JP2006140449A - リソグラフィ装置及びデバイス製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】動作中、屈折率が水のそれより高い浸漬液を含み含有される粒子の凝集のおそれがないリソグラフィ装置を提供する。
【解決手段】ステッパまたはスキャナとして用いられる投影露光型のリソグラフィ装置において、水よりも屈折率が高い液浸液として、１つまたは複数のハロゲン化アルカリ金属、例えばフッ化アルカリ金属、塩化アルカリ金属、臭化アルカリ金属、の水溶液を用いるものであり、その屈折率が１．５以上のものであることを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、リソグラフィ装置及びデバイス製造方法に関する。

リソグラフィ装置は、基板の対象部分上に所望のパターンを貼り付ける機械である。リソグラフィ装置は、たとえば集積回路（ＩＣ）の製造中に使用することができる。その状況下では、マスクなどのパターン形成手段を使用して、ＩＣの個々の層に対応した回路パターンを生成し、感光性材料の層（レジスト）を有した基板（たとえば、シリコン・ウェハ）上の対象部分（たとえば、ダイの一部分、１つ又は複数のダイを含む）上に、このパターンを写像することができる。一般に、１枚の基板は、連続して露光される隣接する対象部分の網目を含む。知られたリソグラフィ装置は、各対象部分が、１回で対象部分上にパターン全体を露光することによって照射される、いわゆるステッパと、各対象部分が、所与の方向（「走査」方向）に対して平行又は逆平行で同期して基板を走査しながら、所与の方向に投射ビームがパターンを走査することによって照射される、いわゆるスキャナとを含む。

投射システムの最終構成要素と基板の間のスペースを充填するために、比較的高い屈折率を有した液体、たとえば水、中にリソグラフィ投射装置中の基板を浸漬することが、提案されてきた。これの要点は、露光用放射の波長が、液体中ではより短くなるので、より小さなフィーチャの写像が、可能になるということである。（液体の効果は、システムの有効ＮＡを増加し、焦点深さも増加すると見なしてもよい）。他の浸漬用液体が、固体の粒子（たとえば、石英）をそのなかに懸濁させた水を含め、提案されてきた。

しかし、基板或いは基板及び基板テーブルを液体の浴中に沈めること（たとえば、米国特許第４，５０９，８５２号参照。これは、参照によってその全体が、本明細書に援用される。）は、走査による露光中、加速しなければならない液体の大きな物体があることを意味する。これには、追加の又はより強力なモーターが必要になり、液体中の乱れによって、不要で予測できない作用が、生じる恐れがある。

提案されている解決策の１つは、液体供給システムが、基板の特定領域の上だけで、かつ投射システムの最終要素と基板の間に（基板は、一般に表面面積が、投射システムの最終構成要素より広い）、液体閉じ込めシステムを使用して、液体を供給する解決策である。このように構成するために提案された１つの方法が、国際公開第９９／４９，５０４号に開示されており、参照によってその全体が、本明細書に援用される。図２及び図３に示すように、液体は、少なくとも１つの注入口ＩＮから基板上に、好ましくは最終構成要素に対する基板の移動方向に沿って供給され、投射システムの下を通過した後少なくとも１つの排出口ＯＵＴから排出される。すなわち、基板が、構成要素の下で負のＸ方向に走査されたとき、液体は、構成要素の正のＸ側で供給され、負のＸ側から引き取られる。図２に、液体が、注入口ＩＮから供給され、構成要素の他の側で、低圧源に接続された排出口ＯＵＴから引き取られる構成が、概略的に示してある。図２の説明図では、液体は、最終構成要素に対する基板の移動方向に沿って供給されているが、これは、そのようにする必要がない。様々な配向で及び数で注入口及び排出口を最終構成要素のまわりに配置することが可能であり、図３に、最終要素のまわりに規則的なパターンで、４組の、両側に排出口を有した注入口を設けた一実施例を示す。

提案されている他の解決策は、投射システムの最終構成要素と基板テーブルの間のスペースの少なくとも一部の境界に沿って延在するシール部材を、液体供給システムに設ける解決策である。図４に、そのような解決策を示す。シール部材は、Ｚ方向（光軸方向）でいくらか相対的な移動があるが、ＸＹ平面上、投射システムに対して実質的に静止状態である。シールは、シール部材と基板の表面の間に形成される。シールは、ガス・シールなどの非接触シールが好ましい。ガス・シールを有したそのようなシステムは、欧州特許出願第０３，２５２，９５５．４号に開示されており、その全体が、参照により本発明明細書に援用される。

欧州特許出願第０３，２５７，０７２．３号に、一対又は二重ステージの浸漬式リソグラフィ装置のアイデアが、開示されている。そのような装置は、二重ステージが、基板を支持するために設けられる。ステージを第１の位置に置き、浸漬用液体がない状態で、レベル合わせ用の測定が実行され、ステージを第２の位置に置き、そこには浸漬用液体があって、露光が実行される。或いは、装置は、ステージを１つだけ有する。

本発明は、どのような浸漬式リソグラフィ装置にも、しかし、特にこれに限定されないが、上記で言及したそのようなタイプに適用することができる。

水は、屈折率が比較的高いので（１．４）、通常浸漬液として使用される。しかし、最適に使用するためには、屈折率が、さらにより高いこと、通常約１．６が望まれる。アルカリ硫酸塩を浸漬液中に含めて水の屈折率を高めることが、提案されている。これによって、浸漬液の屈折率特性が向上するが、硫酸塩が１９３ｎｍにおいて強い光吸収度を有するので、液体の透過率が著しく減少する。さらに、浸漬液のコストが増加する。

