JP2006279044A - リソグラフィー装置、液浸型投影装置とデバイスの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】改良した液体供給系の位置決め方法を有する液浸型リソグラフィー装置の提供。
【解決手段】本発明のリソグラフィー装置は、基板を保持するための基板テーブルと、基板の標的部分にパターン形成された放射ビームを投影するための投影系を含む。リソグラフィー装置は、さらに基板と前記投影系の最終の光学素子との間に流体を供給するための流体供給系と、この流体供給系の位置を制御するための位置制御系を備えている。前記位置制御系は基板の位置量を与えられ、基板の位置量へ位置のオフセットを加算することにより前記流体供給系の望ましい位置を決定し、その望ましい位置に基づいて流体供給系の位置決めを行うように形成されている。前記位置量は、基板の位置と、基板テーブルの回転位置と、基板の高さの高さ関数のすべて、又はいずれかを含んでもよい。
【選択図】図７

Description

本発明はリソグラフィー装置、液浸型投影装置とデバイスの製造方法に関するものである。

リソグラフィー装置は所望のパターンを基板上、通常は基板の標的の部分に付与する機械である。リソグラフィー装置は、例えば集積回路（ＩＣ）の製造で用いることができる。その場合マスク又はレチクルとも呼ばれるパターン形成装置が、ＩＣの個々の層に形成されるべき回路パターンを発生するのに用いられる。このパターンは、基板（例えばシリコン・ウェハ）上の標的とする部分（例えば、１つ又は数個のダイの一部を含む）に転写可能である。パターンの転写は、一般に基板上に塗布された放射線感光材料（レジスト）の層上に画像を形成することによって行われる。一般に１つの基板は、連続的にパターン形成される、ネットワーク状に互いに隣接する複数の標的部分を含む。周知のリソグラフィー装置には、各標的部分に全パターンが一度に照射される、いわゆるステッパと、放射ビームを所与の方向（走査方向）に走査し、基板をそれと同期させながらそれと平行又は逆平行に走査することによりパターンが各標的部分に照射される、いわゆるスキャナがある。また、基板上にパターンをインプリントすることにより、パターン形成装置から基板に転写することも可能である。

投影系の最終の光学構成要素と基板の間の空間を充満させるため、リソグラフィー投影装置中の基板を、比較的屈折率の高い例えば水のような液体中に浸漬することが提案されてきた。この要点は、露出放射線は液体でより短い波長を持つので、より細かな特徴の画像化が可能となることである。（液体の効果は、系の有効開口数、及び焦点深度を増加させることとも見なせる。）別の、個体（例えば石英）の粒子を分散した液浸用液体も提案されてきた。

しかしながら、基板、又は基板と基板テーブルを液体の液浴に浸漬させることは（例えば、参照によってその全体が援用される米国特許第４５０９８５２号を参照のこと。）、走査露光をしている間、多量の液体を加速しなければならないことを意味する。これは、もう１つの又はもっと強力なモーターを必要とし、また液体中の乱流が好ましくない予測不能な結果を引き起こしうる。

提案されている解決策の一つは、液体閉じ込め装置を用いることにより、基板の局所的な領域のみで及び投影系の最終光学構成要素と基板の間に液体を供給する液体供給系である（基板は一般に、投影系の最終光学構成要素よりも表面積が大きい。）。これを用意するために提案されたひとつの方法が参照によってその全体が援用される国際公開９９／４９５０４に開示されている。図２と図３に示されているように、液体は、少なくとも１つの導入口ＩＮから、例えば最終光学構成要素に対して基板が動く方向に沿って液体が基板上に供給され、投影系の下を通された後、少なくとも１つの排出口ＯＵＴから排出される。つまり、基板が構成要素の下をマイナスＸ方向に走査される時、液体は構成要素のプラスＸ側から供給され、マイナスＸ側から取り出される。図２はその配置を模式的に示す。液体は導入口ＩＮを通して供給され、構成要素の反対側の、低圧源に連結された排出口ＯＵＴから取り出される。図２では、この場合、これは特に必要ということではないが、最終光学構成要素に対して基板が動く方向に沿って液体が基板上に供給されている。最終光学構成要素を取り囲んで、様々な方向と数の導入口と排出口を配置することが可能である。１つの例が図３に示されており、１つの導入口とその両側の１つずつの排出口の組が４組、最終光学構成要素の周囲に規則正しい配列で配置されている。

提案されている別の解決策は、投影系の最終光学構成要素と基板テーブルの間の空間の境界の少なくとも一部に沿って延在しているシール部材を備えている液体供給系を提供することである。その解決案が図４に示されている。シール部材は、投影系に対してＺ方向（光軸方向）には相対的な動きがあってもよいが、ＸＹ平面上では実質的に静止している。シール部材と基板の表面の間にシールが形成される。ある実施例では、シールはガスシールのような非接触シールである。ガスシールを用いたそのような系は、参照によってその全体が援用される欧州特許出願第０３２５２９５５．４に開示されている。

図５に図示されたまた別の解決策では、液体が投影系の最終光学構成要素と基板の間の空間を満たすために閉じ込められるように、液貯め１０が画像領域の周りの基板に対して非接触のシールを形成している。前記液貯めは、投影系ＰＬの最終光学構成要素の下にあり、それを取り囲むシール部材１２によって形成されている。液体は投影系の下の、シール部材１２の内側の空間に注入される。液体のバッファーが形成されるように、シール部材１２は投影系の最終光学構成要素の少し上まで延在しており、液面は最終光学構成要素の上まで上昇している。シール部材１２は内周を有しており、該内周は、上端で、例えば投影系又はその最終光学構成要素の形状に良く一致し、例えば円形であってもよい。底部においては、内周は画像領域の形状によく一致し、例えば、必ずしもそうである必要はないが、矩形である。

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によって閉じ込められている。ガスシールは例えば空気又は人工空気、そしてある場合にはＮ_２又は別の不活性ガスから成り、導入口１５から加圧されてシール部材１２と基板の間に供給され、最初の排出口１４から排出される。気体の導入口１５への加圧、最初の出口の真空レベル、隙間の大きさは、液体を閉じ込めるような内側への高速の空気の流れができるように準備されている。

