光刻装置及器件制造方法.pdf

本发明公开一种使用浸液的光刻投影装置，所述浸液位于该投影系统的最后元件和基底W之间。公开多种用于保护该投影系统、基底台和液体保持系统的部件的方法。这些方法包括在该投影系统的最后元件(20)上设置保护层，以及在该部件的上游设置牺牲保护体。还公开了由CaF2制成的由两个部件构成的最后光学元件。

1、  一种光刻投影装置，布置成使用投影系统将图案从构图装置投影到基底上，并且具有用浸液至少部分地填充在所述投影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，所述最后元件在接触所述浸液的表面上具有一基本上不溶于所述浸液的保护层。

2、  根据权利要求1的光刻投影装置，其中所述保护层的厚度等于或大于5nm。

3、  根据权利要求1或2的光刻投影装置，其中所述保护层的厚度小于或等于500nm。

4、  根据权利要求1、2或3的光刻投影装置，其中所述保护层为金属、金属的氧化物或氮化物、CaF₂、SiO、SiO₂或这些材料的组合。

5、  根据权利要求1的光刻投影装置，其中所述保护层为熔合的二氧化硅板。

6、  根据权利要求5的光刻投影装置，其中所述熔合的二氧化硅板的厚度范围在50μm和5mm之间。

7、  根据权利要求5或6的光刻投影装置，其中所述熔合的二氧化硅板通过无胶接触接合连接到所述最后元件上。

8、  根据权利要求1的光刻投影装置，其中所述保护层具有不同的两层。

9、  根据权利要求8的光刻投影装置，其中所述不同的两层由同一材料但使用不同方法制成。

10、  根据权利要求9的光刻投影装置，其中所述不同的两层中的一层是使用溅射法形成的，且所述不同的两层中的另一层是通过将起始物旋涂在所述最后元件上并用紫外光照射所述起始物而形成的。

11、  根据权利要求1的光刻投影装置，其中所述保护层是通过将起始物旋涂在所述最后元件上并用紫外光照射所述起始物而形成的。

12、  根据权利要求10或11的光刻投影装置，其中所述起始物包括有机硅化合物。

13、  根据权利要求12的光刻投影装置，其中所述起始物包括硅酮液、原硅酸四乙酯、十甲基四硅氧烷和原硅酸四丁酯中的至少一种化合物。

14、  一种光刻投影装置，布置成使用投影系统将图案从构图装置投影到基底上，并且具有用浸液至少部分地填充所述投影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用于在与所述最后元件相接触的所述空间中提供第一浸液和用于在与所述基底相接触的所述空间中提供第二浸液的装置。

15、  根据权利要求14的光刻投影装置，其中所述液体供给系统还包括用于分隔开所述第一和第二浸液的隔膜。

16、  根据权利要求15的光刻投影装置，其中所述隔膜是石英。

17、  根据权利要求15或16的光刻投影装置，其中所述隔膜的厚度范围在0.1-5mm之间。

18、  根据前述权利要求中任一项的光刻投影装置，其中所述最后元件由CaF₂构成。

19、  根据权利要求18的光刻投影装置，其中所述最后元件包括第一和第二部件，二者均由CaF₂构成，其中所述投影光束在通过所述第二部件之前通过所述第一部件。

20、  一种光刻投影装置，布置成使用投影系统将图案从构图装置投影到基底上，并且具有用浸液至少部分地填充所述投影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，所述最后元件包括由CaF₂或SiO₂或两种材料的组合制成的第一和第二部件，所述部件布置成使得所述投影光束在通过所述第二部件之前通过所述第一部件。

21、  根据权利要求19或20的光刻投影装置，其中所述第一和第二部件均具有对准的晶轴，使得所述第一部件固有的双折射特性被所述第二部件固有的双折射特性所补偿。

22、  根据权利要求19、20或21的光刻投影装置，其中所述第一和第二部件是同心的。

23、  根据权利要求19-22中任一项的光刻投影装置，其中所述第二部件基本上可被定位在所述第一部件的凹部中。

24、  根据权利要求19-23中任一项的光刻投影装置，其中除所述最后元件之外的所述投影系统的元件由CaF₂以外的其他材料制成。

25、  一种光刻投影装置，布置成使用投影系统将图案从构图装置投影到基底上，并且具有用浸液至少部分地填充所述投影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至少一个在所述空间上游的所述浸液中的牺牲保护体，所述牺牲保护体用于溶解在所述浸液中，由此降低所述投影系统和/或所述基底台和/或液体供给系统的至少一个部件的溶解速度。