溶質又は他の粒子の浸漬液への添加に関する他の問題は、液体中での粒子の凝集又は他の不均質性の形成の可能性である。そのような不均質性は、投射ビームの局地的な散乱を生じ、したがって写像されたパターン中に潜在的な欠陥がある恐れがある。

典型的な浸漬式リソグラフィ・システムでは、投射システム中の最後の光学部品は、通常浸漬液中に浸漬される。この光学部品を製作するために使用される共通の材料は、ＣａＦ_２である。しかし、ＣａＦ_２は、ゆっくりと水中に溶け、その水は、一般に浸漬液として使用される。したがって、この光学部品の交換は、望ましい場合よりも要求される場合がしばしばである。

本発明の目的は、動作中、屈折率が、水の屈折率より高い浸漬液を含み、上記で議論した問題の１つ又は複数の問題に対処するリソグラフィ装置を提供することである。

本発明の態様によれば、
放射の投射ビームを供給するための照明システムと、
投射ビームにその断面中においてパターンを付与するように働くパターン形成手段を支持するための支持構造と、
基板を保持するための基板テーブルと、
基板の対象部分上にパターン形成されたビームを投射するための投射システムとを含み、
前記投射システムの最終構成要素と前記基板の間のスペースを液体で充填するための液体供給システムを特徴とし、
その液体が、１つ又は複数のハロゲン化アルカリ金属の水溶液を含む、リソグラフィ装置が、提供される。

本発明の装置の浸漬液は、１つ又は複数のハロゲン化アルカリ金属の水溶液を含む。ハロゲン化アルカリ金属（ハロゲン化アルカリ）は、通常屈折率が大きく、したがって浸漬液中にそれらを含めると、液体の屈折率が増加する。使用されるハロゲン化アルカリ金属の性質及び濃度を調整することによって、液体の屈折率を、１．６の最適値にする、又はそれに近づけるように、操作することができる。

ハロゲン化アルカリのファミリーは、様々な異なる光学的吸収パターンを有する。したがって、ハロゲン化アルカリは、使用される投射ビームの波長における光吸収が低くなるように、選択することができる。そのようにして、投射ビームは、透過率を高く維持することができる。さらに、ハロゲン化アルカリは、水中によく溶け、したがって溶液全体中への塩の均一な分布を容易に達成することができる。これは、投射ビームの散乱を避ける助けとなり得る。

本発明の好ましい実施例では、ハロゲン化アルカリ金属は、フッ化アルカリ金属、特にフッ化ナトリウム又はフッ化セシウムである。浸漬液中にフッ化塩があると、液体中のＣａＦ_２光学部品の溶解度が、低下する。したがって、浸漬液中に浸漬されるＣａＦ_２構成成分の分解が低減され、それらの寿命が延ばされる。フッ化ナトリウム及びフッ化セシウムには、水中への溶解度が高く、重要な波長、たとえば１９３ｎｍにおいて光吸収が低いという特別の利点がある。したがって、これらの材料を使用して、投射ビームの透過性を高め、一方浸漬される構成成分の寿命も向上させる。

本発明の他の態様によれば、
放射の投射ビームを供給するための照明システムと、
投射ビームにその断面中においてパターンを付与するように働くパターン形成手段を支持するための支持構造と、
基板を保持するための基板テーブルと、
基板の対象部分上にパターン形成されたビームを投射するための投射システムと、
前記投射システムの最終構成要素と前記基板の間のスペースを液体で充填するための液体供給システムとを含み、
液体供給システムが、少なくとも第１の構成成分を第２の構成成分と混合して前記液体を形成するためのミキサを含むことを特徴とする、リソグラフィ装置が、提供される。

本発明の一実施例では、第１の構成成分は、溶剤であり、第２の構成成分は、濃縮物であり、したがって混合ステップが溶液を形成する。溶液の混合によって、粒子の凝集が起こり得ず、確実に均質な液体になることを意味する。最良の結果を得るために、溶液は、液体供給システムの一部分の流体室中で連続的に混合される。そのような室中に、又はどこかにあるミキサは、磁石攪拌器又は機械的攪拌器を使用してよい。

異なる溶液屈折率は、投射ビームの光路長に影響することになり、したがって溶液の濃度は、追加のレンズ調節パラメータとして使用することができるはずである。これを達成するために、測定器が、溶液の濃度を測定し、制御器が、使用される濃縮物の量を制御する。

代替実施例では、第１及び／又は第２の構成成分の量、並びに任意選択による他の構成成分は、液体の１つ又は複数の物理的性質を制御又は調節するために、制御又は調節されてよい。たとえば、液体は、２以上の異なる濃縮物、並びに溶剤を含んでよく、２以上の異なる濃縮物の量が、調節可能である。この実施例は、前記液体の性質を制御するために、測定装置を使用して液体の性質（たとえば、濃度、粘度又は屈折率）を測定し、制御器を使用して液体中の１つ又は複数の構成成分の量を制御するステップを含んでよいはずである。制御器は、自動的でもよく又はユーザが手動で操作してもよい。

この実施例は、ユーザが、液体の物理的性質を調整して、リソグラフィ・ツールの動作を最適化することを可能にする。たとえば、粘度を調節して、液体の物理的及び動的な流体動作を最適化し、次に泡立ったり、結合して振動したり、摩擦があったり、及び／又は熱放散があったりすることを、ことによっては低減することができる。屈折率を調整して、特定の選択した用途について写像を最適化してよく、或いは屈折率の変化から生じる光損失又は偏光解消を最小にしてよい。したがって、本発明のこの実施例では、ユーザが、露光間に、必要に応じてどのようにも液体の組成を調節することによって、液体の物理的性質を制御することが可能になる。

