专利名称：气体歧管、用于光刻设备的模块、光刻设备和器件制造方法
技术领域：
本发明涉及一种气体歧管、一种用于光刻设备的模块、一种光刻设备和一种制造器件的方法。
背景技术：
光刻设备是一种将所需图案应用到衬底上(通常应用到所述衬底的目标部分上) 的机器。例如，可以将光刻设备用在集成电路(IC)的制造中。在这种情况下，可以将可选地称为掩模或掩模版的图案形成装置用于生成待形成在所述IC的单层上的电路图案。可以将该图案转移到衬底(例如，硅晶片)上的目标部分(例如，包括一部分管芯、一个或多个管芯)上。典型地，经由成像将所述图案转移到在所述衬底上设置的辐射敏感材料(抗蚀齐IJ)层上。通常，单个衬底将包含连续形成图案的相邻目标部分的网络。公知的光刻设备包括所谓步进机，在所述步进机中，通过将整个图案一次曝光到所述目标部分上来辐射每一个目标部分；以及所谓扫描器，在所述扫描器中，通过辐射束沿给定方向(“扫描”方向) 扫描所述图案、同时沿与该方向平行或反向平行的方向同步扫描所述衬底来辐射每一个目标部分。还可以通过将所述图案压印到所述衬底上，而将所述图案从所述图案形成装置转移到所述衬底上。在IC制造中，微电子部件的微处理器速度、存储器封装密度和低功耗的不断改进导致了图案的尺寸不断减小，该图案通过光刻设备从图案形成装置转移到衬底上。随着集成电路的尺寸被减小和其密度增加，然而，其对应的图案形成装置图案的CD(临界尺寸)接近光刻设备的分辨率极限。光刻设备的分辨率被定义成所述设备可以重复地曝光到衬底上的最小特征。称为分辨率增强技术的各种技术已经被应用，用于拓展光刻设备的分辨率极限。一种改善分辨率的技术是离轴照射。对于这一技术，以经过选择的非垂直的角度用辐射照射图案形成装置，其可以通过增加焦深和/或对比度来改善分辨率和改善工艺宽容度。在作为物平面的图案形成装置平面上的角度分布对应于在光刻设备的光学布置的光瞳面中的空间分布。典型地，光瞳面中的空间分布的形状被称为照射模式。一种已知的照射模式是环形的，其中光学轴线上的传统的零级斑被改变成环状的强度分布。另一模式是多极照射，其中产生未在光学轴线上的多个斑或束。多极照射模式的示例是包括两个极的双极照射和包括四个极的四极照射。
发明内容
对于诸如双极和四极等照射模式，光瞳面中的极的尺寸与光瞳面的总表面相比可以非常小。因此，所有用于曝光衬底的辐射穿过仅在这些极的位置处的光瞳面处或附近的各种光学元件。穿过一个或更多的光学元件(例如一个或更多的透镜)的辐射的一部分被元件吸收。这导致了由辐射束造成的对元件的非均勻的加热，造成元件的折射率的局部变化和元件的变形。元件的折射率的局部变化和元件的变形导致了如由投影系统投影到抗蚀剂层上的扭曲的空间图像。美国专利US 7，525，640，通过参考将其全部内容并入本文中，提出了一种方案。在该方案中，光学部件被设置成横越辐射束且在辐射束的路径中。光学部件包括第一板，该第一板具有配置成局部地加热光学元件的可独立寻址的电加热装置。可以通过在局部位置改变其温度来改变光学元件的折射率。光学部件还包括平行于第一板的另一板。气流设置在两个平行的板之间。这减小了在垂直于辐射束的方向上在光学构件内的热传递。另外地，热量可以在光学构件中由于传导而从高温的位置传递至低温的位置，其减小了在可实现的折射率的变化梯度。另外，假设气体处于低于周围环境温度的温度，可实现两方面的校正(即加热和冷却)。期望例如提供一种气体歧管，在其中采用一种或更多的措施以稳定设置在光刻设备的光学部件的两个平行板之间的气流。根据一个方面，提供了一种气体歧管，用于在光刻设备的光学部件的两个大致平行的板之间引导气流，所述气体歧管包括进口，用于提供气流至所述气体歧管； 扩散器(diffuser)，位于所述进口的下游，以在所述气流中提供压降；流整直器(flow straightener)，位于所述进口的下游，以将从扩散器流出的气流整直；收缩器，在所述流整直器的下游，以减小所述气流流过的横截面面积；和出口，在所述收缩器的下游以提供气流至所述两个板。根据一个方面，提供了一种器件制造方法，包括步骤使用投影系统将图案化的辐射束投影到衬底的目标部分上；使用布置成横跨所述辐射束且布置在所述辐射束的路径中的两个大致平行的板局部地改变所述辐射束的光程，所述板中的至少一个被局部地加热； 和通过扩散器、流整直器、收缩器提供气体且在所述两个板之间提供气体。
现在参照随附的示意性附图，仅以举例的方式，描述本发明的实施例，其中，在附图中相应的附图标记表示相应的部件，且其中图1描述根据本发明的一个实施例的光刻设备；图2示出了包括两个平行板的光刻设备的光学部件的透视图；图3示出本发明的实施例的气体歧管、光学部件和气流路径；图4示出具有不同收缩率的收缩器的温度变化；图5示出了具有和没有流整直器的气体歧管的光程变化；图6示出了具有和没有用于负压应用的开口的气体歧管的温度变化；图7示意性地示出了可以用在气体歧管的壁上的突起；图8示出了在气体歧管的壁上设置突起的作用；和图9示意性地示出了氦气供给系统。
具体实施例方式图1示意性地示出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)IL，配置用于调节辐射束B(例如，紫外(UV)辐射或深紫外 (DUV)辐射或极紫外(EUV)辐射)；