26、  根据权利要求25的光刻投影装置，其中至少一个牺牲保护体是由与所述至少一个部件基本相同的材料制成的。

27、  根据权利要求25或26的光刻投影装置，其中所述至少一个牺牲保护体是由石英或CaF₂制成的。

28、  根据权利要求25、26或27的光刻投影装置，其中所述至少一个牺牲保护体具有较高的表面积-体积比的形状。

29、  一种器件制造方法，包括将带有图案的辐射光束通过设置在所述投影系统的最后元件和所述基底之间的空间中的浸液投影到基底上，其中在接触所述浸液的所述最后元件的表面上设置基本上不溶于所述浸液的保护层。

30、  一种器件制造方法，包括将带有图案的辐射光束通过设置在所述投影系统的最后元件和所述基底之间的空间中的第一浸液和第二浸液投影到基底上，其中所述第一浸液与所述最后元件相接触，而所述第二浸液与所述基底相接触。

31、  一种器件制造方法，包括将带有图案的辐射光束通过设置在所述投影系统的最后元件和所述基底之间的空间中的第一浸液和第二浸液投影到基底上，其中在所述空间上游的所述浸液中设置至少一个牺牲保护体，所述牺牲保护体用于溶解在所述浸液中，由此降低所述投影系统和/或所述基底台和/或液体供给系统的至少一个部件的溶解速度。

