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GEBIET
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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine lithographische Vorrichtung
und ein Verfahren zur Herstellung eines Bauelements.
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HINTERGRUND
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Eine
lithographische Vorrichtung ist eine Maschine, die ein gewünschtes
Muster auf ein Substrat, gewöhnlich
auf einen Zielbereich des Substrats, aufbringt. Eine lithographische
Vorrichtungen kann zum Beispiel bei der Herstellung integrierter
Schaltungen (IC) verwendet werden. In dem Fall kann eine Musteraufbringungseinrichtung,
die alternativ als eine Maske oder ein Retikel bezeichnet wird,
zum Erzeugen eines Schaltungsmusters verwendet werden, das auf einer
individuellen Schicht der integrierten Schaltung gebildet werden
soll. Dieses Muster kann auf einen Zielabschnitt (der z. B. einen
Teil, einen oder mehrere Dies enthält) auf einem Substrat (z.
B. einen Silizium-Wafer) übertragen
werden. Die Übertragung
des Musters geschieht gewöhnlich
durch Abbildung auf eine Schicht aus strahlungssensitivem Material
(Resist), das auf dem Substrat vorgesehen ist. Im Allgemeinen enthält ein einzelnes
Substrat ein Netzwerk benachbarter Zielabschnitte, die sukzessive
mit einem Muster versehen werden. Bekannte lithographische Vorrichtungen
umfassen sogenannte Stepper, bei denen jeder Zielabschnitt bestrahlt
wird, indem ein ganzes Muster in einem Schritt auf den Zielabschnitt
aufgebracht wird, und sogenannte Scanner, bei denen jeder Zielabschnitt
bestrahlt wird, indem das Muster durch einen Projektionsstrahl in
einer vorbestimmten Richtung (der „abtastenden" Richtung) abgetastet
wird, während
das Substrat parallel oder antiparallel zu dieser Richtung synchron abgetastet
wird. Es ist auch möglich,
das Muster von der Musteraufbringungseinrichtung auf das Substrat zu übertragen,
indem das Muster auf das Substrat aufgedruckt wird.
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Es
ist vorgeschlagen worden, das Substrat in der lithographischen Vorrichtung
in eine Flüssigkeit mit
einem relativ hohen Brechungsindex zu tauchen, z. B. Wasser, um
so einen Raum zwischen dem endgültigen
Element des Projektionssystems und dem Substrat zu füllen. Der
Punkt hierbei ist, die Abbildung kleinerer Strukturen zu ermöglichen,
da die Belichtungsstrahlung in der Flüssigkeit eine kürzere Wellenlänge aufweist.
(Der Effekt der Flüssigkeit kann
auch als eine Zunahme der effektiven NA des Systems und auch als
eine Zunahme der Tiefenschärfe
betrachtet werden.) Weitere Immersionsflüssigkeiten sind vorgeschlagen
worden, einschließlich Wasser
mit festen Partikeln (z. B. Quarz), die darin schweben.
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Allerdings
bedeutet das Eintauchen des Substrats bzw. des Substrats und des
Substrattisches in ein Flüssigkeitsbad
(siehe beispielsweise
US-Patent
4,509,852 ), dass eine große Menge an Flüssigkeit
vorhanden ist, die während
einer Abtastbelichtung beschleunigt werden muss. Dies erfordert weitere
oder stärkere
Motoren, und Turbulenzen in der Flüssigkeit können zu unerwünschten
und unvorhersehbaren Effekten führen.
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Eine
der vorgeschlagenen Lösungen
für ein Flüssigkeitszufuhrsystem
besteht darin, Flüssigkeit nur
auf einem begrenzten Bereich des Substrats und zwischen dem endgültigen Element
des Projektionssystems und dem Substrat bereitzustellen (das Substrat
weist im Allgemeinen einen größeren Oberflächenbereich
auf als das endgültige
Element des Projektionssystems). Eine hierfür vorgeschlagene Möglichkeit
ist in der
PCT-Patentanmeldung
Nr. WO 99/49504 offenbart. Wie in den
2 und
3 dargestellt,
wird Flüssigkeit
durch wenigstens einen Eingang IN auf das Substrat gebracht, vorzugsweise
in der Bewegungsrichtung des Substrats relativ zum endgültigen Element,
und wird durch wenigstens einen Ausgang OUT abgeführt, nachdem
sie unter dem Projektionssystem hindurchgelaufen ist. Das heißt, während das
Substrat unter dem Element in einer –X-Richtung abgetastet wird,
wird Flüssigkeit
an der +X-Seite des Elements zugeführt und an der –X-Seite
aufgenommen.
2 ist eine schematische Darstellung
der Anordnung, wobei Flüssigkeit
durch den Eingang IN zugeführt
und an der anderen Seite des Elements durch den Ausgang OUT, der
mit einer Niederdruckquelle verbunden ist, aufgenommen wird. Bei
der Darstellung von
2 wird die Flüssigkeit
in der Bewegungsrichtung des Sub strats relativ zum endgültigen Element
zugeführt,
obwohl dies nicht der Fall zu sein braucht. Verschiedene Ausrichtungen
und Anzahlen von um das endgültige
Element angeordneten Ein- und Ausgängen sind möglich, ein Beispiel ist in
3 dargestellt,
wobei vier Satz eines Eingangs mit einem Ausgang an jeder Seite
in einem gleichförmigen
Muster um das endgültige
Element vorgesehen sind.
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Die
WO 2005/124464A offenbart
eine lithographische Vorrichtung mit einem Evakuierungssystem, das
einen Abscheidungsbehälter
und eine Abscheidungsbehälter-Drucksteuerung umfasst.
Dieses Dokument kann nur nach Paragraph 54 (3) (4) EPC entgegengehalten
werden.
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Die
US 2004/169582A offenbart
eine lithographische Projektionsvorrichtung, bei der ein Raum zwischen
dem Projektionssystem und dem Substrat mit einer Flüssigkeit
gefüllt
ist und bei der eine Begrenzungsstruktur vorgesehen ist, welche
die Flüssigkeit
in dem Raum hält.
Ein Recyclingsystem für Immersionsflüssigkeit
ist für
das Recycling von Flüssigkeit
vorgesehen, die in einen Spalt zwischen der Begrenzungsstruktur
und dem Substrat gelangt ist.
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Die
WO 2004/053950A offenbart
eine „Membran-Gasabscheidungseinheit", die zur Reduzierung von
Bläschen
in einer Immersionsflüssigkeit
verwendet wird. Die Membran-Gasabscheidungseinheit umfasst ein Gehäuse, das
einen Raum und ein Bündel hydrophober
Hohlfasern aufweist. Flüssigkeit
wird dem Inneren des Gehäuses
zugeführt
und dazu gebracht, durch das Hohlfaserbündel zu fließen. Flüssigkeit
kann nicht in die Hohlfasern eintreten, Gas jedoch schon. Jedes
Gas, das in die Hohlfasern eintritt, wird durch Pumpleitungen weggepumpt.
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Die
WO 2005/015315A ,
die gemäß Paragraph
54 (3) EPC als zum Stand der Technik zugehörig betrachtet wird, offenbart
(
1–
3)
eine lithographische Immersionsprojektionsvorrichtung (
10)
mit einem Evakuierungssystem, das einen Abscheidungsbehälter umfasst
(
3).
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Die
EP 1 628 163 A ,
die gemäß Paragraph 54
(3) EPC als zum Stand der Technik zugehörig betrachtet wird, offenbart
ebenfalls (
1,
14) eine lithographische
Immersionsprojektionsvorrichtung mit einem Evakuierungssystem, das
einen Abscheidungsbehälter
(
50) umfasst.
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Die
WO 2005/024517 A ,
die gemäß Paragraph
54 (3) EPC als zum Stand der Technik zugehörig betrachtet wird, offenbart
(
1,
2,
6) eine
lithographische Immersionsprojektionsvorrichtung (
10),
die ein Flüssigkeitszufuhrsystem
(
20) umfasst sowie einen Ausgang (
50), der mit
einem porösen
Element (
51) versehen ist. Da der Ausgang auf einem Druck
unter dem Bläschenpunkt
gehalten wird (
50,
51) (siehe Seite 9, Zeilen
12–15),
werden nur Flüssigkeiten
durch den Ausgang entfernt.
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ZUSAMMENFASSUNG
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In
einem Flüssigkeitszufuhrsystem
einer lithographischen Vorrichtung kann ein Gemisch aus Flüssigkeit
und Gas während
des Betriebs des Flüssigkeitszufuhrsystems
extrahiert werden. Beispielsweise kann ein oder können mehrere
Ausgänge
im Flüssigkeitszufuhrsystem
der 2 und 3 während der Belichtung des Substrats
ein Gemisch aus Flüssigkeit
und Gas extrahieren. Bei einem weiteren Beispiel können, wie
vorstehend mit Bezug auf 5 erörtert, Flüssigkeit und Gas extrahiert
werden, um einen Spalt zwischen einer Begrenzungsstruktur und dem
Substrat während
der Belichtung des Substrats abzudichten. Eine Störung im
Flüssigkeits-
und Gasfluss in diesen Systemen und in umgebenden Bereichen kann
die Abbildungsqualität
der lithographischen Vorrichtung negativ beeinflussen. Bei einer Kombination
von Flüssigkeit
und Gas kann es ein Aspekt sein, aufgrund der schwierigen Strömungseigenschaften
eines Flüssigkeits-
und Gasgemisches eine stabile und zuverlässige Extraktion bereitzustellen.
Zuverlässigkeit
kann zum Beispiel dort wichtig sein, wo die lithographische Vorrichtung
nach einer Störung
im Flüssigkeitszufuhrsystem
beschädigt
sein kann oder wo ein Ausfall im Flüssigkeitszufuhrsystem Verzögerungen
in der Herstellung bewirken kann.
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Folglich
wäre es
vorteilhaft, beispielsweise ein verbessertes System und Verfahren
zum Evakuieren von Gemischen aus Flüssigkeit und Gas von Komponenten
in einer lithographischen Vorrichtung zu schaffen.
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Gemäß einem
Aspekt der Erfindung ist eine lithographische Vorrichtung nach Anspruch
1 geschaffen worden.