欧州特許出願第０３２５７０７２．３には、ツインステージ又はデュアルステージを持つ液浸リソグラフィー装置の着想が開示されている。このような装置では基板を保持するための二つのステージが用意されている。水平化の測定が第１の位置にあるステージで液浸なしで行われ、露光は液浸のある第２の位置のステージで行われる。あるいは、装置は１つのステージしか有していない。

技術の現状では、液体供給系は基板に対して空気支承体で案内されうる。空気支承体は、基板に対する液体供給系の案内を提供し、基板の表面と液体供給系又は少なくともその液貯めの間に距離を付与する。

別の既知の技術は、空気支承体による液体供給系の案内の代わりに、アクチュエータにより配置することである。アクチュエータは液体供給系の位置決めを提供するため、一般に制御系により駆動される。動作時には、基板表面がリソグラフィー装置の投影系の焦点面に保持されるように基板は配置される。したがって、技術の現状によれば、液体供給系は焦点面に対してある高さの位置に配置され、液体供給系（あるいは少なくともその液貯め）と焦点面の間に所定の隙間を残している。基板はその表面ができる限り焦点面に一致するように配置されるため、基板表面と液体供給系あるいは少なくともその液貯めの間の距離は、焦点面と液体供給系（あるいは少なくともその液貯め）に実質的に等しい結果となる。

上に述べた液体供給系の位置決めに関連した１つの問題は、基板の非平面性に起因する。基板の非平面性に対処するため、技術の現状によれば、基板ステージとその位置決め系は、ある時間照射されるべき基板の一部を、局所的に焦点面に保つよう基板ステージを傾けるように作製されており、このようにして、局所的に投影システムの焦点面に可能な限り一致させるようにしている。しかしながら、液体供給系の大きさは、投影系により照射されるべき基板の標的部分よりかなり大きい。その結果、液体供給系の端部と基板表面との間の距離はかなり変動があり、実用的な手段においては、３０ミクロンの大きさの程度の変動が観測されている。そのような液体供給系の端部と基板表面との間の距離の変動は、結果として液体供給系の基板への衝突を招くかあるいは、距離が大きくなりすぎて浸漬液の漏洩を引き起こしうる。

この逆効果に加えて、基板の端部でまた別の問題が発生しうる。技術の通常の状態では、基板ステージに配置されている時に、基板はセンサや閉止円板等を含む構造物に囲まれている。上で説明したように、液体供給系の大きさは、ある時間照射されるべき基板の標的領域の大きさよりもかなり大きい。そうすると、基板の端部に近い部分が照射される時には、基板を基板ステージの上に配置した時に、液体供給系が基板を囲んでいる構造物と部分的に重なる。基板の厚さの許容範囲は、このように結果として周囲の構造物と基板表面の高さの差となりうる。そうであるから、周囲の構造物と液体供給系の間の距離は、照射されるべき基板の標的領域と液体供給系との間の距離よりも、結果として大きくも小さくもなりうる。上に記述した距離のずれと同様、この場合も結果として、距離が小さすぎる場合には衝突が、あるいは距離が大きすぎる場合には浸漬液の漏洩が発生しうる。

液体供給系の改良した位置決めを提供することが望ましい。

本発明の一態様によれば、基板を保持するように構成された基板ステージと、基板の標的部分にパターン形成された放射ビームを投影するように構成された投影系と、基板と投影系の下端部の間に流体を供給するように構成された流体供給系と、前記流体供給系の位置を制御するための位置制御装置とを有するリソグラフィー装置であって、基板の位置量が位置制御装置に供給されており、位置制御装置が、位置オフセットを基板の位置量に加算することにより流体供給系の所望位置を決定し、該所望位置に応じて液体供給系を位置決めする、リソグラフィー装置が提供される。

本発明の一態様によれば、基板を保持するように構成された基板ステージと、基板の標的部分にパターン形成された放射ビームを投影するように構成された投影系と、基板と投影系の下端部の間に流体を供給するように構成された流体供給系と、前記流体供給系の位置を制御するための位置制御装置とを有する、基板上にビームを投影するための液浸型投影装置であって、基板の位置量が位置制御装置に供給されており、位置制御装置が、位置オフセットを基板の位置量に加算することにより流体供給系の所望位置を決定し、該所望位置に応じて液体供給系を位置決めする、基板上にビームを投影するための液浸型投影装置が提供される。

本発明の一態様によれば、投影系によって基板の標的部分へのパターン形成された放射ビームの投影することと、流体供給系によって基板と投影系の下端部の間へ流体を供給することと、流体供給系の位置を制御することとを有するデバイス製造方法であって、さらに基板の位置量を求めることと、位置オフセットを基板の位置量に加算することによって流体供給系の所望位置を決定することと、該所望位置に応じて液体供給系の位置をきめることと、を含むデバイス製造方法が提供される。

本発明の実施例を、付随した模式図を参照にしながら例をあげて説明する。図中の対応する参照記号は対応する部分を示す。

図１は本発明の１つの実施例によるリソグラフィー装置を示す。この装置は以下の要素を含む。
放射ビームＢ（例えば紫外放射又は深紫外放射）を調整するように構成された照射系（照射器）ＩＬ。
パターン形成装置（例えばマスク）ＭＡを保持するために構成され、あるパラメータに従って前記パターン形成装置を正確に位置決めするように構成された第1の位置決め装置に接続された支持構造（例えばマスク・テーブル）。
基板（例えばレジストを塗布したウェハ）Ｗを保持するように構成され、あるパラメータに従って前記基板を正確に位置決めするように構成された第1の位置決め装置に接続された基板テーブル（例えばウェハ・テーブル）ＷＴ。
パターン形成装置ＭＡにより放射ビームに付与されたパターンを、基板Ｗの標的部分Ｃ（例えば、１つ又はそれ以上のダイを含む）に照射するように構成された、投影系（例えば、屈折型投影レンズ系）ＰＳ。

