CN102156391B

CN102156391B - 光刻设备

Info

Publication number: CN102156391B
Application number: CN2011101156935A
Authority: CN
Inventors: J·J·奥腾斯; N·腾凯特; N·R·肯佩; M·H·A·李德斯; J·P·M·斯穆勒斯; M·巴克斯; S·舒勒普沃夫; M·里庞
Original assignee: ASML Netherlands BV
Current assignee: ASML Netherlands BV
Priority date: 2005-11-16
Filing date: 2006-11-16
Publication date: 2012-12-05
Anticipated expiration: 2026-11-16
Also published as: US11789369B2; US7804577B2; KR20100023036A; KR101194325B1; US11209738B2; US20200401057A1; CN102156391A; TW201205203A; US8421996B2; EP1955114A1; EP1955114B1; DE602006019478D1; TW200727087A; KR100968234B1; WO2007057673A1; TWI413867B; US20070110213A1; TWI486718B; US20100321653A1; US20220113641A1

Abstract

本发明公开了一种用于浸没式光刻的阻挡构件(10)。所述阻挡构件包括位于底表面上的抽取器组件(70)，所述抽取器组件(70)设置成面对衬底(W)。所述抽取器组件包括板(200)，所述板(200)设置成将位于液体去除装置和所述衬底之间的空隙分成两部分，使得弯月面(310)形成于位于液体去除装置和所述板之间的上通道(220)中，并且使得弯月面(320)形成于位于所述板下面的所述板和衬底之间的下通道(230)中。

Description

光刻设备

相关申请

本申请是2005年11月16日递交的申请号为11/274888的美国共同专利申请的部分继续申请，在此以引用的方式将上述申请的全部内容并入本文中。

技术领域

本申请涉及一种光刻设备。

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。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NA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最终元件更大的表面积)以及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设备的方法在申请号为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每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的浸没光刻方案。液体由位于投影系统PL每一侧上的两个槽状入口IN供给，由设置在入口IN沿径向向外的位置上的多个分散的出口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的另一侧上的多个分散的出口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(另外的入口IN和出口OUT组合是非活动的)。

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。水平检测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。

发明内容

本发明旨在提供一种液体供给系统，在所述系统中，降低了气体混入其中的可能性和/或减少了位于衬底和投影系统之间的液体容器中的液体损失。

根据本发明的一个方面，提供一种光刻设备，包括：阻挡构件，设置用于在投影系统和衬底之间围成空隙并且至少部分地将液体限制在所述空隙中，所述阻挡构件包括抽取器，用于将液体从阻挡构件和所述衬底之间去除；板，设置在所述抽取器和所述衬底之间，以使得对所述空隙开放的第一通道形成于所述抽取器和所述板之间，并且使对所述空隙开放的第二径向延伸通道形成于所述板和所述衬底之间。

根据本发明的一个方面，提供一种光刻设备，包括液体供给系统，所述液体供给系统设置用于为位于投影系统和衬底之间的空隙提供液体，所述液体供给系统包括设置用于在所述液体供给系统和所述衬底之间形成密封的结构，所述结构包括分隔器，所述分隔器设置用于将液体供给系统和所述衬底之间的间隙分成两个，以使得在使用中，所述液体形成两个弯月面，其中一个在分隔器上方，一个在分隔器下方。

根据本发明的一个方面，提供一种光刻设备，包括液体供给系统，所述液体供给系统包括在投影系统和衬底之间围成空隙的阻挡构件，所述阻挡构件设置用于在所述阻挡构件和所述衬底之间形成非接触密封；液体去除装置，设置用于去除液体，所述液体去除装置围绕所述空隙，并且具有沿径向方向延伸的入口，所述液体去除装置的去除能力依赖于所述入口被液体覆盖的程度；以及沿径向向内延伸的凸出物，所述凸出物定位在所述入口和所述衬底之间，用于将入口和衬底之间的区域分成两部分。

根据另一个方面，提供一种光刻设备，包括：阻挡构件，设置用于在投影系统和衬底之间围成空隙并且至少部分地将液体限制在所述空隙中，所述阻挡构件包括可移动的表面，并且设置成在使用中使得在空隙中的液体的弯月面在所述表面和所述衬底之间延伸；以及控制器，适用于控制可移动表面沿一方向移动，其中部件沿与衬底的移动方向大致相同的方向相对于所述投影系统移动，该部件的移动速度在衬底移动的至少一部分期间等于或小于衬底速度的两倍。

