CN101571677A - 光刻设备和运行光刻设备的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种光刻设备和运行光刻设备的方法,还公开了一种光刻投影设备,其包括清洁站。本发明公开了几个清洁站的实施例。在实施例中,采取了措施避免清洁流体与投影系统的最终元件接触。在实施例中,采取了措施避免清洁流体的起泡。本发明还公开了热隔离岛的使用以及其最佳位置。
Description
技术领域
本发明涉及一种浸没式光刻设备和一种运行该浸没式光刻设备的方法。
背景技术
光刻设备是一种将所需图案应用到衬底上,通常是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在所述IC的单层上待形成的电路图案。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。通常,图案的转移是通过把图案成像到提供到衬底上的辐射敏感材料(抗蚀剂)层上进行的。通常,单独的衬底将包含被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,通过将全部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地扫描所述衬底来辐射每一个目标部分。也可能通过将图案压印(imprinting)到衬底上的方式从图案形成装置将图案转移到衬底上。
已经提出将光刻投影设备中的衬底浸入到具有相对高折射率的液体(例如水)中,以便充满投影系统的最终元件和衬底之间的空间。在实施例中,液体是蒸馏水,但是可以使用其他液体。本发明的实施例将参考液体进行描述。然而,其它流体也可能是适合的,尤其是润湿性流体、不能压缩的流体和/或具有比空气高的折射率的流体,期望地,其为具有比水高的折射率的流体。除气体之外的流体尤其是希望的。这样能够实现更小特征的成像,因为在液体中曝光辐射将会具有更短的波长。(液体的影响也可以被看成提高系统的有效数值孔径(NA),并且也增加焦深)。还提出了其他浸没液体,包括其中悬浮有固体颗粒(例如石英)的水,或具有纳米悬浮颗粒(例如具有最大尺寸达10nm的颗粒)的液体。这种悬浮的颗粒可以具有或不具有与它们悬浮所在的液体相似或相同的折射率。其他可能合适的液体包括烃(例如芳香烃、氟化烃和/或水溶液)。
然而,将衬底或衬底与衬底台浸入液体浴器(参见,例如美国专利US4,509,852)意味着在扫描曝光过程中需要加速很大体积的液体。这需要额外的或更大功率的电动机,而液体中的湍流可能会导致不希望的或不能预期的效果。
提出来的解决方法之一是液体供给系统通过使用液体限制系统只将液体提供在衬底的局部区域上(通常衬底具有比投影系统的最终元件更大的表面积)和在投影系统的最终元件和衬底之间。提出来的一种用于设置上述解决方案的方法在公开号为WO99/49504的PCT专利申请出版物中公开了。如图2和图3所示,液体优选地沿着衬底相对于最终元件移动的方向,通过至少一个入口供给到衬底上。在已经通过投影系统下面后,液体通过至少一个出口去除。也就是说,当衬底在所述元件下沿着-X方向扫描时,液体在元件的+X一侧供给并且在-X一侧去除。图2是所述配置的示意图,其中液体通过入口供给,并在元件的另一侧通过与低压源相连的出口去除。在图2中,虽然液体沿着衬底相对于最终元件的移动方向供给,但这并不是必须的。可以在最终元件周围设置各种方向和数目的入口和出口,图3示出了一个实例,其中在最终元件的周围在每侧上以规则的重复方式设置了四组入口和出口。
在图4中示出了另一个采用液体局部供给系统的浸没式光刻方案。液体由位于投影系统PS每一侧上的两个槽状入口供给,由设置在入口沿径向向外的位置上的多个离散的出口去除。所述入口和出口可以设置在板上,所述板在其中心有孔,投影束通过该孔投影。液体由位于投影系统PS的一侧上的一个槽状入口提供,而由位于投影系统PS的另一侧上的多个离散的出口去除。这造成投影系统PS和衬底W之间的液体薄膜流。选择使用哪组入口和出口组合可以依赖于衬底W的移动方向(另外的入口和出口组合是不起作用的)。
另一提出的布置是提供具有液体限制构件的液体供给系统,所述液体限制构件沿投影系统的最终元件和衬底台之间的空间的至少部分边界延伸。图5示出了这种布置。尽管在Z方向上可能存在一些相对移动(在光轴的方向上),所述液体限制构件相对于投影系统在XY平面内基本上是静止的。密封形成在液体限制构件和衬底表面之间。在实施例中,密封形成在所述液体限制结构和衬底表面之间,并且可以是例如气体密封等非接触密封。这样的系统在美国专利申请公开出版物No.US 2004-0207824中公开,这里以引用的方式全部合并到本文中。
在欧洲专利申请公开出版物No.1420300和美国专利申请公开出版物No.2004-0136494中(在此以引用的方式将该两个申请的内容整体并入本文中),公开了一种成对的或双台浸没式光刻设备的方案。这种设备具有两个台用以支撑衬底。调平(levelling)测量在没有浸没液体的工作台的第一位置处进行,曝光在存在浸没液体的工作台的第二位置处进行。可选的是,设备仅具有一个台。
PCT专利申请公开出版物WO 2005/064405公开一种全浸湿布置,其中浸没液体是不受限制的。在这种系统中,衬底的整个顶部表面覆盖在液体中。这可以是有利的,因为衬底的整个顶部表面基本上在相同条件下进行曝光。这对于衬底的温度控制和处理是有利的。在WO 2005/064405中,液体供给系统提供液体到投影系统的最终元件和衬底之间的间隙。允许液体泄露到衬底的其他部分。衬底台的边缘处的阻挡件防止液体溢出,使得液体可以从衬底台的顶部表面上以受控制的方式去除。虽然这样的系统改善了衬底的温度控制和处理,浸没液体的蒸发仍然可能出现。帮助缓解这个问题的一种方法在美国专利申请公开出版物No.US 2006/0119809中有记载。设置构件,其覆盖衬底W的所有位置,并且配置成使浸没液体在所述构件和衬底和/或保持衬底的衬底台的顶部表面之间延伸。
发明内容
浸没式光刻机面临的一个问题是在浸没系统内和衬底表面上出现污染物颗粒。浸没系统内颗粒的存在会导致在曝光处理过程中出现缺陷,例如,如果颗粒存在于投影系统和被曝光衬底之间。污染可能对例如流体封闭系统(fluid containment system)的性能带来有害影响。因而,期望能减少浸没系统中存在的颗粒。因而,浸没式光刻术中的清洁系统是需要的。清洁可能是个问题,因为某些清洁流体与透镜和其他光学涂层不相兼容。
衬底台上存在的液体将会引起热偏差。如果这样的热偏差有规律地出现(例如在衬底台上浸没系统的相同的路径上出现),它就能够被预见和/或被补偿。然而,导致液体供给系统花费比通常更多时间的在特定位置上的异常事件(例如在清洁过程中或等待下一衬底被准备的时候)会导致衬底台的不规律的热膨胀/收缩效应。这种不规律的膨胀/收缩的热收缩效应会导致成像缺陷,尤其是重叠误差。
期望地,提供一种用于清洁浸没式光刻设备的一部分的系统。此外,期望提供一种方法,用以减少或最小化由于在相对于衬底台的特定位置上液体供给系统的定位被延长所带来的误差。
根据本发明的一方面,提供一种浸没式光刻设备,包括:用于将清洁流体引入空间的入口,将要被清洁的表面至少部分限定所述空间;和用于在所述空间的至少一部分周围密封以阻止包围所述空间的流体进入所述空间的液体密封。
根据本发明的一方面,提供一种浸没式光刻设备,包括:用于支撑衬底的衬底台;和用于提供液体到投影系统和所述衬底和/或衬底台之间的空间的流体处理结构,其中所述衬底台包括与所述衬底台的剩余部分热隔离的顶部表面的热隔离区域,所述热隔离区域相邻所述衬底台的边缘,所述衬底台边缘在所述衬底台从所述投影系统下面移动过程中在所述流体处理系统下面通过。
根据本发明的一方面,提供一种浸没式光刻设备,包括:用于提供液体到投影系统和衬底和/或衬底台之间的空间的流体处理结构;包括表面的清洁站;用于在所述流体处理结构和所述表面之间提供清洁流体的入口;和在沿所述入口径向向内位置上的密封件,所述密封件用于所述流体处理结构和所述表面之间的密封以阻挡清洁流体流到所述投影系统。