-支撑结构(例如掩模台)MT，构造用于支撑图案形成装置(例如掩模)MA并与配置用于根据确定的参数精确地定位图案形成装置的第一定位装置PM相连；-衬底台(例如晶片台)WT，构造用于保持衬底(例如涂覆有抗蚀剂的晶片)W，并与配置用于根据确定的参数精确地定位衬底的第二定位装置PW相连；和-投影系统(例如折射式投影透镜系统)PS，所述投影系统PS配置用于将由图案形成装置MA赋予辐射束B的图案投影到衬底W的目标部分C (例如包括一根或多根管芯) 上。所述照射系统可以包括各种类型的光学部件，例如折射型、反射型、反射折射型、 磁性型、电磁型、静电型或其它类型的光学部件、或其任意组合，以引导、成形、或控制辐射。所述支撑结构MT保持所述图案形成装置。支撑结构MT以依赖于图案形成装置的方向、光刻设备的设计以及诸如图案形成装置是否保持在真空环境中等其它条件的方式保持图案形成装置。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来保持图案形成装置。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位于所需的位置上(例如相对于投影系统)。在这里任何使用的术语“掩模版”或“掩模”都可以认为与更上位的术语“图案形成装置”同义。这里所使用的术语“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、以便在衬底的目标部分上形成图案的任何装置。应当注意， 被赋予辐射束的图案可能不与在衬底的目标部分上的所需图案完全相符(例如如果该图案包括相移特征或所谓辅助特征)。通常，被赋予辐射束的图案将与在目标部分上形成的器件中的特定的功能层相对应，例如集成电路。图案形成装置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”应该广义地解释为包括任意类型的投影系统，包括折射型、反射型、反射折射型、磁性型、电磁型和静电型光学系统、或其任意组合，如对于所使用的曝光辐射所适合的、或对于诸如使用浸没液或使用真空之类的其他因素所适合的。这里使用的术语“投影透镜”可以认为是与更上位的术语“投影系统”同义。如这里所示的，所述设备是透射型的(例如，采用透射式掩模)。替代地，所述设备可以是反射型的(例如，采用如上所述类型的可编程反射镜阵列，或采用反射式掩模)。所述光刻设备可以是具有两个(双台)或更多衬底台(和/或两个或更多的图案形成装置台)的类型。在这种“多台”机器中，可以并行地使用附加的台，或可以在一个或更多个台上执行预备步骤的同时，将一个或更多个其它台用于曝光。参照图1，所述照射器IL接收从辐射源SO发出的辐射束。该源和所述光刻设备可以是分立的实体(例如当该源为准分子激光器时)。在这种情况下，不会将该源考虑成形成光刻设备的一部分，并且通过包括例如合适的定向反射镜和/或扩束器的束传递系统BD的帮助，将所述辐射束从所述源SO传到所述照射器IL。在其它情况下，所述源可以是所述光刻设备的组成部分(例如当所述源是汞灯时)。可以将所述源SO和所述照射器IL、以及如果需要时设置的所述束传递系统BD —起称作辐射系统。所述照射器IL可以包括配置用于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ο-内部)进行调整。此外，所述照射器IL可以包括各种其它部件，例如积分器IN和聚光器CO。可以将所述照射器用于调节所述辐射束，以在其横截面中具有所需的均勻性和强度分布。类似于源S0，可以将照射器IL或也可以不将照射器IL考虑成形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立的实体。在后者的情形中，可以将光刻设备配置成允许将照射器IL安装到其上。 可选地，照射器IL是可拆卸的且可以被分离地提供(例如通过光刻设备制造商或另一供应商)°所述辐射束B入射到保持在支撑结构(例如，掩模台)MT上的所述图案形成装置 (例如，掩模)MA上，并且通过所述图案形成装置来形成图案。已经穿过图案形成装置MA之后，所述辐射束B通过投影系统PS，所述投影系统PS将辐射束聚焦到所述衬底W的目标部分C上。通过第二定位装置PW和位置传感器IF (例如，干涉仪器件、线性编码器或电容传感器)的帮助，可以精确地移动所述衬底台WT，例如以便将不同的目标部分C定位于所述辐射束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，可以将所述第一定位装置PM和另一个位置传感器(图1中未明确示出)用于相对于所述辐射束B的路径精确地定位图案形成装置MA。通常，可以通过形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)的帮助来实现支撑结构MT的移动。类似地，可以采用形成所述第二定位装置PW的一部分的长行程模块和短行程模块来实现所述衬底台WT 的移动。在步进机的情况下(与扫描器相反)，所述支撑结构MT可以仅与短行程致动器相连，或可以是固定的。可以使用图案形成装置对准标记M1、M2和衬底对准标记P1、P2来对准图案形成装置MA和衬底W。尽管所示的衬底对准标记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(这些公知为划线对齐标记)中。类似地，在将多于一个的管芯设置在图案形成装置MA上的情况下，所述图案形成装置对准标记可以位于所述管芯之间。可以将所述设备用于以下模式中的至少一种中1.在步进模式中，在将支撑结构MT和衬底台WT保持为基本静止的同时，将赋予所述辐射束的整个图案一次投影到目标部分C上(即，单一的静态曝光)。