CN102880007A - 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

本发明公开了一种用于光刻设备的流体处理结构、一种光刻设备和一种器件制造方法。所述流体处理结构在配置用于将浸没流体限制在流体处理结构之外的区域的空间的边界处具有：弯液面钉扎特征，用以抵抗浸没流体沿径向向外方向离开所述空间；线性阵列形式的多个气体供给开口，其至少部分地围绕弯液面钉扎特征并且在弯液面钉扎特征的径向向外位置处；和气体回收开口，其在线性阵列形式的所述多个气体供给开口的径向向外位置处。

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、光刻设备和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(ICs)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，单个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：所谓的步进机，在步进机中，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；和所谓的扫描器，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。在一实施例中，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/或具有比空气折射率高的折射率的流体，期望是具有比水的折射率高的折射率。除气体以外的流体是尤其希望的。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。
将衬底或衬底与衬底台浸入液体浴器(参见，例如美国专利No.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。
在浸没设备中，浸没液体通过流体处理系统、器件结构或设备处理。在一个实施例中，流体处理系统可以供给浸没流体并因此是流体供给系统。在一个实施例中，流体处理系统可以至少部分地限制浸没流体并因此是流体限制系统。在一个实施例中，流体处理系统可以提供阻挡件至浸没流体并因此是阻挡构件，例如流体限制结构。在一个实施例中，流体处理系统可以产生或使用气流，例如以便帮助控制浸没流体的流动和/或位置。气流可以形成用以限制浸没流体的密封，因而流体处理结构可以称为密封部件；例如密封部件可以是流体限制结构。在一个实施例中，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流体处理系统。参考前面的说明书，本段中提到的相对于流体限定的特征可以理解为包括相对于液体限定的特征。
发明内容
如果浸没液体通过流体处理系统限制到投影系统下面的表面上的局部区域，弯液面在流体处理系统和该表面之间延伸。如果弯液面与表面上的液滴碰撞，则这会导致浸没液体中夹杂气泡。液滴可能由于多种原因存在于表面上，包括因为从流体处理系统泄露。浸没液体中的气泡可以导致成像误差，例如由于在衬底的成像期间与投影束相互作用。
期望地，例如提供一种光刻设备，其中至少减少夹杂或包含气泡的可能性。
根据本发明的一方面，提供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将浸没流体包含在流体处理结构之外的区域的空间的边界处具有：弯液面钉扎特征，用以抵抗浸没流体沿径向向外方向从所述空间通过；线性阵列形式的多个气体供给开口，其至少部分地围绕弯液面钉扎特征并且在弯液面钉扎特征的径向向外位置处；和气体回收开口，在线性阵列形式的所述多个气体供给开口的径向向外位置处。
根据本发明的一方面，提供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将浸没流体包含在流体处理结构之外的区域的空间的边界处具有：弯液面钉扎特征，用以抵抗浸没流体沿径向向外方向从所述空间通过；气刀的开口，其至少部分地围绕弯液面钉扎特征并且在弯液面钉扎特征的径向向外位置处；和至少一个气体回收开口，在气刀的所述开口的径向向外位置处，所述至少一个气体回收开口包括类似的或相同尺寸的多个气体回收开口。
根据本发明的一方面，提供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将浸没流体包含在流体处理结构之外的区域的空间的边界处具有：弯液面钉扎特征，用以抵抗浸没流体沿径向向外方向从所述空间通过；气刀的开口，其至少部分地围绕弯液面钉扎特征并且在弯液面钉扎特征的径向向外位置处；和至少一个气体回收开口，其在气刀的所述开口的径向向外位置处，所述至少一个气体回收开口包括沿线的周期图案形式的多个气体回收开口。
根据本发明的一方面，提供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将浸没流体包含在流体处理结构之外的区域的空间的边界处具有：弯液面钉扎特征，用以抵抗浸没流体沿径向向外方向从所述空间通过；气刀的开口，其至少部分地围绕弯液面钉扎特征并且在弯液面钉扎特征的径向向外位置处；和至少一个气体回收开口，其在气刀的所述开口的径向向外位置处，所述至少一个气体回收开口包括等距地间隔的多个气体回收开口。
根据本发明的一方面，提供一种器件制造方法，包括步骤：将图案化辐射束投影通过限制在投影系统和衬底之间的空间的浸没液体；通过线性阵列形式的多个气体供给开口提供气体至邻近浸没液体的弯液面的位置；和通过线性阵列形式的多个气体供给开口的径向向外位置的气体回收开口回收通过线性阵列形式的多个气体供给开口的相邻气体供给开口的液体。
根据本发明的一方面，提供一种器件制造方法，包括步骤：将图案化辐射束投影通过限制在投影系统和衬底之间的空间的浸没液体；通过气刀的开口提供气体至邻近浸没液体的弯液面的位置；通过气刀的开口的径向向外位置处的至少一个气体回收开口回收通过气刀的开口的液体，所述至少一个气体回收开口包括多个类似的或相同尺寸的气体回收开口。
根据本发明的一方面，提供一种器件制造方法，包括步骤：将图案化辐射束投影通过限制在投影系统和衬底之间的空间的浸没液体；通过气刀的开口提供气体至邻近浸没液体的弯液面的位置；和通过气刀的开口的径向向外位置处的至少一个气体回收开口回收通过气刀的开口的液体，所述至少一个气体回收开口包括多个沿线的周期图案形式的气体回收开口。
根据本发明的一方面，提供一种器件制造方法，包括步骤：将图案化辐射束投影通过限制在投影系统和衬底之间的空间的浸没液体；通过气刀的开口提供气体至邻近浸没液体的弯液面的位置；和通过气刀的开口的径向向外位置处的至少一个气体回收开口回收通过气刀的开口的液体，所述至少一个气体回收开口包括多个等距地间隔分开的气体回收开口。
附图说明
现在参照随附的示意性附图，仅以举例的方式，描述本发明的实施例，其中，在附图中相应的附图标记表示相应的部件，且其中：
图1示出了根据本发明一个实施例的光刻设备；
图2和3示出用于光刻投影设备中的液体供给系统；
图4示出用于光刻投影设备中的另一液体供给系统；
图5示出用于光刻投影设备中的另一液体供给系统；
图6示出用于光刻投影设备中的另一液体供给系统的横截面；
图7示出用于光刻投影设备中的液体供给系统的平面图；
图8示出用于光刻投影设备中的液体供给系统的平面图；
图9是对于四种不同抽取开口布置的抽取的水流量(y轴)随每表面面积的有效流量(x轴)变化的曲线；
图10是径向距离(x轴)随压力(y轴)变化的曲线；
图11是横向距离(x轴)随压力(y轴)变化的曲线；以及
