CN102455604B - 流体处理结构、光刻设备和器件制造方法 - Google Patents

流体处理结构、光刻设备和器件制造方法 Download PDF

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Abstract

一种用于光刻设备的流体处理结构，该流体处理结构在从配置成包括浸没流体的空间至流体处理结构外部的区域的边界处具有：一个或更多的弯液面钉扎特征，用于阻止浸没流体从空间在径向向外的方向上通过；气体供给开口，位于一个或更多的弯液面钉扎特征的径向外侧；和至少一个气体回收开口，位于一个或更多的弯液面钉扎特征的径向外侧且至少部分地围绕气体供给开口。

Description

流体处理结构、光刻设备和器件制造方法
技术领域
本发明涉及一种流体处理结构、一种光刻设备和一种使用光刻设备制造器件的方法。
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扫描所述衬底来辐射每一个目标部分。也能够以通过将图案压印(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的折射率的液体(例如水)中，以便填充投影系统的最终元件和衬底之间的空间。在一实施例中，液体为蒸馏水，尽管也可以应用其他液体。本发明的一实施例将参考液体进行描述。然而，其他流体可能也是合适的，尤其是润湿性流体、不可压缩的流体和/或折射率比空气高的流体，期望地是折射率比水高的流体。除气体之外的流体尤其是期望的。这样能够实现更小特征的成像，因为曝光辐射在液体中将会具有更短的波长。(液体的作用也可以看作提高系统的有效数值孔径(NA)并且也增加了焦深。)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)。
将衬底或衬底和衬底台浸入液体浴器(参见，例如美国专利号4,509,852)意味着在扫描曝光过程中必须加速大体积的液体。这需要额外的或更大功率的电动机，而且液体中的湍流可能会导致不希望的或不能预期的效果。
在浸没系统中，浸没流体由流体处理系统、装置结构或设备来处理。在一实施例中，流体处理系统可供给浸没流体并且因此可以是流体供给系统。在一实施例中，流体处理系统可以至少部分地限制浸没流体，并且因此可以是流体限制系统。在一实施例中，流体处理系统可以给浸没流体提供阻挡件，并且因此可以是阻挡构件，例如流体限制结构。在一实施例中，流体处理系统可以生成或使用气体流，例如帮助控制浸没流体的流动和/或位置。气体流可以形成密封，以限制浸没流体，使得流体处理结构可以被称为密封构件；这样的密封构件可以是流体限制结构。在一实施例中，浸没液体被用作浸没流体。在这种情形中，流体处理系统可以是液体处理系统。在对上述的描述的提及中，在这一段落中对关于流体所限定的特征的提及可以被理解成包括关于液体所限定的特征。
发明内容
如果浸没液体被流体处理系统限制至在投影系统下面的表面上的局部区域，那么弯液面在流体处理系统和所述表面之间延伸。如果弯液面与所述表面上的液滴碰撞，那么这可能导致气泡包含在浸没液体中。液滴可能由于诸多原因(包括由于从流体处理系统泄漏)出现在所述表面上。浸没液体中的气泡可能导致成像误差，例如通过在衬底的成像期间与投影束相互干扰。
例如期望提供光刻设备，其中至少减小了气泡包含的可能性。
根据一个方面，提供了一种用于光刻设备的流体处理结构，所述流体处理结构在从配置成容纳浸没流体的空间到所述流体处理结构外部的区域的边界处具有：弯液面钉扎特征，用于阻止浸没流体从所述空间在径向向外的方向上通过；气体供给开口，位于弯液面钉扎特征的径向外侧；和气体回收开口，位于弯液面钉扎特征的径向外侧且至少部分地围绕所述气体供给开口。
根据一个方面，提供了一种用于光刻设备的流体处理结构，所述流体处理结构在从配置成容纳浸没流体的空间到所述流体处理结构外部的区域的边界处连续地具有：弯液面钉扎特征，用于阻止浸没流体从所述空间在径向向外的方向上通过；气体回收开口，位于弯液面钉扎特征的径向外侧；和气体供给开口，位于气体回收开口的径向外侧。
根据一个方面，提供了一种用于光刻设备的流体处理结构，所述流体处理结构在配置成容纳浸没流体的空间到所述流体处理结构外部的区域的边界处连续地具有：弯液面钉扎特征，用于阻止浸没流体从所述空间在径向向外的方向上通过；气体供给开口，位于弯液面钉扎特征的径向外侧；和流体供给开口，位于气体供给开口的径向外侧，用于供给可溶解在所述浸没流体中的可溶解流体，所述可溶解流体在溶解到所述浸没流体中时降低了所述浸没流体的表面张力。
根据一个方面，提供了一种光刻设备，包括流体处理结构，所述流体处理结构在从配置成容纳浸没流体的空间到所述流体处理结构外部的区域的边界处具有：弯液面钉扎特征，用于阻止浸没流体从所述空间在径向向外的方向上通过；和气体供给开口，位于弯液面钉扎特征的径向外侧；和用于将部件与所述流体处理系统热屏蔽的保温盖，所述保温盖包括气体回收开口，位于弯液面钉扎特征的径向外侧且至少部分地围绕所述气体供给开口。
根据一个方面，提供了一种器件制造方法，包括：通过被限制至投影系统的最终元件与衬底之间的空间的浸没液体投影图案化的辐射束；通过开口将气体提供至靠近所述浸没液体的弯液面的位置；和通过气体回收开口从所述开口回收气体。
根据一个方面，提供了一种器件制造方法，包括：通过被限制至投影系统的最终元件和衬底之间的空间的浸没液体投影图案化的辐射束；通过开口将气体提供至靠近浸没液体的弯液面的位置；提供可溶解在浸没流体中的流体，该可溶解的流体在溶解到浸没流体中时降低浸没流体的弯液面的表面张力；和将所述可溶解的流体提供至在提供气体的位置的径向外侧的位置处的流体供给开口。
附图说明
下面仅通过示例的方式，参考示意性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参考标记表示相应的部件，在附图中：
图1示出根据本发明的一实施例的光刻设备；
图2和图3示出用于光刻投影设备中的液体供给系统；
图4示出用在光刻投影设备中的另外的液体供给系统；
图5示出用在光刻投影设备中的另外的液体供给系统；
图6示出用在光刻投影设备中的另外的液体供给系统的横截面视图；
图7示出用在光刻投影设备中的液体供给系统的平面图；
图8示出作用到导致特殊的接触角的表面上的液滴上的力的横截面视图；
图9是临界扫描速度与浸没液体的pH值的关系图；
图10示出用在光刻投影设备中的另外的液体供给系统的横截面视图；
图11示出用在光刻投影设备中的液体供给系统的平面图；
图12示出用在光刻投影设备中的液体供给系统和保温盖的平面图；
图13示出用在光刻投影设备中的液体供给系统和保温盖的平面图；和
图14示出用在光刻投影设备中的液体供给系统的平面图。
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，其构造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MA的第一定位装置PM相连；
-支撑台，例如用于支撑一个或更多的传感器的传感器台，或构造用于保持衬底(例如涂覆有抗蚀剂的衬底)W的衬底台WT，与配置用于根据确定的参数精确地定位所述台的表面(例如衬底W)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。