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Gemäß einem
weiteren Aspekt ist ein Verfahren zur Herstellung eines Bauteils
nach Anspruch 19 geschaffen worden.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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Ausführungsformen
der Erfindung werden nun rein exemplarisch mit Bezug auf die begleitenden
schematischen Zeichnungen beschrieben, wobei entsprechende Bezugszeichen
entsprechende Teile bezeichnen und wobei:
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1 eine
lithographische Vorrichtung gemäß einer
Ausführungsform
der Erfindung darstellt;
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2 und 3 ein
Flüssigkeitszufuhrsystem
für die
Verwendung in einer lithographischen Projektionsvorrichtung darstellen;
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4 ein
zweites Flüssigkeitszufuhrsystem für die Verwendung
in einer lithographischen Projektionsvorrichtung darstellt;
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5 ein
weiteres Flüssigkeitszufuhrsystem,
das einen Immersionsflüssigkeitsbehälter mit
einer Flüssigkeitsbegrenzungsstruktur
und einer Gasdichtung umfasst, für
die Verwendung in einer lithographischen Projektionsvorrichtung
darstellt;
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6 ein
Evakuierungssystem darstellt, das in einer lithographischen Vorrichtung
der Erfindung verwendet werden kann, wobei das System einen Abscheidungsbehälter, eine
Verbindung für
begrenzten Durchfluss und eine Druckausgleichsverbindung umfasst;
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7 ein
Evakuierungssystem gemäß einem
Beispiel, das nicht Teil der Erfindung ist, darstellt, wobei das
System nur einen Abscheidungsbehälter
umfasst;
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8 ein
Evakuierungssystem gemäß einem
Beispiel, das nicht Teil der Erfindung ist, darstellt, wobei das
System eine Flüssigkeits-/Gashomogenisiereinrichtung
und einen Aufbewahrungsbehälter
umfasst, der so angeordnet ist, dass er durch eine kompatible Zweiphasenpumpe
ausgepumpt wird, die durch eine gemeinsame Unterdruckeinrichtung
gesichert ist;
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9 ein
Evakuierungssystem gemäß einem
Beispiel, das nicht Teil der Erfindung ist, darstellt, wobei das
System einen Abscheidungsbehälter
umfasst, der so angeordnet ist, dass er durch eine kompatible Zweiphasenpumpe
ausgepumpt wird, die durch eine gemeinsame Unterdruckeinrichtung
gesichert ist;
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10 ein
Evakuierungssystem, das in einer lithographischen Vorrichtung verwendbar
ist, gemäß der Erfindung
darstellt, wobei das System einen Abscheidungsbehälter und
einen Spülbehälter umfasst,
wobei der Abscheidungsbehälter
so angeordnet ist, dass er durch eine kompatible Zweiphasenpumpe
ausgepumpt wird, die durch eine gemeinsame Unterdruckeinrichtung
gesichert ist, und wobei der Abscheidungsbehälter und der Spülbehälter durch
eine Verbindung für
begrenzten Durchfluss miteinander verbunden sind;
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11 ein
Evakuierungssystem gemäß dem in 10 gezeigten
darstellt, das jedoch ferner eine Druckausgleichsverbindung zwischen
dem Abscheidungsbehälter
und dem Spülbehälter umfasst;
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12 ein
Evakuierungssystem gemäß dem in 10 gezeigten
darstellt, das jedoch ferner eine Verbindung zwischen dem Spülbehälter und
der kompatiblen Zweiphasenpumpe und der gemeinsamen Unterdruckeinrichtung
umfasst;
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13 ein
Evakuierungssystem gemäß einem
Beispiel, das nicht Teil der Erfindung ist, darstellt, wobei das
System nur einen Abscheidungsbehälter
umfasst, bei dem eine Drehrad-Flüssigkeitspumpe
angeordnet ist, um die Flüssigkeit
aus dem Abscheidungsbehälter
abzuziehen;
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14 ein
Evakuierungssystem wie das in 13 gezeigte
darstellt, außer
dass eine Gasstrahlpumpe angeordnet ist, um Flüssigkeit aus dem Abscheidungsbehälter abzuziehen;
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15 ein
Evakuierungssystem gemäß einem
Beispiel, das nicht Teil der Erfindung ist, darstellt, wobei das
System nur einen Abscheidungsbehälter
umfasst, wobei eine kompatible Zweiphasenpumpe konfiguriert ist,
um Flüssigkeit
aus dem Abscheidungsbehälter
abzuziehen und einen stabilen Druck im Abscheidungsbehälter aufrecht
zu erhalten, und wobei ein Rückschlagventil
zwischen der Pumpleitung, die konfiguriert ist, um den Abscheidungsbehälter zu
leeren, und der Pumpleitung, die konfiguriert ist, um den Druck
in dem Bereich des Abscheidungsbehälters, der nicht mit Flüssigkeit
gefüllt
ist, aufrecht zu erhalten, angeordnet ist;
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16 ein
Evakuierungssystem gemäß dem in 15 gezeigten
ohne Rückschlagventil
darstellt; und
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17 ein
Evakuierungssystem gemäß einem
Beispiel, das nicht Teil der Erfindung ist, darstellt, wobei das
System eine kompatible Zweiphasenpumpe umfasst, die durch eine gemeinsame
Unterdruckeinrichtung gesichert und durch einen kompatiblen Zweiphasen-Unterdruckregler
gesteuert wird.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
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1 ist
eine schematische Darstellung einer lithographischen Vorrichtung
gemäß einer
Ausführungsform
der Erfindung. Die Vorrichtung umfasst:
- • ein Beleuchtungssystem
(Illuminator) IL, das konfiguriert ist, um einen Strahlungsstrahl
PB (z. B. UV-Strahlung oder DUV-Strahlung) zu konditionieren;
- • eine
Haltekonstruktion (z. B. einen Maskentisch) MT, die konstruiert
ist, um eine Musteraufbringungseinrichtung (z. B. eine Maske) MA
zu halten und mit einer ersten Positionierungseinrichtung PM zur
genauen Positionierung der Musteraufbringungseinrichtung gemäß bestimmter
Parameter verbunden ist;
- • einen
Substrattisch (z. B. einen Wafer-Tisch) WT, der konstruiert ist,
um ein Substrat (z. B. einen mit einer Schutzschicht beschichteter
Wafer) W zu halten und mit einer zweiten Positioniereinrichtung
PW zur genauen Positionierung des Substrats gemäß bestimmter Parameter verbunden ist;
und
- • ein
Projektionssystem (z. B. ein System mit brechender Projektionslinse)
PL, das konfiguriert ist, um ein auf den Strahlungsstrahl PB aufgebrachten
Muster durch die Musteraufbringungseinrichtung MA auf einen Zielabschnitt
C (der einen oder mehrere Dies aufweist) des Substrats W zu projizieren.
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Das
Beleuchtungssystem kann verschiedene Arten von optischen Bauteilen
wie brechende, reflektierende, magnetische, elektromagnetische,
elektrostatische oder andere Arten von optischen Bauteilen oder
jegliche Kombination davon zum Leiten, Formen oder Steuern von Strahlung
enthalten.
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Die
Haltekonstruktion hält
die Musteraufbringungseinrichtung auf eine Weise, die von der Ausrichtung
der Musteraufbringungseinrichtung, dem Design der lithographischen
Vorrichtung und weiteren Konditionen abhängt, wie zum Beispiel der,
ob die Musteraufbringungseinrichtung in einer Vakuumumgebung gehalten
ist oder nicht. Die Haltekonstruktion kann mechanische, Unterdruck-,
elektrostatische oder andere Klemmtechniken zum Halten der Musteraufbringungseinrichtung
verwenden. Die Haltekonstruktion kann zum Beispiel ein Rahmen oder ein
Tisch sein, der auf Wunsch fixiert oder bewegbar sein kann. Die
Haltekonstruktion kann sicherstellen, dass sich die Musteraufbringungseinrichtung
bei einer gewünschten
Position befindet, beispielsweise in Bezug auf das Projektionssystem.
Jegliche Verwendung der Begriffe „Retikle" bzw. „Maske" in diesem Text kann als Synonym für den allgemeineren
Begriff „Musteraufbringungseinrichtung" betrachtet werden.
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Der
hier verwendete Begriff „Musteraufbringungseinrichtung" sollte so weit interpretiert
werden, dass er sich auf jedes Bauteil bezieht, das dafür verwendet
werden kann, einem Strahlungsstrahl ein Muster in seinem Querschnitt
aufzuprägen,
um so ein Muster in einem Zielabschnitt des Substrats zu erzeugen.
Festzustellen ist, dass das auf den Strahlungsstrahl aufgebrachte
Muster dem gewünschten Muster
im Zielabschnitt des Substrats eventuell nicht genau entsprechen
kann, zum Beispiel, wenn das Muster Phasenverschiebungsstrukturen
oder sogenannte Hilfsstrukturen enthält. Im Allgemeinen entspricht
das auf den Strahlungsstrahl aufgebrachte Muster einer bestimmten
Funktionsschicht in einem im Zielabschnitt erzeugten Bauteil wie
einer integrierten Schaltung.
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Die
Musteraufbringungseinrichtung kann durchlässig oder reflektierend sein.
Beispiele von Musteraufbringungseinrichtungen umfassen Masken, programmierbare
Spiegelfelder und programmierbare LCD-Tafeln. Masken sind in der
Lithographie allgemein bekannt und umfassen binäre, wechselnde Phasenverschiebungs-
und reduzierte Phasenverschiebungsmaskenarten sowie verschiedene Arten
von Hybridmasken. Ein Beispiel eines programmierbaren Spiegelfeldes
verwendet eine Matrixanordnung kleiner Spiegel, von denen jeder
individuell geneigt werden kann, um einen eingehenden Strahl aus
Strahlung in verschiedene Richtungen zu reflektieren. Die geneigten
Spiegel prägen
ein Muster in einen Strahlungsstrahl, der von der Spiegelmatrix reflektiert
wird.
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Der
hier verwendete Begriff „Projektionssystem" sollte so weit interpretiert
werden, dass er verschiedene Arten von Projektionssystemen umfasst, die
beispielsweise brechende, reflektierende, katadioptrische, magnetische,
elektromagnetische und elektrostatische optische Systeme oder jede
Kombination davon umfassen, wie sie für die verwendete Belichtungsstrahlung
geeignet sind, oder für
weitere Faktoren wie die Verwendung einer Immersionsflüssigkeit
oder die Verwendung eines Vakuums. Jegliche Verwendung des Begriffes „Projektionslinse" kann hier als Synonym
für den
allgemeineren Begriff „Projektionssystem" betrachtet werden.
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Wie
hier dargestellt, ist die Vorrichtung durchlässiger Art (d. h. sie verwendet
eine durchlässige
Maske). Alternativ kann die Vorrichtung auch reflektierender Art
sein (z. B. indem sie ein programmierbares Spiegelfeld einer der
vorstehend genannten Art oder eine reflektierende Maske verwendet).
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Die
lithographische Vorrichtung kann derart sein, dass sie zwei (zweistufige)
oder mehr Substrattische (und/oder zwei oder mehr Maskentische)
aufweist. Bei derartigen „mehrstufigen" Geräten können die
zusätzlichen
Tische parallel verwendet werden, bzw. es können an einem oder an mehreren
Tischen vorbereitende Schritte durchgeführt werden, während ein
oder mehrere weitere Tische zur Belichtung verwendet werden.
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Gemäß 1 empfängt der
Illuminator IL einen Strahl aus Strahlung von einer Strahlungsquelle SO.
Die Quelle und die lithographische Vorrichtung können separate Einheiten sein,
zum Beispiel wenn die Quelle ein Excimer-Laser ist. In derartigen
Fällen ist
die Quelle nicht als Teil der lithographischen Vorrichtung zu betrachten
und der Strahlungsstrahl verläuft
von der Quelle SO zum Illuminator IL mit Hilfe eines Strahlzuführsystems
BD, das zum Beispiel geeignete Leitungsspiegel und/oder einen Strahlexpander
aufweist. In anderen Fällen
kann die Quelle ein integraler Teil der lithographischen Vorrichtung
sein, zum Beispiel wenn die Quelle eine Quecksilberlampe ist. Die
Quelle SO und der Illuminator IL können, nach Wunsch gemeinsam
mit dem Strahlzuführsystem
BD, als ein Strahlungssystem bezeichnet werden.
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Der
Illuminator IL kann eine Anpassungseinrichtung AD zum Anpassen der
Winkelintensitätsverteilung
des Strahlungsstrahls umfassen. Im Allgemeinen kann wenigstens der äußere und/oder
innere radiale Umfang (gewöhnlich
jeweils als σ-innen
und σ-außen bezeichnet)
der Intensitätsverteilung
in einer Pupillenebene des Illuminators angepasst werden. Darüber hinaus
kann der Illuminator IL verschiedene weitere Komponenten enthalten,
wie einen Integrator IN und einen Kondensor CO. Der Illuminator kann
zum Konditionieren des Strahlungsstrahls verwendet werden, so dass
er in seinem Querschnitt eine gewünschte Gleichförmigkeit
und Intensitätsverteilung
aufweist.
