TWI688833B - 流體處置結構、微影設備、使用流體處置結構的方法及使用微影設備的方法 - Google Patents

流體處置結構、微影設備、使用流體處置結構的方法及使用微影設備的方法 Download PDF

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Abstract

本發明提供一種經組態以將浸潤流體限於一微影設備之一區域的流體處置結構，該流體處置結構包含：一孔徑，其形成於該流體處置結構中以使一輻射光束經由該浸潤流體通過該孔徑，該孔徑界定待填充有該浸潤流體之一浸潤空間；及一內部部分及一外部部分；其中該內部部分及該外部部分經配置以便在其之間形成一可變空間及將該可變空間連接至該浸潤空間之一連接空間，其中該外部部分可在一第一平面上相對於該內部部分移動，以便改變該可變空間而非該連接空間之形狀，且其中該流體處置結構經組態以在該可變空間中含有該浸潤流體。

Description

流體處置結構、微影設備、使用流體處置結構的方法及使用微影設備的方法
本發明係關於一種經組態以將浸潤流體限於微影設備之區域的流體處置結構、一種包含該流體處置結構之微影設備，及使用流體處置結構及微影設備之方法。
微影設備係經建構以將所要圖案施加至基板上之機器。微影設備可用於例如積體電路(integrated circuit，IC)之製造中。微影設備可例如將圖案化裝置(例如，光罩)之圖案(亦常常被稱作「設計佈局」或「設計」)投影至設置於基板(例如，晶圓)上之一層輻射敏感材料(抗蝕劑)上。已知微影設備包括：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各目標部分；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各目標部分。
隨著半導體製造製程繼續進步，幾十年來，電路元件之尺 寸已不斷地縮減，而每裝置的諸如電晶體之功能元件之量已在穩固地增加，此遵循通常被稱作「莫耳定律(Moore's law)」之趨勢。為了跟得上莫耳定律，半導體行業正追逐使能夠產生愈來愈小特徵的技術。為了將圖案投影於基板上，微影設備可使用電磁輻射。此輻射之波長判定經圖案化於基板上之特徵之最小大小。當前在使用中之典型波長為365nm(i線)、248nm、193nm及13.5nm。
可藉由在曝光期間在基板上提供具有相對高折射率之諸如水之浸潤流體來達成更小特徵之解析度的進一步提高。浸潤流體之效應係使能夠對較小特徵浸潤液體之效應係使得能夠對較小特徵進行成像，此係因為曝光輻射在流體中相比於在氣體中將具有較短波長。浸潤流體之效應亦可被視為增加系統之有效數值孔徑(numerical aperture，NA)且亦增加聚焦深度。
浸潤流體可由流體處置結構限於微影設備之投影系統與基板之間的局部區域。基板與受限制浸漬液體之間的快速相對移動會使得浸潤流體自局部區域洩漏。此洩漏係不合需要的且會引起基板上之缺陷。基板階梯形或相對於投影系統掃描基板之速度因此有限。此情形限度微影設備之產出率。
本發明之一目標係提供一種流體處置結構及一種進行量測以提高產出率之微影設備。
在本發明的之一施例中，提供一種經組態以將浸潤流體限於一微影設備之一區域的流體處置結構，該流體處置結構包含：一孔徑，其形成於該流體處置結構中以使一輻射光束經由該浸潤流體通過該孔徑， 該孔徑界定待填充有該浸潤流體之一浸潤空間；及一內部部分及一外部部分；其中該內部部分及該外部部分經配置以便在其之間形成一可變空間及將該可變空間連接至該浸潤空間之一連接空間，其中該外部部分可在一第一平面上相對於該內部部分移動，以便改變該可變空間而非該連接空間之形狀，且其中該流體處置結構經組態以在該可變空間中含有該浸潤流體。
在本發明之另一實施例中，提供一種微影設備，其包含：該流體處置結構；一投影系統，其包含一最終元件，該流體處置結構之該內部部分相對於該最終元件固定；及一基板支撐件，其經組態以支撐一基板，該基板支撐件可在該第一平面上相對於該最終元件移動。
在本發明之另一實施例中，提供一種使用該流體處置結構之方法，該方法包含使用一流體供應系統來在該浸潤空間、該連接空間及該可變空間中提供該浸潤流體。
在本發明之另一實施例中，提供一種使用該微影設備之方法，該方法包含使用一流體供應系統來在該浸潤空間、該連接空間及該可變空間中提供該浸潤流體。
11:浸潤空間
12:流體處置結構
12a:內部部分
12b:外部部分
14:板
16:障壁部件
20:供應開口
21:回收開口
22:彎液面
23:下方供應開口
24:溢流回收件
25:回收開口
26:氣刀開口
28:氣體回收開口
30:塗層
32:牽制開口
33:彎液面
34:供應開口
35:腔室
36:通道
38:通道
39:內部周邊
40:板
42:中間回收件
50:連接空間
52:入口
56:流體抽取器
58:溢流回收件
60:可變空間
72:彎液面牽制裝置
100:最終元件
500:控制器
510:致動器
B:輻射光束
BD:光束遞送系統
C:目標部分
IIF:位置量測系統
IL:照明系統
M1:光罩對準標記
M2:光罩對準標記
MA:圖案化裝置
MT:光罩支撐件
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:基板支撐件
X:方向
Y:方向
Z:方向
現將參考隨附示意性圖式而僅藉助於實例來描述本發明之實施例，其中：- 圖1描繪微影設備之示意性概述；- 圖2a及圖2b以橫截面描繪流體處置結構之兩個不同的版本，該流體處置結構具有在左側及右側上說明之不同特徵，該等特徵可圍繞整個圓周延伸； - 圖3a及圖3b以橫截面說明本發明之一實施例的流體處置結構，該流體處置結構在兩個不同位置中具有可移動外部部分；且- 圖4a及圖4b以平面圖說明圖3a及圖3b之流體處置結構，該流體處置結構在兩個不同位置中具有可移動外部部分。
