光刻装置和器件制造方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及用于保持基板和浸没光刻装置的热平衡的方法和装置，其通过含有与基板的位置、速度和加速度相关的信息的时间表，和对应时间表内的信息而起减少局部蒸发和／或增加局部冷凝作用的蒸发控制器或冷凝控制器来实现。基板表面的水分的蒸发使其冷却，而冷凝到基板底表面的水分将该基板局部加热。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种光刻装置和一种器件制造方法。尤其是涉及一种包括液体限制系统的光刻装置，该液体限制系统用于在该光刻装置中密封投影系统和将由该投影系统图案化的基板之间的液体。
技术介绍
光刻装置是将期望的图案应用于基板上，通常是应用于该基板的靶部上的装置。光刻装置可以用于例如集成电路(IC)的制造。在这种情况下，构图部件，也称作掩模或中间掩模版，可用于产生电路图案以形成在IC的一个单独层上。该图案能转印到基板的(例如硅晶片)靶部上(例如包括部分、一个或者多个管芯)。这种图案的转印典型地通过成像到基板上提供的辐射敏感材料(抗蚀剂)上。一般的，单个基板包含连续图案化的相邻靶部的整个网格。公知的光刻装置包括所谓的晶片步进器，其通过将全部图案一次曝光在靶部上而辐射每一靶部，和所谓的扫描器，其通过在辐射束下沿给定方向(“扫描”方向)扫描图案、同时沿与该方向平行或者反平行的方向同步扫描基板来辐照每一靶部。也能通过在基板上压印图案而将构图部件的图案转印至基板上。现已提出，将光刻装置中的基板浸入具有相对高的折射率的液体如水中，以填满基板和投影系统末端元件之间的空间。这使得更小的特征能够成像，因为曝光辐射在液体中具有更短的波长。(液体的这种作用也可以认为是增大了系统的有效NA和提高了焦深)。也有人建议其它的浸液，包括其中悬浮着固体微粒(如石英)的水。然而，将基板或者基板和基板台浸没在液体浴槽中(例如参见美国专利US4,509,852，这里全部引入作为参考)意味着在扫描曝光期间要将大量液体加速。这需要额外的或者更大功率的电动机，且液体内的紊流会导致不期望和不可预知的影响。对液体供给系统，所提出的解决方法之一是使用液体限制系统仅在基板的局部区域以及投影系统末端元件和基板之间提供液体(基板的表面积通常比投影系统末端元件的要大)。WO99/49504中公开了一种采用这种设置的方法，这里全部引入作为参考。如图2和图3所示，液体通过至少一个入口IN提供给到基板上，优选沿着基板相对于末端元件移动的方向供给，并且在经过了投影系统下方后由至少一个出口OUT除去。即，当沿-X方向在元件下面扫描基板时，在该元件的+X一侧供给液体并在-X一侧将其吸走。图2示意性说明了该设置，其中液体通过入口IN供给，并且由连接到低压源的出口OUT从元件另一侧吸走。图2示出了液体是沿着基板相对于末端元件的移动方向供给的，尽管不是必须要这样。可以在末端元件周围的多个方向上设置多个入口和出口，图3示出了一个例子，其中围绕末端元件以规则图案设置了四组位于任一边入口和出口。提出的另一种解决方法是，提供带有密封元件的液体供给系统，该密封元件沿着位于投影系统末端元件和基板台之间的空间的至少部分边界延伸。这种解决方式在图4中示出。尽管密封元件相对于投影系统在Z方向(光轴方向)可以有一定的相对运动，但它在XY平面内基本上保持不动。密封是在密封元件和基板表面之间形成的。密封优选是诸如气封这样的非接触密封。欧洲专利申请No.03257072.3公开了两或双工作台浸没光刻装置的构思。提供了一种具有两个支承基板的工作台装置。用一个工作台在没有浸液的第一位置进行水准测量，并用一个工作台在存在浸液的第二位置进行曝光。或者，该装置仅有一个工作台。如上所述的在浸没系统中具有液体的问题在于存在有浸液蒸发的风险。这种浸液蒸发会导致一些后果。首先是基板的局部冷却的问题，其导致基板收缩，并由此导致了由基板和基板台之间的热膨胀系数差导致的双金属的弯曲所引起的重叠和聚焦误差。即使基板和基板台具有同样的热膨胀系数，z平面内的温度梯度也能导致弯曲，并由此产生聚焦误差。其次是在基板表面上会出现干燥的污点。第三个后果是液体限制系统的冷却，其间接冷却了投影系统内的透镜，并导致投影光束的球面象差。此外，蒸发导致的温度的变化会导致基板台或基板架的尺寸和形状发生变化。如果基片台改变了形状，则基板台上的传感器的位置稳定性以及该传感器的信号可能会产生偏差。最终，由冷却的液体限制系统造成的浸液的间接冷却会导致液体内的折射率变化，这种变化又导致投影曝光束以及图案的聚焦偏移和变形。