JP2007288187A - リソグラフィ装置およびデバイス製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】液浸リソグラフィ露光装置において、液体供給装置の一部および基板を互いに移動させることができる相対速度が、これらのコンポーネントの間を展開しているメニスカスが崩壊することなく最大化されるような液浸液を提供する。
【解決手段】液浸液を介して基板を放射のビームに露光するための液浸リソグラフィ露光装置において、前記液浸液のｐＨが、前記液浸液が前記基板の表面に存在している場合のそのゼータ電位がゼロであるｐＨの２以内であるようにする。
【選択図】なし

Description

本発明は、リソグラフィ装置およびデバイスを製造するための方法に関する。

リソグラフィ装置は、基板、一般的には基板のターゲット部分に所望のパターンを付与するマシンである。リソグラフィ装置は、たとえば集積回路（ＩＣ）の製造に使用することができる。その場合、マスクまたはレチクルとも呼ばれているパターニングデバイスを使用して、ＩＣの個々の層に形成すべき回路パターンが生成される。生成されたパターンが、基板（たとえばシリコンウェーハ）上のターゲット部分（たとえば１つまたは複数のダイの一部が含まれている）に転送される。パターンの転送は、通常、基板の上に提供されている放射感応性材料（レジスト）の層へのイメージングを介して実施される。通常、１枚の基板には、順次パターン化されるターゲット部分に隣接する回路網が含まれている。公知のリソグラフィ装置には、パターン全体を１回でターゲット部分に露光することによってターゲット部分の各々が照射されるステッパと、パターンを放射ビームで所与の方向（「スキャンニング」方向）にスキャンし、かつ、基板をこの方向に平行または非平行に同期スキャンすることによってターゲット部分の各々が照射されるスキャナがある。パターンを基板に転写することによってパターニングデバイスから基板へパターンを転送することも可能である。

比較的屈折率の大きい液体中、たとえば水中にリソグラフィ投影装置内の基板を浸し、それにより投影システムの最終エレメントと基板の間の空間を充填する方法が提案されている。液体中では露光放射の波長がより短くなるため、これにより、より小さいフィーチャをイメージングすることができる。（また、液体の効果は、有効ＮＡがより大きいシステムの使用が可能になり、また、焦点深度が深くなることにあるとみなすことができる。）固体粒子（たとえば水晶）が懸濁した水を始めとする他の液浸液も提案されている。

しかしながら、基板または基板と基板テーブルを液体の槽に浸す（たとえば参照によりその全体が本明細書に組み込まれている米国特許第４，５０９，８５２号を参照されたい）ことは、スキャン露光の間、加速しなければならない大量の液体が存在していることを意味している。そのためにはモータを追加するか、あるいはより強力なモータが必要であり、また、液体の攪乱により、望ましくない予測不可能な影響がもたらされることになる。

提案されている解決法の１つは、液体供給システムの場合、液体拘束システムを使用して、基板の局部領域にのみ、および投影システムの最終エレメントと基板の間に液体を提供することである（基板の表面積は、通常、投影システムの最終エレメントの表面積より大きい）。参照によりその全体が本明細書に組み込まれているＷＯ ９９／４９５０４に、そのために提案されている方法の１つが開示されている。図２および図３に示すように、液体は、好ましくは基板が最終エレメントに対して移動する方向に沿って、少なくとも１つの入口ＩＮによって基板に供給され、投影システムの下を通過した後、少なくとも１つの出口ＯＵＴによって除去される。つまり、基板を最終エレメントの下方で−Ｘ方向にスキャンする際に、最終エレメントの＋Ｘ側で液体が供給され、−Ｘ側で除去される。図２は、入口ＩＮを介して液体が供給され、最終エレメントのもう一方の側で、低圧源に接続された出口ＯＵＴによって除去される構造を略図で示したものである。図２に示す図解では、液体は、必ずしもそうである必要はないが、基板が最終エレメントに対して移動する方向に沿って供給されている。様々な配向および数の入口および出口を最終エレメントの周りに配置することが可能である。図３はその実施例の１つを示したもので、両側に出口を備えた４組の入口が、最終エレメントの周りに一定のパターンで提供されている。

