CN102063023A - 光刻设备和器件制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种浸没式光刻设备以及一种器件制造方法。所述浸没式光刻设备包括流体限制系统，所述流体限制系统配置用于将流体限制到在投影系统和衬底之间的空隙。流体限制系统包括用于供给流体的流体入口，所述流体入口连接到入口端口和出口端口。所述浸没式光刻设备和包括流体供给系统，所述流体供给系统配置用于通过改变被提供给入口端口的流体的流量和从出口端口去除的流体的流量来控制经过流体入口的流体的流动。

Description

光刻设备和器件制造方法
本申请是2008年9月9日递交的申请号为200810215061.4的发明名称为“光刻设备和器件制造方法”的专利申请的分案申请。
技术领域
本申请涉及一种光刻设备和一种器件制造方法。
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(reticle)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。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(抗蚀剂)层上。通常，单独的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(imprinting)到所述衬底上，将所述图案从所述图案形成装置转移到所述衬底上。
已提出将光刻投影设备中的衬底浸没在具有相对高的折射率的液体(例如，水)中，以填充介于投影系统的最终元件和衬底之间的空隙。该液体期望是蒸馏水，但是也可以使用一种或更多种其他液体。本法明的实施例将参照液体进行描述。然而，流体也是合适的，尤其是折射率高于空气的流体，优选折射率高于水的流体。由于曝光辐射在液体中具有更短的波长，所以上述做法的关键在于能够使更小的特征成像。(液体的作用还可以看作是增加系统的有效数值孔径并且增大焦深)。还可以推荐使用其他浸没液体，包括其中悬浮固体微粒(例如，石英)的水。
然而，将衬底或者衬底和衬底台浸没在液体溶池中(例如，见美国专利US4509852)意味着在扫描曝光过程中必须要加速大体积的液体。这需要另外的或者更大功率的电动机，并且液体中的湍流可能导致不期望的或者不可预料的影响。
提出来的解决方法之一是液体供给系统IH通过使用液体限制系统将液体只提供在衬底的局部区域上以及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)。提出来的一种用于设置上述设备的方法在公开号为WO99/49504的PCT专利申请中公开了。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IN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OUT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IN供给，并在元件的另一侧通过出口OUT去除，所述出口OUT与低压力源相连。在图2的展示中，虽然液体沿着衬底相对于最终元件的移动方向供给，但不是必需的。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示出了一个实施例，其中在最终元件的周围在任一侧以规则的图案设置了四个入口和出口。
在图4中示出了另一个采用液体局部供给系统IH的浸没光刻方案。液体由位于投影系统PL任一侧上的两个槽状入口IN供给，由设置在从入口IN沿径向向外的位置上的多个离散的出口OUT去除。所述入口IN和出口OUT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PL的一侧上的一个槽状入口IN提供，由位于投影系统PL的另一侧上的多个离散的出口OUT去除，这引起投影系统PL和衬底W之间的液体薄膜流。选择使用哪组入口IN和出口OUT组合可能依赖于衬底W的移动方向(其他的入口IN和出口OUT组合是不被激活的)。
已经提出的另一种具有局部液体供给系统方案的浸没光刻方案是提供具有液体限制结构的液体供给系统，所述液体限制结构沿着投影系统的最终元件和衬底台之间的空隙的至少一部分边界延伸。这种方案如图5所示。液体限制结构IH相对于投影系统在XY平面中是基本静止的，尽管在Z方向上(在光轴的方向上)可能有一些相对运动。在实施例中，在液体限制结构和衬底表面之间形成密封。所述密封可能是非接触式的，例如气体密封。
