CN109716238B - 光刻设备和制造器件的方法 - Google Patents

Abstract

一种浸没式光刻设备，包括：支撑台，配置成支撑具有至少一个目标部分的物体；投影系统，配置成将图案化的束投影到所述物体上；定位器，配置成相对于所述投影系统移动所述支撑台；液体限制结构，配置成将液体限制在所述投影系统和所述物体和/或所述支撑台的表面之间的浸没空间；和控制器，配置成控制所述定位器，从而移动所述支撑台以遵循由一系列运动组成的路线，所述控制器适配成：当在所述路线的所述系列运动中的至少一个运动期间所述浸没空间的边缘越过所述物体的边缘时，预测所述浸没空间的边缘相对于所述物体的边缘的速率；比较所述速率和预定参数，如果所述速率大于所述预定参数，则预测在所述至少一个运动期间从所述浸没空间损失液体；和如果预测到从所述浸没空间损失液体，则相应地修改所述至少一个运动期间所述路线的一个或更多个参数。

Description

光刻设备和制造器件的方法

相关申请的交叉引用

本申请要求于2016年9月20日提交的欧洲申请16189589.1的优先权，该欧洲申请通过引用全文并入本文。

技术领域

本发明涉及一种光刻设备和一种使用光刻设备制造器件的方法。

背景技术

光刻设备是一种将所期望的图案施加到衬底(通常是在衬底的目标部分)上的机器。例如，光刻设备可以用于集成电路(IC)的制造中。在这种情况下，可以将可替代地称为掩模或掩模版的图案形成装置用于生成要在IC的单层上形成的电路图案。可以将该图案转印到衬底(例如硅晶片)上的目标部分(例如包括管芯的一部分、一个或更多个管芯)上。典型地，通过将图案成像到设置在衬底上的辐射敏感材料(抗蚀剂)层上进行图案的转印。通常，单个衬底将包含被连续图案化的相邻目标部分的网络。常规的光刻设备包括所谓的步进器和所谓的扫描器，在步进器中，通过将整个图案一次曝光到目标部分上来辐射每个目标部分；在扫描器中，通过辐射束沿给定方向(“扫描”方向)扫描图案，同时沿与该方向平行或反向平行的方向同步扫描衬底来辐射每个目标部分。

在浸没式光刻设备中，液体由液体限制结构限制在浸没空间中。浸没空间位于通过其使图案成像的投影系统的最终光学元件和图案被转印到其上的衬底或衬底被保持于其上的衬底台之间。液体可以通过流体密封限制在浸没空间中。液体限制结构可以产生或使用气流，例如以帮助控制浸没空间中的液体的流动和/或位置。气流可以帮助形成密封以将液体限制在浸没空间中。

施加到衬底上的图案中的缺陷是不期望的，因为所述缺陷降低了良率，即每个衬底可用器件的数量。因为需要许多图案化步骤用来制造器件，所以甚至每次曝光的非常低的缺陷率也会显著降低良率。存在浸没式光刻设备所特有的两种类型的缺陷。

来自浸没空间的液滴或液体膜(在下文中对液滴的提及也涵盖膜；膜是覆盖较大表面积的液滴)可在目标部分的曝光之后留在衬底上。如果液滴与抗蚀剂接触一显著的时段，它会通过浸出(leaching)使抗蚀剂劣化。如果液滴蒸发，则可能留下碎片和/或可能引起局部冷却。由留在衬底上的液滴引起的缺陷(无论是通过抗蚀剂劣化还是蒸发)，在本文中称为踪迹缺陷。

如果在浸没液体中形成气泡，则发生浸没式光刻设备所特有的第二种形式的缺陷。如果气泡移动到用于将图案形成装置的图像投影到衬底上的投影束的路径中，则所投影的图像将失真。由气泡引起的缺陷在本文中称为曝光缺陷。

踪迹缺陷和曝光缺陷可能导致除衬底之外的物体(例如传感器)的问题。

发明内容

期望例如提供一种用于降低浸没式光刻设备所特有的缺陷的效应的系统。

根据一个方面，提供了一种浸没式光刻设备，包括：支撑台，配置成支撑具有至少一个目标部分的物体；投影系统，配置成将图案化的束投影到所述物体上；定位器，配置成相对于所述投影系统移动所述支撑台；液体限制结构，配置成将液体限制在所述投影系统和所述物体和/或所述支撑台的表面之间的浸没空间；和控制器，配置成控制所述定位器，从而移动所述支撑台以遵循由一系列运动组成的路线，所述控制器适配成：预测当在所述路线的所述系列运动中的至少一个运动期间所述浸没空间的边缘越过所述物体的边缘时所述浸没空间的边缘相对于所述物体的边缘的速率；比较所述速率和预定参数，如果所述速率大于所述预定参数，则预测在所述至少一个运动期间从所述浸没空间损失液体；和如果预测到从所述浸没空间损失液体，则相应地修改所述至少一个运动期间所述路线的一个或更多个参数。

根据一个方面，提供了一种器件制造方法，所述方法使用浸没式光刻设备将图案化的束投影到具有多个目标部分的衬底上，所述方法包括：使用液体限制结构将液体限制到投影系统和在支撑台上的物体和/或所述支撑台的面向表面之间的浸没空间；和沿着包括一系列运动的路线移动所述支撑台；当在所述路线的所述系列运动中的至少一个运动期间所述浸没空间的边缘越过所述物体的边缘时，预测所述浸没空间的边缘相对于所述物体的边缘的速率；比较所述速率和预定参数，如果所述速率大于所述预定参数，则预测在所述至少一个运动期间从所述浸没空间损失液体；和如果预测到从所述浸没空间损失液体，则在执行所述至少一个运动之前相应地修改所述至少一个运动期间所述路线的一个或更多个参数。

