CN101140426B - 光刻设备和器件制造方法 - Google Patents

Abstract

描述了一种在浸没式液体光刻设备中的再循环浸没流体的系统。公开了一种包括多条并行路径的循环路径，其中每一条路径具有其自身的并行液体处理单元，所述并行液体处理单元被优化用于处理通过其引导的流体。

Description

光刻设备和器件制造方法

技术领域

本发明涉及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(通常施加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，可以使用图案形成装置(可选地称为掩模或标线)来产生将形成在所述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，包括一个或几个管芯的一部分)。典型地，经由成像将所述图案转移到设置在所述衬底上的辐射敏感材料(抗蚀剂)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：所谓的步进机，在所述步进机中，通过将全部图案一次曝光到所述目标部分上来照射每一个目标部分；以及所谓的扫描器，在所述扫描器中，通过利用辐射束、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扫描所述衬底，来照射每一个目标部分。还可以通过将所述图案压印(imprinting)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。

已经提出了这样的方案：将所述衬底浸入光刻投影设备中具有相对较高折射率的液体中(例如，水)，以便填充所述投影系统的最终元件和所述衬底之间的空间。由于曝光辐射在液体中会有更短的波长，因而这能够实现较小特征的成像。(液体的作用也可以当作增加了系统的有效数值孔径(NA)，并且也可以当作增加了焦深。)已经提出了其他的浸没液体，包括其中悬浮固体颗粒(例如，石英)的水。

然而，将衬底或衬底及衬底台浸没在液体池中(例如，见专利号为US4,509,852的美国专利，在此以引用的方式将其整体并入本文中)意味着在扫描曝光过程中必须要使液体的庞大的本体加速。这需要附加的或更有力的电机，并且液体中的湍流可能导致不期望的和无法预见的后果。

所提出的解决方案之一是针对液体供给系统，采用液体限制系统将液体仅提供到衬底的局部面积并且提供到投影系统的最终元件和衬底之间

(通常衬底具有比投影系统的最终元件更大的表面积)。已经被提出对应该配置方式的一种方案在专利申请公开号为WO99/49504的PCT专利申请中公开，在此以引用的方式将其整体并入本文中。如图2和3所示，通过至少一个入口IN将液体优选沿着衬底相对于最终元件的运动方向提供到衬底上，并且在已经通过投影系统下方之后由至少一个出口OUT去除。也就是，当衬底在元件下方沿-X方向被扫描时，液体在元件的+X侧供给并在-X侧被取走。图2示意性示出经由入口IN供给液体、由连接到低压源的出口OUT在元件的另一侧取走液体的配置。在图2中，沿着衬底相对于最终元件的运动方向供给液体，但是并非一定如此。可以在最终元件周围布置各种取向和数量的入口和出口，在如图3所示的一个例子中，在最终元件周围的矩形图案中，四套入口和出口设置在任一侧。

图4中示出又一个具有局部液体供给系统的浸没式光刻解决方案。液体由投影系统PL任一侧上的两个沟槽入口IN供给，由沿径向配置在入口IN外部的多个分立的出口OUT去除。所述入口IN和出口OUT能够配置在中心开孔的板上，并且投影束通过该孔投影。液体由投影系统PL的一侧上的一个沟槽入口IN供给，由在投影系统PL的另一侧上的多个分立的出口OUT去除，造成在投影系统PL和衬底W之间的液体薄膜的流动。对入口IN和出口OUT组合的使用的选择可依赖于衬底W的运动方向(入口IN和出口OUT的其他组合不被激活)。

另一个已经提出的具有局部液体供给系统方案的浸没式光刻解决方案是为液体供给系统提供阻挡部件(barrier member)，所述阻挡部件沿着投影系统的最终元件和衬底台之间的空间的边界的至少一部分延伸。这种解决方案在图5中示出。尽管所述阻挡部件沿Z方向(沿光轴方向)可能有一些相对运动，但其相对于投影系统在XY平面上是基本静止的。在实施例中，在阻挡部件和衬底表面之间形成密封，并且该密封可为非接触式密封，例如，气封(gas seal)。

所述阻挡部件12至少部分包含投影系统PL的最终元件和衬底W之间的空间11内的液体。对于衬底的无接触式密封16可以在投影系统的图像区域周围形成，以使得将液体限定在衬底表面和投影系统的最终元件之间的空间内。所述空间至少部分地由位于投影系统PL的最终元件下方并环绕着投影系统PL的最终元件的阻挡部件12形成。液体从液体入口13灌进投影系统下方和阻挡部件12之内的空间中，并可以从液体出口13去除。所述阻挡部件12可以在投影系统的最终元件上方不远处延伸，并且液面升到所述最终元件的上方，以便提供液体的缓冲区域。在实施例中，所述阻挡部件12具有内周边，该内周边在上端与投影系统或其最终元件的形状紧密相符，例如，可以是圆形的。在底部，该内周边与图像区域紧密相符，例如，可为矩形，但是也不必然是矩形。

