CN1577098A

CN1577098A - 光刻装置和器件制造方法

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Publication number: CN1577098A
Application number: CN200410055065.2A
Authority: CN
Inventors: H·H·M·科西; S·N·L·唐德斯; C·A·胡根达姆; A·Y·科勒斯辰科; E·R·鲁普斯特拉; H·范桑坦
Original assignee: ASML Netherlands BV
Current assignee: ASML Netherlands BV
Priority date: 2003-06-27
Filing date: 2004-06-25
Publication date: 2005-02-09
Anticipated expiration: 2024-06-25
Also published as: EP1498778A1; TW200507049A; JP4028860B2; CN101604122B; TWI294137B; US7119874B2; CN101604122A; DE602004010961T2; JP2005045223A; DE602004010961D1; US20050018155A1; CN100533273C; KR100614294B1; KR20050001433A; SG118282A1

Abstract

一种光刻投影装置，其中液体供给系统向投影系统(PL)的最后元件和基底W间的空隙(2)提供液体。该液体供给系统包括密封构件(4)。采用从密封构件入口(6)到密封构件出口(8)的液流形成液体密封。

Description

光刻装置和器件制造方法

技术领域

本发明涉及一种光刻装置和一种器件制造方法。

背景技术

光刻装置是一种将所需图案应用于基底的靶部上的装置。光刻装置可以用于例如集成电路(IC)的制造。在这种情况下，如掩模的构图装置可用于产生对应于IC一个单独层的电路图案，该图案可以成像在已涂敷辐射敏感材料(抗蚀剂)层的基底(例如硅晶片)的靶部上(例如包括一个或者几个部分的管芯(die))。一般地，单一基将包含相继曝光的相邻靶部的整个网格。已知的光刻装置包括所谓步进器，其中通过将全部图案一次曝光在靶部上而辐射每一靶部，还包括所谓扫描装置，其中通过投影光束沿给定方向(“扫描”方向)扫描图案，同时沿与该方向平行或者反平行的方向同步扫描基底来辐射每一靶部

已经提出了在光刻投影装置中将基底浸没在一种具有相对高折射率的液体中，比如水，以使其填充投影系统最后元件和基底之间的空间。这样做的目的是由于曝光射线在液体中具有更短的波长，从而能够对更小的特征成像。(也可以将液体的作用看作提高系统的有效NA和增加焦深)。但是，包括水和悬浮其中的固体粒子(例如：石英)的其他浸液也可以采用。

然而，将基底或基底和基底台浸入液体槽中(参见例如US 4,509,852，其全文在这里作为参考引入)意味着在扫描曝光过程中，需要加速大量的液体。这需要附加或更强劲的马达，并且液体中的紊流将会导致不利和不可预知的影响

已经提出的一种解决方案提供了一种液体供给系统，其只在基底的液体局部区域上和投影系统最后元件与使用液体密封系统的基底(该基底一般具有比投影系统最后元件更大的表面积)之间内提供液体。WO99/49504公开了安排上述系统的已提出的一种方式，其全文在这里作为参考引入。如图2和图3的说明，液体由至少一个入口IN提供到基底上，优选沿基底相对于最后元件的运动方向提供，并在经过投影系统下后由至少一个出口OUT排除。即，当基底在元件下在X方向上被扫描时，在元件的+X侧提供液体，并且在一X侧排除液体。图2表示液体通过入口IN提供并在元件另一侧经与低压源连接的出口OUT排除的示意排列。在图2的说明中，液体沿基底相对于最后元件的运动方向提供，但对于本例这并不是必需的。位于最后元件周围的各种方向和数量的入口和出口都是可能的，如图3示出的例子，其中在最后元件周围的每一边提供了四套常规式样的入口的出口。

已经提出的另一种解决方案提供了一种具有密封构件的液体供给系统，该密封构件沿投影系统的最后元件与基底台间的空间边界的至少一部分延伸。图4说明了这样一种解决方案。该密封构件虽然在Z方向(光轴方向)上可能有少许相对运动，但在XY平面上基本相对于投影系统静止。在密封构件和基底表面间形成密封。优选的密封是非接触型密封例如气密封。申请号为03252955.4的欧洲专利公开了例如具有气密封的系统，其全文在这里作为参考引入。

申请号为03257072.3的欧洲专利公开了一对或双工作台浸没光刻装置。这种装置配备有支撑基底的两个工作台。利用没有浸没液体的处于第一位置的进台进行水平测量，利用存在浸没液体的处于第二位置的台进行曝光。另外，该装置可只有一个工作台。

然而，当气密封有效密封液体的同时，也存在其他问题。其需要相对高的气压(具有相对于环境超压强或100-10000Pa的计量压强)和与之组合的气密封部件的相对弱的阻尼，其中振动能穿过气密封传递，会对成像系统的性能造成不利影响。由压强扰动造成的振动能产生在垂直方向上1至20nm和水平方向1至50nm之间的伺服误差。

