CN1702559B - 光刻装置和器件制造方法 - Google Patents

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Abstract

一种湿浸式光刻装置，包括构型成在光刻装置的投影系统和基底之间的空间内容纳液体的液体供给系统构件，以及设置成补偿该液体供给系统构件与基底台之间的相互作用的液体供给系统构件补偿器。

Description

光刻装置和器件制造方法
技术领域
本发明涉及一种光刻装置和一种器件制造方法。
背景技术
光刻装置是将所需图案应用于基底的靶部上的设备。光刻装置可以用于例如集成电路(IC)的制造。在这种情况下，如掩模这类的构图部件，可用于产生对应于IC的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(硅片)的靶部上(例如包括部分、一个或者多个管芯)。一般地，单一的基底将包含被依次曝光的相邻靶部的整个网格。已知的光刻装置包括通常所说的晶片步进器，其通过将全部图案一次曝光在靶部上而辐射每一靶部，以及通常所说的扫描装置，其通过在投影光束下沿给定的方向(“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来辐射每一靶部。
现已提出，将光刻投影装置中的基底浸入具有较高折射率的液体如水中，以便基底和投影系统最后元件之间充满液体。这使得更小的部件能够成像，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(数值孔径)和提高了聚焦深度)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，将基底或者基底和基底台浸在液体槽中(例如参见美国专利US4509852，这里全部引入作为参考)意味着在扫描曝光期间要将一大块液体加速。这需要辅助的或者更大功率的电动机，且液体中的扰动会产生不需要和不可预知的影响。
对液体供给系统，所提出的解决方法之一是仅仅在基底的局部区域提供液体以及在使用液体供给系统的投影系统最后元件和基底(基底的表面积通常比投影系统最后元件的要大)之间提供液体。PCT专利申请出版物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提供给基底，优选沿着基底相对于最后元件移动的方向供给，并且在通过了投影系统下方后由至少一个出口OUT将其除去。就是说，当基底沿-X方向在元件下面扫描时，在该元件的+X一侧供给液体并在-X一侧将其吸走。图2用示意图表示出该设置，其中液体通过入口IN供给，并且由元件另一侧的、连接到低压源的出口OUT除去。图2示出了液体是沿着基底相对于最后元件的移动方向供给的，尽管这不是必须的。可以在最后元件周围的各个方向上设置入口和出口，且其数目不限，图3示出了一个例子，其中围绕最后元件以规则图案在任一边设置了四组入口和出口。
发明内容
浸液以及相关的液体供应系统构件的引入光刻装置可能导致基底的聚焦精度的恶化和其它控制成像的关键参数的精确度的下降。
因此，对于例如为改进光刻装置的性能而克服这些或其它的问题而言是有优势的。
根据本发明的一方面，提供一种光刻装置包括：
用于调节辐射光束的照射系统；
用于支持构图部件的支承结构，该构图部件能将图案赋予辐射光束的横截面，从而提供图案化的辐射光束；
用于支持基底的基底台；
用于将图案化的辐射光束投射到基底的靶部上的投影系统；
用于在投影系统和基底之间的空间内容纳液体的液体供给系统构件；以及
用于补偿液体供给系统构件与基底台之间的相互作用的液体供给系统构件补偿器。
如果没有补偿，对于基底台，液体供给系统构件的重量或其它由基底台上的液体供给系统构件传递的力可能导致与基底台的位置相关的力和扭矩以及基底台的不可忽略的变形和/或倾斜。由连附于液体供给系统构件的导向构件产生的附加刚性作用(parasitic stiffness effect)可能产生类似的影响。由这些干扰导致的基底的散焦可能达到1000nm。除了产生位置相关的散焦作用以外，基底台的这些干扰也可以导致机器与机器的重叠误差(尤其是浸渍和未浸渍的机器之间)。倘若液体供给系统构件的附加重量由基底台补偿器所补偿，液体供给系统构件所产生的变重力(shifting gravity force)作用可能导致在控制基底台位置的伺服系统中的相应干扰问题。液体供给系统构件补偿器通过补偿液体供给系统构件和基底台之间任何由重力或其它的力产生的作用，可以减轻上述的部分或所有的问题。
液体供给系统构件补偿器可以包括用于补偿基底的相对位置的焦距校正部件以及根据补偿数据的光刻装置的最佳聚焦平面。该聚焦校正部件能对液体供给系统构件的重量或其它因素的作用进行补偿，并且对液体供给系统构件本身没有实质性的影响。该补偿器能这样实施，例如，使用通过内插矩阵或解析多项式函数来控制基底台的相对位置的软件，每个数学构造代表可用于克服基底台的相互作用所引起的干扰的补偿值。该补偿值一般是垂直于投影系统的光轴方向的位置函数，且可以以笛卡儿坐标或极坐标来记录。
补偿数据可以从基底台几何测量装置的输出中到处，该测量装置用于判定当基底台被与液体供给系统构件的相互作用干扰时其表面高度分布图，表面倾斜分布图，或以上两者，在基本上平行于投影系统的最后元件的光轴方向上确定该表面高度分布图，且相对于基本上垂直于投影系统的最后元件的光轴的平面的一个或两个正交轴确定该表面倾斜分布图。该方法可以提供任何引起干扰的准确特性。
补偿数据可以由基底台的机械数学模型获得，该模型可以预测作为位置相关的作用力的函数的基底台干扰。该方法可以使得补偿值以最少的辅助测量方法和/或测量装置来执行。