图12示出用于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多个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晶片)W的衬底台WT，与配置用于根据确定的参数精确地定位台的表面(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，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)。
光刻设备可以是具有两个或更多个台(或操作台或支撑结构)的类型，例如两个或多个衬底台或一个或多个衬底台和一个或多个传感器或测量台的组合。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个图案形成装置台(或操作台或支撑结构)，其可以并行地以类似方式用于衬底、传感器以及测量台。
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看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。与源SO类似，照射器IL可以被看作或不被看作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开的实体。在后一种情形中，光刻设备可以配置成允许照射器IL安装其上。可选地，照射器IL是可分离的并且可以单独地设置(例如，由光刻设备制造商或其他供应商提供)。
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，所述投影系统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：
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。
也可以附加地或可选地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。
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分成三种一般类型。它们是浴器类型布置、所谓的局部浸没系统以及全润湿浸没系统。在浴器类型布置中，整个衬底W和可选地衬底台WT的一部分浸入到液体浴器中。
局部浸没系统使用液体供给系统，其中仅将液体提供到衬底的局部区域。液体充满的空间在平面上小于衬底的顶部表面，在衬底W在液体充满的区域下面移动的同时该区域相对于投影系统PS保持大体静止。图2-7中示出不同的供给装置，它们可以用于这种系统中。存在密封特征将液体密封在局部区域。在PCT专利申请出版物WO99/49504中公开了一种已经被提出以布置用于这种结构的方法。
在全润湿布置中，液体是非限制的。衬底的整个顶部表面和衬底台的全部或一部分被浸没液体覆盖。至少覆盖衬底的液体的深度小。液体可以是位于衬底上的液体的膜，例如薄膜。浸没液体可以供给至投影系统或供给到投影系统的区域中以及供给到面对投影系统的正对表面(这种正对表面可以是衬底和/或衬底台的表面)。图2-5的液体供给装置的任一个也可以用于这种系统。然而，密封特征不存在、不起作用、或不能以正常或其它方式有效地仅将液体密封在局部区域。
如图2和3所示，液体通过至少一个入口供给到衬底上，期望地是沿衬底相对于最终元件的移动方向供给到衬底上。在已经通过投影系统下面之后液体通过至少一个出口去除。当衬底在所述元件下面沿-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示意地示出所述布置，在所述布置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。可以围绕最终元件定位多种取向和数量的入口和出口；图3示出一个示例，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。要注意的是，液体的流动方向通过图2和3中的箭头示出。
图4中示出具有局部液体供给系统的另一浸没光刻方案。液体由位于投影系统PS每一侧上的两个槽状入口供给，并由布置在入口的径向向外位置处的多个离散的出口去除。所述入口可以布置在板上，所述板在其中心有孔，辐射束通过该孔投影。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，由此造成投影系统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)。要注意的是，在图4中，箭头表示流体流动的方向和衬底的方向。
已经提出的其他布置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投影系统的最终元件和衬底台之间的空间的边界的至少一部分延伸。这种布置在图5中示出。
图5示意地示出了局部液体供给系统或流体处理结构12，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。(值得注意的是，只要没有相反的表述，下文中提到的衬底W的表面也附加地或替换地表示衬底台的表面)。尽管可以在Z方向上存在一些相对移动(在光轴的方向上)，但是流体处理结构12相对于投影系统在XY平面内基本上是静止的。在一实施例中，密封被形成在流体处理结构12和衬底W的表面之间，并且可以是非接触密封，例如气体密封(这种具有气体密封的系统在欧洲专利申请出版物EP-A-1,420,298中公开)或液体密封。
流体处理结构12至少部分地将液体限制在投影系统PS的最终元件和衬底W之间的空间11中。到衬底W的非接触密封16可以形成在投影系统PS的像场周围，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内部。该空间11至少部分地由位于投影系统PS的最终元件的下面和周围的流体处理结构12形成。液体通过液体入口13被引入到投影系统PS下面和流体处理结构12内的所述空间11中。液体可以通过液体出口13被去除。所述流体处理结构12在投影系统的最终元件上面一点延伸。液面高于最终元件，使得能提供液体的缓冲器。在一个实施例中，所述流体处理结构12的内周的上端处的形状与投影系统PS的形状或投影系统的最终元件的形状一致，例如可以是圆形。在底部，内周与像场的形状大致一致，例如矩形，但并不是必须的。
液体被在使用时形成在流体处理结构12的底部和衬底W的表面之间的气体密封16限制在空间11中。气体密封由气体形成。该气体密封中的气体在压力下通过入口15提供到流体处理结构12和衬底W之间的间隙。该气体通过出口14抽取。气体入口15处的过压、出口14处的真空水平和间隙的几何形状布置成使得形成向内的限制液体的高速气流16。气体作用在流体处理结构12和衬底W之间的液体上的力将液体限制在空间11内。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16有效地将液体限制在空间11中。这种系统在美国专利申请出版物第US2004-0207824中公开，其通过参考全文并入此。在一个实施例中，流体处理结构12不具有气体密封。
图6示出流体处理结构12，其是液体供给系统的一部分。流体处理结构12围绕投影系统PS的最终元件的外围(例如圆周)延伸。
在部分限定空间11的表面中的多个开口20提供液体至空间11。液体在进入空间11之前分别通过各自的腔24、26经侧壁28、22中的开口29、20流入空间11中。
