專利名稱：浸沒光刻用真空系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于從浸沒光刻曝光機(jī)具抽取多相流體的真空系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
在半導(dǎo)體器件制造中光刻是非常重要的處理步驟。大體而言，在光刻處理中，將電 路設(shè)計通過成像在光阻材料層(其沉積在晶片表面上)上的圖案而轉(zhuǎn)移至晶片。然后，在 新設(shè)計轉(zhuǎn)移至晶片表面之前，晶片經(jīng)過各種蝕刻及沉積處理。持續(xù)循環(huán)該處理以形成半導(dǎo) 體器件的多個層。 由通過以下瑞利(Rayleigh)公式界定的分辨率限值W來確定可利用光刻印刷的 最小特征 W = M ( 1 )
眉 其中&為分辨率系數(shù)，A為曝光射線波長，而NA為數(shù)值孔徑。因此在用于制造半 導(dǎo)體器件的光刻處理中，為了提高光學(xué)分辨率，由此可精確再現(xiàn)器件中極小的特征，使用較 短波長射線是有利的。在現(xiàn)有技術(shù)中，已經(jīng)采用了各種波長的單色可見光，且近來已采用了 落入縱深紫外線(DUV)范圍內(nèi)的射線，包括利用ArF準(zhǔn)分子激光器產(chǎn)生的193nm射線。
NA的值由透鏡的接收角(a)以及包圍透鏡的介質(zhì)的折射率(n)確定，并由以下公 式給定 NA = nsina (2) 對于潔凈干燥空氣(CDA) ， n的值為1，因此對采用CDA作為透鏡與晶片之間的介
質(zhì)的光刻技術(shù)而言，NA的物理限值為l，而目前實(shí)踐中的限值為約0. 9。 浸沒光刻是已知的通過增加NA的值并增加聚焦深度(D0F)或豎直處理幅度來提
高光學(xué)分辨率的技術(shù)。參考圖l，在該技術(shù)中，具有折射率n > 1的液體IO被置于投影裝置
14的物鏡12的下表面與位于可移動晶片載臺18上的晶片16的上表面之間。理想的是，
置于透鏡12與晶片16之間的液體應(yīng)當(dāng)具有在193nm的較低的光學(xué)吸收、與透鏡材料及沉
積在晶片表面上的光阻材料相容、并具有良好的均勻性。超純脫氣水滿足這些要求，其對在
193nm的光具有n " 1. 44的折射率。相較于透鏡與晶片之間的介質(zhì)為CDA的技術(shù)，增大的
n值增大了 NA的值，并由此減小了分辨率限值W，使得能夠再現(xiàn)更小的特征。 由于從光阻材料層放氣、在光刻期間產(chǎn)生微粒、并維持均勻的晶片溫度，需要維持
透鏡12與晶片16之間的穩(wěn)定的水流。例如，如美國專利申請2004/0075895中所描述的，
可將透鏡及晶片浸入由晶片載臺支撐的水浴器中，其中泵被用來循環(huán)水浴器中的水。但是，
因為水浴器的重量作用在晶片載臺上，故該技術(shù)并非理想。 如圖1所示，另一技術(shù)采用連接至水源及真空系統(tǒng)(總體表示為22)的噴嘴或噴
4頭裝置20以在透鏡12與晶片16之間產(chǎn)生局部的超純脫氣水流。為了防止水進(jìn)入機(jī)具的 其他部件(例如，用于移動晶片載臺18的機(jī)構(gòu))中，使用了一個或更多差動氣體密封件24。 由此，真空系統(tǒng)22從機(jī)具抽取水及CDA的多相混合物。但是，使用單一真空泵(特別是在 段塞或騰涌流型中)從機(jī)具對這種多相混合物進(jìn)行抽取會在泵的上游產(chǎn)生不希望的壓力 及流率波動，該壓力及流率波動會傳回至機(jī)具。例如歸咎于置于透鏡與晶片之間的介質(zhì)的 折射率的變化或機(jī)械振動傳遞至機(jī)具，這將導(dǎo)致光刻處理中的缺陷。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的至少一個優(yōu)選實(shí)施例的目的在于提供一種用于從光刻機(jī)具抽取多相流 體流并可最小化由此作用至機(jī)具內(nèi)的流體的壓力波動的真空系統(tǒng)。 根據(jù)第一方面，本發(fā)明提供了一種系統(tǒng)，用于從光刻機(jī)具抽取多相流體流，所述系
