CN102147574B - 光刻装置和器件制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种光刻装置和器件制造方法。在所述装置中,投影系统的最后元件和传感器之间的空间填充有液体。

Description

光刻装置和器件制造方法

[0001] 本申请是2004年6月9日递交的、发明名称为“光刻装置和器件制造方法”的中国专利申请200410047698.9的分案申请。

技术领域

[0002] 本发明涉及一种光刻投影装置,该装置包括:

[0003]-提供辐射投影光束的辐射系统;

[0004]-支撑构图装置的支撑结构,该构图装置用于根据所需的图案对投影光束进行构图;

[0005]-保持基底的基底台;

[0006]-在基底的目标部分投影带图案的光 束的投影系统;

[0007]-至少部分的用液体填充所述投影系统的最后元件和定位在所述基底台上的目标之间的空间的液体供给系统。

背景技术

[0008] 这里使用的术语“构图装置”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,其中所述图案与要在基底的目标部分上形成的图案一致;本文中也使用术语“光阀”。一般地,所述图案与在目标部分中形成的器件如集成电路或者其它器件的特殊功能层相对应(如下文)。这种构图装置的示例包括:

[0009] ■掩模。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。这种掩模在福射光束中的布置使入射到掩模上的辐射能够根据掩模上的图案而选择性地被透射(在透射掩模的情况下)或者被反射(在反射掩模的情况下)。在使用掩模的情况下,支撑结构一般是一个掩模台,它能够保证掩模被保持在入射光束中的所需位置,并且如果需要该台会相对光束移动。

[0010] ■可编程反射镜阵列。这种设备的一个例子是具有一粘弹性控制层和一反射表面的矩阵可寻址表面。这种装置的基本原理是(例如)反射表面的已寻址区域将入射光反射为衍射光,而未寻址区域将入射光反射为非衍射光。用一个适当的滤光器,从反射的光束中滤除所述非衍射光,只保留衍射光;按照这种方式,光束根据矩阵可寻址表面的定址图案而产生图案。可编程反射镜降列的另一实施例利用微小反射镜的矩阵排列,通过使用适当的局部电场,或者通过使用压电致动器装置,使得每个反射镜能够独立地关于一轴倾斜。再者,反射镜是矩阵可寻址的,由此已寻址反射镜以不同的方向将入射的辐射光束反射到未寻址反射镜上;按照这种方式,根据矩阵可寻址反射镜的定址图案对反射光束进行构图。可以用适当的电子装置进行该所需的矩阵定址。在上述两种情况中,构图装置可包括一个或者多个可编程反射镜阵列。反射镜阵列的更多信息可以从例如美国专利US5,296,891、美国专利US5,523,193、PCT专利申请W098/38597和WO 98/33096中获得,这些文献在这里引入作为参照。在可编程反射镜阵列的情况中,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。[0011] ■可编程IXD阵列,例如由美国专利US 5,229,872给出的这种结构,它在这里引入作为参照。如上所述,在这种情况下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。

[0012]为简单起见,本文的其余部分在一定的情况下具体以掩模和掩模台为例;可是,在这样的例子中所讨论的一般原理应适用于上述更宽范围的构图装置。

[0013] 光刻投影装置可以用于例如集成电路(IC)的制造。在这种情况下,构图装置可产生对应于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,单一的晶片将包含相邻目标部分的整个网格,该相邻目标部分由投影系统逐个相继辐射。在目前采用掩模台上的掩模进行构图的装置中,有两种不同类型的机器。一类光刻投影装置是,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;这种装置通常称作晶片步进器。另一种装置(通常称作步进-扫描装置)通过在投射光束下沿给定的参考方向(“扫描”方向)依次扫描掩模图案、并同时沿与该方向平行或者反平行的方向同步扫描基底台来辐射每一目标部分;因为一般来说,投影系统有一个放大系数M(通常< I),因此对基底台的扫描速度V是对掩模台扫描速度的M倍。关于如这里描述的光刻设备的更多信息可以从例如美国专利US6,046,792中获得,该文献这里作为参考引入。

[0014] 在用光刻投影装置的制造方法中,(例如在掩模中的)图案成像在至少部分由一层辐射敏感材料(抗蚀剂)覆盖的基底上。在这种成像步骤之前,可以对基底进行各种处理,如涂底漆,涂敷抗蚀剂和弱烘烤。在曝光后,可以对基底进行其它的处理,如曝光后烘烤(PEB),显影,强烘烤和测量/检查成像特征。以这一系列工艺为基础,对例如IC的器件的单层形成图案。这种图案层然后可进行各种处理,如蚀刻、离子注入(掺杂)、镀金属、氧化、化学-机械抛光等完成一单层所需的所有处理。如果需要多层,那么对每一新层重复全部步骤或者其变化。最终,在基底(晶片)上出现器件阵列。然后采用例如切割或者锯割技术将这些器件彼此分开,单个器件可以安装在载体上,与管脚等连接。关于这些处理的进一步信息可从例如Peter van Zant的“微芯片制造:半导体加工实践入门(MicrochipFabrication:A Practic al Guide to Semiconductor Processing),,一书(第三版,McGrawHill Publishing C0.,1997,ISBN 0-07-067250-4)中获得,这里作为参考引入。

[0015] 为了简单起见,投影系统在下文称为“镜头”;可是,该术语应广义地解释为包含各种类型的投影系统,包括例如折射光学装置,反射光学装置,和反折射系统。辐射系统还可以包括根据这些设计类型中任一设计的操作部件,用于引导、整形或者控制辐射投射光束,这种部件在下文还可共同地或者单独地称作“镜头”。另外,光刻装置可以是具有两个或者多个基底台(和/或两个或者多个掩模台)的类型。在这种“多级式”器件中,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。例如在美国专利US5,969,441和W098/40791中描述的二级光刻装置,这里作为参考引入。