在流体处理结构12的底部和正对表面(例如衬底W或衬底台WT或两者)之间提供密封。在图6中，密封装置配置成提供非接触密封并且由几个部件构成。在投影系统PS的光轴的径向外侧，设置延伸进入所述空间11的(可选的)流动控制板50。控制板51可以具有开口55以允许液体流过其中；如果控制板51沿Z方向(例如平行于投影系统PS的光轴)位移，则开口55可以是有益的。在流体处理结构12的面对(例如相对于)正对表面(例如衬底W)的底表面上的流动控制板51的径向外侧可以是开口180。开口180可以沿朝向正对表面的方向提供液体。在成像期间，这对于通过在衬底W和衬底台WT之间的间隙填充液体来防止在浸没液体内形成气泡是有用的。
开180的径向外侧可以是抽取器组件70，用以从流体处理结构12和正对表面之间抽取液体。抽取器组件70可以操作为单相或两相抽取器。抽取器组件70可以用作弯液面钉扎特征。弯液面钉扎特征可以在使用过程中限定流体处理结构和正对表面之间的弯液面。弯液面可以是流体处理结构限定的至少在流体处理结构下面的液体的外侧范围或边界。
抽取器组件的径向外侧可以是气刀90。抽取器组件和气刀的布置在美国专利申请出版物第US 2006/0158627号中详细公开，这里通过参考全文并入。
作为单相抽取器的抽取器组件70可以包括液体去除装置或抽取器或入口，例如在美国专利申请出版物第US 2006-0038968号中公开的一种，这里通过参考全文并入。在一个实施例中，液体去除装置70包括入口，其由多孔材料111覆盖，多孔材料用于将液体与气体分开以实现单液相液体抽取。在室121内的负压被选择成使得形成在多孔材料111的孔内的弯液面基本上阻止周围的气体被抽吸进入液体去除装置70的室121中。然而，当多孔材料的表面111与液体接触时，没有弯液面限制流动，液体可以自由地流入到液体去除装置70的室121。
多孔材料111具有大量的小孔，每一个的尺寸(例如宽度，诸如直径)在5至50微米范围之间。多孔材料111在将要去除液体的诸如正对表面(例如衬底W的表面)等表面以上的高度可以保持在50至300微米的范围内。在一个实施例中，多孔材料111是至少轻微的亲液的，即到例如水等浸没液体的动态接触角小于或等于90°，期望小于或等于85°，或期望地小于或等于80°。
在一个实施例中，液体供给系统具有用以处理液体水平面的变化的布置。这使得在投影系统PS和液体限制结构12之间积累(形成例如弯液面400)的液体可以被处理并且不会溢出。处理这种液体的一种方法是提供疏液涂层(例如疏水)。该涂层可以在围绕开口和/或围绕投影系统PS的最终光学元件的流体处理结构12的顶部周围形成带。该涂层可以在投影系统PS的光轴的径向向外位置处。疏液(例如疏水)涂层有助于将浸没液体保持在空间11内。处理这种液体的附加的或替换的方法是提供出口201，以去除到达相对于液体限制结构12和/或投影系统PS的特定位置(例如高度)的液体。
另一局部区域布置是流体处理结构，其使用气体拖曳原理。所谓的气体拖曳原理已经在例如美国专利申请出版物第US2008-0212046、US2009-0279060以及US2009-0279062中描述。在那种系统中，抽取孔以期望地具有角部的形状布置。角部可以与优选的移动方向对准，例如步进或扫描方向。与两个出口垂直于优选方向对准的情形相比，这减小了在沿优选方向的给定速度情况下作用在流体处理结构的表面中两个开口之间的弯液面上的力。然而，本发明的实施例可以应用于平面上具有任何形状或具有例如以任何形状布置的抽取开口等部件的流体处理系统。在非限制的列表中的形状可以包括椭圆，例如圆形，诸如矩形等直线形形状，例如方形，或平行四边形，例如菱形或具有多于四个角部的有角的形状，例如四点或更多点星形。
在与本发明的实施例相关的US 2008/0212046 A1的系统的变体中，开口被布置成的有角形状的几何形状允许对于沿扫描和步进方向对准的角部的情形存在尖锐的角部(在大约60°至90°之间，期望在75°至90°之间，最希望在75°至85°之间)。这允许沿每个对准角部的方向增大速度。这是因为减少了在扫描方向上例如超过临界速度过程中由于不稳定的弯液面而导致的液滴的形成。在角部与扫描和步进方向对准的情形中，在这些方向上可以实现增大的速度。期望地，沿扫描和步进方向的移动速度可以基本上相等。
图7示意地以平面示出流体处理结构12或流体处理系统的弯液面钉扎特征，其具有实施气体拖曳原理的抽取器并且与本发明的实施例相关。图中示出弯液面钉扎装置的特征，其可以例如替代图5中的弯液面钉扎布置14、15、16或图6中示出的至少抽取器组件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离散开口50。每个开口50在图中示出为圆形，但是这不是必需的。实际上，开口50中的一个或多个可以是选自下列中的一个或多个：圆形、椭圆、直线形(例如方形或矩形)、三角形等，并且一个或多个开口可以是细长的。每个开口在平面上的长度尺寸(即沿从一个开口至相邻开口的方向)大于或等于0.2mm，大于或等于0.5mm，或大于或等于1mm。在一个实施例中，长度尺寸选自0.1mm至10mm范围或选自0.25mm至2mm范围。在一个实施例中，每个开口的宽度选自0.1mm至2mm范围。在一个实施例中，每个开口的宽度选自0.2mm至1mm范围。在一个实施例中，长度尺寸选自0.2mm至0.5mm范围或选自0.2mm至0.3mm范围。例如图6中的那些(标记180)入口开口可以设置在开口50的径向向内位置处。
图7的弯液面钉扎装置的每个开口50可以连接至分离的负压源。替换地或附加地，多个开口50或每一个开口可以连接至共同的腔或歧管(可以是圆形或环形)，其本身被保持在负压条件下。以此方式，可以在多个开口50或每一个开口处实现一致的负压。开口50可以连接至真空源和/或流体处理系统(或限制结构)周围的大气的压力可以增大以产生期望的压力差。
在图7的实施例中，开口是流体抽取开口。每个开口是用于气体、液体或气体和液体的两相流体的进入流体处理系统的入口。每个入口可以被看作离开空间11的出口。
开口50形成在流体处理结构12的表面内。该表面在使用时面对衬底W和/或衬底台WT。在一个实施例中，开口位于流体处理结构12的平的表面中。在一个实施例中，在衬底部件的底部表面上可以存在脊。至少一个开口可以在脊内。开口50可以通过针或管限定。部分针的实体，例如邻近的针，可以结合在一起。针可以结合在一起形成单个实体。单个实体可以形成有角的形状。
例如，开口50位于细长通道或管的末端。期望地，开口被定位成使得在使用时它们的方向期望地面向例如衬底W等正对表面。开口50的周缘(即表面外的出口)可以基本上平行于正对表面的一部分的顶部表面。连接开口50的通道的细长轴线可以基本上垂直于(在偏离垂直方向+/-45°内，期望在偏离垂直方向的35°，25°或15°内)例如衬底W的顶部表面等正对表面的顶部。
每个开口50设置成抽取液体和气体的混合物。液体从空间11抽取，而气体从开口50的另一侧上的大气中被抽取到液体中。这增大了如图中箭头100所示的气流，并且该气流有效地将开口50之间的弯液面320钉扎在如图7所示的合适位置。通过气流引起的压力梯度和/或通过液体上的气体(例如，空气)流动的拖曳(剪切力)，气流有助于保持通过动量阻塞限制的液体。
开口50围绕流体处理结构供给液体的空间。开口50可以分布在流体处理结构的下表面内。开口50可以围绕所述空间基本上连续地间隔(但是相邻开口50之间的间隔可以变化)。在一个实施例中，液体一直在有角的形状周围被抽取，并且基本上在液体碰撞到有角形状的点处被抽取。这可以实现，因为开口50一直围绕所述空间(以有角的形状)形成。以此方式，液体被限制到空间11。在操作期间弯液面可以通过开口50钉扎。
如图7所示，开口50被定位成以便在平面上形成有角的形状(即具有角部52的形状)。在图7的情形中，是菱形形状，期望是方形的，其具有弯的边缘或侧边54。边缘54如果弯曲则具有负的半径。边缘54可以在离开角部52的区域中朝向有角形状的中心弯曲。本发明的一个实施例可以应用于任何形状，在平面上其包括但不限于如图所示的形状，例如直线形的形状，例如菱形、方形或矩形，或圆形、三角形、星形、椭圆形等。
