光刻装置和器件制造方法转让专利
申请号 : CN200410068266.6
文献号 : CN1591192B
文献日 : 2010-10-06
发明人 : M·M·T·M·迪里奇斯 , S·N·L·当德斯 , J·H·W·贾科布斯 , H·詹森 , E·R·鲁普斯特拉 , J·J·S·M·梅坦斯 , M·K·斯塔文加 , B·斯特里克 , M·C·M·维哈根 , L·塞恩蒂恩斯-格鲁达
申请人 : ASML荷兰有限公司
摘要 :
本发明提供一种光刻投射装置，包括：用于提供辐射投射光束的辐射系统；用于支撑构图装置的支撑结构，所述构图装置用于根据所需的图案对投射光束进行构图；用于保持基底的基底台；用于将带图案的光束投射到基底的目标部分上的投射系统；用于以浸液至少部分填充所述投射系统的最后元件和所述基底之间的空间的液体供给系，其中所述液体供给系统包括在浸液进入所述空间前照射所述浸液的紫外线光源；而且所述液体供给系统在所述投射系统的投射镜头周围形成无接触密封，从而所述浸液被限定为填充与所述投射系统面对的基底的主要表面和所述投射系统的最后元件之间的空间。
权利要求 :
1.一种光刻投射装置，包括：
用于提供辐射投射光束的辐射系统；
用于支撑构图装置的支撑结构，所述构图装置用于根据所需的图案对投射光束进行构图；
用于保持基底的基底台；
用于将带图案的光束投射到基底的目标部分上的投射系统；
用于以浸液至少部分填充所述投射系统的最后元件和所述基底之间的空间的液体供给系统，其特征在于：所述液体供给系统包括在浸液进入所述空间前照射所述浸液的紫外线光源；而且所述液体供给系统在所述投射系统的投射镜头周围形成无接触密封，从而所述浸液被限定为填充与所述投射系统面对的基底的主要表面和所述投射系统的最后元件之间的空间。
2.如权利要求1所述的光刻投射装置，其中所述液体供给系统包括用于净化所述浸液的液体净化器。
3.根据权利要求2的光刻投射装置，其中所述液体净化器包括蒸馏单元。
4.根据权利要求2的光刻投射装置，其中所述液体净化器包括用于减少浸液的碳氮化合物含量的单元。
5.根据权利要求2的光刻投射装置，其中所述液体净化器包括脱矿物质器。
6.根据权利要求5的光刻投射装置，其中所述脱矿物质器是反渗透单元、离子交换单元或去离子单元。
7.根据权利要求2的光刻投射装置，其中所述液体净化器包括过滤器。
8.根据权利要求7的光刻投射装置，其中所述过滤器与所述液体供给系统中一个或多个另外部件动态隔开。
9.根据权利要求1的光刻投射装置，其中液体供给系统包括在第二次全部或部分地净化或不净化所述浸液的条件下，在所述空间用于重复使用浸液的重复循环装置。
10.根据权利要求2的光刻投射装置，其中所述液体供给系统还包括用于将浸液从所述液体净化器提供到所述空间的循环装置。
11.根据权利要求2的光刻投射装置，其中浸液为水或水溶液，并且液体净化器用于净化所述水或水溶液，从而使其具有一个或多个下述性质(a)到(f)：(a)0.055微西门子/cm到0.5微西门子/cm的电导率；
(b)5到8的pH值；
(c)5ppb或更少的有机化合物含量；
(d)每毫升浸液中50nm的尺寸或更大的微粒含量不超过2微粒；
(e)15ppb或更少的溶解氧浓度；以及(f)500pt或更少的二氧化硅含量。
12.根据权利要求2的光刻投射装置，其中浸液为水或水溶液，并且液体净化器用于净化所述水或水溶液，从而使其具有一个或多个下述性质(a)到(f)：(a)0.055微西门子/cm到0.5微西门子/cm的电导率；
(b)6到8的pH值；
(c)1ppb或更少的有机化合物含量；
(d)每毫升浸液中50nm的尺寸或更大的微粒含量不超过0.5微粒；
(e)5ppb或更少的溶解氧浓度；以及(f)100ppt或更少的二氧化硅含量。
13.如权利要求1所述的光刻投射装置，进一步包括：用于防止所述浸液被可见光照射的第一装置。
14.根据权利要求13的光刻投射装置，其中所述第一装置为容器或对可见光非透明的包围所述液体供给系统的外罩。
15.根据权利要求13的光刻投射装置，其中所述第一装置包括将浸液从浸液源提供到所述空间的导管，该导管对可见光非透明。
16.如权利要求1所述的光刻投射装置，其中所述液体供给系统还包括用于将生命体生长抑制化学药品加入所述浸液的装置。
17.如权利要求16所述的光刻投射装置，其中所述浸液包括至少一种生命体生长抑制化学药品。
18.根据权利要求1的光刻投射装置，其中液体供给系统包括包含浸液的液体容纳系统。
说明书 :
技术领域
本发明涉及一种光刻投射装置，包括：
-用于提供辐射投射光束的照明系统；
-用于支撑构图装置的支撑结构，所述构图装置用于根据所需的图案对投射光束进行构图；
-用于保持基底的基底台；
-用于将带图案的光束投射到基底的目标部分上的投射系统。以及
-用于以浸液至少部分填充所述投射系统的最后元件和所述基底之间的空间的液体供给系统。
背景技术
这里使用的术语“构图装置”应广义地解释为能够给入射的辐射光束赋予带图案的截面的装置，其中所述图案与要在基底的目标部分上形成的图案一致；本文中也使用术语“光阀”。一般地，所述图案与在目标部分中形成的器件如集成电路或者其它器件的特定功能层相对应(如下文)。这种构图装置的示例包括：
■掩模。掩模的概念在光刻中是公知的。它包括如二进制型、交替相移型、和衰减相移型的掩模类型，以及各种混合掩模类型。这种掩模在辐射光束中的布置使入射到掩模上的辐射能够根据掩模上的图案而选择性地被透射(在透射掩模的情况下)或者被反射(在反射掩模的情况下)。在使用掩模的情况下，支撑结构一般是一个掩模台，它能够保证掩模被保持在入射光束中的所需位置，并且如果需要该台会相对光束移动。
■可编程反射镜阵列。这种设备的一个例子是具有一粘弹性控制层和一反射表面的矩阵可寻址表面。这种装置的基本原理是(例如)反射表面的已寻址区域将入射光反射为衍射光，而未寻址区域将入射光反射为非衍射光。用一个适当的滤光器，从反射的光束中滤除所述非衍射光，只保留衍射光；按照这种方式，光束根据矩阵可寻址表面的定址图案而产生图案。可编程反射镜阵列的另一实施例利用微小反射镜的矩阵排列，通过使用适当的局部电场，或者通过使用压电致动器装置，使得每个反射镜能够独立地关于一轴倾斜。再者，反射镜是矩阵可寻址的，由此已寻址反射镜以与未寻址反射镜不同的方向将入射的辐射光束反射；按照这种方式，根据矩阵可寻址反射镜的定址图案对反射光束进行构图。可以用适当的电子装置进行该所需的矩阵定址。在上述两种情况中，构图装置可包括一个或者多个可编程反射镜阵列。反射镜阵列的更多信息可以从例如美国专利US5,296,891、美国专利US5,523,193、PCT专利申请WO 98/38597和WO 98/33096中获得，这些文献在这里引入作为参照。在可编程反射镜阵列的情况中，所述支撑结构可以是框架或者工作台，例如所述结构根据需要可以是固定的或者是可移动的。
■可编程LCD阵列，例如由美国专利US 5,229,872给出的这种结构，它在这里引入作为参照。如上所述，在这种情况下支撑结构可以是框架或者工作台，例如所述结构根据需要可以是固定的或者是可移动的。
为简单起见，本文的其余部分在一定的情况下具体以掩模和掩模台为例；可是，在这样的例子中所讨论的一般原理应适用于上述更宽范围的构图装置。
光刻投射装置可以用于例如集成电路(IC)的制造。在这种情况下，构图装置可产生对应于IC一个单独层的电路图案，该图案可以成像在已涂覆辐射敏感材料(抗蚀剂)层的基底(硅晶片)的目标部分上(例如包括一个或者多个管芯(die))。一般的，单一的晶片将包含相邻目标部分的整个网格，该相邻目标部分由投射系统逐个相继辐射。在目前采用掩模台上的掩模进行构图的装置中，有两种不同类型的机器。一类光刻投射装置是，通过将全部掩模图案一次曝光在目标部分上而辐射每一目标部分；这种装置通常称作晶片步进器。另一种装置(通常称作步进-扫描装置)通过在投射光束下沿给定的参考方向(“扫描”方向)依次扫描掩模图案、并同时沿与该方向平行或者反平行的方向同步扫描基底台来辐射每一目标部分；因为一般来说，投射系统有一个放大系数M(通常＜1)，因此对基底台的扫描速度V是对掩模台扫描速度的M倍。关于如这里描述的光刻设备的更多信息可以从例如美国专利US6,046,792中获得，该文献这里作为参考引入。