提案されているもう１つの解決法は、投影システムの最終エレメント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展開したシール部材を備えた液体供給システムを提供することである。図４は、このような解決法を示したものである。シール部材は、Ｚ方向（光軸の方向）の若干の相対移動が存在する可能性があるが、投影システムに対して実質的にＸＹ平面内に静止している。シールは、シール部材と基板の表面の間に形成されている。シールは、ガスシールなどの非接触シールであることが好ましい。米国特許第６，９５２，２５３号に、ガスシールを備えたこのようなシステムが開示されており、図５はそれを示したものである。

米国特許第６，９５２，２５３号に、ツインまたはデュアルステージ液浸リソグラフィ装置の着想が開示されている。このような装置は、基板を支持するための２つのステージを備えている。１つのステージを使用して、液浸液が存在していない第１の位置で水準測定が実行され、もう１つのステージを使用して、液浸液が存在している第２の位置で露光が実行される。別法としては、リソグラフィ装置は、１つのステージのみを有している。

放射のイメージングビームが液浸液を通過する液浸リソグラフィ露光装置を使用することにより、達成可能な解像度が高くなるが、液浸液を取り扱わなければならないため、場合によってはこのような装置の処理能力は、従来の装置と比較すると劣っている。

処理能力が高く、および／または液体の取扱いがより頑丈な装置が提供されることが望ましい。

本発明の一態様によれば、液浸液を介して基板を放射のビームに露光するための液浸リソグラフィ露光装置を備えたリソグラフィ装置が提供される。液浸液のｐＨは、液浸液が基板の表面に存在している場合のそのゼータ電位がゼロであるｐＨの２以内である。

本発明の一態様によれば、パターン化された放射のビームを液浸液を介して基板に投射するステップを含むデバイス製造方法が提供される。液浸液は基板の表面に接触しており、また、液浸液のｐＨは、液浸液が基板の表面に存在している場合のそのゼータ電位がゼロであるｐＨの２以内である。

以下、本発明の実施形態について、単なる実施例にすぎないが、添付の略図を参照して説明する。図において、対応する参照記号は対応する部品を表している。

図１は、本発明の一実施形態によるリソグラフィ装置を略図で示したものである。この装置は、放射ビームＢ（たとえばＵＶ放射またはＤＵＶ放射）を条件付けるように構成された照明システム（イルミネータ）ＩＬを備えている。サポート（たとえばマスクテーブル）ＭＴは、パターニングデバイス（たとえばマスク）ＭＡを支持するように構成されており、特定のパラメータに従って該パターニングデバイスを正確に位置決めするように構成された第１のポジショナＰＭに接続されている。基板テーブル（たとえばウェーハテーブル）ＷＴは、基板（たとえばレジストコートウェーハ）Ｗを保持するように構成されており、特定のパラメータに従って該基板を正確に位置決めするように構成された第２のポジショナＰＷに接続されている。投影システム（たとえば屈折型投影レンズシステム）ＰＳは、パターニングデバイスＭＡによって放射ビームＢに付与されたパターンを基板Ｗのターゲット部分Ｃ（たとえば１つまたは複数のダイが含まれている）に投影するように構成されている。

照明システムは、放射を導き、整形し、および／または制御するための、屈折光学コンポーネント、反射光学コンポーネント、磁気光学コンポーネント、電磁光学コンポーネント、静電光学コンポーネントまたは他のタイプの光学コンポーネント、あるいはそれらの任意の組合せなどの様々なタイプの光学コンポーネントを備えることができる。

サポートはパターニングデバイスを支持しており、たとえばパターニングデバイスの重量を支えている。サポートは、パターニングデバイスの配向、リソグラフィ装置の設計および他の条件、たとえばパターニングデバイスが真空環境中で保持されているか否か等に応じた方法でパターニングデバイスを保持している。サポートには、パターニングデバイスを保持するための機械式クランプ技法、真空クランプ技法、静電クランプ技法または他のクランプ技法を使用することができる。サポートは、たとえば必要に応じて固定または移動させることができるフレームまたはテーブルであってもよい。サポートは、パターニングデバイスをたとえば投影システムに対して所望の位置に確実に配置することができる。本明細書における「レチクル」または「マスク」という用語の使用はすべて、より一般的な「パターニングデバイス」という用語の同義語とみなすことができる。