照射系は、放射を誘導し、整形し、制御するための、屈折型、反射型、磁気型、電磁型、静電型又はその他の方式の光学要素、又はその中の任意の組み合わせを含む。

支持構造は、パターン形成装置を保持する、すなわちその重量を支える。支持構造はパターン形成装置の配向、リソグラフィー装置のデザイン、その他の条件、例えばパターン形成装置が真空中で支持されているか否かのような条件に応じた態様で、パターン形成装置を保持する。支持構造はパターン形成装置を保持するために、機械的なクランプ技術、真空クランプ技術、静電的なクランプ技術、又はその他のクランプ技術を用いることが可能である。支持構造は例えば架台でもテーブルでも良く、固定してあっても、必要ならば可動であってもよい。支持構造は、パターン形成装置が例えば投影系に対して所望の位置にあることを保証する。ここで用いられた「レチクル」又は「マスク」という用語は、より一般的な用語である「パターン形成装置」と同義と見なされる。

ここで用いられる「パターン形成装置」という用語は、放射ビームの断面上に、標的部分にパターンを形成するためのパターンを付与するため使用可能な任意の装置をも意味すると、幅広く解釈すべきである。放射ビームに付与されたパターンは、例えばもしパターンが位相シフトフィーチャやいわゆるアシストフィーチャを含んでいるのであれば、基板の標的部分での意図されたパターンに必ずしも正確に対応していなくてもよいことは留意しておくべきである。一般的に、放射ビームに付与されたパターンは、集積回路のような、標的部分に作製されたデバイスのある固有の機能を備えた層に対応している。

パターン形成装置は透過型でも反射型でもよい。パターン形成装置の実施例としては、マスク、プログラム可能な鏡アレイ、プログラム可能なＬＣＤパネルを含む。マスクはリソグラフィーでは良く知られ、バイナリ型、交互位相シフト型、減衰位相シフト型だけでなく、各種の複合型マスク方式を含む。プログラム可能な鏡アレイの一例は、微小な鏡のマトリクス型配置を用いており、各々の鏡は入射する放射ビームを別の方向へ反射させるため、個別に傾斜させることができ、傾斜させた鏡はその鏡マトリクスで反射された放射ビームにパターンを付与する。

ここで用いられる「投影システム」という用語は、用いられている露光放射にとって、又は浸漬液の使用、又は真空の仕様にとって適当な、屈折型、反射型、反射屈折型、磁気型、電磁型、静電型の光学系、又はそれらの組み合わせを含む任意の方式の投影系をも包括すると、広く解釈すべきである。ここで用いられる「投影レンズ」という用語も、より一般的な用語「投影系」と同義と考えられる。

ここで説明したのは、装置は透過型（例えば、透過型マスクの使用）である。あるいはまた、装置が反射型（例えば、上で言及した方式のプログラム可能な鏡アレイの使用や、反射型マスクの使用）であってもよい。

リソグラフィー装置は２（デュアルステージ）又はそれより多い数の基板テーブル（及び／又は２又はそれ以上のマスク・テーブル）を備えたタイプでもよい。そのような「多連ステージ」の装置では、別のテーブルを並行して用いることができ、又は、１つ又は複数のテーブルが露光で用いられている間に、１つ又は複数のテーブルでは準備段階のステップが実行されていてもよい。

図１を参照すると、照射装置ＩＬは放射光源ＳＯからの放射光を受け取る。例えば、光源がエキシマ・レーザである場合には、光源とリソグラフィー装置は独立した存在であってもよい。そのような場合には、光源はリソグラフィー装置の一部分とは見なされず、放射ビームは、例えば適当な誘導鏡及び／又はビーム拡大器を備え、ビーム供給系ＢＤの補助により、放射光源ＳＯから照射装置へ通される。他の場合、例えば光源が水銀ランプである場合には、放射光源はリソグラフィー装置を構成する部分でもよい。光源ＳＯと照射装置ＩＬ、そしてもし必要であればビーム供給系も含めて照射系と見なしてもよい。

照射装置ＩＬは、放射ビームの角度方向の強度分布を調整するための調整器ＡＤ（図示されず）を備えていてもよい。一般に、照射装置の瞳面内の強度分布の少なくとも外部半径範囲及び／又は内部半径範囲（一般にそれぞれσ外部、σ内部と呼ばれる）を調整することができる。さらに照射装置ＩＬは、積分器ＩＮや集光器ＣＯのような、他の様々な部分を備えていてもよい。照射装置は放射ビームを調整し、断面での所望の均一性と強度分布を得るために用いられてもよい。

放射ビームＢは、支持構造（例えばマスク・テーブルＭＴ）に保持されたパターン形成装置（例えば、マスクＭＡ）に入射し、そのパターン形成装置によってパターン形成される。マスクＭＡを横断した後、放射ビームＢは、基板Ｗの標的部分Ｃにビームの焦点を絞るための投影系を通過する。第２の位置調整器ＰＷと位置センサＩＦ（例えば、干渉装置、線形符号化装置、又は容量センサ）の補助により、基板テーブルＷＴを、例えば異なる標的部分Ｃを放射ビームの経路の中に位置決めさせるために、正確に移動させることが可能である。同様に、例えばマスクライブラリーの機械的検索の後、又は走査中のような場合に、マスクＭＡを放射ビームＢの経路に対して正確に位置決めするために、第１の位置調整器ＰＭと別の位置センサ（図１には明確には示されていない）を用いることができる。一般にマスク・テーブルＭＡの移動は、第２の位置調整器ＰＷの一部を構成する長行程モジュール（粗位置決め）と短行程モジュール（微細位置決め）の補助で実現される。ステッパの場合には（スキャナとは逆に）マスク・テーブルＭＴは短行程のアクチュエータだけ接続されているか、あるいは固定されていてもよい。マスクＭＡと基板Ｗは、マスク・アラインメント・マークＭ１、Ｍ２と、基板アラインメント・マークＰ１、Ｐ２を用いて整合される。図に示された基板アラインメント・マークは、専用の標的部分を占めているが、それらは、標的部分の間の空間（スクライブ・レーン・アラインメント・マークとして知られている）に位置していてもよい。同様に、マスクＭＡ上に２つ以上のダイが用意された場合には、マスク・アラインメント・マークはダイの間に位置していてもよい。

図示した装置は少なくとも以下に示す内の１つの方式で用いられる。

１．ステップ方式では、放射ビームに付与された全てのパターンが標的部分Ｃに一度に投影されている間、マスク・テーブルＭＴと基板テーブルＷＴは、基本的に静止状態に保たれている（すなわち、単一静的露光）。次に、異なる標的部分Ｃを露光できるよう、基板テーブルＷＴはＸ方向及び／又はＹ方向に移動される。ステップ方式では、露光領域の最大の大きさが、単一静的露光で画像化標的部分Ｃの大きさを限定している。