根据另一个方面，提供一种光刻设备，包括阻挡构件，设置用于在投影系统和衬底之间围成空隙并且设置成至少部分地将液体限制在所述空隙中，所述阻挡构件包括可在大致平行于衬底的上表面的平面内移动的板，所述板朝中心位置偏移，并设置使得在使用中在空隙中的所述液体的弯月面在板和衬底之间延伸。

根据本发明的另一个方面，提供一种装置制造方法，包括：使用阻挡构件将液体限制在投影系统和衬底之间的空隙中；相对投影系统移动所述衬底；当衬底被移动时，沿一方向移动阻挡构件的表面，其中部件沿与衬底的移动方向大致相同的方向移动，在衬底移动的至少一部分期间，所述表面的移动速度等于或小于衬底速度的两倍，以使得在所述表面和衬底之间的液体的弯月面上的作用力比所述表面没有移动时的作用力要小；以及将图案从图案形成装置转移到衬底上。

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示出了又一种用于光刻投影设备的液体供给系统的横截面；

图6示出了本发明的实施例的横截面；

图7示出了本发明的实施例的横截面；

图8示出了本发明的实施例的横截面；

图9示出了本发明的实施例的横截面；

图10a-c示意性示出了位于投影系统PL下面的衬底W和板200的移动；

图11a-c示意性示出了位于投影系统PL下面的衬底W和板200的移动；

图12示出了本发明的实施例的横截面；

图13示出了本发明的实施例的横截面；

图14示出了本发明的实施例的横截面；

图15也示出了本发明在图14中示出的实施例的横截面；

图16示出了本发明的实施例的横截面；以及

图17也示出了本发明在图16中示出的实施例的横截面。

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。

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)的类型。在这种“多台”机器中，可以并行地使用附加的台，或可以在将一个或更多个其他台用于曝光的同时，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和定位传感器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和另一个定位传感器(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)，而所述扫描移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。

另一种采用已经提出的局部液体供给系统方案的浸没式光刻方案是提供具有阻挡构件的液体供给系统，所述阻挡构件沿着位于投影系统的最终元件和衬底台之间的空隙的边界的至少一部分延伸。所述方案显示在图5中。所述阻挡构件相对于投影系统在XY平面内基本是静止的，尽管在Z方向可能有一定的相对移动(在光轴方向上)。

阻挡构件12在介于投影系统PL的最终元件和衬底W之间的空隙11中至少包括部分液体。衬底上的非接触密封16可以形成于投影系统的像场周围，以使液体限制在介于衬底表面和投影系统的最终元件之间的空隙中。所述空隙至少部分地由定位于投影系统PL的最终元件下面和周围的阻挡构件12形成。液体由液体入口13带入到投影系统以下的空隙中并且位于阻挡构件12以内，并可以由液体出口13去除。阻挡构件12可以延伸到略微高于投影系统的最终元件的位置上，且液体平面上升至高于最终元件，以形成液体缓冲。在实施例中，阻挡构件12在上端具有内圆周，其与投影系统或者投影系统的最终元件的形状完全一致，例如可以是圆形的。在底部，内圆周与像场的形状完全一致，例如可以是矩形，但不是必需的。

液体被气体密封16保持在空隙11中，在使用中，所述气体密封16形成于阻挡构件12的底部和衬底W的表面之间。所述气体密封由气体(例如空气或者合成空气，但在实施例中，是N₂或者其他的惰性气体)形成，所述气体通过气体入口15在压力作用下提供到介于阻挡构件12和衬底之间的间隙，并通过出口14抽取。设置气体入口15中的过压、出口14上的真空水平以及所述间隙的几何形状，以使形成向内的高速气流从而限制所述液体。上述入口/出口可以是围绕空隙11的环形槽，气流16能够有效地将液体保持在空隙11中。这样的系统已经在公开号为US2004-0207824的美国专利申请中公开了，在此以引用的方式将该申请的内容整体并入本文中。

图6示出了作为液体供给系统一部分的阻挡构件10。在实施例中，阻挡构件10沿着投影系统PL的最终元件的周围延伸，以使得阻挡构件在整体形状上基本是环形。投影系统PL可以不是圆形的，阻挡构件10的外边缘也可以不是圆形的，以使所述阻挡构件不一定是环形的，它也可以是其他形状，只要其具有中心开口，通过所述中心开口，投影束可以经过所述中心开口中保持的液体射出投影系统PL的最终元件，并到达所述衬底W上。在此描述的阻挡构件是圆形的(仅是该形状容易制作)，并且沿径向进行了表示(即，向光轴内和光轴外)。然而，所述术语应当更一般地解释为包括具有其他更一般的几何形状轨迹的远离所述光轴或者朝向所述光轴的移动，但在其他轨迹中，所述方向可能不精确地穿过所述光轴。