本明細書に使用されている「パターニングデバイス」という用語は、放射ビームの断面にパターンを付与し、それにより基板のターゲット部分にパターンを生成するべく使用することができる任意のデバイスを意味するものとして広義に解釈されたい。放射ビームに付与されるパターンは、たとえばそのパターンに位相シフトフィーチャまたはいわゆるアシストフィーチャが含まれている場合、基板のターゲット部分における所望のパターンに必ずしも厳密に対応している必要はないことに留意されたい。放射ビームに付与されるパターンは、通常、ターゲット部分に生成されるデバイス、たとえば集積回路などのデバイス中の特定の機能層に対応している。

パターニングデバイスは、透過型であってもあるいは反射型であってもよい。パターニングデバイスの実施例には、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。マスクについてはリソグラフィにおいては良く知られており、バイナリ、Ａｌｔｅｒｎａｔｉｎｇ位相シフトおよび減衰位相シフトなどのマスクタイプ、ならびに様々なハイブリッドマスクタイプが知られている。プログラマブルミラーアレイの実施例には、マトリックスに配列された、入射する放射ビームが異なる方向に反射するよう個々に傾斜させることができる微小ミラーが使用されている。この傾斜したミラーによって、ミラーマトリックスで反射する放射ビームにパターンが付与される。

本明細書に使用されている「投影システム」という用語は、たとえば使用する露光放射に適した、もしくは液浸液の使用または真空の使用などの他の要因に適した、屈折光学システム、反射光学システム、カタディオプトリック光学システム、磁気光学システム、電磁光学システムおよび静電光学システム、またはそれらの任意の組合せを始めとする任意のタイプの投影システムが包含されているものとして広義に解釈されたい。本明細書における「投影レンズ」という用語の使用はすべて、より一般的な「投影システム」という用語の同義語とみなすことができる。

図に示すように、この装置は、透過型（たとえば透過型マスクを使用した）タイプの装置である。別法としては、この装置は、反射型（たとえば上で参照したタイプのプログラマブルミラーアレイを使用した、あるいは反射型マスクを使用した）タイプの装置であってもよい。

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／または複数のマスクテーブル）を有するタイプの装置であってもよい。このような「マルチステージ」マシンの場合、追加テーブルを並列に使用することができ、あるいは１つまたは複数の他のテーブルを露光のために使用している間、１つまたは複数のテーブルに対して予備ステップを実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、放射源ＳＯから放射を受け取っている。放射源がたとえばエキシマレーザである場合、放射源およびリソグラフィ装置は、個別の構成要素にすることができる。このような場合、放射源は、リソグラフィ装置の一部を形成しているとはみなされず、放射は、たとえば適切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引渡しシステムＢＤを使用して放射源ＳＯからイルミネータＩＬへ引き渡される。それ以外のたとえば放射源が水銀灯などの場合、放射源はリソグラフィ装置の一構成要素にすることができる。放射源ＳＯおよびイルミネータＩＬは、必要に応じてビーム引渡しシステムＢＤと共に放射システムと呼ぶことができる。

イルミネータＩＬは、放射ビームの角度強度分布を調整するためのアジャスタＡＤを備えることができる。通常、イルミネータの瞳面内における強度分布の少なくとも外側および／または内側半径範囲（一般に、それぞれσ−ｏｕｔｅｒおよびσ−ｉｎｎｅｒと呼ばれている）は調整が可能である。また、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などの他の様々なコンポーネントを備えることができる。イルミネータを使用して放射ビームを条件付け、所望する一様な強度分布をその断面に持たせることができる。

サポート（たとえばマスクテーブルＭＴ）の上に保持されているパターニングデバイス（たとえばマスクＭＡ）に放射ビームＢが入射し、パターニングデバイスによってパターン化される。マスクＭＡを透過した放射ビームＢは、放射ビームを基板Ｗのターゲット部分Ｃに集束させる投影システムＰＳを通過する。基板テーブルＷＴは、第２のポジショナＰＷおよび位置センサＩＦ（たとえば干渉計デバイス、リニアエンコーダまたは容量センサ）を使用して正確に移動させることができ、それによりたとえば異なるターゲット部分Ｃを放射ビームＢの光路内に配置することができる。同様に、第１のポジショナＰＭおよびもう１つの位置センサ（図１には明確に示されていない）を使用して、たとえばマスクライブラリから機械的に検索した後、またはスキャン中に、マスクＭＡを放射ビームＢの光路に対して正確に配置することができる。通常、マスクテーブルＭＴの移動は、第１のポジショナＰＭの一部を形成しているロングストロークモジュール（粗動位置決め）およびショートストロークモジュール（微動位置決め）を使用して実現することができる。同様に、基板テーブルＷＴの移動は、第２のポジショナＰＷの一部を形成してい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することができる。ステッパの場合（スキャナではなく）、マスクテーブルＭＴは、ショートストロークアクチュエータのみに接続することができ、あるいは固定することも可能である。マスクＭＡおよび基板Ｗは、マスク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を使用して整列させることができる。図には専用ターゲット部分を占有している基板アライメントマークが示されているが、基板アライメントマークは、ターゲット部分とターゲット部分の間の空間に配置することも可能である（このような基板アライメントマークは、スクライブレーンアライメントマークとして知られている）。同様に、複数のダイがマスクＭＡ上に提供される場合、ダイとダイの間にマスクアライメントマークを配置することができる。