２．走査方式では、パターンを付与された放射ビームが標的部分Ｃに投影されている間、マスク・テーブルＭＴと基板テーブルＷＴは同期して走査される（単一動的露光）。基板テーブルＷＴのマスク・テーブルＭＴに対する速度と方向は、投影系ＰＳの（縮小）拡大率と画像反転の特性により決定される。走査方式では、露光領域の最大の大きさが、単一動的露光における画像化標的部分の（非走査方向の）幅を限定している。これに対して走査運動の長さは標的部分の（走査方向の）高さを決定している。

別の方式では、マスク・テーブルＭＴは基本的に静止状態に保たれ、プログラム可能なパターン形成装置を保持している。そして放射ビームに付与された全てのパターンが標的部分Ｃに一度に照射されている間、基板テーブルＷＴは移動又は走査される。この方式では、一般にパルスの放射光源が用いられ、プログラム可能なパターン形成装置は、基板テーブルＷＴの其々の動きの後、又は、走査時の一連の照射パルスの間に、必要に応じて更新される。この操作方式は、プログラム可能なパターン形成装置を用いる、上で言及した種類のプログラム可能な鏡アレイのような、マスクレス・リソグラフィーに容易に応用が可能である。

上述した複数の使用方式の組合せ及び／又は変形、又は全く異なる使用方式を用いてもよい。

図６は本発明によるリソグラフィー装置の一部を詳細に示したものである。特に、図６は投影系ＰＳの一部分、測定フレームＭＦ（機械的な参照として役立つ）、ここではＬＳと表示された液体供給系、基板テーブルＷＴにより支えられた基板Ｗ、そしてＷＳ−ＳＳと表示されたウェハ・ステージ短行程構造、を模式的に示している。基板Ｗの周辺構造は、基板ＷとＴＩＳセンサ（透過型イメージ・センサ）、閉止円板ＣＤ等の他の周辺要素との間の隙間を覆う、カバー板ＣＰから形成されている。基板Ｗは、その表面の標的部分ＴＰが投影系ＰＳを通して照射されるように位置決めされる。液体供給系ＬＳは、投影系ＰＳ（より詳細には、投影系ＰＳの最終投影レンズ）と基板Ｗの表面の一部分との間に浸漬液を供給する。図６は一定比率の縮尺で描かれたものではなく、模式的な表示に過ぎないことは留意しておくべきである。従って、各要素間の距離だけでなく、その比率も物理的実体に即したものではない。さらに、上の記述で液体供給系ＬＳに言及したが、一般にそのような液体供給系は液体だけでなく気体をも含んだ、任意の種類の流体も供給することが可能であるから、より一般的な用語で言えば、液体供給系は流体供給系と同一と見なすこともできる。従って、本明細書で言及した浸漬液の代わりに、液体だけでなく気体を含む任意の好適な流体を適用することができる。

上で説明したように、基板テーブルＷＴは、基板Ｗの標的部分をそれが投影系の焦点面に可能な限り一致した位置となるように位置決めされる。本発明の１つの実施例によれば、基板テーブルの、すなわち基板の傾斜に追従するため、液体供給系は投影系に対して図６に示すように傾けられる。この好適な実施例では、液体供給系ＬＳは基板テーブルＷＴの傾斜に追従するように傾けられるので、基板Ｗの表面と液体供給系ＬＳの間の隙間は充分一定に保たれるため、液体供給系の片側の隙間が大きくなり過ぎることによる液漏れの発生を回避し、同時に液体供給系の片側の隙間が小さくなり過ぎることによる液体供給系と基板の衝突を回避することができる。本発明によれば、液体供給系の位置調整を行うための別の又は追加の基準を、傾けることに付加して又はその代わりに適用してもよい。

本発明によるリソグラフィー装置の動作について図７を参照にして以下に述べる。

図７は投影系ＰＳ、液体供給系ＬＳ、基板Ｗ、そして基板テーブルＷＴをきわめて模式的に示したものであり、図６を参照して説明、記述したのと同一のものである。基板テーブルＷＴの位置、あるいはより詳細に幾つかの実施例では、基板テーブル短行程機構ＷＴ−ＳＳの例えば測定フレームＭＦ又は投影系ＰＳに対しての位置は、基板テーブルＷＴの位置を検出するための位置センサＰＳと、基板の位置決めを行うアクチュエータ（図示されず）を駆動するための基板テーブル制御装置ＣＯＮ_Ｗと、から構成された位置制御ループによって制御される。本実施例における制御装置ＣＯＮ_Ｗと位置センサＰＳは、閉ループの制御ループを形成する。位置設定点ＳＥＴ_Ｗが制御ループに供給され、したがって設定位置、すなわち基板テーブルＷＴの所望の位置が提供される。好適な実施例では、基板Ｗの位置（高さ）のマップを決めること、したがって基板Ｗの高さの複数の点を測定することにより、位置設定点は決められてきた。高さマップが基板Ｗの位置決めのための適当な設定点を決定するために用いられ、照射されるべき基板の標的部分の位置を出来るだけよく投影系ＰＳの焦点面に合わせることができる。この基板Ｗの位置決めは、垂直方向、例えば、（図７に表示された）Ｚ方向の並進を含んでもよく及び／又はそれに対して垂直な面、したがって、好適には投影系の焦点面にほぼ平行及び／又は投影系の光軸に垂直な軸線回りの面に関する基板の傾斜を含んでもよい。さらに図７は、液体供給系の位置を制御するための位置制御装置も示す。位置制御装置は、本実施例では、液体供給系の位置を決めるための位置センサＰＳ_Ｌと、液体供給系の位置決めを行うためのアクチュエータ（図示されず）を駆動するための制御装置ＣＯＮ_Ｌを含んでいる。発明の本実施例による位置制御装置の好適な実施例に含まれる位置センサＰＳ_Ｌと制御装置ＣＯＮ_Ｌは、閉ループの制御ループを形成している。本発明によれば、設定点、つまり液体供給系の望ましい位置は、基板の位置量にオフセットを加算して決定される。位置のオフセットは図７中では模式的にＰＯで示されている。位置のオフセット量は、基板テーブルの設定点ＳＥＴ_Ｗを生成する設定点発生器によって用意された位置量ＰＱに加算される。位置量は基板又は基板テーブルの、例えば投影系の焦点面に対しての傾きを含んでもよい。このような傾斜の利点は上に述べたとおりである。さらに、基板テーブルの位置量ＰＱは、投射系の焦点面に垂直な方向、つまりＺ方向の基板テーブルの位置を含んでいてもよい。これは、基板テーブルをある測定及び／又は照射のため、動作中に少なくとも前記軸線に対して部分的に一致した方向に移動させるのに有効である。例えば、基板の表面をある測定のために焦点からずらし、液体供給系ＬＳと基板Ｗの隙間が大きすぎたり小さすぎたりするのを回避することができる。オフセットは変位（例えば、投射系の焦点面に実質的に垂直な方向への）を含んでいてもよいが、しかしまた任意の傾斜も含んでもよい。オフセットが、例えば変位を含む場合には、基板の位置量は位置だけでなく傾斜をも含んでいてよい。従って本発明の１つの態様によれば、液体供給系は基板に対して例えば垂直な方向（例えばＺ方向）にずれ、そして基板の傾斜に追従するように位置決めを行っても良く、このようにして、図６を参照して説明した有効な効果が得られる。さらに、オフセットは走査速度や走査方向のようなパラメータに依存しうることは留意しておくべきである。一例として、位置のオフセットは走査方向及び／又は走査速度に依存する傾斜やＺ方向へのずれを含んでいる。そのようなオフセットは、走査過程で引き起こされた流体の境界部の変形を補償することにより、流体の制御を容易にすることができる。