有角形状具有主轴线110、120，其与衬底W在投影系统PS下面行进的主方向对准。这有助于确保在临界扫描速度之下，最大扫描速度比开口50以圆形形状布置的情形下的速度快。这是因为作用在两个开口50之间的弯液面上的力被减小cosθ倍。这里θ是连接两个开口50的线相对于衬底W移动方向的角度。
使用方形的有角形状允许在等于最大速度条件下沿步进和扫描方向的移动。这可以通过让这种形状的角部52的每一个与扫描和步进方向110、120对准来实现。如果在这些方向中的一个方向上(例如扫描方向)的移动优选比步进方向上的移动快，则可以使用棱形形状。在这种布置中，棱形的主轴线可以与扫描方向对准。对于棱形形状，虽然每个角部可以是锐角，但是菱形的两个相邻边之间(例如步进方向)的角可以是钝角，即大于90°(例如选自大约90°至120°范围，在一个实施例中选自大约90°至105°范围，在一个实施例选自大约85°至105°范围)。
通过使开口50的形状的主轴线与衬底的主行进方向(通常是扫描方向)对准并使得第二轴线与衬底的另一主行进方向(通常是步进方向)对准可以优化产出。应该认识到，θ不是90°的任何布置将在至少一个移动方向上是有利的。因此，主轴线与行进主方向的精确对准并不是至关重要的。
将边缘设置为具有负的半径的有利之处在于，角部可以形成得较尖锐。对于角部52与扫描方向对准和角部52与步进方向对准两者，选自75至85°范围或更小的角度是可以实现的。如果不是为了这种特征，则为了让在两个方向上对准的角部52具有相同的角，这些角部将必须是90°。如果期望小于90°，则选择一个方向具有小于90°的角部是必要的，其中其他角部将具有大于90°的角。
在开口50的径向向内位置处可以没有弯液面钉扎特征。使用由进入开口50的气流引发的拖曳力，将弯液面钉扎在开口50之间。大于或等于大约15m/s，期望大约20m/s的气体拖曳速度应该是足够的。液体从衬底蒸发的量可以减小，由此减小液体的飞溅以及减小热膨胀/收缩效应。
在一个实施例中，至少36个离散的开口50、每一个具有1mm的直径并且分开3.9mm，这些离散的开口可以有效地钉扎弯液面。在一个实施例中，存在一百一十二(112)个开口50。开口50可以是方形的，边长0.5mm、0.3mm、0.25mm、0.2mm、0.15mm、0.1mm或0.05mm。在这种系统中总的气体流量可以是100l/min量级。在一个实施例中，总的气体流量可以选自50l/min至130l/min范围，在一个实施例中，在70l/min至130l/min范围。
流体处理结构12的底部的其他几何形状是可以的。例如，本发明的实施例中可以使用美国专利申请出版物US 2004-0207824或美国专利申请出版物US 2010-0313974中公开的结构的任一种。
例如参照图2-7的上述那些局部区域流体处理结构12会遭受气泡夹杂物进入空间11的麻烦。正如所看到的，弯液面320在流体处理结构12和流体处理结构12下面的表面之间延伸。图5和6中示出的弯液面320限定空间11的边缘。当弯液面320和液滴(例如从空间11逃逸的液体液滴)在表面上碰撞，气泡可以被包括进入空间11内。气泡夹杂进入空间11是有害的，因为气泡可以导致成像误差。液滴通常在至少三种情况之一被留在表面上：(a)当液体处理结构12和衬底W之间存在相对移动时液体处理装置位于衬底W的边缘上方；(b)当流体处理结构12和正对表面之间存在相对移动时，流体处理结构12在面对液体限制结构的正对表面的高度上经过步进改变定位；和/或(c)例如当例如由于超过正对表面的临界扫描速度而使得弯液面变得不稳定时，由于流体处理结构12和正对表面之间太高的相对速度。弯液面钉扎特征的径向向外位置处的一个或多个其他特征，例如气刀，可以用于捕获任何逃逸的液体。
在流体处理结构12中，例如美国2010/0313974中描述的结构中，围绕开口50设置狭缝开口形式(例如连续的线性开口)的气刀。也可以围绕如图6实施例的抽取器70设置狭缝开口形式的气刀。狭缝开口形式的气刀通常宽度为50μm。然而，这种开口难以制造，并且可能导致压力变化，尤其是围绕弯液面钉扎特征的周缘(例如圆周)的气刀的径向向内位置处的压力变化。附加地，狭缝形式的气刀对污染物的存在尤其敏感。这再次导致弯液面钉扎特征的外周周围的负压不稳定。本发明的一个实施例解决了这些(附加地或替换地其他)问题的一个或多个。
在如图6和7所示的实施例中，多个气体供给开口61(即，离散孔)以线性阵列设置。相对于空间，气体供给开口61设置在弯液面钉扎特征(分别是抽取器70和开口50)的径向向外位置处。气体供给开口61形成的线性阵列可以基本上平行于结合开口50的线。在使用过程中，气体供给开口61连接至过压并围绕弯液面钉扎装置形成气刀(供给气体，例如空气)。线性阵列(例如一个或两个维度的线性阵列)中多个气体供给开口61至少部分地围绕弯液面钉扎特征。
线性阵列的一个示例是线。线性阵列的一个示例包括两行或多行开口。开口可以沿线性阵列周期性地布置。例如，沿行的开口可以交错排列。在一个或多个开口的行中，每个开口可以沿线对准。在两个行中的开口可以相对于彼此(即，孔的两条线)交错排列。
在一个实施例中，多个气体供给开口61尺寸接近，例如相同。在一个实施例中，气体供给开口61全部在预定尺寸的例如5％的百分比内。在一个实施例中，多个气体供给开口61沿线以周期的图案布置，即一系列重复的孔，其中系列中的每个孔之间具有不同的间隙，例如两个孔靠近地通过一间隙间隔分开，接着两个孔靠近地通过一间隙间隔分开，等等。在一个实施例中，多个气体供给开口61等距地间隔分开。在一个实施例中，布置相邻开口所沿的线是直线。在一个实施例中，多个气体供给开口61布置成确保每单位长度的气体供给开口61的排出的气体流量基本上均匀。
在一个实施例中，气体供给开口61用以在通过流体处理结构12下面时(例如液滴相对地从线性阵列的径向向外位置移向弯液面320或液滴从弯液面320径向向外相对地移动)减小例如衬底W或衬底台WT等正对表面上遗留的液体薄膜的厚度。在基本上相同的通过多个气体供给开口61(例如直径90μm和200μm节距)的流量的情况下，可以在开口下面实现比采用相同流量的、例如50μm狭缝宽度的狭缝气刀高的平均压力峰值。因而，在通过流体处理结构12下面的液体薄膜之后，离散的气体供给开口61可以在正对表面上导致留下较薄的液体薄膜。较高的平均压力峰值可以使停止液滴相对于弯液面320移动的效率提高。较高的平均压力峰值在跨经衬底台WT和衬底W的边缘之间的间隙时可以导致甚至更好的性能。当使用狭缝气刀时，狭缝下面的压力峰值可能崩塌，因为流出狭缝的气流可能通过开口50被抽取走。多个气体供给开口61的压力峰值不容易通过开口50被抽取掉。这可以导致更好的性能，因为压力峰值较稳定(见图10，后面描述)。
气体供给开口61可以有助于确保液体薄膜没有破为液滴，而相反液体被驱动朝向开口50并被抽取。在一个实施例中，气体供给开口61操作以阻止形成薄膜。气体供给开口61被布置形成的线性阵列大体沿着弯液面钉扎特征(例如开口50)的线。因此，气体供给开口61和相邻的弯液面钉扎特征(例如开口50)之间的距离在0.5mm至4.0mm内，期望是2mm至3mm内。开口50和气体供给开口61之间的距离可以小，同时相对狭缝气刀，仍然减小了液滴与弯液面320碰撞带来气泡的风险。
在一个实施例中，气体供给开口61被布置形成的线性阵列大体平行于弯液面钉扎特征(例如开口50)的线。在一个实施例中，在气体供给开口61和弯液面钉扎特征(例如开口50)中的相邻项之间保持大体恒定的间隔。
在一个实施例中，线性阵列的多个气体供给开口61用作气刀。