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Der
Strahlungsstrahl PB fällt
auf die Musteraufbringungseinrichtung auf (z. B. die Maske MA), die
auf der Haltekonstruktion (z. B. dem Maskentisch MT) gehalten wird,
und wird durch die Musteraufbringungseinrichtung gemustert. Nachdem
er die Maske MA durchquert hat, läuft der Strahlungsstrahl PB durch
das Projektionssystem PL, das den Strahl auf einen Zielabschnitt
C des Substrats W fokussiert. Mit Hilfe der zweiten Positioniereinrichtung
PW und des Positionssensors IF (z. B. einer interferometrischen Einrichtung,
einem linearen Encoder oder einem kapazitiven Sensor) kann der Substrattisch
WT genau bewegt werden, zum Beispiel um unterschiedliche Zielabschnitte
C im Weg des Strahlungsstrahls PB zu positionieren. Auf gleiche
Weise kann die erste Positioniereinrichtung PM und ein weiterer
Positionssensor (der in 1 nicht explizit dargestellt
ist) verwendet werden um die Maske MA im Hinblick auf den Weg des
Strahlungsstrahls PB genau zu positionieren, zum Beispiel nachdem
die Maske MA mechanisch von einer Maskenbibliothek geholt worden
ist oder während
einer Abtastung. Im Allgemeinen kann die Bewegung des Maskentisches
MT mit Hilfe eines langhubigen Moduls (Grobpositionierung) und eines kurzhubigen
Moduls (Feinpositionierung) realisiert werden, die Teil der ersten
Positioniervorrichtung PM sind. Auf gleiche Weise kann die Bewegung
des Substrattisches WT mit Hilfe eines langhubigen Moduls und eines
kurzhubigen Moduls realisiert werden, die Teil der zweiten Positioniervorrichtung
PW sind. Im Falle eines Steppers (im Gegensatz zu einem Scanner)
kann der Maskentisch MT nur mit einem kurzhubigen Betätigungselement
verbunden werden, oder er kann fixiert sein. Die Maske MA und das
Substrat W können
unter Verwendung von Maskenausrichtmarken M1, M2 und Substratausrichtmarken
P1, P2 ausgerichtet werden. Auch wenn die dargestellten Substratausrichtmarken
zugeordnete Zielbereiche besetzen, können sie in Zwischenräumen zwischen Zielbereichen
angeordnet sein (diese sind bekannt als Ritzlinien-Ausrichtmarken).
Auf gleiche Weise können
in Situationen, bei denen mehr als ein Die auf der Maske MA vorgesehen
ist, die Maskenausrichtmarken zwischen den Dies angeordnet sein.
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Die
gezeigte Vorrichtung kann auf wenigstens eine der folgenden Arten
eingesetzt werden:
- 1) Im Step-Modus werden
der Maskentisch MT und der Substrattisch WT im wesentlichen stationär gehalten,
während
ein ganzes auf den Strahlungsstrahl aufgebrachtes Muster in einem
Schritt (d. h. einer einzelnen statischen Belichtung) auf einen
Zielabschnitt C projiziert wird. Der Substrattisch WT wird dann
in X- und/oder Y-Richtung verschoben, so dass ein anderer Zielabschnitt
C belichtet werden kann. Im Step-Modus ist die Größe des in
einer einzigen statischen Belichtung mit einer Abbildung versehenen
Zielabschnitts C durch die maximale Größe des Belichtungsfeldes begrenzt.
- 2) Im Scan-Modus werden der Maskentisch MT und der Substrattisch
WT synchron abgetastet, während
ein auf den Projektionsstrahl aufgebrachtes Muster auf einen Zielabschnitt
C projiziert wird (d. h. eine einzelne dynamische Belichtung). Geschwindigkeit
und Richtung des Substrattisches WT relativ zum Maskentisch MT sind bestimmt
durch die Verkleinerungs-/Vergrößerungs-
und Bildumkehrcharakteristika des Projektionssystems PL. Im Scan-Modus
ist die Breite (in Nichtabtastrichtung) des Zielabschnitts bei einer einzelnen
dynamischen Belichtung durch die maximale Größe des Belichtungsfeldes begrenzt, wohingegen
die Länge
der Abtastbewegung die Höhe
(in Abtastrichtung) des Zielabschnitts bestimmt.
- 3) In einem weiteren Modus wird der Maskentisch MT im wesentlichen
stationär
gehalten und hält eine
programmierbare Musteraufbringungseinrichtung, und der Substrattisch
WT wird bewegt bzw. abgetastet, während ein auf den Strahlungsstrahl
aufgebrachtes Muster auf einen Zielabschnitt C projiziert wird.
In diesem Modus wird im Allgemeinen eine gepulste Strahlungsquelle
verwendet, und die programmierbare Musteraufbringungseinrichtung
wird wunschgemäß nach jeder Bewegung
des Substrattisches WT oder zwischen sukzessiven Strahlungspulsen
während
einer Abtastung aktualisiert. Dieser Betriebsmodus kann leicht auf
maskenlose Lithographie angewendet werden, bei der eine programmierbare Musteraufbringungseinrichtung,
wie ein programmierbares Spiegelfeld der vorstehend erwähnten Art,
verwendet wird.
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Kombinationen
und/oder Variationen der vorstehend beschriebenen Verwendungsmodi
oder vollkommen andere Verwendungsmodi können ebenfalls angewendet werden.
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Eine
weitere Lösung
zur Immersionslithographie mit einem örtlich begrenzten Flüssigkeitszufuhrsystem
ist in 4 gezeigt. Flüssigkeit
wird über zwei
Nuteingänge
IN an jeder Seite des Projektionssystems PL zugeführt und
durch eine Vielzahl diskreter Ausgänge OUT abgeführt, die
radial außerhalb der
Eingänge
IN angeordnet sind. Die Eingänge
IN und OUT können
in einer Platte mit einem Loch in ihrer Mitte angeordnet sein, durch
das der Projektionsstrahl projiziert wird. Flüssigkeit wird durch einen Nuteingang
IN an einer Seite des Projektionssystems PL zugeführt und
durch eine Vielzahl diskreter Ausgänge OUT an der anderen Seite
des Projektionssystems PL abgeführt,
wodurch ein Fluss einer dünnen Flüssigkeitsschicht
zwischen dem Projektionssystem PL und dem Substrat W bewirkt wird.
Die Wahl, welche Kombination von Eingang IN und Ausgängen OUT
verwendet werden soll, kann von der Bewegungsrichtung des Substrats
W abhängen
(wobei die andere Kombination von Eingang IN und Ausgängen OUT
inaktiv ist).
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Eine
weitere Lösung
der Immersionslithographie mit einem örtlich begrenzten Flüssigkeitszufuhrsystem,
die vorgeschlagen worden ist, besteht darin, das Flüssigkeitszufuhrsystem
mit einer Flüssigkeitsbegrenzungsstruktur
zu versehen, die entlang wenigstens eines Teils einer Grenze des
Raumes zwischen dem endgültigen
Element des Projektionssystems und dem Substrattisch verläuft. Ein
derartiges System ist in 5 gezeigt.
Die Flüssigkeitsbegrenzungsstruktur
ist im Wesentlichen stationär
relativ zum Projektionssystem in der X-Y-Ebene, auch wenn es eine
gewisse relative Bewegung in der Z-Richtung (der Richtung der optischen
Achse) geben kann. Zwischen der Flüssigkeitsbegrenzungsstruktur
und der Oberfläche
des Substrats wird eine Abdichtung gebildet. Bei einer Ausführungsform
ist die Abdichtung eine kontaktfreie Abdichtung, wie zum Beispiel
eine Gasdichtung. Ein derartiges System mit einer Gasdichtung ist
in der US-Patentanmeldung Nr. 10/705,783 offenbart, die hierdurch
in ihrer Ganzheit als Referenz eingefügt wird.
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5 stellt
eine Anordnung eines Behälters 10 dar,
die eine kontaktfreie Abdichtung zum Substrat um das Abbildungsfeld
des Projektionssystems so bildet, dass Flüssigkeit eingegrenzt ist, um
einen Raum zwischen der Substratoberfläche und dem endgültigen Element
des Projektionssystems zu füllen.
Eine unter dem und um das endgültige
Element des Projektionssystems PL herum angeordnete Flüssigkeitsbegrenzungsstruktur 12 bildet
den Behälter. Flüssigkeit
wird in den Raum unter dem Projektionssystem und innerhalb der Flüssigkeitsbegrenzungsstruktur 12 eingebracht.
Die Flüssigkeitsbegrenzungsstruktur 12 erstreckt
sich ein wenig oberhalb des endgültigen
Elements des Projektionssystems, und der Flüssigkeitspegel steigt über das
endgültige Element
an, so dass ein Puffer aus Flüssigkeit
geschaffen ist. Die Flüssigkeitsbegrenzungsstruktur 12 weist
einen Innenumfang auf, der am oberen Ende bevorzugt mit der Form
des Projektionssystems bzw. dessen endgültigen Elements stark übereinstimmt und
kann beispielsweise rund sein. Am Boden stimmt der Innenumfang mit
der Form des Abbildungsfeldes stark überein, z. B. rechtwinklig,
auch wenn dies nicht der Fall zu sein braucht.
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Die
Flüssigkeit
ist im Behälter
durch eine Gasdichtung 16 zwischen dem Boden der Flüssigkeitsbegrenzungsstruktur 12 und
der Oberfläche
des Substrats W eingegrenzt. Die Gasdichtung ist durch Gas, z. B.
Luft, synthetische Luft, N2 oder ein inertes Gas,
gebildet, das unter Druck durch den Eingang 15 dem Spalt
zwischen Flüssigkeitsbegrenzungsstruktur 12 und
Substrat bereitgestellt und durch einen Ausgang zu einem Evakuierungssystemschlauch 14 abgeführt wird.
Der Über druck
auf den Gaseingang 15, der Unterdruckpegel auf den Ausgang
des Schlauches 14 und die Geometrie des Spalts sind so angeordnet,
dass es nach innen eine Hochgeschwindigkeits-Gasströmung gibt,
die die Flüssigkeit
eingrenzt. Der Fachmann wird erkennen, dass andere Dichtungsarten
für eine
Eingrenzung der Flüssigkeit verwendet
werden könnten.
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6 zeigt
ein in einer lithographischen Vorrichtung verwendbares erfindungsgemäßes Evakuierungssystem 30.
Das Evakuierungssystem 30 schafft die Antriebskraft für die Entfernung
eines Gemisches aus Flüssigkeit
und Gas aus dem Zwischenflächenbereich 28 zwischen
der Flüssigkeitsbegrenzungsstruktur 12 und
dem Substrat W durch den Evakuierungssystemschlauch 14.
Die Arbeitsweise der Gasdichtung und ihre Fähigkeit ihre Funktion auszuführen, ohne
die Flüssigkeitsbegrenzungsstruktur 12, das
Substrat W bzw. die Immersionsflüssigkeit übermäßig zu stören, kann
von der Qualität
der Gasströmung
in der Dichtung 16 und daher von der Pumpleistung des Evakuierungssystems 30 abhängen. Gemäß dem in 6 gezeigten
und nachstehend erörterten
Evakuierungssystem kann durch die Verwendung eines Abscheidungsbehälters 35 ein
geeignet stabiles und zuverlässiges
Betriebsverhalten geschaffen werden.
