TWI338198B - Lithographic apparatus and device manufacturing method - Google Patents

Description

1338198 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 ' 本發明係關於一種微影裝置及一種用於製造—元件的方 法。詳言之，本發明係關於一種包含一液體限制系統的微 影裝置，該液體限制系統用於限制一投影系統與—基板之 間的由微影裝置内之投影系統圖案化的液體。 土之 【先前技術】 -微影裝置為-將所要之圖案施加於一基板上，通常於 基板之目標部分上的機器。一微影裝置可用於(例如墻體 電路（ic)之製造中。在彼實例中，一另外稱為—光罩或— 主光罩的圖案化元件可用於產生一形成於IC之個別層上的 電路圖案。此圖案可轉移至一基板（例如，一矽晶圓）上之 目標部分(例如，包含部分、一個或若干晶粒)。圆案之： 移通常係經由成像至提供於基板上之轄射敏感材料（光阻） f上。—般而言’―單—基板將含有成功圖案化之相鄰目 標部分的網路。已知之微影裝置包括：所謂的步進機，其 中每-目標部分藉由在同一時刻將一完整圖案曝光至目標 部分上來照射；及所謂的掃指器，其中每一目標部分藉: 經由:幸畐射光束在-給定方向中（"掃描•，方向）掃描該圖曰案 同時平行或反平行於此方向而同步掃描基板來照射。亦可 能藉由將圖㈣印至基板上來將圖案自圖案化元件轉移至 基板。 已提議將微影投影裝置中之基板浸人具有相對高之折射 率的液體(例如，水)中，以填充投影系統之最終元件與基 Π2006 [1338198