在本文中，術語「輻射」及「光束」用以涵蓋所有類型之電磁輻射，包括紫外輻射(例如，具有365、248、193、157或126nm之波長)。
如本文中所使用之術語「倍縮光罩」、「光罩」或「圖案化裝置」可被廣泛地解譯為係指可用以向入射輻射光束賦予經圖案化橫截面之通用圖案化裝置，該經圖案化橫截面對應於待在基板之目標部分中產生之圖案。在此內容背景中，亦可使用術語「光閥」。除經典光罩(透射或反射；二元、相移、混合式等等)以外，其他此類圖案化裝置之實例包括可程式化鏡面陣列及可程式化LCD陣列。
圖1示意性地描繪微影設備。該微影設備包括：照明系統(亦被稱作照明器)IL，其經組態以調節輻射光束B(例如，UV輻射或DUV輻射)；光罩支撐件(例如，光罩平台)MT，其經建構以支撐圖案化裝置(例如，光罩)MA，且連接至經組態以根據某些參數來準確地定位圖案化裝置MA之第一定位器PM；基板支撐件(例如，基板台)WT，其經建構以固持基板(例如，抗蝕劑塗佈生產基板)W，且連接至經組態以根據某些參數而準確地定位基板支撐件WT的第二定位器PW；及投影系統(例如，折射投影透鏡系統)PS，其經組態以將由圖案化裝置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，包含一或多個晶粒之部 分)上。
在操作中，照明系統IL例如經由光束遞送系統BD自輻射源SO接收輻射光束B。照明系統IL可包括用於導向、塑形及/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、靜電及/或其他類型之光學組件，或其任何組合。照明器IL可用以調節輻射光束B，以在圖案化裝置MA之平面處在其橫截面中具有所要空間及角強度分佈。
本文中所使用之術語「投影系統」PS應被廣泛地解釋為涵蓋適於所使用之曝光輻射及/或適於諸如浸潤液體之使用或真空之使用之其他因素的各種類型之投影系統，包括折射、反射、反射折射、合成、磁性、電磁及/或靜電光學系統或其任何組合。可認為本文中對術語「投影透鏡」之任何使用均與更一般術語「投影系統」PS同義。
微影設備屬於如下類型：基板W之至少一部分可由具有相對高折射率之浸潤液體，例如水，覆蓋，以便填充投影系統PS與基板W之間的浸潤空間11--此亦被稱作浸潤微影。以引用方式併入本文中之US 6,952,253中給出關於浸浸技術之更多資訊。
微影設備可屬於具有兩個或更多個基板支撐件WT(又名「雙載物台」)之類型。在此「多載物台」機器中，可並行地使用基板支撐件WT，及/或可對位於基板支撐件WT中之一者上的基板W進行準備基板W之後續曝光的步驟，同時將另一基板支撐件WT上之另一基板W用於在另一基板W上曝光圖案。
除了基板支撐件WT以外，微影設備亦可包含量測級。量測級經配置以固持感測器及/或清潔裝置。感測器可經配置以量測投影系統PS之屬性或輻射光束B之屬性。量測級可固持多個感測器。清潔裝置可 經配置以清潔微影設備之一部分，例如投影系統PS之一部分或提供浸潤液體之系統之一部分。量測級可在基板支撐件WT遠離投影系統PS時在投影系統PS下移動。
在操作中，輻射光束B入射於固持於光罩支撐件MT上之圖案化裝置，例如光罩，MA上，且由圖案化裝置MA上存在之圖案(設計佈局)圖案化。在已橫穿光罩MA之情況下，輻射光束B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。藉助於第二定位器PW及位置量測系統IF，可準確地移動基板支撐件WT，例如以便在聚焦且對準之位置處在輻射光束B之路徑中定位不同目標部分C。相似地，第一定位器PM及可能另一位置感測器(其未在圖1中明確地描繪)可用以相對於輻射光束B之路徑來準確地定位圖案化裝置MA。可使用光罩對準標記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P1、P2佔據專用目標部分，但該等標記可位於目標部分之間的空間中。當基板對準標記P1、P2位於目標部分C之間時，此等基板對準標記被稱為切割道對準標記。
為了闡明本發明，使用笛卡爾(Cartesian)座標系。笛卡爾座標系具有三個軸，亦即，x軸、y軸及z軸。該三個軸中之每一者與其他兩個軸正交。圍繞x軸之旋轉被稱作Rx旋轉。圍繞y軸之旋轉被稱作Ry旋轉。圍繞z軸之旋轉被稱作Rz旋轉。x軸及y軸界定水平平面，而z軸在豎直方向。笛卡爾座標系不限制本發明，而僅用於說明。實情為，另一座標系，諸如圓柱形座標系可用於闡明本發明。笛卡爾座標系之定向可以不同，例如，使得z軸具有沿著水平平面之分量。
已將浸潤技術引入至微影系統中以實現使能夠改良較小特 徵之經改良解析度。在浸潤微影設備中，在設備之投影系統PS(經由該投影系統朝向基板W投影經圖案化光束)與基板W之間的浸潤空間11中插入具有相對高折射率之浸漬液體的液體層。浸潤液體至少覆蓋在投影系統PS之最終元件下的基板W之部分。因此，經歷曝光的基板W之至少部分浸潤於浸潤液體中。
在商用浸潤微影中，浸潤液體為水。通常，水為高純度之蒸餾水，諸如通常用於半導體製造工場中之超純水(Ultra-Pure Water，UPW)。在浸潤系統中，UPW常常被純化且其可在作為浸潤液體而供應至浸潤空間11之前經歷額外處理。除了可使用水作為浸潤液體以外，亦可使用具有高折射率之其他液體，例如：烴，諸如氟代烴；及/或水溶液。此外，已設想將除了液體之以外之其他流體用於浸潤微影中。