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Eine
Möglichkeit,
Zuverlässigkeit
gemäß diesem
Ansatz erreichen zu können
besteht darin, dass ein auf dem Konzept eines Abscheidungsbehälters basierendes
System mit einer minimalen Anzahl von Komponenten denkbar ist. Zusätzlich oder
alternativ kann es dort, wo Ausführungsformen
beispielsweise auf die Verwendung in einer lithographischen Vorrichtung
gerichtet sind, möglich
sein, in derartigen Vorrichtungen bereits vorhandene Systeme, wie
gemeinsame Unterdruckeinrichtungen und eine Hochdruck-Gasquelle,
effektiv zu nutzen, wodurch die Kosten minimiert und der Raum optimal
genutzt wird. Ein weiterer bzw. alternativer Vorteil eines auf dem Prinzip
des Abscheidungsbehälters
basierenden Systems besteht darin, dass dessen Arbeitsweise für einen
großen
Viskositätsbereich
nicht sehr von den Eigenschaften der gepumpten Flüssigkeit
abhängig sein
kann. Dies könnte
demgegenüber
zu kom plexeren Flüssigkeit-/Gaspumpsystemen
führen,
die sehr stark von den Strömungseigenschaften
des Gemisches abhängen
können.
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Zusätzlich bzw.
alternativ kann die Verwendung eines Abscheidungsbehälters als
Einrichtung zum Trennen von Flüssigkeits-
und Gasphasen was Störungen
betrifft einen Vorteil bieten. Passive Abscheidung, wie sie im Abscheidungsbehälter unter dem
Einfluss der Schwerkraft auftritt, kann Schwingungsstörungen und
Erwärmung
reduzieren, die andernfalls zum Substrat oder einem anderen abbildungskritischen
Element derart übertragen
werden könnten,
dass die Leistung der lithographischen Vorrichtung gemindert und/oder
zur Umgebung um die Vorrichtung herum übertragen werden könnte, was negative
Auswirkungen auf diese Umgebung haben könnte.
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Zusätzlich bzw.
alternativ hängen
die internen Komponenten des Abscheidungsbehälters und zugehöriger Komponenten
(wie diejenigen, die der Drainage des Abscheidungsbehälters zugeordnet sind)
eher von Ventilen als von Pumpen ab und können so einen Vorteil hinsichtlich
der Zuverlässigkeit gegenüber Flüssigkeit-/Gasverarbeitungssystemen, die
direkt auf Pumpen basieren, bereitstellen.
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Weitere
bzw. alternative Vorteile können nachstehend
im Zusammenhang mit einem oder mehreren Evakuierungssystemen erörtert werden, sollten
jedoch dahingehend betrachtet werden, dass sie dort, wo es geeignet
erscheint, allgemeiner Anwendung finden können.
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Gemäß einem
Betriebsmodus des in 6 gezeigten Evakuierungssystems
wird das Gemisch aus Flüssigkeit
und Gas aus dem Zwischenflächenbereich 28 durch
den Evakuierungssystemschlauch 14 zu einer Öffnung im
oberen Bereich des Abscheidungsbehälters 35 abgezogen.
Die Antriebskraft für diese
Bewegung von Flüssigkeit
und Gas ist ein Niederdruck, der im Abscheidungsbehälter 35 aufrecht erhalten
wird. Flüssigkeit
setzt sich in Richtung Boden des Behälters ab und Gase werden im
Behälter nach
oben geschoben, wo sie durch die Pumpwirkung einer Abscheidungsbehälter-Drucksteuerung 40,
die so konfiguriert ist, dass sie einen Niederdruck im Abscheidungsbehälter 35 aufrecht
erhält,
größtenteils
entfernt wird. Der Schlauch 31 verbindet die Abscheidungsbehälter-Drucksteuerung
mit dem Abscheidungsbehälter 35 über eine Öffnung in
einer Oberfläche 33.
Die Anordnung dieser Öffnung
in der Nähe
der Oberfläche 33 des
Abscheidungsbehälters 35 hilft
zu verhindern, dass Flüssigkeit
in die Abscheidungsbehälter-Drucksteuerung 40 gelangt.
Diese Anordnung kann sicherstellen, dass die Abscheidungsbehälter-Drucksteuerung 40 und
jegliche dieser zugeordneten Pumpenvorrichtung keine Einrichtung
benötigt,
um Flüssigkeit
zu handhaben, wodurch die Aufgabe, eine stabile Niederdruckumgebung
im Abscheidungsbehälter 35 zu
schaffen, stark erleichtert werden kann. Die Gefahr eines Systemversagens
bzw. unvorhersehbarer Betriebsleistung kann stark reduziert werden,
indem die Abscheidungsbehälter-Drucksteuerung 40 auf
diese Weise vor Flüssigkeit
geschützt
wird.
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Das
Anordnen der Verbindung zur Abscheidungsbehälter-Drucksteuerung 40 in
einer Oberfläche 33 des
Abscheidungsbehälters 35 kann
helfen sicherzustellen, dass der Abscheidungsprozess von Flüssigkeit
und Gas auf eine effiziente Weise voranschreiten kann. Dieser Abscheidungsprozess
kann auch verbessert werden, indem ein oder mehrere Schritte zum
Regeln (Reduzieren) der Strömungsrate
des Flüssigkeit-/Gasgemisches während dessen Eintritt
in den Abscheidungsbehälter
unternommen werden, von Gas, während
es durch die Abscheidungsbehälter-Drucksteuerung 40 weggepumpt wird,
und/oder von Flüssigkeit,
während
sie in einen Spülbehälter 50 abgezogen
wird. Dies kann durch Bereitstellen von Schläuchen mit großem Durchmesser
(die insbesondere so angeordnet sein können, dass ihr Durchmesser
in der Nähe
der Eintrittsstelle in den Abscheidungsbehälter 35 zunimmt) und Schlauchanschlüssen für jeweilige
Verbindungen zum und vom Abscheidungsbehälter 35 erreicht werden.
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Um
einen kontinuierlichen Betrieb zu ermöglichen, sollte der Abscheidungsbehälter 35 entleert werden.
Im Allgemeinen sollte sich der Abscheidungsbehälter 35 nicht zu sehr
füllen,
da ein Puffervolumen zum Dämpfen
von Druckschwankungen verwendet wird. Die Puffer-/Dämpfwirkung
nimmt mit Verminderung der Größe des Puffervolu mens
ab, da Druckschwankungen nur durch den Gasgehalt des Abscheidungsbehälters 35 effektiv
gedämpft
werden, wobei der Flüssigkeitsgehalt
höchst
unkomprimierbar ist. Ein mit Flüssigkeit
gefüllter
Abscheidungsbehälter 35 stellt,
wenn überhaupt,
nur eine geringfügige
Dämpfung
bereit.
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Wenn
die Betriebsleistung der Gasdichtung nicht gefährdet werden soll, sollte durch
Entleeren des Abscheidungsbehälters 35 verhindert
werden, dass der Druck des Abscheidungsbehälters gestört wird. Für diesen Zweck können mehrere
Anordnungen verwendet werden. 6 stellt
ein Evakuierungssystem dar, das einen Spülbehälter 50 verwendet,
der unter dem Abscheidungsbehälter 35 angeordnet
und durch eine Öffnung
in seiner Oberfläche 65 mit
einer Öffnung
in der Unterfläche 55 des
Abscheidungsbehälters 35 verbunden
ist. Der tatsächliche
Höhenunterschied
zwischen dem Spülbehälter 50 und
dem Abscheidungsbehälter 35 ist
nicht kritisch, solange es einen gewissen Unterschied gibt, so dass
die Schwerkraft genutzt werden kann, um Flüssigkeit zwischen den Behältern 35 und 50 zu
verschieben. Die Verbindung zwischen den Behältern 35 und 50 wird
durch ein Spülventil 70 gesteuert,
das entweder offen oder geschlossen oder so ausgerichtet ist, dass
es Flüssigkeit
nur in eine Richtung strömen
lässt (d.
h. durch Verwenden eines Rückschlagventils).
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Eine
Druckausgleichsverbindung 75 ist zwischen einem oberen
Bereich des Spülbehälters 50 und
einem oberen Bereich des Abscheidungsbehälters 35 vorgesehen
und wird durch ein Druckausgleichsventil 80 gesteuert.
Bei normaler Arbeitsweise bleibt das Spülventil 70 offen und
Flüssigkeit
fließt aus
dem Abscheidungsbehälter 35 in
den Spülbehälter 50.
Das von der Flüssigkeit
besetzte Volumen und daher das in jedem der Behälter verbleibende Volumen kann
sich ändern,
wodurch die Drücke
in den Behältern
beeinflusst werden. Beispielsweise tendiert dann, wenn der Flüssigkeitspegel
im Abscheidungsbehälter 35 abnimmt
und im Spülbehälter 50 zunimmt,
der Druck im Abscheidungsbehälter 35 dazu
abzunehmen und im Spülbehälter 50 dazu
zuzunehmen. Die Druckänderung
im Abscheidungsbehälter 35 kann
die Stabilität
des durch die Abscheidungsbehälter-Drucksteuerung 40 bereitgestellten Niederdrucks
gefährden,
was wiederum eine negative Auswirkung auf die Betriebsleistung der
Gasdichtung haben kann. Andererseits kann die Zunahme des Drucks
im Spülbehälter 50 als
ein Polster für Flüssigkeit,
die aus dem Abscheidungsbehälter 35 eintritt,
wirken und die Effizienz mindern, mit welcher der Abscheidungsbehälter 35 entleert
wird. Die Druckausgleichsverbindung 75 ist vorgesehen,
um die Drücke
in den beiden Behältern 35 und 50 auszugleichen
und dadurch die vorstehenden möglichen Bedenken
auszuräumen.
Alternativ kann eine Verbindung bereitgestellt werden, um einen
fixen Druckunterschied zwischen dem Abscheidungsbehälter 35 und
dem Spülbehälter 50 aufrecht
zu erhalten. Indem beispielsweise im Spülbehälter 50 ein leicht
erhöhter Arbeitsdruck
aufgebaut wird, kann weniger Zeit zum Auspumpen des Spülbehälters 50 nach
einem Entleerungsvorgang erforderlich sein (weitere Beschreibung
nachstehend). Es sollte ein Ausgleich erfolgen zwischen der Zeit,
die während
einer derartigen Abpumpphase eingespart worden ist, und jeglicher
Effizienzminderung der Entleerung des Abscheidungsbehälters, die
durch einen höheren
Druck im Spülbehälter 50 hervorgerufen
worden ist. Als eine weitere Variante kann der gleiche Abscheidungsbehälter als Teil
eines Evakuierungssystems für
eine Vielzahl von Quellen von Flüssigkeits-/Gasgemischen
verwendet werden. Alternativ bzw. zusätzlich kann eine Anzahl von
Abscheidungsbehältern 35 (die
eventuell auf unterschiedlichen Drücken gehalten werden) an den gleichen
Spülbehälter 50 angeschlossen
werden. Bei dieser Anordnung, bei der die Abscheidungsbehälter 35 unterschiedliche
Drücke
aufweisen, kann es günstig
sein, das Aufrechterhalten des Spülbehälters auf einem Zwischendruck
zu wählen.
Zusätzliche Ventile
können
enthalten sein, um einen oder mehrere der Spülbehälter voneinander zu trennen,
um Kreuzkopplungen zwischen den Behältern zu eliminieren. Diese
Anordnung kann die Anforderung nach Aufrechterhaltung eines Zwischendrucks
im Spülbehälter 50 mindern
oder beseitigen.