阻挡构件10的作用是保持或限制位于投影系统PL和衬底W之间的空隙内的液体，以使得投影束可以穿过所述液体。所述液体的上液面很容易被存在的阻挡构件限制，在空隙内的液面也被保持，以使得所述液体不会从阻挡构件10的顶部溢出。在实施例中，密封设置在阻挡构件10的底部和衬底W之间。在图6中，所述密封是非接触密封并且由多个部件构成。在沿着投影系统PL的光轴径向向外处，设置流动板50，所述流动板50延伸到所述空隙内(不过没有到达投影束的路径上)，这有助于保持流出入口20的浸没液体在所述空隙上的平行流动。流动控制板在其上具有通孔55，用于减小阻挡构件10相对于投影系统PL和/或衬底W的沿光轴方向的移动阻力。在沿着阻挡构件10的底部径向向外移动处，设置有入口60，所述入口60提供基本平行于光轴的、朝向衬底方向的液流。该液流用于填充衬底W边缘和衬底台WT之间的任何间隙，所述衬底台WT用于支撑所述衬底。如果所述间隙没有被填满液体，则当衬底W的边缘穿过密封时，就可能在位于投影系统PL和衬底W之间的空隙内的液体中产生气泡。由于这会导致图像质量的恶化，因而是不被期望的。

抽取器组件70位于入口60的径向向外的位置上，所述抽取器组件70设置用于抽取位于阻挡构件10和衬底W之间的液体。下面将更详细介绍抽取器70，所述抽取器70形成结构的一部分，所述结构用于在阻挡构件10和衬底W之间形成非接触密封。

凹陷80位于抽取器组件的径向向外的位置上，所述凹陷80通过入口82连接到大气，通过出口84连接到低压源。气刀90位于凹陷80的径向向外的位置上。抽取器、凹陷和气刀的布置在申请日为2005年1月14日申请号为60/643626的美国专利申请中有详细描述，在本文中以引用的方式将该申请的内容整体并入本文中。然而，在上述申请中，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者抽取器或者出口100，诸如在公开号为US2006-0038968的美国专利申请中公开的那样，在本文中以引用的方式将该申请的内容整体并入本文中。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包括出口，所述出口覆盖在多孔材料110中，所述材料用于从气体中分离液体以进行单液相液体抽取。在多孔材料110下游的腔120保持在小的负压下，并且充满了液体。在腔120内的负压使得在多孔材料的孔中形成弯月面阻止周围气体(例如，空气)被抽到液体去除装置100的腔120内。然而，当多孔材料110与液体接触时，不会形成用于限制流动的弯月面，液体可以自由流动到液体去除装置100的腔120内。多孔材料110沿着阻挡构件10(并且围绕所述间隙)沿径向向内延伸，并且抽取速率根据多孔材料110被液体覆盖的程度变化。

期望对介于阻挡构件10和衬底W之间的液体的弯月面进行控制。在衬底W的扫描期间(在该期间衬底在阻挡构件10和投影系统PL下面移动)，弯月面可以在移动的衬底W所施加的拉力作用下拉向或者拉离光轴。这可能导致液体损失而引起液体的挥发，因而冷却衬底并且引起后续的收缩和重叠误差。可替换地或者附加地，在液滴和抗蚀剂光化学物质相互作用后可能遗留液体应力。另一个潜在的问题是将气体(例如，空气)混入在投影系统PL和衬底W之间的空隙中，这可能在弯月面被拉入所述空隙时，产生气泡或者并使投影图像质量恶化。在实施例中，板200设置在液体去除装置100和衬底W之间，以使得液体抽取功能和弯月面控制功能可以相互分离，并且可以针对所述每一个功能对所述阻挡构件10进行优化。