通过将金属的块拴接在一切并且在块之间留有合适的距离以形成狭缝，在可能由不锈钢形成的浸没流体处理结构12中可以形成狭缝。然而，难以实现想要的和/或恒定的狭缝宽度。相反，通过烧蚀，例如使用激光将材料烧掉，可以形成离散的气体供给出口61。这可以导致更好的开口横截面、尺寸以及位置的一致性。可以以5％的精确度钻开口(其期望横截面是圆形的，因为这最容易制造)。相对比，50μm的狭缝具有+/-10μm的容差，是大约+/-20％。
相比于狭缝气刀，线性阵列中的多个离散的气体供给开口61对污染物或尺寸的变化可能不敏感，因为开口相对于狭缝宽度(例如50μm)更大(例如100μm)。
气刀应该具有一个或多个锐利边缘以帮助确保良好的气刀功能。该边缘可能由于与物体的接触而受到损害(例如与衬底，这会在将工作距离(流体处理结构12和正对表面之间的距离)调整为零的期间发生)。
由于潜在的较佳的制造性以及对污染物和损伤的较小的敏感性，代替狭缝气刀使用离散的气体供给开口61可以使得作用在弯液面320上的压力更加均匀。在实际应用中，相对于使用狭缝开口可以提供的气流，可以增大通过离散的开口61的气流(即使理论上可能预期狭缝的性能更好)。在气刀特征的形状的平面图中示出的角部(例如，离散开口或狭缝的布置)，在狭缝气刀的情况下会出现问题，这些问题在使用离散的气体供给开口61的情况下不会发生。
通过使用离散的开口，在不扰动弯液面320的情况下，相对于从开口50流出的流量，从离散的气体供给开口61流出的流量可以增大达到1.5倍。在这种流量的条件下，等同的狭缝气刀(即，每单位长度具有相同的开口面积的狭缝气刀)将导致不稳定的弯液面320，尤其是当跨经衬底边缘或在衬底台WT上的高度的阶跃变化的情况下。然而，在这种流动设置条件下，对于等同的离散的气刀布置，弯液面具有更大的稳定性。
为了离散的气体供给开口61呈现类似气刀的功能，期望每米长度上开口面积不小于或等于6.0x10-5m2。这与具有60μm狭缝宽度的气刀具有相同的每单位长度的开口面积。在一个实施例中，每米长度的开口面积小于或等于5.0x10-5m2，小于或等于4.0x10-5m2，或小于或等于3.5x10-5m2。开口面积比值越低，在每个开口下面的最大可实现压力越高，并且越容易实现粗筛动作(raking action)。然而，如果开口面积变得太小，则气刀功能失去，因为相邻气体供给开口之间的节距不可能减小至小于或等于180μm。在一个实施例中，每米长度的开口面积大于或等于1.0x10-5m2，或大于或等于2.0x10-5m2，或大于或等于2.5x10-5m2。较大的开口面积是期望的，因为这允许较大的气流，因而允许较高的可实现压力。
在一个实施例中，气体供给开口61的横截面是圆形的。在一个实施例中，在非圆形开口61的情况下直径或最大尺寸小于或等于125μm，期望小于或等于115μm。这等于每个开口的面积(方形开口的情形下所计算的)最大为1.6x10-8m2，期望最大1.3x10-8m2。在一个实施例中，最大孔径是200μm。
理论计算显示，气体供给开口61的孔径应该是作为流体处理结构12的底表面和正对表面(例如衬底W)之间的距离的工作距离的至少1/2。流体处理结构12的下表面和正对表面(工作距离或行程高度)之间的通常距离为150μm，这表示在一个实施例中最小孔径为75μm。如果满足这个要求，离开气体供给开口61的气体射流的不受射流穿过的停滞环境干扰的芯部到达正对表面，并因此产生大的压力梯度。
在一个实施例中，在非圆形开口61的情况下离散的气体供给开口61的直径或最小尺寸大于或等于80μm，更期望大于或等于90μm。因此期望大于或等于5.0x10-9m2每米长度或者大于或等于6.4x10-9m2每米长度的横截面积。孔尺寸的这个范围在制造能力(较低尺寸范围)和相邻气体供给开口61之间的最大可允许节距(在尺寸范围上限)之间形成平衡。也就是说，最大可允许节距与可以在相邻开口61之间导致高于预定最小值(例如50mbar)的最小压力的节距相关。附加地，如果在相邻开口之间留下太少的材料，这会导致弱点和潜在的破损，并且这导致最大孔径。
在一个实施例中，相邻气体供给开口61之间的节距大于或等于180μm，期望大于或等于200μm。相反，节距应该小于或等于400μm，期望小于或等于200μm，并且更期望小于或等于280μm。这些范围在强度和将来自相邻开口的气流结合一起之间寻求平衡(strike a balance)，由此在开口之间提供大的最小压力(至少30mbr，期望至少50mbr)。
在一个实施例中，为了在线中的多个气体供给开口61的相邻孔之间实现最小期望压力，相邻孔之间的材料长度应该最大为流体处理结构12的底表面和正对表面之间的距离的一半。这给出了75μm的最小材料长度。在一个实施例中，节距被选择成使得流出每个离散的气体供给开口61的气体射流与相邻的离散气体供给开口重叠。该气体射流倾向于以一种到四种形状(a one over four shape)展开。因此，在一个实施例中，为了射流重叠，气体供给开口61应该小于或等于工作距离分开的1/4的2倍或工作距离分开的1/2或更小。
在一个实施例中，相邻开口61之间存在的材料的长度应该至少为80μm，或至少90μm，以提供充分的强度。
相邻开口61之间的材料大于或等于200μm是不必要的，并且会导致气体射流的分离，由此导致开口之间的压力小于或等于30mbr。在一个实施例中，相邻气体供给开口61之间的距离最多可以是150μm。
在一个实施例中，气体供给开口61的直径可以为125μm，节距300μm，这导致开口面积为每米5.8x10-5m2。如果节距减小至180μm，开口面积增大为9.8x10-5，但是在某些情况下，这可能太大，并且仅在开口61之间留下长度为55μm的材料。在一个实施例中，开口61的直径为80μm，这导致2.79x10-5m2每米的开口面积，其中节距为180μm，这接近等同狭缝宽度30μm。
相对狭缝气刀，对弯液面的可制造性和稳定性的提高超出了发明人的预期，并且可以提供一个或多个其他的没有预期到的如这里所述的优点。例如，可以以比小尺寸(比如，50μm)的狭缝高的一致性和精确性制造较大尺寸的孔，例如100μm的直径和200μm的节距。因而，最终的气流可以是更加可预测的且更加有效的。附加地，因为离散的气体供给开口61的开口的最大尺寸(例如直径)大于狭缝气刀的最大尺寸(例如狭缝宽度)，包括多个离散的气体供给开口61的气刀在较大范围的工作距离上具有更大的努棒性和对污染物更小的敏感性。
在一个实施例中，在相邻气体供给开口61之间行进的方向上存在大的压力梯度，并且这可以导致液滴移动至开口61之间的最低压力点。此处，液滴可以聚结。一些液滴可以通过气体供给开口61之间的最低压力点。因而，如图6中横截面图和图8中的平面图所示，在一个实施例中，在线性阵列中的多个离散的气体供给开口61的径向向外位置处设置至少一个抽取开口210。
在一个实施例中，至少一个抽取开口210可以是多个抽取开口210。在一个实施例中，至少一个抽取开口210是狭缝开口(即连续的)。该实施方式是有利的，因为不管液滴在哪里通过多个气体供给开口61，它们都被收集。在一个实施例中，相邻气体供给开口61之间的每个空间具有对应的抽取开口210。在一个实施例中，抽取开口210是线性阵列(例如线)中的多个气体抽取开口。
在至少一个抽取开口210为多个抽取开口210的实施例中，气刀可以是狭缝的形式或连续开口的形式。也就是说，图8中描述的多个气体供给开口61实际上包括狭缝(即，连续的)开口。