根据本发明的一方面,提供一种用于浸没式光刻设备的清洁站,所述浸没式光刻设备包括用于提供液体到投影系统和衬底和/或衬底台之间的空间的流体处理结构,所述清洁站包括:表面;用于在所述流体处理结构和所述表面之间提供清洁流体的入口;和位于所述入口的径向向内位置上的密封件,所述密封件用于所述流体处理结构和所述表面之间的密封,以防止清洁流体流到所述投影系统。
根据本发明的一方面,提供一种使用浸没式光刻设备制造器件的方法,所述方法包括步骤:通过入口将清洁流体引入空间中,所述空间由将要被清洁的表面至少部分地限定;和围绕至少部分所述空间进行液体密封以阻止围绕所述空间的流体进入所述空间。
根据本发明的一方面,提供一种制造器件的方法,所述方法包括:将衬底支撑在包括热隔离区域的衬底台上;从流体处理结构提供液体到投影系统和所述衬底和/或衬底台之间的空间,所述热隔离区域是与所述衬底台的剩余部分热隔离的顶部表面的一部分;和在所述衬底台从所述投影系统下面移动过程中在所述流体处理结构下面通过所述热隔离区域,其中所述热隔离区域位于相邻所述衬底台的边缘的位置上。
根据本发明的一方面,提供一种使用浸没式光刻设备制造器件的方法,所述方法包括:从流体处理结构提供液体到投影系统和衬底和/或衬底台之间的空间;从入口提供清洁流体到所述流体处理结构和清洁站的表面之间;和使用设置在所述入口径向向内位置上的密封件,在所述流体处理结构和所述表面之间进行密封,以防止清洁流体流到所述投影系统。
附图说明
下面仅通过示例的方式,参考附图对本发明的实施例进行描述,其中示意性附图中相应的标记表示相应的部件,在附图中:
图1示出根据本发明实施例的光刻设备;
图2和图3示出在光刻投影设备中作为液体供给系统使用的流体处理结构;
图4示出在光刻投影设备中使用的另一液体供给系统;
图5示出可以用在本发明实施例中作为液体供给系统的阻挡构件的横截面图;
图6示出可以用在本发明实施例中的另一阻挡构件的横截面图;
图7A和7B分别示出位于衬底台上的清洁站的平面图和横截面图;
图7C示出使用时的图7B的清洁站;
图8A和8B示出用于清洁阻挡构件12的抽取器的清洁站的实施例使用时的横截面图;
图9示出被优化以避免清洁流体起泡的清洁站的实施例的横截面图;
图10示出相邻衬底边缘的衬底台的区域的横截面图;
图11示出衬底台的热隔离部分的横截面图;和
图12示出衬底台的顶部表面的平面图。
具体实施方式
图1示意地示出了根据本发明的一个实施例的光刻设备。所述光刻设备包括:
-照射系统(照射器)IL,其构建用于调节辐射束B(例如,紫外(UV)辐射或深紫外(DUV)辐射);
-支撑结构(例如掩模台)MT,其构造用于支撑图案形成装置(例如掩模)MA,并与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,其构造用于保持衬底(例如涂覆有抗蚀剂的晶片)W,并与构建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,其构建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。
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保持图案形成装置MA。支撑结构MT以依赖于图案形成装置MA的方向、光刻设备的设计以及诸如图案形成装置MA是否保持在真空环境中等其他条件的方式保持图案形成装置MA。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保持图案形成装置MA。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MA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。投影系统的类型可以包括折射型、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。投影系统的选择或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SO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SO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SO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一起称作辐射系统。
所述照射器IL可以包括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σ-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匀性和强度分布。
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MA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,所述投影系统将辐射束B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),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。
可以将所示的设备用于以下模式中的至少一种中:
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B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。
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B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C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C的高度(沿所述扫描方向)。
在另一个模式中,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。
在投影系统PS的最终元件和衬底之间提供液体的布置是所谓的局部浸没系统。在这种系统中,使用液体处理系统,其中液体仅被提供到衬底的局部区域。在平面图中由液体填充的空间小于衬底的顶表面,并且用液体填充的区域相对于投影系统PS基本上保持静止,而衬底W在该区域下面移动。在图2-5中示出了四种不同类型的液体局部供给系统。上面描述了在图2-4中公开的液体供给系统。
图5示意地显示了具有阻挡构件12的液体局部供给系统。阻挡构件12沿投影系统PS的最终元件和衬底台WT或衬底W之间的空间11的至少一部分边界延伸(请注意,如果没有特别说明,下文中提到的衬底W的表面也可以另外或可选地指衬底台WT的表面)。尽管可以在Z方向上存在一些相对移动(在光轴的方向上),阻挡构件12相对于投影系统PS在XY平面内基本上是静止的。在实施例中,在阻挡构件12和衬底W的表面之间形成密封,并且所述密封可以是非接触密封,例如流体密封,期望是气体密封。
阻挡构件12至少部分地将液体保持在投影系统PS的最终元件和衬底W之间的空间11中。对衬底W的非接触密封16可以围绕投影系统PS的像场形成,使得液体被限制在衬底W表面和投影系统PS的最终元件之间的空间11内。所述空间11至少部分地由位于投影系统PS的最终元件下面并围绕投影系统PS的所述最终元件的阻挡构件12形成。液体通过液体入口13被引入到投影系统PS下面的空间11中和阻挡构件12内。所述液体可以通过液体出口13去除。阻挡构件12可延伸到略微高于投影系统PS的最终元件的位置处。液面上升到最终元件上方,以提供液体的缓冲器。在实施例中,阻挡构件12具有内周,所述内周在上端处,与投影系统PS或其最终元件的形状接近一致,并且可以是例如圆形的。在底端,所述内周与像场的形状接近一致,例如矩形,但这不是必需的。
