JP2007110109A - リソグラフィ装置およびデバイス製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】液浸露光装置において、投影システムと基板との間からの液体のオーバーフローや液体への気泡含有の機会を軽減するように対策がとられた液体供給システムを提供する。
【解決手段】投影システムＰＬと基板Ｗの間に少なくとも部分的に液体を閉じ込めるバリア部材１０に、突出体１００を設けた。突出体１００はバリア部材１０の他の部分より投影システムＰＬに近接しており、液体のメニスカス１１０が突出体１００と投影システムＰＬとの間に張り付くのを助ける。
【選択図】図５

Description

本発明は、リソグラフィ装置およびデバイス製造方法に関する。

リソグラフィ装置は、基板上、通常は基板のターゲット部分に所望のパターンを付与する機械である。リソグラフィ装置は、例えば、集積回路（ＩＣ）の製造に使用することができる。その場合に、別名マスクあるいはレチクルと呼ばれるパターン形成構造体（patterning structure）を使用して、ＩＣの個々の層に形成するべき回路パターンを生成することができる。このパターンは、基板（例えばシリコンウェーハ）の（例えば、１つまたは幾つかのダイの一部分を構成する）ターゲット部分に転写することができる。パターンは、通常、基板に設けた放射線感応性材料（レジスト）層に画像を形成することによって転写される。一般的に、単一の基板は、パターンが連続して形成された、隣接するターゲット部分からなるネットワーク（network）を含む。公知のリソグラフィ装置には、ターゲット部分にパターン全体を一度に露光することで各ターゲット部分が照射される、いわゆるステッパと、放射線ビームによって所与の方向（「スキャン」方向）にパターンをスキャンすると同時に、それに同期して、この方向に対して平行にまた逆平行に基板をスキャンすることで各ターゲット部分が照射される、いわゆるスキャナとがある。パターンを基板にインプリントすることで、パターン形成構造体から基板にパターンを転写することもできる。

リソグラフィ投影装置内の基板を、比較的高い屈折率の液体、例えば水に浸して、投影システムの最終要素と基板との間の空間を満たすことが提案されてきた。ここでポイントとなるのは、露光用放射光が液体内では波長が短くなるために、より小さな構造の結像が可能になることである。（液体の効果は、システムにおける有効開口数を増加させ、焦点深度も深くすることとみなすこともできる）。固体粒子（例えば石英）が懸濁している水などを含む他の液浸液も提案されてきた。

しかし、基板、あるいは基板および基板テーブルを液体槽（bath of liquid）に沈めることは（例えば、特許文献１をご参照頂きたい。また当該文献は参照により援用される。）、スキャン露光中に加速しなければならない大量の液体があることを意味する。これにより、モータを追加するかまたはより強力なモータが必要になり、さらに、液体の乱流が所望しないかつ予測できない影響をもたらすかもしれない。

提案された解決策の１つは、液体閉じ込めシステム（liquid confinement system）を使用して、液体供給システムが基板の局所領域のみ、ならびに投影システムの最終要素と基板との間の局所領域だけに液体を供給することである（通常、基板は投影システムの最終要素より表面積が広い）。このように構成するために提案された１つの方法が特許文献２に開示されており、この特許は、参照により援用される。図２および図３に示すように、液体は、少なくとも１つのインレットＩＮから、好ましくは最終要素に対する基板の移動方向に沿って基板に供給され、投影システムの下を通過した後で少なくとも１つのアウトレットＯＵＴから取り出される。すなわち、基板が要素の下を−Ｘ方向にスキャンされるときに、液体は要素の＋Ｘ側に供給され、−Ｘ側で取り込まれる。図２は、液体がインレットＩＮを経由して供給され、要素の他端で低圧源（low pressure source）につなげられたアウトレットＯＵＴによって取り込まれる装置を概略的に示している。図２の実例では、必須ではないが、液体が最終要素に対する基板の移動方向に沿って供給されている。インレットおよびアウトレットを様々な方向および数量で最終要素のまわりに配置することが可能であり、一例が図３に示されており、両側にアウトレットを備えた４組のインレットが最終要素のまわりに一定のパターンで設けられている。

局所液体供給システムを有するさらなる液浸リソグラフィ解決手段が図４に示されている。液体は投影システムＰＬの何れかの側の溝状インレットＩＮから供給され、インレットＩＮの半径方向外側に配置された複数の独立したアウトレットＯＵＴによって取り出される。インレットＩＮとアウトレットＯＵＴは、中心に孔のあるプレートに配置することができ、投影ビームはその孔を通って投影される。液体は投影システムＰＬの片側にある溝状インレットＩＮから供給されて、投影システムＰＬのもう一方の側にある複数の独立したアウトレットＯＵＴから取り出され、投影システムＰＬと基板Ｗとの間を液体が薄膜となって流れる。使用するインレットＩＮとアウトレットＯＵＴとの組み合わせは、基板Ｗの移動方向に従って選択することができる（選択した以外のインレットＩＮとアウトレットＯＵＴとの組み合わせは無効となる）。

提案された別の解決策は、投影システムの最終要素と基板テーブルとの間にある空間の境界の少なくとも一部に沿って延在するバリア部材を有する液体供給システムを提供することである。バリア部材は、Ｚ方向に（光軸方向に）ある程度相対移動できるが、ＸＹ平面では投影システムに対して実質的に静止している。バリア部材と基板面との間にはシールがなされる。実施形態では、その封止は、ガスシールなどの無接触シールである。ガスシールを有するそのようなシステムは特許文献３に開示されており、参照により援用される。