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I 板之間的間隔。此要點係致能更小特徵之;成像，因為曝光 輻射在液體中將具有更短的波長。（液體之效應亦可當作 增加系統之有效NA且亦增加聚焦之深度。）已提議其他浸 液，包括具有固體顆粒（例如，石英）懸浮於其中的水。 .- 然而，將基板或基板及基板台浸在液體槽中（見例如 ， US 4,509,852’其全文以引用的方式併入本文中）意味存在 必須在掃描曝光期間加速之液體的大主體。此要求額外或 φ 更強大之馬達且液體中之紊流可導致不良及未預期的效 應。 所提議之解決方案之一用於一液體供應系統以使用—液 體限制系統僅在基板之一局部區域上及在投影系統之最終 ' 元件與基板之間提供液體（基板通常具有比投影系統之最 ' 終元件更大的表面面積）。在W0 99/49504中揭示已提議來 配置此的一個方法，該案之全文以引用的方式併入本文 中。如在圖2及3中所說明，藉由至少一個入口 ^將液體供 • 應至基板上，較佳沿基板相對於最終元件之移動的方向， 且在已通過投影系統之下後藉由至少一個出口 out移除液 體。即，隨著基板在_X方向中在元件之下掃描，在元件之 " +X側供應液體且在侧吸收液體。圖2示意性展示液體經 . 由入口 IN供應且在元件之另一側由連接至一低壓源之出口 OUT吸收的配置。在圖2之說明中’沿基板相對於最終元 件之移動之方向供應液體，儘管並非必須如此。定位於最 終兀件周圍之入口及出口之各種方位及數目為可能的在 圖3中說明一實例，其中在最終元件周圍以一規則圖案提 112006 i 1338198 供四組在任一側上之一入口與一出口。 已乂議的另一解決方案為提供具有一密封部件之液體供 應系統’其沿投影系統之最終元件與基板台之間的間隔之 邊界之至少一部分延伸。在圖4中說明此解決方案。該密 ' 封部件在XY平面上相對於投影系統大體上固定，儘管可 、 能在z方向（在光軸之方向）上存在一些相對移動。在密封 σρ件與基板之表面之間形成一密封。該密封較佳為一諸如 ^ 氣封之不接觸密封。 在歐洲專利申請案第03257072.3號中，揭示成對或雙級 浸潰微影裝置的想法。此裝置具備用於支撐基板的兩個 級。在一第一位置利用一級來進行平整性量測而無浸液， ， 且在一第二位置利用一級來進行曝光，其中存在浸液。或 • 者’裝置僅有一級。 在以上所描述之浸漬系統中具有液體的問題係浸液之蒸 發的危險。浸液之蒸發具有若干結果。第一為基板之局部 • 冷卻的問題，導致基板之收縮且因此導致由基板與基板台 之間的熱膨脹係數之差異引起之雙金屬彎曲的覆蓋及聚焦 誤差。即使基板及基板台具有相同熱膨脹係數，在ζ平面 * 中之溫度梯度亦可引起彎曲且從而引入聚焦誤差。第二為 ，基板表面上之乾燥汙跡的存在。第三結果為液體限制系統 之冷卻其間接冷卻投影系統中之透鏡且引起投影光束中 的球面像差。此外，由蒸發引起之溫度改變可引起基板台 或基板固持器尺寸及形狀改變。若基板台改變形狀，則基 板臺上之感應器之位置穩定性及訊號傾向於浮動。最終， 112006 1338198 由冷卻液體限制系統之浸液之間接冷卻導致液體中之折射 率變化，其又在投影曝光光束中且因此在圖案中引起聚隹 偏移及失真。 總體上微影裝置之操作為狀態獨立的且因此在系統之任 何部分中能量的任何變化將導致基板上絲層之曝光的誤 差好在基板、基板台、基板固持器及感應器上之水膜 之上的相對濕度之濃度差引起水膜中之水蒸發，引起以上 略述的問題。 在浸潰系統中有若干位置發生浸液蒸發。此等為： 1 ·在液體限制系統與基板之間； 2·在由液體限制系統濕潤之後在基板之表面上； 3·在液體限制系統内部之排氣通道中；及 4,在基板固持器與含有基板固持器之基板台之間的槽或 間隙中。 在此等位置之蒸發導致溫度減小且從而導致投影透鏡、 次漬流體、液體限制系、统、感應器、基板、基板固持器及 έ有基板固持器及基板之基板台的能量損失。基板台有時 稱為”鏡面區塊”且基板固持器有時稱為"小突起板”係歸因 於常常覆蓋其表面以支撐基板的小突起。基板台支樓基板 固持器’基板固持器又保持基板遠離基板台之表面。 存在為何淨蒸發可比淨凝結大從而引起系統中之能量之 淨扣失的若干原因。第一原因為氣刀的使用，其用於隨著 土板移入及移出浸潰系統而向後推動基板上之水膜及將其 向剛牽引。氣刀使用一加壓之空氣噴口來完成此。蒸發為 112006 !338198 水膜之移動之可能的副作用。若自基板之表面的水損失過 大，則由氣刀推動之水膜過大且氣刀崩潰。若此發生，則 水膜在周圍環境中於浸潰系統外部蒸發。 第二原®為當不使用氣刀或氣刀不完全有效時，相對於 密封部件移動基板及基板台，使得基板及基板台之一部分 將暴露於圍繞微影裝置的大氣中。保持在基板或基板臺上 之任何液體可能蒸發至大氣中，因此減少系統的能量。自 液體供應或排氣系統之液體的蒸發使整個液體限制系統冷 部’其使浸液冷卻，因此減少系統之能量且引起以上描述 的問題。 先前，為補償此溫度減少及能量損失，已存在三個可能 的解決方案。 第一解決方案為（例如）經由氣刀將潮濕壓縮乾淨空氣供 應至浸潰系統’以便藉由減少浸漬系統内之大氣及氣刀中 μ氣的相對濕度之差來減少浸液之寄生蒸發。根據先前 技術，覆蓋誤差及聯繫一浸液及冑封部件12之存在的其他 問題由-液體蒸發控制器處理’豸液體蒸發控制器以在基 板之區域中之浸液的蒸發速率作為目標且控制其。液體之 分子自周圍環境吸收能量以便蒸發，且尤其若用泵抽取， 則導致之冷卻可導致諸如基板w之關鍵組份之溫度的顯著 及非均-變化。熱引發之失真可導致最終寫人基板之影像 的誤差。舉例而言，在密封部件12已經過之後在基板上遺 留之浸液的蒸發可引起直至3尺的局部溫度下降。由於此， 通常可導致至少一 20 nm單一機器覆蓋誤差。 II2006 丄 解決方案並非十分有效’因為用於氣刀之在液體限制 1、、先中之工軋的所要求之過壓意味在壓縮空氣膨脹之後不 °達成1 〇〇%相對源度。此係為何利用此解決方案卻仍然 發生蒸發之原因。 第一解決方案為利用至基板固#器或基板台之水流的 、&板之熱調節(意即將能量供應至基板台以減少淨能量損 失）此之目的為利用與一閒置系統相比溫度改變盡可能 • +來供應蒸發能量，且從而向浸潰系統供應能量以補償經 名發的此里扣失、最小化引起（例如）熱機械變形的熱衝 擊。。換言之，由熱調節達成之目標為將能量供應至在蒸發 =期間知失的系統（尤其至基板）’從而限制在浸液及/或 其每境中的溫度下降。基板台WT應保持在系統參考溫度 •下。相同問題發生於此解決方案，因為整個基板經冷卻且 未抑制局部溫度波動。 可提供-第三解決方案，其中由蒸發浸液之冷卻效應引 •(之决差藉由提供-基板加熱器來處理，該加熱器經組態 以根據基板台WT相對於密封部件12之位置、速度、加速 . j及預定路徑與局部基板…及/或基板台冒丁溫度中的至少 者來加熱基板w之至少_部分。加熱器特徵所依賴之其 /數為光阻特徵，詳言之，表面上之液體的接觸角、在 光阻上之照射劑量及用於光阻的物質。基板加熱器可經由 許多機構提供加熱。此等可包括以下之一或多個：一紅外 線放射源、-熾熱線電阻加熱器及一熱氣體喷口。在決定 使用何種加熱器時的重要因素包括需要多好及多快地調整 Π2006 12 1338198 加熱功率，以及可多有效地以小型形式產生加熱器。後一 因素將視是否將加熱器嵌入意欲調節其溫度之材料之中戍 附近（諸如，一熾熱線（例如）嵌入在基板固持器或基板台 w 丁中）或加熱器是否在一距離處工作至某程度（諸如一幅射 發射源或溫度控制氣體喷口源）而變得或多或少重要。在 一幅射發射源的情況下，應選擇輻射之波長分佈以不與基 板w上之光阻組份起作用（紅外線輻射在此點上對於所關注 之大多光阻為安全的）。輻射密度之選擇將視光阻之光學 特性（諸如其反射率）而定。加熱系統需要為_處理調譜或 具有一適當溫度感應機構。存在優勢及缺陷兩者，·調諧需 要—較不複雜之設計，而溫度感應給出比調諧更大之 可用性。 " 【發明内容】 ，要提供一有效率地及有效地消除一微影裝置之一液體 制糸統中淨能量之減少的系統。 :據本發明之一態樣，提供—微影裝置，其包含：一基 二:，其構造成含有一基板固持器以固持一基板；一投： =’其經組態以將-圖案化轄射光束投影至該基板上之 部八Γ分…液體供應系統，其經組態以用液體至少 ρ . 〜糸、·充之帛終元件與該基板之間的-間

