專利名稱：光刻投射裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種光刻投射裝置，包括用于提供輻射投射光束的輻射系統(tǒng)；
用于支撐構圖部件的支撐結構，所述構圖部件用于根據(jù)理想的圖案對投射光束
進行構圖；用于保持基底的基底臺；用于將帶圖案的光束投射到基底的靶部上 的投射系統(tǒng)；以及用于至少部分地將所述投射系統(tǒng)末端元件和所述基底之間的 間隙填充液體的液體供給系統(tǒng)。
背景技術：
這里使用的術語"構圖部件"應廣義地解釋為能夠給入射的輻射光束賦予 帶圖案的截面的部件，其中所述圖案與要在基底的靶部上形成的圖案一致；本 文中也使用術語"光閥"。 一般地，所述圖案與在靶部中形成的器件的特殊功 能層相應，如集成電路或者其它器件(如下文)。這種構圖部件的示例包括
掩膜。掩膜的概念在光刻中是公知的。它包括如二進制型、交替相移型、 和衰減相移型、以及各種混合掩膜類型。這種掩膜在輻射光束中的布置使入射 到掩膜上的輻射能夠根據(jù)掩膜上的圖案而選擇性的被透射(在使用掩膜的情況 下)或者被反射(在反射掩膜的情況下)。在使用掩膜的情況下，支撐結構一 般是一個掩膜臺，它能夠保證掩膜被保持在入射光束中的理想位置，并且如果 需要該臺會相對光束移動。
控制反射鏡陣列。這種設備的一個例子是具有一粘彈性控制層和一反射表 面的矩陣可尋址表面。這種裝置的理論基礎是(例如)反射表面的尋址區(qū)域將 入射光反射為衍射光，而非可尋址區(qū)域將入射光反射為非衍射光。用一個適當 的濾光器，從反射的光束中過濾所述非衍射光，只保留衍射光；按照這種方式， 光束根據(jù)矩陣可尋址表面的尋址圖案而產生圖案。程控反射鏡陣列的另一實施例利用微小鄉(xiāng)鏡的矩陣排列，3131{頓適當?shù)木植侩妶?，或者通過使 用壓電致動^g，使得齡劍寸鏡旨,獨^:也關于一軸傾斜。再者，反射鏡 是矩陣可尋址的，由此已定址的反射鏡以不同的方向將入射的輻射光束反射到 無他址的g鏡上；按照這種方式，根據(jù)矩陣可尋址反射鏡的定址圖案對反射 光魏行構圖?？梢杂眠m當?shù)碾娮涌p進行該所需的矩陣尋址。祉述兩種情 況中，構圖部件可包括一個或者多個程控^t鏡陣列。鄉(xiāng)鏡陣列的更多信息
可以從例如美國專利US5,296,891、美國專利US5,523,193、 PCT專利申請WO 98/38597和WO 98/33096中獲得，這些文獻在這里引入作為參照。在程控刻t 鏡陣列的情況中，所述支撐結構可以是框架或者工作臺，例如所述結構根據(jù)需 要可以是固定的^#是可移動的。
■程控LCD陣列，例如由美國專利US 5，229,872給出的這種結構，它在 這里引入作為參照。如上戶腿，在這種情況下支撐結構可以是框架體工作臺， 例如所述結構根據(jù)需要可以是固定的^是可移動的。
為簡單起見，本文的其余部分在一定的情況下具體以掩模和掩模臺為例； 可是，在這樣的例子中附寸論的一般原鵬適用于J^更寬范圍的構圖部件。
光刻投影裝置可以用于例如集成電路(IC〉的制造。在這種情況下，構圖 部件可產^t應于IC每一層的電路圖案，該圖案可以成像在已^^敷輻射敏感 材料(抗蝕劑)層的基底(硅片)的靶部上(例如包括一個或者多個電路小片 (die))。一般的，單一的晶片將包含栢鄰耙部的齡網(wǎng)格，該相令PIE部由體 系統(tǒng)逐個相繼輻射。在目前釆用掩模臺上的掩模進行構圖的裝置中，有兩種不 同鄉(xiāng)的豐臘。 一鄉(xiāng)亥lj麟體是，次曝光革巴部上的全部掩模圖案而 輻l^一耙部；這種，通常稱作晶片分檔器。另一種裝置(通常稱、作分步掃描 ^S)艦在娜光釘微合定的參考方向("掃描"方向)依次掃描掩模圖案、 并同時沿與該方,平行^反平行的方向同步掃描基底臺來輻射每一衝部；因 為一皿說，，系統(tǒng)有一個放大系數(shù)M (通常<1),因 基底臺的掃描速 度V ^t掩模臺掃描速度的M倍。如這里描述的關于光刻設備的更多信息可 以從例如美國專利US6,046,729中獲得，數(shù)H^里作為參考引入。
棚光刻S^體的制造方法中，(例如在掩模中的)圖案成像在至少部分 由一層輻Mm感材料(抗蝕劑〉覆蓋的基底上。在這種成像步驟之前，可以對 基底可進行各種鵬，如涂底漆、涂敷抗蝕劑和鄉(xiāng)烤。在曝光后，可以對基底進行其它的處理，如曝光后烘烤(PEB)，顯影，5鵬烤和測4/檢查成像特
征。以這一系列工藝為基礎，對例如IC的器件的單層形成圖案。3^種圖案層
然后可進行任何不同的處理，如嫩lj、離子注入(摻雜)、f臉屬、氧化、化 學一機械拋光等完成一單層所需的所有鵬。如果需要多層，那么對每一新層
重復全部步驟或者其變化。最終，在基底(晶片)上出現(xiàn)器件陣列。然后采用
例如切割體鋸斷的技術將這些器件彼此分開，單個器件可以安裝在載體上，
與管腳等雜。關于這些步驟的進一步信息可從例如Peter聰Zant的"鵬 集成電路片制造半導體加工實踐入門(Microchip Fabrication:A Practical Guide to Semiconductor Processing)" —書(第三版，McGrawHill Publishing Co,1997,ISBN 0-07-06725(M)中獲得，這里作為參考引入。