特許文献４および特許文献５では、二つのステージ、もしくはマルチステージの液浸リソグラフィ装置が開示されており、これらの特許は参照により援用される。そのような装置には、基板を支持する二つのテーブルが設けられる。レベリング測定（Leveling measurement）は、液浸液のない第１の位置でテーブルを用いて行われ、露光は、液浸液が存在する第２の位置でテーブルを用いて行われる。あるいは、装置が露光位置と測定位置との間を移動可能な１つのテーブルだけを有していてもよい。

米国特許第４，５０９，８５２号 ＰＣＴ特許出願公開９９／４９５０４ 米国特許出願公報第２００４−０２０７８２４号 欧州特許出願公報第１４２０３００号 米国特許出願公報第２００４−０１３６４９４号

投影システムと基板との間に液浸液を供給し、パターン化された放射線ビームをそこに通過させる場合には、特定の課題が生じる。例えば、バリア部材の場合、空間内の液体レベルの調整が難しくなることがあり、液体が多すぎるとオーバーフローが起こる可能性があり、液体が少なすぎると投影システムと基板との間の液体に気泡が含まれてしまう可能性がある。

例えば、オーバーフローまたは気泡包含の機会を軽減するように対策がとられた液体供給システムを提供することは有益である。

本発明の一態様によれば、
パターン化された放射線ビームを基板のターゲット部分に投影するように構成された投影システムと、
液体貯留部を部分的に画定するために投影システムと基板との間の空間を囲むバリア部材と、
投影システムを囲む突出体とを有し、突出体は、突出体の表面がバリア部材のうちの突出体から半径方向外側にある部分よりも投影システムに近接するようにバリア部材に配置されるか、または突出体の表面が投影システムのうちの突出体から半径方向外側にある部分よりもバリア部材に近接するように投影システムに配置されるリソグラフィ装置が提供される。

本発明の一態様によれば、
パターン化された放射線ビームを基板のターゲット部分に投影するように構成された投影システムと、
部分的に液体貯留部を画定するために投影システムと基板との間の空間を囲むバリア部材とを有し、
バリア部材の表面と投影システムの表面との間のすき間にステップ増加部があって、貯留部に収容されたときに液体のメニスカスがそのステップ増加部から半径方向外側に進むのに対する抵抗を増加させるように、バリア部材の表面、もしくは投影システムの表面、またはその両方が成形されるリソグラフィ装置が提供される。

本発明の一態様によれば、
パターン化された放射線ビームを基板のターゲット部分に投影するように構成された投影システムと、
投影システムの最終要素と基板との間の空間に液体を供給するように構成され、構成要素を用いて液体を基板から離れる方向でその空間に向けるように構成されたインレットを備えた液体供給システムとを有するリソグラフィ装置が提供される。

本発明の一態様によれば、
パターン化された放射線ビームを基板のターゲット部分に投影するように構成された投影システムと、
投影システムの最終要素と基板との間の空間に液体を供給するように構成され、最終要素の底面より上方から始まり半径方向内側下方へと向かう液体流れをその空間に作り出すように構成され、配置された液体供給システムとを有するリソグラフィ装置が提供される。

本発明の一態様によれば、パターン化された放射線ビームを投影システムを使用して液体を介し基板に投影することを含むデバイス製造方法が提供され、その場合に、バリア部材によって、液体が少なくとも部分的に投影システムと基板との間の貯留部に封入されており、液体のメニスカスがバリア部材上の突出体と投影システムとの間に広がり、突出体がバリア部材のうち突出体から半径方向外側にある部分よりも投影システムに近接しているか、または液体のメニスカスが投影システム上の突出体とバリア部材との間に広がり、突出体が投影システムのうち突出体から半径方向外側にある部分よりもバリア部材に近接しているかのいずれかになっている。

本発明の一態様によれば、パターン化された放射線ビームを投影システムを使用して液体を介し基板に投影することを含むデバイス製造方法が提供され、その場合に、液体が少なくとも部分的にバリア部材によって投影システムと基板との間に収容され、バリア部材と投影システムとの間のすき間にステップ増加部があって、メニスカスがバリア部材と投影システムとの間の増加部分の片方の側上に広がるように、バリア部材、投影システム、またはその両方が成形される。

本発明の一態様によれば、パターン化された放射線ビームを投影システムを使用して液体を介し基板に投影することを含むデバイス製造方法が提供され、その場合に、液体供給システムのインレットを使用して液体が投影システムと基板との間に供給され、そのインレットは構成要素を用いて基板から離れる方向に液体を向ける。

本発明の一態様によれば、パターン化された放射線ビームを投影システムを使用して液体を介し基板に投影することを含むデバイス製造方法が提供され、その場合に、液体が液体供給システムによって投影システムと基板との間に供給され、投影システムの最終要素の底面より上方から始まり半径方向内側下方に空間内を流れる。