发明内容

本发明的一个目的在于提供一种用以在被成像的基底的表面与投影系统的最后元件间的空隙容纳液体的有效密封。

依照本发明实现上述及其他发明目的的光刻装置，包括：

用于提供辐射投影光束的辐射系统；

用于支撑构图装置的支撑结构，所述构图装置用于根据所需的图案对投影光束进行构图；

用于保持基底的基底平台；

用于将带图案的光束投影到基底的靶部上的投影系统；

用于在所述投影系统最后元件和所述基底之间的空隙提供液体的液体供给系统，

其特征在于所述液体供给系统包括：

沿所述投影系统的最后元件与所述基底台间空隙的边界的至少一部分延伸的密封构件；和

借助液流在所述密封构件和基底表面间形成密封的液体密封部件。

这种结构具有不需要气体供给的优点。因此就不会在液体中产生由气体供给造成的气泡。实施液体密封可以保持空隙中的液体并防止气体杂质从围绕基底台的装置的环境中进入。液体还具有良好的阻尼特性，其能减少穿过密封的扰动的传递(例如来自源和液体排除的扰动)。另外，由于已有气体密封就不需要对该密封提供气体出口，因此该密封结构可简化。此外，液体密封在比相应的气体密封具有更小量和/或更大间隙高度时仍有效。在基底、基底台和密封构件上的较大的间隙将收到更不精确的机械规格的效果。

任选地，所述液体密封部件是用于支撑在所述基底表面上的所述密封构件的流体静力或流体动力轴承。用于支撑和密封的流体静力或流体动力轴承的设备允许密封在较大的间隙范围内起作用，例如大于1mm，优选在10到300μm的范围内。该轴承具有刚性并在3个自由度上具有阻尼，该3个自由度为：垂直方向(z)，和关于与Z方向正交的轴旋转。因此其起到对密封构件的悬吊作用。

任选地，所述流体静力轴承中的液体压强相对于周围环境压强在100Pa到100kPa的范围内。环境压强是指围绕填充空隙液体的装置中的压强。如果该轴承压强在这个范围内，那么该轴承经对密封根据起到悬吊作用，并比相应的气体密封传递更少的振动。

任选地，所述液体密封构件包括共用的液体出口，该液体出口用于排除来自所述空隙和所述液体密封部件的液体。通过对液体密封部件和填充空隙的液体提供共用的液体出口，该结构能进一步简化。

任选地，所述共用出口位于所述密封构件面对所述基底的表面上，并定位于所述空隙和所述液体密封部件之间。密封中的液体一般比空隙中的液体具有更高的压强，因此该压强梯度将确保供给到表面的液体径向向内朝光轴运动，以改善密封的效力。

任选地，所述共用出口在与所述基底基本平行的平面中具有横截面积比液体入口的横截面积更大。该较大的横截面积允许在出口中的流动为层状。这减少了填充空隙2的液体中的扰动，该扰动能对精度产生不利和混乱的影响。

根据本发明的第二方面，提供一种光刻投影装置，包括：

用于提供辐射投影光束的辐射系统；

用于保持基底的基底平台；

用于将带图案的光束投影到基底的靶部上的投影系统；

其特征在于所述液体供给系统包括：

沿所述投影系统的最后元件与所述基底台间空隙的边界的至少一部分延伸的密封构件；

其中所述密封构件包括位于所述密封构件面向所述基底的表面上的液体入口。

该液体入口的定位允许液体沿径向向内的方向流向填充空隙的液体，这减少了径向向外方向的液流并提供了更有效的密封。

任选地，所述密封构件在所述基底表面上的高度在所述空隙和所述液体入口间的区域的值大于其他区域的值。通过这种方法改变高度，供给的液体压强以与空隙间液体的更新速度相同的速度减小。这减少了有害振动的传递。也同样减少了径向向外方向的液流。这是有利的因为在该方向上流动的液体必须排除并因为由例如真空抽吸来排除大量的液体能导致装置中的有害振动。

任选地，所述液体供给系统还包括一个气体密封部件，其定位于所述液体入口的径向外侧，以用于在所述密封构件和所述基底表面间形成气体密封。

任选地，所述液体供给系统还包括一个中间气体入口和一个定位于所述液体入口径向外侧的液体出口，其二者都位于所述密封构件面向所述基底的所述表面上。液体出口排除不同于在径向向外方向上泄漏的液体。该中间气体入口能加强液体从液体出口的排除。

任选地，所述密封构件在所述基底上的高度在所述中间气体入口和所述液体出口间的值大于所述液体入口和所述气体入口间的值。这进一步加强了液体从液体出口的排除。

任选地，在上面第一或第二方面中，所述液体供给系统还包括一个低压源，其防止了液体在径向向外方向上的泄漏，所述低压源位于所述密封构件面向所述基底的表面上。低压源能排除任何从密封中泄漏的液体并阻止其侵入装置的其余部分。

任选地，上面第一或第二方面的装置还包括对密封构件提供向所述基底表面方向的偏置力的部件。通过对密封构件施加向基底方向的偏置力，支撑密封构件的所需力能按需要调整。如果液体密封是流体静力轴承，这允许在不需调整轴承尺寸的条件下，能调整稳态的轴承工作压强。

任选地，上面第一或第二方面的装置还包括连接在所述密封构件和机械框架间的部件，其用来支撑所述密封构件。这允许保持密封构件的位置在相对于镜头的恰当位置上并还能对密封构件提供支撑和悬吊。

