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CN107850853A - 光刻设备、投影系统、最终透镜元件、液体控制构件及器件制造方法 - Google Patents

光刻设备、投影系统、最终透镜元件、液体控制构件及器件制造方法 Download PDF

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CN107850853A
CN107850853A CN201680041654.6A CN201680041654A CN107850853A CN 107850853 A CN107850853 A CN 107850853A CN 201680041654 A CN201680041654 A CN 201680041654A CN 107850853 A CN107850853 A CN 107850853A
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receding contact
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W·J·鲍曼
T·W·波勒特
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ASML Netherlands BV
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Abstract

公开了光刻设备、用于与浸没式光刻设备一起使用的投影系统、用于投影系统的最终透镜元件、液体控制构件以及器件制造方法。在一个布置中，光刻设备包括：投影系统PS，被配置为将经图案化的辐射束(B)通过投影系统投影到衬底(W)的目标部分上。液体限制结构(12)将浸没液体限制在投影系统和衬底之间的空间(10)中。投影系统包括：出射表面(104)，通过出射表面来投影经图案化的辐射束；以及面向液体限制结构的另一表面(110)。另一表面相对于浸没液体具有第一静态后退接触角。出射表面相对于浸没液体具有第二静态后退接触角。第一静态后退接触角：大于第二静态后退接触角；并且小于65度。

Description

光刻设备、投影系统、最终透镜元件、液体控制构件及器件制 造方法
相关申请的交叉引用
本申请要求于2015年7月16日提交的欧洲专利申请15177080.7的优先权，其全部内容通过引用合并本文。
技术领域
本发明涉及光刻设备、用于与浸没式光刻设备一起使用的投影系统、用于投影系统的最终透镜元件、液体控制构件以及器件制造方法。
背景技术
光刻设备是将期望的图案施加到衬底上(通常施加到衬底的目标部分上)的机器。光刻设备可以用于例如集成电路(IC)的制造。在这种情况下，可以使用备选地被称为掩模或掩模版的图案形成装置来生成待形成在IC的单独层上的电路图案。该图案可以被转印到衬底(例如，硅晶片)上的目标部分(例如，包括部分、一个或多个裸片中)上。通常是经由成像到设置在衬底上的辐射敏感材料(抗蚀剂)层上来实现图案的转印。通常，单个衬底将包括相继被图案化的相邻目标部分的网络。
常规的光刻设备包括“步进器”和“扫描器”。在步进器中，通过将整个图案一次曝光到目标部分上来照射每个目标部分。在扫描器中，通过在给定方向(“扫描”方向)上穿过辐射束扫描图案、同时在平行或反平行于该方向的方向上同步扫描衬底来照射每个目标部分。通过将图案压印到衬底上，也可以将图案从图案形成装置转印到衬底上。
已将浸没技术引入到光刻系统中，来实现较小特征的改善的分辨率。在浸没式光刻设备中，具有相对高折射率的液体的液体层被插入在设备的投影系统(经图案化的射束穿过投影系统朝向衬底被投影)与衬底之间的空间中。液体最终覆盖衬底的在投影系统的最终透镜元件下方的部分。因此，至少将经历曝光的衬底的部分浸没在液体中。浸没液体的效果是实现较小特征的成像，因为曝光辐射在液体中具有比在气体中短的波长。(液体的效果也可以被认为是增加了系统的有效数值孔径(NA)并且也增加了焦点深度。)
在商购浸没式光刻中，液体是水。典型地，水是高纯度的蒸馏水(例如，在半导体制造工厂中常用的超纯水(UPW))。在浸没式系统中，UPW通常被净化，并且在作为浸没液体供应到浸没空间之前UPW可以经历附加的处理步骤。除了水之外，可以使用具有高折射率的其他液体(例如：诸如氟代烃的烃和/或水溶液)作为浸没液体。而且，已设想将除液体之外的其他流体用于浸没式光刻。
在本说明书中，将在描述中参考局部浸没，在局部浸没中，浸没液体在使用时被限制到最终透镜元件和面向最终透镜元件的表面之间的空间。相对表面是衬底的表面或与衬底表面共面的支撑台(或衬底台)的表面。(请注意，除非另有明确说明，否则在下文中对衬底W的表面的参考还附加地或备选地指代衬底台的表面；反之亦然)。存在于投影系统和衬底台之间的流体处理结构被用于将浸没液体限制到浸没空间。由液体填充的空间在平面中小于衬底的顶部表面，并且当衬底和衬底台在下面移动时，该空间相对于投影系统保持基本静止。
已设想了其他浸没式系统，例如无限制的浸没式系统(所谓的“全湿”浸没式系统)和浸浴式系统。在无限制浸没式系统中，浸没液体不只覆盖最终透镜元件下方的表面。浸没空间外部的液体呈现为薄液膜。液体可以覆盖衬底的整个表面，或者甚至覆盖与衬底共面的衬底和衬底台。在浸浴式系统中，晶片完全浸没在液体浴中。
流体处理结构是将液体供应到浸没空间、从空间移除液体并由此将液体限制到浸没空间的结构。流体处理结构包括作为流体供应系统的一部分的特征。PCT专利申请公开号WO 99/49504中所公开的装置是早期的流体处理结构，该早期的流体处理结构包括管道，管道向空间供应液体或者从空间回收液体，并且根据投影系统下方的衬底台的相对运动而操作。在更近期的设计中，流体处理结构沿最终透镜元件和衬底台或衬底之间的空间的边界的至少一部分延伸，以部分地限定浸没空间。
流体处理结构可以具有不同功能的选择。每个功能均可以从使得流体处理结构能够实现该功能的对应的特征导出。流体处理结构可以由若干不同的术语(例如，阻挡构件、密封构件、流体供应系统、流体去除系统、液体限制结构等)来表示，每一个术语均指代功能。
作为阻挡构件，流体处理结构是浸没液体从空间流动的屏障。作为液体限制结构，结构在使用期间将液体限制到空间。作为密封构件，流体处理结构的密封特征形成将液体限制到空间的密封件。密封特征可以包括来自密封构件的表面中的开口的附加气流(例如，气刀)。
在一个实施例中，流体处理系统可以供应浸没液体并且因此是液体供应系统。
光刻投影设备具有投影系统(例如，光学投影系统)。在曝光衬底期间，投影系统将图案化的辐射束投影到衬底上。在一个实施例中，为了到达衬底，射束的路径从投影系统穿过由投影系统和衬底之间的液体限制结构限制的液体。投影系统具有透镜元件，透镜元件是射束路径中与浸没液体接触的最后一个。与浸没液体接触的该透镜元件可以被称为“最终透镜元件”。最终透镜元件有时被称为WELLE透镜。最终透镜元件至少部分被液体限制结构包围。液体限制结构可以将液体限制在最终透镜元件下方和相对表面上方。
在一些浸没式光刻设备中，液体限制结构与最终透镜元件之间存在间隙。浸没液体的自由弯液面可位于间隙中。弯液面是液体和气体之间的界面。弯液面的液体蒸发到气体中，从而对液体限制结构和投影系统施加热负荷。热负荷可以导致投影系统上的热(例如，冷)斑点。根据弯液面的位置，热斑点可能会导致光学像差，光学像差可能导致焦点不规则性并且可能影响产生的图像重叠精度(或“重叠”)的性能。
在曝光期间，衬底台相对于液体限制结构(和投影系统)移动。该移动可以导致间隙中浸没液体的水平面改变。移动可以包括弯曲移动，以便实现在扫描方向上的重复往返运动。在透镜和液体限制结构之间产生的弯液面移动是振荡的。浸没液体弯液面的振荡移动可以被称为“晃动”。晃动可能导致薄液膜留在投影系统的表面上。液膜可能蒸发并将热负荷施加到投影系统。
相对于浸没液体疏液的材料(即，使得材料表面上的浸没液体的液滴将将具有90度或更大角度的静态接触角)可以设置在投影系统在间隙区域中的外部表面上。在晃动期间，疏液材料可以帮助防止浸没液体沿间隙向上或向外移动太远，或者防止在弯液面退去之后，浸没液体以不期望的程度保持与透镜的接触。
已观察到疏液材料在降低投影系统的热负荷方面的有效性在某个时间段之后降低。为了保持性能，因此需要间歇地并且以增加的频率更换疏液材料。更换会增加停机时间并降低生产率。