[0016] 建议将光刻投影装置中的基底浸溃在液体中,该液体具有相对高的折射率,例如水,从而填充投影镜头的最后光学元件和基底之间的空间。其出发点是能够成像更小的特征,因为曝光辐射在液体中比在空气和真空中将具有更短的波长。(液体的效果也可以看作增加系统的有效NA)。[0017] 然而,将基底和基底和基底台淹没在许多液体池(参照例子US4,509,852,这里作为参考引入)中意味着存在大体积的液体,在扫描曝光时该液体必须加速。这需要附加的或更强大的电机,并且液体中的湍流可以导致不需要的和无法预测的效果。

[0018] 对液体供给系统提出的一个解决方案是仅在基底的局部区域,和投影系统的最后元件和基底(该基底通常具有比投影系统的最后元件大的表面区域)之间提供液体。已经提出的解决这个问题的一个方法在W099/49504中披露,这里作为参考引入。如图14和15所述,液体由基底上的至少一个入口 IN提供,优选的沿相对最后元件的基底的移动方向,并且在经过投影系统下后,通过至少一个出口 OUT移去。即,当基底在-X方向在元件下扫描时,在元件的+X侧提供液体,并且在-X侧吸取流体。图15示出了示意性的安置,其中液体通过入口 IN提供,并且通过出口 OUT在元件的另一侧吸取,该出口 OUT连接到低压源。在图14的描述中,液体沿相对最后元件的基底的移动方向提供,虽然这并不需要。位于最后元件周围的各种方向和数量的入和出口是可能的,一个例子在图23中示出,其中在最后元件周围的常规图案中提供四套在各面带有出口的入口。

发明内容

[0019] 本发明的目的在于提供一种有改善功能的浸溃光刻投影装置。

[0020] 如开始段落详细说明的那样,这个和其它目的依据本发明在光刻装置中实现,其特征在于通过所述辐射投影光束,至少一个传感器定位用于照射,该辐射投影光束经过所述浸溃液。这样,不需要采取详细来来自传感器的信号,以考虑由传感器检测的参数,该传感器通过不同的媒介检测该参数,底层通过该媒介成像。然而,需要保证的是当由液体浸溃时,传感器的设计能兼容使用。本发明利用的传感器包括用于相对投影系统对准基底台的对准传感器、透射像传感器、聚焦传感器、点或辐射量传感器、或集成镜头干涉计和扫描器和对准标记。在对准传感器的情况下,对准传感器的测量栅格具有小于500nm的间距,其改善了对准传感器的分辨率。

[0021] 依据本发明的另一方面,提供一种器件制造方法,该方法包括步骤如下:

[0022]-提供基底,该基底至少部分由辐射敏感材料层覆盖;

[0023]-用辐射系统提供辐射投影光束;

[0024]-用构图装置给投影光束的截面赋予一定图案;

[0025]-投影带图案的辐射光束到辐射敏感材料层的目标部分上;

[0026]-提供液体以至少部分填充基底台上的物体和用于所述投影步骤的投影系统的最后元件之间的空间;

[0027] 其特征在于通过所述浸溃液投影所述辐射光束到传感器上。

[0028] 虽然在本文中,详细的参考可以由依据制造IC的本发明的装置实现,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系统、用于磁畴存储器的引导和检测图案、液晶显示板、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“初缩掩模版”,“晶片”或者“管芯(die)”的使用应认为分别可以由更普通的术语“掩模”,“基底”和“目标部分”代替。

[0029] 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,包括紫外辐射(例如具有365,248,193,157或者126nm的波长)。附图说明

[0030] 现将仅通过举例的方式,参考附加的示意性附图描述本发明的实施例。

[0031] 图1示出了依据本发明的实施例的光刻投影装置;

[0032] 图2示出了本发明第一实施例的液体储存器;

[0033] 图3示出了本发明的第二实施例;

[0034] 图4示出了本发明的第二实施例的替换形式;

[0035] 图5示出了本发明的第二实施例的细节;

[0036] 图6a示出了本发明第四实施例的第一型式;

[0037] 图6b示出了第四实施例的第二型式;

[0038] 图6c示出了第四实施例的第三型式;

[0039] 图7详细示出了本发明第四实施例的第一型式的另外方面;

[0040] 图8示出了本发明的第五实施例;

[0041] 图9示出了本发明的第八实施例;

[0042] 图10示出了本发明的第 九实施例;

[0043] 图11示出了本发明的第i^一实施例

[0044] 图12示出了本发明的第十二实施例

[0045] 图13示出了本发明的第十三实施例

[0046]图14示出了本发明的替换的液体供给系统;

[0047] 图15在平面方向示出了图14的系统;

[0048] 图16示出了依据在先申请的ILIAS传感器模块;

[0049]图17示出了根据本申请实施例的带有伸长的透射板的ILIAS传感器模块;

[0050] 图18示出了根据本申请实施例的带有填片的ILIAS传感器模块;

[0051] 图19a和19b示出了依据在前申请的基于DUV TIS的发光。

[0052] 在附图中,相应的附图标记代表相应的部件。

具体实施方式

[0053] 实施例1

[0054] 图1示意性地表示了本发明一具体实施方案的一光刻投影装置。该装置包括:

[0055] 福射系统Ex, IL,用于提供福射投射光束PB (例如DUV福射);该福射系统在这个具体情况中还包括辐射源LA ;

[0056] 第一物体台(掩模台)MT,设有用于保持掩模MA (例如初缩掩模版)的掩模保持器,并与用于将该掩模相对于物体PL精确定位的第一定位装置连接;

[0057] 第二物体台(基底台)WT,设有用于保持基底W(例如涂敷抗蚀剂的硅晶片)的基底保持器,并与用于将基底相对于物体PL精确定位的第二定位装置连接;

