TWI424282B - 微影裝置及元件製造方法 - Google Patents

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TWI424282B
TWI424282B TW099142218A TW99142218A TWI424282B TW I424282 B TWI424282 B TW I424282B TW 099142218 A TW099142218 A TW 099142218A TW 99142218 A TW99142218 A TW 99142218A TW I424282 B TWI424282 B TW I424282B
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Cornelius Maria Rops
Nicolaas Rudolf Kemper
Michel Riepen
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Asml Netherlands Bv
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    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
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    • G03F7/00—Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/70—Microphotolithographic exposure; Apparatus therefor
    • G03F7/70216—Mask projection systems
    • G03F7/70341—Details of immersion lithography aspects, e.g. exposure media or control of immersion liquid supply

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Description

微影裝置及元件製造方法
本發明係關於一種微影裝置及一種使用微影裝置來製造元件之方法。
微影裝置為將所要圖案施加至基板上(通常施加至基板之目標部分上)的機器。微影裝置可用於(例如)積體電路(IC)之製造中。在該情況下，圖案化元件(其或者被稱作光罩或比例光罩)可用以產生待形成於IC之個別層上的電路圖案。可將此圖案轉印至基板(例如，矽晶圓)上之目標部分(例如，包含晶粒之部分、一個晶粒或若干晶粒)上。通常經由成像至提供於基板上之輻射敏感材料(抗蝕劑)層上而進行圖案之轉印。一般而言，單一基板將含有經順次圖案化之鄰近目標部分的網路。已知微影裝置包括：所謂的步進器，其中藉由一次性將整個圖案曝光至目標部分上來輻照每一目標部分；及所謂的掃描器，其中藉由在給定方向(「掃描」方向)上經由輻射光束而掃描圖案同時平行或反平行於此方向而同步地掃描基板來輻照每一目標部分。亦有可能藉由將圖案壓印至基板上而將圖案自圖案化元件轉印至基板。
已提議將微影投影裝置中之基板浸沒於具有相對較高折射率之液體(例如，水)中，以便填充投影系統之最終器件與基板之間的空間。在一實施例中，液體為蒸餾水，但可使用另一液體。將參考液體來描述本發明之一實施例。然而，另一流體可為適當的，特別為濕潤流體、不可壓縮流體，及/或折射率高於空氣之折射率(理想地，高於水之折射率)的流體。排除氣體之流體係特別理想的。因為曝光輻射在液體中將具有更短波長，所以此情形之要點係實現更小特徵之成像。(液體之效應亦可被視為增加系統之有效數值孔徑(NA)且亦增加聚焦深度)。已提議其他浸沒液體，包括懸浮有固體粒子(例如，石英)之水，或具有奈米粒子懸浮液(例如，最大尺寸高達10奈米之粒子)之液體。懸浮粒子可能具有或可能不具有類似於或相同於懸浮有該等粒子之液體之折射率的折射率。可為適當的其他液體包括烴，諸如芳族、氟代烴及/或水溶液。
將基板或基板及基板台浸漬於液體浴中(見(例如)美國專利第4,509,852號)意謂在掃描曝光期間存在必須被加速之大液體本體。此情形需要額外或更強大之馬達，且液體中之擾動可能導致不良且不可預測之效應。
在浸沒裝置中，藉由流體處理系統、元件結構或裝置來處理浸沒流體。在一實施例中，流體處理系統可供應浸沒流體且因此為流體供應系統。在一實施例中，流體處理系統可至少部分地限制浸沒流體且藉此為流體限制系統。在一實施例中，流體處理系統可提供對浸沒流體之障壁且藉此為障壁部件(諸如流體限制結構)。在一實施例中，流體處理系統可產生或使用氣體流動，例如，以有助於控制浸沒流體之流動及/或位置。氣體流動可形成用以限制浸沒流體之密封件，因此，流體處理結構可被稱作密封部件；此密封部件可為流體限制結構。在一實施例中，將浸沒液體用作浸沒流體。在該情況下，流體處理系統可為液體處理系統。關於前述描述，在此段落中對關於流體所定義之特徵的參考可被理解為包括關於液體所定義之特徵。
若藉由流體處理系統將浸沒液體限制至在投影系統下方之表面上的局域化區域，則彎液面延伸於流體處理系統與表面之間。若彎液面碰撞表面上之小滴，則此情形可導致在浸沒液體中夾雜氣泡。小滴可出於各種原因(包括由於自流體處理系統之洩漏)而存在於表面上。舉例而言，浸沒液體中之氣泡可藉由在成像基板期間干涉投影光束而導致成像誤差。
舉例而言，需要提供一種微影裝置，其中至少減少氣泡夾雜之可能性。
根據一態樣，提供一種浸沒微影裝置，該浸沒微影裝置包含：一流體處理系統，其經組態以將浸沒液體限制至一投影系統之一最終器件與一基板及/或一台之間的一局域化空間；及一氣體供應元件，其經組態以將在該浸沒液體中於攝氏20度及1大氣壓之總壓力下具有大於5×10-3 mol/kg之一溶解度的氣體供應至鄰近於該空間之一區。
根據一態樣，提供一種浸沒微影裝置，該浸沒微影裝置包含：一流體處理系統，其經組態以將浸沒液體限制至一投影系統之一最終器件與一基板及/或一台之間的一局域化空間；及一氣體供應元件，其經組態以將在該浸沒液體中於攝氏20度及1大氣壓之總壓力下具有大於3×10-5 cm2 s-1 之一擴散率的氣體供應至鄰近於該空間之一區。
根據一態樣，提供一種浸沒微影裝置，該浸沒微影裝置包含：一流體處理系統，其經組態以將浸沒液體限制至一投影系統之一最終器件與一基板及/或一台之間的一局域化空間；及一氣體供應元件，其經組態以將在該浸沒液體中於攝氏20度及1大氣壓之總壓力下具有大於空氣之擴散率與溶解度之一乘積的擴散率與溶解度之一乘積的氣體供應至鄰近於該空間之一區。
根據一態樣，提供一種元件製造方法，該元件製造方法包含：通過受限制至一投影系統之一最終器件與一基板之間的一局域化空間之一浸沒液體而投影一經圖案化輻射光束；及將在該浸沒液體中於攝氏20度及1大氣壓之總壓力下具有大於5×10-3 mol/kg之一溶解度的一氣體提供至鄰近於該空間之一區。
根據一態樣，提供一種元件製造方法，該元件製造方法包含：通過受限制至一投影系統之一最終器件與一基板之間的一局域化空間之一浸沒液體而投影一經圖案化輻射光束；及將在該浸沒液體中於攝氏20度及1大氣壓之總壓力下具有大於3×10-5 cm2 s-1 之一擴散率的一氣體提供至鄰近於該空間之一區。
根據一態樣，提供一種元件製造方法，該元件製造方法包含：通過受限制至一投影系統之一最終器件與一基板之間的一局域化空間之一浸沒液體而投影一經圖案化輻射光束；及將在該浸沒液體中於攝氏20度及1大氣壓之總壓力下具有大於空氣之擴散率與溶解度之一乘積的擴散率與溶解度之一乘積的一氣體提供至鄰近於該空間之一區。
