TWI633394B - 包含氣體量規的設備及其操作方法 - Google Patents
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Abstract
諸如一微影設備之一設備具有一度量衡框架,該度量衡框架具有安裝於其上之包含一參考表面的一參考框架。一氣體量規可相對於該參考框架、該度量衡框架及一經量測表面而移動。該氣體量規中之一參考噴嘴將氣體提供至該參考表面,且一量測噴嘴將氣體提供至該經量測表面。可搭配該氣體量規使用一MEMs感測器以感測來自該參考噴嘴及該量測噴嘴中之每一者的反壓之一差。視情況,多個氣體量規係以可在實質上平行於該經量測表面之一平面之一方向上延伸的一陣列之形式而定位。該等量規可以流體方式連接至該氣體量規之一參考噴嘴。一通道可橫越該陣列來分配氣體。
Description
本發明係關於一種包含氣體量規之設備及量測系統,及一種其操作方法。
微影設備為將所要圖案施加至基板上(通常施加至基板之目標部分上)之機器。微影設備可用於(例如)積體電路(IC)之製造中。在彼情況下,圖案化裝置(其替代地被稱作光罩或比例光罩)可用以產生待形成於IC之個別層上之電路圖案。可將此圖案轉印至基板(例如,矽晶圓)上之目標部分(例如,包括晶粒之部分、一個晶粒或若干晶粒)上。通常經由成像至提供於基板上之輻射敏感材料(抗蝕劑)層上而進行圖案之轉印。一般而言,單一基板將含有經順次地圖案化之鄰近目標部分之網路。已知微影設備包含:所謂步進器,其中藉由一次性將整個圖案曝光至目標部分上來輻照每一目標部分;及所謂掃描器,其中藉由在給定方向(「掃描」方向)上經由輻射光束而掃描圖案同時平行或反平行於此方向而同步地掃描基板來輻照每一目標部分。
為了(例如)改良在曝光期間之準確度及/或防止在部件移動期間碰撞,提供用以相對於參考點進行感測及/或量測(諸如,感測或量測基板)之一或多個系統。
用以偵測基板之一些系統使用光學或電容式感測器(或探針)及方法。儘管此等感測器及方法可具有良好適應範圍,但其可遭受歸因於與待量測之表面上之材料(電路、抗蝕劑、硬式光罩、光學件等等)相互作用之誤差。一些其他類型之感測器具有有限偵測範圍,但在諸如程序敏感度之其他領域中優良。此等感測器之實例為氣體量規、原子力顯微鏡及掃描穿隧顯微鏡。此等類型之感測器之有限偵測範圍可限制其中至經量測之表面之完全時間近接可具有風險且阻礙使用之應用。
氣體量規可(例如)在量測經塗佈基板之構形映像時提供相比於光學及電容感測器之相當大準確度,此係因為氣體量規不遭受如在運用光學及電容感測器的情況下發生的與底層膜之相互作用。氣體量規僅僅量測基板之頂部表面,該頂部表面為對經塗層表面之理想參考。
氣體量規可用以量測微影工具中之基板(或其他)目標表面之部位。氣體量規通常包含具有位於目標表面附近的量測噴嘴之氣動橋。氣體量規通常亦包含位於量測組件附近或位於與量測組件相同之環境中的分離參考噴嘴。隨著目標表面與量測噴嘴之間的間隙改變,通過量測噴嘴之流動速率會變更,且偵測橋中之差壓或流量之改變。量測噴嘴至目標表面之間隙中的任何改變會在橋中引起壓力不平衡。此壓力不平衡可借助於壓力感測器偵測或在流對於噴嘴中之流無關緊要的情況下借助於流裝置偵測。藉由氣體量規進行之間隙量測在目標表面處於通過橋之流幾乎平衡之標稱間隙時傾向於最準確,且隨著量測間隙移動遠離標稱值而變得較不準確。在偏離零位的情況下,損害了間隙與感測到之差流量或差壓力之間的關係,此情形可引起降低之讀取及增加之共同模式誤差。
通常使用微影應用中之處於小於大約0.300毫米(mm)之固定偏離距離(「偏距」)的氣體量規。在此小偏距下,在氣體量規噴嘴與(例
如)目標表面之間存在碰撞之可能性。
又,在氣體量規用以準確量測目標表面位置之範圍之程度上,該氣體量規之準確度可有限。因此,用於促進使用氣體量規之量測以最大化其效能及有用量測範圍之方法及系統將為有益的。
氣體量規可具有與其相關聯之一或多個問題。氣動系統之動態回應係與所涉及之管道之內部體積(容量)及氣動阻力成反比。為了達成儘可能多的敏感度,壓力感測裝置之設計驅使朝向用於壓力感測裝置之較大隔膜以達成獲得所要偏轉或應變。此驅使朝向較大壓力感測裝置增加內部體積,且與對較小體積帶來之較快氣動回應時間之需要相反。另外或替代地,氣體量規量測間隙之變化,且彼量測之穩定性依賴於穩定安裝平台。若彼平台為允許延伸及回縮氣體量規噴嘴總成之再定位之機構,則延伸/回縮穩定性為誤差來源。用以解決此問題之方式為使用分離度量衡系統以追蹤延伸/回縮機構相對於參考框架之位置。不管準確度如何,此度量衡系統可歸因於其感測系統雜訊、線性及/或漂移而為誤差來源。另外或替代地,如參看圖4更詳細地所論述,氣體量規參考間隙可安裝至氣體量規本體且隨著氣體量規而移動。因此,應補償氣體量規讀取之如藉由延伸/回縮度量衡偵測到的誤差運動。此補償涉及用以判定誤差是歸因於間隙收縮抑或(例如)伺服馬達誤差之額外量測或演算。
根據本發明之一態樣,提供一種設備,該設備包含:一度量衡框架,其經建構且經配置為一實質上靜止參考框架;及一參考框架,其安裝至該度量衡框架且具有一參考表面。亦包含具有一氣體量規之一量測平台。該量測平台可相對於該參考框架、該度量衡框架及一經量測表面而移動。該氣體量規具有經組態以將氣體提供至該參考表面之一參考噴嘴及經組態以將一氣體提供至該經量測表面之一量測噴嘴。
根據本發明之另一態樣,提供一種用於量測一設備中之一表面之方法,該設備具有:一度量衡框架,其經建構且經配置為一實質上靜止參考框架;一參考框架,其安裝至該度量衡框架且具有一參考表面;及一量測平台,其包括一氣體量規。該量測平台可相對於該參考框架、該度量衡框架及一經量測表面而移動。該氣體量規具有經組態以將氣體提供至該參考表面之一參考噴嘴及經組態以將氣體提供至該經量測表面之一量測噴嘴,以及一感測器。該方法包含:將氣體提供至該氣體量規之該參考噴嘴;將一實質上恆定氣流提供至該氣體量規之該量測噴嘴;及運用該感測器感測來自該參考噴嘴及該量測噴嘴中之每一者的反壓之一差。該參考噴嘴經組態以將氣體提供至該參考表面且該量測噴嘴經組態以將一氣體提供至該經量測表面。
本發明之又一態樣提供一種氣體量規,其包含:一參考噴嘴,其經組態以將一氣體提供至一參考表面;一量測噴嘴,其經組態以將該氣體提供至一經量測表面;及一MEMs感測器,其經建構且經配置以感測來自該參考噴嘴及該量測噴嘴中之每一者的反壓之一差。
本文中參看隨附圖式詳細地描述本發明之實施例之特徵及/或優點,以及本發明之各種實施例之結構及操作。應注意,本發明不限於本文中所描述之特定實施例。本文中僅出於說明性目的而呈現此等實施例。基於本文含有之教示,額外實施例對於熟習相關技術者而言將顯而易見。
100‧‧‧用數位方式穩定化之量測平台/氣體量規/氣體量規本體
102‧‧‧數位量測系統
103‧‧‧類比延伸-回縮度量衡系統
104‧‧‧感測器/近接量測系統
105‧‧‧延伸回縮機構
106‧‧‧氣體供應件
107‧‧‧壓力感測器
110‧‧‧致動器
112‧‧‧中心通道
114‧‧‧中心通道限定性元件
116‧‧‧量測通道
118‧‧‧參考通道
120‧‧‧量測通道限定性元件/限定器
121‧‧‧氣流
122‧‧‧參考通道限定性元件/限定器
124‧‧‧量測噴嘴
126‧‧‧量測通道
128‧‧‧量測裝置/量測噴嘴
130‧‧‧參考裝置/參考噴嘴
132‧‧‧參考框架
134‧‧‧參考表面
136‧‧‧橋通道
138‧‧‧壓力或流量感測器/差壓感測器
142‧‧‧共同流體連接通道/網路
144‧‧‧限定性元件
146‧‧‧量測橋通道
148‧‧‧護罩
150‧‧‧護罩
152‧‧‧共同供應腔室
154‧‧‧參考噴嘴
156‧‧‧量測通道
158‧‧‧量測噴嘴
160‧‧‧共同流體連接通道
162‧‧‧壓力或流量感測器
164‧‧‧限定性元件
AD‧‧‧調整器
B‧‧‧輻射光束
BD‧‧‧光束遞送系統
C‧‧‧目標部分(圖1)/控制器(圖3)
CO‧‧‧聚光器
G‧‧‧參考間隙
G2‧‧‧參考間隙
IF‧‧‧位置感測器
IL‧‧‧照明系統/照明器
IN‧‧‧積光器
L‧‧‧長度
L2‧‧‧長度
M1‧‧‧光罩對準標記
M2‧‧‧光罩對準標記
MA‧‧‧圖案化裝置
MF‧‧‧系統度量衡框架
MT‧‧‧圖案化裝置支撐件或支撐結構/光罩台
P1‧‧‧基板對準標記
P2‧‧‧基板對準標記
PM‧‧‧第一定位器
PS‧‧‧投影系統
PW‧‧‧第二定位器