[0058] 投射系统(“镜头”)PL(例如折射系统),用于将掩模MA的受辐射部分成像在基底W的目标部分C(例如包括一个或多个管芯(die))上。

[0059] 如这里指出的,该装置属于透射型(例如具有透射掩模)。可是,一般来说,它还可以是例如反射型(例如具有反射掩模)。另外,该装置可以利用其它种类的构图装置,如上面提及的可编程反射镜阵列型。

[0060] 辐射源LA (例如准分子激光器)产生辐射光束。该光束直接或在横穿过如扩束器Ex等调节装置后,馈送到照射系统(照射器)IL上。照射器IL包括调节装置AM,用于设定光束强度分布的外和/或内径向量(通常分别称为σ-外和ο-内)。另外,它一般包括各种其它部件,如积分器IN和聚光器CO。按照这种方式,照射到掩模MA上的光束PB在其横截面具有所需的均匀度和强度分布。

[0061] 应该注意,图1中的辐射源LA可以置于光刻投射装置的壳体中(例如当辐射源LA是汞灯时经常是这种情况),但也可以远离光刻投射装置,其产生的辐射光束被(例如通过合适的定向反射镜的帮助)引导至该装置中;当光源LA是准分子激光器时通常是后面的那种情况。本发明和权利要求包含这两种方案。

[0062] 光束PB然后与保持在掩模台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(和干涉测量装置IF)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将掩模MA相对光束PB的光路进行精确定位。一般地,用图1中未明确显示的长冲程模块(粗略定位)和短行程模块(精确定位),可以实现物体台MT、WT的移动。可是,在晶片步进器中(与步进-扫描装置相对),掩模台MT可与短冲程致动装置连接,或者固定。

[0063] 所示的装置可以按照二种不同模式使用:

[0064] 1.在步进模式中,掩模台MT基本保持不动,整个掩模图像被一次投射(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能够由光束PB照射。

[0065] 2.在扫描模式中,基本为相同的情况,但是给定的目标部分C没有曝光在单“闪”中。取而代之的是,掩模台MT沿给定的方向(所谓的“扫描方向,例如y方向”)以速度V移动,以使投射光束PB在掩模图像上扫描;同时,基底台WT沿相同或者相反的方向以速度V = Mv同时移动,其中M是镜头PL的放大率(通常M= 1/4或1/5)。在这种方式中,可以曝光相当大的目标部分C,而没有牺牲分辨率。

[0066] 图2示出了在投影系统PL和基底W之间的液体储存器10,该储存器位于基底台WT上。液体储存器10由通过入口 /出口管13提供的相对高折射率,例如水或水中的颗粒悬浮的液体11填充。该液体起到投影光束的辐射在该液体中比在空气或真空中有更短的波长的作用,以允许处理更小的特征。众所周知,投影系统的分辨率限度和其它参数由投影光束的波长和系统的数值孔径确定。液体的存在也可以看作是增加有效的数值孔径。此外,在固定的数值孔径下,该液体有效增加场的深度。

[0067] 作为优选方式,储存器10在投影镜头PL的成像区周围形成与基底W的无接触密封,从而将该液体限定在填充面对投影系统PL的基底的主要表面和投影系统PL的最后光学元件之间的空间。储存器由位于投影镜头PL的最后元件下并环绕该镜头的密封元件12形成。从而,液体供给系统仅在基底的局部区域上提供液体。密封元件12形成液体供给系统的部分,用于以液体填充投影系统的最后元件和液体的基底之间的空间。该液体注入投影镜头下和密封元件12内的空间。作为优选方式,密封元件12在投影镜头的底部元件上方延伸少许,并且液体升高到最后元件上方,从而提供液体缓冲器。密封元件12具有内边缘,该内边缘在上端紧密地符合投影系统或其最后元件的形状,并且可以,例如包围该形状。在底部门该内边缘紧密地符合成像区域的形状,例如矩形,虽然这并不必要。密封元件在XY平面相对于投影系统是基本固定的,虽然在Z方向上(光轴的方向)可以有一些相对移动。密封形成于密封元件和基底的表面之间。该密封优选为非接触密封并且可以为气密封。

[0068] 液体11由密封元件16限定在储存器10中。如图2所示,密封元件为非接触密封,即气密封。该气密封由气体,即空气或人造空气形成,在压力下通过入口 15提供到密封元件12和基底W之间的间隙,并且由第一出口 14抽出。安置气体入口 15处的高压,真空级别和第一出口 14处的低压和间隙的几何形状,从而存在向内朝向限定液体11的装置的光轴的高速率气流。如任何密封那样,一些液体可能溢出,例如在第一出口 14。

[0069] 图14和15也示出了由一个或多个入口 IN、出口 OUT、基底W和投影镜头PL的最后元件限定的液体储存器。与图2的液体供给系统相似,图14和15的液体供给系统包括一个或多个入口 IN和出口 0UT,在投影系统的最后元件和基底之间的局部区域内提供液体到基底的主要表面,并且能够在基底边缘容许液体的损失。

[0070] 因而,如在此使用的实施例,液体供给系统能够包括如图2和图14和15所示的装置。

[0071] 实施例2

[0072] 第二实施例在图3到5中示出,并且除下述外,该实施例与第一实施例相同或相似。

[0073] 在图3和4的实施例中,边缘液体供给系统通过口 40提供液体到储存器30。储存器30中的液体与液体供给系统中的浸溃液一样是任选的。储存器30在基底W的相反面上定位到投影镜头,并且与基底W的边缘和边缘密封装置17,117的边缘相邻。在图4中,边缘密封装置17由与基底台WT分离的元件组成,而在图3中边缘密封装置117由基底台WT的整体部分提供。从图3中能够最清楚的看到,基底W在基底台WT上由所谓突起台20支撑。突起台20包括在其上安置在基底W的很多突起。基底W由例如将基底吸在基底台WT的上表面的真空源保持就位。通过储存器30的使用,当基底的边缘被成像时,(即当液体供给系统中的液体在投影镜头下穿过基底的边缘时),由于该空间已经填充液体,该液体不能从液体供给系统溢出至边缘密封17,117和基底W间的间隙中。