这种光刻装置的操作总的说来是与状态相关的，所以系统的任何部分的任何能量变化都将导致基板上的抗蚀剂层的曝光误差。仅仅是在基板、基板台、基板架和传感器上方的水膜上的相对湿度的浓度差也能导致水膜中的水蒸发，从而导致上述问题。在浸没系统中有几个位置会发生浸液的蒸发。这些位置有1.液体限制系统和基板之间；2.用液体限制系统润湿之后的基板表面上；3.液体限制系统内的排出槽中；和4.基板架和包括该基板架的基板台之间的槽或间隙中。在这些位置处的蒸发导致温度降低，由此导致投影透镜、浸液、液体限制系统、传感器、基板、基板架和包括基板架和基板的基板台的能量损失。基板台有时称作“反射镜块(mirror block)”，由于表面覆盖有用于支撑基板的突起，基板架有时也称作“突起板(pimple plate)”。基板台支撑基板架，基板架又支撑基板离开基板台的表面。纯蒸发比纯冷凝多导致系统中的纯能量损耗，其原因有几个。第一个原因是气刀的使用，气刀用于在基板移进和移出浸没系统时，把基板上的水膜推回和拖动其向前。气刀的这些作用通过使用压缩气体喷射而实现。蒸发是水膜移动的一种可能的副作用。如果从基板表面损失的水分太多，则由气刀推动的水膜就会太大且会毁坏气刀。如果发生了这种情况，水膜就会蒸发到浸没系统外的周围环境中。第二个原因是当不使用气刀或气刀不完全有效时，基板和基板台相对于密封元件移动，从而使得基板和基板台的一部分暴露在光刻装置周围的大气中。基板和基板台上剩余的任何液体都可能蒸发到该大气中，因此减少了系统能量。液体供给或排出系统的液体蒸发使整个液体限制系统冷却，其冷却了浸液，因而减少了系统能量并导致上述问题。以前，为了补偿这种温度降低和能量损失，有三种可能的解决方法。第一种解决方法是例如通过气刀将湿润的压缩清洁空气供给浸没系统，通过减少浸没系统内的大气和气刀内的空气的相对湿度差来减少浸液的附加的蒸发。根据该现有技术，与浸液和密封元件12的存在有关的重叠误差和其它问题由液体蒸发控制器解决，蒸发控制器探测并控制基板区域中的浸液的蒸发率。液体分子从周围吸收能量而蒸发，尤其是在被抽走时，能导致诸如基板W这类关键元件的温度的显著的不均匀变化。热引发的变形能导致最终写到基板上的图像的误差。例如，在密封元件12通过之后，留在基板上的浸液的蒸发能引起高达3K的局部温度下降。其结果是，典型地可能产生至少20nm的单纯机械重叠误差。这种解决方法不是非常有效，因为在液体限制系统中用于气刀的空气所需的过压意味着100％的相对湿度，在压缩空气膨胀之后这是不能实现的。这就是为什么尽管使用了该方法蒸发仍然会发生。第二种解决方法是使用水流对基板架或基板台进行的基板的热调节(即，将能量供给至基板台以减少纯能量损失)。其目的是要提供相对于空转系统而言具有尽可能小的温度变化的蒸发能量，并由此向浸没系统供给能量以补偿蒸发导致的能量损失，最小化热效应导致的例如热机械变形。换言之，热调节的目的是要将能量供给在蒸发过程中有损失的系统(尤其是供给基板)，由此限制浸液和/或其周围的温度下降。基板台WT可以保持在系统的基准本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种光刻装置，构造为将图案化的辐射束投射到支撑在基板架上的基板的靶部，基板架位于基板台的一凹槽内，其包括：液体供给系统，构造为用液体至少部分地填充投影系统的末端元件和所述的基板之间的空间；密封元件，基本设置为在所述空间内容纳所述液体；基板台位移系统，设置为沿着相对于所述密封元件的预定路径移动所述基板台，由此移动所述基板表面上的所述靶部；时间表，包括其中基板可能处经历局部冷却的基板位移系统的位置和时间；以及液体蒸发和冷凝控制器，设置为通过使用所述时间表的同步蒸发或冷凝控制技术，来控制由所述液体供给系统提供的液体的蒸发或冷凝的净能量损失速率。

【技术特征摘要】
US 2005-6-21 60/692234;US 2005-12-28 11/3192171.一种光刻装置，构造为将图案化的辐射束投射到支撑在基板架上的基板的靶部，基板架位于基板台的一凹槽内，其包括液体供给系统，构造为用液体至少部分地填充投影系统的末端元件和所述的基板之间的空间；密封元件，基本设置为在所述空间内容纳所述液体；基板台位移系统，设置为沿着相对于所述密封元件的预定路径移动所述基板台，由此移动所述基板表面上的所述靶部；时间表，包括其中基板可能处经历局部冷却的基板位移系统的位置和时间；以及液体蒸发和冷凝控制器，设置为通过使用所述时间表的同步蒸发或冷凝控制技术，来控制由所述液体供给系统提供的液体的蒸发或冷凝的净能量损失速率。