根據一態樣，提供一種用於一浸沒微影裝置之流體處理系統，該流體處理系統經組態以將浸沒液體限制至一投影系統之一最終器件與一基板及/或一台之間的一局域化空間；且包含一氣體供應元件，該氣體供應元件經組態以將在該浸沒液體中於攝氏20度及1大氣壓之總壓力下具有大於5×10-3 mol/kg之一溶解度的氣體供應至鄰近於該空間之一區。
根據一態樣，提供一種用於一浸沒微影裝置之流體處理系統，該流體處理系統經組態以將浸沒液體限制至一投影系統之一最終器件與一基板及/或一台之間的一局域化空間；且包含一氣體供應元件，該氣體供應元件經組態以將在該浸沒液體中於攝氏20度及1大氣壓之總壓力下具有大於3×10-5 cm2 s-1 之一擴散率的氣體供應至鄰近於該空間之一區。
根據一態樣，提供一種用於一浸沒微影裝置之流體處理系統，該流體處理系統經組態以將浸沒液體限制至一投影系統之一最終器件與一基板及/或一台之間的一局域化空間；且包含一氣體供應元件，該氣體供應元件經組態以將在該浸沒液體中於攝氏20度及1大氣壓之總壓力下具有大於空氣之擴散率與溶解度之一乘積的擴散率與溶解度之一乘積的氣體供應至鄰近於該空間之一區。
現將參看隨附示意性圖式而僅藉由實例來描述本發明之實施例，在該等圖式中，對應元件符號指示對應部分。
圖1示意性地描繪根據本發明之一實施例的微影裝置。該裝置包含：
-　照明系統(照明器)IL，其經組態以調節輻射光束B(例如，UV輻射或DUV輻射)；
-　支撐結構(例如，光罩台)MT，其經建構以支撐圖案化元件(例如，光罩)MA，且連接至經組態以根據特定參數來準確地定位圖案化元件MA之第一定位器PM；
-　支撐台，例如，用以支撐一或多個感測器之感測器台，或基板台WT，其經建構以固持基板(例如，塗佈抗蝕劑之晶圓)W，且連接至經組態以根據特定參數來準確地定位該台之表面(例如，基板W之表面)的第二定位器PW；及
-　投影系統(例如，折射投影透鏡系統)PS，其經組態以將藉由圖案化元件MA賦予至輻射光束B之圖案投影至基板W之目標部分C(例如，包含一或多個晶粒)上。
照明系統IL可包括用於引導、塑形或控制輻射的各種類型之光學組件，諸如折射、反射、磁性、電磁、靜電或其他類型之光學組件，或其任何組合。
支撐結構MT固持圖案化元件MA。支撐結構MT以取決於圖案化元件MA之定向、微影裝置之設計及其他條件(諸如圖案化元件MA是否被固持於真空環境中)的方式來固持圖案化元件MA。支撐結構MT可使用機械、真空、靜電或其他夾持技術來固持圖案化元件MA。支撐結構MT可為(例如)框架或台，其可根據需要而為固定或可移動的。支撐結構MT可確保圖案化元件MA(例如)相對於投影系統PS處於所要位置。可認為本文中對術語「比例光罩」或「光罩」之任何使用均與更通用之術語「圖案化元件」同義。
本文中所使用之術語「圖案化元件」應被廣泛地解釋為指代可用以在輻射光束之橫截面中向輻射光束賦予圖案以便在基板之目標部分中產生圖案的任何元件。應注意，例如，若被賦予至輻射光束之圖案包括相移特徵或所謂的輔助特徵，則圖案可能不會確切地對應於基板之目標部分中的所要圖案。通常，被賦予至輻射光束之圖案將對應於目標部分中所產生之元件(諸如積體電路)中的特定功能層。
圖案化元件MA可為透射或反射的。圖案化元件之實例包括光罩、可程式化鏡面陣列，及可程式化LCD面板。光罩在微影中係熟知的，且包括諸如二元、交變相移及衰減相移之光罩類型，以及各種混合光罩類型。可程式化鏡面陣列之一實例使用小鏡面之矩陣配置，該等小鏡面中之每一者可個別地傾斜，以便在不同方向上反射入射輻射光束。傾斜鏡面將圖案賦予於藉由鏡面矩陣反射之輻射光束中。
本文中所使用之術語「投影系統」應被廣泛地解釋為涵蓋任何類型之投影系統，包括折射、反射、反射折射、磁性、電磁及靜電光學系統或其任何組合，其適合於所使用之曝光輻射，或適合於諸如浸沒液體之使用或真空之使用的其他因素。可認為本文中對術語「投影透鏡」之任何使用均與更通用之術語「投影系統」同義。
如此處所描繪，裝置為透射類型(例如，使用透射光罩)。或者，裝置可為反射類型(例如，使用如上文所提及之類型的可程式化鏡面陣列，或使用反射光罩)。
微影裝置可為具有兩個(雙載物台)或兩個以上台(例如，兩個或兩個以上基板台，或基板台及感測器台(及/或兩個或兩個以上圖案化元件台))的類型。在此等「多載物台」機器中，可並行地使用額外台，或可在一或多個台上進行預備步驟，同時將一或多個其他台用於曝光。
參看圖1，照明器IL自輻射源SO接收輻射光束。舉例而言，當輻射源SO為準分子雷射時，輻射源SO與微影裝置可為分離實體。在此等情況下，不認為輻射源SO形成微影裝置之部分，且輻射光束係憑藉包含(例如)適當引導鏡面及/或光束擴展器之光束傳送系統BD而自輻射源SO傳遞至照明器IL。在其他情況下，例如，當輻射源SO為水銀燈時，輻射源SO可為微影裝置之整體部分。輻射源SO及照明器IL連同光束傳送系統BD(在需要時)可被稱作輻射系統。
照明器IL可包含用於調整輻射光束之角強度分佈的調整器AD。通常，可調整照明器IL之光瞳平面中之強度分佈的至少外部徑向範圍及/或內部徑向範圍(通常分別被稱作σ外部及σ內部)。此外，照明器IL可包含各種其他組件，諸如積光器IN及聚光器CO。照明器IL可用以調節輻射光束，以在其橫截面中具有所要均一性及強度分佈。類似於輻射源SO，可能認為或可能不認為照明器IL形成微影裝置之部分。舉例而言，照明器IL可為微影裝置之整體部分，或可為與微影裝置分離之實體。在後一情況下，微影裝置可經組態以允許照明器IL安裝於其上。視情況，照明器IL為可拆卸的，且可被分離地提供(例如，由微影裝置製造商或另一供應商提供)。
輻射光束B入射於被固持於支撐結構(例如，光罩台)MT上之圖案化元件(例如，光罩)MA上，且係藉由圖案化元件MA而圖案化。在橫穿圖案化元件MA後，輻射光束B傳遞通過投影系統PS，投影系統PS將該光束聚焦至基板W之目標部分C上。憑藉第二定位器PW及位置感測器IF(例如，干涉量測元件、線性編碼器或電容性感測器)，基板台WT可準確地移動，例如，以使不同目標部分C定位於輻射光束B之路徑中。類似地，第一定位器PM及另一位置感測器(其未在圖1中被明確地描繪)可用以(例如)在自光罩庫之機械擷取之後或在掃描期間相對於輻射光束B之路徑而準確地定位圖案化元件MA。一般而言，可憑藉形成第一定位器PM之部分的長衝程模組(粗略定位)及短衝程模組(精細定位)來實現支撐結構MT之移動。類似地，可使用形成第二定位器PW之部分的長衝程模組及短衝程模組來實現基板台WT之移動。在步進器(相對於掃描器)之情況下，支撐結構MT可僅連接至短衝程致動器，或可為固定的。可使用圖案化元件對準標記M1、M2及基板對準標記P1、P2來對準圖案化元件MA及基板W。儘管如所說明之基板對準標記佔用專用目標部分，但其可位於目標部分C之間的空間中(此等標記被稱為切割道對準標記)。類似地，在一個以上晶粒提供於圖案化元件MA上之情形中，圖案化元件對準標記可定位於該等晶粒之間。
所描繪裝置可用於以下模式中之至少一者中：
1.在步進模式中，在將被賦予至輻射光束B之整個圖案一次性投影至目標部分C上時，使支撐結構MT及基板台WT保持基本上靜止(亦即，單次靜態曝光)。接著，使基板台WT在X及/或Y方向上移位，使得可曝光不同目標部分C。在步進模式中，曝光場之最大大小限制單次靜態曝光中所成像之目標部分C的大小。
2.在掃描模式中，在將被賦予至輻射光束B之圖案投影至目標部分C上時，同步地掃描支撐結構MT及基板台WT(亦即，單次動態曝光)。可藉由投影系統PS之放大率(縮小率)及影像反轉特性來判定基板台WT相對於支撐結構MT之速度及方向。在掃描模式中，曝光場之最大大小限制單次動態曝光中之目標部分C的寬度(在非掃描方向上)，而掃描運動之長度判定目標部分C之高度(在掃描方向上)。