在实施例中,液体通过在使用过程中在阻挡构件12的底部和衬底W表面之间形成的气体密封16而被限制在空间11中。气体密封16通过气体形成,例如空气或合成空气,但在实施例中是通过N2或其他惰性气体形成。气体密封16中的气体在压力下通过入口15提供到阻挡构件12和衬底W之间的间隙。气体通过出口14被抽取。加在气体入口15上的过压、出口14上的真空水平和间隙的几何形状配置成使得存在向内的、限制所述液体的高速气流。气体作用在阻挡构件12和衬底W之间的液体上的力将液体限制在空间11中。入口/出口可以是围绕空间11的环形槽。环形槽可以是连续的或非连续的。气流有效地将液体限制在空间11中。这样的系统在美国专利申请公开出版物No.US 2004-0207824中公开。
其他的布置也是可能的,并且从下面的描述将会清楚看到,本发明的实施例可以应用任何类型的液体局部供给系统作为液体供给系统。
一个或更多个液体局部供给系统在液体供给系统的一部分和衬底W之间形成密封。所述密封可以通过液体供给系统的所述部分和衬底W之间的液体弯月面限定。液体供给系统的所述部分和衬底W的相对移动会导致所述密封(例如弯月面)的瓦解,因而导致液体的泄露。这个问题在高的扫描速度时可能会更加显著。因为生产量的提高,所以扫描速度的增加是期望的。
图6示出阻挡构件12,其是液体供给系统的一部分。阻挡构件12围绕投影系统PS的最终元件的周边(例如圆周)延伸,使得阻挡构件12(有时候称为密封构件)整体形状基本上是例如环形的。投影系统PS可以不是圆形的,并且阻挡构件12的外部边缘也可以不是圆形的,使得阻挡构件12不必是环形形状的。阻挡构件12也可以是其他形状,只要它具有开口且投影束可以通过所述开口从投影系统PS的最终元件穿过(pass out)。该开口可以位于中心。因而,在曝光过程中,投影束可以穿过保持在阻挡构件12的开口中的液体,到达衬底W上。阻挡构件12可以例如基本上是矩形,并且可以不必与位于阻挡构件12高度处的投影系统PS的最终元件的形状相同。
阻挡构件12的功能是至少部分地将液体保持或限制在投影系统PS和衬底W之间的空间11中,使得投影束可以穿过液体。顶部液面仅通过阻挡构件12的存在而被限制。所述空间11内的液面被保持成使得液体不会从阻挡构件12的顶部溢出。
浸没液体由阻挡构件12提供到所述空间11(因而阻挡构件12可以看成流体处理结构)。浸没液体的通道或流动路径通过阻挡构件12。所述流动路径的一部分被腔26所包含。腔26具有两个侧壁28、22。液体通过第一侧壁28进入腔26,然后通过第二侧壁22进入所述空间11。多个出口20提供液体到所述空间11。所述液体先分别流过板28、22中的通孔29、20,然后进入所述空间11。通孔20、29的位置可以是任意的。
在阻挡构件12的底部和衬底W之间设置密封(这个特征显示阻挡构件12可以是一种流体处理结构)。在图6中,密封装置被构建成提供非接触密封,由多个部件形成。在从投影系统PS的光轴径向向外的位置上,提供(可选地)流动控制板50,流动控制板50延伸进入所述空间11(但是不进入投影束的路径),这有助于保持从出口20流出的浸没液体基本上平行地流过所述空间11。流动控制板50中具有通孔55,用以减小对沿阻挡构件12的光轴的方向相对于投影系统PS和/或衬底W的运动的阻力。
在阻挡构件12的底部表面上的流动控制板50径向向外的位置上可以设置入口180。入口180可以在朝向衬底的方向上提供液体。在成像过程中,这可能有助于通过用液体填充衬底W和衬底台WT之间的间隙来防止在浸没液体中形成气泡。
在入口180的径向向外的位置上可以设置用以从阻挡构件12和衬底W和/或衬底台WT之间抽取液体的抽取器组件70。抽取器组件70将在下面更加详细地描述,其构成在阻挡构件12和衬底W之间形成的非接触密封的一部分。所述抽取器组件可以为单相抽取器工作或作为双相抽取器操作。
在抽取器组件70的径向向外的位置上可以设置凹槽80。所述凹槽80通过入口82连接到大气。所述凹槽80通过出口84连接到低压源。入口82可以相对于出口84沿径向向外定位。在凹槽80的径向向外位置上设置气刀90。抽取器组件、凹槽和气刀的一种布置在美国专利申请公开出版物No.US 2006/0158627中详细地公开。然而,在这篇文献中抽取器组件的布置是不同的。
抽取器组件70包括液体去除装置或抽取器或入口,例如在美国专利申请公开出版物No.US 2006-0038968中公开的装置,这里以引用的方式全部并入本文。任何类型液体抽取器都可以使用。在实施例中,液体去除装置70包括覆盖在多孔材料110中的入口,所述多孔材料110用于将气体从液体中分离出去以实现单相液体抽取。在多孔材料110的下游的腔120被保持在轻微的负压下,并由液体填充。在腔120中的该负压使得在多孔材料110的孔中形成的弯月面115防止环境气体被抽取到液体去除装置70的腔120中。然而,当多孔材料110的表面与液体接触时,不存在用于限制流动的弯月面,并且所述液体能够自由地流入到液体去除装置70的腔120中。多孔材料110的表面沿阻挡构件12径向向内延伸(也围绕着所述空间11)。通过多孔材料110的表面的抽取速率根据多孔材料110被液体覆盖的多少而变化。
多孔材料110具有大量的小孔,每个小孔具有例如宽度的尺寸,诸如在5到50μm范围内的直径dhole。所述多孔材料110可以被保持在液体将要被去除的表面(例如衬底W的表面)上方50到300μm范围内的高度处。在实施例中,多孔材料110是至少轻微的亲水性的,也就是,对浸没液体(例如水)具有小于90°的接触角,其期望地小于85°或期望地小于80°。
并不总是能够阻止气体被抽取进入液体去除装置,但是多孔材料110将防止可以引起振动的大的不均匀流动。由电铸、光蚀刻和/或激光切割制成的微筛可以用作多孔材料110。合适的筛可以由荷兰Eerbeek的StorkVeco B.V.制造。其他多孔板或多孔材料的固体块也可以使用,只要孔尺寸适于在使用时将会经受的压力差下保持弯月面。
在衬底W的扫描过程中(在扫描过程中衬底W在阻挡构件12和投影系统PS下面移动),在衬底W和阻挡构件12之间延伸的弯月面115可以通过移动衬底W所施加的拉力被拉向光轴或拉动离开光轴。这能够导致液体损失,所述液体损失会导致:如上所述的液体的蒸发、衬底W的冷却和随后的收缩和重叠误差。液滴和抗蚀剂光化学之间的相互反应也会或可选地留下液体污迹。
虽然在图6中没有具体地显示,液体供给系统具有用以处理液面变化的布置。这使得积聚在投影系统PS和阻挡构件12之间的液体能够被处理而不会溢出。如下所述,这种液体的积聚可能会在阻挡构件12相对于投影系统PS的移动过程中出现。处理这种液体的一种方法是提供阻挡构件12,使得其非常大,以致于在阻挡构件12相对于投影系统PS移动的过程中阻挡构件12的周边(例如圆周)上几乎没有任何压力梯度。在可选的或另外的布置中,可以使用例如抽取器(例如类似于抽取器组件70的单相抽取器)将液体从阻挡构件12的顶部去除。可选的或附加的特征是厌液性或厌水性涂层。所述涂层可以形成围绕环绕开口的阻挡构件12的顶部和/或围绕投影系统PS的最终光学元件的带。所述涂层可以沿投影系统PS的光轴径向向外。厌液性或厌水性涂层有助于将浸没液体保持在所述空间11内。
在例如设置两个各自支撑一个衬底的衬底台或平台的设备中,在将一个衬底台从投影系统下面交换到投影系统下面的另一衬底台的过程中存在困难。这是因为,如果在交换衬底台之前来自液体供给系统的液体被去除,则在投影系统的最终元件上会出现干燥的污迹。已经提出的这个问题的一种可能的解决方法是提供遮蔽构件,例如伪衬底(dummy substrate),其能够在交换衬底台的过程中位于投影系统的下面。以这样的方式,在交换衬底的过程中能够保持液体供给系统,并且没有干燥污迹会形成。这种伪衬底例如在欧洲专利申请公开出版物No.EP-1,420,299中有描述。在另一种形式的遮蔽构件中,第二衬底台靠近第一衬底台。两个衬底台同时在投影系统的下面移动。如果所述两个衬底台之间的间隙小(或至少在其下面具有排液装置),液体损失应该是最小的。在某些情况中,衬底台WT的顶部表面以凸出物延伸,所述凸出物是可转动的或可回缩的,类似开合桥(drawbridge)的形式。这种布置在美国专利申请公开出版物No.US2007-0216881中公开。在这种形式的遮蔽构件的变体中,第二台不是第二衬底台,但是在衬底交换过程中其表面用作遮蔽构件。这样的台可以用于测量,并且可以被称为测量台。当衬底可以用于例如曝光时,第一或第二衬底台被移回到投影系统下面。正如认识到的,遮蔽构件可以另外地或可选地用在单个衬底台设备中,以便在例如衬底台上交换衬底的过程中保持投影系统PS与液体接触。
