。第二，以有限的速度在晶片拓扑上移动的空气压力计的流体响应可能需要多个控制参数的充分优化。例如，缩短空气压力计的响应时间需要较快的质量流传感器(空气压力计的内部部件)并且可以缩小空气通道的容积。
此外，下一代光刻机器可以使用真空环境以消除吸收损失和污染。在这种条件下操作空气压力计将会将气动操作条件从低速粘滞流动改变成高速流动，达到音速条件。高速将会产生比在真空环境中可以被容纳的大得多的气流，并且简单的入口节流将可以将桥流量减小到不能测量的水平。
发明内容
需要一种用于真空环境的空气压力计，其适于用于光刻设备。
在本发明的一个实施例中，提供一种用在真空环境中的气体压力计，其具有测量气流通道。气体压力计可以包括在测量气流通道中的测量喷嘴。测量喷嘴可以配置成在来源于连接到所述测量气流通道的气体源的体积流动的音速阻扼流动条件下操作。气体压力计可以还包括压力传感器，操作地连接到测量气流通道、在所述体积流动的音速阻扼流动条件的下游，以便测量所述体积流动的压差，用于提供所述测量喷嘴的末端和与其邻近的目标表面之间的间隙的指示。
根据本发明的另一实施例，提供一种光刻设备，包括气体源和用于在真空环境中使用的气体压力计。所述气体压力计具有测量喷嘴，所述测量喷嘴配置成在由所述气体源供给的恒定的体积流动的音速阻扼流动条件下操作。气体压力计可以包括压力传感器，所述压力传感器操作地连接到所述测量喷嘴、在所述体积流动的音速阻扼流动条件的下游，以便测量所述体积流动的压差，用于提供所述测量喷嘴的末端和与其邻近的衬底之间的间隙的指示。光刻设备还可以包括曝光站，配置成用其横截面包括图案的辐射束曝光衬底。
根据本发明的另一实施例，提供一种用于通过绘制真空环境中晶片的拓扑来确定聚焦位置、以在光刻曝光工具中设定焦距的方法。所述方法可以包括提供气体源，和在真空环境中使用气体压力计，所述气体压力计具有测量喷嘴，所述测量喷嘴配置成在由所述气体源供给的恒定的体积流动的音速阻扼流动条件下操作。气体压力计可以包括压力传感器，所述压力传感器操作地连接到所述测量喷嘴、在所述体积流动的音速阻扼流动条件的下游，以便测量所述体积流动的压差，用于提供所述测量喷嘴的末端和与其邻近的衬底之间的间隙的指示。所述方法还可以包括用其横截面包括图案的辐射束曝光衬底。
下面将参照所附的附图详细地描述本发明的更多的实施例、特征以及优点，以及本发明不同的实施例的结构和操作。
附图说明
这里附图并入说明书并且形成说明书的一部分，附图示出本发明的一个或更多个实施例，并且和说明书一起进一步用来说明本发明的原理，以允许本领域技术人员能够实施和使用本发明。
图1示意地示出根据本发明一个实施例的气体压力计的侧视图；
图2示意地示出根据本发明一个实施例的用在真空环境中的空气压力计的侧视图；
图3示意地示出根据本发明一个实施例的示出流量作为压力的函数以便实现体积流动的音速阻扼流动条件的曲线；
图4示意地示出根据本发明一个实施例的孔环的形成；
图5示意地示出根据本发明一个实施例的示出用于指示增益的压力作为间隙的函数的曲线；
图6示意地示出根据本发明一个实施例的通过绘制真空环境中晶片的拓扑来确定聚焦位置、以在光刻曝光中用以设定焦距的方法的方框图；
图7示出根据本发明一个实施例的例如极紫外光刻系统等光刻设备。
本发明将参照附图进行描述。此外，附图标记的最左边的数字表示附图标记首先出现的附图。
具体实施方式
虽然这里描述了具体的结构和布置，但是应该理解，这仅是示范性的。本领域技术人员将会认识到，在不脱离本发明的精神和范围的情况下可以使用其他结构和布置。对本领域技术人员而言，显然本发明还可以被应用到其他多种领域。
本说明书公开一个或更多个包含或并入本发明特征的实施例，这些特征包括适用于光刻设备的真空环境中的气体压力计，例如用在极紫外光刻系统(EUVL)中的真空环境中的气体压力计。所公开的实施例仅是本发明的示例。本发明的范围不限于所公开的实施例。本发明由这里的权利要求限定。