附图说明

现在将参考所附的示意性附图仅通过举例方式来描述本发明的实施例，在附图中对应的附图标记指示对应部件，且在附图中：

图1示意性地描绘了一种光刻设备；

图2示意性地描绘了一种用于光刻投影设备中的液体限制结构；

图3是示意性地描绘了根据一个实施例的另一液体供应系统的侧面横截面图；

图4是控制器所遵循的程序的流程图；

图5是浸没空间的边缘和衬底的边缘的平面示意图；和

图6示出了在实施例中由控制器执行的矢量分析。

具体实施方式

图1示意性地描绘了根据本发明的一个实施例的光刻设备。所述设备包括照射系统(照射器)ILL，配置成调节投影束B(例如UV辐射或任何其它合适的辐射)；支撑结构(例如掩模台)MT，构造成支撑图案形成装置(例如掩模)MA，并与配置成根据某些参数准确地定位图案形成装置的第一定位装置PM相连。所述设备还包括支撑台(例如，晶片台)WT或“衬底支撑件”或“衬底台”，构造成保持衬底(例如，涂覆有抗蚀剂的晶片)W，并与配置成根据某些参数准确地定位衬底的第二定位装置PW相连。所述设备还包括投影系统(例如折射式投影透镜系统)PS，配置成将由图案形成装置MA赋予投影束B的图案投影到衬底W的目标部分C(例如包括一个或更多个管芯)上。

照射系统IL可以包括各种类型的光学部件，例如折射型部件、反射型部件、磁性型部件、电磁型部件、静电型部件或其它类型的光学部件、或其任意组合，用以引导、成形、或控制辐射。

支撑结构MT支撑(即承载)图案形成装置MA的重量。支撑结构以依赖于图案形成装置MA的方向、光刻设备的设计和诸如例如图案形成装置MA是否保持在真空环境中的其他条件的方式保持图案形成装置MA。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MA位于所期望的位置上(例如相对于投影系统PS)。这里使用的任何术语“掩模版”或“掩模”可以被认为与更上位的术语“图案形成装置”同义。

这里使用的术语“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W的目标部分C上产生图案的任何装置。应注意，赋予辐射束B的图案可以不完全地对应于衬底W的目标部分C中的所期望的图案，例如，如果图案包括相移特征或所谓的辅助特征。通常，赋予投影束B的图案将对应于在目标部分中产生的器件(例如集成电路)中的特定功能层。

图案形成装置MA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，以便沿不同的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”应该被广义地解释为包括任何类型的投影系统，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意组合，例如对于所使用的曝光辐射或者对于诸如浸没液体的使用或真空的使用之类的其他因素所适合的。这里使用的任何术语“投影透镜”可以被认为与更上位的术语“投影系统”同义。

如此处所示出的，所述设备属于透射型(例如，采用透射式掩模)。可替代地，所述设备可以属于反射型(例如，采用如上文所提及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(双平台)或更多个平台或台的类型。所述台中的至少一个具有能够保持衬底的衬底支撑件。所述台中的至少一个可以是没有被配置成保持衬底的测量台。在实施例中，两个或更多个所述台各自具有衬底支撑件。所述光刻设备可具有两个或更多个图案形成装置台或“掩模支撑件”。在这种“多平台”机器中，可以平行地使用额外的台或支撑件，或者可以在一个或更多个台或支撑件上执行预备步骤的同时，而一个或更多个其它的台或支撑件被用于曝光。

光刻设备属于如下类型，其中衬底W的至少一部分可以被具有相对高折射率的液体覆盖，例如，诸如超纯水(UPW)的水，以便填充投影系统PS和衬底W之间的浸没空间。浸没液体也可以应用于光刻设备中的其他空间，例如，在图案形成装置MA和投影系统PS之间。浸没技术可用于增加投影系统的数值孔径。这里使用的术语“浸没”并不意味着诸如衬底W的结构必须浸没在液体中；相反，“浸没”仅意味着在曝光期间液体位于投影系统PS和衬底W之间。从投影系统PS到衬底W的图案化辐射束的路径完全通过液体。

参照图1，照射器IL接收来自辐射源SO的辐射束。例如，当源为准分子激光器时，源和光刻设备可以是分立的实体。在这种情况下，不会将该源看成形成光刻设备的一部分。在所述源与所述光刻设备分开的布置中，借助于包括例如合适的定向反射镜和/或扩束器的束传递系统BD，将所述辐射束从所述源SO传到所述照射器IL。在其他情况下，例如当源为汞灯时，所述源可以是所述光刻设备的组成部分。可以将源SO和照射器IL以及需要时设置的束传递系统BD一起称为辐射系统。

所述照射器IL可以包括配置成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，照射器IL可以包括各种其他部件，诸如，积分器IN和聚光器CO。所述照射器可以用于调节所述辐射束，以在其横截面中具有所期望的均匀性和强度分布。类似于源SO，照射器IL可以被或可以不被考虑成构成光刻设备的一部分。例如，照射器IL可以是光刻设备的组成部分，或可以是与光刻设备分开的实体。在后一种情形中，光刻设备可以配置成允许照射器IL被安装在光刻设备上。可选地，照射器IL是可拆卸的，且可以被单独地设置(例如，由光刻设备制造商或另一供应商提供)。

所述投影束B入射到保持在支撑结构MT(例如，掩模台)上的图案形成装置MA(例如，掩模)上，并且通过图案形成装置MA来形成图案。已由所述图案形成装置来形成图案的投影束可被称为图案化的束。已经穿过图案形成装置之后，投影束B穿过投影系统PS，所述投影系统PS将束聚焦到所述衬底W的目标部分C上。借助于第二定位装置PW和位置传感器IF(例如，干涉仪器件、编码器或电容传感器)，可以准确地移动所述衬底台WT，例如以便将不同的目标部分C定位于所述投影束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)用于相对于投影束B的路径准确地定位图案形成装置。