3.在另一模式中，在將被賦予至輻射光束之圖案投影至目標部分C上時，使支撐結構MT保持基本上靜止，從而固持可程式化圖案化元件，且移動或掃描基板台WT。在此模式中，通常使用脈衝式輻射源，且在基板台WT之每一移動之後或在掃描期間的順次輻射脈衝之間根據需要而更新可程式化圖案化元件。此操作模式可易於應用於利用可程式化圖案化元件(諸如上文所提及之類型的可程式化鏡面陣列)之無光罩微影。
亦可使用對上文所描述之使用模式之組合及/或變化或完全不同的使用模式。
儘管在本文中可特定地參考微影裝置在IC製造中之使用，但應理解，本文中所描述之微影裝置可在製造具有微米尺度或甚至奈米尺度特徵之組件時具有其他應用，諸如製造整合光學系統、用於磁疇記憶體之導引及偵測圖案、平板顯示器、液晶顯示器(LCD)、薄膜磁頭，等等。
可將用於在投影系統PS之最終器件與基板之間提供液體之配置分類成三種通用種類。此等種類為浴類型配置、所謂的局域化浸沒系統及全濕潤浸沒系統。在浴類型配置中，基板W之實質上全部及(視情況)基板台WT之部分被浸漬於液體浴中。
局域化浸沒系統使用液體供應系統，其中液體僅提供至基板之局域化區域。藉由液體填充之空間的平面圖小於基板之頂部表面的平面圖，且塡充有液體之區域相對於投影系統PS保持實質上靜止，而基板W在該區域下方移動。圖2至圖7展示可用於此系統中之不同供應元件。存在密封特徵以將液體密封至局域化區域。PCT專利申請公開案第WO 99/49504號中揭示一種經提議以安排此情形之方式。
在全濕潤配置中，液體係未受限制的。基板之整個頂部表面及基板台之全部或部分被覆蓋於浸沒液體中。覆蓋至少該基板之液體的深度較小。液體可為在基板上之液體膜(諸如液體薄膜)。浸沒液體可供應至投影系統及面對該投影系統之對向表面或其附近(此對向表面可為基板及/或基板台之表面)。圖2至圖5之液體供應元件中的任一者亦可用於此系統中。然而，密封特徵不存在、未被啟動、不如正常一樣有效率，或以另外方式對於將液體僅密封至局域化區域係無效的。
如圖2及圖3所說明，液體係藉由至少一入口而供應至基板上(較佳地，沿著基板相對於最終器件之移動方向)。液體在已通過投影系統下方之後係藉由至少一出口而移除。隨著在-X方向上於器件下方掃描基板，在器件之+X側處供應液體且在-X側處吸取液體。圖2示意性地展示如下配置：液體係經由入口而被供應且在器件之另一側上藉由連接至低壓力源之出口而被吸取。在圖2之說明中，沿著基板相對於最終器件之移動方向供應液體，但並非需要為此情況。圍繞最終器件所定位之入口及出口的各種定向及數目均係可能的，圖3中說明一實例，其中圍繞最終器件以規則圖案來提供在任一側上的入口與出口之四個集合。應注意，在圖2及圖3中藉由箭頭來展示液體之流動方向。
圖4中展示具有局域化液體供應系統之另外浸沒微影解決方案。液體係藉由投影系統PS之任一側上的兩個凹槽入口而被供應，且藉由自該等入口徑向地向外所配置之複數個離散出口而被移除。可在中心具有孔之板中配置入口，且投影光束被投影通過該孔。液體係藉由投影系統PS之一側上的一個凹槽入口而被供應，且藉由投影系統PS之另一側上的複數個離散出口而被移除，從而導致液體薄膜在投影系統PS與基板W之間流動。對將使用入口與出口之哪一組合的選擇可取決於基板W之移動方向(入口與出口之另一組合係非作用中的)。應注意，在圖4中藉由箭頭來展示流體及基板W之流動方向。
已提議之另一配置係提供具有液體限制結構之液體供應系統，液體限制結構沿著投影系統之最終器件與基板台之間的空間之邊界之至少一部分延伸。圖5中說明此配置。
圖5示意性地描繪具有液體限制結構12之局域化液體供應系統或流體處理系統，液體限制結構12沿著投影系統之最終器件與基板台WT或基板W之間的空間之邊界之至少一部分延伸。(請注意，此外或在替代例中，除非另有明確敍述，否則在以下本文中對基板W之表面的參考亦指代基板台之表面)。液體限制結構12在XY平面中相對於投影系統實質上靜止，但在Z方向上(在光軸之方向上)可能存在某相對移動。在一實施例中，密封件形成於液體限制結構12與基板W之表面之間，且可為諸如氣體密封件之無接觸密封件(歐洲專利申請公開案第EP-A-1,420,298號中揭示具有氣體密封件之此系統)或液體密封件。
液體限制結構12使在投影系統PS之最終器件與基板W之間的空間11中至少部分地含有液體。可圍繞投影系統PS之影像場形成對基板W之無接觸密封件16，使得液體受限制於基板W表面與投影系統PS之最終器件之間的空間內。藉由定位於投影系統PS之最終器件下方且環繞投影系統PS之最終器件的液體限制結構12而至少部分地形成空間11。液體係藉由液體入口13而被帶入投影系統PS下方及液體限制結構12內之空間中。可藉由液體出口13移除液體。液體限制結構12可延伸至略高於投影系統之最終器件。液體液位上升至高於最終器件，使得提供液體緩衝。在一實施例中，液體限制結構12具有內部周邊，內部周邊在上部末端處緊密地符合投影系統或其最終器件之形狀且可(例如)為圓形。在底部處，內部周邊緊密地符合影像場之形狀(例如，矩形)，但並非需要為此情況。
可藉由氣體密封件16而使在空間11中含有液體，氣體密封件16在使用期間形成於障壁部件12之底部與基板W之表面之間。氣體密封件係藉由氣體形成。氣體密封件中之氣體係經由入口15而在壓力下提供至障壁部件12與基板W之間的間隙。氣體係經由出口14而被抽取。氣體入口15上之過壓、出口14上之真空位準及間隙之幾何形狀經配置成使得存在限制液體之向內高速氣體流動16。氣體對障壁部件12與基板W之間的液體之力使在空間11中含有液體。入口/出口可為環繞空間11之環形凹槽。環形凹槽可為連續或不連續的。氣體流動16對於使在空間11中含有液體係有效的。全文以引用之方式併入本文中的美國專利申請公開案第US 2004-0207824號中揭示此系統。在一實施例中，液體限制結構12不具有氣體密封件。
圖6說明作為液體供應系統之部分的液體限制結構12。液體限制結構12圍繞投影系統PS之最終器件的周邊(例如，圓周)延伸。
部分地界定空間11之表面中的複數個開口20將液體提供至空間11。液體在進入空間11之前分別通過各別腔室24、26而傳遞通過側壁28、22中之開口29、20。
密封件提供於液體限制結構12之底部與對向表面(例如，基板W或基板台WT或此兩者)之間。在圖6中，密封元件經組態以提供無接觸密封件且係由若干組件組成。自投影系統PS之光軸徑向地向外，提供(選用的)流動控制板51，流動控制板51延伸至空間11中。控制板51可具有開口55以容許流動液體通過開口55；若使控制板51在Z方向(例如，平行於投影系統PS之光軸)上位移，則開口55可為有益的。開口180可自面對(例如，相對於)對向表面(例如，基板W)的液體限制結構12之底部表面上的流動控制板51徑向地向外。開口180可在朝向對向表面之方向上提供液體。在成像期間，此情形可有用於藉由以液體來填充基板W與基板台WT之間的間隙而防止浸沒液體中之氣泡形成。
用以自液體限制結構12與對向表面之間抽取液體之抽取器總成70可自開口180徑向地向外。抽取器總成70可作為單相抽取器或作為雙相抽取器進行操作。
凹座80可自抽取器總成70徑向地向外。凹座80係通過入口82而連接至氛圍。凹座80可經由出口84而連接至低壓力源。氣體刀90可自凹座80徑向地向外。全文以引用之方式併入本文中的美國專利申請公開案第US 2006/0158627號中詳細地揭示抽取器總成、凹座及氣體刀之配置。
抽取器總成70包含液體移除元件、抽取器或入口，諸如全文以引用之方式併入本文中的美國專利申請公開案第US 2006-0038968號中所揭示的抽取器總成。在一實施例中，液體移除元件70包含被覆蓋於多孔材料110中之入口，多孔材料110係用以將液體與氣體分離以實現單液相液體抽取。選擇腔室120中之負壓，使得形成於多孔材料110之孔中的彎液面防止周圍氣體被牽引至液體移除元件70之腔室120中。然而，當多孔材料110之表面接觸液體時，不存在用以限制流動之彎液面，且液體可自由地流動至液體移除元件70之腔室120中。
