TWI421652B - 浸潤式微影系統及方法 - Google Patents
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Description
本發明關於一種微影裝置及一種製造器件的方法。
微影裝置是一種將一期望圖案施加於一基板且通常是施加於基板之一目標部分上的機器。微影裝置可被用於譬如積體電路(ICs)的製程中。在此例中,一圖案化器件(其或被稱為一光罩、一標線片、一可個別控制元件陣列等)可被用於產生一待形成在IC之一個別層上的電路圖案。此圖案可被轉移到一基板(例如一矽晶圓或一平板顯示器基板)之一目標部分(例如包括局部晶粒、一個晶粒、或數個晶粒)上。圖案的轉移通常是經由成像在被提供於基板上之一輻射敏感材料(抗蝕劑)層上的方式進行。
大體而言,單一基板會含有相繼被圖案化之相鄰目標部分的一網絡。習知微影裝置包含俗稱之步進機及俗稱之掃描機,在步進機中每一目標部分是藉由一次將一整個圖案曝照於目標部分上的方式接受輻照,而在掃描機中每一目標部分是藉由用一輻射束以一給定方向("掃描"方向)掃描圖案且同時同步地平行或反向平行於該方向掃描基板的方式接受輻照。亦有可能藉由將圖案壓印於基板上的方式將圖案從圖案化器件轉移到基板。
高度集成的積體電路要求小電路元件。由於輻射圖案塑造出電路元件,最小特徵部大小取決於微影曝光步驟中達成的解析度,或是被用來將輻射圖案投射到基板上之投影
器件的解析度。依據萊利(Raleigh)準則,此解析度係與投射光之波長成比例且與一調整參數k1成比例,並且與投影光學件之邊緣角或捕獲角θ的正弦函數成反比,即:解析度=k1*λ/sin(θ)
解析度可被以多種方式減小(亦即提升)。首先,投射光的波長λ可被減小。一較短波長可能需要不同類型的光阻劑以及投影器件中之多處變化,譬如使用一不同光源和濾光器、及用於投影光學件之特殊透鏡。其次,解析度可因減小調整參數k1而被減小。減小k1亦可能需要不同類型之光阻劑及高精度工具的使用。第三,邊緣角θ可因加大投影光學件之大小而被加大。加大邊緣角θ的效果會因為上述正弦函數而有限。一種減小投射光波長λ的方式是浸潤式微影術的使用。
過去已提出將微影投影裝置中之基板浸漬在一具有一相對較高折射係數之液體(例如水)內以便填滿投影系統最終元件與基板間之一空間。此技術的重點在於促成較小特徵部的成像,因為曝光輻射會在液體中有一較短波長。液體的效應亦可被視為是使系統之數值孔徑(NA)大於1並且也加大焦距。過去亦已提出其他浸漬液,其中包含內有固態顆粒物(例如石英)懸浮的水。
但是,將基板或是基板與基板臺泡在一液體浴中意味著在一掃描曝照作業期間會有大量液體必須加速。這要求額外或更強力的馬達,且液體內的紊流可能導致不想要且不可預期的效果。
頃已提出之解決方案之一是使一液體供應系統僅在基板之一局域面積上及投影系統最終元件與基板之間提供液體(基板通常具有一大於投影系統最終元件的較大表面積)。
液體供應系統與基板間之一間隙允許這些元件相互相對移動。因為此間隙,會需要在浸漬液與液體供應系統之至少一"噴頭"或機罩部分(噴頭和機罩在本文中可互換使用)之間有高表面張力藉以防止浸漬液流過或打破一形成於該間隙之一邊緣處的彎液面。舉例來說,一噴頭可為液體供應系統一包括入口和出口埠及/或渠道的部分。浸潤式微影系統可能發生的一個問題是一浸漬液與基板一表面及液體供應系統間之小接觸角的形成。該接觸角係由流體與表面間之表面能定義。小接觸角意味著大毛細力,此可能導致流體突破。
浸潤式微影術之一考量點在於確保浸漬液純淨無污染。在一實例中,浸漬液利用一注射系統被再循環以將該液體注入投影光學件與基板間之容積內,且利用一抽取或抽吸系統將該液體從曝光區抽回到再循環中。但是,該液體可能例如經由從空氣接收到顆粒物或是因為從被曝照之光阻劑接收到物質而被污染。一般會用過濾系統去除污染物。
一再循環實例中之另一考量點在於被注入曝光區內之液體可能因為存在於液體與一基板表面間之表面張力而實際上並非全都被再循環。雖說利用抽取/再循環系統的抽吸壓力可抽取大部分液體,總會有一些液滴連同其污染物殘留在基板表面上。加大抽吸壓力通常無助於超過一特定