[0074] 图4中示出的机构170详细地示于图5中,该装置用将边缘密封装置17相对基底台WT的其余部分移动。移动边缘密封装置17的原因是这样,其主要表面能够与基底W的主要表面基本共平面。这提供了在基底W的边缘部分上液体供给系统的平滑移动,从而液体供给系统的底部内边缘能够移动到部分在基底W的主要表面和部分在边缘密封装置17的主要表面的位置。

[0075] 高度传感器(未示出)用于检测基底W和边缘密封装置17的的主要表面相对高度。基于高度传感器的结果,为了调整边缘密封装置17的主要表面的高度,发送控制信号到致动器171。闭环致动器也能够用于这个目的。

[0076] 致动器171是绕轴176旋转的旋转电机。轴176在电机171的末端连接到圆盘。轴176远离盘的中心连接,该盘位于楔形部分172的圆形槽中。球轴承可以用于减小圆盘和楔形部分172中的槽的侧面之间的摩擦量。电机171由板簧177保持在位。由于轴176在盘中的偏心位置,在电机致动时楔形部分如图所示驱动至左和右(即在楔形部分的斜坡的方向中)。通过弹簧177防止电机与楔形部分移动相同的方向移动。

[0077] 如图6所示,当楔形部分172向左和向右移动时,其顶面175 (该面为相对边缘密封装置17的主要表面倾斜的楔形表面)接触另一楔形元件173的底部斜面,该楔形元件固定到边缘密封装置17的底部。防止边缘密封装置17在楔形元件172的移动方向移动,从而当楔形元件172向左和右移动时,边缘密封装置17分别降低和升高。可以需要边缘密封装置17朝基底台WT的一些偏置。

[0078] 显然,附加楔形元件173能够由替换的外形代替,例如垂直楔形部分172的移动方向定位的杆。如果楔形元件172和附加楔形元件173之间的摩擦系数大于楔形角的切线,那么致动器170的自制动的,这意味着在楔形元件172上不需要保持其在位的力。这有利于当致动器171没有制动时,系统将是稳定的。机构170的精确度为几μ m数量级。

[0079] 特别是,在边缘密封装置117为基底台WT的整体部分的情况中,可以提供机构以调整基底W或支撑基底W的元件的高度,从而边缘密封装置17,117的主要表面和基底能够基本共平面。

[0080] 实施例3

[0081] 第二实施例在图6和7中示出,并且除下述外,该实施例与第一实施例相同或相似。

[0082] 这个实施例针对边缘密封装置117描述,该元件是基底台WT的整体部分。然而,这个实施例同样适用于可相对基底台WT移动的边缘密封装置17。

[0083] 如图6a所示的这个实施例的第一型式中,附加边缘密封装置500用于连接边缘密封装置117和基底W之间的间隙。附加边缘密封装置附于边缘密封装置117。附加边缘密封装置500可移动和可附着地靠着相对主要表面的基底W的表面。在这个实施例中,附加边缘密封装置500可以是挠性的边缘密封装置,该元件可致动以接触基底W的下表面。当挠性边缘密封装置500未制动时,它在重力下从基底离开。这个方式的实现在图7中示出,并在下面描述。

[0084] 可能的是,附加边缘密封装置500将不会防止所有浸溃液体从液体供给系统进入基底W下的空间,并且在这个实施例一些或所有型式中,由于这个原因连接到低压源的口46可以在基底下方邻近边缘密封装置117和基底W的相邻边缘下提供。当然,基底下的区域的设计可以和第三实施例相同。

[0085] 与基底W相反,相同的系统能够用作传感器,例如发射成像传感器于基底台上。在该传感器的情况中,当传感器不移动时,边缘密封装置500能够不变地附着到该传感器,例如使用胶水。

[0086] 此外,边缘密封装置500能够安置成接合物体的顶面(该面接近投影系统),而不是接合物体的底面。另外,如图8a所示,附加边缘密封装置500可以附着或接近边缘密封装置117的顶面,该顶面与边缘密封装置117下面相反。

[0087] 该实施例的第二型式示于图6b,使用两个附加边缘密封装置500a, 500b。第一边缘密封装置500a与第一型式相同。该元件的第二边缘密封装置500b附着到基底台20,即在基底W的下面,并且从其附着点放射状的向外延伸其自由端。第二附加边缘密封装置500b相对基底W夹住第一附加边缘密封装置500a。压缩气体能够用于使第二附加边缘密封装置500b变形或使其移动。[0088] 该实施例的第三型式示于图6c。除第一附加边缘密封装置500c夹住第二附加边缘密封装置500d到基底W外,第三型式与第二型式相同。例如,这避免了对第二型式的压缩气体的需要。

[0089] 应该意识到,该实施例也将在与真空连接或不连接的情况下仅与第二附加边缘密封装置500b,500d 一起工作。

[0090] 使附加边缘密封装置500、500a、500b、500c、500d变形的各种方法现将相对该实

施例的第一型式描述。

[0091] 如图7所示,通道510形成在挠性附加边缘密封装置500 (该元件最好是环)的伸长方向,并且在挠性附加边缘密封装置的上表面中提供一个或多个预设口,该元件面向投影系统和基底W的下面。通过将真空源515连接到管510,挠性附加边缘密封装置能够通过吸力邻接基底W。当真空源515脱离或关闭时,挠性附加边缘密封装置在重力和/或压力下从口 46脱离至图9中虚线所示的预定位置。

[0092] 在替换的实施例中,挠性附加边缘密封装置500可形成有机械预加载,从而当基底位于突起台20上时,该元件接触基底W,并且挠性附加边缘密封装置500弹性变形,从而该元件在基底W上向上施力,从而形成密封。