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Der
Spülbehälter 50 wird
durch ein Flüssigkeitsbeckenventil 95 in
ein Flüssigkeitsbecken 90 entleert.
Das Flüssigkeitsbecken 90 kann
ein Abfluss sein oder kann an ein Flüssigkeits-Recyclingsystem angeschlossen
sein. Die Entleerung des Spülbehälters 50 kann
initiiert werden, wenn der Flüssigkeitspegel
im Behälter
einen vorab bestimmten Schwellenwert übersteigt. Dieser wiederum
kann auf Timing-Basis festge legt werden (d. h. es kann eine Steuerung
programmiert werden, um einen Spülbehälter-Entleerungsvorgang
zu initiieren, nachdem eine bestimmte Zeit nach Beendigung des vorhergehenden
Spülbehälter-Entleerungsvorgangs
verstrichen ist, wobei die bestimmte Zeit durch Bezug auf Kalibrierungsmessungen
ausgewählt
wird, die für
die Festlegung einer Spülbehälter-Füllrate bei
Standardbedingungen durchgeführt
worden sind), oder es kann ein Flüssigkeitspegelsensor 52 vorgesehen sein,
der so konfiguriert ist, dass er den Flüssigkeitspegel misst und es
einer Steuerung meldet, wenn der Flüssigkeitspegel einen Schwellenwert
erreicht. Der Flüssigkeitspegelsensor 52 kann
beispielsweise ein eine Art Schwimmersensor sein. Die Option, eine
Steuerung in Verbindung mit einem Sensor zu verwenden, kann eine
flexible Arbeitsweise schaffen, wodurch es der Vorrichtung erlaubt
ist, sich nahtlos an eine Betriebszustandsänderung anzupassen, wie einer Änderung
der Flüssigkeitsströmungsrate
in das Evakuierungssystem. Andererseits ist es durch die Option,
das Evakuierungssystem einzig aufgrund eines zeitgesteuerten Zyklus
zu steuern, möglich,
die Anzahl der Sensoren zu reduzieren (es brauchen nur Notsensoren
enthalten zu sein) und teure Steuerschaltungen zu vermeiden. Durch
Reduzieren der Anzahl von kritischen Komponenten auf diese Weise
können
Kosten niedrig gehalten werden, während eine ausreichende Zuverlässigkeit
erzielt wird. Dort wo die Flüssigkeitsströmungsrate
variabel ist und es erwünscht
ist, eine Anordnung mit zeitgesteuertem Zyklus zu verwenden, kann
der zeitgesteuerte Zyklus so eingestellt werden, dass er eine maximale
Strömungsrate
erlaubt, wobei sämtliche darunter
liegenden Strömungsraten
automatisch bereitgestellt werden.
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Die
Entleerung des Spülbehälters 50 erfolgt, indem
alle Gasverbindungen zwischen dem Abscheidungsbehälter 35 und
dem Spülbehälter 50 (durch das
Druckausgleichsventil 80) geschlossen werden, das Spülventil 70 geschlossen
und dann das Flüssigkeitsbeckenventil 95 geöffnet wird.
Eine Hochdruck-Gasquelle 100 kann mit dem oberen Bereich des
Spülbehälters 50 verbunden
sein, um in diesem Bereich einen hohen Gasdruck aufzubauen und Flüssigkeit
schneller vom Spülbehälter 50 in
das Flüssigkeitsbecken 90 zu
drücken.
Der Druck in diesem Bereich kann durch das Ventil 101 gesteuert werden.
Allerdings kann, wenn die Abflussgeschwindigkeit des Spül behälters 50 unkritisch
ist, die Hochdruck-Gasquelle 100 weggelassen werden. Sobald der
Spülbehälter entleert
worden ist, kann das Flüssigkeitsbeckenventil 95 wieder
geschlossen werden. Allerdings würde
die sofortige Wiederaufnahme des Normalbetriebs durch Öffnen der
Druckausgleichsverbindung 75 normalerweise eine übermäßig große Gasströmung vom
Spülbehälter 50 zum
Abscheidungsbehälter 35 bewirken,
wodurch Druckschwankungen im Abscheidungsbehälter 35 hervorgerufen werden
können.
Diese Gasströmung
entsteht gewöhnlich
aufgrund des Druckunterschieds zwischen den beiden Behältern 35 und 50 (was
sich in dem Fall verschlimmern kann, in dem der Spülbehälter 50 größer ist
als der Abscheidungsbehälter 35).
Durch Bereitstellen einer Verbindung für begrenzten Durchfluss 145,
die ein Bauteil zur Durchflussdrosselung 150 umfasst, zwischen
den beiden Behältern 35 und 50 kann
die Größe des Gasstromes
reduziert werden. Diese eingeschränkte Verbindung ermöglicht es,
dass der Spülbehälter 50 allmählich auf
den gleichen Druck herabgepumpt wird wie der Abscheidungsbehälter 35,
ohne die Abscheidungsbehälter-Drucksteuerung 40 durch
ein plötzliches
Einströmen
von Gas übermäßig zu belasten.
Die Verbindung für
begrenzten Durchfluss 145 kann (wie in 6 dargestellt)
als eine Einzelverbindung vorgesehen sein oder kann alternativ durch
die Druckausgleichsverbindung 75 implementiert sein (beispielsweise
indem ein steuerbares Ventil 80 vorgesehen ist, das eine
niedrige Strömungsimpedanz
für normalen
Betrieb bereitstellen kann (wenn der Spülbehälter 50 bereits ausgepumpt
ist) sowie eine hohe Strömungsimpedanz
während
einer Phase, bei welcher der Spülbehälter 50 nach
einem Entleerungsvorgang allmählich
ausgepumpt worden ist). Das Bauteil zur Durchflussdrosselung 150 kann
zum Beispiel ein Nadelventil, eine Öffnung oder ein Kapillarröhrchen sein.
Die Größe der verwendeten
engen Öffnung kann
im Bereich von 10 μm
bis zu 2 mm liegen.
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Die
für das
Bauteil zur Durchflussdrosselung 150 zu wählende Strömungsimpedanz
hängt von
einer Vielzahl von Faktoren ab, die den von der Hochdruck-Gasquelle 100 verwendeten
Druck, die Volumina der Spül-
und Abscheidungsbehälter 35 und 50, die
Pumpkraft der Abscheidungsbehälter-Drucksteuerung 40 und
die maximal tolerierbare Druckzunahme, die im Abscheidungsbehälter 35 erlaubt
werden kann, um fasst. Kalibrierungsmessungen können für die Festsetzung einer geeigneten
Durchflussdrosselung eingesetzt und/oder das Bauteil zur Durchflussdrosselung 150 kann
so konfiguriert sein, dass es so einstellbar ist, dass es auf unterschiedliche
Betriebszustände
reagiert. Darüber
hinaus kann das Bauteil zur Durchflussdrosselung von einer Strömungsratenregelung
gesteuert sein, die eine Rückführkorrektur bereitstellt,
die auf dem Druck im Abscheidungsbehälter 35 basiert (wie
er von einem Abscheidungsbehälter-Drucksensor 32 gemessen
wird). Wenn zum Beispiel erfasst worden ist, dass der Druck im Abscheidungsbehälter 35 einen
Schwellenwert überschritten
hat bzw. überschreiten
wird, kann die Steuerung so konfiguriert sein, dass sie ein Signal
an das Bauteil zur Durchflussdrosselung 150 sendet, um den
Gasfluss in den Abscheidungsbehälter 35 einzudämmen (indem
seine Strömungsimpedanz
erhöht wird).
Im Allgemeinen wird die Zeit zum Ausgleichen von Drücken im
Abscheidungs- und
Spülbehälter 35 und 50 ein
Hauptbeitrag zur gesamten Zykluszeit sein. Ein schnellerer Ausgleich
kann erreicht werden, indem eine zusätzliche Verbindung für hohen
Durchsatz zum Spülbehälter 50 bereitgestellt
wird, die ein unabhängiges
und schnelles Pumpen dieses Volumens erlaubt.
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Sollte
das Entleerungsverfahren nicht gut reguliert sein oder irgend eine
andere Fehlfunktion auftreten, kann der Abscheidungsbehälter 35 mit
einem Sensor 32 zum Messen des Flüssigkeitspegels im Behälter ausgestattet
sein. Wenn der Flüssigkeitspegel
einen vorab definierten „maximalen
Füllpegel" (der so gewählt wird,
dass er sicher unter dem Pegel der Eingangsstelle für die Abscheidungsbehälter-Drucksteuerung 40 liegt) übersteigt,
kann das Evakuierungssystem so konfiguriert sein, dass es in einen
Sicherheitsmodus eintritt. Der Sicherheitsmodus kann zumindest die
Funktion des Trennens der Abscheidungsbehälter-Drucksteuerung 40 vom
Abscheidungsbehälter 35 umfassen,
um so eine Beschädigung
der Abscheidungsbehälter-Drucksteuerung 40 vermeiden
zu können.
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Im
Allgemeinen kann das Volumen des Abscheidungsbehälters 35 auf zwischen
1 und 10 Litern ausgerichtet sein, wobei der Spülbehälter 50 wesentlich
größer ist.
Bei einem Abscheidungsbehälter 35, der
viel kleiner ist als 1 Liter, kann es schwierig sein, einen stabilen
Druck aufrechtzuerhalten und die Entleerung müsste viel häufiger durchgeführt werden. Andererseits
kann ein Abscheidungsbehälter 35,
der viel größer ist
als 10 Liter, als zu klobig angesehen werden und kann eine viel
zu große
Belastung für
die Abscheidungsbehälter-Drucksteuerung 40 darstellen.
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Die
Regelung der Strömungsrate
von Flüssigkeit
und Gas in den Abscheidungsbehälter 35 wird auch
durch die Größe des Abscheidungsbehälters 35 beeinflusst
(und daher durch jegliches Rest- bzw. Puffervolumen im Abscheidungsbehälter 35).
Ein großes
Puffervolumen bedeutet, dass von der Abscheidungsbehälter-Drucksteuerung 40 eine
größere Gasmenge
zugeführt
bzw. entfernt werden muss, damit sie den Druck im Puffervolumen
und somit die Strömungsrate
handhaben kann, wodurch es für
die Abscheidungsbehälter-Drucksteuerung 40 schwieriger
ist, ihre Funktion auszuführen.
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Als
ein Beispiel, das nicht Teil der Erfindung ist, kann der Flüssigkeitspegel
im Abscheidungsbehälter 35,
der in 6 dargestellt ist, ohne Spülbehälter geregelt werden, indem
die Flüssigkeit
im Abscheidungsbehälter 35 direkt
durch eine kompatible Flüssigkeits-
oder Zweiphasenpumpe 62 gepumpt wird, die mit einem geeigneten
Ventil im unteren Bereich des Abscheidungsbehälters 35 verbunden
ist, wie in 7 dargestellt.
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Gemäß dieser
Anordnung kann es jedoch erforderlich sein Schritte zu unternehmen,
um sicherstellen zu können,
dass Druckschwankungen in der Pumpe 62 die Qualität des im
Abscheidungsbehälters 35 durch
die Abscheidungsbehälter-Drucksteuerung 40 aufrechterhaltenen
Niederdruckzustandes nicht beeinträchtigen.
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Wegen
der erforderlichen Kosten und des Platzes für mehrere Unterdruckquellen
ist es oft günstig,
dort, wo mehrere unterschiedliche Vorrichtungen derartige Quellen
erfordern, eine gemeinsame Unterdruckeinrichtung (ein „Hausvakuum") bereitzustellen.