然后将所述衬底台WT沿X和/或Y方向移动，使得可以对不同目标部分C曝光。在步进模式中，曝光场的最大尺寸限制了在单一的静态曝光中成像的所述目标部分C的尺寸。2.在扫描模式中，在对支撑结构MT和衬底台WT同步地进行扫描的同时，将赋予所述辐射束的图案投影到目标部分C上(即，单一的动态曝光)。衬底台WT相对于支撑结构 MT的速度和方向可以通过所述投影系统PS的(缩小)放大率和图像反转特征来确定。在扫描模式中，曝光场的最大尺寸限制了单一动态曝光中所述目标部分的宽度(沿非扫描方向)，而所述扫描运动的长度确定了所述目标部分的高度(沿所述扫描方向)。3.在另一种模式中，将用于保持可编程图案形成装置的支撑结构MT保持为基本静止，并且在对所述衬底台WT进行移动或扫描的同时，将赋予所述辐射束的图案投影到目标部分C上。在这种模式中，通常采用脉冲辐射源，并且在所述衬底台WT的每一次移动之后、或在扫描期间的连续辐射脉冲之间，根据需要更新所述可编程图案形成装置。这种操作模式可易于应用于利用可编程图案形成装置(例如，如上所述类型的可编程反射镜阵列) 的无掩模光刻术中。也可以采用上述使用模式的组合和/或变体，或完全不同的使用模式。辐射束的强度分布可以包括多个极，限定了基本上辐射束中的所有辐射所穿过光瞳面的横截面部分。在下述描述中，光瞳面中的辐射束的强度分布被称作为照射模式。在一实施例中，所述强度分布是双极照射模式O个极)。在一实施例中，所述强度分布是四极照射模式G个极)。在辐射束穿过光学元件(例如折射透镜)时，小部分的辐射束被元件吸收。所述元件吸收辐射束导致元件升温。对元件的加热导致了在吸收位置处的元件的折射率的变化和元件的变形。对于定位在辐射束均勻地穿过所述元件的位置处的元件，这一吸收导致了对元件的均勻加热和折射率的均勻变化。这可能是有害的，尤其是对于非平行的元件(例如凸或凹元件)。对于定位在光瞳面上或附近的元件，辐射束穿过所述元件所通过的元件的横截面部分依赖于所应用的照射模式。对于诸如双极或四极的照射模式，所述元件非均勻地吸收在元件表面上的辐射，从而导致折射率非均勻的变化和元件的变形。投影系统中的一个或更多的元件的变形和折射率的局部变化导致了穿过所述元件的辐射束的不同部分的光程的变化。光程的变化导致辐射束的多个部分重新组合到在衬底高度水平处的空间图像中，该空间图像由于辐射束的重新组合的多个部分之间的光程差而相对于在图案形成装置高度水平处的物图像被扭曲。被这一差别不利地影响的成像参数的示例是依赖于场位置的离焦偏置。图2显示包括两个平行板52、54的光学部件50的一实施例。至少一个平行板52 包括成导体形式的电加热装置53，例如蜿蜒状的导体。电加热装置53电连接至控制单元 80，且电加热装置53彼此分离。控制单元80通过使用已知的时间多路复用寻址技术对九个电加热装置中的相继的每个电加热装置进行寻址，以在相关联的光学元件中产生期望的热量。光学部件50可以包括任何数量的电加热装置。光学部件50由此允许在投影束PB 的横截面中产生局部的较热和较冷的区段。这可以通过在另外的位置处补偿光学元件的加热(由于投影束PB通过光学元件的局部区段所造成)在另外的位置处抵消光学元件的加热。沿着垂直于辐射束PB的方向在光学部件50内的热转移期望地是最小的。为此目的，由板52和M限定的通道66被布置以大致沿着平行于辐射束PB的方向在光学部件50 内产生热传递，如由箭头68所示。这可以通过引导来自经由通道66的供给的流体(例如 (超高纯度的)气体，诸如经过滤的周围气体环境的空气或任何其它的非反应性气体，诸如包括大致队或彻的气体)如箭头67所示。在一实施例中，气体被保持处于比光学部件50 更低的温度上。典型地，通道66在X和Y方向上的尺寸与光学部件50的尺寸相当，在Z方向上的高度小于10mm。气体的温度可以通过使用布置在气体供给装置14(在图3中示出) 和光学布置之间的已知的温度控制装置而基本上保持恒定。可以使用循环回路来重复使用气体，其中气体在穿过光学部件之后被运输返回至气体供给装置14。为了能够进行两方面的校正和将整个光学部件保持处于预定的平均温度，使用冷却功率偏置。这通过每分钟几百升的(超高纯度的)冷却气流方式供给。气体被经由图3 中示出的气体歧管10进行供给。气体被通过进口 12提供至气体歧管10。气体被从气体供给装置14提供至进口。在气体供给装置14和进口 12之间的软管中的气体的速度受限于特定的可允许的上限。两个平行板5254之间的气流中的湍流可能对于波前稳定性是有害的，由此对光学部件50的功能性是有害的。如图3所示，气体歧管10包括在进口 12下游的扩散器16。 扩散器16可以成多孔(金属)板的形式以提供(若干巴(bar))的压降。这帮助保持上游的高压，由此允许具有来自气体供给装置14的处于较高压强的较低速度的气体。另外地， 扩散器16导致了在其下游侧上的从所述扩散器16流出的气体在所述扩散器16的横截面上的流量大致均勻。在扩散器16的下游设置流整直器18。流整直器18对气流进行整直，使得气流都沿着大致平行的方向流动。流整直器18抑制垂直于流动方向的波动。流整直器18通过减小跨度方向(spanwise)的温度调制的幅值或出现来增强性能。流整直器18包括用于气流从其通过的多个通路。在一个实施例中，流整直器18具有大于0. 5、期望地大于0. 55或甚至大于0.6的开口面积比(在横截面中通路与材料之比)。在一实施例中，流整直器是蜂窝状流整直器。对于蜂窝状流整直器，开口面积比典型地是0.5-0. 