Pref‧‧‧反壓/氣體壓力
Pmea‧‧‧反壓/氣體壓力
RF‧‧‧參考框架
SO‧‧‧輻射源
W‧‧‧基板
WMS‧‧‧度量衡系統
WT‧‧‧基板台/基板載物台
現在將參看隨附圖式僅作為實例來描述本發明之實施例,在該等圖式中:圖1示意性地描繪根據本發明之一實施例之微影設備;圖2為展示設備中之數位量測平台之實施例的示意圖;圖3展示根據本發明之一實施例的用於圖2之量測平台中之氣體
量規的示意圖;圖4展示利用具有關聯參考點之氣體量規之系統的實例;圖5展示根據本發明之一實施例的提供於設備中之圖3之氣體量規連同參考框架的示意圖;圖6展示根據本發明之一實施例的提供於設備中之氣體量規陣列連同在第一方向上之參考框架的示意圖;圖7展示根據本發明之另一實施例的提供於設備中之氣體量規陣列連同在第一方向上之參考框架的示意圖;圖8展示根據本發明之另一實施例的提供於設備中之氣體量規陣列連同在第二方向上之參考框架的示意圖;圖9為根據本發明之一實施例的供設備中使用之具有多個量測噴嘴之氣體量規的示意圖;圖10展示根據本發明之另一實施例的提供於設備中之氣體量規陣列連同在第二方向上之替代參考框架的示意圖;圖11為根據本發明之一實施例的用於處於低壓力(例如,真空)環境之設備中之氣體量規的示意圖;圖12為根據本發明之一實施例的用於處於大氣環境中之設備中的氣體量規之示意圖及護罩之橫截面圖;圖13為根據本發明之另一實施例的用於處於大氣環境中之設備中的氣體量規之示意圖及護罩之橫截面圖;圖14展示根據本發明之一實施例的可提供於圖2之量測平台中之氣體量規的示意圖;圖15展示圖14之示意性氣體量規之量測側之量測體積的示意圖;及圖16展示圖14之示意性氣體量規中之量測通道及感測器之體積的示意圖。
根據下文在結合圖式所闡述之【實施方式】,本發明之特徵及優點將變得更顯而易見,在該等圖式中,類似元件符號始終識別對應元件。在該等圖式中,類似元件符號通常指示相同、功能上相似及/或結構上相似之元件,即使此類元件符號或元件實質上並未參看每一所提及圖予以描述亦如此。
本說明書揭示併有本發明之特徵之一或多個實施例。所揭示實施例僅僅例證本發明。本發明之範疇不限於所揭示之該(等)實施例。本發明由此處附加之專利申請範圍界定。
所描述實施例及本說明書中對「一個實施例」、「實施例」、「實例實施例」等等之參考指示所描述實施例可包含一特定特徵、結構或特性,但每一實施例可未必包含該特定特徵、結構或特性。此外,此等片語未必指同一實施例。另外,當結合一實施例來描述一特定特徵、結構或特性時,應理解,吾人可結合無論是否明確描述的一或多個其他實施例來實現此特徵、結構或特性。
對於熟習此項技術者將顯而易見,如本文所描述之實施例可以硬體、軟體、韌體及/或圖式中所說明之實體之許多不同形式來實施。運用用以實施一實施例之特殊化受控制硬體之任何實際軟體程式碼並非限制性的。因此,將在如下條件下描述實施例之操作及行為:在給出本文所呈現之細節層次的情況下,實施例之修改及變化係可能的。
在詳細地描述實施例之前,有指導性的是呈現可供實施實施例之實例環境。
圖1示意性地描繪微影設備LA。該設備包含:照明系統(照明器)IL,其經組態以調節輻射光束B(例如,UV輻射或DUV輻射或EUV輻射);圖案化裝置支撐件或支撐結構(例如,光罩台)MT,其經建構以
支撐圖案化裝置(例如,光罩)MA,且連接至經組態以根據某些參數來準確地定位該圖案化裝置之第一定位器PM;基板台(例如,晶圓台)WT,其經建構以固持基板(例如,抗蝕劑塗佈晶圓)W,且連接至經組態以根據某些參數來準確地定位該基板之第二定位器PW;及投影系統(例如,折射投影透鏡系統)PS,其經組態以將由圖案化裝置MA賦予至輻射光束B之圖案投影至基板W之目標部分C(例如,包含一或多個晶粒)上。
照明系統可包含用於導向、塑形或控制輻射的各種類型之光學組件,諸如折射、反射、磁性、電磁、靜電或其他類型之光學組件,或其任何組合。
圖案化裝置支撐件以取決於圖案化裝置之定向、微影設備之設計及其他條件(諸如,圖案化裝置是否被固持於真空環境中)之方式來固持圖案化裝置。圖案化裝置支撐件可使用機械、真空、靜電或其他夾持技術以固持圖案化裝置。圖案化裝置支撐件可為(例如)框架或台,其可視需要而固定或可移動。圖案化裝置支撐件可確保圖案化裝置(例如)相對於投影系統處於所要位置。可認為本文中對術語「比例光罩」或「光罩」之任何使用皆與更一般之術語「圖案化裝置」同義。
本文所使用之術語「圖案化裝置」應被廣泛地解譯為係指可用以在輻射光束之橫截面中向輻射光束賦予圖案以便在基板之目標部分中產生圖案的任何裝置。應注意,例如,若被賦予至輻射光束之圖案包含相移特徵或所謂輔助特徵,則該圖案可不確切地對應於基板之目標部分中之所要圖案。通常,被賦予至輻射光束之圖案將對應於目標部分中所產生之裝置(諸如,積體電路)中之特定功能層。
圖案化裝置可為透射的或反射的。圖案化裝置之實例包含光罩、可程式化鏡面陣列及可程式化LCD面板。光罩在微影中為吾人所
熟知,且包含諸如二元、交變相移及衰減相移之光罩類型,以及各種混合式光罩類型。可程式化鏡面陣列之一實例使用小鏡面之矩陣配置,該等小鏡面中之每一者可個別地傾斜,以便使入射輻射光束在不同方向上反射。傾斜鏡面在由鏡面矩陣反射之輻射光束中賦予圖案。
如此處所描繪,設備屬於透射類型(例如,使用透射光罩)。替代地,設備可屬於反射類型(例如,使用如上文所提及之類型之可程式化鏡面陣列,或使用反射光罩)。
微影設備亦可屬於如下類型:其中基板之至少一部分可由具有相對高折射率之液體(例如,水)覆蓋,以便填充投影系統與基板之間的空間。亦可將浸潤液體施加至微影設備中之其他空間,例如,光罩與投影系統之間的空間。浸潤技術在此項技術中被熟知用於增加投影系統之數值孔徑。如本文中所使用之術語「浸潤」不意謂諸如基板之結構必須浸沒於液體中,而是僅意謂液體在曝光期間位於投影系統與基板之間。
參看圖1,照明器IL自輻射源SO接收輻射光束。舉例而言,當源為準分子雷射時,源與微影設備可為分離實體。在此等狀況下,不認為源形成微影設備之部件,且輻射光束係憑藉包含(例如)合適導向鏡面及/或光束擴展器之光束遞送系統BD而自源SO傳遞至照明器IL。在其他狀況下,例如,當源為水銀燈時,源可為微影設備之整體部件。源SO及照明器IL連同光束遞送系統BD在需要時可被稱作輻射系統。
照明器IL可包含用於調整輻射光束之角強度分佈之調整器AD。通常,可調整照明器之光瞳平面中之強度分佈的至少外部徑向範圍及/或內部徑向範圍(通常分別被稱作σ外部及σ內部)。另外,照明器IL可包含各種其他組件,諸如積光器IN及聚光器CO。照明器可用以調節輻射光束,以在其橫截面中具有所要均一性及強度分佈。
輻射光束B入射於被固持於圖案化裝置支撐件(例如,光罩台MT)
上之圖案化裝置(例如,光罩)MA上,且係由該圖案化裝置而圖案化。在已橫穿圖案化裝置(例如,光罩)MA的情況下,輻射光束B傳遞通過投影系統PS,投影系統PS將該光束聚焦至基板W之目標部分C上。憑藉第二定位器PW及位置感測器IF(例如,干涉量測裝置、線性編碼器、2D編碼器或電容性感測器),可準確地移動基板台WT,例如,以便使不同目標部分C定位於輻射光束B之路徑中。相似地,第一定位器PM及另一位置感測器(其未在圖1中被明確地描繪)可用以(例如)在自光罩庫之機械擷取之後或在掃描期間相對於輻射光束B之路徑來準確地定位圖案化裝置(例如,光罩)MA。
可使用光罩對準標記M1、M2及基板對準標記P1、P2來對準圖案化裝置(例如,光罩)MA及基板W。儘管如所說明之基板對準標記佔據專用目標部分,但該等標記可位於目標部分之間的空間中(此等標記被稱為切割道對準標記)。相似地,在一個以上晶粒提供於圖案化裝置(例如,光罩)MA上之情形中,圖案化裝置對準標記可位於該等晶粒之間。小對準標記亦可包含於裝置特徵當中之晶粒內,在此狀況下,需要使標記儘可能地小且無需與鄰近特徵不同的任何成像或程序條件。下文中進一步描述可偵測對準標記之對準系統之實施例。
所描繪設備可用於以下模式中之至少一者中:
1.在步進模式中,在將被賦予至輻射光束之整個圖案一次性投影至目標部分C上時,使圖案化裝置支撐件(例如,光罩台)MT及基板台WTa保持基本上靜止(亦即,單次靜態曝光)。接著,使基板台WTa在X及/或Y方向上移位,使得可曝光不同目標部分C。在步進模式中,曝光場之最大大小限制單次靜態曝光中成像之目標部分C之大小。
2.在掃描模式中,在將被賦予至輻射光束之圖案投影至目標部分C上時,同步地掃描圖案化裝置支撐件(例如,光罩台)MT及基板台