在本說明書中，將在描述中參考局域化浸潤，其中浸潤液體在使用中受限於最終元件100與面向最終元件100之表面之間的浸潤空間11。對向表面為基板W之表面，或與基板W之表面共面的支撐載物台(或基板支撐件WT)之表面。(請注意，另外或在替代例中，除非另外明確說明，否則在下文中對基板W之表面的參考亦指基板支撐件WT之表面；且反之亦然)。存在於投影系統PS與基板支撐件WT之間的流體處置結構12用以將浸潤液體限於浸潤空間11。由浸潤液體填充之浸潤空間11在平面上小於基板W之頂部表面，且浸潤空間11相對於投影系統PS保持實質上靜止，同時基板W及基板支撐件WT在下面移動。
已設想其他浸潤系統，諸如非受限制浸潤系統(所謂的「全濕潤(All Wet)」浸潤系統)及浴浸潤系統(bath immersion system)。在非受限制浸潤系統中，浸潤液體不僅僅覆蓋最終元件100下之表面。在浸潤空 間11外部之液體係作為薄液體膜而存在。液體可覆蓋基板W之整個表面，或甚至基板W及與基板W共面之基板支撐件WT。在浴型系統中，基板W完全浸潤於浸潤液體之浴中。
流體處置結構12為以下結構：其將浸潤液體供應至浸潤空間11、自浸潤空間11移除浸潤液體，且藉此將浸潤液體限於浸潤空間11。其包括為流體供應系統之部分的特徵。PCT專利申請公開案第WO 99/49504號中揭示之配置為早期的流體處置結構，其包含管道，該管道供應浸潤液體或自浸潤空間11回收浸潤液體，且取決於投影系統PS之下的載物台之相對運動而操作。在最新設計中，流體處置結構沿著投影系統PS之最終元件100與基板支撐件WT或基板W之間的浸潤空間11之邊界的至少一部分延伸，以便部分地界定浸潤空間11。
流體處置結構12可具有一系列不同功能。各功能可來源於使得流體處置結構12能夠達成彼功能之對應特徵。流體處置結構12可由數個不同術語提及，每一術語係指一功能，諸如障壁部件、密封部件、流體供應系統、流體移除系統、液體限制結構等等。
作為障壁部件，流體處置結構12為對浸潤液體自浸潤空間11之流動的障壁。作為液體限制結構，該結構將浸潤液體限於浸潤空間11。作為密封部件，流體處置結構之密封特徵形成密封以將浸潤液體限於浸潤空間11。密封特徵可包括來自諸如氣刀的密封部件之表面中之開口的額外氣體流。
在一實施例中，流體處置結構12可供應浸潤流體，且因此係流體供應系統。
在一實施例中，流體處置結構12可至少部分地限制浸潤流 體，且藉此係流體限制系統。
在一實施例中，流體處置結構12可提供對浸潤流體之障壁，且藉此係障壁部件，諸如流體限制結構。
在一實施例中，流體處置結構12可產生或使用氣體流，例如以幫助控制浸潤流體之流動及/或位置。
氣體流可形成密封以限制浸潤流體，因此，流體處置結構12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，浸潤液體用作浸潤流體。在彼狀況下，流體處置結構12可為液體處置系統。在參考前述描述時，在此段落中對關於流體所界定之特徵的之參考可被理解為包括關於液體所界定之特徵。
微影設備具有投影系統PS。在基板W之曝光期間，投影系統PS將經圖案化輻射光束投影至基板W上。為了到達基板W，輻射光束B之路徑自投影系統PS通過浸潤液體，該浸潤液體由流體處置結構12限制於投影系統PS與基板W之間。投影系統PS具有與浸潤液體接觸之透鏡元件，其為在光束之路徑中的最末元件。與浸潤液體接觸之此透鏡元件可被稱作「最末透鏡元件」或「最終元件」。最終元件100至少部分地由流體處置結構12包圍。流體處置結構12可將浸潤液體限於最終元件100下方及對向表面上方。
圖2a及圖2b展示可存在於流體處置結構12之變型中的不同特徵。除非另有描述，否則該等設計可共用與圖2a及圖2b相同的一些特徵。可如所展示或根據需要而個別地或組合地選擇本文中所描述之特徵。
圖2a展示圍繞最終元件100之底部表面的流體處置結構12。最終元件100具有倒置式截頭圓錐形形狀。截頭圓錐形形狀具有平坦 底部表面及圓錐形表面。截頭圓錐形形狀自平坦表面突起且具有底部平坦表面。底部平坦表面為最終元件100之底部表面的光活性部分，輻射光束B可通過該光活性部分。最終元件100可具有塗層30。流體處置結構12包圍截頭圓錐形形狀之至少部分。流體處置結構12具有面朝截頭圓錐形形狀之圓錐形表面的內部表面。內部表面與圓錐形表面具有互補形狀。流體處置結構12之頂部表面係實質上平坦的。流體處置結構12可圍繞最終元件100之截頭圓錐形形狀裝配。流體處置結構12之底部表面係實質上平坦的，且在使用中，底部表面可平行於基板支撐件WT及/或基板W之對向表面。底部表面與對向表面之間的距離可在30微米至500微米之範圍內，理想地在80微米至200微米之範圍內。
相較於最終元件100，流體處置結構12更靠近基板W及基板支撐件WT之對向表面延伸。在流體處置結構12之內部表面、截頭圓錐形部分之平坦表面及對向表面之間界定浸潤空間11。在使用期間，浸潤空間11填充有浸潤液體。浸潤液體填充最終元件100與流體處置結構12之間的互補表面之間的緩衝空間之至少部分，在一實施例中填充互補內部表面與圓錐形表面之間的空間之至少部分。
經由形成於流體處置結構12之表面中的開口將浸潤液體供應至浸潤空間11。可經由流體處置結構12之內部表面中的供應開口20供應浸潤液體。替代地或另外，自形成於流體處置結構12之下表面中的下方供應開口23供應浸潤液體。下方供應開口23可包圍輻射光束B之路徑，且其可由呈陣列形式之一系列開口形成。供應浸漬液體以填充浸潤空間11以使得在投影系統PS下經過浸潤空間11之流動係層流的。自下方供應開口23供應浸漬液體另外防止氣泡進入浸潤空間11中。浸潤液體之此供應充當 液體密封。
可自形成於內部表面中之回收開口21回收浸潤液體。穿過回收開口21的浸潤液體之回收可藉由施加負壓而進行；穿過回收開口21之回收可由於穿過浸潤空間11之浸潤液體流的速度；或該回收可由於此兩者之結果。當以平面圖進行觀察時，回收開口21可位於供應開口20之相對側上。另外或替代地，可經由位於流體處置結構12之頂部表面上的溢流回收件24回收浸潤液體。在一實施例中，供應開口20與回收開口21可調換其功能(亦即，使液體之流動方向反向)。此允許取決於流體處置結構12及基板W之相對運動來改變流動方向。