补偿数据可以由曝光聚焦测试图案的分析来获得，以显示作为位置函数的聚焦误差的范围。该方法无需辅助测量元件就可以提供准确的特性。
曝光聚焦测试图案可以在基准光刻装置上成像，该基准光刻装置受到基本上等于液体供给系统构件和基底台之间的相互作用的力的作用。由于液体供给系统构件与主光刻装置之间没有干涉，该方法可以提供干扰的准确特性。该基准装置可以专门测量该聚焦测试图案，因此对于这些测量方法而言，比主光刻装置更简单且更有效。
在双台光刻装置中，通过没有前述的浸液和液体供给系统元件的基底图案对系统聚焦进行规范校正。在这种装置中，不考虑在液体供给系统构件中执行成像时可以导致散焦效应产生的弯曲作用。
基底台几何测量装置可以判定基底台的表面高度分布图，表面倾斜分布图，或以上两者，以作为在基本上垂直于投影系统的最后元件的光轴的平面中相对于基底台的液体供给系统构件的位置函数。由于与液体供给系统构件的相互作用一般不仅仅是液体供给系统构件的点距离的函数，该部件应考虑到基底台上的点处的干扰。扭矩取决于相对于旋转轴的力的位置且基底台上对压力的局部响应可以改变。
液体供给系统构件补偿器可以包括液体供给系统构件悬挂装置，该装置能对液体供给系统构件供给力以至少部分地补偿液体供给系统构件和基底台之间的互相作用。作为对于允许扭曲和/或倾斜产生并补偿它们的作用的一种可选择方式，该部件可以首先避免干扰产生。该方法具有消除可能是特殊机械的、必须反复且具有有限准确度的校正测量方法的优点。
液体供给系统构件悬挂装置可以构型成连接到支撑至少部分投影系统的框架，该框架能通过连接作用支撑至少部分由液体供给系统构件悬挂装置作用于液体供给系统构件的力的反作用力。尽管典型地比投影系统的最后元件距液体供给系统构件更远，但直接由保持投影系统的框架支撑液体供给系统构件的重量可以大大地减少投影系统元件定位的任何干扰或变化的可能性。
液体供给系统构件悬挂装置可以构型成连接投影系统，该投影系统通过连接作用能够支撑至少部分由液体供给系统构件悬挂装置作用于液体供给系统构件的力的反作用力。这种装置的优点是投影系统与液体供给系统构件非常邻近，且可足够重而不太受液体供给系统构件的附加重量或其它因素的影响。
液体供给系统构件悬挂装置可以用于连接基本上机械地独立于投影系统的框架，该独立的框架通过连接作用支撑至少部分由液体供给系统构件悬挂装置作用于液体供给系统构件的力的反作用力。这种装置具有使投影系统元件定位的任何干扰或变化的可能性减到最小的优点。“基本上机械独立于”可以理解为，例如，不直接机械接触或不紧密地机械接触(即，任何机械连接仅通过例如若干中间连接，或被动或主动轴承来实现)。例如，该独立框架可以是机器底座框架，用于通过轴承支撑光刻装置的主要元件。该机器底座框架可以足够重且完全独立于外界，从而确保来自外界的振动和其它干扰不会传递给液体供给系统构件。以洛伦兹致动器(使用电磁力)为基准的连接尤其适合该实施例，因为其避免了独立框架和液体供给系统构件之间的直接接触的需要，否则可能需要精确的对准以及昂贵的制造公差才能实现。
光刻装置可以包括液体供给系统构件悬挂装置控制器，该控制器根据代表液体供给系统构件和基底台之间的相互作用量的数据，通过液体供给系统构件悬挂装置，将控制力作用于液体供给系统构件。这种装置可以提供用于补偿液体供给系统构件和基底台之间产生的力的灵活且有效的方法。可以容易的使其适合于不同的液体供给系统构件和基底台的组合以及不同的环境条件。
由于液体供给系统构件作用于基底台的重量可能产生上面所讨论的相互作用。然而，由不是液体供给系统构件的元件产生的外力也可能产生一种作用。这些力可能是静态的，象液体供给系统构件的重量，或是动态的(随时间改变)。随时间改变的力的示例可以是那些由杂散磁场产生的力。相互作用也可以是位置相关的，具有一定大小且根据液体供给系统构件的位置分布在液体供给系统构件内。对于例如电磁中间力这是可能发生的，因为液体供给系统构件相对于光刻装置的其它元件的位置是改变的。
光刻装置可以包括液体供给系统构件悬挂装置控制器和液体供给系统构件位置判定装置，该液体供给系统构件悬挂装置控制器构型成，根据液体供给系统构件位置判定装置测量的液体供给系统构件的位置，通过液体供给系统构件悬挂装置，将控制力作用于液体供给系统构件。这种设置可以提供一种处理由液体供给系统构件施加在液体供给系统构件上的力的直接手段，例如一种作为液体供给系统构件的位置的已知函数的垂直导向构件。换言之，相互作用可以是液体供给系统构件位置相关的，具有一定大小且根据液体供给系统构件的位置分布在液体供给系统构件内。对于例如电磁中间力这是可能发生的，因为液体供给系统构件相对于光刻装置的有源元件的位置是改变的。
液体供给系统构件位置判定装置可以沿着基本上平行于投影系统的光轴的一个轴，判定液体供给系统构件相对于投影系统、支撑至少部分投影系统的框架、或基本上机械地独立于投影系统但支撑由液体供给系统构件悬挂装置作用于液体供给系统构件的力的反作用力的框架的位置。
液体供给系统构件位置判定装置可以判定液体供给系统构件在基本上垂直于投影系统光轴方向的位置。
可以施加控制力以补偿由附于液体供给系统构件和支撑至少部分投影系统的框架之间的液体供给系统构件导向构件所产生的力。