統(tǒng)包括用于從所述機(jī)具抽取所述流體的泵吸設(shè)備，設(shè)置在所述泵吸設(shè)備的上游、用于將從
所述機(jī)具抽取的所述流體分離為氣相及液相的分離裝置(例如，抽取罐)，所述泵吸設(shè)備包
括用于從所述罐抽取氣體的第一泵吸單元以及用于從所述罐抽取液體的第二泵吸單元，以
及用于通過調(diào)節(jié)所述罐內(nèi)的氣體及液體的量來控制所述罐內(nèi)的壓力的壓力控制系統(tǒng)。 為了減小從系統(tǒng)回傳至機(jī)具內(nèi)流體的任何壓力波動，壓力控制系統(tǒng)可通過調(diào)節(jié)所
述罐內(nèi)的液體及氣體的量來在罐內(nèi)維持大體恒定的壓力。 為了控制罐內(nèi)氣體的量，壓力控制系統(tǒng)優(yōu)選地包括用于從其氣源將氣體供應(yīng)至罐 的裝置，以及用于控制至罐的氣體流率的控制裝置。例如，在流入罐內(nèi)的液體流率改變時， 及/或在從罐內(nèi)流出的液體流率改變時，可從外部氣源將氣體引入罐內(nèi)以補(bǔ)償這種改變。 在優(yōu)選實(shí)施例中，壓力控制系統(tǒng)包括諸如蝶形閥或其他控制閥的可變流率控制裝置，氣體 通過該可變流率控制裝置供應(yīng)至罐，同時控制裝置被設(shè)置為改變閥的電導(dǎo)來控制罐內(nèi)的壓 力。例如，可設(shè)置控制器來接收表示罐內(nèi)壓力的信號，并根據(jù)所接收的信號來控制閥的電 導(dǎo)?？蓮膲毫鞲衅鳌㈦娙輭毫τ?、或其他形式的具有足夠靈敏度以實(shí)現(xiàn)所需壓力控制水平 的傳感器來接收該信號。 此外，或可替換地，為了控制到罐的氣體供應(yīng)，優(yōu)選地設(shè)置控制器以根據(jù)所接收的 信號來控制離開罐的氣體流率。例如，可以設(shè)置另一可變流率控制裝置，由第一泵吸單元經(jīng) 由該另一可變流率控制裝置從罐抽取氣體，同時設(shè)置控制器以控制該可變流率控制裝置的 電導(dǎo)。 為了控制罐內(nèi)的液體量，壓力控制系統(tǒng)優(yōu)選地包括用于將液體從液源供應(yīng)至罐的 裝置以及用于控制至罐的液體流率的裝置。例如，為了減小通過第二泵吸單元從罐抽取液 體所導(dǎo)致的壓力改變，優(yōu)選地設(shè)置控制裝置以維持罐內(nèi)的大體恒定的液體水平。在優(yōu)選實(shí) 施例中，液體供應(yīng)裝置包括諸如蝶形閥或其他控制閥的可變流率控制裝置，液體經(jīng)由該可 變流率控制裝置供應(yīng)至罐，同時設(shè)置控制裝置以改變閥的電導(dǎo)來控制罐內(nèi)的液體水平。例 如，可設(shè)置控制器以接收表示罐內(nèi)液體水平的信號，并取決于接收的信號來控制閥的電導(dǎo)。 可從液體計、浮標(biāo)檢測器、或其他形式的具有充分靈敏度的傳感器接收該信號以允許在罐 內(nèi)維持大體恒定的液體水平。優(yōu)選地使用一個或更多撓性管路來在系統(tǒng)的組件之間傳送流 體(單相及/或多相)。例如，可使用撓性管路來將多相流體傳送至抽取罐。還可采用其他 撓性管路將單相流從罐傳送于各個泵吸單元。這可減小在使用該系統(tǒng)期間所產(chǎn)生的振動回傳至機(jī)具內(nèi)的流體。 根據(jù)第二方面，本發(fā)明提供了一種從光刻機(jī)具抽取多相流體流的方法，所述方法包括以下步驟經(jīng)由抽取罐將泵吸設(shè)備連接至所述機(jī)具；操作所述泵吸設(shè)備以從所述機(jī)具抽取所述流體；在所述抽取罐內(nèi)將從所述機(jī)具抽取的所述流體分離為氣相及液相，所述泵吸設(shè)備從所述抽取罐內(nèi)分別抽取氣體及液體；并通過調(diào)節(jié)其中的氣體及液體量來控制所述抽取罐內(nèi)的壓力。 上述相關(guān)于本發(fā)明的系統(tǒng)方面的特征同樣適用于方法方面，反之亦然。


以示例的方式，現(xiàn)將參考以下附圖對本發(fā)明的實(shí)施例進(jìn)行描述，其中
圖1示意性地示出了用于浸沒光刻的已知系統(tǒng)；及 圖2示意性地示出了用于從浸沒光刻機(jī)具抽取多相流體的真空系統(tǒng)的實(shí)施例。