液体限制结构12至少部分地将液体容纳在投影系统PL的最终元件和衬底W之间的空隙11中。对衬底的非接触式密封16可能围绕投影系统的像场形成，以使得液体被限制在衬底表面和投影系统的最终元件之间的空隙内。所述空隙至少部分地由位于投影系统PL的最终元件下方和周围的液体限制结构12形成。液体被通过液体入口13引入到投影系统下方和液体限制结构12内的空隙中。液体可以通过液体出口13被去除。液体限制结构12可以略微延伸出投影系统的最终元件上方。液面上升到最终元件上方，从而提供液体缓冲。液体限制结构12具有内周缘，所述内周缘在实施例中在上端与投影系统或其最终元件的形状紧密相符，并可以例如为圆形。在底部上，所述内周缘与像场的形状紧密相符，例如为矩形，但这不是必须的。
液体被气体密封16限制在空隙11中，所述气体密封16在使用中形成于液体限制结构12的底部和衬底W表面之间。所述气体密封由气体形成，所述气体例如为空气或合成气体，而在实施例中为N2或其它惰性气体，所述气体在压力下经由入口15被提供到液体限制结构12和衬底W之间的空隙。所述气体经由出口14提取。在气体入口15上的过压、在出口14上的真空水平以及所述空隙的几何尺寸被设置，以使得形成用于限制液体的向内的高速气流。这些入口/出口可以是围绕空隙11的环形槽。气流16对于将液体容纳在空隙11中是有效的。这种系统在美国专利申请No.US2004-0207824中被公开，在此以引用的方式将该专利申请的内容整体合并入本文中。
在公开号为EP1420300的欧洲专利申请和公开号为US2004-0136494的美国专利申请(在此以引用的方式将该两个申请的内容整体并入本文中)中公开了成对或者双台浸没式光刻设备的方案。这样的设备设置有两个用于支撑衬底的工作台。调平测量在没有浸没液体的工作台的第一位置进行，曝光在具有浸没液体的工作台的第二位置进行。可替换地，所述设备只有一个工作台。
在公开号为EP1494079的欧洲专利申请中，液体限制系统包括在阻挡构件的单个底表面中的液体入口。沿其径向向外的是气体和液体的提取出口。在这种液体供给系统中，阻挡构件至少部分地通过从入口出射的液体的静液压力或动液压力由衬底台支撑，即液体入口形成液体轴承。图5示出这种液体限制系统。
公开号为EP1420299的欧洲专利申请公开了浸没式光刻设备，在所述浸没式光刻设备中，可以在例如衬底更换过程中将投影系统的最终元件保持为浸湿状态，这可以通过使用可以附着到液体供给系统上的遮挡构件实现。以这种方式，液体可以被保持在液体供给系统中，以使得投影系统的最终元件保持浸湿状态，并可以防止液体从液体供给系统中泄漏。
发明内容
本发明旨在提供一种改进的浸没式光刻设备。例如，旨在提供一种其中阻挡构件可以与遮挡构件结合以在衬底更换过程中保持投影系统的最终元件的设备。
根据本发明的一个方面，提供一种浸没式光刻设备，所述光刻设备包括：流体限制系统，所述流体限制系统配置用于将流体限制到投影系统和衬底之间的空隙中，所述流体限制系统包括用于供给流体的流体入口，所述流体入口连接到入口端口和出口端口；以及流体供给系统，所述流体供给系统配置用于通过改变流体提供到所述入口端口的流量和流体从所述出口端口去除的流量来控制经过所述流体入口的流体流。
根据本发明的一个方面，提供一种浸没式光刻设备，所述光刻设备包括：液体限制系统，所述液体限制系统配置用于将液体限制到投影系统和衬底之间，所述液体限制系统包括液体供给入口和提取出口，所述液体供给入口配置用于以部件朝向衬底和/或配置用于支撑衬底的衬底台引导液流，所述提取出口配置用于从液体供给入口提取流经过的液体和/或从液体限制系统的外部提取流过的气体，所述提取出口位于所述液体限制系统的第一表面中，所述第一表面比液体供给入口所在的第二表面更远离衬底和/或衬底台。
根据本发明的一个方面，提供一种浸没式光刻设备，所述光刻设备包括：流体限制系统，所述流体限制系统用于将流体限制到投影系统的最终元件和衬底之间，所述流体限制系统包括流体供给出口和提取入口，所述流体供给出口用于以部件朝向衬底引导流体流，所述提取入口用于提取从流体供给出口经过其中的流体，和/或提取从流体限制系统的外部经过其中的气体，其中所述提取入口位于流体限制系统的第一表面中，所述第一表面比流体供给出口所在的第二表面更远离衬底和/或用于支撑衬底的衬底台。
根据本发明的一个方面，提供一种浸没式光刻系统，所述光刻系统包括：流体限制系统，所述流体限制系统配置用于将流体限制到投影系统和衬底的局部区域之间的空隙；遮挡构件，所述遮挡构件可位于与投影系统相对的流体限制系统的下侧上，以使得所述流体可以被流体限制系统限制；以及凸起，所述凸起位于面对所述流体限制系统的遮挡构件的表面位置上，所述凸起的位置在与所述下侧相邻时对应于所述下侧中的流体供给出口，而不是对应所述下侧中的提取入口。