為了簡單起見，,系統(tǒng)在下文稱為"鏡頭"；可是，該術語應廣義地解釋 為包含各種鄉(xiāng)的職系統(tǒng)，包括例如折射光學體，鄉(xiāng)光學錢，和反折 射系統(tǒng)。輻射系統(tǒng)還可以包括根據(jù)這些設計鄉(xiāng)中任一設計的操作部件，該操 作部件用于操縱、整形赫控第幅射的娜光束，這種部件在下文還可共同地 或者單獨鵬作"鏡頭"。另外，光刻錢可以具有兩個赫多個基底臺(和/ 或兩個或者多個掩模臺〉。在這種"多級式"器件中，可以并行使用這些附加 臺，棘可以在一個或者多個臺J^行準備步驟，而一個或者多個其它臺用于 曝光。例如在美國專利US5,969,441和WO98/40791中描述的二級光刻裝置， 這里作為參考引入。
已經(jīng)提出了將光刻，裝置中的基底浸沒在一種具有比較高折射率的液體 中，比如水，以使其填充娜系絲端元件和基底之間的空間。這樣做的目的 是由于曝光射線在液體中具有更短的波長，從而能夠對更小的特征成像。(也 可以將液體的作用看作提高系統(tǒng)的有效NA。)
然而，將基底臺浸入液體中意崎在掃描曝光過程中，必須加速大量的液 體。逸就需要附加的或者更強勁的馬達，并且液體中的紊流會導致不良的和不 可預知的影響。
在光刻娜體中存在液體會隨之產生一些問題。比如，溢出的液懶每引 起干擾干^i十的問題，以及如果光刻娜體需要光束保持在真空中，那么將 會破壞真空。財卜，除非采取恰當?shù)念A^t施否貝喊體會很個細完。
浸沒光刻術產生的更多的問題包括保持液體的深度恒定的難點以及將基底移至絲端鄉(xiāng)系統(tǒng)元件之下的成像位置以2^人成像位置移開的難點。并且， 液體的污染(化學物質溶解其中引起的)以及液 度的升高不利地影響了可 實現(xiàn)的成像質量。
如果發(fā)生由于某種原因弓蹈的計算機故障或者能源故障或者設備的失控的
情況，需要采取一些手段以保護，特別;^W系統(tǒng)的光學元件。必須釆取措施 避免液，出到^S的其他組件上。
如果所使用的液體供給系統(tǒng)中液體具有自由表面的，需要采取措施以避免 由于施加給液體供給系統(tǒng)的力而弓胞的在該自由表面上的波動的產生。波動會
從移動的基底向iW系統(tǒng)傳iM動。
WO99/49504公開了一種光刻裝置，其中向投射透鏡和晶片之間的間隙供 給液體。當晶片在，之下一X方向上被掃描時，在透鏡的+X側供給液體， 并且在一X側排出液體。

發(fā)明內容
本發(fā)明的一個目的是提供一種光刻aif，，其中在將平臺(stage)移動 過程中所必須加速的液體的容積最小化的同時，在基底和皿系統(tǒng)之間的間隙
依照本發(fā)明在開始段中說明的光刻SS實現(xiàn)上,其他發(fā)明目的，其特征 在于所述液體供給系統(tǒng)包括
腿 密封構件，沿所述鄉(xiāng)系絲端元件和所述基底臺之間所述間隙的邊 緣的至少一部分延伸；
■氣密封,，用于^^F述密封構件和戶;f^^底的表面之間形成氣密封。
從而氣密封體在密封構件和基底之間形成非接觸密封，使液體容納在投 射系^^元件和基底之間的間隙中，甚至在掃描曝光漲中，基底在iW系 統(tǒng)下移動的時候。
密封構件可以圍繞間隙以閉合環(huán)路的形式提供，無論是圓形、矩形、或者 其{ 狀，g可以是不完全的，例如形成U形或甚至僅沿著間隙的一邊延伸。 如果密封構件是不完全的，當基底在娜系統(tǒng)下掃描時，應定位密封構件以封 閉液體。
ttm，氣密封sa是用于支撐所述密封構件的氣體軸承。這具有液體供給系統(tǒng)的同一部分既可以用于軸承也可以用于密封細寸系 端元件和基底之 間的間隙中的液體的優(yōu)點，因此^1>了密封構件的復雜性和重量。同樣，能夠 繼續(xù)應用先前在真空環(huán)境下iOT氣淋由承獲得的經(jīng)驗。
，地，氣密封^S包括形成在與所述基底相對的所述密封構件的一個面 上的氣體入口以及第一氣體出口 ，向所述氣體入口供給有壓力氣體的裝置以及 用來/AM，一氣體出口抽取氣體的真空裝置。更有選地，氣體入口位于比所 述第"^體出口/A^述娜系統(tǒng)的光軸向外更遠的體。這樣，在氣體密封中 的氣體流動是向內的并且最有效±也容納液體。在這種情況下，氣密^"裝置有利
ite包括形自密封構件與基底相對的表面中的第二氣體出口 ，第一和第二氣
體出口形皿氣體入口相對的兩側上。第二氣體出口確保氣體最小程度地從氣 體入口溢出到密封構件周圍的環(huán)境中。這樣就將光刻裝置中氣體溢出和對干涉 計的干擾赫降低真空的風險^>到最小。
液體供給系統(tǒng)也可以包括用來測量密封構件的表面和基底之間的距離和/或 基底上表面的外表構形的傳感器。這樣，控制錢可用預鵬制例如正向輸
M反向輸送方式的氣密封^S，來^^密封構件表面和基底之間的距離。
還可以包括改變相對于表面的其余部分第一氣體出口和最靠近光軸的
表面的邊^(qū)t間的所述密封構件的所述表面的一部分的7jC平高度(level)的裝
置。逸就4贓容納間隙中液體的壓力，育,^5:地穀iJ入口下的壓力的控制，