所述的实施例和在说明书中提到的“一个实施例”、“实施例”、“示例性实施例”等表示所述的实施例可以包括特定特征、结构或特性，但是，每个实施例可以不必包括特定的特征、结构或特性。而且，这些段落不必指的是同一个实施例。此外，当特定特征、结构或特性与实施例结合进行描述时，应该理解，无论是否明确描述，其均在本领域技术人员所掌握的知识中、以实现将这些特征、结构或特性与其他实施例结合。
本发明的实施例提供气体压力计，其适于用在例如极紫外光刻(EUVL)系统的光刻设备的真空环境中。在(诸如空气压力计)气体压力计中，通过降低入口压力、同时仍然允许喷嘴达到音速条件，可以实现低流动性的要求。这种情形的一个优点可以在最小化湍流气动噪音的遍及传感器的低雷诺数中看到。这种流动条件与常规的空气压力计传感器基本上不同。
根据本发明的一个实施例，通过允许喷嘴在阻扼点(choking point)以上操作，系统变得对下游压力的变化不敏感。这个特征实质上减轻或消除了需要监测系统的操作压力比的需求。
由于低流动条件，压差传感器可以理想地用于测量响应于传感器操作高度的改变的压力。为了限制传感器将感测的压力范围，次级喷嘴可以仅用于限制由传感器感测的压差并且最小化由不稳定的输入引入的误差。
对于气体压力计，喷嘴可以采用小的操作间隙，通常是(但不限于)135μm。可以采用设置用来以所需的流量产生固定的喷嘴入口压力的多孔限制器，节流喷嘴的入口。可以允许喷嘴在喷嘴出口处达到音速条件，这在流动、压力和孔环(annulus)之间形成唯一的关系。通过将流量保持为恒定，压力可以是表示正在运行的喷嘴所在的高度的孔环面积的单一的函数。
与本发明的一个实施例一致，空气压力计可以配置成产生是传统空气压力计传感器的几倍(例如3-4倍)的气动增益。根据本发明另一实施例，密封的壳体可以包含产生污染物并可以被连续地净化以抑制甚至是小的泄露的影响的所有元件。
加工误差或工艺误差是光学拓扑系统固有的。它们还强烈地依赖于用于给定工艺的抗蚀剂的类型和厚度。在极紫外系统中，所用的抗蚀剂可以比其他工艺中采用的抗蚀剂薄。这意味着，对于可以在真空中运行的不依赖于工艺的拓扑系统有增长的需求。虽然空气压力计用很少的空气工作、或在音速条件下操作的喷嘴对于精确的间隙测量是足够的这些性质并不是其固有的或本来的性质，但是与本发明的一个实施例相同的空气压力计基本上可以满足这种要求。这种空气压力计可以用作校准器或用作用于建立表面拓扑的主传感器。
图1示意地示出根据本发明的一个实施例的可以与真空环境相适应的气体压力计100的侧视图。例如，气体压力计100可以适用于具有测量气流通道105的真空环境。然而，在替换的实施例中，气体压力计100还可以用于大气环境中。
与本发明的一个实施例相同，气体压力计100可以包括在测量气流通道105中的测量喷嘴110。测量喷嘴110可以配置成在源自连接到测量气流通道105的气体源120的体积流动(volumetric flow)的区域115中的音速阻扼流动条件(sonically choked flow condition)下操作。气体源120可以包括空气泵(未示出)，其将空气供给流量控制器(未示出)，所述流量控制器用于将流入气体压力计100的空气流保持为恒定流量。空气在进入测量气流通道105之前可以通过过滤器(未示出)，最后到达测量喷嘴110。为了确保到测量喷嘴110和次级压力口122的正常流量，第一限流器125可以设置在测量气流通道i05内。第一限流器125可以产生音速阻扼流动条件并且具有降低上游压力和流动振荡或干扰的效果。
气体压力计100还可以包括压力传感器127，其操作地连接到测量气流通道105、在体积流动的音速阻扼流动条件区域115的下游，以测量体积流动的压差，用于提供对在测量喷嘴110的末端135和与其邻近的目标145的目标表面140之间的间隙130的指示。
在本发明的一个实施例中，压力传感器127可以是压差传感器。压差传感器的一个示例是电容压力传感器，其具有1000Hz的带宽和小于25mm3的尺寸。本领域普通技术人员将会认识到，这种类型的压差传感器被广泛地应用并且一般可以使用Massachusetts的Andover的MKS设备。与本发明的一个实施例一样，压力传感器127可以包括具有传导层的压力接收隔膜和固定电极，其位于隔膜的对面并且连接到电容探测电路。电容探测电路通过使用在隔膜和固定电极之间产生的电容的波动，可以静电感测隔膜的内部部分的位移，以便探测压差。