通常，可以借助于构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)来实现支撑结构MT的移动。类似地，可以采用构成第二定位装置PW的一部分的长行程模块和短行程模块来实现所述支撑台WT或“衬底支撑件”的移动。。

可以通过使用图案形成装置对准标记M1、M2和衬底对准标记Pl、P2来对准图案形成装置和衬底W。尽管所示的衬底对准标记P1、P2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(这些公知为划线对准标记)中。类似地，在将多于一个的管芯设置在图案形成装置上的情况下，图案形成装置对准标记可以位于所述管芯之间。

所述光刻设备还包括光刻设备控制单元500，其控制所描述的各种致动器和传感器的所有运动和测量。光刻设备控制单元500还包括信号处理和数据处理能力，以实现与光刻设备的操作相关的期望计算。实际上，光刻设备控制单元500将实现为许多子单元的系统，每个子单元处理所述光刻设备内的子系统或部件的实时数据获取、处理和控制。例如，一个处理子系统可以专用于伺服控制第二定位装置PW。单独的单元可以处理不同的致动器，或不同的轴线。另一子单元可以专用于位置传感器IF的读出。光刻设备的总体控制可由中央处理单元进行控制。中央处理单元可与子单元通信，与操作者通信，且与光刻制造过程中所涉及的其他设备通信。

用以将液体提供到投影系统PS的最终光学元件和衬底之间的布置可以被分成三大类型。它们是浴器类型布置、所谓的局部浸没系统和全浸湿浸没系统。本发明的实施例特别地涉及局部浸没系统。

在已针对局部浸没系统提出的布置中，液体限制结构12沿着所述投影系统PS的最终光学元件100与所述平台或台的朝向所述投影系统PS的面向表面之间的浸没空间10的边界的至少一部分延伸。所述台的面向表面被如此提及，因为所述台在使用期间被移动并且几乎不是静止的。通常，所述台的面向表面是衬底W、支撑台WT(例如围绕所述衬底W的衬底台)、或衬底W和支撑台WT二者的表面。这种布置被在图2中示出。图2中所图示并且在下文描述的所述布置可被应用到上文所描述且图1中所图示的光刻设备。

图2示意性地描绘了液体限制结构12。液体限制结构12沿着投影系统PS的最终光学元件100与支撑台WT或衬底W之间的浸没空间10的边界的至少一部分延伸。在一实施例中，密封件形成于液体限制结构12与衬底W/支撑台WT的表面之间。密封件可以是无接触密封件，诸如气体密封件16(在欧洲专利申请公开第EP-A-1,420,298号中披露了具有气体密封件的这种系统)或液体密封件。

液体限制结构12被配置成将浸没液体供应至且限制于浸没空间10。通过液体开口13之一(例如，开口13a)将浸没液体带入至浸没空间10内。可通过液体开口13之一(例如，开口13b)移除浸没液体。可通过至少两个液体开口13(例如，开口13a和开口13b)将浸没液体带入至浸没空间10内。液体开口13中的哪个是用来供应浸没液体且可选地哪个用来移除浸没液体可依赖于支撑台WT的运动的方向。

浸没液体可利用气体密封件16被包含在浸没空间10中，所述气体密封件16在使用期间被形成于液体限制结构12的底部与所述台的面向表面(即，衬底W的表面和/或支撑台WT的表面)之间。气体密封件16中的气体经由气体入口15被负压地提供至介于液体限制结构12与衬底W和/或支撑台WT之间的间隙。经由与气体出口14相关联的通道来抽取气体。气体入口15上的过压、气体出口14上的真空水平及间隙的几何形状被布置成使得存在向内的限制所述液体的高速气流。气体在介于液体限制结构12与衬底W和/或支撑台WT之间的液体上的力使液体包含于浸没空间10中。弯液面17在浸没液体的边界处形成。在美国专利申请公开第US2004-0207824号中披露了这种系统。其他液体限制结构12可用于本发明的实施例。

图3是描绘了根据一个实施例的另一液体供应系统或流体处理系统的侧面横截面图。图3中所图示并且在下文描述的所述布置可被应用到上文所描述且图1中所图示的光刻设备。液体供应系统设置有液体限制结构12，所述液体限制结构12沿着介于投影系统PS的最终元件与支撑台WT或衬底W之间的空间的边界的至少一部分延伸。(除非另有明确说明，否则在下文中对衬底W的表面的提及也是另外地或可替代地对支撑台WT的表面的提及)。

液体限制结构12至少部分地使得液体包含在投影系统PS的最终元件与衬底W和/或支撑台WT之间的浸没空间10中。所述空间10由定位于投影系统PS的最终元件下方且围绕投影系统PS的最终元件的液体限制结构12至少部分地形成。在一实施例中，液体限制结构12包括主体构件53及多孔构件83。多孔构件83是板状且具有多个孔84(即，开口或微孔)。在一实施例中，多孔构件83为网眼板，其中多个小孔84被形成为网眼的形式。在美国专利申请公开第US2010/0045949A1号中披露了这种系统。

主体构件53包括：一个或更多个供应端口72，其能够将液体供应至浸没空间10；和回收端口73，其能够从浸没空间10回收液体。一个或更多个供应端口72经由通路74而连接至液体供应设备75。液体供应设备75能够将液体供应至一个或更多个供应端口72。从液体供应设备75馈送的液体通过对应通路74而供应至一个或更多个供应端口72。一个或更多个供应端口72被设置在主体构件53面对光学路径的各个规定的位置处且在光学路径附近。回收端口73能够从浸没空间10回收液体。回收端口73经由通路79而连接至液体回收设备80。液体回收设备80包括真空系统且能够通过经由回收端口73吸入液体来回收液体。液体回收设备80经由回收端口73通过通路79回收所回收的液体。多孔构件83被设置于回收端口73中。