光刻装置可以包括用于判定液体供给系统构件和基底台之间的相互作用的量值并将代表该量值的数据传递给液体供给系统悬挂装置的基底台力补偿器。该基底台力补偿器在基底台上产生力以保持基底台处于预期位置(该基底台马达也可以以类似方式操作)。这些控制力是关于投影系统或支撑至少部分投影系统的框架的的基底台的位置的函数。可以设置一控制回路以确保其间隔保持基本上恒定。当液体供给系统构件加入到基底台时，保持基底台与框架处于预期间隔的驱动力应该增加，从而补偿液体供给系统构件和基底台之间的相互作用(例如由于液体供给系统构件的重量产生的)。尽管这些相互作用由基底台力补偿器所补偿，因为致动器在整个基底台上操作，所以不会减少基底台所引起的干扰。然而，根据实施例，关于与液体供给系统构件相关的附加力的信息可以转发给液体供给系统构件悬挂装置，其独立地使用这些信息，通过作用与液体供给系统构件的重量(或其它因素)的量值相等的相反力，来补偿由液体供给系统构件产生的力。上面所讨论的关于避免对基底台的干扰的优点也可能达到，这种装置也可以改善支撑至少部分投影系统的低频框架座架的稳定性。没有液体供给系统构件悬挂装置，该低频框架座架可能承受投影系统以及带有和没有液体供给系统构件的框架的质量。在将液体供给系统构件降至基底期间，因为液体供给系统构件的重量突然消失，可能干扰低频框架座架。当升高液体供给系统构件时，相反的情况产生。由上述作用产生的干扰可以通过提供使系统回到平衡状态的稳定时间来处理。通过除去干扰因素和因此采用的稳定时间，可能改善光刻装置的产出量。
使用与基底台力补偿器相关的控制回路在以下意义上具有可能的有用优点，即由液体供给系统元件悬挂装置作用的补偿力不需要预先确定且可以对应随着时间变化的液体供给系统构件的有效重量，在不同的位置，或者如果液体供给系统构件导向具有一些偏移力或附加刚性。
液体供给系统构件悬挂装置可以通过至少一种选自以下列表的机理来操作：使用洛伦兹原理的电磁力、使用磁阻原理的电磁力、风箱以及机械弹簧。电磁力可以是例如无源磁力。风箱可以通过流体即气体或液体来操作。机械弹簧可以由弹性材料如金属来制造。在各种情况下，合适的阻尼元件可以包括在悬挂装置中，从而达到预期的性能特性。能与阻尼器结合提供补偿力的装置的一个示例是有一定容积的有气体限制的风箱。
液体供给系统构件悬挂装置可以用于为了进行基底台更换使液体供给系统构件上升至离开基底台。通常，一单独的装置用于执行该操作。通过调节液体供给系统构件补偿器来执行该功能，减少构成光刻装置的元件的数量是可能的。
液体供给系统构件悬挂装置可以用于在系统故障时将液体供给系统构件定位至离开基底台的远端安全位置。通过使用风箱或其它任何提升机构，基底台更换的可能性改善了液体供给系统构件。这些风箱可以设置成对于特定的系统故障模式提升液体供给系统构件。对于其它故障模式，风箱本身可能是不合格的(例如当气体增压时驱动风箱失败)。使用液体供给系统构件悬挂装置作为如果系统故障具有可能减少系统元件的优点时的安全部件，而且能提供更全面的安全装置，其可以用来提升液体供给系统构件至离开任何系统故障。
光刻装置可以包括液体供给系统构件悬挂装置，其包括：
含有液压介质的外壳；
第一活塞，可滑动地接合在离液体供给系统构件最近的外壳的第一壁内，且连接到液体供给系统构件；
第二活塞，由预张力弹簧压向第一活塞，且可滑动地接合在与第一壁相对的外壳的第二壁内；以及
用于控制外壳内压力的压力调节器，压力在基本上平行于投影系统光轴的方向给第一活塞直接朝液体供给系统构件作用了一个力，且在相反方向对第二活塞作用了一个力，其中
以正常操作模式，第一和第二活塞设置成彼此相互作用，压力调节器设置成通过改变外壳内的压力来控制液体供给系统构件的垂直位置；
外壳内的压力低于下临界压力时，弹簧的预张力设置成控制第二活塞的运动，该力迫使第一活塞和液体供给系统构件处于离开基底台的安全位置；而
外壳内的压力高于上临界压力时，压力介质力设置成控制并迫使离开第二活塞和液体供给系统构件的第一活塞到离开基底台的安全位置。该部件通过压力调节器可以提供用于调节液体供给系统构件的位置的可靠且可控制的方法，使得当压力调节器供给的压力落在由上和下压力临界值限定的安全范围之外时，将液体供给系统构件转移到安全位置。
根据本发明的另一方面，提供一种器件制造方法包括：
在光刻装置的投影系统和使用液体供给系统构件的基底台之间的空间含有液体：
补偿液体供给系统构件和基底台之间的相互作用；且
用投影系统将图案化的辐射光束穿过液体投射到基底的靶部上。
根据本发明的另一方面，提供光刻装置聚焦校正方法，包括：
在光刻装置的投影系统和使用液体供给系统构件的光刻装置的基底台之间的空间含有液体；
判定当基底台与液体供给系统构件之间相互作用导致干扰时，基底台的表面高度分布图，表面倾斜分布图，或以上两者，在基本上平行于投影系统的最后元件的光轴方向上确定该表面高度分布图，且相对于基本上垂直于投影系统的最后元件的光轴的平面的一个或两个正交轴确定该表面倾斜分布图；以及
确定补偿光刻装置的基底和最佳聚焦平面的相对位置的补偿数据。
根据本发明的更进一层，提供一种光刻装置聚焦校正方法，包括：
使用光刻装置的投影系统，将具有聚焦测试图案的辐射光束穿过液体投射到基底的靶部上；
分析基底上所投射的聚焦测试图案从而确定在多个位置的聚焦误差；
确定用于补偿光刻装置的基底和最佳聚焦平面的相对位置的补偿数据。
尽管在本文中以IC制造中的光刻装置的使用为具体示例，但是应该明确理解这里描述的光刻装置可以具有其它应用。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(LCD)、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，这里的任何术语“晶片”或者“管芯”的使用应认为分别与更普通的术语“基底”和“靶部”同义。这里所述的基底可以在曝光之前或之后进行处理，用例如轨迹器(一种典型地将抗蚀剂层应用于基底上并显影曝光后的抗蚀剂的工具)或计量或检验工具。这里所公开的内容可以应用于这样或其它的适合的基底处理工具。此外，基底可以处理不止一次，例如为了形成多层IC，从而使得这里所用的术语基底也涉及已经含有多个处理层的基底。