不管气刀是不是狭缝或多个气体供给开口61的形式，使用多个离散的抽取开口210的优点在于，减小流量以便去除通过气刀的液体。可以基于有关从抽取开口进行抽取所需的液体的物理质量以及依赖于开口尺寸和几何形状的流量与负压之间的经验关系的假设来进行计算。这种计算显示，对于一组直径80μm、节距250μm以及外周长度在200至350mm之间的离散的抽取开口，应该提供10到20l/min之间的流量。相对比，如果抽取开口210是宽度100μm的狭缝形式，则计算出需要高于5倍的流量。实验证明，流量也有类似的改进。图9示出，四种不同类型的抽取开口210得出的y轴上抽取的水流量(单位mL每分钟)随每表面面积的有效气体流量(单位为每平方毫米每分钟毫微升)的变化。孔径100μm且节距200μm的抽取开口210的结果用菱形表示，具有50μm开口宽度的狭缝开口的结果用三角形表示，具有100μm开口宽度的狭缝开口的结果用圆形表示，具有150μm开口宽度的狭缝开口的结果用方形表示。所有的实验都是在流体处理结构的下表面和正对表面之间的工作距离为150μm的情况下进行的。在实验中，水滴在抽取开口210下面移动，并且记录被抽取的水流量V和每表面面积的有效流量Qe/A。这些结果表明，对于给定的被抽取水流量(即，对于需要通过抽取开口210抽取的给定的液体量)，离散的抽取开口的每表面面积的有效气体流量比宽度为100或150μm的狭缝开口有效4倍。离散的抽取开口的每表面面积的有效气体流量比宽度为50μm的狭缝开口有效2倍。
为了平衡开口50、气体供给开口61和抽取开口210之间的气体流量，应该设置进入抽取开口210的特定流量。图9中的实验结果显示，对于进入抽取开口210的特定流量，使用离散的抽取开口210导致进入抽取开口210的较高的流量，这导致更加有效的液体抽取。另一优点在于，在流体处理结构和正对表面之间应用较小的力(因为较小的总的开口面积)和/或使用较小的气体流量。附加地，离散的开口对气体供给开口61的压力峰值的影响(见图10和随后的相关描述)比狭缝小。
具有较低抽取流量的优点在于，流体处理结构对开口50、气体供给开口61和抽取开口210之间的流动不平衡较不敏感。在对污染物的存在的敏感性方面的努棒性可以得到改进。附加地，可制造性可以改善，因为相对于狭缝，可以消耗较少时间并且技术上更容易形成孔，如其他部分所述。此外，系统可以在气体供给开口61和外部抽取开口210之间导致较少的液滴。在多个气体供给开口61的情况下，可以操纵液体液滴朝向离散的抽取开口210，其在位置上对应气体供给开口61之间的间隙，如其他部分所述。此外，因为允许进入抽取开口210的气体流量较低，因而可以在流体处理结构12和正对表面(例如衬底)之间应用较低的静态力，这在控制衬底位置方面是有利的。
通过气体供给开口61的线性阵列的液滴将通过最低压力的位置。结果，液滴将基本上等距地通过相邻开口61之间。因此，通过将抽取开口210如上所述地大体等距地定位在相邻开口61之间(即在等分相邻开口61之间的空间的位置处)，通过气体供给开口61的线性阵列的液滴容易通过与液滴已经移动通过的空间相对应的抽取开口210的下面。结果，液滴容易通过抽取开口210被抽取。如果液滴接触抽取开口210则发生抽取，因而导致液滴聚结的切向压力梯度的影响是有利的，因为这导致更容易接触抽取开口210的较大的液滴。
抽取开口210可以具有与气体供给开口61相同的特性和/或尺寸，如上所述。至少一个抽取开口210可以是不连续的、连续的、二维线性阵列(例如两个大体平行的开口的线)等。
在一个实施例中，至少一个抽取开口210和多个气体供给开口61之间的距离是至少0.2mm并且至多1.0mm。该相对短的距离是有利的，因为液滴更容易被捕获。如果距离太短，这可以导致流出气体供给开口61的气流和进入抽取开口210的气流之间的相互干扰，这是不期望的。
多个离散的气体供给开口61的径向向内位置处和开口50的径向向外位置处产生的负压比通过狭缝形式的气刀产生的负压在径向和切向方向上可以更低且恒定。图10示出这个现象。图10(和图11)可以应用于没有至少一个抽取开口210(如图7所示)的实施例和具有至少一个抽取开口210的实施例(如图8所示)。使用根据图8的实施例确定图10和11。
图10中曲线表示径向距离随衬底水平位置处的相对压力的变化，其中x轴表示径向距离，y轴表示衬底水平位置处的相对压力，负数表示气体供给开口61或气刀的径向向内位置。点线示出具有50μm狭缝的示例气刀，并且示出：当接近开口50时朝向-10mbr减小的-50mbr量级的最大负压。相对比，对于具有100μm开口直径和200μm节距的多个离散气体供给开口61示例，最小压力为-10mbr。这是有利的，因为这可以导致流体处理结构12和正对表面之间的吸引力减小。附加地，这可以导致在开口50和离散的气体供给开口61之间存在较少的且较小的液滴。这可以导致减小在空间11内的浸没液体中产生气泡的风险。附加地，在具有离散的开口61的情况下，沿开口50和气体供给开口61之间的长度的主要部分径向向内的压力可以相对恒定的。这是有利的，因为使用狭缝气刀产生的大的压力梯度会导致湍流，并且这可以通过使用离散的开口61避免。
图10中的实验是在流体处理系统12的下表面和正对表面(例如衬底)之间的距离为150μm、流出开口50的流量为30l/min、通过气刀或气体供给开口61的流量为45l/min以及离开抽取开口的流量为30l/min的情况下实施的。
图11示出沿多个离散的气体供给开口61的线性阵列的长度的压力上的相对改变。上面参照图10描述了相同的操作条件。如图可以看到的，在相邻开口61之间达到最小压力的情况下在每个气体供给开口61下面实现最大压力。如图所示，在相邻气体供给开口61之间存在压力降低。有利地，压力降低小于降低至零点的降低，使得在该位置处液滴将受到力。这是有利的，因为随后在弯液面钉扎特征周围存在对液滴通过的阻力(因为在气体供给开口61的线性阵列周围在气体供给开口61下面一直存在正压)。
诸如图11中所示的压力曲线优于狭缝气刀的压力曲线，因为压力曲线具有一系列的峰值和低谷值、足以将小的无害尺寸的液滴聚集。这意味着，弯液面320的径向向外位置处的压力可以波动，因为气体可以更容易地通过压力曲线。结果，弯液面320可以被稳定，这意味着离开弯液面320的较少的液体损失。附加地，当衬底台WT和衬底W的边缘之间的间隙通过多个离散开口61下面时，在该间隙的浸没液体可以较不容易被剥离，因而减小气泡夹杂的风险。
在图10和11的离散气体供给开口61的示例中，当衬底W的边缘跨过流体处理结构12下面时可以形成非常细的液滴(直径小于50μm)。这相比于大小达到大于使用狭缝气刀的情形时的量级的液滴。因而，由大液滴与弯液面320碰撞引起的气泡夹杂的风险被极大地减小。
如图6的横截面图和图12的平面图所示，在一个实施例中，一个或多个槽220在相邻气体供给开口61之间的空间和对应的抽取开口210(图中仅示出一个)之间延伸。槽220形成在流体处理结构12的下表面上。槽220有效地引导相邻气体供给开口61之间的空间中存在的液体至相应的抽取开口210。槽220沿通过在使用时被浸没液体占据的空间11的方向延伸。
在一个实施例中，槽沿通过空间11并且通过对应的抽取开口210的方向延伸。在一个实施例中，该方向基本上通过空间11的中心。在流体处理结构12和正对表面之间的相对移动方向改变的时间段期间，槽便于朝向抽取开口210抽取液滴。也就是说，如果在液滴已经通过相邻的气体供给开口之间的空间下面之后，在流体处理结构12和正对表面之间的相对行进方向改变，液滴可以不再沿相对于流体处理结构12朝向抽取开口210的方向行进。槽210有助于施加力至这种液滴，并由此引导它们朝向抽取开口210。槽220的更多细节可以在2010年7月20日递交的美国专利申请第US 61/366,116号中找到。
在一个实施例中，每个槽220的宽度为至少40μm，期望为至少50μm。在一个实施例中，槽220的宽度为最多150μm，期望为至多100μm。这种尺寸范围的槽在引导液滴和/或提供毛细作用力到液滴上以将它们拉向相应的抽取开口210方面尤其有效。在一个实施例中，槽220的深度为至少50μm，期望至少100μm。在一个实施例中，槽深度为至多500μm，期望至多300μm。