本发明的一个目的是提供用于减少由于浸没液体的蒸发而施加到投影系统的热负荷的备选设备和方法。
发明内容
根据一个方面，提供了一种光刻设备，包括：投影系统，被配置为将图案化的辐射束通过投影系统投影到衬底的目标部分上；以及液体限制结构，被配置为将浸没液体限制在投影系统和衬底之间的空间中，投影系统包括：出射表面，通过出射表面来投影图案化的辐射束；以及面向液体限制结构的另一表面，其中：另一表面相对于浸没液体具有第一静态后退接触角；出射表面相对于浸没液体具有第二静态后退接触角；并且第一静态后退接触角：大于第二静态后退接触角；并且小于65度。
根据一个方面，提供了一种光刻设备，包括：投影系统，被配置为将图案化的辐射束通过投影系统投影到衬底的目标部分上；以及液体限制结构，被配置为将浸没液体限制在投影系统和衬底之间的空间中，投影系统包括：出射表面，通过出射表面来投影图案化的辐射束；以及面向液体限制结构的另一表面，其中：液体限制结构被配置为使得在使用时，衬底相对于投影系统的移动导致浸没液体的弯液面与另一表面之间的接触线的位置的波动；并且另一表面相对于浸没液体具有小于90度的静态后退接触角。
根据一个方面，提供了一种用于与浸没式光刻设备一起使用的投影系统，其中：投影系统被配置为将图案化的辐射束通过投影系统投影到衬底的目标部分上；投影系统包括：出射表面，通过出射表面来投影图案化的辐射束；以及面向液体限制结构的另一表面；另一表面相对于浸没液体具有第一静态后退接触角；出射表面相对于浸没液体具有第二静态后退接触角；并且第一静态后退接触角：大于第二静态后退接触角；并且小于65度。
根据一个方面，提供了一种用于浸没式光刻设备的投影系统的最终透镜元件，其中：投影系统被配置为将图案化的辐射束通过投影系统投影到衬底的目标部分上；投影系统包括：出射表面，通过出射表面来投影图案化的辐射束；以及面向液体限制结构的另一表面；另一表面相对于浸没液体具有第一静态后退接触角；出射表面相对于浸没液体具有第二静态后退接触角；并且第一静态后退接触角：大于第二静态后退接触角；并且小于65度。
根据一个方面，提供了一种液体控制构件，液体控制构件被配置为附接到浸没式光刻设备的投影系统的一部分并且与浸没式光刻设备的投影系统的一部分的形状共形，其中：投影系统被配置为将图案化的辐射束通过投影系统投影到衬底的目标部分上；投影系统包括：出射表面，通过出射表面来投影图案化的辐射束；液体控制构件包括另一表面，另一表面被配置为当液体控制构件被附接到投影系统的所述一部分时面向液体限制结构；另一表面相对于浸没液体具有第一静态后退接触角；出射表面相对于浸没液体具有第二静态后退接触角；并且第一静态后退接触角：大于第二静态后退接触角；并且小于65度。
根据一个方面，提供了一种器件制造方法，包括：使用投影系统将图案化的辐射束通过投影系统投影到衬底的目标部分上；以及使用液体限制结构将浸没流体限制在投影系统与衬底之间的空间中，投影系统包括：出射表面，通过出射表面来投影图案化的辐射束；以及面向液体限制结构的另一表面，其中：另一表面相对于浸没液体具有第一静态后退接触角；出射表面相对于浸没液体具有第二静态后退接触角；并且第一静态后退接触角：大于第二静态后退接触角；并且小于65度。
根据一个方面，提供了一种器件制造方法，包括：使用投影系统将图案化的辐射束通过投影系统投影到衬底的目标部分上；以及使用液体限制结构将浸没流体限制在投影系统与衬底之间的空间中，投影系统包括：出射表面，通过出射表面来投影图案化的辐射束；面向液体限制结构的另一表面，其中：衬底相对于投影系统的移动导致浸没液体的弯液面与另一表面之间的接触线的位置的波动；并且另一表面相对于浸没液体具有小于90度的静态后退接触角。
根据一个方面，提供了一种光刻设备，包括：投影系统，被配置为将图案化的辐射束通过投影系统的出射表面投影到衬底的目标部分上；以及液体限制结构，被配置为将浸没液体限制在投影系统和衬底之间的空间中，其中投影系统包括面向液体限制结构的另一表面，并且另一表面相对于浸没液体具有静态后退接触角，该静态后退接触角a)比出射表面相对于浸没液体的静态后退接触角大至少10度，并且b)小于65度。
根据一个方面，提供了一种器件制造方法，包括：使用投影系统将图案化的辐射束通过投影系统的出射表面投影到衬底的目标部分上；以及使用液体限制结构将浸没液体限制在投影系统与衬底之间的空间中，其中投影系统包括面向液体限制结构的另一表面，并且另一表面相对于浸没液体具有静态后退接触角，该静态后退接触角a)比出射表面相对于浸没液体的静态后退接触角大至少10度，并且b)小于65度。
附图说明
现在将仅通过示例的方式参考附图来描述本发明的实施例，其中对应的附图标记表示对应的部分，并且其中：
图1描绘了根据本发明的一个实施例的光刻设备；
图2描绘了用于光刻设备中的液体供应系统；
图3是描绘根据一个实施例的另一液体供应系统的侧视截面图；
图4是光刻设备的侧视截面图，其中最终透镜元件具有出射表面和另一表面；
图5是光刻设备的侧视截面图，其中投影系统包括通路形成器；
图6是用于图示静态后退和静态前进接触角的、液滴在倾斜斜坡上的侧视截面图；
图7是由形成在最终透镜元件上的涂层提供的另一表面的一部分的侧视截面图；
图8是由附接到最终透镜元件的未涂覆的液体控制构件提供的另一表面的一部分的侧视截面图；
图9是由形成在液体控制构件上的涂层提供的另一表面的一部分的侧视截面图；
图10是由通路形成器的未涂覆部分提供的另一表面的一部分的侧视截面图；
图11是由在通路形成器上形成的涂层提供的另一表面的一部分的侧视截面图；
图12描绘了截头圆锥形液体控制构件；
图13描绘了浸没液体在表面上移动并留下薄膜；
图14描绘了弯液面在具有大约80度的静态后退接触角的表面上的移动；
图15描绘了弯液面在具有接近零度的静态后退接触角的表面上的移动；
图16描绘了由浸没液体在另一表面上的移动引起的对流；
图17描绘了由浸没液体在另一表面上的相反移动引起的对流；
图18是示出如实验观察到的、针对静态后退接触角的不同值，由投影系统上的热负荷引起的负性能影响的尺寸的曲线图；
图19描绘了针对最终透镜元件的另一表面和限制结构的液体控制表面的一个示例配置；
图20描绘了针对最终透镜元件的另一表面和限制结构的液体控制表面的另一示例配置；
图21描绘了针对最终透镜元件的另一表面和限制结构的液体控制表面的另一示例配置；以及
图22描绘了针对最终透镜元件的另一表面和限制结构的液体控制表面的一个示例配置。
具体实施方式
图1示意性地描绘了根据本发明的一个实施例的光刻设备。设备包括：被配置为调节辐射束B(例如，UV辐射或任何其他合适的辐射)的照射系统(照射器)IL；被构造为支撑图案形成装置(例如，掩模)MA并连接到第一定位装置PM的掩模支撑结构(例如，掩模台)MT，第一定位装置PM被配置为根据某些参数将图案形成装置精确地定位。设备还包括被构造为保持衬底(例如，抗蚀剂涂布的晶片)W并连接到第二定位装置PW的衬底台(例如，晶片台)WT或“衬底支撑件”，第二定位装置PW被配置为根据某些参数将衬底W精确地定位。设备还包括投影系统(例如，折射式投影透镜系统)PS，投影系统被配置为将由图案形成装置MA赋予辐射束B的图案投影到衬底W的目标部分C(例如，包括一个或多个裸片)上。
照射系统可以包括用于对辐射进行引导、成形或控制的各种类型的光学组件(例如，折射型、反射型、磁性型、电磁型、静电型或其他类型的光学组件、或其任何组合)。
掩模支撑结构支撑图案形成装置(即，承受图案形成装置的重量)。掩模支撑结构以取决于图案形成装置的定向、光刻设备的设计以及其他条件(例如，图案形成装置是否被保持在真空环境中)的方式来保持图案形成装置。掩模支撑结构可以使用机械、真空、静电或其他夹持技术来保持图案形成装置。掩模支撑结构可以是例如可以根据需要固定或移动的框架或台。掩模支撑结构可以确保图案形成装置例如相对于投影系统处于期望的位置处。本文中术语“掩模版”或“掩模”的任何使用可以被认为与更通用的术语“图案形成装置”同义。
本文所使用的术语“图案形成装置”应被广义地解释为指代可以用于在辐射束的截面中向辐射束赋予图案以在衬底的目标部分中创建图案的任何装置。应注意，例如如果图案包括相移特征或所谓的辅助特征，则赋予辐射束的图案可能不完全对应于衬底的目标部分中的期望图案。通常，赋予辐射束的图案将对应于在目标部分中创建的器件(例如，集成电路)中的特定功能层。
