專利名稱：光刻裝置和器件制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種光刻裝置和一種器件制造方法。
背景技術(shù)：
光刻裝置是可在襯底、通常是襯底的目標(biāo)部分上施加所需圖案的機(jī)器。光刻裝置例如可用于集成電路(IC)的制造中。在這種情況下，可采用圖案形成裝置來產(chǎn)生將形成于IC的單個(gè)層上的電路圖案，該圖案形成裝置也稱為掩?；蚍謩澃濉Ｔ搱D案可被轉(zhuǎn)移到襯底(如硅晶片)上的目標(biāo)部分(例如包括一個(gè)或多個(gè)管芯)上。圖案的轉(zhuǎn)移通常借助于成像到設(shè)于襯底上的一層輻射敏感材料(抗蝕劑)上來實(shí)現(xiàn)。通常來說，單個(gè)襯底包含被連續(xù)地形成圖案的相鄰目標(biāo)部分的網(wǎng)絡(luò)。已知的光刻裝置包括所謂的步進(jìn)器，其中通過將整個(gè)圖案一次性地曝光在目標(biāo)部分上來照射各目標(biāo)部分，還包括所謂的掃描器，其中通過沿給定方向(“掃描”方向)由輻射光束來掃描圖案并以平行于或反向平行于此方向的方向同步地掃描襯底來照射各目標(biāo)部分。還可以通過將圖案壓印在襯底上來將圖案從圖案形成裝置轉(zhuǎn)移到襯底上。
已經(jīng)提出了可將光刻投影裝置中的襯底浸入到具有相對(duì)較高折射率的液體如水中，以便填充投影系統(tǒng)的最后元件與襯底之間的空間。其目的是用于成像較小的特征，這是因?yàn)槠毓廨椛湓谝后w中將具有更短的波長(液體的效果還被認(rèn)為是增加了系統(tǒng)的有效數(shù)值孔徑(NA)，并且增大了聚焦深度)。還已經(jīng)提出了其它的浸液，包括其中懸浮有固體顆粒(如石英)的水。
然而，將襯底或襯底及襯底臺(tái)浸入在液體池(例如可見美國專利US 4509852，其通過引用整體地結(jié)合于本文中)意味著，在掃描曝光期間很大一部分液體必須被加速。這就要求有額外的或更大功率的電動(dòng)機(jī)，并且液體中的湍流可能會(huì)導(dǎo)致不希望有的和無法預(yù)測的效果。
針對(duì)液體供給系統(tǒng)所提出的一種解決方案是，利用液體供給系統(tǒng)僅在襯底的局部區(qū)域上以及在投影系統(tǒng)的最后元件與襯底(襯底通常具有比投影系統(tǒng)的最后元件更大的表面積)之間提供液體。在PCT專利申請(qǐng)WO99/49504中公開了已經(jīng)提出的針對(duì)此而設(shè)置的一種解決方案，其通過引用整體地結(jié)合于本文中。如圖2和3所示，液體經(jīng)由襯底上的至少一個(gè)入口IN且優(yōu)選沿著襯底相對(duì)于最后元件的運(yùn)動(dòng)方向來供給，并且在已經(jīng)在投影系統(tǒng)下方通過之后經(jīng)由至少一個(gè)出口OUT排出。這就是說，當(dāng)襯底在元件下方沿著-X方向被掃描時(shí)，液體在元件的+X側(cè)供給并且在-X側(cè)被吸走。圖2示意性地顯示了這一設(shè)置，其中液體經(jīng)由入口IN來供給，并且經(jīng)由與低壓源相連的出口OUT而在元件的另一側(cè)被吸走。在圖2中，液體沿著襯底相對(duì)于最后元件的運(yùn)動(dòng)方向來供給，但這在此例中不是必須的。入口和出口可具有圍繞著最后元件設(shè)置的各種定位和數(shù)量，在圖3中顯示了一個(gè)例子，其中圍繞著最后元件以規(guī)則的圖案設(shè)置了位于各側(cè)上的四組入口和出口。
在浸入式光刻中存在許多一個(gè)或多個(gè)表面被浸液覆蓋的情況。許多這些表面上的浸液必須在制造過程的較后階段中清除掉。

發(fā)明內(nèi)容
因此，提供一種具有可以去除表面上的浸液的有效機(jī)構(gòu)的浸入式裝置是人們所希望的。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供了一種設(shè)置成可通過液體將圖案從圖案形成裝置投射到襯底上的光刻投影裝置，該光刻投影裝置包括構(gòu)造成可將氣體提供到表面上的氣刀，與該氣刀相鄰的去除氣體、液體或者兩者的抽取器，和構(gòu)造成可將從氣刀出來的氣體流率控制在進(jìn)入抽取器的氣體流率的20％之內(nèi)的流量調(diào)節(jié)器。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供了一種設(shè)置成可通過液體將圖案從圖案形成裝置投射到襯底上的光刻投影裝置，該光刻投影裝置包括構(gòu)造成可將氣體提供到表面上的氣刀，其中該氣刀包括排出氣體的出口，該出口的寬度在10至50微米之間，長度在100至500微米之間。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供了一種設(shè)置成可通過液體將圖案從圖案形成裝置投射到襯底上的光刻投影裝置，該光刻投影裝置包括構(gòu)造成可相對(duì)于待干燥的表面在70至85°之間的角度下將氣體提供到該表面上的氣刀。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供了一種設(shè)置成可通過液體將圖案從圖案形成裝置投射到襯底上的光刻投影裝置，該光刻投影裝置包括構(gòu)造成可將氣體提供到待干燥的表面上的氣刀，第一抽取器和第二抽取器，該第一抽取器和第二抽取器設(shè)置在該氣刀的相對(duì)側(cè)上并且構(gòu)造成從該表面上去除氣體、液體或者兩者。