粘性拉力长度可能在弯月面没有断裂时对可能的最大扫描速度具有很大的影响，所述粘性拉力长度是指在所述空隙的起始处(即，从流动控制板50的径向最内边缘)与介于阻挡构件10和衬底W之间的弯月面之间的距离。通过保持低的所述粘性拉力长度以减小或最小化所述弯月面上的拉力，可以减小或最小化粘性拉力的积累。然而，粘性拉力长度也可能产生阻力，所述阻力迫使流体进入上通道220(下面将进行描述)。部分地由于空间的限制，不可能将抽取器组件70设置成与所述空隙的边界更加接近。在阻挡构件10和衬底W之间的所述间隙的高度也对阻力产生影响。这样，最优的间隙高度和长度可能是由阻力之间的平衡决定的，所述阻力由间隙尺寸、粘性摩擦力(间隙越小＝粘性梯度越大＝粘性摩擦力越大)、动态压力(空隙越大＝要回转的液体量越大)和毛细压力(空隙越大＝用于抵抗载荷的毛细压力越小)。为了处理这些问题，板200被定位在液体去除装置100和衬底W之间。板200可以是从阻挡构件10的垂直表面沿径向向内凸出的凸出物的形式，所述阻挡构件10位于抽取器元件70沿径向向外的位置处。所述凸出物或者板200分隔器或者具有将介于液体去除装置100和衬底W之间的空隙分割成两个通道(上通道220和下通道230)的作用的任何其他元件，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的底表面和衬底W之间。每个通道在其径向最内端都是开放的，通向所述空隙。所述板的厚度不是很严格的。尽管在图6中示出上通道220沿水平方向延伸，但并不是必需的。在图6中上通道220沿水平方向延伸的原因是因为部件的结构配置。不过上通道220也可以沿垂直方向或者介于垂直方向和水平方向之间的任何方向延伸。在上通道220内作用在液体上的重力压力很小，如果需要，可以通过施加负压(例如，通过液体去除装置100本身或者通过下面要描述的诸如通气孔250的另外的通道)而抵消。

在实施例中，位于液体去除装置100和板200之间的上通道220比位于板200和衬底W之间的下通道230要窄。下通道的高度介于250mm和50μm之间，或者介于100μm和60μm之间，该高度依赖于设计(来自流动图案的粘性拉力长度)、流体参数(粘性，密度，表面张力)和/或表面性能(由结合能量表面/液体和液体表面张力造成的接触角)。例如，通过使上通道220比下通道窄2-3倍，能够使上通道220具有更强的毛细效应。可替换地或者附加地，上通道220可以由比下通道230更亲液的表面形成。然而，上通道220也可以比下通道230更宽。如果上通道220太窄，则由于摩擦阻力太大并且板200和抽取器120之间的弯月面承载了足够大的流体压力，在所述通道的液体不会流动。这样，如果上通道220制作得比下通道230宽(例如在150μm范围内)，所述下通道可能在60μm，这些难题就可以解决了。当通道宽度高于250μm时，毛细效应就会降低。为了提高毛细效应，上通道220可以被制成亲液的或者可以制作接近所述弯月面的高度台阶，以使得该通道在沿径向向内方向上要比在沿径向向外方向上宽。

可以将负压施加在上通道220中，而不是将其通过通气孔250(例如，通过孔250)通向大气。通过这种方式，上通道220可以做的更宽。

这样，存在两个弯月面310，320。第一弯月面310定位在板200上面，并且在多孔材料110和板200的上表面之间延伸；第二弯月面320定位在板200的下面，并且在板200和衬底W之间延伸。抽取器组件70可以被最优化以控制第一弯月面优化地抽取液体并且控制第二弯月面320的位置，以使得用于第二弯月面的粘性拉力长度减小。而且，抽取器组件70(尤其是板200)的特性可以被最优化使其积极地促使弯月面320保持粘附于板200上，以使得在阻挡构件10下面的衬底W的扫描速度可以增加。作用于第二弯月面320上的毛细作用力是向外的，并且与邻近所述弯月面的液体中的负压平衡，以使得所述弯月面可以基本保持静止。通过减小弯月面与表面之间的接触角，可以调整作用在弯月面上更高的负载(例如，通过粘性拉力和惯性)。

在图6中示出基本的抽取器组件70。通气孔250设置在板200的径向向外的最末端，以使得第一弯月面310可以自由地在多孔材料110下向内或向外移动，这样液体去除装置100的抽取速率可以根据多孔材料110被液体覆盖的程度而改变。正如图6所示，第二弯月面320粘附在板200的下部最内边缘。

在图6中，板200的内部最下边缘设置有尖锐的边缘，以将第二弯月面320基本锁定在合适的位置。在实施例中，边缘的半径小于0.1mm，小于50μm，小于20μm或者大约是10μm。