在例如图5和6中所示的那些液体处理系统的困难在于浸没系统(尤其是阻挡构件12的下侧)可能会被污染。这会导致浸没液体相对多孔构件110的表面的表面接触角的改变(增加)和/或阻塞多孔构件110中的孔。所述多孔构件110从亲液性到厌液性性质的改变会导致抽取器组件70的性能损失。例如,会抽取比通常更多的气体。如果抽取器组件70的性能变差,液体会从所述空间11中泄露,并遗留在衬底表面上。这是不希望的。另外地或可选地,污染物可能会遗留在衬底W的顶部表面上或衬底台WT的顶部表面上。这也是不希望的,因为这种污染物会找到路径进入浸没液体。下面介绍清除这种类型污染物的多种方法。
颗粒污染物可以包括薄片、液珠和/或细丝。通常这种颗粒污染物是光敏抗蚀剂和/或顶部涂层材料。
例如在欧洲专利申请公开出版物No.EP 1,628,163和美国专利申请公开出版物No.US 2006-0158627中可以找到单相抽取器如何在浸没罩或液体限制系统或液体供给系统中使用的示例。在大多数申请案中,多孔构件位于液体供给系统的下侧,并且衬底W在投影系统PS下面能够移动的最大速度至少部分由通过多孔构件110去除液体的效率来确定。
单相抽取器也可以以两相模式使用,其中液体和气体均被抽取(也就是例如50%的气体,50%的液体)。这里的术语“单相抽取器”不仅解释为抽取单相的抽取器,更通常地解释为与多孔构件合并、并通过所述多孔构件抽取气体和/或液体的抽取器。在一实施例中,气刀(也就是气体供给环33)可以省略。
上面提到的单相抽取器可以用在仅供给液体到衬底顶部表面的局域区域的液体供给系统中。而且,这种抽取器可以用在其他类型的浸没设备中。抽取器也可以用于除了水以外的其它浸没液体。抽取器可以用在所谓的“可泄漏密封”液体供给系统中。在这种液体供给系统中,液体被提供到投影系统的最终元件和衬底之间的空间。允许这些液体从该空间径向向外泄露。例如,视情况而定,使用浸没罩或液体限制系统或液体供给系统而不在系统本身和衬底或衬底台的顶部表面之间形成密封。在“可泄露密封”设备中,浸没液体可以仅沿衬底的径向向外被回收。有关单相抽取器的解释可以应用到其他类型的抽取器,例如不带多孔构件的抽取器。这种抽取器可以用作两相抽取器,用于抽取液体和气体。
下面将描述与针对供给浸没液体进行优化的浸没系统相关的本发明的一实施例。然而,本发明的实施例能够等同地与采用供给流体而不是液体作为浸没媒介的流体供给系统的浸没系统一起使用。
特别地,本发明的实施例可以专门用于在线清洁。也就是说,可以在光刻投影设备内进行清洁。期望地,可以在两个衬底的成像之间或第一批衬底和第二批衬底的成像之间进行清洁。这比需要离线执行清洁在时间上更加有效。然而,本发明的实施例可以应用在离线的布置中。
在线清洁的困难在于,适于清洁一种部件的溶剂可能会损害其他部件。例如,便于清洁液体处理系统的下侧的溶剂,尤其是清洁抽取器组件70的溶剂可能对投影系统PS有害。例如,丙二醇甲醚乙酸酯(PGMEA)尤其适于从抽取器组件清除有机物。然而,可以应用到投影系统PS以便使投影系统与浸没液体匹配的侧边密封和涂层可能对与PGMEA的接触敏感。
本发明的第一实施例在图7A-C中示出。提供了清洁站200。清洁站包括表面205。在实施例中,表面205形成在主表面的凹槽210内。所述主表面可以是衬底台WT的顶部表面。表面205设置在凹槽210内是有利的,因为这减小了清洁流体溢出到其他部件上的风险。
表面205设置有用于提供清洁流体到将要被清洁的表面的入口220。在实施例中,将要被清洁的表面是液体处理系统的阻挡构件12的下侧的一部分,如图7C所示。因而,入口220在液体处理系统和表面205之间提供清洁流体。所述凹槽210被成形用于容纳阻挡构件12的下表面。在使用时,阻挡构件12围绕投影系统PS的光轴配置。因而,下面对于清洁站200的描述是相对于投影系统PS的光轴进行的。然而,所述清洁站200可以有别的方式,其可以构建并构造用于清洁可以不是沿径向配置的形状不同的部件的表面。
密封件230位于入口220相对于光轴的径向向内的位置上。密封件230用于在入口220径向向内的位置上、在表面205和将要被清洁的表面(例如阻挡构件12)之间进行密封。密封件230在阻挡构件12的底部表面的内边缘和抽取器之间进行密封。因而,密封件230阻止了清洁流体通过该密封件230径向向内泄露。正如可以从图7C中看到的,这意味着可以防止清洁流体到达投影系统PS。
在沿表面205中的入口220径向向外的位置上限定有出口240。出口240在表面205内,用于从表面205去除清洁流体。因而,这将会存在从入口220到出口240的清洁流体的径向向外流动。期望地,这使得清洁液体的流动远离投影系统PS。可选地,在出口240的径向向外的位置上可以存在另一密封件。所述另一密封件类似于密封件230。
密封件230可以是环的形式,例如环状环或O形环。可选地或另外地,密封件230可以是表面205上的凸出物的形式。在后一情况中,期望在将要被清洁的表面(例如阻挡构件12)的下表面上设置特征(feature),以形成紧靠所述凸出物的密封。例如,凸出物可以倚靠(rest against)阻挡构件12的负压源的出口。所述负压源的出口可以是已经存在于阻挡构件12的底部表面上的部件或可以是仅为这种用途所提供的出口。
图7A是图7B的横截面图的平面视图,正如图7A中能够看到的,入口220、出口240和密封件230都是环形,特别地,是圆环。其他形状也是可以的。该形状使得其可以与将要被清洁的表面(例如液体处理系统)在平面图中的形状匹配。
如果图6中的液体处理系统将要通过图7中的实施例进行清洁,则密封件230将沿多孔构件110径向向内紧靠阻挡构件12的下侧。例如,密封件230可以在沿通孔55径向向外的位置上紧靠在流动控制板50上。
正如图7B中最清楚地示出的,在沿密封件230径向向内的位置上设置另一入口250。所述另一入口250可以提供流体到由投影系统PS所限定的空间。所述流体可以在过压下提供。过压有助于保持密封件230的完整性。例如,第二入口250可以提供气体进入投影系统PS下面的空间中。
虽然在图7A-C中示出的入口和出口是连续的,但是这不是必需的。每个入口和出口可以是连续的或非连续的,例如,以多个离散的入口/出口的形式。非连续的布置可以使得入口或出口与将要被清洁的表面(例如,液体处理系统)的特征在平面图中的形状匹配。
正如认识到的,如果清洁站200设置在凹槽210中,则可能需要在Z方向上(投影系统PS的光轴方向)的一些移动,以便将将要被清洁的表面(例如液体处理系统)的底部与密封件230接合。这种Z方向上的移动可以通过衬底台WT向上的移动或通过将要被清洁的表面(例如阻挡构件12)向下的移动来实现。在实施例中,密封件230的顶部表面与衬底台WT的顶部表面平齐或低于衬底台WT的顶部表面。这有助于防止意外碰撞。
可以提供控制器或软件,用来在清洁过程中控制所述设备。例如,所述控制器或软件可以处理Z方向上的移动并且控制经过表面205中的入口和出口的流体流动。
正如认识到的,可以将入口220、250和出口240中的一些或全部设置在将要被清洁的表面(例如液体处理系统)本身上而不是表面205中。在该情况中,所述入口和出口可以具有其他功能(例如在成像过程中)。可选地或另外地,入口或出口可以仅在清洁过程中运行。
图8A和8B示出了另外的实施例,除了下面所述的以外,其与图7中的实施例相同。正如认识到的,为了使用图7中的清洁站200,衬底台WT应该在投影系统PS下面是静止的。就在整体上所述设备的生产量的降低而言,这可能是不利的。如上所述,在衬底交换过程中,可移动的遮蔽构件(例如伪衬底)有时会连接到液体处理系统的底部,以便能够保持跨过空间11的流体流动,从而避免在投影系统PS的最终元件上形成干燥的污迹。在图8A和8B的实施例中,伪衬底300进行了变更,以便允许清洁液体处理系统的下侧(特别是抽取器组件70的多孔构件110)。这可以在交换衬底的过程中在例如通过用第一衬底台在投影系统PS下面交换第二衬底台而进行衬底交换的同时进行。在另一实施例中,所述遮蔽构件可以保持在投影系统的下面,同时衬底被另一衬底替换。