液体由气封16保持在空间11中，在使用中，气封16在阻挡部件12的底部和衬底W的表面之间形成。所述气封由气体形成，例如空气或合成气体(synthetic air)，但是在实施例中采用氮气或另一种惰性气体，所述气体在压力下经由入口15提供给阻挡部件12和衬底之间的间隙，并经由出口14提取。配置气体入口15上的过压、出口14上的真空度(vacuumlevel)以及间隙的几何形状，使得具有向内的限制液体的高速气流。这些入口/出口可以是环绕空间11的环形沟槽，并且气流16有效地将液体保持在空间11中。这种系统在专利号为US2004-0207824的美国专利申请中公开，在此以引用的方式并入本文中。

在专利号为EP1420300的欧洲专利申请和专利号为US2004-0136494的美国专利申请中，(每个专利申请文件都以引用的方式整体并入本文中)，公开了一对或两个台的浸没式光刻设备的方案。这种设备设置有两个用于支撑衬底的台。在无浸没液的第一位置处，通过台进行水平测量，而在存在浸没液的第二位置处，通过台进行曝光。可替代的方案是，所述设备仅有一个台。

早期的浸没式光刻机采用水作为投影系统和衬底之间的液体。水具有大约1.4的折射率，而且相对并不昂贵。下一代的浸没式光刻设备将采用其折射率比水的折射率更高的液体。令人遗憾的是，备选的液体不像水那样丰富，因此更为昂贵。另外，它们有危害环境的趋向。

发明内容

本发明例如旨在提供一种光刻设备，其中，采用一些步骤以克服使用高折射率液体带来的巨额成本和/或环境问题。

根据本发明的一个方面，所提供的光刻设备包括：

投影系统，其配置用于将图案化的辐射束投影到衬底的目标部分；

液体供给系统，其配置用于将液体提供到投影系统和衬底之间的空间中；

循环系统，其配置用于收集离开液体供给系统的液体，并再次将液体提供给液体供给系统，所述循环系统包括两个配置用于处理液体的并行的液体处理单元。所述并行的液体处理单元配置用于处理不同的液体，以使得具有使来自液体供给系统的液体通过所述循环系统回到液体供给系统的两条循环路径；

阀，所述阀被配置用于将流动路径从通过一个并行液体处理单元的路径转换到通过另一个并行液体处理单元的路径上；

流动控制器，所述流动控制器被构造用于根据阀上游的液体是否已经被来自投影系统的辐射照射到的计算结果控制阀；以及

剂量控制系统，所述剂量控制系统执行计算、以确定阀上游的液体是否被照射。

根据本发明的一个方面，提供一种浸没式光刻设备，其配置用于将图案化的辐射束通过液体投影到衬底上，所述设备包括液体回路，液体配置成沿液体回路流动，所述液体回路包括一些由所有液体流共用的部分和一些包括分立的并行液体流动路径的部分，其中，至少一些分立的并行液体流动路径具有液体处理单元，在各个路径中的液体必须通过所述液体处理单元，并且，其中不同路径的液体处理单元被配置用于对通过它们的液体进行不同的处理。所述设备还包括：阀，所述阀被配置用于将流动路径从通过一个液体处理单元的路径转换到通过另一个液体处理单元的路径上；流动控制器，所述流动控制器被构造用于根据阀上游的液体是否已经被辐射照射到的计算结果控制阀；以及剂量控制系统，所述剂量控制系统执行计算、以确定阀上游的液体是否被照射。

附图说明

现在仅作为示例并参照示意性附图描述本发明的实施例，其中相应的附图标记表示相应的部分，并且其中：

图1示出根据本发明的实施例的光刻设备；

图2和3示出用于光刻投影设备中的液体供给系统；

图4示出用于光刻投影设备中的液体供给系统；

图5示出用于光刻投影设备中的另一个液体供给系统的剖面图；

图6示出用于光刻投影设备中的另一种类型的液体供给系统的剖面图；

图7示意性地示出本发明的第一个实施例；

图8示意性地示出本发明的第二个实施例；

图9示意性地示出本发明的第三个实施例；

图10示意性地示出本发明的第四个实施例；以及

图11示意性地示出本发明的第五个实施例。

具体实施方式

图1示意性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，其配置用于调节辐射束B(例如，紫外线或极紫外线)；

-支撑结构(例如，掩模台)MT，其配置用于支撑图案形成装置(例如，掩模)MA，并且与第一定位器PM相连，所述第一定位器PM配置用于根据特定的参数对所述图案形成装置进行精确定位；

-衬底台(例如，晶片台)WT，其配置用于保持衬底(例如，涂有抗蚀剂的晶片)W，并且与第二定位器PW相连，所述第二定位器PW被配置用于根据特定的参数对所述衬底进行精确定位；以及

-投影系统(例如，折射式投影透镜系统)PS，其配置用于通过图案形成装置MA将被赋予所述辐射束B的图案投影到所述衬底W的目标部分C(例如，包括一个或更多管芯)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、磁性型、电磁型、静电型或其他类型的光学部件，或其任意组合，以导引、成形、或控制辐射。