根据本发明的一个方面，提供一种浸没式光刻系统，所述光刻系统包括：流体限制系统，所述流体限制系统配置用于将流体限制到投影系统和衬底之间的空隙，所述流体限制系统包括供流体流动的导管，并具有：导管中的出口，所述导管配置用于将流体供给到所述空隙，所述出口位于所述导管的端部的中间；流动约束件，所述流动约束件位于在流体流动方向上的导管中的出口中或该出口的下游；以及阀门，所述阀门位于所述导管中，以使得所述阀门可操作用于控制经过所述出口的流体的流量，并使得流体连续地流经所述导管。
根据本发明的一个方面，提供一种器件制造方法，所述器件制造方法包括：将图案化的辐射束经过采用流体限制系统限制在空隙中的流体投影到衬底上，其中所述流体限制系统至少部分地由朝向衬底流出流体供给入口的流体流所承载，且对流体供给入口的流体流量的调整是通过调整流入与流体供给入口相连的入口端口的流体的流动以及经由也与流体供给入口相连的出口端口从流体供给入口流出的流体的流动来实现。
根据本发明的一个方面，提供一种器件制造方法，所述器件制造方法包括：将图案化的辐射束经过采用液体限制系统限制在空隙中的液体投影到衬底上，其中所述液体限制系统包括：液体供给入口，通过所述液体供给入口，以部件朝向衬底和/或配置用于支撑衬底的衬底台引导液流；以及提取出口，通过所述提取出口，提取来自液体供给入口的液体和/或来自液体限制系统的外部的气体，所述提取出口位于液体限制系统的第一表面中，所述第一表面比液体供给入口所在的第二表面更远离衬底和/或衬底台。
根据本发明的一个方面，提供一种在流体限制系统下面将衬底更换为另一个的方法，所述方法包括：从流体限制系统下面相对移动第一衬底，并在所述流体限制系统下面移动遮挡构件，以使得所述遮挡构件上的凸起位于流体限制系统的下表面中的至少流体供给入口下面的位置上，而不是在流体限制系统的下侧中的提取出口下面的位置上；从流体限制系统下面相对移动所述遮挡构件；以及在所述流体限制系统下面移动第二衬底。
附图说明
在此仅借助示例，参照所附示意图对本发明的实施例进行描述，在所附示意图中，相同的附图标记表示相同的部分，且其中：
图1示出根据本发明的实施例的光刻设备；
图2和图3示出用于光刻投影设备的液体供给系统；
图4示出了另一种用于光刻投影设备的液体供给系统；
图5示出了另一种液体供给系统，在所述液体供给系统中，在液体供给系统和衬底表面之间的密封和轴承由液流形成；
图6a和6b示出根据本发明的实施例的两种液体限制系统的剖视图；
图7a和7b示出根据本发明的实施例的两种液体供给系统；以及
图8示出根据本发明的实施例的与液体限制系统相结合的遮挡构件。
具体实施方式
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)；
支撑结构(例如掩模台)MT，配置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，配置用于保持衬底(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；以及
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，且所述投影系统PS由框架RF支撑。
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、静电型或其它类型的光学部件、或其任意组合，以引导、成形、或控制辐射。
支撑结构以依赖于图案形成装置的取向、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他条件的方式保持图案形成装置。所述支撑结构可以采用机械的、真空的、静电的或其他夹持技术保持图案形成装置。所述支撑结构可以是框架或台，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所需的图案完全相符(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，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。
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，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。这里使用的任何术语“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/或两个或更多的支撑结构，例如掩模台)的类型。在这种“多台”机器中，可以并行地使用附加的台和/或支撑结构，或可以在将一个或更多个其它台和/或支撑结构用于曝光的同时，在一个或更多个台上执行预备步骤。