在一实施例中，为了在投影系统PS与一侧上的液体限制结构12及另一侧上的衬底W之间形成具有液体的浸没空间10，将液体从一个或更多个供应端口72供应至浸没空间10，且将液体限制结构12中的回收腔室81中的压力调整至负压以便经由多孔构件83的孔84(即，回收端口73)来回收液体。使用一个或更多个供应端口72来执行液体供应操作及使用多孔构件83来执行液体回收操作会在投影系统PS与液体限制结构12及衬底W之间形成浸没空间10。

为了减小或最小化光刻设备的拥有成本，期望最大化生产量和良率。生产量是曝光衬底的速率。良率是通过在浸没式光刻工具中的曝光在衬底上形成的器件正确地运行的比例。因为可能需要许多曝光步骤以形成器件，所以甚至每次曝光的低缺陷率也可能引起良率的显著减小。

踪迹缺陷及曝光缺陷两者的发生频率倾向于随着支撑台WT与液体限制结构12之间的相对运动的速率增加而增加。在扫描曝光期间的相对运动的速率被称作扫描速率。为增加生产量，期望增加扫描速率。扫描速率的增加可导致缺陷增加，因为这会更难以将浸没液体有效地限制于浸没空间10。随着速率的增加，浸没罩(immersion hood)和面向表面之间的弯液面发生不稳定性的风险增加。踪迹缺陷及曝光缺陷倾向于并不是横跨经曝光的衬底的区域随机地或均匀地分布，而是在某些部位中以较高概率发生。踪迹缺陷及曝光缺陷的分布可根据曝光方案，特别根据目标部分的曝光的次序而变化(即，支撑台WT遵循的由一系列运动所组成的路线)。为了减小缺陷的发生，可在对衬底W的某些目标部分曝光时减小扫描速率。然而，扫描速率的减小不是期望的，因为扫描速率的减小会减小生产量。

应注意，在光刻设备中，通常衬底台WT移动，同时投影系统PS及液体限制结构12是静止的。然而，常常便利的是将支撑台WT的运动描述为好像支撑台WT是静止的而投影系统PS及液体限制结构12移动。无论支撑台WT和/或投影系统PS/液体限制结构12是否移动，本发明的实施例都适用。

光刻设备可设置有用以防止气泡形成、防止气泡杂散至投影束的路径中或从浸没空间10移除气泡的措施。这些措施可以并非完全有效。将利用浸没空间之外的液体的流动及时从浸没空间10中移除气泡；或气泡内的气体可溶解到浸没液体内，从而气泡消失。但这种气泡仍可在曝光期间杂散至投影束中且造成缺陷。所述缺陷可发生在气泡形成之后(即，气泡进入浸润空间)被曝光的前几个目标部分中的任一个中的不可预测部位处。因此，难以确定曝光缺陷的原因；具体地，可能难以确定何时产生造成特定曝光缺陷的气泡。

为了曝光一系列目标部分，通常预先计算出由一系列运动组成的路线。所述路线可以基于沿着横跨衬底W表面呈依次序列的相继场在支撑台WT的表面之上的曲折运动。所述路线包括：针对于待曝光的每个目标部分进行的支撑台WT的扫描运动；和扫描运动之间的用以使支撑台WT排好队以用于下一扫描运动的转移运动。通常，依次曝光了在非扫描方向(例如，X方向)上延伸的一列目标部分中的每个目标部分。在曝光期间，支撑台WT在实质上垂直于非扫描方向的扫描方向(例如，+Y方向)上移动，或在反向的扫描方向(例如，-Y方向)上移动。曝光依次在扫描方向与反向的扫描方向之间交替。曝光运动和转移运动因此一起形成所述路线。所述路线也可包括用以在一系列曝光之前、期间或之后执行测量的运动。在路线期间，衬底W可从液体限制结构12的下方部分或完全移出，使得浸没液体不与衬底W重叠。特别地，当曝光边缘目标部分(即，邻近于衬底W的边缘或与衬底W的边缘重叠的场的边缘目标部分)时发生此情形。

在一实施例中，液体限制结构12配置成将浸没液体限制于浸没空间10，该浸没空间10在平面中具有带角的形状，即，基本上平行于所述面向表面。浸没空间的弯液面17具有带角的形状。带角的形状可以例如是具有圆角的大致菱形。其边可以是稍微内凹的。多个角指向扫描(Y)方向和非扫描(X)方向，使得带角的形状的主要轴线是基本上正交的并且分别基本上平行于扫描方向和非扫描方向。支撑台WT的主要运动是沿扫描方向和非扫描方向的。对应于浸没空间和面向表面之间的界面的浸湿区域有时被称为“覆盖区”。在所描述的实施例中，液体限制结构12在操作中具有带角的形状的覆盖区。在另一个实施例中，覆盖区没有角，并且它可以是例如大致椭圆形或圆形的，但是覆盖区可以是任何形状。

下面的描述将参考在衬底W的边缘上移动的浸没空间10给出。然而，本发明同样适用于浸没空间10越过支撑台WT上的其他物体的情况，例如，越过传感器，诸如传感器的边缘。本发明适用于任何类型的液体限制结构12，而不管液体如何被限制在覆盖区中。例如，本发明适用于没有气体从液体限制结构12流出以帮助限制液体的液体限制结构12，并且还适用于具有用于抽取液体和/或气体(例如通过多孔构件抽取)的二维开口阵列的液体限制结构12。