6，且具有相对小的孔直径。通过流整直器18的通路的优化长度L相比于通路的水力直径D典型地是在5和15之间，期望地在8和12之间。水力直径(被计算为通路的横截面面积除以通路的周长后再乘以四)是在0. 5和1. 5mm之间。蜂窝状流整直器具有六边形的横截面的通路。在一实施例中，横跨流动面积的一个或更多的可渗透隔膜(例如布)可以设置在流整直器18的上游或下游(或上游和下游)。这样的可渗透隔膜帮助使得流速分布更加均一，如扩散器16，但是不会导致非常大的压降。流整直器18的下游是收缩器20。收缩器20减小通过其的气流中的湍流的强度 (如果有湍流的话)。这是因为增加气体速度，使得相对的速度波动是较低的，且还因为被称为涡流管伸长(vortex tube stretching)的现象。涡流管伸长是对更大的流动结构的衰减的加速。气流流过的收缩器20的横截面面积，在更远的下游处变得更小。如果气流中有湍流的话，这减小了气流中的湍流的强度。在一实施例中，收缩器20是平面收缩器。也就是，仅在一个方向(ζ方向)上发生收缩，而在垂直于流动方向的正交方向(如所显示的X方向)上没有收缩。这意味着收缩器20在Z方向上的尺寸在更下游处被减小。在X方向上的尺寸没有变化。平面收缩器20 的优点是与3D收缩器相比它占据更小的空间。在一实施例中，收缩器20还可以在χ方向上收缩(即是3D收缩器)。进口段22设置在收缩器的下游。在一实施例中，进口段22具有恒定的横截面形状。在一实施例中，进口段22具有会聚的(在ζ轴线上)的上和下(平坦)板，以帮助进一步稳定所述流。出口 M设置在气体歧管的末端处，该出口在扩散器16、流整直器18、收缩器20和进口段22的下游。出口对连接至光学部件50。气流之后穿过进入到通道66中。可以使用4至6的收缩比例(在收缩器20的进口侧处的横截面面积与收缩器20 的出口侧的横截面面积的比例)。这可以至少对于轴线对称的收缩导致最大的湍流抑制。 然而，图2的气体歧管的平面收缩可以以在1. 5和3之间或2和3之间的收缩比例更好地进行。图4的图表示出了该情况。在图4中，左手侧的图表显示(在y轴上的)温度随(在χ 轴上的)位置的变化。显示出了在进口段22的出口侧M的顶部、底部和中心处的位置上的气体歧管的宽度上的温度变化(在垂直于气流的方向的方向上)。还显示平均的温度。 上图表是针对于收缩比例为5的收缩器，而下图表显示出收缩比例为2的收缩器。使用较低的收缩比例的另外的优点是其占据气体歧管中较小的空间，设备在ζ方向上的整个尺寸小。在图4中，上图表中的温度变化对于中心部分是约0. 8°C，而在下图表中温度变化更接近0. 1°C。这表明使用收缩比例为2的收缩器比收缩比例为5的收缩器能够更好地运行。图5显示在气体歧管10中存在流整直器18的作用。该图表显示在y轴上的光程随在X轴上的位置的变化的结果(与图4的方式相同)。在图5的左手侧上，绘出的结果是针对于没有流整直器18的气体歧管10。在图5的右手侧绘出的结果所针对的条件除了在扩散器16下游具有水力直径为0. 9mm、长度为12mm的蜂窝状流整直器之外与之相同。如所看到的，即便流整直器的参数还不是优化的，光程的波动的幅值也由于流整直器的出现而被极大地减小。使用具有扩散器16、流整直器18和收缩器20的上述的气体歧管对在两个板52、 M之间的气流的改善是显著的。然而，对于气流中的非常高的流量的情况，湍流仍然存在， 还可能出现诸如G0rtler涡流和KlebanofT模式等关于稳定性的基础流动。这些不稳定性可能导致在光学区段中的沿着流方向(stream-wise)定向的光学相位条纹(跨度方向的光程调制)。这可能导致对光学部件50的功能的限制。条纹的出现可能是由于在冷却气体中出现的跨度方向的温度调制。这种调制是由于在靠近气体歧管10的壁的气体中形成的涡流条纹，所述壁限定了通过气体歧管的气体的流动路径。这导致了在所述壁处非均勻的热获取。条纹的形成可能在当雷诺数(Re)处在过渡的或低湍流的相(Re在4000和6000之间)时和在扰动的水平足够高以引发它们且允许它们生长但不大到导致相干结构破坏时在该类型的流动中发生。然而，气体歧管10的边界条件和冷却功率要求规定了几何构型和流速，这在将空气或类似气体用作冷却介质时导致了这种过渡性的或低湍流的雷诺数。可以在气体歧管10中采用另外的措施，以解决这些问题，如下文所述。解决出现条纹的问题的一种措施是消除源于收缩器20中的扰动。这通过提供开口 100来实现，例如将开口 100设置在收缩器20的出口侧处。通过负压源102将负压施加至开口 100。负压促进从气体歧管10的壁移除气体的边界层，尤其是从收缩器20的壁移除气体的边界层。可以可替代地或另外地将开口 100设置在进口段22的壁中或设置在进口段22的出口侧处。在进口段22中的位置处，开口 100将连续地削弱干扰的放大效果，由此帮助防止或削弱条纹的形成。开口 100可以是成狭缝或多个孔的形式，其横跨气体歧管的宽度延伸(例如在垂直于气体流动的方向的方向上)。在一实施例中，开口 100成狭缝的形式且具有均勻的宽度。在一实施例中，通过连接至开口 100的负压源102产生吸力，其量级为几百帕斯卡，例如在200和1000帕斯卡之间。这有效地消除在收缩器20的末端处形成的边界层，由此在它们在进口段22中或在两个板5254之间的间隙中引起波纹形成之前移除在气体歧管10中产生的扰动。在一实施例中，沿着狭缝状开口 100的长度的负压是均勻的。通过开口 100的气体流量在通过气体歧管10的流量的百分之几的范围内，例如在1和10%之间。