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，不会将该源考虑成光刻设备的组成部分，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。在其他情况下，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)用于将图案形成装置MA相对于所述辐射束B的路径精确地定位。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P1、P2占据了专用目标部分，但是他们可以位于目标部分之间的空隙(这些公知为划线对齐标记)上。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的至少一种：
1.在步进模式中，在将赋予所述辐射束的整个图案一次投影到目标部分C上的同时，将支撑结构MT和衬底台WT保持为基本静止(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，在将赋予所述辐射束的图案投影到目标部分C上的同时，对支撑结构MT和衬底台WT同步地进行扫描(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，将用于保持可编程图案形成装置的支撑结构MT保持为基本静止状态，并且在将赋予所述辐射束的图案投影到目标部分C上的同时，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，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。
图5示出液体限制系统4、IH，所述液体限制系统4、IH可以与本发明的实施例的液体供给系统和/或遮挡构件一起使用。描述图5的液体限制系统4，以便提供对可以通过本发明的实施例所克服的一些问题的理解。
液体填充在投影系统PL的最终元件和衬底W之间的空隙2。液体限制系统4(有时被称为密封构件或阻挡构件)被设置在投影系统PL的最终元件和衬底W的表面之间。其通过内侧壁限定空隙2。在密封构件4和衬底W的表面之间形成液体密封。这防止液体从空隙2泄漏。
液体限制构件4具有液体供给入口6和液体出口8。入口6和出口8位于液体限制构件4的表面中，液体限制构件4的所述表面面对衬底(此后被称为主表面)。出口8位于入口6相对于投影系统PL的光轴沿径向向内的位置上。在实施例中，入口6可以位于出口8沿径向向内的位置上。液体密封由从入口6到出口8的液体流动形成。
液体限制系统4可以至少部分地由静液压力/动液压力轴承支撑，所述静液压力/动液压力轴承由在液体限制系统4和衬底W之间的液体所限定。然后，所述静液压力/动液压力轴承可以至少部分地支撑液体限制系统4，并且提供防止液体从空隙2泄漏的液体密封。另外地或附加地，所述液体限制系统可以由一个或更多个弹簧或致动器14所支撑。
提取出口10也在液体限制系统4的主表面中形成。提取出口10位于沿着从入口6的径向相对于光轴向外的位置上。提取出口10设置用于提取可能从密封逃逸到衬底W的、不浸没在液体中的区域中的任何液体。
附加液体入口12形成于空隙2中。该附加液体入口12用于将液体供给到空隙2中。
图5示出液体限制系统的剖视图。应当理解，入口6和12以及出口8和10可以围绕被液体填充的空隙2连续地延伸。于是，当从衬底表面观察时，入口6和12以及出口8和10可以形成槽。该槽可以是环形的、矩形的或多边形的。替代地，所述入口和出口可以被设置在槽中的离散的位置上。所述槽可以是连续的或不连续的，并可以视情况地不围绕所述空隙连续地延伸。
水平构件16将液体限制系统4连接到参考框架RF的侧部上。该构件提供除液体轴承之外的对于液体限制系统4的支撑，并也确保维持正确的水平位置。其保持液体限制系统4在水平的xy平面中相对于投影系统PL基本静止。构件16允许在垂直的z方向上的相对运动以及在垂直平面中的倾斜。
可选地，一个或更多个可调整的被动(或主动)弹簧或致动器14可以被用于将偏压力在衬底W的方向上施加到液体限制系统4上。该偏压力允许静液/动液压力轴承的工作压力改变，而不需要改变轴承的尺寸。
由静液/动液压力轴承所施加的力(以及由弹簧或致动器14所施加的任何力)应当与在液体限制系统4上由于重力所施加的向下的力相匹配。该力等于由轴承的作用的有效表面积乘以压强。
可能存在与采用具有遮挡构件的、如图5所示的液体限制系统相关联的一个或多个困难。遮挡构件可以被看作与衬底W处于相同位置的构件，以使得空隙2中的液体不流出液体限制系统。遮挡构件20可以独立于衬底台WT移动，或可以是衬底台WT的一部分。