正如图8A中看到的,在衬底交换过程中,通常伪衬底300连接到液体处理系统或阻挡构件12。这可以通过例如使用电磁机构的连接机构来实现,或更常见的,通过在伪衬底300和阻挡构件12的底部之间的形成负压来实现。这可以通过关闭气刀90并施加负压到出口84来完成。任何将伪衬底300连接到阻挡构12件下侧的其它方式都可以采用。
在伪衬底300上可以设置两个密封件310、320。这些密封件密封多孔构件110的每一侧。然后清洁流体可以引入到多孔构件110、密封件310和320以及伪衬底300之间的间隙中。密封件310、320可以设置在阻挡构件12的下表面上的其他特征80、90的任一侧。这些密封件可以设置成使得清洁流体可以被引入的所述间隙,所述间隙由阻挡构件12的下表面部分地限定,其中两个或更多个特征70、80、110位于阻挡构件12中。阻挡构件12的基本上整个底面可以限定所述间隙的表面。
清洁流体可以例如通过阻挡构件12的底部表面中的入口180引入。在这种情况下,内密封件310将需要位于入口180的径向向内的位置上。入口180可以设置成仅在清洁操作过程中使用。可选地,所述清洁流体可以通过伪衬底300中的入口提供。
因而,清洁流体从入口180流出,进入液体处理系统和伪衬底之间由密封件310、320限定的空间,并且通过多孔构件110流出。以这种方式,可以清洁多孔构件110的底部表面。有利地,这种清洁可以在例如用第一衬底台在投影系统下面交换第二衬底台时执行。任何由清洁操作引入的热载荷可以与伪衬底300隔离,而不是与衬底台隔离。如果伪衬底300安装在衬底台WT的热隔离岛或区域上,这是有利的,因为这能够防止伪衬底300被放置回衬底台WT后热载荷施加到衬底台WT。热隔离岛的实施例将在下面参照图11更加详细地描述。
在图8A的实施例中,两个密封件310、320被表示为O形环类型的密封件。然而,不同类型的密封件也是可以的。在图8B的实施例中,突出物340、350设置在衬底300上,并且这些突出物用作密封件。
图8B的实施例以与图8A的实施例相同的方式工作。其差异在于图8A中施加到伪衬底300的密封件310、320由图8B实施例中的伪衬底300的表面轮廓的变化所替代。如同图8A的实施例,所述清洁流体可以通过伪衬底300中的入口提供。突出物340、350可以相对于阻挡构件12定位,使得所述阻挡构件12的一个或更多个特征80、90、110,或阻挡构件12的整个下表面可以位于阻挡构件12的下表面用于限定所述间隙的部分中。一个或更多个特征80、90、110可以在阻挡构件12上的突出物340、350之间。
正如从图8B中看到的,多孔构件110和伪衬底300的顶部表面之间的间隙在密封350径向向外的位置上比液体处理系统的底部表面和伪衬底300的顶部表面之间的间隙大。例如,第一个间隙可以是500到50μm量级,期望的是150μm,而第二个间隙可以是20μm量级,或更小。这样使得在清洁过程中在多孔构件110的下面存在用于大的流体流量的空间。例如,大约在0.1到1升/分钟之间的流体流量是可能的。另一方面,在凹槽80下面具有小的间隙意味着可以施加到出口84的负压比采用其他方式来保持伪衬底300向上抵靠液体处理系统所必需的负压小。
在图8A和8B的两种情况中,密封件310、320、340、350可以具有1mm量级的宽度。
当然可以认识到,图8A和8B中的伪衬底300实际上可以形成在衬底台WT上,因而不用从衬底台WT上去除,具有伪衬底的衬底台就是这种情况。在那种情况中,清洁机构以相同的方式工作。然而,可以不需要以相同的方式控制气刀90和凹槽80,因为液体处理系统和伪衬底300之间的吸引力可能不再是必要的。特别是,在这个实施例中,所述清洁流体可以通过衬底台WT中位于两个密封件310、320、340、350之间的入口提供。与图7中的实施例相同,可以提供控制器或软件以与上述相同的方式运行清洁站。
在图8A和8B的实施例中,如果使用的清洁流体对于投影系统PS是无害的,在径向最向内位置上的密封件310、340可以不需要。在那种情况中,清洁流体可以通过孔20而不是入口180提供。正如认识到的,在这种布置中,入口180可以不存在于液体处理系统中。对于清洁浸没系统的其他部分,这是希望的,例如清洁阻挡构件12的沿径向向内方向的表面和投影系统PS的最终光学元件的表面。
在两个实施例中,可以在执行清洁的同时通过入口20提供浸没液体。因而,在衬底交换过程中可以保持伪衬底300的保持投影系统的最终元件浸湿的功能。
与图7的实施例相同,可以在内密封件310、340的径向向内的位置和径向向外的位置之间提供小的压力差,以改善密封的性能。这可以例如通过与投影系统PS下面的区域相比使密封310、340之间的区域处于负压来实现。可选地或附加地,可以在投影系统PS下面的区域产生过压。这可以例如通过在阻挡构件12和投影系统PS之间使用弹性构件来实现,如在2007年11月28日递交的美国专利申请no.US 60/996,654中所述的。在上面所有的实施例中,清洁流体的流动通过使用阀来控制。如果入口用作双重用途,则可以应用转换阀(switching valve)。
图7和8的实施例可以使用任何清洁流体。清洁流体包括超纯水、肥皂、清洁溶剂和/或例如PGMEA等浓度至少大于0.1%的试剂。期望地,PGMEA使用大约100%的浓度。如果PGMEA与水混合,会导致不希望的起泡。清洁后,需要冲洗去除清洁溶剂。例如,有必要进行冲洗,直到存在的清洁试剂的浓度小于十亿分之一份。典型的肥皂可以是TLDR-A001或TLDR-A001-C4,它们由Tokyo Ohka Koyo Co.,Ltd.制造。虽然这种溶剂容易产生泡沫,但是它与用在投影系统PS上的厌液性(例如厌水性)涂层相兼容。所述清洁流体可以是肥皂和溶剂的混合物。
图9示出清洁站400,其设计用于与不会遭遇泡沫麻烦的清洁溶剂一起使用。PGMEA是一种有机溶剂,其会存在产生起泡的难题。起泡难题容易在清洁溶剂和流体(尤其是气体)之间的界面处产生。因而,在图9的实施例中,入口410被设置用来提供清洁溶剂到空间411。为了密封空间411,使其不与围绕的流体接触,设置液体密封420以在所述空间411的至少一部分的周围进行密封。所述围绕的流体可以是液体和/或气体,特别地,是大气气体。以这样的方式,可以避免空间411中的清洁流体与围绕将要被清洁的表面的气体接触。密封件420可以跨过100到250μm之间的间隙延伸。
图9中的实施例示出清洁站400如何清洁衬底台WT的顶部表面。下面的描述是沿径向的结构。然而,这是为了方便描述而不意在限定。该描述可应用于任何类型的清洁站布置,其以类似该描述的方式运行,与其是否具有径向结构无关。
提供构件402,其相对于衬底台WT的表面是可移动的,使得可以清洁衬底台WT的所有顶部表面。所述构件设置有入口410,其提供液体到所述构件402和衬底台WT之间的空间411。出口412设置在空间411的另一侧,用以从空间411去除清洁流体。因而,可以获得从入口410到出口412的清洁流体的流动。在入口和出口的径向向外的位置上设置液体密封420。所述液体密封包括入口422和出口424。出口424相对于空间411位于入口422的径向向外的位置上。然而,出口424和入口422的径向位置可以交换。产生从入口422到出口424的液体流动。例如,所述液体可以是超纯水。以这样的方式,清洁流体与液体密封420的液体接触,但是不与来自周围的大气气氛的任何气体接触。因而,可以避免起泡。而且,来自密封420的液体有助于热调节所述表面,以帮助在清洁过程中将所述表面保持在基本上恒定的温度。
正如图9中示出的,可以在空间411内提供或操作加速器450以帮助清洁。加速器450可以是搅动装置。搅动装置可以是搅动在空间411中的清洁流体的任何装置或系统。搅动装置可以包括,但不限于磁性搅拌器。加速器450可以包括,但不限于加热器、电磁辐射源(例如UV辐射,期望地是来自185nm汞灯)或声换能器(sonic transducer)(例如超声或兆声换能器)。可以使用这些加速器的组合。上面提到的类型的加速器可以用在任何实施例中。