测量气流通道105可以经由差动流动通道105a(differential flow)连接。差动流动通道105a可以包括在测量气流通道105和次级压力口122之间的压力传感器127。如果在测量喷嘴110处的压力基本上等于在次级压力口122处的压力，则没有流动流过压力传感器127。然而，如果在测量喷嘴110和例如目标(例如晶片)145之间的距离相对于测量喷嘴110的末端135之间的距离改变，则在测量喷嘴110处的压力也将会改变。到次级压力口122和测量气流通道105或例如来自次级压力口和测量气流通道105的空气的移动经过差动流动通道105a形成压差。这种压力差异由压力传感器127来探测。例如，压力传感器127可以测量测量喷嘴110的第一压力水平和次级压力口122的第二压力水平之间的体积流动的压差。一旦探测到压差，就可以测量测量喷嘴110和目标表面140之间的距离。
以这种方式，气体压力计100可以基于来自压力传感器127的压差的信号，测量在间隙130处的偏移距离。为了通过绘制晶片的拓扑来确定聚焦位置，第一限流器125可以位于压力传感器127的上游，并且配置成降低测量气流通道105的入口150处的压力，同时对于来自气体源120以基本上恒定的流量流动的气体，允许测量喷嘴110达到音速阻扼流动条件。测量气流通道105的入口105可以配置成接收来自气体源120的气体。
在一个实施例中，气体源120和第一限流器125可以配置成将测量喷嘴110的出口(末端135)的正上游的气压和孔环区域155内的测量喷嘴110的出口的正下游的气压之间的比值保持为基本上等于或大于与喷嘴110的出口的正下游的期望的最大气体压力相对应的阈值。
气体压力计100还可以包括密封壳体160，以包围测量气流通道105和压力传感器127，用于在真空环境中提供污染物阻挡件。真空环境中的气体压力计100可以在测量喷嘴110的末端135处以想要的气流被阻扼操作，使得气体源120提供恒定的空气或氮气流量。次级压力口122可以配置成在真空环境中排出来自气体源120的气体。当目标表面140是晶片时，气体压力计100可以为由光刻设备实施的晶片加工过程中的曝光步骤建立最佳平面。
图2示意地示出根据本发明的一个实施例的用于真空环境中的例如空气压力计200等气体压力计。空气压力计200可以包括次级气流通道205。次级气流通道205可以包括位于次级气流通道205中的次级喷嘴210。次级喷嘴210可以操作地连接到压力传感器127，以实现压力传感器127测量测量喷嘴110的第一压力水平和次级喷嘴210的第二压力水平之间的体积流动的压差。
在空气压力计200中，次级喷嘴210可以限制压力传感器127获得的压差的测量范围，或消除从所述气体源120到测量喷嘴110的恒定质量流中的变化。空气压力计200可以基于来自压力传感器127的压差的信号测量间隙130中的偏移距离，用于通过绘制晶片的拓扑来确定聚焦位置。
与本发明的一个实施例一致，空气压力计200的次级气流通道205还包括位于压力传感器127上游的第二限流器125a。第二限流器125a可以配置成降低次级气流通道205的入口150a处的压力，用于气体从气体源120以基本上恒定流量流动。次级气流通道205的入口150a可以配置成接收来自气体源120的气体。次级喷嘴210可以配置成在真空环境中排出来自气体源120的气体。
图3示意地示出根据本发明的一个实施例的用以实现体积流动的音速阻扼流动条件305的空气流量(流量)作为压力(Pr)的函数的曲线。来自可能正在供给空气的气体源120的体积空气流被第一限流器125轭流或阻扼的音速阻扼流动条件305是由文氏管效应(Venturi effect)引起的动态条件。当特定压力和温度的流动气体流过第一限流器125(例如在节流孔板中的孔或管道中的阀)进入低压环境中时，根据质量守恒，当流过第一限流器125的较小横截面积时，流速必须增大用于初始的亚音速上游条件。同时，文氏管效应引起压力降低。