另外或替代地，可經由形成於流體處置結構12之底部表面中的回收開口25自該流體處置結構下方回收浸潤液體。回收開口25可用以將浸潤液體之彎液面33固持(或「牽制(pin)」)至流體處置結構12。彎液面33形成於流體處置結構12與對向表面之間，且其充當液體空間與氣態外部環境之間的邊界。回收開口25可為可以單相流回收浸潤液體之多孔板。底部表面中之回收開口可為一系列牽制開口32，經由該等牽制開口回收浸潤液體。牽制開口32可以雙相流回收浸潤液體。
視情況，氣刀開口26自流體處置結構12之內部表面徑向地向外。可經由氣刀開口26以高速度供應氣體以輔助將浸潤液體限制於浸潤空間11中。所供應之氣體可被加濕，且其可實質上含有二氧化碳。用於回收經由氣刀開口26供應之氣體的氣體回收開口28自氣刀開口26徑向地向外。流體處置結構12之底部表面中可存在其他開口，例如對大氣或氣體源開放的開口。舉例而言，另外開口可存在於氣刀開口26與氣體回收開口28之間及/或牽制開口32與氣刀開口26之間。
圖2a之左側及右側面之流體處置結構12的兩個不同版本在實質上相對於最終元件100固定之位置處牽制彎液面33。對於待在曝光下導引至基板W之完整側的輻射光束B，相對於投影系統PS移動支撐之基板W基板支撐件WT。為了最大化由微影設備曝光之基板W的輸出，儘可能快地移動基板支撐件WT(及因此基板W)。然而，存在臨界相對速度(常常被稱作臨界掃描速度)，流體處置結構12與基板W之間的彎液面33超出該臨界相對速度時會變得不穩定。不穩定彎液面具有例如以一或多個小滴形式損失浸漬液體之更大風險。此外，不穩定彎液面具有引起在浸漬液體中包括氣泡之更大風險，當受限制浸漬液體跨越基板W之邊緣時尤其如此。
基板W之表面上存在之小滴可施加熱負荷且可係缺陷度源。小滴會蒸發，從而留下乾燥斑點，小滴會移動，從而輸送諸如粒子之污染，小滴會與較大浸漬液體體碰撞，從而將氣體氣泡引入至較大體中，且小滴會蒸發，從而向其定位之表面施加熱負荷。若該表面與相對於經成像基板W定位微影設備之組件相關聯，則此熱負荷可係變形之起因及/或定位誤差之源。在表面上形成小滴因此係不合需要的。為了避免形成此小滴，基板支撐件WT之速度因此限於彎液面33保持穩定之臨界掃描速度。此情形限度微影設備之產出率。
圖2b在其左側上及在其右側上展示流體處置結構12之兩個不同版本，該等版本允許彎液面33相對於最終元件100移動。彎液面33可在移動之基板W的方向移動。此降低彎液面33與移動之基板W之間的相對速度，此可改良穩定性且降低彎液面33之擊穿風險。提高彎液面33擊穿之基板W速度，增大以便基板W在投影系統PS下更快地移動。因此提高產出率。
圖2b中所展示之為圖2a所共有的特徵共用相同附圖標記。流體處置結構12具有內部表面，該內部表面與截頭圓錐形形狀之圓錐形表面互補。流體處置結構12之下表面相比於截頭圓錐形形狀之底部平坦表面更靠近對向表面。
經由形成於流體處置結構12之內部表面中的供應開口34將浸潤液體供應至浸潤空間11。供應開口34係朝向內部表面之底部而定位，可能位於截頭圓錐形形狀之底部表面下方。供應開口34圍繞內部表面而定位，圍繞輻射光束B之路徑間隔開。
經由流體處置結構12之下表面中的回收開口25自浸潤空間11回收浸潤液體。隨著對向表面在流體處置結構12下方移動，彎液面33可在與對向表面之移動相同的方向遍及回收開口25之表面而遷移。回收開口25可由多孔部件形成。可單相回收浸潤液體。在一實施例中，以雙相流回收浸潤液體。在流體處置結構12內之腔室35中接收雙相流，其中將雙相流分離成液體及氣體。經由單獨通道36、38自腔室35回收液體及氣體。
流體處置結構12之下表面的內部周邊39延伸至遠離內部表面之浸潤空間11中以形成板40。內部周邊39形成可經設定大小以匹配於輻射光束B之形狀及大小的小孔徑。板40可用以隔離其任一側之浸潤液體。所供應浸潤液體朝向孔徑向內流動，經由內部孔徑，且接著在板40下方朝向周圍的回收開口25徑向向外流動。
在一實施例中，流體處置結構12係如圖2b之右側所展示的兩個部分：內部部分12a及外部部分12b。內部部分12a及外部部分12b可在平行於對向表面之平面上彼此相對移動。內部部分12a可具有供應開口 34且其可具有溢流回收件24。外部部分12b可具有板40及回收開口25。內部部分12a可具有中間回收件42，其用於回收在內部部分12a與外部部分12b之間流動的浸潤液體。
圖2b之流體處置結構的兩個不同版本因此允許彎液面33與基板W在相同方向移動，從而實現更快掃描速度及微影設備之提高之產出率。然而，圖2b之左側的流體處置結構12中之回收開口25之表面上方之彎液面33的遷移速度可係慢的。藉由相對於內部部分12a及最終元件100移動外部部分12b，圖2b之右側的流體處置結構12允許彎液面33更快地移動。然而，可能難以控制中間回收件42以便確保足夠浸漬液體提供於內部部分12a與外部部分12b之間來阻止該等部分之間發生接觸。
此外，本發明之發明人首次已意識到中間回收件42由於曝露於浸潤流體及周圍大氣兩者而會在內部部分12a中引起振動。此類振動亦由以雙相流回收浸潤流體引起。此等振動會影響最終元件100與內部部分12a之間的彎液面22。彎液面22相對於最終元件100之移動會引起最終元件100上之不合需要的熱變化。此類熱變化會引起最終元件100之變形且影響輻射光束B，從而引起疊對及聚焦誤差。因此需要提供具有簡單構造且減少或最小化彎液面22相對於最終元件100之移動的流體處置結構12。
將在下文參考在圖3及圖4中所展示之流體處置結構描述本發明。此等圖中展示之為圖2a及2b共有的特徵共用相同附圖標記。