點,因為儘管這會加大再循環速度,但加大的抽吸壓力無法解決液體表面張力造成的問題。
浸潤式微影術的另一考量點在於一旦超過一特定掃描速度,基板會在一掃描方向中從彎液面拉出一薄膜(或液滴)、亦即導致一彎液面破裂。會發生此破裂的速度可藉由減小彎液面之一高度(譬如減小一間隙)的方式使其加大,允許更快的掃描作業,此方式會有幾種效果。首先,首次水損失的時機(譬如彎液面破裂點)被偏移到一較高掃描速度。其次,水的損失量減少,其中水膜高度~彎液面高度*掃描速度^(2/3)。不管水在何時從彎液面損失,可利用一"空氣刀"留住損失的水。儘管減小間隙通常能令人滿意,但可能發生其他問題。
穿過空氣刀的水量取決於空氣在基板表面上之一壓力梯度。一減小的間隙大小可造成一較高壓力梯度,此可導致較少水損失。故就正面觀點來說,機罩與基板間之較小間隙造成較少水損失。但是,較小間隙也有一些負面效果。首先,基板表面上方的空氣速度會加大,此可增進水從表面蒸發的作用且可導致基板大幅冷卻,而這是不想要的。其次,空氣刀可能將"外側"水留在空氣刀外側上,但在往回掃描時會期望(在行進的彎液面處)此水"流回"(譬如被再收集)到彎液面內。
因此,今需要一種浸潤式微影系統和方法,其要確保大致所有浸漬液會被一抽取系統收集且/或有一最佳大小間隙形成以減少液體損失並提高一液體在間隙處的再收集效
果。
在本發明之一實施例中,提出一種浸潤式微影系統包括投影光學件和一噴頭。該等投影光學件將一已圖案化射束導引到一基板上。該噴頭在該等投影光學件與基板間傳送液流。該噴頭包含一第一噴嘴和一第二噴嘴,該等噴嘴被定位在離該基板不同距離處。
在本發明之另一實施例中,提出一種浸潤式微影系統包括投影光學件及第一和第二噴嘴。該等投影光學件被建構為曝照一基板。該第一和第二噴嘴被定位在離基板不同距離處。
在本發明之更另一實施例中,一浸潤式微影系統包含用於曝照一基板的投影光學件及用於在該等投影光學件與該基板間傳送偏向液流的一注射噴嘴和一回收噴嘴。在一實例中,該液流可被相對於該基板偏向大約0.06度或大約1至2度。
在本發明之更另一實施例中,一曝光系統依光線傳播順序來說包含一輻射源、一聚光透鏡、一光罩(或對比器件)、及投影光學件。一液體傳送系統提供液體到該等投影光學件底下的一曝光區。該曝光系統亦包含用於提供該液體之偏向液流的構件。
在本發明之更另一實施例中,一曝光系統依光線傳播順序來說包含一輻射源、一聚光透鏡、一光罩、及投影光學件。一液體傳送系統提供液體到一基板之一曝光區。該基
板被相對於一水平線偏向。
本發明之其他實施例、特徵和優點以及本發明各實施例之結構和運作方式將在下文中參照隨附圖式詳細說明。
被納入本說明書中且構成說明書一部分的隨附圖式例示出本發明之一或多個實施例,且連同以下說明更進一步解釋本發明的原理並且讓熟習此技藝者能夠製作並運用本發明。
今參照隨附圖式說明本發明。在圖式中,相同參考數字會標示相同或機能相似的元件。此外,參考數字的最左位數可標出此參考數字首次出現的圖式。
儘管本說明書揭示特定組態和排列,應理解到這僅是範例說明。熟習此技藝者會理解到可不脫離本發明的精神和範圍利用其他組態和排列。熟習此技藝者會理解到本發明亦可被用在多種其他應用中。
發明人已發現到一相當出乎意料的現象:當一浸潤式微影系統中之液流是偏向的,其傾角以及重力對於液流的對應效應會足以克服作用於液體上的殘餘表面張力。因此,藉由此一偏向排列,浸漬液在曝光區特定部分的成灘現象(pooling)可被實質減少或消除,減低污染可能性。此偏向可為靜態或動態的。此外或另一選擇,此偏向可允許在一機罩與機罩兩側上的基板之間有著最佳間隙尺寸,藉以允許減少在一掃描方向中穿過該間隙之一彎液面的水損失且在掃描方向反轉時加大彎液面處的再收集。
圖1簡要示出一依據本發明一實施例的微影裝置。該裝置包括一照明系統IL、一支撐結構、一基板臺、及一投影系統。該照明系統(照明器)IL調節一輻射束PB(例如UV輻射或DUV輻射)。該支撐結構(例如一光罩臺)MT支撐一圖案化器件(例如一光罩)MA且連接到一第一定位器PM,該第一定位器被建構為依據某些參數精確地定位該圖案化器件。該基板臺(例如一晶圓臺)WT固持一基板(例如一塗有抗蝕劑的晶圓或是一平板基板)W且連接到一第二定位器PW,該第二定位器被建構為依據某些參數精確地定位該基板。該投影系統(例如一折射式投影透鏡系統)PL將一經由圖案化器件MA加諸於輻射束PB的圖案投射到基板W之一目標部分C(例如包括一或多個晶粒)上。