照射系统IL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来保持图案形成装置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来保持图案形成装置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PS)。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的辅助特征)。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MA可以是透射式的或反射式的。图案形成装置MA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，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它因素所适合的。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或更多台(或平台或支撑件)，例如两个或更多的衬底台或一个或更多的衬底台以及一个或更多的传感器台或测量台的组合的类型。在这种“多台”机器中，可以并行地使用多个台，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。光刻设备可以具有两个或更多的图案形成装置台(或平台或支撑件)，其可以以与衬底台、传感器台和测量台相类似的方式并行地使用。
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SO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SO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IL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IL用于调节所述辐射束B，以在其横截面中具有所需的均匀性和强度分布。与所述源SO相似，可以将照射器IL考虑成或不考虑成形成光刻设备的一部分。例如，照射器IL可以是光刻设备的组成部分或可以是与光刻设备分立的实体。在后者的情形中，可以配置光刻设备用以允许将照射器IL安装到其上。可选地，照射器IL是可拆卸的，且可以被独立地提供(例如通过光刻设备制造商或另一供应商来提供)。
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，其将辐射束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，或者可以是固定的。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C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M1、M2可以位于所述管芯之间。
所示的设备可以用于以下模式中的至少一种中：
1.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。
2.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)。
3.在另一种模式中，将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B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，根据期望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。
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制造具有微米尺度或甚至纳米尺度的部件的其他的应用，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)、薄膜磁头等的制造。
用于在投影系统PS的最终元件和衬底之间提供液体的布置可以被分类成三大类。它们是浴器类型布置、所谓的局部浸没系统和全润湿浸没系统。在浴器类型的布置中，基本上整个衬底W和可选地衬底台WT的一部分被浸没到液体的浴中。
局部浸没系统使用液体处理系统，其中仅将液体提供到衬底W的局部区域。在平面视图中，液体所填充的空间小于衬底W的顶部表面，并且在液体所填充的区域相对于投影系统PS基本上保持静止的同时，衬底W在所述区域下面移动。图2-7显示可以用在这样的系统中的不同的供给装置。设置密封特征以将液体对局部区域密封。在PCT专利申请公开出版物WO99/49504中公开了已经提出用于为其进行布置的一种方式。
在全润湿布置中，未限制液体。衬底的整个顶表面和衬底台的所有部分或一部分被浸没液体覆盖。至少覆盖所述衬底的液体的深度是小的。液体可以是衬底上的液体膜，诸如薄膜。浸没液体可以被供给至或到投影系统的区域中和面对投影系统的正对表面(诸如正对表面可以是衬底和/或衬底台的表面)。还可以将图2-5中的任何液体供给装置用在这样的系统中。然而，未设置密封特征，密封特征是不起作用的、不像通常那样有效或者另外地对于密封液体与仅局部区域是无效的。
如图2和图3所示，液体优选地沿着衬底W相对于所述最终元件的移动方向，通过至少一个入口供给到衬底上。在所述液体已经在投影系统下面通过后，所述液体通过至少一个出口去除。当衬底在所述元件下面沿着-X方向被扫描时，液体在所述元件的+X一侧供给并且在-X一侧去除。图2是所述布置的示意图，其中液体通过入口供给，并在所述元件的另一侧通过与低压源相连的出口去除。在图2的图示中，液体沿着衬底相对于所述最终元件的移动方向供给，但这不是必需的。可以在所述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，其中在所述最终元件的周围在两侧上以规则的重复方式设置了四组入口和出口。注意到，由图2和3中的箭头显示液体的流动方向。
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两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，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能依赖于衬底W的移动方向(另外的入口和出口组合是不起作用的)。注意到，由图4中的箭头显示衬底的方向和流体的流动方向。
已经提出的另一种布置是为液体供给系统设置液体限制结构，所述液体限制结构沿投影系统PS的最终元件和衬底台WT之间的空间的边界的至少一部分延伸。图5中示出了这种布置。
图5示意性地示出具有液体限制结构12的局部液体供给系统或流体处理系统，其沿投影系统的最终元件和衬底台WT或衬底W之间的空间的边界的至少一部分延伸。(请注意，在下文中提及的衬底W的表面也另外地或可替换地表示衬底台的表面，除非另外地特别指出。)尽管可以在Z方向上(在光轴的方向上)存在一些相对移动，但是液体限制结构12在XY平面内相对于投影系统基本上是静止的。在一实施例中，在液体限制结构12和衬底W的表面之间形成密封，且所述密封可以是非接触密封，例如气体密封(这样的具有气体密封的系统被在欧洲专利申请公开出版物EP-A-1,420,298中公开)或液体密封。
液体限制结构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可围绕投影系统PS的像场形成，使得液体被限制在衬底W的表面和投影系统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的最终元件下面且围绕投影系统PS的所述最终元件的液体限制结构12形成。经液体入口13使液体进入到在投影系统PS下面且在液体限制结构12内的空间11中。可通过液体出口13移除所述液体。所述液体限制结构12可延伸到略微高于投影系统PS的最终元件的位置上。液面升高至所述最终元件的上方，使得提供了液体的缓冲。在一实施例中，所述液体限制结构12具有内周，其在上端部处与投影系统PS或其最终元件的形状紧密地一致，且例如可以是圆的。在底部处，所述内周与像场的形状紧密地一致(例如是矩形的)，但这不是必需的。