使得基底上的密封構件的高度倉嫩在不破壞保持間隙中液體的力的平衡下得到 校正。另一種確保這個的方法，用用于改變相對于表面的其余部分處于第一 ，二氣體出口和氣體入口之間的表面的一部分的水平高度的裝置。那三個系 統(tǒng)可以以ffi可的組合方式1M 。 另一種分開氣密封裝置的密封功能和負荷功能的方法是提供一個形成于密
封構件比第一氣體出口更 ￡投射系統(tǒng)光軸的表面上的通道。該31道中的壓力
可以變化以容納間隙中液體，然而進和出的氣體可以用來改變密封構件在基底 上的高度，這樣，它們僅爐到支撐密封構件的作用，并且即便需要，也只有 很少的密封功能。
另一個有利的特征是在氣體入口上設置多孔部件，用來均勻地分布流過氣 體入口區(qū)域的氣體。 形成氣體出入口是很便利的，所以每4^體出入口包含一個在所述密封構
7件相對于所述基底的所述表面上的凹槽和多個在間隔位置上通向所述凹槽的管 道。
同樣，優(yōu)選所述密封構件和所述氣密封錢內部的所述基底的表面之間的 很小，以至于毛細管作用將液體吸入和/或阻止來自氣密封裝置的氣體進入間 隙。密封構件下面吸液體的毛細管力和將它推出去的氣流之間的平衡形成了特 別穩(wěn)定的密封。
本發(fā)明的另一個目的是提供一種光刻,裝置，其中基底和，系統(tǒng)之間 的間隙充滿了液體，同時將基底和搠孫統(tǒng)之間的擾動力的傳播最小化。
依照本發(fā)明在開始段中說明的光亥蝶置實現(xiàn)上皿其他發(fā)明目的，其特征
在于所述間隙通過輸送管與C:液器以液體方式連接，并且在垂直于液體流動方 向的平面中，所述輸送管的最小橫截面面積至少是兀，其中厶F
是時間W內必須Mf述間隙清除的液體的容積，丄1輸達#的長度，n是在 所述間隙中液體的粘度，以及A尸皿是^^M^元件上的最大允許壓力。
這^h^S具有以下優(yōu)點，會灘完她封閉液體，從而沒有適舒產生波動 的很大的自由表面，即間隙或者jifc液驗頂部封閉并且貯液器中充滿液體。這 是因為在給定時間(用實M^法測量的撞擊時間)內會灘流過輸送管的流體的 量很大，足以避免當體撞擊時對娜系統(tǒng)的糊元件的破壞，因為在間隙中 的壓力增加到毀壞發(fā)生的7ic平之前，液體會嫩從輸送管中溢出。當密封構件相 對末端元件移動時，液體必須溢出，否則S^元件向密封構件相對移動過程 中，施加于棘元件上的流體靜壓會辦糊元件。
本發(fā)明的另一方面，提供一種在開始段中說明的光刻錢，特征在于液體 供給系統(tǒng)還包括一個在所述液體供給系統(tǒng)中液體的上表面上的抑制裝置，用于 抑制波動的產生，并且包括壓力釋放^g。
這樣，波動的產生能夠M3i抑制錢與液體上表面的接觸而得到抑制。然 而一旦發(fā)對童擊，液體仍舊會嫩從溢出以避免飄鄉(xiāng)元件。
一種提供抑制裝置的方法魏鵬性薄膜棘可替代地在間隙中液體的上 表面放置與間隙中的液體不融和的高粘度液體。在每一，仔中壓力釋放功能 性^31^制體的彈性鄉(xiāng)的。
本發(fā)明的另一個方面提供一種器件制ii^法，,以下步驟
8-鄉(xiāng)至少部分覆蓋一層輻身微感材料的基底
-利用輻射系統(tǒng)提供輻射娜射束；
-利用構圖部#^吏該皿射束在^#面上具有圖案；
-在輻射敏感材料層的耙部上娜該帶有圖案的輻射，射束； -提供液體充滿基底和所述投射步驟中使用的投射系統(tǒng)末端元件之間的間
隙；
繊寺征在于
-在沿所述間隙邊界的至少一部分延伸的密封構件和所述基底的表面之間形 成氣密封；
-提供M:輸送管與戶，間隙以液體方式,的r:液器；
以及
-確保在垂直于液體流動方向的平面中所述輸送管的最小l黃截面面積為
< 8鄉(xiāng)、"2
其中△ r是時間u內必須從戶;M間隙清除的液體的容積，l
是輸送管的長度，q是在所述間隙中液體的粘度，以及A尸皿是^^，端元
件上的最大允許壓力； 或者辦征在于
-用抑制，抑制在戶;f^液體上波動的產生并且允許釋^^^液體的壓力。 在本申請中，本發(fā)明的^a^體用于制造ic，但是應該明確理解這些裝置 可能具有其它應用。例如，它可用于制纖成光學系統(tǒng)、用于磁疇存儲器、液 晶顯示板、薄M頭等的弓瞎和檢測圖案等。本領域的駄人員將理解，在這 種可替換的用途范圍中，在說明書中任何術語"劃線板"、"晶片"或者"電路 小片(die)"的鵬應認為分另何以由更普通的術語"掩模"、"基底"和"靶 部"代替。
在本文件中，使用的術語"輻射"和"光束"包含所有類型的電磁輻射，
包皿外輻射(例如具有365、 248、 193、 157或者126nm的波長)和EUV (遠 紫外輻射，例如具有5—20nm的波長范圍)。


5贓僅Ml執(zhí)iJ的方式，參照附圖描赫發(fā)明的實 案，其中圖1 ，本發(fā)明實 案的光刻，裝置；
圖2 ^本發(fā)明第一實M案的貯液器；
圖3是本發(fā)明第一實施方案的貯液器的局部放大亂
圖4 ，本發(fā)明第二實皿案的貯液器；
圖5是本發(fā)明第二實 案的貯液器的局部放大圖6是本發(fā)明第三實施方案的貯液器的放大圖7 ，本發(fā)明第四實^"案的ltr液器；
圖8是本發(fā)明第四實 案的貯液器的局部放大圖9 ^/亍本發(fā)明第五實M^"案的rr液器；