Bei den Evakuierungssystemen, die vorstehend mit Bezug auf 6 und 7 erörtert worden
sind, kann zum Beispiel eine gemeinsame Unterdruckeinrichtung als
Basis für
die Abscheidungsbehälter-Drucksteuerung 40 verwendet
werden. Die Ver wendung einer einzelnen Unterdruckeinrichtung für mehrere
Vorrichtungen weist mehrere Vorteile hinsichtlich Platzersparnis
und Kosten auf, kann jedoch auch einen oder mehrere Nachteile aufweisen.
Beispielsweise kann es oft erforderlich sein, ein effektives und
zuverlässiges
Gas-Flüssigkeits-Abscheidungssystem
bereitzustellen, da Flüssigkeit
in der gemeinsamen Unterdruckeinrichtung gewöhnlich nicht toleriert wird.
Da erstens die gemeinsame Unterdruckeinrichtung an mehrere verschiedene
Abnehmer in der Anlage Unterdruck liefert, können einige dieser Abnehmer
ein bestimmtes Minimum hinsichtlich der Stabilität des Unterdrucks anfordern.
Flüssigkeit
in der gemeinsamen Unterdruckeinrichtung bildet im Wesentlichen
eine Zweiphasenströmung,
die gewöhnlich
instabil ist. Somit kann das Eintreten von Flüssigkeit in die gemeinsame
Unterdruckeinrichtung andere Anwender negativ beeinflussen. Zusätzlich oder
alternativ ist es möglich,
dass die gemeinsame Unterdruckeinrichtung nicht für Feuchtigkeit
entwickelt worden ist. Es gibt eventuell keine Vorsichtsmaßnahmen
gegen Korrosion, elektrische Kurzschlüsse u. dgl. Folglich kann es die
gemeinsame Unterdruckeinrichtung den Abnehmern verbieten, Feuchtigkeit
in die gemeinsame Unterdruckeinrichtung abzugeben.
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Ein
Gas-Flüssigkeits-Abscheidungssystem kann
komplex, voluminös,
anfällig
für schwerwiegende
Störungen
mit unakzeptablen Konsequenzen und relativ teuer sein. Darüber hinaus
kann die Arbeitsweise eines derartigen Systems für die vorliegende Anmeldung
generell ungeeignet sein. So könnte
zum Beispiel das Flüssigkeits-/Gasgemisch prinzipiell durch
direkten Anschluss an eine Flüssigkeitsringpumpe
extrahiert werden, ohne weitere Hardware dazwischen. Die Arbeitsweise
eines derartigen Systems kann für
eine oder mehrere Ausführungsformen der
vorliegenden Erfindung im Hinblick auf Stabilität, Pulsationen u. dgl. zweitrangig
sein, obwohl es möglich
sein kann, das Meiste der Flüssigkeit
auf diese Weise zu extrahieren.
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Darüber hinaus
macht das Angewiesensein auf eine gemeinsame Unterdruckeinrichtung
diese Komponente zu einem Einzelfehler für alle davon abhängigen Vorrichtungen:
ein einzelner Fehler in der gemeinsamen Unterdruckeinrichtung kann
zu Versagen und/oder Beschädigung
einer großen
Anzahl von separaten Vorrichtungen führen.
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Gemäß einem
oder mehreren Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung ist eine lithographische Vorrichtung
mit einem Evakuierungssystem 30 geschaffen worden, wobei
das Evakuierungssystem 30 eine kompatible Zweiphasenpumpe
(z. B. eine Flüssigkeitsringpumpe
oder eine Flüssigkeitsstrahlpumpe)
als Hauptantriebskraft umfasst, um das Gas-/Flüssigkeitsgemisch zu extrahieren,
in Kombination mit der gemeinsamen Unterdruckeinrichtung als Backup,
sollte die kompatible Zweiphasenpumpe ausfallen und aufgrund des
Austretens der Flüssigkeit
aus der Flüssigkeitsbegrenzungsstruktur 12 eine Beschädigung der
Vorrichtung verursacht werden. Gemäß dieser Ausführungsform
muss ein Ausfallen der gemeinsamen Unterdruckeinrichtung nicht unbedingt
zu einem Ausfallen einer großen
Anzahl von Vorrichtungen führen
und es muss kein Gas-/Flüssigkeits-Abscheidungsmechanismus
erforderlich sein.
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8 zeigt
ein Beispiel, das nicht Teil der Erfindung ist, mit einer kompatiblen
Zweiphasenpumpe 200 in Kombination mit einer gemeinsamen
Unterdruckeinrichtung 210. Das Gas-/Flüssigkeitsgemisch wird wie vorher
durch den Schlauch 14 abgezogen und tritt in einen Aufbewahrungsbehälter 190 durch einen
porösen
Block 195 ein, der sich am Boden des Behälters befindet.
Porengrößen im Mikrometerbereich
sind im Allgemeinen gut geeignet für die momentanen Anwendungsmöglichkeiten,
auch wenn es in Extremfällen
möglich
sein kann, Porengrößen bis zu
einer Größe von mehreren
hundert Mikrometern mit einzuschließen. Der poröse Block
kann aus einem gesinterten Material geformt sein, das beispielsweise
zum Filtern von Partikeln konstruiert ist. Materialien wie rostfreier
Stahl 316L, Hastelloy C-22, oder Nickel können verwendet werden, wobei
Nickel für eine
Handhabung mit extrem reinem Wasser gut geeignet ist. Die Materialarten,
die wahrscheinlich gut geeignet sind, sind jene, die auch als ein
Drosselkörper
für Gase
und/oder Flüssigkeiten
oder als ein „Gasdiffusor" verwendet werden
können,
der zum Reduzieren der Geschwindigkeit eines Spülgases verwendet werden kann,
um eine gleichmäßige und laminare
Strömung
zu gewährleisten.
Alternativ kann der poröse
Block 195 unter Verwendung elektrochemischer Prozesse gebildet
werden, oder er kann unter Verwendung nichtmetallischer Materialien
gebildet werden.
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Der
poröse
Block 195 homogenisiert das Gemisch aus Gas und Flüssigkeit,
indem eine gleichförmige
Suspension aus feinen Gasbläschen
in der Flüssigkeit
erzeugt wird. Das somit erhaltene gleichförmige Gemisch weist konstantere
und vorhersehbarere Strömungseigenschaften
auf und kann von der kompatiblen Zweiphasenpumpe 200 einfacher gehandhabt
werden, die das Meiste des Flüssigkeits-/Gasgemisches
durch eine Hauptpumpleitung 165 extrahiert. Wäre das Gemisch
nicht gleichförmig, würde dies
zu einer Pfropfenströmung
im Auslauf aus dem Aufbewahrungsbehälter 190 führen, was
zu unregelmäßiger Strömung und
daher instabilem Druck führen
würde.
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Die
gemeinsame Unterdruckeinrichtung 210 schafft durch die
Backup-Leitung 155 eine Backup-Pumpmöglichkeit. Wie in 8 gezeigt,
sollte der Ausgang für
die Backup-Leitung 155 zu einer Oberfläche des Aufbewahrungsbehälters 190 führen, so dass
im Falle eines Versagens der Hauptpumpleitung 165 das Evakuierungssystem 30 durch
die Backup-Leitung 155 weiter arbeitet. Bei diesem Szenario
würde der
Flüssigkeitsteil
des Gas-/Flüssigkeitsgemisches
nicht mehr aus dem Aufbewahrungsbehälter 190 gepumpt werden,
sondern vielmehr damit beginnen, sich am Boden des Behälters abzusetzen.
Die Backup-Kapazität
des Behälters 190 sollte derart
sein, dass es der gesamten durch die Flüssigkeitsbegrenzungsstruktur
eingegrenzten Flüssigkeit ermöglicht wird,
nach einem Pumpenversagen entfernt zu werden, um einen Verlust durch
Auslecken zu verhindern (das Flüssigkeitszufuhrsystem
wäre gewöhnlich abgeschaltet).
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Die
gemeinsame Unterdruckeinrichtung 210 kann durch Verwenden
eines hydrophoben Filters 170 an der Backup-Leitung 155 vor
Flüssigkeit
geschützt
werden. Der hydrophobe Filter wirkt so, dass er das Passieren von
Gas (selbst feuchtem Gas) erlaubt, den Flüssigkeitsstrom jedoch blockiert.
Für diesen
Zweck kann eine straff gespannte Teflon-Membran geeignet sein, wobei
ein Bauteil dieser Art auf dem Ge biet der Anwendung als Partikelfilter
verfügbar
ist. Die Grundstruktur dieser Membran ist die eines verwobenen Netzwerks
von Teflon-Strängen,
die wie „Spagetti" aussehen. Die Verwendung
dieser Membran als einen hydrophoben Filter beruht auf einem Nebeneffekt,
wobei Flüssigkeit
ein Anschwellen der Teflon-Stränge
und Blockieren des Gas-/Flüssigkeitsstroms
bewirkt, wohingegen reine Gasströme (die
feuchtes Gas enthalten) passieren dürfen. Allerdings könnte auch
jedes andere Material mit der Eigenschaft, den Flüssigkeitsfluss
zu blockieren, Gas jedoch passieren zu lassen, verwendet werden.
Ein Vorteil dieser Filterart besteht darin, dass er einfach und
zuverlässig
ist, verglichen zu alternativen Mechanismen, die dem gleichen Zweck
dienen (beispielsweise würde
ein Bauteil, das so konfiguriert ist, dass es Tropfen in einer Gasströmung erfasst
und ein Ventil schließt,
sobald Tropfen erfasst werden, eine erheblich komplexere Anordnung
erfordern, deren Implementierung wahrscheinlich teurer ist und die eine
geringere Zuverlässigkeit
aufweist).
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Bei
Normalbetrieb sollte die Hauptpumpleitung 165 so konfiguriert
sein, dass sie einen tieferen Unterdruck bereitstellt als die Backup-Leitung 155, so
dass der Hauptteil des Gas-/Flüssigkeitsgemisches
durch die Hauptpumpleitung 165 strömt. Ein Rückschlagventil 105 kann
an jeder Leitung vorgesehen sein, um sicherzustellen, dass sie sich
nicht gegenseitig beanspruchen. Ferner kann eine Rückstauregelung 175 an
jeder Leitung vorgesehen sein, um eine unnötige Arbeitsbelastung der gemeinsamen Unterdruckeinrichtung 210 zu
vermeiden, wenn sie nicht tatsächlich
benötigt
wird. Die Rückstauregelung 175 in
der Backup-Leitung 155 wird auf einen niedrigeren Unterdruck
(d. h. einen höheren
Druckpegel) eingestellt als durch die gemeinsame Unterdruckeinrichtung 210 bereitgestellt.
Somit wird die gemeinsame Unterdruckeinrichtung 210 bei
Normalbetrieb das System nicht beanspruchen. Nur wenn die Pumpe 200 ausfällt und
der Druck im Aufnahmebehälter 190 beginnt
anzusteigen, öffnet
sich die Rückstauregelung
und erlaubt es der gemeinsamen Unterdruckeinrichtung 210,
den Aufnahmebehälter 190 zu
beanspruchen.
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9 zeigt
ein Evakuierungssystem 30 mit einem Abscheidungsbehälter 35 in
einer 7 ähnlichen
Konfiguration. Gemäß der in 9 gezeigten Anordnung
umfasst jedoch die Abscheidungsbehälter-Drucksteuerung 40 eine
Hauptpumpleitung 165 und eine Backup-Leitung 155.