所述液体可以由气体密封16包含在空间11中，该气体密封16在使用期间形成在阻挡构件12的底部与衬底W的表面之间。气体密封由气体形成。气体密封中的气体被在压力作用下经由入口15提供至阻挡构件12和衬底W之间的间隙中。经由出口14抽取气体。在气体入口15上的过压、出口14上的真空水平以及所述间隙的几何形状被布置成使得形成限制所述液体的向内的高速气流16。气体作用于阻挡构件12和衬底W之间的液体上的力把液体保持在空间11中。所述入口/出口可以是围绕空间11的环形槽。所述环形槽可以是连续的或不连续的。气流16有效地将液体保持在空间11中。在公开号为US2004-0207824的美国专利申请出版物中公开了这样的系统，在此通过参考将其全部内容并入本文中。在一实施例中，液体限制结构12不具有气体密封。
图6示出了作为液体供给系统的一部分的液体限制结构12。液体限制结构12围绕投影系统PS的最终元件的周边(例如圆周)延伸。
部分地限定空间11的表面中的多个开口20提供液体至空间11。液体在进入到空间11之前分别通过各自的腔24、26穿过侧壁28、22中的开口29、20。
密封设置在液体限制结构12的底部和(例如衬底W、或衬底台WT或上述两者)正对表面之间。在图6中，密封装置配置成提供非接触密封，且由多个部件构成。在从投影系统PS的光轴的径向外侧处设置有(可选的)流量控制板51，其延伸到空间11中。控制板51可以具有允许流动的液体从其中穿过的开口55；如果控制板51沿着Z方向(例如平行于投影系统PS的光轴)移位，那么该开口55可能是有利的。在面对所述正对表面(例如衬底W)(例如与其相对)的液体限制结构12的底表面上的流量控制板51的径向外侧处可以设置开口180。开口180可以沿着朝向正对表面的方向提供液体。在成像期间，这可以用在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的气体的形成。
开口180的径向外侧处可以设置抽取器组件70以从液体限制结构12和正对表面之间抽取液体。抽取器组件70可以作为单相或两相抽取器操作。抽取器组件70用作弯液面钉扎特征。
在抽取器组件的径向外侧处可以设置气刀90。在美国专利申请公开出版物US 2006/0158627中详细地公开了抽取器组件和气刀的布置，在此通过参考将其全部内容并入本文。
作为单相抽取器的抽取器组件70可以包括诸如在美国专利申请公开出版物US 2006-0038968中所公开的入口、液体移除装置或抽取器，通过参考将其全部内容并入本文中。在一实施例中，液体移除装置70包括被覆盖在多孔材料111中的入口，该多孔材料11用于分离液体与气体以使得能够进行单液相液体抽取。选择腔121中的负压，使得在多孔材料11的孔中所形成的弯液面防止周围环境气体被抽吸到液体移除装置70的腔121中。然而，在多孔材料111的表面开始与液体接触时，没有限制流动的弯液面，且液体可以自由地流动到液体移除装置70的腔121中。
多孔材料111具有大量的小孔，每个小孔具有在5至50微米的范围内的尺寸，例如宽度，诸如直径。多孔材料111可以保持在高于表面(诸如正对表面)50至300微米的范围内的高度上，从所述表面移除液体，例如衬底W的表面。在一实施例中，多孔材料11对于浸没液体(例如水)是至少略微亲液的，即具有小于90°的动态接触角，期望小于85°或期望小于80°。
虽然未在图6中具体地示出，液体供给系统具有用于处理液面变化的布置。这使得在投影系统PS和液体限制结构12之间聚积的液体可以被处理且不会逸出。一种处理该液体的方式是提供疏液(例如疏水)涂层。所述涂层可以在围绕开口的液体限制结构12的顶部周围和/或投影系统PS的最后光学元件周围形成带。所述涂层可以是投影系统PS的光轴的径向外侧。疏液(例如疏水)涂层帮助保持空间11中的浸没液体。
另一局部区域布置是利用气体拖曳原理的流体处理系统。已经描述了所谓的气体拖曳原理，例如在美国专利申请公开出版物US 2008-0212046、US 2009-0279060和US 2009-0279062中。在所述系统中，抽取孔布置成可能期望具有角的形状。所述角可以与优选的移动方向对准，诸如步进或扫描方向。与如果两个出口被垂直于优选的方向对准的情况相比，针对于在优选方向上的给定速度，这减小了流体处理结构的表面中的两个开口之间的弯液面上的力。然而，可以将本发明的一实施例应用至流体处理系统，该流体处理系统在平面图中具有任何形状或具有诸如布置成任何形状的抽取开口等部件。这样的在非限制性列表中的形状可以包括椭圆，诸如圆形，诸如矩形等直线形(例如正方形)或诸如菱形等平行四边形或具有多于四个角的带角的形状(诸如四角星形或更多角星形)。
在本发明的一实施例可能涉及的US 2008/0212046 A1的系统的变体中，布置有开口的带角形状的几何构型允许为在扫描方向和步进方向上对准的角设置(在约60°和90°之间、期望在75°和90°之间以及最期望在75°和85°之间)尖角。这允许在每一对准的角的方向上增加速度。这是因为由于不稳定的弯液面(例如在超过临界速度时)所生成的液滴在扫描方向上被减小。在角与扫描和步进方向对准的情况下，可以在这些方向上实现速度增加。期望地，在扫描和步进方向上的移动速度可能是大致相等的。
图7示出了流体处理系统或液体限制结构12的弯液面钉扎特征的示意图和平面图，该液体限制结构12具有体现气体拖曳原理的抽取器且本发明的实施例可能与之相关。示出了弯液面钉扎装置的特征，其可以例如替代图5的弯液面钉扎布置14，15，16或至少图6中显示的抽取器组件70。图7的弯液面钉扎装置是抽取器的形式。弯液面钉扎装置包括多个分离的开口50。每个开口50显示为圆形，尽管这不是必须的。实际上，一个或更多的开口50可以是从下述形状选择的一个或更多个开口：圆形、椭圆形、直线形(例如正方形或矩形)、三角形等，一个或更多的开口可以是细长的。每一开口在平面图中的长度尺寸大于或等于0.2mm的(例如在从一个开口至相邻开口的方向上)，期望地大于或等于0.5mm或1mm，在一实施例中是从0.1mm至10mm的范围内选择的，在一个实施例中是从0.25mm至2mm的范围选择的。在一实施例中，每一开口的宽度是从0.1mm至2mm的范围选择的。在一实施例中，每一开口的宽度是从0.2mm至1mm的范围选择的。在一实施例中，所述长度尺寸在0.2mm至0.5mm的范围内，期望地在0.2mm至0.3mm的范围内。
图7的弯液面钉扎装置中的每一开口50可以连接至分离的负压源。可替代地或另外地，每一或多个开口50可以连接公共的腔或歧管(其可以是环形的)，其自身保持处于负压。这样，可以在每个或多个开口50处实现均匀的负压。开口50可以连接至围绕流体处理系统(或限制结构)的真空源和/或周围气体环境，其可以增加压强以产生期望的压强差。
在图7的实施例中，所述开口是流体抽取开口。每个开口是用于通过气体、液体或气体和液体的两相流体进入到流体处理系统中的入口。每一入口可以被考虑成空间11的出口。
开口50形成在流体处理结构12的表面中。该表面在使用中面对衬底W和/或衬底台WT。在一实施例中，所述开口位于流体处理结构12的平坦表面中。在一实施例中，可以在衬底构件的底表面上设置脊。至少一个开口可以设置在脊中。开口50可以由针或管限定。一些针(例如相邻的针)的主体可以接合在一起。可以将针接合在一起以形成单个主体。单个主体可以形成带角的形状。
开口50例如是管或细长通路的末端。期望地，所述开口被定位成使得在使用中它们被引导，期望地面对所述正对表面(例如衬底W)。开口50的边缘(即出离表面的出口)可以大致平行于所述正对表面的一部分的顶表面。开口50所连接至的通路的细长轴线可以大致垂直于(与垂直线成+/-45°内，期望在35°，25°或甚至15°内)所述正对表面的顶部(例如衬底W的顶表面)。
每一开口50设计成抽取液体和气体的混合物。从空间11抽取液体，而将气体从开口50的另一侧上的周围气体环境抽取至液体。这产生了如箭头100所示的气流，该气流有效地将弯液面320钉扎在如图7所显示的大致处于适合位置上的开口50之间。气流帮助保持由动量阻挡、由气流引起的压力梯度和/或由液体上的气体(例如空气)流的拖曳(剪切)所限制的液体。