在用光刻投射装置的制造方法中，(例如在掩模中的)图案成像在至少部分由一层辐射敏感材料(抗蚀剂)覆盖的基底上。在这种成像步骤之前，可以对基底进行各种处理，如打底，涂覆抗蚀剂和弱烘烤。在曝光后，可以对基底进行其它的处理，如曝光后烘烤(PEB)，显影，强烘烤和测量/检查成像特征。以这一系列工艺为基础，对例如IC的器件的单层形成图案。这种图案层然后可进行任何不同的处理，如蚀刻、离子注入(掺杂)、金属化、氧化、化学-机械抛光等完成一单层所需的所有处理。如果需要多层，那么对每一新层重复全部步骤或者其变化。最终，在基底(晶片)上出现器件阵列。然后采用例如切割或者锯割技术将这些器件彼此分开，单个器件可以安装在载体上，与管脚等连接。关于这些处理的进一步信息可从例如Peter van Zant的“微芯片制连半导体加工实践入门(Microchip Fabrication：A Practical Guide toSemiconductor Processing)”一书(第三版，McGraw Hill PublishingCo.，1997，ISBN 0-07-067250-4)中获得，这里作为参考引入。
为了简单起见，投射系统在下文称为“镜头”；可是，该术语应广义地解释为包含各种类型的投射系统，包括例如折射光学装置，反射光学装置，和反折射系统。照射系统还可以包括根据这些设计类型中任一设计的操作部件，该操作部件用于引导、整形或者控制辐射投射光束，这种部件在下文还可共同地或者单独地称作“镜头”。另外，光刻装置可以具有两个或者多个基底台(和/或两个或者多个掩模台)。在这种“多级式”器件中，可以并行使用这些附加台，或者可以在一个或者多个台上进行准备步骤，而一个或者多个其它台用于曝光。例如在美国专利US5,969,441和WO98/40791中描述的二级光刻装置，这里作为参考引入。
已有人提出将光刻投射装置中的基底浸没在液体中，该液体具有相对高的折射率，例如水，从而填充投射镜头的最后光学元件和基底之间的空间。其出发点是能够成像更小的特征，因为曝光辐射在液体中比在空气和真空中将具有更短的波长。(液体的效果也可以看作增加系统的有效数值孔径(NA)，并且也可以增加聚焦深度)。
一个方案是将基底或基底和基底台浸没在液体室中(参照例子US4,509,852，这里作为参考引入)。
对液体供给系统提出的另一个解决方案是仅在基底的局部区域，和投射系统的最后元件和基底(该基底通常具有比投射系统的最后元件大的表面积)之间提供液体。已经提出的解决这个问题的一个方法在WO99/49504中披露，这里作为参考引入。如图2和3所述，液体由至少一个入口IN提供到基底上，优选的相对最后元件沿基底的移动方向，并且在经过投射系统下后，由至少一个出口OUT除去。即，当基底在-X方向在元件下扫描时，在元件的+X侧提供液体，并且在-X侧去除。图2示出了示意性的设置，其中液体通过入口IN提供，并且通过出口OUT在元件的另一侧吸取，该出口连接到低压源。在图2的描述中，液体沿相对最后元件的基底的移动方向提供，虽然这不是必需的情况。位于最后元件周围的各种方向和数量的入和出口是可能的，一个例子在图3中示出，其中在最后元件周围的常规图案中提供四套在各侧带有出口的入口。
另一个解决方案是通过密封件将液体容纳在基底的局部区域，该密封件沿投射系统的最后元件和基底台之间的空间的至少一部分边缘延伸。虽然在Z方向(在光轴方向)可以存在一些相对移动，但是密封件基本相对在XY平面中的投射系统固定。在密封件和基底的表面之间形成密封。作为优选方式该密封为非接触密封，例如气密封。
需要仔细控制浸液的性质，使得其光学性质保持恒定，并且提供的元件和投射系统不会由沉淀物污染。
■掩模。掩模的概念在光刻中是公知的。它包括如二进制型、交替相移型、和衰减相移型的掩模类型，以及各种混合掩模类型。这种掩模在辐射光束中的布置使入射到掩模上的辐射能够根据掩模上的图案而选择性地被透射(在透射掩模的情况下)或者被反射(在反射掩模的情况下)。在使用掩模的情况下，支撑结构一般是一个掩模台，它能够保证掩模被保持在入射光束中的所需位置，并且如果需要该台会相对光束移动。
■可编程反射镜阵列。这种设备的一个例子是具有一粘弹性控制层和一反射表面的矩阵可寻址表面。这种装置的基本原理是(例如)反射表面的已寻址区域将入射光反射为衍射光，而未寻址区域将入射光反射为非衍射光。用一个适当的滤光器，从反射的光束中滤除所述非衍射光，只保留衍射光；按照这种方式，光束根据矩阵可寻址表面的定址图案而产生图案。可编程反射镜阵列的另一实施例利用微小反射镜的矩阵排列，通过使用适当的局部电场，或者通过使用压电致动器装置，使得每个反射镜能够独立地关于一轴倾斜。再者，反射镜是矩阵可寻址的，由此已寻址反射镜以与未寻址反射镜不同的方向将入射的辐射光束反射；按照这种方式，根据矩阵可寻址反射镜的定址图案对反射光束进行构图。可以用适当的电子装置进行该所需的矩阵定址。在上述两种情况中，构图装置可包括一个或者多个可编程反射镜阵列。反射镜阵列的更多信息可以从例如美国专利US5,296,891、美国专利US5,523,193、PCT专利申请WO 98/38597和WO 98/33096中获得，这些文献在这里引入作为参照。在可编程反射镜阵列的情况中，所述支撑结构可以是框架或者工作台，例如所述结构根据需要可以是固定的或者是可移动的。
■可编程LCD阵列，例如由美国专利US 5,229,872给出的这种结构，它在这里引入作为参照。如上所述，在这种情况下支撑结构可以是框架或者工作台，例如所述结构根据需要可以是固定的或者是可移动的。
为简单起见，本文的其余部分在一定的情况下具体以掩模和掩模台为例；可是，在这样的例子中所讨论的一般原理应适用于上述更宽范围的构图装置。
光刻投射装置可以用于例如集成电路(IC)的制造。在这种情况下，构图装置可产生对应于IC一个单独层的电路图案，该图案可以成像在已涂覆辐射敏感材料(抗蚀剂)层的基底(硅晶片)的目标部分上(例如包括一个或者多个管芯(die))。一般的，单一的晶片将包含相邻目标部分的整个网格，该相邻目标部分由投射系统逐个相继辐射。在目前采用掩模台上的掩模进行构图的装置中，有两种不同类型的机器。一类光刻投射装置是，通过将全部掩模图案一次曝光在目标部分上而辐射每一目标部分；这种装置通常称作晶片步进器。另一种装置(通常称作步进-扫描装置)通过在投射光束下沿给定的参考方向(“扫描”方向)依次扫描掩模图案、并同时沿与该方向平行或者反平行的方向同步扫描基底台来辐射每一目标部分；因为一般来说，投射系统有一个放大系数M(通常＜1)，因此对基底台的扫描速度V是对掩模台扫描速度的M倍。关于如这里描述的光刻设备的更多信息可以从例如美国专利US6,046,792中获得，该文献这里作为参考引入。
在用光刻投射装置的制造方法中，(例如在掩模中的)图案成像在至少部分由一层辐射敏感材料(抗蚀剂)覆盖的基底上。在这种成像步骤之前，可以对基底进行各种处理，如打底，涂覆抗蚀剂和弱烘烤。在曝光后，可以对基底进行其它的处理，如曝光后烘烤(PEB)，显影，强烘烤和测量/检查成像特征。以这一系列工艺为基础，对例如IC的器件的单层形成图案。这种图案层然后可进行任何不同的处理，如蚀刻、离子注入(掺杂)、金属化、氧化、化学-机械抛光等完成一单层所需的所有处理。如果需要多层，那么对每一新层重复全部步骤或者其变化。最终，在基底(晶片)上出现器件阵列。然后采用例如切割或者锯割技术将这些器件彼此分开，单个器件可以安装在载体上，与管脚等连接。关于这些处理的进一步信息可从例如Peter van Zant的“微芯片制连半导体加工实践入门(Microchip Fabrication：A Practical Guide toSemiconductor Processing)”一书(第三版，McGraw Hill PublishingCo.，1997，ISBN 0-07-067250-4)中获得，这里作为参考引入。