基本锁定第二弯月面320的可替代的方法是改变板200的表面的表面性能，其中第二弯月面粘附在所述板200上。例如，由于第二弯月面的形状需要改变以使其从亲液表面通到疏液表面，所以在板200的径向向外的方向上从亲液的表面变成疏液的表面也可以导致第二弯月面320由于这种变化被锁定。另一种替代方式是将板200的表面从粗糙表面变为光滑表面。当粗糙表面完全浸湿时，所述粗糙表面可以用作弯月面俘获。如果所述表面没有完全浸湿，且所述液体仅在粗糙表面的最高处，则粗糙表面可以用作在诸如所谓的荷叶效应中的疏液表面。电子润湿可以用于局部俘获所述弯月面。这种方法的优点是它可以打开或者关闭。

在图7和图8中示出了另外两个实施例，所述实施例在使用中对于防止第二弯月面320向外移动是有用的。在图7中，板200的底表面成一定角度以使得它与衬底W之间的距离在向外的方向上(离开光轴的方向)增加了。这样，第二弯月面320的长度需要为第二弯月面向外的移动增加，并且没有积极意义。相反，板200具有相对于液体去除装置成一定角度的上表面，以使得在板200的上表面和液体去除装置100之间距离进一步减小以远离光轴。这促使第一弯月面310向外移动，以使得液体去除装置的抽取能力增加。

基本将弯月面320锁定在合适位置的另一个或者可替代的方法是提供在板200的底表面和衬底W之间的距离的台阶式变化，以使得为了越过台阶280，第二弯月面320的长度必须极大增加。第二弯月面320的这种在长度上的增加需要能量，因此对于锁定第二弯月面320的位置是有用的。

图9示出了实施例，所述实施例除了下面描述的内容之外，与之前的一个或者多个实施例都是一样的。在该实施例中，板200在基本平行于衬底W的平面上是可平移的。当衬底向如箭头410所示的右手侧方向移动时，板200也以等于或者小于所述衬底W速度的两倍的速度向如箭头400所示的右手侧移动。这是由图9中不同大小的箭头表示的。当然这两个移动都是相对于投影设备PL和阻挡构件10的。在该相对速度范围内，衬底W和板200之间的速度差减小了。例如，如果板以衬底W的速度的一半被移动，这意味着由于衬底相对于所述板的速度减小了一半，使所述弯月面320破碎的最大的扫描速度增加2倍。所述第一弯月面310只经历板的移动。可能有必要在阻挡构件的侧壁上设置与通气孔250相等价的通气孔，而不是穿过所述板200设置。所述板的低速(即直到等于衬底的速度)与更高的速度(直到两倍于衬底的速度)具有相同的优势，但是低速更容易实现。

在实践中，所述板可以以任何减小板200的密封表面与衬底W之间的相对速度的速度移动。在扫描过程中，为了防止所述板沿某方向的累积移动，所述板只在衬底W的快速移动时移动，并且之后可以在稍慢的移动中或者在没有移动期间被逐渐地移回中心位置。这样，在Y扫描中，所述板可以在迂回中简单地向上或向下移动，在X扫描中，所述板可以随衬底一起移动。在Y扫描中，所述板可以移回其原始位置以防止在X方向上的累积移动。

所述板的移动可以主动的，也可以是被动的。在所述板主动移动的情况下，设置控制系统，所述控制系统与光刻设备的总控制器交换数据以协调板200和衬底W的移动。板200可以是被(例如，压电致动器，线性电机等)激励的。在所述板被动移动的实施例中，所述板可以通过弹簧连接到阻挡构件10上以定位在X-Y方向上。在可移动板200和衬底W之间的摩擦力可以为使所述板沿与衬底W相同方向的移动提供足够的作用力。通过在板200的边缘上增加亲液涂层，增加了由衬底W通过液体施加在所述板上的作用力。选择所述弹簧的强度以使所述板只在高速步进移动中移动。