任选地，在上面第一或第二方面的装置中，所述密封构件包括至少一个液体入口，至少一个液体出口和至少一个液体和气体的混合出口。

任选地，在上面第一或第二方面的装置中，所述液体供给系统以每分钟0.1至10升的速度向所述空隙提供液体。

任选地，在上面第一或第二方面的装置中，所述液体供给系统以一压强向所述空隙供给液体，该压强补偿相对于所述基底和所述密封构件间的相对运动造成的从所述空隙中传送出的液体。这就可以避免由于基底和密封构件间的相对运动而将气体杂质进入液体。

任选地，上面第一或第二方面的装置还包括至少一个形成在所述密封构件上的在入口上游和/或出口下游的室。这允许实现均匀、均质的液流和/或气流。

任选地，上面第一或第二方面的装置还包括：

至少一个传感器，用以确定所述基底表面和所述密封构件间的距离；和

控制系统，用于根据所述传感器确定的距离来控制至少一个致动装置以保持所述基底表面和所述密封构件间的所需距离。

这允许优选在3个自由度上控制密封构件在基底表面的高度，更优选在6个自由度上控制密封构件在基底表面的高度。控制系统同样优选产生密封构件的大电子阻尼，这导致其对来自液体供给和排除系统的振动更不敏感的设计。该控制环还可用于影响密封质量的实时装配，在失败的情况下作出快速反应(例如密封构件的撤回)。该装置还包括第二控制系统，其控制致动装置以补偿在密封构件上的静态力。这样的静态力可源自重力、液体传输管或密封构件的导引系统。

任选地，在上面第一或第二方面的装置中，所述构件上的至少一个入口和/或出口具有圆形边缘。圆形意味着该边缘不是正方形的，因此圆形包括弓形和弧形轮廓。该曲率度取决于入口/出口的尺寸。该曲率半径优选在0.1mm到5mm的范围内。这改善了围绕边缘的流动并减少了紊流。

任选地，在上面第一或第二方面的装置中，所述密封构件的至少一个邻近所述基底表面的边缘是圆形的。圆形意味着该边缘不是正方形的，因此圆形包括弓形和弧形轮廓。该曲率半径优选在0.1mm到15mm的范围内。

根据本发明的第三方面，提供一种器件制造方法，包括步骤：

提供一基底，其至少部分被一辐射敏感材料层所覆盖；

提供一使用辐射系统的辐射投影光束；

利用构图装置使投影光束在其横截面上具有一图案；

使用投影系统将带有图案的辐射光束投影到辐射敏感层的靶部上；

向所述投影系统的最后元件和所述基底间的空隙提供液体；

其特征在于在所述基底的表面和密封构件之间形成液体密封。

根据本发明的第四方面，提供一种器件制造方法，包括步骤：

提供一基底，其至少部分被一辐射敏感材料层所覆盖；

提供一使用辐射系统的辐射投影光束；

利用构图装置使投影光束在其横截面上具有一图案；

向所述投影系统的最后元件和所述基底间的空隙提供液体；

其特征在于经配置在密封构件上的液体入口供给液体，所述液体入口面向所述基底的表面。

优选上述第三或第四方面的方法还包括以下步骤：

确定所述基底表面和所述密封构件间的距离；和

根据确定的距离来控制至少一个致动装置以保持所述基底的表面和所述密封构件间的所需距离。

在本申请中，本发明的光刻装置具体用于制造IC，但是应该理解这里描述的光刻装置可能具有其它应用，例如，它可用于制造集成光学系统、用于磁畴存储器的引导和检测图案、液晶显示器(LCD)、薄膜磁头等等。本领域的技术人员将理解，在这种可替换的用途范围中，这里的任何术语“晶片”或者“管芯(die)”的使用可认为分别与更普通的术语“基底”或者“靶部”同义。这里提到的基底可以在曝光前或后用例如轨道工具(track)(一种工具，通常对基底施加一层抗蚀剂，并显影已经曝光的抗蚀剂)或计量或检验工具进行处理。这里的公开可以用于这样或其他的这里可以适用的基底处理工具。此外，例如为了形成多层IC，可以对基底进行多次处理，因此这里使用的术语基底也可以表示已经包含多个处理层的基底。

这里使用的术语“辐射”和“光束”包含所有类型的电磁辐射，包括紫外(UV)辐射(例如具有365，248，193，157或者126nm的波长)。

这里使用的术语“构图装置”应广义地解释为能够给投影光束赋予带图案的截面的装置，以便在基底的靶部上形成图案。应该注意，赋予投影光束的图案可以不与基底的靶部上的所需图案精确对应。一般地，赋予投影光束的图案与在靶部中形成的器件的如集成电路的特殊功能层相对应。