音速阻扼流动条件305是在质量通量不随下游压力环境进一步降低而增大时的限制条件。对于例如空气或氮气等同质气体，绝热条件下发生阻扼的物理点是出口平面速度处于音速条件或至少处于马赫数为1的时刻。这种气体的阻扼流动在许多工程应用中是有用的，因为质量流量不依赖于下游压力，仅依赖于第一限流器125的上游侧的温度和压力。在音速阻扼流动条件305下，可以用校准的第一限流器125来形成特定的质量流量。
根据本发明的一个实施例，基于空气压力计200的传感器可以测量“真实的”偏移距离作为测量喷嘴110的末端135和靠近的接近表面(例如目标表面140)之间的间隙130。真空环境中的空气压力计200可以被阻扼操作。例如，在光刻处理的一个具体应用中，可以在“周围环境”压力＜0.1mbar的情况下由最大流量＝0.11pm限定极紫外真空环境。阻扼流动可以在出口或末端135处限定为马赫数为1。可以期望阻扼边界位于测量喷嘴110处。
为了形成音速阻扼流动条件305，上游压力(Pupstream)和下游压力(Pdownstream)之间的比值可以保持为Pupstream/Pdownstream＞1.893。音速阻扼流动条件305的其他控制方程式包括：限制器(ΔP＝kQL/A)；摩擦力(ΔP＝1/2fL/Dρ(Q/A)2)；面积改变(ΔP＝1/2ρ(Q/A)2(A2/A1)2-1))；喷嘴(ΔP＝Pin(1-(1+(γ-1)/2M2))(γ/(γ+1))。同样，操作参数可以包括压力：100mbr到0.1mbr，～100mbr净压降；流量：0.1nlpm，间隙130：135μm间隙；气动增益：(压力)126mPa/nm(流量)4.5×10-7nlpm/nm(流量可能是不可测的)。在这种方式中，通过应用压力传感器127代替质量流量传感器，吹进真空的空气压力计200变得可行。
图4示意地示出根据本发明一个实施例的孔环155a的形成。孔环155a指的是环形几何形状图形，或更一般地，指的是环形物体。孔环155a可以是在测量喷嘴110和紧绕例如空气或氮气等气体在被阻扼之后可以从气体源120流动的位置周围的目标表面140之间的空隙。
在操作时，气体源120和第一限流器125可以配置成保持测量喷嘴110的出口(末端135)的正上游的气体压力(Pupstream)和孔环155a区域中的测量喷嘴110的出口的正下游的气体压力(Pdownstream)之间的比值。该比值可以保持成基本上等于或大于与测量喷嘴110的出口的正下游处的最大的期望气体压力相对应的阈值。
在空气压力计200中，测量喷嘴110可以被设定处于小的操作间隙130处，并且测量喷嘴110的入口150可以使用设定用以在所需的流量下产生固定的喷嘴入口压力的诸如第一限流器125等多孔限制器进行节流。测量喷嘴110可以被操作成使得在喷嘴出口(末端135)处达到音速条件，这在流动400、用箭头405示出的压力以及孔环区域410之间形成唯一的关系。通过保持流量恒定，压力405可以仅是表示测量喷嘴110操作所处的高度或间隙130的孔环区域410的函数。
因此，进入真空的空气压力计200可以在阻扼流动机制中操作，其在使用压力传感器127的同时产生足够的气动增益给函数。与本发明的一个实施例一致，空气压力计200可以配置成产生比常规空气压力计传感器多3-4倍的气动增益。
图5示意地示出了根据本发明一个实施例的用于指示增益的压力405作为间隙130的函数的曲线500。在本发明的一个实施例中，用于在大气环境条件下操作的气动数据可以包括流量400＝58Slpm，压力405＝312kPa，增益＝250pa/um。
图6示意地示出根据本发明一个实施例的一种用于在光刻曝光工具中通过在真空环境中绘制晶片的拓扑来确定聚焦位置以设定焦点的方法600的方框图。方法600的步骤仅是示例性的，并且不必按照所示的次序执行。可以有图6中未示出的附加的中间步骤。这些步骤的一部分是可选的，和/或对特定实施例是特定的。所有的实施例可以不使用图6中示出的步骤的全部。附加地，在图1和2中示出的部件配置成执行图6中示出的不同的功能性步骤。然而，方法600不限于图1和2中示出的实施例，并且也可以由其他系统实施执行。