WTa(亦即,單次動態曝光)。可藉由投影系統PS之放大率(縮小率)及影像反轉特性來判定基板台WTa相對於圖案化裝置支撐件(例如,光罩台)MT之速度及方向。在掃描模式中,曝光場之最大大小限制單次動態曝光中之目標部分之寬度(在非掃描方向上),而掃描運動之長度判定目標部分之長度(在掃描方向上)。
3.另一模式中,在將被賦予至輻射光束之圖案投影至目標部分C上時,使圖案化裝置支撐件(例如,光罩台)MT保持基本上靜止,從而固持可程式化圖案化裝置,且移動或掃描基板台WTa。在此模式中,通常使用脈衝式輻射源,且在基板台WTa之每一移動之後或在掃描期間的順次輻射脈衝之間根據需要而更新可程式化圖案化裝置。此操作模式可易於應用於利用可程式化圖案化裝置(諸如,如上文所提及之類型的可程式化鏡面陣列)之無光罩微影。
亦可使用對上文所描述之使用模式之組合及/或變化或完全不同之使用模式。舉例而言,設備可為雙載物台設備。
圖2說明根據一實施例的用於設備中之用數位方式穩定化之量測平台100。在一項實施例中,該設備為微影設備,諸如,圖1中所展示之例示性設備。該設備具有度量衡框架MF,該度量衡框架用作用於度量衡系統WMS以及用於量測平台100兩者之實質上靜止參考框架(或參考點)。在一實施例中,度量衡系統WMS為基板度量衡系統。度量衡系統WMS可判定度量衡框架MF與諸如基板W(在基板載物台WT上)之物件之經量測目標表面之間的相對近接(例如,距離)。
量測平台100利用數位量測系統102(或感測器或感測系統)及近接量測系統104(或感測器或感測系統)。數位量測系統102用以量測或估計量測平台100與度量衡框架MF之間的近接或距離。數位量測系統102可相對於度量衡框架MF連續追蹤量測平台100。數位量測系統102可包含經組態以相對於度量衡框架MF移動(例如,延伸及/或回縮)量
測平台100之一或多個致動器或機構,及/或與該一或多個致動器或機構通信(例如,經由控制器)。在一實施例中,數位量測系統102包括兩個或兩個以上感測器,該兩個或兩個以上感測器經組態以量測量測平台100與度量衡框架MF之間的相對移動。數位量測系統102之感測器可提供於量測平台100上、提供於度量衡框架MF上、提供於其兩者上,或不提供於其任一者上(替代地,安裝於(例如)鄰近部件上)。
使用數位量測系統102會使其感測器104(例如,相對短範圍感測器)能夠移動成極接近待量測之所要目標(亦即,圖2中之基板W)。另外,數位量測系統對干涉較不敏感且具有較佳再現性。因此,藉由數位量測系統102判定之量測可高度準確。另外,平台100應經固持處於高準確度,或其位置係藉由使用數位量測系統102之額外感測器(或系統)(例如,相對長範圍感測器)以高準確度予以判定,其中該額外感測器高度準確且包含供涵蓋應用要求之適當範圍。一起,感測器104及102將實際上充當具有長範圍及優良效能之一個感測器。
數位量測系統102中之感測器可為任何類型之數位感測器。在一實施例中,量測平台100之數位量測系統102包含可採取數位編碼器之形式的感測器、及/或數位外差式干涉計及/或其他以數位為基礎之感測系統。
量測平台100之近接量測系統104利用目標表面(諸如,基板載物台WT上之基板W之表面)以在設備內進行量測。在一實施例中,判定量測平台100與目標表面之間的相對近接。近接量測系統104可相對於度量衡框架MF追蹤目標表面。系統102及104中之每一者可利用感測器(例如,以通信方式連接至控制器)以用於感測或量測該等系統之(例如)參考目標或表面。
在一實施例中,量測平台100包括氣體量規以及壓力或流量感測器138,而作為其近接量測系統104之部件。量測平台100可經組態以
感測或量測基板W之表面(及其相對位置)。
圖3說明具備壓力感測器138之氣體量規之實例。如所展示,控制器C可與氣體供應件106(例如,空氣供應件)耦接,該氣體供應件經組態以將氣體(例如,來自空氣源(圖中未繪示)之空氣,或來自氣體源(圖中未繪示)之其他氣體)經由中心通道112供應或注入至處於所要壓力之氣體量規之噴嘴或頭部。控制器C可經組態以維持氣體之恆定流動速率或恆定壓力以在氣體量規內達成相同情形。另外,如下文所解釋,控制器C經組態以與氣體量規通信且在需要時調整量測平台100之位置。控制器C亦可經組態以調整經量測表面、基板台或其兩者之位置。在一實施例中,控制器為經組態以控制在預定方向(例如,Z方向)上經量測表面(例如,經由移動基板台WT而控制基板W之經量測表面)之移動的伺服控制器。
經由本文所揭示之氣體供應件106及氣體量規而供應或分配的氣體之類型可變化。如先前所提及,在一項實施例中,可由氣體供應件106供應空氣。然而,應理解,貫穿本發明對空氣或氣體之任何參考並不意欲為限制性的。亦即,「氣體」可指單元素氣體(例如,氮氣、氫氣等等),或化合物(例如,二氧化碳)或氣體之混合物(諸如,空氣)。
根據本文中之實施例,氫氣(H2)提供於氣體供應件106中且根據本發明之實施例分配至氣體量規。在一實施例中,由氣體供應件106提供之氣體基本上由氫氣(H2)組成。在一實施例中,由氣體供應件106提供之氣體包括多於或等於10%、多於或等於20%、多於或等於30%、多於或等於40%、多於或等於50%、多於或等於60%、多於或等於70%、多於或等於80%、多於或等於90%、多於或等於95%或者多於或等於99%的氫氣(H2)。在運用氣體量規及量測的情況下使用氫氣(H2)在下文中予以進一步描述。
如圖3中示意性地所展示,氣體量規亦包含一量測通道116、一參考通道118、一量測通道限定性元件120、一參考通道限定性元件122、一量測裝置128、一參考裝置130、一橋通道136及一壓力或流量感測器138。中心通道112將氣體供應件106連接至量測通道116及參考通道118。舉例而言,中心通道112劃分成量測通道116及參考通道118。可將實質上恆定氣流提供至量測裝置128。
量測通道116及參考通道118可含有限定性元件120及122。限定性元件120及122中之每一者限制行進通過其各別量測通道116及參考通道118之氣流。任何數目個裝置可用作限定性元件,其包含但不限於窄管路或通道、受限孔口(例如,在沿著通道之長度之點處寬度(例如,直徑)受限)或置放於通道內之類閥裝置。因而,用以限定之機構或裝置並不意欲為限制性的。
同樣地,中心通道限定性元件114可在其分裂成量測通道116及參考通道118之前位於中心通道112內。再次,如上文所提及,用以限定中心通道112之機構並非限制性的。另外及/或替代地,中心通道限定性元件114充當用於自氣體供應件106接收之氣體之過濾器。
橋通道136在量測通道116與參考通道118之間耦接。橋通道136在氣體在氣體量規中不平衡時接收反壓,此情形在下文中進一步詳細地予以解釋。橋通道136包含感測器138。在一實施例中,壓力感測器為呈MEMs感測器之形式的動態回應裝置。MEMs感測器在氣體在任一方向上自量測通道116及參考通道118回流通過橋通道136時自參考噴嘴及量測噴嘴中之每一者感測反壓中之差或不平衡性,以偵測橋不平衡性且因此偵測相對於經量測表面之間隙不平衡性。因此,在一項實施例中,感測器138可被定義為差壓感測器。參考通道118可具有反壓Pref且量測通道116可具有反壓Pmea。
MEMs裝置之性質係小的,且因此,使用MEMs裝置以感測氣體
量規中之壓力將允許較小內部體積(較小差異偵測)及/或較快回應時間(從而引起頻率及/或速度優點)。舉例而言,MEMs感測器可能具有接近1毫米^3之內部體積。因為針對電容感測器之等效敏感度通常為大約60毫米^3,所以使用MEMs感測器可引起氣動頻寬粗略縮減為原先的10分之一,而具有小得多的封裝。在一實施例中,MEMs裝置可包括一差壓感測器、一微型極低流量量規或一科氏效應流量量規,或包括差係藉由電方法或計算方法予以判定之兩個或兩個以上絕對MEMs壓力感測器。在另一實施例中,MEMs裝置可為流量感測器。此MEMs流量感測器可用於(例如)曝光至大氣之系統。
在一實施例中,由於橋組態,故可僅在發生通道116與118之間的壓力差(Pref與Pmea之間的差)時才發生通過橋通道136之氣體回流。在一實施例中,MEMs感測器可為經設計以偵測壓力之改變(偵測為兩個所施加壓力之間的差)的差壓感測器。差壓感測器可量測或感測兩個通道之間的壓力差,該壓力差可依據(分別)相對於參考表面之量測間隙G2與參考間隙G之間的差而變化。