本発明により、オーバーフローまたは気泡包含の機会を軽減する液体供給システムが得られた。

同じ参照符号が対応する部品を示す添付の概略図を参照して、本発明の実施形態を単なる例示として以下に説明する。

図１は、本発明の実施形態によるリソグラフィ装置を概略的に示している。その装置は、
放射線ビームＢ（たとえば、紫外線またはＤＵＶ）を調整するように構成されたイルミネータシステム（照射装置）ＩＬと、
パターン形成構造体（例えば、マスク）ＭＡを支持するように構成され、特定のパラメータに従ってパターン形成構造体を正確に配置するように構成された第１の位置決め装置ＰＭに接続された支持構造体（例えば、マスクテーブル）ＭＴと、
基板（例えば、レジスト被覆ウェーハ）Ｗを支持するように構成され、特定のパラメータに従って基板を正確に配置するように構成された第２の位置決め装置ＰＷに接続された基板テーブル（例えば、ウェーハテーブル）ＷＴと、
パターン形成構造体ＭＡによって放射線ビームＢに付与されたパターンを基板Ｗの（例えば、１つあるいはそれ以上のダイを含む）ターゲット部分Ｃに投影するように構成された投影システム（例えば、屈折式投影レンズ系）ＰＳとを有する。

照明システムは、放射光の方向の決定、整形、または制御のため、屈折式、反射式、磁気式、電磁気式、静電式もしくは他の形式の光学部材、またはそれらの組み合わせなどの種々の形式の光学部材であってよい。

支持構造体は、パターン形成構造体の配置、リソグラフィ装置の設計、およびパターン形成構造体が真空環境で保持されているかどうかなどの他の条件に従ってパターン形成構造体を保持する。支持構造体はパターン形成構造体を保持するために、機械式、真空圧式、静電式または他の固定技術を使用することができる。支持構造体は、例えば、必要に応じて固定できるか、または移動可能であるフレームまたはテーブルであってよい。支持構造体は、パターン形成構造体が、例えば、投影システムに対して所望の位置を確実にとることができるようにする。本明細書において用語「レチクル」または「マスク」を使用する場合はすべて、より一般的な用語である「パターン形成構造体」と同義とみなしてよい。

本明細書で使用する用語「パターン形成構造体」は、その横断面で放射線ビームにパターンを付与して、基板のターゲット部分にパターンを形成するために使用できる手段を示すものと広く解釈されねばならない。放射線ビームに付与されたパターンは、例えば、そのパターンが位相シフト特性（phase-shifting feature）、またはいわゆるアシスト特性（assist feature）を有している場合に、基板のターゲット部分に望まれるパターンと必ずしも同じではないことに留意すべきである。一般に放射線ビームに付与されるパターンは、ターゲット部分に形成される集積回路のようなデバイスの特定機能層に一致する。

パターン形成構造体は透過式または反射式であってよい。パターン形成構造体の例には、マスク、プログラマブルミラーアレイ、およびプログラマブルＬＣＤパネルがある。マスクはリソグラフィにおいて公知であり、バイナリ型、alternating型位相シフト、減衰型位相シフトならびに各種のハイブリッドマスク型のようなマスク形式が含まれる。プログラム可能ミラーアレイの例としては、小さなミラーのマトリックス配列があり、個々のミラーは入射する放射線ビームを異なる方向へ反射するように個別に傾動可能である。ミラーを傾動させることで、ミラーマトリックスによって反射された放射線ビームにパターンが付与される。

本明細書で使用する用語「投影システム」は、例えば使用される露光放射、他の因子、例えば液浸液の使用や真空の使用に適当とされる屈折光学系、反射光学系、屈折反射光学系、磁気光学系、電磁気光学系、静電光学系またはそれらの任意の組み合わせを含む任意の形式の投影システムを包含するものと広義に解釈しなければならない。本明細書で用語「投影レンズ」を使用する場合はすべて、より一般的な用語「投影システム」と同義とみなしてよい。

本明細書に記載するように、この装置は（例えば、透過式マスクを使用する）透過式のものである。これに代えて、この装置は（例えば、上述で説明した形式のプログラマブルミラーアレイ、または反射マスクを使用する）反射型であってもよい。

このリソグラフィ装置は２つ（デュアルステージ）以上の基板テーブル（および／または二つもしくはそれより多い支持構造体）を有する形式であってもよい。そのような「マルチステージ型」機械において、追加されるテーブルは並行して使用してよく、１つもしくはそれより多いテーブルが露光に使用されている間に他の１つもしくはそれより多いテーブルで予備工程を遂行することができる。

図１を参照すると、イルミネータＩＬは放射光源ＳＯから放射線ビームを受入れる。放射光源およびリソグラフィ装置は、例えば放射光源がエキシマレーザである場合、分離した構成要素とすることができる。そのような場合、放射光源はリソグラフィ装置の一部を形成するとは考えず、放射線ビームは放射光源ＳＯから、例えば適当な誘導ミラーおよび／またはビームエキスパンダを備えたビームデリバリシステムＢＤを用いてイルミネータＩＬへ送られる。他の例では、例えば放射光源が水銀ランプであるときは、放射光源はリソグラフィ装置の一体部分とされる。放射光源ＳＯおよびイルミネータＩＬは、必要ならばビームデリバリシステムＢＤと共に、放射システムとみなすことができる。

イルミネータＩＬは、放射線ビームの角度強度分布を調整するアジャスタＡＭを有していても良い。一般に、イルミネータの瞳面の強度分布における少なくとも外側および／または内側の半径方向範囲（一般にそれぞれσ-outerおよびσ-innerと称される）を調整することができる。さらに、イルミネータＩＬはインテグレータＩＮおよびコンデンサＣＯのような他のさまざまな構成要素を有していて良い。イルミネータは、その横断面に所望の均一性および強度分布を有するように放射線ビームＢを調整するために使用することができる。