具體實(shí)施例方式
參考圖2，用于從浸沒光刻機(jī)具抽取多相流體的系統(tǒng)30包括抽取罐32，其用于接收通過布置在罐32下游側(cè)的泵吸設(shè)置從機(jī)具抽取的多流流體。罐32通過撓性管路34連接至機(jī)具以最小化系統(tǒng)30與機(jī)具之間的機(jī)械耦合程度，且由此最小化在使用系統(tǒng)30期間產(chǎn)生的振動回傳至機(jī)具。 罐32設(shè)置為將從機(jī)具接收到的流體內(nèi)的液相與氣相分離。在此示例中，從機(jī)具接收到的流體包括潔凈干燥空氣(CDA)與超純水的混合物，由此罐32容納用于使CDA從水分離的任何合適的材料及/或結(jié)構(gòu)。但是，罐32可設(shè)置為分離從機(jī)具接收到的不同的氣液混合物。例如，液體可包括水溶液或非水溶液，而氣體可以不是CDA。 泵吸設(shè)備包括用于從罐32抽取氣體的第一泵吸單元36，以及用于從罐32抽取液體的第二泵吸單元38。 第一泵吸單元36可包括用于從罐32抽取氣體的任何合適的泵，優(yōu)選地選擇該泵以與從罐32抽取的氣體(很可能飽和有液體蒸氣)相適應(yīng)，用于使回傳至容納在罐32中的氣體的壓力波動最小化，并用于使養(yǎng)護(hù)周期相對較長。在本實(shí)施例中，第一泵吸單元36可方便地包括用于從罐32抽取CDA的氣動噴射泵或水基液體環(huán)式泵。為了防止在使用期間振動傳遞至罐32，利用撓性管路40將第一泵吸單元36連接至罐。因為從第一泵吸單元36的排氣可能會飽和有或過度飽和有液體蒸氣，在本實(shí)施例中，可將水蒸氣分離容器42連接至第一泵吸單元36的排氣口 ，容器42包含用于使水蒸氣從CDA分離的任何合適材料及/或結(jié)構(gòu)。從CDA抽取的水排出至排出口 ，而CDA排放至大氣。 第二泵吸單元38可包括用于從罐32抽取液體的任何合適的泵，優(yōu)選地選擇該泵以與從罐32抽取的液體相適應(yīng)，并用于使養(yǎng)護(hù)周期相對較長。在本實(shí)施例中，在液體為水的情況下，第二泵吸單元38可方便地包括用于從罐32抽取水的水動噴射泵或隔膜式泵。為了防止在使用期間振動傳遞至罐32，利用撓性管路44將第二泵吸單元38連接至罐?？蛇x擇撓性管路44的內(nèi)徑以限制從罐32至第二泵吸單元38的液體流率?？商鎿Q地或可附加地，可在罐32與第二泵吸單元38之間設(shè)置不變或可變流率限制器。 為了最小化從系統(tǒng)30回傳至機(jī)具內(nèi)的流體的任何壓力波動，系統(tǒng)30包括用于維持罐32內(nèi)大體恒定壓力的壓力控制系統(tǒng)。在本實(shí)施例中，通過調(diào)節(jié)罐32內(nèi)的液體及氣體 的量來實(shí)現(xiàn)此目的。 通過控制器46將容納在罐32內(nèi)的液體量維持在大體恒定水平，由此維持罐32內(nèi) 大體恒定量的氣體?？刂破?6連接至用于檢測罐32內(nèi)液體水平的傳感器48。傳感器48 例如可包括液體計、浮標(biāo)測量計或其他形式的合適傳感器。傳感器48向控制器46輸出表 示罐32內(nèi)液體水平的信號。響應(yīng)于該信號，控制器46向設(shè)置在罐32與連接至罐32的加 壓外部液體源52之間的可變流率控制裝置50輸出使得裝置50改變至罐32的液體(在本 實(shí)施例中為水)流率的信號。例如，裝置50可以是具有關(guān)聯(lián)于(優(yōu)選地比例于)從控制器 46接收的信號而改變電導(dǎo)的蝶形閥或其他控制閥。通過改變從外部源52至罐的水的流率， 控制器46可通過第二泵吸單元38補(bǔ)償從機(jī)具至罐32的液體流率的任何改變，以及/或從 罐32的液體抽取速率的任何改變，并由此將罐32內(nèi)的液體維持在大體恒定的水平。可設(shè) 置控制器46以處理從傳感器48接收的信號以補(bǔ)償在使用期間在液面中產(chǎn)生的任何波動。