儘管被示意性地展示為呈倒置「U」形狀之形式,但一般熟習此項技術者應理解,不存在使氣體量規部件及通道對稱之固有要求。相似地,如圖3中所展示之感測器138之定位無需在橋通道136之中心,但可在橋通道136之中心。
氣體量規100內之所有通道皆可准許流氣體通過其。通道112、116、118及136可由導管(例如,管路、管等等)或可含有通過系統104之氣流且將氣流導引通過系統104的任何其他類型之結構製成。在大多數實施例中,通道112、116、118及136可經組態成使得產生極少氣動雜訊(此雜訊可起因於局域擾流或流不穩定度之產生(作為一實例))。在實施例中,量測通道116與參考通道118之總長度可相等或不等。
參考通道118在參考裝置130處端接,該參考裝置經組態以遞送氣體,且可採取噴嘴之形式(在下文中被稱作「參考噴嘴」)。同樣地,量測通道116在量測裝置128處端接,該量測裝置經組態以遞送氣體,且可採取噴嘴之形式(在下文中被稱作「量測噴嘴」)。提供此等噴嘴128、130以將氣體朝向其關聯表面分配。舉例而言,如下文所描述,由氣體供應件106注入之氣體自噴嘴128及130發射(例如,以實質上恆定流),且分別撞擊於(例如)基板W之經量測表面及參考框架132之參考表面134上。變化基板W與(例如)量測噴嘴128之間的距離會變化該噴嘴內之氣體之壓力,氣體壓力又用作用於噴嘴128與基板W之間的距離之量度。感測器138經組態以偵測(或感測)壓力Pref與Pmea之差(由於撞擊於各別表面上)。基於感測到之壓力差之偵測,經量測表面(例如,基板W之表面)可使其位置經調整。如下文進一步所解釋,(例如,量測平台或基板台之)此移動允許且實現實質上恆定間隙之維持。
如先前所描述,噴嘴與對應參考表面之間的距離可被稱作參考間隙。在已知系統中,以固定偏距提供參考間隙。舉例而言,圖4說明包含參考框架RF之系統之實例,該參考框架RF提供於量測平台100內及/或直接安裝至量測平台,該量測平台包括氣體量規及其關聯壓力感測器107。亦即,參考框架RF安裝至氣體量規本體(100)使得偏距(或參考間隙)固定且隨著氣體量規而移動。然而,如先前所論述,在以此方式量測目標表面時仍可發生誤差(例如,歸因於感測系統雜訊、線性及/或漂移)。類比延伸-回縮度量衡系統103可經由延伸回縮機構105不正確地移動氣體量規,從而造成誤差。
替代固定偏距,本發明之實施例經設計為利用參考表面,其中氣體量規相對於參考表面而移動。在諸如參看圖5至圖10所描述之實施例的實施例中,參考噴嘴130以參考間隙G定位於參考框架132之參
考表面134上方。參考框架132安裝至或錨定至度量衡框架MF。根據一實施例,參考框架132直接安裝至度量衡框架MF。在本發明中,例如,參考框架132安裝至系統度量衡框架MF。儘管參考噴嘴130以參考間隙G定位於參考表面134上方,但參考噴嘴經組態以相對於參考表面134及參考框架132以及度量衡框架MF移動。
量測噴嘴128經定位於量測表面上方。舉例而言,相對於支撐於基板台WT或載物台上且經組態以曝光至經圖案化輻射光束之基板(基板W)之表面來提供量測噴嘴128。量測噴嘴128以未知間隙G2定位於基板W之量測表面上方。
在實施例中,可基於藉由感測器138量測之回流壓力而將參考間隙G設定為所要值。亦即,參考噴嘴130上游之氣體壓力Pref依據參考間隙G而變化。在一實施例中,可基於藉由感測器138量測之回流壓力而將間隙G2設定為所要值。亦即,量測噴嘴128上游之氣體壓力Pmea依據間隙G2而變化。
如所展示,噴嘴128、130指向同一方向,使得若以相同方式(例如)可能歸因於參考框架100之小殘餘運動而變更或改變回流壓力,則由橋通道136中之感測器138偵測到之相對壓力差相消,從而引起零位條件。因此,若撞擊於參考表面上之回流壓力實質上相等,則組態對稱且橋得以平衡。因此,不存在通過橋通道136之相當大差異氣流。感測器138將未偵測到差,此係因為在量測通道116中之壓力Pmea與參考通道118中之壓力Pref之間將不存在相當大的壓力差。
另一方面,當(例如)以不等方式變化間隙G及G2(例如,存在間隙G及G2中之每一者之變化之差)時,量測通道116與參考通道118之間的所得回流及壓力差誘發氣體之(回)流通過橋通道且到達感測器138。
如先前所提及,感測器138沿著橋通道136而定位,其可處於中
心點。壓力感測器138可感測由量測通道116與參考通道118之間的壓力差(Pmea不等於Pref)誘發之氣流。可由於(例如)目標表面之垂直定位(在Z方向上)之改變而發生此等壓力差。
在一實施例中,氣體壓力Pmea與Pref之差係與間隙G2與G之差成比例。
當存在壓力不平衡時,感測器138偵測所得氣流且可起始適當控制功能,可使用耦接至系統100及/或致動器110之適當部件之選用控制器C來進行該控制功能。針對不對稱配置,可引入適當偏移。在一實施例中,感測器138可經由(例如)可經由使用輸出裝置(圖中未繪示)而進行的視覺顯示及/或音訊指示而提供感測到之流之指示。
如先前所提及,控制器C可用以基於經判定量測而判定或演算確切間隙差,且調整目標表面(例如,經由基板台WT之移動)與量測平台100(例如,經由藉由致動器100進行之平台之移動)之間的相對位置,使得在所提及差經判定時間隙G2受控制。舉例而言,量測平台100可經固持為相對於度量衡框架MF在適當位置實質上靜止(例如,在1微米內),而氣體量規用於量測改變。替代地,伺服器可用以固持氣體量規使得參考間隙相對於量測表面132實質上固定(例如,在1微米內),且追蹤相對於度量衡框架MF之改變。藉由相對於量測噴嘴128移動目標表面,可量測壓力差直至Pref與Pmea之間的差充分接近或等於零(此可在間隙G2與G之間不再存在差時發生)為止。當然,應理解,目標表面及/或量測平台之移動亦包含其相對於度量衡框架MF之移動。
氣體量規在極小間隙下操作。在一實施例中,為了穩定化氣體量規/量測平台100之間的間隙且為了適應基板台WT之移動,提供一或多個致動器110。圖4展示提供於具有度量衡框架MF及參考框架132之設備中之圖3之氣體量規的實例。如所展示,致動器110連接至量測
平台100(或氣體量規)且經設計為相對於度量衡框架MF及目標表面而移動(例如,延伸或回縮)量測平台100,以便量測構形且在例如發生故障的情況下將氣體量規操縱遠離目標表面。在一實施例中,致動器110可在某些條件下(諸如)在新基板之裝載至基板台WT上以供曝光、對設備或其部件之調整期間及/或在解決系統或部件中之問題時用以將量測平台110移動遠離目標表面或基板台WT。
圖5亦展示安裝至度量衡框架MF之參考框架132的示意圖。因此,在氣體量規本體及其關聯部件經由一或多個致動器110而移動時,量測間隙G2及參考間隙G兩者(分別)可受影響。亦即,量測噴嘴128及參考噴嘴130兩者可相對於其表面((分別為)目標表面及參考表面134)而移動。因此,量測噴嘴128及參考噴嘴130之任何運動係藉由共模抑制而相消。因而,可實質上消除雜訊及/或可限制額外感測器雜訊、漂移或非線性。
亦可在多噴嘴應用中進行上述概念。舉例而言,在一些應用中,利用單一噴嘴量規可具有關於產出率之限制,及/或可僅用於對使用其他感測器作為主要構形感測器之系統之發送頭部校準。使用多個噴嘴會允許並行地進行多個表面量測且增加生產率使得氣體量規可充當主要感測器。圖6至圖8說明使用一或多個氣體量規之多個噴嘴的例示性實施例。
如圖6至圖8中所展示,例如,量測平台100可包含設備中之多個氣體量規。氣體量規中之每一者連接至氣體供應件106以供接收氣體。根據一實施例,氣體量規係以在實質上平行於基板台WT之平面的方向上延伸之陣列之形式而定位。該陣列可用以以比一個量規單獨進行更快之方式來量測目標表面構形。
在一實施例中,陣列中之氣體量規中之每一者可相對於參考框架132、度量衡框架MF及目標表面而移動。可提供一或多個致動器
110以使整個陣列(作為一群組)相對於(例如)度量衡框架MF而延伸或回縮。替代地,每一氣體量規或氣體量規之群組可具有其自有致動器使得其可獨立地移動。
圖6說明根據一項實施例的在第一方向上之氣體量規陣列之總成,且圖7說明根據另一實施例的在第一方向上之另一氣體量規陣列之總成。圖8說明根據另一實施例的在第二方向上之氣體量規陣列之總成。