光刻装置及器件制造方法
技术领域
本发明涉及一种光刻装置和一种器件制造方法。
背景技术
光刻装置是一种将所需图案应用于基底，特别是基底的目标部分的机器。光刻装置可以用于例如集成电路(IC)的制造。在该种情况下，构图装置，也可称为掩模或中间掩模板，可用于产生形成在IC的一个单独层上的电路图案。该图案可被输送到基底(例如硅晶片)的目标部分上(例如包括部分，一个或者多个管芯(die))。图案的输送通常通过在已涂敷辐射敏感材料(抗蚀剂)层的基底上成像而实现。一般地，单一的基底将包含依次形成图案的相邻目标部分的整个网格。已知的光刻装置包括所谓的步进器，其中通过将全部图案一次曝光在目标部分上而辐射每一目标部分，还包括所谓的扫描器，其中通过光束沿给定方向(“扫描”方向)扫描图案、并同时沿与该方向平行或者反平行的方向同步扫描基底来辐射每一目标部分。还有可能通过将图案压印在基底上而将图案从构图装置输送至基底。
已建议将该光刻投影装置中的基底浸入具有相对较高折射率的液体例如水中，以充满在该投影系统的最后元件和该基底之间的空间。由于曝光辐射线在液体中具有更短的波长，因此这样就能够成像出较小特征。(还可认为液体的作用是增大了该系统的有效NA，同时也增大了焦深。)已建议使用的其他浸液包括带有悬浮于其中的固体颗粒(例如石英)的水。
但是，将该基底或基底和基底台浸没在液浴槽中(例如参见US4,509,852，在此作为参考被整体引用)意味着：在扫描曝光过程中存在较大体积的必须进行加速的液体。这需要附加的或更大功率的马达，并且液体紊流可能会导致产生不良的和不可预见的效应。
所建议的解决方案之一是一种仅在该基底的局部区域上和在该投影系统的最后元件和该基底之间使用液体限制系统提供液体的液体供给系统(与该投影系统的最后元件相比，基底通常具有更大的表面积)。在WO 99/49504中披露了一种已提出的布置方法，在此作为参考被整体引用。如图2和3所示，液体优选沿该基底相对于最后元件的移动方向由至少一条引入管IN供给到该基底上，并通过该投影系统下方后由至少一条排出管OUT排出。更确切地说，当在该元件下面沿-X向进行扫描时，液体在该元件的+X一侧供给并且在-X一侧被吸收。图2示意性地示出了该布置，其中液体通过引入管IN供给并且在该元件的另一侧通过与低压源相连接的排出管OUT被吸收。在图2中，液体沿该基底相对于最后元件的移动方向进行供给，尽管这种情况不是必要的。有可能定位在该最后元件周围的引入管和排出管具有多种取向和个数，在如图3所示的实例中，以规则的结构围绕该最后元件分别设置四组带有在每一侧上的排出管的引入管。
已建议的另一种解决方案是设置一种带有密封构件的液体供给系统，所述密封构件沿至少在该投影系统的最后元件和该基底台之间的空间边界的一部分延伸。这种解决方案如图4所示。该密封构件在XY平面内相对于该投影系统基本不动，虽然在Z方向上可能存在一些相对移动(沿光轴方向)。在该密封构件和该基底表面之间形成密封。该密封优选无接触密封，例如气密封。在欧洲专利申请No.03252955.4中披露了一种具有气密封的系统，在此作为参考被引用。
在欧洲专利申请No.03257072.3中，披露了一对或双台浸没式光刻装置的概念。这种装置设有两个用于支承该基底的台。在台处于第一位置没有浸液的情况下进行校平(leveling)测量；且在台处于第二位置存在浸液的情况下进行曝光。另一种选择是，该装置仅具有一个台。
在该投影系统的最后元件和该基底之间使用浸液意味着：投影系统PL的最后元件(例如密封该投影系统或该投影系统的最后光学元件的’密封板’)和基底台与浸液相接触。这可能会在投影系统或基底台的部件浸液中产生反应或溶解的问题。
发明内容
所希望的是提供一种减轻由于与浸液接触而引起的部件降解的光刻投影装置。
根据本发明的一个方面，提供一种光刻投影装置，布置用于使用投影系统将图案从构图装置投影到基底上，并且具有用浸液至少部分地充满在所述投影系统的最后元件和所述基底之间的空间的液体供给系统，其中所述最后元件在接触所述浸液的表面上具有一基本上不溶于所述浸液地保护层。
以这种方式，该投影系统的最后元件可由一定的材料制成，所述材料是基于其优良的光学性能进行选择的，而不考虑该元件材料与浸液之间的反应活性。若该保护层的厚度较薄，那么保护层对投影光束的影响最小化。
所用材料优选为金属、金属的氧化物或氮化物例如TiN、金刚石、DLC或SiO₂。已发现这些材料既对于用于浸没光刻中的投影辐射光束是透明的，又不溶于浸液或在浸液中呈惰性，所述浸液优选基本由水构成。
根据本发明的一个方面，提供一种光刻投影装置，布置用于使用投影系统将图案从构图装置投影到基底上，并且具有用浸液至少部分地充满在所述投影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用于在与所述最后元件相接触的所述空间中提供第一浸液和用于在与所述基底相接触的所述空间中提供第二浸液的装置。