在氣體占據(jù)罐32內(nèi)大體恒定體積的情況下，包含在從罐接收的多相流體內(nèi)的氣 體量的任何改變，以及/或通過第一泵吸單元36的氣體抽取速率的任何改變，以及罐32 內(nèi)的任何溫度波動，都會改變罐32內(nèi)氣體的壓力，并將壓力及流率波動傳遞至機(jī)具內(nèi)的流 體。因此，設(shè)置壓力控制系統(tǒng)以通過還調(diào)節(jié)罐32內(nèi)的氣體量來維持罐32內(nèi)大體恒定的壓 力。 為實(shí)現(xiàn)此目的，壓力控制系統(tǒng)包括連接至用于檢測罐32內(nèi)氣體壓力的傳感器56 的控制器54。傳感器56例如可包括壓力傳感器、電容壓力計或其他形式的具有足夠靈敏度 以實(shí)現(xiàn)所需的壓力控制水平的傳感器。傳感器56向控制器54輸出表示罐32內(nèi)氣體壓力 的信號。響應(yīng)于該信號，控制器54向設(shè)置在罐32與連接至罐32的加壓外部氣體源60之 間的可變流率控制裝置58輸出使得裝置58改變到罐32的氣體(在本實(shí)施例中為CDA)流 率的信號?？稍诠?2與第一泵吸單元36之間設(shè)置另一可變流率控制裝置62，并將其設(shè)置 為從控制器54接收信號以改變從罐32的氣體的流率。例如，裝置58、62也可以是具有關(guān) 聯(lián)于(優(yōu)選地比例于)從控制器54接收的信號而改變電導(dǎo)的蝶形閥或其他控制閥。通過 控制流入罐32及從罐32流出的氣體的流率，控制器54可維持罐32內(nèi)大體恒定的氣體壓 力。 系統(tǒng)30因此可提供一種能夠從浸光刻機(jī)具抽取多相流體同時最小化因此傳遞至 機(jī)具內(nèi)流體的任何壓力波動的系統(tǒng)。
權(quán)利要求
一種光刻設(shè)備，其包括用于從所述光刻設(shè)備抽取多相流體流的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括用于從所述設(shè)備抽取所述流體的泵吸設(shè)備；設(shè)置在所述泵吸設(shè)備的上游、用于將從所述設(shè)備抽取的所述流體分離為氣相及液相的分離裝置；所述泵吸設(shè)備還包括用于從所述分離裝置抽取氣體的第一泵吸單元以及用于從所述分離裝置抽取液體的第二泵吸單元；以及壓力控制系統(tǒng)，其用于通過調(diào)節(jié)所述分離裝置內(nèi)的氣體及液體的量來控制所述分離裝置內(nèi)的壓力的壓力控制系統(tǒng)。
2. 如權(quán)利要求1所述的光刻設(shè)備，其中所述壓力控制系統(tǒng)包括用于從氣源將氣體供應(yīng)至所述分離裝置的氣體供應(yīng)裝置，以及用于控制到所述分離裝置的氣體流率的控制裝置。
3. 如權(quán)利要求2所述的光刻設(shè)備，其中所述氣體供應(yīng)裝置包括可變流率控制裝置，氣體通過該可變流率控制裝置供應(yīng)至所述分離裝置，所述控制裝置被設(shè)置為改變所述可變流率控制裝置的電導(dǎo)來控制所述分離裝置內(nèi)的壓力。
4. 如權(quán)利要求3所述的光刻設(shè)備，其中所述控制裝置包括控制器，所述控制器被設(shè)置為接收表示所述分離裝置內(nèi)的壓力的信號，并根據(jù)所接收的信號來控制所述可變流率控制裝置的電導(dǎo)。
5. 如權(quán)利要求4所述的光刻設(shè)備，其中所述控制器還被設(shè)置為根據(jù)所接收的信號來控制來自所述分離裝置的氣體的流率。
6. 如權(quán)利要求5所述的光刻設(shè)備，其中所述壓力控制系統(tǒng)包括另一可變流率控制裝置，由所述第一泵吸單元從所述分離裝置通過所述另一可變流率控制裝置抽取氣體，所述控制器被設(shè)置為根據(jù)所接收的信號來控制所述另一可變流率控制裝置的電導(dǎo)。
7. 根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項所述的光刻設(shè)備，其中所述壓力控制系統(tǒng)包括用于控制來自所述分離裝置的氣體的流率的控制裝置。
8. 如權(quán)利要求7所述的光刻設(shè)備，其中所述壓力控制系統(tǒng)包括可變流率控制裝置，由所述第一泵吸單元從所述分離裝置通過所述可變流率控制裝置抽取氣體，所述控制裝置被設(shè)置為控制所述可變流率控制裝置的電導(dǎo)來控制所述分離裝置內(nèi)的壓力。