該照明系統可包含各種光學組件譬如折射型、反射型、磁力型、電磁型、靜電型或他種光學組件或是以上之任何組合以供導引、整形或控制輻射。
該支撐結構以一取決於圖案化器件之取向、微影裝置之設計及其他條件、譬如該圖案化器件是否被固持於一真空環境中的方式固持該圖案化器件。該支撐結構可採用機械、真空、靜電或其他夾鉗技術固持該圖案化器件。該支撐結構舉例來說可為一機架或一臺,其視需要可為固定的或可動的。該支撐結構可確保該圖案化器件處於一期望位置、例如相對於投影系統的期望位置。說明書中關於"標線片"或"光罩"的術語使用可被視為與較一般性用語"圖案化器件"同義。
本說明書中所用"圖案化器件"一辭應當被廣義解釋為意指任何能被用來對於一輻射束在其橫截面內賦予一圖案以便在基板之一目標部分中創造一圖案的器件。應理解到舉例來說如果加諸於輻射束的圖案包括相移特徵或俗稱輔助特徵,則該圖案不可能精確對應於基板目標部分中之期望圖案。一般而言,加諸於輻射束的圖案會對應於正在目標部分中產生之一器件譬如一積體電路之一特定功能層。
該圖案化器件可為透射型或反射型。圖案化器件之實例包括光罩類、可程式反射鏡陣列類、及可程式LCD面板類。光罩在微影技術當中廣為人知,且包括諸如二值型、交替相移型及衰減相移型以及各種混合式光罩類型。可程式鏡片陣列之一實例運用小反射鏡之一矩陣排列,每一小反射鏡可被單獨偏向以便以不同方向反射一入射輻射。偏向的反射鏡在一被反射鏡陣列反射的輻射束中賦予一圖案。
本說明書中所用"投影系統"一辭應當被廣義解釋為涵蓋任何類型的投影系統,包含折射型、反射型、折反射型、磁力型、電磁型及靜電型光學系統或以上之任何組合,依合乎所用曝光輻射或是其他因子譬如一浸漬液之使用或一真空之使用而定。說明書中關於"投影透鏡"一辭的任何使用可被視為與較一般性用語"投影系統"同義。
如本文所述,該裝置為透射型(例如使用一透射光罩)。另一選擇,該裝置可為反射型(例如使用如前所述一類型之可程式反射鏡陣列或是使用一反射光罩)。
該微影裝置可為具有二個(雙平台)或更多基板臺(及/或二或更多光罩臺)的類型。在此等"多平台"機器中,額外的臺或支撐結構可為平行使用,或者可為在一或多個臺或支撐結構正被用於曝照的同時在一或多個其他臺或支撐結構上進行準備步驟。
參照圖1,照明器IL從一輻射源SO接收一輻射束。該源和該微影裝置可為獨立實體,例如該源是一準分子雷射的情況。在此等情況中,該源不被視為構成微影裝置的一部分,且輻射束從源SO在一包括譬如合適導向反射鏡及/或一射束擴張器之射束傳送系統BD的協助下被傳送到照明器IL。在其他情況中,該源可為微影裝置之一體部件,例如該源是一水銀燈的情況。源SO和照明器IL且必要時連同射束傳送系統BD可被稱為一輻射系統。
照明器IL可包括一調整器AD以供調整輻射束之角強度分佈。一般而言,照明器之一光瞳平面中至少強度分佈之外及/或內徑向範圍(通常分別被稱為σ-外和σ-內)可被調整。此外,照明器IL可包括多種其他組件,譬如一積光器IN和一聚光器CO。照明器可被用於調節輻射束以在其橫截面內具有一期望一致性和強度分佈。
輻射束PB入射於被固持在支撐結構(例如光罩臺)MT上的圖案化器件MA上,且被該圖案化器件圖案化。在穿越圖案化器件MA後,輻射束PB通過投影系統PL,該投影系統將該射束聚焦在基板W之一目標部分C上。一將在下文詳述的浸潤機罩IH供應浸漬液到投影系統PL最終元件與基
板W間之一空間。
在第二定位器PW及位置感測器IF(例如一干涉儀器件、線性編碼器或電容感測器)的協助下,基板臺WT可被準確移動,例如以便於將不同目標部分C定位在輻射束PB的路徑內。相似地,第一定位器PM及另一位置感測器(其未明確示於圖1中)可被用來譬如在從一光罩庫機械地取出圖案化器件MA之後或是在一掃描期間使圖案化器件MA相對於輻射束PB之路徑準確地定位。整體而言,支撐結構MT之移動可在一長行程模組(粗定位)和一短行程模組(細定位)的協助下實現,這些模組構成第一定位器PM的一部分。相似地,基板臺WT之移動可利用一長行程模組和一短行程模組實現,這些模組構成第二定位器PW的一部分。