圖10 ^^本發(fā)明第六實施方案的j^液器；
圖11表示第六實敝案的密封構件下側的平面圖12^^第七實施方案的密封構件下側的平面圖13 ^/卞第七實施方案的貯液器的IM面；
圖14 ^^第八實 案的貯液器的^#面；
圖15 ^^第九實施方案的貯液器的^^面；
圖16 ^^第九實M^案另一種IG液器的禾纖面；
圖17 ^^第十實M^案的貯液器^i^面D
在圖中相應的附圖標己 ^目應的部件。
具體實駄式 實驗熟
圖1示意性地表示了本發(fā)明一具體實旨案的"^刻SS裝置。該皿包
括
輻射系統(tǒng)Ex， EL，用于Jli共輻l^t光束PB (例如DUV輻射)，在該具 體的例子中i^射系統(tǒng)也皿輻針源IA;
第一目標臺(掩模臺)MT，設有用于保^t模MA (例如劃線板)的掩模 保持器，并與用于將該繊相對于物體PL精確定位的第一定位錢雜；
第二目標臺(基底臺)WT，設有用于保持基底W (例如涂敷抗蝕齊啲硅 晶片)的基底保持器，并與用于將基殿目對于物體PL精確定位的第二定位裝 置雜；娜系統(tǒng)("鏡頭")PL (例如，折射透鏡系統(tǒng))，用于將掩模MA的輻射
部分成像在基底W的靶部C (例如包括一個或多個電路小片(die))上。
如上所述，該錢題射型的(即具有翻掩模)。但是該裝置通常也可以 例如是折射型的(具有折射掩模)?；蛘咴擉H可以細其他鄉(xiāng)的構圖部件， 例如±^11^^]"鏡陣列 0
輻針源LA (例如受激準肝激光器)產生輻射束。該光束直接或經(jīng)過如擴 束器Ex的調節(jié)，后，再照射到照射系統(tǒng)(照射器)IL上。照射器IL包括調 節(jié)裝置AM,用于設定光束3M分布的夕卜和/或內徑向量(通常分別稱為a —外 和o—內)。另外，它一般包括各種其它部件，如積條IN和聚光器CO。按 照這種方式，照射到掩模MA上的光束PB在其橫截面具有理想的均勻性和強 度分布。
應該注意，圖1中的輻腫源LA可以置于光刻Sit裝置的殼體中(例如當 源是汞燈時經(jīng)常是這種情況)，但也可以遠離光刻，裝置，其產生的輻射光 束被(例如iiiig當?shù)亩ㄏ騘t鏡的幫助)弓瞎至該驢中；當光源LA是準 ^T激光器時通常是后面的那種情況。本發(fā)明和權利要求包含這兩種方案。
光束PB然后與保持在繊臺MT上的禾i^構圖部件MA相交。經(jīng)過掩模 MA之后的光束PB M:鏡頭PL，該鏡頭將光束PB聚驗基底W的靶部C 上。綠二定位體(和干涉測量驢IF)的輔助下，基底臺WT可以精確地 移動，例如在光束PB的光路中定位不同的,C。類似的，例如在iMf模庫 中機械取出掩模MA后皿掃描期間，可以使用第一定位^S^l^f模MA相 對光束PB的光路進行精確定位。一鵬，用圖1中未明確顯示的長沖程模土央
(粗略定位)和短^f呈模i央(精確定位)，可以實現(xiàn)目標臺MT、 WT的移動。 可是，在晶片分檔器中(與分步掃描^S相對)，掩膜臺MT可僅與短沖程執(zhí) fi^S連接，棘固定。
所示的^S可以按照二種不同模式使用
在步進模式中，掩模臺MT基本保持不動，*掩模圖像被一次，(即 單"閃")到耙部C上。然后基底臺WT沿x柳或y方向移動，以使不同的耙 部C倉嫩由光束PB照射。
在掃描模式中，基本為相同的情況，但是戶膽的耙部C沒有暴M^單"閃" 中。取而代之的是，掩模臺MT離定的方向(^胃的"掃描方向，例如y方向")以艘V移動，以^iW光束PB掃描齡掩模圖像；同時，基底臺WT 沿相同或者相反的方向以鵬V=Mv同時移動，其中M魏頭PL的放大率 (通常M=l/4或1/5)。在這種方式中，可以曝光相當大的靶部C，而沒有犧 牲彌率。
圖2示出了在投射系統(tǒng)和基底臺之間的貯液器10。貯液器10充滿了Mii 入口油口輸送管13提供的具有比較高折射率的液體11，例如水。液體具有使 皿束的輻射在液體中比在空氣中或真空中具有更短的波長，可以分辨更小的 特征的作用。眾所周知，投射系統(tǒng)的分辨率極限，特別地，由皿光束的波長 和系統(tǒng)的數(shù)值孔徑?jīng)Q定。液體的存在也可以看作提高了有效數(shù)值孔徑。此外， 對于確定的數(shù)值孔徑，液體對增加景深有效。
貯液器10在SI寸系統(tǒng)^^周圍形^t基底的非接觸式^iif，從而限制液體 充滿基底表面和娜系^W元件之間的空間。貯液器由位于娜系統(tǒng)PL末 端元件下方并且環(huán)繞該元件的密封構件12形成。液體iSA&lt系統(tǒng)下方并且 在密封構件構件12之內的空間。密封構件12在投射系g端元件之上M^ 伸，并且液體7jC平面升至糊元件之上從而提供了液體緩沖區(qū)。密封構件12 具有在其上端部 嚴密符合投射系統(tǒng)或者其，元件的形狀的內邊緣，并且 可以是例如圓形。械部，內纖嚴密符合像場的形狀，例如矩形，盡管并不 必需這樣。
S3i在密封構件12底部和基底W表面之間的氣密封16將液^#閉 :液 器中。氣密封由氣體形成，比如空氣或者Aat空氣，但雌N2或者另一種惰 性氣體，艦力下，經(jīng)由入口 15掛共給密封構件12和基底之間的間隙，并由 第一出口 14排出。體在氣體入口 15的艦，第一出口 14的真空級以及縫 隙的幾何形汰，從而具有向內的高速空氣自閉液體。更詳細的示于圖3中。