图6显示在具有和不具有连接至负压源102 (产生了 300Pa的负压)的开口 100 的情况下由气体歧管10产生的结果差别。所述图表显示与图4和5相同的格式的结果，且可以清楚地看到对于设置了开口 100的情形的下图表的温度变化表明相对于没有设置这样的开口(在上图表中)的情形的改善。在一实施例中，气体歧管10的壁的一部分，例如收缩器20和/或进口段22的壁的一部分限定了气流的流动路径，可以设置成多孔壁110。可以通过负压源112将负压施加至多孔壁110与气流相反的一侧上。由多孔壁形成的负压对气流的边界层具有稳定的作用。这可以帮助减小或甚至防止在气体歧管10中形成条纹。多孔壁110可以设置在流动路径的一侧或两侧上的一个或更多的分离的位置处或者始终沿着收缩器20和/或进口段 22的长度设置。多孔壁110可以包括多孔构件或可以包括在其中具有孔的阵列的构件。400 μ m或更小的孔直径(例如200 μ m(或更小))和/或4mm或更小或者2mm(或更小)的节距可能是适合的°可以在D. G. MacManus禾口 J. A. Eaton,"Measurements and analysis of the flow field induced by suction perforations，，，J. Fluid Mech. , Vol. 417, p. 47-75 (2000)； J. Goldsmith, "Critical laminar suction parameters for suction into an isolated hole or a single row of holes，，，Northrop Aircraft Report no BLC-95 (1957)； 以及 D.G.MacManus 禾口 J.A. Eaton, "Flow physics of discrete boundary layer suction-measurements and predictions，，, J. Fluid Mech. ,Vol. 417,p. 47-75(2000)中找到关于这样的实施例的进一步的信息，上述每一文献通过参考将其全部内容并入本文中。在一个实施例中，设置了用于感测在多孔壁110处或其附近的流方向的剪切应力的传感器114。控制器116可以使用这一信息(例如以反馈或前馈的方式)来控制负压源 112(例如通过切换一个或更多的阀)。在这一主动控制实施例(其可以包括产生过压)中， 可以实现光学条纹控制。可以在 A. Elofsson,M. Kawakami，P. H. Alfredsson,"Experiments on the stability of streamwise streaks in plane Poiseuille flow，，，Physics of Fluids, Vol. 11，No. 4(1999)；以及 F. Lundell 和 P. H. Alfredsson, "Experiments on control of streamwise streaks，，，European Journal of Mechanics B/Fluids, Vol. 22, pp. 279-290(2003)中找到包括这样的措施的传感器和系统的示例，上述每一文献通过参考将其全部内容并入本文中。在一实施例中，气体歧管10配置成在歧管的气体中通过振动引入扰动。这样，可以实现动态的平衡，可以抑制和/或防止条纹的形成。在一实施例中，以被动方式引入振动，在另一实施例中，以主动方式引入振动。在以被动方式引入振动的实施例中，气体歧管10的一个或更多的壁(或一个或更多的壁的一部分)，例如收缩器20和/或进口段22的壁，被制成柔性的或顺应性的(如与刚性相对)。这一想法被在 P. W. Carpenter, C. Davies 和 A. D. Lucey, "Hydrodynamics and compliant walls”，CURRENT SCIENCE，Vol. 79，No. 6(S印tember 25,2000)；以及J. Hoepffner，A. Bottaro禾口 J. Favier，“Mechanisms of non-modal energy amplification in channel flow between compliant walls，，，Journal of Fluid Mechanics (2009)中进行讨论，通过参考将上述每一文献并入本文中。由穿过壁的气流触发壁的振动。所述振动将额外的扰动引入到边界层中，其可能中断最终导致形成条纹的波放大的过程。可替代地或另外地，柔性壁可以配置成有效地在边界层中出现的扰动可能触发条纹形成之前减弱所述扰动。在一个实施例中，柔性壁由聚合物材料构成，例如橡胶(例如乳胶、硅胶等)、Viton 氟橡胶、含氟弹性体、PFA氟聚合物、Teflon氟聚合物、苯乙烯-聚丁橡胶、复合物等。选择壁的刚度，使得歧管中的气流导致形成振动。Carpenter, "Instabilities in a plane channel flow between compliant walls", JFM, 1997, part I and II,讨论了可以如何选择壁的刚度，通过参考将其全部内容并入本文中。