一実施例では、位置のオフセットは基板の走査の間、実質的に一定のオフセット値からなり、そうして基板Ｗの表面への液体供給系ＬＳの正確な追従を提供し、それと同時に位置に依存したオフセット等の複雑な計算を回避している。実質的に一定のオフセットは、Ｚ方向の、例えば好適には投影系の焦点面に垂直の方向の、実質的に一定のオフセット量を含んでいても良く、そのようにして液体供給系と基板の間の、一定の予め決められた間隔を保障している。好適な実施例は、回転座標を含んだ位置量と好適に結びついており、そうしてＺ方向のオフセットつまりＺ方向の間隔を提供している。一方、液体供給系は基板テーブルの傾きに追従している。そして結果的に、液体供給系に面した基板の部分の表面にわたって平均をとった一定の差異となるだけでなく、液体供給系の端部における隙間の差異を可能な限り消去する。言い換えれば、位置量は、Ｚ軸それ自体は固定しながらＸ及びＹ軸の周りの回転位置を含んでいる。このようにして、液体供給系に面した基板の部分の表面と液体供給系との間の距離はＺ方向には一定に保たれる一方で、液体供給系は基板テーブルの傾斜に追従する。このように、ウェハ上の局所的な傾斜の変化は、結果的に液体供給系の端部における隙間の変化にはならない。液体供給系と基板の間の相対的なＺ方向の距離は一定に保たれ、基板の大きく（平均的に）全体的なＲｘ／Ｒｙの傾きだけに液体供給系は追従する。関連する微細なスリット、しかし非常によくある基板の表面形状は液体供給系によって追従されない。なぜならば、このことはスリット（およそ２０＊３２ｍｍ）よりもずっと大きな大きさを持つ液体供給系（およそ１００×１００）の大きすぎる隙間の変動となるからである。

投影のオフセットが基板の走査の間、実質的に一定のオフセット量を含むような好適な実施例では、実質的に一定のオフセット量が、基板の厚さのパラメータの少なくとも一部を名目のオフセット値に加算することにより決定されることがさらに可能である。このように、基板が厚くなると基板テーブルの設定値は結果的により小さくなり、それにより液体供給系と基板の間の隙間は結果的により小さくなる場合のように、位置量が基板テーブルのＺ方向の位置をも含む時、補償が加えられる。この影響を補償するため、基板の厚さのパラメータの少なくとも一部を名目のオフセット量に加算してもよく、したがって、基板が厚くなると例えばＺ方向のオフセットを増加させ、基板が薄くなるとオフセットを減少させる。この好適な実施例は、厚い基板でも薄い基板でも液体供給系と基板の間の隙間を結果的により均一化することができる。基板の厚さパラメータは、実用的な実施例としては平均値、例えば基板の厚さの最大値と最小値の平均値を含む。

位置制御装置は、流体供給系を基板の走査の間、一定の位置に保つように構成されている。この好適な実施例では、基板の位置量は基板テーブルの投影系の焦点面に垂直な方向、つまりＺ方向の平均位置を含んでもよい。１つの利点は、走査の間、液体供給系が投影系に対して動かないということである。したがって、液体供給系の動きによる擾乱力が、投影系や、投影系が結合しているかもしれない測定フレームのような基準物に伝わることがない。このように、そのような擾乱力によるどんな位置の不確定性も投影の不確定性も避けることができる。別の利点は、走査の間の液体供給系の位置変化の結果、測定フレームＭＦに対して働く力が全くないか小さなものでしかない、ということである。実用的な実施例としては、液体供給系の位置決めのための単数又は複数のアクチュエータが測定フレームＭＦを基準にして動作してもよい。すなわち液体供給系の位置を変化させる時には測定フレームＭＦに作用する力を発生させる、あるいはそうでなければアクチュエータを駆動する。

さらに好適な実施例では、位置制御装置は液体供給系の下端と基板の表面との間の瞬間の距離も決定するように設計されている。この実施例では、さらに位置制御装置は距離が予め決められた望ましい距離の範囲の閾値に達した時に、オフセットを一時的に調整するように設計されている。望ましい距離の範囲は、液体供給系と基板の表面の間の距離の最小限の安全性をもたらす最小の距離を保証し、他方、液漏れ等のような問題に潜在的に繋がり得る値を超える距離（すなわち液体供給系と基板の間の距離）を超えない最大の距離を保証するように設定されていてもよい。この瞬間的な距離は、任意の種類の距離測定装置を用いて決められても良く、本実施例では、瞬間的な距離は基板又は基板テーブルの位置と液体供給系の位置との間の距離から決められている。このように本実施例では、距離が予め決められた望ましい範囲の閾値に達した時にオフセットを調整するためだけに位置制御装置が必要とされるので、簡易な位置制御装置を用いることができる。