如在方框605中示出的，方法600可以包括从气体源120提供例如空气或氮气等气体供给。
如方框610所示，方法600还可以包括在真空环境中使用具有测量喷嘴110的气体压力计100。测量喷嘴110可以配置成在由气体源120供给的恒定的体积流动的音速阻扼流动条件下操作。气体压力计100可以包括压力传感器127，其可以操作地连接到测量喷嘴110、在体积流动的音速阻扼流动条件的下游，以便测量体积流动的压差。测量压差可以表示测量喷嘴110的末端135和目标145的表面140(例如靠近测量喷嘴110的衬底表面)之间的间隙130的高度。如方框615所示，方法600可以附加地包括用横截面上包括图案的辐射束曝光衬底。
如方框620所示，用横截面上包括图案的辐射束曝光衬底还可以包括将测量喷嘴和衬底定位成使得从测量喷嘴110排出的气体撞击到衬底。如方框625所示，方法600还可以包括在曝光衬底之前通过使用气体压力计100测量衬底的一个或更多个特征。
图7示意地示出根据本发明的一个实施例的用于在真空环境中使用图2中示出的空气压力计200的光刻设备700。光刻设备700可以包括图1中示出的气体源120、图1中示出的用于真空环境中的气体压力计，所述气体压力计具有配置成在由气体源120供给的恒定的体积流动的音速阻扼流动条件下操作的测量喷嘴110。如上所述，气体压力计100可以包括压力传感器127，其可以操作地连接到测量喷嘴110、在体积流动的音速阻扼流动条件的下游，以便测量体积流动的压差。该测量可以表示测量喷嘴110的末端135和与其靠近的诸如目标145等衬底之间的间隙130。
在光刻设备700内，常规的曝光站可以配置成横截面上包括图案的辐射束曝光衬底。附加地，光刻设备700可以包括常规测量站，其可以配置成在曝光衬底之前通过使用气体压力计测量衬底的一个或更多个特征。测量喷嘴110和衬底可以定位成使得由测量喷嘴110排出的气体撞击例如目标145等衬底。光刻设备700还可以包括常规衬底台室，其配置成包括衬底台，衬底台配置成在用具有图案化横截面的束照射衬底期间支撑衬底。
在一个实施例中，光刻设备700还可以包括常规光刻调平系统，其包括气体压力计100。在另一实施例中，光刻设备700还包括常规光刻拓扑绘制装置，所述绘制装置包括气体压力计100。在替换的实施例中，光刻设备700还可以包括用于光刻的常规的邻近传感器，其包括气体压力计100。
与本发明的一个实施例一致，设备700可以包括：照射系统(照射器)IL，其配置用于调节辐射束B(例如，紫外(UV)辐射或极紫外(EUV)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。
支撑结构MT支撑图案形成装置MA，即承载图案形成装置的重量。支撑结构MT以依赖于图案形成装置的方向、光刻设备700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。支撑结构可以采用机械的、真空的、静电的或其它夹持技术保持图案形成装置。所述支撑结构可以是框架或台，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(例如相对于投影系统)。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“投影系统”应该广义地解释为包括任意类型的投影系统，投影系统的类型可以包括折射型、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。
如这里所示的，所述设备700是反射型的(例如，采用反射式掩模)。替代地，所述设备700可以是透射型的(例如，采用透射式掩模)。
光刻设备700可以是具有两个(双台)或更多衬底台(和/或两个或更多个掩模台)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。