圖3a及圖3b以橫截面說明根據一實施例之流體處置結構12。流體處置結構12將浸潤流體限於微影設備之區域。流體處置結構12包含孔徑。孔徑界定投影系統PS與基板W之間的浸潤空間11。浸潤空間 11應填充有浸潤流體。孔徑形成於流體處置結構12中以使輻射光束B經由浸潤流體通過該孔徑。孔徑因此允許輻射光束B自投影系統PS通過至基板W，例如以便使設置於基板W上之光阻劑顯影。
流體處置結構12包含內部部分12a及外部部分12b。內部部分12a具有補充最終元件100之截頭圓錐形形狀之圓錐形表面的內部表面。當流體處置結構12設置於微影設備中時，內部部分12a及外部部分12b兩者之下表面可比截頭圓錐形形狀之底部平坦表面更接近基板W之對向表面。內部部分12a可完全包圍最終元件100。內部部分12a相對於微影設備之投影系統PS的最終元件100固定。可因此避免或減少最終元件100與內部部分12a之間的彎液面22之移動。此減少最終元件100上之熱變化，此降低對於輻射光束B及疊對及/或聚焦誤差的影響。
外部部分12b可相對於內部部分12a移動。當流體處置結構12設置於微影設備中時，外部部分12b可相對於最終元件100移動。外部部分12b可完全包圍內部部分12a，如圖4中所說明。外部部分12b可與支撐基板W之基板支撐件WT在相同方向移動。外部部分12b可在第一平面上移動，第一平面平行於基板W之對向表面。在圖3a及圖3b中，第一平面水平地延伸。當浸潤流體受限於流體處置結構12時，彎液面33可形成於面向流體處置結構12之基板W之表面與流體處置結構12之外部部分12b之間。外部部分12b與基板W在相同方向移動可因此降低彎液面33及基板W之相對速度。如上文所解釋，此允許更快之掃描速度及微影設備之提高之產出率。
內部部分12a與外部部分12b在其間形成可變空間60。當以平面圖進行觀察時，可變空間60可完全包圍內部部分12a，如圖4中所說 明。當以平面圖進行觀察時，外部部分12b可完全包圍可變空間60。因而，外部部分12b完全包圍內部部分12a以便在內部部分12a與外部部分12b之間產生可變空間60。可變空間60之內部邊界由內部部分12a界定，且可變空間60之外部邊界由外部部分12b界定。內部部分12a可設置於可變空間60與最終元件100之間，使得可變空間60不鄰近於最終元件100。浸潤流體例如歸因於外部部分12b相對於內部部分12a之移動而在可變空間60中移動因此不會直接引起最終元件100中之熱變化。
內部部分12a與外部部分12b亦在其之間形成連接空間50。連接空間50將可變空間60連接至浸潤空間11。因此實現可變空間60、連接空間50與浸潤空間11之間的流體連通，從而允許單個流體供應系統向可變空間60、連接空間50及浸潤空間11中之每一者提供浸潤流體。浸潤流體可提供於浸潤空間11、連接空間50及可變空間60中之每一者中。
外部部分12b在第一平面上相對於內部部分12a之移動改變可變空間60之形狀。換言之，可變空間60在第一平面上安置於內部部分12a與外部部分12b之間。可變空間60在第一平面上之範圍設定外部部分12b相對於內部部分12a之移動範圍，如在圖4a及圖4b中最佳地展示。可變空間60可具有環狀形狀。外部部分12b在第一平面上相對於內部部分12a之移動不會改變可變空間60之總體體積。浸漬液體在垂直於第一平面之第二方向的平均液位不受外部部分12b相對於內部部分12a中之移動影響。此係因為浸漬液體可在可變空間60中圍繞內部部分12a流動，如自圖4a及圖4b顯而易見。在圖3a及圖3b中，第二方向對應於豎直方向。
流體處置結構12經組態以在可變空間60中含有浸潤流體。可變空間60可係防流體的以便含有浸潤流體。可避免浸潤流體自可變空間 60洩漏至除連接空間50或溢流回收件58以外之空間中。因而，浸潤流體之儲集器設置於可變空間60中。可變空間60中之浸潤流體的上邊界可係獨立的，且可總體大體上平行於第一平面。可將浸潤流體自可變空間60可靠地提供至連接空間50及浸潤空間11，即使外部部分12b相對於內部部分12a移動。相比於圖2b之右側的流體處置結構12，中間回收件42並不設置於連接空間50中。可在連接空間50中避免兩相流程中之流體抽取。此減少內部部分12a中之振動。因此最小化或減少彎液面22鄰近於最終元件100之移動。此減少對最終元件100之熱影響的變化，從而減少對輻射光束B之影響且降低疊對及/或聚焦誤差之風險。
外部部分12b在第一平面上相對於內部部分12a之移動不會改變連接空間50之形狀。換言之，連接空間50在第二方向安置於內部部分12a與外部部分12b之間。連接空間50可完全包圍浸潤空間11，且由可變空間60完全包圍。連接空間50可具有環狀形狀。外部部分12b相對於內部部分12a之移動不會在第二方向影響內部部分12a與外部部分12b之間的間隙，以免在第二方向改變連接空間50之高度。可因此在第二方向維持內部部分12a與外部部分12b之間的恆定距離，從而防止內部部分12a與外部部分12b之間的接觸。此接觸可引起摻雜物粒子自流體處置結構12分離，且可引起內部部分12a中之振動，從而影響鄰近於最終元件100之彎液面22。
流體處置結構12可進一步包含流體供應系統。流體供應系統可向浸潤空間11、向連接空間50及向可變空間60供應浸潤流體。流體供應系統可包含供應開口34，如已關於圖2a及圖2b所描述。供應開口34可定位於浸潤空間11中，以便向浸潤空間11提供浸潤流體。浸潤流體可自 浸潤空間11流動至連接空間50及可變空間60。液體供應系統亦可包含定位於可變空間60中之供應開口(未描繪)，以便直接向可變空間60提供浸潤流體。此可使在可變空間60中提供浸潤流體更容易且更高效。