2.根据权利要求1所述的光刻装置，其中所述蒸发控制器包括构造为根据所述基板台相对于所述密封元件的位置、速度、加速度和预定路径，局部基板温度，和局部基板台温度中的至少一个因素加热所述基板的至少一部分的基板加热器。3.根据权利要求1所述的光刻装置，其中所述蒸发控制器包括构造为根据所述基板台相对于所述密封元件的位置、速度、加速度和预定路径，局部基板温度，和局部基板台温度中的至少一个因素加热所述基板台的至少一部分的基板台加热器。4.根据权利要求1所述的光刻装置，其中所述蒸发控制器包括构造为根据所述基板台相对于所述密封元件的位置、速度、加速度和预定路径，局部基板温度，和局部基板台温度中的至少一个因素加热所述液体供给系统的至少一部分的液体供给系统加热器。5.根据权利要求4所述的光刻装置，其中所述液体供给系统加热器包括两个结合到该液体供给系统壁上的电加热器，和在该基板和投影系统的末端元件之间的空间内的温度传感器，该加热器构造为根据温度传感器测量到的液体的温度波动而对液体供给系统内的液体进行加热。6.根据权利要求1所述的光刻装置，还包括在投影系统的多次投影之间用于将空气流供给基板表面的气刀，其中所述蒸发控制技术包括在气刀内供给加湿过的压缩空气。7.根据权利要求1所述的光刻装置，其中所述蒸发控制技术包括将加湿过的压缩空气供给给液体限制系统。8.根据权利要求1所述的光刻装置，还包括在投影系统的多次投影之间用于将空气流供给给基板表面的气刀，其中所述蒸发控制技术包括加热气刀中的空气。9.根据权利要求8所述的光刻装置，其中气刀内的空气是使用发光二极管加热的。10.根据权利要求8所述的光刻装置，其中将加湿过的热空气供给到气刀和气刀抽吸管道之间的区域。11.根据权利要求8所述的光刻装置，还包括用于将冷凝与液体限制系统上游的加湿过的热空气隔开的冷凝分离器。12.根据权利要求1所述的光刻装置，还包括在投影系统的多次投影之间用于将空气流供给基板表面的气刀，用于将空气流从基板表面除去的气刀抽吸系统，和悬在基板上用于将基板表面的液体与空气分离而除去的微筛，其中蒸发控制技术包括优化气刀和微筛的相对高度，从而使得液体和空气以液体、空气和基板之间的能量流以保持基板处于最佳温度的速度和比例除去。13.根据权利要求12所述的光刻装置，其中基板上方的气刀的高度小于200μm。14.根据权利要求12所述的光刻装置，其中基板上方的气刀的高度约为125μm。15.根据权利要求12所述的光刻装置，其中基板上方的微筛的高度约为50μm。16.根据权利要求12所述的光刻装置，其中基板上方的气刀的高度为比基板上方的微筛的高度高约50-100μm。17.根据权利要求1所述的光刻装置，其中时间表包括基板可能被冷却以及由此可能发生液体从基板蒸发的时间，和作为时间的函数的蒸发能量以及基板台或基板的位置。18.根据权利要求17所述的光刻装置，还包括在投影系统的多次投影之间用于将空气流供给基板表面的气刀，其中时间表包括每次基板可能被冷却时的时间以及此时基板上方的气刀的位置。19.根据权利要求17所述的光刻装置，该时间表还包括在一系列基板中当前基板的序列号。20.根据权利要求17所述的光刻装置，该时间表还包括传感器输入的实际基板时间与预先计算好的最佳时间相比铰的量。21.根据权利要求17所述的光刻装置，该时间表还包括辐射照射基板的相关参数输入。22.根据权利要求17所述的光刻装置，还包括用于在液体限制系统不在基板上时将液体保持在液体限制系统内的封闭盘，其中时间表包括每次基板可能被冷却时封闭盘不包括液体的时间。23.根据权利要求1所述的光刻装置，其中该时间表包括基板上基板可能被冷却且由此可能发生液体从基板蒸发的位置。24.根据权利要求23所述的光刻装置，其中该时间表还包括作为时间的函数的基板和基板台上的蒸发能量和位置。25.根据权利要求23所述的光刻装置，其中该时间表包括基板相对于液体限制系统的位置。26.根据权利要求23所述的光刻装置，其中该时间表包括基板顶表面的位置。27.根据权利要求23所述的光刻装置，其中该时间表包括基板底表面的位置。28.根据权利要求23所述的光刻装置，其中该时间表包括液体限制系统的排出通道的位置。29.根据权利要求1所述的光刻装置，其中该液体蒸发控制器包括温度传感...

【专利技术属性】
技术研发人员：JHW雅各布斯，N坦卡特，MHA李恩德斯，ER卢普斯特拉，MCM弗哈根，H布姆，FJJ詹森，IPM鲍查姆斯，NR坎帕，JJ奥坦斯，Y科克，J范埃斯，
申请(专利权)人：ASML荷兰有限公司，
类型：发明
国别省市：NL[荷兰]