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供了一種設(shè)置成可通過液體將圖案從圖案形成裝置投射到襯底上的光刻投影裝置，該光刻投影裝置包括構(gòu)造成可從表面上去除液體的氣刀，該氣刀這樣設(shè)置，使得通過在液體中形成壓力剃度而阻斷液體的通道。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供了一種器件制造方法，該方法包括通過浸液將圖案化的輻射光束投射到襯底上，其中用從氣刀流動(dòng)到與該氣刀相鄰的抽取器的氣流去除表面上的浸液，從氣刀出來的氣體流率為在進(jìn)入抽取器的氣體流率的20％以內(nèi)。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供了一種器件制造方法，該方法包括通過液體將圖案化的輻射光束投射到襯底上，其中用從氣刀的出口流出的氣流去除表面上的液體，該出口的寬度在10至50微米之間和長度在100至500微米之間。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供了一種器件制造方法，該方法包括通過液體將圖案化的輻射光束投射到襯底上，其中用在70至85°之間的角度下撞擊到表面上的氣流去除該表面上的液體。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供了一種器件制造方法，該方法包括通過液體將圖案化的輻射光束投射到襯底上，其中通過由氣體在液體中形成壓力剃度去除表面上的液體。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供了一種器件制造方法，該方法包括通過液體將圖案化的輻射光束投射到襯底上，其中通過由氣體在液體中形成壓力剃度阻斷液體的通道。


下面將僅通過示例的方式并參考示意性附圖來介紹本發(fā)明的實(shí)施例，在附圖中對(duì)應(yīng)的標(biāo)號(hào)表示對(duì)應(yīng)的部分，其中圖1顯示了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的光刻裝置；圖2和3顯示了用于光刻投影裝置的液體供給系統(tǒng)；圖4顯示了用于光刻投影裝置的另一個(gè)液體供給系統(tǒng)；圖5顯示了用于光刻投影裝置的另一個(gè)液體供給系統(tǒng)的截面圖；圖6和7顯示了液體供給系統(tǒng)的一半的截面圖，其中采用了氣刀；和圖8顯示了根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的氣刀的示意截面圖。
具體實(shí)施例方式
圖1示意性地顯示了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的光刻裝置。該裝置包括構(gòu)造成可調(diào)節(jié)輻射光束B(例如UV輻射或DUV輻射)的照明系統(tǒng)(照明器)IL；構(gòu)造成可支撐圖案形成裝置(例如掩模)MA的支撐結(jié)構(gòu)(例如掩模臺(tái))MT，其與構(gòu)造成可按照一定參數(shù)精確地定位圖案形成裝置的第一定位裝置PM相連；構(gòu)造成可固定襯底(例如涂覆有抗蝕劑的晶片)W的襯底臺(tái)(例如晶片臺(tái))WT，其與構(gòu)造成可按照一定參數(shù)精確地定位襯底的第二定位裝置PW相連；和構(gòu)造成可將由圖案形成裝置MA施加給輻射光束B的圖案投射在襯底W的目標(biāo)部分C(例如包括一個(gè)或多個(gè)管芯)上的投影系統(tǒng)(例如折射型投影透鏡系統(tǒng))PS。
該照明系統(tǒng)可包括用于對(duì)輻射進(jìn)行引導(dǎo)、成形或控制的多種類型的光學(xué)部件，例如折射式、反射式、磁式、電磁式、靜電式或其它類型的光學(xué)部件或其任意組合。
支撐結(jié)構(gòu)以一定的方式固定住圖案形成裝置，這種方式取決于圖案形成裝置的定向、光刻裝置的設(shè)計(jì)以及其它條件，例如圖案形成裝置是否保持在真空環(huán)境下。支撐結(jié)構(gòu)可使用機(jī)械、真空、靜電或其它夾緊技術(shù)來固定住圖案形成裝置。支撐結(jié)構(gòu)例如可為框架或臺(tái)，其可根據(jù)要求為固定的或可動(dòng)的。支撐結(jié)構(gòu)可保證圖案形成裝置可例如相對(duì)于投影系統(tǒng)處于所需的位置。用語“分劃板”或“掩?！痹诒疚闹械娜魏问褂每杀灰暈榕c更通用的用語“圖案形成裝置”具有相同的含義。
這里所用的用語“圖案形成裝置”應(yīng)被廣義地解釋為可用于為輻射光束的橫截面施加一定圖案以便在襯底的目標(biāo)部分中形成圖案的任何裝置。應(yīng)當(dāng)注意的是，例如如果圖案包括相移特征或所謂的輔助特征，那么施加于輻射光束中的圖案可以不精確地對(duì)應(yīng)于襯底目標(biāo)部分中的所需圖案。一般來說，施加于輻射光束中的圖案將對(duì)應(yīng)于待形成在目標(biāo)部分內(nèi)的器件如集成電路中的特定功能層。