別の好適な実施例では、位置制御装置は液体供給系と基板の間の距離を決定し、また距離が予め決められた安全な範囲を超えたときに警告を発生するように形成されている。この警告は、計算機ネットワークの中のデジタル符号だけでなく、任意のタイプの光学的、音響的な警告、あるいはその他の表示を含んでもよい。このようにして、予め決められた安全距離の範囲を超えた時に警告が発生する。

さらなる実施例群を図８と図９を参照して説明する。これらの実施例では、位置量は基板の高さの高さ関数を含む。そのような高さ関数は基板上のそれぞれの位置のそれぞれの高さを含む表からなってもよく又は高さ関数は数学的関数からなってもよい。「高さ」という用語は、基板テーブルの上に置かれた時の、上に述べたように基板の表面の実質的にＺ軸に平行な方向の位置、と理解されるべきである。実用的な実施例では、基板の標的部分の位置決めのための基板テーブルが、投影系の焦点面に可能な限り一致する最適な位置をとるように決定する必要がある時に、高さ関数はそれぞれの基板について様々な方法で決定されてきた。以下では、この一群の実施例に含まれるいくつかの好適な実施例について説明する。

図８Ａに示すように、１つの実施例では、液体供給系で覆われた基板の表面部分全体にわたっての最も適合した面を高さ関数によってステップ８００において決定するように、位置制御装置は形成される。次にステップ８０１で、予め決められた高さを最も適合した面の高さに加算することにより、液体供給系の望ましい位置が決定される。予め決められた高さは、任意の有利なオフセットを含んでも良く、高さが３０〜１５０ミクロンの範囲内で、基板の表面が完全に平滑である場合には、最適な高さに対応した高さのオフセットを含んでもよい。このようにして、液体供給系と基板の間の距離は、このような可能な限り最適な値に一定に保たれる。この実施例をさらに図示したのが図９Ａで、ＬＳは液体供給系を表し、Ｗは基板の表面を表し、そしてＷＢＦは基板表面の最も適合した面を表す。

図８Ａ〜図８Ｆの任意の図を参照して記載された前記実施例だけでなく、本明細書に記載された他のどの場合にも該当するかもしれないが、「高さ」又は「高さの差異」という用語は、実質的に投影系の焦点面に垂直な軸線に沿った方向での位置又は位置の差異、と理解されるべきものであることは注意すべき点である。さらに、最も適合した面の高さだけでなく最も適合した面の局所的な傾斜も、決定され及び用いられてもよいことにも注意すべきである。これは図８Ａの実施例だけに該当するものではなく、他の実施例、特に図８Ｂ〜図８Ｆの実施例にも該当するが、それに限定されるものではない。

１つの実施例では、液体供給系で覆われた基板の表面部分全体にわたって高さ関数の最小値が正の値を保つ面を、高さ関数を用いてステップ８１０において決定するように、位置制御装置が形成される。次にステップ８１１では予め決められた高さを高さ関数の最小値が正の値を保つ面に加算することによって、望ましい液体供給系の位置が決定される。このように、図８Ａを参照しながら説明した上記実施例での計算と同様の計算が行われる。しかし最も適合した面の代わりに、高さ関数の最小値が正の値を保つ面を計算するので、結果として、少なくとも最小の隙間、つまり液体供給系と基板表面の間が最小距離を維持するような位置、となる。この実施例を図示したのが図９Ｂで、ここで、ＷＰＯＳは高さ関数の最小値が正をとるような面を表している。

１つの実施例では図８Ｃに示すように、液体供給系で覆われた基板の表面部分全体にわたる高さを高さ関数を用いてステップ８２０において合計するように、位置制御装置が形成されている。ステップ８２１では、前記合計された高さを液体供給系で覆われた基板の表面部分の表面積で割り、ステップ８２２で予め決められた高さをその割られた高さの合計に加算することにより、液体供給系の望ましい位置を決定する。その結果、一定の体積が求められる。高さを合計するのとは別の方法として、積分を実行することもまた可能である。本実施例によって、液体供給系と基板の間の液体の体積が実質的に一定となるような液体供給系の位置と方向が決定される。また別の実施例では、図８Ｄを参照して説明すると、高さ関数を用いて液体供給系で覆われた基板の表面部分の平均高さをステップ８０３において決定するように位置制御装置が形成され、さらにステップ８３１で、予め決められた高さを前記高さ平均に加算することにより、液体供給系の望ましい位置を決定するように形成されている。その結果、最小の垂直の押し潰しを達成でき、したがって傾斜を無視すると同時に隙間に含まれる体積を一定に保つことができる。この実施例は図８Ｄにさらに示されている。

図８Ｅに示された実施例では、液体供給系で覆われた基板の表面部分に働く擾乱力関数をステップ８４０において決定するように、位置制御装置が形成されている。擾乱力関数は基板と液体供給系の間の距離に依存した基板と液体供給系の間に働く力を表現している。ステップ８４１で、高さ関数を利用して液体供給系で覆われた基板の表面部分全体にわたる擾乱力関数を積分するように位置制御装置は形成されており、そして例えば基板の液体供給系に対する水平方向の変位に対して適用可能なように、ステップ８４２で、液体供給系の望ましい位置が、液体供給系で覆われた基板の表面部分全体にわたる擾乱力関数の積分値が一定値をとる位置であるように決定するように形成されている。この発明で、基板テーブルの基板の最小の擾乱力を得ることができる。発明者は、基板テーブルの基板と液体供給系の間に働く力は、これらの部分の間の距離、すなわち隙間に極めて非線形的に依存していることを見出した。それゆえ、本実施例に適用した計算では、これらの非線形な特性は考慮に入れてある。