图案形成装置可以是透射式的或反射式的。图案形成装置的示例包括掩模、可编程反射镜阵列以及可编程LCD面板。掩模在光刻中是众所周知的，并且包括诸如二元、交替相移以及衰减相移的掩模类型，以及各种混合掩模类型。可编程反射镜阵列的一个示例采用小反射镜的矩阵布置，小反射镜中的每一个都可以单独地倾斜，以在不同方向上对入射辐射束进行反射。倾斜的反射镜在由反射镜矩阵反射的辐射束中赋予图案。
本文所使用的术语“投影系统”应被广义地解释为包括任何类型的投影系统，根据所使用的曝光辐射、或其他因素(例如，使用浸没液体或使用真空)包括折射型、反射型、反射折射型、磁性型、电磁型和静电光学系统、或其任何组合。本文中术语“投影透镜”的任何使用可以被认为与更通用的术语“投影系统”同义。
如这里所描述的，设备是透射类型的(例如，采用透射型掩模)。备选地，设备可以是反射类型的(例如，采用如上所述的可编程反射镜阵列类型或采用反射型掩模)。
光刻设备可以是具有两个(双台)或更多个物体台的类型，其中的至少一个是衬底台或“衬底支撑件”(和/或两个或更多个掩模台或“掩模支撑件”)。在这样的“多台”机器中，可以并行使用附加的台或支撑件，或者可以在一个或多个台或支撑件上执行预备步骤，同时使用一个或多个其他台或支撑件来进行曝光。
光刻设备也可以是如下类型，其中衬底的至少一部分可以被具有相对高折射率的液体(例如，水)覆盖，以填充投影系统和衬底之间的空间。浸没液体也可以应用于光刻设备中的其他空间(例如，掩模和投影系统之间的空间)。浸没技术可以用于增加投影系统的数值孔径。本文所使用的术语“浸没”并不意味着诸如衬底的结构必须浸入液体中，而仅意味着在曝光期间，液体位于投影系统和衬底之间。即，最终透镜元件的表面的一部分浸入液体中。所浸没的表面至少包括投影射束穿过的最终透镜表面的一部分。
参考图1，照射器IL从辐射源SO接收辐射束。源和光刻设备可以是分离的实体，例如当源是准分子激光器时。在这样的情况下，源不被认为形成光刻设备的一部分，并且借助于射束传递系统BD，辐射束从源SO传递到照射器IL，射束传递系统BD包括例如合适的定向反射镜和/或扩束器。在其他情况下，例如，当源是汞灯时，源可以是光刻设备的整体部分。源SO和照射器IL连同射束传递系统BD(根据需要)可以被称为辐射系统。
照射器IL可以包括被配置为调节辐射束的角度强度分布的调节器AD。通常，可以调节照射器的光瞳平面中的至少外径向范围和/或内径向范围(通常被分别称为σ-外和σ-内)的强度分布。另外，照射器IL可以包括诸如积分器IN和聚光器CO的各种其他组件。照射器可以用于调节辐射束，以在其截面中具有期望的均匀性和强度分布。
辐射束B入射在被保持在掩模支撑结构(例如，掩模台MT)上的图案形成装置(例如，掩模MA)上，并被图案形成装置MA图案化。穿过图案形成装置MA之后，辐射束B传递通过投影系统PS，并且穿过投影系统PS与衬底之间的液体，其将射束聚焦到衬底W的目标部分C上。借助于第二定位装置PW和位置传感器IF(例如，干涉量测装置、线性编码器或电容式传感器)，可以精确地移动衬底台WT，例如以将不同的目标部分C定位在辐射束B的路径中。类似地，例如在从掩模库机械获取之后、或在扫描期间，第一定位装置PM和另一位置传感器(在图1中未明确描绘)可以被用于相对于辐射束B的路径来精确定位图案形成装置MA。通常，掩模台MT的移动可以借助于形成第一定位装置PM的一部分的长行程模块(粗略定位)和短行程模块(精细定位)来实现。类似地，衬底台WT或“衬底支撑件”的移动可以使用形成第二定位器PW的一部分的长行程模块和短行程模块来实现。在步进器的情况下(与扫描器相对)，掩模台MT可以仅连接到短行程致动器，或者可以被固定。图案形成装置MA和衬底W可以使用掩模对准标记M1、M2和衬底对准标记P1、P2来进行对准。尽管如图所示的衬底对准标记占据专用目标部分，但是它们可以位于目标部分之间的空间中(这些被称为划线对准标记)。类似地，在图案形成装置MA上提供多于一个裸片的情况下，掩模对准标记可位于裸片之间。
用于在投影系统PS的最终透镜元件和衬底之间提供液体的装置可以被分类为三个通用类别。它们是浸浴式系统、所谓的局部浸没式系统和全湿浸没式系统。本发明具体涉及局部浸没式系统。
图2示意性地描绘了局部浸没式系统的液体限制结构12。液体限制结构沿投影系统PS的最终透镜元件与衬底台WT或衬底W之间的浸没空间10的边界的至少一部分延伸。在一个实施例中，密封件形成在液体限制结构12与衬底W的表面之间。密封件的目的可以是以下至少一个：将液体限制在透镜和衬底W之间的空间10内；以及密封液体限制结构12与衬底W(和/或衬底台)的相对表面之间的间隙的一部分，使得气体不会进入空间10。不同的密封特征可以被用来实现这些功能中的一个或两个。密封件可以是非接触式密封件，例如，气密封件16(在欧洲专利申请公开号EP-A-1,420,298中公开了具有气密封件的这样的系统，其全部内容通过引用并入于此)或液密封件(其可以直接在液体限制结构12和相对表面之间，借助通过液体限制结构12下侧中的开口的液体供应来创建)。在欧洲专利公开EP1498778A1中公开了这样的液密封件，其通过引用并入于此。
液体限制结构12至少部分地将液体限制在投影系统PS的最终透镜元件和衬底W之间的空间10中。空间10至少部分地由位于投影系统PS的最终透镜元件下方及周围的液体限制结构12形成。通过开口13将液体引入投影系统PS下方的空间10中以及液体限制结构12内。可以通过开口13移除液体。液体是否被引入空间10或通过开口13从空间10移除可以取决于衬底W和衬底台WT的移动方向。在图2所示类型的实施例中，以及在根据下面讨论的任何一个布置的实施例中，投影系统的最终透镜元件可以是截头圆锥形的。在这样的实施例中，最终透镜元件的侧表面朝向最终透镜元件的端部表面向下倾斜，并且在使用时朝向衬底W倾斜。端部表面用作针对图案化的辐射束的出射表面。液体限制结构12可以围绕最终透镜元件的侧表面的至少一部分。液体限制结构12可以被成形为与最终透镜元件协作，使得在最终透镜元件的侧表面和液体限制结构12的内相对表面之间形成间隙。在操作期间，来自空间10的液体可以穿透间隙的一部分，使得在最终透镜元件的侧表面与液体限制结构12的内相对表面之间形成弯液面。
可以通过气密封件16将液体限制在空间10中，在使用期间在液体限制结构12的底部和衬底W的表面之间形成气密封件16。经由气体入口15，气密封件16中的气体在压力下被提供给液体限制结构12和衬底W之间的间隙。经由与出口14相关联的通道来抽取气体。气体入口15上的过压、出口14上的真空水平、以及间隙的几何形状被布置为使得存在限制液体的向内的高速气体流。液体限制结构12和衬底W之间的液体上的气体力将液体容纳在空间10中。在美国专利申请公开号2004-0207824中公开了这样的系统，其全部内容通过引用并入于此。
在局部浸没式系统中，衬底W在投影系统PS和液体供应系统下方移动。台WT上的物体的边缘可以在液体限制结构12下方移动。这样的物体可以是待成像的衬底W或待成像的衬底台上(或在测量台上)传感器。该物体可以是虚设衬底(或所谓的“封闭板”)，在某些操作中，虚设衬底可以被定位于液体供应系统下方的衬底W的位置中。当衬底W(或其他物体)的边缘通过空间10的下方时，液体可能泄漏到衬底W和衬底台WT之间的间隙中。
图3是描绘根据一个实施例的另外的液体供应系统或流体处理系统的侧视截面图。图3中所示的和下面描述的布置可以应用于上述以及图1中所示的光刻设备。液体供应系统设置有液体限制结构12，液体限制结构12沿投影系统PS的最终透镜元件与衬底台WT或衬底W之间的空间10的边界的至少一部分延伸。液体限制结构12至少部分地将液体限制在最终透镜元件与衬底W之间的空间10中。空间10至少部分由位于最终透镜元件下方并围绕最终透镜元件的液体限制结构12形成。在一个实施例中，液体限制结构12包括主体构件53和多孔构件83。多孔构件83可以是平面的并且可以是板状的。多孔构件83可以是液体可渗透的，并且可以具有多个孔(即，开口或孔隙)。在一个实施例中，多孔构件83是其中在网格中形成许多小孔84的网格板。在美国专利申请公开号US 2010/0045949 A1中公开了这样的系统，其全部内容通过引用并入于此。