为了简单起见，投射系统在下文称为“镜头”；可是，该术语应广义地解释为包含各种类型的投射系统，包括例如折射光学装置，反射光学装置，和反折射系统。照射系统还可以包括根据这些设计类型中任一设计的操作部件，该操作部件用于引导、整形或者控制辐射投射光束，这种部件在下文还可共同地或者单独地称作“镜头”。另外，光刻装置可以具有两个或者多个基底台(和/或两个或者多个掩模台)。在这种“多级式”器件中，可以并行使用这些附加台，或者可以在一个或者多个台上进行准备步骤，而一个或者多个其它台用于曝光。例如在美国专利US5,969,441和WO98/40791中描述的二级光刻装置，这里作为参考引入。
已有人提出将光刻投射装置中的基底浸没在液体中，该液体具有相对高的折射率，例如水，从而填充投射镜头的最后光学元件和基底之间的空间。其出发点是能够成像更小的特征，因为曝光辐射在液体中比在空气和真空中将具有更短的波长。(液体的效果也可以看作增加系统的有效数值孔径(NA)，并且也可以增加聚焦深度)。
一个方案是将基底或基底和基底台浸没在液体室中(参照例子US4,509,852，这里作为参考引入)。
对液体供给系统提出的另一个解决方案是仅在基底的局部区域，和投射系统的最后元件和基底(该基底通常具有比投射系统的最后元件大的表面积)之间提供液体。已经提出的解决这个问题的一个方法在WO99/49504中披露，这里作为参考引入。如图2和3所述，液体由至少一个入口IN提供到基底上，优选的相对最后元件沿基底的移动方向，并且在经过投射系统下后，由至少一个出口OUT除去。即，当基底在-X方向在元件下扫描时，在元件的+X侧提供液体，并且在-X侧去除。图2示出了示意性的设置，其中液体通过入口IN提供，并且通过出口OUT在元件的另一侧吸取，该出口连接到低压源。在图2的描述中，液体沿相对最后元件的基底的移动方向提供，虽然这不是必需的情况。位于最后元件周围的各种方向和数量的入和出口是可能的，一个例子在图3中示出，其中在最后元件周围的常规图案中提供四套在各侧带有出口的入口。
另一个解决方案是通过密封件将液体容纳在基底的局部区域，该密封件沿投射系统的最后元件和基底台之间的空间的至少一部分边缘延伸。虽然在Z方向(在光轴方向)可以存在一些相对移动，但是密封件基本相对在XY平面中的投射系统固定。在密封件和基底的表面之间形成密封。作为优选方式该密封为非接触密封，例如气密封。
需要仔细控制浸液的性质，使得其光学性质保持恒定，并且提供的元件和投射系统不会由沉淀物污染。
发明内容
本发明的一个目的在于提供一种能够控制浸液品质的液体供给系统。
本发明提供一种光刻投射装置，包括：用于提供辐射投射光束的辐射系统；用于支撑构图装置的支撑结构，所述构图装置用于根据所需的图案对投射光束进行构图；用于保持基底的基底台；用于将带图案的光束投射到基底的目标部分上的投射系统；用于以浸液至少部分填充所述投射系统的最后元件和所述基底之间的空间的液体供给系统，其中所述液体供给系统包括在浸液进入所述空间前照射所述浸液的紫外线光源；而且所述液体供给系统在所述投射系统的投射镜头周围形成无接触密封，从而所述浸液被限定为填充与所述投射系统面对的基底的主要表面和所述投射系统的最后元件之间的空间。所述液体供给系统包括用于净化所述浸液的液体净化器。
这样，光刻投射装置可以连接到普通自来水供给，而不需要预净化的水源。由于净化水成本高，并且需要控制剩余量从而其不能排放，因此上述方案是有利的。本发明可以使用除不适合157nm波长的投射光束之外的浸液。
作为优选方式，液体净化器包括(水)蒸馏单元，并且作为附加或替换地，液体净化器包括(水)脱矿物质器。这样，由普通自来水提供的水能够供给到光刻投射装置，在那里为了作为浸液侠用，该水由净化单元的选择变为净化的。当然该水可以需要其它的添咖剂，例如润湿剂。如果浸液不是水，可以需要除蒸馏单元和脱矿物质器之外、或替换蒸馏单元和脱矿物质器的其它类型的净化器。
在一个实施例中，(水)脱矿物质器是反渗透单元。
在另一实施例中，液体净化器包括过滤器，该过滤器可以与液体供给系统中一个或更多另外的部件动态隔开。该过滤器的动态隔开有助于防止在过滤器形成的微粒群分散和向下游散发。从而可以减少晶片的微粒污染，反过来产量可以提高。
作为优选方式，液体供给系统包括在不用第二次净化所述浸液的条件下，用于在所述空间重复使用浸液的重复循环装置。该系统的优点在于：由于可以在不用重新净化的条件下重复使用浸液，从而可以改善光刻投射装置的经济性。
特别是，除光刻投射装置的投射光束外的紫外线光源可以有效地杀死在浸液(水)中存在的生命体，从而阻止进一步生长。该生命体包括以另外方式污染光刻投射装置的藻类。
在也可以解决上述问题的本发明的另一实施例中，光刻投射装置的特征在于：将浸液从浸液源供给到所述空间的导管对可见光不透明。例如藻类的生命体需要可见光，从而它们能够进行光合作用并且生长。通过阻止可见光到达浸液，浸液内任何需要光的生命体都将死去。这样，即使没有改善，也可以保持了浸液的品质，并且减少污染。
实现上述目的的一个替换方法是提供带有液体供给系统的光刻装置，该系统还包括用于在所述浸液加入生命体生长抑制化学药品的装置。
在这个解决方案中，可以通过化学攻击杀死例如藻类的生命体。
本发明也提供在光刻投射装置的投射系统的最后元件和被成像的基底之间的空间中的浸液，其中所述浸液包括水和至少一种生命体生长抑制化学药品。该浸液有助于减少污染，并且比没有包括生命体生长抑制化学药品的浸液容易控制成份。
在也解决上述问题的另一实施例中，光刻投射装置的特征在于：浸液为水或水溶液，其具有一个或多个，优选为全部下述性质(a)到(f)：
(a)0.055微西门子(microSiemens)/cm到0.5微西门子/cm的电导率；
(b)5到8，优选为6到8的pH值；
(c)5ppb或更少，优选为1ppb或更少的有机化合物含量；
(d)每毫升浸液中50nm的尺寸或更大的微粒含量不超过2微粒，优选不超过0.5微粒；
(e)15ppb或更少，优选为5ppb或更少的溶解氧浓度；以及
(f)500ppt或更少，优选为100ppt或更少的二氧化硅含量。
在这个实施例中，浸液具有高纯度，导致减少接触液体的系统中各种元件的污染，并有助于避免光学变化或瑕疵。本发明实施例中使用的浸液可以使用液体净化器净化，该净化器结合入上述光刻装置，或使用远距离净化系统(例如提供液体到光刻装置和其它用户的过滤器或净化器使用点)。特别是，该实施例的装置可以避免或减少下面的一个或多个难题的影响：
-由从元件/基底表面干燥或排出浸液导致水在光学元件和/或基底上的污染；
-有机物种对投射系统外部元件的污染；
-由在聚焦平面中或靠近聚焦平面的微粒或气泡引起印制瑕疵；
-光学瑕疵，例如杂散光；
-通过与浸液中的材料作用损坏抗蚀剂(例如底座)，并且通过杂质沉积引起抗蚀剂表面污染。
本发明还提供一种在浸没光刻投射装置的投射系统的最后元件和被成像的基底之间使用的浸液，其中所述浸液具有一个或多个，优选为全部下述性质(a)到(f)：
(a)0.055微西门子/cm到0.5微西门子/cm的电导率；
(b)5到8，优选为6到8的pH值；
(c)5ppb或更少，优选为1ppb或更少的有机化合物含量；
(d)每毫升浸液中50nm的尺寸或更大的微粒含量不超过2微粒，优选不超过0.5微粒；
(e)15ppb或更少，优选为5ppb或更少的溶解氧浓度；以及
(f)500ppt或更少，优选为100ppt或更少的二氧化硅含量。
该浸液有助于避免水的污染，并且有助于避免或减少上面提到的困难。
依据本发明的另一方面，提供一种包括下面步骤的器件制造方法：
-提供至少部分由辐射敏感材料覆盖的基底；