在一实施例中，所述壁可以具有约IX 10_4 至1 X ΙΟ,/m3的弹簧刚度、约1 X 10_5至1 X 10_4Nm的抗挠刚度以及1 X 10_3至2 X 10 / m2的面积密度。在主动式的实施例中，可以设置致动器120用于在壁的或壁的一部分或两个壁的 ζ方向上引起振动，所述壁处于χ-y平面中。壁的振动可以显著地影响流动行为，尤其是在边界层的过渡范围中。参见例如 M. R. Jovanovic, "Turbulence suppression in channel flows by small amplitude transverse wall oscillations", Phys. Fluids, Vol.20, 014101 (2008)，通过参考将其全部内容并入本文中。应当配置致动器以满足下述方程W= 2a sin(cot)，其中W是壁的速度，α是振幅缩放比例因子，ω是频率。对于优化的扰动控制， 应当选择ω，使得ω = Ω *ν/δ 2，其中ν是气体的运动粘度，Ω是频率缩放因子且等于约 17.6，δ等于通道的宽度的一半。这意味着ω ^ 10-20Ηζ或15Hz。同时，振动的振幅应当是引入的流速的约2-5% (或换句话说，α 流速的0.01-0. 025倍)。在一实施例中，多个细长的突起设置在限定气流的流动路径的气体歧管10的壁上。例如，所述多个细长的突起可以设置在收缩器20和/或进口段22的壁上。所述多个细长的突起阻止条纹的形成或即使条纹形成也能削弱它们的相干性。这不会引入过量的额外的湍流或显著地影响冷却功率。图7示意性地示出了形成在进口段22的壁上的多个突起。进口段22的壁以距离D间隔开。所述突起在气流的方向上是细长的。所述突起的横截面为三角形形状。然而，可以使用任何形状。所述突起的设置消弱了流方向上的涡流，且阻止了跨度方向上形成温度调制。这由于在突起尖端处的次级涡流的作用而发生。如果突起高度h (例如突起突入到流动路径中的量)在0. 2和1. Omm之间，在突起之间的节距s在0. 5和2. Omm之间，那么次级涡流的运动有效地弱化了流方向的涡流，由此减小或防止了它们的扩大。在S. J. Lee 禾口 S. H. Lee, "Flow Field Analysis of a Turbulent Boundary Layer Over a Riblet Surface",Exp in Fluids, Vol. 30,pp. 153-166(2001)中对其进行了详细描述，通过参考将其全部内容并入本文中。拉条间距S+ = su τ /ν包含在10和20之间、h在0. 5s和Is之间是优化的。在 S+的定义中，ν是气体的运动粘度，u τ是剪切速度。后者被定义为(Tw/p)0.5，其中TW 是所述壁的剪切应力，P是气体密度。对于气体歧管10，其产生了约s Imm和h 0. 5mm 的突起几何构型。
在突起相对小(例如s = Imm和h = 0. 5mm)时，可以实现对跨度方向上的温度调制的抑制。较粗糙的突起(例如s = 2mm和h= Imm)可能易于引起它们自身的叠加的轮廓。典型地，s可以在0.5和2. Omm之间，h在0.25和Imm之间。图8显示突起的作用。所述条件与图4的条件相同。上图表针对于没有突起的情况。下图表针对于精细(例如优化的)突起的情况，中间结果针对于具有粗糙突起的情况。 如所见到的，温度变化的振幅通过使用突起来减小。如上文所述，导致相位波纹的条纹的形成(即在光学相位中的在跨度方向上的调制)在Re 6000的湍流过渡的理论值附近的雷诺数的特定的范围内是最强的(对于平面泊肃叶(Poiseuille)流)。用空气建立期望的冷却功率涉及大的流速，从而导致上文提及的过渡的雷诺数。 可以采用具有较高的热导率的不同的气体，以使得对于相同的冷却功率减小流速。就这种性质而言，两个最突出的候补对象是氦气和氢气，所述后者可以基于另外的性质被排除。氦气的热导率为空气的热导率的约6倍，其意味着冷却功率也同样增加6倍。这可以通过调用努赛尔(Nusselt)数(Nu)是在对流和传导热传递之间的比例来推导Nu = -,
k其中h是对流热传递系数，k是介质的热导率，L是特征长度。清楚地，对于相同的 Nusselt数，光学部件50所需要的对流热传递随着热导率线性地增加。在已经使用了对Gnielinski方程进行了一些修改的计算在雷诺和Nusselt数之间生成了线性或接近线性的关系。在此处应当注意，由于其在计算Nusselt数时的明确存在，普郎特O^randtl)数差别仅为约5%且在其它的气体性质上有极大的差别的情形中，可以因此在第一阶近似中忽略普郎特数差别。因此，在对流热传递系数和雷诺数之间存在某种线性关系，因此，通过拓展，质量流(忽略约10%的动态粘度差别，在其它性质上具有大得多的差别的情形下)
n pVDh VDh mDhRe=^^ = ~=