多孔材料110具有大量小孔，其各自具有在5微米至50微米之範圍內的尺寸，例如，寬度(諸如直徑)。多孔材料110可被維持於在將供以移除液體之表面(諸如對向表面(例如，基板W之表面))上方的在50微米至300微米之範圍內的高度處。在一實施例中，多孔材料110係至少輕微親液性的，亦即，與浸沒液體(例如，水)成小於90°(理想地小於85°，或理想地小於80°)之動態接觸角。
儘管圖6中未特定地說明，但液體供應系統具有用以處理液體液位之變化的配置。此情形係使得積聚於投影系統PS與液體限制結構12之間的液體可被處理且不會逸出。一種處理此液體之方式係提供一疏液性(例如，疏水性)塗層。該塗層可圍繞液體限制結構12之頂部形成環繞開口之帶狀物，及/或圍繞投影系統PS之最後光學器件形成帶狀物。塗層可自投影系統PS之光軸徑向地向外。疏液性(例如，疏水性)塗層有助於使浸沒液體保持於空間11中。
另一局域化區域配置為流體處理系統，其利用氣體拖曳原理。已(例如)在美國專利申請公開案第US 2008-0212046號、第US 2009-0279060號及第US 2009-0279062號中描述所謂的氣體拖曳原理。在該系統中，以可理想地具有隅角之形狀配置抽取孔。隅角可與較佳移動方向(諸如步進方向或掃描方向)對準。對於在較佳方向上之給定速度，與在流體處理結構之表面中之兩個出口經對準成垂直於較佳方向的情況相比較，隅角可與較佳移動方向對準的情況減少對流體處理結構之表面中之兩個開口之間的彎液面的力。然而，本發明之一實施例可適用於一流體處理系統，該流體處理系統在平面圖中具有任何形狀，或具有諸如經配置為任何形狀之抽取開口的組件。在一非限制性清單中，此形狀可包括橢圓形(諸如圓形)、直線形狀(諸如矩形(例如，正方形)，或平行四邊形(諸如斜方形))，或具有四個以上隅角之成隅角形狀(諸如具有四個或四個以上尖角之星形)。
在本發明之一實施例可涉及的US 2008/0212046 A1之系統之變化中，供以配置開口之成隅角形狀的幾何形狀允許針對在掃描方向及步進方向兩者上所對準之隅角而存在尖銳隅角(在約60°與90°之間，理想地在75°與90°之間，且最理想地在75°與85°之間)。此情形允許在每一經對準隅角之方向上的速度增加。此係因為：歸因於在掃描方向上之不穩定彎液面(例如，在超過臨界速度時)的液體小滴產生減少。在隅角係與掃描方向及步進方向兩者對準的情況下，可在該等方向上達成增加之速度。理想地，在掃描方向上之移動速度與在步進方向上之移動速度可實質上相等。
圖7示意性地且以平面圖說明流體處理系統之彎液面牽制特徵或液體限制結構12之彎液面牽制特徵，液體限制結構12具有體現氣體拖曳原理且本發明之一實施例可涉及的抽取器。彎液面牽制元件之特徵得以說明，該等特徵可(例如)替換圖5之彎液面牽制配置14、15、16或至少替換圖6所示之抽取器總成70。圖7之彎液面牽制元件為抽取器之形式。彎液面牽制元件包含複數個離散開口50。每一開口50經說明為圓形，但未必為此情況。實際上，開口50中之一或多者可為選自圓形、橢圓形、直線(例如，正方形或矩形)、三角形等等之一或多者，且一或多個開口可為狹長的。每一開口在平面圖中具有大於或等於0.2毫米(理想地大於或等於0.5毫米或1毫米，在一實施例中選自0.1毫米至10毫米之範圍，在一實施例中選自0.25毫米至2毫米之範圍)之長度尺寸(亦即，在自一開口至鄰近開口之方向上)。在一實施例中，每一開口之寬度係選自0.1毫米至2毫米之範圍。在一實施例中，每一開口之寬度係選自0.2毫米至1毫米之範圍。在一實施例中，長度尺寸係在0.2毫米至0.5毫米之範圍內，理想地在0.2毫米至0.3毫米之範圍內。
可將圖7之彎液面牽制元件之開口50中的每一者連接至單獨負壓源。或者或另外，可將開口50中之每一者或複數者連接至自身被固持於負壓下之共同腔室或歧管(其可為環形)。以此方式，可達成開口50中之每一者或複數者處的均一負壓。可將開口50連接至真空源，及/或可在壓力方面增加環繞流體處理系統(或限制結構)之氛圍以產生所要壓力差。
在圖7之實施例中，開口為流體抽取開口。每一開口為用於將氣體、液體或氣體及液體之兩相流體傳遞至流體處理系統中的入口。可認為每一入口係自空間11之出口。
開口50形成於流體處理結構12之表面中。該表面在使用中面對基板W及/或基板台WT。在一實施例中，開口係在流體處理結構12之平坦表面中。在一實施例中，隆脊可存在於基板部件之底部表面上。該等開口中之至少一者可在該隆脊中。可藉由針狀物或管路界定開口50。可將一些針狀物(例如，鄰近針狀物)之本體接合在一起。可將針狀物接合在一起以形成單一本體。單一本體可形成成隅角形狀。
舉例而言，開口50為管路或狹長通道之末端。理想地，開口經定位成使得其在使用中經引導至(理想地，面對)對向表面(例如，基板W)。開口50之緣邊(亦即，離開表面之出口)可實質上平行於對向表面之一部分的頂部表面。開口50被連接至之通道的狹長軸線可實質上垂直於(在與垂直線所成之+/- 45°內，理想地在35°、25°或甚至15°內)對向表面之頂部(例如，基板W之頂部表面)。
每一開口50經設計成抽取液體與氣體之混合物。自空間11抽取液體，而將氣體自開口50之另一側上的氛圍抽取至液體。此情形產生如藉由箭頭100說明之氣體流動，且此氣體流動對於將開口50之間的彎液面320牽制於實質上適當位置中係有效的，如圖7所說明。氣體流動有助於維持藉由動量阻擋、藉由氣體流動誘發性壓力梯度及/或藉由在液體上氣體(例如，空氣)流動之拖曳(剪應力)限制的液體。
開口50環繞流體處理結構將液體所供應至之空間。開口50可分佈於流體處理結構之下表面中。開口50可圍繞空間實質上連續地隔開(但鄰近開口50之間的間隔可變化)。在本發明之一實施例中，自始至終圍繞成隅角形狀抽取液體，且實質上在液體撞擊成隅角形狀所在之點處抽取液體。此情形被達成係因為：自始至終圍繞空間(以成隅角形狀)形成開口50。以此方式，可將液體限制至空間11。在操作期間，可藉由開口50來牽制彎液面。
自圖7可看出，開口50經定位成在平面圖中形成成隅角形狀(亦即，具有隅角52之形狀)。在圖7之情況下，此形狀係以具有彎曲邊緣或側54之斜方形(理想地，正方形)的形狀。邊緣54在彎曲的情況下具有負半徑。邊緣54可在遠離於隅角52之區域中朝向成隅角形狀之中心彎曲。在平面圖中，本發明之一實施例可應用於任何形狀，包括(但不限於)所說明之形狀，例如，直線形狀(例如，斜方形、正方形或矩形)，或圓形形狀、三角形形狀、星形形狀、橢圓形形狀，等等。
成隅角形狀具有與在投影系統PS下方基板W之主要行進方向對準的主軸111、121。此情形有助於確保在低於臨界掃描速度之情況下的最大掃描速度快於在以圓形形狀配置開口50之情況下的最大掃描速度。此係因為：對兩個開口50之間的彎液面之力係以因數cos θ減少。此處，θ為連接兩個開口50之線相對於基板W正移動所在之方向的角度。
正方形成隅角形狀之使用允許在步進方向上之移動與在掃描方向上之移動係在相等的最大速度下。此情形可藉由使該形狀之隅角52中的每一者與掃描方向111及步進方向121對準而達成。若較佳的是使在該等方向中之一者(例如，掃描方向)上之移動快於在步進方向上之移動，則可使用斜方形形狀。在此配置中，斜方形之主軸可與掃描方向對準。對於斜方形形狀，儘管每一隅角可為銳角，但斜方形之兩個鄰近側之間的角度(例如，在步進方向上)可為鈍角，亦即，大於90°(例如，選自約90°至120°之範圍，在一實施例中選自約90°至105°之範圍，在一實施例中選自約85°至105°之範圍)。
可藉由使開口50之形狀的主軸與基板之主要行進方向(通常為掃描方向)對準且使第二軸線與基板之另一主要行進方向(通常為步進方向)對準來最佳化產出率。應瞭解，在至少一移動方向上，θ不為90°之任何配置均將給出一優點。因此，主軸與主要行進方向之確切對準並不至關重要。