在一个实施例中，每个槽具有横截面形状或几何形状。槽的横截面几何形状可能是矩形或三角形(或V形)。相对于横截面形状为矩形的槽，具有三角形横截面形状的槽显示出提高的液体液滴的毛细散布，因而是优选的。三角形横截面形状具有形成在槽的边之间的特性角。该特性角可以在40至45度范围内。在一个实施例中，为了确保槽引导液体的有效性，形成流体处理结构的下表面(即，其中形成槽)的材料的接触角小于槽的特性角。期望地，材料的接触角为40度以下。
槽220可以与单个狭缝开口的气刀或具有狭缝形式或多个离散开口形式的抽取开口210的多个气体供给开口61一起使用。
提供控制器500以控制流量，并且流量的调节可以改变如图10和11所示的周向(圆周)和切向方向的压力梯度。流量和流体处理结构12的下表面的特征的尺寸可以被调节成实现想要的压力曲线，包括如图10所示的气体供给开口61和开口50之间的空间内的最低负压以及帮助确保相邻气体供给开口之间的最小压力(如上述参照图11所述)处于可接受水平。
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在浸没液体内。在可以与任何其他实施例结合的实施例中，利用溶解速度依赖于被捕获气体的类型和浸没液体性能的事实。
通常二氧化碳(CO2)气泡比空气气泡溶解快。通常CO2气泡比氮的溶解度大五十五(55)倍，扩散率是氮的0.86倍，其溶解时间比相同尺寸的氮气气泡溶解时间短三十七(37)倍。
美国专利申请出版物US2011-0134401描述了将在20℃和latm的总压力条件下在浸没液体中具有大于或等于5x10-3mol/kg的溶解度的气体供给至邻近空间11的区域，这里通过参考全文并入。该专利申请还描述了将在20℃和1atm的总压力条件下在浸没液体中具有大于或等于3x10-5cm2s-1的扩散率的气体供给至邻近空间11的区域。该专利申请还描述了将在20℃和1atm的总压力条件下在浸没液体中的扩散率和溶解度乘积大于空气在浸没液体中的扩散率和溶解度乘积的气体供给至邻近空间11的区域。
如果气泡是在浸没液体中具有高的扩散率、溶解度或扩散率和溶解度乘积的气体，气泡将快得多地溶解进入浸没液体。因此，使用本发明的实施例应该减少成像缺陷的数量，由此允许较高的产出(例如，相对于液体处理结构12的较高的衬底W的速度)和较低的缺陷率。
因此，本发明的一个实施例提供气体供给装置，其配置成供给气体至与空间11相邻的区域(例如，至一体积体，或朝向一区域)。例如，提供气体，使得其存在于与在正对表面和液体处理结构12之间延伸的弯液面320相邻的区域内。
示例气体是二氧化碳，其可以是期望的，因为它易于被使用，并且可以在用于其他用途的浸没系统中使用。二氧化碳在20℃和1atm的总压力条件下在水中溶解度为1.69x10-3kg/kg或37x10-3mol/kg。任何易于溶解在浸没液体中的非反应气体都是合适的。
这里描述的本发明的一个实施例可以在浸没液体的弯液面320、400周围形成CO2气氛，使得任何包含气体到浸没液体的过程都形成在浸没液体中溶解的气体包含物。
通过使用气态CO2，与弯液面和液体液滴碰撞相关的问题(如果不可避免)可以减少。通常300微米的液滴将产生直径30微米的气泡(即，尺寸的十分之一)。这样的二氧化碳气泡通常将在到达曝光区域之前溶解到浸没液体中。(要注意的是，这种尺寸的液滴可以引起一个或多个其他问题)。因而，由液滴引起的问题不显著。浸没系统可以更能容忍与已经逃逸出空间的浸没液体的相互作用。
可以通过气体供给开口61提供二氧化碳。在一个实施例中，通过气体供给开口的第二阵列或通过气体供给开口和气体开口的第二阵列供给气体。
在一个实施例中，流出开口50的二氧化碳的流量加上流出抽取开口210的气体的流量大于或等于流出气体供给开口61的气体的流量。在一个实施例中，加起来的气体抽取率大于或等于气体供给率的1.2倍，或期望地大于或等于气体供给率的1.4倍。例如，进入开口50的气体流量可以是每分钟60升，流入抽取开口210的气体流量可以是每分钟60升，流出气体供给开口61的气体流量可以是每分钟90升。如果被供给流出气体供给开口61的气体是二氧化碳(下面描述)，则这种布置是有利的。这是因为，二氧化碳可以与流体处理结构12外部的干涉仪相互干涉。通过如所述那样布置流量，可以减小或防止流出流体处理结构12的二氧化碳的损失。
在气刀中使用CO2的情形中，由气流中的不均匀性导致的流动变化(例如在使用狭缝气刀时出现的情况)可以导致来自流体处理结构12外部的大气中的非CO2气体(例如空气)与随后到达开口50的流动混合。这是不期望的，并且因此相对于狭缝使用多个气体供给开口61是有利的。
对于二氧化碳被供给流出气体供给开口61的情况，抽取开口210和气体供给开口61之间的距离可以是至少1或2mm，或在1.0mm至4.0mm之间，期望在2mm至3mm之间。设计规则可以是工作距离的4倍加上0.2-0.5mm。这有效地帮助阻止来自流体处理结构12外部的空气(即，抽取开口210的径向向外侧的空气)混入与弯液面320邻近的二氧化碳。
在一个实施例中，抽取开口210在从正对表面去除例如液滴形式的液体的效率方面随着与离开气体供给开口61的阈值距离的距离增大而减小。针对期望的操作条件，用于液滴去除的该阈值距离可以小于抽取开口210和气体供给开口61之间的期望距离。当使用二氧化碳作为离开气体供给开口61的气体时，在流体限制结构12的下表面中使用槽220是有利的，因为槽220有助于延伸气体供给开口61和抽取开口210之间的阈值距离、用于液滴去除。因此槽220有助于实现有效的通过外抽取器的二氧化碳气体去除和液滴去除。
上面已经描述了在弯液面钉扎特征周围仅存在气体供给开口61的一个线性阵列的实施例。然而，本发明的实施例可以等同地应用于至少部分地围绕第一多个气体供给开口61定位线性阵列形式的第二(或更多的)多个气体供给开口61的情形。该布置可以与美国专利申请出版物第US 2011-0090472号中描述的类似，除了两个狭缝气刀中的一个或两者被这里上面描述的多个离散的气体供给开口替代。在流体处理系统12和正对表面之间的尤其快速的相对移动的情况下，这可以是有利的。这种较高的相对速度可以用在用于曝光直径大于当前300mm工业标准的衬底(例如直径450mm的衬底)的光刻设备中。
正如认识到的，上述特征的任一个可以与任一其他特征一起使用，并且不仅是本申请覆盖的这里明确描述的那些特征的组合。例如，本发明的实施例可以应用于图2至4中的实施例。
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在制造微观尺度或甚至纳米特征方面有其他的应用，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)。在允许的情况下，术语“透镜”可以表示不同类型的光学部件中的任何一种或其组合，包括折射式的和反射式的光学部件。
尽管以上已经描述了本发明的具体实施例，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，本发明可以采用包含用于描述一种如上面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，或具有存储其中的所述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，机器可读指令可以嵌入在两个或多个计算机程序中。所述两个或多个计算机程序可以存储在一个或多个不同的存储器和/或数据存储介质中。
上述的控制器可以在通过位于光刻设备的至少一个部件内的一个或多个计算机处理器读取一个或多个计算机程序时每一个或以组合形式操作。控制器可以每一个或组合地具有任何合适的配置用于接收、处理以及发送信号。一个或多个处理器配置成与至少一个控制器通信。例如，每个控制器可以包括一个或更多个用于执行包括用于上述方法的机器可读指令的计算机程序的处理器。控制器可以包括用于存储这种计算机程序的数据存储介质，和/或用以接收这种介质的硬件。因而，控制器根据一个或多个计算机程序的机器可读指令操作。