圖案形成裝置可以是透射式的或反射式的。圖案形成裝置的例子包括掩模、可編程的鏡陣列和可編程的LCD面板。掩模在光刻領(lǐng)域中是眾所周知的，其包括例如二元型、交變相移型和衰減相移型等掩模類型，還包括各種混合式掩模類型?？删幊嚏R陣列的一個(gè)例子采用微型鏡的矩陣設(shè)置，各鏡子可單獨(dú)地傾斜以沿不同方向反射所入射的輻射光束。傾斜鏡在被鏡矩陣所反射的輻射光束中施加了圖案。
這里所用的用語“投影系統(tǒng)”應(yīng)被廣義地理解為包括各種類型的投影系統(tǒng)，包括折射式、反射式、反射折射式、磁式、電磁式和靜電式光學(xué)系統(tǒng)或其任意組合，這例如應(yīng)根據(jù)所用的曝光輻射或其它因素如使用浸液或使用真空的情況來適當(dāng)?shù)卮_定。用語“投影透鏡”在本文中的任何使用均應(yīng)被視為與更通用的用語“投影系統(tǒng)”具有相同的含義。
如這里所述，此裝置為透射型(例如采用了透射掩模)?；蛘?，此裝置也可以是反射型(例如采用了如上所述類型的可編程鏡陣列，或者采用了反射掩模)。
光刻裝置可以是具有兩個(gè)(雙級(jí))或多個(gè)襯底臺(tái)(和/或兩個(gè)或多個(gè)支撐結(jié)構(gòu))的那種類型。在這種“多級(jí)”式機(jī)器中，附加的臺(tái)可以并聯(lián)地使用，或者可在一個(gè)或多個(gè)臺(tái)上進(jìn)行預(yù)備步驟而將一個(gè)或多個(gè)其它的臺(tái)用于曝光。
參見圖1，照明器IL接收來自輻射源SO的輻射光束。輻射源和光刻裝置可以是單獨(dú)的實(shí)體，例如在輻射源為準(zhǔn)分子激光器時(shí)。在這種情況下，輻射源不應(yīng)被視為形成了光刻裝置的一部分，輻射光束借助于光束傳送系統(tǒng)BD從源SO傳遞到照明器IL中，光束傳送系統(tǒng)BD例如包括適當(dāng)?shù)囊龑?dǎo)鏡和/或光束擴(kuò)展器。在其它情況下，該源可以是光刻裝置的一個(gè)整體部分，例如在該源為水銀燈時(shí)。源SO和照明器IL及光束傳送系統(tǒng)BD(如果需要的話)一起可稱為輻射系統(tǒng)。
照明器IL可包括調(diào)節(jié)裝置AD，其用于調(diào)節(jié)輻射光束的角強(qiáng)度分布。通常來說，至少可以調(diào)節(jié)照明器的光瞳面內(nèi)的強(qiáng)度分布的外部和/或內(nèi)部徑向范圍(通常分別稱為σ-外部和σ-內(nèi)部)。另外，照明器IL通常包括各種其它的器件，例如積分器IN和聚光器CO。照明器用來調(diào)節(jié)輻射光束，以使其在其橫截面上具有所需的均勻性和強(qiáng)度分布。
輻射光束B入射在固定于支撐結(jié)構(gòu)(例如掩模臺(tái))MT上的圖案形成裝置(例如掩模)MA上，并通過該圖案形成裝置而圖案化。在穿過掩模MA后，輻射光束B通過投影系統(tǒng)PS，其將光束聚焦在襯底W的目標(biāo)部分C上。借助于第二定位裝置PW和位置傳感器IF(例如干涉儀、線性編碼器或電容傳感器)，襯底臺(tái)WT可精確地移動(dòng)，以便例如將不同的目標(biāo)部分C定位在輻射光束B的路徑中。類似地，可用第一定位裝置PM和另一位置傳感器(在圖1中未明確示出)來相對(duì)于輻射光束B的路徑對(duì)掩模MA進(jìn)行精確的定位，例如在將圖案形成裝置從掩模庫中機(jī)械式地重新取出之后或者在掃描過程中。通常來說，借助于形成為第一定位裝置PM的一部分的長行程模塊(粗略定位)和短行程模塊(精確定位)，可實(shí)現(xiàn)掩模臺(tái)MT的運(yùn)動(dòng)。類似的，采用形成為第二定位裝置PW的一部分的長行程模塊和短行程模塊，可實(shí)現(xiàn)襯底臺(tái)WT的運(yùn)動(dòng)。在采用步進(jìn)器的情況下(與掃描器相反)，掩模臺(tái)MT可只與短行程致動(dòng)器相連，或被固定住。掩模MA和襯底W可采用掩模對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記M1，M2和襯底對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記P1，P2來對(duì)準(zhǔn)。雖然襯底對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記顯示為占據(jù)了專用目標(biāo)部分，然而它們可位于目標(biāo)部分之間的空間內(nèi)(它們稱為劃線片對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記)。類似的，在掩模MA上設(shè)置了超過一個(gè)管芯的情況下，掩模對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記可位于管芯之間。
所述裝置可用于至少一種下述模式中1.在步進(jìn)模式中，掩模臺(tái)MT和襯底臺(tái)WT基本上保持靜止，而施加到投影光束上的整個(gè)圖案被一次性投影到目標(biāo)部分C上(即單次靜態(tài)曝光)。然后沿X和/或Y方向移動(dòng)襯底臺(tái)WT，使得不同的目標(biāo)部分C被曝光。在步進(jìn)模式中，曝光區(qū)域的最大尺寸限制了在單次靜態(tài)曝光中所成像的目標(biāo)部分C的大小。