主体构件53包括供应端口72、流动板和回收端口73。在操作中，供应端口72将液体供应到空间10。流动板从主体53径向向内延伸，主体53将空间分为板上方和板下方的两个体积。在板内，形成孔径，用于使以下项通过：从投影系统PS到衬底W的图案化的射束；以及从供应端口72到板下方并朝向回收端口73的液体。回收端口73从空间10回收液体。供应端口72经由通路74连接到液体供应设备75。液体供应设备75将液体供应到供应端口72。从液体供应设备75馈送的液体通过对应的通路74被供应到供应端口72中的每一个。供应端口72被设置在主体构件53的面向光学路径的规定位置处的光学路径附近。回收端口73从空间10回收液体。回收端口73经由通路79连接到液体回收设备80。液体回收设备80包括真空系统。回收设备能够通过经由回收端口73吸入液体而将液体回收。液体回收设备80回收经由回收端口73、通过通路79回收的液体。多孔构件83被设置在回收端口73中。
在一个实施例中，液体从供应端口72供应到空间10。液体限制结构12中的回收室81中的压力被调节到负压，以经由多孔构件83的孔84(即，回收端口73)回收液体。使用供应端口72执行液体供应操作并且通过多孔构件83执行液体的回收操作确保了液体流过空间10。液体供应操作和回收操作使得液体限制结构12内的在投影系统PS和相对表面(包括衬底W的表面)之间的空间10被填充有液体。
如在说明书的介绍部分中提到的，已知在使用时将疏液材料施加到投影系统PS的接触浸没液体的部分。US 2012274912 A1的图8中公开了一个示例，其全部内容通过引用并入于此。然而，已观察到疏液材料在减少投影系统的热负荷方面的有效性在一时间段之后降低。
现在将描述至少部分地解决不希望施加的热负荷的光刻设备。在下面的描述中，光刻设备可以如上面参考图1所描述的来配置。光刻设备包括液体限制结构12。液体限制结构12可以形成如上所述以及如图2或图3所示的流体供应系统或液体供应系统的一部分。
图4和图5各自描绘了可以实现本发明的光刻设备。光刻设备包括投影系统PS。在操作中，投影系统PS通过出射表面104将图案化的辐射束B投影到衬底W的目标部分C上。液体限制结构12将浸没液体限制到投影系统PS与相对表面之间的空间10，相对表面可以包括衬底W的表面。浸没液体可以例如被限制在最终透镜元件112和衬底W之间。在一个实施例中，液体限制结构12包围空间10。液体限制结构12可以至少部分地限定空间10。除了出射表面104之外，投影系统PS还包括另一表面110。另一表面110面向液体限制结构12。因此，另一表面110面向并且部分地形成投影系统PS和液体限制结构12之间的间隙115。另一表面110可以至少部分地由最终透镜元件112的倾斜的侧表面形成。
在一个实施例中，液体限制结构12被配置为使得在使用时衬底W(并且因此衬底台WT)相对于投影系统PS的移动导致浸没液体的弯液面22与间隙115中的另一表面110之间的接触线117的位置的波动。
图4描绘了其中另一表面110形成为最终透镜元件112的组成部分或形成为最终透镜元件112上形成的涂层或结构的布置。图5描绘了其中另一表面110形成为通路形成器200的组成部分或形成为在通路形成器200上形成的涂层或结构的布置。
经图案化的辐射束B穿过的最终透镜元件112的主体的一部分可以被称为光学有源部分130。在图5的示例中，光学有源部分130是由顶部表面113、出射表面104和虚线包围的部分。
最终透镜元件112的从光学有源部分130的径向向外的部分是最终透镜元件112的主体的非光学有源部分140。经图案化的辐射束B不穿过最终透镜元件112的主体的非光学有源部分140。经图案化的辐射束B中没有任何辐射束通过的底部表面的一部分可以被称为最终透镜元件112的非光学有源的底部表面150。出射表面104和非光学有源的底部表面150一起构成最终透镜元件112的暴露的底部表面。最终透镜元件112的暴露的底部表面被暴露(或裸露)，即其暴露于外部环境。最终透镜元件112的暴露的底部表面是未被覆盖的(或裸露的)表面，即其例如未被投影系统PS的组件(例如，最终透镜元件支撑件600)覆盖。
备选地或附加地，最终透镜元件112的底部表面的一部分可以未被暴露于外部环境。底部表面的一部分可以例如由支撑组件覆盖。最终透镜元件112的暴露的底部表面未被投影系统PS的最终透镜元件支撑件600覆盖。
在一个实施例中，空间10中的液体与最终透镜元件112的暴露的底部表面的最低部分接触。空间10中的液体与整个出射表面104接触。空间10中的液体与非光学有源的底部表面150的最低部分接触。
在图5的实施例中，通路形成器200位于投影系统PS和液体限制结构12之间。通路形成器200具有外形成器表面220和内形成器表面210。外形成器表面220相对于例如投影系统PS的穿过出射表面104的光轴O径向向外和/或向下。内形成器表面210相对于例如投影系统PS的穿过出射表面104的光轴O径向向内和/或向上。外形成器表面220的至少一部分面向液体限制结构12。内形成器表面210的至少一部分面向最终透镜元件112。液体的弯液面22在液体限制结构12和外形成器表面220之间延伸。弯液面22限定空间10的边界的一部分。
通路形成器200在平面中一直围绕最终透镜元件112的至少一部分延伸。在一个实施例中，通路形成器200与最终透镜元件112共轴。通路形成器200可以被视为相对于最终透镜元件112的“外圈”。
通路形成器200位于最终透镜元件12和液体限制结构12之间，使得在通路形成器200和最终透镜元件112之间限定通路300。通路300至少部分限定在内成形表面210和最终透镜元件112之间。通路300具有开口310。开口310相对于例如投影系统PS的穿过出射表面104的光轴O处于通路300的径向最内端。开口310使得通路300与空间10液体连通。
在一个实施例中，通路300在使用时填充有液体。通路300中液体的存在意味着：在弯液面22的径向外侧施加到通路形成器200的任何热负荷与不存在通路形成器200和通路300的情况相比，向最终透镜元件112赋予了更低的热负荷。例如，通过在通路形成器200的外形成器表面220上存在液滴或液膜，可以将这样的热负荷施加到通路形成器200。
如果整个通路300填充有液体，则通路300中将不存在弯液面。通路300中弯液面的存在可能导致热负荷由于液体在弯液面处的蒸发而被施加到最终透镜元件112。
在一个实施例中，通路300被构造并配置为使得在使用时，通过毛细作用从空间10填充液体。在一个实施例中，通路300的尺寸被确定为允许毛细作用在径向向外的方向(即，相对于通过投影系统的投影射束的路径)将将液体从浸没空间10抽出(或抽吸)。在一个实施例中，通路300在0.75mm或更小的截面中具有最小尺寸。该尺寸允许生成足够的毛细作用力。通过毛细作用从空间10移除的液体可以通过另一开口320离开通路300。
在一个实施例中，可以提供另一开口控制器400。另一开口控制器400控制液体供应和/或回收系统450。液体供应和/或回收系统450从另一开口320供应和/或回收液体。另一开口控制器400、液体供应系统和液体回收系统中的一个或多个可以从投影系统PS移除。它们可以被容纳在流体箱中、与投影系统PS或甚至光刻设备分离。另一开口控制器400被流体连接至液体供应系统和液体回收系统中的至少一个。液体供应和/或回收系统450可以对另一开口320施加欠压。除毛细作用力之外，还可以使用欠压来将液体从浸没空间10移除。备选地，由液体供应和/或回收系统300施加的欠压可以被用作毛细作用的备选方式，以通过通路300从浸没空间10移除液体。施加到液体的欠压可以是大于被施加的毛细作用力的力，使得与欠压力相比，有效的毛细作用力可以忽略不计。
另一开口控制器400可以被适配用于例如以周期性的方式连续地或不连续地通过另一开口320控制液体的供应和/或回收。例如，可以周期性地调整另一开口控制器400来补充通路300中的液体。为了避免由于通路300中的液体流动造成的振动对衬底W的成像产生不利影响，另一开口控制器400可以被适配用于在衬底W的成像之间或者在许多衬底的成像之间补充通路300中的液体。在一个实施例中，另一开口控制器400可以被适配用于周期性地(例如，每隔几小时一次或每天一次)补充通路300中的液体。补充通路300中的液体有助于将通路300中的液体保持在恒定的温度。补充通路300中的液体还有助于防止通路300中的液体中有机物(例如，藻类)(否则这可能是污染源)的生长。