-使用辐射系统提供辐射投射光束；
-使用构图装置以在投射光束横截面赋予图案；
-将带图案的辐射光束投射在辐射敏感材料层的目标部分；
-提供浸液，该浸液至少部分填充所述投射步骤使用的投射系统的最后元件和所述基底之间的空间，其特征在于：提供未处理的水到所述光刻投射装置，并且使用液体净化器净化所述未处理的水，用于在所述提供浸液步骤前立即净化该水；或
其特征在于：通过对可见光不透明的导管将所述浸液从浸液源提供到所述空间；或
其特征在于：在所述提供浸液步骤前在所述浸液中加入至少一种生命体生长抑制化学药品；或
其特征在于：所述浸液为水或水溶液，其具有一个或多个，优选为全部下述性质(a)到(f)：
(a)0.055微西门子/cm到0.5微西门子/cm的电导率；
(b)5到8，优选为6到8的pH值；
(c)5ppb或更少，优选为1ppb或更少的有机化合物含量；
(d)每毫升浸液中50nm的尺寸或更大的微粒含量不超过2微粒，优选不超过0.5微粒；
(e)15ppb或更少，优选为5ppb或更少的溶解氧浓度；以及
(f)500ppt或更少，优选为100ppt或更少的二氧化硅含量。
虽然在本文中，详细的参考可以由依据制造IC的本发明的装置实现，但是应该明确理解这些装置可能具有其它应用。例如，它可用于制造集成光学系统、用于磁畴存储器的引导和检测图案、液晶显示板、薄膜磁头等等。本领域的技术人员将理解，在这种可替换的用途范围中，在说明书中任何术语“中间掩模版”，“晶片”或者“管芯”的使用应认为分别可以由更普通的术语“掩模”，“基底”和“目标部分”代替。
在本文件中，使用的术语“辐射”和“光束”包含所有类型的电磁辐射，包括紫外辐射(例如具有365，248，193，157或者126nm的波长)。
本发明提供一种光刻投射装置，包括：用于提供辐射投射光束的辐射系统；用于支撑构图装置的支撑结构，所述构图装置用于根据所需的图案对投射光束进行构图；用于保持基底的基底台；用于将带图案的光束投射到基底的目标部分上的投射系统；用于以浸液至少部分填充所述投射系统的最后元件和所述基底之间的空间的液体供给系统，其中所述液体供给系统包括在浸液进入所述空间前照射所述浸液的紫外线光源；而且所述液体供给系统在所述投射系统的投射镜头周围形成无接触密封，从而所述浸液被限定为填充与所述投射系统面对的基底的主要表面和所述投射系统的最后元件之间的空间。所述液体供给系统包括用于净化所述浸液的液体净化器。
这样，光刻投射装置可以连接到普通自来水供给，而不需要预净化的水源。由于净化水成本高，并且需要控制剩余量从而其不能排放，因此上述方案是有利的。本发明可以使用除不适合157nm波长的投射光束之外的浸液。
作为优选方式，液体净化器包括(水)蒸馏单元，并且作为附加或替换地，液体净化器包括(水)脱矿物质器。这样，由普通自来水提供的水能够供给到光刻投射装置，在那里为了作为浸液侠用，该水由净化单元的选择变为净化的。当然该水可以需要其它的添咖剂，例如润湿剂。如果浸液不是水，可以需要除蒸馏单元和脱矿物质器之外、或替换蒸馏单元和脱矿物质器的其它类型的净化器。
在一个实施例中，(水)脱矿物质器是反渗透单元。
在另一实施例中，液体净化器包括过滤器，该过滤器可以与液体供给系统中一个或更多另外的部件动态隔开。该过滤器的动态隔开有助于防止在过滤器形成的微粒群分散和向下游散发。从而可以减少晶片的微粒污染，反过来产量可以提高。
作为优选方式，液体供给系统包括在不用第二次净化所述浸液的条件下，用于在所述空间重复使用浸液的重复循环装置。该系统的优点在于：由于可以在不用重新净化的条件下重复使用浸液，从而可以改善光刻投射装置的经济性。
特别是，除光刻投射装置的投射光束外的紫外线光源可以有效地杀死在浸液(水)中存在的生命体，从而阻止进一步生长。该生命体包括以另外方式污染光刻投射装置的藻类。
在也可以解决上述问题的本发明的另一实施例中，光刻投射装置的特征在于：将浸液从浸液源供给到所述空间的导管对可见光不透明。例如藻类的生命体需要可见光，从而它们能够进行光合作用并且生长。通过阻止可见光到达浸液，浸液内任何需要光的生命体都将死去。这样，即使没有改善，也可以保持了浸液的品质，并且减少污染。
实现上述目的的一个替换方法是提供带有液体供给系统的光刻装置，该系统还包括用于在所述浸液加入生命体生长抑制化学药品的装置。
在这个解决方案中，可以通过化学攻击杀死例如藻类的生命体。
本发明也提供在光刻投射装置的投射系统的最后元件和被成像的基底之间的空间中的浸液，其中所述浸液包括水和至少一种生命体生长抑制化学药品。该浸液有助于减少污染，并且比没有包括生命体生长抑制化学药品的浸液容易控制成份。
在也解决上述问题的另一实施例中，光刻投射装置的特征在于：浸液为水或水溶液，其具有一个或多个，优选为全部下述性质(a)到(f)：
(a)0.055微西门子(microSiemens)/cm到0.5微西门子/cm的电导率；
(b)5到8，优选为6到8的pH值；
(c)5ppb或更少，优选为1ppb或更少的有机化合物含量；
(d)每毫升浸液中50nm的尺寸或更大的微粒含量不超过2微粒，优选不超过0.5微粒；
(e)15ppb或更少，优选为5ppb或更少的溶解氧浓度；以及
(f)500ppt或更少，优选为100ppt或更少的二氧化硅含量。
在这个实施例中，浸液具有高纯度，导致减少接触液体的系统中各种元件的污染，并有助于避免光学变化或瑕疵。本发明实施例中使用的浸液可以使用液体净化器净化，该净化器结合入上述光刻装置，或使用远距离净化系统(例如提供液体到光刻装置和其它用户的过滤器或净化器使用点)。特别是，该实施例的装置可以避免或减少下面的一个或多个难题的影响：
-由从元件/基底表面干燥或排出浸液导致水在光学元件和/或基底上的污染；
-有机物种对投射系统外部元件的污染；
-由在聚焦平面中或靠近聚焦平面的微粒或气泡引起印制瑕疵；
-光学瑕疵，例如杂散光；
-通过与浸液中的材料作用损坏抗蚀剂(例如底座)，并且通过杂质沉积引起抗蚀剂表面污染。
本发明还提供一种在浸没光刻投射装置的投射系统的最后元件和被成像的基底之间使用的浸液，其中所述浸液具有一个或多个，优选为全部下述性质(a)到(f)：
(a)0.055微西门子/cm到0.5微西门子/cm的电导率；
(b)5到8，优选为6到8的pH值；
(c)5ppb或更少，优选为1ppb或更少的有机化合物含量；
(d)每毫升浸液中50nm的尺寸或更大的微粒含量不超过2微粒，优选不超过0.5微粒；
(e)15ppb或更少，优选为5ppb或更少的溶解氧浓度；以及
(f)500ppt或更少，优选为100ppt或更少的二氧化硅含量。
该浸液有助于避免水的污染，并且有助于避免或减少上面提到的困难。
依据本发明的另一方面，提供一种包括下面步骤的器件制造方法：
-提供至少部分由辐射敏感材料覆盖的基底；
-使用辐射系统提供辐射投射光束；
-使用构图装置以在投射光束横截面赋予图案；
-将带图案的辐射光束投射在辐射敏感材料层的目标部分；
-提供浸液，该浸液至少部分填充所述投射步骤使用的投射系统的最后元件和所述基底之间的空间，其特征在于：提供未处理的水到所述光刻投射装置，并且使用液体净化器净化所述未处理的水，用于在所述提供浸液步骤前立即净化该水；或
其特征在于：通过对可见光不透明的导管将所述浸液从浸液源提供到所述空间；或
其特征在于：在所述提供浸液步骤前在所述浸液中加入至少一种生命体生长抑制化学药品；或
其特征在于：所述浸液为水或水溶液，其具有一个或多个，优选为全部下述性质(a)到(f)：
(a)0.055微西门子/cm到0.5微西门子/cm的电导率；
(b)5到8，优选为6到8的pH值；
(c)5ppb或更少，优选为1ppb或更少的有机化合物含量；
(d)每毫升浸液中50nm的尺寸或更大的微粒含量不超过2微粒，优选不超过0.5微粒；
(e)15ppb或更少，优选为5ppb或更少的溶解氧浓度；以及
(f)500ppt或更少，优选为100ppt或更少的二氧化硅含量。