また別の実施例では、図８Fに示されたように、液体供給系に覆われた基板表面の部分の全体にわたる擾乱力をステップ８５０において決定するように、位置制御装置が形成されている。擾乱力関数は基板と液体供給系の間の距離に依存した基板と液体供給系の間に働く力を表現している。ステップ８５１では擾乱力関数から、位置に依存した高さのオフセットを決定する。ステップ８５２では、高さ関数によって、液体供給系に覆われた基板表面の部分に最も良く適合する面を決定する。そしてステップ８５３では、位置に依存した高さのオフセットをその最も良く適合する面に加算することにより、液体供給系の望ましい位置を決定する。この実施例では、最小加速力が得られる。平滑でない基板テーブル又は平滑でない高さの断面分布に液体供給系を追従させるには、それを加速するために液体供給系に作用する力が必要となる。この実施例では、液体供給系の位置あるいは位置分布図には単一の値のベクトルが用いられるので、アクチュエータの力は減少する。液体供給系はこのように基板及び／又は基板テーブルの変位に追従する必要がある。

図８Ａ〜図８Ｆを参照して説明すると、投影系に対しての基板の複数の位置に対して望ましい位置が計算され、結果として複数の位置が得られるが、それらは、表、関数、水準分布図等の諸形式で表現されうる。この望ましい位置は、基板テーブルの位置のそれぞれの段階について計算されてもよいが、しかし連続的な関数に基づいて表されてもよい。図８Ａ〜図８Ｆを参照して説明された実施例においての望ましい位置は、位置及び／又は液体供給系の傾斜を含んでいてもよい。

本明細書では、位置制御装置という用語は、例えば適当なソフトウェアの命令を備えたマイクロコンピュータ、マイクロプロセッサ、その他任意の種類のディジタル・プロセシング・デバイスを含む任意の種類の制御装置にもあてはまる。さらに、位置制御装置は前術の機能を実行する専用の電子回路のような専用のハードウェアを含んでもよい。

さらに本明細書では、「基板の位置量」という用語は、例えば基板及び／又は基板テーブルの部分、速度、加速度、基板及び／又は基板テーブルの傾斜、角速度、角加速度を含む、位置に関連した量を含んでもよい。位置量は、例えば投影系、投影系の焦点面、測定フレーム、又は投影系の他の任意の固定の又は可動の基準物のような、任意の適当な基準物に対しての量でもよい。基準物は実体のあるもの（すなわち物理的構造物を含む）、又は焦点面のような任意の数学的、光学的基準物を含んでもよい。

同様に、液体供給系の望ましい位置は、任意の基準物に対する位置及び／又は任意の基準物に対する傾斜を含んでもよい。

望ましい位置は、基板の露光の開始の完全に前又は部分的に前に決定されてもよい。しかしながら、部分的に又は完全に「動作中」、すなわち露光及び／又は基板テーブルの移動の最中に決定されてもよい。

本明細書中ではＩＣの製造におけるリソグラフィー装置の使用法について詳細に言及するべきであるが、本明細書で記載されるリソグラフィー装置には、集積光システムの製造、磁気メモリの案内と検出用パターン、平面ディスプレイ、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）、薄膜磁気ヘッド等のような他の応用があることは理解されるべきである。当業者であれば、このような別の応用の範囲内での「ウェハ」又は「ダイ」という用語の任意の使用は、より一般的な用語「基板」又は「標的部分」とそれぞれ同義と考えてもよいことは理解できるであろう。ここで言うところの基板は、露光の前又は後、例えばトラック（典型的には、一層のレジストを基板に塗布して露光したレジストを現像するツール）の中、測定ツール及び／又は検査ツールの中で処理されてもよい。ここに含まれる開示は、適用できる所であれば、前述のあるいはその他の基板処理ツールにも適用してもよい。さらに、例えば多層ＩＣを作製するために、基板は一度以上処理されてもよいので、本文で使用される「基板」という用語は、複数回処理された層を既に含んだ基板をも意味してもよい。

本明細書で用いられる「放射」及び「ビーム」という用語は、紫外（ＵＶ）放射（例えば約３６５、２４８、１９３、１５７又は１２６ナノメートルの波長を有する）を含むすべての種類の電磁放射を包括する。

「レンズ」という用語は、文脈が許す場合には、屈折及び反射光学要素を含む種々のタイプの光学要素のいずれか、又は組み合わせを意味してもよい。

本発明の特別な実施例は上に記述したが、記述した以外の別の方法で実施してもよいことは理解されるであろう。例えば、本発明は上に開示した方法を記述した、１つ又はそれ以上のシーケンスの、機械的に読める命令を含むコンピューター・プログラム、又はそのようなコンピューター・プログラムを中に蓄積したデータ保存媒体（例えば半導体メモリ、磁気又は光学ディスク）の形態をとってもよい。

本発明は、それには限らないが、特に上述した方式の任意の液浸リソグラフィー装置にも適用可能である。

上の記述は説明することに主眼をおいたもので、それに制限されるものではない。このように、説明された本発明に、以下に示される請求の範囲内からはずれることがなく修正が加えられてもよいことは、当業者にとっては明らかであろう。

本発明の実施例によるリソグラフィー装置を示す図である。 従来技術のリソグラフィー投影装置で用いられる液体供給系を示す図である。 従来技術のリソグラフィー投影装置で用いられる液体供給系を示す図である。 別の従来技術のリソグラフィー投影装置で用いられる液体供給系を示す図である。 また別の従来技術のリソグラフィー投影装置で用いられる液体供給系を示す図である。 本発明による、リソグラフィー投影装置の基板テーブルと液体供給系を示す図である。 本発明による、基板テーブルと液体供給系と液体供給系の位置決めを行うための制御装置の高度に模式的なダイアグラムを示す図である。 本発明によるリソグラフィー装置、方法、投影装置の具体例のフロー・ダイアグラムを示す図である。 本発明によるリソグラフィー装置、方法、投影装置の具体例のフロー・ダイアグラムを示す図である。 本発明によるリソグラフィー装置、方法、投影装置の具体例のフロー・ダイアグラムを示す図である。 本発明によるリソグラフィー装置、方法、投影装置の具体例のフロー・ダイアグラムを示す図である。 本発明によるリソグラフィー装置、方法、投影装置の具体例のフロー・ダイアグラムを示す図である。 本発明によるリソグラフィー装置、方法、投影装置の具体例のフロー・ダイアグラムを示す図である。 図８Ａのフロー・ダイアグラムに対応した例を示す図である。 図８Ｂのフロー・ダイアグラムに対応した例を示す図である。 図８Ｃのフロー・ダイアグラムに対応した例を示す図である。 図８Ｄのフロー・ダイアグラムに対応した例を示す図である。