以超纯水提供液体密封420的优点在于,可以避免衬底台WT的顶部表面上的干燥的污迹。这是因为超纯水的流动有效地去除清洁溶剂。通过保持清洁溶剂远离液体密封420的液体和周围的大气气体之间的弯月面,弯月面的表面张力将会保持基本上恒定,使得可以避免弯月面的不稳定。在沿入口422向外的位置上具有出口424可以有助于防止卷挟在液体密封中的清洁流体到达液体密封420的弯月面的径向向外的位置上。弯月面的不稳定会导致不希望的液体损失。
虽然该实施例已经示出,设置构件420用以清洁衬底台WT的顶部表面,但是同样的原理可以用于清洁其它表面。入口410、422中的一个或两者和/或出口412、424的一个或两者可以设置在衬底台WT中。这可能是合适的,以便清洁液体处理系统的下表面,例如用类似于图7中示出的方式清洁。进而,所述入口和出口可以设置在液体处理系统本身上,使得阻挡构件12用作清洁站400。任何这些实施例都使用液体密封以至少在清洁流体所引入的空间的一部分的周围实现密封。以这样的方式,围绕所述空间的气体被阻止进入所述空间,并且可以减少泡沫的出现。
能够采用清洁站400清洁的其他表面(或能够用任何其他所述实施例的原理清洁的表面)是位于衬底台WT上的部件。这些部件可以包括传感器610(图12中所示)中的任一个和其它密封件(例如衬底台WT的顶部表面和安装在衬底台WT上的物体之间的密封件,例如图11中示出的盖530)中的任一个。这些特征会收集碎片,例如抗蚀剂和顶部涂层薄片。
图10示出三个其他特定的特征,它们可以由清洁站400清洁。它们是第一和第二排液装置10、17和衬底支撑区域30。通过使用,可以看到这些特征的表面与浸没液体的接触角改变,性能退化。清洁这些特征可以再次改善性能。这些特征的解释如下。
在衬底W的边缘和衬底台WT的边缘之间存在间隙5。该间隙5位于在成像过程中放置衬底的凹槽的外部区域或边缘处。衬底W可以被支撑在衬底台WT的衬底支撑区域30上。在使用局域区域液体供给系统的浸没式光刻机中,当衬底W的边缘被成像(或者在其它时候,例如如上所述在衬底W首先在投影系统PS下面移动时),衬底W的边缘和衬底台WT的边缘之间的间隙5将会在例如填充有液体的所述空间11下面通过。这会导致液体从空隙11进入所述间隙5。在其他液体供给系统中,液体能在任何时候进入所述间隙5。
为了处理进入间隙5的液体,可以在衬底W的边缘设置至少一个排液装置10、17以去除进入所述间隙5的任何液体。在图10的实施例中,示出两个排液装置10、17,但是也可以只有一个排液装置或可以是多于两个排液装置。排液装置10、17是例如环形的,使得衬底W的整个周边被包围。排液装置的开口可以是连续的或非连续的。
第一排液装置10的主要功能是帮助防止气体的气泡进入液体处理系统12的液体中。任何这种气泡都会有害地影响衬底W的成像。第二排液装置17可以设置成防止任何从间隙5流入衬底W下面的流体妨碍衬底W在成像后有效地从衬底台WT上释放。衬底W通过凸斑台30(pimple table)保持在衬底支撑台上,凸斑台30包括多个突起32。由凸斑台30施加在衬底W和衬底台WT之间的负压帮助确保衬底W被保持固定在合适位置上。然而,如果液体进入衬底W和凸斑台30之间,则将会导致麻烦,尤其是在卸载衬底W的时候带来麻烦。在凸斑台30的下面设置第二排液装置17有助于减少或消除可能由于液体进入到衬底W的下面而带来的问题。
第一排液装置10通过负压去除液体。也就是,第一排液装置10通过出口142连接到负压源。该负压源有效地去除进入所述排液装置的任何液体。该负压源有效地从衬底台WT上方的间隙5的外部通过排液装置10抽入气体并通过出口142排出。当偶然存在液体进入到所述间隙5时,可以采取的措施是只要将出口142连接到负压源即可。
第一排液装置10的精确的几何形状并不重要。通常,第一排液装置10包括入口100,其将腔140与间隙5流体连通。腔140可以是例如环形的。出口142与腔140流体连通。其他几何形状也是可以的,包括另外的腔。所述腔有利于帮助抑制压力变化并因此减小振动。通过入口110(其可以是连续的槽或多个单独的通孔)的气体和/或液体的抽取能够导致已经进入所述间隙5的液体的蒸发。液体的蒸发带来局部冷却。局部的冷却会导致衬底台周围的机械收缩,这依次可能带来重叠误差(overlay errors)。
现在描述第二排液装置17。第二排液装置17的出口95被保持在负压(例如0.6巴)下,其比凸斑台30的负压(例如0.5巴)略大。这有助于确保从凸斑台30到出口95以及从间隙5到出口95的气流。在实施例中,第二排液装置17可以保持在过压下。在这种情况中,存在从出口95朝向间隙5排出的气流。这与毛细压力结合,可以用于减小或防止浸没液体到达凸斑台30上。
正如所看到的,在衬底W下面设置两个突起91和92。径向外突起91是所谓的“湿密封件”,有可能具有通过它和衬底W的底表面之间的浸没液体。径向内突起92是干密封件,且仅只有气体可能在它和衬底W之间通过。
在两个突起91、92之间设置通向腔94的通道93。腔94与连接到负压源的出口95是流体连通的。在2007年6月1日递交的美国专利申请US11/806,662中可以找到第二排液装置17和第一排液装置10更详细的介绍。
正如上面提到的,如果液体处理系统在衬底台WT上给定位置上经过一段时间,例如在清洁过程中或在等待下一个衬底台以准备进行衬底交换时,可能会有不希望的热载荷施加到衬底台WT上。这会导致重叠误差。减轻这种麻烦的方法是,在衬底台WT上设置热隔离岛或区域。因而,在本发明的实施例中,任何清洁站可以被设置在热隔离岛上,以避免热膨胀/收缩带来的麻烦。
图11示出位于衬底台WT中的这样的热隔离岛的横截面。热隔离岛500包括构件502,其与衬底台WT的剩余部分隔离。气体(例如空气)间隙510位于构件502和衬底台WT的剩余部分之间。也就是说,构件502位于衬底台WT顶部表面中的凹槽内,并且通过隔热支脚520支撑在衬底台WT上。也可能是例如三个隔热支脚520支撑所述构件502。所述间隙510可以是底部为大约1mm,侧边为大约0.75mm。在非常靠近顶部处,所述间隙可以是更小。这使得衬底台WT和构件502之间的所述间隙可以通过盖530(例如粘结件)桥接,使得当衬底台WT相对于液体处理系统移动以将液体处理系统放置在构件502上方时,液体不能渗透进入所述间隙510中。也就是,在将液体处理系统从衬底台WT上方转移到所述构件502上的时候,液体不能渗透进入间隙510。
温度传感器540测量所述构件502的温度。加热器550用于控制热隔离岛500的温度。传感器540与加热器550的操作可以将热隔离岛500保持在基本上恒定的温度下。基于这个目的,可以设置控制器或软件。如图11所示,腔560或单个环形腔560可以设置在所述构件502内。所述腔560填充有气体,例如空气。该特征可以更好地将构件502与衬底台WT热隔离。通过减小其热质量可以减小构件502的热容量,因而所述构件502迅速地达到浸没液体的温度而不会影响其温度,并且使得其能够快速地响应于加热器550。
如果衬底台WT设计成使得在衬底交换过程中衬底台一起在投影系统下面通过,使得通过用一个或另一个衬底台或两个衬底台将液体保持在液体处理系统中,则期望的是在每个衬底台上具有热隔离岛500。如果在准备下一个衬底台时有一个延迟,则这种结构允许在交换之前将液体处理系统放置在热隔离岛500上。总之因为在等待下一个衬底台时液体处理系统需要位于这里,所以这是去执行清洁而不会降低生产量的一个好机会。因而,清洁站可以安置在热隔离岛500处或位于其上。
图12示出了这样的衬底台WT的平面图。这样的衬底台WT包括遮蔽表面,例如用于衬底交换的突起或桥602(例如可旋转的或可收回的桥),正如美国专利申请公开出版物No.US 2007-0216881中所述。正如看到的,衬底台WT具有中央部分600,其用于将衬底W定位在其上面。还设置有多个传感器610。这留下四个用于设置热隔离岛500位置的可能区域。这些区域基本上位于每个边缘的中间。热隔离岛500的最佳位置是位于进行衬底交换所在的边缘。正如图12示出的,底部边缘620是所示的衬底台WT将与下一个衬底台WT对接(dock)所在的侧边。因而,热隔离岛500位于该边缘的中间。在实施例中,热隔离岛500的最佳位置可以在沿衬底台WT的所述边缘的其他位置处。在实施例中,该最佳位置可以位于衬底台WT的角落。