放射線ビームＢは支持構造体（例えば、マスクテーブル）ＭＴに保持されたパターン形成構造体（例えば、マスク）ＭＡ上を入射し、パターン形成構造体によってパターン化される。パターン形成構造体ＭＡを通り抜けると、放射線ビームＢは投影システムＰＳを通過し、その投影システムは基板Ｗのターゲット部分Ｃ上にビームの焦点をあわせる。第２の位置決め装置ＰＷおよび位置センサーＩＦ（例えば干渉計測装置、リニアエンコーダ、または静電容量センサー）により、基板テーブルＷＴは正確に移動することができ、例えば放射線ビームＢの経路内に、様々なターゲット部分Ｃを位置決めできるようになる。同様に、例えばマスクライブラリからパターン形成構造体が機械的に取出された後やスキャン時に、第１の位置決め装置ＰＭおよび（図１に明確に示されていない）他の位置センサーが、放射線ビームＢの経路に対してパターン形成構造体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、支持構造体ＭＴの動きは、第１の位置決め装置ＰＭの一部を形成するロングストロークモジュール（粗位置決め）およびショートストロークモジュール（微細位置決め）によって実現される。同様に、基板テーブルＷＴの動きは、第２の位置決め装置ＰＷの一部を形成するロングストロークモジュールおよびショートストロークモジュールを使用して実現される。ステッパの場合には（スキャナとは対照的に）、支持構造体ＭＴはショートストロークアクチュエータのみに接続されるか、固定されてもよい。パターン形成構造体ＭＡおよび基板Ｗはパターン形成構造体アライメントマークＭ１、Ｍ２および基板アライメントマークＰ１、Ｐ２を使用してアライメントできる。基板アライメントマークは、図示するように、専用のターゲット部分に設けられているが、ターゲット部分間の空間に配置してもよい（これらはけがき線（scribe-lane）位置合わせマークとして公知である）。同様に、複数のダイがパターン形成構造体ＭＡに設けられている状況では、パターン形成構造体アライメントマークはダイの間に配置することができる。

図示した装置は以下のモードの少なくとも１つで用いられて良い。

１．ステップモードでは、支持構造体ＭＴおよび基板テーブルＷＴは基本的に静止状態に保持される一方、放射線ビームに付与されたパターン全体が一度にターゲット部分Ｃに投影される（すなわち、１回の静止露光）。基板テーブルＷＴはその後Ｘおよび／またはＹ方向へシフトされ、別のターゲット部分Ｃが露光できるようにする。ステップモードでは、露光フィールドの最大寸法が１回の静止露光で結像されるターゲット部分Ｃのサイズを限定する。

２．スキャナモードでは、放射線ビームに与えられたパターンがターゲット部分Ｃ上に投影される間、支持構造体ＭＴおよび基板テーブルＷＴが同期してスキャンされる（すなわち、１回の動的露光）。支持構造体ＭＴに対する基板テーブルＷＴの速度および方向は、拡大（縮小）および投影システムＰＳの像反転特性によって決まる。スキャナモードでは、露光フィールドの最大寸法は１回の動的露光でのターゲット部分の（非スキャン方向の）幅を制限するのに対して、スキャン動作の長さはターゲット部分の（スキャン方向の）高さを決める。

３．他のモードでは、支持構造体ＭＴはプログラマブルパターン形成構造体を保持して基本的に静止状態に保たれ、放射線ビームに付与されたパターンがターゲット部分Ｃに投影される間に基板テーブルＷＴが移動すなわちスキャンされる。このモードでは、一般にパルス化された放射光源が使用され、プログラマブルパターン形成構造体は基板テーブルＷＴの各移動の後、またはスキャン時の連続する放射光パルスの間に、要求に応じて更新される。この動作モードでは、上述で引用した形式のプログラムマブルミラーアレイのようなプログラマブルパターン形成構造体を使用するマスクレスリソグラフィにも容易に適用できる。

上述した使用モードの組合せおよび／または変更形態、または全く異なる使用モードも使用してもよい。

図５は、本発明の実施形態による液体供給システムを断面図で示している。液体供給システムは、投影システムＰＬと基板Ｗとの間の空間を少なくとも部分的にまたは完全に取り囲み、投影システムＰＬおよび基板Ｗ（および／または基板テーブルＷＴ）とともに液体１１用の貯留部（reservior）を画定するバリア面を有するバリア部材１０を有する。こうして、液体１１をその空間に供給することができるので、投影システムＰＬを通って基板Ｗに投影されるパターン化された放射線ビームは液体１１を通過する。

一実施形態では、バリア部材１０と基板Ｗ（あるいは基板Ｗの縁部が結像されている場合には基板テーブルＷＴ）との間に、非接触シール（contactless seal）を形成することができる。図示した実施形態では、非接触シールは、液体取り出し装置３０、液体取り出し装置から半径方向外側にある凹状部（recess）４０、および凹状部４０から半径方向外側にあるガスナイフ（gas knife）５０を有する。凹状部には、上面の半径方向内側にガスインレット４２が設けられ、面の半径方向外側にガスアウトレット４４が設けられている。バリア部材１０の底面にあるこれら３つの部材の構成は、２００５年１月１４日に出願の米国特許出願第６０／６４３，６２６号において詳細に記載されており、この特許は、参照によりここに援用される。液体取り出し装置３０の詳細は、２００４年８月１９日に出願の米国特許出願第 １０／９２１，３４８号に開示されており、この特許は、参照するによりここに援用される。