这里使用的术语“辐射”和“光束”包含所有类型的电磁辐射，包括紫外(UV)辐射(例如具有365，248，193，157或者126nm的波长)。
这里使用的术语“构图部件”应广义地理解为能够给辐射光束的截面赋予图案从而在基底靶部形成图案的任何部件。应注意的是，赋予辐射光束的图案可以不和基底靶部所要的图案完全一致。一般，赋予辐射光束的图案与在靶部中形成的部件如集成电路这样的特殊功能层相对应。
构图部件可以是透射型或者反射型的。构图部件的例子包括掩模、程控反射镜阵列和程控LCD面板。掩模在光刻领域是公知的，掩模类型包括如二进制型、交替相移型和衰减相移型，以及各种混合掩模类型。程控反射镜阵列的一个例子是采用小型反射镜的矩阵装置，每个反射镜可以单独倾斜从而能够反射不同方向入射的辐射光束；以这种方式将反射光束图案化。在每个构图部件的例子中，支承结构可以是例如框架或者工作台，它可以根据需要固定或者可移动并确保构图部件位于例如相对于投影系统所需的位置。可以认为这里的术语“中间掩模版”或者“掩模”的任何使用与更普通的术语“构图部件”是同义的。
这里使用的术语“投影系统”应广义地理解为各种类型的投影系统，包括折射光学系统、反射光学系统、以及反射折射光学系统，只要其适合于使用曝光辐射，或者别的因素如使用浸液或者使用真空。这里使用的术语“镜头”应理解为与更普通的术语“投影系统”同义。
照射系统也可以包含光学元件的各种类型，包括用于引导、成形或控制辐射的投影光束的折射、反射以及反射折射光学元件，且这些元件在下面也可以共同或单独地称作“镜头”
光刻装置可以为具有两个(双台)或者多个基底台(和/或两个或者多个掩模台)的类型。在这种“多台式”器件中，可以并行使用辅助台，或者在一个或者多个其它台用于曝光时可以在一个或者多个台上进行准备步骤。
附图说明
现在参照示意附图通过示例来描述本发明的实施例，图中对应于附图标记表示相应的部分，且其中：
图1表示根据本发明的实施例的光刻装置；
图2表示根据本发明的实施例的用于将液体供给到投影系统和基底之间的空间的液体供给系统
图3表示根据本发明的实施例的，由图2所示的液体供给系统的在投影系统的最后元件附近的入口和出口装置；
图4表示根据本发明的实施例的液体供给系统；
图5表示根据本发明的实施例的与基底台几何测量装置、校正数据存储装置和聚焦校正装置相互作用的投影系统；
图6表示本发明的实施例，其中密封构件由悬挂装置支撑，以机械方式既接触投影系统也接触支撑投影系统的框架；
图7表示包括机械弹簧的密封构件悬挂装置的实施例；
图8表示密封构件悬挂装置的实施例，其中应用于密封构件的上升力是无源磁力；
图9表示本发明的包括密封构件悬挂装置控制器和密封构件悬挂装置控制存储器的实施例；
图10表示根据本发明的实施例的设置成与基底台补偿器相关的控制回路相互作用的密封构件补偿器；
图11表示密封构件悬挂装置，设置成能提升密封构件至离开基底台，从而进行基底台更换或在系统故障时定位密封构件处于离开基底台的远端安全位置；以及
图12表示以作为作用于悬挂装置的过压力的函数的密封构件的致动位置表示的显示密封构件悬挂装置的特性的曲线。
具体实施方式
图1示意性描述了根据本发明的具体实施例的光刻装置。该装置包括：
照射系统(照射器)IL，用于提供辐射投影光束PB(例如EUV辐射)；
支承结构(例如，掩模台)MT，用于支撑构图部件(例如掩模)MA，并与用于将该构图部件相对于物件PL精确定位的第一定位装置PM连接；
基底台(例如，晶片台)WT，用于保持基底(例如涂敷抗蚀剂的晶片)W，并与用于将基底相对于物件PL精确定位的第二定位装置P连接；和
投影系统(例如折射投影镜头)PL，用于将通过构图部件MA引入投影光束PB的图案成像在基底W的靶部C(例如包括一个或多个管芯)上。
如这里指出的，该装置属于透射型(例如采用透射掩模)。可选择地，该装置还可以是反射型(例如使用上述的程控反射镜阵列或LCD阵列。)
照射器IL从辐射源SO接受辐射光束。该光源与该光刻装置可以是单独的构件，例如当光源为受激准分子激光器时。在这种情况下，不认为该光源是构成光刻装置的一部分，且借助于包括例如适合的定向镜和/或光束扩展器的光束传送系统BD，辐射光束从光源SO到达照射器IL。在其它情况下该光源可以是该装置整体的一部分，例如当光源为汞灯时。该光源SO和该照射器IL，以及如果需要的话，加上光束传送系统BD一起称作辐射系统。
照射器IL可以包括用于调整辐射光束角强度分布的调整装置AM。一般能够调整照射器光瞳平面的强度分布的至少外径和/或内径向范围(通常分别称为σ-外和σ-内)。此外，照射器IL一搬还包括其它各种元件，例如积分器IN和聚光器CO。这种照射器提供一种经调整处理的在其横截面具有预期的均匀性和强度分布的辐射光束，称作投影光束PB。
投影光束PB入射到保持在载物台MT上的构图部件MA上。穿过掩模MA后，投影光束PB再穿过镜头PL，由其将光束聚焦于基底W的靶部C。借助于第二定位部件PW和位置传感器IF(如电容传感器、干涉仪设备和/或线性编码器)，能够很精确地移动基底台WT，例如在投影光束PB的路径中定位不同的靶部C。类似地，例如在从掩模库中以机械方式取出掩模后或在扫描期间，可以使用第一定位部件PM和其它位置传感器(图1中未明确示出)将掩模MA相对于投影光束PB的光路进行精确定位。一般地，借助于构成定位部件PM和PW的一部分的长行程模块(粗略定位)和短行程模块(精确定位)，可以实现载物台MT和WT的移动。然而，在步进器中(与扫描器相对)，掩模台MT只能与短行程致动装置连接或者固定。使用掩模对准标记M1、M2和基底对准标记P1、P2，以对准掩模MA和基底W。
所述的装置可以按照以下的优选模式来使用：