如圖6中所展示,參考框架132之至少一部分可經組態以相對於(例如,實質上平行於)基板台WT在第一方向(X方向)上延伸長度L。亦在圖6之說明性實施例中,氣體量規中之每一者包含:一參考噴嘴130,其經組態以將氣體提供至參考框架132之參考表面134;及一量測噴嘴128,其經組態以將氣體提供至(例如,支撐於基板台WT上之基板W之)目標表面。每一氣體量規可獨立參考度量衡框架MF。因此,來自氣體量規中之每一者相對於參考表面134及基板W之表面之回流壓力量測可用以判定及調整基板台WT及量測平台100之相對位置(例如,在Z方向上)。在一實施例中,可(例如)針對每一氣體量規或針對複數個氣體量規之每一群組提供複數個參考框架132。
在圖7中所展示之實施例中,參考框架132之至少一部分可經組態以在第一方向(X方向)上相對於(例如,實質上平行於)基板台WT延伸一長度。亦在圖7之說明性實施例中,氣體量規中之每一者包含:一參考噴嘴130,其經組態以在X方向上以實質上線性方式將氣體提供至參考框架132之參考表面134;及一量測噴嘴128,其經組態以在X方向上以實質上線性方式將氣體提供至(例如,支撐於基板台WT上之基板W之)目標表面。每一氣體量規可獨立參考度量衡框架MF。因此,來自氣體量規中之每一者相對於參考表面134及目標表面之回流壓力量測可用以判定及調整目標表面與量測平台100之間的相對位置
(例如,在Z方向上)。
在圖8中所展示之實施例中,參考框架132之至少一部分可經組態以在第二方向(Y方向)上相對於(例如,實質上平行於)基板台WT延伸長度L2。亦在圖8之說明性實施例中,氣體量規中之每一者包含:一參考噴嘴130,其經組態以在Y方向上以實質上線性方式將氣體提供至參考框架132之參考表面134;及一量測噴嘴128,其經組態以在Y方向上以實質上線性方式將氣體提供至(例如,支撐於基板台WT上之基板W之)目標表面。如所展示,圖8之氣體量規可以相對於彼此並列之方式而定位。每一氣體量規可獨立參考度量衡框架MF。在一實施例中,目標表面在實質上垂直於氣體量規之安裝方向(例如,X方向)的方向上移動。另外或替代地,在一實施例中,量規經組態以在實質上垂直於其安裝方向的方向上移動。舉例而言,參看圖8(其描繪氣體量規在Y方向上以相對於彼此並列之方式而安裝),氣體量規可經組態以在X方向(如由箭頭所指示)上橫越基板台WT上之基板W而移動。因此,來自氣體量規中之每一者相對於參考表面134及基板W之表面之回流壓力量測可用以判定及調整目標表面與量測平台100之間的相對位置(例如,在Z方向上)。
圖8之說明性實施例中之用於且經組態以用於量測之氣體量規可包含諸如根據一實施例的參看圖7所展示及描述之在Y方向上相對於基板台WT延伸長度L2的量規之量規。在另一實施例中,圖8之說明性實施例中之用於且經組態以用於量測之氣體量規可包含諸如參看圖6所展示及描述之在X方向上相對於基板台WT延伸長度L的量規之量規。
圖6及圖7及圖8之實施例提供如相對於圖4之組態所提及之相似改良。舉例而言,自氣體量規參考目標(參考框架132之參考表面134)固定至度量衡框架MF以來,任何延伸/回縮擾動或殘餘運動對於每一
噴嘴中之參考間隙及量測間隙兩者係共同的,且因此彼此相消。
在圖10中所展示之另一實施例中,參考框架132及其參考表面134安裝或錨定至氣體量規/量測平台100,使得參考框架132經組態以隨著平台100而移動。根據一實施例,參考框架132之部分直接安裝至量測平台100。量測平台具有以在實質上平行於(例如,基板W之)經量測表面之方向上延伸之陣列之形式而定位且可相對於度量衡框架MF及基板W而移動的多個氣體量規。在一實施例中,多個氣體量規可作為一單元而移動或可相對於度量衡框架及/或量測平台100而個別地移動(作為單氣體量規或氣體量規之群組)。量測平台100具有經組態以將氣體(自氣體供應件106)提供至參考框架132之參考表面134之至少一個參考噴嘴(例如,圖7或圖9中所展示)。舉例而言,氣體量規中之每一者可以流體方式連接至氣體量規之參考噴嘴。該等氣體量規各自包含以各別未知間隙G2定位於量測表面上方的一量測噴嘴128。參考噴嘴130以參考間隙G定位於參考表面134上方。在一項實施例中,與圖10之量測平台100相關聯之氣體量規中之每一者可包含其自有量測噴嘴128及參考噴嘴130。由氣體供應件106注入之氣體係自噴嘴128及130發射(例如,以實質上恆定流),且分別撞擊於經量測表面上及參考框架132之參考表面134上。
一或多個致動器110經組態以使量測平台100及參考框架132相對於度量衡框架MF移動。可提供一或多個致動器110以使整個陣列(作為一群組)相對於(例如)度量衡框架MF而延伸或回縮。替代地,每一氣體量規(或氣體量規之群組)可具有其自有致動器。圖10之參考噴嘴130並不相對於參考表面134及參考框架132移動,但量測平台100及/或氣體量規中之每一者可相對於度量衡框架MF而移動。因此,在經由一或多個致動器110移動氣體量規本體及其關聯部件時,量測間隙G2可受影響。亦即,量測噴嘴128可相對於其表面(基板W之表面)而
移動,而參考噴嘴130與參考表面134之間的間隙G保持實質上不受影響。
在圖10中所展示之實施例中,參考框架132之至少一部分可經組態以在第二方向(Y方向)上相對於(例如,實質上平行於)基板台WT延伸長度L2。亦在圖10之說明性實施例中,氣體量規中之每一者包含:一參考噴嘴130,其經組態而以實質上線性方式在Y方向上將氣體提供至參考框架132之參考表面134;及一量測噴嘴128,其經組態以在Y方向上以實質上線性方式將氣體提供至(例如,支撐於基板台WT上之基板W之)目標表面。如所展示,圖10之氣體量規可以相對於彼此並列之方式而定位。在一實施例中,目標表面在實質上垂直於氣體量規之安裝方向(例如,X方向)的方向上移動。另外或替代地,在一實施例中,量規經組態以在實質上垂直於其安裝方向的方向上移動。舉例而言,參看圖10(其描繪氣體量規在Y方向上以相對於彼此並列之方式而安裝),氣體量規可經組態以在X方向(如由箭頭所指示)上橫越基板台WT上之基板W而移動。因此,來自氣體量規中之每一者相對於參考表面134及基板W之表面之回流壓力量測可用以判定及調整目標表面與量測平台100之間的相對位置(例如,在Z方向上)。
在另一實施例中,圖10之說明性實施例中之用於且經組態以用於量測之氣體量規可包含諸如參看圖6所展示及描述之在X方向上相對於基板台WT延伸長度L的量規之量規。
在一實施例中,(上述實施例中之任一者中之)氣體量規中之至少一者進一步包含用以感測該等量規中之回流壓力之任何差的MEMs感測器,如感測器138。在一實施例中,(上述實施例中之任一者中之)氣體量規中之每一者進一步包含用以感測該等量規中之回流壓力之任何差的一MEMs感測器,如感測器138。
在一實施例中,兩個氣體量規在陣列之任一末端處具備參考噴
嘴,其中在其之間具有連接至該兩個末端氣體量規之參考噴嘴的數個量測噴嘴。此提供較簡單設計,此係因為陣列之所有運動皆由一線(例如,實質上平行於沿著基板台WT之頂部之平面)界定。
如圖7中所展示,例如,陣列之各別末端處之每一氣體噴嘴包含:一參考噴嘴130,其經組態以將氣體提供至參考框架132之參考表面134;及一量測噴嘴128,其經組態以將氣體提供至目標表面。數個額外噴嘴或量測噴嘴124以陣列之形式提供於兩個末端氣體量規之間。量測噴嘴124中之每一者可相對於參考框架132、度量衡框架MF及目標表面而移動(例如,具有陣列)。每一量測噴嘴124包含單一量測通道126。每一量測噴嘴124連接至氣體供應件106以供接收實質上恆定氣流。每一量測噴嘴124之量測通道126可含有一或多個限定性元件以限定行進通過各別量測通道126之氣流。類似於量測噴嘴128,提供此等量測噴嘴124以將氣體朝向關聯經量測表面(例如,朝向基板W之表面)分配。
另外,量測噴嘴124中之每一者以流體方式連接至陣列之任一末端處的氣體量規之參考噴嘴130。舉例而言,在圖7之說明性實施例中,量測噴嘴124中之每一者可經由共同流體連接通道142而連接,該共同流體連接通道經組態以將來自氣體供應件106之氣體橫越陣列而分配。如所展示,該連接通道142可連接至提供於陣列之任一末端處的氣體量規中之每一者之參考通道118。連接通道142經設計為校準及分配用於參考之氣體壓力(視需要)。舉例而言,可貫穿通道142提供一系列限定性元件144以在噴嘴124當中限定及分配壓力。在圖7中所說明之實施例中,在自左側至右側之方向上起始流,且在噴嘴陣列當中劃分氣流及壓力Pref。舉例而言,在此構造中,末端參考間隙可具有反映其不同間隙之不同壓力,但彼等壓力可沿著處於之間的量測噴嘴124而分佈。在一實施例中,壓力在噴嘴陣列當中實質上均勻地分