这一装置使得可以选择第一浸液，以使该投影系统的最后元件的所用材料不溶于该浸液(和/或在浸液中呈钝性)。另一方面，可选择第二浸液，所述第二浸液不同于第一浸液，以使该第二浸液具有适当的光学性能或具有所需的光学性能。该第一浸液和第二浸液优选被分隔开，以致可保证仅第一浸液与该元件相接触。
该液体供给系统优选具有用于分隔开第一浸液和第二浸液的隔膜。这是布置两种浸液以使其分别受到该最后元件和该基底的适当约束的多种方式中的一种。该隔膜的材质为石英，其厚度优选在0.1和5mm之间。该投影系统的最后元件以这种方式可被保护不接触第二浸液，而仅对投影光束的质量有较小的不利影响。还存在其他解决方案。
根据本发明的一个方面，提供一种光刻投影装置，布置用于使用投影系统将图案从构图装置投影到基底上，并且具有用浸液至少部分地充满在所述投影系统的最后元件和所述基底之间的空间的液体供给系统，其中所述最后元件包括由CaF₂或SiO₂或两种材料的组合制成的第一和第二部件，布置所述部件，使得所述投影光束在通过所述第二部件之前通过所述第一部件。
在这一装置中，它是具有光强度的最后一个光学元件和/或所述的密封板。由于可使用由CaF₂制成的第一和第二部件抵消其它部件固有的双折射效应，因此可以这种方式利用CaF₂良好的光学性能。这样做的一种方法是提供具有对准的晶轴的第一和第二部件，使得所述第一部件固有的双折射特性被所述第二部件固有的双折射特性所补偿。
该第一和第二部件优选是同心的。这是一种紧凑的几何结构，其中通过第一部件的光程长度与通过第二部件的光程长度相等。在这一装置中，该第二部件基本上可被定位在该第一部件的凹进部中，以致若该最后一个透镜元件基本上为半球形，那么该第二透镜部件大体上也为半球形并且尽管在非球形表面中具有(基本上呈半球形的)凹进部，该第二部件大体上也为半球形。
优选仅该投影系统的最后元件由CaF₂制成，而该投影系统的其他元件可由CaF₂以外的其他材料制成。
根据本发明的一个方面，提供一种光刻投影装置，布置用于使用投影系统将图案从构图装置投影到基底上，并且具有用浸液至少部分地充满在所述投影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至少一个在所述空间上游的所述浸液中的牺牲保护体，所述牺牲保护体用于溶解在所述浸液中，由此降低所述投影系统和/或所述基底台和/或液体供给系统的至少一个部件的溶解速度。
本发明的这一方面通过使牺牲保护体溶解在所述浸液中，由此降低了浸液对该牺牲保护体下游部件的反应活性，而起到作用。例如，若该牺牲保护体由与要被保护的部件相同的材料制成，那么浸液中牺牲保护体的材料基本饱和，以致这种材料可不再被浸液所溶解，且由该种材料制成的部件得到保护。这种材料中的一个实例是石英。
若该牺牲保护体具有较高的表面积-体积比的形状(例如棒状、管状、纤维状)，那么他们会有利地非常快速地溶于浸液中。
根据本发明的一个方面，提供一种器件制造方法，包括将带有图案的辐射光束通过设置在所述投影系统的最后元件和所述基底之间的空间中的浸液投影到基底上，其中在接触所述浸液的其表面的所述最后元件上设置基本上不溶于所述浸液的保护层。
根据本发明的一个方面，提供一种器件制造方法，包括将带有图案的辐射光束通过设置在所述投影系统的最后元件和所述基底之间的空间中的第一浸液和第二浸液投影到基底上，其中所述第一浸液与所述最后元件相接触，而所述第二浸液与所述基底相接触。
根据本发明的一个方面，提供一种器件制造方法，包括将带有图案的辐射光束通过设置在所述投影系统的最后元件和所述基底之间的空间中的第一浸液和第二浸液投影到基底上，其中在所述空间上游的所述浸液中设置至少一个牺牲保护体，所述牺牲保护体用于溶解在所述浸液中，由此降低所述投影系统和/或所述基底台和/或液体供给系统的至少一个部件的溶解速度。
附图说明
现在仅通过举例的方式，参照附图描述本发明的各个实施方案，在图中相应的参考标记表示相应的部件，其中：
图1示出了根据本发明一具体实施方式的光刻装置；
图2和图3示出了用于现有技术的光刻投影装置中的液体供给系统；
图4示出了用于另一现有技术的光刻投影装置中的液体供给系统；
图5示出了根据本发明一具体实施方式的另一液体保持系统；
图6示出了带有保护涂层的投影系统的最后元件；
图7示出了投影系统的最后元件和用于提供第一浸液和第二浸液的液体供给系统；
图8示出了根据本发明一具体实施方式的液体供给系统；
图9示出了应用于根据本发明的投影系统的最后元件上的保护板；
图10示出了应用于根据本发明的投影系统的最后元件上的保护板和液层；以及
图11示出了应用于根据本发明的投影系统的最后元件上的两层保护涂层。
具体实施方式
图1示意性地示出了根据本发明一具体实施方案的光刻装置。该装置包括：
-照射系统(照射器)IL，构造用于调节辐射光束B(例如紫外(UV)辐射或DUV辐射)；
-支承结构(掩模台)MT，构造用于支承构图装置(例如掩模)MA并与根据一定参数将该构图装置精确定位的第一定位装置PM相连；