上記に述べた実施例のそれぞれで使用される濃縮物は、ハロゲン化アルカリ、或いは他のすべての可溶ミネラル塩又は可溶有機物を含んでよい。そのような濃縮物が高価である場合があるので、濃縮物を再使用することが望ましく、したがって、液体供給システムが、溶剤から濃縮物を分離する濃縮物セパレータを含むことができる。したがって、濃縮物は、溶剤及びあれば不純物を除去して、再使用することができるはずである。

本発明の他の態様によれば、
基板を設けるステップと、
照明システムを使用して放射の投射ビームを供給するステップと、
投射ビームにその断面においてパターンを付与するために、パターン形成手段を使用するステップと、
放射のパターン形成されたビームを基板の対象部分上に投射するステップとを含み、
基板と、前記投射するステップ中で使用される投射システムの最終構成要素との間のスペースを充填するために、１つ又は複数のハロゲン化アルカリ金属の水溶液を含む液体を供給することを特徴とする、装置製造方法が提供される。

本発明の他の態様によれば、
基板を設けるステップと、
照明システムを使用して放射の投射ビームを供給するステップと、
投射ビームにその断面においてパターンを付与するために、パターン形成手段を使用するステップと、
放射のパターン形成されたビームを基板の対象部分上に投射するステップと、
基板と、前記投射するステップ中で使用される投射システムの最終構成要素との間のスペースを充填するために、液体を供給するステップとを含み、
第１の構成成分と第２の構成成分を連続的に混合して、前記液体を生成することを特徴とする、装置製造方法が提供される。前記第１及び第２の構成成分は、たとえば溶剤及び濃縮物である。この態様の特定の実施例によれば、この方法は、前記液体を生成するために使用される前記第１及び／又は第２の構成成分の量を制御して、液体の１つ又は複数の物理的性質を制御するステップをさらに含む。

本発明の他の態様によれば、１つ又は複数のハロゲン化アルカリ金属の水溶液が提供され、この水溶液は、以下に示す性質の１つ又は複数、好ましくはすべてを有する。
（ａ）有機成分の含有量が、５ｐｐｂ又はそれより少なく、好ましくは１ｐｐｂ又はそれより少ないこと。
（ｂ）寸法５０ｎｍ又はそれより大きい粒子の粒子含有量が、浸漬液１ｍｌ当り２個より少なく、好ましくは寸法５０ｎｍ又はそれより大きい粒子が、浸漬液１ｍｌ当り０．５個より少ないこと。
（ｃ）溶解酸素濃度が、１５ｐｐｂ又はそれより少なく、好ましくは５ｐｐｂ又はそれより少ないこと。
（ｄ）二酸化ケイ素含有量が、５００ｐｐｔ又はそれより少なく、好ましくは１００ｐｐｔ又はそれより少ないこと。

本発明の他の態様によれば、水又は水溶液である液体の屈折率を増加するための作用剤として、１つ又は複数のハロゲン化アルカリ金属を使用し、前記液体が、リソグラフィ装置中に在る投射システムの最終構成要素と基板の間のスペースを充填する。本発明の他の態様によれば、液体中のＣａＦ_２成分の分解を低減するための作用剤として、フッ化アルカリ金属を使用し、前記液体が、リソグラフィ装置中に在る投射システムの最終構成要素と基板の間のスペースを充填する。

ＩＣ製造中でのリソグラフィ装置の使用について、本明細書で具体的に言及することがあるが、本明細書で述べるリソグラフィ装置は、光集積システム、磁気領域メモリ用の誘導及び検出パターン、液晶表示装置（ＬＣＤ）、薄膜磁気ヘッドなど他の用途を有することができることを理解すべきである。そのような代替用途の文脈において、用語「ウェハ」又は「ダイ」の本明細書におけるいかなる使用も、それぞれより一般的な用語「基板」又は「対象部分」と同義であると見なしてよいことを、当業者は、理解するはずである。本明細書で言及される基板は、露光の前又はその後に、たとえばトラック（レジスト層を基板に塗布し、露光されたレジストを現像するツール）、測定ツール又は検査ツール中で処理されてよい。適用できる場合、本明細書での開示は、そのような及び他の基板処理ツールに適用することができる。さらに、基板は、たとえば複数層のＩＣを生成するために、１度より多く処理されてよく、したがって本明細書で使用される用語「基板」は、複数の処理された層をすでに含む基板を呼ぶこともある。

本明細書で使用される用語「放射」及び「ビーム」は、紫外線（ＵＶ）（たとえば、波長が、３６５、２４８、１９３、１５７又は１２６ｎｍ）を含め、すべてのタイプの電磁放射を包含する。

本明細書で使用される用語「パターン形成手段」は、基板の対象部分中にパターンを生成するために、投射ビームにその断面においてパターンを付与するために使用することができる手段をいうものとして、広く解釈すべきである。投射ビームに付与されたパターンは、基板の対象部分中に望まれるパターンと完全には対応しないことがあることに、留意すべきである。一般に、投射ビームに付与されたパターンは、集積回路などの、対象部分中に生成されているデバイス中の特定の機能層に対応することになる。

パターン形成手段は、透過型又は反射型とすることができる。パターン形成手段の実施例には、マスク、プログラム可能ミラー・アレイ、プログラム可能ＬＣＤパネルが含まれる。マスクは、リソグラフィではよく知られており、バイナリー、交互位相シフト、減衰位相シフト、並びに様々なハイブリッド・マスクのタイプが含まれる。プログラム可能なミラー・アレイの例は、行列構成の小さなミラーを使用し、各ミラーは、互いに異なる方向に入射放射ビームを反射するように、個々に傾けることができる。このようにして、ビームが反射されて、パターンが形成される。パターン形成手段の各実施例では、支持構造は、フレーム又はテーブルとしてよく、たとえばそれは、必要に応じて固定又は可動としてよく、それは、パターン形成手段が、たとえば投射システムに対して所望の位置にあることを保証することができる。本明細書での用語「レチクル」又は「マスク」のどのような使用も、より一般的な用語「パターン形成手段」と同義であると考えてよい。