液体はバリア部材１０によって高圧でチャンバ２０に供給される。液体は、実質的に水平な方向に（すなわち矢印２９で示すように基板Ｗの上面に対して実質的に平行に）、１つもしくはそれより多いインレット２８を通って、投影システムＰＬと基板Ｗとの間の空間へと入る。液体はまた、１つもしくはそれより多いインレット２４を通って、チャンバ２０から出る。当該インレットは、矢印２５で示したように、投影システムＰＬから離れる方向に、（基板Ｗに向かって）垂直方向下方に液体流を方向付ける。液体をこのように流すのは、通常基板Ｗと基板テーブルＷＴとの間に存在するギャップ２６を満たすことを意図しており、また、特にバリア部材１０の下にある基板Ｗのスキャン時に、バリア部材１０の下のメニスカスを、液体取り出し装置３０の内側の半径方向外よりに維持することも意図している。インレット２４からの液体流れを用いてこのギャップ２６を満たすことで、このギャップ内での気泡の発生を軽減することができる。

一実施形態では、インレット２４は円形（または投影システムＰＬの結像フィールドを囲む他の形状）に配置した一連の独立した孔（discrete hole）を有する。このインレットおよびこれら孔の目的は、基板Ｗの縁部が結像されるか、またはスキャン速度が特定の大きさを超えた場合に、バリア部材１０と基板Ｗとの間のメニスカスが投影システムＰＬと基板Ｗとの間の空間に引き込まれるのを防止することである。基板Ｗが投影システムＰＬに対して相対的に移動をしているときに、メニスカスの外側からのガス（例えば空気）が投影システムの下に含まれると、結像品質に悪影響を及ぼすことがある。しかしながら、一連の独立した孔があるために、ガスが孔の間に捕捉され、それによって基板Ｗと基板テーブルＷＴとの間のギャップ２６にガスが溜まる（build-up）かもしれない。そのような気泡は、次ぎに基板Ｗと投影システムＰＬとの間の液体１１に入ることがある。このために、１つもしくはそれより多いアウトレット２７がさらにインレット２４の近くにも設けられ、ガスと液体との混合物がアウトレット２７から抜き取られるので、ギャップ２６に捕捉されたあらゆるガスを逃がすことが可能となり、ガス気泡を全く捕捉することなくギャップ２６の孔を液体で満たすことができる。アウトレット２７は、チャンバ２０などのチャンバに接続されており（図示せず）、アウトレット２７での圧力変動（pressure fluctuation）を低減することができる。アウトレット２７は、円形（または投影システムＰＬの結像フィールドを囲む他の形状）に配置した一連の独立した孔を有する。一実施形態では、外周孔を形成するインレット２４および内周孔を形成するアウトレット２７が設けられるので、液体をギャップ２６上に行き渡らせる場合、液体がまずインレット２４から充填され、次いで気泡がアウトレット２７から取り出されることとなる。もっとも、インレット２４とアウトレット２７の位置決めは、機能が達成される限り、上記と同じにする必要はない。アウトレット孔２７はまた、投影システムの下で溶出したレジストによって汚染された可能性のある液体を抜き取るために使用してもよい。そのような液体を抜き取ることで、メニスカスの近く（液体取り出し装置３０の近く）の液体の汚染が少なくなる。スキャン中に基板Ｗ上に残った液体も汚染を少なくすることができ、したがって、基板上に残存する粒子量を低減させ、液体を除去した後の乾燥付着物も低減させることができる。

バリア部材１０は、投影システムＰＬとバリア部材１０との間に一定のギャップが存在するように、全体的に投影システムＰＬの外形に合わせて成形される。ギャップは、投影システムＰＬおよびバリア部材１０が独立して相対的に移動できるようにするために設けられる。

一実施形態では、貯留部の容積の変動および貯留部からの液体の供給／取り出しの変動に対処するための対策が講じられている。通常の状態では、液体１１の上面は、投影システムおよびバリア部材１０に対して実質的に静止しているメニスカス１１０を有する。バリア部材１０の上面９０は平らな水平面であり、液体は緊急事態にだけ上面９０上に存在することを許される。緊急事態に対処するために、アウトレット８０が上面９０に設けられている。メニスカス１１０が上面９０に存在してしまうと、メニスカスが容易に前進してしまい、バリア部材１０がオーバーフローしがちになる。これを防止するために、突出体（protrusion）１００がバリア部材１０の上面９０の最内縁部に設けられている。突出体１００はバリア部材１０に沿って延在しており、したがってリング形状もしくは他の囲い形状を形成している。突出体１００は、バリア部材１０のうち突出体１００を取り囲んでいる部分より投影システムＰＬの表面に接近しており、とりわけ、投影システムＰＬの水平面２００に接近している。

一実施形態では、突出体１００と投影システムＰＬとの間とバリア部材１０と投影システムＰＬとの間とで、距離がステップ状に変化（step change）する。このステップ状の変化は、図５において突出体１００の左手側に現れる。一実施形態では、このステップ状変化は突出体１００の半径方向外側にあるが、図５の場合のように突出体１００の半径方向内側にも存在してもよいし、あるいは任意に存在してもよい。この形状を用いると、液体１１の上部のメニスカス１１０が突出体１００を通過するには、メニスカス１１０の長さを増加させる必要があり、そのためには膨大なエネルギーが必要になる。一実施形態では、突出体１００と突出体の領域にある投影システムＰＬの両方の表面は、メニスカス１１０の形状が凸形状となるように疎液性材料（liquidphobic material）で形成される（例えば液体は、これら表面との接触角が６０°、５０°、４０°、３０°、または２５°未満となる）。

したがって、投影システムＰＬとバリア部材１０の表面との間の距離を半径方向外側にステップ状に広げることで、バリア部材１０を使用した場合にオーバーフローの機会を大幅に低減できる。