在一步進機(相反於掃描機)的情況中,支撐結構MT可為僅被連接到一短行程致動器或者可為被固定住。圖案化器件MA和基板W可利用圖案化器件準直記號M1
、M2
及基板準直記號P1
、P2
使其對準。
儘管如圖所示之基板準直記號佔用了專屬目標部分,其亦可被定位在目標部分之間的空間內(這些被稱為劃線道準直記號)。相似地,在圖案化器件MA上提供一以上之晶粒的情況中,圖案化器件準直記號可為位在晶粒之間。
所述裝置可被以下述模式之至少一者使用:
1.在步進模式中,支撐結構MT和基板臺WT被保持為大致靜止,同時一加諸於輻射束的完整圖案被一次投射(亦即一單次靜態曝光)到一目標部分C上。然後基板臺WT
被以X及/或Y方向移位使得一不同目標部分C可被曝照。在步進模式中,曝光場的最大大小限制了在一單次靜態曝光中成像之目標部分C的大小。
2.在掃描模式中,在一加諸於輻射束之圖案被投射到一目標部分C的同時支撐結構MT和基板臺WT被同步掃描(亦即一單次動態曝光)。基板臺WT相對於支撐結構MT之速度及方向可藉由投影系統PL之放大(縮小)和影像翻轉特性決定。在掃描模式中,曝光場的最大大小限制了在一單次動態曝光中之目標部分的寬度(處於非掃描方向中),而掃描運動的長度決定了目標部分的長度(處於掃描方向中)。
3.在另一模式中,支撐結構MT被保持為大致靜止固持著一可程式圖案化器件,且在一加諸於輻射束之圖案被投射到一目標部分C上的同時基板臺WT被移動或掃描。在此模式中,通常使用一脈動輻射源,且該可程式圖案化器件視需要在基板臺WT每次移動之後或是在一掃描期間相繼輻射脈衝之間被更新。此作業模式可輕易應用於使用可程式圖案化器件(譬如前文所述一種可程式反射鏡陣列)之無光罩微影術中。
上述使用模式之組合及/或變異或是完全不同的使用模式亦可能被採用。
圖2和3示出一種用於一微影投影裝置中的液體供應系統。如圖2和3所示,以投影系統PL底下一暗區表示的液體藉由至少一入口IN沿著基板W相對於投影系統PL一最終元
件之移動方向(箭頭方向)供應到基板W上。該液體在已從投影系統PL底下通過之後由至少一出口OUT移除。也就是說,當基板W被以一-X方向在元件底下掃描時,液體在元件之+X側(圖中右側)供應且在元件之-X側(圖中左側)收回。
圖2概略示出此排列,其中液體經由入口IN供應且在元件之另一側由連接到一低壓源的出口OUT收回。儘管在圖2中液體係沿著基板相對於投影系統PL最終元件之移動方向供應,然並非必然如此。
有多種圍繞著最終元件定位之入口和出口取向及數量可行。舉例來說為圖3所示排列。在此實例中,任一側上有四組一入口加一出口的組合被以一規律圖案圍繞著投影系統PL最終元件提供。
圖4示出另一種用於一微影投影裝置中的液體供應系統。在此實例中示出一局域液體供應系統。液體由位在投影系統PL任一側上的二個凹槽入口IN供應,且由位在入口IN之徑向外側的複數個不連續出口OUT移除。入口IN和出口OUT可被安排在一板內,該板在其中央有一孔且投影射束穿過此孔投射。液體由位在投影系統PL一側上之一凹槽入口IN供應,且由位在投影系統PL另一側上之複數個不連續出口OUT移除,導致一股液體薄膜流在投影系統PL與基板W間流動。入口IN和出口OUT採用哪種組合的選擇可取決於基板W之移動方向(入口IN和出口OUT之其他組合停用)。
圖5示出另一種用於一微影投影裝置中的液體供應系統。在此實例中,一具備一局域液體供應系統解決方案的微影裝置是使液體供應系統具備一液體約束結構12,該液體約束結構沿著投影系統PL最終元件與基板臺WT間之空間之一邊界的至少一部分延伸。液體約束結構12在XY平面中相對於投影系統PL大致靜止,但其可在Z方向(光軸方向)中有一些相對移動。在一實施例中,一密封16形成於液體約束結構12與基板W表面之間。