流體處置結構12可視情況作為流體供應系統之部分包含用於向連接空間50提供浸潤流體之入口52。此確保浸潤流體可被可靠地供應至連接空間50，以便阻止內部部分12a與外部部分12b之間的接觸。入口52可在連接空間50中產生內部部分12a與外部部分12b之間的流體軸承。連接空間50中之視情況由入口52供應的浸潤流體可充當內部部分12a與外部部分12b之間的流體軸承。浸潤流體可完全填充連接空間50。流體軸承藉由在內部部分12a與外部部分12b之間提供浸潤流體之緩衝來防止其之間的接觸。流體軸承亦允許在第一平面上相對於內部部分12a以受控方式移動外部部分12b。
可例如使用入口52及供應開口34來在連接空間50中提供所謂「洩漏密封」或非接觸密封。藉由入口52及供應開口34將浸潤流體提供至浸潤空間11。允許浸潤空間11中之浸潤流體自浸潤空間11朝外徑向洩漏。允許浸潤流體經由連接空間50自浸潤空間11洩漏至可變空間60中。此防止氣泡自可變空間60流動至浸潤空間11，而不使用實體密封件。浸潤空間11中之氣泡會影響通過浸潤空間11中之浸漬液體的輻射光束B，且係因此不合需要的。歸因於外部部分12b相對於內部部分12a之移動，在連接空間50中使用實體密封件將承擔分離摻雜物粒子與流體處置結構12之風險且可引發內部部分12a中之振動。
溢流回收件58可設置於流體處置結構12之可變空間60中。溢流回收件58可類似於已關於圖2a及圖2b所論述之溢流回收件24。流體 處置結構12可視情況亦包括溢流回收件24。溢流回收件58可自可變空間60抽取高於預設液位之浸潤流體。溢流回收件58可設置於內部部分12a中，如圖3a及圖3b中所展示。替代地，溢流回收件58可設置於外部部分12b中。溢流回收件58確保浸潤流體不會在可變空間60中溢出高於流體處置結構12。溢流回收件58亦可用以維持可變空間60中之浸漬液體的恆定液位。此可減少受限於流體處置結構12之浸漬液體的壓力變化，從而引起流體處置結構12之更穩定操作。溢流回收件58可配置於供應開口34及入口52上方以便於溢流回收件58有效地移除浸潤流體。溢流回收件58可經配置使得浸潤流體在浸潤流體流動超出流體處置結構12之內部部分12a的頂部或超出外部部分12b的頂部時僅流入溢流回收件58中。溢流回收件58可配置於內部部分12a或外部部分12b之頂部處。以引用方式併入本文中之US 2005/0263068 A1中給出關於溢流回收件之更多資訊。
流體處置結構12，例如內部部分12a，可進一步包含用於連接空間50抽取浸潤流體之流體抽取器56。流體抽取器56可包含連接空間50之開口。流體抽取器56可充當外部部分12b之懸置構件，以便藉由抽取浸漬液體來遠離內部部分12a懸置外部部分12b。可藉由藉助於流體抽取器56以受控方式自連接空間50抽取浸潤流體來維持或控制外部部分12b在第二方向之位置。此確保外部部分12b之位置係穩定的。流體抽取器56可進一步用於藉由如上文所論述之供應開口34及入口52供應之浸潤流體產生的非接觸密封中。流體抽取器56可用以確保氣泡不自可變空間60行進穿過連接空間50至浸潤空間11中。流體抽取器56可包含入口52之朝內徑向(或更接近浸潤空間11)定位的出口及/或入口52之朝外徑向(或更遠離浸潤空間11)定位的出口。提供此等出口兩者允許在第二方向更佳地控制 外部部分12b之位置，且以改良方式遠離內部部分12a懸置外部部分12b。
流體抽取器56可係用於以單相流抽取浸潤流體之單相流體抽取器。在此狀況下，流體抽取器56可自連接空間50抽取浸漬液體，而非抽取氣體。相比於圖2b之右側上之流體處置結構12的中間回收件42，流體抽取器56在使用中僅曝露於浸漬液體而非曝露於周圍大氣。流體抽取器56因此產生內部部分12a中之可忽略的或至少減少的振動。因此減少內部部分12a與最終元件100之間的彎液面22之移動，從而減少其對最終元件100之熱影響且減少疊對及/或聚焦誤差。
流體處置結構12可藉由運用流體抽取器56自連接空間50抽取浸潤流體來在垂直於第一平面之第二方向移動外部部分12b之至少部分。外部部分12b之該至少部分的此移動可在第二方向改變連接空間50之形狀。控制流體抽取器56可因此在第二方向控制連接空間50之高度。此允許控制浸潤流體自可變空間60通過連接空間50至浸潤空間11。此外，在第二方向更接近或更遠離最終元件100移動外部部分12b可能會影響最終元件100與內部部分12a之間的彎液面22之位置。控制流體抽取器56之抽取因此允許控制彎液面22之位置或移動。可因此有效地保持彎液面22穩定且減少其移動。此可減少最終元件100上之熱變化且進一步減少疊對及/或聚焦誤差。
外部部分12b可包含用於牽制彎液面33之彎液面牽制裝置72。彎液面33在外部部分12b與基板W之面向外部部分12b的表面之間延伸。彎液面牽制裝置72可使彎液面33在基板W相對於外部部分12b移動時保持黏附於外部部分12b係積極地有利的。彎液面牽制裝置72確保彎液面33經牽制至外部部分12b，使得彎液面33在外部部分12b在第一平面上相 對於內部部分12a移動時隨外部部分12b移動。彎液面33可因此與基板W在相同方向移動，從而降低彎液面33與基板W之間的相對速度。彎液面牽制裝置72亦改良彎液面33之穩定性，使得臨界相對速度增大，流體處置結構12與基板W之間的彎液面33超出該臨界相對速度時會變得不穩定。可因此進一步提高基板W之速度，從而提高微影設備之產出率。
彎液面牽制裝置72可主動地牽制彎液面33。舉例而言，彎液面牽制裝置72可包含用於抽取浸潤流體之小孔陣列、任何其他適合浸潤流體抽取器及/或氣刀。進一步替代地，彎液面牽制裝置72可例如歸因於其幾何結構而被動地牽制彎液面33。舉例而言，彎液面牽制裝置72可呈如下形式：自外部部分12b朝向基板W徑向突出之突出部、自浸潤空間11徑向朝外(或背對浸潤空間11)之位置處的尖銳邊緣、外部部分12b之面向基板W的楔形下表面，或外部部分12b與基板W之間的距離步進改變。以引用方式併入本文中之US 2007/0110213 A1中給出關於彎液面牽制裝置之更多資訊。