虽然在本文中，详细的参考可以由依据制造IC的本发明的装置实现，但是应该明确理解这些装置可能具有其它应用。例如，它可用于制造集成光学系统、用于磁畴存储器的引导和检测图案、液晶显示板、薄膜磁头等等。本领域的技术人员将理解，在这种可替换的用途范围中，在说明书中任何术语“中间掩模版”，“晶片”或者“管芯”的使用应认为分别可以由更普通的术语“掩模”，“基底”和“目标部分”代替。
在本文件中，使用的术语“辐射”和“光束”包含所有类型的电磁辐射，包括紫外辐射(例如具有365，248，193，157或者126nm的波长)。
附图说明
现将仅通过举例的方式，参考附加的示意性附图描述本发明的实施例。
图1示出了依据本发明实施例的光刻投射装置；
图2示出了依据本发明实施例的液体容纳系统；
图3在平面中示出了图3的系统；
图4示出了依据本发明实施例的另一液体容纳系统；
图5示出了依据本发明的从水源到处理的液体供给系统。
在附图中，相应的附图标记表示相应的部件。
图1示出了依据本发明实施例的光刻投射装置；
图2示出了依据本发明实施例的液体容纳系统；
图3在平面中示出了图3的系统；
图4示出了依据本发明实施例的另一液体容纳系统；
图5示出了依据本发明的从水源到处理的液体供给系统。
在附图中，相应的附图标记表示相应的部件。
具体实施方式
实施例1
图1示意性地表示了本发明一具体实施方案的一光刻投射装置1。该装置包括：
-辐射系统Ex、IL，用于提供辐射投射光束PB(例如DUV辐射)，在这个具体情况中，辐射系统还包括辐射源LA；
-第一物体台(掩模台)MT，设有用于保持掩模MA(例如中间掩模版)的掩模保持器，并与用于将该掩模相对于物体PL精确定位的第一定位装置连接；
-第二物体台(基底台)WT，设有用于保持基底W(例如涂覆抗蚀剂的硅晶片)的基底保持器，并与用于将基底相对于物体PL精确定位的第二定位装置连接；
-投射系统(“镜头”)PL(例如反射系统)，用于将掩模MA的辐射部分成像在基底W的目标部分C(例如包括一个或多个管芯(die))上。
如这里指出的，该装置属于透射型(即具有透射掩模)。可是，一般来说，它还可以是例如反射型(具有反射掩模)。另外，该装置可以利用其它种类的构图装置，如上述涉及的可编程反射镜阵列型。
辐射源LA(例如受激准分子激光器)产生辐射光束。该光束直接或在横穿过如扩束器Ex等调节装置后，馈送到照明系统(照明器)IL上。照明器IL可以包括调节装置AM，用于设定光束强度分布的外和/或内径向量(通常分别称为σ-外和σ-内)。另外，它一般包括各种其它部件，如积分器IN和聚光器CO。按照这种方式，照射到掩模MA上的光束PB在其横截面具有所需的均匀度和强度分布。
应该注意，图1中的辐射源LA可以置于光刻投射装置的壳体中(例如当辐射源LA是汞灯时经常是这种情况)，但也可以远离光刻投射装置，其产生的辐射光束被(例如通过合适的定向反射镜的帮助)引导至该装置中；当光源LA是受激准分子激光器时通常是后面的那种情况。本发明和权利要求包含这两种方案。
光束PB然后与保持在掩模台MT上的掩模MA相交。横向穿过掩模MA后，光束PB通过镜头PL，该镜头将光束PB聚焦在基底W的目标部分C上。在第二定位装置PW(和干涉测量装置IF)的辅助下，基底台WT可以精确地移动，例如在光束PB的光路中定位不同的目标部分C。类似地，例如在从掩模库中机械取出掩模MA后或在扫描期间，可以使用第一定位装置PM将掩模MA相对光束PB的光路进行精确定位。一般地，用图1中未明确显示的长冲程模块(粗略定位)和短冲程模块(精确定位)，可以实现物体台MT、WT的移动。可是，在晶片步进器中(与步进-扫描装置相对)，掩模台MT可与短冲程致动装置连接，或者固定。掩模MA与基底W可以使用掩模对准标记M1、M2和基底对准标记P1、P2进行对准。
所示的装置可以按照二种不同模式使用：
1.在步进模式中，掩模台MT基本保持不动，并且整个掩模图像被一次投射(即单“闪”)到目标部分C上。然后基底台WT沿x和/或y方向移动，以使不同的目标部分C能够由光束PB照射；
2.在扫描模式中，基本为相同的情况，但是给定的目标部分C没有暴露在单“闪”中。取而代之的是，掩模台MT沿给定的方向(所谓的“扫描方向”，例如y方向)以速度v移动，以使投射光束PB在掩模图像上扫描；同时，基底台WT沿相同或者相反的方向以速度V＝Mv同时移动，其中M是镜头PL的放大率(通常M＝1/4或1/5)。在这种方式中，可以曝光相当大的目标部分C，而没有牺牲分辨率。
图4示出了在投射系统PL和基底W之间的液体贮池10，该贮池位于基底台WT上。液体贮池10由较高折射率，例如水或水中的颗粒悬浮的液体11通过入口/出口管13填充。该液体起到投射光束的辐射在该液体中比在空气或真空中有更短的波长的作用，以允许处理更小的特征。众所周知，投射系统的分辨率限度和其它参数由投射光束的波长和系统的数值孔径确定。液体的存在也可以看作是增加有效的数值孔径。此外，在固定的数值孔径下，该液体用于增加场的深度。
作为优选方式，贮池10在投射镜头周围形成无接触密封，从而该液体被限定为填充面对投射系统PL的基底的主要表面和投射系统PL的最后光学元件之间的空间。贮池由位于投射镜头PL的最后元件下并环绕该镜头的密封元件12形成。从而，液体容纳系统LCS仅在基底的局部区域上提供液体。密封元件12形成液体容纳系统LCS的部分，用于以液体填充投射系统的最后元件和传感器10(或基底W)之间的空间。该液体注入投射镜头下和密封元件12内的空间。密封元件12在投射镜头的底部元件上方延伸少许，并且液体升高至最后元件上方，从而提供液体缓冲器。密封元件12具有内边缘，该内边缘在上端紧密地符合投射系统或其最后元件的形状，并且可以，例如是圆形的。在底部该内边缘形成紧密地符合成像区域的形状，例如矩形的孔径，虽然这并不必要。投射光束穿过该孔径。
液体11由密封器件16限定在贮池10中。如图2所示，密封器件为非接触密封，即气密封。该气密封由气体，即空气或复合空气形成，在低压下通过入口15供给到密封元件12和基底W之间的间隙，并且由第一出口14抽出。安置气体入口15上的过压，第一出口14上的真空级别和间隙的几何形状，从而存在高速率气流向内朝向限定液体11的装置的光轴流动。如带有任何密封那样，一些液体可能溢出，例如在第一出口14上。
图2和3也示出了由一个或多个入口IN、出口OUT、基底W和投射镜头PL的最后元件限定的液体贮池。与图4的液体容纳系统相似，图2和3的液体容纳系统包括一个或多个入口IN和出口OUT，在投射系统的最后元件和基底的主要表面的局部区域之间的空间供给液体。
图2和3以及图4的液体容纳系统LCS，也包括其它方案，例如基底W和全部基底台WT浸没其中的液池都能够与图5示出的本发明的液体供给系统一起使用。
图5更详细示出了液体供给系统100。例如，液体容纳系统LCS可以是如上所述的任何一种容纳系统。液体供给系统100构成光刻投射装置的部分。设计该液体供给装置，从而例如自来水源的标准水源80可以用作为浸液体源。然而，也可以使用其它液体源，在这种情况下更可能使用如下所述的重复循环，并且净化变得更重要。
在其适合作为浸液之前，自来水需要液体净化器的处理。由于在使用中会发生污染，因此如果循环的话其它浸液也特别需要这种处理。在优选实施例中，净化器可以是蒸馏单元120和/或脱矿物质器130和/或减少液体的碳氢化合物含量的单元140和/或过滤器150。脱矿物质器130可以是如下单元的任何一种，例如：反渗透单元、离子交换单元或通电去离子单元、或两个或更多这些单元的组合。作为典型方式，脱矿物质器减少水或水溶液中离子化合物的含量，从而水的电导率在0.055微西门子/cm和0.5微西门子/cm之间。脱矿物质器也可以将二氧化硅含量减少到500ppt或更少，优选减少到100ppt或更少。