[0093] 在附加的变换中,挠性附加边缘密封装置500通过由口 46上的压缩气产生的过压可以对基底W施加压力。

[0094] 挠性附加边缘密封装置500可以由如下材料形成:任何挠性的耐辐射和浸溃液体的非污染材料,例如钢、玻璃,例如Al2O3,陶瓷材料,例如SiC、Silicon、Teflon,低膨胀玻璃(例如Zerodur (TM)或ULE (TM)),碳纤维或石英环氧树脂,并且该材料典型的厚度在10和500 μ m之间,在该材料为玻璃的情况下,优选在30和200 μ m之间或50和150 μ m之间。随着这种材料的挠性附加边缘密封装置和这些尺寸,需更施加到管510的典型的压力约为0.1 到 0.6 巴。

[0095] 实施例4

[0096] 第四实施例在图8中示出,并且除下述外,该实施例与第一实施例相同或相似。

[0097] 这个实施例针对边缘密封装置117描述,该元件是基底台WT的整体部分。然而,这个实施例同样适用于可相对基底台WT移动的边缘密封装置17。

[0098] 在第四实施例中,边缘密封装置117和基底W之间的间隙由附加边缘密封装置50填充。该附加边缘密封装置是具有顶面的挠性附加边缘密封装置50,该顶面基本与基底W的主要表面和边缘密封装置117共平面。挠性附加边缘密封装置50由柔顺材料制造,从而基底W直径和基底厚度的少量变化能够由挠性附加边缘密封装置50的挠曲调整。当液体供给系统中的液体在投影镜头下方从基底的边缘上方经过时,液体不能从基底W、挠性附加边缘密封装置50和边缘密封装置117之间溢出,这是由于那些元件的边缘相互紧密结合。此外,由于基底的主要表面和边缘密封装置117和挠性附加边缘密封装置50的顶面是基本共平面的,当该液体经过基底W的边缘时,液体供给系统的运行不会混乱,从而在液体供给系统中不会产生干扰力。

[0099] 如图8所示,挠性附加边缘密封装置50在边缘部分接触与基底W的主要表面相反的基底W的表面。该接触有两个作用。第一,改善了挠性附加边缘密封装置50和基底W之间的流体密封。第二,挠性附加边缘密封装置50在远离突起台20的方向在基底W上施力。当基底W通过,例如真空吸方保持在基底台上时,基底能够牢固地保持在基底台上。然而,当真空源关闭或脱离时,有基底W上的挠性附加边缘密封装置50产生的力有效地将基底W推离基底台W,从而有助于基底W的装载和卸载。

[0100] 挠性附加边缘密封装置50由耐辐射和浸溃液体的材料如PTFE制作。

[0101] 实施例5

[0102] 图9示出了本发明的第五实施例,除下述外,该实施例与第一实施例相同或相似。

[0103] 这个实施例针对边缘密封装置117描述,该元件是基底台WT的整体部分。然而,这个实施例同样适用于可相对基底台WT移动的边缘密封装置17。

[0104] 如图9所示,第八实施例包括用于连通边缘密封装置117和基底W之间的间隙的附加边缘密封装置100。在这种情况下,附加边缘密封装置100是位于基底W的主要表面和边缘密封装置117上的间隙密封元件,以横跨基底W和边缘密封装置117之间的间隙。从而,如果基底W是圆形的,间隙密封元件100也将是圆形的(环形)。

[0105] 间隙密封元件100可以由施加真空105到其下面(即通过边缘密封装置117的主要表面上的真空口曝露的真空源)保持在位。由于基底W和边缘密封装置117之间的间隙由间隙密封元件100覆盖,液体供给系统能够不失液的经过基底W的边缘。间隙密封元件100能够由基底机械手放入位置和移动,从而能够使用标准基底和基底搬运。作为替换方式,间隙密封元件100能够保持在投影系统PL,并且由适当的机构(例如基底搬运机械手)放入位置和移动。间隙密封元件100应该足够硬以避免由真空源造成的形变。作为有利的方式,间隙密封元件100的厚度小于50,优选为30或20甚至10 μ m,以避免与液体供给系统的接触,但是应该制作的尽可能薄。

[0106] 作为有利的方式,间隙密封元件100由锥形边缘110提供,在该边缘中间隙密封元件100的厚度向边缘减少。当其在间隙密封元件100的顶部经过时,这个向间隙密封元件的完全厚度的逐步转变保证了液体供给系统的混乱的减少。

[0107] 密封的相同方法可以用于其它物体,例如传感器,例如透射像传感器。在这种情况下,当物体不需更移动时,间隙密封元件100能够由胶水粘合就位(在任意端),该胶水不会在浸溃液中溶解。作为替换方式,该胶水能够位于边缘密封装置117、物体和间隙密封元件100的连接处。

[0108] 此外,间隙密封元件100能够位于物体和边缘密封装置117的悬伸部分的下面。如需要,该物体也可以形成有悬伸部分。

[0109] 无论在物体的上面或下面,间隙密封元件100能够从与边缘密封装置117接触的表面的一个开口到与物体接触的表面的另一开口具有通过其提供的通道。通过设置一个与真空105流体连通中的开口,随后间隙密封元件100能够牢固地保持在位。

[0110] 实施例6

[0111] 第六实施例将参考图10描述。与基底W地成像边缘部分相关的问题由图10示出的解决方案解决,并且在基底W的相同情况下,允许透射像传感器(TIS)由投影镜头PL照射。

[0112] 第六实施例使用关于第一实施例描述的液体供给系统。然而,投影镜头下面的液体供给系统中的浸溃液体在其下侧并非由基底W限定,该液体由中间板210限定,该板位于液体供给系统和基底W之间。中间板210和TIS220及基底W之间的空间222、215也由液体111填充。这既可以由两个单独空间液体供给系统通过所述的相应的口 230、240实现,也可以由相同空间液体供给系统通过口 230、240实现。从而基底W和中间板210之间的空间215和透射像传感器220和中间板210之间的空间220全都由液体填充,并且基底W和透射像传感器全都能够在相同条件下受照射。部分200为中间板210提供支撑表面或表面,该中间板可以由真空源保持在位。