光刻设备700也可以是以下类型的，其中衬底的至少一部分被具有相对高折射率的液体(例如水)所覆盖，以填充投影系统和衬底之间的空间。浸没液也可以施加到光刻设备700中的其它空间，例如施加到掩模和投影系统之间。浸没技术可用于增加投影系统的数值孔径在本领域是公知的。本文中所使用的术语“浸没”并不意味着诸如衬底等结构必须浸没在液体中，而仅仅意味着在曝光期间液体处于投影系统和衬底之间。
参照图7，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700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700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。
照射器IL可以包括调整器AD，用于调整辐射束的角度强度分布。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。
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。已经穿过掩模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IF2(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IF1用于相对于所述辐射束B的路径精确地定位掩模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)的帮助来实现掩模台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)，掩模台MT可以仅与短行程致动器相连，或可以是固定的。可以使用掩模对准标记M1、M2和衬底对准标记P1、P2来对准掩模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掩模MA上的情况下，所述掩模对准标记可以位于所述管芯之间。
可以将所示的设备700用于以下模式中的至少一种中：
1.在步进模式中，在将掩模台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，在对掩模台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相对于掩模台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.在另一个模式中，将保持可编程图案形成装置的掩模台MT保持为基本静止，并且衬底台WT移动和扫描的同时，将赋予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可以在每次移动衬底台WT之后或每一次扫描的连续辐射脉冲之间根据需要更新可编程图案形成装置。这种模式的操作可以容易地应用到采用例如上面提到的可编程反射镜阵列类型的可编程图案形成装置的无掩模光刻。
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。
上面的描述提到光、光源以及光束。应该认识到，所指的光不限于具有可见波长的光，而是可以包括其他波长的光，包括适用于上述光刻的紫外光或红外光。
例如，极紫外光刻系统可以包括极紫外源。极紫外光刻系统还可以包括图像光学元件，包括反射镜、光瞳、安装在掩模版台(RS)上的具有将要成像到晶片805上的图案的图像的反射性掩模版以及投影光学系统(PO)反射镜。随后，极紫外辐射被投影到安装在晶片台(WS，未示出)上的晶片上。应该认识到，在极紫外系统中掩模版是反射性的，这与以例如深紫外或可见光的较长波长操作的光学光刻系统不同，在那种情况下掩模版通常是透射型的，但是本发明对两种类型的掩模版都是可以应用的。
虽然本文详述了光刻设备700在制造具体器件(例如集成电路或平板显示器)中的应用，但是应该理解到，这里描述的光刻设备可以有其它的应用。这些应用包括，但不限于，制造集成电路、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)、薄膜磁头以及微电子机械装置(MEMS)等。此外，例如在平板显示器中，本申请的设备可以用于帮助形成不同的层，例如薄膜晶体管层和/或滤色片层。