图10和11示出了两个上面描述的移动的板的实际的实施例，其中所述板的移动是主动的，也就是说它是在致动器的作用下移动的。图10a示出了衬底W在投影系统PL下的移动，图10b示出了板200在静态阻挡构件10和投影系统PL下的移动。衬底在投影系统PL下从位置1到位置2(图10a)被扫描，以使得当图案形成装置被扫描过时显示阴影矩形块。在该扫描过程中，板200沿从位置1到位置2的对角线路径而行(慢慢地)(图10b)。在步进运动中(2-3-4)，要减小步进运动过程中板200和衬底W的相对速度，所述板也可以如图10b所示的(2-3-4)从左侧移动到右侧移动。为了使所述板在适当位置以在扫描的最后再次沿X方向移动，来减小在X步进过程中衬底对于所述板的相对速度，在从4-5的扫描中，板200慢慢地穿过另一条对角线路径。图10c示出了衬底W和板200的绝对速度以及衬底W与板200的相对速度。从该图中容易看出可移动板的实施例是如何降低衬底W相对于板200的相对速度的，以及所述实施例如何在弯月面损坏之前使衬底W产生更大的速度而带来更大的生产率的。

图11a-c示出了的原理与图10a-c示出的相似，除了更长时间的扫描以允许两倍曝光。

尽管描述的所述实施例是关于弯月面存在于所述板上方和下方的情况，但不是必需如此，并且所述原理可以用于其他的应用，尤其是在浸没式光刻领域。在可替代的实施例中，省略了板200，并且阻挡构件10的底表面以与上述板相同的方式使用。如果在阻挡构件10上设置更大的中心开口，通过所述开口投影束PB可以投影到所述衬底W上，则为了降低衬底W相对于阻挡构件10的密封表面的相对速度，阻挡构件10可以自己沿与衬底W相同的方向移动。

在实施例中，由于控制器具有关于所述衬底在曝光过程中要经历的移动的数据，使其能够在衬底相对于投影系统的缓慢的移动中，移动可移动板/构件靠近极限位置(或者回到中心位置)，以针对将来衬底相对于投影系统的高速移动，使板/构件的可能的移动最大化，因而所述控制器可以预见将来密封表面所需的可能移动。

图12示出了实施例，所述实施例除了下面描述的内容之外，与之前的一个或者多个实施例都是一样的。在该实施例和下面参考图13描述的实施例中，采用测量以降低在第二弯月面320后介于板构件200和衬底W之间的流体轮廓上的液力负载。将逆流施加到在板200附近介于板200和衬底W之间的液体中，以在弯月面之后产生涡流。所述涡流帮助将弯月面从衬底W提升。结果，弯月面毁坏的可能性被降低或者最小化。

涡流(用箭头505示出)是通过在板底表面、分隔器、凸出物或者可移动密封表面200中设置一个或多个出口端口500引起的，其中可移动密封表面200与衬底W相面对。出口端口500由低压源保持在负压下，所述低压源提供的压力在0.5到1.5个大气压之间，或者0.5到1.0个大气压之间，所述压力低于空隙内的液体的压力；以使得液体被从介于板构件200和衬底W(如箭头515所示)之间的空隙被抽吸出来。这样，与上述的一个或多个实施例相比，第二弯月面320所在的位置沿径向更向外。弯月面基本被弯月面锁定特征510锁定在所需位置，所述弯月面锁定特征510可以采用任何形式，例如诸如上面描述的那些形式。在实施例中，特征510是半径大约10μm的锋利边缘。

在图13中示出的实施例与参照图12介绍的实施例是一样的，仅是在图12中的出口端口500被一个或多个入口端口600代替。液体的喷射通过入口端口600供给，并能够产生涡流505，所述涡流505可以降低或者最小化弯月面的毁坏可能性。入口端口600与部件沿径向向内成一定角度并且垂直向下朝向衬底W，以使得具有沿径向向内进入所述空隙的液体部件。离开垂直轴沿径向向内10到60度的角度范围是合适的。

在上面描述的实施例中，产生的涡流505是用于稳定后退的弯月面的涡流。如果衬底W正在阻挡构件10的下面弯月面沿径向向外的位置处移动(也就是，沿径向向外拉动弯月面的底部使其越过弯月面锁定特征510)，则弯月面就在后退。在弯月面前进的情况下(其中粘附到衬底W上的弯月面底部被更朝向投影系统PL下方拉)，或者通过出口端口500排出浸没液体，或者通过入口端口600抽吸浸没液体以倒转涡流505的方向，可能是有益的。

在图14中示出的实施例除了下面所描述的内容之外，与上面描述的一个或者多个实施例都是一样的。在图14中，只示出了板200和衬底W。这是由于只讨论不同的弯月面锁定特征510。所述弯月面锁定特征可以用于本文所述的任何实施例中。