佈。若末端參考間隙(亦即,Pref量測)相等,則通過連接通道142之流並非必需的。
每一量測噴嘴124可包含一量測橋通道146,該量測橋通道經設計為判定連接通道142(例如,在限定性元件144中之每一者之前)與量測通道126之間的壓力差。橋通道146在量測通道126與連接通道142之間耦接。橋通道146接收氣體壓力自連接通道142之回流。
在一實施例中,量測噴嘴124中之每一者包含用以感測回流壓力之差之一關聯感測器138。因此,與每一量測噴嘴124相關聯之感測器138可偵測在任一方向上之來自連接通道142及量測通道126之氣流。該感測器138可與末端氣體量規一起使用以偵測不平衡性。
圖7及圖8之實施例提供相似改良,如上文所提及。舉例而言,任何擾動或殘餘運動對每一噴嘴(經由在氣體量規陣列上分配參考壓力之網路/連接通道142而連接)中之參考間隙及量測間隙兩者係共同的且因此相消。
應注意,圖6、圖7、圖8、圖9及/或圖10中所展示之實施例中的噴嘴及/或氣體量規之數目並不意欲受限。亦即,噴嘴及/或氣體量規之數目可包含任何數目,諸如,三十個或更多。另外,陣列之設計並不意欲為限制性的。舉例而言,可實施在兩個維度(例如,X及Y方向-或圖6、圖7、圖8、圖9或圖10中所說明之噴嘴之組合)中之陣列以及單線或平面中之陣列。又,具有參考噴嘴130之氣體量規可貫穿陣列在數個量測噴嘴124當中間隔(例如,每隔一個噴嘴或每隔三個噴嘴,等等)。
氣體噴嘴及/或量測平台100之移動亦不意欲為限制性的。在一實施例中,量測平台100可相對於度量衡框架MF及基板載物台WT旋轉(例如,順時針地)。
因此,在上述實施例中,氣體量規參考目標(參考表面134)在採
取量測時相對於度量衡框架MF而固定,使得擾動或運動(諸如藉由致動器110起始之擾動或運動)為對參考間隙G及量測間隙G2兩者共同之模式,且因此相消。
藉由使用本發明之組態,氣體量規/量測平台100經組態以將目標表面維持處於理想位置。本發明能夠量測目標表面與氣體量規/量測平台100之間的相對距離之極小改變(例如,大約幾奈米),且產生較準確讀取。可隨著氣體量規與目標表面之間的距離改變(如藉由回流壓力之差而偵測到)而移動或伺服氣體量規/量測平台100。保留氣體量規之任何所要特性,同時可維持完美線性讀取。同時,可基本上消除氣體量規噴嘴與目標表面之間的碰撞之風險。
儘管僅出於說明之目的貫穿全文相對於兩個度或方向(例如,沿著相對於水平表面(在X方向上)之垂直(Z)軸線)來提及基板載物台WT之移動,但實務上一般熟習此項技術者理解,基板載物台WT可在六個自由度中移動。因此,可進行調整以適應如藉由所揭示量測平台100(包含一或多個氣體量規)而判定之載物台之傾斜或角度。
另外,可在以真空為基礎之氣體量規及以大氣為基礎之設計兩者中實施所揭示概念。
然而,應注意,當實施多個噴嘴及/或一噴嘴陣列時,可需要噴嘴至外部環境之間的隔離。取決於環境一真空或大氣一及系統,可使用不同方式以隔離每一噴嘴,使得感測到之量測不會受到進一步損害。
圖11說明根據本發明之一實施例的用於處於真空環境之真空系統或設備中的例示性氣體量規。儘管此處未展示,但應理解,可以陣列之形式提供圖11之氣體量規。在此真空環境中,隔離為量測噴嘴128之出口處之衝擊條件之結果。在此等真空條件下衝擊波存在於噴嘴出口通口處。另一方面,在曝光至大氣之大氣系統中,不存在此等衝擊
條件。因此,在大氣環境中使用多個噴嘴的情況下,可提供共同護罩作為量測平台100之部件,以將一個氣體量規之參考及量測噴嘴與另一氣體量規之噴嘴隔離,使得達成噴嘴間隔離。在如藉由圖12中之橫截面所說明之一項實施例中,護罩148可經定位成裝入量測平台之每一氣體量規之參考噴嘴130及量測噴嘴128之至少一部分(以將一個氣體量規之噴嘴128、130與另一鄰近氣體量規之噴嘴隔離)。在如藉由圖13中之橫截面所說明之另一實施例中,護罩150可經組態以裝入實質上整個氣體量規(區別於鄰近氣體量規),包含噴嘴128及130。儘管在圖12及圖13中僅以橫截面示意性地展示,但應理解,護罩148及150可包含(例如)四個壁以形成類方框或矩形形狀或包含單一彎曲壁以形成圓柱或圓頂型形狀,因此以實質上環繞噴嘴128、130及/或氣體量規之所有側以裝入噴嘴且使鄰近噴嘴彼此隔離,使得可縮減量測中之誤差。
根據另一實施例,用於真空系統之額外最佳化可包含經設計成使得多個量測噴嘴共用一共同參考噴嘴,藉此縮減流的氣體量規。以如參看圖7中所說明之實施例所描述相似的方式,可以陣列之形式提供數個量測噴嘴,但該等量測噴嘴限於與單一共同參考噴嘴連通。圖9說明根據一實施例的可用於量測平台100上之此氣體量規的實例。圖9之所說明氣體量規可僅僅用於量測目標表面之設備中,或在一些實施例中,多個氣體量規(諸如圖中9所說明之氣體量規)可用於量測目標表面。
如所展示,氣體供應件106連接至氣體量規且經組態以將氣體分配至共同供應腔室152。參考噴嘴154經組態以在其量測通道156內自共同供應腔室152接收氣體,且將氣體提供至參考框架132之參考表面。以陣列之形式定位的數個量測噴嘴158亦連接至共同供應腔室152(僅僅作為一說明性實例,圖9中展示四個量測噴嘴)。每一量測噴
嘴158經組態以將氣體提供至目標表面。量測噴嘴158可相對於參考框架132、度量衡框架MF及目標表面與氣體量規一起移動。每一量測噴嘴158包含單一量測通道。每一量測噴嘴158連接至氣體供應件106以供接收實質上恆定氣流。每一量測噴嘴158之量測通道可含有與其相關聯之一或多個限定性元件164,以限定行進通過各別量測通道之氣流。參考噴嘴154之通道156亦可或替代地包含與其相關聯之限定性元件164。舉例而言,如圖12中所展示,限定性元件164可提供於鄰近於共同供應腔室152的通道之入口點處或附近。
另外,量測噴嘴158中之每一者以流體方式連接至氣體量規之參考噴嘴154。舉例而言,在圖9之說明性實施例中,量測噴嘴158中之每一者經由共同流體連接通道160而連接,該共同流體連接通道經組態以將來自氣體供應件106之氣體橫越噴嘴陣列而分配。連接通道160經設計為分配用於參考之氣體壓力(視需要),使得可判定量測噴嘴中之每一者中之通道與參考噴嘴154之量測通道156之間的壓力差。在一實施例中,量測噴嘴158中之每一者包含用以感測回流壓力之差之一關聯壓力或流量感測器162(例如,MEMs感測器)。該感測器接收氣體壓力自連接通道160之回流。因此,與每一量測噴嘴158相關聯之感測器162可偵測在任一方向上之來自連接通道160及每一噴嘴之量測通道之氣流。感測器162可用以偵測相對於由參考噴嘴154提供之共同參考間隙之不平衡性。
因此,氣體量規陣列或噴嘴陣列可用作用於基板之主要構形映射機構。
氣體量規頻寬為判定技術之生產率方面之因素。為了(例如)在合理時間段內產生基板之構形映像,可需要為2kHz之頻寬。本文所揭示之氣體量規及系統經設計為在短或有限時間量內準確地量測基板高度(或基板W之高度映像),而與基板處之處理無關。氣體量規頻寬及
穩定時間可相當大以支援基板經移動之速度(例如,掃描速度),且限制在自氣體量規下方移動基板W之後的穩定時間。
然而,在通道、導管或噴嘴內,可存在導致對於氣體量規量測系統之頻寬限制的幾個原因。舉例而言,圖14以與圖3中所展示之方式稍微不同的方式但基於相同概念來說明氣體量規之工作原理,相同概念例如,基於自氣體供應件106分配至參考噴嘴130及量測噴嘴128(且視情況使用限定器122、120而限定)之氣體而利用差壓感測器138以量測流動至參考通道118及量測通道116中之壓力差。在此類型之組態中,氣體量規之量測體積連同有限(經界定)氣流限制氣體量規自身之最大頻寬。更具體言之,圖15說明通道或導管(參見陰影區域)之內部體積中之壓力如何不能比來自氣體供應件106之氣流或供應更快地上升。亦即,氣體量規具有有限頻寬,此係因為在感測器138之部位處(例如,在量測通道116內)將存在體積。為了改變壓力,氣體需要流動至此體積或自此體積流動至量測噴嘴128。然而,因為來自氣體供應件之氣流受到限定器120限制(亦即,有限氣流121),所以最大氣動頻寬受到量測噴嘴128與感測器138之間的距離及感測器之側處之體積(在量測噴嘴與感測器之間)限制,如由圖16中之陰影區域所說明。因此,量測通道116充當對感測器138處之氣體之體積之限定器。可經由最佳化此通道之橫截面寬度(例如,直徑)以及最小化感測器138處之體積來找到最佳值。