Die Hauptpumpleitung 165 ist so konfiguriert, dass sie
einen tieferen Unterdruck als die Backup-Leitung 155 bereitstellt,
und es können
ein hydrophober Filter 170, ein Rückschlagventil 105 und
eine Rückstauregelung 175 in
jeder Leitung bereitgestellt sein, um die Funktionen wie vorstehend
erörtert
in Relation zu 8 durchzuführen. Was das Beispiel in 7 betrifft,
kann der Abscheidungsbehälter 35 unter
Verwendung einer Flüssigkeitspumpe 200 entleert
werden. Ein Rückschlagventil 105 kann
an der Abscheidungsbehälter-Pumpleitung 63 vorgesehen
sein, um sicherzustellen, dass kein Rückfluss vom Flüssigkeitsbecken 90 auftritt.
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10 zeigt
ein Evakuierungssystem, das in einer erfindungsgemäßen lithographischen
Vorrichtung eingesetzt werden kann und das zwei Behälter – einen
Abscheidungsbehälter 35 und
einen Spülbehälter 50 – in einer
Konfiguration umfasst, die dem Evakuierungssystem, wie es vorstehend
mit Bezug auf 6 beschrieben ist, ähnelt. Hier
wiederum umfasst jedoch die Abscheidungsbehälter-Drucksteuerung 40 eine
Hauptpumpleitung 165 und eine Backup-Leitung 155,
wobei die Hauptpumpleitung 165 so konfiguriert ist, dass
sie einen tieferen Unterdruck bereitstellt als die Backup-Leitung 155.
Darüber
hinaus haben Rückschlagventile 105 die
Ventile 70 und 95 von 6 ersetzt.
Diese Konfiguration kann die Erfordernis einer Systemsteuerung (entweder
manuell oder automatisch) mindern und kann die Systemzuverlässigkeit
verbessern, indem Fehlermöglichkeiten reduziert
werden. Das zwischen den Behältern 35 und 50 angeordnete
Rückschlagventil 105 erlaubt
es Flüssigkeit,
bei Normalbetrieb vom Abscheidungsbehälter 35 in den Spülbehälter 50 zu
strömen,
schließt sich
jedoch während
eines Entleerungsvorgangs des Spülbehälters 50,
während
der Druck im Spülbehälter 50 vorübergehend über den
im Abscheidungsbehälter 35 ansteigen
kann. Das Rückschlagventil 105 zwischen
dem Spülbehälter 50 und
dem Flüssigkeitsbecken 90 gewährleistet,
dass ein Unterdruck im Spülbehälter 50 auftreten
kann, ohne dass Material aus dem Flüssigkeitsbecken 90 abgezogen
wird. Wiederum kann eine Verbindung für begrenzten Durchfluss 145,
die eine Durchflussdrosselung 150 umfasst, verwendet werden,
um einen allmählichen Druckausgleich zwischen
den beiden Behältern 35 und 50 zu
bewirken, so dass der im Abscheidungsbehälter 35 aufrechterhaltene
Druck nicht unterbrochen wird.
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Das
in 10 gezeigte Evakuierungssystem und analoge Evakuierungssysteme,
die eher Rückschlagventile
als aktive Ventile aufweisen, wodurch sichergestellt ist, dass Strömung nur
in die gewünschte
Richtung auftritt, ohne dass ein Steuersystem erforderlich wird,
um Taktventilbetrieb etc. anzuwenden, können in einem kontinuierlichen „Einzelzustand"-Modus betätigt werden,
ohne dass es beispielsweise erforderlich wäre, periodisch von einem normalen
Betriebszustand in einen „Spülbehälter-Entleerungszustand" umschalten zu müssen. Bei dem
in 10 gezeigten Evakuierungssystem kann dies erreicht
werden, indem die Strömungsrate
zum und vom Spül-
und Abscheidungsbehälter
so gesteuert wird, dass keiner allzu voll wird. Ein Vorteil dieser Anordnungsart
kann in erhöhter
Zuverlässigkeit
liegen, da keine Ventile regelmäßig umschalten
müssen
und kein Timing stattzufinden braucht. Wenn es erwünscht ist,
die Rate, bei der Flüssigkeit
aus dem Spülbehälter 50 abgezogen
wird, zu erhöhen,
kann ein oberer Bereich des Spülbehälters 50 über das Ventil 101 an
eine Hochdruck-Gasquelle 100 angeschlossen werden, wie
vorstehend in Bezug zu dem in 6 gezeigten
Evakuierungssystem beschrieben.
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11 zeigt
eine alternative Anordnung zu der in 10 gezeigten,
wobei die Rückschlagventile 105 durch
aktive Ventile ersetzt worden sind, die für einen Durchfluss in eine
oder beide Richtungen (automatisch oder manuell) geöffnet werden
können. Die
Anordnung entspricht stark der in 6 dargestellten,
mit der Ausnahme, dass die Abscheidungsbehälter-Drucksteuerung 40 erweitert
worden ist, so dass sie eine spezielle Konfiguration aufweist, einschließlich einer
Hauptpumpleitung 165, die durch eine Backup-Leitung 155 auf ähnliche
Weise unterstützt
wird, wie bei jenen vorstehend erörterten Ausführungsformen,
die Hauptpump- und Backup-Leitungen 165 und 155 enthalten.
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12 zeigt
eine Alternative zu der in 10 gezeigten
Anordnung, wobei die Hochdruck-Gasquelle 100 über das
gleiche Ventil mit dem Spülbehälter 50 verbunden ist
wie die Verbindung für begrenzten
Durchfluss 145, die wiederum direkt mit der Leitung verbunden
ist, die die Hauptpump- und Backup-Leitung 165 und 155 versorgt.
Diese Anordnung arbeitet auf eine Weise analog zur vorstehend mit
Bezug auf die 10 beschriebenen Ausführungsform,
kann jedoch mit weniger Komponenten und weniger Verbindungen zu
den Spül-
und/oder Abscheidungsbehältern
implementiert werden. Die Ventile 101 können aktiv betätigt und
zur Steuerung der Entleerungssequenz des Spülbehälters 50 verwendet
werden. Die Betätigung
der Ventile 101 kann beispielsweise elektrisch oder pneumatisch
erfolgen.
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13 stellt
ein Beispiel dar, das nicht Teil der Erfindung ist, das analog zu
dem vorstehend mit Bezug auf 7 erörterten
ist, wobei sich das Beispiel in der Wahl der zum Entleeren des Abscheidungsbehälters 35 verwendeten
Pumpe unterscheidet. Gemäß diesem
Beispiel umfasst die Flüssigkeitspumpe 62 ein
Rad 110 mit einem oder mehreren Hohlräumen 115, die mit
der Umfangsfläche
des Rades 110 verbunden sind, um so eine oder mehrere Umfangsöffnungen
bereitzustellen. Das Entfernen von Flüssigkeit vom Abscheidungsbehälter durch das
Rad erfolgt wie folgt. Für
einen bestimmten Hohlraum 115 und die zugeordnete Umfangsöffnung existieren
drei Betriebsstellungen (bzw. Betriebszustände), von denen jeder unterschiedlichen
Winkelpositionen des Rades 110 (bzw. Winkelpositionsbereichen)
entspricht: eine Flüssigkeitseinfüllstellung 126, eine
Flüssigkeitsspülstellung 127 und
eine Gasspülstellung 128.
Wenn sich das Rad so dreht, dass sich ein spezieller Hohlraum 115 in
der Flüssigkeitseinfüllstellung 126 befindet,
wird dieser Hohlraum mit einer Öffnung
im Abscheidungsbehälter 35 verbunden
und Flüssigkeit
fließt
so lange aus dem Behälter
unter Schwerkraft nach unten in den Hohlraum 115, bis der Hohlraum
gefüllt
ist. Durch die Abwärtsströmung der Flüssigkeit
kann der Druck im Abscheidungsbehälter 35 gemindert
werden, wenn jedoch das Volumen der Hohlräume 115 gering genug
ist und/oder die Abscheidungsbehälter-Drucksteuerung 40 so
konfiguriert ist, dass sie schnell genug reagiert (durch Anpassen
ihrer Pumpleistung), dann kann die Druckschwankung im Abscheidungsbehälter 35 innerhalb akzeptabler
Grenzen gehalten werden. Das Rad 110 wird den Hohlraum 115 schließlich von
der Einfüllstellung 126 wegdrehen,
wodurch der Hohlraum vorübergehend
gegen ein Radgehäuse 129 abgedichtet wird,
wenn sich die Hinterkante der Umfangsöffnung für den Hohlraum 115 hinter
die Öffnung
im Abscheidungsbehälter 35 bewegt.
Der Hohlraum 115 kann so lange abgedichtet bleiben, bis
der Hohlraum 115 durch die Raddrehung in die Flüssigkeitsspülstellung 127 gebracht
wird, wobei der Hohlraum mit einem Flüssigkeitsbecken 90 verbunden
wird. Das Meiste der im Hohlraum aufbewahrten Flüssigkeit verschwindet, um von
Gas ersetzt zu werden (dies kann durch eine separate Gaszufuhr bereitgestellt
oder von einem gasgefüllten
Volumen innerhalb des Flüssigkeitsbeckens 90 entnommen
werden). Der Hohlraum 115 wird dann aus der Flüssigkeitsspülstellung 127 weggedreht,
wiederum vorübergehend
gegen das Radgehäuse 129 abgedichtet,
ehe es in der Gasspülstellung 128 ankommt.
In dieser Stellung wird der Hohlraum 115 durch eine kompatible
Zweiphasenpumpe ausgepumpt (was in der gezeigten Ausführungsform
durch Anschließen
an die Hauptpumpleitung 165 erreicht wird), um für die einströmende Flüssigkeit
gerüstet
zu sein, die auftreten wird, wenn das Rad 110 die 360°-Drehung
zurück
zur Flüssigkeitseinfüllstellung 126 vollendet.
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Das
Rad 110 kann so konfiguriert sein, dass es sich auf diskontinuierliche
Weise dreht, um auf eine vorab festgelegte Periode zu warten, beispielsweise
bei einer oder mehreren von drei Stellungen, so dass genügend Zeit
für die
Durchführung
des beabsichtigten Prozesses gegeben ist. Alternativ kann das Rad 110 kontinuierlich
mit der Winkelgeschwindigkeit gedreht werden, die als eine Funktion
der Weite der Öffnungen
des Abscheidungsbehälters, des
Flüssigkeitsbeckens,
der Pumpe und des Hohlraums gewählt
worden ist, sodass genug Zeit vorhanden ist, um die Spül- und/oder Einfüllvorgänge effizient
durchführen
zu können.
Weitere Effekte wie Turbulenzen im Abscheidungsbehälter 35 und/oder
unerwünscht
große
Druckschwankungen können
bei übermäßigen Winkelgeschwindigkeiten
auftreten. Zum Abdichten des Hohlraums in Zwischenstellungen 131 kann
eine Gleitdichtung verwendet werden. Auch wenn das gezeigte Beispiel
nur einen einzelnen Hohlraum aufweist, kann das Rad 110 auch
mit einer Vielzahl von Hohlräumen
arbeiten, so dass verschiedene Hohlräume zu jeder bestimmten Zeit
zwei oder mehr der drei Betriebsstellungen 126, 127 und 128 ausgesetzt
sein können.