在一實例中,儲液槽10對於基板W形成一圍繞著投影系統PL成像場的非接觸密封,使得液體11被約束以填滿基板W表面與投影系統PL最終元件間之一空間。儲液槽10係由一被定位在投影系統PL最終元件底下並包圍該最終元件的液體約束結構12形成。液體11被帶到位於投射系統PL底下且在液體約束結構12內的空間內。液體約束空間12延伸至高於投影系統PL最終元件一些些且液面升到最終元件以上藉以提供液體11之一緩衝。液體約束結構12在其上端具有一內周。在一實施例中,該上端密切相符於投影系統PL或其最終元件的形狀且舉例來說可為圓的。在其底部,該內周密切相符於成像場之形狀(譬如矩形),但並非必然如此。
在一實例中,液體11係由液體約束結構12底部與基板W表面間之一氣體密封16約束在儲液槽10內。氣體密封16係由氣體形成。在多種實例中,該氣體可為空氣、合成空氣、N2
、或另一鈍氣,其係在壓力下經由入口15提供到液
體約束結構12與基板W間之間隙且經由出口14抽出。氣體入口15上的超壓、出口14上的真空級和該間隙的幾何形狀被安排為會造成一約束該液體的向內高速氣流。此一系統揭示於在2005年10月4日授證的美國專利第6,952,253號,該專利之內容以引用的方式併入本文中。
在被以引用的方式併入本文中之歐洲專利申請案第03257072.3號中,已揭示了雙平台浸潤式微影裝置的想法。此一裝置具備兩個用於支撐基板的臺。用一處於一第一位置且沒有浸漬液的臺進行取水平測量作業,且用一處於一第二位置且有浸漬液存在的臺進行曝光。另一選擇,該裝置僅有一臺。
圖6示出依據本發明一實施例之微影系統之一部分600的詳細圖。部分600包含投影光學件PL之一最終元件或下部部分602、一機罩或噴頭604(在本文中互換使用)、被基板臺WT支撐的基板W、一任選的控制器606、及一任選的儲存器件610。圖6例示具備一偏向排列之浸潤式微影系統該部分之本實施例的剖面圖(上方)和平面圖(下方)。
奔頭604包含一第一噴嘴610和一第二噴嘴612。當一偏向排列被使用時,如下文所述,噴嘴610和612在一時間點的作業及/或定位可為以噴嘴610和612在箭頭S所示一掃描方向S中哪一個是"前導"而哪一個是"後繼"為基礎。在圖式所示實例中,在有如圖所示掃描方向S的情況下,"後繼"噴嘴是噴嘴610且"前導"噴嘴是噴嘴612。投影光學件PL
之最終元件602位於基板W之一表面614上方。投影光學件PL之最終元件602舉例來說可為一稜鏡、或一透鏡、一玻璃窗、或類似物。在本實例中,注射噴嘴610和回收噴嘴612在曝光場中有不同高度(例如從每一噴嘴610和612到基板W表面614的距離),此示於圖7。因此等不同高度造成的高度差可導致偏向排列。
在一實施例中,噴頭604的偏向可允許在噴頭604兩側上於噴頭604與基板W間有一最佳間隙尺寸,藉以允許減少一掃描方向S中的水損失且在掃描方向反轉時加大水的再收集。舉例來說,一介於噴頭604與基板W間之間隙可為約100微米,且每一噴嘴可以相反方向偏向50微米,使得總計有一100微米偏向量。偏向量得為超過90mm,這產生一約1/1000比例(行進上升度)。此比例允許一約1微弳或0.06°的傾角,這足以使噴頭640兩側上的間隙大小最佳化。
在另一實例中,在一再循環作業期間,當基板W如圖所示以掃描方向S移動,液流經由第一噴嘴610(例如一注射噴嘴)進入曝光區且經由第二噴嘴612(例如一回收或抽吸噴嘴)離開,其中第二噴嘴比噴嘴610接近基板W之一表面614。在一實例中,投影光學件PL最終元件602與基板W表面614間之一間隙的尺寸可約為1公釐或是在約0.5公釐至約2公釐範圍內。當掃描方向被反轉時,噴嘴610和612的功能及/或位置亦可被顛倒。
此外或另一選擇,有可能將噴嘴610或612其中一者留在
其原始位置且對應地舉高或降下另一噴嘴610或612,以便產生一傾角。偏向作用可為被靜態或動態地完成。當靜態地完成時,第一或第二噴嘴610或612當中同一者會永遠比較接近基板W表面614。當動態地完成時,第一或第二噴嘴610或612當中哪一個較接近基板W表面614會取決於浸潤式微影系統的預定準則。
在一範例動態作業中,噴嘴610和612當中個別噴嘴或兩噴嘴的舉高和降下可為透過控制器606產生之控制訊號執行。控制器606可從投影光學件PL和基板臺WT接收訊號,這些訊號對應於掃描特性例如一掃描速度或一掃描方向。依據掃描特性,控制器606可產生控制訊號以控制噴頭604和基板臺WT其中一者或二者,致使噴頭604相對於基板臺WT偏向。此可允許浸漬液之偏向流。