突出体１００は、バリア部材１０上に存在するように示されている。しかし、必ずしもその必要はなく、同様の機能を満たす（すなわちメニスカスが突出体を通過するために克服するべきエネルギーバリアを形成する）限り、突出体が投影システム上に存在してもよい。

また図５は、わざと変形（misform）させても良い投影システムＰＬの外側面により厳密に同一形状をなすように、投影システムＰＬに対向したバリア部材１０の内側面がわざと変形されているシステム示すものである。このような方法で、液体１１を基板から突出体１００に向かって流すための迷路が形成されており、これは流れ制限を強化し、それによってオーバーフローのリスクを低減させる。こうすることで、液体がバリア１０を超えオーバーフローを起こすに至るまで通らなければならない流路が蛇行形状となり、少なくとも３回の方向変換を必要とする。図示した実施形態で、このことは、投影システムＰＬの側壁に窪み部２２０を設け、さらにバリア部材１０の内部側壁（バリア面内）に２つの要素３１０、３２０によって形成された突出部を設けることで達成される。投影システムＰＬと基板Ｗとの間の位置からバリア部材１０の上面へ液体用流路の蛇行性を高めるために、別の方策が取られても良い。

図６は、以下の説明以外は図５に関連させて前述した実施形態と同じである本発明の別の実施形態を示している。

この実施形態では、投影システムの最終要素の下の投影システムＰＬと基板Ｗとの間の空間に実質的に水平方向に液体が流れるようにする、１つもしくはそれより多いインレット２８を設ける代わりに、１つもしくはそれより多いインレット４００が設けられており、当該インレットは、液体が投影システムＰＬの側部に当たって低速で均一に流れるようにしている。この流れは、矢印５１４で図示されている。インレット４００から出る液体は、チャンバ２０と流体で連通するチャンバ２１から供給される。二つのチャンバを設けることによってインレット４００およびインレット２４にかかる液体の圧力を異なる値とすることができ、また、チャンバ２０および２１につながる孔２２１の寸法および／または数量を変化させることで調整することもできる。

この実施形態での突出体１００は、液体１１のメニスカス１１０が突出体１００と投影システムＰＬとの間に広がっているという点で、図５に関連させて上述したものと同様である。この実施形態における突出体１００の構造は異なっているが、同じ原理が当てはまる。すなわち突出体は、メニスカスの長さを大幅に増加させないとメニスカス１１０が突出体１００を通過することができないよう、バリア部材１０の他の部分よりも投影システムＰＬに近接している。

インレット４００より下の、水平部分５１５の半径方向最内縁部に第２の突出体５２０が存在することで、水平方向の液体流れが基板Ｗに向かって下方へと吸い込まれるのが防止される。これは、液体の水平方向の流れ５１４が投影システムＰＬの表面によって向きを変えられ、投影システムＰＬの底面より上方から始まる、半径方向内側下方への流れ５１６を作り出すのを可能にする。

この構成は、図５に関連させて説明した実施形態のインレット２８が、メニスカス１１０を下方に引っ張ることができる下方への強力な流れを作ってしまい、メニスカスの位置を不安定にし易い傾向があるという欠点を克服するものである。メニスカスが不安定であると、液体供給速度が特定の値を超えた場合に、投影システムＰＬの下に舌状に広がりながら、液体供給に大量のガスを混入させてしまうかもしれない。本実施形態はインレット２８からの流出速度に比べてインレット４００からの流出速度を遅くすることができ、かつバリア部材１０を投影システムＰＬにさらに接近して配置することができるので、本実施形態では上記のような欠点を回避することができる。突出体１００は、メニスカス１１０を可能な限り短くすることが確実であるので、メニスカスの長さを増加させなくてはならなくなり得る位置まで下方に引き寄せるには多大なエネルギーが必要となる。

図７は、以下の説明以外は、図６に関連させて説明した実施形態と同じである別の実施形態を示している。

この実施形態では、液体が実質的に水平方向に投影システムＰＬと基板Ｗとの間の空間に流れるようにするインレット４００を設ける代わりに、矢印５１０で示すように、液体が基板Ｗから離れる方向に（すなわちパターン化された放射線ビームが伝わる方向と反対の方向に）、基板Ｗ、投影システムＰＬ、およびバリア部材１０の間に画定された空間へと流れるようにする、インレット５００が設けられている。インレット５００を出る液体はチャンバ２１から供給され、当該チャンバは、図６に関連させて上述したように、チャンバ２０と流体で連通している。

インレット５００を出た液体の流れは、図６に関連させて上述した実施形態と同様に、半径方向内側および基板Ｗの上面に対して実質的に平行な方向へと、突出体１００によって向きが変えられる。これは矢印５１２、５１４によって示されている。この実施形態の突出体１００は、液体１１のメニスカス１１０が突出体１００と投影システムＰＬとの間に広がっているという点で他の実施形態のものと同じである。この実施例での突出体１００の構造は、図５に関連させて上述した実施形態のものと異なるが、同様の原理が当てはまる。すなわち突出体は、メニスカスの長さを大幅に増加させないと、メニスカス１１０が突出体１００を通過することができないように、バリア部材１０の他の部分より投影システムＰＬに近接している。

流れ５１０が突出体１００によって方向を変えられた後、その流れは、図６に関連させて上述した実施形態と同様に均一になり、投影システムＰＬに当たって実質的に水平方向に比較的低速で流れる。突出体１００は、メニスカス１１０を可能な限り短くすることが確実であるので、メニスカスの長さを増加させなければならなくなり得る位置まで下方に引き寄せるには多大なエネルギーを要する。この実施形態は、使用する空間をより小さくできるので、図６に関連させて上述した実施形態以上に有益であり得る。