2.在掃描模式中，掩模臺(tái)MT和襯底臺(tái)WT被同步地掃描，同時(shí)施加到投影光束上的圖案被投影到目標(biāo)部分C上(即單次動(dòng)態(tài)曝光)。襯底臺(tái)WT相對(duì)于掩模臺(tái)MT的速度和方向由投影系統(tǒng)PS的放大(縮小)和圖像倒轉(zhuǎn)特性來確定。在掃描模式中，曝光區(qū)域的最大尺寸限制了單次動(dòng)態(tài)曝光中的目標(biāo)部分的寬度(非掃描方向上)，而掃描運(yùn)動(dòng)的長度決定了目標(biāo)部分的高度(掃描方向上)。
3.在另一模式中，掩模臺(tái)MT基本上固定地夾持了可編程的圖案形成裝置，而襯底臺(tái)WT在施加到投影光束上的圖案被投影到目標(biāo)部分C上時(shí)產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)或掃描。在這種模式中通常采用了脈沖輻射源，可編程的圖案形成裝置根據(jù)需要在襯底臺(tái)WT的各次運(yùn)動(dòng)之后或在掃描期間的連續(xù)輻射脈沖之間進(jìn)行更新。這種操作模式可容易地應(yīng)用于采用了可編程的圖案形成裝置、例如上述類型的可編程鏡陣列的無掩模式光刻技術(shù)。
還可以采用上述使用模式的組合和/或變型，或者采用完全不同的使用模式。
在圖4中顯示了具有局部化液體供給系統(tǒng)的另一浸入式光刻解決方案。液體經(jīng)由位于投影系統(tǒng)PL兩側(cè)上的兩個(gè)槽式入口IN來供給，并經(jīng)由設(shè)置在入口IN的徑向外側(cè)的多個(gè)分散出口OUT來去除。入口IN和出口OUT設(shè)置在一塊板中，在該板的中心設(shè)有孔，投影光束經(jīng)由該孔來投射。液體經(jīng)由位于投影系統(tǒng)PL一側(cè)上的一個(gè)槽式入口IN來供給，并經(jīng)由設(shè)置在投影系統(tǒng)PL另一側(cè)上的多個(gè)分散出口OUT來去除，這便導(dǎo)致了投影系統(tǒng)PL和襯底W之間的液體的薄膜式流動(dòng)。選擇使用入口IN和出口OUT的哪種組合取決于襯底W的運(yùn)動(dòng)方向(入口IN和出口OUT的另一種組合被停用)。
已經(jīng)提出的另一解決方案是提供帶有液體限制結(jié)構(gòu)的液體供給系統(tǒng)，該液體限制結(jié)構(gòu)沿著投影系統(tǒng)的最后元件與襯底臺(tái)之間的空間的至少一部分邊界而延伸。雖然在Z方向(光軸方向)上可能存在一些相對(duì)運(yùn)動(dòng)，然而液體限制結(jié)構(gòu)在XY平面內(nèi)相對(duì)于投影系統(tǒng)基本上靜止。在一個(gè)實(shí)施例中，密封形成在液體限制結(jié)構(gòu)和襯底表面之間。該密封可以是一種無接觸式密封如氣封。這種系統(tǒng)公開在美國專利申請(qǐng)公開文獻(xiàn)US2004-0207824和歐洲專利申請(qǐng)公開文獻(xiàn)EP-A-1420298，每篇文獻(xiàn)都通過引用整體地結(jié)合于本文中和示于圖5中。
如圖5中所示，液體供給系統(tǒng)用于將液體提供到投影系統(tǒng)和襯底之間的空間中。儲(chǔ)槽10形成了與投影系統(tǒng)成像區(qū)域周圍的襯底之間的無接觸式密封，使得液體被限制成填充了襯底表面與投影系統(tǒng)最后元件之間的空間。儲(chǔ)槽由位于下方且圍繞著投影系統(tǒng)PL的最后元件的液體限制結(jié)構(gòu)12形成。液體進(jìn)入到投影系統(tǒng)下方的空間中并處于液體限制結(jié)構(gòu)12內(nèi)。液體限制結(jié)構(gòu)12稍微延伸到投影系統(tǒng)最后元件之上一點(diǎn)，并且液面上升到最后元件之上，從而提供了液體緩沖。液體限制結(jié)構(gòu)12具有內(nèi)周邊，在一個(gè)實(shí)施例中，該內(nèi)周邊在上端處緊密地川頁應(yīng)著投影系統(tǒng)或其最后元件的形狀，因此例如可以是圓形的。在底部處，該內(nèi)周邊緊密地川頁應(yīng)著成像區(qū)域的形狀，例如為矩形，但并不一定要如此。
液體通過液體限制結(jié)構(gòu)12的底部與襯底W的表面之間的氣封16而被限制在儲(chǔ)槽中。氣封由氣體如空氣、合成空氣、氮?dú)饣蚰撤N惰性氣體形成，其在壓力下經(jīng)由入口15提供到液體限制結(jié)構(gòu)12與襯底之間的間隙中，并經(jīng)由第一出口14排出。氣體入口15上的過壓、第一出口14上的真空度以及間隙的幾何形狀設(shè)置成使得存在有限制了液體的向內(nèi)高速氣流。
在浸入式光刻裝置中有一些情況下需要對(duì)以前被浸液覆蓋的表面進(jìn)行干燥。例如，在對(duì)表面成像后，對(duì)襯底進(jìn)行徹底的干燥是有利的。氣刀可以用來干燥以前濕潤的表面。