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)、量测工具和/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。
虽然上面已经具体参考了本发明实施例用于光学光刻技术的情况，但是应该认识到，本发明可以用于其他应用中，例如用于压印光刻，并且只要情况允许，不局限于光学光刻术。在压印光刻术中，图案形成装置中的拓扑限定了在衬底上产生的图案。可以将所述图案形成装置的拓扑印刷到提供给所述衬底的抗蚀剂层中，在其上通过施加电磁辐射、热、压力或其组合来使所述抗蚀剂固化。在所述抗蚀剂固化之后，所述图案形成装置从所述抗蚀剂上移走，并在抗蚀剂中留下图案。
虽然上面已经具体参考了本发明实施例用于光学光刻技术的情况，但是应该认识到，本发明能够用于其他应用中，例如用于压印光刻，并且只要情况允许，不局限于光学光刻术。在压印光刻术中，图案形成装置中的拓扑限定了在衬底上产生的图案。能够将所述图案形成装置的拓扑印刷到提供给所述衬底的抗蚀剂层中，在其上通过施加电磁辐射、热、压力或其组合来使所述抗蚀剂固化。在所述抗蚀剂固化之后，所述图案形成装置从所述抗蚀剂上移走，并在抗蚀剂中留下图案。
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)(例如具有或约为365、355、248、193、157或126nm的波长)和极紫外(EUV)辐射(例如具有5-20nm范围的波长)以及粒子束，例如离子束或电子束。
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、反射式的、磁性的、电磁的和静电光学构件。
虽然上面已经描述了本发明的具体实施方式，应该理解，本发明可以应用于其他方面。例如，本发明可以采用包含描述上述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，或具有将这种计算机程序存储其中的数据存储介质(例如半导体存储器、磁盘或光盘)。
结论
虽然上面已经描述了本发明的多个实施方式，应该理解，这些实施方式仅以示例的方式给出，而不是限定性的。在不脱离本发明的精神和范围的情况下对本发明作出形式和细节上的修改对本领域技术人员是显而易见的。因此，本发明的宽度和范围不应该受到上述示例性实施例的限制，而应该根据权利要求及其等同进行限定。
可以认识到，不是发明内容和摘要部分而是用具体实施例部分解释权利要求。发明内容和摘要部分可以列举一个或更多个，但不是发明人想到的本发明的全部实施方式，并且并不以任何方式限制本发明和权利要求。

Claims (20)

1.一种用于真空环境中的气体压力计，具有测量气流通道，所述气体压力计包括：
在测量气流通道中的测量喷嘴，所述测量喷嘴配置成在来源于连接到所述测量气流通道的气体源的体积流动的音速阻扼流动条件下操作；和
压力传感器，其可操作地连接到测量气流通道、在所述体积流动的音速阻扼流动条件的下游，以便测量所述体积流动的压差，用于提供对所述测量喷嘴的末端和与其邻近的目标表面之间的间隙的指示。
2.根据权利要求1所述的气体压力计，其中，所述气体压力计具有次级气流通道，所述气体压力计还包括：
位于次级气流通道中的次级喷嘴，所述次级喷嘴可操作地连接到压力传感器，以允许所述压力传感器测量所述测量喷嘴的第一压力水平和所述次级喷嘴的第二压力水平之间的所述体积流动的压差。
3.根据权利要求2所述的气体压力计，其中，所述次级喷嘴实现下列中至少一个操作：
限制由压力传感器获得的所述压差的测量范围，和
消除从所述气体源到所述测量喷嘴的恒定质量流量中的变化。
4.根据权利要求1-3中任一项所述的气体压力计，其中，所述气体压力计基于来自压力传感器的所述压差的信号测量间隙中的偏移距离，用于通过绘制晶片的拓扑确定聚焦位置。