开口50围绕流体处理结构供给液体所至的空间。开口50可以分布在流体处理结构的下表面中。开口50在所述空间周围可以是基本上连续地间隔开的(尽管在相邻开口50之间的间距可以变化)。在本发明的一实施例中，液体总是被在带角的形状周围抽取，且基本上在它撞击带角的形状的位置处被抽取。这被实现，是因为开口50总是在(在带角的形状中)空间周围形成。这样，液体可以被限制至空间11。弯液面可以在操作期间由开口50钉扎。
如图7所见，开口50被定位成以便在平面图中形成带角的形状(即具有角52的形状)。在图7的情形中，这是菱形的形状，期望地是方形，具有弯曲的边缘或侧边54。边缘54，如果是弯曲的，具有负半径。边缘54可以朝向区域中的带角的形状的中心远离角52弯曲。本发明的一实施例可以应用至在平面图中的任意形状，但不限于所显示的形状，例如直线形(例如菱形)、正方形或矩形、或圆形、三角形、星形、椭圆形等。
带角的形状具有与衬底W在投影系统PS的下面行进的主方向对准的主轴110、120。这帮助确保在低于临界扫描速度时，最大扫描速度比如果开口布置成圆形的情况更快。这是因为两个开口50之间的弯液面上的力被以倍数cosθ减小。在此处，θ是连接两个开口50的直线相对于衬底W移动的方向的角度。
正方形带角形状的使用允许沿着步进和扫描方向以相等的最大速度移动。这可以通过使所述形状中的每个角52与扫描和步进方向110、120对准来实现。如果在一个方向(例如扫描方向)上的移动，优选地比在步进方向上的移动更快，那么可以使用菱形。在这样的布置中，菱形的主轴可以与扫描方向对准。对于菱形形状，虽然每一角可以是锐角，但在菱形的两个相邻侧边之间的角度，例如在步进方向上可以是钝角，即大于90°(例如从约90°至120°的范围选择的，在一实施例中从约90°至105°的范围选择的、在一实施例中从约85°至105°的范围选择的)。
可以通过使得开口50的形状的主轴与衬底的主行进方向(通常是扫描方向)对准且使得第二轴线与衬底的另一主行进方向(通常是步进方向)对准来优化生产量。应当理解，θ不同于90°的任何布置将在至少一个移动方向上提供优点。因此，主轴与主行进方向的精确对准不是至关重要的。
提供具有负半径的边缘的优点是角可以制成角更尖锐的。从75至85°的范围或甚至更低的范围选择的角度对于与扫描方向对准的角52和与步进方向对准的角52是可以实现的。如果不是为了这一特征，那么为了在两个方向上被对准的角52具有相同的角度，这些角将必须为90°。如果期望小于90°，将需要选择一个方向具有小于90°的角，结果是另一角将具有大于90°的角度。
在开口50的径向内侧可以没有弯液面钉扎特征。弯液面被用由进入到开口50中的气流所引起的拖曳力钉扎在开口50之间。大于约15m/s、期望地是约20m/s的气体拖曳速度是足够的。液体从衬底的蒸发量可以被减小，由此减小了液体的喷溅以及热膨胀/收缩效应。
在一实施例中，至少三十六(36)个分立的开口50(每个具有1mm的直径且间隔开3.9mm)可以有效地钉扎弯液面。在一实施例中，设置有一百一十二(112)个开口50。开口50可以是正方形，侧边的长度是0.5mm、0.3mm、0.2mm或0.1mm。在这样的系统中的总气体流量为100l/min量级。在一实施例中，总气体流量选自从70l/min至130l/min的范围。
流体处理结构的底部的其它几何构型是可以的。例如，在美国专利申请公开出版物US 2004-0207824或于2009年5月26日申请的美国专利申请US 61/181,158中所公开的任何的结构可以用在本发明的实施例中。
如图7所见，相对于空间11，可以在开口50的外面设置一个或更多的狭缝61。狭缝61可以大致平行于连接开口50的线。在一实施例中，狭缝61可以是沿着所述形状的侧边54设置的一系列分离的孔。在使用中，狭缝61连接至过压且形成围绕由开口50形成的弯液面钉扎装置的气刀(等价于图6和10中的气刀90)。
在本发明的一实施例中的气刀用于减小在正对表面(诸如衬底W或衬底台WT)上留下的任何液体薄膜的厚度。气刀帮助确保液体薄膜不会破裂成液滴，而是朝向开口50驱动液体且抽取液体。在一实施例中，气刀操作以防止形成薄膜。为了实现此目的，期望气刀的中心线和弯液面钉扎开口50的中心线之间的距离在1.5mm至4mm的范围内，期望在2mm至3mm的范围内。气刀布置所沿的线通常遵循开口50的线，使得开口50中的相邻开口与气刀的狭缝61之间的距离在上述的范围内。期望气刀布置所沿的线平行于开口50的线。期望保持开口50中的相邻开口与气刀的狭缝61之间的间距恒定。在一实施例中，期望其沿着气刀的每一中心线的长度。在一实施例中，恒定的间隔可以是在液体处理装置的一个或更多的角的区域中。
参考图2-7，诸如上文所述的局部区域流体处理系统可以遭受包含在空间11中的气泡。如所见的，弯液面320在流体处理系统12和在流体处理系统12下面的表面之间延伸。在图5和6中显示的弯液面320限定了空间11的边缘。在弯液面320和液滴(例如已经从空间11逸出的液体液滴)碰撞所述表面时，气泡可能被包含在空间11中。将气泡包含在空间11中是有害的，这是因为气泡可以导致成像误差。液滴通常在至少三种情况中的一个或更多的情况中遗留在所述表面上：(a)在液体处理装置定位在衬底W的边缘的上方且液体处理装置和衬底W之间具有相对移动时；(b)在液体处理装置定位在面对液体限制结构的正对表面的高度的阶跃上方且在液体处理装置和正对表面之间具有相对移动时；和/或(c)由于在液体处理装置和正对表面之间的太高的相对速度，例如在弯液面变得不稳定时，例如通过超过正对表面的临界扫描速度。气泡可以被包含在液体限制结构12和投影系统PS之间延伸的在图5和6中显示的弯液面400处。在此处，气泡可以由从在液体处理系统12的径向向内的正对表面上的液体入口(图5中的入口13和图6中的入口20)供给的液体产生，该液体包括来自投影系统PS和液体处理装置12之间的气体。
处理气泡包含的困难的多种方式集中于改善液体限制结构12的限制性质。例如，在液体限制结构12和正对表面之间的相对速度可以被减小，以用于防止液体的溢出。
非常小的气泡在它们到达空间11的曝光区域之前可以溶解到浸没液体中。本发明的一实施例利用了溶解速度依赖于所捕获的气体的类型和浸没液体的性质的事实。
二氧化碳(CO2)气泡典型地比空气气泡更快地溶解。CO2的气泡的溶解度是氮气的溶解度的五十五(55)倍，扩散率是氮气的扩散率的0.86倍，CO2的气泡将典型地在相同尺寸的氮气气泡的溶解时间的三十七(37)分之一的时间内溶解。
美国专利申请US 61/313,964，描述了在20℃和1个大气压(atm)的总气压的情况下在浸没液体中具有大于5x10-3mol/kg的溶解度的气体供给至靠近空间11的区域，通过参考将其全部内容包含在本文中。它还描述了将在20℃和1atm的总气压情况下在浸没液体中具有大于3x10-5cm2s-1的扩散率的气体供给至靠近空间11的区域。它还描述了将在20℃和1atm的总气压情况下在浸没液体中的扩散率和溶解度的乘积大于空气的扩散率和溶解度的乘积的气体供给至靠近空间11的区域。
如果气体的气泡在浸没液体中具有高的扩散率、溶解度或扩散率和溶解度的乘积的气体，那么它将更快地溶解到浸没液体中。因此，使用本发明的实施例将减小成像缺陷的数量，由此允许更高的生产量(例如衬底W相对于流体处理系统12的更高的速度)和更低的缺陷率。
因此，本发明的一实施例提供了气体供给装置，所述气体供给装置配置成供给气体至靠近空间11的区域(例如供给气体至一体积空间或朝向一区段供给气体)。具体地，提供气体，使得它存在于靠近在正对表面和液体处理装置之间延伸的弯液面320的区域中。