-基底台(例如晶片台)WT，构造用于保持基底(例如涂敷抗蚀剂的晶片)W并与根据一定参数将该基底精确定位的第二定位装置PW相连；和
-投影系统(例如折射投影透镜系统)PS，构造用于将由构图装置MA赋予辐射光束B的图案投影到基底W的目标部分C(例如包括一个或多个管芯(die))上。
该照射系统可包括多种用于引导、整形或控制辐射的光学元件，例如折射、反射、磁性、电磁、静电或其它类型的光学元件，或上述元件的任意组合。
该支承结构支承，即承载该构图装置的重量。该支承结构根据该构图装置的取向、光刻装置的设计、以及其它条件，例如该构图装置是否被保持在真空环境中等保持该构图装置。该支承结构可使用机械、真空、静电或其它夹紧技术保持该构图装置。该支承结构可以是例如构架或台，所述构架或台根据需要固定不动或可移动。该支承结构可确保该构图装置例如相对于该投影系统处于所需位置。在此所使用的术语“中间掩模板”或“掩模”可被认为与更通俗的术语“构图装置”同义。
在此所使用的术语“构图装置”应被广义理解为指的是任何能够被用于赋予辐射光束的截面图案，以使该基底的目标部分形成图案的装置。应该注意的是，例如若该图案包括相移特征或所谓的辅助特征的话，赋予辐射光束的该图案有可能不与该基底的目标部分上的所需图案精确对应。通常，赋予辐射光束的该图案将与在目标部分中形成的器件，例如集成电路，中的特定功能层相对应。
该构图装置可以是透射型或反射型的。构图装置的实例包括掩模、可编程反射镜阵列和可编程LCD面板。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。可编程反射镜阵列的一个实施方案利用微小反射镜的矩阵排列，其中每个反射镜能够独立倾斜以不同的方向反射入射的辐射光束。该倾斜的反射镜赋予经反射镜矩阵反射的辐射光束图案。
在此所使用的术语“投影系统”应被广义理解为包括适于使用曝光辐射，或适于其它因素例如使用浸液或使用真空的任何类型的投影系统，包括折射、反射、反折射、磁性、电磁和静电型的光学系统，或上述光学系统的任意组合。在此所使用的术语“投影透镜”可被认为与更通俗的术语“投影系统”同义。
如这里所述，该装置属于透射型(即使用透射掩模)。另一种选择是，该装置还可以属于反射型(例如使用如上述提及的可编程反射镜阵列，或者使用反射掩模)。
该光刻装置可具有两个(双台)或更多的基底台(和/或两个或更多的掩模台)。在这种“多台”机器中，可以平行的方式使用附加台，或者当一个或更多的其它台被用于进行曝光时，在一个或更多的台上进行准备步骤。
参见图1，照射器IL接收来自辐射源SO的辐射光束。辐射源和光刻装置可以是独立的机构，例如当辐射源是准分子激光器时。在这种情况下，不会认为辐射源是构成光刻装置的一部分，辐射光束借助于输送系统BD从源SO传输到照射器IL，所述输送系统包括例如合适的定向反射镜和/或扩束器。在其它情况下，辐射源可以是光刻装置的组成部分，例如当源是汞灯时。源SO和照射器IL，如果需要的话连同光束输送系统BD可被称作辐射系统。
照射器IL包括调节装置AD，用于调节辐射光束的角强度分布。通常至少可以调节照射器光瞳面中强度分布的外和/或内径向量(通常分别称为σ-外和σ-内)。另外，照射器IL一般包括各种其它部件，如积分器IN和聚光器CO。该照射器可被用于限定辐射光束，使得所述光束在其横截面具上具有所需的均匀度和强度分布。
辐射光束B入射到保持在该支承结构(例如掩模台MT)上的构图装置(例如掩模MA)上，并且通过构图装置形成图案。横向穿过掩模MA后，辐射光束B通过该投影系统PS，该投影系统将光束PB聚焦在基底W的目标部分C上。在第二定位装置PW和定位传感器IF(例如干涉测量装置、线性编码器或电容传感器)的辅助下，基底台WT可以精确地移动，以便例如在辐射光束B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和另一个位置传感器(在图1中未明确示出)将掩模MA相对辐射光束B的光路精确定位。一般地，在长冲程模块(粗定位)和短冲程模块(精定位)的辅助下，可以实现掩模台MT的移动，其中所述长冲程模块和短冲程模块构成第一定位装置PM的一部分。与之相似，在长冲程模块和短冲程模块的辅助下，可以实现基底台WT的移动，其中所述长冲程模块和短冲程模块构成第二定位装置PW的一部分。在使用步进器(与扫描装置相对)的情况下，掩模台MT可仅仅与短冲程致动装置连接，或者固定。可以使用掩模对准标记M1、M2和基底对准标记P1、P2将掩模MA和基底W对准。虽然如图所示的基底对准标记占据了专用的目标部分，但是基底对准标记也可位于目标部分(即划线道(scribe-lane)对准标记)之间的空间中。与之相似，在掩模MA上设有多余一个管芯的情况下，该掩模对准标记可位于所述管芯之间。
可以按照以下不同模式中的至少一种使用所示的装置：