提供具有負半徑之邊緣的優點在於：可使隅角更尖銳。對於與掃描方向對準之隅角52及與步進方向對準之隅角52兩者，選自75°至85°或甚至更低之範圍的角度可均為可達成的。若其對於此特徵為不可達成的，則為了使在兩個方向上對準之隅角52具有相同角度，該等隅角必須具有90°。若需要小於90°，則有必要選擇一個方向以使隅角小於90°，結果，另一隅角具有大於90°之角度。
可能不存在自開口50徑向地向內之彎液面牽制特徵。以藉由進入開口50之氣體流動誘發的拖曳力將彎液面牽制於開口50之間。大於約15公尺/秒(理想地為約20公尺/秒)之氣體拖曳速度係足夠的。可減少自基板之液體蒸發的量，藉此減少液體濺射以及熱膨脹/收縮效應兩者。
在一實施例中，各自具有1毫米之直徑且被分離3.9毫米的至少三十六(36)個離散開口50對於牽制彎液面可為有效的。在一實施例中，存在一百一十二(112)個開口50。開口50可為正方形，其中側之長度為0.5毫米、0.3毫米、0.2毫米或0.1毫米。此系統中之總氣體流動為大約100公升/分鐘。在一實施例中，總氣體流動係選自70公升/分鐘至130公升/分鐘之範圍。
流體處理結構之底部的其他幾何形狀係可能的。舉例而言，美國專利申請公開案第US 2004-0207824號或2009年5月26日申請之美國專利申請案第US 61/181,158號中所揭示之結構中的任一者均可用於本發明之一實施例中。
在圖7中可看出，相對於空間11，一或多個狹縫61可提供於開口50外部。狹縫61可實質上平行於接合開口50之線。在一實施例中，狹縫61可為沿著形狀之側54所提供的一系列離散孔徑。在使用中，狹縫61連接至過壓，且形成環繞藉由開口50形成之彎液面牽制元件的氣體刀60。
在本發明之一實施例中，氣體刀60用以減少留存於對向表面(諸如基板W或基板台WT)上之任何液體膜的厚度。氣體刀60有助於確保液體膜不會破裂成小滴，而是朝向開口50驅動液體且抽取液體。在一實施例中，氣體刀60操作以防止膜之形成。為了達成此目的，需要使氣體刀之中心線與彎液面牽制開口50之中心線之間的距離係在自1.5毫米至4毫米(理想地自2毫米至3毫米)之範圍內。配置氣體刀60所沿著之線通常遵循開口50之線，使得開口50中之鄰近開口與氣體刀60之狹縫61之間的距離係在前述範圍內。理想地，配置氣體刀60所沿著之線平行於開口50之線。需要維持開口50中之鄰近開口與氣體刀60之狹縫61之間的恆定分離度。在一實施例中，此情形沿著氣體刀之每一中心線之長度係理想的。在一實施例中，恆定分離度可在液體處理元件之更多隅角中之一者附近。
局域化區域流體處理系統(諸如上文參看圖2至圖7所描述之局域化區域流體處理系統)可遭受至空間11中之氣泡夾雜。可看出，彎液面320延伸於流體處理系統12與在流體處理系統12下方之表面之間。此彎液面320界定空間11之邊緣。當彎液面320與小滴(例如，已逸出空間11之液體小滴)在表面上碰撞時，氣體氣泡可被夾雜至空間11中。將氣泡夾雜至空間11中係有害的，因為氣體氣泡可導致成像誤差。通常，小滴在以下至少三種情況中之一者下留存於表面上：(a)當在液體處理元件與基板W之間存在相對移動時遍及基板W之邊緣定位液體處理元件時；(b)當在液體處理元件與面對液體限制結構之對向表面之間存在相對移動時遍及對向表面之高度之步進改變定位液體處理元件時；及/或(c)歸因於(例如)當彎液面(例如)因超過對向表面之臨界掃描速度而變得不穩定時液體處理元件與對向表面之間的過高相對速度。氣泡可被夾雜於圖5及圖6所說明之彎液面400處，彎液面400延伸於液體限制結構12與投影系統PS之間。此處，可藉由自液體處理系統12之徑向向內對向表面上之液體入口(圖5中之入口13及圖6中之入口20)所供應的液體自投影系統PS與液體處理元件12之間夾帶氣體而產生氣體氣泡。
處理氣泡夾雜之困難的方式已集中於改良液體限制結構12之限制屬性。舉例而言，已降低液體限制結構12與對向表面之間的相對速度，以便避免液體濺出。
極少氣體氣泡可在到達空間11之曝光區域328(圖7中所說明)之前溶解於浸沒液體中。本發明之一實施例使用如下事實：溶解速度取決於截留氣體之類型及浸沒液體屬性。
通常，二氧化碳(CO2 )氣泡比空氣氣泡溶解得快。通常，溶解度比氮氣之溶解度大五十五(55)倍且擴散率為氮氣之擴散率之0.86倍的CO2 氣泡將在比相同大小之氮氣氣泡溶解之時間短三十七(37)倍的時間內溶解。
進行一實驗，其中已藉由使超純水沸騰來使超純水脫氣。接著，冷卻水且施加-950毫巴之真空。在置放於水中之基板之邊緣上置放周圍空氣氣泡及CO2 氣泡。氣泡具有介於0.5毫米與1毫米之間的大小。在30秒之後，CO2 氣泡之大小已減小至介於0.1毫米與0.3毫米之間，且在1分鐘之後，CO2 氣泡不大於0.1毫米。在此時間期間，空氣氣泡之大小不會明顯地變化。
隨著時間之氣泡直徑改變的分析公式為：
其中：R為通用氣體常數；T為溫度；Diff為擴散率；Sol為溶解度；t為時間；Dbub 為氣泡直徑；Sh為雪耳伍德數(Sherwood number)(kd/Diff，其中：k為質量轉移係數且d為特性尺寸)；Phyd 為液壓；及σ為表面張力。
方程式展示出：具有低於1毫米之直徑的CO2 氣泡將在1分鐘或2分鐘之時間尺度內溶解。比較起來，氮氣氣泡將在小時時間尺度內溶解。此情形與上述實驗一致。
另一分析模型使溶解時間τ與氣泡直徑、擴散率、溶解度、通用氣體常數及溫度相關。
第二方程式展示出：與藉由第一分析模型預測之110秒相比較，1毫米直徑之CO2 氣泡將在約70秒內溶解。
因此，實驗結果與以上兩個分析模型廣泛地一致。藉由更高溶解度及/或更高質量轉移係數來達成更快溶解。對於給定流動條件集合及幾何形狀，在第一階近似上，雪耳伍德數獨立於所關注之氣體或液體。此情形展示出：質量轉移係數與擴散率實質上成比例。因此，儘管第一方程式之頂線上的擴散率與第二方程式之底線上的擴散率相互抵消，但因為質量轉移係數與擴散率成比例，所以更高擴散率導致更快溶解。因此，適當氣體可具有更高溶解度及/或更高擴散率。適當氣體可在浸沒液體中具有大於空氣之擴散率與溶解度之乘積的擴散率與溶解度之乘積。
在使用藉由分析模型獲得之結果的情況下，有可能判定可預期特定氣體之氣泡有多快溶解於液體中。被夾雜於彎液面320處之氣泡相對於對向表面可為靜止的，且可定位於基板上。氣泡可通過空間而朝向曝光區域328移動。為了不出現成像缺陷，經夾雜氣泡理想地在其到達待藉由投影光束B曝光之曝光區域328之前溶解。對於給定流體處理系統，彎液面320之預期位置與曝光區域328之間的距離係已知的。氣泡之行進距離可等於基板W之行進距離，以在投影系統PS下方自氣泡被夾雜至液體中之位置行進至氣泡處於曝光區域中之位置。因此，針對高掃描速度之氣泡溶解將需要快於針對慢掃描速度之氣泡溶解，因為氣泡自彎液面320到達曝光區域328所花費之時間將少於針對較低掃描速度之時間。圖8展示針對流體處理系統之特定幾何形狀的計算，其中彎液面320之預期位置與曝光區域328之間的距離對於各種掃描速度為約30毫米。對照掃描速度(在x軸上)來標繪二氧化碳(正方形)氣泡及氮氣(菱形)氣泡之最大可允許大小(在y軸上)。可看出，CO2 氣泡之最大可允許氣泡直徑比氮氣之最大可允許氣泡直徑大得多(大約8倍)。
若氣體氣泡為在浸沒液體中具有高擴散率、溶解度或擴散率與溶解度之乘積的氣體，則根據以上兩個分析模型，氣體氣泡將快得多地溶解至浸沒液體中。因此，使用本發明之一實施例將減少成像缺陷之數目，藉此允許更高產出率(例如，基板W相對於液體處理系統12之更高速度)及更低缺陷率。