适合的气体是例如在浸没液体(例如水)中在20℃和1atm的总气压情况下具有大于1X10-3的溶解度的那些气体(例如在1atm的总气压(气体和浸没液体的分压的总和)情况下每单位质量浸没液体的气体质量)。气体体积而不是气体的重量可能是更重要的，这是因为需要特定体积的气体而不是特定重量的气体来填充靠近所述空间的区域。因此，溶解度可以更好表达成每千克液体的气体摩尔数(即mol/kg)。在该情形中，溶解度应当大于5x10-3mol/kg、期望大于10x10-3mol/kg、大于15x10-3mol/kg、大于20x10-3mol/kg或大于25x10-3mol/kg。
适合的气体例如是在20℃和1atm的总气压情况下扩散率大于3x10-5cm2s-1的那些气体。这与空气的扩散率2.3x10-5cm2s-1相比较。期望地，扩散率大于8x10-5、大于1x10-4、或大于5x10-4cm2s-1。大多数气体具有在1-2x10-5cm2s-1之间的扩散率。氧气和氮气的扩散率为2.3x10-5cm2s-1和二氧化碳的扩散率为1.6x10-5cm2s-1。氦气的扩散率为3.8x10-5cm2s-1(溶解度为1.6x10-6kg/kg或4x10-4mol/kg)。氢气的扩散率为5.8x10-5cm2s-1(溶解度为1.6x10-6kg/kg或8x10-4mol/kg)。
尤其期望在20℃和1atm情况下的总气压溶解度大于1x10-3kg/kg或大于3x10-3mol/kg和/或在20℃和1atm的总气压情况下在浸没液体中的扩散率大于3x10-5cm2s-1的气体。在一实施例中，所述气体是扩散率和溶解度的乘积大于空气的扩散率和溶解度的乘积的气体。例如，扩散率和溶解度的乘积应当大于1x10-9cm2s-1(对于溶解度使用质量比)或大于2x10-8molcm2s-1kg-1(对于溶解度使用mol/kg)。期望溶解度和扩散率的乘积大于5x10-9、大于1x10-8或大于3x10-8cm2s-1(对于溶解度使用质量比)或者大于4x10-8、大于10x10-8、大于20x10-8、大于40x10-8或大于50x10-8cm2s-1mol kg1(对于溶解度使用mol/kg)。示例性的气体是二氧化碳。
在一实施例中，使用(在20℃和1atm的总气压的情况下)溶解度和扩散率的乘积比空气更大的气体。可以以kg/kg或以mol/kg测量溶解度。具有这些性质的气体将比空气更快地溶解在浸没液体中，从而允许使用更高的扫描速度，而没有被包含在弯液面320、400处的气泡仍然在曝光时间出现在曝光区域中的风险。
示例性的气体是二氧化碳，其可能是期望的，这是因为它是容易利用的且可以针对其它目的用在浸没系统中。在20℃和1atm的总气压情况下，二氧化碳的溶解度在水中为1.69x10-3kg/kg或37x10-3mol/kg。其它适合的气体可以是氯(7.0x10-3kg/kg或98x10-3mol/kg)、硫化氢(3.85x10-3kg/kg或113x10-3mol/kg)、氯化氢(0.721kg/kg或19753x10-3mol/kg)、氨水(0.531kg/kg或31235x10-3mol/kg)或二氧化硫(0.113kg/kg或1765x10-3mol/kg)。一些这样的气体可能具有一个或更多的缺点。例如，一些这样的气体可能与浸没式光刻设备中的部件反应，和/或可能是有毒的，且因此与二氧化碳相比可能更难以处置和更不被期望。任何容易溶解到浸没液体中的非反应性气体是适合的。
此处描述的本发明的一实施例可以在浸没液体的弯液面320的周围形成CO2气体环境，使得气体在浸没液体中的任何包含产生了溶解在浸没液体中的气体包含物。将在下文参考可溶解的气体是二氧化碳的情况来描述本发明的实施例，但是可溶解的气体可以是任何上文所述的气体。
通过使用气态CO2，与液体液滴碰撞的弯液面320相关的问题即使未被消除，也可以被缓解。典型地，300微米的液滴将产生直径为30微米(即所述尺寸的十分之一)的气泡。这样的二氧化碳气泡将通常在到达曝光区域之前溶解在浸没液体中。(注意到这样尺寸的液滴可能导致一个或更多的其它问题)。因此，由液滴造成的问题将是相对而言不太重要的。浸没系统将对与已经从空间逸出的浸没液体的相互作用具有更大的容许度。
可以通过气体供给开口210提供二氧化碳。气体供给开口210可以在诸如图6的抽取器70或图7中的出口50的弯液面钉扎特征的径向外侧。
通过气体供给开口210提供二氧化碳的另一优点是二氧化碳之后可以在位于弯液面钉扎开口50下面的弯液面320处溶解到浸没液体中。这导致了在弯液面320处的浸没液体变成略微酸性的(pH值降低)。如果浸没液体变成酸性更强的，那么这增加了H3O+离子的出现。H3O+离子的数量的增加导致了固液表面能(γSL)降低。固气表面能(γSG)不变化，且固气表面能(γLG)也不变化。固液表面能的变化因此影响了三个表面能之间的平衡。液体弯液面中的表面张力(尤其是朝向其与固体表面的界面)受到影响。由于表面能的变化所造成的在表面张力的方向变化在图8中示出。图8显示液滴300在表面310上的接触角θC。三个表面能与接触角的关系被在下述方程中给出：
γLGcosθC＝γSG-γSL
根据该方程，固液电表面能(γSL)的降低导致了接触角θC的增加。液体和正对表面之间的接触角θC的增加，尤其在弯液面320处，导致了液体钉扎特征(例如弯液面钉扎开口50)的性能的改善。流体处理系统和正对表面之间的更高的速度可以在液体超出弯液面钉扎特征而被从浸没空间损失之前实现。
图9是显示在液体沿着y轴损失之前浸没液体沿着x轴的pH值与临界扫描速度的图表。该图表针对于特定类型的流体处理系统和具有从美国加州的JSR Micro，Inc公司获取的TCX041的顶涂层的衬底。
图9显示浸没液体的pH值的减小导致了临界扫描速度的增加。临界扫描速度的增加将导致，在没有液体损失风险的情况下(其可能导致如上文所述的成像误差)，生产量随着使用高的扫描速度增加。对于诸如直径为450mm的衬底等更大的衬底尤其是这样。这是因为在这样的衬底上，相对于更小的衬底，在离开衬底的边缘一距离处，例如在朝向衬底的中心的区域中，执行更多的扫描。其是在朝向衬底的中心的区域中的扫描，其可以以接近临界扫描速度来执行，而更接近衬底的边缘执行的扫描可能需要以比临界扫描速度更慢的速度来执行。对于扫描速度的这一差别的原因可能例如是衬底的边缘在弯液面320的稳定性上的作用。
在一实施例中，二氧化碳使在弯液面320处的浸没液体饱和(其实现刚好低于4的pH值)。这导致了最高的接触角，因此导致了理论上最快的临界扫描速度。然而，在饱和时将不能实现上述的关于浸没液体中的气泡包含的优点。这是因为包含在浸没液体中的任何二氧化碳将不能溶解(因为浸没液体是饱和的)。因此，在一实施例中，尤其是流体处理系统包括在弯液面钉扎特征的径向外侧使用二氧化碳的气刀的实施例中，二氧化碳在浸没液体中的较低的水平，例如导致5和6之间的pH值，是优选的。如果气刀使用了除二氧化碳之外的气体，那么浸没液体可能是饱和的，如上文所述。
在一实施例中，供给的气体不是二氧化碳。可以使用除二氧化碳之外的气体用于溶解在浸没液体中且将其变成酸性的，诸如SO2，HCl，COOH。这样的气体至少在一定程度上可溶解在浸没液体中。这样的气体改变浸没液体的pH值。pH增加至超过7(中性)将导致H3O+离子的数量的减小，因此导致了固液表面能(γSL)的减小。这是因为电化学势与离子浓度的平方根成比例。在溶解在浸没液体中时使得浸没液体碱性更强的气体的例子是氨水和CH3NH2。解离化合物，诸如CH3F，CH3Cl和盐可以具有减小固液表面能(γSL)的相同作用。
在一实施例中，所提供的浸没液体可以是酸性的或碱性的，而与流体处理结构的类型无关。已经之前在EP 1,482,372中描述了关于减小浸没液体与顶涂层的相互作用提供酸性浸没液体的想法，在此处通过参考将其全部内容并入本文中。然而，该文献没有认识到由于酸性浸没液体导致增加扫描速度的可能性。在一实施例中，可以使用标准(例如中性)浸没液体，可以通过在弯液面钉扎特征的径向内侧的流体处理结构的下表面中的液体供给开口提供酸性或碱性浸没液体。液体供给开口的示例是在图6中示出的开口180。类似的开口可以设置在此处描述的任何其它实施例中。