[0113] 中间板210制作成其覆盖所有基底W和透射像传感器220的尺寸。因此,即使当基底W的边缘成像时,或当透射像传感器位于投影镜头PL下面时,没有边缘需要由液体供给系统横穿。透射像传感器220的顶面和基底W基本共平面。

[0114] 中间板210可以是可移动的。例如,它可以由基底搬运机械手或其它适当的机构放入位置或移动。

[0115] 所有上述的实施例可以用于在基底W的边缘附近的密封。基底台WT上的其它物体也可以需要以相似的方式密封,例如包括通过液体由投影光束照射的传感器和/或标记的传感器,例如透射像传感器,集成的镜头干涉计和扫描器(波阵面传感器)和点传感板。这样的物体也可以包括由非投影辐射光束照射的传感器和/或标记,例如高度和对齐传感器和/或标记。在这种情况下,液体供给系统可以供给液体以覆盖所有的物体。上述任何一个实施例可以用于这个目的。在一些例子中,和基底W形成对比,当传感器不需要从基底台WT移去时,物体将不需要从基底台WT移去。在这种情况下,上述实施例可以适当的更改(例如密封可以不需要移动)。

[0116] 适当时各实施例可以与一个或多个实施例结合。另外,作为可行的和/或适当的方案,在没有边缘密封装置17、117的条件下,各实施例(和任一实施例的适当结合)能够简单地应用于图2和图11和12液体供给系统。

[0117] 边缘密封装置117和传感器220的顶部的最外边的形状可以变化。例如,可以有利地提供悬伸的边缘密封装置117或甚至悬伸的传感器220的外边缘。作为替换方式,可以使用传感器220的外部上角。

[0118] 实施例7

[0119] 图11示出了第七实施例,除下述外,该实施例与第一实施例相同。

[0120] 在第七实施例中,基底台WT上的物体是传感器220,例如透射像传感器(TIS)。为了避免浸溃液渗漏到传感器220的下面,胶水700的珠滴位于边缘密封装置117和传感器220之间,该胶水是与浸溃流体不溶解的和不反应的。在使用中胶水由浸溃液覆盖。

[0121] 实施例8

[0122] 第八实施例参考图12和13描述。在第八实施例中,传感器20被密封到基底台WT上。在图12和13示出的两种型式中,真空46在邻接间隙处提供有开口通道47和室44,用于吸走任何浸溃液,该浸溃液通过边缘密封装置117和基底220的边缘之间的间隙会获得通路。

[0123] 在图12的型式中,在物体220的悬伸部分下的基底台WT中提供真空46。在基底台WT的悬垂向内悬伸部分中提供通道47。作为可选的方式,胶水700的珠滴位于基底台WT和物体220之间的突出部分的最内边缘。如果不提供胶水700的珠滴,从物体220下面出来的气流有助于密封传感器220和基底台WT之间的间隙。

[0124] 在图13的型式中,在向内突出的边缘密封装置117的物体220的自身内提供真空46、间隔44和通道47。此外,作为替换方式,提供在物体220和通道47的径向外侧的基底台WT之间的胶水的珠滴。

[0125] 高NA检测传感器的实施例

[0126] 根据本发明实施方式的基底高度传感器(substrate-level sensor)包括如图16中所示的辐射接收元件(1102,1118)和辐射检测元件(1108,1124,1140)。曝光辐射从投影系统PL的最后元件开始被引导通过浸溃液11,该浸溃液至少部分地填充投影系统PL的最后元件与基底W之间的空间。这些元件中每一个的详细构造取决于待检测辐射的属性。基底高度处的传感器可以只包括光电管,用于希望光电管直接接收辐射的情况。另外,基底高度处的传感器可以包括与光电管结合的发光层。在这种装置中,第一波长处的辐射由发光层吸收,并在短时间之后在第二(较长)波长处再辐射。这种装置例如在将光电管设计为在第二波长处更有效工作的情况下是有用的。

[0127] 辐射接收元件(1112,1118)可以是具有针孔,光栅或者完成类似功能的另外的衍射元件,辐射接收元件可支撑在石英传感器体部1120的顶部,即支撑在体部上与投影系统相同的一侧。与此相反,辐射检测元件(1108,1124,1140)可以设置在传感器体部1120内部,或者在传感器体部1120的背离投影系统的那一端所形成的凹形区域内。

[0128] 在不同折射率介质之间的边界处,一部分入射辐射被反射,并可能从传感器处损失。对于光学平滑表面,上述情况发生的程度取决于辐射的入射角和所讨论的介质的折射率之差。对于以“临界角”(按照惯例根据法向入射来测量)和大于“临界角”入射的辐射,发生全内反射,导致对于传感器的随后元件出现严重的信号损失。这可能是高NA系统中的一个特殊问题,这种高NA系统中,辐射具有较大的平均入射角。本发明提供为了避免高折射率介质与空气之间的界面而将空气排除在辐射接收元件(1102,1118)和辐射检测元件(1108,1124,1140)之间的区域以外的装置。

[0129] 除了因部分和全内反射引起的损失以外,由于辐射从光学上不平滑的界面上散射,因此吸收也会严重降低到达光电管的辐射强度的强度。

[0130]图16示出根据现有技术的ILIAS传感器模块。该模块具有作为辐射接收元件的剪切光栅结构1102,该元件通过可由玻璃或石英制成的透射板支撑。量子转换层1106直接位于照相机芯片1108(辐射检测元件)上,该芯片又安装在基底1110上。基底1110通过隔件1112与透射板1104相连,接合线1114使辐射检测元件与外部设备相连。空气隙位于量子转换层1106和透射板1104之间。在例如为157nm辐射设计的装置中,例如,传感器内部的空气隙不能被很容易地吹洗,因此该空气隙含有相当多的氧和水,用来吸收辐射。因此对于更大的角度来说,由于经过空气的路径长度更长,因此信号会丢失,且效果变差。这样,对于传感器的动态范围要求变得更加严格。