1.在步进模式中，掩模台MT和基底台WT基本保持不动，整个被赋予到投影光束的图案一次性地(即单一静态曝光)投影到靶部C上。然后将基底台WT沿X和/或Y方向移动，以使不同的靶部C曝光。在步进模式中，曝光区域的最大尺寸限制了在单一静态曝光中成像的靶部C的尺寸。
2.在扫描模式中，将掩模台MT和基底台WT同步扫描，同时，将被赋予到投影光束的图案投影到靶部C上(即单一动态曝光)。基底台WT相对于掩模台MT的速度和方向取决于投影系统PL的放大(缩小)特性和图像反转特性。在扫描模式中，曝光场的最大尺寸限制了单一动态曝光中的靶部的宽度(非扫描方向上)，而扫描动作的长度决定了靶部的高度(扫描方向上)。
3.在其他模式中，容纳程控构图部件的掩模台MT基本保持不动，并且在将被赋予投影光束的图案投影到靶部C上时，移动或者扫描基底台WT。在该模式下，通常采用脉冲辐射源，并且在每次将基底台WT移动之后或者在扫描期间相继的辐射脉冲之间，将程控构图部件按要求更新。可以容易地将这种操作模式应用于利用程控构图部件的无掩模光刻中，例如上面所述的程控反射镜阵列中。
也可以将上述模式组合和/或变化使用，或者使用完全不同的模式。
其它已提出的湿浸式光刻方法有，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最后元件和基底台之间的空间的至少一部分边界延伸。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底表面之间形成的。在实施时，该密封是诸如气密封这样的无触点密封。在例如美国专利申请号US10/705,783中公开了这种系统，这里全部引入作为参考。
图5表示根据本发明的实施例的包括聚焦校正装置6和数据存储装置8的密封构件补偿器2。在所示装置中，密封构件4包括在投影系统PL的最后元件和基底W和/或基底台WT之间的区域的浸液13。和密封构件4所传递的其它的力一样，其重量如果不补偿，可以导致基底台WT的变形和/或倾斜。在垂直于投影系统PL的最后元件的光轴的平面中，来自密封构件4的力的分布是非均匀的。在图5所示的与其它图也有关的坐标系统中，该平面对应于XY平面而投影系统PL的最后元件的光轴对应于Z-轴。例如，由密封构件4作用于基底台WT的重力的非均匀性由箭头10和12表示，越大的箭头表示越大的力。附于密封构件4和支撑投影系统PL的最后元件的框架16之间的垂直导向构件15，也可以通过固定点11传递力，如箭头17所示。一般，基底台WT所受的干扰由密封构件4所产生的力和扭矩的复杂分布引起，且取决于密封构件4关于基底台WT的相对位置。没有补偿的话，当曝光基底台WT上的基底W时这些力可能导致散焦作用。例如，在双台光刻装置中，在投影系统PL下定位基底台WT且密封构件4和浸液14处于适当位置之前，在独立的测量系统下形成基底W的几何图案，因为形成基底图案时密封构件4不处于适当位置，所以该几何基底图案可能有误差。由于来自密封构件4的力导致基底台WT的变形可能不仅导致基底W的散焦，而且可能影响机器与机器之间的叠加(尤其是浸渍和非浸渍之间)而且也可能影响基底台WT的定位准确度，该定位准确度是根据由基底台WT的横向反射侧区域的反射光操作干涉计而进行测量来调节的。
根据一个实施例，例如在密封构件4的重量下扭曲等基底台WT的干扰，能通过该作用的校正来补偿。当基底台受密封构件4的影响而变形或倾斜时，基底台几何测量装置14用于判定基底台WT的表面高度分布图。该表面高度分布图是沿着Z-轴测量的作为XY平面位置的函数的表面位置，且对应于几何基底图案记录在双台光刻装置中的测量位置。由基底台几何测量装置14执行的表面高度分布图的测量应该对于密封构件4相对基底台WT的不同位置反复进行。类似地，可以确定基底台WT的表面倾斜分布图，该表面倾斜分布图包括作为XY平面的位置函数的表面Rx和/或Ry倾斜。测量结果存储在数据存储装置8中，其通过聚焦校正装置6可存取。根据密封构件4相对基底台WT的当前水平位置，聚焦校正装置6计算补偿数据以传输至基底台伺服系统9，而能调节基底台WT的位置(例如，高度和/或倾斜)从而补偿变形产生的散焦作用。该聚焦校正装置6有效地使基底W上的每个点处于成像点的最佳聚焦平而。实际上，聚焦校正装置6可以用在适当编程的计算机内运行的软件来执行。
基底台WT的干扰可以建模为解析数学函数，Zcomp＝Z(X，Y)，其中可以包括多项式函数或幂级数展开。例如，可以使用以下函数：Z＝aX+bY+cY^2+…+uX^2Y^2+vX^4+wY^4+f(X，Y)，其中f(X，Y)表示未包括在幂级数余项中的余数。绕X和Y轴的倾斜通过求该幂级数的微分来计算。由于基底台的相关元件(例如基底台的支承结构)的几何结构，如果该作用不循环对称，则会产生对于根据X和Y坐标的函数的优先。这样的话几何结构趋于三角形，而有利于泽尔尼克系数族。Zcomp中的系数和余项函数可以从以下一个或多个条件中判定：a)基底台的机械数学模型，其作为密封构件的位置和相互作用力的函数预测基底台干扰(变形和/或倾斜)；b)从曝光聚焦测试图案的测试得到的校正结果，从中能判定曝光位置的聚焦误差；c)在基准机器中以在实际光刻装置中由密封构件作用于基底台的相同的力使用从b)中得到的测量结果来进行补偿；或d)a)，b)和c)中的一个或多个的组合。
如果在把基底放在基底台之后基底和/或基底台改变了温度，基底台也可能变形。这可以使用在上述的补偿函数的基础上的前馈机构来处理，或者可供选择地，使用具有设置在基底台内的一个或多个温度传感器的反馈机构来处理。