1.在步进模式中，掩模台MT和基底台WT基本保持不动，而赋予辐射光束的整个图案被一次投射(即单次动态曝光)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能够曝光。在步进模式中，曝光场的最大尺寸限制了在单次静态曝光中成像的目标部分C的尺寸。
2.在扫描模式中，当赋予该辐射光束的图案被投影到目标部分C上(即单次动态曝光)时，掩模台MT和基底台WT同时进行扫描。可通过该投影系统PS的放大(缩小)以及影像反转特性确定基底台WT相对于掩模台MT的速度和方向。在扫描模式中，曝光场的最大尺寸限制了在单次动态曝光中目标部分的宽度(在非扫描方向上)，而扫描移动的长度决定了该目标部分的高度(在扫描方向上)。
3.在另一种模式中，掩模台MT基本保持不动，保持住可编程的构图装置，且当赋予该辐射光束的图案被投影到目标部分C上时，基底台WT进行移动或扫描。在这种模式中，一般使用脉冲辐射源并且根据需要在基底台WT每次移动之后或在扫描过程中连续辐射脉冲之间更新可编程的构图装置。这种操作模式易于适用于无掩模光刻，所述无掩模光刻使用可编程的构图装置，例如如前所述的可编程反射镜阵列。
还可以使用对上述使用模式或整体不同的使用模式的组合和/或变型。
图5示出了一个在投影系统PL和基底W之间定位在基底台WT上的贮液器10。该贮液器10通过引入管/排出管13充满了具有较高折射率的液体11，例如水。该液体具有使投影光束的辐射线波长在液体中短于在空气或真空中的波长的效应，由此使得能够分辨更细小的特征。众所周知，投影系统的分辨极限尤其是由投影光束的波长和该系统的数值孔径所决定的。液体的存在还可被看作增大了有效数值孔径。此外，在数值孔径不变的条件下，该液体对于增加场深是有效的。
该贮液器10围绕该投影透镜PL的像场优选形成一个基底W的无接触密封层，使得液体受到限制，以充满朝向投影系统PL的基底主平面和投影系统PL的最后元件(例如密封该投影系统或该投影系统的最后光学元件的’密封板’)之间的空间。该贮液器由定位在该投影系统的最后光学元件下面且环绕该投影透镜PL的最后光学元件的密封构件12所形成。由此该液体保持系统LCS仅向该基底的局部区域上供给液体。该密封构件12构成该液体保持系统LCS的一部分，所述液体保持系统用于使液体充满在该投影系统的最后元件和传感器10(或基底W)之间的空间。该液体达到投影透镜下面密封构件12内的空间中。该密封构件12延伸至该投影透镜的底部元件之上一点儿并且该液体升至该最后元件之上，以便提供液体缓冲。该密封构件12具有一个内周部，所述内周部上端与该投影系统或该投影系统的最后元件的形状严格一致，且例如可以是圆形的。该内周部在底部形成一个与像场的形状严格一致例如为矩形的孔，尽管不一定如此。该投影光束通过这一个孔。
液体11通过密封装置16被限制在该贮液器10中。如图5所示，该密封装置是一个无接触密封层，即气封层。该气封层是由在压力条件下通过引入管15向在密封构件12和基底W之间的缝隙提供的气体，例如空气或合成空气形成的，并且所述气体通过第一排出管14抽出。设置气体引入管15上的过压、第一排出管14上的真空度和缝隙的几何形状，使得存在限制该液体11的向内朝向该装置光轴的高速气流。如各种密封层一样，可能有一些液体例如外溢至第一排出管14之上。
图2和图3还示出了一个贮液器，所述贮液器由引入管IN、排出管OUT、基底W和该投影透镜PL的最后元件所限定。与图5中的液体保持系统一样，如图2和图3所示的液体保持系统包括引入管IN和排出管OUT，供给液体至在该投影透镜的最后元件和该基底的主平面的局部区域之间的一个空间。
图2和图3以及图4所示的液体保持系统LCS以及基底W或整个基底台WT所浸入的其它方案，例如浴槽可用于如下所述的本发明中。
图6详细示出了该投影透镜PL的最后元件20。在如图6所示的实施方式中，该最后元件为一个最后光学元件20，所述最后光学元件包括第一部件25和第二部件27。该投影透镜PL的最后元件20由第一和第二部件25，27组成，以便该元件可由具有双折射性能的材料制成。用于产生波长为157nm辐射的优选材料是CaF₂，所述材料在这一波长条件下是能透射的，但是具有双折射性能。CaF₂还可优选用于波长为157nm的辐射，虽然石英也可被用于这一波长的辐射。但是，石英透镜在这些波长处受到压缩，这种压缩可造成辐射线被聚焦到透镜的小块区域上，所述透镜的小块区域变色(变暗)并且吸收更多热量，由此可切出一个通道。
通过将最后元件20设置为第一和第二部件或元件，通过对准确保该第一和第二部件的晶体取向，使得由第一部件25显示出的固有的双折射性能抵消由第二部件27显示出的固有的双折射性能，可补偿在波长为157nm条件下由CaF₂显示出的双折射性能。用这种方法，首先通过第一部件25，然后又通过第二部件27的辐射光束PB离开该第二部件27时基本上没有产生双折射现象。
该投影透镜PL的剩余光学元件可由不同于CaF₂的材料制成。在最后一个同时也是最小的一个元件处投影光束的强度最高，使得该元件若是由石英制成的话，最有可能受到压缩。