此外或另一選擇,噴頭604與基板W間之一傾角及/或偏向方向可能與實測掃描特性有關。舉例來說,一預定掃描速度得與一預定傾角有關聯,該預定傾角可被存儲在任選的儲存器件608內。此外或另一選擇,該傾角得為以在一校準作業期間決定或是依據微影系統600之固有特徵算出的資訊為基礎,此等固有特徵可被存儲在儲存器件608之一查詢表中。
圖7示出圖6所示偏向噴嘴排列之一放大圖。在一實例中,噴頭604之一底部表面720可以一角α偏向,該角可為大約.06°以供最佳化間隙距離且/或約為1°至2°以供提高再循環效率。在一再循環架構中,於本實施例為第二噴嘴
612的抽取噴嘴位在投影光學件PL最終元件602之一底部表面722下方一距離t(見圖左側)。
圖8是一與圖7相似之浸潤式微影系統600之曝光區的另一圖例。然圖8亦顯示曝光區中一浸漬液830,如同裝置之實際運作狀態。圖8亦示出微影系統的參數、包括一撤出壓力pw
以及二個區域A和B,此二區域包含二個彎液面區域,詳見下文。
圖9例示圖8之一彎液面區域A,其包含一高度"h"(其指一間隙高度),且彎液面的形狀往外。浸漬液830內彎液面附近的壓力(pm
)可因表面張力效應而被減小。此處的實際壓力會取決於彎液面的細部形狀且包含與接觸角有關的效應。然此壓力下降之一量值估計概值由下式給出:
其中pamb
是環境壓力、pw
是撤出壓力、σ
是表面張力且h是間隙高度(參見圖9)。整體而言參見麻州劍橋MIT出版社(1994年)之J.Fay所著Introduction of Fluid Mechanics,其內容以引用的方式併入本文中。
圖10例示圖8之一區域B,其在噴頭604與基板W間有一間隙高度"H"。
要注意到彎液面呈向內形狀,液體內的壓力由下式給出:
因為H>h,pM
>pm
且液體會開始從具有較大間隙之側流動。
圖11是圖6-10所示實施例之另一圖例,此圖是一等角透視圖。圖11所示是基板W被定位在投影系統PL(圖中僅是其一部分)下方。噴頭604在此圖中可見,有浸漬液830在投影光學件PL底下流動。
再次參照圖6,此外或另一選擇,有可能藉由使基板W偏向來達成偏向效果。舉例來說,此可為利用控制器606控制基板臺WT達成。一般而言,基板W被保持大致水平(就所示透視圖來看)以確保良好影像品質。然有可能利用基板臺WT或另一等效器件使基板W偏向,致使基板W偏向一預定量,例如約如前文所述傾角。如前所述,可達成偏向作用以便導致液體依從注射噴嘴到抽取噴嘴的方向流動且/或允許噴頭604與基板W間有最佳間隙高度。
此外或另一選擇,可執行微影系統之偏向。相較於前文所述實施例,此一方案可能在執行面較複雜,因為使整個微影系統偏向可能是不想要的或是會有機械問題。然此種整個微影系統的偏向也能達成相同目的,亦即就算沒有抽取用抽吸壓力也會創造出一液流方向。
此外或另一選擇,可利用強力空氣或氣體流來模擬偏向效果。舉例來說,即便注射和抽取噴嘴610及/或612相互齊平,基板W也被定向成大致水平,一在從第一噴嘴610到第二噴嘴612或是從第二噴嘴612到第一噴嘴610方向中的空氣或氣體壓力梯度亦可達成一相似效果,亦即克服原本會阻止液體流動的表面張力。
此外或另一選擇,偏向量可在曝照期間、輻射源的脈衝
之間、或是在一微影循環之其他間歇部分期間受到控制。
儘管本文可能專注於微影裝置在ICs之生產中的使用,應理解到本發明所述微影裝置可有其他應用,譬如積體光學系統、磁域記憶體之導引和偵測圖案、平板顯示器、液晶顯示器(LCDs)、薄膜磁頭等的生產。熟習此技藝者會理解到就此等替代應用來說,文中"晶圓"或"晶粒"術語的任何使用可分別被視為與較一般性用語"基板"或"目標部分"同義。本說明書所述基板可能在曝光之前或之後經過處理,例如在一軌道機(track)(一種通常將一層抗蝕劑施加於一基板並顯影已曝光抗蝕劑的工具)、一度量工具及/或一檢查工具內被處理。在可應用的情況中,本說明書所述可被應用在此等及其他基板處理工具。再者,基板可被處理一次以上,舉例來說以便創造出一多層IC,故文中所述基板一辭亦可能是指一已經含有多個已處理層的基板。