已经发现，在执行路线期间，在支撑台WT上的衬底W的边缘在由弯液面17限定的浸没空间10的边缘下方移动时，最可能发生来自浸没空间10的浸没液体损失。留下的液体可能导致踪迹缺陷或曝光缺陷。例如，如果液体留在衬底W上的单个位置中，则这会导致浸出缺陷。另外地或可替代地，如果液体在单个位置处被滞留太长时间。剩余的液体会蒸发，导致在该位置处产生有害的冷却负荷。另外地或可替代地，如果路线的后续运动导致弯液面17与先前运动留下的泄漏液体碰撞，则这可能导致在浸没空间10中形成气泡。这种气泡的形成可能导致曝光缺陷。

当浸没空间10的边缘越过衬底W的边缘时降低运动的速率，这会降低来自浸没空间10的液体损失的可能性。然而，这样的系统可能无法优化生产量，因为本就不会导致液体损失的跨越边缘的某些运动被不必要地以降低的速率执行。终端用户可能有不同的要求。一些终端用户可能宁愿降低生产量以换取更低的缺陷率；而其他客户可能需要更高的生产量，其代价是具有更多的缺陷。

本发明人已经证实，存在浸没空间10的边缘相对于衬底W的边缘的以实验方式可测量的相对速率，高于该相对速率将发生从浸没空间的液体损失，并且低于该相对速率将不会发生从浸没空间10的液体损失。这种以实验方式测量的参数依赖于许多变量，包括但不限于：所使用的液体限制结构12的类型和其操作所处的参数(例如流体流速率、流体体积流量和液体限制结构12的底部表面和衬底W之间的距离)，以及衬底W的特征，诸如边缘的圆度(roundness)、衬底W的边缘斜面、局部温度变化、衬底W上的任何光致抗蚀剂的边缘已被处理的方式(所谓的边缘珠粒去除策略)、所使用的光致抗蚀剂的类型和浸没液体在衬底W的顶表面上的静态后退接触角。

图4是图示光刻设备控制单元500如何使用上述见解控制支撑台WT的定位器PW的流程图。图4的流程图表明，过程被一步一步地遵循。然而，事实可能并非如此，但下面以这种方式描述以帮助理解。在一实施例中，例如使用矩阵运算同时计算环路2000-4000中的所有步骤。这个实施例可能是优选的，因为可以更快地执行所述计算。这个实施例可能最适合于在路线的实施期间执行该过程的情况(下面描述)。

在步骤1000，将期望路线的细节发送到光刻设备控制单元500。关于路线的信息包括关于浸没空间10在运动开始时相对于物体的位置的信息，浸没空间10在运动结束时相对于物体的位置的信息以及在运动开始时的位置和运动结束时的位置之间的运动速率和方向的信息。光刻设备控制单元500进行到步骤2000，以进行浸没空间10的边缘越过物体的边缘的路线的运动。光刻设备控制单元500在步骤2000中确定浸没空间10的边缘相对于物体的边缘的速率。在步骤3000中，光刻设备控制单元500预测该运动是否可能导致液体损失。光刻设备控制单元500通过将在步骤2000中确定的速率与预定参数进行比较来完成此操作。如果在步骤2000中确定的速率大于预定参数，则进行液体损失的预测。

在一实施例中，预定参数表示速率。预定参数可以是以实验方式确定的速率，在该速率下发生从浸没空间10的液体损失。

在步骤4000中，对于在步骤3000中液体损失被预测的那些运动，在已经预测到液体损失的至少一个运动期间路线的一个或更多个参数可以被修改。该修改可以减少在运动期间损失的液体量，或者可以基本上尝试避免任何液体损失。

在步骤4000之后，光刻设备控制单元500可以经由环路2500返回到步骤2000。在一实施例中，光刻设备控制单元500可以或可以不对光刻设备控制单元500刚刚已修改了的运动重复步骤2000和3000(以及可选地4000)。可以执行重复以检查是否适合更进一步避免或减少预测的水损失。这可以被视为一种检查，以查看在步骤4000中进行的修改是否有效地实现从浸没空间10中的液体损失的期望减少。

可以以实验方式确定预定参数。例如，预定参数可以是当浸没空间的边缘越过物体的边缘时浸没空间10的边缘在垂直于物体的边缘的方向上的速率，高于该速率发现液体从液体限制结构12逸出。可以通过在垂直于物体的边缘的方向上、以浸没空间10的边缘的多个不同速率在浸没空间10的边缘下方移动测试物体的边缘来确定预定参数。然后，可以将预定参数设置为在基本上没有液体从浸没空间10损失的速率和液体从浸没空间10中损失的速率之间的值。在替代实施例中，预定参数可以是在浸没空间10中在液体限制结构12的表面和衬底W的表面之间延伸的液体弯液面在测试物体的边缘处是不稳定的最小速率。

在一实施例中，可以不以实验方式确定预定参数。例如，操作者可以选择任意预定参数。然后，操作者可以基于所实现的生产量和缺陷率来决定是否增大或减小预定参数。预定参数的增加将导致更高的生产量，但也可能导致更高的缺陷率。预定参数的幅度的减小将意味着路线的一系列运动的更多运动具有降低的速率，从而意味着更低的生成量，但可能更低的缺陷率。

如果特定运动具有浸没空间10的边缘相对于物体边缘的预测速率大于预定参数，则这导致预测从浸没空间10的液体损失。控制程序可以在预测液体损失的运动期间修改路线的一个或更多个参数。对路线的一个或更多个参数的修改是使得液体损失不太可能发生。例如，可以针对预测泄漏的运动修改以下参数中的一个或更多个或任意组合：降低路线的至少一个运动的速率；在路线的至少一个运动期间减小液体限制结构12和支撑台WT之间的距离；在路线的至少一个运动期间增加流入或流出液体限制结构12的流体流量；以及在所述至少一个运动期间增加支撑台WT的方向上的变化率。通过为运动选择方向上的不同的变化率，路径将具有不同的半径。这些参数中的每一个都可能减少在针对预测液体损失的运动期间从浸没空间10损失液体的可能性。在一实施例中，如果预测到液体泄漏，则光刻设备控制单元500将导致液体损失的运动速率降低到预定参数或更低。