如图6所示，该投影系统PL的最后元件20基本上是半球形的。因此，第二部件27为半球形且被定位在该第一部件25的凹进部中，所述第一部件25具有半球形的外表面及在其非曲面表面中的凹进部。
已发现CaF₂可溶解在或与在浸没型光刻投影装置中所使用的浸液11发生反应。目前用于248和193nm的该浸液基本上是水。而用于157nm的该浸液为全氟烃。
保护该投影系统的最后元件20不受浸液11的侵蚀的一种方法是：在该最后元件20与浸液接触的表面上设置保护涂层40。保护涂层40的所用材料优选在浸液11中产生惰性且不溶于浸液11。如图6所示，该保护涂层40连接到该投影系统PL的第二部件27的底部(如图所示)表面上。
在对该投影系统PL的最后光学元件20提供保护时优选使该保护层尽可能地薄。该保护涂层的厚度优选在5nm和500nm之间，厚度更优选在10nm和200nm之间。保护涂层40的所用材料优选为具有较小的浸液接触角以限制气泡夹杂的金属、金属的氧化物或氮化物或SiO₂。该保护层可使用例如汽化、喷敷等方法沉积在该元件20上。
保护涂层40的使用不限于该投影系统PL的最后元件20由CaF₂制成的情况。例如，若该最后元件由石英制成(通常在密封板为该最后元件的情况下)，由于石英的溶解和与浸液11发生反应可能还会存在问题。在这种情况下，还有可能需要保护涂层40。
该保护涂层40应该尽可能地薄以使透射损失减到最小。通过沉积工艺和沉积参数可部分地改变该保护涂层40的折射率。在EUV涂层的沉积过程中所获得的经验可能对优化这一工艺有用。
图7示出了本发明的第二实施方式，除了如下所述的内容外，所述第二实施方式与前面所述的第一实施方式相同。
在这一实施方式中，该液体供给系统包括用于提供第一浸液70的装置，所述第一浸液接触该投影系统的最后元件20。还设置第二浸液75与基底W相接触。
可选择第一浸液70，使得该第一浸液仅非常缓慢地与最后元件20的材质发生反应或非常缓慢地溶解该材质，或者根本不发生反应。然后可在没有由于与最后光学元件20接触而对其活性施加的限制的情况下根据第二浸液75的良好光学性能选择第二浸液75。
存在多种方法可将两种浸液70，75供应至所述空间的正确区域并使二者基本隔开。例如，特别是若所述第一和第二浸液是不互溶的或不易于进行混合的话，有可能设置两组引入管和排出管以给出两个液体流。
在如图7所示的实施方式中，设置隔膜50以分开第一和第二浸液70，75。然后可分开供应该浸液70，75至该隔膜的每一侧上。
该隔膜的厚度优选在0.1mm和5mm之间，以获得所需硬度，而不会对投影光束PB的质量产生明显不利的影响。适于制造隔膜50的材料是SiO₂。该隔膜50是可更换的。
图8示出了可用于以上两个实施方式的任何一个中的液体供给系统。该液体供给系统100从引入管102向液体保持系统LCS供给液体，所述液体保持系统LCS可以是任何类型的，特别是如图2-5所示类型的液体保持系统。在图8所示的实施方式中，该浸液被设置在密封板90和基底W之间。随后浸液通过引流管104排出。
该液体供给系统的部件、投影系统PL和基底台WT与浸液相接触。若那些部件中的任一个是由可溶解在未经处理的浸液中，且未受到保护的材料制成的，那么这会对该装置的寿命产生不利影响。
为解决这一问题，在该液体供给系统100内的液体保持系统LCS的上游设置一个牺牲保护装置80。在该牺牲保护装置80中，放置至少一个牺牲保护体85。该牺牲保护体85旨在溶于该浸液中，由此减弱该浸液的反应活性，而使该部件和/或基底台和/或下游的液体保持系统的材质在该投影系统中受到保护。
例如，若该投影系统PL的最后元件例如密封板90(最后一个透镜元件)由石英制成并接触该浸液，若所述牺牲保护体中的至少一个由石英制成，那么该浸液(有可能是水)在通过牺牲保护装置80时达到石英饱和，使得该带有石英的浸液的反应活性在到达液体保持系统LCS和密封板90时减弱。
该牺牲保护装置80可含有多个并不一定都是由同种材料制成的牺牲保护体。还有可能牺牲保护体是由与那些旨在进行保护的材料不同的材料制成的。例如，牺牲保护体可被设计以降低浸液的pH值至某一水平，使得要在该牺牲保护装置80下游进行保护的部件材料不溶解。另一种选择是，在该浸液中可添加缓冲剂。
有利的是，该牺牲保护体85的表面积-体积比尽可能越大越好。实例形状包括棒状、管状等。然而，明显的是可使用任何形状。
在如图9所示的本发明的另一实施方式中，该投影系统的最后元件20受到熔合的二氧化硅板45的保护。这一二氧化硅板的厚度范围在50μm和5mm之间并且可接触接合或胶粘到该最后元件20上。在接触接合中不使用胶-该接合表面光滑且干净至足以相互直接接合在一起。在接合到该最后元件上之后，可对该熔合的二氧化硅板进行打磨并抛光至所需厚度，避免在处理非常薄的板的过程中存在的一些固有困难。围绕该接合线可设置液体密封件46。