文中所述"輻射"和"射束"術語涵蓋所有類型的電磁輻射,包括紫外線(UV)輻射(例如具有365nm、248nm、193nm、157nm或126nm或其他波長)。
"透鏡"一辭在意涵允許的情況中可為意指多種光學組件之任一者或組合,包括折射型和反射型光學組件。
儘管以上已說明本發明之特定實施例,應理解到本發明可被以文中未述的方式實施。舉例來說,本發明可採取一含有描述如前所述一方法之一或多個機器可讀取指令序列之電腦程式或是一內部儲存了此一電腦程式之資料儲存媒體(例如半導體記憶體、磁碟或光碟)的形式。
本發明之一或多個實施例可應用於任何浸潤式微影裝置,特定但不排他而言係可應用於前文所述裝置類型且不論浸漬液係以一浴之形式提供或是僅被提供在基板之一局域表面上。文中提及之液體供應系統應被廣義解釋。在某些實施例中,其可為將一液體提供到投影系統與基板及/或基板臺間之一空間的一種機構或結構物組合。其可包括一或多個結構物、一或多個液體入口、一或多個氣體入口、一或多個氣體出口、及/或提供液體到空間之一或多個液體出口的一種組合。在一實施例中,該空間之一表面可為基板及/或基板臺之一部分,或者該空間之一表面可完全覆蓋基板及/或基板臺之一表面,或者該空間可包住基板及/或基板臺。液體供應系統視需要可進一步包含一或多個元件以控制液體之位置、量、品質、形狀、流率、或任何其他特徵。
用於裝置中的浸漬液得依據所用曝光輻射之期望特質和波長具有不同組合物。就一193nm的曝光波長來說,可使用超純水或水基組合物,且為此之故浸漬液有時係指水,且與水有關的術語譬如親水性、疏水性、濕度等可被用在本文中。
儘管本文可能專注於微影裝置在特定器件(例如一積體電路或一平板顯示器)之生產中的使用,應理解到本發明所述微影裝置可有其他應用。此等應用非侷限性包含積體電路、積體光學系統、磁域記憶體之導引和偵測圖案、平板顯示器、液晶顯示器(LCDs)、薄膜磁頭、微機電器件
(MEMs)等的生產。又,以一平板顯示器為例,本發明裝置可被用來協助多層譬如一薄膜電晶體層及/或一濾色層的產生。
儘管以上已說明本發明之特定實施例,應理解到本發明可被以文中未述的方式實施。舉例來說,本發明可採取一含有描述如前所述一方法之一或多個機器可讀取指令序列之電腦程式或是一內部儲存了此一電腦程式之資料儲存媒體(例如半導體記憶體、磁碟或光碟)的形式。
儘管以上已特定針對本發明之實施例在光學微影術方面的使用作說明,應理解到本發明可被用在其他應用譬如壓印微影術中,且在意涵允許的情況下並不侷限於光學微影術。在壓印微影術中,一圖案化器件中之一形貌界定了要在一基板上產生的圖案。圖案化器件之形貌可被壓入一施加於基板的抗蝕劑層內,然後該抗蝕劑經由施加電磁輻射、熱、壓力、或以上之一組合而固化。圖案化器件在該抗蝕劑固化後移離,在該抗蝕劑中留下一圖案。
儘管以上已說明本發明之多個實施例,應理解到其僅是以舉例方式呈現而非設限。熟習相關技藝者會理解到可不脫離本發明的精神和範圍就形式和細部方面作出多種變化。因此,本發明的廣泛性和範圍不應被前文範例實施例限制,而是僅依據下文請求項及其等效內容定義。
應理解到希望利用實施方式段而非用發明摘要和發明內容段來解釋請求項。發明摘要和發明內容段提出發明人設
想之本發明一或多個範例實施例但非所有範例實施例,因此並不希望以任何方式限制本發明及其附屬請求項。
10‧‧‧儲液槽
11‧‧‧液體
12‧‧‧液體約束結構
14‧‧‧出口
15‧‧‧入口
16‧‧‧氣體密封
600‧‧‧微影系統之局部
602‧‧‧最終元件
604‧‧‧噴頭
606‧‧‧控制器
608‧‧‧儲存器件
610‧‧‧第一噴嘴
612‧‧‧第二噴嘴
614‧‧‧基板表面
720‧‧‧噴頭底部表面
722‧‧‧投影系統最終元件底部表面
830‧‧‧浸漬液
BD‧‧‧射束傳送系統
C‧‧‧目標部分
CO‧‧‧聚光器
IF‧‧‧位置感測器
IH‧‧‧浸潤機罩
IL‧‧‧照明系統
IN‧‧‧積光器(圖1);入口(圖2-4)
M1
‧‧‧圖案化器件準直記號
M2
‧‧‧圖案化器件準直記號
MA‧‧‧圖案化器件
MT‧‧‧支撐結構
OUT‧‧‧出口
P1
‧‧‧基板準直記號