因此，本發明之一實施例提供一種氣體供應元件，該氣體供應元件經組態以將氣體供應至鄰近於空間11之區(例如，供應至一體積或朝向一區域)。詳言之，氣體經提供成使得其存在於鄰近於彎液面320(其延伸於對向表面與液體處理元件12之間)及/或鄰近於彎液面400(其延伸於液體處理元件12與投影系統PS之間)之區中。
舉例而言，適當氣體為在浸沒液體(例如，水)中於攝氏20度及1大氣壓之總壓力下具有大於1×10-3 之溶解度(在1大氣壓之總壓力(氣體之分壓與浸沒液體之分壓的總和)下每單位浸沒液體質量之氣體質量)的氣體。氣體體積(而非氣體重量)可更為重要，因為需要特定氣體體積(而非重量)來填充鄰近於空間之區。因此，可以每公斤液體之氣體莫耳(亦即，以mol/kg)更好地表達溶解度。在該情況下，溶解度應大於5×10-3 mol/kg，理想地大於10×10-3 mol/kg、15×10-3 mol/kg、20×10-3 mol/kg或25×10-3 mol/kg。
舉例而言，適當氣體為在攝氏20度及1大氣壓之總壓力下具有大於3×10-5 cm2 s-1 之擴散率的氣體。此擴散率與為2.3×10-5 cm2 s-1 的空氣之擴散率相當。理想地，擴散率大於8×10-5 cm2 s-1 、1×10-4 cm2 s-1 或5×10-4 cm2 s-1 。大部分氣體具有介於1×10-5 cm2 s-1 至2×10-5 cm2 s-1 之間的擴散率。氧氣及氮氣兩者均具有2.3×10-5 cm2 s-1 之擴散率，且二氧化碳為1.6×10-5 cm2 s-1 。氦氣具有3.8×10-5 cm2 s-1 之擴散率(及1.6×10-6 kg/kg或4×10-4 mol/kg之溶解度)。氫氣具有5.8×10-5 cm2 s-1 之擴散率(及1.6×10-6 kg/kg或8×10-4 mol/kg之溶解度)。
特別理想的氣體為在浸沒液體中於攝氏20度及1大氣壓之總壓力下具有大於1×10-3 kg/kg或3×10-3 mol/kg之溶解度及/或在浸沒液體中於攝氏20度及1大氣壓之壓力下具有大於3×10-5 cm2 s-1 之擴散率的氣體。在一實施例中，氣體為具有大於空氣之擴散率與溶解度之乘積的擴散率與溶解度之乘積的氣體。舉例而言，擴散率與溶解度之乘積應大於1×10-9 cm2 s-1 (針對溶解度使用質量比)或2×10-8 mol cm2 s-1 kg-1 (針對溶解度使用mol/kg)。理想地，溶解度與擴散率之乘積大於5×10-9 cm2 s-1 、1×10-8 cm2 s-1 或3×8-8 cm2 s-1 (針對溶解度使用質量比)或4×10-8 cm2 s-1 mol kg-1 、10×10-8 cm2 s-1 mol kg-1 、20×10-8 cm2 s-1 mol kg-1 、40×10-8 cm2 s-1 mol kg-1 或50×10-8 cm2 s-1 mol kg-1 (針對溶解度使用mol/kg)。實例氣體為二氧化碳。
在一實施例中，使用(在攝氏20度及1大氣壓之總壓力下)具有大於空氣之溶解度與擴散率之乘積的溶解度與擴散率之乘積的氣體。可以kg/kg或以mol/kg來量測溶解度。具有該等屬性之氣體將快於空氣溶解於浸沒液體中，藉此允許使用更高掃描速度，而無由於氣泡在曝光時間仍存在於曝光區域中而被夾雜於彎液面320、400處之危險。
實例氣體為二氧化碳，其可為理想的，因為其易於可用且可出於其他目的而用於浸沒系統中。二氧化碳在水中於攝氏20度及1大氣壓之總壓力下具有1.69×10-3 kg/kg或37×10-3 mol/kg之溶解度。其他適當氣體可為氯氣(7.0×10-3 kg/kg或98×10-3 mol/kg)、硫化氫(3.85×10-3 kg/kg或113×10-3 mol/kg)、氯化氫(0.721 kg/kg或19753×10-3 mol/kg)、氨氣(0.531 kg/kg或31235×10-3 mol/kg)或二氧化硫(0.113 kg/kg或1765×10-3 mol/kg)。該等氣體中之一些可具有一或多個缺點。舉例而言，該等氣體中之一些可與浸沒微影裝置中之組件反應及/或可為有毒的，且可因此比二氧化碳難以處理且較不理想。易於溶解於浸沒液體中之任何非反應性氣體均係適當的。
本發明之一實施例中所使用之此等氣體與氧氣及氮氣形成對比，氧氣及氮氣在水中於攝氏20度及1大氣壓之總壓力下分別具有4.34×10-5 kg/kg或1.36×10-3 mol/kg及1.90×10-5 kg/kg或0.68×10-3 mol/kg之溶解度。因此，氧氣或氮氣中之任一者或空氣(該兩種氣體形成空氣之主導部分)不可能在到達空間11之曝光區域325之前溶解。
排除其他氣體，氣體供應元件供應在浸沒液體中於攝氏20度及1大氣壓之總壓力下具有大於1×10-3 kg/kg或5×10-3 mol/kg之溶解度的氣體。因此，離開氣體供應元件之任何氣體均可具有大於1×10-3 kg/kg或5×10-3 mol/kg之溶解度。因此，此氣體供應元件可區別於供應空氣(其包括二氧化碳)之氣體供應元件，因為空氣包括具有低於1×10-3 kg/kg或5×10-3 mol/kg之溶解度的氧氣及氮氣。
本文中所描述的本發明之一實施例可圍繞浸沒液體彎液面320、400形成CO2 氛圍，使得氣體至浸沒液體中之任何夾雜均產生溶解於浸沒液體中之氣體夾雜。在將浸沒液體供應至空間之前將CO2 溶解於浸沒液體中(例如，以改變浸沒液體之電阻率)會提供CO2 作為溶質而非氣體。供應CO2 溶質將不以與本發明之一實施例相同的方式工作，因為CO2 被供應於浸沒液體中。在將CO2 作為溶質提供於浸沒液體中以代替彎液面附近之氣體氛圍時，CO2 已經溶解於空間中之液體中。CO2 不存在於經夾雜氣泡之氣體中，因此，浸沒液體中CO2 之存在將不促進經夾雜氣泡之大小的減小。可認為此配置與本發明之一實施例工作的方式相反。
在一實施例中，在將浸沒液體供應至空間11之前使浸沒液體脫氣。在一實施例中，最小限度的(理想地，無)氣體在脫氣之後及在供應至空間11之前溶解於浸沒液體中。詳言之，不故意地存在用以在使浸沒液體脫氣與將浸沒液體供應至空間11之間將氣體溶解於浸沒液體中的組件。先前，已提議在將二氧化碳提供至空間11之前將其溶解於浸沒液體中，以便改變浸沒液體之酸度或電導率，例如，以有助於防止接觸浸沒液體之一或多個組件的腐蝕。然而，在低於二氧化碳之濃度(在該濃度下，本發明之一實施例對經夾雜氣泡的效應不明顯)的情況下，僅需要充分地添加二氧化碳之添加物以防止腐蝕。在本發明之一實施例中，溶解於浸沒液體中之二氧化碳的高濃度可為不良的，因為在高於特定濃度的情況下故意地將氣體溶解至浸沒液體中將減少浸沒液體中該氣體之溶解度。藉此，溶液中氣體之存在(至少高於特定臨限值)可減少如下可能性：經夾雜氣泡之氣體將足夠快地溶解以有助於減少(若未避免)成像缺陷之機會。
在一實施例中，在液體彎液面320、400處產生氣體氛圍。該情形可包括以氣體封閉浸沒微影裝置之曝光區域。曝光區域為環繞投影系統PS之末端的整個區域。在一實施例中，裝置之整個內部具有供應至其之氣體。在一實施例中，提供氣體至彎液面320、400之局域供應。舉例而言，可在障壁部件12中提供分離開口200、201以將氣體提供至彎液面320、400。在一實施例中，可通過氣體刀而提供氣體，如下文所描述。在一實施例中，可將氣體(例如)作為淨化氣體而供應至障壁部件附近。
通常，氣體供應元件包含氣體源及開口，開口係經由管道而連接至氣體源。在一實施例中，在無氣體刀60的情況下將氣體提供於流體處理系統(諸如圖7所說明之流體處理系統)中，使得高溶解度氣體之氣體氛圍600環繞整個液體處理元件12。液體限制結構12處於氣體氛圍600中，例如，被遮蔽於(例如)作為淨化氣體而供應於流體處理系統附近之氣體雲中。可通過與液體限制結構12分離(例如，鄰近於液體限制結構12)之氣體開口500而提供氣體。開口500可處於管道510之末端，管道510延伸於氣體開口500與氣體源520之間。氣體開口500可為圍繞液體限制結構12之周邊的一或多個開口。開口可環繞液體限制結構12。相同或類似系統可用於其他實施例(特別為圖2至圖4之實施例)中。