作为考虑到基底台WT的干扰而改变投影系统本身的特性的一种选择，密封构件补偿器的进一步的实施例通过物理支撑密封构件4来操作，且因此防止基底台WT最初的相关扭曲。图6表示根据本发明的这一方面的可能的实施例。箭头24代表作用于密封构件4的向下的力，其可能是由于本身重量产生的重力。由密封构件补偿器作用的等量且相反的支持力由箭头22表示。为了提供这样一种力，密封构件补偿器必须与足够坚固不会因为密封构件4的附加力而产生变形缺点的元件连接(机械地或其它方式)。达到这样一种方式是通过将密封构件4连接到支撑投影系统PL的框架(该框架可以支撑各种测量部件，例如聚焦传感器和/或定位传感器)。该合成力由箭头18表示且通过虚线23自我耦合。在这个实施例中，耦合方式23可以以支撑投影系统PL的框架16和独立框架21的其中一个或两个来实行，其与基底台WT或投影系统PL没有直接或紧密的机械连接。该装置具有将投影系统PL的精密元件的干扰减到最小的优点。然而，可选择地，也可能设置一些与投影系统PL的最后元件连接的形式。合成的向下的力由箭头20表示。该装置具有投影系统PL与密封构件4邻近的优点，但必须注意不影响投影系统PL的光学特性。
图7和8表明密封构件4实际上如何由密封构件悬挂装置26，28支撑以形成密封构件补偿器的一部分的更多细节。补偿力能是例如软机械预加载弹簧，软性风箱和/或无源磁力。图7表示密封构件悬挂装置26的一个实施例，其中补偿力是普通机械型的，例如弹簧。如果将风箱用作机械密封构件悬挂装置26，该风箱的介质既可以为液体，也可以是气体。图8表示密封构件悬挂装置28的一个实施例，其中补偿力通过电磁洛伦兹或磁阻致动器29提供，其可以不用机械接触就将力施加在密封构件4上。一般，阻尼力的某些形式可能与密封构件的位移随时间的变化率成比例，也可能用于避免密封构件的位移突变、密封构件4的振荡，或更普遍地，为了达到预期的相应特性。在图7和8中，虚线27表明作用于密封构件4的力的反作用力可以通过投影系统PL的一部分、支撑投影系统PL的框架或基本上机械地独立于投影系统PL和基底台WT的框架或其任意组合来支撑。
图9表示本发明的一个实施例的包括密封构件悬挂装置控制器31和密封构件悬挂装置控制器存储器33。该密封构件悬挂装置控制器31在这里用于控制通过密封构件悬挂装置26(尽管它可能相当于密封构件悬挂装置28或某些组合)作用于密封构件4的补偿力的量值。为了判定补偿力的有效量值，密封构件悬挂装置控制器31可以使用各种源输入。一种可能性是通过密封构件悬挂装置控制器31简单地将补偿值存储在密封构件悬挂控制器存储器33中。该存储补偿值可以表示为例如密封构件4的重量、通过垂直导向构件15作用的力和/或已知作用于密封构件4的一些其它力的大小。
密封存储悬挂装置控制器31也可以接收来自定位传感器35和/或39的输入，其用于分别测量如箭头37和41所分别示意性表示的密封构件4的垂直和平行位置。执行时，位置传感器35和39连接到支撑投影系统PL的框架16，尽管它们中的一个或两个可以连接到光刻装置的其它部分。使用存储在密封构件悬挂装置控制存储器33中的数据，例如密封构件4的垂直位置，可用于计算由垂直导向构件15施加的力的大小。可选择地或附加地，作用在密封构件4上的力取决于其水平位置(即在X-Y平面的位置)，则从传感器39(包括两个或多个传感器以判定X和Y坐标)的输出用作密封构件悬挂装置控制器31的输入。当然，也可以测量或使用密封构件的其它位置如倾斜。如之前所述，作用的补偿力可以依据存储在密封构件悬挂装置控制存储器33中的描述关于作用在密封构件4上的力的位置的数据来计算。该数据可以由计算或校正测量来得到。
根据图10表示的本发明的实施例，使用密封构件悬挂装置26，28能得到作为由基底补偿器30的Z-致动器42提供的垂直力的函数来控制的准确补偿值。在普通操作(即非浸渍操作)中，基底台WT的重量可以由构成基底台补偿器30的一部分的控制回路来补偿，其通过参照例如由传感器36测量的框架16和基底台WT之间的空间间隔，起控制基底台WT的垂直和/或倾斜位置(即Z，Rx和/或Ry)的作用。如果密封构件4被下降并支承在基底台WT上，抵消密封构件重量的额外的垂直力将由形成控制回路的一部分的基底台控制器32(例如，PID低通控制器)产生。箭头38表示与箭头40表示的密封构件4的重量相反的作用力。
根据本实施例，额外的垂直力形成对于密封构件34(例如，PI低通控制器)的输入(即设定值)，形成驱动密封构件悬挂装置26，28的密封构件补偿器的一部分，其可以连接密封构件4和支撑投影系统PL的最后元件的框架16(或，可选择地，连接密封构件4和投影系统PL的最后元件本身)。密封构件控制器34产生能使密封构件4上升和/或倾斜的垂直的力。基底台致动器42将不再须产生对于密封构件4的补偿力，因为其由密封构件悬挂装置26，28所提供。之前的实施例中，基底台WT可以不再因密封构件4的重量，或其它由密封构件4所产生的力而变形和/或倾斜。
使用根据上述实施例的补偿值得到1.0％的准确度是可行的。在散焦误差为400nm的情况中误差减至大约4nm或更小，对于大多数用途而言这是可以接受的。在这些情况下预期的基底台变形和/或倾斜变得可以忽略，从而导致良好的机器与机器的叠加。进一步的有点是，因为与密封构件4的有效重量的变化以及相对于基底工作台WT的密封构件4位置的变化相关的移动重力的作用不再出现，所以基底台短行程致动系统中的相互串扰变得非常小，该短行程致动系统决定着在X、Y和Z方向基底的定位并控制基底台WT的倾斜。这个结果是更加精确的基底台定位。
根据本发明的进一步实施例，密封构件悬挂装置26，28可以设置成用以组合以下功能，即支撑密封构件4以便避免基底台WT的变形和/或倾斜，以及支撑密封构件4处于安全位置(通常为升高的位置)以更换基底台或其它元件，和/或对紧急情况的可靠反应，如(加压气体系统的)软管断开、供电故障或由基底台WT自身引起的紧急情况。已知的，密封构件悬挂系统26，28也可以简单地设置成为了更换基底台WT或其中的元件在安全(通常是上升的)位置支撑密封构件4，和/或用于提供万一发生上述系统故障时的安全装置。