氣密封由兩個環(huán)形凹槽18、 19形成，環(huán)形凹槽il31—系列圍繞凹糟間隔開 的小3iit分別與第一入口 15和第一出口 14相連接。入口和出口 14， 15可以 是圍繞密封構件24圓周的多個不,的漏孔，也可以是連續(xù)的槽或縫。在密 封構件中，可以在^h入口和出口提傲艮大的環(huán)形腔從而形成歧管(manifold)。 氣密封M31當作氣,承iM也可以有效支撐密封構件12。
氣體入口 15夕剛上的縫隙G1，最好是小而長的為氣體向夕卜流動^f共阻力， 但是不必需這樣。在入口 15徑向的縫隙G2稍大以確保圍繞密封構4牛足夠的氣體分布，入口 15由圍繞密封構件的許多小子li且成。選搟逢隙G3以控制流過密 封的氣體?？p隙G4更大以提供良好的真空分布，出口 14由和入口 15相同方 式的多個小孔組成?？p隙G5很小從而卩Iih氣^/氧氣擴散到間隙中的液體中， 以阻止大容量液體itA并破壞真空，并且確保毛細管起作用一直將它充滿液 體。
氣密封因此是將液體抽入縫隙的毛細管力和將液體推出的氣流之間的平 衡。由于縫隙從G5到G4變寬，毛細管力M^而氣流增加以使液體邊界處于 這個區(qū)域中并且甚至當基底在投射系統(tǒng)PL之下移動的時f疾液體邊界也將穩(wěn) 定。
在G2處的入口和在G4處的出口之間的壓力差以及縫隙G3的大小和幾何 微，決定了流過密封構件16的氣體并且根^t寺定的實M^案決定。然而， 邦果縫隙G3的長度短并且在G2處的絕對壓力是在G4處的兩倍，就會實現(xiàn)一 個可能的優(yōu)點，在這種情況下，氣體，將是氣體中聲音的速度并且不能再升 高了。從而獲得穩(wěn)定的氣流。
MlM^氣體入口壓力，并且使液體iaA^隙G4并由真空系統(tǒng)吸出，氣 體出口系統(tǒng)也能用來將液體完全從系統(tǒng)中清除，可以很容易地設置真空系統(tǒng)以 鵬液體以朋來形成封層的氣體?？貍髅芊庵械膲毫σ矀},用來確保通過 縫隙G5的液體的流動，以至于在該縫隙中，當基底移動時由于摩擦而加熱的
液^會擾亂在im系統(tǒng)下的空間中液體的旨。
應當選擇環(huán)繞氣體入口和出口的密封構件的形狀以盡可能地提供層流從而 M^、紊流和振動。同樣，艦氣流進行體以使在液條面上流動方向的改變 盡可魁也大以提供最大的封閉液體的力。
液體供給系統(tǒng)循環(huán)lfr液器lO中的液體以使i t羊的液體供i^ij]^液器10中。 氣密封16會鏃產^:夠大的力以支撐密封構件12 。的確，向基底傾殺機 封構件12 ，以使由密,件12支撐的有安鍾fiM大可能是必要的。密封構件 12無論如何都會保持在XY平面(垂直于光軸)內一個相對于糊才系統(tǒng)并在其 之下，但與投射系統(tǒng)分離的基本上固定的位置。密封構件12可以在Z方向和 Rx和Ry自由地移動。
實肺案2第二實施方募，于圖4和圖5中，除了以下描述的之外均與第一實雄案 相同。
在本實施方案中，相對于第一氣體出口 14，在氣體入口 15另一側提供第 二氣體出口216。這樣任何從氣體入口 15向夕卜遠離，的光軸方向溢出的氣體 被與真空源相連接的第二氣體出口 216吸收。這樣就防止了氣體從氣密封溢出， 所以就不會干擾例如干^it^數(shù)或者干擾SiJ"系統(tǒng)和/或基/^f在的真空。
^ffi兩個氣體出口的實施方案的另一個優(yōu)點是這種設計與在先前用于光刻 mt裝置中的空氣軸承的設計非常相似。因此在那些空1由承中所獲得的經(jīng)驗 可以直接應用于該實施方案的氣密封。第二實施方案中的氣密封特別適合用作 空氣軸承，也可用作密封錢，以至于它離多用來支撐密封構件12的錢。
更有利的是，可以樹射專^^用來測量密封構件12的底面和基底W之間 的距離，赫基底W上表面的外表構形(topography)。然后可以f頓控制裝 置改，用于氣體出入口 14、 15、 216的壓力從而改^^閉Cl液器中液體1 的壓力P2和支撐密封構件12的壓力Pl和P3。因此可以⑩密封構件12和 基底W之間的鉅離D或者將其保持在恒戯巨離上。相同的控制^S也可以用 ^f呆持密封構件12 7JC平?？刂棋X可以M前饋或反饋控律鵬路控制。
圖5詳細地示出了如何調節(jié)氣密封以^5:地控制,l&液器中液體11的壓
力P2以i^:撐密封構件12的壓力P3。這種附加的控制是有禾啲，因為漲 供了"^種在工作過程中將液體損失^^到最小的方法。第二實施方案允許獨立地 控制壓力P2和P3以解決在曝，程中的不同的條件。不同的條件可能是單 位時間內不同的液體損失水平，這是由于不同掃描，或者可能由于基底W 的，被密封構件12 M造成的。這可以3I5M供改變密封構件12面對基底 W的表面的離散部分到基底W的距離的裝魏實現(xiàn)。這些部他括第~^體 出口 14和密封構件12距離光軸皿的mt間的部分220，氣體入口 15和第 "^體出口 14之間的部分230，以，二氣體出口 216和氣體入口 15之間的 部分240?？梢岳帽热鐗弘婒寗悠黩寗舆@些部分向著或者遠離基底W移動。 也就是說密封構件12的底面可以包括壓電驅動器C堆疊(stacks)的)，該壓 電驅動器i!31利用它們之間的電隨育鏃伸份縮短。也可以艦其他的機械裝 置。