在光刻设备中提供二氧化碳的困难是一些部件，例如衬底台的位置测量系统中的部件，可能削弱二氧化碳周围气体环境的性能。在一实施例中，确保纯的二氧化碳环境在扫描期间存在于弯液面320附近。为了实现此目的，可能需要，例如在图7的实施例中，从出口210流出的二氧化碳流量比通过开口50抽取的情况更大。这可能导致了过多的二氧化碳从流体处理系统12的下面泄漏到所述机器的环境中且尤其是朝向衬底台WT的位置测量系统的部件。
在本发明的一实施例中，为了帮助确保过量的二氧化碳不会从流体处理结构12的下面泄漏，至少一个气体回收开口220设置在所述一个或更多的弯液面钉扎特征50、70的径向外侧。这样，仍然可以将二氧化碳的环境提供到弯液面钉扎特征的径向外侧，由此帮助实现对在空间11中气泡包含的抑制。另外，可以防止或减小光刻设备的部件的可能的污染或功能的中断。
在一实施例中，所述至少一个气体回收开口220设置在气体供给开口210的径向外侧。然而，这不是必须的。例如，在下文描述的图10的实施例中，所述至少一个气体回收开口220设置在气体供给开口210的径向内侧。
气体供给开口210和/或气体回收开口220可以设置成单个狭缝或多个分离的开口。
在一实施例中，气体回收开口220至少部分地围绕气体供给开口210。气体回收开口220可以不完全地围绕气体供给开口210。例如，在图12的实施例中，可以是引导至流体处理结构12的部件，这意味着保温盖300不完全围绕流体处理结构12，因此气体回收开口220不完全地围绕流体处理结构12。在一实施例中，气体回收开口220围绕气体供给开口210的周边的大部分。在一实施例中，气体回收开口220可以围绕所述周边的至少一半。也就是，在一实施例中，气体回收开口220可以基本上完全地围绕气体供给开口210的周边。出离气体回收开口220(例如将大的负压源连接至气体回收开口220)的高的抽取速率至少部分地缓解了所述至少一个气体回收开口220不完全地围绕气体供给开口210的情况。
在图6的实施例中，至少一个气体回收开口220形成在流体处理结构12中。在一实施例中，至少一个气体回收开口220形成在流体处理结构12的下表面中。在一实施例中，至少一个气体回收开口220形成在流体处理结构12的底表面中。在一实施例中，气体回收开口220形成在气体供给开口210和弯液面钉扎特征70形成所在的同一表面中。在气体供给开口210和气体回收开口220的径向外侧设置气刀90。从气体供给开口210流出的气流沿径向向内方向朝向弯液面320和沿径向向外方向。
在一实施例中，径向向外的流大于向内的流。这帮助确保没有从流体处理结构12的外部沿径向向内方向的气流。如果从气体供给开口210沿径向向外方向的流太低，那么这将具有从流体处理结构12的外部吸入气体的作用。
在一实施例中，未设置气刀90。气刀提供了导致正对表面(例如衬底)上的压强峰的气流。有时，不期望在衬底W上具有来自气刀的力。在这种情形中，可以单独地使用对在浸没液体中具有高溶解度的气体的屏蔽。在图11的实施例中，通过气刀自身提供二氧化碳，如下文所述。
图6的实施例尤其适合与低流量的二氧化碳使用。在流体处理结构12和正对表面(例如衬底W)之间的弯液面320的径向外侧的区段与周围环境气压相比在其中具有略微过压的二氧化碳。这帮助防止与来自流体处理结构12外部的气体混合且帮助防止二氧化碳泄漏到环境中。
图7的实施例关于气体供给开口210和气体回收开口220与图6的实施例相同。出离气体供给开口210的二氧化碳的较高的流量在图7的实施例中将是优化的。这是因为高流量的气体进入到开口50中。
图10的实施例除下文所述的之外与图6的实施例相同。在图10的实施例中，至少一个气体回收开口220在弯液面钉扎特征70的径向外侧且在气体供给开口210的径向内侧。气体供给开口210在至少一个气体回收开口220的径向外侧。在设置了气刀的情况下，气体供给开口210在气刀90的径向内侧。在图10(或图6)的实施例中不需要气刀90，该气刀90是可选的特征。
在图10的实施例中，二氧化碳过压的区域定位在流体处理结构12和正对表面(例如衬底W)之间，且在气体供给开口210的径向内侧。可以至少部分地看到至少一个气体回收开口220围绕在内侧上的气体供给开口210。
除如下文所述的之外，图11的实施例与图7的实施例相同。在图11的实施例中，气刀开口61连接至二氧化碳的供给装置。由此，由气刀61的开口61接管图7的气体供给开口210的功能。
至少一个气体回收开口220定位在开口50以及气刀的开口61的径向外侧。由此，气刀的功能与在未提供气体供给开口210的情形中是相同的。然而，因为从气刀的开口61流出的气体是二氧化碳，所以实现了使用在浸没液体中具有高溶解度的气体的在美国专利申请US61/313,964中所描述的优点。
因为从气刀的开口61流出的气体是二氧化碳，所以该气体在相同的速度下具有与包括空气的气体相比更高的动能。这是因为二氧化碳的密度大于空气的密度。结果，可以对于给定的流体积在气刀下面实现更薄的液体薄膜厚度。
二氧化碳到光刻设备的环境中的逸出通过气体回收开口220收集在气刀的开口61的径向外侧的二氧化碳来抑制。
在图6、7、10和11的所有实施例中，至少一个气体回收开口220设置在流体处理结构12自身中。在图12的实施例中，至少一个气体回收开口220设置在分离的部件中。除了下文所述的之外，图12的实施例与图11的实施例相同。在图12的实施例中，流体处理结构12被保温盖300所围绕。保温盖300将投影系统PS的最终光学元件和/或衬底台WT位置测量设备中的部件与由流体处理结构12所造成的热负载隔离。在流体处理结构12上的空间是受限制的。因此，可能更便利地是在如图12所示的保温盖300中设置至少一个气体回收开口220。因此，虽然二氧化碳可以从气刀的开口61流出且设法从流体处理结构12的下面流出，但是通过在保温盖300中的至少一个气体回收开口220回收所述气体。至少一个气体供给开口220可以位于保温盖300的下表面中。
除下文所描述的，图13的实施例与图12的实施例相同。在美国专利US 61/313,964中，公开了供给可溶解在浸没液体中的流体的想法，该流体在溶解到浸没流体中时降低了浸没流体的表面张力。
美国专利申请US 61/313,964描述了较低高度的液滴在与弯液面320碰撞时与较高的液滴相比更不可能导致气泡包含。因此，提供可溶解在浸没液体中和能够降低在空间外面的浸没液体的主体的表面张力的流体，减低了液滴与弯液面320的碰撞的机会，导致了在所述空间中的更少的气泡包含。一个或更多的另外的优点可能由此造成。例如，从气刀流出的气体的流量可以被减小，这是因为抑制了浸没液体损失的缺点。可能由于液滴的蒸发而发生的且可能导致机械变形和/或在正对表面上的干渍的局部热负载可以被减小，这是因为液滴在其表面张力被减小时被展开。这一展开导致了更少的局部化的热负载。
在一实施例中，可以帮助确保液体薄膜(而不是分离的液滴)在其在流体处理结构12的下面穿过之后遗留到衬底W上。在液体薄膜遗留到衬底W上时，由于浸没液体的弯液面的较低的表面张力，所述薄膜较不可能破裂成液滴。可能期望液体薄膜，这是因为其减小了弯液面320与衬底上的液体之间的碰撞的总次数，由此减小可能导致气泡形成的碰撞的次数。也就是，表面张力的减小增加了液体薄膜破裂成多个液滴所花费的时间。另外地，由于蒸发所造成的任何热负载均匀地应用至正对表面。因此，在图13的实施例中，流体供给开口230设置在气刀的开口61的径向外侧(或在独立的气体供给开口210的情形中，在气体供给开口210的开口的径向外侧)。气刀(或在独立的气体供给开口210的情形中，气体供给开口210)提供了在美国专利申请US 61/313,964中所引述的屏蔽装置。