本明細書で使用される用語「投射システム」は、たとえば使用される露光用放射に適するような、或いは浸漬液の使用又は真空の使用など他の要因に適するような、屈折光学システム、反射光学システム及び反射屈折光学システムを含め、様々なタイプの投射システムを包含するものとして広く解釈すべきである。本明細書での用語「レンズ」のどのような使用も、より一般的な用語「投射システム」と同義であると考えてよい。

照明システムは、放射の投射ビームを導波し、整形し又は制御するための屈折型、反射型及び反射屈折型の光学的構成要素を含め、様々なタイプの光学的構成要素を含んでもよく、そのような構成要素は、以下で総称的に又は個別に「レンズ」として呼ばれることもある。

リソグラフィ装置は、２（二重ステージ）以上の基板テーブル（及び／又は２以上のマスク・テーブル）を有したタイプのものとしてよい。そのような「複数ステージ」の機械では、追加のテーブルを並行に使用してよく、或いは１つ又は複数のテーブル上で準備ステップを実施し、一方他の１つ又は複数のテーブルを使用して露光してよい。

ここで、本発明の実施例について、例としてだけで、添付の概略図面を参照して述べる。図面では、対応する参照記号は、対応する部品を表す。

図１に、本発明の特定の実施例によるリソグラフィ装置の概略図を示す。この装置は、
放射（たとえば、ＵＶ放射）の投射ビームＰＢを供給するための照明システム（照明装置）ＩＬと、
パターン形成手段（たとえば、マスク）ＭＡを支持し、アイテムＰＬに対してパターン形成手段を正確に位置決めするための第１の位置決め手段ＰＭに接続された、第１の支持構造（たとえば、マスク・テーブル）ＭＴと、
基板（たとえば、レジスト被覆ウェハ）Ｗを保持し、アイテムＰＬに対して基板を正確に位置決めするための第２の位置決め手段ＰＷに接続された、基板テーブル（たとえば、ウェハ・テーブル）ＷＴと、
基板Ｗの対象部分Ｃ（たとえば、１つ又は複数のダイを含む）上に、パターン形成手段ＭＡによって投射ビームＰＢに付与されたパターンを写像するための投射システム（たとえば、屈折投射レンズ）ＰＬとを含む。

この図１に示すように、装置は、透過型のタイプ（たとえば、透過型マスクを使用する）のものである。或いは、この装置は、反射型のタイプ（たとえば、上記で言及したタイプのプログラム可能なミラー・アレイを使用する）のものとしてもよい。

照明装置ＩＬは、放射のビームを放射源ＳＯから受け取る。放射源及びリソグラフィ装置は、たとえば放射源がエキシマ・レーザであるとき、別の実体としてよい。そのような場合、放射源は、リソグラフィ装置の一部をなすとは見なさず、放射ビームは、たとえば適切な導波用ミラー及び／又はビーム・エクスパンダを含むビーム配送システムＢＤの助けによって、放射源ＳＯから照明装置ＩＬに送られる。他の場合、放射源は、たとえば放射源が水銀ランプのとき、装置と一体としてよい。放射源ＳＯ及び照明装置ＩＬは、ビーム配送システムＢＤが必要な場合はそれとともに、放射システムと呼ぶことがある。

照明装置ＩＬは、ビームの角強度分布を調節するための調節手段ＡＭを含んでよい。一般に、照明装置の瞳面上の強度分布の少なくとも外側及び／又は内側の半径方向範囲（一般にそれぞれ外側σ及び内側σと呼ばれる）は、調節することができる。さらに、照明装置ＩＬは、一般に、インテグレータＩＮ及びコンデンサＣＯなど様々な他の構成要素を含む。照明装置は、投射ビームＰＢと言われる、所望の一様性及び強度分布をその断面において有した放射の調整されたビームを供給する。

投射ビームＰＢは、マスク・テーブルＭＴ上に保持されたマスクＭＡ上に入射される。マスクＭＡを横切った後、投射ビームＰＢは、基板Ｗの対象部分Ｃ上にビームを合焦するレンズＰＬを通過する。第２の位置決め手段ＰＷ及び位置センサＩＦ（たとえば、干渉計）の助けで、基板テーブルＷＴは、正確に、たとえばビームＰＢの光路中に別の対象部分Ｃを位置決めするために、移動することができる。同様に、第１の位置決め手段ＰＭ及び他の位置センサ（図１に、明示して示さず）は、たとえばマスク・ライブラリから機械的に取り出した後又は走査中に、ビームＰＢの光路に対してマスクＭＡを正確に位置決めするために、使用することができる。一般に、対物テーブルＭＴ及びＷＴの移動は、長行程モジュール（粗い位置決め用）及び短行程モジュール（微細な位置決め用）の助けによって実現されることになり、それらは、位置決め手段ＰＭ及びＰＷの一部分を構成する。しかし、ステッパの場合（スキャナとは違って）、マスク・テーブルＭＴは、短行程アクチュエータだけに接続することがあり、又は固定することがある。マスクＭＡ及び基板Ｗは、マスク位置合わせマークＭ１、Ｍ２及び基板位置合わせマークＰ１、Ｐ２を使用して位置合わせされてよい。