在一實施例中，用於高溶解度氣體之開口可形成於流體處理系統12中。氣體開口200、201可連接至氣體源520。舉例而言，氣體開口可為形成於液體限制結構12之表面中的整體開口200，如圖6所示。相對於投影系統PS之光軸，整體開口200係自彎液面徑向地向外，且可自抽取器70徑向地向外。藉此，離開整體開口(或出口200)的在浸沒液體中具有高溶解度之氣體可鄰近於彎液面320。離開整體開口200之氣體可在液體小滴碰撞彎液面320後隨即以氣體氣泡形式被夾雜至空間11中之浸沒液體中。因為氣體易於被吸收至浸沒液體中，所以氣體將理想地在到達空間11中之光徑之前被吸收至浸沒液體中。整體開口200(諸如圖6所說明之整體開口)可處於任何類型之流體處理系統12中，例如，處於鄰近於抽取器之位置。在圖6中存在另外開口210，其用以鄰近於彎液面400提供氣體，彎液面400延伸於液體限制結構12與投影系統PS之間。另外開口201係自彎液面400之預期位置徑向地向外。
圖5、圖6及圖7所示之前在氣體供應特徵(諸如氣體刀)可用於氣體供應元件中，以供應在本文中所描述之浸沒液體中具有高溶解度之氣體。離開圖5中之開口15所供應的氣體可由在浸沒液體中於攝氏20度及1大氣壓之總壓力下具有大於1×10-3 kg/kg或5×10-3 mol/kg之溶解度的氣體組成。圖6之氣體刀90及圖7之氣體刀60中所使用的氣體可由在浸沒液體中於攝氏20度及1大氣壓之總壓力下具有大於1×10-3 kg/kg或5×10-3 mol/kg之溶解度的氣體組成。在每一情況下，開口15、90、60可連接至氣體源520。因此，可使用流體處理系統12之現存設計。在使用流體處理系統12之現存設計時，可至少維持(若未最小化)系統12之大小。
以使得很大程度上自液體/氣體分離線(例如，在彎液面320、400處)之環境排出環境氣體(例如，空氣)的方式來供應氣體。可在彎液面320、400處或自彎液面320、400徑向地向外供應氣體。在一實施例中，供應氣體作為淨化氣體以屏蔽彎液面免於周圍環境氣體。在一實施例中，供應氣體以將液體限制於儲集器或浸沒空間中。可將氣體供應於液體處理系統與對向表面(例如，基板台及/或基板)之間以在其間形成密封件。經供應氣體可在浸沒液體之彎液面與(例如)空氣之周圍氛圍之間形成障壁。
彎液面320、400被曝光至之氛圍主要地為經供應氣體。因此，在不存在氣泡形成的情況下，氣體在彎液面320、400處溶解至浸沒液體中。隨著時間的推移，經供應氣體之濃度可增加。因此，彎液面處之液體大部分地受到經供應氣體影響。經供應氣體之增加濃度可影響浸沒液體之光學屬性，例如，其折射率。然而，在彎液面處自空間11連續地抽取液體會有助於防止自彎液面徑向地向內之液體實質上受到氣體之增加濃度影響。
然而，(例如)在碰撞小滴時形成於彎液面處之任何氣泡均有可能包括至少很大程度上由經供應氣體組成之氣體氣泡。因為氣泡含有經供應氣體，所以氣泡易於超出(例如)出口14、開口50或抽取器70之抽取區而溶解於浸沒液體中。因為氣泡理想地在其到達曝光區域325(亦即，通過空間11的投影光束之路徑)之前溶解，所以氣泡之大部分氣體在其到達曝光區域325之前溶解於浸沒液體中。因為在彎液面附近抽取氣泡之路徑中的大部分液體，所以有可能使經溶解有經供應氣體之液體在其顯著地影響空間中之浸沒液體之光學屬性之前被抽取。
藉由使用氣體CO2 ，可減少(若未減輕)與碰撞液體小滴之彎液面320相關聯的問題。通常，300微米之小滴將產生直徑為30微米(亦即，十倍的大小)之氣泡。通常，此二氧化碳氣泡將在到達曝光區域之前溶解於浸沒液體中。(應注意，此大小之小滴可導致一或多個其他問題)。因此，由小滴導致之問題將較不顯著。浸沒系統將更容許與已自空間逸出之浸沒液體相互作用。
可使用再循環元件650以自氣體供應元件收集任何未溶解氣體，且將未溶解氣體返回至氣體供應元件之氣體源520以供再使用。應注意，與使用如參看圖6所描述之單相抽取器的液體供應元件相比較，如參看圖7所描述的應用氣體拖曳原理之流體處理系統有可能使用來自氣體供應元件之大量氣體。因此，再循環元件650對於用於應用氣體拖曳原理之流體處理系統可特別有利。
應瞭解，上述特徵中之任一者均可與任何其他特徵一起使用，且其不僅僅為本申請案中所涵蓋的明確地所描述之該等組合。舉例而言，本發明之一實施例可應用於圖2至圖4之實施例。
儘管在本文中可特定地參考微影裝置在IC製造中之使用，但應理解，本文中所描述之微影裝置可具有其他應用，諸如製造整合光學系統、用於磁疇記憶體之導引及偵測圖案、平板顯示器、液晶顯示器(LCD)、薄膜磁頭，等等。熟習此項技術者應瞭解，在此等替代應用之內容背景中，可認為本文中對術語「晶圓」或「晶粒」之任何使用分別與更通用之術語「基板」或「目標部分」同義。可在曝光之前或之後在(例如)塗佈顯影系統(通常將抗蝕劑層施加至基板且顯影經曝光抗蝕劑之工具)、度量衡工具及/或檢測工具中處理本文中所提及之基板。適用時，可將本文中之揭示應用於此等及其他基板處理工具。另外，可將基板處理一次以上，(例如)以便產生多層IC，使得本文中所使用之術語「基板」亦可指代已經含有多個經處理層之基板。
本文中所使用之術語「輻射」及「光束」涵蓋所有類型之電磁輻射，包括紫外線(UV)輻射(例如，具有為或為約365奈米、248奈米、193奈米、157奈米或126奈米之波長)。術語「透鏡」在內容背景允許時可指代各種類型之光學組件中之任一者或其組合，包括折射及反射光學組件。
雖然上文已描述本發明之特定實施例，但應瞭解，可以與所描述之方式不同的其他方式來實踐本發明。舉例而言，本發明之實施例可採取如下形式：電腦程式，其含有描述如上文所揭示之方法之機器可讀指令的一或多個序列；或資料儲存媒體(例如，半導體記憶體、磁碟或光碟)，其具有儲存於其中之此電腦程式。另外，可以兩個或兩個以上電腦程式來體現機器可讀指令。可將兩個或兩個以上電腦程式儲存於一或多個不同記憶體及/或資料儲存媒體上。
當藉由位於微影裝置之至少一組件內之一或多個電腦處理器來讀取一或多個電腦程式時，本文中所描述之任何控制器可各自或組合地為可操作的。該等控制器可各自或組合地具有用於接收、處理及發送信號之任何適當組態。一或多個處理器經組態以與該等控制器中之至少一者通信。舉例而言，每一控制器可包括用於執行包括用於上文所描述之方法之機器可讀指令之電腦程式的一或多個處理器。該等控制器可包括用於儲存此等電腦程式之資料儲存媒體，及/或用以收納此媒體之硬體。因此，該(該等)控制器可根據一或多個電腦程式之機器可讀指令進行操作。
本發明之一或多個實施例可適用於任何浸沒微影裝置，特別地(但不獨佔式地)為上文所提及之該等類型，且無論浸沒液體是以浴之形式被提供、僅提供於基板之局域化表面區域上，或是未受限制的。在一未受限制配置中，浸沒液體可流動遍及基板及/或基板台之表面，使得基板台及/或基板之實質上整個未經覆蓋表面濕潤。在此未受限制浸沒系統中，液體供應系統可能不限制浸沒流體或其可能提供浸沒液體限制之比例，但未提供浸沒液體之實質上完全限制。
應廣泛地解釋如本文中所預期之液體供應系統。在特定實施例中，液體供應系統可為將液體提供至投影系統與基板及/或基板台之間的空間的機構或結構之組合。液體供應系統可包含一或多個結構、包括一或多個液體開口之一或多個流體開口、一或多個氣體開口或用於兩相流之一或多個開口的組合。該等開口可各自為通向浸沒空間之入口(或來自流體處理結構之出口)或離開浸沒空間之出口(或通向流體處理結構之入口)。在一實施例中，空間之表面可為基板及/或基板台之一部分，或空間之表面可完全覆蓋基板及/或基板台之表面，或空間可包覆基板及/或基板台。液體供應系統可視情況進一步包括用以控制液體之位置、量、品質、形狀、流率或任何其他特徵的一或多個器件。