减少液体的碳氢化合物含量的单元140可以是吸收碳氢化合物(例如木炭或聚合材料)或由UV光源和离子交换器的结合的类型。作为典型方式，该单元140将水或水溶液中的有机化合物的含量减少到5ppb或更少，例如3ppb或更少，优选减少到1ppb或更少，更优选到0.5ppb或更少。无论如何，脱矿物质器130会将去除一些碳氢化合物。
作为典型方式，过滤器150将浸液的微粒含量减少到2微粒/毫升或更少，优选为1微粒/毫升或更少，更优选为0.5微粒/毫升或更少，其中微粒定义为具有至少50nm或更大的一个尺寸的微粒。在优选的实施例中，过滤器150与液体供给系统中的一个或更多部件动态隔离。作为典型方式，过滤器与可以引起机械震动的液体供给系统中动态隔离。例如，过滤器150与任何过滤器下游的软管和部件一起可以与引起机械震动和/或振动的系统中的任何部件，例如马达、切换阀、移动部件和湍流空气动态隔离。
进入液体容纳系统LCS前，液体优选通过气体含量减少部件160。气体含量的减少降低了气泡形成的可能性，并且因此气体含量减少部件起到气泡减少部件的作用。作为典型方式，气体含量减少部件160将浸液的溶解氧含量减少到15ppb或更少，优选为10ppb或更少，或5ppb或更少。气体含量减少部件160可以使用欧洲专利申请号03253694.8中描述的超声波工作，该文献这里作为参考引入，或根据相同的原理使用兆赫级超声波(大约1MHz)，该兆赫级超声波避免了超声波的一些不利(超声波能够引起气穴现象，和气泡与壁碰撞导致小微粒从壁上脱落并且污染液体)。也可以使用其它气体含量减少部件，例如那些在上述欧洲专利申请中描述的部件，以及使用可能与真空结合的膜，或通过低溶解度气体，例如氦净化液体。在例如微电子、制药和能量应用领域已经使用膜从液体中去除气体。泵送液体通过一束半多孔膜管。设定该膜的孔的尺寸，从而液体不能穿过它们但是能够去除气体。从而液体被脱气。通过在管外施加低压能够加速该过程。从USA，North Carolina，Charlotte的Celgard Inc.的分支Membrana-Charlotte购买的Liqui-Cel(TM)Membrane Contractors适用于该目的。
使用低溶解度气体进行净化是公知技术，该技术应用在高性能液体层析法(HPLC)中以防止气泡阻挡在往复的泵头中。当低溶解度气体净化通过液体时，其逐出其它气体，例如二氧化碳和氧气。
当在液体容纳系统LCS中使用后，浸液可以通过排出管200排出。作为替换方式，已经在液体容纳系统LCS中使用的浸液(或其部分)在通过或不通过液体净化器的全部或部分部件的条件下，可以循环再次通过液体容纳系统(通过管道115)。液体净化器可以由其它部件组成，并且蒸馏单元120、脱矿物质器130、单元140和过滤器150可以以任何顺序定位。
也可以想到甚至不通过液体容纳系统LCS的浸液的循环。例如，在已经通过一个或更多部件后，液体可以从液体净化器抽出，并且通过管道115循环以在更上游的位置重新进入液体净化器。这样，在进入液体容纳系统前，浸液多于一次通过液体净化器的至少一个部件。这个实施例具有实现改善浸液纯度的优点。
在通过液体容纳系统之前或之后，循环浸液也能够使浸液总保持流动，甚至当没有通过出口200的流动时。这有助于避免系统中停滞水的存在，这是一个优点，因为知道停滞水易于污染，例如由于从结构材料渗出。
在图5中没有示出用于重复循环浸液，以用于在液体容纳系统LSC中循环液体的泵。
图5的液体供给系统100也具有用于浸液中生命体生长的减少或消除的几个措施。可以发现甚至在自来水源80中该生命体的非常低的水平都能够导致液体供给系统100的污染。该生命体可以包括藻类、细菌和真菌。
图5中示出存在三个主要方法减少该生命体的生长。应当理解，可以单独地或以任何组合方式使用这些方法。对藻类和其它绿色植物有效的第一种方法是确保液体不受可见光照射，例如确保液体供给系统100中的输送水的导管110、115由对可见光不透明的材料制造。作为替换方式，整个液体供给系统100或甚至整个装置都可以贮藏在对可见光不透明的容器或外罩(例如房间)180内。作为替换方式，导管110可以覆盖以不能传输可见光的材料。这样，水中的生物体不能进行光合作用，因此不能生长或增加。合适的可见光非透过材料为不锈钢、聚合物等。
图5还示出了用于照射浸液的紫外线光源145的使用。在液体通过液体容纳系统LCS前，UV光源145用于照射该液体，从而该光源是对用于成像基底W的投射光束PB的分离照射系统。UV光源145可以位于液体容纳系统LCS上游的液体供给系统100中的任何位置。UV光源将杀死生命体，该生合体随后由例如过滤器150的微粒过滤器从液体中除去。虽然也可以使用例如0.1到0.2μm的其它尺寸，但是过滤器合适的孔的尺寸为0.03到2.0μm。
减少光刻投射装置上生命体影响的另外的方法是在浸液中(在图5示出的情况下该浸液为水)加入生命体生长抑制化学药剂。这通过使用生命体生长抑制化学药剂添加装置147实现，该装置可以位于液体供给系统的任何其它部件120、130、140、145、150、160的上游或下游。典型的化学药剂为包含卤素的化合物(通常为氯或溴基)、酒精、乙醛、臭氧和重金属。任何该化学药剂的剂量优选为非常低，以确保符合浸液纯度需要。
当然，添加装置147也可以添加其它化学药品到浸液，例如表面活化剂和润湿剂。
在被过滤和最后脱气(即，去泡)前，尽管图5中的实施例示出了首先被蒸馏的浸液，然后脱矿物质，然后脱氯化氢，并且然后由UV照射，但这可以以任何顺序发生。此外，化学药品可以在液体封闭系统LCS的任何上游阶段加入水中，并且重复循环水也可以加在液体封闭系统LCS的任何上游阶段。重复循环水加入的阶段基于其纯度。在图5示出的例子中，实线表示重复循环水加入添加装置147、蒸馏单元120、脱矿物质单元130、单元140、UV光源145、过滤器150和气体含量减少装置160的下游。虚线示出了循环液体可加入的替换位置。循环液体优选至少加到过滤器150的上游。
在本发明的一个实施例中，液体净化器净化为水或水溶液的浸液，从而浸液具有一个或多个、优选为全部的上述性质(a)到(f)。在本发明优选的实施例中，浸液具有一个或多个、优选为全部下述性质(a)到(f)：
(a)0.055微西门子/cm到0.5微西门子/cm的电导率；
(b)6到8的pH值；
(c)1ppb或更少的有机化合物含量；
(d)每毫升浸液中50nm的尺寸或更大的微粒含量不超过0.5微粒；
(e)5ppb或更少的溶解氧浓度；以及
(f)100ppt或更少的二氧化硅含量。
使用脱矿物质器，例如离子交换单元或通电去离子单元典型地控制浸液的电导率，从而电导率在0.055微西门子/cm到0.5微西门子/cm间。在优选的实施例中，电导率为0.3微西门子/cm或更小，例如0.1微西门子/cm或更小。脱矿物质器也能够用于控制浸液中的二氧化硅含量。优选的二氧化硅含量为500ppt或更少，例如200ppt或更少，100ppt或更少，90ppt或更少，或甚至为80ppt或更少。
浸液的pH值可以由任何合适的装置控制。典型地，如果使用用符合上述实施例的液体净化器净化自来水，pH值将在优选的范围5到8内，更优选为6到8。如果在浸液中包括添加剂，应当控制该添加剂的量，从而浸液的pH值保持在5和8之间。作为替换方式，可由通过加入合适的缓冲剂实现所需的pH值。优选的方式为通过限制可以改变水或水溶液的pH值的部件的存在控制pH值。首选的添加例如缓冲剂，因为缓冲剂的存在可以以其它方式影响浸液的纯度。
浸液中有机化合物的浓度典型地由用于减少碳氢化合物含量的单元140控制。同样的，存在于浸液中的微粒的数量可以使用过滤器控制。浸液的微粒含量是具有大于光刻过程中最小特征尺寸的微粒含量。从而，微粒含量是具有至少50nm或更大尺寸的微粒含量。
浸液的氧含量典型使用上述气体含量减少装置控制。优选地，氧含量减少到15ppb或更少，例如10ppb或更少，7ppb或更少，4ppb或更少，或甚至3ppb或更少。