將光刻投影裝置中的浸液保持在投影系統(tǒng)PL和襯底W之間的一些方式涉及所謂的局部化區(qū)域解決方案，其中在平面圖中小于襯底總表面的襯底表面由浸液濕潤。液體限制系統(tǒng)將浸液保持在僅僅處于該局部化區(qū)域上。這種局部化解決方案的實(shí)施例的一個(gè)難題是在投影系統(tǒng)下對(duì)襯底掃描期間在液體限制系統(tǒng)和襯底W之間形成無接觸式的密封。保證浸液不會(huì)從液體限制系統(tǒng)中溢出并且防止其由此污染裝置的其它部件的一種方法是圍繞液體限制系統(tǒng)的周邊設(shè)置氣刀，以便干燥襯底表面上的還沒有除掉的或者沒有被液體限制系統(tǒng)的其它部件保持的任何殘余浸液。當(dāng)然，氣刀可以作為液體限制系統(tǒng)的一部分形成，如在包圍著保持浸液的空間并且對(duì)襯底形成密封的液體限制結(jié)構(gòu)中。
在圖6所示的液體限制結(jié)構(gòu)12中，抽取器31將液體從局部化區(qū)域通過絲網(wǎng)抽到圖的左手側(cè)。抽取器31可以既抽液體也抽氣體或者只抽液體。凹槽32沿抽取器31的徑向向外設(shè)置，氣刀33沿凹槽32的徑向向外設(shè)置。氣刀形成用于干燥襯底W的表面的氣體射流34。在圖7所示的一個(gè)類似的實(shí)施例中，凹槽32被修改而形成朝著氣源例如大氣敞開的通道40，以形成從通道40徑向向外地流動(dòng)至與低壓源連接的通道50的氣體流動(dòng)。公開的氣刀可以用于一般的干燥應(yīng)用情況，特別是對(duì)于可以形成液體限制結(jié)構(gòu)12的一部分的氣刀而言。
氣刀通常按照這樣的原理工作即通過在剩余液體表面上運(yùn)動(dòng)的氣流將剪切力引到表面上的任何剩余液體上。這要求從氣刀流出極其高速的氣體流并且也要求在襯底W和氣刀出口之間具有窄的間隙(亦即在液體限制結(jié)構(gòu)12的情況下是在液體限制結(jié)構(gòu)12的底面和襯底W的頂面之間的間隙)。
通過調(diào)節(jié)氣刀的構(gòu)造，可以形成壓力增加的區(qū)域并且可以防止液體通過該區(qū)域。通過具有指向表面的氣“簾”形成該區(qū)域。這樣形成了高壓液體阻擋并且在液體中形成壓力剃度，而且對(duì)在襯底W或者其它位于氣刀下面的表面移動(dòng)期間通過將液體保持在氣刀的一側(cè)來干燥該表面發(fā)生效力的正是該壓力剃度的形成而不是液體表面上存在表面曳力，即壓力剃度是支配力。壓力剃度可以在50米/秒和200米/秒之間的氣體速度下形成。設(shè)置有調(diào)節(jié)氣體流量和氣刀高度的控制器?？梢圆贾眉羟辛C(jī)構(gòu)來消除液體。
在通過形成壓力剃度來消除液體時(shí)，與通過剪切力干燥表面相比，此時(shí)可以使用相對(duì)較少的氣體并且氣刀出口和在被干燥的表面之間的距離可以相對(duì)較大。
下面結(jié)合對(duì)襯底W的干燥尤其是結(jié)合氣刀在液體限制結(jié)構(gòu)中的使用來說明該氣刀。但是，該氣刀可以用于對(duì)表面干燥的其它應(yīng)用情況，也許用于干燥襯底臺(tái)WT的頂部，該頂面上有時(shí)也可能有浸液，或者用于其它任何部件，或者當(dāng)然也可以用于干燥在浸入式光刻裝置中的或許不是位于投影系統(tǒng)PL下面的位置上的襯底或另一個(gè)部件。
圖8示意示出了大體上標(biāo)記為33的氣刀和大體上標(biāo)記為32的凹槽或抽取器。氣刀包括呈噴嘴形式的出口310。圖8中示出了一些變型。這些是氣刀的噴嘴出口310的寬度K(很清楚地，氣刀噴嘴310形成為具有長度和寬度的狹縫，該狹縫延伸進(jìn)入到圖8中的紙面并且從該紙面出來)。圖中示出了氣刀噴嘴的角A，該角是噴嘴與一條垂直于噴嘴出來所通過的表面和垂直于要干燥的表面W的線之間的角。當(dāng)角A為零時(shí)，氣刀噴嘴直接向下指向。Tb是噴嘴長度，G是噴嘴出口和表面W之間的距離(在氣刀是液體限制結(jié)構(gòu)的一部分的該實(shí)施例中，這是液體限制結(jié)構(gòu)的所謂的‘跨騎高度’)。距離Li是氣刀噴嘴出口310和抽取器32之間的距離，V是表面W相對(duì)于氣刀33的速度，Qs是通過氣刀33的氣體流量，Qe是通過抽取器32的氣體流量。
如可以看見的那樣，氣刀33包括腔室320。氣體進(jìn)入腔室320，腔室相對(duì)于出口的尺寸可以抑制在氣體通過噴嘴310流出之前的任何可能的壓力波動(dòng)。一些分散的入口可以設(shè)置在腔室320中，用于將氣體引入腔室320中。
抽取器32具有類似于氣刀33的腔室320結(jié)構(gòu)的腔室410。抽取器32也具有入口420，其在氣刀底面和腔室410之間提供通道。但是具有入口420的窄通道可以省略掉，這樣在腔室410和底面中的入口420之間沒有變窄部分；間隙G可以對(duì)流量均衡提供足夠的阻力。
作用在表面W上的液體上的力是表面曳力，表面曳力是由于在氣體/液體介面處的剪切力、壓力(其是由于局部壓力剃度產(chǎn)生的力)、有效的質(zhì)量力或慣性力(其是加速給定體積的液體所需要的力)以及一般質(zhì)量力而出現(xiàn)的。后兩個(gè)分量與表面的移動(dòng)有關(guān)，而前兩個(gè)分量由氣刀的設(shè)計(jì)確定。