本发明的一个或多个实施例可以应用于任何浸没光刻设备中，尤其地但不排他地，应用于上述那些类型，或者不管浸没液体是否以浴器形式提供的光刻设备，或者仅提供到衬底的局部表面区域上的光刻设备，或是非限制的光刻设备。在非限制的布置中，浸没液体可以流过衬底和/或衬底台的表面上，使得衬底和/或衬底台的基本上整个未覆盖的表面被浸湿。在这种非限制的浸没系统中，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，但是基本上不是浸没液体的全部的限制。
这里预期的液体供给系统应该广义地理解。在特定的实施例中，其可以是机械的或提供液体至投影系统和衬底和/或衬底台之间的空间的结构的组合。其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或多个流体开口、一个或多个气体开口或一个或多个用于两相流动的开口。开口可以每一个是进入浸没空间的入口(或流出流体处理结构的出口)、或流出浸没空间的出口(或进入流体处理结构的入口)。在一个实施例中，空间的表面可以是衬底和/或衬底台的一部分，或空间的表面可以完全覆盖衬底和/或衬底台的表面，或者空间可以包围衬底和/或衬底台。液体供给系统可以可选地还包括一个或多个用以控制液体的位置、品质、数量、形状、流量或任何其他特征的元件。
在一个实施例中，光刻设备是多台设备，包括位于投影系统的曝光侧处的两个或多个台，每个台包括和/或保持一个或多个物体。在一个实施例中，一个或多个台可以保持辐射敏感衬底。在一个实施例中，一个或多个台可以保持用于测量来自投影系统的辐射的传感器。在一个实施例中，多台设备包括配置成保持辐射敏感衬底(即衬底台)的第一台，和配置成保持辐射敏感衬底的第二台(下文中统称为并且不限制地称为测量台和/或清洁台)。第二台可以包括和/或可以保持一个或多个物体，而不是辐射敏感衬底。这种一个或多个物体可以包括选自下列项的一个或多个：用以测量来自投影系统的辐射的传感器、一个或多个对准标记，和/或清洁装置(用以清洁，例如液体限制结构)。
在一个实施例中，光刻设备可以包括用以测量设备的部件的位置、速度等的编码器系统。在一个实施例中，部件包括衬底台。在一个实施例中，部件包括测量和/或清洁台。编码器系统可以附加地或替换地是这里所说的用于台的干涉仪系统。编码器系统包括传感器、变换器或与标尺或栅格相关的例如成对的读取头。在一个实施例中，可移动部件(例如，衬底台和/或测量台和/或清洁台)具有一个或多个标尺或栅格，并且光刻设备的框架(部件相对于该框架移动)具有传感器、变换器或读取头中的一个或多个。所述传感器、变换器或读取头中的一个或多个与标尺或栅格协同操作以确定部件的位置、速度等。在一个实施例中，光刻设备的框架(部件相对于该框架移动)具有一个或多个标尺或栅格，并且可移动部件(例如，衬底台和/或测量台和/或清洁台)具有传感器、变换器或读取头中的一个或多个，其与标尺或栅格协同操作以确定部件的位置、速度等。
在一个实施例中，光刻设备包括液体限制结构，其具有液体去除装置，液体去除装置具有用孔网或类似的多孔材料覆盖的入口。孔网或类似的多孔材料提供二维孔阵列，其与投影系统的最终元件和可移动台(例如衬底台)之间的空间内的浸没液体接触。在一个实施例中，孔网或类似的多孔材料包括蜂巢或其他多边形孔网。在一个实施例中，孔网或类似的多孔材料包括金属孔网。在一个实施例中，孔网或类似的多孔材料始终围绕光刻设备的投影系统的图像场延伸。在一个实施例中，孔网或类似的多孔材料位于液体限制结构的底表面上，并且具有面朝台的表面。在一个实施例中，孔网或类似的多孔材料的底表面具有大体平行于台的顶部表面的至少一部分。
上面描述的内容是例证性的，而不是限定的。因而，应该认识到，本领域的技术人员在不脱离以下权利要求的范围的情况下，可以对上述本发明进行更改。

Claims (10)

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配置用于将浸没流体限制在流体处理结构之外的区域的空间的边界处具有：
弯液面钉扎特征，用以抵抗浸没流体沿径向向外的方向离开所述空间；
线性阵列形式的多个气体供给开口，其至少部分地围绕弯液面钉扎特征并且在弯液面钉扎特征的径向向外位置处；和
至少一个气体回收开口，其在线性阵列形式的所述多个气体供给开口的径向向外位置处。
2.如权利要求1所述的流体处理结构，其中，所述至少一个气体回收开口包括线性阵列形式的多个气体回收开口。
3.一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用于将浸没流体限制在流体处理结构之外的区域的空间的边界处具有：
弯液面钉扎特征，用以抵抗浸没流体沿径向向外方向离开所述空间；
气刀的开口，其至少部分地围绕弯液面钉扎特征并且在弯液面钉扎特征的径向向外位置处；和
至少一个气体回收开口，其在气刀的所述开口的径向向外位置处，所述至少一个气体回收开口包括类似的或相同尺寸的多个气体回收开口。
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配置用于将浸没流体限制在流体处理结构之外的区域的空间的边界处具有：
弯液面钉扎特征，用以抵抗浸没流体沿径向向外方向离开所述空间；
气刀的开口，其至少部分地围绕弯液面钉扎特征并且在弯液面钉扎特征的径向向外位置处；和
至少一个气体回收开口，其在气刀的所述开口的径向向外位置处，所述至少一个气体回收开口包括沿线的周期图案形式的多个气体回收开口。
5.一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用于将浸没流体限制在流体处理结构之外的区域的空间的边界处具有：
弯液面钉扎特征，用以抵抗浸没流体沿径向向外方向离开所述空间；
气刀的开口，其至少部分地围绕弯液面钉扎特征并且在弯液面钉扎特征的径向向外位置处；和
至少一个气体回收开口，其在气刀的所述开口的径向向外位置处，所述至少一个气体回收开口包括等距地间隔的多个气体回收开口。
6.一种浸没光刻设备，所述设备包括：
如权利要求1-5中任一项所述的流体处理结构。
7.一种器件制造方法，包括步骤：
将图案化辐射束投影通过限制在投影系统和衬底之间的空间的浸没液体；
通过线性阵列形式的多个气体供给开口提供气体至邻近浸没液体的弯液面的位置；和
通过线性阵列形式的多个气体供给开口的径向向外位置处的气体回收开口回收通过线性阵列形式的多个气体供给开口的邻近气体供给开口的液体。
8.一种器件制造方法，包括步骤：
将图案化辐射束投影通过限制在投影系统和衬底之间的空间的浸没液体；
通过气刀的开口提供气体至邻近浸没液体的弯液面的位置；和
通过气刀的开口的径向向外位置处的至少一个气体回收开口回收通过气刀的开口的液体，所述至少一个气体回收开口包括多个尺寸类似或相同的气体回收开口。
9.一种器件制造方法，包括步骤：
将图案化辐射束投影通过限制在投影系统和衬底之间的空间的浸没液体；
通过气刀的开口提供气体至邻近浸没液体的弯液面的位置；和
通过气刀的开口的径向向外位置处的至少一个气体回收开口回收通过气刀的开口的液体，所述至少一个气体回收开口包括多个沿线的周期图案形式的气体回收开口。
10.一种器件制造方法，包括步骤：
将图案化辐射束投影通过限制在投影系统和衬底之间的空间的浸没液体；
通过气刀的开口提供气体至邻近浸没液体的弯液面的位置；和
通过气刀的开口的径向向外位置处的至少一个气体回收开口回收通过气刀的开口的液体，所述至少一个气体回收开口包括多个等距地间隔分开的气体回收开口。
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