将所述热隔离岛定位在这个位置上可以提高生产量。之所以可以实现生产量的提高,是因为衬底台WT可以在准备交换的位置上等待。一旦下一个衬底台位于将要被平移到投影系统PS下面的位置上的合适位置,就进行交换。当交换进行时,将衬底台WT偏移一个最佳的短位移,期望地,偏移能够在将浸没液体保持在所述投影系统和桥602的遮蔽表面或者衬底台WT中的一个或两个之间的情况下在衬底台之间转移投影系统的最短位移。
热隔离岛的类似的最佳位置可以用在单独的台(例如不支撑衬底的测量台)形式的遮蔽构件上。热隔离岛在测量台上的最佳位置可以最佳地最小化衬底交换过程中的用于在投影系统下面转移台的位移和时间。这个位置可以位于所述台的边缘。该位置可以在沿所述台的所述边缘的位置处。期望地,该位置可以基本上位于测量台的边缘的中间。可选地或另外地,所述热隔离岛可以基本上位于测量台的角落。
如果清洁站被设置在衬底台WT上,则隔离岛500的位置是对于其最佳的位置。清洁站可以设置在测量台上,期望地,清洁站位于热隔离岛500上。可以优化清洁站的位置以帮助最小化以下的移动和耗时:在衬底交换过程中将衬底台放置在投影系统PS下面的衬底台的移动和耗时;和/或在位于衬底台WT上的衬底W进行曝光之前和/或之后将清洁站定位在投影系统下面的衬底台的移动和耗时。
图7A、7B、7C、8A、8B和9的所有实施例都提供空间,其与将要被清洁的表面的上面、下面或侧部的外侧环境密封隔离。也就是说,将要被清洁的表面形成所述空间的边界的一部分。上面描述到,清洁液体可以通过开口提供到那些空间。在实施例中,另外地或可选地,清洁液体可以以喷射的形式(例如两相流)提供到将要被清洁的表面上,期望地是雾喷射(aerosol spray)。因为所述空间基本上是密封的,所以喷射的液滴基本上被保持在所述空间内,使得它们不会污染除了将要被清洁的表面和所有其他限定所述空间的表面以外的其他表面。喷射的液体随后可以用与上面所述相同的方法收集。于2007年12月18日递交的美国专利申请No.61/006,092和美国专利申请公开出版物No.US 2006-0132731A1公开了在限定的空间内的雾喷射清洁,在该申请中所述的有关雾喷射清洁的原理在本发明实施例中同样适用。具体地,进入图7A、7B、7C、8A、8B和9的实施例中的空间的入口可以是雾喷射口。在实施例中,清洁液体可以改变成,或附加地包括,清洁气体(例如臭氧)或等离子体或氧化剂(可选地,与UV辐射一起),例如溶解了O3的、1%H2O2。气态和等离子体清洁剂在美国专利申请公开出版物No.US 2006-0132731A1和2008年2月7日递交的美国专利申请No.61/006,951中有描述,并且其中所述的清洁方法和清洁剂可以用在本发明的实施例中。2007年9月27日递交的美国专利申请No.11/862,817中描述了氧化剂清洁剂,并且其中所述的清洁方法和清洁剂可以用在本发明实施例中。引导UV辐射用于需要这种辐射的这些氧化方法可以通过在将要被清洁的表面附近具有开口的光纤来实现,如2008年1月25日递交的美国专利申请No.61/006,661所述的。所述开口可以位于很难直接照射的位置上,例如阻挡构件12中、清洁站的凹槽210处、伪衬底300、限定在两个突起340、350之间的凹槽内或清洁站400的表面上。
虽然在本文中详述了光刻设备用在制造ICs(集成电路),但是应该理解到这里所述的光刻设备可以有其他的应用,例如制造集成光学系统、磁畴存储器的引导和检测图案、平板显示器、液晶显示器(LCDs)、薄膜磁头等。本领域技术人员应该认识到,在这种替代应用的情况中,可以将这里使用的任何术语“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他衬底处理工具中。另外,所述衬底可以处理一次以上,例如为产生多层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)。
这里使用的术语“透镜”可以认为是任何一种或多种不同类型光学部件的组合,包括折射型、反射型的光学部件。
尽管以上已经描述了本发明的具体实施例,但应该认识到,本发明可以以与上述不同的方式来实现。例如,本发明的实施例可以采用包含用于描述一种如上面公开的方法的至少一个机器可读指令序列的计算机程序的形式,或具有存储其中的所述的计算机程序的数据存储介质(例如半导体存储器、磁盘或光盘)的形式。此外,所述机器可读指令可以包含在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以存储在至少一个不同的存储器和/或数据存储介质上。
上述控制器可以具有用于接收、处理和发送信号的任何合适的配置。例如,每个控制器可以包括用于执行包含用于上述方法的机器可读指令的计算机程序的一个或更多个处理器。所述控制器还可以包括用于存储这种计算机程序的数据存储介质,和/或容纳这种介质的硬件。
提供一种浸没式光刻设备,包括:
入口,其构建成将清洁流体引入空间,将要被清洁的表面至少部分限定所述空间;和
液体密封,其构建成围绕所述空间的至少一部分进行密封,以阻止包围所述空间的流体进入所述空间。
优选地,所述浸没式光刻设备还包括构建成允许清洁流体离开所述空间的出口。
优选地,所述液体密封包括用于供给液体的入口和用于去除液体的出口。
优选地,用于供给液体的所述入口比用于去除液体的所述出口更靠近所述空间。
优选地,用于供给液体的所述入口和用于去除液体的所述出口在平面中包围所述空间。
优选地,构建成引入清洁流体的所述入口和所述液体密封的特征形成在具有至少部分限定所述空间的表面的流体处理结构内。
优选地,所述将要被清洁的表面是衬底台的顶部表面。
优选地,所述浸没式光刻设备还包括位于所述空间内的可操作的清洁加速器装置。
优选地,所述清洁加速器装置包括(i)搅拌器,或(ii)加热器,或(iii)紫外辐射源,或(iv)声换能器,或(v)选自(i)-(iv)的任何组合。
优选地,清洁流体是能够形成泡沫的清洁流体。
优选地,所述能够形成泡沫的清洁流体是PGMEA。
优选地,所述密封构建成使用超纯水。
优选地,构建用于引入清洁流体的所述入口和所述液体密封位于流体处理结构上。
优选地,构建用于引入清洁流体的所述入口和所述液体密封的特征位于衬底台上。
优选地,构建用于引入清洁流体的所述入口和所述液体密封的所述特征位于所述衬底台的热隔离岛上。
优选地,所述将要被清洁的表面位于流体处理结构上。
优选地,构建用于引入清洁流体的所述入口和所述液体密封的特征与衬底台分离。
还提供了一种浸没式光刻设备,包括:
衬底台,其构建成保持衬底;和
流体处理结构,其构建成提供液体到投影系统和所述衬底和/或衬底台之间的空间,
其中所述衬底台包括与所述衬底台的剩余部分热隔离的顶部表面的热隔离区域,所述热隔离区域相邻所述衬底台的边缘,所述衬底台边缘在所述衬底台从所述投影系统下面移动的过程中在所述流体处理系统下面通过。
优选地,所述热隔离区域在平面中的尺寸比所述流体处理结构施加液体所在的区域大。
优选地,所述浸没式光刻设备还包括位于所述热隔离区域上的清洁站。
提供了一种浸没式光刻设备,包括:
流体处理结构,其构建成提供液体到投影系统和衬底和/或衬底台之间的空间;
清洁站,其包括表面;
入口,其构建成在所述流体处理结构和所述表面之间提供清洁流体;和
在所述入口径向向内的位置上的密封件,所述密封件构建用于在所述流体处理结构和所述表面之间进行密封,以防止清洁流体流到所述投影系统。
优选地,所述密封件是物理密封件。
优选地,所述物理密封件是突出物。
优选地,所述物理密封件是环。
优选地,所述入口被限定在所述表面内。
优选地,所述浸没式光刻设备还包括构建用于去除清洁流体的出口,所述出口被限定在所述表面内。
优选地,所述浸没式光刻设备还包括另一入口,所述另一入口构建用于增大所述投影系统下面的压强。
优选地,所述另一入口被限定在所述衬底台内。
优选地,所述表面是能从所述衬底台上去除的可移动遮蔽构件的表面。
优选地,所述流体处理结构包括入口,所述入口连接到负压以将所述可移动遮蔽构件连接到所述流体处理结构。
优选地,所述密封件构建用于在所述流体处理结构的底部表面的内边缘和所述流体处理结构的底部中的抽取器之间进行密封。
优选地,所述浸没式光刻设备还包括另一密封件,所述另一密封件位于沿所述密封件径向向外的位置处。
优选地,所述入口被限定在所述流体处理结构内。