印’ 一密封部件，苴鄉女X 元件盘，美4 “大體上配置以在投影系統之該最終 二“反之間的該間隔内含有該液體；—基板台移位 基板台==沿一預定路徑相對於該密封部件移動該 -而移動該基板之表面上的該目標部分 ^2006 •13· 1338198 /、3有基板可此經受局部冷卻之基板移位系統之位置 及時序，及一液體蒸發控制器，其經配置以藉由利用該時 間表之同步蒸發控制技術來控制經由該液體供應系統所供 叙液體的蒸發之能量損失的淨速率。藉由液體蒸發控制 器，其不僅意味直接抑制液體之蒸發的系統，而且亦意味 (J )藉由加熱整個系統以使凝結不發生、或調整液體或 液體供應系統之特性使得防止液體蒸發或補償蒸發之效應 而間接減少系統之不必要之能量傳遞的系統。 根據本發明之又一態#，提# —元件製造方法，其包 含：提供-構造成含有-基板固持器以固持一基板的基板 台；提供一經組態以將一圖案化賴射光束投影至該基板之 -目標部分的投影系統；提供一經組態以用液體至少部分 地填充該投影系統之一最終元件與該基板之間之一間隔的 液體供應系統；提供-經大體上配置以在投影系統之該最 終元件與該基板之間的該間隔内含有該液體的密封部件； 控制由該液體供應系統所供應之液體之蒸發的逮率；提供 -基板台移位系統’該系統經配置以沿一預定路徑相對於 該密封部件移動該基板台’從而移動該基板之表面上的該 目標部分；根據該基板台相對於該密封件之位置、速度了 加速度及預定路徑'局部基板溫度及局部基板台溫度;之 至少-者來加熱該基板之至少一部分；及在加熱 發速率之間同時切換。 … 本發明之其他態樣包括作為蒸發能量補償技術之方 凝結原理、吸附原理及相變材料原理。凝結原理控制可用 112006 1338198 於凝結在一表面上之蒸汽的量；量愈大，則將愈多之熱能 傳遞至凝結發生的表面上。吸附原理發生在材料之冷卻及 加熱期間；隨著一材料冷卻，將氣體吸附至材料中。氣體 之解吸附發生在基板之卸載期間，使得在隨後之基板循環 中’吸附處理可再次開始。在冷卻期間，材料之狀態改 變’釋放能量。在基板之卸載期間需要相變材料之再生， 使得在下一基板循環可再次開始處理。 【實施方式】 圖1根據本發明之一實施例示意性描述一微影裝置。該 裝置包含： 一照明系統（照明器）IL，其經組態以調節一輻射光束 B(例如UV輻射或DUV輻射）； -支撑結構（例如―光罩台）Μτ，㈣造成支撑一圖案化 元件（例如一光罩）MA且連接至一經組態以根據某些參數精 確地定位圖案化元件的第一定位器PM ;

一基板台（例如一曰曰曰圓臺）WT，其構造成固持—基板⑼ 如-塗f光阻之晶圓）W且連接至一經組態以根$某些參數 精確地定位基板的第二定位器pw ;及 一投影系統（例如一折射投影透鏡系統）ps，其經组雜以 將藉由圖案化元件MA賦予輕射光束以圖案投影至二 之一目標部分C(例如包含一或多個晶粒）上。 土 學組件，諸如折射、反 之光學組件、或其任何 照明系統可包括各種類型之光 射、磁性、電磁、靜電或其他類型 組合’用於引導、成形或控制輻射 112006 1338198 量支ΓΓ切圓案化71件，意即承受圖㈣元件的重 二化元件之方位、微影裝置之設計及其他 (者如’圖索化元件是否固拉力 方式固持圖m 環境中)而定的 、圖案化疋件。支#結構可❹機械、真空、靜電 或八他夾鉗技術以固定圖案化 或一么a丨，# 卞又佟π構可為—框架 口 ，、可按需要為固定的或可移動的。支標έ士描 ''案化…牛在一(例如)相對於投影系統的所要位 置。可S忍為本文之術語”主光罩" .2tn 兀早次尤卓之任何使用與更 通用術語，，圖案化元件，•同義。 尺 本文所使用之術語，，圖案化元件，，應廣泛地解釋為係指可 用=將—圖案賦予-輻射光束之橫截面中使得在基板之_ 目‘部分中建立一圖案的任何元件。應注意賦予輻射光束 之圖案可不精確地對應於基板之目標部分中所要的圓案， 例如若圖案包括相移特徵或所謂的輔助特徵。通常，賦予 輻射光束之圖案將對應於元件中之建立在目標部分中的特 定功能層（諸如—積體電路）。 圖案化70件可為透射性或反射性的。圖案化元件之實例 包括光罩、可程式規劃鏡面陣列及可程式LCD面板。光罩 在微影中係熟知的，且包括光罩類型如二元、交變相移 型、及衰減相移型以及各種混合光罩類型。可程式規劃鏡 面陣列之一實例使用小鏡面之矩陣排列，其每—者可個別 地傾斜以在不同方向中反射一入射輻射光束。傾斜之鏡面 在一輻射光束中賦予一圖案，該圖案由鏡面矩陣反射。 本文所使用之術語，，投影系統”應廣泛地解釋為包含任何 1)2006 •16- 1338198 類型之投影系統，包括折射、反射、反射折身卜磁性、電 磁及靜電光學系統、或其任何組合’如適於使用之曝光輻 射、或諸如-浸液之使用或真空之使用的其它因素。本文 中術語”㈣透鏡"之任何使用認'為與更通用之術語"投 影系統"同義。 如此處所描述，裝置為一透射性類型（例如使用一透射 !生光罩）或者，裝置可為一反射性類型（例如使用以上所 涉及之一類型的可程式規劃鏡面陣列，或使用一反射性光 罩）。 微影裝置可為一具有兩（雙級）或兩個以上基板台（及/或 兩或兩個以上光罩台）的類型。在此"多級，，機器中，可並行 使用額外之台，或在一或多個其他台用於曝光時，可對一 或多個台進行預備步驟。 參看圖1，照明器IL自一輻射源8〇接收一輻射光束。舉 例而言，當該源為一準分子雷射器時，該源與微影裝置可 為獨立貫冑纟此等情況下，不認為該源形成微影裝置之 P刀且幸田射光束在—光束傳遞系统的幫助下自源傳 送至…月器IL ’ 6亥光束傳遞系統BD包含（例如）適當導向鏡 及/或一射束放大器。在其他情況下，例如當源為一水銀 燈時，源可為微影裝置之—整體部分。源⑽及照明器仏連 同光束傳遞系統BD(若需要）可稱為一輻射系統。 照明器IL可包含—調整器AD用於調整輻射光束之角強 度分佈。it常，至少可調整照明器之瞳孔平面中強度分佈 之外部及/或内部徑向範圍（一般分別稱為σ外部及〇内部” Π2006 17 1338198 趙包含—用於保存浸漬系統之浸液之㈣器的液 元件之間的間H 面與投影系統之最終 及周圍的密封部件12，位於投影糸統之最終元件PL之下面 而沾 形成儲集器。將液體引入投影李#1 面的間隔及密封部件12内。密封部 下 *統之最终元件《上且液位上升至最終:== 液體緩衝器。密钮加从， 卞乂上使侍槌供 影系統或其最終=2二有且： 邊。在底部，内部周邊接::合：則 形)，儘管並非必須如此。 “形狀(例如，矩 藉由讀。[5件12之底部與基板w之表面之間的—氣封16 限制液體在儲集器中。由在壓力下經由入口。提供至密 封部㈣與基板之間的間隙且經由第_出口14提取的氣體 U二轧或σ成空氣，但較佳為A或另一惰性氣體）形成 虱封。配置氣體入口 15上之過壓、第-出口 14上之真空度 及間隙的幾何形狀’以使得存在限制液體之向内的高二 流0 在基板w下面、基板w之底面與固持於基板台WT中之一 凹入中的基板固持器(亦稱為節瘤板或小突起板)之頂面之 門亦存在間隙。此間隙亦可包含各種各樣之氣封以保持 基板W之底面乾燥且無以上所論述的能量損失問題。 田α /夜π 4發比凝結更多時（例如當經由凝結將能量返 112006 -20· 1338198 回系統之前自系統移除蒸發之液體時）引起，了淨能量損 失。局部能量波動引起基板或基板上之光阻層的變形。本 發明設法藉由減小蒸發速率或增加凝結速率來防止局部能 量波動。 b 第一實施例 如以上所論述，可蒸發之液體比可凝結之液體更多的原 因之一係其暴露於大氣條件下，例如在基板w或基板台 WT的頂面上。圖6相對於密封部件12展示基板台且箭 頊U展示基板台WT行進的方向；意即相對於密封部件12 為橫向的。為瞭解最可能發生蒸發之位置，建立含有時間 及基板WT相對於密封部件12之位置、速度、加速度及預 定路徑、局部基板溫度、局部基板台溫度及曝光布局中之 至少-者的時間表34。液體蒸發控制器3〇可結合時間表34 使用。液體蒸發控制器30可取若干形式，只要控制歸因於 蒸發的淨能量提取（而非控制蒸發自身換言之，液體蒸 發控制器之目的為防止經由含有熱能中之一些之液體之蒸 發的自系統之該轨能的指生。I ^ .、.、此的禎失。舉例而言，液體蒸發控制器 30可加熱經由入口15供庫 兹 供應且藉由出口 14移除的空氣16，使 得系統之熱平衡保持值定，甚至在自㈣部件之下面移出 基板的情況下。或者’蒸發控制器30可經由入口 15及出口 供應M空乳16。對於”空氣"，意味任何適當氣 ::諸如氮氣。當液體用於不可暴露於空氣中之浸潰系統 二此尤其正確。此減少自基板…之頂面的蒸發，因此 發及凝結且從而在浸潰系統中建立-能量平衡。利 112006 1338198 用潮濕空4，抑制蒸發，而非自基板至空氣（或用於密封 中的其他氣體）之熱能的傳遞。 第一實施例 圖7中展不一替代性蒸發控制器。在此情況下，仍然可 、呈由社封邛件12引入潮濕或熱空氣1 6。另外，將溫度調節 液體及/或液體蒸汽流供應至基板固持器。此控制基板台