μ ν VA其中P是流体密度，V是速度，Dh是水力直径，μ是动态粘度，ν是运动粘度，m 是质量流量，以及A是流动面积。使用氦气替代空气，允许质量流量(或等价地，雷诺数)显著地减小，同时仍然满足不变化的通道几何构型的冷却功率要求(氦气的高5倍的特定的比热容抵消了每克介质的增加的热获取)。由此，流动机制是稳定得多的机制，其中不稳定性应当是不那么显著的。 因此，跨度方向上的温度调制具有低得多的振幅。此外，因为氦的折射率的温度依赖性远比空气的低，所以任何温度波纹将转换成低得多的光学相位波纹。氦气的缺点是与氦气相关的成本，为了解决该问题，供给系统可以是再循环系统。 图9显示这样的系统的非常基本的框架，其中未示出系统的安全装置或系统控制装置。图9示意性示出了包括氦气源200、压力调节器210和传送氦气源到再循环系统 230中以补偿不必要的泄漏的止回阀220的系统。再生纯化器240设置在提供氦气所在的位置的下游以帮助确保超高纯度的条件。设置了过压安全阀250和质量流量控制器沈0。 在气体被提供至气体歧管10之前，在质量流量控制器260的下游设置颗粒过滤器沈5。提供捕获装置以捕获从光学部件50流出的气体，且该气体之后围绕流动路径230通过过压安全阀270、可以用于调节压强的可变限制装置观0、经过压缩器290返回至再生纯化器M0。如将理解的，任何上文所述的特征可以与任何其它特征一起使用，而不仅所清楚地描述的这些组合覆盖在本申请中。另外，虽然已经在此处主要讨论了折射光学元件，但是此处的描述还可以附加地或替代地被应用至反射式光学元件。在一实施例中，提供了气体歧管以在光刻设备的光学部件的两个大致平行的板之间引导气流。气体歧管包括进口、扩散器、流整直器、收缩器和出口。进口用于提供气流至气体歧管。扩散器在进口的下游，以在气流中提供压降。流整直器在进口的下游，以将从扩散器流出的气流整直。收缩器在流整直器的下游，以减小气流流过的横截面面积。出口在收缩器的下游以提供气流至两个板。收缩器可以是平面收缩器。收缩器可以具有在1. 5和3之间的收缩比例。流整直器的开口面积比例可以是大于0. 5、大于0. 55或大于0. 6。流整直器可以包括用于气体通过的多个通道。所述多个通道的水力直径与长度的比可以在5和15之间或在8和12之间。通道可以具有在0.5和1.5mm之间的水力直径。通道的横截面可以是六边形。气体歧管还可以包括在所述收缩器和出口之间的进口段，所述进口段包括具有大致恒定的横截面形状的通道。气体歧管的壁可以配置成通过振动在所述歧管的气体中引入扰动。所述壁可以由聚合材料组成。所述壁具有弹簧刚度、抗挠刚度和/或面积密度，使得在所述歧管中的气流导致形成振动。气体歧管还可以包括用于产生所述振动的致动器。所述气体歧管可以配置成产生频率在10和20Hz之间的振动。所述气体歧管可以配置成产生振幅(米)为气流速度(米 /秒)的0.01-0. 025倍的振动。气体歧管还可以包括在所述气体歧管的壁中的开口。所述开口可以配置成应用负压以促进从所述气体歧管的壁移除气体的边界层。开口可以在所述收缩器的出口侧处。所述开口可以成具有均勻宽度的狭缝的形式，且可以在垂直于气流的方向的方向上横跨所述气体歧管延伸。所述开口可以成多个孔的形式，所述孔在垂直于所述气流的方向的方向上横跨所述气体歧管延伸。所述气体歧管还可以包括连接至所述开口的负压源。所述负压源可以产生 200-1000Pa 的负压。所述气体歧管还可以包括限定所述气流的流动路径的多孔壁。所述多孔壁可以在与所述气流的相反的一侧上被施加负压至其上。所述多孔壁可以在其中具有多个孔，其直径为400 μ m或更小和/或节距为4mm或更小。所述多孔壁可以是所述收缩器的一部分和 /或位于所述收缩器的下游。所述气体歧管还可以包括连接至所述多孔壁的负压源。所述气体歧管还可以包括配置成在所述多孔壁处或其附近感测流方向上的剪切应力的传感器。所述气体歧管还可以包括配置成根据来自所述传感器的信号控制所述负压源的控制器。所述气体歧管还可以在限定所述气流的流动路径的壁上包括多个细长突起。所述突起可以在气流的方向上是细长的。所述壁可以是所述收缩器的一部分和/或位于所述收缩器的下游。所述突起可以以在0. 2和1. Omm之间的深度突入到所述流动路径中，和/或具有在0.5和2. Omm之间的节距。在一实施例中，提供了一种用于在光刻设备的光学部件的两个大致平行的板之间提供气流的模块。所述模块可以包括如上文所述的气体歧管。所述模块还可以包括气体源，以提供气体至所述进口以在所述两个板之间被引导。所述气体源可以是氦气源。所述模块还可以包括配置成用于捕获从所述两个板之间流出的气体的捕获装置。所述模块还可以包括配置成将由所述捕获装置捕获的气体提供至所述进口的再循环装置。在一实施例中提供了一种光刻设备，包括投影系统、两个大致平行的板和气体歧管或模块。所述投影系统配置成将图案化的辐射束投影到衬底的目标部分上。所述两个大致平行的板布置成横跨所述辐射束且在所述辐射束的路径中。所述板中的至少一个板包括独立可寻址的电加热装置，所述独立可寻址的电加热装置配置成局部地加热所述板。如上文所述的气体歧管或模块是用于在所述两个板之间引导气流。在一实施例中，提供了一种器件制造方法，包括步骤使用投影系统将图案化的辐射束投影到衬底的目标部分上。所述方法还包括使用布置成横跨所述辐射束且布置在所述辐射束的路径中的两个大致平行的板局部地改变所述辐射束的光程，所述板中的至少一个被局部地加热。所述方法还包括通过扩散器、流整直器、收缩器且在所述两个板之间提供气体。尽管在本文中可以做出具体的参考，将所述光刻设备用于制造IC，但应当理解这里所述的光刻设备可以有制造具有微米尺度或甚至纳米尺度特征的部件的其他的应用，例如，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)、薄膜磁头等的制造。本领域技术人员应该理解的是，在这种替代应用的情况中，可以将其中使用的任意术语“晶片”或“管芯”分别认为是与更上位的术语“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涂到衬底上，并且对已曝光的抗蚀剂进行显影的工具)、量测工具和/或检验工具中。