优选地,所述浸没式光刻设备还包括另一入口,所述另一入口构建用于提供液体到由所述投影系统限定的空间。
优选地,所述另一入口被限定在所述流体处理结构内。
优选地,构建成接受所述流体处理结构的凹槽限定在所述表面内。
优选地,所述表面是衬底台的表面。
提供一种用于浸没式光刻设备的清洁站,所述浸没式光刻设备包括构建成提供液体到投影系统和衬底和/或衬底台之间的空间的流体处理结构,所述清洁站包括:
表面;
入口,其构建成在所述流体处理结构和所述表面之间提供清洁流体;和
密封件,其位于所述入口的径向向内的位置上,所述密封件构建成在所述流体处理结构和所述表面之间进行密封,以防止清洁流体流到所述投影系统。
提供一种使用浸没式光刻设备制造器件的方法,所述方法包括步骤:
通过入口将清洁流体引入空间,所述空间至少部分地由将要被清洁的表面限定;和
围绕所述空间的至少一部分对液体密封进行密封,以阻止围绕所述空间的流体进入所述空隙。
提供一种器件制造方法,所述方法包括:
将衬底支撑在包括热隔离区域的衬底台上;
从流体处理结构提供液体到投影系统和所述衬底和/或衬底台之间的空间,所述热隔离区域是与所述衬底台的剩余部分热隔离的顶部表面的一部分;和
在所述衬底台从所述投影系统下面移动的过程中使所述热隔离区域在所述流体处理结构下面通过,其中所述热隔离区域相邻所述衬底台的边缘。
提供一种使用浸没式光刻设备制造器件的方法,所述方法包括:
从流体处理结构提供液体到投影系统和所述衬底和/或衬底台之间的空间;
从入口提供清洁流体到所述流体处理结构和清洁站的表面之间;和
使用设置在所述入口径向向内位置上的密封件在所述流体处理结构和所述表面之间进行密封,以阻挡清洁流体流到所述投影系统。
本发明的至少一个实施例可以应用到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光刻设备,不论浸没液体是否以浴器的形式提供,或仅在衬底的局部表面区域上提供,或在衬底和/或衬底台上以非限制方式提供。在非限制的配置中,浸没液体可以在所述衬底和/或衬底台的表面上流动,使得衬底和/或衬底台的整个未覆盖的表面都被浸湿。在这种非限制浸没系统中,液体供给系统可以不限制浸没液体,或者其可以提供一定比例的浸没液体限制,但不是基本上完全地对浸没液体进行限制。
这里提到的液体供给系统应该被广义地解释。在某些实施例中,液体供给系统可以是一种机构或结构的组合,其提供液体到投影系统和衬底和/或衬底台之间的空间。液体供给系统可以包括至少一个结构、至少一个液体入口、至少一个气体入口、至少一个气体出口和/或至少一个液体出口的组合,它们将液体提供到所述空间。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覆盖衬底和/或衬底台的表面,或者所述空间可以包围衬底和/或衬底台。所述液体供给系统可视情况进一步包括用于控制液体的位置、数量、品质、形状、流量或其它任何特征的至少一个元件。
此外,虽然本发明已经以确定的实施例和示例的形式进行公开,但本领域技术人员将会理解到,本发明延伸超出所公开的具体的实施例到其他的可选的实施例和/或本发明的应用和其明显的修改和等价物。此外,这里已经详细示出并描述了本发明的许多变体,在本发明保护范围内的其他修改在上述公开的基础上对于本领域技术人员来说将显而易见的。例如,可以预期到,可以实施对于所述实施例的具体特征和各个方面的不同组合或次组合,并且它们仍然落入本发明的保护范围。因而,应该理解到,所公开的实施例的不同特征和方面可以与其他一个组合或由其他一个替换,以便形成所公开的发明的不同形式。例如,图7和8中的密封件(230、310、320、340、350)的特征可以以任何可运行的组合存在于这些图中以及图9中。浸没液体和/或清洁流体可以通过阻挡构件12、清洁站400、衬底台WT(例如图7中示出的凹槽210)和/或遮蔽构件(例如伪衬底300)中的开口110、120、180、220、240、250、410、412、422和424提供和去除。热隔离区域500可以位于凹槽210中。凹槽210的尺寸可以设计用以接受用于清洁和/或存储的清洁站400。由密封340、350形成的空间可以形成在清洁站400的下表面中。因而,这里公开的本发明的范围不应该由上面所述的具体公开的实施例限制,而应该仅通过所附权利要求的公正的解释来确定。
以上描述是进行了实施例的显示和说明,但本发明不局限于这些实施例。因而很显然,本领域普通技术人员可以在不脱离由权利要求限定的本发明的范围的前提下做出变更。
Claims (16)
1.一种浸没式光刻设备,包括:
入口,其构建成将清洁流体引入空间,将要被清洁的表面至少部分地限定所述空间;和
液体密封,其构建成围绕所述空间的至少一部分进行密封,以阻止包围所述空间的流体进入所述空间。
2.如权利要求1所述的浸没式光刻设备,还包括构建成允许清洁流体离开所述空间的出口。
3.如权利要求1或2所述的浸没式光刻设备,其中所述液体密封包括用于供给液体的入口和用于去除液体的出口。
4.如权利要求3所述的浸没式光刻设备,其中用于供给液体的所述入口比用于去除液体的所述出口更靠近所述空间。
5.如前面的权利要求中任一个所述的浸没式光刻设备,其中构建成引入清洁流体的所述入口和所述液体密封的特征形成在具有至少部分限定所述空间的表面的流体处理结构内。
6.如前面的权利要求中任一个所述的浸没式光刻设备,其中所述将要被清洁的表面是衬底台的顶部表面。
7.如前面的权利要求中任一个所述的浸没式光刻设备,还包括位于所述空间内的可操作的清洁加速器装置。
8.如前面的权利要求中任一个所述的浸没式光刻设备,其中清洁流体是能够形成泡沫的清洁流体。
9.如前面的权利要求中任一个所述的浸没式光刻设备,其中构建用于引入清洁流体的所述入口和所述液体密封位于流体处理结构上。
10.如前面的权利要求中任一个所述的浸没式光刻设备,其中构建用于引入清洁流体的所述入口和所述液体密封的特征位于衬底台上。
11.一种浸没式光刻设备,包括:
衬底台,其构建成保持衬底;和
流体处理结构,其构建成提供液体到投影系统和所述衬底和/或衬底台之间的空间,
其中所述衬底台包括与所述衬底台的剩余部分热隔离的顶部表面的热隔离区域,所述热隔离区域相邻所述衬底台的边缘,所述衬底台边缘在所述衬底台从所述投影系统下面移动的过程中在所述流体处理系统下面通过。
12.一种浸没式光刻设备,包括:
流体处理结构,其构建成提供液体到投影系统和衬底和/或衬底台之间的空间;
清洁站,其包括表面;
入口,其构建成在所述流体处理结构和所述表面之间提供清洁流体;和
在所述入口径向向内的位置上的密封件,所述密封件构建用于在所述流体处理结构和所述表面之间进行密封,以防止清洁流体流到所述投影系统。
13.一种用于浸没式光刻设备的清洁站,所述浸没式光刻设备包括构建成提供液体到投影系统和衬底和/或衬底台之间的空间的流体处理结构,所述清洁站包括:
表面;
入口,其构建成在所述流体处理结构和所述表面之间提供清洁流体;和
密封件,其位于所述入口的径向向内的位置上,所述密封件构建成在所述流体处理结构和所述表面之间进行密封,以防止清洁流体流到所述投影系统。
14.一种使用浸没式光刻设备制造器件的方法,所述方法包括步骤:
通过入口将清洁流体引入空间,所述空间由将要被清洁的表面至少部分地限定;和
围绕所述空间的至少一部分对液体密封进行密封,以阻止围绕所述空间的流体进入所述空间。
15.一种器件制造方法,所述方法包括:
将衬底支撑在包括热隔离区域的衬底台上;
从流体处理结构提供液体到投影系统和所述衬底和/或衬底台之间的空间,所述热隔离区域是与所述衬底台的剩余部分热隔离的顶部表面的一部分;和
在所述衬底台从所述投影系统下面移动的过程中使所述热隔离区域在所述流体处理结构下面通过,其中所述热隔离区域相邻所述衬底台的边缘。
16.一种使用浸没式光刻设备制造器件的方法,所述方法包括:
从流体处理结构提供液体到投影系统和所述衬底和/或衬底台之间的空间;
从入口提供清洁流体到所述流体处理结构和清洁站的表面之间;和
使用设置在所述入口径向向内位置上的密封件在所述流体处理结构和所述表面之间进行密封,以防止清洁流体流到所述投影系统。
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