この図１に示した装置は、以下の好ましいモードで使用することができる。
１．ステップ・モードでは、マスク・テーブルＭＴ及び基板テーブルＷＴは、基本的に静止させて置き、一方投射ビームに付与されたパターン全体は、１回（すなわち、１回の静的露光）で対象部分Ｃ上に投射される。次に、基板テーブルＷＴは、別の対象部分Ｃを露光することができるように、Ｘ方向及び／又はＹ方向にシフトされる。ステップ・モードでは、露光フィールドの最大サイズによって、１回の静的露光で写像される対象部分Ｃのサイズが限定される。
２．スキャン・モードでは、マスク・テーブルＭＴ及び基板テーブルＷＴは、投射ビームに付与されたパターンが対象部分Ｃ上に投射される間（すなわち、１回の動的露光）、同期して走査される。マスク・テーブルＭＴに対する基板テーブルＷＴの速度及び方向は、倍率（縮小率）及び投射システムＰＬの写像反転特性によって決定される。スキャン・モードでは、露光フィールドの最大サイズによって、１回の動的露光中の対象部分の幅（非走査方向で）が限定され、一方、走査するための移動長さによって、対象部分の高さ（走査方向で）が決定される。
３．他のモードでは、マスク・テーブルＭＴは、基本的に静止させておいてプログラム可能なパターン形成手段を保持し、基板テーブルＷＴは、投射ビームに付与されたパターンが、対象部分Ｃ上に投射されている間、移動又は走査される。このモードでは、一般に、パルス状放射源が使用され、プログラム可能なパターン形成手段が、基板テーブルＷＴの移動の後毎に、又は走査中の連続する放射パルス間中に、必要に応じて更新される。この動作モードは、上記で言及したようなタイプのプログラム可能なミラー・アレイなどのプログラム可能なパターン形成手段を使用するマスクを使用しないリソグラフィに、容易に適用することができる。

上記に述べた使用モードについて組み合わせ及び／又はそれを変更したものを、或いはまったく異なる使用モードを使用してもよい。

図５に、本発明の実施例での、投射システムと基板ステージの間にある流体貯蔵容器１０を示す。流体貯蔵容器１０は、屈折率が比較的高く、注入口／排出口導管１３から供給される液体１１で、充填される。液体を収容する液体源が通常設けられ、それは、注入口導管１３から貯蔵容器を充填するために、使用される。液体は、投射ビームの放射の波長が、空中又は真空中より液体中で短くなり、それによってフィーチャをより細かく解像することを可能にする効果を有する。投射システムの解像度の限界は、とりわけ投射ビームの波長及びシステムの開口数によって決定されることが、よく知られている。液体の存在は、有効開口数を増加するものと考えてもよい。さらに、一定の開口数で、液体は、フィールド深さを増加する効果がある。

図５に、本発明で使用するための液体供給システムも示す。

貯蔵容器１０は、投射システムの写像フィールドのまわりで基板への非接触シールを形成し、したがって液体が閉じ込められて、基板表面と投射システムの最終構成要素の間のスペースを充填する。貯蔵容器は、投射システムＰＬの最終構成要素の下及びそれを囲繞して位置決めされたシール部材１２から形成される。液体は、投射システムの下で、かつシール部材１２内のスペース中に注入される。シール部材１２は、投射システムの最終構成要素の少し上に延在し、液体のバッファを設けて最終構成要素より上に、液体の水平面を上げる。シール部材１２は、その上部末端部で、投射システムのステップ又はその最終構成要素に密着して適合する内側の周辺部を有し、それはたとえば円形でよい。内側の周辺部は、その底部では、たとえば長方形の、ただし、そうである必要はないが、写像フィールドの形状に密着して適合する。

液体は、シール部材１２の底部と基板Ｗの表面の間のガス・シール１６によって、貯蔵容器中に閉じ込められる。ガス・シールは、ガス、たとえば空気又は合成空気、しかし好ましくはＮ_２又は他の不活性ガスから形成され、ガスは、圧力下で、注入口１５からシール部材１２と基板の間のギャップに供給され、排出口１４から抽出される。ガス注入口１５での過圧、排出口１４での真空レベル及びギャップの形状は、内側に向いた高速空気流を起こして液体を閉じ込めるように、構成される。

ガス排出システムは、システムから液体を除去するために使用することもでき、したがって液体除去手段として働く。これは、ガス注入口圧力を減少し、真空システムによる液体の吸い出しを可能にすることによって達成され、それは、液体、並びにシールを形成するために使用されるガスを処理するように、容易に構成することができる。このようにして、ガス排出システムは、露光後、基板表面から余分な水を除去するために、使用することができる。基板Ｗは、システムから取り外され、基板が、ガス排出口１４を通過するとき、液体は、真空システムによって除去される。

図２、図３及び図４に、本発明の代替実施例の液体供給システムを示す。これらのシステムの細部は、上記でさらに議論している。

本発明の装置は、通常、浸漬液又は浸漬液の少なくとも１つの構成成分（又は原料）を収容した、液体源を含む。たとえば、液体源は、ハロゲン化アルカリの濃縮溶液（たとえば、２Ｍより高い濃度、たとえば５Ｍより高い濃度）を収容してよく、又はそれは、固体の形でハロゲン化アルカリを収容してもよい。濃縮溶液又は固体は、以下に述べるように、流体貯蔵容器１１中に入れる前に、希釈する又は溶かしてもよい。

本発明の浸漬液は、１つ又は複数のハロゲン化アルカリを含む水溶液である。溶液中で使用されるハロゲン化アルカリは、たとえばその屈折率、吸収特性及び水中への溶解度に基づき、選択される。特に、ハロゲン化アルカリの屈折率は、水の屈折率より大きくすべきである。ハロゲン化アルカリの近似的な屈折率は、以下の表１に示してある。