[0131] 图17和18示出根据本发明实施方式的改进的ILIAS传感器模块。图17中,通过改变透射板1104的形状使其直接安装在照相机1108上来去除空气隙。由于为接合线1114提供入口的需要,使这种装置制造起来更加困难,并且其需要伸长的形状。从工程学的观点来看,图18示出的另一装置更易于实现。这里,在透射板1104和量子转换层1106之间插入与透射板1104材料相同或者光学性质相似的填充板(filler sheet) 1116。去除空气隙减少了传输损失,并放宽了动态范围要求(或者,换句话说,提高了有效的动态范围)。这两种装置改进了折射率的匹配,并降低在与透射板1104的界面处发生假内反射的程度。[0132] 图19a示出根据现有技术的DUV透射像传感器。为了清楚起见,图19b示出了处理元件的放大图。在这种情况下构成辐射接收元件的透射槽1118的图案借助于电子束(e-beam)光刻以及在薄金属层中的干刻蚀技术来实现,所述薄金属层通过溅射而沉积于基底上。向槽1118投射的任何DUV光都由透射板1104(可以是石英或者熔融硅石)透射,并入射到下面的发光材料1122,或者“磷光体”。发光材料1122可以由结晶物质的板(slab)构成,该结晶物质掺杂稀土离子,例如掺杂铈的钇铝石榴石(YAG = Ce)。发光材料1122的主要目的是将DUV辐射转变为更易于检测的可见光辐射,然后由光电二极管1124检测。没有被磷光体1122吸收和转变为可见光辐射的DUV辐射可以在其到达光电二极管1124之前被滤除(例如通过BG39或者UG滤波器26)。

[0133] 在上面的装置中,传感器外壳1125中安装的部件之间的间隙中存有空气,产生中断辐射传播的大量空气/材料/空气界面。通过考虑DUV辐射的路径以及由发光产生的辐射,可以确定可能损失辐射的区域。所关心的第一区域是透射板1104的后侧1128,DUV辐射在穿过槽1118和透射板1104之后到达该区域。这里,该表面通过机械设备形成,如通过钻孔,并且按辐射波长的比例来说具有不可避免的粗糙。因此辐射可能由于散射,返回到透射板1104或者通过发光材料1122射出而损失掉。第二,在穿过该界面之后,DUV光遇到光学上平滑的空气/YAG:Ce界面,在界面处出现由于折射率不匹配而引起的相当大的反射量,特别是在高NA系统中。第三,发光材料1122沿随机方向发出辐射。由于其相对较高的折射率,因此在YAN = Ce/空气边界处全内反射的临界角距离法线大约为33° (在YAN = Ce和滤波器之间的间隙中存在空气),这意味着入射到边界上的大部分辐射被反射到系统外面,并通过发光材料1122的侧壁损失掉。最后,指向光电二极管的发光部分必须越过二极管表面上的空气/石英界面,其中表面粗糙度仍然是被检测信号的损失的原因。

[0134] 尽管上面已经描述了本发明的具体实施方式,但是应该理解本发明可以按照不同于所述的方式实施。特别是,本发明还可以应用于其他类型的液体供给系统,特别是局部的液体区域系统。如果使用密封元件溶液,那么可以使用不同于气体密封的密封。说明书不意味着限制本发明。

Claims (37)