最佳化氣體類型之頻寬亦可影響其他參數,包含上文提及之彼等參數。另外,由氣體供應件106供應之氣體類型可進一步增加利用圖14至圖16之所說明原理之氣體量規的頻寬。
待用於如本文所描述之氣體量規中之氣體類型貢獻於氣體量規之敏感度及熱行為。如先前所提及,經由本文所揭示之氣體供應件106及氣體量規而供應或分配之氣體類型可變化。為了達成(例如)2
kHz之頻寬,可牢記此目標來選擇氣體類型。舉例而言,運用在較低壓力應用(比如EUV工具)中分配氮氣(N2)或基於氮之氣體之噴嘴較難以達成為2kHz之頻寬。
根據一實施例,接著,可需要將氫氣(H2)或基於氫之氣體用於氣體供應件106中。此係因為氣體量規之氣動回應時間可依據幾個參數而變化。首先,回應時間係與氣體之氣體常數「R」成正比。就此而言,氫氣(H2)具有為~4131 J/(kg K)之R,而氮氣(N2)具有為~297 J/(kg/K)之R。因而,氫氣之氣體常數比氮氣之氣體常數快約14倍。其次,氣體量規頻寬係與噴嘴阻力成反比。氫氣(H2)具有氮氣(N2)之黏度的約½黏度。因此,將氫氣(H2)用於氣體量規中會將回應時間進一步提高為原先的約2倍。另外,使用具有較低黏度之氣體會允許較小互連管路或通道,因此降低內部體積且進一步增加氣體量規之頻寬。又,氫氣(H2)中之聲傳播速度比氮氣(N2)中之聲傳播速度快約四倍。出於此等原因,接著根據一實施例,將氫氣(H2)用作氣體量規之氣體或操作流體,此係因為具有較高頻寬之氣體量規改良生產率。另外,具有過量頻寬使其他設計態樣(比如封裝較小體積)更容易。
當使用(例如)氫氣(H2)時,由氣體量規中之通道(或限定器122、120)造成之限定具有較小影響,此係因為氫氣將以較快速度移動通過該等通道(例如,出於上文提及之原因,例如較小黏度)。又,當使用氫氣時可較快速地增加或減低感測器138之體積中之氣體之量,此情形引起較快回應時間及較高頻寬。
在另一實施例中,氣體可為氦氣,其具有顯著高於氮氣之氣體常數的氣體常數。
在一實施例中,由氣體供應件106提供之氣體基本上由氫氣(H2)組成。在一實施例中,由氣體供應件106提供之氣體基本上由氦氣組成。在一實施例中,由氣體供應件106提供之氣體基本上由氦氣及氫
氣組成。在一實施例中,由氣體供應件106提供之氣體包括多於或等於10%、多於或等於20%、多於或等於30%、多於或等於40%、多於或等於50%、多於或等於60%、多於或等於70%、多於或等於80%、多於或等於90%、多於或等於95%或者多於或等於99%的氫氣(H2)。在一實施例中,由氣體供應件106提供之氣體包括多於或等於10%、多於或等於20%、多於或等於30%、多於或等於40%、多於或等於50%、多於或等於60%、多於或等於70%、多於或等於80%、多於或等於90%、多於或等於95%或者多於或等於99%的氦氣。在一實施例中,由氣體供應件106提供之氣體包括多於或等於10%、多於或等於20%、多於或等於30%、多於或等於40%、多於或等於50%、多於或等於60%、多於或等於70%、多於或等於80%、多於或等於90%、多於或等於95%或者多於或等於99%的氫氣(H2)及氦氣。
因此,儘管氣體量規之頻寬仍可受到每一量規之量測噴嘴與感測器之間的距離以及感測器自身處之體積限制,但最佳化搭配氣體量規使用之氣體之類型(例如,相對於氮氣(N2)或基於氮之氣體,利用氫氣(H2)或基於氫之氣體)會增加如本文所揭示之氣體量規之頻寬。
儘管在本文中可特定地參考微影設備在IC製造中之使用,但應理解,本文所描述之微影設備可具有其他應用,諸如,製造整合式光學系統、用於磁疇記憶體之導引及偵測圖案、平板顯示器、液晶顯示器(LCD)、薄膜磁頭、LED、太陽能電池、光子裝置,等等。熟習此項技術者應瞭解,在此等替代應用之內容背景中,可認為本文對術語「晶圓」或「晶粒」之任何使用分別與更一般術語「基板」或「目標部分」同義。可在曝光之前或之後在(例如)塗佈顯影系統(通常將抗蝕劑層施加至基板且顯影經曝光抗蝕劑之工具)、度量衡工具及/或檢測工具中處理本文所提及之基板。適用時,可將本文中之揭示內容應用於此等及其他基板處理工具。此外,可將基板處理一次以上,(例如)
以便產生多層IC,使得本文中所使用之術語基板亦可指已經含有多個經處理層之基板。
本發明之實施例可以硬體、韌體、軟體或其任何組合進行實施。本發明之實施例亦可被實施為儲存於機器可讀媒體上之指令,該等指令可由一或多個處理器讀取及執行。機器可讀媒體可包含用於儲存或傳輸以可由機器(例如,計算裝置)讀取之形式之資訊的任何機構。舉例而言,機器可讀媒體可包含:唯讀記憶體(ROM);隨機存取記憶體(RAM);磁碟儲存媒體;光學儲存媒體;快閃記憶體裝置;電學、光學、聲學或其他形式之傳播信號(例如,載波、紅外線信號、數位信號,等等);及其他者。另外,韌體、軟體、常式、指令可在本文中被描述為執行某些動作。然而,應瞭解,此等描述僅僅為方便起見,且此等動作事實上係由計算裝置、處理器、控制器或執行韌體、軟體、常式、指令等等之其他裝置引起。
儘管上文可特定地參考在光學微影之內容背景中對本發明之實施例之使用,但應瞭解,本發明之實施例可用於其他應用(例如,壓印微影)中,且在內容背景允許時不限於光學微影。在壓印微影中,圖案化裝置中之構形界定產生於基板上之圖案。可將圖案化裝置之構形壓入被供應至基板之抗蝕劑層中,在基板上,抗蝕劑係藉由施加電磁輻射、熱、壓力或其組合而經固化。在抗蝕劑固化之後,將圖案化裝置移出抗蝕劑,從而在其中留下圖案。
微影設備亦可屬於如下類型:其中基板之表面浸潤於具有相對高折射率(例如,水)之液體中,以便填充投影系統之最終元件與基板之間的空間。亦可將浸潤液體施加至微影設備中之其他空間,例如,圖案化裝置與投影系統之第一元件之間的空間。浸潤技術在此項技術中被熟知用於增加投影系統之數值孔徑。
此外,設備可替代地為用於另一目的之設備,且不限於供光微
影中使用。
本文所使用之術語「輻射」及「光束」涵蓋所有類型之電磁輻射,包含紫外線(UV)輻射(例如,具有為或為約365奈米、248奈米、193奈米、157奈米或126奈米之波長)及極紫外線(EUV)輻射(例如,具有在5奈米至20奈米之範圍內之波長);以及粒子束(諸如,離子束或電子束)。
術語「透鏡」在內容背景允許時可指各種類型之光學組件中之任一者或其組合,包含折射、反射、磁性、電磁及靜電光學組件。
另外,儘管未必在該等圖中之每一者中被標註,但應理解,氣體量規中之每一者經設計為在由氣體供應件106注入之氣體自噴嘴128及130發射而到達基板W之經量測表面及參考框架132之參考表面134上時具有藉由噴嘴130與128(或經由用於量測噴嘴陣列之單一參考噴嘴)量測的壓力Pref與Pmea之差(由於撞擊於參考表面上)。基於感測到之壓力差之偵測,經量測表面或基板W之表面可使其位置經調整。
雖然上文已描述本發明之特定實施例,但將瞭解,可以與所描述之方式不同的其他方式來實踐本發明。舉例而言,本發明之一實施例可採取如下形式:電腦程式,其含有經組態以使執行如上文所揭示之方法的機器可讀指令之一或多個序列;或電腦可讀資料儲存媒體(例如,半導體記憶體、磁碟或光碟),其具有儲存於其中之此電腦程式。
上文已憑藉說明特定功能及該等功能之關係之實施之功能建置區塊來描述本發明。為了便於描述,本文已任意地界定此等功能建置區塊之邊界。只要適當地執行指定功能及其關係,便可界定替代邊界。
對特定實施例之前述描述將因此充分地揭露本發明之一般性質:在不脫離本發明之一般概念的情況下,其他人可藉由應用熟習此
項技術者所瞭解之知識針對各種應用而容易地修改及/或調適此等特定實施例,而無需不當實驗。因此,基於本文中所呈現之教示及指導,此等調適及修改意欲在所揭示實施例之等效者的涵義及範圍內。應理解,本文中之措辭或術語係出於描述而非限制之目的,使得本說明書之術語或措辭待由熟習此項技術者按照該等教示及該指導進行解譯。
以上描述意欲為說明性而非限制性的。因此,對於熟習此項技術者將顯而易見,可在不脫離下文所闡明之申請專利範圍之範疇的情況下對所描述之本發明進行修改。
Claims (37)