液体供给系统100可以有选择地包括用于测量浸液的一个或多个性质(a)到(f)的测量装置(图5中未示出)。例如，该测量装置可以位于液体供给装置的至少一个，或优选全部的部件120、130、140、145、150和160的上游。也可以使用脱机测量装置，其中水的样本从液体供给系统中合适的取样点提取，并且供给到脱机的测量装置。在一个实施例中，测量装置将包括从用于电导率、pH传感器、TOC(有机碳总量)分析器、微粒计数器、氧传感器和总体硅测量器件的装置选择的一个或多个装置。也可以使用气泡测量装置。本领域普通技术人员熟知用于测量各种性质(a)到(f)的合适技术。
当本发明的特殊实施例在上面描述时，应当理解本发明可以由除描述的方式外实现。说明书不意味限制本发明。
图1示意性地表示了本发明一具体实施方案的一光刻投射装置1。该装置包括：
-辐射系统Ex、IL，用于提供辐射投射光束PB(例如DUV辐射)，在这个具体情况中，辐射系统还包括辐射源LA；
-第一物体台(掩模台)MT，设有用于保持掩模MA(例如中间掩模版)的掩模保持器，并与用于将该掩模相对于物体PL精确定位的第一定位装置连接；
-第二物体台(基底台)WT，设有用于保持基底W(例如涂覆抗蚀剂的硅晶片)的基底保持器，并与用于将基底相对于物体PL精确定位的第二定位装置连接；
-投射系统(“镜头”)PL(例如反射系统)，用于将掩模MA的辐射部分成像在基底W的目标部分C(例如包括一个或多个管芯(die))上。
如这里指出的，该装置属于透射型(即具有透射掩模)。可是，一般来说，它还可以是例如反射型(具有反射掩模)。另外，该装置可以利用其它种类的构图装置，如上述涉及的可编程反射镜阵列型。
辐射源LA(例如受激准分子激光器)产生辐射光束。该光束直接或在横穿过如扩束器Ex等调节装置后，馈送到照明系统(照明器)IL上。照明器IL可以包括调节装置AM，用于设定光束强度分布的外和/或内径向量(通常分别称为σ-外和σ-内)。另外，它一般包括各种其它部件，如积分器IN和聚光器CO。按照这种方式，照射到掩模MA上的光束PB在其横截面具有所需的均匀度和强度分布。
应该注意，图1中的辐射源LA可以置于光刻投射装置的壳体中(例如当辐射源LA是汞灯时经常是这种情况)，但也可以远离光刻投射装置，其产生的辐射光束被(例如通过合适的定向反射镜的帮助)引导至该装置中；当光源LA是受激准分子激光器时通常是后面的那种情况。本发明和权利要求包含这两种方案。
光束PB然后与保持在掩模台MT上的掩模MA相交。横向穿过掩模MA后，光束PB通过镜头PL，该镜头将光束PB聚焦在基底W的目标部分C上。在第二定位装置PW(和干涉测量装置IF)的辅助下，基底台WT可以精确地移动，例如在光束PB的光路中定位不同的目标部分C。类似地，例如在从掩模库中机械取出掩模MA后或在扫描期间，可以使用第一定位装置PM将掩模MA相对光束PB的光路进行精确定位。一般地，用图1中未明确显示的长冲程模块(粗略定位)和短冲程模块(精确定位)，可以实现物体台MT、WT的移动。可是，在晶片步进器中(与步进-扫描装置相对)，掩模台MT可与短冲程致动装置连接，或者固定。掩模MA与基底W可以使用掩模对准标记M1、M2和基底对准标记P1、P2进行对准。
所示的装置可以按照二种不同模式使用：
1.在步进模式中，掩模台MT基本保持不动，并且整个掩模图像被一次投射(即单“闪”)到目标部分C上。然后基底台WT沿x和/或y方向移动，以使不同的目标部分C能够由光束PB照射；
2.在扫描模式中，基本为相同的情况，但是给定的目标部分C没有暴露在单“闪”中。取而代之的是，掩模台MT沿给定的方向(所谓的“扫描方向”，例如y方向)以速度v移动，以使投射光束PB在掩模图像上扫描；同时，基底台WT沿相同或者相反的方向以速度V＝Mv同时移动，其中M是镜头PL的放大率(通常M＝1/4或1/5)。在这种方式中，可以曝光相当大的目标部分C，而没有牺牲分辨率。
图4示出了在投射系统PL和基底W之间的液体贮池10，该贮池位于基底台WT上。液体贮池10由较高折射率，例如水或水中的颗粒悬浮的液体11通过入口/出口管13填充。该液体起到投射光束的辐射在该液体中比在空气或真空中有更短的波长的作用，以允许处理更小的特征。众所周知，投射系统的分辨率限度和其它参数由投射光束的波长和系统的数值孔径确定。液体的存在也可以看作是增加有效的数值孔径。此外，在固定的数值孔径下，该液体用于增加场的深度。
作为优选方式，贮池10在投射镜头周围形成无接触密封，从而该液体被限定为填充面对投射系统PL的基底的主要表面和投射系统PL的最后光学元件之间的空间。贮池由位于投射镜头PL的最后元件下并环绕该镜头的密封元件12形成。从而，液体容纳系统LCS仅在基底的局部区域上提供液体。密封元件12形成液体容纳系统LCS的部分，用于以液体填充投射系统的最后元件和传感器10(或基底W)之间的空间。该液体注入投射镜头下和密封元件12内的空间。密封元件12在投射镜头的底部元件上方延伸少许，并且液体升高至最后元件上方，从而提供液体缓冲器。密封元件12具有内边缘，该内边缘在上端紧密地符合投射系统或其最后元件的形状，并且可以，例如是圆形的。在底部该内边缘形成紧密地符合成像区域的形状，例如矩形的孔径，虽然这并不必要。投射光束穿过该孔径。
液体11由密封器件16限定在贮池10中。如图2所示，密封器件为非接触密封，即气密封。该气密封由气体，即空气或复合空气形成，在低压下通过入口15供给到密封元件12和基底W之间的间隙，并且由第一出口14抽出。安置气体入口15上的过压，第一出口14上的真空级别和间隙的几何形状，从而存在高速率气流向内朝向限定液体11的装置的光轴流动。如带有任何密封那样，一些液体可能溢出，例如在第一出口14上。
图2和3也示出了由一个或多个入口IN、出口OUT、基底W和投射镜头PL的最后元件限定的液体贮池。与图4的液体容纳系统相似，图2和3的液体容纳系统包括一个或多个入口IN和出口OUT，在投射系统的最后元件和基底的主要表面的局部区域之间的空间供给液体。
图2和3以及图4的液体容纳系统LCS，也包括其它方案，例如基底W和全部基底台WT浸没其中的液池都能够与图5示出的本发明的液体供给系统一起使用。
图5更详细示出了液体供给系统100。例如，液体容纳系统LCS可以是如上所述的任何一种容纳系统。液体供给系统100构成光刻投射装置的部分。设计该液体供给装置，从而例如自来水源的标准水源80可以用作为浸液体源。然而，也可以使用其它液体源，在这种情况下更可能使用如下所述的重复循环，并且净化变得更重要。
在其适合作为浸液之前，自来水需要液体净化器的处理。由于在使用中会发生污染，因此如果循环的话其它浸液也特别需要这种处理。在优选实施例中，净化器可以是蒸馏单元120和/或脱矿物质器130和/或减少液体的碳氢化合物含量的单元140和/或过滤器150。脱矿物质器130可以是如下单元的任何一种，例如：反渗透单元、离子交换单元或通电去离子单元、或两个或更多这些单元的组合。作为典型方式，脱矿物质器减少水或水溶液中离子化合物的含量，从而水的电导率在0.055微西门子/cm和0.5微西门子/cm之间。脱矿物质器也可以将二氧化硅含量减少到500ppt或更少，优选减少到100ppt或更少。
减少液体的碳氢化合物含量的单元140可以是吸收碳氢化合物(例如木炭或聚合材料)或由UV光源和离子交换器的结合的类型。作为典型方式，该单元140将水或水溶液中的有机化合物的含量减少到5ppb或更少，例如3ppb或更少，优选减少到1ppb或更少，更优选到0.5ppb或更少。无论如何，脱矿物质器130会将去除一些碳氢化合物。
作为典型方式，过滤器150将浸液的微粒含量减少到2微粒/毫升或更少，优选为1微粒/毫升或更少，更优选为0.5微粒/毫升或更少，其中微粒定义为具有至少50nm或更大的一个尺寸的微粒。在优选的实施例中，过滤器150与液体供给系统中的一个或更多部件动态隔离。作为典型方式，过滤器与可以引起机械震动的液体供给系统中动态隔离。例如，过滤器150与任何过滤器下游的软管和部件一起可以与引起机械震动和/或振动的系统中的任何部件，例如马达、切换阀、移动部件和湍流空气动态隔离。