図に示す装置は、以下に示すモードのうちの少なくとも１つのモードで使用することができる。
１．ステップモード：マスクテーブルＭＴおよび基板テーブルＷＴが基本的に静止状態に維持され、放射ビームに付与されたパターン全体がターゲット部分Ｃに１回で投影される（すなわち単一静止露光）。次に、基板テーブルＷＴがＸ方向および／またはＹ方向にシフトされ、異なるターゲット部分Ｃが露光される。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、単一静止露光で画像化されるターゲット部分Ｃのサイズが制限される。
２．スキャンモード：放射ビームに付与されたパターンがターゲット部分Ｃに投影されている間、マスクテーブルＭＴおよび基板テーブルＷＴが同期スキャンされる（すなわち単一動的露光）。マスクテーブルＭＴに対する基板テーブルＷＴの速度および方向は、投影システムＰＳの倍率（縮小率）および画像反転特性によって決まる。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、単一動的露光におけるターゲット部分の幅（非スキャン方向の幅）が制限され、また、スキャン運動の長さによってターゲット部分の高さ（スキャン方向の高さ）が決まる。
３．その他のモード：プログラマブルパターニングデバイスを保持するべくマスクテーブルＭＴが基本的に静止状態に維持され、放射ビームに付与されたパターンがターゲット部分Ｃに投影されている間、基板テーブルＷＴが移動またはスキャンされる。このモードでは、通常、パルス放射源が使用され、スキャン中、基板テーブルＷＴが移動する毎に、あるいは連続する放射パルスと放射パルスの間に、必要に応じてプログラマブルパターニングデバイスが更新される。この動作モードは、上で参照したタイプのプログラマブルミラーアレイなどのプログラマブルパターニングデバイスを利用しているマスクレスリソグラフィに容易に適用することができる。

上で説明した使用モードの組合せおよび／またはその変形形態、あるいは全く異なる使用モードを使用することも可能である。

図２〜図４は、局部領域液体供給システムを示したもので、投影システムＰＳの最終エレメントと基板Ｗの間の、平面図では基板Ｗの総頂部表面よりはるかに狭い基板Ｗの局部領域にのみ液体が供給されている。次に、投影システムＰＳの下方を基板Ｗが移動し、液浸液で覆われた局部領域が変化する。

これらのすべての局部領域液体供給システムには、液体を拘束する必要がある。液体供給システムの物理部品と基板Ｗの間に物理的な接触が存在しないよう、好ましくは非接触の液体拘束が提供される。この非接触液体拘束は、ガスの流れによって提供されることがしばしばである。図５は、このようなシステムを示したもので、液体供給システムの障壁すなわちシール部材１２の底部表面の入口１５から出口１４へのガスの流れ１６が、障壁部材１２の底と基板Ｗの間にシールを生成している。

図６は、他の液体供給システムを示したものである。底部表面８０の上方の障壁部材１２の様々な入口および部品の動作については、当業者には容易に理解されよう。以下の開示は、液体を空間１１に拘束する方法、詳細には、シール部材１２の底部表面８０と基板Ｗの頂部表面の間で液体が挙動する様子に関している。

２００４年８月１９日出願の米国出願第１０／９２１，３４８号に開示されているような液体除去デバイス１８０が、投影システムの光軸から外側に向かって放射状に提供されている。入口３２２を介して大気に接続され、かつ、出口３２４を介して低圧源に接続された凹所３２０が、液体除去デバイス１８０の外側に向かって放射状に提供されている。凹所３２０の外側に向かって放射状にガスナイフ４２０が提供されている。シール部材１２の底部表面８０のこれらのアイテムの配置については、２００５年１月１４日出願の米国出願第６０／６４３，６２６号に詳細に記載されている。液体メニスカス５１０は、基板Ｗと障壁部材１２の底部表面８０の間に形成されている。この液体メニスカス５１０は、液体が充填された空間１１の境界である。