在图14中，气体入口和/或出口端口700设置在边缘710上，第二弯月面320被基本锁定所述边缘710上。在图14所示的情况下，衬底W在图中从右侧向左侧相对于板200移动。这样，所述弯月面(所谓的后退弯月面)就会感受到由与衬底W的表面的摩擦力引起的拉力作用。通过向入口/出口端口700施加负压(例如，大约10mbar)产生气流750以避免弯月面的损坏。所述气流750沿径向向内并且撞击弯月面320，之后被垂直部件引导至入口和/或出口端口700。作用在弯月面320上的摩擦力在弯月面上施加拉力以稳定弯月面的位置。结果，所述弯月面发生损坏所对应的移动速度显著增加了。这样，扫描速度可以极大增加。

图15示出了所述弯月面正在前进的实施例。换句话说，衬底W正在图中从左侧向右侧相对于板200移动，因而产生作用在所述弯月面320上的力，所述作用力试图拉动所述弯月面离开边缘710和入口/出口端口700。在这种情况下，可以在入口/出口端口700上施加过压(例如，10mbar)，以使得形成气流760，所述气流760向下移动并且之后沿径向向外远离所述弯月面320。这也可以在弯月面前进时帮助稳定所述弯月面。

可以设置控制器用于控制何时在入口/出口端口700上施加过压或者负压。所述控制器可以接收输入(例如，控制信号)，所述输入也可以被发送到用于将衬底W定位在投影系统PL下面的定位器。基于所述信息，所述控制器可以计算在阻挡构件10周围的任何位置上的弯月面是否在局部前进或者后退，以及是否需要在局部区域上给入口/出口端口施加负压或者过压以稳定所述弯月面。

图16和17中示出的实施例除了下面描述的内容之外，与上面描述的一个或者多个实施例都是一样的。在图16和17中只示出了板200和衬底W。这是因为只讨论了不同的弯月面锁定特征510。所述弯月面锁定特征可以用于本文所述的任何实施例中。

在该实施例中，使用了被动的装置用于锁定所述弯月面的位置，并且结合使用了之前提到的两种技术。图16示出了后退的弯月面的情况，而图17示出了前进的弯月面的情况。沿着板200的底部是台阶800，这样板200的外底部要比板200的底表面的沿径向向内部分低(也就是离衬底W更近)。

在板200的底表面上沿边缘800径向向外的区域做成疏液的区域，这意味着浸没液体与表面的接触角度大于45°，70°，80°，90°，100°，110°或者120°。这样，在图16示出的后退的情况下，是由疏液的区域810和边缘800组合用于将弯月面锁定到板200上，在图17示出的前进的情况下，主要是边缘800用于锁定弯月面的位置。

如果合适的话，本文所描述的一个或多个实施例的一个或多个特征都可以添加到，或者可替换地应用到或者组合到本文所述的一个或多个其他实施例中。

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。

尽管以上已经做出了具体的参考，在光学光刻的情况中使用本发明的实施例，但应该理解的是，本发明可以用于其他应用中，例如压印光刻，并且只要情况允许，不局限于光学光刻。在压印光刻中，图案形成装置中的拓扑限定了在衬底上产生的图案。可以将所述图案形成装置的拓扑印刷到提供给所述衬底的抗蚀剂层中，在其上通过施加电磁辐射、热、压力或其组合来使所述抗蚀剂固化。在所述抗蚀剂固化之后，所述图案形成装置从所述抗蚀剂上移走，并在抗蚀剂中留下图案。

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)和极紫外(EUV)辐射(例如具有5-20nm范围内的波长)，以及粒子束，例如离子束或电子束。

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)。

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衬底的局部表面区域上。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，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，浸没液体有时以可以使用水或与水有关的术语表示，例如水利的，厌水的，湿度等等。

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

1.一种光刻设备，包括：

阻挡构件，所述阻挡构件设置用于在投影系统和衬底之间围成空隙并且至少部分地将液体限制在所述空隙中，所述阻挡构件包括：

抽取器，所述抽取器设置用于将液体从所述阻挡构件和所述衬底之间去除，以及

板，所述板设置在所述抽取器和所述衬底之间，以使得对所述空隙开放的第一通道形成于所述抽取器和所述板之间，并且使对所述空隙开放的第二径向延伸通道形成于所述板和所述衬底之间，其中所述板可在与所述衬底的上表面大致平行的平面内移动。