在優(yōu)化氣刀時(shí)，應(yīng)該考慮液體(例如水)的蒸發(fā)的影響。蒸發(fā)取決于一些因素，包括溫度、氣體的濕度和氣體速度(氣體速度取決于噴嘴設(shè)計(jì))。它們都可能起主要的作用。液體蒸發(fā)是不希望發(fā)生的現(xiàn)象，因?yàn)樗鼤?huì)導(dǎo)致對(duì)表面的冷卻。這種冷卻可能會(huì)有害地影響其它方面，最顯著的是影響襯底W的表面形狀、裝置中的部件的溫度和/或浸液的溫度(由此改變浸液的折射指數(shù))。通過向氣刀33供給具有相對(duì)較高濕度的氣體可以減少蒸發(fā)或者使蒸發(fā)最少化。氣刀33的出口或噴嘴的長度上的壓力降也應(yīng)該被控制，以避免冷卻。在一個(gè)采用水和空氣的實(shí)施例中，壓力降不應(yīng)該大于0.2巴，否則氣體的濕度就會(huì)減小得太多。因此，應(yīng)該針對(duì)液體消除以及使噴嘴310中的壓力降減小或最小化對(duì)氣刀性能進(jìn)行最優(yōu)化設(shè)計(jì)。
在要干燥的表面、氣刀和抽取器之間建立的0.05巴表壓或更高的局部壓力就足以使在被去除的液體的流動(dòng)狀態(tài)由液體中的壓力剃度來驅(qū)動(dòng)而不需要通過剪切力驅(qū)動(dòng)?？梢蕴峁?.1或甚至0.2巴表壓的局部壓力的建立。如果這可以實(shí)現(xiàn)，在一個(gè)使用水的實(shí)施例中，比1μm小很多的剩余液體層厚是可能的(模擬和/或?qū)嶋H的試驗(yàn)已經(jīng)表明剩余液體層厚在200和400nm之間是可能的)。在排空區(qū)域下面可以有負(fù)的相對(duì)壓力，其對(duì)表面W施加朝著氣刀33方向的吸引力。這在裝置的控制動(dòng)力學(xué)上是需要得到補(bǔ)償?shù)?，如果要避免與成像聚焦有關(guān)的問題或者碰撞問題的話，并且在任何情況下負(fù)的相對(duì)壓力都應(yīng)該降低或者最小化。
下面的表中示出了氣刀的各種參數(shù)對(duì)抽取器下的相對(duì)壓力(dPe)和對(duì)噴嘴長度上的壓力降(dPn)的影響。

來自氣刀33的氣體從組件下面溢出可能有害于干涉儀的性能，因?yàn)楦缮鎯x的光束可能穿過沒有被很好地調(diào)節(jié)的氣體。一種基本上可以防止這種情況的方法是將排出流量Qe設(shè)置在氣刀流量Qs的大約20％、10％或5％以內(nèi)。表中標(biāo)有*的變量在這點(diǎn)上是有效的。另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是這樣可以從氣刀33的另一側(cè)從抽取器32收集液體。該實(shí)施例的不利之處是這需要很大的負(fù)壓，因此作用在襯底W和襯底臺(tái)WT上的力很大，可能導(dǎo)致襯底W和襯底臺(tái)WT上的任何傳感器發(fā)生變形。
可以在氣刀33的另一側(cè)相對(duì)抽取器32設(shè)置另一個(gè)排放器34。這在圖8中用虛線示出。該另一個(gè)排放器34的設(shè)計(jì)可以與抽取器32的設(shè)計(jì)相同。這可以減小排出區(qū)域中的相對(duì)負(fù)壓，因此可能上是所希望的。設(shè)置兩個(gè)排放器不會(huì)導(dǎo)致性能的損失。在該實(shí)施例中，氣流自氣刀沿著兩個(gè)方向(徑向向內(nèi)和向外)運(yùn)動(dòng)。但是，由于是液體中的壓力剃度而不是液體上的氣流對(duì)液體施加著移動(dòng)力，因此液體的消除基本上沒有受到不利的影響。
間隙尺寸G越小，抽取可能就越有效。這是因?yàn)楫?dāng)間隙尺寸G增加時(shí)，需要更大的氣體流量和更細(xì)的噴嘴來實(shí)現(xiàn)要求的壓力建立，但是這是以犧牲在噴嘴長度上的增加了的壓力降為代價(jià)的。但是，減小噴嘴的長度將導(dǎo)致噴嘴變窄并且可能導(dǎo)致抽取器下面產(chǎn)生過高的負(fù)壓。在一個(gè)實(shí)施例中，噴嘴的寬度可以為10至50微米或者在25和35微米之間，長度Tb在100和500微米之間。為了獲得從噴嘴出來的完好限制的氣流，可以設(shè)置噴嘴長度Tb與噴嘴寬度K的比在3比1和20比1之間。如果間隙G太大，則氣流可能會(huì)分散開并且氣流的速度可能會(huì)太低。間隙尺寸G在50和300微米之間可能是合適的。壓力剃度流動(dòng)機(jī)制相對(duì)于剪切力流動(dòng)機(jī)制的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是高度(即間隙尺寸G)敏感性較小。
表面W應(yīng)該沿著圖8所示的方向V移動(dòng)，使得襯底上的某個(gè)點(diǎn)在從氣刀33下通過之前先從抽取器32下面通過。
為了達(dá)到給定的氣體速度(例如在50和200米/秒之間)，從噴嘴出來的流率正比于噴嘴寬度K和氣刀長度(在垂直于圖6和7的平面的方向上)。從氣刀出來的流率通常應(yīng)該在25和250升/每分鐘之間。這意味著從氣刀出來的氣體流率應(yīng)該在75和750升/每分鐘/每米氣刀長度之間(噴嘴寬度K在10和50微米之間)。
在一個(gè)實(shí)施例中，氣刀離開抽取器的距離(距離Li)可以在0.2和8毫米之間或者在1和8毫米之間。該范圍能夠建立壓力區(qū)以阻斷液體的通道和在液體表面上通過的氣體產(chǎn)生的剪切作用，使液體朝著抽取器移動(dòng)。如果距離Li太短，剪切力就很難產(chǎn)生，液體就不會(huì)被移向抽取器。