发明人已经发现，比发生从浸没空间10损失液体的相对速率高的相对速率也依赖于浸没空间10和衬底W的边缘的相对方向。在一实施例中，光刻设备控制单元500确定在至少一个运动期间，浸没空间10的边缘在垂直于衬底W的边缘的方向上的速率。这种速率给出了一种甚至更为准确的判断：在运动期间液体是否可能从浸没空间10泄漏。

为了在至少一个运动期间确定浸没空间10的边缘在垂直于衬底W的边缘的方向上的速率，光刻设备控制单元500被提供关于浸没空间10在平面中的可能的形状的几何信息。另外，光刻设备控制单元500被提供与衬底W的边缘的形状有关的数据。在一实施例中，在步骤2000中，浸没空间10的边缘被处理为多个离散的浸没空间边缘部分。衬底W的边缘可以以相同的方式被处理，即被处理为多个离散的物体边缘部分。

光刻设备控制单元500确定离散的浸没空间边缘部分在垂直于离散的浸没空间边缘部分在其上越过的离散的物体边缘部分的边缘的方向上的速率。所确定的速率可以称为术语离散的浸没空间边缘部分的速率。然后，在步骤3000中，将针对特定运动计算的每个离散的浸没空间边缘部分的速率与预定参数进行比较。在一实施例中，如果针对给定运动的任何离散的浸没空间边缘部分的速率大于预定参数，则光刻设备控制单元500移动到步骤4000。如果比较步骤3000表明预测的离散浸没空间边缘部分的速率不大于预定参数，则光刻设备控制单元500经由回路2500返回到步骤2000，以预测针对路线的一系列运动的下一运动的离散的浸没空间边缘部分的速率。在替代实施例中，仅当多于一定数量的离散的浸没空间边缘部分的速率超过预定参数时，光刻设备控制单元500才进行到步骤4000。

在步骤4000中修改路线的一个或更多个参数之后，光刻设备控制单元500经由环路2500返回到步骤2000，以预测针对路线的一系列运动的下一运动的浸没空间边缘部分的速率。

将浸没空间的边缘分离为多个离散的浸没空间边缘部分也是光刻设备控制单元500确定浸没空间10的边缘是否越过衬底W的边缘的一种便利方式。例如，如果浸没空间边缘部分中的一个浸没空间边缘部分的一端或两端在路线的运动期间越过物体边缘部分，则光刻设备控制单元500确定浸没空间10的边缘越过衬底W的边缘。在一实施例中，只有当确定浸没空间10的边缘越过衬底W的边缘的情况下，才预测浸没空间10的边缘相对于衬底W的边缘的速率。

在一实施例中，例如图5中所示，液体限制结构12包括在底表面(即面向衬底W的表面的表面)中的多个抽取开口50。开口50用于从浸没空间10的外面抽取气体和/或从浸没空间10里面抽取浸没液体。浸没液体的弯液面17在相邻的开口50之间延伸。通过将离散的浸没空间边缘部分分配为在一个或多个连续的开口50之间(例如在相邻开口50之间)延伸，便于将浸没空间10的边缘分离成多个离散的浸没空间边缘部分。

如图5所示，在一实施例中，光刻设备控制单元500计算离散的浸没空间边缘部分的法线方向。液体限制结构12的运动方向由箭头2002示出。对于图中放大的浸没空间边缘部分，可以计算法线方向2004。以相同的方式计算物体边缘部分的法线方向2006(垂直于物体边缘部分的切线2005)。

弯液面17由于衬底W相对于液体限制结构12的运动2002而经历在其法线2004的方向上作用于其上的力。然后，通过求解液体限制结构12相对于衬底W沿弯液面17的法线方向2004的速度计算弯液面17所经历的相对于衬底W的局部速度。然后计算在物体边缘部分的法线2006的方向上的局部速度的分量。该分量称为接触线速率且与预定参数进行比较。由此计算浸没空间的边缘相对于物体边缘的速率。矢量分析可用于计算所述速率。因此，计算由于至少一个运动导致的两个法线方向2004、2006的相对速度，并且将其幅度与预定参数进行比较。图6中示出了两个法线方向2004、2006和至少一个运动2002。计算表示离散浸没空间边缘部分的法线在垂直于离散物体边缘部分的方向上的相对速度的所获得的矢量2010。在一实施例中，将相对速度的幅度作为随后在步骤3000中与预定参数进行比较的速率。

在一实施例中，计算与预定参数比较的速率与预定参数的比率。在一实施例中，这是液体限制结构12的运动速率所减小的比率，以便计算避免液体损失的速率。在一实施例中，光刻设备控制单元500使预测液体损失所针对的运动的速率减小所述比率。在发现多于一个离散的物体边缘部分针对给定的运动泄漏液体的情况下，可以在许多不同诉求中的一个中选择液体限制结构12的运动被减小的速率。选择速率的一种方式将是选择所计算的速率中的最低速率以避免液体损失。选择速率的另一种方式将是选择等于所计算的速率的中位值、平均值、最小值、最大值、加权平均值、加权均值或某一百分数(例如，底部10％)的速率以避免液体损失。