- 一種設備,其包括:一度量衡框架(metrology frame),其經建構且經配置為一實質上靜止(substantially stationary)參考框架;一參考框架,其安裝至該度量衡框架且包括一參考表面;一量測平台,其包括一氣體量規(gas gauge),該量測平台可相對於該參考框架、該度量衡框架及一經量測(measured)表面而移動,該氣體量規包括經組態以將氣體提供至該參考表面之一參考噴嘴及經組態以將該氣體提供至該經量測表面之一量測噴嘴(measurement nozzle);及一量測系統,其經組態以量測該量測平台相對於該度量衡框架之一距離。
- 如請求項1之設備,其進一步包括一氫氣及/或氦氣供應件,該氫氣及/或氦氣供應件經組態以將包括多於或等於10%的氫氣及/或氦氣之氣體提供至該氣體量規。
- 如請求項1或2之設備,其中該氣體量規包括一MEMs感測器,該MEMs感測器經建構且經配置以感測來自該參考噴嘴及該量測噴嘴中之每一者的反壓(backpressure)之一差。
- 如請求項3之設備,其進一步包括一控制器,該控制器經組態以與該氣體量規通信且經組態以基於該所感測到之差來調整該量測平台之一位置。
- 如請求項1之設備,其中該量測系統包括一數位量測件(digital measurement),該數位量測件包括一數位編碼器或一數位外差式干涉計(heterodyne interferometer)。
- 如請求項1或2之設備,其進一步包括一致動器(actuator),該致動器經組態以使該量測平台相對於該度量衡框架移動。
- 如請求項1或2之設備,其中該量測平台包括一額外氣體量規,該額外氣體量規包括經組態以將一氣體提供至該經量測表面之一額外量測噴嘴,其中該額外氣體量規以流體方式(fluidly)連接至該氣體量規之該參考噴嘴。
- 如請求項1或2之設備,其中該量測平台包括複數個氣體量規,該複數個氣體量規各自包括經組態以將一氣體提供至該經量測表面之一額外量測噴嘴,且其中該複數個氣體量規係以在實質上平行於該經量測表面之一方向上延伸的一陣列之形式而定位。
- 如請求項8之設備,其中該複數個氣體量規中之每一者進一步包含一參考噴嘴,該參考噴嘴經組態以將氣體提供至該參考表面。
- 如請求項8之設備,其中該複數個氣體量規中之每一者以流體方式連接至該氣體量規之該參考噴嘴。
- 如請求項10之設備,其中該複數個氣體量規經由一流體連接通道連接至該氣體量規之該參考噴嘴,該流體連接通道經組態以橫越(across)該陣列來分配(distribute)氣體。
- 如請求項11之設備,其進一步包括限定性元件(restrictive elements),該等限定性元件經組態以限定橫越該陣列之一氣流(flow)。
- 如請求項8之設備,其中該複數個氣體量規中之每一者進一步包括一MEMs感測器,該MEMs感測器經建構且經配置以感測反壓之一差。
- 如請求項1或2之設備,其中該設備為一微影設備,其包括:一投影系統,其經建構且經配置以接收一經圖案化輻射光束且將該經圖案化輻射光束投影至一基板上;及一基板台,其經組態以固持該基板,其中該基板之一表面為該經量測表面。
- 如請求項14之設備,其中來自該氣體量規之量測係用以判定及調整該基板台及該量測平台之一相對位置。
- 一種用於量測一設備中之一表面之方法,該設備具有:一度量衡框架,其經建構且經配置為一實質上靜止參考框架;一參考框架,其安裝至該度量衡框架且包括一參考表面;及一量測平台,其包括一氣體量規,該量測平台可相對於該參考框架、該度量衡框架及一經量測表面而移動,且該氣體量規包括經組態以將氣體提供至該參考表面之一參考噴嘴及經組態以將該氣體提供至該經量測表面之一量測噴嘴以及一感測器;該方法包括:量測該量測平台相對於該度量衡框架之一距離;將氣體提供至該氣體量規之該參考噴嘴;將一實質上恆定氣流(constant flow)提供至該氣體量規之該量測噴嘴;及運用該感測器感測來自該參考噴嘴及該量測噴嘴中之每一者的反壓(back pressure)之一差,其中該參考噴嘴經組態以將氣體提供至該參考表面且該量測噴嘴經組態以將氣體提供至該經量測表面。
- 如請求項16之方法,其中藉由一MEMs感測器執行該感測。
- 如請求項16或17之方法,其進一步包括使用一致動器基於該感測到之差相對於該度量衡框架來調整該量測平台之一位置。
- 如請求項16或17之方法,其中該量測平台包括一額外氣體量規,該額外氣體量規包括經組態以將一氣體提供至該經量測表面之一額外量測噴嘴,其中該額外氣體量規經由一流體連接通道而以流體方式連接至該氣體量規之該參考噴嘴,且其中該方法包括:經由該流體連接通道將氣體提供至該額外氣體量規;及將一實質上恆定氣流提供至該額外氣體量規之該量測噴嘴。
- 如請求項16或17之方法,其中該量測平台包括複數個氣體量規,該複數個氣體量規各自包括經組態以將氣體提供至該經量測表面之一額外量測噴嘴,且其中該複數個氣體量規係以在實質上平行於該經量測表面之一方向上延伸的一陣列之形式而定位,且其中該方法包括:將一實質上恆定氣流提供至該複數個氣體量規。
- 如請求項20之方法,其中該複數個氣體量規中之每一者經由一流體連接通道而以流體方式連接至該氣體量規之該參考噴嘴,該流體連接通道經組態以橫越該陣列來分配氣體,且其中該方法進一步包括橫越該陣列來分配該氣體。
- 如請求項21之方法,其中該流體連接通道包括限定性元件,該等限定性元件經組態以限定橫越該陣列之一氣流,且其中該方法進一步包括限定橫越該陣列之該氣流。
- 如請求項20之方法,其中該複數個氣體量規中之每一者進一步包括一MEMs感測器,且其中該方法進一步包括使用該MEMs感測器來感測該複數個氣體量規中之反壓之一差。
- 如請求項16或17之方法,其中該設備為一微影設備,其包括:一投影系統,其經建構且經配置以接收一經圖案化輻射光束且將該經圖案化輻射光束投影至一基板上;及一基板台,其經組態以固持該基板,其中該基板之一表面為該經量測表面。
- 如請求項24之方法,其中來自該氣體量規之量測係用以判定及調整該基板台及該量測平台之一相對位置,且其中該方法進一步包括調整該基板台及該量測平台之一相對位置。
- 如請求項16或17之方法,其中該氣體包括多於或等於10%的氫氣及/或氦氣。
- 一種氣體量規,其包括:一參考噴嘴,其經組態以將一氣體提供至一參考表面;一量測噴嘴,其經組態以將該氣體提供至一經量測表面;及一MEMs感測器,其經建構且經配置以感測來自該參考噴嘴及該量測噴嘴中之每一者的反壓之一差,其中該氣體量規適於安裝在一量測平台中,該量測平台包括一量測系統,該量測系統經組態以量測該氣體量規相對於實質上靜止之該度量衡框架之一距離。
- 如請求項27之氣體量規,其進一步包括一控制器,該控制器經組態以與該氣體量規通信且經組態以基於該所感測到之差來調整該氣體量規之一位置。
- 如請求項28之氣體量規,其進一步包括一致動器,該致動器經建構且經配置以移動該氣體量規。
- 如請求項27至29中任一項之氣體量規,其進一步包括一限定性元件,該限定性元件經組態以限定至該參考噴嘴及/或該量測噴嘴中之一氣流。
- 如請求項27至29中任一項之氣體量規,其中該氣體量規提供於一微影設備中,該微影設備包括:一投影系統,其經建構且經配置以接收一經圖案化輻射光束且將該經圖案化輻射光束投影至一基板上;及一基板台,其經組態以固持該基板。
- 如請求項27至29中任一項之氣體量規,其中該氣體包括多於或等於10%的氫氣及/或氦氣。
- 一種設備,其包括:一度量衡框架,其經建構且經配置為一實質上靜止參考框架;一量測平台,其包括複數個氣體量規,該量測平台可相對於度量衡框架及一經量測表面而移動,該等氣體量規中之每一者具有經組態以將一氣體提供至該經量測表面之一量測噴嘴;一參考框架,其包括一參考表面且其安裝至該量測平台或該度量衡框架;及一量測系統,其經組態以量測該量測平台相對於該度量衡框架之一距離,其中該量測平台包括經組態以將氣體提供至該參考表面之一參考噴嘴,且其中該複數個氣體量規係以在實質上平行於該經量測表面之一方向上延伸的一陣列之形式而定位。
- 如請求項33之設備,其進一步包括一致動器,該致動器經組態以使該量測平台相對於該度量衡框架移動。
- 如請求項33或34之設備,其中該複數個氣體量規中之每一者以流體方式連接至該氣體量規之該參考噴嘴。
- 如請求項33或34之設備,其中該複數個氣體量規中之每一者進一步包括一MEMs感測器,該MEMs感測器經建構且經配置以感測反壓之一差。
- 如請求項33或34之設備,其中該氣體包括多於或等於10%的氫氣及/或氦氣。
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