上記実施形態のいずれも、バリア部材１０に関する断面を示した。バリア部材１０は、必ずしも周囲全体にわたって対称である必要は無く、例えば、インレット２８、４００、５００がバリア部材１０の周囲の一部にのみ設けられ、液浸液排出システムが他の部分に設けられてもよい。そのような構成は、投影システムＰＬと基板Ｗとの間の空間を単一方向に横切る液体１１の流れをもたらすことができる。他の構成も可能であり、上述の実施形態に関連させて先に説明した原理も他の形式の液体供給システムに適用することができる。任意の実施形態の特徴が、他の実施形態の幾つかのまたはすべての特徴とともに使用することができるのは明白であろう。

ここではＩＣ製造におけるリソグラフィ装置の使用について具体的な言及がなされたが、本明細書で説明されるリソグラフィ装置は、集積光学システム、磁気ドメインメモリのガイドおよび検出パターン、フラットパネルディスプレイ、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）、薄膜磁気ヘッドなどの他の応用例を有していても良いことにご注意頂きたい。このような代替応用例に関して、本明細書中の用語「ウェーハ」や「ダイ」の使用は、それぞれより一般的な用語「基板」または「ターゲット部分」の同義語と考えられることが当業者にはご理解頂けよう。本明細書で言及する基板は露光前または露光後に例えばトラック（基板に対してレジスト層を塗布し、露光されたレジストを現像するツール）、メトロロジーツールおよび／またはインスペクションツール内で処理される。適用できるならば、本明細書による開示内容は上記およびその他の基板処理ツールにも適用できる。さらに、基板は、例えば多層ＩＣを製造するために複数回処理されてもよく、これにより本明細書で用いる用語「基板」は、複数回の処理済層を含む基板を表すこともできる。

上記では、光学リソグラフィに関し、本発明の実施形態の使用について具体的な言及がなされたが、本発明は他の応用例、例えばインプリントリソグラフィで使用してもよく、状況が許す限り、光学リソグラフィに限定されるのもではないことをご理解頂きたい。インプリントリソグラフィでは、パターン形成構造体のトポグラフィ（topography）が基板に生成されるパターンを定める。パターン形成構造体のトポグラフィは、基板に供給したレジスト層に押し付けることができ、同時に、レジストは電磁放射、熱、圧力またはそれらの組み合わせを加えることで硬化される。レジストが硬化された後で、パターン形成構造体はレジストにパターンを残したままレジストから離される。

本明細書で使用する用語「放射光」および「ビーム」は、紫外（ＵＶ）放射（例えば、３６５、２４８、１９３、１５７または１２６ｎｍの波長を有する）、および極端紫外（ＥＵＶ）放射（例えば５〜２０ｎｍの波長を有する）、ならびにイオンビームや電子ビームのような粒子ビームを含む全てのタイプの電磁放射線を包含する。

用語「レンズ」は、状況が許せば、屈折型、反射型、磁気的、電磁気型、および静電気型を含む種々のタイプの光学部品の任意の１つまたはそれらの組み合わせを指すことができる。

本発明の特定の実施例が上述されたが、本発明は記載した以外の方法で実現できることはご理解頂けよう。例えば、本発明は上記に開示した方法を記述した機械読取可能命令からなる１つ以上のシーケンスを含むコンピュータプログラムの形態をとってもよいし、またはそのようなコンピュータプログラムが記録されたデータ記録媒体（例えば、半導体メモリ、磁気ディスクまたは光ディスク）の形態をとってもよい。

本発明の１つもしくはそれより多い実施形態は、任意の液浸リソグラフィ装置、これに限定するわけではないが、特に上述の形式のものに適用可能であり、また液浸液が槽の形態で提供されても、または基板の局所表面にだけ供給されても適用可能である。本明細書で意図した液体供給システムは広義に解釈されるべきである。特定の実施形態では、液体供給システムは、投影システム、基板、および／または基板テーブルの間の空間に液体を供給する機構あるいは構造体の組み合わせでよい。液体供給システムは、１つもしくはそれより多い構造体、１つもしくはそれより多い液体インレット、１つもしくはそれより多いガスインレット、１つもしくはそれより多いガスアウトレット、および／または１つもしくはそれより多い液体アウトレットの組み合わせで構成することができ、液体を空間に供給するものである。一実施形態では、空間表面は、基板および／または基板テーブルの一部でもよく、基板および／または基板テーブルの表面を完全に含んでもよく、または、空間は基板および／または基板テーブルを覆っていてもよい。液体供給システムは、追加的に、位置、量、品質、形状、流速または液体の他の任意の特徴を調整する１つもしくはそれより多い要素を有してもよい。

上記の記載は説明することを意図しており、限定するものではない。したがって、添付の請求項の範囲を逸脱することなく、説明した本発明に対して変更を行うことができるのは当業者には明白であろう。

本発明の実施形態によるリソグラフィ装置を示す図である。 リソグラフィ投影装置で使用する液体供給システムを示す図である。 リソグラフィ投影装置で使用する液体供給システムを示す図である。 リソグラフィ投影装置で使用する別の液体供給システムを示す図である。 本発明の実施形態による液体供給システムの断面図である。 本発明の別の実施形態による液体供給システムの断面図である。 本発明の別の実施形態による液体供給システムの断面図である。

Claims (22)