所述支撑结构按照依赖于所述图案形成装置的方位、所述光刻设备的设计、以及其他条件的方式(例如，是否将图案形成装置保持在真空环境中)，来保持所述图案形成装置。所述支撑结构可以使用机械、真空、静电、或其他夹持技术以保持所述图案形成装置。所述支撑结构可以是框架或台子，例如，可以如所需是固定的或是可移动的。所述支撑结构可以确保所述图案形成装置例如相对于所述投影系统处于所需位置。这里“标线”或“掩模”的任何使用可以认为与更通用的术语“图案形成装置”同义。

应该将这里使用的术语“图案形成装置”广义地解释为能够在其横截面中对辐射束赋予图案、以便在所述衬底的目标部分中创建图案的任意装置。应该注意的是，被赋予所述辐射束的所述图案可能不完全地与所述衬底的目标部分中的所需图案相对应，例如，如果所述图案包括相移特征或所谓的辅助特征。通常，被赋予所述辐射束的所述图案与在所述目标部分中创建的器件中的具体功能层相对应，例如集成电路。

所述图案形成装置可以是透射式的或是反射式的。图案形成装置的示例包括：掩模、可编程反射镜阵列、和可编程LCD面板。掩模在光刻中是众所周知的，并且包括诸如二元掩模类型、交替相移掩模类型、衰减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排列，可以独立地倾斜每一个小反射镜，以便沿不同方向反射入射辐射束。所述已倾斜的反射镜赋予由所述反射镜矩阵反射的辐射束中的图案。

应该将这里使用的术语“投影系统”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，其对于所使用的曝光辐射、或诸如使用浸没式液体或使用真空之类的其他因素是适当的。这里任意使用的术语“投影透镜”可以认为是与更通用的术语“投影系统”同义。

如这里所示的，所述设备是透射式的(例如，采用透射掩模)。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/或两个或更多支撑结构)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台上执行预备步骤，而同时将一个或更多其他台用于曝光。

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，不会认为所述源是所述光刻设备的组成部分，并且通过包括例如合适的引导镜和/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。在其他情况下，所述源可以是所述光刻设备的集成部分，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)所述束传递系统BD一起称作辐射系统。

所述照射器IL可以包括调节器AM，用于调节所述辐射束的角强度分布。通常，可以对所述照射器的光瞳面中的强度分布的至少所述外部和/或内部的径向范围(一般分别称为σ-外部和σ-内部)进行调节。此外，所述照射器IL可以包括各种其他部件，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匀性和强度分布。

所述辐射束B入射到保持在所述支撑结构(例如，掩模台)MT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。如果已经横穿所述图案形成装置MA，所述辐射束B通过所述投影系统PS，所述PS将所述束聚焦到所述衬底W的目标部分C上。通过第二定位器PW和定位传感器IF(例如，干涉仪装置、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，例如以便将不同目标部分C定位于所述辐射束B的辐射路径中。类似地，例如在来自掩模库的机械修补之后，或在扫描期间，所述第一定位器PM和另一个定位传感器(图1中未明确示出)可以用来相对于所述辐射束B的辐射路径精确地定位所述图案形成装置MA。通常，可以通过形成所述第一定位器PM的一部分的长行程模块(粗定位)和短行程模块(精定位)来实现所述支撑结构MT的移动。类似地，可以通过形成所述第二定位器PM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齐标记M1、M2和衬底对齐标记P1、P2来对齐图案形成装置MA和衬底W。尽管所示的所述衬底对齐标记占据了专用目标部分，然而，他们可以位于目标部分之间的空间中(这些公知为划线对齐标记)。类似地，在将多于一个管芯设置在所述图案形成装置MA上的情况下，所述图案形成装置对齐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的至少之一：

1.在步进模式中，将所述支撑结构MT和所述衬底台WT保持为实质静止，而将赋予到所述辐射束的整个图案一次(即，单一的静态曝光)投影到目标部分C。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，在将赋予所述辐射束的图案投影到目标部分C的同时，对所述支撑结构MT和所述衬底台WT同步地进行扫描(即，单一的动态曝光)。所述衬底台WT相对于所述支撑结构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的动态曝光中的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.在另一个模式中，所述支撑结构MT保持为实质静止状态、以保持可编程图案形成装置，并且在将赋予所述辐射束的图案投影到目标部分C的同时，对所述衬底台WT进行移动或扫描。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，按照需要更新所述可编程图案形成装置。这种操作模式易于应用于利用可编程图案形成装置的无掩模光刻中，例如，如上所述类型的可编程反射镜阵列。

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。

虽然将描述关于不同于水的浸没液的一个或更多的实施例，但是，本发明的一个或更多的实施例等同于应用于水。本发明的一个或更多的实施例尤其适用于不同于水的浸没液，例如，一种或更多种下一代具有更高折射率的液体。这些液体最可能是碳氢化合物液体，例如萘烷。备选流体包括Dupont生产的IF131和IF132、JSR生产的HIL-1和HIL-2或者Mitsui生产的Delphi。其他的备选品是其中悬浮有亚颗粒的流体混合物或例如磷酸等酸。由于成本高，因此高折射率的液体在浸没式光刻设备中的再循环比水的再循环可能更有吸引力。