液体供应和/或回收单元450可以被用于将液体供应到另一开口320、通过通路300、离开通路300、通过开口310并进入空间10。液体供应和/或回收单元450可以被用于从空间10回收液体(通过开口310、通过通路300并通过另一开口320离开通路300)。在一个实施例中，另一开口控制器400可以被用于改变空间10中的液体流动模式。例如，另一开口控制器400可以引发液体从空间10的一侧跨越空间10到达空间10的另一侧的流动。这可以通过提供两个或更多个通路300来实现，通过两个或更多个通路300，液体流可由另一开口控制器400单独控制。例如，第一通路300可以通过开口310向浸没空间10中提供液体流。例如在空间10到第一通路300的相对侧上的第二通路300可以被用于通过开口310将液体从空间10移除。通过这种方式，可以实现液体从空间10的一侧跨越空间10到空间10的另一侧的流动。在一个布置中，通过通路300的液体流可以被集成到空间10中液体主体的流动路径中。该流动路径在曝光期间可以跨越垂直于衬底台WT的扫描移动的空间10。
在图5的实施例中，通路形成器200与最终透镜元件112分离。即，通路形成器200不与最终透镜元件112一体。通路300形成在通路形成器200的内形成器表面210和最终透镜元件112之间。
在一个实施例中，通路形成器200被成形为使得其距最终透镜元件112的暴露的底部表面的距离基本恒定。内形成器表面210的截面的形状与最终透镜元件112的对应的暴露的底部表面的形状基本相同。在一个实施例中，通路形成器200具有恒定的厚度(例如，大约200μm)。在其他实施例中，通路形成器200被成形为使得其距离最终透镜元件112的暴露的底部表面的距离随位置而变化(例如，在向下方向上连续变窄或变宽、或者形成微流体结构)。在一个实施例中，根据位置的距离变化可以改进流动稳定性。在实施例中，通路形成器200可以被成形为使得其距最终透镜元件112的暴露的底部表面的距离平均为大约1mm。
在一个实施例中，通路形成器200可以由具有高热导率的材料制成。通路形成器200的材料可以具有大于150Wm-1K-1(可选地大于250Wm-1K-1)的热导率。例如，通路形成器200的材料可以由(涂覆的)铝合金(可以具有约160Wm-1K-1的热导率)制成。备选地，通路形成器200的材料可以由金属(例如，银)或金刚石制成。在该实施例中局部施加到通路形成器200的任何热负荷通过在通路形成器200所有方向(包括径向方向)上的热传导而快速耗散。所以热负荷被耗散。因此，到达最终透镜元件112的光学有源部分130的任何热负荷将不是局部的，并且任何产生的像差或聚焦误差将较低。
在一个备选实施例中，通路形成器200的材料具有低热导率。在具有低热导率的情况下，通路形成器200可以使最终透镜元件112隔离。在一个实施例中，通路形成器200的材料具有小于1Wm-1K-1的热导率。针对最终透镜元件112的典型热导率可以是大约1.4Wm-1K-1。通路形成器200的材料可以是陶瓷或塑料。
在其他实施例中，通路形成器200的热导率具有在1Wm-1K-1与150Wm-1K-1之间的中间热导率。
在一个实施例中，通路形成器200可以在其外形成器表面220上具有高热导率的涂层。这样的涂层可以具有大于150Wm-1K-1(可选地大于250Wm-1K-1)的热导率。如上所述，这样的涂层的功能与通路形成器200本身由具有高热导率的材料制成的方式相同。
通路形成器200可以以任何方式被支撑在最终透镜元件112和液体限制结构12之间。在图5的实施例中，通路形成器200形成投影系统PS的一部分。特别地，通路形成器200被附接到投影系统PS的最终透镜元件支撑件600。最终透镜元件支撑件600是投影系统PS的框架。最终透镜元件支撑件600支撑最终透镜元件112。在所示的实施例中，通路形成器200在其径向最外端由最终透镜元件支撑件600支撑。在图5的实施例中，另一开口320经由形成在最终透镜元件支撑件600和最终透镜元件112之间的连接通路350被连接到液体供应和/或接收系统300。连接通路350可以位于一个或多个离散的位置处。在一个实施例中，连接通路350并不完全围绕最终透镜元件112延伸。可以存在例如围绕最终透镜元件112径向均匀或不均匀地间隔开的多于一个的连接通路350。
作为由最终透镜元件支撑件600支撑的备选或附加，液体供应和/或回收系统450在通路形成器200和最终透镜元件112的暴露的底部表面之间施加欠压。欠压是通路形成器200上方与通路形成器200下方的环境压力相比的欠压。欠压的存在朝向投影系统PS向通路形成器200施加吸引力，从而将通路形成器200保持到最终透镜元件112。
静态后退接触角的概念在本领域中是已知的。后退接触角和前进接触角与和表面接触的液体的动态属性特别相关。接触角是指液体主体的气液界面(备选地称为弯液面)的角度，在该点处，界面与液体主体所在的表面相交。在动态的情况下，当液体主体在表面之上移动时，移动主体的前沿处的接触角可以被称为前进接触角。在移动主体的后沿处的接触角可以被称为后退接触角。静态后退接触角是被施加刚好不足以引起液体主体的运动的力的液体主体的后退接触角。图6图示了原理。此处液体120已被放置在表面122上。表面122然后逐渐倾斜直到表面122与水平呈恰好不足以引起液体主体122沿斜坡向下运动的角度。如果表面122被进一步倾斜，则液体主体122将开始移动。在这种状态下，前沿处的接触角124是静态前进接触角。静态前进接触角被限定为表面122和表面122处的液体主体的弯液面的切线123之间的角度。后沿处的接触角126是静态后退接触角。静态后退接触角被限定为表面122与表面122处的液体主体的切线125之间的角度。因此可以针对表面122、液体120和周围大气的任何组合来测量静态后退接触。
发明人已认识到，静态后退接触角对于确定浸没液体在液体限制结构12和投影系统PS之间的间隙115内移动(晃动)的行为是重要的。静态后退接触角确定了接触线117在浸没液体的弯液面22与接触线117所接触的投影系统PS的一部分之间移动的理论最大速度。根据一个实施例，通过为投影系统PS的另一表面110提供适当选择的静态后退接触角来调整该速度。增加静态后退接触角会增加移动的理论最大速度。增加移动的理论最大速度使得由于接触线117在间隙115中的位置的波动而导致浸没液体或液滴的薄膜将不太可能留在另一表面110上。在薄膜或者液滴被留下时，薄膜的尺寸将更小或者液滴的量将更少。因此，通过将另一表面110的静态后退接触角布置得相对高，由于留在另一表面110上的浸没液体的蒸发而导致投影系统PS上的热负荷将趋于减小。在图13中示意性地描绘了留下浸没液体薄膜705的热效应。示出了弯液面22在投影系统PS的另一表面110之上向下(箭头700)移动。弯液面22的移动速度大于接触线117的理论最大移动速度，这导致浸没液体的薄膜705留在浸没液体的移动主体之后。由于蒸发导致的弯液面22上方的大气的热损失由箭头702指示。由热损失引起的温度梯度导致热量从大部分液体(箭头704)并且从投影系统PS(箭头706)朝向弯液面22流动。由于投影系统PS靠近薄膜705区域中的弯液面22，因此来自薄膜705的蒸发对投影系统PS施加相对高的冷却。请注意，仅为了简单起见，竖直地描绘了另一表面110，但在实践中可以被不同地定向(如其他实施例所示)。
此外，发明人已认识到，对于较低的静态后退接触角，浸没液体后退(例如，沿间隙115向下移动)时形成的弯液面将趋向于比较高的静态后退接触角更平坦(即使在上面参考图13讨论的意义上，液体的薄膜实际上并不完全留下)。来自更平坦的弯液面的蒸发将倾向于对投影系统PS施加更高水平的冷却。在图14和图15中示意性地图示了效果。图14和图15示出了在投影系统PS的另一表面110之上向下(箭头700)移动的示意性弯液面22。在图14中，另一表面110具有大约80度的静态后退接触角。在图15中，另一表面110具有接近0度的静态后退接触角。弯液面22上方由于蒸发导致的大气的热损失由箭头702指示。由热损失引起的温度梯度导致热量从大部分液体(箭头704)并且从投影系统PS(箭头706)朝向弯液面22流动。相对于图14，图15中浸没液体后侧708上的弯液面所采用的较平坦的形式相对于图14的布置、在图15的布置中导致施加到投影系统PS的较大的冷却(由相对于图14的图15中的较大箭头706示意性地示出)。请注意，仅为了简单起见，另一表面110被竖直地描绘，但是在实践中可以被不同地定向(如在其他实施例中所示)。
