氣體壓力計、光刻設備及在光刻曝光工具上設定焦點的方法
【專利說明】氣體壓力計、光刻設備及在光刻曝光工具上設定焦點的方法
[0001]本申請是申請號為200980105882.5、申請日為2009年02月17日，發明名稱是“與真空環境相適應的氣體壓力計”的中國專利申請的分案申請。
技術領域
[0002]本發明涉及一種適于用于光刻設備的真空環境中的氣體壓力計的領域。
【背景技術】
[0003]光刻技術是一種用于在襯底的表面上形成特征的工藝。這種襯底可以包括用在制造平板顯示器、電路板、各種集成電路以及類似裝置中的那些襯底。經常用于這些應用的襯底是半導體晶片。本領域技術人員將會認識到，此處的描述也可以應用到其他類型的襯底。
[0004]在光刻過程中，被設置在晶片臺(WS)上的晶片被曝光到由位于光刻系統內的曝光系統投影到晶片表面的圖像。曝光系統包括用于將圖像投影到晶片上的掩模版(也稱為掩模)。
[0005]掩模版通常安裝在掩模版臺(RS)上并且通常位于晶片和光源之間。在光刻技術中，掩模版被用作光掩模例如用于在晶片上印刷電路。光刻光照射通過掩模，然后通過縮小圖像的一系列光學透鏡。然后這種小的圖像被投影到晶片上。這個過程類似于照相機如何彎曲光以在膠片上形成圖像。在光刻過程中光起著主要的作用。例如，在制造微處理器(也稱為計算機芯片)時，形成功能更強的微處理器的關鍵是光的波長的尺寸。波長越短，在晶片上可以形成越多的晶體管。具有許多晶體管的晶片產生功能更強大、更快的微處理器。
[0006]當芯片制造商已經能夠使用更短波長的光時，他們面臨問題，即較短波長的光變得被用來聚焦光的玻璃透鏡吸收。由于對較短波長的光的吸收，光不能到達硅晶片。結果，不能在硅晶片上形成電路圖案。為了克服這種問題，芯片制造商發展已知為極紫外光刻技術(EUVL)的光刻工藝。在這種工藝中，玻璃透鏡由反射鏡代替。
[0007]光刻曝光工具繪制晶片拓撲，以便設定焦距。通常，采用一個接一個排出一行的傳感器陣列。從每一個晶片獲取拓撲數據并存儲，然后采用算法確立用于曝光步驟的最佳平面。然而，確定焦點定位的光學裝置面臨來自由較低層的干涉波前造成的誤差。
[0008]光學裝置的一種替換是空氣壓力計，因為空氣壓力計不會遭受通常與確定焦點定位的光學裝置相關的效應的麻煩。作為輔助焦點傳感器的空氣壓力計能夠以比(光學)水平傳感器更高的保真度探測晶片的拓撲。存在顯著的潛在性，可以將空氣壓力計的能力提高到可以替換水平傳感器的程度。除了作為更精確的量測裝置，尤其是在經過加工的晶片的光學噪音環境中，空氣壓力計還用少得多的成本，占據小得多的容積。
[0009]在實現這種先進裝置之前將要克服的發展挑戰中，主要為兩個挑戰。第一，因為通常的空氣壓力計具有相對長的響應時間，其將有用的帶寬限制為?50Hz。第二，以有限的速度在晶片拓撲上移動的空氣壓力計的流體響應可能需要多個控制參數的充分優化。例如，縮短空氣壓力計的響應時間需要較快的質量流傳感器(空氣壓力計的內部部件)并且可以縮小空氣通道的容積。
[0010]此外，下一代光刻機器可以使用真空環境以消除吸收損失和污染。在這種條件下操作空氣壓力計將會將氣動操作條件從低速粘滯流動改變成高速流動，達到音速條件。高速將會產生比在真空環境中可以被容納的大得多的氣流，并且簡單的入口節流將可以將橋流量減小到不能測量的水平。
【發明內容】
[0011]需要一種用于真空環境的空氣壓力計，其適于用于光刻設備。
[0012]在本發明的一個實施例中，提供一種用在真空環境中的氣體壓力計，其具有測量氣流通道。氣體壓力計可以包括在測量氣流通道中的測量噴嘴。測量噴嘴可以配置成在來源于連接到所述測量氣流通道的氣體源的體積流動的音速阻扼流動條件下操作。氣體壓力計可以還包括壓力傳感器，操作地連接到測量氣流通道、在所述體積流動的音速阻扼流動條件的下游，以便測量所述體積流動的壓差，用于提供所述測量噴嘴的末端和與其鄰近的目標表面之間的間隙的指示。