WT中之基板w下面的溫度，因此增加在冷卻點處在基板w 之底面上凝結的速率，因為蒸汽在其冷卻下來時凝結成液 體接著將來自蒸汽之能量傳遞至液體已在其上凝結的基 板（及其他表面卜可細緻地平衡基板之底部之凝結中的此 ^加及基板之頂部之蒸發的減少，以便確保基板保持其熱 平衡，甚至在將其移出密封部件12之保護範圍時。 藉由在基板固持器WH中，在基板w下面引入一熱管48 而易於達成-穩定之參考溫度。㉟由熱管48流動之水（或 任何其他適當液體）可使用溫度及/或壓力感應器及一加熱

器而得以調節，從而保持在管中的值定溫度。纟自熱管48 中之水的水4汽將僅在基板台之冷點處凝結，㈣蒸汽之 ::’、傳遞至冷點。因此不需要複雜之控制機構且一溫度突 曰，不可叱的。壓力感應器確保（例如）水蒸汽之壓力不會 匕门需要將水⑥汽之壓力控制為對於凝結溫度穩定性加 mK優於4 Pa的容差。 48中之任何氣體、或除了 以便最佳化在基板固持器 。可將加熱水的加熱器直 必須在系統關閉之前將在熱管 工作流體以外的其他流體抽空， 中自水及水蒸汽至冷點的熱傳遞 112006 -22- 1338198 接放在水中或在基板台之下’從而保持將基板台之底部部 分加熱至一穩定溫度，其又保持封閉水在一穩定溫度下。 此外，熱管48可由若干通道製成且可將此等通道定位為 盡可能地接近基板固持器WH之表面，使得通道中之水的 , 溫度最直接地影響基板w之溫度。在基板固持器WH中、 • 基板下面可存在中空小突起或凹坑，且此等小突起或凹坑 可含有允許水蒸汽經過基板之下側且直接凝結至基板之冷 φ 點上而非僅在基板固持器之冷點處的通道。以此方式，熱 傳遞為更直接的且減少消耗用於傳遞熱的時間，減小溫度 波動的機率。 許多基板台由具有低傳導係數及低膨脹係數之諸如"微 ·· 晶玻璃"或菫青石的材料製成。此可使得難於製造對溫度 之波動快速起反應的熱平衡系統。此外，基板表面與冷卻 介質（諸如水）之間的熱阻過大，以使得在基板中可發生溫 度下降，其導致如以上所描述的基板變形。不僅如此，而 • 且經過基板上之液體供應系統中之液體流量非常大且可在 液體中引入干擾。如在此第二實施例中所描述之系統具有 不由此等問題限制的優勢。藉由允許流體在（例如）22它在 ，一基板之底面上減結致能一非常有效的熱傳遞係數及隨之 發生的基板之熱調節。流體可為在諸如23〇〇 ρ& (或23 mbar)之低壓下的水、或丙_、醚或乙醇、或類似者。藉 由調整流體之壓力，可將該流體之凝結溫度調諧至用於特 殊系統及基板的校正值。 流體之供應及溫度控制可發生在微影裝置之固定組件 112006 •23- 1338198 中’但是凝結過程本身僅發生在熱自系統提取之處。為防 止凝結發生在流體供應線中’可在基板台中經由通道抽取 氣體及液體的兩相混合物’將流體保持在一最佳溫度。將 在下面第四實施例中描述之微篩（microsieve)引入基板台中 ， 以分離在兩相混合物中的氣體及液體。 • 第三實施例 引入至基板之頂面的潮濕空氣傾向於在氣刀已經過基板 Φ 上之後膨脹。此引起一小於100%之相對濕度。在氣刀與 氣刀提取管道之間的區域中，潮濕空氣冷卻下來且其濕度 再次增加，因為更冷之空氣比暖氣具有更低的濕度容量。 因此可在氣刀之後供應暖的、潮濕空氣。對於在氣刀之經 過期間0.4 bar的下降，可使用約28t：之水飽和空氣，以便 • 給予22 °c之後氣刀空氣100%的相對濕度。在暖氣中蒸發 之水在膨脹之後再次凝結以在基板上留下一零能量結果。 圖8展示一可用於補償自基板貿之頂部之蒸發的替代性 • 實施例。隨著基板…向右移動，在箭頭的方向中，已與浸 液11相接觸之基板w之上表面經受由一氣刀40的乾燥。氣 刀將氣體楔狀物供應至基板之表面，以便移除在密封部件 • 12已移除之後遺留在基板上之浸液u的最終薄膜。此為基 板將冷卻下來且從而損失能量的一般時間。由氣刀引起2 局部冷卻功率的典型損失在親水表面（例如，在一60。接觸 角）上約為20瓦特。 存在兩種方法來使用氣刀補償此蒸發能量損失。第—為 經由氣刀供應高壓潮濕空氣。另一為(例如)使用一輻射源 112006 -24- 1338198 3 8(諸如LED或具有調節管的微波空腔）來加熱氣刀中之空 氣。 圖8所展示之實施例具有一將資訊連同時間表資訊34 一 起輪入至一控制器（諸如一 CPU)36中的溫度感應器22 ^當 基板W最可能經由由氣刀4〇引起之蒸發而損失能量時， CPU 36控制輻射源38以便在可能損失能量之該點處增加基 板W之局部表面溫度，從而重建熱平衡。 可選擇輻射源之波長範圍，使得其不曝光基板之表面上 的光阻，且使得在所有處理層上吸收相同量的光。可在氣 刀之周圍配置多個輻射源，使得可有效地補償留下一"蒸 發痕跡，，之基板的部》。可放入時間表（其亦稱為一快速向 f表）中之另外資訊可作業布局資料、掃描速度及光阻特 =。由控制器提供至賴射源的資訊亦可指引輻射源傳輸其 輻射之方向，以便更細緻地控制基板的表面溫度。 第四實施例