安装所述遮挡构件的简单的方法是采用提取出口10在液体限制系统4和遮挡构件之间形成吸引力。所述遮挡构件与液体限制系统4的主表面形成接触。进入和出离入口和出口6、8的液流被停止或削弱。以这种方式，所述遮挡构件与液体限制系统4的主表面形成接触。
该系统的困难是位于液体限制系统中的液体可能积聚污染物。另外地或附加地，液体限制系统4的温度可能由于流经的液体的流量的变化而被改变。这些问题中的一个或更多个可以通过将在下文中参照图6-8进行描述的本发明的实施例的流体控制系统、遮挡构件和液体限制系统来解决。图6-8的实施例可能具有共同的优点，即减少被成像的产品的缺陷。这通过使液体在液体限制系统4中大致连续地流动来实现。即，至少在很大程度上避免在液体限制系统中出现静液。
图6示出根据本发明的实施例的液体限制系统4的一半的剖视图。在图6所示的液体限制系统中，投影系统PL如图所示位于左手侧。液体供给入口6位于主表面上，所述主表面是液体限制系统4的底表面或下表面。液体供给入口6是液体限制系统的下表面上沿径向最向内的部件。进入液体供给入口6的液体的压力高于大气压通常大约0.5巴表头压力(bar gauge)。
液体供给入口6沿径向向外是提取出口10。提取出口10使得气流从液体限制系统4的外侧沿径向向内流动(由箭头11表示)。气流对于密封从液体供给入口6沿径向向外移动的液体是有效的，以使得大多数(如果不是全部)这种液体通过出口10被提取。
在该实施例中，并没有示出在下侧中的液体出口，尽管这种部件可能是存在的。例如，单相液体提取器可以存在，例如在美国专利申请公开出版物No.US2006-0038968中所公开的。在底表面上可能存在任何数量的部件。在提取器出口10的沿径向向外的位置上可能不存在主动部件(例如，在提取器出口10的沿径向向外的位置上可能不存在气刀，或者任何这种气刀可能被关断)。
如图6a所示，遮挡构件20位于安装位置。在所述安装位置中，遮挡构件20与液体限制系统4的主表面或下表面形成接触。在该位置中，没有液体从入口6流出，但是通过提取出口10的气流被保持。这在液体限制系统4和遮挡构件20之间形成负压，以使得遮挡构件20被吸引到液体限制系统4的底部，并由此被安装。通过液体限制系统4的液流可以被保持，如下文参照图7所述。
如果液体限制系统4超出物体(例如衬底台、衬底或遮挡构件)的高度变得很小，则很难预见可能变得很高的毛细力。通常，所述毛细力的强度与所述高度成反比。如果所述高度低(如0-10μm)，则可能出现大的力差。设计高度是液体限制系统的底部超出物体的平均距离。例如，衬底的拓扑可以从名义值变化±50μm。如果设计高度大约为100μm，则力差会大为降低，这是因为所述距离位于50和150μm之间。因为本发明的实施例导致液体限制系统的高度的更好的控制，所以可以避免产生不可预见的毛细力。可以选择液体限制系统的高度，以使得液体中的任何污染物颗粒可以在液体限制系统和物体(例如衬底、衬底台或遮挡构件)之间通过，而不会擦伤所述物体。于是，所述高度可以被至少控制到任何所预期的污染物颗粒的最大尺寸。
进而，可以通过在液体限制系统4中的台阶31实现对超出液体限制系统4的高度的改进的控制。这帮助确保形成提取出口10所在的第一表面32比液体供给入口6所通过的第二表面33更远离可应用的目标(例如衬底台和/或遮挡构件20)。高度差可能小于1mm，并优选小于0.4mm。高度差可以在10和50μm之间，优选在大约25和35μm之间，更优选大约30μm。所述布置的益处将在下文中讨论。其导致由从液体供给入口6流出的液流所产生的斥力和由与负压相连的提取出口10所产生的引力的平衡。通常，在第一表面32和第二表面33之间的高度差可以被表示为比例。例如，第一表面通常与物体的距离是第二表面与物体的距离的大约1/10到3倍之间。
静液/动液压力轴承可以支撑到液体限制系统的高度的10％(或在一定情况下更多)。液体限制系统的剩余重量可以通过一个或更多个弹簧或致动器14承受。当遮挡构件被安装时，液体限制系统4的所有重量可以通过一个或更多个弹簧或致动器14所承受。
由根据合适的情况在液体限制系统4和衬底W、衬底台WT或遮挡构件20之间存在的来自液体供给入口6的液体实现静液/动液压力轴承。流出液体供给入口6的液流在这两个物体之间生成斥力，而进入提取出口10的液流和气流生成引力。如果存在气刀，则其将提供更大的斥力。这可能帮助避免液体限制系统4被朝向遮挡构件20或衬底W或衬底台WT拉(和/或反之亦然)的毁坏性情况。这可能在这两个物体之间造成不期望的和不受控的毁坏，或者将所述物体靠得足够近，以使得在所述物体之间的颗粒划伤一个物体或两个物体都划伤。