进入液体容纳系统LCS前，液体优选通过气体含量减少部件160。气体含量的减少降低了气泡形成的可能性，并且因此气体含量减少部件起到气泡减少部件的作用。作为典型方式，气体含量减少部件160将浸液的溶解氧含量减少到15ppb或更少，优选为10ppb或更少，或5ppb或更少。气体含量减少部件160可以使用欧洲专利申请号03253694.8中描述的超声波工作，该文献这里作为参考引入，或根据相同的原理使用兆赫级超声波(大约1MHz)，该兆赫级超声波避免了超声波的一些不利(超声波能够引起气穴现象，和气泡与壁碰撞导致小微粒从壁上脱落并且污染液体)。也可以使用其它气体含量减少部件，例如那些在上述欧洲专利申请中描述的部件，以及使用可能与真空结合的膜，或通过低溶解度气体，例如氦净化液体。在例如微电子、制药和能量应用领域已经使用膜从液体中去除气体。泵送液体通过一束半多孔膜管。设定该膜的孔的尺寸，从而液体不能穿过它们但是能够去除气体。从而液体被脱气。通过在管外施加低压能够加速该过程。从USA，North Carolina，Charlotte的Celgard Inc.的分支Membrana-Charlotte购买的Liqui-Cel(TM)Membrane Contractors适用于该目的。
使用低溶解度气体进行净化是公知技术，该技术应用在高性能液体层析法(HPLC)中以防止气泡阻挡在往复的泵头中。当低溶解度气体净化通过液体时，其逐出其它气体，例如二氧化碳和氧气。
当在液体容纳系统LCS中使用后，浸液可以通过排出管200排出。作为替换方式，已经在液体容纳系统LCS中使用的浸液(或其部分)在通过或不通过液体净化器的全部或部分部件的条件下，可以循环再次通过液体容纳系统(通过管道115)。液体净化器可以由其它部件组成，并且蒸馏单元120、脱矿物质器130、单元140和过滤器150可以以任何顺序定位。
也可以想到甚至不通过液体容纳系统LCS的浸液的循环。例如，在已经通过一个或更多部件后，液体可以从液体净化器抽出，并且通过管道115循环以在更上游的位置重新进入液体净化器。这样，在进入液体容纳系统前，浸液多于一次通过液体净化器的至少一个部件。这个实施例具有实现改善浸液纯度的优点。
在通过液体容纳系统之前或之后，循环浸液也能够使浸液总保持流动，甚至当没有通过出口200的流动时。这有助于避免系统中停滞水的存在，这是一个优点，因为知道停滞水易于污染，例如由于从结构材料渗出。
在图5中没有示出用于重复循环浸液，以用于在液体容纳系统LSC中循环液体的泵。
图5的液体供给系统100也具有用于浸液中生命体生长的减少或消除的几个措施。可以发现甚至在自来水源80中该生命体的非常低的水平都能够导致液体供给系统100的污染。该生命体可以包括藻类、细菌和真菌。
图5中示出存在三个主要方法减少该生命体的生长。应当理解，可以单独地或以任何组合方式使用这些方法。对藻类和其它绿色植物有效的第一种方法是确保液体不受可见光照射，例如确保液体供给系统100中的输送水的导管110、115由对可见光不透明的材料制造。作为替换方式，整个液体供给系统100或甚至整个装置都可以贮藏在对可见光不透明的容器或外罩(例如房间)180内。作为替换方式，导管110可以覆盖以不能传输可见光的材料。这样，水中的生物体不能进行光合作用，因此不能生长或增加。合适的可见光非透过材料为不锈钢、聚合物等。
图5还示出了用于照射浸液的紫外线光源145的使用。在液体通过液体容纳系统LCS前，UV光源145用于照射该液体，从而该光源是对用于成像基底W的投射光束PB的分离照射系统。UV光源145可以位于液体容纳系统LCS上游的液体供给系统100中的任何位置。UV光源将杀死生命体，该生合体随后由例如过滤器150的微粒过滤器从液体中除去。虽然也可以使用例如0.1到0.2μm的其它尺寸，但是过滤器合适的孔的尺寸为0.03到2.0μm。
减少光刻投射装置上生命体影响的另外的方法是在浸液中(在图5示出的情况下该浸液为水)加入生命体生长抑制化学药剂。这通过使用生命体生长抑制化学药剂添加装置147实现，该装置可以位于液体供给系统的任何其它部件120、130、140、145、150、160的上游或下游。典型的化学药剂为包含卤素的化合物(通常为氯或溴基)、酒精、乙醛、臭氧和重金属。任何该化学药剂的剂量优选为非常低，以确保符合浸液纯度需要。
当然，添加装置147也可以添加其它化学药品到浸液，例如表面活化剂和润湿剂。
在被过滤和最后脱气(即，去泡)前，尽管图5中的实施例示出了首先被蒸馏的浸液，然后脱矿物质，然后脱氯化氢，并且然后由UV照射，但这可以以任何顺序发生。此外，化学药品可以在液体封闭系统LCS的任何上游阶段加入水中，并且重复循环水也可以加在液体封闭系统LCS的任何上游阶段。重复循环水加入的阶段基于其纯度。在图5示出的例子中，实线表示重复循环水加入添加装置147、蒸馏单元120、脱矿物质单元130、单元140、UV光源145、过滤器150和气体含量减少装置160的下游。虚线示出了循环液体可加入的替换位置。循环液体优选至少加到过滤器150的上游。
在本发明的一个实施例中，液体净化器净化为水或水溶液的浸液，从而浸液具有一个或多个、优选为全部的上述性质(a)到(f)。在本发明优选的实施例中，浸液具有一个或多个、优选为全部下述性质(a)到(f)：
(a)0.055微西门子/cm到0.5微西门子/cm的电导率；
(b)6到8的pH值；
(c)1ppb或更少的有机化合物含量；
(d)每毫升浸液中50nm的尺寸或更大的微粒含量不超过0.5微粒；
(e)5ppb或更少的溶解氧浓度；以及
(f)100ppt或更少的二氧化硅含量。
使用脱矿物质器，例如离子交换单元或通电去离子单元典型地控制浸液的电导率，从而电导率在0.055微西门子/cm到0.5微西门子/cm间。在优选的实施例中，电导率为0.3微西门子/cm或更小，例如0.1微西门子/cm或更小。脱矿物质器也能够用于控制浸液中的二氧化硅含量。优选的二氧化硅含量为500ppt或更少，例如200ppt或更少，100ppt或更少，90ppt或更少，或甚至为80ppt或更少。
浸液的pH值可以由任何合适的装置控制。典型地，如果使用用符合上述实施例的液体净化器净化自来水，pH值将在优选的范围5到8内，更优选为6到8。如果在浸液中包括添加剂，应当控制该添加剂的量，从而浸液的pH值保持在5和8之间。作为替换方式，可由通过加入合适的缓冲剂实现所需的pH值。优选的方式为通过限制可以改变水或水溶液的pH值的部件的存在控制pH值。首选的添加例如缓冲剂，因为缓冲剂的存在可以以其它方式影响浸液的纯度。
浸液中有机化合物的浓度典型地由用于减少碳氢化合物含量的单元140控制。同样的，存在于浸液中的微粒的数量可以使用过滤器控制。浸液的微粒含量是具有大于光刻过程中最小特征尺寸的微粒含量。从而，微粒含量是具有至少50nm或更大尺寸的微粒含量。
浸液的氧含量典型使用上述气体含量减少装置控制。优选地，氧含量减少到15ppb或更少，例如10ppb或更少，7ppb或更少，4ppb或更少，或甚至3ppb或更少。
液体供给系统100可以有选择地包括用于测量浸液的一个或多个性质(a)到(f)的测量装置(图5中未示出)。例如，该测量装置可以位于液体供给装置的至少一个，或优选全部的部件120、130、140、145、150和160的上游。也可以使用脱机测量装置，其中水的样本从液体供给系统中合适的取样点提取，并且供给到脱机的测量装置。在一个实施例中，测量装置将包括从用于电导率、pH传感器、TOC(有机碳总量)分析器、微粒计数器、氧传感器和总体硅测量器件的装置选择的一个或多个装置。也可以使用气泡测量装置。本领域普通技术人员熟知用于测量各种性质(a)到(f)的合适技术。
当本发明的特殊实施例在上面描述时，应当理解本发明可以由除描述的方式外实现。说明书不意味限制本发明。