これ以外にも多くの異なる設計の液体供給システムが存在しており、多くの局部領域液体供給システムの特徴は、基板Ｗと液体供給システムの一部の間に展開している液体メニスカスの存在である。このメニスカスを使用することにより、機械的なシールを使用することなく、空間１１に液体が含有される。メニスカスを試行し、かつ、所定の位置でピンニングするための、たとえば基板１２の底部表面のガス流またはメニスカスピンニング機能の使用などのいくつかの機構が可能である。

投影システムＰＳの下方を移動させることができる基板Ｗの速度を制限している要因の１つは、移動する基板Ｗによって付与される抵抗力によってメニスカス５１０が破壊する速度である。メニスカスが破壊すると、液体供給システムから液体が漏れることがある。図６に示す設計の場合、これを考慮し、ガスナイフ４２０を使用してこのようなすべての液体を除去することができるが、有害なことには、そのために液体が蒸発し、延いては基板Ｗが冷却され、その冷却によってイメージング誤差が生じることになる。

本発明は、液体供給システムの下方をメニスカス５１０が破壊する危険を伴うことなく高速で基板Ｗを移動させ、それにより処理能力を高くすることができるよう、基板と液体供給システムの部品との間のメニスカス５１０の強度を大きくするために、液浸液で覆われる基板Ｗの材料と液浸液自体の材料が両立する選択を対象としている。

本発明は、上で説明した静止障壁部材１２を必ずしも有していない他の液体供給システムにも等しく適用することができることを理解されたい。詳細には、メニスカスの破壊を遅らせるための他の手段を取ることも可能であり、これらの他の手段も本発明と何ら矛盾するものではない。

本出願人らは、液浸液と基板の頂部表面（通常はトップコートまたはレジストである）との間の静止接触角θは、メニスカスの安定性に対して大きな関係を有していることを見出した。静止接触角θは、基板の頂部表面に平行の線と、基板の表面の小滴の表面に平行の他の線との間の液体を介した角度として測定される（図７に示すように）。接触角が大きくなると、その安定性が増し、したがって、メニスカスの破壊を伴うことなく、メニスカスが付加される投影システムの部品と基板Ｗの間のより速い相対速度が可能になる。

液浸液のｐＨを変更することにより、液浸液と液浸液が位置している基板の頂部表面との間の接触角に大きな影響を及ぼすことができることが分かっている。これらの効果は、以下で説明するように、２つのモデルによって説明することができ、かつ、部分的に定量化することができる。

第１のモデルには、液浸液小滴の表面エネルギーを計算するために分離圧力Ａが使用されている。静止接触角θ、分離圧力Π（ｘ、ｐＨ）および液浸液小滴の高さｘの間には、次のような関係が存在している。小滴は、それを超えると正味分離圧力が正になるｘの値である特定の平衡膜高さｘ_ｅｑｕを形成する。

分離圧力には、次のように、ｐｏｌａｒ（クーロン）Π_Ｅ（ｘ、ｐＨ）成分およびａ−ｐｏｌａｒ（ファンデルワールス）Π_Ｄ（ｘ）成分が含まれている。
Π（ｘ，ｐＨ）＝Π_Ｅ（ｘ，ｐＨ）＋Π_Ｄ（ｘ）

図８は、ｐｏｌａｒ成分とａ−ｐｏｌａｒ成分の和である総合分離圧力を略図で示したものである。

ｐｏｌａｒ成分はｐＨに強く依存しており、一方、ａ−ｐｏｌａｒ成分は、ｐＨに依存していない。ｐｏｌａｒ成分は、基板の帯電表面を静電的に液浸液のイオン上へ引っ張ることによって生じる。基板の表面に液浸液が存在している場合、このｐｏｌａｒ成分は、液浸液のゼータ電位に影響される。また、このｐｏｌａｒ成分は、液浸液のｐＨの絶対値にも影響される。

分離圧力のｐｏｌａｒ成分の目盛りは、基板の表面と液浸液の間のゼータ電位の平方である。したがってゼータ電位がたとえば−４０ｍＶから−１０ｍＶまで小さくなると（つまり４分の１になると）、分離圧力のｐｏｌａｒ成分は１６分の１に減少する。その結果、同じく分離圧力が小さくなり、接触角θが大きくなる。