如图6所述，将清晰地看出，在浸没式光刻设备中，从投影系统PS和衬底之间的空间去除的浸没液(在液体供给系统IH至少部分地包含所述浸没液处)能够通过多种不同的路径去除。依赖所述浸没液通过其从所述空间中去除的路径，有利于在将浸没液再循环至独立基体上的空间之前根据其所循的路径处理所述浸没液。这是因为它所循的路径决定了在它当中可能的杂质，以使得例如液体的净化能定制为针对那些特定的杂质。如同通过液体供给系统(经常以阻挡部件12的形式)提取的浸没液一样，浸没液也可以或可选地通过衬底台WT去除，尤其通过渗入衬底W边缘和衬底台WT之间的间隙去除液体。

图6示出作为液体供给系统IH一部分的阻挡部件12。所述阻挡部件12围绕投影系统PS的最终元件的外围延伸，以使得例如所述阻挡部件(有时称作密封部件)在整体形状上基本成环形。

阻挡部件12的功能是至少部分地将液体保持或限定在投影系统PS和衬底W之间的空间中，以使得投影束可以从液体中穿过。液体的顶部平面因阻挡部件12的存在而被简单地容纳，并且保持在空间中的液体的液面，以使得所述液体不溢出超过阻挡部件12的顶部。在阻挡部件12底部和衬底W之间设置密封。在图6中，所示密封为无接触式密封，并由多个部件构成。从投影系统PS的光轴沿径向向外，提供延伸入所述空间(虽然不进入投影束的路径)的(可选的)流动板(flow plate)50，所述流动板50帮助保持从入口20流出的穿过所述空间的并行浸没液流，然后使该液流通过在与入口处于同一水平面处的与之相对的出口(未示出)流出(以使得所述浸没液流动经过投影系统的最终元件和衬底之间的空间)。流动控制板上具有一个或更多个通孔55、以减小对沿阻挡部件12的光轴方向相对于投影系统PS和/或衬底W的运动的阻力。然后，沿阻挡部件12的底部沿径向向外移动，提供使入口60，所述入口60沿着与光轴基本平行的方向朝衬底提供液体流。该液体流用于帮助填充衬底W边缘和支撑衬底的衬底台WT之间的任何间隙。如果这个间隙不被液体填充，则当衬底W的边缘在阻挡部件12下方通过时，在投影系统PS和衬底W之间的空间中的液体更可能包含气泡。由于气泡会导致图像质量的恶化，因此这种情况是不希望出现的。

从入口60沿径向向外设置抽取器组件70，其被构造用于从阻挡部件12和衬底W之间抽取液体。下面将更详细地描述抽取器70，抽取器形成在阻挡部件12和衬底W之间产生的无接触式密封的一部分。

从抽取器组件沿径向向外设置凹陷(recess)80，所述凹陷80通过出口82与大气相连，并经由入口84与低压源相连。从凹陷80沿径向向外设置气刀(gas knife)90。在专利号为US2006-0158627的美国专利申请中详细地公开了抽取器、凹陷和气刀的配置，在此以引用的方式并入本文中。然而，在那篇文档中抽取器组件的配置是不同的。

抽取器组件70包括液体去除装置或抽取器或出口100，例如在专利号为US2006-0038968的美国专利申请中公开的一个方案，在此以引用的方式并入本文中。可以使用任何类型的液体抽取器。在实施例中，液体去除装置100包括由多孔材料110覆盖的出口，多孔材料110用于将液体与气体分隔开，以实现单一液相液体提取。位于多孔材料110下游处的腔120保持在轻微的下压力下，并被液体填充。腔120中的下压力使得在多孔材料的孔中形成的凹面(meniscus)阻止周围的气体(例如，空气)灌入液体去除装置100的腔120。然而，当多孔材料110与液体相接触时，没有凹面限制流动，并且液体能自由地流入液体去除装置100的腔120中。多孔材料110沿着阻挡部件12(也在所述空间周围)沿径向向内延伸，而且它的抽取率根据有多少多孔材料110被液体覆盖而变化。

板200设置于液体去除装置100和衬底W之间，以使得液体抽取功能和凹面控制功能能够互相分开，并且阻挡部件12能够针对其中每个功能进行优化。

板200是分隔器或具有将液体去除装置100和衬底W之间的空间分成两个通道——上通道220和下通道230的功能的任何其他元件，其中上通道220位于板200的上表面和液体去除装置100之间，而下通道230位于板200的下表面和衬底W之间。每个通道在其径向的最内端处对于所述空间都是开放的。

将下压力施加在上通道220中，而不是使上通道220处于通过一个或更多的呼吸孔250(例如，通过一个或更多个通孔250)对大气开放的状态。以这种方式，能够使上通道220更宽。