构图装置可以是透射的或反射的。构图装置的示例包括掩模，可编程反射镜阵列和可编程LCD板。掩模在光刻中是公知的，它包括如二进制型、交替相移型、和衰减相移型的掩模类型，以及各种混合掩模类型。可编程反射镜阵列的一个例子是利用微小反射镜的矩阵排列，每个反射镜能够独立地倾斜，从而沿不同方向反射入射的辐射光束；按照这种方式，对反射光束进行构图。在构图装置的每个实施例中，支撑结构可以是一个框架或工作台，例如，所述结构根据需要可以是固定的或者是可移动的，并且可以确保构图装置位于例如相对于投影系统的所需位置处。这里的任何术语“中间掩模版”或者“掩模”的使用可认为与更普通的术语“构图装置”同义。

这里使用的术语“投影系统”应广义地解释为包含各种类型的投影系统，包括折射光学系统，反射光学系统，和反折射光学系统，例如适用于所用的曝光辐射，或者适用于其他方面，如使用浸液或使用真空。这里的任何术语“镜头”的使用应认为与更普通的术语“投影系统”同义。

照明系统还可以包括各种类型的光学部件，包括折射，反射，和反折射光学部件，这些部件用于引导、整形或者控制辐射投影光束，这种部件在下文还可共同地或者单独地称作“镜头”。

光刻装置可以是具有两个(二级)或者多个基底台(和/或两个或者多个掩模台)的类型。在这种“多级式”装置中，可以并行使用这些附加台，或者可以在一个或者多个台上进行准备步骤，而一个或者多个其它台用于曝光。

现在仅通过举例的方式，参照附图描述本发明的实施方案，在图中相应的附图标记表示相应的部件，其中：

附图说明

现在仅通过举例的方式，参照附图描述本发明的实施方案，其中：

图1表示本发明的一光刻投影装置；

图2表示在局部区域提供液体的液体供给系统的横截面；

图3是图2液体供给系统平面图；

图4表示本发明第一实施方案的液体供给系统的横截面；

图5表示本发明第二实施方案的液体供给系统的横截面；

图6表示本发明第三实施方案的液体供给系统的横截面；

图7表示本发明第四实施方案的液体供给系统的横截面；

图8表示本发明第五实施方案的液体供给系统的横截面；

图9表示本发明第六实施方案的密封构件；

在图中相应的附图标记表示相应的部件。

具体实施方式

实施方案1

图1示意性表示了本发明一典型实施方案的光刻投影装置。该装置包括：

辐射系统(照明装置)IL，用于提供辐射投影光束PB(例如UV辐射)。

第一支撑结构(例如掩模台)MT，用于支撑构图器件(例如掩模)MA，并与用于将该构图器件相对于物体PL精确定位的第一定位装置PM连接；

基底台(例如基底台)WT，用于保持基底W(例如涂敷抗蚀剂的硅晶片)，并与用于将基底相对于物体PL精确定位的第二定位装置PW连接；

投影系统(例如，折射透镜系统)PL，用于通过构图装置MA将赋予投影光束PB的图案成像在基底W的靶部C(例如包括一个或多个管芯(die))上。

如这里指出的，该装置属于透射型(例如采用透射掩模)。另外，该装置可以是反射型(例如采用如上面提到的可编程反射镜阵列型)。

照明器IL接收来自辐射源SO的辐射光束。辐射源和光刻装置可以是分开的机构，例如当辐射源是等离子放电源时。在这种情况下，不把辐射源看作构成光刻装置的一部分，辐射光束借助于例如包括适当的定向反射镜和/或扩束器的光束输送系统BD从源SO传送到照明器IL。在其他情况下，辐射源可以是装置的组成部分，例如当辐射源是汞灯时。源SO和照明器IL可以称作辐射系统。

照明器IL可以包括调节装置AM，用于调节光束的角强度分布。一般地，至少可以调节照明器光瞳平面内强度分布的外和/或内径向量(通常分别称为σ-外和σ-内)。照明器提供调整好的辐射光束，称作投影光束PB，在该光束的横截面具有所需的均匀度和强度分布。

投影光束PB入射到保持在掩模台MT上的掩模MA上。穿过掩模MA后，投影光束PB通过镜头PL，该镜头将光束聚焦在基底W的靶部C上。在第二定位装置PW和位置传感器IF2(例如干涉测量装置)的辅助下，基底台WT可以精确地移动，例如在光束PB的光路中定位不同的靶部C。类似地，例如在从掩模库中机械取出掩模MA或在扫描期间，可以使用第一定位装置PM和另一位置传感器将掩模MA相对光束PB的光路进行精确定位。一般地，借助于长冲程模块(粗略定位)和短冲程模块(精确定位)来实现目标台MT和WT的移动，所述模块构成定位装置PM和PW的一部分。可是，在步进器的情况下(与扫描装置相对)，掩模台MT可以只与短冲程致动装置连接，或者固定。掩模MA与基底W可以利用掩模对准标记M1，M2和基底对准标记P1，P2进行对准。

所示的装置可以按照下面优选的模式使用：

1.在步进模式中，掩模台MT和基底台WT基本保持不动，赋予投影光束的整个图案被一次投影到靶部C上(即单次静态曝光)。然后基底台WT沿X和/或Y方向移动，以便能够曝光不同的靶部C。在步进模式中，曝光区的最大尺寸限制在单次静态曝光中成像的靶部C的尺寸。