此外，发明人已认识到，通过提供具有相对高的静态后退接触角的另一表面110，允许相对自由地发生晃动导致在浸没液体内的显着对流。在图16和图17中示意性地图示了该效果。另一表面110和弯液面22之间的相对移动由箭头708指示(在图16中，另一表面110相对于弯液面22向上移动，并且在图17中，相对于弯液面22向下移动)。另一表面110和浸没液体之间的摩擦有助于浸没液体中的对流(由箭头710示意性地示出)。认为对流可以减少浸没液体和投影系统PS之间的有害热传递，从而改进性能。
图18示出了针对另一表面110的静态后退接触角的不同值(水平轴)，热负荷对投影系统PS的影响(竖直轴)的实验测量结果。竖直轴上的较高值指示投影系统PS上较大的热负荷。与预测在50度范围内静态后退接触角处的热负荷突然升高的简单理论模型相反，实验测量结果显示热负荷保持低至约30度甚至更低。
因此发明人已经实现了比先前可用的、关于弯液面的形状和移动如何导致施加到投影系统PS的热负荷的更详细的理解。作为该理解的结果，发明人已认识到，设计表面来使得它们的静态接触角相对于浸没液体大于90度(即，浸没液体为水的情况下为疏水的)不是最佳方法。相反，首先应参考静态后退接触角而不是静态接触角。静态后退接触角与静态接触角相比提供了关于浸没液体的预期动态行为的更多信息。此外，发明人已发现，对于小于90度的静态后退接触角的范围，可以实现令人满意的性能。
认识到另一表面110没有必要具有大于90度的静态后退接触角很大程度上扩大了可用于实现另一表面110的材料的范围。可以使用比具有大于90度的静态后退接触角的材料(例如，在浸没液体为水的情况下为疏水表面)具有更高机械和/或化学鲁棒性的材料，由此增加了另一表面110的寿命。因此，相对于使用具有大于90度的静态后退接触角的另一表面110的备选方法，可以减少对另一表面110的定期维护的需要。
此外，将另一表面110配置为具有小于90度的静态后退接触角可以降低在另一表面110中的缺陷处产生局部热负荷的风险。如果另一表面110具有更高的静态后退接触角，则差异在于缺陷区域的静态后退接触角与周围区域的静态后退接触角相比可能较大。通常，缺陷趋于具有相对较低的静态后退接触角，从而吸引浸没液体。静态后退接触角的较大差异增加了液体在局部池中被保留在缺陷处的风险。浸没液体的这样的局部积聚可能导致局部热负荷。
在一个实施例中，另一表面110相对于浸没液体具有第一静态后退接触角，并且出射表面104相对于浸没液体具有第二静态后退接触角。在一个实施例中，第一静态后退接触角大于第二静态后退接触角(可选地至少大10度)。出射表面104通常由具有非常低的静态后退接触角的材料形成。例如，在出射表面104是由石英玻璃形成的最终透镜元件112的裸露表面的情况下，出射表面104的静态后退接触角将为大约25度。在该情况下，以及在其他实施例中，另一表面110将被布置为具有大于25度、可选地大于30度、可选地大于35度、可选地大于40度、可选地大于45度、可选地大于50度、可选地大于55度、可选地大于60度、可选地大于65度、可选地大于70度、可选地大于75度、可选地大于80度、可选地大于85度的静态后退接触角。附加地，另一表面110相对于浸没液体的静态后退接触角小于90度。已发现在这些范围内的静态后退接触角在间隙115中的浸没液体的典型移动期间提供蒸发热负荷的适当限制。
在一个实施例中，另一表面110相对于浸没液体具有小于70度、可选地小于65度的静态后退接触角。具有高机械和化学鲁棒性的各种材料是可用的，其提供小于70度或小于65度的静态后退接触角。
在一个实施例中，静态后退接触角的下限由限制结构12与投影系统PS之间间隙115中的浸没液体的预期最大移动速度限定。静态后退接触角被选择为足够高，使得弯液面22和投影系统PS之间的接触线117的移动可以足够快来跟上间隙115中浸没液体主体的最大移动速度。如果接触线117能够跟上浸没液体主体的速度，则在投影系统PS上很少或没有留下浸没液体的薄膜或液滴。
在一个实施例中，另一表面110相对于浸没液体具有大于30度(例如，在30度与90度之间、可选地在30度与70度之间、可选地在30度和65度之间)的静态后退接触角。至少对于以中等速度(例如，几厘米/秒或更小量级的速度)移动的浸没液体，将静态后退接触角布置为大于30度会减少薄膜形成。包含钛或镍或由钛或镍组成的金属箔例如可以具有在30-50度范围内的静态后退接触角。
在一个实施例中，另一表面110相对于浸没液体具有大于50度(例如，在50度与90度之间、可选地在50度与70度之间、可选地在50度与65度之间)的静态后退接触角。对于以相对快的速度(例如，以高达每秒十厘米的速度)移动的浸没液体，将静态后退接触角布置为大于50度会减少薄膜形成。诸如PEEK和PET的非氟化物塑料是静态后退接触角在50度至65度范围内的材料的示例。PEEK具有约55度的静态后退接触角。PET具有约60度的静态后退接触角。
在一个实施例中，另一表面110相对于浸没液体具有大于55度(例如在55度与90度之间、可选地在55度与70度之间、可选地在55度与65度之间)的静态后退接触角。将静态后退接触角布置为在55度至70度或55度至65度的范围内，提供了特别理想的属性平衡。对于大范围的浸没液体移动速度，投影系统PS上的薄膜形成被减少。
不受限于具有大于90度的静态后退接触角的材料有助于针对另一表面110选择具有期望属性(例如，低成本、良好的热属性(例如，特别高的导热性、散热负荷或特别低的导电性，以绝缘)、良好的机械属性、耐磨损性、易于制造、以及对紫外光的透射性(减少由于紫外光杂散引起的材料降解))的材料。
钯(具有约60度的静态后退接触角)特别耐磨损。在一个实施例中，另一表面110可以包括以下中的一个或多个：钯涂覆的金属、钯涂覆的铜、钯涂覆的钛、钯涂覆的铝。以该方式形成的另一表面110将是耐磨损的。
在一个实施例中，另一表面110可以包括非氟化物塑料(例如，PEEK或PET)。以该方式形成的另一表面110易于制造。
在一个实施例中，另一表面110包括聚酰亚胺薄膜(例如，聚(4,4'-氧二亚苯基-均苯四甲酰亚胺)(Kapton))。Kapton具有约65度的静态后退接触角。
用于另一表面110的上述材料仅是示例性的。材料中的一些可能不适合用于所有商用光刻过程(例如，在不希望由材料泄漏造成的污染的情况下，或者材料寿命不足够的情况下)。然而，参考该范围的材料旨在帮助证明可以使用各种材料(在非限制性列表中)。
在一些实施例中，其示例在图7、图9和图11中示出，另一表面110包括涂层的表面。
在一些实施例中，其示例在图5中示出，另一表面110设置在通路形成器200上。
在一些实施例中，其示例在图8-图11中示出，另一表面110设置在液体控制构件114上。液体控制构件114被附接到投影系统PS的一部分。液体控制部件114的形状与液体控制构件114所附接的投影系统PS的一部分的形状共形。在一个实施例中，液体控制构件114被附接到通路形成器200。在一个实施例中，液体控制构件114被附接到最终透镜元件112。在一个实施例中，液体控制构件114被预成型。预成型的液体控制构件114例如不是涂层。在一个实施例中，液体控制构件114使用粘合剂被附接到投影系统PS的一部分。液体控制构件114可以是自粘合平面构件(并且可以被称为“粘结片”)。液体控制构件可以是弹性的，使得其作为平面表面可以与投影系统的弯曲表面共形并粘附到投影系统的弯曲表面。液体控制构件114可以是刚性元件。液体控制构件114可通过将粘合剂施加到液体控制构件114和投影系统PS的一部分中的一个或两个而附接到投影系统PS的该部分。粘合剂可以或可以不被认为是液体控制构件114的一部分。粘合剂具有与液体控制构件114的其余部分不同的组成。
在一个实施例中，液体控制构件114包括当附接到投影系统PS时与出射表面104倾斜呈角度的倾斜表面。在一个实施例中，液体控制构件114在附接到投影系统PS时包括截头圆锥形部分。备选地或附加地，液体控制构件114包括当附接到投影系统PS时平行于出射表面104的平面部分。液体控制部件114与其所固定的表面的形状共形。液体控制构件114因此可以与截头圆锥形的最终透镜元件112的一部分共形或与截头圆锥形的通路形成器200的一部分的形状共形。在图12中示出了截头圆锥形液体控制构件114的一个示例。
在一个实施例中，液体控制构件114的形状在附接之前与投影系统PS的液体控制构件114将要附接的部分共形。
在实施例中，另一表面110包括与出射表面104倾斜呈角度的倾斜表面或由与出射表面104倾斜呈角度的倾斜表面组成。另一表面110因此可以包括截头圆锥形式或由截头圆锥形式组成，但也可以是包括或具有与出射表面104倾斜呈角度的倾斜表面的其他形状。另一表面110可以附加地包括平面表面。平面表面可以平行于出射表面104。备选地，另一表面110可以由可以平行于出射表面104的平面表面组成。