因此，对于板200，有两个凹面310、320。第一凹面310位于板200上方并且在多孔材料110和板200的顶部表面之间延伸；第二凹面320位于板200的下方，并在板200和衬底W之间延伸。以这样的方式，例如，抽取器组件70能配置用于第一凹面的优化液体抽取的控制和第二凹面320的位置控制，以使得第二凹面320的粘滞曳力(viscous drag)长度得以减小。例如，尤其是板200的该特征能够被优化成使之积极地适应于将凹面320保持附着于板200上，以使得能够增加在阻挡部件10下方的衬底W的扫描速度。作用在第二凹面320上的毛细作用力方向向外，并且被与所述凹面相邻的液体中的下压力平衡，以使得所述凹面处于静止。凹面上的负载越高(例如由粘滞曳力和惯性施加的负载)，会导致所述凹面与表面的接触角越小。

如上所述，一个或更多的呼吸孔250可以设置在板200的径向最外端，以使得第一凹面310在多孔材料110下方自由地向内和向外移动，以使得液体去除装置100的抽取率能根据有多少多孔材料110被液体覆盖而变化。如图6所示，第二凹面320附着于板200的下侧的最内侧边缘处。在图6中，板200的最内侧的下边缘设置有锐边，以便将第二凹面320钉在适当位置处。

尽管未在图6中详尽地示出，所述液体供给系统具有用于处理液面变化的装置。这使得建立在投影系统PS和阻挡部件12之间的液体能被处理而不溢出。这种液体的构建可以在阻挡部件12相对于下面所述的投影系统PS的相对运动中出现。处理这种液体的一种方法是提供阻挡部件12，使其很大，以使得在阻挡部件12相对于投影系统PS的运动中、在阻挡部件12的外围上几乎没有任何压力梯度。在一种可替代的或附加的配置中，可以采用诸如类似于抽取器110的单个抽取器之类的抽取器，将液体从阻挡部件12的顶部去除。

因此，可以看出，有多种从投影系统的最终元件和衬底之间的空间中去除浸没液的方法。这些包括浸没液流过入口20外的空间、流进与入口20相对的出口(出口未示出)。依赖于何时激活投影束PB，该浸没液可以或不可以被照射。浸没液由抽取器70去除，并且这些浸没液能以单一相态被抽取。其他未被抽取器70抽取的浸没液能被凹陷80和气(或对流体不活泼的气体(fluid-inert gas))刀90的组合收集。任何这些抽取到的浸没液可能是液体和气体的混合物。最后，液体也能够被从衬底W的边缘和衬底台WS之间的空间、通过衬底台WS去除。这其中也可能具有大量的气体。已经与衬底的顶表面(即抗蚀剂)相接触的液体也可能被浸出操作污染，以使得液体以如下所述的不同于其他液体的特定方式进行最佳的处理。

本发明的一个实施例涉及分别处理在循环路径或回路中的至少两个浸没液源。不同的源具有不同的污染等级，并且污染越多，再循环就越困难和昂贵。

本发明的一个或更多的实施例可应用于任何类型的液体供给系统IH。在下面的实施例中，假定液体供给系统具有将被去除的三种主要的液体类型。这些液体是：单一相态浸没液，其已经与液体供给系统相接触，并且可能已经被照射或还未被照射；两相浸没液，其已经与液体供给系统相接触(即，浸没液由气刀抽取器抽取)；以及已经与衬底台WS相接触并可能成为两相的浸没液。在附图中，这些液体流分别由标号1006、1004和1002表示。

本发明的一个或更多个实施例或示例的一个或更多个方面或特征可以与本发明的一个或更多个其他的实施例或示例一起使用或进行组合。

实施例1

参照图7描述第一个实施例。在图7中，示意性地示出液体供给系统IH以及将衬底W支撑于其上的衬底台WT。实箭头示出在液体回路1000中的浸没液的多个流动路径。正如所看到的，液体在液体预备模块1150中预备出来，并通过管路1050提供给液体供给系统IH。液体供给系统IH用液体填充投影系统PB和衬底W之间的空间。

尽管可以有多于或少于三种类型，但是在这个和其他的实施例中，仍表示成三种类型的浸没液从所述空间去除。这三种类型的液体是：液体1002，其通过衬底台WT从所述空间中抽取；液体1004，其通过例如气刀抽取器从所述空间中抽取；以及液体1006，其通过例如阻挡部件12侧面上的出口抽取。在循环系统中，这些类型的液体中的每一种都有其自己的并行液体处理单元1102、1104、1106。针对可能存在的污染物类型，优化所述并行液体处理单元1102、1104、1106以处理各自的浸没液体流。

因此，平行液体处理单元1102处理来自衬底台WT的浸没液，它具有可脱去通过其中的浸没液中的气体的脱气单元，还具有可净化浸没液的净化器。所述净化器将被优化用于净化已经与衬底台WT相接触的浸没液。并行液体单元1102还具有一个或更多个颗粒过滤器(particle filter)，所述颗粒过滤器被优化用于抽取可能已经污染了衬底台WT上的浸没液的颗粒。在并行液体处理单元中，所述颗粒过滤器用于过滤相当粗糙的颗粒。