在一個(gè)實(shí)施例中，使噴嘴沿某個(gè)方向離開豎直位置而形成角度(即將角A設(shè)置得不等于零)是有利的。這有助于穩(wěn)定由氣刀33形成的壓力區(qū)。還可以通過相應(yīng)平衡Qs和Qe來調(diào)節(jié)從噴嘴310出來的氣體的角度。如果Qs和Qe相等，或者非常近似，那么角度A的范圍為5至20°。這意味著設(shè)置成使氣體相對(duì)于表面在70至85°之間的某個(gè)角度下將氣體吹到表面W上。如果通過改變Qe和Qs來控制氣體從噴嘴出來的角度，那么Qe是在Qs的0.4倍至0.45倍之間。還可以通過改變噴嘴和抽取器32的入口之間的區(qū)域的長度Li以及噴嘴和另一個(gè)抽取器34的入口或者組件末端之間的長度Lo來改變?cè)摻嵌?。將Li設(shè)置在Lo的0.5倍和0.8倍之間應(yīng)該可以實(shí)現(xiàn)偏離垂直方向5°至20°之間的出射角度。
在歐洲專利申請(qǐng)公開文獻(xiàn)EP1420300和美國專利申請(qǐng)公開文獻(xiàn)US2004-0136494中公開了雙級(jí)或雙步浸入式光刻裝置的概念，該每篇文獻(xiàn)都通過引用整體地結(jié)合于本文中。這種裝置設(shè)有用于支撐襯底的兩個(gè)臺(tái)。采用處于第一位置中的臺(tái)在無浸液的情況下進(jìn)行調(diào)平測量，采用處于第二位置中的臺(tái)在存在浸液的情況下進(jìn)行曝光?；蛘?，該裝置僅具有一個(gè)臺(tái)。
雖然在本文中具體地參考了IC制造中的光刻裝置的使用，然而應(yīng)當(dāng)理解，這里所介紹的光刻裝置還可具有其它應(yīng)用，例如集成光學(xué)系統(tǒng)、用于磁疇存儲(chǔ)器的引導(dǎo)和檢測圖案、平板顯示器、液晶顯示器(LCD)、薄膜磁頭等的制造。本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以理解，在這種替代性應(yīng)用的上下文中，用語“晶片”或“管芯”在這里的任何使用分別被視為與更通用的用語“襯底”或“目標(biāo)區(qū)域”具有相同的含義。這里所指的襯底可在曝光前或曝光后例如在軌道(一種通常在襯底上施加抗蝕層并對(duì)暴露出來的抗蝕層進(jìn)行顯影的工具)或度量和/或檢查工具中進(jìn)行加工。在適當(dāng)之處，本公開可應(yīng)用于這些和其它襯底加工工具中。另外，襯底可被不止一次地加工，例如以形成多層IC，因此，這里所用的用語“襯底”也可指已經(jīng)包含有多層已加工的層的襯底。
這里所用的用語“輻射”和“光束”用于包括所有類型的電磁輻射，包括紫外線(UV)輻射(例如波長為365、248、193、157或126納米左右)。
用語“透鏡”在允許之處可指多種光學(xué)部件中的任意一種或其組合，包括折射式和反射式光學(xué)部件。
雖然在上文中已經(jīng)描述了本發(fā)明的特定實(shí)施例，然而可以理解，本發(fā)明可通過不同于上述的方式來實(shí)施。例如在適當(dāng)之處，本發(fā)明可采用含有一個(gè)或多個(gè)描述了上述方法的機(jī)器可讀指令序列的計(jì)算機(jī)程序的形式，或者存儲(chǔ)有這種計(jì)算機(jī)程序的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)介質(zhì)(如半導(dǎo)體存儲(chǔ)器、磁盤或光盤)的形式。
本發(fā)明的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例可應(yīng)用于任何浸入式光刻裝置，尤其是，但不僅僅是，如上述那些類型，而不論浸液是以槽液的形式提供還是僅僅提供在襯底的局部表面區(qū)域上。這里設(shè)想的液體供給系統(tǒng)應(yīng)該在廣義上理解。在某些實(shí)施例中，它可以是對(duì)投影系統(tǒng)與襯底和/或襯底臺(tái)之間的空間提供液體的任何機(jī)構(gòu)或者結(jié)構(gòu)的組合。它可以包括一個(gè)或多個(gè)結(jié)構(gòu)、一個(gè)或多個(gè)液體入口、一個(gè)或多個(gè)氣體入口、一個(gè)或多個(gè)氣體出口和/或一個(gè)或多個(gè)液體出口的任何組合，該組合將液體提供給該空間。在一個(gè)實(shí)施例中，該空間的表面可為襯底和/或襯底臺(tái)的一部分，或者該空間的表面可完全覆蓋襯底和/或襯底臺(tái)的表面，或者該空間可以包封襯底和/或襯底臺(tái)。液體供給系統(tǒng)可以備選地進(jìn)一步包括控制位置、數(shù)量、質(zhì)量、形狀、流率或者液體的氣體任何特征的一個(gè)或多個(gè)構(gòu)件。
上面這些描述是示例性而非限制性的。因此，對(duì)本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說很明顯，在不脫離下述權(quán)利要求的范圍的前提下，可以對(duì)所述的本發(fā)明進(jìn)行修改。
權(quán)利要求
1.一種光刻投影裝置，所述光刻投影裝置設(shè)置成可通過液體將圖案從圖案形成裝置投射到襯底上，所述光刻投影裝置包括構(gòu)造成可相對(duì)于待干燥的表面在70至85°之間的角度下將氣體提供到所述表面上的氣刀。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述光刻投影裝置還包括與所述氣刀相鄰設(shè)置的用于去除氣體、液體或者這兩者的抽取器，和構(gòu)造成可控制通過所述抽取器的氣體抽取速率和通過所述氣刀的氣體出口以便實(shí)現(xiàn)所述角度的調(diào)節(jié)器。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述氣刀的出口和所述抽取器的入口形成在大致為平的表面上，所述抽取器的入口和所述出口之間的距離是所述平的表面在另一側(cè)延伸至所述氣刀的所述抽取器的距離的0.5倍至0.8倍。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述出口與所述表面形成的角度在85°和70°之間。