在上述实施例中，专门参考了在投影系统PS上提供的表面(另一表面110)的属性。其他表面也可以有助于减少投影系统PS上的热负荷。在一个实施例中，液体限制结构12包括面向投影系统PS的液体控制表面720。可以使用上述针对另一表面110所讨论的配置之一来形成液体控制表面720。液体控制表面720因此可以相对于浸没液体具有上面针对另一表面110所讨论的静态后退接触角中的任一个。以该方式配置液体控制表面720使得在不在液体控制表面720上形成薄膜或液滴的情况下，弯液面22可以在液体控制表面720之上自由移动。
图19-图22描绘了针对另一表面110和液体控制表面720的非限制性示例配置。可以使用上面所示的任何技术来形成表面110和720，例如作为施加到投影系统PS或液体限制结构12的涂层的表面、作为附接(例如，粘附)到投影系统PS或液体限制结构12的液体控制构件的表面、或作为附接(例如，粘附)到投影系统PS或液体限制结构12的液体控制构件的涂层。在图19-图22的示例中，提供另一表面110和液体控制表面720两者。在不对面向投影系统PS的液体限制结构12的任何表面进行修改的情况下，还可以以仅提供如图所示的另一表面110的形式来提供示例中的每一个。
在图19中，描绘了其中另一表面110包括截头圆锥形部分110A和平面部分110B的布置。平面部分110B平行于出射表面104。在该实施例中，液体控制表面720仅设置在液体限制结构12面向另一表面110的平面部分110B的部分上。在该特定实施例中，平面部分110B覆盖面向液体限制结构12的最终透镜元件112的所有平面部分。在所示的示例中，截头圆锥形部分110A不覆盖最终透镜元件112的截头圆锥形部分的全部。在该实施例的修改版本中，另一表面110覆盖最终透镜元件112的截头圆锥形部分的全部。
在图20中，描绘了与图19的配置相同的配置，不同之处在于：1)液体限制结构12的内相对部分的上部722设置有液体控制表面720；和/或2)平面部分110B覆盖最终透镜元件112除径向外部分724之外的平面部分的全部。
在图21中，描绘了与图20相同的布置，不同之处在于：液体控制表面720覆盖液体限制结构12的面向另一表面110的平面部分110B的所有部分(除了径向外部分726之外)。
在图22中，描绘了与图21相同的布置，不同之处在于：液体控制表面720不覆盖液体限制结构12的面向另一表面110的平面部分110B的任何部分。在浸没液体不可能到达液体限制结构12的顶部部分的情况下，该类型的布置可能适用。在该实施例的变型中，另一表面110仅包括截头圆锥形部分110A而不包括平面部分110B。
在一个实施例中，提供了一种器件制造方法。方法包括：使用投影系统PS将图案化的辐射束通过投影系统PS投影到衬底W的目标部分C上。使用液体限制结构12将浸没流体限制在投影系统PS和衬底W之间的空间10中。投影系统PS包括出射表面104，通过出射表面104来投影图案化的辐射束。投影系统PS还包括面向液体限制结构12的另一表面110。另一表面110相对于浸没液体具有第一静态后退接触角。出射表面104相对于浸没液体具有第二静态后退接触角。第一静态后退接触角：大于第二静态后退接触角；并且小于65度。
在另一实施例中，器件制造方法包括：使用投影系统PS将图案化的辐射束提供投影系统PS投影到衬底C的目标部分C上。使用液体限制结构12将浸没流体限制在投影系统PS和衬底W之间的空间10中。该实施例中的投影系统包括：出射表面104，通过出射表面104来投影图案化的辐射束；以及面向液体限制结构12的另一表面110。在该实施例中，衬底W相对于投影系统PS的移动引起浸没液体的弯液面22与另一表面110之间的接触线117的位置的波动。另一表面110相对于浸没液体具有小于90度的静态后退接触角。
在一个实施例中，衬底W的移动使得在波动期间，接触线117的移动速度始终低于接触线的理论最大移动速度(如由另一表面110相对于浸没液体的静态后退接触角所确定)。以该方式，避免了在波动期间，在另一表面110上显著形成液体膜。由此也避免了由于另一表面110上的液体膜的蒸发导致的不期望的热负荷。
在上面所讨论的任何实施例中，浸没液体可以主要是水。在这种情况下，对静态后退接触角的所有参考可以被理解为指代相对于水的静态后退接触角。对疏液性(或疏水性)的参考可以理解为指代疏水性。对亲液性(或亲水性)的参考可以被理解为指代亲水性。
在一个实施例中，提供了一种光刻设备。光刻设备包括：投影系统，被配置为将图案化的辐射束通过投影系统投影到衬底的目标部分上；以及液体限制结构，被配置为将浸没液体限制在投影系统和衬底之间的空间中。投影系统包括：出射表面，通过出射表面来投影图案化的辐射束；以及面向液体限制结构的另一表面，其中：另一表面相对于浸没液体具有第一静态后退接触角；出射表面相对于浸没液体具有第二静态后退接触角；并且第一静态后退接触角：大于第二静态后退接触角；并且小于65度。
液体限制结构可以被配置为使得在使用时衬底相对于投影系统的移动引起浸没液体的弯液面与另一表面之间的接触线的位置的波动。
在进一步的实施例中，提供了一种光刻设备，包括：投影系统，被配置为将图案化的辐射束通过投影系统投影到衬底的目标部分上；以及液体限制结构，被配置为将浸没液体限制在投影系统和衬底之间的空间中。投影系统包括：出射表面，通过出射表面来投影图案化的辐射束；以及面向液体限制结构的另一表面，其中：液体限制结构被配置为使得在使用时，衬底相对于投影系统的移动引起浸没液体的弯液面与另一表面之间的接触线的位置的波动；并且另一表面相对于浸没液体具有小于90度的静态后退接触角。
另一表面可以相对于浸没液体具有小于70度的静态后退接触角。另一表面可以相对于浸没液体具有小于65度的静态后退接触角。另一表面可以相对于浸没液体具有大于30度的静态后退接触角。另一表面可以相对于浸没液体具有大于50度的静态后退接触角。另一表面可以包括相对于出射表面倾斜一定角度的倾斜表面。另一表面可以包括平行于出射表面的平面表面。另一表面可以包括涂层表面。另一表面可以包括未涂覆的表面。另一表面可以设置在位于投影系统的最终透镜元件和液体限制结构之间的通路形成器上，通路形成器在通路形成器和最终透镜元件之间限定通路。可以由附接到投影系统的一部分且与投影系统的该部分的形状共形的液体控制构件来提供另一表面。液体限制结构可以包括面向投影系统的液体控制表面；并且液体控制表面的一部分具有小于90度的静态后退接触角。
在第三实施例中，提供了一种用于与浸没式光刻设备一起使用的投影系统。投影系统被配置为将图案化的辐射束通过投影系统投影到衬底的目标部分上。投影系统包括：出射表面，通过出射表面来投影图案化的辐射束；以及面向液体限制结构的另一表面。另一表面相对于浸没液体具有第一静态后退接触角。出射表面相对于浸没液体具有第二静态后退接触角。第一静态后退接触角：大于第二静态后退接触角；并且小于65度。
在本发明的第四实施例中，提供了一种用于浸没式光刻设备的投影系统的最终透镜元件。投影系统被配置为将图案化的辐射束通过投影系统投影到衬底的目标部分上。投影系统包括：出射表面，通过出射表面来投影图案化的辐射束；以及面向液体限制结构的另一表面。另一表面相对于浸没液体具有第一静态后退接触角。出射表面相对于浸没液体具有第二静态后退接触角。第一静态后退接触角：大于第二静态后退接触角；并且小于65度。
在本发明的第五实施例中，提供了一种液体控制构件，液体控制构件被配置为附接到浸没式光刻设备的投影系统的一部分并与之形状共形。投影系统被配置为将图案化的辐射束通过投影系统投影到衬底的目标部分上。投影系统包括出射表面，通过出射表面来投影图案化的辐射束。液体控制构件包括另一表面，另一表面被配置为当液体控制构件被附接到投影系统的所述一部分时面向液体限制结构。另一表面相对于浸没液体具有第一静态后退接触角。出射表面相对于浸没液体具有第二静态后退接触角。第一静态后退接触角：大于第二静态后退接触角；并且小于65度。
构件可以包括在附接到投影系统的所述一部分时与出射表面倾斜呈一定角度的倾斜表面。构件可以包括当附接到投影系统的所述一部分时的截头圆锥形部分。构件可以包括当附接到投影系统的所述一部分时平行于出射表面的平面部分。在附接之前，构件可以与投影系统的所述一部分共形。