可溶解在浸没液体中且用于降低浸没液体的弯液面的表面张力的流体可以是任何流体，其实现了减小浸没液体的弯液面的表面张力的功能。为了实现该功能，流体应当至少在一定程度上在浸没液体中是可溶解的。期望地，流体在浸没液体中的溶解度大于10％。在一实施例中，流体在浸没液体中的溶解度为大于15，20，30或甚至40％。流体的表面张力期望比水低。流体在操作温度下具有相对高的蒸汽压强以保证有效的供给。在所述液体中的可溶解的流体的蒸汽的吸收应当是足够快速的。适合种类的化学制剂是乙醇、酮(例如丙酮)、醛(例如甲醛)、有机酸(例如乙酸和蚁酸)和/或酯和胺(包括氨水)。通常，期望具有较低的分子量的化学制剂(其通常提供较高的蒸汽压强和液体溶解度)。期望地，可溶解的流体每个分子具有小于10个碳原子，期望地每个分子具有小于8，6，5，4，3或甚至2个碳原子。流体的一个例子是IPA(异丙醇)。流体的另一例子是乙醇。在一实施例中，可溶解流体是具有经历氢键合的分子的液体；IPA和乙醇还具有相对高的蒸汽压强(即小的分子)。
可以通过成任何形式的流体供给开口230提供流体，如在美国专利申请US 61/313,964中所描述的。尤其，所述流体可以设置成蒸汽、纯气体或气体的混合物或液滴的喷雾。
图13的实施例的优点是提供爆炸蒸汽的潜在危险，或通过二氧化碳的出现来减小液体。
图14的实施例除了下述内容之外与图11的实施例相同。在图14的实施例中，提供了诸如关于图13在上文所述的流体供给开口230。流体供给开口230定位在气刀的开口61和所述至少一个气体回收开口220之间。
可以在任何实施例中使用流体供给开口230。流体供给开口230可以设置在气体供给开口210和图6、7或10的任一个中的至少一个气体回收开口220之间，或如在图13和14的情形中在气刀的开口61和至少一个气体回收开口220之间。
在一实施例中提供了用于浸没式光刻设备的模块。所述模块包括任何上述的实施例的流体处理结构12和配置成将气体供给至气体供给开口210的气体供给装置212(在图1中示出的)。由气体供给装置提供至靠近空间11的区域的气体是例如在20℃和1atm的总气压情况下在浸没液体中具有大于5x10-3mol/kg的溶解度的气体。
在一实施例中，所述模块包括负压源(在图1中示出的)，可连接至至少一个气体回收开口220。
在一实施例中，所述模块包括可溶解在浸没流体中的流体的可溶解的流体源232(在图1中示出)，该流体在溶解到浸没流体中时降低了浸没流体的弯液面320的表面张力以及用于被提供至流体供给开口230。
如所理解的，上文所述的任何特征可以与任何其它特征一起使用，不仅明确地描述的这些组合覆盖在本申请中。例如，本发明的一实施例可以应用至图2至4的实施例。
在第一方面中，本发明涉及一种用于光刻设备的流体处理结构，所述流体处理结构在从配置成容纳浸没流体的空间到所述流体处理结构外部的区域的边界处具有：一个或更多的弯液面钉扎特征，用于阻止浸没流体从所述空间在径向向外的方向上通过；至少一个气体供给开口，位于一个或更多的弯液面钉扎特征的径向外侧；和至少一个气体回收开口，位于所述一个或更多的弯液面钉扎特征的径向外侧且至少部分地围绕所述至少一个气体供给开口。
在第二方面中，所述第一方面中的所述至少一个气体回收开口围绕所述至少一个气体供给开口的周边的大部分。
在根据所述第一或第二方面的第三方面中，所述流体处理结构还包括在至少一个气体回收开口的径向外侧的至少一个气刀开口。
在根据所述第一或第二方面的第四方面中，所述至少一个气体供给开口是气刀的开口。
在根据任何前述的方面的第五方面中，所述流体处理结构还包括至少一个流体供给开口。
在第六方面中，所述第五方面的所述至少一个流体供给开口位于所述至少一个气体供给开口的径向外侧。
在第七方面中，所述第五方面或所述第六方面中的至少一个流体供给开口在所述至少一个气体回收开口的径向内侧。
在第八方面中，任何前述的方面中的所述一个或更多的弯液面钉扎特征包括在一条线上的多个开口。
在第九方面中，所述第一至第七方面中的任一方面中的所述一个或更多的弯液面钉扎特征包括单相抽取器。
在第十方面中，所述任一前述方面中的至少一个气体回收开口在所述至少一个气体供给开口的径向外侧。
在第十一方面中，所述任一前述方面中的至少一个气体回收开口在所述至少一个气体供给开口的径向内侧。
在第十二方面中，任一前述方面中的至少一个气体供给开口和/或至少一个气体回收开口在所述流体处理结构的下表面中。
在第十三方面中，任一前述方面中的所述至少一个气体供给开口和气体回收开口形成在所述流体处理结构的同一表面中。
第十四方面涉及一种用于浸没式光刻设备的模块，所述模块包括：根据任一前述方面所述的流体处理结构。
在第十五方面中，所述第十四方面中的模块还包括气体供给装置，所述气体供给装置配置成将在20℃和1atm的总气压的情况下在所述浸没液体中的溶解度大于5x10-3mol/kg的气体供给至所述至少一个气体供给开口，所述气体将供给至靠近所述空间的区域。
在第十六方面中，所述第十四或十五方面中的模块，还包括气体供给装置，所述气体供给装置配置成将在溶解到所述浸没液体中时减小所述浸没液体的pH值的气体供给至所述至少一个气体供给开口。
在第十七方面中，所述第十四、第十五或第十六方面中的模块还包括可连接至所述至少一个气体回收开口的负压源。
在第十八方面中，第十四至第十七方面中的任一方面中的模块还包括可溶解在所述浸没流体中的流体的可溶解的流体源，所述流体在溶解到所述浸没流体中时降低所述浸没流体的弯液面的表面张力，且被提供至所述至少一个流体供给开口。
第十九方面涉及一种浸没式光刻设备，所述浸没式光刻设备包括：根据第一至第十三方面中任一方面所述的流体处理结构和/或根据第十四至第十八方面中任一方面所述的模块。
第二十方面涉及一种用于光刻设备的流体处理结构，所述流体处理结构在从配置成容纳浸没流体的空间到所述流体处理结构外部的区域的边界处连续地具有：一个或更多的弯液面钉扎特征，用于阻止浸没流体从所述空间在径向向外的方向上通过；至少一个气体回收开口，位于一个或更多的弯液面钉扎特征的径向外侧；和至少一个气体供给开口，位于至少一个气体回收开口的径向外侧。
在第二十一方面中，所述第二十方面中的一个或更多的弯液面钉扎特征包括单相抽取器。
在第二十二方面中，所述第二十或第二十一方面的流体处理结构还包括在所述至少一个气体回收开口的径向外侧的至少一个流体供给开口。
第二十三方面涉及一种用于光刻设备的流体处理结构，所述流体处理结构在从配置成容纳浸没流体的空间到所述流体处理结构外部的区域的边界处连续地具有：一个或更多的弯液面钉扎特征，用于阻止浸没流体从所述空间在径向向外的方向上通过；至少一个气体供给开口，位于一个或更多的钉扎特征的径向外侧；和至少一个流体供给开口，位于至少一个气体供给开口的径向外侧，用于供给可溶解在所述浸没流体中的可溶解流体，所述可溶解流体在溶解到所述浸没流体中时降低所述浸没流体的表面张力。
在第二十四方面中，第二十三方面的流体处理结构还包括至少一个气体回收开口，所述至少一个气体回收开口位于所述至少一个流体供给开口的径向外侧且至少部分地围绕所述至少一个流体供给开口。
第二十五方面涉及一种光刻设备，包括流体处理结构和用于将部件与所述流体处理系统热屏蔽开的保温盖；其中所述流体处理结构在从配置成容纳浸没流体的空间到所述流体处理结构外部的区域的边界处具有：一个或更多的弯液面钉扎特征，用于阻止浸没流体从所述空间在径向向外的方向上通过；和至少一个气体供给开口，位于一个或更多的钉扎特征的径向外侧；其中，所述保温盖包括至少一个气体回收开口，所述至少一个气体回收开口位于一个或更多的钉扎特征的径向外侧且至少部分地围绕所述至少一个气体供给开口。
在第二十六方面中，所述第二十五方面的光刻设备还包括至少一个流体供给开口，所述至少一个流体供给开口位于所述一个或更多的钉扎特征的径向外侧，用于供给可溶解在所述浸没流体中的可溶解流体，该可溶解流体在溶解到所述浸没流体中时降低所述浸没流体的表面张力。
第二十七方面涉及一种器件制造方法，包括步骤：通过被限制至投影系统的最终元件与衬底之间的空间的浸没液体投影图案化的辐射束和通过开口将气体提供至靠近所述浸没液体的弯液面的位置；和通过气体回收开口从所述开口回收气体。
在第二十八方面中，其中所述第二十七方面中的气体至靠近所述空间的区域，在20℃和1atm的总气压的情况下在浸没液体中的溶解度大于5x10-3mol/kg。