当该最后元件与熔合的二氧化硅板接触接合在一起时，围绕该最后元件与熔合的二氧化硅保护板的接合线的密封件46是所特别需要的。尽管这种形式的接合能够提供特别强的结合，但是在将不同材料，例如CaF和熔合的二氧化硅接合到一起时，温度变化和热梯度变化能够使该接合部“呼吸”-两种材料的热膨胀或热收缩的差异会使它们分开，直至应力被释放。尽管在热分离时该接合部通常会产生极快速的变形，但是当该最后元件接触液体时，例如在该保护层的抛光或研磨过程中或者在该装置的使用中发生这一变形，液体可被吸入缝中。
一种可使用形式的密封件是通过使用适当的起始物(例如硅酮液(即包括具有不同的烃侧链的不同长度的Si-O链)、原硅酸四乙酯、十甲基四硅氧烷和原硅酸四丁酯)并用DUV光进行照射以将该起始物光转化成SiO而形成的SiO层。这种形式的密封件的优点在于它具有与熔合的二氧化硅板相似的硬度且因此可以相似速度进行抛光。
另一种形式的有用密封件是设置在氧化钛层之上的硅的填塞物。氧化钛是通过将起始物涂覆在该密封件上并将其光转化成氧化钛而施加的，并且氧化钛用于在该装置的操作过程中保护硅的填塞物不受紫外光照射。
另一种形式的密封件是通过围绕该接合线涂覆原硅酸四乙酯，所述原硅酸四乙酯在室温条件下发生分解形成熔合的二氧化硅薄层而形成的。然而这一密封件相当脆，以致需要小心进行处理。
在如图10所示的图9装置的变型中，液体47例如油被设置在最后一个透镜元件20和保护板45之间。该液体47优选具有尽可能与浸液11接近的折射率，该液体有可能是水，但是不会损伤最后一个透镜元件20的材料，所述材料有可能是CaF₂。由于在保护板之上或保护板下面的流体具有相似的折射率，通过显著减少对保护板45定位所必须的精度要求，这使得该保护板是可互换的。
如图11所示的本发明的另一种变型使用了两层保护层，所述保护层由内层48和外层49组成。保护层在没有针孔时可能非常难于形成。当浸在水中时，即使是被施加到CaF体上的保护层中的最小针孔也会使CaF体发生溶解而造成空穴作用，所述空穴作用对该元件的光学性质极其有害。通过使用两层保护层，可布置在一层中的针孔不与在另一层中的针孔相配合，使得在保护层中不存在通路。最好可以确保在由不同方法施加的两层保护层中的针孔不相配合。
本发明的优选实施方式中具有使用溅射方法施加的第一SiO层48和通过旋涂起始物并将其光转化成SiO而施加的第二层49。由于在溅射出两层SiO层的过程中在第二溅射层中的针孔有与在第一层中的针孔联合在一起的趋势，因此已发现这一方法比溅射出两层sio层更有效。令人意外的是，已发现旋涂和光转化方法提供大块SiO层，而不是多孔SiO层。通过旋涂起始物并将其光转化成SiO而形成的所述层自身还可以用作密封层。
用于形成保护层49的起始物可为任何合适的有机硅化合物的或含有有机硅化合物的流体。适当的实例是硅酮液(即包括具有不同的烃的侧链的不同长度的Si-O链)、原硅酸四乙酯、十甲基四硅氧烷和原硅酸四丁酯。可对材料进行选择以具有所需粘度，以能够使用旋涂提供一适度平滑的层。溶剂优选挥发性的有机溶剂，若有必要，可使用溶剂对粘度进行调节。
通过使用具有不同波长例如184nm或172nm的DUV光以一定速度，所述速度可避免任何有可能由该元件中的热梯度而引起的不利效应，进行照射，可以实现起始物向SiO的光转化。
两层保护层中的每一层的厚度范围在50和200nm之间。
尽管在本文中具体参考集成电路制造来说明光刻装置的用途，应该理解的是：在此所述的光刻装置还可具有许多其它应用。例如，可用于集成光学系统、磁畴存储器的引导和探测结构、平板显示器、液晶显示器(LCD)、薄膜磁头等等的制造。熟悉本工艺的人了解的是：在这些可选择的应用中，“晶片”、“管芯”这些术语中的任何一个在本文中都应被认为分别可被更通俗的术语“基底”和“目标部分”代替。在此所述的基底可在曝光之前或之后在例如轨道槽(一种通常向基底施加抗蚀剂层并且使经曝光的抗蚀剂显影的工具)、计量工具和/或检查工具内进行加工。在适当时，在此所述的本公开可适用于这些以及其它基底加工工具。此外，可对基底进行多于一次加工，例如为了制造多层集成电路，以致在此所用术语基底还可以指已含有多个加工层的基底。
在本文中，术语“辐射”和“光束”被用于包括所有类型的电磁辐射，包括：紫外(UV)辐射(例如波长为或约为365，248，193，157或126nm)。
上下文中所用术语“透镜”可指各种类型的光学元件，包括折射和反射光学元件中的任何一个或其组合。
虽然以上已对本发明的具体实施方式进行了描述，应认识到本发明可以与所述内容不同的方式进行实施。例如，本发明可采取计算机程序的形式，所述计算机程序包含一个或多个以上说明所披露的方法的可机读指令的工序，或采取具有储存于其中的计算机程序的数据存储介质(例如半导体内存、磁盘或光盘)的形式。
本发明可适用于任何浸没式光刻装置，特别是，但不专用于上述那些类型的光刻装置。
以上描述旨在是说明性的，而非限制性的。因此，对于本领域的技术人员来说显然可在不偏离以下所列权利要求的范围内对本发明作出修改。