1. パターン化された放射線ビームを基板のターゲット部分に投影するように構成された投影システムと、
   投影システムと基板との間の空間を囲み、液体貯留部を部分的に画定するバリア部材と、
   投影システムを囲む突出体であって、突出体の表面がバリア部材のうち突出体から半径方向外側にある部分よりも投影システムに近接するようにバリア部材上に設けられるか、または突出体の表面が投影システムのうち突出体から半径方向外側にある部分よりもバリア部材に近接するように投影システム上に設けられる突出体とを有するリソグラフィ装置。
2. 突出体がバリア部材に取り付けられた場合、突出体の表面がバリア部材の表面のうち突出体から半径方向内側にある部分よりも投影システムに近接し、突出体が投影システムに取り付けられた場合、突出体の表面が投影システムのうち突出体から半径方向内側にある部分よりもバリア部材に近接している請求項１に記載の装置。
3. 突出体は、バリア部材の実質的に水平な部分に配置される請求項１に記載の装置。
4. 突出体は、水平な部分の半径方向最内側部分に配置されるか、またはその最内側部分に近接して配置される請求項３に記載の装置。
5. 突出体の表面は疎液性である請求項１に記載の装置。
6. 突出体に近接した投影システムが疎液性の表面を有するか、または突出体に近接したバリア部材が疎液性の表面を有するか、またはその両方である請求項１に記載の装置。
7. 通常の使用において貯留部内の液体高さが、上面の液体メニスカスが突出体と投影システムとの間、もしくは突出体とバリア部材との間に広がるポイントを超えない請求項１に記載の装置。
8. 突出体は、基板方向からの液体の流れを半径方向内側へ方向変換するように配置された請求項１に記載の装置。
9. パターン化された放射線ビームを基板のターゲット部分に投影するように構成された投影システムと、
   投影システムと基板との間の空間を囲み、液体貯留部を部分的に画定するバリア部材とを有し、
   バリア部材と投影システムとの間にステップ増加部があって、貯留部に収容されたときに液体のメニスカスがそのステップ増加部から半径方向外側に進むのに対する抵抗を増加させるようにバリア部材の表面もしくは投影システムの表面、またはその両方が成形されるリソグラフィ装置。
10. パターン化された放射線ビームを基板のターゲット部分に投影するように構成された投影システムと、
    投影システムの最終要素と基板の間の空間に液体を供給するように構成され、最終要素の底面より上方から始まり半径方向内側下方へ向かう液体流れを該空間に作り出すように構成され配置された液体供給システムとを有するリソグラフィ装置。
11. 液体供給システムは、構成要素を用い液体を基板から離れる方向に向けるように構成されたインレットを有する請求項１０に記載の装置。
12. 液体供給システムは、インレットを出た液体を半径方向内側に向けるように構成された突出体を有する請求項１１に記載の装置。
13. 液体供給システムは、液体を基板の上面に対して実質的に平行で半径方向内側に流すように構成されたデフレクタを有する請求項１１に記載の装置。
14. インレットは、高圧で液体を収容するチャンバと流体で連通している請求項１０に記載の装置。
15. 投影システムの表面は、液体を基板に向かって方向変換するように構成されている請求項１０に記載の装置。
16. 基板に向かう方向で構成要素を用いて液体を空間に向けるべく構成され、基板に対向する液体供給システムの表面に配置されたさらなるインレットを有する請求項１０に記載の装置。
17. さらに、投影システムと液体供給システムとの間の距離がステップ状に変化するように投影システムを囲む部材を有する請求項１０に記載の装置。
18. パターン化された放射線ビームを基板のターゲット部分に投影するように構成された投影システムと、
    投影システムの最終要素と基板との間の空間に液体を供給するように構成され、構成要素を用いて液体を基板から離れる方向でその空間に向けるように構成されたインレットを備えた液体供給システムとを有するリソグラフィ装置。
19. パターン化された放射線ビームを、投影システムを用い液体を介して基板に投影する工程を含むデバイス製造方法であって、
    液体は、バリア部材によって、少なくとも部分的に投影システムと基板との間の貯留部へと閉じ込められており、液体のメニスカスがバリア部材上の突出体と投影システムとの間に広がり、突出体がバリア部材のうち突出体から半径方向外側にある部分よりも投影システムに近接しているか、または液体のメニスカスが投影システム上の突出体とバリア部材との間に広がり、突出体が投影システムのうち突出体から半径方向外側にある部分よりもバリア部材に近接しているデバイス製造方法。
20. パターン化された放射線ビームを、投影システムを用い液体を介して基板に投影する工程を含むデバイス製造方法であって、
    液体は、バリア部材によって、少なくとも部分的に投影システムと基板との間に収容され、バリア部材と投影システムとの間にステップ増加部があって、メニスカスがバリア部材と投影システムとの間のステップの一方の側に広がるように、バリア部材、投影システム、またはその両方が成形されるデバイス製造方法。
21. パターン化された放射線ビームを、投影システムを用い液体を介して基板に投影する工程を含むデバイス製造方法であって、
    液体供給システムのインレットを使用して液体が投影システムと基板との間に供給され、そのインレットが構成要素を用いて基板から離れる方向に液体を方向付けるデバイス製造方法。
22. パターン化された放射線ビームを、投影システムを用い液体を介して基板に投影する工程を含むデバイス製造方法であって、
    液体が液体供給システムによって投影システムと基板との間に供給され、投影システムの最終要素の底面より上方から始まり半径方向内側下方へと空間内を流れるデバイス製造方法。

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