在一实施例中，如果在步骤3000中预测到液体损失，则在确定是否继续步骤4000之前，光刻设备控制单元500在步骤3000之后进行进一步的计算。例如，光刻设备控制单元500可以确定泄漏液体的位置、泄漏液体的量和/或泄漏的液体在一个部位处花费的时间造成由于浸没液体损失而产生的任何缺陷的低风险。如果确定了低的缺陷风险，则液体损失的风险可以被接受，并且光刻设备控制单元500返回到步骤2000，而不在步骤4000中修改路线的一个或更多个参数。因此，确定是否适合于避免或减少预测的液体损失的布骤可以在步骤3000之后且在进行到步骤4000之前实施。如果确定不适合于避免预测的水损失，则光刻设备控制单元500进行环路2500而不进行到步骤4000。如果确定适合于减少预测的水损失，则光刻设备控制单元500进行到步骤4000。

在一实施例中，光刻设备控制单元500预报在路线的后续运动期间来自液体损失的液体在衬底W上的任何移动。例如，可预测液体的泄漏在整个运动中发生或直到液体限制结构12改变方向(超过某一最小量)为止。还可以预测泄漏的液体与液体限制结构12的相互作用。当液体限制结构12越过液体时，留在衬底W上的液体可以被吸收到浸没空间11中。另一方面，泄漏的液体可以例如通过液体限制结构12的径向外部气刀部件被推至液体限制结构12的前面(有时称为推动移动(bulldozing))。液体可以在液体限制结构12的外面的周围费力前进并被留在衬底W上液体限制结构12的后面以作为液滴的踪迹。液滴的踪迹也被留在了最初的泄漏的后面(称为踪迹液滴(trailing droplet))。模拟考虑了两种类型的液滴以及被吸收的液体和被推动的液滴随后可以变成例如踪迹液滴。液体的移动可以是在后续运动期间液体与液体限制结构12相互作用的结果。例如，确定保留在衬底W上的液体是否在浸没空间10的路径中用于一个或更多个后续运动。然后，光刻设备控制单元500可以确定损失液体的液体在衬底W上的一个特定位置花费的时间的量。如果确定损失液体的液体在衬底W上的一个位置花费的时间大于预定的浸出极限或预定的蒸发极限，则可以确定应该避免或减少所述液体损失。预定的浸出极限可以被视为超过其可以预期有浸出缺陷的时间。预定的蒸发极限可以被视为超过其可以预期有由蒸发(例如颗粒物质或局部冷却)引起的踪迹缺陷或局部冷却缺陷的时间。预定的浸出极限和预定的蒸发极限可以通过进行实验以实验方式确定，以确定在什么样的时间段之后发生浸出缺陷或何时发生蒸发缺陷。可替代地或另外地，可以基于经验选择那些参数。

在一实施例中，光刻设备控制单元500可以估计在至少一个运动期间预期的液体损失的量。如果损失的液体的质量大于预定量，则控制器500可以确定适合于避免或减少液体损失。在一实施例中，可以基于法线方向2004、2006之间的差来估计液体损失的量。例如，如果法线方向2004、2006之间的角度较小，则这可能指示较大的液体损失。

如果所述预报确定来自液体损失的液体在路线结束时以违反一组预定的规则的位置和/或数量保留在物体和/或支撑台上，则控制器500可以确定适合于避免或减少液体损失。

光刻设备控制单元500可以在路线的实施期间执行上述过程(例如，预测、比较和修改)。也就是，光刻设备控制单元500可以执行步骤2000-4000，同时液体限制结构12已经遵循该路线。在替代实施例中，光刻设备控制单元500可以在由浸没设备执行修改的路线之前脱机对该路线执行步骤2000-4000。

在一实施例中，计算或执行路线的指令可以采取包含描述上文所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或于其中存储该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。计算机程序可作为升级而被应用于现有光刻设备。

虽然在本文中对光刻设备用于集成电路的制造进行了具体参考，但是，应该理解，这里所述的光刻设备可以具有其他应用，例如制造集成光学系统、磁畴存储器的引导和检测图案、平板显示器、液晶显示器(LCD)、薄膜磁头等。本领域技术人员将理解，在这种替代应用的上下文中，这里使用的任何术语“晶片”或“管芯”可以被认为分别与更上位的术语“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施加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/或检查工具中。在可应用的情况下，可以将此处的公开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，使得这里使用的术语“衬底”也可以表示已经包含多个已处理层的衬底。

这里所用的术语“辐射”和“束”包含全部类型的电磁辐射，包括紫外(UV)辐射(例如具有或约365nm、248nm、193nm、157nm或126nm的波长)。

在上下文允许的情况下，术语“透镜”可以表示各种类型的光学部件中的任何一种或其组合，包括折射式的、反射式的、磁性的、电磁的和静电的光学部件。

尽管上文已经描述了具体实施例，但应该认识到，本发明的实施例可以以与上述不同的方式来实现。上文描述旨在是示例性的而不是限制性的。因此，本领域的技术人员将明白，在不背离下面阐述的权利要求书的范围的情况下，可以对所描述的发明进行修改。

Claims (18)