9. 如權(quán)利要求8所述的光刻設(shè)備，其中所述控制裝置包括控制器，所述控制器被設(shè)置為接收表示所述分離裝置內(nèi)的所述壓力的信號，并根據(jù)所接收的信號來控制所述可變流率控制裝置的所述電導(dǎo)。
10. 根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項所述的光刻設(shè)備，其中所述壓力控制系統(tǒng)包括用于將液體從液源供應(yīng)至所述分離裝置的液體供應(yīng)裝置，以及用于控制至所述分離裝置的液體的流率的控制裝置。
11. 如權(quán)利要求io所述的光刻設(shè)備，其中所述控制裝置被設(shè)置為控制所述分離裝置內(nèi)的液體水平。
12. 如權(quán)利要求11所述的光刻設(shè)備，其中所述液體供應(yīng)裝置包括可變流率控制裝置，液體通過所述可變流率控制裝置供應(yīng)至所述分離裝置，所述控制裝置被設(shè)置為改變所述可變流率控制裝置的電導(dǎo)來控制所述分離裝置內(nèi)的液體水平。
13. 如權(quán)利要求12所述的光刻設(shè)備，其中所述控制裝置包括控制器，所述控制器被設(shè)置為接收表示所述分離裝置內(nèi)的所述液體水平的信號，并根據(jù)所接收的信號來控制所述可變流率控制裝置的所述電導(dǎo)。
14. 根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項所述的光刻設(shè)備，其中所述分離裝置包括抽取罐。
15. 根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項所述的光刻設(shè)備，包括用于將氣體從所述分離裝置傳送至所述第一泵吸單元的撓性管路。
16. 根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項所述的光刻設(shè)備，包括用于將液體從所述分離裝置傳送至所述第二泵吸單元的撓性管路。
17. 根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項所述的光刻設(shè)備，包括用于將液體從所述光刻設(shè)備傳送至所述分離裝置的撓性管路。
18. —種光刻設(shè)備，包括噴頭裝置，其配置成去除液體和氣體的混合物；禾口一種用于抽取多相流體的系統(tǒng)，其配置成通過所述出口抽取所述混合物，所述抽取系統(tǒng)包括分離裝置，所述分離裝置布置成將被去除的混合物中的液體和氣體分離，和壓力控制系統(tǒng)，其配置成將所述分離裝置內(nèi)的壓力保持基本上穩(wěn)定。
19. 一種設(shè)備，包括投影系統(tǒng)，其配置成將圖案化輻射束通過液體投影到輻射敏感的襯底；分離裝置，其配置成將通過泵吸設(shè)備抽取到所述分離裝置的流體分離成氣相和液相，所述泵吸設(shè)備還包括用以從所述分離裝置抽取氣體的第一泵和用以從所述分離裝置抽取液體的第二泵；禾口壓力控制系統(tǒng)，其配置成通過調(diào)節(jié)所述分離裝置內(nèi)的氣體和液體量來控制所述分離裝置內(nèi)的壓力。
全文摘要
一種用于從光刻機(jī)具抽取多相流體流的真空系統(tǒng)(30)，包括用于從所述機(jī)具抽取所述流體的泵吸設(shè)備(36、38)，以及設(shè)置在所述泵吸設(shè)備的上游、用于將從所述機(jī)具抽取的所述流體分離為氣相及液相的分離罐(32)。所述泵吸設(shè)備包括用于從所述罐抽取氣體的第一泵(36)以及用于從所述罐(32)抽取液體的第二泵(38)。為了最小化從真空系統(tǒng)回傳至機(jī)具內(nèi)流體的任何壓力波動，壓力控制系統(tǒng)(54、56)通過調(diào)節(jié)所述罐(32)內(nèi)的液體及氣體的量來在罐(32)內(nèi)維持大體恒定的壓力。
文檔編號G03F7/20GK101794081SQ20101014340
公開日2010年8月4日 申請日期2005年6月6日 優(yōu)先權(quán)日2004年6月16日
發(fā)明者A·J·哈法姆, P·A·斯托克曼, P·J·謝希特 申請人:Asml荷蘭有限公司