在本发明的第六实施例中，提供了第一实施例或者另一实施例的设备、第三实施例的系统、第四实施例的元件或者第五实施例的构件，其被配置为利用作为浸没液体的水进行操作，使得相对于浸没液体的所述静态后退接触角是相对于水的静态后退接触角。
在第七实施例中，提供了一种器件制造方法，包括：使用投影系统将图案化的辐射束通过投影系统投影到衬底的目标部分上；使用液体限制结构将浸没流体限制在投影系统和衬底之间的空间中，投影系统包括：出射表面，通过出射表面来投影图案化的辐射束；以及面向液体限制结构的另一表面，其中：另一表面相对于浸没液体具有第一静态后退接触角；出射表面相对于浸没液体具有第二静态后退接触角；并且第一静态后退接触角：大于第二静态后退接触角；并且小于65度。
在本发明的第八实施例中，提供了一种器件制造方法，包括：使用投影系统将图案化的辐射束通过投影系统投影到衬底的目标部分上；以及使用液体限制结构将浸没流体限制在投影系统与衬底之间的空间中，投影系统包括：出射表面，通过出射表面来投影图案化的辐射束；面向液体限制结构的另一表面，其中：衬底相对于投影系统的移动引起浸没液体的弯液面与另一表面之间的接触线的位置的波动；并且另一表面相对于浸没液体具有小于90度的静态后退接触角。
衬底的移动可以使得在所述波动期间所述接触线的移动速度始终低于如由相对于另一表面的浸没液体的静态后退接触角所确定的所述接触线的理论最大移动速度。
在本发明的第九实施例中，提供了一种光刻设备，包括：投影系统，被配置为将图案化的辐射束通过投影系统的出射表面投影到衬底的目标部分上；以及液体限制结构，被配置为将浸没液体限制在投影系统和衬底之间的空间中，其中投影系统包括面向液体限制结构的另一表面，并且另一表面相对于浸没液体具有静态后退接触角，该静态后退接触角a)比出射表面相对于浸没液体的静态后退接触角大至少10度，并且b)小于65度。
在本发明的第十实施例中，提供了一种器件制造方法，包括：使用投影系统将图案化的辐射束通过投影系统的出射表面投影到衬底的目标部分上；以及使用液体限制结构将浸没液体限制在投影系统与衬底之间的空间中，其中投影系统包括面向液体限制结构的另一表面，并且另一表面相对于浸没液体具有静态后退接触角，该静态后退接触角a)比出射表面相对于浸没液体的静态后退接触角大至少10度，并且b)小于65度。
尽管在本文中可以具体参考在IC制造中使用光刻设备，但是应理解，本文所描述的光刻设备可以具有其他应用(例如，制造集成光学系统、用于磁畴存储器、平板显示器、液晶显示器(LCD)、薄膜磁头等的引导或检测模式)。本领域技术人员将认识到，在这样的备选应用的上下文中，本文中术语“晶片”或“裸片”的任何使用可以被认为分别与更通用的术语“衬底”或“目标部分”同义。在曝光之前或之后，可以在例如轨道(通常将抗蚀剂层施加到衬底并将曝光的抗蚀剂显影的工具)、量测工具和/或检验工具中处理本文参考的衬底。在适用的情况下，本文的公开内容可以应用于这样的衬底处理工具和其他衬底处理工具。此外，衬底可以被多次处理，例如以创建多层IC，使得本文使用的术语衬底还可以指代已包含多个经处理的层的衬底。
本文中使用的术语“辐射”和“射束”包括所有类型的电磁辐射(包括紫外(UV)辐射(例如，具有或约365nm、248nm、193nm、157nm或126nm的波长)和远紫外(EUV)辐射(例如，具有在5nm-20nm范围内的波长))以及诸如离子束或电子束的粒子束。
在上下文允许的情况下，术语“透镜”可以指代各种类型的光学组件(包括折射型、反射型、磁性型、电磁型和静电型光学组件)中的任一个或其组合。
尽管以上已描述了本发明的具体实施例，但是应理解，可以以与上述不同的方式来实践本发明。以上描述旨在说明而非限制。因此，对于本领域技术人员，可以在不脱离下面阐述的权利要求的范围的情况下，对所描述的本发明进行修改是显而易见的。

Claims (15)

1.一种光刻设备，包括：
投影系统，被配置为将图案化的辐射束通过所述投影系统投影到衬底的目标部分上；以及
液体限制结构，被配置为将浸没液体限制在所述投影系统与所述衬底之间的空间中，
所述投影系统包括：
出射表面，通过所述出射表面来投影所述图案化的辐射束；
以及
面向所述液体限制结构的另一表面，
其中：
所述另一表面相对于所述浸没液体具有第一静态后退接触角；
所述出射表面相对于所述浸没液体具有第二静态后退接触角；并且
所述第一静态后退接触角：
大于所述第二静态后退接触角；并且
小于65度。
2.根据权利要求1所述的设备，其中，
所述液体限制结构被配置为使得在使用时，所述衬底相对于所述投影系统的移动引起所述浸没液体的弯液面与所述另一表面之间的接触线的位置的波动。
3.一种光刻设备，包括：
投影系统，被配置为将图案化的辐射束通过所述投影系统投影到衬底的目标部分上；以及
液体限制结构，被配置为将浸没液体限制在所述投影系统与所述衬底之间的空间中，
所述投影系统包括：
出射表面，通过所述出射表面来投影所述图案化的辐射束；
以及
面向所述液体限制结构的另一表面，
其中：
所述液体限制结构被配置为使得在使用时，所述衬底相对于所述投影系统的移动引起所述浸没液体的弯液面与所述另一表面之间的接触线的位置的波动；并且
所述另一表面相对于所述浸没液体具有小于90度的静态后退接触角。
4.根据权利要求3所述的设备，其中所述另一表面相对于所述浸没液体具有小于65度的静态后退接触角。
5.根据前述权利要求中任一项所述的设备，其中所述另一表面相对于所述浸没液体具有大于30度的静态后退接触角。
6.根据前述权利要求中任一项所述的设备，其中所述另一表面包括相对于所述出射表面倾斜一定角度的倾斜表面。
7.根据前述权利要求中任一项所述的设备，其中所述另一表面包括平行于所述出射表面的平面表面。
8.根据前述权利要求中任一项所述的设备，其中所述另一表面设置在位于所述投影系统的最终透镜元件和所述液体限制结构之间的通路形成器上，所述通路形成器限定所述通路形成器与所述最终透镜元件之间的通路。
9.根据前述权利要求中任一项所述的设备，其中所述另一表面由液体控制构件提供，所述液体控制构件被附接到所述投影系统的一部分并与所述投影系统的所述一部分的形状共形。
10.根据前述权利要求中任一项所述的设备，其中：
所述液体限制结构包括面向所述投影系统的液体控制表面；并且
所述液体控制表面的一部分具有小于90度的静态后退接触角。
11.一种用于与浸没式光刻设备一起使用的投影系统，其中：
所述投影系统被配置为将图案化的辐射束通过所述投影系统投影到衬底的目标部分上；
所述投影系统包括：
出射表面，通过所述出射表面来投影所述图案化的辐射束；
以及
面向所述液体限制结构的另一表面；
所述另一表面相对于所述浸没液体具有第一静态后退接触角；
所述出射表面相对于所述浸没液体具有第二静态后退接触角；
并且
所述第一静态后退接触角：
大于所述第二静态后退接触角；并且
小于65度。
12.一种液体控制构件，被配置为附接到浸没式光刻设备的投影系统的一部分并且与所述投影系统的所述一部分的形状共形，其中：
所述投影系统被配置为将图案化的辐射束通过所述投影系统投影到衬底的目标部分上；
所述投影系统包括出射表面，通过所述出射表面来投影所述图案化的辐射束；
所述液体控制构件包括：另一表面，被配置为当所述液体控制构件被附接到所述投影系统的所述一部分时，面向所述液体限制结构；
所述另一表面相对于所述浸没液体具有第一静态后退接触角；
所述出射表面相对于所述浸没液体具有第二静态后退接触角；并且
所述第一静态后退接触角：
大于所述第二静态后退接触角；并且
小于65度。
13.根据权利要求12所述的构件，其中所述构件包括在附接到所述投影系统的所述一部分时，相对于所述出射表面倾斜一定角度的倾斜表面。
14.根据权利要求12或13中任一项所述的构件，其中所述构件在附接之前与所述投影系统的所述一部分的形状共形。
15.一种器件制造方法，包括：
使用投影系统将图案化的辐射束通过所述投影系统投影到衬底的目标部分上；以及
使用液体限制结构将浸没流体限制在所述投影系统和所述衬底之间的空间中，
所述投影系统包括：
出射表面，通过所述出射表面来投影所述图案化的辐射束；
以及
面向所述液体限制结构的另一表面，
其中：
所述另一表面相对于所述浸没液体具有第一静态后退接触角；
所述出射表面相对于所述浸没液体具有第二静态后退接触角；并且
所述第一静态后退接触角：
大于所述第二静态后退接触角；并且
小于65度。
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