浸漬液は、屈折率が、１．４より大きいことが好ましく、好ましくは１．５又はそれより大きく、より好ましくは約１．６であることである。ハロゲン化アルカリの性質及び濃度は、所望の屈折率を達成するために、変更することができる。ハロゲン化アルカリの典型的な濃度は、０．０１Ｍ〜２Ｍの範囲内で、たとえば０．１Ｍ〜１Ｍである。

使用されるハロゲン化アルカリは、通常、浸漬液が、投射ビームの波長において低光吸収であるように、選択される。通常、ハロゲン化アルカリは、１９３ｎｍ及び／又は２４８ｎｍで、光吸収が低いハロゲン化アルカリである。しかし、投射ビームとして別の波長を使用する場合、ハロゲン化アルカリの選択は、それに応じて変更することができる。ハロゲン化アルカリに対する近似的室温吸収端値（単位ｎｍ）は、以下の表２に与えてある。

水中への高溶解度を有したハロゲン化アルカリを使用することは、有利である。冷水中へのハロゲン化アルカリの溶解度についての近似値は、以下の表３に与えてある。（ｇ／１００ｃｃで測定）。

本発明の一実施例では、１９３ｎｍ及び２４８ｎｍにおいて浸漬液の吸収を最小にするために、及び所望の範囲内の屈折率を設定するために、好ましいハロゲン化アルカリには、塩化アルカリ金属、臭化アルカリ金属及びヨウ化アルカリ金属、特に塩化アルカリ金属及びヨウ化アルカリ金属が含まれる。さらに好ましいハロゲン化アルカリには、ハロゲン化ナトリウム、ハロゲン化カリウム、ハロゲン化ルビジウム及びハロゲン化セシウムが含まれる。

本発明の代替実施例では、使用されるハロゲン化アルカリ金属は、フッ化物である。この実施例には、浸漬液中に浸漬されるＣａＦ_２構成成分の寿命が、浸漬液中へのＣａＦ_２の溶解度を低減することによって、増加するという利点がある。好ましいフッ化アルカリ金属は、ＮａＦ及びＣｓＦである。ＮａＦは、吸収が特に１９３ｎｍにおいて低く、したがって１９３ｎｍのツール中で使用するのに適している。しかし、ＣｓＦは、水中にもっと著しく可溶性であり、１９３ｎｍにおいて極めて高い屈折率を有すると考えられる。したがって、どちらの材料も、有利にも本発明のこの実施例中に使用することができる。

例としてだけで、以下で、純水中及びＮａＦ溶液中のＣａＦ_２の溶解度を比較する。

ＣａＦ_２についての溶解度定数Ｋ^ＳＰは、３．９ｅ−１１Ｍ^３であり、ここでＫ^ＳＰ＝［Ｃａ^２＋］^＊［Ｆ⁻］^２である。したがって、純水中では、
Ｋ^ＳＰ＝［Ｃａ^２＋］^＊［Ｆ⁻］^２＝［Ｃａ^２＋］^＊［２^＊Ｃａ^２＋］^２＝４^＊［Ｃａ^２＋］^３＝３．９ｅ−１１Ｍ^３
［Ｃａ^２＋］＝２．１ｅ−４Ｍ
すなわち、平衡状態で、ＣａＦ_２の２．１ｅ−４モルが、１ｌの水中に溶けることになる。

同様に、０．０１ＭのＮａＦ溶液中では、
Ｋ^ＳＰ＝［Ｃａ^２＋］^＊［Ｆ⁻］^２＝［Ｃａ^２＋］^＊［２^＊Ｃａ^２＋＋０．０１Ｍ］^２＝３．９ｅ−１１Ｍ^３
［Ｃａ^２＋］が、０．０１Ｍより非常に小さいので、
［２^＊Ｃａ^２＋＋０．０１Ｍ］〜［０．０１Ｍ］
及び、
Ｋ^ＳＰ＝［Ｃａ^２＋］^＊［０．０１Ｍ］^２＝３．９ｅ−１１Ｍ^３
及び、
［Ｃａ^２＋］＝３．９ｅ−７Ｍ

したがって、ＣａＦ_２の溶解度は、純水と比較して０．０１ＭのＮａＦ中、ファクタ１０００だけ減少する。これによって、純水と比較して、ＣａＦ_２構成成分の分解の著しい低減が、０．０１ＭのＮａＦ中で起きることになることが、示される。

本発明中で使用される特に好ましい浸漬液は、上記で述べた１つ又は複数のハロゲン化アルカリ金属の水溶液であり、その水溶液は、以下の性質の１つ又は複数の、好ましくはすべてを有する。
（ａ）有機成分の含有量が、５ｐｐｂ又はそれより少なく、好ましくは１ｐｐｂ又はそれより少ないこと。
（ｂ）寸法５０ｎｍ又はそれより大きい粒子の粒子含有量が、浸漬液１ｍｌ当り２個より少なく、好ましくは寸法５０ｎｍ又はそれより大きい粒子が、浸漬液１ｍｌ当り０．５個より少ないこと。
（ｃ）溶解酸素濃度が、１５ｐｐｂ又はそれより少なく、好ましくは５ｐｐｂ又はそれより少ないこと。
（ｄ）二酸化ケイ素含有量が、５００ｐｐｔ又はそれより少なく、好ましくは１００ｐｐｔ又はそれより少ないこと。