圖9a及9b展示-液體蒸發控制器之一替代性實施例。如 在第三實施财，#在一將空氣供應至基板之表面的氣刀 AK，以便在基板之表面清除可蒸發且減少系統之熱能或 留下影響基板之使用的乾燥標記的液體。兩個實施例亦具 有一用於移除由氣刀从引人之空氣的氣刀提取（未展示）。 此第四實施例亦含有-具有提取水u而不提取空氣Μ之目 的的微筛MS Μ呆持空氣52與水⑴分離意味不建立一混合 物’且可再生水U且再生或排出空氣52。防止空氣與水之 混合物亦確保較佳地乾燥基板之表面。 112006 •25· 1338198 當氣刀AK將空氣吹至覆蓋於液體n (例如水）中之基板w 之表面上時，如圖9b所展示在空氣52與水丨丨之間形成一彎 液面。在水11存在於微篩MS之兩侧之處，氣刀提取引起 水11經由微篩MS經由孔56而被拉。然而，在空氣存在於 微篩MS之一側且水在另一側之處，水丨丨之表面張力54將 空氣52保持在微篩MS的一側。以此方式，僅水將經由一 置放於微篩MS之一側上的提取系統提取。微篩MS可為一 Stork Vecc^ _。 祕篩MS與基板W之間的間隙愈小，由於空氣與水之間 的彎液面更強而愈好且在氣刀AK2更大掃描速度下在基 板W之上保持水與空氣分離。由一增加之碰撞風險所指示 之微篩MS與基板AK之間之距離的限制愈低，間隙愈小。 微篩及氣刀必須配置於一特定最佳相對位置。氣刀需要 為相對低的，以在基板…表面上提供足夠的壓力。圖“展 示一錐形50，該錐形50為藉由具有最高速度之氣刀八尺吹 之空氣的形狀^存在空氣之速度隨著其與周圍空氣混合而 開始減小的邊界50。理想地，最高空氣速度之錐形必須接 觸基板，更理想地，錐形之頂端接觸基板。然而，氣刀必 須不能離基板過近，否則實際經過基板之表面的氣體具有 過高之速度且基板之表面上的液體遭受蒸發而非經異常地 ”推動”並進入提取器的危險。 微篩可交叉約3 對於微篩MSi上之水11與與基板 W相鄰的水1 1之間的-給定壓力差（此藉由超過f液面之微 篩之孔中表面張力的強度來限制），可藉由定位彆液面使 112006 •26· 1338198 僅需要幾微米厚之水膜來凝結在基板w之底面上。 隨後藉由在基板之最後曝光之後、在卸載基板之前供應 乾燥氣體來移除基板w之下側上的水。在壓力下之水蒸發 非常快。此能量調節方法的優勢為：可在發生能量損失之 基板W之精確位置供應能量而無任何主動控制。此係因為 水將在基板w之最冷部分凝結。一額外優勢為：溫度突增 為不可忐的。此係因為僅基板w之熱容量參與水的瞬時行

為且因此在最短可能時間中進行能量調節。換言之，隨著 基板經由其頂面上之能量損失而冷卻下來，水在其底面上 凝結，因此如其脫離而盡可能快地將能量傳遞回來。 第六實施例 圖11展示在一基板交換時供應密封部件丨2之底面的封閉 板46亦可將封閉板之位置、速度、加速度及時序加入至 時間表34上的資訊。調節封閉板允許浸液更容易地保持在 相同溫度/能量。