P2
‧‧‧基板準直記號
PB‧‧‧輻射束
PL‧‧‧投影系統
PM‧‧‧第一定位器
PW‧‧‧第二定位器
SO‧‧‧輻射源
W‧‧‧基板
WT‧‧‧基板臺
圖1示出一依據本發明一實施例的微影裝置;圖2和3示出一用於一微影投影裝置中的液體供應系統;圖4示出另一用於一微影投影裝置中的液體供應系統;圖5示出另一用於一微影投影裝置中的液體供應系統;圖6示出一依據本發明一實施例的偏向噴頭;圖7示出圖6偏向噴頭排列之一放大圖;圖8示出一浸潤式微影系統之曝光區的另一圖例,其中該曝光區內有一液體;圖9示出圖8之一彎液面區A;圖10示出圖8之一彎液面區B;及圖11示出圖6-10所示實施例之一等角透視圖。
BD‧‧‧射束傳送系統
C‧‧‧目標部分
CO‧‧‧聚光器
IF‧‧‧位置感測器
IH‧‧‧浸潤機罩
IL‧‧‧照明系統
IN‧‧‧積光器
M1
‧‧‧圖案化器件凖直記號
M2
‧‧‧圖案化器件準直記號
MA‧‧‧圖案化器件
MT‧‧‧支撐結構
P1
‧‧‧基板準直記號
P2
‧‧‧基板準直記號
PB‧‧‧輻射束
PL‧‧‧投影系統
PM‧‧‧第一定位器
PW‧‧‧第二定位器
SO‧‧‧輻射源
W‧‧‧基板
WT‧‧‧基板臺
Claims (15)
- 一種浸潤式微影系統,包括:一投影系統,其經組態以引導一圖案化輻射光束至一基板;一液體供應系統,其包含一第一噴嘴及一第二噴嘴,該液體供應系統經組態以在該投影系統及該基板之間供應液流,使得一噴嘴供應液體且另一噴嘴移除液體;其中該等噴嘴經組態以依照該基板在光學平面上相關於該投影系統之移動之一方向,在供應及移除的功能之間變換;且其中該液流係在該等噴嘴之間偏向(tilted)。
- 如請求項1之系統,其中一控制器係經組態以在一移除噴嘴及一供應噴嘴之間變換該等噴嘴之功能。
- 如請求項2之系統,其中該等噴嘴之功能係動態地調整。
- 如請求項2之系統,其中該控制器經組態藉該基板之移動的方向之一變化,控制該第一與第二噴嘴相關於該投影系統之位置。
- 如請求項2之系統,其中該偏向流係部份地由該液體供應系統的底表面界定,該底表面係相關於該基板呈約0.06°及/或藉由該供應噴嘴關聯於該移除噴嘴之偏向相關於該基板呈約1°至2°。
- 如請求項2之系統,其中相關於該基板關聯於該投影系統之移動之該方向時,該移除噴嘴係一前導噴嘴,且該 供應噴嘴係一後繼噴嘴。
- 如請求項1之系統,其中一控制器係經組態以相關於該基板升高或降低該等噴嘴之其中之一,以改變該液流之偏向。
- 如請求項7之系統,其中該供應噴嘴係較該回復噴嘴靠近該基板之表面。
- 如請求項1至8中任一項之系統,其中介於該液體供應系統及該基板間的一間隙尺寸係約100微米及/或介於該投影系統及該基板之一表面間的一間隙的一尺寸係在2mm及0.5mm之間。
- 如請求項1至8中任一項之系統,其中該基板相關於該投影系統之移動之該方向係為掃描方向,且該偏向流係於該掃描方向中。
- 如請求項1至8中任一項之系統,其中一儲液槽係部份地藉由介於液體供應系統及該基板之間的一彎液面界定。
- 如請求項1至8中任一項之系統,其中一強力氣流裝置係經組態以在該等噴嘴之間供應一氣體壓力梯度,而因此提供一偏向流。
- 如請求項12之系統,其中該等噴嘴係大體上彼此齊平,且該基板係大體上水平。
- 一種浸潤式微影方法,其包含:自一投影系統投影一圖案化輻射光束至一基板上;自一液體供應系統在一第一噴嘴及一第二噴嘴之間供應一偏向流並至該投影系統及該基板之間的一空間,至 少一噴嘴供應液體且至少一噴嘴移除液體;依照該基板在光學平面上相關於該投影系統之移動之一方向,在供應及移除的功能之間變換該等噴嘴之功能。
- 一種浸潤式微影系統,包括:一投影系統,其經組態以引導一圖案化輻射光束至一基板;一液體供應系統,其包含一供應噴嘴及一移除噴嘴,該液體供應系統經組態以供應橫跨該投影系統之一表面至介於該投影系統及該基板之間的一空間的一液流之一液體,其中該液體係為在該基板之表面上流動之一薄膜,且係在該等噴嘴之間偏向以使得該液流之方向係在無一抽吸壓力時而決定。
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