2.在扫描模式中，同时扫描掩模台MT和基底台WT，并将赋予投影光束的图案投影到靶部C上(即，单次动态曝光)。基底台WT相对于掩模台MT的速度和方向由投影系统PL的放大(缩小)和图像反转特性来确定。在扫描模式中，曝光场的最大尺寸限制单次动态曝光中靶部的宽度(沿非扫描方向)，而扫描移动的长度确定靶部的高度(沿扫描方向)。

3.在其他模式中，掩模台MT基本上保持静止，并保持可编程构图装置，并且在将赋予投影光束的图案投影到靶部C上时移动或扫描基底台WT。在这种模式中，一般采用脉冲辐射源，并且在基底台WT的每次移动之后或者在扫描期间连续的两个辐射脉冲中间，根据需要更新可编程的构图装置。这种操作方式可以很容易地应用于无掩模光刻中，所述无掩模光刻利用如上面涉及的可编程反射镜阵列型的可编程构图装置。

还可以采用在上述所用模式基础上的组合和/或变化，或者采用与所用的完全不同的模式。

图4图示了本发明第一实施方案液体供给系统。液体填充到投影系统PL的最后元件与基底W间的空隙2。密封构件4布置在投影系统PL的最后元件与基底W的表面间用以限定空隙2。形成在密封构件4和基底W的表面间的液体密封能防止液体从空隙2中泄漏。

密封构件4具有在其面对基底表面(此后其称作主表面)上的液体入口6和液体出口8。出口8相对于投影系统的光轴设置在入口6的径向内侧，经过入口6和出口8的液流形成液体密封。优选采用经过入口6至出口8的液流限定的流体静力轴承来形成液体密封。那么该流体静力轴承不仅能支撑密封构件4还能提供液体密封以防止液体从空隙2中泄漏。

同样在密封构件4的主表面上形成真空出口10，其相对于光轴设置在入口6的径向外侧，以抽出任何可能从密封中溢出到基底W没有液体浸没的区域的液体。

附加入口12形成在投影系统PL的最后元件与密封构件4的上表面间的间隙中。该附加入口12提供液体到空隙2中。在该实施方案中液体主要为蒸馏水，但也可使用其他液体。

图4表示密封构件的横截面。可以意识到，入口6和12与出口8和10能围绕填充到空隙2的液体不断地延伸，从基底表面上看，空隙2形成一个凹槽。该凹槽可以是环形的、矩形的或多边形的。另外，入口和出口也可以离散地设置在连续的凹槽中，并且不围绕凹槽的长度不断延伸。

一附加水平构件16将密封构件4与参考框架RF的侧面连接。该水平构件除了给轴承提供支撑外还给密封构件提供支撑，该水平构件还确保能保持恰当的水平位置。其能使密封构件4相对于投影系统PL在水平方向(XY平面)上保持基本静止，但也允许其在垂直方向(Z)上的相对运动和在其垂直面上的上下运动(tolt)。

在使用中出口8保持比轴承液体入口6更低的压强，所以液体将从入口6流向出口8。这产生用以在空隙2中容纳液体的液体密封。其额外的好处在于该径向向内的液流形成了流体静力轴承，该流体静力轴承能支撑密封构件4。另一个好处在于在紧急情况下液体2能快速地从出口8排除以防止对装置造成损坏。

然而，会有少许液体从流体静力轴承径向向外“泄漏”到装置的其余部分中。真空系统10能排除该泄漏的水，并在基底W相对于密封构件4运动时有助于排除任何附着于基底W上的液体。

通过入口12进入到空隙2中的水流为真正的层流(即比2300更少的雷诺数)是很有利的。同样，经过出口8的该水流也最好是层流。这能确保在填充到空隙2的液体中没有紊流和在经过液体的光路中没有扰动。出口8担负着排除从空隙的入口12和轴承的入口6进入的液体的工作。因此出口8的横截面大于入口12的横截面以确保流动为层流。

可调整被动弹簧14对密封构件4在基底W的方向上施加偏置力。该偏置力允许流体静力轴承的工作压强在不需改变轴承的尺寸的条件下改变。该流体静力轴承施加的力必须与重力施加在该轴承上向下的力匹配，并等于压强乘以轴承作用其上的有效表面积。因此如果需要不同工作压强，不是轴承的有效面积必须改变就是轴承的支撑力必须改变。虽然在该实施方案中使用弹簧14来提供偏置力，但例如电磁力的其他方法也可适用。

根据被调节的基底W表面的变化(和因此液流的变化)，基底W上的密封构件4的高度在10和500μm之间是可调节的。在该实施方案中，通过改变流体静力轴承的压强来增大或减小该间隙，以使密封构件4相对于基底W运动。然后当到达恰当的位置时，流体静力轴承的压强恢复为平衡压强。另一种可供选择的改变间隙距离的方法是利用弹簧14。随着密封构件4和参考框架RF间距离的变化，由弹簧14施加的力也会随之变化。这意味着能通过简单调节轴承的工作压强来调节密封构件4在基底W上的高度。

流体静力轴承的典型工作压强相对于环境的超压强为100Pa到100kPa之间。更好的工作压强为3kPa。在这个压强下工作使得轴承能有效地支撑密封构件4并提供一定悬置。该轴承在垂直方向是刚性的，并还能相对于与垂直方向正交的轴旋转。