在氣體入口 15下產生的壓力P3由施加^體入口 15的氣體壓力P5、分另ij施加于第一和第二氣體出口 14和216的氣體壓力P6和P4、以及基底W和 密封構件12面對基底W的底面之間的距離D決定。同樣氣體入口和出口之 間的7jC平距離也有影響。
用壓力P3韋M嘗密封構件12的重量，以使密封構件12停留在離晶片W為 D的距離上。D的減小導致P3的增加，并且D的增加將導致P3的減小。因 此這是一個自調節(jié)系統(tǒng)。
由于壓力P3為恒定推力，只倉^MJ5力P4、 P5、 P6調節(jié)距離D。然而， P5、 P6和D的組合產生將液體11保持 :液器中的壓力P2。 ^S^合定的壓力 水平下，倉雜計算從液條器中溢出的液體的量并且液體中的壓力PuQ也同樣 重要。如果Puc3大于P2，液體/ATr液器中溢出，如果Puq小于P2，在液體中 就會出現(xiàn)不想要的氣泡。期望試圖將P2保持在一個稍微小于PUQ的值，以確 保沒有氣泡在液體中形成，但也確保了當這些液體需要替換時沒有太多的液體 溢出。優(yōu)選利用恒定值D就能全部實現(xiàn)。如果部分220和晶片W之間的距離 Dl改變，M^液器中溢出的液體的量就會顯著改變，溢出液體的量的改變與 距離D 1的平方相對應。所需的距離變化僅僅是lmm量級的，優(yōu)選10pm， 并且倉,輕易地由具有100V !^或更高的工作^J1的壓電堆疊(piezoelectric stack)提供。
另外，M:在部分230的底部方!Sil電元件可以調整倉辦溢出的液體的量。 ^E離D2有鄉(xiāng)也改變了壓力P20但是，為了保持D恒定，這種解決方案需 要調整氣體入口 15處的壓力P5 。
當然，部分240較低部分和基底W之間的距離D3也育,3I31類似的方法 改變，并且會,用于獨5^調整P2和P3?？梢岳斫?，壓力P4、 P5和P6以及 距離D1、 D2和D3都育,3teife或組合在一起被調整，以達至U所需要的P2和 P3的變化。
的確第二實敝鄉(xiāng)于對貯液器10中液體量的有效管理特別的有效。沒有 基底W ^g;像的TO",的備用狀態(tài)，可以 ^液器10中沒有;^體，但氣密 封魏作用的從而窮掌密封構件12。在基底W放好之后，液條入貯液器IO。 繼而^^底W成像。在基底W移開之前，就能將來自貯液器的液體清除。在
最后的基底曝光;t^,貯液器io中的^^N^^清除。只要清除了液俥，必須
實施氣體制七以千燥先前液體占據(jù)的區(qū)域。如i^腿，在根據(jù)第二實施方案的驢中，M:改變P2同時保持P3恒定，顯然能夠輕易地清除液體。在其他實 M^案中艦改變P5和P6 (如果必要或維的話還有P4)也育鵬超i湘似的 棘0
如圖6所示，作為第二實lte案可選擇的，進一步的發(fā)展，可以在密封 構件12面對基底W的面上，第一氣體出口 14內部(即距離TO系統(tǒng)的光軸 更近)提供通匿320。通道320可以具有與氣體出入口 14、 15、 216相同的結 構。
利用通道320,壓力P2可以與壓力P3相誕位地改變?；蛘?，M51將通道 向C:液器10中液^^位之上的環(huán):^ffi力開放，在工作過禾呈中貯^t器的液體消 耗大大地M^、。已經(jīng)結合第二實施方劍本實^^it行了闡述，然而通道320 可以結合<封可的其他實施方案{吏用，特別是第一實施方案。另一個優(yōu)點是氣體 入口 15和氣體出口 14 (以及對于某些實 案的第二氣體出口 216)不會被 干擾。
Itb^卜，盡管僅僅解釋了三個元件，但任何數(shù)量的通道育嫩并入密封構件12 與基底W相對的面中，針鵬有一個壓力，以改進剛度，謝糊耗，穩(wěn)定 性或者液體供給系統(tǒng)的其他性質。
實齢案4
如圖7和8所示的第四實施方案除了以下描述的均與第一實M案相同。 然而，第四實 案也可以有利±也與描,的任何其他實施方案共同使用。
在第四實施方案中，多孔部件410,優(yōu)選多孔碳素或者多孔陶瓷部件，貼 附^體離開密封構件12底面的氣體入口 15。多孔部件的底部;ft^與密封構 件的底部共面。這種多孑,部件410對于不完全平坦的表面(本例中指基底 W〉不靈敏，并且離開入口 14的氣條M9v口的出口上很好地分布。當密 封構件12部:5hl&位于基底^i^上時，由于在該點氣封層所遇到的表面是不 平坦的，通過使用多孔部件410而獲得的優(yōu)點也是顯而易見的。
錢四實施方案的另一種形式中，多孔部件410可以設置在真空通道14 中。應當選擇多 L部件410具有的多孔性以保持處于壓力之下同時防止無法接受的壓力損失。當對基底W的j^^成像時以及氣體軸承在基底W的邊緣上移 動時這是有利的，因為盡管在纖位置的預載力可能會損失，然而真空通道不
會被大ftS可變的氣體污染，；U:地減少了在預載中的變化，因而減少了間隙 和臺上的力的變化。
實施方案5
戶萬^U:面描述的實:^案典型地具有t^t器io中的具有自由表面的液體' 該液體暴露^體，比如空氣。這是為了防止娜系統(tǒng)pl的鄉(xiāng)元件在娜 系統(tǒng)的流體靜壓力增大引起撞擊的情況下造成的損壞。招童擊ai呈中，貯液器