同样地，针对通过例如液体供给系统的气刀抽取器流出的液体1004的并行液体处理单元1104具有脱气单元、净化器以及一个或多个颗粒过滤器。所述并行液体处理单元1104的净化器和一个或更多个颗粒过滤器将被优化用于已经与液体供给系统IH(例如，阻挡部件12)相接触的浸没液。单元1104将被优化用于去除颗粒、并且净化已经由例如气刀作用的浸没液，其中所述气刀可能引入它自己的特定类型的杂质和颗粒。

应当理解，液体1002也可能已经与液体供给系统IH相接触，并且液体1004可能已经与衬底台WT的顶部表面相接触。

最后，已经简单地通过了所述空间、并因此可能以单一相态从空间中被去除掉的所述液体1006将由液体处理单元1106处理，所述液体处理单元1106可以不包括脱气单元(因为液体中可能没有气体，这是由于气体没有机会被引入到所述液体中)，但包括净化器和一个或更多个被优化用于去除可能存在于液体供给系统中的颗粒的颗粒过滤器。

这三种流仅仅是示意性的。可以有其他流，例如，通过液体供给系统IH和衬底W之间的抽取器(例如抽取器70)抽取的单相流。

所述并行液体处理单元1102、1104、1106外的液体流由流体循环集成器(fluid cycling integrator)组合，进而作为液流1010供给存贮器或缓冲器1120，在该处存储液体，直到该液体被流体预备单元1150使用为止。所述流体预备单元1150本身可以包括多个用于在液体供给到液体供给系统IH之前处理液体的单元。所述流体预备单元1150能被看作串行式液体处理单元，这是因为所有再循环的浸没液都将经由液流1020从存贮器1120通过流体预备单元1150。所述流体预备单元1150能包括脱气单元、温度控制单元、流体控制单元和折射率控制单元。在如图7所示的实施例中，流体预备单元1150在并行液体处理单元1102、1104、1106的一个或更多个粗糙过滤器之后具有用于最终过滤的精细颗粒过滤器单元。当然，流体预备单元1150的这些部分中的任何部分都能够分别定位于流动路径1010或1020中。

能够基于在衬底台WT处采用传感器1212和1214进行的测量、以反馈的方式控制流体预备单元1150的元件。例如，传感器1212可以是波前传感器(wavefront sensor)，而传感器1214可以是强度(吸收)传感器。基于这些传感器的测量结果，所述流体预备单元1150和光刻设备的其余部分能被控制用于获得正确的波前位置和剂量。这通过控制信号2212和2214实现。最终预备单元1150能改变在进入液体供给系统之前预备浸没液的方式，由此控制折射率(例如通过温度变化)。上述传感器的一个或两个也能用于判定何时需要补充回路1000中的浸没液。显然，希望确保吸收保持在预判定的最大可接受水平之下，并且折射率保持稳定，并且如果折射率不是已知的，使得能够进行所需的光学校正。替代地或附加地，具有适合于回路1000中的液体的周期更换的正常程序。

回路1000的一部分能由浸没式光刻设备的主要部分和其他部分供给，特别地，并行处理单元能够被提供作为与浸没式光刻设备的主要部分分离的单独单元。

本实施例和其他实施例的设备可以是全封闭的系统或部分封闭的系统。这是与开放的系统相对的。在开放系统中，从光刻设备中去除的浸没液或者被丢弃、或者被再次离线运转并在之后再次供给到光刻设备。在封闭系统中，设备中的液体连续地循环，并且液体在使用中不用新鲜的液体补充。必需包括两条路径，一旦由于某些原因循环系统的一部分成为不可操作的，则液体可以在封闭的系统中通过这两条路径再循环(在部分封闭的系统中也一样)。因此，更有效的是，具有一个或更多个阀，用于将液体从例如一个或多个液体处理单元1102、1104、1106、液体循环集成器1110、存贮器1120和流体预备单元1150转移到包括相同的部件的分立回路。所述阀可以是一个或更多个那些装置的一部分，或者适当地位于一个或更多个那些装置的前面或后面的流动路径中。在部分封闭系统中，能够增加新鲜的液体(例如，在循环系统的操作中加到存贮器1120上)。流出液体供给系统IH或衬底台WT的液体能被转移以被丢弃、或在重新供给到存贮器1120之前离线运转。采用这种系统，能够将新的浸没液加入到回路1000而不中断浸没液的流动，以使得在整个设备没有任何停工时间的情况下，加入新的浸没液。

实施例2

在图8中示出第二个实施例，第二个实施例除去下面所述部分之外，都与第一实施例相同。

在第二实施例中，设备还具有从流体预备单元1150到压力控制单元1115的控制信号2115。这确保流体预备单元1150以正确的速率接收浸没液。如果液体循环集成器1110和并行处理单元1102、1104、1106对于回路1000的其余部分是分立机器的一部分，则这样的配置尤其有用。