外部部分12b可包含板14及障壁部件16。板14可連接至障壁部件16，且自障壁部件16朝向浸潤空間11延伸。板14可在第一平面上延伸。板14可界定連接空間50之下邊界(或遠離內部部分12a之邊界)。內部部分12a可界定連接空間50之上邊界。板14可係薄的，以使得當板14在外部部分12b在第一平面上移動期間朝向浸潤空間11移動時僅極少浸潤流體位移。舉例而言，板14可具有小於1mm或小於最終元件100與基板W之表面之間的距離之30%的厚度。此確保朝向及遠離浸潤空間11移動板14而對彎液面22之影響係低的或可忽略的。障壁部件16定位於板14之自最終元件100徑向朝外(或遠離最終元件100)之端處。障壁部件16可界定可變空 間60之外部邊界。內部部分12a可界定可變空間60之內部邊界。板14可界定連接空間50之下邊界。障壁部件16可包含彎液面牽制裝置72。障壁部件16亦可包含溢流回收件58。
圖3a及圖3b之流體處置結構12可用於微影設備中。微影設備之投影系統PS包含最終元件100。流體處置結構12之內部部分12a相對於最終元件100固定。微影設備之基板支撐件WT支撐基板W。基板支撐件WT可在第一平面上相對於最終元件100移動。圖3a及圖3b展示配置於微影設備中之具有最終元件100且具有由基板支撐件WT支撐之基板W的流體處置結構12。圖3b展示與圖3a中不同之位置中的外部部分12b。相比於圖3a，流體處置結構12之外部部分12b在圖3b中向左移動。
如圖3a及圖3b中所展示，在使用中，彎液面33在由基板支撐件WT支撐之基板W與流體處置結構12之外部部分12b之間延伸。流體處置結構12之外部部分12b的彎液面牽制裝置72將彎液面33牽制至外部部分12b。因而，彎液面33隨外部部分12b移動。藉由同時與基板W在相同方向移動外部部分12b，可降低彎液面33與基板W之間的相對速度。可主動地或被動地達成外部部分12b相對於內部部分12a之移動。當移動主動時，微影設備可包含用於控制外部部分12b在基板支撐件WT相對於投影系統PS移動期間相對於內部部分12a之移動的控制器500。控制器500可控制外部部分12b之移動，使得外部部分12b(及因此由外部部分12b牽制之彎液面33)與基板W之間的相對速度低於外部部分12b未相對於內部部分12a移動之狀況下將發生之相對速度。控制器500可以等於基板W之速度兩倍或更小的速度移動外部部分12b，以便降低外部部分12b與基板W之間的相對速度。較佳地，控制器500以小於基板W之速度的速度移動外部部 分12b。外部部分12b可由致動器510致動，例如壓電致動器、線性馬達等等。當移動被動時，外部部分12b可藉由一或多個彈簧或彈性元件附接至例如相對於投影系統PS固定之點。穿過外部部分12b與基板W之間的浸漬液體之摩擦可提供力來與基板W在相同方向移動外部部分12b。
在使用中，彎液面22在投影系統PS之最終元件100與流體處置結構12之內部部分12a之間延伸。可藉由在垂直於第一平面或基板W之表面的第二方向移動外部部分12b之至少部分來控制彎液面22之形狀(或位置或移動)。可藉由自連接空間50抽取浸潤流體來移動外部部分12b之該至少部分，如上文所解釋。外部部分12b之該至少部分可係外部部分12b之板14或板14之部分。微影設備可包含用於控制流體處置結構12之流體抽取器56之抽取的控制器500。此控制可在第一平面上相對於內部部分12a移動流體處置結構12之外部部分12b的同時移動流體處置結構12之外部部分12b的該至少部分。控制器500可確保彎液面22之移動少於無控制之狀況下將發生之移動。舉例而言，參考圖3a及圖3b，向左移動外部部分12b會朝向浸潤空間11移動外部部分12b之右側部分，且遠離浸潤空間11移動外部部分12b之左側部分。此可暫時提昇最終元件100之右側上的彎液面22，且暫時降低最終元件100之左側上的彎液面22。為抵消此情形，控制器500可控制流體抽取器56以便在第二方向(即，在向下方向)遠離最終元件100移動外部部分12b之右側，且以便在第二方向(即，在向上方向)朝向最終元件100移動外部部分12b之左側。可因此有效地減少或避免彎液面22歸因於外部部分12b在第一平面上移動之移動。
圖4a及圖4b以平面圖展示圖3a及圖3b之流體處置結構12。流體處置結構12圍繞投影系統PS之最終元件100配置。圖4b展示圖4a之流 體處置結構12，外部部分12b在不同位置中。如自圖4b顯而易見，當外部部分12b相對於內部部分12a移動時，可變空間60不改變體積而是改變形狀。外部部分12b相對於內部部分12a之移動可係主動或被動的。外部部分12b在圖4a及圖4b中展示為係矩形的，但外部部分12b亦可係圓形的或具有包圍內部部分12a之任何其他幾何形狀。類似地，內部部分12a及最終元件100之幾何形狀不限於圖4a及圖4b中所描繪之幾何形狀。
使用流體處置結構12且使用包含流體處置結構12之微影設備可包括在浸潤空間11、連接空間50及可變空間60中提供浸潤流體。浸潤流體可由液體供應系統提供。另外，可在第一平面上相對於內部部分12a移動外部部分12b。可在相同方向同時移動基板支撐件WT與流體處置結構之外部部分12b。
儘管可在本文中特定地參考在IC製造中之微影設備之使用，但應理解，本文所描述之微影設備可具有其他應用。可能的其他應用包括製造整合式光學系統、用於磁疇記憶體之導引及偵測、平板顯示器、液晶顯示器(liquid-crystal display，LCD)、薄膜磁頭等等。