1.一种浸没式光刻设备，包括：

支撑台，配置成支撑具有至少一个目标部分的物体；

投影系统，配置成将图案化的束投影到所述物体上；

定位器，配置成相对于所述投影系统移动所述支撑台；

液体限制结构，配置成将液体限制在所述投影系统和所述物体和/或所述支撑台的表面之间的浸没空间；和

控制器，配置成控制所述定位器，从而移动所述支撑台以遵循由一系列运动组成的路线，所述控制器适配成：

当在所述路线的所述系列运动中的至少一个运动期间所述浸没空间的边缘越过所述物体的边缘时，预测所述浸没空间的边缘相对于所述物体的边缘的速率；

比较所述速率和预定参数，如果所述速率大于所述预定参数，则预测在所述至少一个运动期间从所述浸没空间损失液体；和

如果预测到从所述浸没空间损失液体，则相应地修改所述至少一个运动期间所述路线的一个或更多个参数。

2.根据权利要求1所述的浸没式光刻设备，其中，所述控制器配置成使得所述预测所述速率包括：

确定在所述至少一个运动期间所述浸没空间的边缘在与所述物体的边缘垂直的方向上的速度的速率。

3.根据权利要求1或2所述的浸没式光刻设备，其中，所述控制器配置成使得所述预测所述速率包括：

将所述浸没空间的边缘处理成多个离散的浸没空间边缘部分，将所述物体的边缘处理成多个离散的物体边缘部分，并计算针对每个浸没空间边缘部分的速率。

4.根据权利要求3所述的浸没式光刻设备，其中，所述控制器配置成使得所述预测所述速率还包括：

如果在所述路线的一个运动期间所述浸没空间边缘部分中的一个浸没空间边缘部分的一端或两端越过物体边缘部分，则确定所述浸没空间的边缘越过所述物体的边缘。

5.根据权利要求3所述的浸没式光刻设备，其中，所述控制器配置成使得所述预测所述速率还包括：

确定所述浸没空间边缘部分中的至少一个浸没空间边缘部分的法线方向和所述浸没空间边缘部分中的所述至少一个浸没空间边缘部分所越过的所述物体边缘部分的法线方向，并计算由于所述路线的所述至少一个运动所造成的两个法线方向的相对速度，其中所述相对速度的幅度被视为所述速率。

6.根据权利要求3所述的浸没式光刻设备，其中，所述液体限制结构包括：在面向所述物体和/或支撑台的所述表面的表面中的多个抽取开口，所述抽取开口用于从所述浸没空间中抽取浸没液体和/或用于从所述浸没空间的外面抽取气体，所述多个离散的浸没空间边缘部分中的每一个对应于一个或更多个连续的抽取开口。

7.根据权利要求6所述的浸没式光刻设备，其中，所述控制器配置成使得所述预测所述速率将所述离散的浸没空间边缘部分处理成在相邻的抽取开口之间延伸的部分。

8.根据权利要求1-2中任一项所述的浸没式光刻设备，其中，所述控制器配置成使得修改一个或更多个参数包括选自包括下列的列表中的一个或更多个：

降低所述路线的所述至少一个运动的速率；

减小在所述路线的所述至少一个运动期间所述液体限制结构和所述支撑台之间的距离；

增加在所述路线的所述至少一个运动期间流入和流出所述液体限制结构的流体流量；和

增加在所述至少一个运动期间在所述支撑台的方向上的变化率。

9.根据权利要求8所述的浸没式光刻设备，其中，所述控制器配置成使得将所述速率降低到所述预定参数或更低。

10.根据权利要求1-2中任一项所述的浸没式光刻设备，其中，所述控制器还配置成仅只有确定适合于避免或减少所预测到的液体损失的情况下修改所述一个或更多个参数。

11.根据权利要求10所述的浸没式光刻设备，其中，所述控制器配置成使得所述确定是否适合包括：

预测在所述至少一个运动之后和/或之前在所述路线期间来自所述液体损失的液体在所述物体上的任何移动。

12.根据权利要求10所述的浸没式光刻设备，其中，所述控制器配置成使得所述确定是否适合包括：

预报在所述至少一个运动的后续运动中出现所述浸没空间的路径上的所述至少一个运动中的液体损失。

13.根据权利要求11所述的浸没式光刻设备，其中，所述控制器适配成如果所述预测确定来自所述液体损失的液体在所述路线结束时以违反一组预定的规则的位置和/或数量保留在所述物体和/或支撑台上，则确定适合于避免或减少所述液体损失。

14.一种器件制造方法，所述方法使用浸没式光刻设备将图案化的束投影到具有多个目标部分的衬底上，所述方法包括：

使用液体限制结构将液体限制到投影系统和在支撑台上的物体和/或所述支撑台的面向表面之间的浸没空间；和

沿着包括一系列运动的路线移动所述支撑台；

当在所述路线的所述系列运动中的至少一个运动期间所述浸没空间的边缘越过所述物体的边缘时预测所述浸没空间的边缘相对于所述物体的边缘的速率；

比较所述速率和预定参数，如果所述速率大于所述预定参数，则预测在所述至少一个运动期间从所述浸没空间损失液体；和

如果预测从所述浸没空间损失液体，则在执行所述至少一个运动之前相应地修改所述至少一个运动期间所述路线的一个或更多个参数。

15.根据权利要求14所述的方法，其中，所述预定参数是当所述浸没空间的边缘越过所述物体的边缘时所述浸没空间的边缘在垂直于所述物体的边缘的方向上的速率，在所述物体的边缘上方液体从所述液体限制结构逸出。

16.根据权利要求14所述的方法，其中，预测所述速率包括：

将所述浸没空间的边缘处理成多个离散的浸没空间边缘部分，将所述物体的边缘处理成多个离散的物体边缘部分，并计算针对每个浸没空间边缘部分的速率。

17.根据权利要求16所述的方法，其中，所述液体限制结构包括：在面向所述物体和/或支撑台的所述表面的表面中的多个抽取开口，所述抽取开口用于从所述浸没空间抽取浸没液体和/或用于从所述浸没空间的外面抽取气体，所述多个离散的浸没空间边缘部分中的每一个对应于一个或更多个连续的抽取开口，并且

其中所述预测所述速率包括将所述离散的浸没空间边缘部分处理成在相邻的抽取开口之间延伸的部分。

18.根据权利要求14所述的方法，其中，修改一个或更多个参数包括选自包括下列的列表中的一个或更多个：

降低所述路线的所述至少一个运动的速率；

减小在所述路线的所述至少一个运动期间所述液体限制结构和所述支撑台之间的距离；

增加在所述路线的所述至少一个运动期间流入和流出所述液体限制结构的流体流量；和

增加在所述至少一个运动期间在所述支撑台的方向上的变化率。

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