此外，将两个传感器1216、1218设置在从存贮器1120到流体预备单元1150的路径1020上。这些传感器直接测量浸没液的折射率和/或浸没液的吸收率。

将传感器2216、2218的输出提供给液体循环集成器(和/或一个或更多并行处理单元1102、1104、1106)，以使得能够直接进行任何必需的调整、以达到进入流体预备单元1150的浸没液的所需折射率和/或吸收率。在浸没液进入流体预备单元1150之前的额外控制可以导致对进入液体供给系统的浸没液的特性控制的增加。

实施例3

在图9中示出第三个实施例，第三个实施例除去下面所述部分之外，都与第一个或第二个实施例相同。

为了易于将并行处理单元1102、1104、1106同光刻设备的其余部分分离出来，在第三个实施例中，用于处理可能已经混入了气体的浸没液的并行处理单元1102、1104不具有脱气单元。可替代地，分立的脱气单元1014、1012设置于浸没液路径1002、1004上、先于那些到达相应的并行处理单元1102、1104的浸没液路径。以这样的方式，能将可能十分复杂的脱气单元，形成为光刻设备的一个部分，由此易于将单元分离成两个部分。

实施例4

在图10中示出第四个实施例，第四个实施例除去下面所述部分之外，都与第一实施例相同。

在第四个实施例中，提供了第四并行处理单元1108。包含已经通过所述空间的单相浸没液的流动路径1006或者通过路径1016被引导到并行处理单元1106，或者通过路径1026被引导到并行处理单元1108。流动路径1006中的浸没液的目的地通过阀1101来选择，阀1101由来自剂量控制系统1160的信号2160控制，剂量控制系统1160执行计算、以确定阀1101上游的路径1006中的浸没液是否被照射。如果浸没液已经被照射，则阀被切换，以使得浸没液通过路径1026到达并行处理单元1108，而如果阀1101上游的浸没液还没有被照射，则浸没液通过路径1016到达并行处理单元1106。以这样的方式，并行处理单元1106和1108能被优化一方面用于还没有被照射的浸没液的处理(即使可能也只是需要非常少的处理)，另一方面用于已经被照射的浸没液的处理。

实施例5

在图11中示出第五个实施例。第五个实施例除去下面所述部分之外，都与第四个实施例相同。

第五个实施例被优化，以便对在设备的空闲时期通过液体供给系统的浸没液进行再循环。空闲时间是当液体流过液体供给系统IH、但没有对衬底的照射、且衬底没有在液体供给系统IH下被扫描的时间。系统准备开始成像和曝光。在这种情况下，信号2180由系统控制器1180提供给阀1171，阀1171引导浸没液从液体供给系统IH到缓冲器1170，并由此不通过任何并行单元1102、1104、1106和1108到达存贮器1120。以这样的方式，可避免并行液体处理单元的不必要的使用。

尽管在本文中可以做出特定的参考，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)、薄膜磁头的制造等。对于本领域普通技术人员来说，应该理解的是，在这种替代应用的上下文中，可以将其中使用的术语“晶片”或“管芯”分别认为是与更一般的术语“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)、度量工具和/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他衬底处理工具中。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具体实施例，应该理解的是，本发明可以与上述不同的方式实现。例如，本发明可以采取包含一个或更多机器可读指令序列的计算机程序的形式，来描述上述方法，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)。

可以将本发明的一个或更多的实施例应用于任何浸没式光刻设备中，特别地，但不唯一地，包括上述类型以及是否浸没液以池的形式提供或仅仅位于衬底的局部表面积上。这里所期望的液体供给系统应当作广义地解释。在特定的实施例中，可能提供将液体提供给在投影系统和衬底和/或衬底台之间的空间的机构或结构组合。可能包括一个或更多个结构组合、一个或更多个液体入口、一个或更多个气体入口、一个或更多个气体出口和/或一个或更多个液体出口，这些结构将液体提供给空间。在实施例中，所述空间的表面可以是衬底和/或衬底台的一部分，或者所述空间的表面可以完全地覆盖衬底和/或衬底台的表面，或者空间可以包围衬底和/或衬底台。液体供给系统进而可以有选择地包括一个或更多个控制位置、数量、质量、形状、流速或其他任何液体特征的元件。

以上描述是说明性的，而不是限制。因此，对于本领域普通技术人员显而易见的是，可以在不脱离所附权利要求范围的情况下，对本发明做出修改。

Claims (15)

1.一种光刻设备，包括：

投影系统，其被构造用于将图案化的辐射束投影到衬底的目标部分；

液体供给系统，其被构造用于将液体提供到投影系统和衬底之间的空间中；

循环系统，其被构造用于收集离开液体供给系统的液体，并再次将液体提供给液体供给系统，所述循环系统包括两个被构造用于处理液体的并行液体处理单元，所述并行液体处理单元被构造用于处理不同的液体，使得具有使来自液体供给系统的液体通过所述循环系统回到液体供给系统的两条循环路径；