第二十九方面涉及一种器件制造方法，包括步骤：通过被限制至投影系统的最终元件和衬底之间的空间的浸没液体投影图案化的辐射束和通过开口将气体提供至靠近浸没液体的弯液面的位置；提供可溶解在浸没流体中的流体，该流体在溶解到浸没流体中时降低浸没流体的弯液面的表面张力且被提供至在提供气体的位置的径向外侧的位置处的流体供给开口。
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(LCD)、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”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它衬底处理工具中。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，本发明的实施例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)。另外，机器可读指令可嵌入到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被存储在一个或多个不同的存储器和/或数据存储介质上。
此处描述的任何控制器，在通过位于光刻设备中的至少一个部件内的一个或更多的计算机处理器读取一个或更多的计算机程序时，可以每个地或组合在一起操作。控制器可以每个或组合在一起具有任何适合的配置，用于接收、处理以及发送信号。一个或更多的处理器配置成与至少一个控制器进行通信。例如，每个控制器可包括一个或更多个处理器，用于执行包括用于上面所描述的方法的机器可读执令的计算机程序。所述控制器可包括用于存储这样的计算机程序的数据存储介质，和/或用于容纳这样的介质的硬件。因此，控制器可以根据一个或更多的计算机程序中的机器可读指令进行操作。
本发明的一个或更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式光刻设备，而不论浸没液体是以浴器的形式提供，还是只应用到衬底的局部表面区域上，或是不受限制的。在不受限制的布置中，所述浸没液体可在衬底和/或衬底台的表面上流动，使得基本上衬底台和/或衬底的整个未覆盖的表面被润湿。在这样的不受限制的浸没系统中，所述液体供给系统可以不限制浸没液体或它可以提供一定比例的浸没液体限制，但不基本上完全限制所述浸没液体。
在此处设想的液体供给系统应当被广义地理解。在某些实施例中，其可以是提供液体至介于投影系统与衬底和/或衬底台之间的空间的机构或者结构的组合。它可以包括一个或多个结构、包括一个或多个液体开口的一个、一个或多个气体开口或者一个或多个用于两相流的开口的一个或多个流体开口的组合。开口每个可以是进入到浸没空间中的入口(或从流体处理结构的出口)或浸没空间的出口(或进入到流体处理结构中的入口)。在一个实施例中，该空间的表面可以是衬底和/或衬底台的一部分，或者该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。所述液体供给系统还可以进一步可选地包括一个或更多个元件，用于控制液体的位置、数量、品质、形状、流量或者液体的其他任何特征。
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 (14)

1.一种用于光刻设备的流体处理结构，所述流体处理结构在从配置成容纳浸没流体的空间至所述流体处理结构外部的区域的边界处具有：
一个或更多的弯液面钉扎特征，用于阻止浸没流体从所述空间在径向向外的方向上通过；
至少一个气体供给开口，在一个或更多的弯液面钉扎特征的径向外侧；和
至少一个气体回收开口，在一个或更多的弯液面钉扎特征的径向外侧且至少部分地围绕所述至少一个气体供给开口；和
至少一个流体供给开口，位于至少一个气体供给开口的径向外侧，用于供给可溶解在所述浸没流体中的可溶解流体，所述可溶解流体在溶解到所述浸没流体中时降低所述浸没流体的表面张力。
2.根据权利要求1所述的流体处理结构，其中所述至少一个气体回收开口围绕所述至少一个气体供给开口的周边的大部分。
3.根据权利要求1或2所述的流体处理结构，其中所述至少一个气体供给开口是气刀的开口。
4.一种用于光刻设备的流体处理结构，所述流体处理结构在从配置成容纳浸没流体的空间至所述流体处理结构外部的区域的边界处连续地具有：
一个或更多的弯液面钉扎特征，用于阻止浸没流体从所述空间在径向向外的方向上通过；
至少一个气体回收开口，位于一个或更多的弯液面钉扎特征的径向外侧；和
至少一个气体供给开口，位于至少一个气体回收开口的径向外侧；和
至少一个流体供给开口，位于至少一个气体供给开口的径向外侧，用于供给可溶解在所述浸没流体中的可溶解流体，所述可溶解流体在溶解到所述浸没流体中时降低所述浸没流体的表面张力。
5.根据权利要求4所述的流体处理结构，其中所述一个或更多的弯液面钉扎特征包括单相抽取器。
6.一种用于光刻设备的流体处理结构，所述流体处理结构在从配置成包括浸没流体的空间至所述流体处理结构外部的区域的边界处连续地具有：
一个或更多的弯液面钉扎特征，用于阻止浸没流体从所述空间在径向向外的方向上通过；
至少一个气体供给开口，位于一个或更多的钉扎特征的径向外侧；和
至少一个流体供给开口，位于至少一个气体供给开口的径向外侧，用于供给可溶解在所述浸没流体中的可溶解流体，所述可溶解流体在溶解到所述浸没流体中时降低所述浸没流体的表面张力。
7.一种用于浸没式光刻设备的模块，所述模块包括：
根据权利要求1-6中任一项所述的流体处理结构。
8.根据权利要求7所述的模块，还包括：
气体供给装置，配置成将在20℃和1atm的总气压的情况下在所述浸没液体中的溶解度为大于5x10-3mol/kg的气体供给至所述至少一个气体供给开口，所述气体将被供给至靠近所述空间的区域。
9.根据权利要求7或8所述的模块，还包括气体供给装置，配置成将在溶解到所述浸没液体中时减小所述浸没液体的pH值的气体供给至所述至少一个气体供给开口。
10.根据权利要求7-8中任一项所述的模块，还包括可溶解在所述浸没流体中的流体的可溶解流体的源，所述流体在溶解到所述浸没流体中时降低所述浸没流体的弯液面的表面张力，且被提供至所述至少一个流体供给开口。
11.一种浸没式光刻设备，所述浸没式光刻设备包括：
根据权利要求1-6中任一项所述的流体处理结构和/或根据权利要求7-10中任一项所述的模块。
12.一种光刻设备，包括流体处理结构和用于将部件与所述流体处理系统热屏蔽开的保温盖；
其中所述流体处理结构在配置成容纳浸没流体的空间至所述流体处理结构外部的区域的边界处具有：一个或更多的弯液面钉扎特征，用于阻止浸没流体从所述空间在径向向外的方向上通过；至少一个气体供给开口，位于一个或更多的钉扎特征的径向外侧；和至少一个流体供给开口，位于至少一个气体供给开口的径向外侧，用于供给可溶解在所述浸没流体中的可溶解流体，所述可溶解流体在溶解到所述浸没流体中时降低所述浸没流体的表面张力；
其中，所述保温盖包括至少一个气体回收开口，所述至少一个气体回收开口位于一个或更多的钉扎特征的径向外侧且至少部分地围绕所述至少一个气体供给开口。
13.一种器件制造方法，包括步骤：
通过被限制至投影系统的最终元件与衬底之间的空间的浸没液体投影图案化的辐射束和通过气体供给开口将气体提供至靠近所述浸没液体的弯液面的位置；
通过气体回收开口从所述气体供给开口回收气体；和
通过位于气体供给开口的径向外侧的流体供给开口，用于供给可溶解在所述浸没流体中的可溶解流体，所述可溶解流体在溶解到所述浸没流体中时降低所述浸没流体的表面张力。
14.根据权利要求13所述的方法，其中所述气体至靠近所述空间的区域，在20℃和1atm的总气压的情况下在浸没液体中的溶解度大于5x10-3mol/kg。
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