2.根据权利要求1所述的设备，其中所述第一通道是沿径向延伸的。

3.根据权利要求1所述的设备，其中所述第一通道比第二径向延伸通道窄。

4.根据权利要求1所述的设备，其中所述第一通道沿径向向外的方向变窄。

5.根据权利要求1所述的设备，其中所述第二径向延伸通道沿径向向外的方向变宽。

6.根据权利要求1所述的设备，其中所述板具有弯月面锁定特征，使其积极地防止粘附到所述弯月面锁定特征上的弯月面在所述弯月面锁定特征的径向向外处移动。

7.根据权利要求6所述的设备，其中所述弯月面锁定特征包括端口，所述端口设置成连接到负压源、过压源，或者这两者，以在所述弯月面上产生气流。

8.根据权利要求7所述的设备，其中端口围绕整个阻挡构件延伸。

9.根据权利要求8所述的设备，其中所述端口包括多个独立可控部分，以使得所述端口的一部分能够接通负压，而另一部分能够接通过压。

10.根据权利要求1所述的设备，其中所述板的底表面具有形成于其上的台阶，以使得所述第二径向延伸通道沿台阶径向向外变宽。

11.根据权利要求1所述的设备，其中所述板的底表面具有形成于其上的台阶，以使得所述第二径向延伸通道沿台阶径向向内变宽。

12.根据权利要求11所述的设备，设置成使得液体与所述台阶沿径向向外的底表面成大于45°的接触角。

13.根据权利要求1所述的设备，其中所述板具有径向最内的底部边缘，所述边缘的半径小于0.1mm。

14.根据权利要求1所述的设备，其中所述板在下侧上其表面性能沿径向向外的方向由疏液性变为亲液性。

15.根据权利要求1所述的设备，其中所述板在下侧上其表面粗糙度沿径向向外的方向由相对粗糙变到相对平滑。

16.根据权利要求1所述的设备，其中抽取器包括多孔材料，通过所述多孔材料去除所述液体。

17.根据权利要求16所述的设备，其中所述多孔材料沿径向方向延伸，且抽取器的抽取能力设置成在使用中随着所述多孔材料被液体覆盖的面积的增加而增加。

18.根据权利要求1所述的设备，其中进一步包括控制器，所述控制器适用于控制所述板沿与衬底被移动方向基本相同的方向相对于投影系统的移动，其中所述板的移动速度在衬底移动的至少一部分期间等于或小于衬底速度的两倍。

19.根据权利要求1所述的设备，还进一步包括位于板的表面中、设置成与所述衬底相面对的入口、出口、或者这两者。

20.根据权利要求19中所述的设备，其中所述入口、出口或者这两者设置成连接到低压源、高压源、或者这两者，以产生在所述板和衬底之间的涡流。

21.根据权利要求20中所述的设备，设置成为入口、出口或者这两者提供0.5到1.0个大气压之间的压力，所述压力低于所述板和衬底之间的液体的压力。

22.根据权利要求19所述的设备，进一步包括在所述板表面上的弯月面锁定特征，并且该弯月面锁定特征位于所述入口、出口或者这两者沿径向向外的位置处。

23.根据权利要求1所述的设备，还进一步包括在所述板的表面上的入口，所述入口设置成面对所述衬底。

24.根据权利要求23所述的设备，其中构造入口的形状以产生至少部分地沿径向向内的液流，用于在所述板和衬底之间的液体中产生涡流，所述涡流沿径向向外靠近所述衬底，垂直地朝向所述板，然后沿着所述板沿径向向内移动。

25.根据权利要求23所述的设备，进一步包括位于所述板表面上的弯月面锁定特征并且所述弯月面锁定特征位于所述入口沿径向向外的位置处。

26.根据权利要求23所述的设备，其中入口设置用于形成喷射以在所述板和衬底之间的液体中产生逆流。

27.根据权利要求1所述的设备，还进一步包括位于所述板上的端口，所述端口设置用于在所述板和衬底之间的液体中产生涡流。

28.根据权利要求1所述的设备，设置成在第一通道中产生负压。

29.一种器件制造方法，包括步骤：

使用阻挡构件将液体限制在投影系统和衬底之间的空隙中；

相对于投影系统移动所述衬底；

将阻挡构件的表面沿一方向移动，其中部件沿与衬底的移动方向大致相同的方向移动，在衬底移动的至少一部分期间，该部件移动速度等于或小于衬底速度的两倍，以使得在所述表面和衬底之间的液体的弯月面在其上有作用力，所述作用力比没有表面移动时的作用力要小；以及

将图案从图案形成装置转移到衬底上。