该装置在图11中表明。这里，密封构件悬挂装置26的实施例包括外壳46，其中以密封状态插入小活塞48和大活塞49。压力板50位于大活塞49的最上层表面。弹簧元件52位于压力板50和外壳46的最低内表面之间，用于在大活塞49上施加一个向上的力，当外壳46的最低内表面和压力板50之间的距离减小时其量值增加。提供压力调节器44以控制外壳46限定的空间内的压力。通过压力调节器44对外壳46中的压力的控制提供了一种控制密封构件4的垂直位置的手段，且结合上述实施例可以用于补偿由密封构件4产生的力并防止由基底台WT所产生的变形和/或为了更换基底台WT或其中的元件在安全(通常是上升的)位置支撑密封构件4。然而，该装置也可以实现提供万一发生上述系统故障时的安全装置的功能，接下来参照图12进行描述。
图12表示当由图11所示的密封构件悬挂系统26支撑时密封构件4沿Z方向的位置变化。在P0和P1之间，弹簧构件52的预张力防止密封构件4离最大上升位置ZT的位移。预张力控制活塞52的活动并迫使活塞48(和密封构件4)处于安全位置。在P1，由外壳46中的压力施加的向下的力等于弹簧构件52的预张力。在P1之后，弹簧构件52逐渐被压缩(为了继续对抗密封构件4施加的力和外壳46内的压力)且压力板50和密封构件4逐渐降低，而小活塞48保持与压力板50接触。在P2和P3之间的区域，弹簧构件52完全压缩且小活塞48与压力板50接触，密封构件4处于其最低位置。然而如果压力P进一步增加，小活塞48将被外壳46中的压力推离压力板50，密封构件4的垂直位置随压力迅速增加直到它到达它的最大上升位置ZT(实际上，该转移几乎是垂直的)。为了成像该操作状态将处于严厉P2和P3之间。万一系统故障导致外壳46内的压力太低或太高，密封构件4将被推至安全位置ZT。
具有固定位置的液体供给系统的更进一步的湿浸式光刻方法如图4所示。液体由投影系统PL每一边的两个凹槽入口IN提供，且由入口IN径向外侧设置的若干离散的出口OUT清除。入口IN和出口OUT能设置在中心有一个孔的板内，而投影光束通过该孔透射。液体由投影系统PL的一边的一个凹槽入口IN提供且由投影系统PL的另一边上的若干分立的出口OUT清除，导致一薄层的液体在投影系统PL和基底W之间流动。使用的入口IN和出口OUT组合的选择取决于基底W的移动方向(入口IN和出口OUT的另一种组合无效)。
这里全部引入作为参考的欧洲专利申请No.03257072.3，阐述了双台湿浸式光刻装置的概念。这种装置提供了两个支撑基底的基底台。由一个基底台在第一位置进行没有浸液的水平测量，而由一个基底台在第二位置进行具有浸液的曝光。或者，该装置仅有一个在第一和第二位置移动的基底台。
尽管已经描述了本发明的涉及密封构件的实施例，但本发明的实施例也可以应用于任何湿浸式光刻装置和任何液体供给系统(包括其相关部分)，特别但不限于对上述的其它任何液体供给系统和液体槽。
尽管已经描述了本发明的具体实施例，但是应当明白本发明可以以上述内容之外的其它形式实施。该描述不用于限制本发明。

Claims (35)

1.一种光刻装置，包括：
用于调节辐射光束的照射系统；
用于支持构图部件的支承结构，该构图部件能将图案赋予辐射光束的横截面，从而提供图案化的辐射光束；
用于支持基底的基底台；
用于将图案化的辐射光束投射到基底的靶部上的投影系统；
用于在投影系统和基底之间的空间内容纳液体的液体供给系统构件；以及
用于补偿液体供给系统构件与基底台之间的相互作用的液体供给系统构件补偿器，
其中液体供给系统构件补偿器包括液体供给系统构件悬挂装置，该装置能对液体供给系统构件供给力以至少部分地补偿液体供给系统构件和基底台之间的相互作用。
2.根据权利要求1的光刻装置，其中所述相互作用包括液体供给系统构件的重力。
3.根据权利要求1的光刻装置，其中液体供给系统构件补偿器包括用于根据补偿数据补偿基底和光刻装置的最佳聚焦平面的相对位置的聚焦校正装置。
4.根据权利要求3的光刻装置，其中该补偿数据从基底台几何测量装置的输出中获得，该测量装置用于判定当基底台被与液体供给系统构件的相互作用干扰时其表面高度分布图，表面倾斜分布图或以上两者，在基本上平行于投影系统的最后元件的光轴方向上确定该表面高度分布图，且相对于基本上垂直于投影系统的最后元件的光轴的平面的一个或两个正交轴确定该表面倾斜分布图。
5.根据权利要求4的光刻装置，其中基底台几何测量装置用于判定基底台的表面高度分布图、表面倾斜分布图或以上两者，以作为在基本上垂直于投影系统的最后元件的光轴的平面中液体供给系统构件相对于基底台的位置的函数。
6.根据权利要求3的光刻装置，其中补偿数据由基底台的机械数学模型获得，该模型用于预测作为依赖于位置的作用力的函数的基底台干扰。
7.根据权利要求3的光刻装置，其中补偿数据由曝光聚焦测试图案的分析来获得，用于显示作为基底台位置的函数的聚焦误差的范围。
8.根据权利要求7的光刻装置，其中曝光聚焦测试图案在基准光刻装置上成像，该基准光刻装置受到基本上等于液体供给系统构件和基底台之间的相互作用力的力。
9.根据权利要求1的光刻装置，其中液体供给系统构件悬挂装置构型成连接到支撑投影系统的至少一部分的框架，该框架通过连接能支撑至少一部分由液体供给系统构件悬挂装置作用于液体供给系统构件的力的反作用力。
10.根据权利要求1的光刻装置，其中液体供给系统构件悬挂装置构型成连接到投影系统，该投影系统通过连接能支撑至少一部分由液体供给系统构件悬挂装置作用于液体供给系统构件的力的反作用力。