5.根据权利要求1-4中任一项所述的气体压力计，其中，所述气体压力计的所述测量气流通道还包括：
第一限流器，所述第一限流器位于所述压力传感器的上游，并且配置成降低测量气流通道的入口处的压力，同时允许所述测量喷嘴对于从所述气体源以基本上恒定的流量流动的气体达到音速阻扼流动条件，所述测量气流通道的所述入口配置成接收来自所述气体源的气体。
6.根据权利要求1-5中任一项所述的气体压力计，其中，所述气体源和所述第一限流器配置成将所述测量喷嘴的出口的正上游的气体压力和孔环区域中所述测量喷嘴的出口的正下游的气体压力之间的比值保持为大致等于或大于与所述测量喷嘴的出口的正下游的最大期望气体压力相对应的阈值。
7.根据权利要求2所述的气体压力计，其中，所述气体压力计的所述次级气流通道还包括：
第二限流器，其位于所述压力传感器的上游，并且配置成减小从所述气体源以基本上恒定的流量流动的气体在所述次级气流通道的入口处的压力，所述次级气流通道的入口配置成接收来自所述气体源的气体。
8.根据权利要求7所述的气体压力计，其中，所述气体压力计配置成在真空环境中操作，并且在所述测量喷嘴的末端处以期望的气体流量被阻扼，使得所述气体源提供恒定的空气流或氮气流，所述次级喷嘴配置成在所述真空环境中排出来自所述气体源的气体。
9.根据权利要求1-8中任一项所述的气体压力计，其中，所述目标表面是晶片，并且其中所述气体压力计能够为光刻设备的晶片加工中的曝光步骤建立最佳平面。
10.根据权利要求1-9中任一项所述的气体压力计，还包括：
密封壳体，用以包围所述测量气体通道和所述压力传感器，用于在真空环境中提供污染阻挡件。
11.一种光刻设备，包括：
气体源；
气体压力计，用于真空环境中，所述气体压力计具有测量喷嘴，所述测量喷嘴配置成在由所述气体源供给的恒定的体积流动的音速阻扼流动条件下操作；和其中所述气体压力计包括压力传感器，所述压力传感器可操作地连接到所述测量喷嘴、在所述体积流动的音速阻扼流动条件的下游，以便测量所述体积流动的压差，用于提供对所述测量喷嘴的末端和与其邻近的衬底之间的间隙的指示；和
曝光站，配置成用其横截面包括图案的辐射束曝光所述衬底。
12.根据权利要求11所述的光刻设备，还包括：
测量站，配置成在曝光所述衬底之前通过使用所述气体压力计测量所述衬底的一个或更多个特征。
13.根据权利要求11或12所述的光刻设备，其中，所述测量喷嘴和所述衬底被定位成使得从所述测量喷嘴排出的气体撞击所述衬底。
14.根据权利要求11-13中任一项所述的光刻设备，还包括：
衬底台室，配置成包括衬底台，所述衬底台配置成在用具有图案化横截面的束照射所述衬底期间支撑所述衬底。
15.根据权利要求11-14中任一项所述的光刻设备，还包括：
光刻调平系统，其包括所述气体压力计。
16.根据权利要求11-15中任一项所述的光刻设备，还包括：
光刻拓扑绘制装置，其包括所述气体压力计。
17.根据权利要求11-16中任一项所述的光刻设备，还包括：
用于光刻的邻近传感器，其包括所述气体压力计。
18.一种用于通过绘制真空环境中晶片的拓扑来确定聚焦位置以在光刻曝光工具设定焦点的方法，所述方法包括步骤：
提供气体源；
在真空环境中使用气体压力计，所述气体压力计具有测量喷嘴，所述测量喷嘴配置成在由所述气体源供给的恒定的体积流动的音速阻扼流动条件下操作，其中所述气体压力计包括压力传感器，所述压力传感器可操作地连接到所述测量喷嘴、在所述体积流动的音速阻扼流动条件的下游，以便测量所述体积流动的压差，用于提供对所述测量喷嘴的末端和与其邻近的衬底之间的间隙的指示；和
将用其横截面包括图案的辐射束曝光所述衬底。
19.根据权利要求18所述的方法，其中，用其横截面包括图案的辐射束曝光所述衬底，所述方法还包括步骤：
定位所述测量喷嘴和所述衬底，使得从所述测量喷嘴排出的气体撞击到所述衬底。
20.根据权利要求19所述的方法，还包括步骤：
在曝光所述衬底之前通过使用所述气体压力计测量所述衬底的一个或更多个特征。
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