然而，当不存在气刀或该气刀未被激活时，随着液体限制系统4更接近可应用的物体(和/或当所述可应用的物体更接近液体限制系统4时)，斥力和引力都会增加。通过确保第一表面32比第二表面33更远离所述物体，将帮助确保斥力比引力增加得更快，从而帮助防止液体限制系统4和所述物体之间的碰撞。甚至可以通过如下所述改变流出液体供给入口6的液流来实现更强的控制。
当然，在第一表面32中的出口10可以具有弧形或任意曲面形状形式的圆边，例如关于欧洲专利申请出版物No.EP1494079的第三个实施例所描述的。期望的是出口10延伸通过的表面比入口6延伸通过的表面视情况进一步远离衬底W、衬底台WT或遮挡构件20。
图6b示出与图6a所示的实施例相似的另一个实施例，仅仅是在液体限制系统4的主表面中形成的台阶被替换为形成槽35。实际上，这意味着第一表面32是液体限制系统4的下表面中的凹陷的上壁。在该实施例中，由出口10所产生的负压是相同的。然而，与出口10处于与第二表面33相同的水平面的表面中的情况相比，负压被施加到更大的区域上。于是，所述力更大，且所述物体可以用更大的力夹持。
如图6所示，液体供给入口6和提取出口10分别经由室40、50连接到液体供给源和负压源。这些室对于使压力波动平坦化是有效的。应当理解，室40(或50)可以被制得很小，以致各个导管简单地连接在一起。
与室40相关的是液体室出口42，所述液体室出口42使所述室经由导管与液体供给入口6连接。室40还具有入口端口44和出口端口46，入口端口44经由导管45连接到液体供给源，出口端口46经由导管47连接到排液管或低压源。液体可以根据情况进行再循环。这种再循环可能涉及污染物颗粒的过滤。
控制器可以被设置用于控制通过出口8、10的提取。所述控制器可以控制至少一个阀门。所述控制器还可以控制通过入口6、12的液流。所述控制器可以控制通过出口的提取以及以一定液面通过所述入口的液流，以使得在使用中，与液体限制系统的下侧的几何尺寸结合，生成在液体限制系统和可应用的物体之间的斥力。该斥力通过确保经过所述入口的液流产生大于在液体限制系统和所述物体之间的引力来产生，所述引力由经过所述出口的液流所产生。这可以被设置，以使得不需要考虑液体限制系统超出所述物体的高度。
图7示出液体供给系统，所述液体供给系统用于控制从液体室出口42流出的液体，并因此控制从液体供给入口6流出的液体(用作流动约束件)。这通过连接在出口端口46和排液管之间的第一阀门60来实现。当液体限制系统4由从入口6流出的液体承载时，例如在扫描过程中的正常工作中，第一阀门60至少部分被关闭。当液体不再需要从入口6流出时，例如在将遮挡构件20夹持到液体限制系统4的下侧的过程中，第一阀门60至少部分处于打开状态。于是，可以在经过入口6的液流被关断的同时维持经过液体限制系统4的液流。入口端口46不是用于将液体提供到上述空隙的流体入口；出口端口46配置用于从液体限制系统4去除液体。入口端口44配置用于连接到液体供给源。
这使得例如在衬底更换过程中，在液体限制系统中较少的液体驻留，由此能够降低颗粒污染物的风险。进而，通过液体限制系统4的液流帮助确保其维持基本恒定的温度(例如，从液体限制系统4到液体的热传递的速率基本恒定)。第一阀门60可以是连续可变的，或可以具有两个或三个或更多位置。这允许液体流出入口6的流量变化，由此改变了轴承强度。
在例如遮挡构件20的释放过程中，第一阀门60也可以被临时地关闭，以帮助生成释放力。第一阀门60还可以在紧急状态下被关闭。这确保在液体限制系统4和所述物体之间的斥力最大，液体限制系统4被支撑在所述物体上(或所保持的物体)。这帮助将所述物体推斥远离液体限制系统4。这可以通过入口6流出的液体的最大流量来实现。此后，第一阀门60可能被打开，以防止所述设备的液体溢出。
于是，如可被看到的，液体限制系统4和液体供给系统还可以导致遮挡构件20的更快和更安全的附着和释放。
还可能在液体供给源和入口端口44之间设置第二阀门70。通常，该阀门在安装过程中处于分离打开的状态。进而，第三阀门80可以被设置在入口端口44和排液管之间。除非在紧急情况下，该阀门通常保持关闭，在紧急情况下，该阀门在第一阀门60被关闭后被打开。于是，如果液体限制系统4和处于液体限制系统4之下的所述物体靠得太近，则在液体限制系统4和所述物体之间会生成斥力脉冲。于是，可以避免划伤和碰撞，且然后液体可以流入排液管，以防止所述设备的液体溢出。当然，可能有操作所述系统的其它方法，且尤其，可能第一和第二阀门60、70不必须都存在。另外，第三阀门80是可选的特征。
可以以上述方式提供用于控制所有的三个阀门60、70、80的控制系统。