在该实施方案中对空隙的入口12和轴承的入口6提供相同的液体。这使得在不需要考虑两种液体混合的影响下和不需要考虑流体静力轴承的液体可能扩散到填充到空隙2的液体中的情况下，可以使用共同的出口8。然而，并不是对空隙的入口12和轴承的入口6必须使用相同的液体，对其提供不同的液体也是可以的。

虽然本实施方案中描述的入口和出口在面向基底的密封构件的表面，但其并不是必须这样，其他的布置也可以使用。

尽管描述的是使用流体静力轴承，但是流体动力轴承也可以使用。

实施方案2

图5示出了本发明第二实施方案的液体供给系统的横截面。该实施方案的结构与第一实施方案中相同的部分以下将不再赘述。

在该实施方案中密封构件3具有单一液体入口9。该入口9相对于光轴在投影系统PL的最后元件和基底表面之间的空隙2的填充液体的径向外侧。液体的供给由入9流入，流进空隙2，并向出口7流出。出口7与低压源连接。这使得液体被吸入出口7并能防止其进入装置的其余部分中。另一出口11配置在密封构件3和投影系统PL之间以排除来自空隙2的液体。

更好地，在入口9和出口11中的液流为层流以减少紊流。液体中的紊流会对成像过程造成不利影响。

由于该实施方案的只需单一的液体入口，其结构比上述第一实施方案的简单得多。

实施方案3

图6示出了本发明第三实施方案的液体供给系统的横截面。该实施方案的结构与第二实施方案中相同的部分以下将不再赘述。

密封构件3’具有液体入口9’和连接低压源的出口7’。出口7’面向基底W表面的边缘是圆形的，这与密封构件3’邻近出口7’的边缘的形状一样。该圆形边缘具有弧形形状或任意的曲线轮廓.其弯曲度取决于入口/出口的尺寸。在该实施方案中曲率半径优选在0.1mm到5mm的范围内。这能改善围绕边缘的流动并减少紊流。通过用圆形边缘替代正方形边缘的方式，可以改善经过出口7’的气体和/或液体的流动。

为了进一步改善经过出口 7’的流动，在密封构件的出口 7’中配置管或室32。该室32能确保提供均匀的低压源。

同样在液体入口9’中配置室34。其能确保实现均匀、均质的液体源。

图6描述密封构件3’的横截面。可以意识到，室32和34能连续延伸整个密封构件或位于离散的径向位置。

虽然该实施方案描述了制成将出口7’的边缘倒圆和提供室32和34的两个特征。但如果需要的话，该特征中的任一特征都可单独提供。同样，该实施方案的倒圆和管也可用于上述第一实施方案的密封构件，并可用于具有不同构造的入口和出口的密封构件。

实施方案4

图7描述了本发明第四实施方案的液体供给系统的横截面。该实施方案的结构与第一实施方案中相同的部分以下将不再赘述。

密封构件36限定了在投影系统PL和基底W表面间的空隙2。液体通过入口38填充到在投影系统PL的最后元件和密封构件36间形成的空隙2中。液体出口40形成在密封构件36面对基底W的表面(此后称其为主表面)上并且自投影系统PL的光轴径向向外设置。该出口40排除来自空隙2的液体。更好地，入口38和出口40中的液流是层流。这能避免填充到空隙2中的液体的紊流，该紊流能对成像质量造成不利影响。

另一出口42形成在密封构件36的主表面上液体出口40的径向外侧，并与低压源连接。这确保任何没有经液体出口40排除的液体都不会“泄漏”到装置的其余部分中。

密封构件36最好通过多个最好是三个(图7只示出两个)洛伦兹致动装置44连接到参考框架RF上。该致动装置44经控制器控制以设定密封构件36在基底W上的垂直位置。

控制器输入基底W表面和参考框架RF间的距离h3，和密封构件36的主表面和参考框架RF间的距离h4。这些距离由传感器(未示出)测定。因此该控制器能由h3减去h4计算出密封构件26在基底W表面上的高度。然后其使用例如比例、积分和微分(PID)反馈控制来控制致动装置44，以使密封构件位于基底上的恰当高度。其他控制方法也可适用。例如，通过使用密封构件相对于参考框架的高度h4h来间接实现对密封构件相对于基底的控制。

基底和密封构件间的距离在曝光期间可向上调整到2mm，在技工开始维修期间可可向上调整到10mm。控制器能在3个自由度上控制密封构件36：在Z方向(平行于投影系统PL的光轴)的位移和关于与Z方向正交的轴旋转。