在內容背景允許之情況下，可以硬體、韌體、軟體或其任何組合實施本發明之實施例。本發明之實施例亦可實施為儲存於機器可讀媒體上之指令，該等指令可由一或多個處理器讀取且執行。機器可讀媒體可包括用於儲存或傳輸以可由機器(例如，計算裝置)讀取之形式之資訊的任何機構。舉例而言，機器可讀媒體可包括唯讀記憶體(read only memory，ROM)；隨機存取記憶體(random access memory，RAM)；磁性存儲媒體；光學儲存媒體；快閃記憶體裝置；電氣、光學、聲學或其他形式之傳播信號(例如，載波、紅外信號、數位信號等)等等。另外，韌 體、軟體、常式、指令可在本文中被描述為執行特定動作。然而，應瞭解，此類描述僅僅係出於方便起見，且此等動作事實上起因於由計算裝置、處理器、控制器或執行韌體、軟體、常式、指令等等且在執行此操作使可使得致動器或其他裝置與實體世界交互之其他裝置。
儘管可在本文中特定地參考在微影設備之內容背景中之本發明的實施例，但本發明之實施例可用於其他設備中。本發明之實施例可形成光罩檢測設備、度量衡設備或量測或處理諸如晶圓(或其他基板)或光罩(或其他圖案化裝置)之物件之任何設備的部分。此等設備可一般被稱作微影工具。此微影工具可使用真空條件或周圍(非真空)條件。
儘管上文可特定地參考在光學微影之內容背景中對本發明之實施例之使用，但應瞭解，本發明可用於其他應用，例如壓印微影中，且在內容背景允許之情況下不限於光學微影。
雖然上文已描述本發明之特定實施例，但應瞭解，可以與所描述方式不同之其他方式來實踐本發明。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。
12a‧‧‧內部部分
12b‧‧‧外部部分
22‧‧‧彎液面
60‧‧‧可變空間
100‧‧‧最終元件

Claims (15)

  1. 一種經組態以將浸潤流體限於(confine)一微影設備之一區域的流體處置結構，該流體處置結構包含：一孔徑(aperture)，其形成於該流體處置結構中以使一輻射光束經由該浸潤流體通過該孔徑，該孔徑界定待填充有該浸潤流體之一浸潤空間；及一內部部分及一外部部分；其中該內部部分及該外部部分經配置以便在其之間形成一可變空間及將該可變空間連接至該浸潤空間之一連接空間，其中該外部部分可在一第一平面上相對於該內部部分移動，以便改變該可變空間而非該連接空間之形狀；該可變空間在第一平面上安置於該內部部分與該外部部分之間；且該流體處置結構經組態以在該可變空間中含有該浸潤流體。
  2. 如請求項1之流體處置結構，其進一步包含經組態以向該浸潤空間、向該連接空間及向該可變空間供應浸潤流體之一流體供應系統。
  3. 如請求項1之流體處置結構，其進一步包含用於自該可變空間抽取高於一預設液位之浸潤流體的一溢流回收件。
  4. 如請求項1之流體處置結構，其經組態使得當以平面圖進行觀察時，該外部部分完全包圍該內部部分以便在該內部部分與該外部部分之間產生 該可變空間，及/或該外部部分在該第一平面上相對於該內部部分之移動不改變該可變空間之總體體積。
  5. 如請求項1之流體處置結構，其中該外部部分包含用於牽制一浸潤流體彎液面之一彎液面牽制裝置。
  6. 如請求項1至5中任一項之流體處置結構，其進一步包含用於向該連接空間提供該浸潤流體之一入口及/或用於自該連接空間抽取該浸潤流體之一流體抽取器。
  7. 如請求項6之流體處置結構，其中該入口經組態以在該連接空間中產生該內部部分與該外部部分之間的一流體軸承，及/或該流體抽取器包含一單相流體抽取器。
  8. 如請求項6之流體處置結構，其中該流體處置結構經組態以藉由運用該流體抽取器自該連接空間抽取該浸潤流體來在垂直於該第一平面之一第二方向移動該外部部分之至少部分，以便在該第二方向改變該連接空間之形狀。
  9. 如請求項1至5中任一項之流體處置結構，其中該浸潤流體提供於該浸潤空間中、該連接空間中及該可變空間中。
  10. 如請求項9之流體處置結構，其中該連接空間中之該浸潤流體充當該 內部部分與該外部部分之間的一流體軸承。
  11. 一種微影設備，其包含：如請求項1至10中任一項之流體處置結構；一投影系統，其包含一最終(final)元件，該流體處置結構之該內部部分係相對於該最終元件而固定；一基板支撐件(support)，其經組態以支撐一基板，該基板支撐件可在該第一平面上相對於該最終元件而移動。
  12. 如請求項11之微影設備，其中，在使用中，該浸潤流體之一第一彎液面在由該基板支撐件支撐之該基板與該流體處置結構之該外部部分之間延伸，其中該流體處置結構之該外部部分的一彎液面牽制裝置經組態以牽制該第一彎液面，及/或該浸潤流體之一第二彎液面在該投影系統之該最終元件與該流體處置結構之該內部部分之間延伸，其中該流體處置結構經組態以藉由在垂直於該第一平面之一第二方向移動該外部部分之至少部分來控制該第二彎液面之形狀。
  13. 如請求項11或12之微影設備，其進一步包含：一控制器，其用於在該基板支撐件相對於該投影系統移動期間控制該外部部分相對於該內部部分之移動，使得該外部部分與該基板之間的一相對速度低於該外部部分未相對於該內部部分移動之狀況下將發生之相對速度；及/或一控制器，其用於控制該流體處置結構之一流體抽取器之抽取，以便在該第一平面上相對於該內部部分移動該流體處置結構之該外部部分時移動該流體處置結構 之該外部部分的至少部分，使得該第二彎液面之移動少於不具有此控制之狀況下將發生之移動。
  14. 一種使用如請求項1至10中任一項之流體處置結構或如請求項11至13中任一項之微影設備的方法，該方法包含在該浸潤空間、該連接空間及該可變空間中提供該浸潤流體。
  15. 如請求項14之方法，其進一步包含相對於該內部部分移動該外部部分，或在相同方向同時移動該基板支撐件及該流體處置結構之該外部部分。
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