水をベースとする液浸液および基板の表面に使用される２種類のトップコート（未修正ＰＭＭＡおよび機能化ＰＭＭＡ）に対する、ｘ軸に沿った液浸液のｐＨおよびｙ軸に沿ったゼータ電位のグラフである図９に示すように、ゼータ電位は、ｐＨの関数として大きく変化することが分かる。液体のｐＨがゼータ電位ゼロ交差ｐＨに近いほど、分離圧力のｐｏｌａｒ成分が小さくなり、したがってｐｏｌａｒ表面エネルギーが小さくなり、接触角θが大きくなる。一般に、ｐＨがゼロ交差ゼータ電位の２つのｐＨポイント内である液浸液を使用することが有利である。これは、通常、ゼロゼータ電位におけるｐＨのおよそ２ｐＨポイント下側および上側で、ゼロゼータ電位交差ｐＨの上側および下側の最大および最小電位に到達する曲線の形状によるものである。液浸液のｐＨは、基板の表面に存在している液浸液のゼータ電位がゼロであるｐＨの２ｐＨ以内であること、より詳細には、１．５ｐＨ、１．２ｐＨ、１．０ｐＨ、０．８ｐＨ、０．７ｐＨ、０．６ｐＨ、０．５ｐＨ、０．４ｐＨ、０．３ｐＨ、０．２ｐＨまたは０．１ｐＨ以内であることが望ましい。

また、分離圧力のｐｏｌａｒ成分は、ｐＨの絶対値にも影響される。ｐＨがｐＨ７から遠ざかるほど、より多くのイオンが液浸液に存在する。これは、分離圧力が液体中のイオンの数に正比例することによるものである。液体中のイオンの数は、
１０^−ｐＨ＋１０^{１４−ｐＨ}.Ｎ_Ａ
で与えられる。Ｎ_Ａはアヴォガドロ定数である。これは、ｐｏｌａｒ成分がより急激に減少する（つまり図８に示すｐｏｌａｒ成分の曲線がｙ軸に向かって移動する）ことを意味しており、分離圧力曲線より下側の総面積が狭くなり、それにより正味の表面エネルギーがより小さくなり、かつ、接触角θがより小さくなることを意味している。

要約すると、ｐＨは、ゼロゼータ電位ｐＨに可能な限り近いｐＨであることが望ましく、また、ｐＨは、可能な限りｐＨ７に近くなるように選択しなければならない。しかしながら、ゼータ電位の影響は、存在するイオンの数の影響より顕著である。

接触角に対するｐＨの効果を理解するためのもう１つの方法は、液浸液のｐＨと液浸液を支持している基板の表面のｐＨを比較することである。これは、第２のモデルに基づく見解である。

一般に、液浸液を支持している、画像化される（つまり照射される）基板の表面が、液浸液のｐＨの２以内のｐＨを有している場合、その２つの特定の材料に対するほぼ最大の接触角が存在することが分かっている。表面のｐＨは、ゼロゼータ電位交差ポイントにおける液体のｐＨとみなすことができる。露光される基板の表面のｐＨと液浸液のｐＨが近いほど、この効果は顕著である。露光される基板の表面のｐＨと液浸液のｐＨは、互いの１．５、１．２、１．０、０．８、０．７、０．６、０．５、０．４、０．３、０．２または０．１以内であることが望ましい。

したがって、基板の表面が塩基である場合、液浸液も同じく塩基であることが望ましく、その逆の場合についても同様である。つまり、基板の表面が酸である場合、液浸液も酸性にしなければならない。ゼロゼータ電位交差ポイントがｐＨ７未満である場合、表面は酸として画定され、ゼロゼータ電位交差ポイントがｐＨ７を超えている場合、表面は塩基として画定される。

所与の液体を備えた表面の静止接触角θは、Ｖａｎ Ｏｓｓ−Ｃｈａｕｄｕｒｉ−Ｇｏｏｄ理論に示されているように、ファンデルワールス（ＬＷ）酸性（正）成分と塩基（負）成分の間のエネルギー平衡を使用して決定することができる。この理論によれば、