密封构件36由致动装置44支撑在基底W上。在基底W与密封构件36间不需要刚性连接。这能减少密封构件36的振动传递并能在Z方向上简化基底W的控制动态特性。

因此，该实施方案的系统能简单地控制密封构件36在基底W面上的高度以适应基底表面高度上的宽度变化。

虽然描述的是洛伦兹致动装置44，但其他类型的致动装置，例如电磁、压电或气动致动装置，也可适用。

该控制系统也可用于：

有效的主动位置测量和相对于基底的密封构件控制以保证密封的功能性；

相对于基底缓冲密封构件以减少在密封构件中产生的扰动的影响，例如真空波动；

重力补偿，例如与具有由真空力提供的预紧力的气体轴承结合；

产生多个额外的预紧力，例如与液体轴承结合。

补偿其他多个额外的力和力矩，例如由软管连接和固定构件在非驱动方向上造成的力和力矩；

提供通用的驱动运动，例如在基底装载和维修期间；

可以意识到，该实施方案的控制系统也能应用于上述其他实施方案。

实施方案5

图8说明了本发明第五实施方案的液体供给系统。该实施方案的结构与第一实施方案中相同的部分以下将不再赘述。

密封构件18围绕投影系统PL的最后元件以限定被液体填充的空隙2。该实施方案中液体主要是蒸馏水和纯净水，尽管其他液体也可使用。加压液体从入口20提供到空隙2中，入口20形成在密封构件18面向基底W的表面(此后称其为主表面)上。

液体在两个位置上排除。上出口22排除来自空隙2顶部附近的液体。下出口24形成在密封构件18的主表面上，其排除来自基底W表面的液体。在密封构件18表面上的两个位置提供加压气体以确保液体保留在空隙2内。第一气体入口28相对于投影系统的光轴位于下出口24的径向内侧。这通过限制液体流过到达下出口24的可用区域来限制液流到达下出口24，并使下出口24处的压强与入口20处的压强不相互影响。

在下出口24保持低压或真空以吸出液体和来自从第一气体入口28和第二入口30的气体。从第一气体入口28到下出口24的气流能增强液体的排除。从第二入口30到下出口24的气流能有效产生气体密封。提供到入口30的气体在某种程度上还起到类似气体轴承的作用以支撑密封构件18，并作为气体喷流以协助限制浸液。

第三出口26相对于投影系统的光轴位于下出口24的径向外侧，并在第三出口26也保持低压或真空。第三出口26起到排除来自第二气体入口30的气体的作用，并起到阻止这样的气体到达装置的其余部分。

图8描述了密封构件18的横截面。可以意识到，入口20、28和30与出口22、24和26都能围绕填充空隙2的液体不断延伸，从基底的表面上看，空隙2形成一个凹槽。该凹槽可以是环形的、矩形的或多边形的。另外，虽然凹槽可以连续地围绕填充空隙2的液体不断延伸，但是入口和出口只能以离散的位置呈现在凹槽中，不能沿凹槽的长度不断延伸。

在入口20提供液体有两个原因。首先，更新空隙2中的液体并允许控制温度和污染物的级别。其次，减少了气体杂质。气体杂质能随着基底W相对于投影镜头PL的运动而产生，其搅动液体并将液体从空隙2运送到其外。供给液体的所需压强满足由两个不同公式计算得到两个标准。

为了避免气体杂质，该所需压强是：

Δp = \frac{6 nvη}{h_{1}} - - - - (1)

其中n是10级的安全系数，v是扫描速度，η是液体的粘度，h1是在入口和出口之间的基底表面上的密封构件主面的高度。对水来说，其典型值为v＝0.5m/s和h1＝30μm，其相应的所需压强大约为1000Pa，1000Pa相对而言是低的。

为了更新空隙2中的液体，该所需压强是：

Δp = \frac{{6 Φ}_{v, refresh} d_{1} η}{π {rh}_{2}^{3}} - - - - (2)

其中Φ_v，refresh是更新速度，h₂是在入口20和空隙2之间的基底表面上的密封构件主面的高度，d₁是液体入口20与密封构件18的内半径边缘之间的距离。对水来说，其典型值为Φ_v，refresh＝1000cm³/min，r＝30mm，d₁＝3mm和h₂＝30μm，其给出相应的所需压强大约为100kPa，100kPa对于实际应用来说是高的。但是h₂的倒数立方关系表示如果h₂能被因子4增加，该压强就能被因子64减少以得到大约为1.5kPa的可以接受的压强。其他因子也可用于增加h₂，例如至少为1.5，优选为2或3，理想地至少为上述的4。

因此，为了减少更新液体所需压强，基底W表面上的密封构件18的高度h2只在入口20和空隙2之间的范围为120μm。基底W表面上的密封构件18的其他部分的高度h1是30μm。

与减少更新液体的所需压强同样，该结构也能减少由基底W运动产生的过量液流。该过量液流在下出口24排除。用低压或真空来排除液体可能产生不想要的机械振动。因此减少经出口24排除的液体的量能减少产生不想要的机械振动的机会。

出口24处的液体排除可以通过使基底W表面上的密封构件18的主表面的高度在第一气体入口28和出口24之间的值大于其在液体入口20和第一气体入口28间的值(h1)来改善。

可以意识到，该实施方案给出的尺寸能根据所需的工作液体压强或用于填充空隙2的液体粘度来调整。

实施方案6

本发明的实施方案6中，该实施方案与上述任何实施方案中相同的部分以下将不再赘述，附加的液体密封通过旋转密封构件的部分实现。

如图9所示，其从下面描述了密封构件50，该密封构件或至少其下部是圆形的。环形的液体入口51配置在密封构件边缘的外周边附近，同样也是环形的出口52配置在入口51的外侧。在入口51内侧，一个或多个螺旋形凹槽53配置在密封构件50下表面上。当密封构件在指示方向上旋转时，凹槽将起到倾向促进液体向密封构件中心运动的泵送作用。