5.一種光刻投影裝置，所述光刻投影裝置設(shè)置成可通過液體將圖案從圖案形成裝置投射到襯底上，所述光刻投影裝置包括構(gòu)造成可將氣體提供到待干燥的表面上的氣刀、第一抽取器和第二抽取器，所述第一抽取器和第二抽取器設(shè)置在所述氣刀的相對(duì)側(cè)上并且構(gòu)造成從所述表面上去除氣體、液體或者兩者。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的裝置，其特征在于，所述第一抽取器和所述氣刀之間的距離是所述氣刀和所述第二抽取器之間的距離的0.5倍和0.8倍之間。
7.一種光刻投影裝置，所述光刻投影裝置設(shè)置成可通過液體將圖案從圖案形成裝置投射到襯底上，所述光刻投影裝置包括構(gòu)造成可從表面上去除液體的氣刀，所述氣刀這樣設(shè)置，使得通過在液體中形成壓力剃度而阻斷液體的通道。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的裝置，其特征在于，所述光刻投影裝置還包括構(gòu)造成可控制氣體的流率的流量控制器，使得在所述表面、所述氣刀和抽取器之間建立至少0.05巴的局部壓力。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的裝置，其特征在于，所述氣刀設(shè)置成可提供以50和200米/秒之間的速度從氣刀出來的氣流。
10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的裝置，其特征在于，所述氣刀是所述裝置的干燥裝置的一部分，用于干燥浸入液體中之后的物件，或者是液體限制結(jié)構(gòu)的一部分，其至少部分地包圍其中存在液體的空間。
11.根據(jù)權(quán)利要求7所述的裝置，其特征在于，通過在液體上面流過的氣體的剪切作用去除所述液體。
12.一種光刻投影裝置，所述光刻投影裝置設(shè)置成可通過液體將圖案從圖案形成裝置投射到襯底上，所述光刻投影裝置包括構(gòu)造成可將氣體提供到表面上的氣刀，其中所述氣刀包括排出氣體的出口，所述出口的寬度在10至50微米之間，長度在100至500微米之間。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的裝置，其特征在于，所述氣刀包括設(shè)置在所述出口上游的腔室。
14.根據(jù)權(quán)利要求12所述的裝置，其特征在于，所述出口呈現(xiàn)狹縫的形式。
15.根據(jù)權(quán)利要求12所述的裝置，其特征在于，所述光刻投影裝置還包括與所述氣刀相鄰設(shè)置的用于去除氣體、液體或者兩者的抽取器。
16.一種光刻投影裝置，所述光刻投影裝置設(shè)置成可通過液體將圖案從圖案形成裝置投射到襯底上，所述光刻投影裝置包括構(gòu)造成可將氣體提供到表面上的氣刀、與所述氣刀相鄰的用于去除氣體、液體或者兩者的抽取器和構(gòu)造成可將從所述氣刀出來的氣體流率控制在進(jìn)入所述抽取器的氣體流率的20％之內(nèi)的流量調(diào)節(jié)器。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的裝置，其特征在于，所述光刻投影裝置還包括構(gòu)造成可控制在被干燥的所述表面的位置使得所述表面事的點(diǎn)在所述氣刀之前通過所述抽取器的定位裝置。
18.根據(jù)權(quán)利要求16所述的裝置，其特征在于，從所述氣刀出來的所述氣體流率在75和750升/每分鐘/每米氣刀出口長度之間。
19.根據(jù)權(quán)利要求16所述的裝置，其特征在于，所述氣刀的出口離開所述抽取器的入口的距離在0.2和8毫米之間。
20.一種器件制造方法，所述方法包括通過液體將圖案化的輻射光束投射到襯底上，其中用從氣刀的出口出來的氣流去除表面上的液體，所述出口的寬度在10至50微米之間和長度在100至500微米之間。
21.一種器件制造方法，所述方法包括通過液體將圖案化的輻射光束投射到襯底上，其中用在70°至85°之間的角度下撞擊到表面上的氣流去除所述表面上的液體。
22.一種器件制造方法，所述方法包括通過液體將圖案化的輻射光束投射到襯底上，其中通過由氣體在液體中形成壓力剃度去除表面上的液體。
全文摘要
構(gòu)造成可干燥浸入式光刻裝置中的表面的氣刀被優(yōu)化設(shè)計(jì)，以便通過保證在被干燥的表面上的液體膜中建立壓力剃度來去除液體。
文檔編號(hào)H01L21/00GK1892438SQ20061010012
公開日2007年1月10日 申請(qǐng)日期2006年6月27日 優(yōu)先權(quán)日2005年6月28日
發(fā)明者N·R·坎帕, S·N·L·唐德斯, C·A·胡根達(dá)姆, N·坦凱特, S·舒勒波夫 申請(qǐng)人:Asml荷蘭有限公司