Claims (19)

1. リソグラフィー装置であって、
   基板を保持するように形成された基板テーブルと、
   基板の標的部分にパターン形成された放射ビームを投影するように形成された投影系と、
   前記基板と前記投影系の間に流体を供給するように構成された流体供給系と、
   前記流体供給系の位置を制御し、前期基板の位置量を入力として受け入れるための位置制御装置とを有し、
   さらに前記位置制御装置は、前記基板の位置量にオフセットを加算することにより前記流体供給系の望ましい位置を決定し、その望ましい位置に応じて前記流体供給系の位置決めをするように形成されている、リソグラフィー装置。
2. 前記基板の位置量が、前記基板テーブルの前記投影系の焦点面に対する傾きに関連した量を含む、請求項１に記載のリソグラフィー装置。
3. 前記基板の位置量が、前記投影系の前記焦点面に垂直な方向の前記基板テーブルの位置を含む、請求項１に記載のリソグラフィー装置。
4. 前記位置のオフセットが、前記基板の走査の間の実質的に一定のオフセット量を含む、請求項１に記載のリソグラフィー装置。
5. 前記実質的に一定のオフセット量が、前記投影系の前記焦点面に垂直な方向の一定なオフセット量を含む、請求項４に記載のリソグラフィー装置。
6. 前記実質的に一定のオフセット量が、名目上のオフセット量に前記基板の厚さパラメータの少なくとも一部分を加算することにより決定される、請求項４に記載のリソグラフィー装置。
7. 前記基板の厚さパラメータが、前記基板の厚さの最大値と最小値の平均値を含む、請求項６に記載のリソグラフィー装置。
8. 前記位置制御装置が、前記流体供給系を前記基板の走査の間一定の位置に保つように形成され、前記基板の位置量が、前記基板テーブルの前記投影系の焦点面に垂直な方向での平均位置を含む、請求項１に記載のリソグラフィー装置。
9. 前記位置制御装置が、さらに前記液体供給系と前記基板の間の瞬間的な距離を決定し、前記距離が予め決められた望ましい距離の範囲の閾値に達した時に、一時的にオフセットを調整するようにされている、請求項１に記載のリソグラフィー装置。
10. 前記位置制御装置が、さらに前記液体供給系と前記基板の間の距離を決定し、前記距離が予め決められた安全な距離の範囲を超えた時に、警告を出すように形成されている、請求項１に記載のリソグラフィー装置。
11. 前記基板の前記位置量が前記基板の高さの高さ関数を含む、請求項１に記載のリソグラフィー装置。
12. 前記位置制御装置が、
    前記高さ関数を用いることにより、前記液体供給系で覆われた基板表面の部分に最も適合した面を決定し、
    前記最も適合した面の高さに、予め決められた高さを加算することにより、前記液体供給系の好ましい位置を決定するように形成されている、請求項１１に記載のリソグラフィー装置。
13. 前記位置制御装置が、
    前記高さ関数を用いることにより、前記液体供給系に覆われた前記基板の表面部分の前記高さ関数が、正の値で最小値を保つような面を決定し、
    前記高さ関数が正の値で最小値を保つような面に、予め決められた高さを加算することにより、前記液体供給系の好ましい位置を決定するように形成されている、請求項１１に記載されたリソグラフィー装置。
14. 前記位置制御装置が、
    前記液体供給系で覆われた前記基板の表面の部分の前記高さ関数を用いて和をとり、
    前記和を前記液体供給系で覆われた前記基板の表面の部分の面積で割り、
    前記割られた高さの和に、予め決められた値を加えることにより前記液体供給系の望ましい位置を決定するように形成されている、請求項１１に記載のリソグラフィー装置。
15. 前記位置制御装置が、
    前記高さ関数を用いて、前記液体供給系で覆われた前記基板の表面の部分の高さ平均を決定し、
    前記高さ平均に予め決められた高さを加えることにより、前記液体供給系の望ましい位置を決定するように形成されている、請求項１１に記載のリソグラフィー装置。
16. 前記位置制御装置が、
    前記液体供給系で覆われた前記基板の表面の部分の、前記基板と前記液体供給系の間に働く、前記基板と前記液体供給系の間の距離に依存した力を表現する擾乱力関数を決定し、
    前記液体供給系で覆われた前記基板の表面の部分の前記高さ関数と前記擾乱力関数を利用して積分し、前記液体供給系の望ましい位置を決定するように形成されている、請求項１１に記載のリソグラフィー装置。
17. 前記位置制御装置が、
    前記基板表面の前記液体供給系で覆われた部分の前記擾乱力関数であって、前記擾乱力関数は前記基板と前記液体供給系の間に働く前記基板と前記液体供給系の間の距離に依存した力を表現する前記擾乱力関数を決定し、
    前記擾乱力関数から、位置に依存した高さのオフセット量を決定し、
    前記高さ関数により、前記液体供給系で覆われた前記基板の表面の部分に最も良く適合した面を決定し、
    前記最も良く適合した面の高さに、位置に依存した前記高さのオフセット量を加算することにより、前記液体供給系の所望の位置を決定するように形成されている、請求項１１に記載のリソグラフィー装置。
18. 液浸型投影装置であって、
    基板を保持するように構成された基板テーブルと、
    前記基板の標的部分に放射ビームを投影するように形成された投影系と、
    液体を前記基板と前記投影系の間に供給するように構成された液体供給系と、
    前記基板の位置量が提供され、前記液体供給系の位置を制御する位置制御装置とを有し、
    前記位置制御装置が、前記基板の位置量に位置のオフセットを加算することにより、液体供給系の望ましい位置を決定し、前記望ましい位置に基づいて前記液体供給系の位置決めを行うように形成されている、前記基板上にビームを投影するための液浸型投影装置。
19. デバイスの製造方法であって、
    投影系により基板の標的部分にパターン形成された放射ビームを投影することと、
    液体供給系により前記基板と前記投影系の間に液体を供給することと、
    前記液体供給系の位置を制御することを有し、
    前記位置制御が、
    前記基板の位置量を獲得し、前記基板の前記位置量に位置のオフセットを加算することにより、前記液体供給系の望ましい位置を決定し、
    前記望ましい位置に基づいて前記液体供給系の位置決めを行うことを含む、デバイスの製造方法。

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