以上描述意欲為說明性而非限制性的。因此，對於熟習此項技術者將顯而易見，可在不脫離下文所闡明之申請專利範圍之範疇的情況下對如所描述之本發明進行修改。
11．．．空間
12．．．液體限制結構/障壁部件/流體處理系統/液體處理系統/液體處理元件
13．．．液體入口/液體出口
14．．．出口/彎液面牽制配置
15．．．入口/彎液面牽制配置/開口
16．．．無接觸密封件/氣體密封件/氣體流動/彎液面牽制配置
20．．．開口
22．．．側壁
24．．．腔室
26．．．腔室
28．．．側壁
29．．．開口
50．．．開口
51．．．流動控制板
52．．．隅角
54．．．彎曲邊緣或側
55．．．開口
60．．．氣體刀/開口
61．．．狹縫
70．．．抽取器總成/液體移除元件/抽取器
80．．．凹座
82．．．入口
84．．．出口
90．．．氣體刀/開口
100．．．氣體流動
110．．．多孔材料
111．．．主軸/掃描方向
120．．．腔室
121．．．主軸/步進方向
180．．．開口
200．．．開口/出口
320．．．彎液面
328．．．曝光區域
400．．．彎液面
500．．．氣體開口
510．．．管道
520．．．氣體源
600．．．氣體氛圍
650．．．再循環元件
AD．．．調整器
B．．．輻射光束
BD．．．光束傳送系統
C．．．目標部分
CO．．．聚光器
IF．．．位置感測器
IL．．．照明系統/照明器
IN．．．積光器
M1．．．圖案化元件對準標記
M2．．．圖案化元件對準標記
MA．．．圖案化元件
MT．．．支撐結構
P1．．．基板對準標記
P2．．．基板對準標記
PM．．．第一定位器
PS．．．投影系統
PW．．．第二定位器
SO．．．輻射源
W．．．基板
WT．．．基板台
圖1描繪根據本發明之一實施例的微影裝置；
圖2及圖3描繪用於微影投影裝置中之液體供應系統；
圖4描繪用於微影投影裝置中之另外液體供應系統；
圖5描繪用於微影投影裝置中之另外液體供應系統；
圖6描繪用於微影投影裝置中之另外液體供應系統；
圖7以平面圖描繪用於微影投影裝置中之液體供應系統；及
圖8為展示可容許氣泡大小相對於掃描速度的曲線圖。
PS．．．投影系統
W．．．基板
WT．．．基板台

Claims (21)

  1. 一種浸沒微影裝置，其包含：一流體處理系統，其經組態以將浸沒液體限制至一投影系統之一最終器件(final element)與一台(table)之間的一局域化空間；及一氣體供應元件，其經組態以實質上僅將氣體供應至鄰近於該空間之一區，該氣體在該浸沒液體中於攝氏20度及1大氣壓之總壓力下具有大於5×10-3 mol/kg之一溶解度。
  2. 如請求項1之浸沒微影裝置，其中該氣體供應元件包含在浸沒液體中於攝氏20度及1大氣壓之總壓力下具有大於5×10-3 mol/kg之一溶解度的一氣體源。
  3. 如請求項2之浸沒微影裝置，其中該氣體源為一個二氧化碳源。
  4. 如請求項1或2之浸沒微影裝置，其中該氣體供應元件經組態以供應氣體以藉由該氣體來填充該浸沒微影裝置之一曝光區域。
  5. 如請求項4之浸沒微影裝置，其中該流體處理系統包含一液體限制結構。
  6. 一種浸沒微影裝置，其包含：一流體處理系統，其經組態以將浸沒液體限制至一投影系統之一最終器件與一台之間的一局域化空間；一氣體供應元件，其經組態以將在該浸沒液體中於攝氏20度及1大氣壓之總壓力下具有大於3×10-5 cm2 s-1 之一 擴散率的氣體供應至鄰近於該空間之一區；及一控制器，其經組態以控制該氣體供應元件以供應該氣體圍繞於該空間中一液體彎液面(meniscus)周圍，俾使該氣體將該液體彎液面與一不同氣體的一外部氛圍(atmosphere)分開。
  7. 如請求項6之浸沒微影裝置，其中該氣體供應元件包含在浸沒液體中於攝氏20度及1大氣壓之總壓力下具有大於8×10-5 cm2 s-1 之一擴散率的一氣體源。
  8. 如請求項6或7之浸沒微影裝置，其中該氣體源為一個二氧化碳源。
  9. 如請求項6或7之浸沒微影裝置，其中該氣體供應元件經組態以供應氣體以藉由該氣體來填充該浸沒微影裝置之一曝光區域。
  10. 如請求項9之浸沒微影裝置，其中該流體處理系統包含一液體限制結構。
  11. 一種浸沒微影裝置，其包含：一流體處理系統，其經組態以將浸沒液體限制至一投影系統之一最終器件與一台之間的一局域化空間；及一氣體供應元件，其經組態以實質上僅將氣體供應至鄰近於該空間之一區，該氣體在該浸沒液體中於攝氏20度及1大氣壓之總壓力下的擴散率與溶解度之一乘積(product)大於空氣之擴散率與溶解度之一乘積。
  12. 如請求項11之浸沒微影裝置，其中該氣體供應元件包含在浸沒液體中於攝氏20度及1大氣壓之總壓力下具有大 於2×10-8 cm2 s-1 mol kg-1 之擴散率與溶解度之一乘積的一氣體源。
  13. 如請求項12之浸沒微影裝置，其中該氣體源為一個二氧化碳源。
  14. 如請求項11或12之浸沒微影裝置，其中該氣體供應元件經組態以供應氣體以藉由該氣體來填充該浸沒微影裝置之一曝光區域。
  15. 如請求項14之浸沒微影裝置，其中該流體處理系統包含一液體限制結構。
  16. 一種元件製造方法，其包含：通過受限制至一投影系統之一最終器件與一台之間的一局域化空間之一浸沒液體而投影一經圖案化輻射光束；及實質上僅將在該浸沒液體中於攝氏20度及1大氣壓之總壓力下具有大於5×10-3 mol/kg之一溶解度的一氣體提供至鄰近於該空間之一區。
  17. 一種元件製造方法，其包含：通過受限制至一投影系統之一最終器件與一台之間的一局域化空間之一浸沒液體而投影一經圖案化輻射光束；將在該浸沒液體中於攝氏20度及1大氣壓之總壓力下具有大於3×10-5 cm2 s-1 之一擴散率的一氣體提供至鄰近於該空間之一區；及控制一氣體供應元件以供應該氣體圍繞於該空間中一 液體彎液面周圍，俾使該氣體將該液體彎液面與一不同氣體的一外部氛圍分開。
  18. 一種元件製造方法，其包含：通過受限制至一投影系統之一最終器件與一台之間的一局域化空間之一浸沒液體而投影一經圖案化輻射光束；及實質上僅將一氣體提供至鄰近於該空間之一區，該氣體在該浸沒液體中於攝氏20度及1大氣壓之總壓力下具有一擴散率與溶解度之一乘積，其大於空氣之擴散率與溶解度之一乘積。
  19. 一種用於一浸沒微影裝置之流體處理系統，該流體處理系統經組態以將浸沒液體限制至一投影系統之一最終器件與一台之間的一局域化空間；且包含一氣體供應元件，該氣體供應元件經組態以實質上僅將在該浸沒液體中於攝氏20度及1大氣壓之總壓力下具有大於5×10-3 mol/kg之一溶解度的氣體供應至鄰近於該空間之一區。
  20. 一種用於一浸沒微影裝置之流體處理系統，該流體處理系統經組態以將浸沒液體限制至一投影系統之一最終器件與一台之間的一局域化空間；且包含：一氣體供應元件，該氣體供應元件經組態以將在該浸沒液體中於攝氏20度及1大氣壓之總壓力下具有大於3×10-5 cm2 s-1 之一擴散率的氣體供應至鄰近於該空間之一區；及一控制器，其經組態以控制該氣體供應元件以供應該 氣體圍繞於該空間中一液體彎液面周圍，俾使該氣體將該液體彎液面與一不同氣體的一外部氛圍分開。
  21. 一種用於一浸沒微影裝置之流體處理系統，該流體處理系統經組態以將浸沒液體限制至一投影系統之一最終器件與一台之間的一局域化空間；且包含一氣體供應元件，該氣體供應元件經組態以實質上僅將一氣體供應至鄰近於該空間之一區，該氣體在該浸沒液體中於攝氏20度及1大氣壓之總壓力下具有一擴散率與溶解度之一乘積，其大於空氣之擴散率與溶解度之一乘積。
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