不僅可熱調節封閉板’而且可調節甚至不直接與基板相 接觸之微影裝置的任何部分如與液體供應系統之液體相接 觸的任何部分，使得其溫度保持穩定。投料、統之最終元 =及液體供應系統兩者接觸液體且兩者包含液體可自其蒸 :的表面，尤其是在基板交換期Μ ’當封閉板在位置中或 =置時。溝可併入液體供應系統令或液體供應系統之 ::圍’液體供應系統載運具有小心控制之溫度的流 二上加熱器之優勢為：不需要額外加熱器及控制 、、坐由溝使用與基板與投影系統之間的間隙中相同的 112006 -28- 1338198 浸液’則經由液體供應系統之熱梯度可比使用加熱器或熾 熱線或類似者更加均勻。 或者’可將電熱器建構於液體供應系統中。此等加熱器 可由一連接至一如在下面第七實施例中所描述之溫度感應 - 器的反饋控制器來控制。舉例而言，儘管此實施例具有額 • 外組件’但是其具有能夠處理大溫度波動的優勢，尤其在 封閉板的移除期間。 • 第七實施例 在本發明之一替代性實施例中，當偵測到基板之溫度減 少時’有效地應用蒸發控制方法。可利用圖丨2中所展示之 積測器22在浸液自身中偵測溫度之變化；或溫度感應器可 ‘ 在基板W自身周圍之不同位置（諸如在圖13所展示之位置） 中。溫度感應器22a懸停在基板w之上且圖13展示一將溫 度感應器連接至一諸如在圖8中所展示（cpu 36)之cpu的 引線24。溫度感應器22b在基板w内部且感應器22(：在基板 Φ W與基板固持器之間的真空U中。真空相對於基板 W及基板固持器WHi比例已為說明性目的而誇示。亦可 將感應器置放於液體供應系統中。可將溫度感應器定位於 ’一個或複數個此等位置，以便在不同地點感應基板之溫 度，其視在該位置之能量損失的可能起因而定◎可將一感 應器進一步置放於基板台自身中，儘管使其在諸如圖丨3所 展示並標為22c的位置中以使得其盡可能接近基板台之表 面及/或基板W之表面將為敏感的，因為基板在失去基板之 熱平衡時可遭受其。 1)2006 -29- 1338198 舉例而言’可用潮濕壓縮乾淨空氣的使用來同時轉換一 加熱元件’如相對於圊6所描述。以此方式，'藉由加熱器 之能量耗散而不需要一溫度控制系統來隨時間補償蒸發過 私。基板上之水膜的蒸發在液體限制系統移動時發生（例 如與基板處於靜止時的5 W能量損失相比在基板移動時25 W的能量損失）。移動速率影響能量損失之速率。水臈留在 基板上氣刀之後，而非之前且因此移動圖案及基板相對於 浸潰系統之速度的資訊用於轉換補償之功率及基板相對於 在浸潰系統中之液體限制系統的位置。光阻參數（例如浸 液之可濕性）及氣刀氣體參數（例如馬蘭哥尼效應）確定所需 加熱功率。 當使用一被動系統時，諸如相對於圖丨〇所描述者，無溫 度感應器22，不存在控制迴路且因此需要非常少的電子設 備。因此，若需要，則易於適應現有機器，儘管新機器當 然建置有整合溫度補償系統。 儘管可在此本文中進行對Ic之製造中微影裝置之使用的 特殊參考，但是應理解本文所描述之微影裝置可具有其他 應用，諸如整合光學系統之製造、用於磁域記憶體之導引 及偵測圖f、平板顯示器、液晶顯示器(LCD)、薄膜磁頭 等。熟習此項技術者應瞭解’在此替代性申請案之上下文 中，本文之術語"晶圓"或"晶粒"之任何使用可認為分別與 更通用術語"基板”或，'目標部分”同義。本文所涉及之基板 可在曝光之前或之後在（例如）一軌道（通常將一光阻層施加 至-基板且顯影已曝光之光m的工具）、一度量工具及蜮 • 3〇 · Π 2006 1338198 -檢查工具中處理。可應用之處，本文之揭示内容可應用 於此及其他基板處理工具。此外，基板可處理一次以上， 例如以建立一多層ic，^吏得本文所使用之術語基板亦指已 經含有多個已處理層的基板。 本文所使用之術語"輪射"及"光束，,包含所有類型之電磁 幸田射，包括紫外線（UV)輻射（例如具有一波長為或約365、 248、193、157或 126 nm)。 術語，，透鏡，，在上下文允許之處可指各種類型之光學組件 之任一者或組合，包括折射及反射光學組件。 儘管已在卩上描述本發明之特力實施，但是應瞭解可 除所描述以外實踐本發明。舉例而言，本發明可取一含有 如以上所揭示而描述一方法之機器可讀指令之一或多個序 歹J的電知％式、或具有儲存在其中之該電腦程式的資料儲 存媒體(例如，半導體記憶體、磁性或光學碟片)的形式。 本發明可應用於任何㈣微影裝置，尤其但不排除以上 所提及的該等類型。 以上之描述意欲為說明性而非限制性的。因此熟習此 項技術者將易於瞭解，可對所描述之本發明進行修正而不 脫離下面所列出之申請專利範圍的範疇。 【圖式簡單說明】 圖1根據本發明之一實施例描述一微影裝置； 圖2及圖3描述用於先前技術微影投影裝置中的液體供應 系統； 圖4根據另一先前技術微影投影裝置描$ —液體供應系 Π 2006 -31 - 1338198 統； 圖5根據本發明之—實施例描述一液體限制系統； 統； "之帛η例描述-液體蒸發控制系 圖7根據本發明之一嚷-鲁说k丄 統； x月之貫施例描述-液體蒸發控制系 圖8根據本發明之一第三實施例描述一能量調節系統.

圖9a及9b根據本發明之一第四實施例描述一液體以 制系統； …X 圖10根據本發明之一第五實施例描述一能量調節系統； 圖11根據本發明之一第六實施例描述一能量調節系統； 圖12根據本發明之一第七實施例描述一溫度感應器；及 圖13根據本發明之其他實施例描述用於一溫度感應器的 替代性位置。 【主要元件符號說明】 10 儲集器 11 浸液/水 12 密封部件 14 出口 15 入口 16 空氣/氣封 22 溫度感應器 22a 溫度感應器 22b 溫度感應器

U2006 -32- 1338198 22c 24 30 32 34 36 38 40 42 44 46 ； 48 、 50 52 54 • 5 6

AK B

BD

C

CO

IF

IL

IN 溫度感應器 引線 液體蒸發控制器 箭頭 時間表

CPU 賴射源 氣刀 真空 飽和氣體 封閉板 熱管 錐形/邊界 空氣 表面張力 孔 氣刀 輻射光束 光束傳遞系統 目標部分 聚光器 位置感應器 照明器 積光器/入口 112006 -33 - 1338198 ΜΑ 光罩/圖案化元件 MS 微篩 ΜΤ 光罩台 OUT 出口 PL 最終元件 PM 第一定位器 PS 投影系統 PW 第二定位器 SO 輻射源 W 基板 WH 基板固持器 WT 基板台 112006 34-