阀，所述阀被配置用于将流动路径从通过一个并行液体处理单元的路径转换到通过另一个并行液体处理单元的路径上；

流动控制器，所述流动控制器被构造用于根据阀上游的液体是否已经被来自投影系统的辐射照射到的计算结果控制阀；以及

剂量控制系统，所述剂量控制系统执行计算、以确定阀上游的液体是否被照射。

2.根据权利要求1所述的光刻设备，其中，所述两个并行的液体处理单元被构造用于将不同的处理应用于相应的液体。

3.根据权利要求1所述的光刻设备，还包括串行的液体处理单元，所述液体处理单元被构造用于处理在进入至少一个并行液体处理单元前或离开至少一个并行液体处理单元后的液体。

4.根据权利要求3所述的光刻设备，其中，所述串行的液体处理单元包括从列出项中被选择的一个单元或被选出的单元的组合，所述列出项包括：

脱气单元，其被构造用于脱去从中通过的液体中的气体；

温度控制单元，其被构造用于调整从中通过的液体的温度；

折射率控制单元，其被构造用于控制从中通过的液体的折射率；

颗粒过滤单元，其被构造用于滤除从中通过的液体中的颗粒；或者

流动控制单元，其被构造用于调整从中通过的液体的流速。

5.根据权利要求1所述的光刻设备，其中，每一个并行的处理单元包括从列出项中被选择的一个单元或被选出的单元的组合，所述列出项包括：

脱气单元，其被构造用于脱去从中通过的液体中的气体；

温度控制单元，其被构造用于调整从中通过的液体的温度；

折射率控制单元，其被构造用于控制从中通过的液体的折射率；或者

颗粒过滤单元，其被构造用于滤除从中通过的液体中的颗粒。

6.根据权利要求1所述的光刻设备，其中，具有独立的循环路径，所述循环路径用于从下列各项中选出的一个或多个的组合：

已经被来自投影系统的辐射曝光的液体；

已经通过其上支撑衬底的衬底台的液体；

已经通过液体供给系统的液体；

已经与气刀相互作用的液体；或

未被来自投影系统的辐射曝光的、未被曝光于衬底顶表面的、或者两者兼有的液体。

7.根据权利要求1所述的光刻设备，还包括被构造用于测量液体质量的传感器。

8.根据权利要求7所述的光刻设备，其中，所述传感器被构造用于测量(i)通过液体的辐射束的强度，或(ii)液体的吸收率，或(iii)液体的折射率，或(iv)在通过液体的辐射束中的波前位置误差，或(v)任何(i)至(iv)的组合。

9.根据权利要求7所述的光刻设备，其中(i)传感器的输出用于调节循环系统的参数、以实现所需的液体性能，或(ii)传感器的输出用于调节光刻设备的成像参数，或(iii)同时具备(i)和(ii)。

10.一种浸没式光刻设备，其被构造用于将图案化的辐射束通过液体投影到衬底上，所述设备包括液体回路，液体被构造成在它周围，所述液体回路包括一些对所有液体流共用的部分和一些包括分立并行液体流动路径的部分，其中至少一些分立的并行液体流动路径具有液体处理单元，在相应的路径中的液体必须通过所述液体处理单元，并且其中不同路径的液体处理单元被构造用于对通过它们的液体进行不同的处理；

所述浸没式光刻设备还包括：

阀，所述阀被配置用于将流动路径从通过一个液体处理单元的路径转换到通过另一个液体处理单元的路径上；

流动控制器，所述流动控制器被构造用于根据阀上游的液体是否已经被辐射照射到的计算结果控制阀；以及

剂量控制系统，所述剂量控制系统执行计算、以确定阀上游的液体是否被照射。

11.根据权利要求10所述的光刻设备，其中，每一个液体处理单元被构造用于处理来自不同源的液体。

12.根据权利要求10所述的光刻设备，其中，每一个液体处理单元包括从列出项中被选择的一个单元或被选出的单元的组合，所述列出项包括：

脱气单元，其被构造用于脱去从中通过的液体中的气体；

温度控制单元，其被构造用于调整从中通过的液体的温度；

折射率控制单元，其被构造用于控制从中通过的液体的折射率；或

颗粒过滤单元，其被构造用于滤除从中通过的液体中的颗粒。

13.根据权利要求10所述的光刻设备，其中，具有独立的液体流动路径，所述液体流动路径用于从下列各项中选出的一个或多个的组合：

已经被来自投影系统的辐射曝光的液体；

已经通过其上支撑衬底的衬底台的液体；

已经通过液体供给系统的液体，其中所述液体供给系统被构造用来将液体供给到投影系统与衬底之间的空间中；

已经与气刀相互作用的液体；或

未被来自投影系统的辐射曝光的、未被曝光于衬底顶表面的、或者两者兼有的液体。

14.根据权利要求10所述的光刻设备，还包括被构造用于测量液体质量的传感器。

15.根据权利要求14所述的光刻设备，其中(i)传感器的输出用于调节液体回路的参数、以实现所需的液体性能，或(ii)传感器的输出用于调节光刻设备的成像参数，或(iii)同时具备(i)和(ii)。

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