尽管上面已经描述了本发明的各个具体实施方式，但是应该理解，本发明可以按照不同于所述的方式实施。说明书不意味着限制本发明。

Claims

1.一种光刻装置，包括：

用于提供辐射投影光束的辐射系统；

用于保持基底的基底台；

用于将带图案的光束投影到基底的靶部上的投影系统；

其特征在于所述液体供给系统包括：

沿所述投影系统的最后元件与所述基底之间的空隙的边界的至少一部分延伸的密封构件；和

用液流在所述密封构件和基底表面间形成密封的液体密封部件。

2.根据权利要求1所述的装置，其中所述液体密封部件是用于在所述基底表面上方至少部分支撑所述密封构件的流体静力或流体动力轴承。

3.根据权利要求1或2所述的装置，其中所述密封构件还包括共用的液体出口，该液体出口用于排除来自所述空隙和所述液体密封部件的液体。

4.根据权利要求3所述的装置，其中所述共用出口位于所述密封构件面对所述基底的表面上，并定位于所述空隙和所述液体密封部件之间。

5.根据权利要求3或4所述的装置，其中所述共用出口在与所述基底基本平行的平面中具有的横截面积比液体入口的横截面积更大。

6.一种光刻投影装置，包括：

用于提供辐射投影光束的辐射系统；

用于保持基底的基底台；

用于将带图案的光束投影到基底的靶部上的投影系统；

其特征在于所述液体供给系统包括：

沿所述投影系统的最后元件与所述基底之间的空隙的边界的至少一部分延伸的密封构件；

其中所述密封构件包括位于所述密封构件面向所述基底的表面的液体入口

7.根据权利要求6所述的装置，其中所述密封构件在所述基底表面上方的高度在所述空隙和所述液体入口间的区域的值大于其他区域的值。

8.根据权利要求7所述的装置，其中所述液体供给系统还包括气体密封部件，其定位于所述液体入口的径向外侧，以用于在所述密封构件和所述基底表面间形成气体密封。

9.根据权利要求6至8任一所述的装置，其中所述密封构件还包括分别定位于所述液体入口径向外侧的中间气体入口和液体出口，其二者都位于所述密封构件面向所述基底的所述表面上。

10.根据权利要求9所述的装置，其中所述密封构件在所述基底表面上方的高度在所述中间气体入口和所述液体出口间的值大于所述液体入口和所述中间气体入口间的值。

11.根据权利要求2所述的装置，其中所述流体静力或流体动力轴承中的液体压强相对于周围环境压强在100Pa到100kPa的范围内。

12.根据任一在前所述的权利要求的装置，其中所述液体供给系统还包括一个低压源，其防止了液体在径向向外方向上的泄漏，所述低压源位于所述密封构件面向所述基底的表面上。

13.根据任一在前所述的权利要求的装置，还包括对密封构件提供向所述基底表面方向的偏置力的部件。

14.根据任一在前所述的权利要求的装置，还包括连接在所述密封构件和机械框架间的部件，其用来支撑所述密封构件。

15.根据任一在前所述的权利要求的装置，其中所述密封构件包括至少一个液体入口，至少一个液体出口和至少一个液体和气体的混合出口。

16.根据任一在前所述的权利要求的装置，其中所述液体供给系统以每分钟0.1至10升的速度向所述空隙提供液体。

17.根据任一在前所述的权利要求的装置，其中所述液体供给系统以一压强向所述空隙供给液体，该压强补偿相对于所述基底和所述密封构件间的相对运动造成的从所述空隙中传送出的液体。

18.根据任一在前所述的权利要求的装置，还包括至少一个形成在所述密封构件上的在入口上游和/或出口下游的室。

19.根据任一在前所述的权利要求的装置，还包括：

至少一个传感器，用以确定所述密封构件的位置；和

一个控制系统，用于根据所述传感器确定的位置来控制至少一个致动装置。

20.根据权利要求19所述的装置，其中在所述控制系统控制所述至少一个致动装置以保持所述基底表面和所述密封构件间的所需距离的时候，所述传感器确定所述基底表面和所述密封构件间的距离。

21.根据权利要求19所述的装置，其中所述控制系统控制所述至少一个致动装置以至少部分地补偿在所述密封构件上的外力。

22.根据权利要求19所述的装置，其中所述控制系统对所述密封构件其阻尼作用。

23.根据权利要求19所述的装置，其中所述控制系统布置成在系统出错的情况下，缩回密封构件。

24.根据权利要求19所述的装置，其中所述控制系统布置成控制所述至少一个致动装置以在所述流体静力或流体动力轴承上施加预紧力。

25.根据任一在前所述的权利要求的装置，其中所述构件上的至少一个入口和/或出口具有倒圆的边缘。

26.根据任一在前所述的权利要求的装置，其中所述密封构件的至少一个邻近所述基底表面的边缘被倒圆。