11.根据权利要求1的光刻装置，其中液体供给系统构件悬挂装置构型成连接到基本上机械地独立于投影系统的框架，该独立的框架通过连接能支撑至少一部分由液体供给系统构件悬挂装置作用于液体供给系统构件的力的反作用力。
12.根据权利要求1的光刻装置，进一步包括液体供给系统构件悬挂装置控制器，它构型成根据表示液体供给系统构构件和基底台之间的相互作用的量值的数据，通过液体供给系统构件悬挂装置，将控制力作用于液体供给系统构件。
13.根据权利要求1的光刻装置，其中所述相互作用包括液体供给系统构件的重力。
14.根据权利要求1的光刻装置，其中所述相互作用包括外力。
15.根据权利要求1的光刻装置，其中所述相互作用包括与基底台的位置相关的力。
16.根据权利要求1的光刻装置，进一步包括液体供给系统构件悬挂装置控制器和液体供给系统构件位置判定装置，该液体供给系统构件悬挂控制器根据由液体供给系统构件位置判定装置所测量的液体供给系统构件的位置，通过液体供给系统构件悬挂装置，将控制力作用于液体供给系统构件。
17.根据权利要求16的光刻装置，其中液体供给系统构件位置判定装置沿着基本上平行于投影系统的光轴的轴，判定液体供给系统构件相对于投影系统、用于支撑至少部分投影系统的框架、或基本上机械地独立于投影系统但支撑由液体供给系统构件悬挂装置作用于液体供给系统构件的力的反作用力的框架的位置。
18.根据权利要求16的光刻装置，其中液体供给系统构件位置判定装置在基本上垂直于投影系统的光轴的方向判定液体供给系统构件的位置。
19.根据权利要求16的光刻装置，其中作用一控制力，从而以补偿连附于液体供给系统构件和用于支撑至少部分投影系统的框架之间的液体供给系统构件导向构件所产生的力。
20.根据权利要求1的光刻装置，进一步包括基底台力补偿器，构型成判定液体供给系统构件和基底台之间的相互作用的量值并将代表该量值的数据传递给液体供给系统构件悬挂装置。
21.根据权利要求1的光刻装置，其中液体供给系统构件悬挂装置通过至少一种选自以下所述的机理来操作：利用洛伦兹仪原理的电磁力，利用磁阻原理的电磁力，风箱和机械弹簧。
22.根据权利要求1的光刻装置，其中所述液体供给系统构件悬挂装置构型成为了基底台更换而将液体供给系统构件上升至离开基底台。
23.根据权利要求1的光刻装置，其中所述液体供给系统构件悬挂装置构型成在系统故障时将液体供给系统构件定位至离开基底台的远端安全位置。
24.根据权利要求23的光刻装置，其中液体供给系统构件悬挂装置包括：
包括压力介质的外壳；
第一活塞，可滑动地接合在离液体供给系统构件最近的外壳的第一壁内，且并被连接到液体供给系统构件；
第二活塞，由预张力弹簧朝着第一活塞施力，且被可滑动地接合在与第一壁相对的外壳的第二壁内；以及
用于控制外壳内压力的压力调节器，压力在基本上平行于投影系统光轴的方向给第一活塞直接朝液体供给系统构件作用了一个力，且在相反方向对第二活塞作用了一个力，其中
以通常操作模式，第一和第二活塞设置成彼此相互作用，压力调节器用于通过改变外壳内的压力来控制液体供给系统构件的垂直位置；
外壳内的压力低于下临界压力时，弹簧的预张力用于控制第二活塞的运动，其迫使第一活塞和液体供给系统构件处于离开基底台的安全位置；而
外壳内的压力高于上临界压力时，压力介质力用于控制并迫使离开第二活塞和液体供给系统构件的第一活塞到离开基底台的安全位置。
25.一种器件制造方法，包括：
利用液体供给系统构件在光刻装置的投影系统和基底台之间的空间容纳液体；
利用液体供给系统构件补偿器补偿液体供给系统构件和基底台之间的相互作用；以及
使用投影系统穿过液体将图案化辐射光束投影到基底的靶部上，
其中液体供给系统构件补偿器包括液体供给系统构件悬挂装置，该装置能对液体供给系统构件供给力以至少部分地补偿液体供给系统构件和基底台之间的相互作用。
26.根据权利要求25的器件制造方法，包括根据补偿数据补偿基底和光刻装置的最佳聚焦平面的相对位置。
27.根据权利要求26的器件制造方法，其中补偿数据通过判定基底台被与液体供给系统构件的相互作用干扰时其表面高度分布图、表面倾斜分布图或以上两者来得到，在基本上平行于投影系统的最后元件的光轴方向上确定该表面高度分布图，且相对于基本上垂直于投影系统的最后元件的光轴的平面的一个或两个正交轴确定该表面倾斜分布图。
28.根据权利要求27的器件制造方法，包括确定基底台的表面高度分布图、表面倾斜分布图或以上两者，以作为相对于基底台的液体供给系统构件的水平位置的函数。
29.根据权利要求26的器件制造方法，其中补偿数据由基底台的机械数学模型获得，该模型用于预测作为依赖于位置的作用力的函数的基底台干扰。
30.根据权利要求26的器件制造方法，其中补偿数据由曝光聚焦测试图案的分析来获得，用于显示作为基底台位置的函数的聚焦误差的范围。
31.根据权利要求25的器件制造方法，其中相互作用包括液体供给系统构件的重量、外部力、与基底台的位置相关的力，或上述内容的任何组合。
32.根据权利要求25的器件制造方法，包括根据液体供给系统构件的位置将控制力作用于液体供给系统构件。
33.根据权利要求32的器件制造方法，包括确定液体供给系统构件相对于投影系统或支撑至少部分投影系统的框架，在基本上平行于投影系统光轴的方向的位置，或确定液体供给系统构件在基本上垂直于投影系统光轴的方向的位置，或以上两者。
34.根据权利要求25的器件制造方法，包括为了基底台更换使液体供给系统构件上升至离开基底台。
35.根据权利要求25的器件制造方法，包括在系统故障时将液体供给系统构件定位至离开基底台的远端安全位置。
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