である。γは表面エネルギーである。Ｓは固体を表し、Ｌは液体を表している。

この式を使用して、所与のトップコートおよび所与の液浸液に対する、液体のｐＨと、液体と固体の間の静止接触角との間の関係を引き出すことができる。静止接触角が最大の１５度、１０度、８度または５度以内になるように液浸液のｐＨを選択することにより、より安定したメニスカスが得られ、したがって液体供給システムに対する基板Ｗの相対移動をより速くすることができ、延いては処理能力を高くすることができる。

一例として、トップコートとして機能ＰＭＭＡを使用し、液浸液として水を使用し、その水が中性である場合、約７２度の静止接触角が存在する。液浸液のｐＨが５に変化すると（たとえば、二酸化硫黄、二酸化窒素、窒素酸化物、Ｎ_２Ｏ、Ｈ_２Ｓまたは二酸化炭素などのガスであることが好ましいが、酢酸、蟻酸ＮａＯＨを添加することによって）、静止接触角は、ほぼ１００度まで大きくなる。これらの値を使用すると、メニスカスが崩壊する理論臨界速度は、１ｍ／ｓから１．５５ｍ／ｓまで速くなる。しかしながら、トップコートと液浸液の間の酸性結合は、ｐＨ４で既に最大であるため、水のｐＨをさらに小さくしても、効果はほとんど期待できない。

達成可能な最大速度は、式

によって予測することができる。定数Ａは約２５０、γは表面張力、ηは速度、接触角はラジアンである。液浸液は、たとえばアンモニア（ＮＨ_３）またはＨ_２Ｏ_２を添加することにより、より塩基性にすることができる。

上記Ｖａｎ Ｏｓｓ−Ｃｈａｕｄｈｕｒｉ−Ｇｏｏｄの式を使用することにより、液浸液のｐＨまたはトップコートのｐＨのいずれか、あるいはその両方を選択することができ、接触角を最適化することができる（他の考察事項を考慮して）。この方法は、あらゆるｐｏｌａｒ液浸流体およびｐｏｌａｒ頂部表面材料に対して機能することができる。この方法の一例は、液浸液のｐＨが、上記の式を使用した最大接触角が得られるｐＨの１以内であること、望ましくは最大接触角が得られるｐＨの０．５、０．４、０．３、０．２または０．１以内であることを保証することである。

したがって、上記の方法でトップコートおよび液浸液を選択する場合、メニスカスが付加される液体供給システムの一部に対する基板の移動を制御するコントローラを制御することにより、メニスカスが崩壊することなく、基板Ｗと液体供給システムのその部分との間の相対速度が最大化されることを保証することができる。たとえば、液体供給システムは、速度が少なくとも１．２ｍ／ｓ、望ましくは１．３ｍ／ｓ、１．４ｍ／ｓ、１．５ｍ／ｓまたはそれ以上であり、かつ、メニスカスが崩壊するほど速くならないように制御することができる。

本明細書においては、とりわけＩＣの製造におけるリソグラフィ装置の使用が参照されているが、本明細書において説明した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ための誘導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）、薄膜磁気ヘッド等の製造などの他のアプリケーションを有していることを理解されたい。このような代替アプリケーションのコンテキストにおいては、本明細書における「ウェーハ」または「ダイ」という用語の使用はすべて、それぞれより一般的な「基板」または「ターゲット部分」という用語の同義語とみなすことができることを理解されたい。本明細書において参照されている基板は、たとえばトラック（通常、基板にレジストの層を塗布し、かつ、露光済みの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中で、露光前または露光後に処理することができる。適用可能である場合、本明細書における開示は、このような基板処理ツールおよび他の基板処理ツールに適用することができる。また、基板は、たとえば多層ＩＣを生成するために複数回にわたって処理することができるため、本明細書において使用されている基板という用語は、処理済みの複数の層が既に含まれている基板を指している場合もある。

本明細書に使用されている「放射」および「ビーム」という用語には、紫外（ＵＶ）放射（たとえば３６５ｎｍ、２４８ｎｍ、１９３ｎｍ、１５７ｎｍまたは１２６ｎｍの波長あるいはその近辺の波長を有する放射）を含むあらゆるタイプの電磁放射が包含されている。

コンテキストが許容する場合、「レンズ」という用語は、屈折光学コンポーネントおよび反射光学コンポーネントを始めとする様々なタイプの光学コンポーネントのうちの任意の１つまたは組合せを意味している。