水溶液が、好ましくは２以上、より好ましくは３以上の上記の性質を有することである。水溶液が、５〜８のｐＨ、好ましくは６〜８のｐＨを有することも好ましい。一実施例では、水溶液は、アルカリ金属塩濃度が、０．０１Ｍ〜２Ｍである。或いは、水溶液は、浸漬液として使用する前に希釈するようになされた、濃縮された溶液でもよい。この場合、水溶液は、通常、アルカリ金属塩濃度が、少なくとも２Ｍ、たとえば少なくとも５Ｍである。

水溶液は、図６に示す装置を使用して調合してよい。この図から分かるように、濃縮物フィーダ２１が、使用される濃縮物の備えを貯蔵する。適切な場合、２以上の濃縮物フィーダ２１、３１が、使用される２以上の濃縮物の備えを貯蔵するために、存在してよい。上記で述べたように、１つ又は複数の濃縮物が、ハロゲン化アルカリであることが好ましいが、濃縮物は、その結果得られる溶液の屈折率を変化させる可溶性塩、可溶性有機物又はナノ粒子の任意のものとすべきである。或いは、濃縮物は、ハロゲン化アルカリの可溶性塩、可溶性有機物又はナノ粒子を含む高度に濃縮された溶液としてもよい。この場合、ハロゲン化アルカリの可溶性塩、可溶性有機物又はナノ粒子の濃縮物中の濃度は、通常少なくとも２Ｍである。濃縮物は、濃縮物フィーダ２１から流体マニホールド２０に注入口２２を通して送られ、一方任意選択の第２の濃縮物は、濃縮物フィーダ３１から流体マニホールドに注入口３２を通して送られる。溶剤源２３が、同時に、流体マニホールド２０に溶剤を供給する。溶剤及び／又は各濃縮物は、流体マニホールド中で互いに混合されて、所望の性質、たとえば粘度及び屈折率を有した溶液を生成する。流体マニホールド中の溶液は、混合手段２８を使用して連続的に混合され、完全に均質な混合液を生成する。混合手段は、たとえば磁石が流体マニホールド中に在り、電磁石の励磁によって、流体マニホールドの内側をまわって磁石を移動させる磁石ベースの混合システムとすることができる。磁石が、上部又は底部だけでなく流体マニホールド２０全体をまわって移動することを保証するために、磁石は、溶液の密度と同様の密度を好ましくは有すべきである。これによって、混合液全体は、均等に混合されることが保証される。或いは、機械的攪拌器を使用することができるはずである。気泡が投射システムの下の浸漬液に搬送され、基板の露光にエラーを引き起こすことがあるはずなので、溶液を混合するための方法は、混合液中への気泡の混入を好ましくは避けるべきである。溶液を連続的に混合することによって、溶液の粒子と粒子の相互作用が、支配するのを許容されず、粒子の凝集が起こらない。均質な混合液が、流体貯蔵容器１１中に送られ、溶液は、貯蔵容器から排出口１８を経由して除去される。次に、新しい溶液が、貯蔵庫１１に連続的に供給され、そこから除去され、粒子の蓄積が起こらない。溶液は、排出口１８から濃縮物セパレータ２５に送られ、溶剤から各濃縮物を分離してよい。次に、濃縮物は、管２６（及び任意選択で３４）を通じて濃縮物フィーダ２１（及び任意選択で３１）に送り返され、再使用することができる。溶剤は、不純物があればそれとともに、管２７を経由して除去することができる。

流体マニホールド２０中にフィーダ２１から送られる濃縮物の量は、制御器３０によって制御されてよい。同様に、フィーダ３１から送られる濃縮物の量は、制御器３３によって制御されてよい。流体マニホールド２０に入れられる各濃縮物の量は、溶液の性質、たとえば粘度又は屈折率を変更するために、調節されてよい。測定装置２９を使用して、流体マニホールド２０中の溶液の１つ又は複数の物理的性質、たとえば１つ又は複数の濃縮物の濃度、屈折率、リソグラフィ装置の投射システム中で適用される波長における放射の吸収、又は粘度を決定してもよい。この測定の結果は、制御器３０及び任意選択の３３に送られ、溶液の性質に関して連続的にフィードバックしてもよい。投射ビームの光路中の溶液の濃度は、光路長に影響し、したがって濃縮の強度を、追加のレンズ調節パラメータとして使用することもできるはずである。溶液の粘度及び屈折率は、同様に調節することもできるはずである。

本発明の具体的実施例を上記に述べてきたが、本発明は、述べたようにとは違って実施できることを認識されたい。本明細書の記載は、本発明を限定すると企図されたものではない。

本発明の実施例によるリソグラフィ装置を示す図である。 液体供給システムの例を示す図である。 図２の液体供給システムの注入口及び排出口の配向の例を示す図である。 本発明の代替実施例による液体供給システムを示す図である。 本発明の代替実施例による液体供給システムを示す図である。 本発明の他の代替実施例による液体供給システムを示す図である。

Claims (26)