10中的液體是不封閉的，以至于當娜系統(tǒng)PL對著液^f多動時，液俐各輕易 地讓步，即被iU:升。這種解決方案的缺點^X作過程中會在自由表面出現(xiàn)表 面波動，從而自基底W向娜系統(tǒng)PL傳遞不想要的干擾力。
解決這個問題的一個方法是確保貯液器10完^i賠納在密封構件中，特別
^Ji表面。然后13i輸送管從輔助貯液器向i)t液器io供應液體。輔助貯液器
可以具有不封閉的上表面，在撞擊過程中促使液體通過輸送管進入輔助貯液
器，從而可以避免娜系處的第一貯液器10中巨大流體靜壓力的增長。 在這樣一^^閉的系統(tǒng)中，i!31確保難貯液器的輸送管具有與半徑為以
下等式的輸送管相等的，纖面積，避免了鄉(xiāng)系紅液體壓力的局部增長，
其中i 是輸送管判5， A F是在時間t內必須M^液器io中清除的液體的容積， 丄是輸送管的長度，n是液體的粘度，以及A尸是輔助貯液器和主lt液器lo之
間的壓力差。假設基底臺能以0.2 (實驗測量)的速傲童擊，并且A/^
為104Pa (大約;iim系統(tǒng)的棘元件^^之前倉灘經(jīng)受的最大壓力)，對于 0.2m的輸送管長度，所需導管判強勺為2.5毫米。tt^輸送管的有效半徑是公 ^^^的最小值的至少兩倍。
另一種避免貯液器液體中波動形成同時 確保招童擊中魁寸系統(tǒng)PL得到 保護的方法是在於液器10中液體的頂面上為液體的自由表面提供抑制薄膜 510。這i^早決方案需要安^置515以在沒有過高的壓力產生的撞擊情況下 允許液鵬出。 一，早決方案如圖9所示。抑制薄膜可以以這樣的方法由貼附于密封構件12壁離娜系統(tǒng)的彈性材料律喊.-在液體中的壓力達到預定允 許的最大值之前，液體可以使彈性抑制薄膜510變形，這樣液體旨,分別從投
射系統(tǒng)PL和抑制薄膜510之間或者抑制薄膜和密封構件之間溢出。因此在撞 擊中，不破壞娜系統(tǒng)PL液體就能從安全薄膜上溢出。對于這個實船案， 顯然,在抑制薄膜之上具有一個至少為Ut液器10容積的空間。這樣彈性薄 ，夠硬以阻止貯液器10中液體上表面的波動的形成，但不足以硬到一旦液 體超顧定流體靜壓力時阻止液 出的程度。3M f頓壓力閥515與更硬的 抑制薄膜結合能夠超鵬同的效果，該壓力閥在預定壓力之上允許液體自由流 動。
抑制裝置的另一種形式是在E:液器io中液體的上自由表面方燈高粘度液
體。這將會抑制表面波動的形成同時在撞擊情況下允許液鵬出不阻擋娜系
統(tǒng)PL。顯而易見，高粘度液體必須不肯娜空間10中4頓的液體融和。
另一個可供選擇的液體抑制,510是它包括網(wǎng)孔。這樣能將液體上表面 分為具有更小面積的幾部分。這樣，就可以避免由于共振而增大并且干擾投射 系統(tǒng)的大表面波動的產生，因為幾部分的表面積和網(wǎng)孔開口相等M表面波動 的產生得到了有效的抑制。同樣，由于網(wǎng)孔允許液 過它的開口，為在撞擊 情況下,系統(tǒng)的，提供了一種有效的壓力釋放機構。
實施方案6
如圖10和11所示的第六實 案除了以下描述的均與第一實M案相同。 第六實施方案利用了先前實施方案中的幾個思想。
如其他實 案中，浸沒液體11由位于投射系 ^元件之下并將其圍 繞的密封構件12封閉在娜系統(tǒng)PL之下的區(qū)域。
密封構件12和基底W之間的氣密封由三種形式的出入口形成。密封構件 —般由出口 614、入口 615和附加入口 617組成。這些出入口彭[S^出口 614 距離娜系統(tǒng)PL驗，在出口 614夕卜的附加入口 617以及離娜系統(tǒng)PL最 遠的入口 615。入口 615包括空氣軸承，該空，^M31環(huán)形腔622向面對基 底W的密封構件12表面上的多個出口孔620提供氣體。離開出口 620的空氣 的力1K撐密封構〗牛12至少部分M，并且也 ^朝向出口 614的空氣流以 幫助密lih浸沒液體，以將其封閉在皿系統(tǒng)PL下局部區(qū)域。腔622的作用是使離散的氣體供給孔625以均勻的壓力在出口孔620提供氣體。出口孔620直 徑約為0.25mm并且近似有54個出口孔620。封閉在出口孔620和腔622之間 的流動中存在量級差，以確保均勻流動流出所有出口洞620 ，盡管僅提供少數(shù) 量^甚至只有一^h主供給孔625 。
離開出口 620的空氣既向內徑向流動又向外徑向流動。向內徑向流動到出 口 614的空氣有效地在密封構件12和基底W之間形成密封。但是，已鄉(xiāng)級現(xiàn) 如果由附加入口617提供附加空氣流，就會改進密封。通道630連接至l汽鵬， 比如大氣。來自入口 615向內徑向流動的空氣流有^ ￡來自附加入口 617的 附加氣體向出口614拉。
ffi!3t 630彩瑞提供的環(huán)形凹槽633 (而不是一連串離散的入口)確保在 凹槽633的最里面的,和出口 614之間的密封氣流均勻圍，個圓周。凹槽 典型地為2.5mm寬并且高度也近似。.， ，'
凹槽633的^M面:^ 635如圖所示，具有半徑以確保氣體3IMM道630 向出口614平滑 。.、.