应当理解，除去如图6a和6b所示的液体限制系统的布置之外，该液体供给系统还可以与其它的液体限制系统的布置一起使用。所述液体供给系统尤其适合用于液体承载限制系统，其也可以用于其它形式的液体限制系统。液体承载限制系统是所述限制系统的重量的至少一部分由液体层支撑的液体限制系统。液体供给系统可以被用于液体限制系统的液体供给入口6或者所有的液体供给入口，或者仅仅一些液体供给入口。如果需要的话，独立的液体供给系统可以被用于以液体填充空隙2。
图7b示出液体供给系统的另一个实施例。除去支路导管90平行于第一阀门60设置之外，该实施例与图7a所示的实施例相同。支路导管90设置有流动约束件。支路导管90总是打开的。因此，即使第一阀门60被关闭，也总是存在通过支路导管90的液流。以这种方式，系统中的液体量将减少，或者在所述系统中没有静液。由于打开或关闭阀门60所导致的任何压力改变也可以被减缓。
当然，第一和第二阀门60、70被表示和描述为分别处于出口端口46和入口端口44的下游和上游。然而，第一阀门60能够位于出口端口46的上游。第二阀门70还可能位于入口端口44的下游。事实上，确定入口端口或出口端口可能是困难的，观察系统的另一种方式如下所述。导管为流体的流动而设置。例如，所述导管通过室出口42连接到用于将液体供给到上述空隙的入口。所述室出口42可能包括流动约束件。附加地或替代地，可能存在位于连接到导管入口的位置的下游的流动约束件。至少一个阀门位于导管中。所述阀门可操作以控制流体经过入口6的流量。所述阀门还可以确保流体连续地流过所述导管。所述阀门可以位于连接到入口6的位置的上游或下游。
因此，在实施例中，当阀门打开时，几乎所有的流体流过所述阀门，且当阀门关闭时，所有的流体流流过所述入口，并可以流过室出口42。有利地，所述流体连续地流过液体限制系统。期望地，所述出口(连接到入口6)可以位于导管端部的中间。
图8示出液体限制系统4，除去液体供给入口6和提取出口10形成在一个表面中、以使得它们处于距离衬底同一高度的表面中之外，所述液体限制系统4与如图6所示的液体限制系统相似。示出附加有遮挡构件20的液体限制系统4。然而，类似的作用可以通过在遮挡构件20的顶表面上设置凸起70来实现，这如同如图6所示的液体限制系统中的台阶31所提供的功能一样。凸起70需要仅仅在液体供给入口6下面的位置上突出，并因此可以是环形的，尽管在图8中其被表示为圆形。所述凸起可以被以附着物的形式设置在遮挡构件20上，或可以由所述遮挡构件形成(例如通过机加工)或被用胶粘到其上。所述突出物的作用是增加被暴露给所述提取出口的负压的遮挡构件20的面积。如图6的实施例所示，这导致更大的吸引力。
图8的遮挡构件20还可以被用于如图5或图6所示的液体限制系统4。
尽管本发明已经在上面关于浸没液体的使用进行了描述，但是实际上所述液体可以替代地为非液体流体。
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(LCDs)、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”和“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、反射式、磁性式、电磁式和静电式的光学部件。
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)。尤其，至少一个控制器可以被设置用于控制所述设备的至少一个部件。
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光刻设备，而不论浸没液体是以溶池的形式还是只应用到衬底的局部表面区域上，或者是不受限制的。在不受限的布置中，浸没液体可以在衬底和/或衬底台的衬底上流过，以使得几乎衬底台和/或衬底的整个未被覆盖的表面都被浸湿。在这种不受限制的浸没式系统中，液体供给系统可能不限制浸没流体，或其可能提供一定比例的浸没式液体限制，但是并非基本完全的浸没液体的限制，即，有漏洞的限制浸没式系统。
其中设计的液体供给系统应当被广义地理解。在某些实施例中，其可以为介于投影系统以及衬底和/或衬底台之间的空隙提供液体的一种机构或者结构的组合。它可以包括一个或多个结构、一个或多个液体入口、一个或多个气体入口、一个或多个气体出口和/或一个或多个液体出口的组合，用于为所述空隙提供液体。在实施例中，该空隙的表面可以是衬底和/或衬底台的一部分，或者该空隙的表面可以完全覆盖衬底和/或衬底台的表面，或者所述空隙可以包围衬底和/或衬底台。所述液体供给系统还可以进一步视情况地包括一个或多个元件，用于控制液体的位置，数量，质量，形状，流量或者其他特征。