1.一种光刻装置,该装置包括:传感器,定位成用于通过来自投影系统的辐射光束照射;液体供给系统,用于填充在所述投影系统与所述传感器之间的空间;安装在台上的板,其中所述板定位在所述传感器与所述投影系统之间。
2.根据权利要求1所述的光刻装置,其中所述板是中间板。
3.根据权利要求1所述的光刻装置,其中所述传感器被配置以感测所述光束,且包括透射像传感器或集成的镜头干涉计。
4.根据权利要求1所述的光刻装置,其中所述传感器被配置以感测所述光束,且包括波阵面传感器、点或辐射量传感器、聚焦传感器或对准标记。
5.根据权利要求1所述的光刻装置,其中所述传感器包括对准传感器或高度传感器,所述对准传感器配置成相对于所述投影系统对准所述台。
6.根据权利要求1所述的光刻装置,其中所述传感器是衬底高度传感器,且包括辐射接收元件,所述辐射接收元件是具有针孔、光栅或完成类似功能的衍射元件。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的光刻装置,其中所述板与所述传感器间隔开,所述台包括配置成支撑所述板的支撑表面。
8.根据权利要求1至6中任一项所述的光刻装置,其中所述台还包括边缘密封元件,该元件用于至少部分环绕传感器的边缘,和用于提供面向所述投影系统或对准系统的主要表面,该表面基本与所述传感器的主要表面共平面,并且其中所述液体供给系统提供液体到所述传感器的局部 区域。
9.根据权利要求1至6中任一项所述的光刻装置,其中所述台包括真空口,所述真空口配置用于从所述台和传感器之间的空间去除液体。
10.根据权利要求1至6中任一项所述的光刻装置,还包括在所述台和传感器之间的空间中的、配置用于防止液体进入的附加边缘密封装置或胶水。
11.一种光刻装置,该装置包括:传感器,定位成用于通过来自投影系统的辐射光束进行照射,所述传感器位于台上;液体供给系统,用于填充所述投影系统与所述传感器之间的空间;和边缘密封元件,该元件用于至少部分环绕传感器的边缘,和用于提供面向所述投影系统的主要表面,该表面基本与所述传感器的主要表面共平面,并且其中所述液体供给系统提供液体到所述传感器的局部区域。
12.—种曝光设备,包括:投影光学系统,用于将掩模版上的图案投影到将被曝光的物体上;传感器或标记,其用作所述掩模版和物体之间的对准参考;液体供给系统,用于将折射率为I或大于I的液体供给至所述投影光学系统的至少一部分与所述物体之间的空间和所述投影光学系统的至少一部分与所述传感器或标记之间的空间;和对准机构,用于通过使用所述传感器或标记和所述液体对准所述物体。
13.根据权利要求12所述的曝光设备,还包括:平台,用于支撑所述物体;和板,被安装在所述平台上且由透射辐射的透明材料制成,其中所述板位于所述传感器或标记与所述投影光学系统之间。
14.根据权利要求12或13所述的曝光设备,包括所述传感器,所述传感器包括用于接收透射通过板的辐射的辐射检测器,其中在所述投影光学系统的所述至少一部分与所述传感器或标记之间的空间中的液体位于所述投影光学系统的所述至少一部分与所述板之间,和其中所述曝光设备配置成将具有水的折射率或大于水的折射率的流体提供至在所述板和所述辐射检测器之间的空间。
15.根据权利要求12或13所述的曝光设备,包括所述标记,其中所述曝光设备配置成提供流体至在所述标记与板之间的空间,所述流体具有水的折射率或大于水的折射率,在所述投影光学系统的所述至少一部分与所述传感器或标记之间的空间中的液体位于所述投影光学系统的所述至少一部分与所述板之间。
16.—种曝光设备,包括: 投影光学系统,用于将掩模版上的图案投影到物体上;标记,所述标记用作所述掩模版和所述物体之间的对准参考;辐射接收元件,用于接收透射通过所述标记的辐射;和流体供给系统,用于将具有水的折射率或大于水的折射率的流体供给至在所述标记与所述辐射接收元件之间的空间。
17.根据权利要求16所述的曝光设备,还包括:平台,用于支撑所述物体;和板,被安装在所述平台上且由透射辐射的透明材料制造,其中所述板配置成位于所述标记与所述投影光学系统之间。
18.—种曝光设备,包括:投影光学系统,用于将掩模版上的图案投影到物体上;标记,所述标记用作所述掩模版和所述物体之间的对准参考;辐射接收元件,用于接收透射通过所述标记的辐射;辐射检测元件;和为了避免高折射率介质与空气之间的界面而将空气排除在辐射接收元件和辐射检测元件之间的区域以外的装置。
19.根据权利要求18所述的曝光设备,其中所述辐射接收元件是用于检测所述辐射的辐射强度变化的辐射强度传感器。
20.根据权利要求19所述的曝光设备,还包括计算部,所述计算部用于基于由所述辐射强度传感器检测的辐射强度变化计算在所述投影光学系统的光轴方向上的所述掩模版和所述物体之间的位置关系。
21.根据权利要求19所述的曝光设备,还包括计算部,所述计算部用于基于由所述辐射强度传感器检测的辐射强度变化计算所述投影光学系统的像差。
22.—种器件制造方法,所述方法包括以下步骤:使用根据权利要求12所述的曝光设备曝光物体;和显影已经曝光的物体。
23.一种投影曝光设备,包括:投影光学系统,用于将图案投影到基底上;和传感器单元,所述传感器单元包括用于检测通过所述投影光学系统入射的辐射的辐射接收元件、支撑所述辐射接收元件的透射板和直接位于辐射检测元件上的量子转换层,其中在透射板和量子转换层之间插入与透射板材料相同或者光学性质相似的填充板以改进折射率匹配。
24.—种传感器单兀,包括:辐射接收元件,用于检测辐射;透射板,所述透射板支撑辐射接收元件;和量子转换层,所述量子转换层直接位于辐射检测元件上,其中,在透射板和量子转换层之间插入与透射板材料相同或者折射率与透射板匹配的填充板。
25.—种光刻设备,包括: 物体台,所述物体台保持物体;投影系统,所述投影系统将带图案的束投影到基底的目标部分上;和液体供给系统,用于用液体填充所述投影系统和所述物体之间的空间;其中所述物体台包括边缘密封元件,该元件用于至少部分地环绕所述物体的边缘,且提供面向所述投影系统的主要表面,所述主要表面基本与所述物体的主要表面共平面。
26.根据权利要求25所述的光刻设备,其中所述物体台包括支撑表面,所述支撑表面支撑所述投影系统和所述物体之间的中间板,且与所述物体间隔开。
27.根据权利要求26所述的光刻设备,其中所述中间板能够定位在所述物体和所述投影系统之间。
28.根据权利要求25、26或27所述的光刻设备,其中所述物体是能够被定位成被穿过所述液体的辐射束照射的传感器。
29.根据权利要求28所述的光刻设备,其中所述传感器位于所述物体台上。
30.根据权利要求28所述的光刻设备,其中所述传感器包括透射像传感器、集成的镜头干涉计、波阵面传感器、点或剂量传感器、聚焦传感器或对准标记或前述的任意组合。
31.根据权利要求28所述的光刻设备,其中所述传感器包括对准传感器,所述对准传感器使所述物体台相对于所述投影系统对准。
32.根据权利要求25所述的光刻设备,其中所述物体是基底。
33.根据权利要求28所述的光刻设备,还包括在所述物体台上的另外的物体,所述另外的物体是基底,所述基底的表面和边缘密封元件的主要表面是大致共平面的。
34.根据权利要求25-27和32中任一项所述的光刻设备,其中所述液体被提供至所述物体的局部区域。
35.一种光刻设备,包括:物体台,所述物体台保持物体;投影系统,所述投影系统将带图案的辐射束投影到所述物体的目标部分上;液体供给系统,用于用液体填充所述投影系统和所述物体之间的空间;传感器,能够定位成被穿过所述液体的辐射束照射;其中所述物体台包括边缘密封元件,该元件用于至少部分地环绕所述物体的边缘,且提供面向所述投影系统的主要表面,所述主要表面基本与所述物体的表面和所述传感器的表面共平面。
36.根据权利要求35所述的光刻设备,其中所述物体是基底。
37.根据权利要求35所`述的光刻设备,其中所述物体是另外的传感器。
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