[0013]根據本發明的另一實施例，提供一種光刻設備，包括氣體源和用于在真空環境中使用的氣體壓力計。所述氣體壓力計具有測量噴嘴，所述測量噴嘴配置成在由所述氣體源供給的恒定的體積流動的音速阻扼流動條件下操作。氣體壓力計可以包括壓力傳感器，所述壓力傳感器操作地連接到所述測量噴嘴、在所述體積流動的音速阻扼流動條件的下游，以便測量所述體積流動的壓差，用于提供所述測量噴嘴的末端和與其鄰近的襯底之間的間隙的指示。光刻設備還可以包括曝光站，配置成用其橫截面包括圖案的輻射束曝光襯底。
[0014]根據本發明的另一實施例，提供一種用于通過繪制真空環境中晶片的拓撲來確定聚焦位置、以在光刻曝光工具中設定焦距的方法。所述方法可以包括提供氣體源，和在真空環境中使用氣體壓力計，所述氣體壓力計具有測量噴嘴，所述測量噴嘴配置成在由所述氣體源供給的恒定的體積流動的音速阻扼流動條件下操作。氣體壓力計可以包括壓力傳感器，所述壓力傳感器操作地連接到所述測量噴嘴、在所述體積流動的音速阻扼流動條件的下游，以便測量所述體積流動的壓差，用于提供所述測量噴嘴的末端和與其鄰近的襯底之間的間隙的指示。所述方法還可以包括用其橫截面包括圖案的輻射束曝光襯底。
[0015]下面將參照所附的附圖詳細地描述本發明的更多的實施例、特征以及優點，以及本發明不同的實施例的結構和操作。
【附圖說明】
[0016]這里附圖并入說明書并且形成說明書的一部分，附圖示出本發明的一個或更多個實施例，并且和說明書一起進一步用來說明本發明的原理，以允許本領域技術人員能夠實施和使用本發明。
[0017]圖1示意地示出根據本發明一個實施例的氣體壓力計的側視圖；
[0018]圖2示意地示出根據本發明一個實施例的用在真空環境中的空氣壓力計的側視圖；
[0019]圖3示意地示出根據本發明一個實施例的示出流量作為壓力的函數以便實現體積流動的音速阻扼流動條件的曲線；
[0020]圖4示意地示出根據本發明一個實施例的孔環的形成；
[0021]圖5示意地示出根據本發明一個實施例的示出用于指示增益的壓力作為間隙的函數的曲線；
[0022]圖6示意地示出根據本發明一個實施例的通過繪制真空環境中晶片的拓撲來確定聚焦位置、以在光刻曝光中用以設定焦距的方法的方框圖；
[0023]圖7示出根據本發明一個實施例的例如極紫外光刻系統等光刻設備。
[0024]本發明將參照附圖進行描述。此外，附圖標記的最左邊的數字表示附圖標記首先出現的附圖。
【具體實施方式】
[0025]雖然這里描述了具體的結構和布置，但是應該理解，這僅是示范性的。本領域技術人員將會認識到，在不脫離本發明的精神和范圍的情況下可以使用其他結構和布置。對本領域技術人員而言，顯然本發明還可以被應用到其他多種領域。
[0026]本說明書公開一個或更多個包含或并入本發明特征的實施例，這些特征包括適用于光刻設備的真空環境中的氣體壓力計，例如用在極紫外光刻系統(EUVL)中的真空環境中的氣體壓力計。所公開的實施例僅是本發明的示例。本發明的范圍不限于所公開的實施例。本發明由這里的權利要求限定。
[0027]所述的實施例和在說明書中提到的“一個實施例”、“實施例”、“示例性實施例”等表示所述的實施例可以包括特定特征、結構或特性，但是，每個實施例可以不必包括特定的特征、結構或特性。而且，這些段落不必指的是同一個實施例。此外，當特定特征、結構或特性與實施例結合進行描述時，應該理解，無論是否明確描述，其均在本領域技術人員所掌握的知識中、以實現將這些特征、結構或特性與其他實施例結合。
[0028]本發明的實施例提供氣體壓力計，其適于用在例如極紫外光刻(EUVL)系統的光刻設備的真空環境中。在(諸如空氣壓力計)氣體壓力計中，通過降低入口壓力、同時仍然允許噴嘴達到音速條件，可以實現低流動性的要求。這種情形的一個優點可以在最小化湍流氣動噪音的遍及傳感器的低雷諾數中看到。這種流動條件與常規的空氣壓力計傳感器基本上不同。
[0029]根據本發明的一個實施