出口614也具有連續(xù)的凹槽640，大約0.7mm高，6 7mm寬。凹槽640 影卜部驗642為有棱角的，鉢上90度的邊，使氣體的流動，特別是附加 入口 630外的氣體的流動加速，以加強氣密封的效果。凹槽640具有多^NIA 環(huán)形腔647,并由lfc^f搞散出口TO 649的出口孔645 。多個出口孔645直 徑約為lmm，以i^!31出口孔645的7JC滴，為更小的7K滴。
MM^接于附加入口 617的校正閥638可以調整密封構件12的液體移動的 媒。閥638有艦^IE調整ai31附加入口 617的流動從而改^I3t出口 614 的氣密封12的液條動的艦。
密封構件的齡直徑為100mm量級。
圖11示出了圖10的密封構件12下側的平面圖。可以看出，入口 615以 多個離t^口孔620的方^^供。優(yōu)點在于利用^A口 615的凹槽，由于凹槽 作為空氣軸承具有容量(由于氣體可壓縮的性質)，使得在這樣的系統(tǒng)中會產 生振動。小直徑入口孔620在其中具有更低的氣體量，并且因此更少遇到由于 容量引起的問題。
使用凹槽633形式的附加入口 617可以用來確保圍繞密封構件12整個圓周 的遊賣的氣流，當僅頓離駄口孔620時可能不Ji^、需的。由于提供了能夠有效均勻排出氣流的凹槽640，如腔647和622， i^供如離散實體的出口 645 也不是問題了。
液體的入口沒有在圖10和11的密封構件12中示出。液體可以以如在前實 施方案中所闡述的相同方式提供，或者可以選tt歐洲專利申請No.03256820.6 和03256809.9中所描述的ftf可液體入口和出口 。
實施方案7
第七實M^案中除了以下描述的均與第六實施方案相同。圖12是與示于圖 11中的密封構件相似的密封構件12下側的平面圖。在圖12中，密封構件沒有
^i共如在第六實mr案中的附加入口，盡管可以選擇加上。
第七實 案的密封構件12包括由入口孔720形成的氣懶由承715，該氣 辦由承的整體設計和第六實施方案中的一樣。入口 714包括僅有兩個分別通向 氣，和真空源的通直745、 747的環(huán)形凹槽740。這樣就建立了從，到M 745的氣 向連接至[] 747的真空源的高速氣#^。 ilil^種高速氣^^，
浸沒液體會,更有效地排出。Jl^卜，il3i在真空腔中^z:更大受限制的真空流
動，由于基底W之上的密封構件12的高度變化赫表面上其他泄漏源弓胞的 流量波動將不會影響為氣僻由承掛共預載的真空jgil力。
實駄案8
將聯(lián)系附圖14對第八實 *，行描述，除以下描述的均與第一實施方案 相同。
從圖14中看出，第八實^^案和第一實 案一樣，密封構件12具有入 口 815和出口 814。但是，提供了體成可以形成氣體噴射流的附加入口 817， 該氣體噴射可以提高在出口 14之下或在出口 14向外徑向iS^i:S底W表面 上的氣體避，使浸沒液體育,有效職基底W的表面清除。附加入口817 具有由噴嘴所提供的出口，該噴嘴以一個朝!W系統(tǒng)PL向內徑向的角度直接 朝向基底W。這樣，由于附加入口 817確保了具有更高空氣速度的氣體與基底 表面相接角蟲，改善了在入口 815和出口 814之間并且自表面具有戀度為0的 簡單拋物線皿分布的不能從晶片移除最后的幾，液體的不同的氣層流動 (具有大約300的雷諾茲(Reynolds)數(shù))。
20,從圖14中可以看出，附加入口 817的出口噴嘴在出口 814徑向向夕卜，但 距離出口 814比距離入口 815更近。
實船案9
圖15和16示出了第九實 案，除以下描述的均與第一實施方案相同。 在第九實,案中，改變面對基底W的密封構件12的底表面中的出口914 的口以提高近入出口 914中的空氣速度。這^131^]>入口 915的口的大小同 時保持出口 914的鵬大小不魏實現(xiàn)的。這^ilil將密封構件12的材料向 鵬的中心延伸以形成外部附加部分940以及內部附加部分950從而^f共更小 的口來實現(xiàn)的。外部附加部分940小于內部附加部分950并且在兩個部分940， 950之間的間隙大約比出口 914其，分小20倍。口寬大約為100 300um。
圖16中示出了第九實 案另一種可供選擇的形式，其中給出了與第八實 案中的附加入口 817相似的附加入口 917。然而，在這個例子中，附加入 口 917皿了基本上與基底W的表面平行的氣流噴射，因此加速了iSA出口 914 的口的氣體。
實齢案IO
圖17示出第十實M^案，除以下描述的均與第一實 案相同。 在第十實M"案中，依照與第八實施方案中相同的原理，通過增加在基底 W表面上氣體的速度，改進液#^除的效率。離開入口 1015并且朝出口 1014 向內徑向移動的氣,環(huán)形凹槽1018的下面M31。如所述的，凹槽的作用是
使氣體在它的徑向影卜側m凹槽并且在徑向向內側以一個朝向基底W的角
度離開凹槽，因此增加了在出口 1014入口處的基底的表面上氣體的逸度并且 提高了液體清除的效率。
需要明確的是任何一個實施方案中的特征都能夠與任何其他實鉱方案中的 —些或全部特征結合頓。
以上已描述本發(fā)明的具體實施例，但應當理解本發(fā)明除上述之外，可以采 用其他方式進行實施。本說明不作為本發(fā)明的限定。
2權利要求
1. 一種光刻投射裝置，包括用于提供輻射投射光束的輻射系統(tǒng)；用于支撐構圖部件的支撐結構，所述構圖部件用于根據(jù)理想的圖案對投射光束進行構圖；用于保持基底的基底臺；用于將帶圖案的光束投射到基底的靶部上的投射系統(tǒng)；用于至少部分地將所述投射系統(tǒng)末端元件和所述基底之間的間隙填充液體的液體供給系統(tǒng)，其特征在于所述間隙通過輸送管與貯液器以液體方式連接，并且在垂直于液體流動方向的平面中，所述輸送管的最小橫截面面積至少是其中ΔV是時間tmin內必須從所述間隙清除的液體的容積，L是輸送管的長度，η是在所述間隙中液體的粘度，以及ΔPmax是在所述末端元件上的最大允許壓力。
2. 根據(jù)權利要求1的裝置，其中所述間隙是封閉的，所以當液體出 現(xiàn)在所述間隙中時，所述液體不具有自由上表面。
全文摘要
一種光刻投射裝置，包括用于提供輻射投射光束的輻射系統(tǒng)；用于支撐構圖部件的支撐結構，所述構圖部件用于根據(jù)理想的圖案對投射光束進行構圖；用于保持基底的基底臺；用于將帶圖案的光束投射到基底的靶部上的投射系統(tǒng)；用于至少部分地將所述投射系統(tǒng)末端元件和所述基底之間的間隙填充液體的液體供給系統(tǒng)所述間隙通過輸送管與貯液器以液體方式連接，并且在垂直于液體流動方向的平面中，所述輸送管的最小橫截面面積至少是π(8ΔVηL/πΔP_maxt_min)^1/2，其中ΔV是時間t_min內必須從所述間隙清除的液體的容積，L是輸送管的長度，η是在所述間隙中液體的粘度，以及ΔP_max是在所述末端元件上的最大允許壓力。
文檔編號G03F9/00GK101424881SQ20081016896
公開日2009年5月6日 申請日期2003年11月11日 優(yōu)先權日2002年11月12日
發(fā)明者A·T·A·M·德克森, A·斯特拉艾杰, A·科勒斯伊辰科, B·斯特里夫克, C·A·胡根達姆, E·R·魯普斯特拉, H·范桑坦, J·C·H·穆肯斯, J·T·德斯米特, J·洛夫, K·西蒙, R·A·S·里特塞馬, T·M·默德曼 申請人:Asml荷蘭有限公司