Claims (1)

1. 丨1338198 第095122100號專利申請案 年丨。;日修正本 中文申請專利範圍替換本(99年10月） 十、申請專利範圍： _____ 1. 一種微影裝置，其經組態以將一圖案化輻射光束投影至 固持在一基板臺上之一凹入中之一基板固持器上的一基 板之一目標部分上，其包含： 一液體供應系統，其經組態以用液體至少部分地填充 一投影系統與該基板之間的一間隔； 一密封部件’其經大體上配置以在該間隔内含有該液 體； 基板台移位系統’其經配置以沿一預定路徑相對於 该密封部件移動該基板台’從而移動該基板之表面上的 邊目標部分； 一時間表，其含有該基板可能經受局部冷卻之該基板 移位系統的位置及時序；及 一液體蒸發及凝結控制器，其經配置以藉由利用該時 間表之同步蒸發或凝結控制技術來控制經由該液體供應 系統所供應之液體的蒸發或凝結之能量損失的淨速率。 2·如請求項1之微影裝置，其中該蒸發控制器包含一基板 加熱器，該基板加熱器經組態以根據該基板台相對於該 密封部件之位置、速度、加速度及預定路徑、局部基板 溫度及局部基板台溫度中之至少一者來加熱該基板的至 少一部分。 3.如請求項1之微影裝置，其中該蒸發控制器包含一基板 台加熱器’該基板台加熱器經組態以根據該基板台相對 於3社封部件之該位置、該速度、該加速度及該預定路 112006-991015.doc 1338198 控·、該局部基板溫度及該局部基板台溫度中之至少一者 來加熱該基板台的至少一部分。 4. 如凊求項1之微影裝置’其中該蒸發控制器包含一液體 供應乐統加熱器，該液體供應系統加熱器經組態以根據 該基板台相對於該密封部件之該位置、該速度、該加速 度及该預定路徑、該局部基板溫度及該局部基板台溫度 中之至少一者來加熱該液體供應系統的至少一部分。 5. 如請求項4之微影裝置，其中該液體供應系統加熱器包 含併入該液體供應系統之壁中的兩個電熱器及一在該基 板與該投影系統之間之該間隔中的溫度感應器，該等加 熱器經組態以回應於由該溫度感應器所量測之該液體之 溫度的波動來加熱該液體供應系統中之該液體。 6. 如請求項1至5中任何一項之微影裝置，其進一步包含一 用於將一空氣流供應至該投影系統之投影之間的該基板 表面的氣刀’其中該蒸發控制技術包含在該氣刀中供應 壓縮之潮濕空氣。 7. 如凊求項1至5中任何一項之微影裝置，其中該蒸發控制 技術包含將壓縮之潮濕空氣供應至液體限制系統中。 8·如請求項1至5中任何一項之微影裝置其進一步包含一 用於將一空氣流供應至該投影系統之投影之間的該基板 表面的氣刀’其中該蒸發控制技術包含該氣刀中之空氣 的加熱。 9 ·如叫求項8之微影裝置’其中該氣刀中之該空氣使用發 光一極體而得以加熱。 112006-991015.doc 1338198 i〇·如請求項8之微影裝置’其中暖潮濕空氣供應至該氣刀 與一氣刀提取管道之間的一區域。 如請求項8之微影裝置，其進一步包含一用於自液體保 存系統之該暖潮濕空氣上流分離凝結的凝結分離器。 12.如請求項1至5中任何一項之微影裝置，其進一步包含一 用於將一空氣流供應至投影系統之投影之間的該基板表 面的氣刀、一用於將該氣流自該基板之該表面移除的氣 刀提取系統及一懸置在該基板之上用於自該基板之該表 面與該空氣分離地移除液體的微篩，其中該蒸發控制技 術包含敢佳化該氣刀及该微筛之相對高度，使得液體及 空氣在該液體、該空氣與該基板之間的能流將該基板保 持在一最佳溫度的該一速度及比率下得以移除。 如請求項12之微影裝置，其中該氣刀在該基板之上的高 度小於200微米。 14.如請求項12之微影裝置，其中該氣刀在該基板之上的該 高度約為125微米。 ^如請求項ι2之微影裝置，其中該微筛在該基板之上的高 度約為50微米。 請求項12之微影裝置，其中該氣刀在該基板之上的該 同度同於该微篩在該基板之上的該高度約5〇至1〇〇微 米。 17·如請求項1至5中任何一項之微影裝置其中該時間表含 有該基板可能經冷卻及因此自該基板之液體之蒸發可能 發生的時間’以及作為相之-函數的在該基板臺上或 U2006-99l015.doc 1338198 基板上之蒸發功率及位置。 18. 19. 20. 21. 22. 23. 24. 25. 26. 如凊求項17之微影裝置，其進一步包含一用於將一空氣 ⑽仏應至該投影系統之投影之間的該基板表面的氣刀， 其中4時間表含有每次該基板可能經冷卻時在該基板之 上之該氣刀的時間及位置。 如凊求項17之微影裝置，該時間表進一步包含一基板序 列中之一當前基板的序號。 如印求項1 7之微影裝置，該時間表進一步包含來自將實 際基板時序與預計算之最佳時序比較之感應器的輸入。 如清求項17之微影裝置，該時間表進__步包含關於照射 该基板之輻射之參數的輸入。 月长項17之微影裝置，其進一步包含一用於在該液體 限制系統不在該基板之上時將該液體保持在該液體限制 系統内的圓蓋碟片，其中該時間表含有每次該基板可能 左冷郃時s玄圓蓋碟片未含有該液體的時間。 如請求項1至5中任何-項之微影裝置，其中該時間表含 有在違基板上的該基板可能經冷卻且因此自該基板之液 體之蒸發可能發生的位置。 :請求項23之微影裝置，其中該時間表進一步含有作為 門之@數的在-基板及基板臺上之蒸發功率及位 置。 如請求項23之微影裝置，其中該時間表含有該基板 於該液體限制系統的相對位置。 如請求項23之微影裝置，其中該時間表含有該基板之頂 112006-991015.doc 面的位置。 27. 28. 29. 30. 31. 32. 33. 34. 35. 36. 如請求項23之微影裝置，其中該時間表含有該基板之底 面的位置。 如請求項23之微影裝置，甘 〃中該日間表含有該液體限制 系統之一排氣通道的位置。 如請求項1至5中任何—馆^ 7 項之微影裝置，其中該液體蒸發 控制器包含一溫度感應器。 ^求# 29之㈣裝置’其中該溫度感應器在該液體限 制系統中。 如π求項29之㈣裝置’其中該溫度感應器懸停在該基 板之上。 如清求項29之微影裝置’其中該溫度感應 器在該基板與 該基板台之間。 如清求項29之微影裝置，其中該溫度感應器在該基板台 中〇 如請求項1至5令任何一項之微影裝置，其中該液體供應 系統包含至少一個溝，該至少一個溝含有加熱或冷卻以 穩疋該液體供應系統之溫度的流體，使得該投影系統與 該基板之間的該液體保持在一恆定溫度下。 如凊求項34之微影裝置，其中該溝連接至該液體供應系 統’使得與至少部分地填充該投影系統與該基板之間之 邊間隔相同的液體至少部分地填充該溝。 如請求項34之微影裝置，其中該溝自該液體供應系統之 供應隔離，使得在該溝中之該液體與至少部分地填充該 112006-991015.d〇( 1338198 投影系統與該基板之間之該間隔的該液體不相同。 3 7. —種微影裝置，直經组離以將 ，、丄、且L以將一圓案化輻射光束投影至 固持在-基板臺上之-凹人中之—基板固持器上的—基 板之一目標部分上，其包含： -液體供應系統，其經組態以用液體至少部分地填充 一投影系統與該基板之間的—間隔； -密封部件’其經大體上配置以在該間隔内含有該液 體； 一基板台移位系統，其經配置以沿—贱路徑相對於 該密封部件移動該基板台，從而移動該基板之表面上的 該目標部分；及 液體4發及凝結控制器，其經配置以藉由同步蒸發 或凝結控制技術來控制經由該液體供應系統所供應之液 艘的蒸發或凝結之能量損失的淨速率。 38. 如請求項37之微影裝置，其中該蒸發控制器包含利用一 至》玄基板固持器之水流的該基板的熱調節。 39. 如請求項37之微影裝置，其中該蒸發控制器 包含利用一 至該基板台之水流的該基板台的熱調節。 40. 如請求項37之微影裝置’其中該蒸發控制器包含藉由離 該液體含有間隔最遠之該基板之該表面處的一流體之引 入的該基板台之熱調節，該流體使得其在該微影裝置之 正常運行溫度下凝結。 41. 如請求項40之微影裝置，其中該流體為在一較低壓力下 的水而非在s玄液體供應系統中之液體，較佳在約2300 Pa 112006-991015.doc 1338198 下。 42. 如。月求項40之微影裝置，其中該流體為-包含丙酮、m 及乙醇中之至少一者的氣體。 43. 如求項4〇之微影農置其中該流體經由該基板台中之 &道而得以柚取至該基板之該表面及自該基板之該表 面抽取。 44‘如叫求項43之微影裝置，其中該流體以一兩相混合物之 形式得以抽取。 月长項37至44項中任何一項之微影裝置其十該蒸發 控制裔包含藉由—含有該基板固持器令之液體及蒸汽的 體積之併入來控制該基板台之溫度。 46·如=求項45之微影褒置，其中該體積為-管道。 47·如。月求項45之微影裝置，其中該液體為水且該蒸汽 蒸汽。 48.