在可应用的情况下，可以将所述公开内容应用于这种和其它衬底处理工具中。另外，所述衬底可以处理一次以上，例如以便产生多层IC，使得这里使用的所述术语“衬底”也可以表示已经包含多个已处理层的衬底。这里使用的术语“辐射”和“束”包含全部类型的电磁辐射，包括紫外(UV)辐射 (例如具有约365、248、193、157或126nm的波长)。在上下文允许的情况下，所述术语“透镜”可以表示各种类型的光学部件中的任何一种或它们的组合，包括折射式和反射式的光学部件。尽管以上已经描述了本发明的特定的实施例，但是应该理解的是本发明可以以与上述不同的形式实现。例如，本发明的实施例可以采取包含用于描述上述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的形式，或者采取具有在其中存储的这种计算机程序的数据存储介质的形式(例如，半导体存储器、磁盘或光盘)。另外，机器可读指令可嵌入到两个或更多个计算机程序中。所述两个或更多个计算机程序可被存储在一个或多个不同的存储器和/或数据存储介质上。上面描述的控制器可具有任何适合的配置，用于接收、处理以及发送信号。例如， 每个控制器可包括一个或多个处理器，用于执行包括用于上面所描述的方法的机器可读执令的计算机程序。所述控制器也可包括用于存储这样的计算机程序的数据存储介质，和/ 或用于容纳这样的介质的硬件。本发明的一个或多个实施例可以用于任何浸没式光刻设备，尤其是(但不限于)， 上面提到的那些类型的浸没式光刻设备，而不论浸没液体是以浴器的形式提供，还是只应用到衬底的局部表面区域上，或在衬底和/或衬底台上不受限制。在不受限制的布置中，所述浸没液体可在衬底和/或衬底台的表面上流动，使得基本上衬底台和/或衬底的整个未覆盖的表面被润湿。在这样的不受限制的浸没系统中，所述液体供给系统可能不限制浸没液体或它可以提供一定比例的浸没液体限制，但不基本上完全限制所述浸没液体。以上的描述是说明性的，而不是限制性的。因此，本领域的技术人员应当理解，在不背离所附的权利要求的保护范围的条件下，可以对本发明进行修改。
权利要求
1.一种气体歧管，用于在光刻设备的光学部件的两个大致平行的板之间引导气流，所述气体歧管包括进口，用于提供气流至所述气体歧管；扩散器，位于所述进口的下游，以在所述气流中提供压降；流整直器，位于所述进口的下游，以将从扩散器流出的气流整直；收缩器，位于所述流整直器的下游，以减小所述气流流过的横截面面积；和出口，位于所述收缩器的下游以提供气流至所述两个板。
2.根据权利要求1所述的气体歧管，其中所述收缩器是平面收缩器。
3.根据权利要求1或2所述的气体歧管，其中所述收缩器具有在1.5和3之间的收缩比例。
4.根据前述权利要求中任一项所述的气体歧管，其中所述流整直器的开口面积比例大于0.5、大于0. 55、或大于0.6。
5.根据前述权利要求中任一项所述的气体歧管，其中所述流整直器包括用于气体通过的多个通道。
6.根据前述权利要求中任一项所述的气体歧管，还包括在所述收缩器和出口之间的进口段，所述进口段包括具有大致恒定的横截面形状的通道。
7.根据前述权利要求中任一项所述的气体歧管，其中所述气体歧管的壁配置成通过振动在所述歧管的气体中弓丨入扰动。
8.根据前述权利要求中任一项所述的气体歧管，还包括在所述气体歧管的壁中的开口，所述开口配置成施加负压以促进从所述气体歧管的所述壁移除气体的边界层。
9.根据前述权利要求中任一项所述的气体歧管，还包括用于限定所述气流的流动路径的多孔壁。
10.根据前述权利要求中任一项所述的气体歧管，还包括在用于限定所述气流的流动路径的壁上的多个细长突起。
11.一种用于在光刻设备的光学部件的两个大致平行的板之间提供气流的模块，所述模块包括根据上述权利要求中任一项所述的气体歧管。
12.根据权利要求11所述的模块，还包括气体源，所述气体源用于提供气体至所述进口以使气体在所述两个板之间被引导。
13.根据权利要求11或12所述的模块，还包括配置用于捕获从所述两个板之间流出的气体的捕获装置。
14.一种光刻设备，包括投影系统，配置成将图案化的辐射束投影到衬底的目标部分上；两个大致平行的板，布置成横跨所述辐射束且布置在所述辐射束的路径中，其中所述板中的至少一个板包括独立可寻址的电加热装置，所述电加热装置配置成局部地加热所述板；和根据权利要求1-10中任一项所述的气体歧管或根据权利要求11-13中任一项所述的模块，用于在所述两个板之间引导气流。
15.一种器件制造方法，包括步骤使用投影系统将图案化的辐射束投影到衬底的目标部分上；使用布置成横跨所述辐射束且布置在所述辐射束的路径中的两个大致平行的板局部地改变所述辐射束的光程，所述至少一个板被局部地加热；和通过扩散器、流整直器、收缩器且在所述两个板之间提供气体。
全文摘要
一种气体歧管、用于光刻设备的模块、光刻设备和器件制造方法，所述气体歧管用于在光刻设备的光学部件的两个板之间引导气流，所述气体歧管具有进口、在所述进口的下游的扩散器、在所述进口的下游的流整直器、在所述流整直器的下游的收缩器和在所述收缩器的下游的出口。
文档编号G03F7/20GK102455605SQ201110316530
公开日2012年5月16日 申请日期2011年10月18日 优先权日2010年10月19日
发明者A·A·H·范德斯泰恩, F·J·J·范鲍克斯台尔, G·彼得斯, J·C·M·贾斯伯, M·J·M·范达姆, M·巴拉古拿, P·达姆波沃尔, R·范德哈姆, S·舒勒波夫 申请人:Asml荷兰有限公司