1. 放射の投射ビームを供給するための照明システムと、
   前記投射ビームにその断面中においてパターンを付与するように働くパターン形成手段を支持するための支持構造と、
   基板を保持するための基板テーブルと、
   前記基板の対象部分上に前記パターン形成されたビームを投射するための投射システムとを含み、
   前記投射システムの最終構成要素と前記基板の間のスペースを液体で充填するための液体供給システムを特徴とし、
   前記液体が、１つ又は複数のハロゲン化アルカリ金属の水溶液を含む、リソグラフィ装置。
2. 前記液体供給システムが前記液体又は前記液体の少なくとも１つの構成成分を収容する液体源を含む、請求項１に記載のリソグラフィ装置。
3. 前記ハロゲン化アルカリ金属がフッ化アルカリ金属である、請求項１に記載のリソグラフィ装置。
4. 前記フッ化アルカリ金属がＮａＦ又はＣｓＦである、請求項３に記載のリソグラフィ装置。
5. 前記ハロゲン化アルカリ金属が塩化アルカリ金属又は臭化アルカリ金属である、請求項１に記載のリソグラフィ装置。
6. 前記ハロゲン化アルカリ金属がハロゲン化ナトリウム、ハロゲン化カリウム、ハロゲン化ルビジウム又はハロゲン化セシウムである、請求項１に記載のリソグラフィ装置。
7. 前記液体が１．５又はそれより大きい屈折率を有する、請求項１に記載のリソグラフィ装置。
8. 水又は水溶液である液体の屈折率を増加するための作用剤としての１つ又は複数のハロゲン化アルカリ金属の使用であって、
   前記液体がリソグラフィ装置中に在る投射システムの最終構成要素と基板の間のスペースを充填している、使用。
9. 液体中でのＣａＦ_２成分の分解を低減するための作用剤としてのフッ化アルカリ金属の使用であって、
   前記液体がリソグラフィ装置中に在る投射システムの最終構成要素と基板の間のスペースを充填している、使用。
10. 放射の投射ビームを供給するための照明システムと、
    前記投射ビームにその断面中においてパターンを付与するように働くパターン形成手段を支持するための支持構造と、
    基板を保持するための基板テーブルと、
    前記基板の対象部分上に前記パターン形成されたビームを投射するための投射システムと、
    前記投射システムの最終構成要素と前記基板の間のスペースを液体で充填するための液体供給システムとを含み、
    前記液体供給システムが、少なくとも第１の構成成分を第２の構成成分と混合して前記液体を形成するためのミキサを含むことを特徴とする、リソグラフィ装置。
11. 前記液体供給システムが前記第１及び／又は第２の構成成分の量を制御するための制御器を含む、請求項１０に記載のリソグラフィ装置。
12. 前記液体供給システムが前記液体の１つ又は複数の性質を測定するための測定装置を含む、請求項１０に記載のリソグラフィ装置。
13. 前記第１の構成成分が溶剤であり、前記第２の構成成分が濃縮物である、請求項１０に記載のリソグラフィ装置。
14. 前記濃縮物がハロゲン化アルカリ金属である、請求項１３に記載のリソグラフィ装置。
15. 前記溶剤から前記濃縮物を分離するためのセパレータをさらに含む、請求項１３に記載のリソグラフィ装置。
16. 前記液体供給システムが、前記液体が連続的に混合される流体室を含む、請求項１０に記載のリソグラフィ装置。
17. 前記ミキサが磁石を含む、請求項１６に記載のリソグラフィ装置。
18. 前記ミキサが、溶剤、第１の濃縮物、第２の濃縮物を混合するためのものである、請求項１０に記載のリソグラフィ装置。
19. 前記第１及び／又は第２の濃縮物がハロゲン化アルカリ金属である、請求項１８に記載のリソグラフィ装置。
20. 前記溶剤から前記第１及び／又は第２の濃縮物を分離するためのセパレータをさらに含む、請求項１８に記載のリソグラフィ装置。
21. 基板を設けるステップと、
    照明システムを使用して放射の投射ビームを供給するステップと、
    前記投射ビームにその断面においてパターンを付与するために、パターン形成手段を使用するステップと、
    前記放射のパターン形成されたビームを前記基板の対象部分上に投射するステップとを含み、
    前記基板と、前記投射するステップ中で使用される投射システムの最終構成要素との間のスペースを充填するために、１つ又は複数のハロゲン化アルカリ金属の水溶液を含む液体を供給することを特徴とする、デバイス製造方法。
22. 基板を設けるステップと、
    照明システムを使用して放射の投射ビームを供給するステップと、
    前記投射ビームにその断面においてパターンを付与するために、パターン形成手段を使用するステップと、
    前記放射のパターン形成されたビームを前記基板の対象部分上に投射するステップと、
    前記基板と、前記投射するステップ中で使用される投射システムの最終構成要素との間のスペースを充填するために、液体を供給するステップとを含み、
    少なくとも第１の構成成分と第２の構成成分を連続的に混合して、前記液体を形成することを特徴とする、デバイス製造方法。
23. 前記第１の構成成分が溶剤であり、前記第２の構成成分が濃縮物である、請求項２２に記載のデバイス製造方法。
24. 前記液体を生成するために使用される前記第１及び／又は第２の構成成分の量を制御することによって、前記液体の１つ又は複数の物理的性質を制御するステップをさらに含む、請求項２２に記載のデバイス製造方法。
25. １つ又は複数のハロゲン化アルカリ金属の水溶液であって、
    前記水溶液が、
    （ａ）有機成分の含有量が、５ｐｐｂ又はそれより少なく、好ましくは１ｐｐｂ又はそれより少ないこと、
    （ｂ）寸法５０ｎｍ又はそれより大きい粒子の粒子含有量が、浸漬液１ｍｌ当り２個より少なく、好ましくは寸法５０ｎｍ又はそれより大きい粒子が、浸漬液１ｍｌ当り０．５個より少ないこと、
    （ｃ）溶解酸素濃度が、１５ｐｐｂ又はそれより少なく、好ましくは５ｐｐｂ又はそれより少ないこと、
    （ｄ）二酸化ケイ素含有量が、５００ｐｐｔ又はそれより少なく、好ましくは１００ｐｐｔ又はそれより少ないことの、上記の性質の１つ又は複数、好ましくはすべてを有する、水溶液。
26. 前記１つ又は複数のハロゲン化アルカリ金属がＮａＦ又はＣｓＦである、請求項２５に記載の水溶液。

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