   如叫求項45之微影裴置’其中該液體為一含有烴的致冷 劑且該蒸汽為一烴蒸汽。 49. 如叫求項45之微影裝置’其中該液體為Ri34a、^山^ 四氟乙烷。 〇如：求項45之微影裝置，其中該液體為含有烴之致冷劑 的一遇合物且該蒸汽為煙蒸汽的一混合物。 51·如請求項50之微影裝置，其中㈣體為㈣ia。 52‘=求如5之㈣裝置，其中該液體錢且職汽為氰 ?备K。 53. 如請求項45之微影裝 置’其包含一用於加熱該液體之加 112006-99I015.doc 1338198 54. 55. 56. 57. 58. 59. 60. 61. 62. 63. 熱器。 如請求項53之微影裝置，其中該加熱器定位於該液體 中〇 如請求項53之微影裝置，其中該加熱器定位於該基板台 下面。 如清求項53之微影裝置，其進一步包含一用於為該加熱 器提供一輸入參數之溫度及/或壓力感應器。 如4求項45之微影裝置，其中該體積無空氣及不可凝結 之流體’且自大氣密封。 如印求項45之微影裝置，其中該體積包含複數個通道， 該複數個通道盡可能接近面向該基板的該基板固持器表 面。 如月长項45之微影裝置，其包含面向該基板之該基板固 持器之該表面中的中空凹坑。 如請求項59之微影裝置，其中該等中空凹坑包含該體積 與忒基板之間的通道，使得其允許蒸汽自該體積傳送至 該基板之底面。 如請求項45之微影裝置，其進-步包含-在該基板台中 之海綿狀材料。 :π求項37至44項中任何一項之微影裝置，其進一步包 二在。亥基板固持器與該基板之間的體積，其中該液體 m術包含將水飽和空氣供應至該體積中。 如咕求項37至44項中任何一項之微影裝置，其進一步包 含一解吸附元杜 用於自該基板台將已在與該液體供 I12006-991015.doc 1338198、 應系統接觸期間經吸附之氣體解吸附。 64·如請求項37至44項中任何一項之微影裝置，其進一步包 含一再生元件，其用於將已在與該液體供應系統相接觸 期間改變相的該基板台之任何部分返回至其原始相。 65. —種元件製造方法，其包含： 提供一建構成固持一基板的基板台； 提供一投影系統，其經組態以將一圖案化輻射光束投 影至該基板之一目標部分上； 提供一液體供應系統，其經組態以用液體至少部分地 填充該投影系統與該基板之間的一間隔； 提供一密封部件，其經大體上配置以含有該投影系統 與該基板之間之該間隔内的該液體； 控制經由該液體供應系統所供應之液體之蒸發的能量 損失的速率； 提供-基板台移位系統，其經配置以沿一預定路徑相 對於該密封部件移動該基板台，從而移動該基板之表面 上的該目標部分；及 根據該基板台相對於該密封部件之位置、速度、加速 度及預定路徑、局部基板溫度及局部基板台溫度中之至 乂 一者來加熱該基板的至少一部分。 I12006-99I015.doc