Diese Art der Flüssigkeitspumpe
weist den Vorteil auf, dass sie kontinuierlich eingesetzt werden
kann, wodurch die Gefahr von Druckschwankungen während einer Entleerungsphase
minimiert wird (so wie es der Fall sein kann, wenn ein Spülbehälter verwendet
wird). Die Einfachheit des Mechanismus kann hohe Zuverlässigkeit schaffen
und, da er relativ unsensibel auf Änderungen der Strömungseigenschaften
der Flüssigkeit
reagiert, ist es unwahrscheinlich, dass er unter Druckschwankungen
leidet, für
die eine herkömmliche Flüssigkeitspumpe
anfällig
sein kann.
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14 zeigt
eine alternative Pumpe 62 bei einer Konfiguration, die
zu der in den 7 und 13 gezeigten
analog ist. Hier ist eine Gasstrahlpumpe zum Entfernen von Flüssigkeit
aus dem Abscheidungsbehälter 35 vorgesehen.
Ein Hochgeschwindigkeitsgasstrom (ein „Gasstrahl") wird durch eine Hochdruckgasquelle 100 (welche
die gleiche sein kann, wie die, die zum Bereitstellen beispielsweise
der Gasdichtung verwendet worden ist) dazu gebracht, zwangsläufig durch
den Kanal 102 zu strömen,
in der Figur von links nach rechts (Pfeil 106). Ein Ausgang
vom Abscheidungsbehälter 35 ist
im Wesentlichen rechtwinklig mit einer Venturidüse 103 verbunden,
durch die der Gasstrom strömt.
Die Venturidüse 103 engt
die Strömung
ein, was zu einer Zunahme der Partikelgeschwindigkeit und einer
entsprechenden Druckminderung führt.
Es ist diese Druckminderung, die den Niederdruck bereitstellt, um
die Flüssigkeit
aus dem Abscheidungsbehälter 35 zu
extrahieren. Noch einmal, diese Anordnung kann kontinuierlich arbeiten
und kann so angeordnet sein, dass sie eine stark steuerbare Pumpleistung bereitstellt.
Aufgrund des relativ einfachen Aufbaus und der Tatsache, dass sie
unter Verwendung von Merkmalen (der Hochdruckgasquelle 100)
betrieben werden kann, die in einer lithographischen Vorrichtung
bereits gegeben sind, bietet dieses Flüssig keitspumpendesign eine
möglicherweise
kosteneffektive und raumsparende Lösung. Das Fehlen von bewegbaren
Teilen bedeutet, dass sie außerordentlich
zuverlässig
sein kann.
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Eine
zur Gasstrahlpumpe analoge Pumpe kann unter Verwendung eines Flüssigkeitsstrahls
anstelle des Gasstrahls realisiert werden. Dies mag bevorzugt werden,
da der zugrundeliegende Mechanismus für diese Pumpenart die Impulsübertragung
ist, und eine Flüssigkeit
wie z. B. Wasser ist dabei wahrscheinlich aufgrund seiner höheren spezifischen Masse
besser als Gas. Darüber
hinaus kann sie viel robuster gegen Druckschwankungen sein, die
ein Phänomen
bei Zweiphasenströmungen
sind.
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15 zeigt
ein weiteres Beispiel, das nicht Teil der Erfindung ist, das auf
dem Konzept des Abscheidungsbehälters
beruht. Bei der gezeigten Anordnung wird eine einzelne kompatible
Zweiphasenpumpe 200 sowohl zum Extrahieren von Flüssigkeit aus
dem unteren Bereich des Abscheidungsbehälters 35 als auch
zum Bereitstellen der Hauptpumpleistung für den Niederdruckbereich im
Abscheidungsbehälter 35 verwendet.
Wie vorher ist eine Backup-Leitung 155 vorgesehen, die
mit einem Standardgaspumpsystem wie einer gemeinsamen Unterdruckeinrichtung 210 verbunden
sein kann. Ein Rückschlagventil 105 befindet
sich wie dargestellt zwischen der Hauptpumpleitung 165 und
der Backup-Leitung 155, um sicherstellen zu können, dass
die gemeinsame Unterdruckeinrichtung 210 keinerlei Flüssigkeit
aus dem Abscheidungsbehälter 35 pumpt.
Ein Vorteil dieser Anordnung besteht in der Reduzierung der Anzahl
von Komponenten, um das Konzept des Abscheidungsbehälters zu
implementieren, indem eine Einzelpumpe verwendet wird, um sowohl
die Flüssigkeits-
als auch die Gasbereiche des Abscheidungsbehälters 35 auszupumpen.
Eine Durchflussdrossel 107 kann gegeben sein, die den Druck
innerhalb des Abscheidungsbehälters 35 für eine bestimmte
Strömungsrate
auf einer fixen Druckdifferenz (Offset) relativ zum Umgebungsdruck
hält. Dies
dient als eine Alternative zu einem Druckregler – wenn die Strömung 14 pulsiert,
kompensiert die Strömung
durch die Durchflussdrossel 107 die Druckpulsationen im
Abscheidungsbehälter 35.
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16 ist
ein alternatives Beispiel, das nicht Teil der Erfindung ist, zu
dem vorstehend mit Bezug auf 15 beschriebenen,
das sich dahingehend unterscheidet, dass die Einzelpumpe 200,
die zum Leerpumpen des Gasbereichs des Abscheidungsbehälters 35 und
zum Entfernen der Flüssigkeit
daraus verwendet wird, so angeordnet ist, dass sie nur Flüssigkeit
entfernt. Die Druckstabilität
im Behälter
ist durch den Druckregler 108 und Gas, das durch die Leitung 155 von
der Flüssigkeit
abgeschieden worden ist, gegeben. Der Druckregler 108 hält den Druck im
Abscheidungsbehälter 35 auf
einem konstanten Pegel, indem eine druckabhängige Strömung hinzugefügt wird,
die eigentlich dazu dient, Strömungsschwankungen
in der Leitung 155 auszugleichen. Diese Anordnung kann
ein Evakuierungssystem mit einer geringeren Anzahl von Komponenten
bereitstellen, wodurch möglicherweise
eine erhöhte
Zuverlässigkeit
und Kosteneffektivität
gegeben ist.
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Das
Konzept einer Hauptpumpleitung 165, die sowohl mit Flüssigkeit
als auch mit Gas umgehen kann, in Verbindung mit einer Backup-Leitung 155 arbeitet
und nur auf der Gasabscheidung beruht, kann ebenfalls in ein Evakuierungssystem 30 implementiert
werden, das keinen Abscheidungsbehälter 35 oder Aufnahmebehälter 50 umfasst.
Stattdessen kann ein „geradlinig
durchgehendes" Pumpenkonzept
verwendet werden, wie es in 17 dargestellt ist.
Gemäß dieser
Ausführungsform
wird durch die Anwendung eines kompatiblen Zweiphasendruckreglers 300 auf
Druckstabilität/-regulierung geachtet.
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In
der
Europäischen Patentanmeldung Nr. 03257072.3 und
in der entsprechenden veröffentlichten
Europäischen Patentanmeldung EP 1
420 300 A ist die Idee einer doppelten oder zweistufigen
Immersionslithographievorrichtung offenbart. Eine derartige Vorrichtung
ist mit zwei Tischen zum Halten eines Substrats versehen. Pegelregulierende
Messungen werden mit einem Tisch in einer ersten Stellung ohne Immersionsflüssigkeit
durchgeführt,
und die Belichtung wird mit einem Tisch in einer zweiten Stellung durchgeführt, wo
Immersionsflüssigkeit
vorhanden ist. Alternativ weist die Vorrichtung nur einen Tisch auf.
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Obwohl
in diesem Text speziell auf die Verwendung der erfindungsgemäßen Vorrichtung
bei der Herstellung von integrierten Schaltungen hingewiesen werden
kann, sollte klar sein, dass eine derartige Vorrichtung viele weitere
Anwendungsmöglichkeiten
hat, wie zum Beispiel bei der Herstellung von integrierten optischen
Systemen, Leit- und Erfassungsmustern für Magnetblasenspeicher, Flachbildschirmen,
Flüssigkristall-Anzeigetafeln
(LCDs), Dünnschicht-Magnetköpfen und
dergleichen. Der Fachmann wird erkennen, dass im Kontext mit derartigen
alternativen Anwendungsmöglichkeiten
jede Benutzung der Begriffe „Wafer" oder „Die" in diesem Text jeweils als
Synonym für
die allgemeineren Begriffe „Substrat" und „Zielbereich" angesehen werden können. Das
Substrat, auf das hier Bezug genommen wird, kann vor oder nach der
Belichtung in zum Beispiel einem Track (ein Tool, das gewöhnlich eine Resist-Schicht
auf ein Substrat aufbringt und das belichtete Resist entwickelt),
einem Metrologie-Tool und/oder einem Inspektions-Tool bearbeitet
werden. Sofern anwendbar, kann die vorliegende Offenbarung für dieses
und weitere Substratbearbeitungs-Tools verwendet werden. Ferner
kann das Substrat mehr als einmal bearbeitet werden, beispielsweise
um einen mehrschichtigen integrierten Schaltkreis zu erzeugen, so
dass der hier verwendete Begriff Substrat sich auch auf ein Substrat
beziehen kann, das bereits mehrfach bearbeitete Schichten enthält.
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Die
hierin verwendeten Begriffe „Strahlung" und „Strahl" umfassen alle Arten
elektromagnetischer Strahlung, einschließlich ultravioletter (UV) Strahlung
(z. B. mit einer Wellenlänge
von oder von ca. 365, 248, 193, 157 bzw. 126 nm).
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Der
Begriff „Linse" kann sich dort,
wo es der Kontext erlaubt, auf jede bzw. auf Kombinationen verschiedener
Arten optischer Komponenten, die brechende und reflektierende optische
Komponenten mit umfassen, beziehen.
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Obwohl
spezielle Ausführungsformen
der Erfindung vorstehend beschrieben worden sind, kann die Erfindung
selbstverständlich
anders als beschrieben durchgeführt
werden.
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Ein
Flüssigkeitszufuhrsystem
wie das hierin betrachtete sollte weit ausgelegt sein. Bei bestimmten
Ausführungsformen
kann es ein Mechanismus oder eine Kombination von Strukturen sein,
die eine Flüssigkeit
in einen Raum zwischen dem Projektionssystem und dem Substrat und/oder
Substrattisch bringt. Es kann eine Kombination aus einer oder mehreren
Strukturen, einem oder mehreren Flüssigkeitseingängen, einem
oder mehreren Gaseingängen,
einem oder mehreren Gasausgängen,
und/oder einem oder mehreren Flüssigkeitsausgängen sein, die
Flüssigkeit
in den Zwischenraum bringen. Bei einer Ausführungsform kann eine Oberfläche des
Zwischenraums ein Teil des Substrats und/oder Substrattisches sein,
oder eine Oberfläche
des Zwischenraums kann eine Oberfläche des Substrats und/oder Substrattisches
vollständig
bedecken, oder der Zwischenraum kann das Substrat und/oder den Substrattisch
umhüllen.
Das Flüssigkeitszufuhrsystem kann
optional ferner ein oder mehrere Elemente zum Steuern von Stellung,
Menge, Qualität,
Form, Strömungsrate
oder allen weiteren Eigenschaften von Flüssigkeit enthalten.
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Die
vorstehenden Beschreibungen sollen illustrativ, nicht einschränkend sein.
Somit ist es dem Fachmann offensichtlich, dass bei der Erfindung,
so wie sie vorstehend beschrieben worden ist, Modifikationen durchgeführt werden
können,
ohne vom Umfang der nachstehenden Ansprüche abzuweichen. Die Erfindung
ist durch die Ansprüche
definiert.