在所述设备中使用的浸没液体可以根据期望的性能和所使用的曝光辐射波长具有不同的成分。对于193nm的曝光波长来说，可以采用超纯净水或者基于水的合成物，基于这种原因，浸没液体有时可以使用水或与水有关的术语表示，例如亲水的，厌水的，湿度等等。然而，这些术语还应当延伸到可能被使用的其它高折射率的液体，例如包含碳氢化合物的氟。
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。

Claims (13)

1.一种浸没式光刻设备，所述浸没式光刻设备包括：
液体限制系统，所述液体限制系统配置用于将液体限制到投影系统和衬底之间，所述液体限制系统包括：
液体供给入口，所述液体供给入口配置用于以一部件朝向衬底和/或配置用于支撑衬底的衬底台引导液体的流动，和
提取出口，所述提取出口用于提取从液体供给入口经过其中的液体和来自液体限制系统的外部的气体中的至少一个，所述提取出口位于所述液体限制系统的第一表面中，所述第一表面比液体供给入口所在的第二表面更远离衬底和衬底台中的至少一个。
2.根据权利要求1所述的浸没式光刻设备，其中所述第一表面和第二表面中的至少一个是大致平坦的。
3.根据权利要求1所述的浸没式光刻设备，其中所述第一表面和第二表面中的至少一个是大致平行于衬底和衬底台中的至少一个的顶表面的。
4.根据权利要求1所述的浸没式光刻设备，其中，在使用中，第一表面离开衬底和衬底台中的至少一个的距离是第二表面离开衬底和衬底台中的所述至少一个的距离的1/10到3倍。
5.根据权利要求1所述的浸没式光刻设备，其中所述提取出口位于液体限制系统的下侧中的主动部件相对于投影系统的光轴沿径向的最外侧的位置上。
6.根据权利要求1所述的浸没式光刻设备，其中，所述第一表面延伸到液体限制系统的平边。
7.根据权利要求1所述的浸没式光刻设备，其中，所述第一表面是液体限制系统的下表面中的凹陷的上壁。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的浸没式光刻设备，还包括控制器，所述控制器配置用于控制经过提取出口的提取以及以一定液面水平经过液体供给入口的液体的流动，以使得在使用中结合液体限制系统的下侧的几何尺寸，由经过液体入口的液体的流动在液体限制系统与衬底和衬底台中的至少一个之间产生的斥力大于由经过提取出口的流动在液体限制系统与衬底和衬底台中的至少一个之间产生的引力，而与液体限制系统与衬底和衬底台中的至少一个之间的位移无关。
9.一种浸没式光刻系统，所述浸没式光刻系统包括：
液体限制系统，所述液体限制系统配置用于将液体限制到投影系统和衬底的局部区域之间的空隙；
遮挡构件，所述遮挡构件能够位于与投影系统相对的液体限制系统的下侧上，以使得所述液体能够被液体限制系统限制；以及
凸起，所述凸起位于面对所述液体限制系统的遮挡构件的表面上，所述凸起的位置在与所述下侧相邻时对应于所述下侧中的液体供给出口，而不是对应所述下侧中的提取入口。
10.根据权利要求9所述的浸没式光刻设备，其中所述遮挡构件是盘形式的，并与所述设备的其余部分是可分离的。
11.一种浸没式光刻设备，所述浸没式光刻设备包括：
液体限制系统，所述液体限制系统配置用于将液体限制到投影系统和衬底之间的空隙，所述液体限制系统包括供液体流动的导管，并且所述液体限制系统具有：
导管中的出口，所述导管配置用于将液体供给到所述空隙，所述出口位于所述导管的端部的中间；
流动约束件，所述流动约束件位于沿液体流动方向的所述出口中或者所述出口的下游处；以及
阀门，所述阀门位于所述导管中，以使得所述阀门可操作用于控制经过所述出口的液体的流量，并使得液体连续地流经所述导管。
12.一种器件制造方法，所述器件制造方法包括步骤：将图案化的辐射束经过采用液体限制系统限制在空隙中的液体投影到衬底上，其中所述液体限制系统包括：
液体供给入口，用一部件将液体的流动经过所述液体供给入口朝向衬底和配置用于支撑衬底的衬底台中至少一个引导，以及
提取出口，通过所述提取出口提取来自液体供给入口的液体和来自液体限制系统的外部的气体中的至少一个，所述提取出口位于液体限制系统的第一表面中，所述第一表面比液体供给入口所在的第二表面更远离衬底和衬底台中的至少一个。
13.一种在液体限制系统下面将衬底更换为另一个衬底的方法，所述方法包括步骤：
从液体限制系统下面相对移动第一衬底，并在所述液体限制系统下面移动遮挡构件，以使得所述遮挡构件上的凸起位于液体限制系统的下表面中的至少液体供给入口下面的位置上，而不是在液体限制系统的下侧中的提取出口下面的位置上；
从液体限制系统下面相对移动所述遮挡构件；以及
在所述液体限制系统下面移动第二衬底。
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