以上、本発明の特定の実施形態について説明したが、説明した以外の方法で本発明を実践することができることは理解されよう。たとえば本発明は、上で開示した方法を記述した１つまたは複数の機械読取可能命令シーケンスを含んだコンピュータプログラムの形態を取ることができ、あるいはこのようなコンピュータプログラムを記憶したデータ記憶媒体（たとえば半導体記憶装置、磁気ディスクまたは光ディスク）の形態を取ることができる。

本発明は、任意の液浸リソグラフィ装置に適用することができ、詳細には、排他的ではないが上で言及したタイプの液浸リソグラフィ装置に適用することができる。

以上の説明は例示を意図したものであり、本発明を制限するものではない。したがって、特許請求の範囲に示す各請求項の範囲を逸脱することなく、上で説明した本発明に改変を加えることができることは当業者には明らかであろう。

本発明の一実施形態によるリソグラフィ装置を示す図である。 従来技術によるリソグラフィ投影装置に使用される液体供給システムを示す図である。 従来技術によるリソグラフィ投影装置に使用される液体供給システムを示す図である。 他の従来技術によるリソグラフィ投影装置の液体供給システムを示す図である。 本発明に使用することができる液体供給システムを示す図である。 本発明に使用することができる液体供給システムを示す図である。 液浸液と基板Ｗの間の接触角θを示す図である。 分離圧力がｐｏｌａｒ（クーロン）成分およびａ−ｐｏｌａｒ（ファンデルワールス）成分を含む様子を概略的に示すグラフである。 基板の表面とｐＨが変化する液浸液の間のゼータ電位の変化を概略的に示すグラフである。

Claims (27)

1. 液浸液を介して基板を放射のビームに露光するための液浸リソグラフィ露光装置を備え、前記液浸液のｐＨが、前記液浸液が前記基板の表面に存在している場合のそのゼータ電位がゼロであるｐＨの２以内であるリソグラフィ装置。
2. 前記液浸液のｐＨが、前記液浸液が前記基板の表面に存在している場合のそのゼータ電位がゼロであるｐＨの１．５以内である、請求項１に記載のリソグラフィ装置。
3. 前記液浸液のｐＨが、前記液浸液が前記基板の表面に存在している場合のそのゼータ電位がゼロであるｐＨの１．２以内である、請求項１に記載のリソグラフィ装置。
4. 前記液浸液のｐＨが、前記液浸液が前記基板の表面に存在している場合のそのゼータ電位がゼロであるｐＨの１．０以内である、請求項１に記載のリソグラフィ装置。
5. 前記液浸液のｐＨが、前記液浸液が前記基板の表面に存在している場合のそのゼータ電位がゼロであるｐＨの０．８以内である、請求項１に記載のリソグラフィ装置。
6. 前記液浸液のｐＨが、前記液浸液が前記基板の表面に存在している場合のそのゼータ電位がゼロであるｐＨの０．５以内である、請求項１に記載のリソグラフィ装置。
7. 前記基板の表面および前記液浸液が塩基である、請求項１に記載のリソグラフィ装置。
8. 前記基板の表面がｐＨ７未満のゼロゼータ電位を有し、前記液浸液が酸である、請求項１に記載のリソグラフィ装置。
9. 前記液浸液が、γが表面エネルギーであり、ＬＷがファンデルワールス力、ｐｏｓが酸性成分、ｎｅｇが塩基性成分、Ｓが基板、Ｌが液浸液である次の式
   

   

   によって計算される、前記基板に対する前記液浸液の静止接触角θが得られるｐＨを有し、前記計算静止接触角が、ｐＨを変化させることによって得られる最大の２０°以内である、請求項１に記載のリソグラフィ装置。
10. 前記計算静止接触角が最大の１５°以内である、請求項９に記載のリソグラフィ装置。
11. 前記計算静止接触角が最大の１０°以内である、請求項９に記載のリソグラフィ装置。
12. 前記計算静止接触角が最大の８°以内である、請求項９に記載のリソグラフィ装置。
13. 前記計算静止接触角が最大の５°以内である、請求項９に記載のリソグラフィ装置。
14. 前記計算静止接触角が、得ることが可能な最大である、請求項９に記載のリソグラフィ装置。
15. 前記液浸液のｐＨが、γが表面エネルギーであり、ＬＷがファンデルワールス力、ｐｏｓが酸性成分、ｎｅｇが塩基性成分、Ｓが基板、Ｌが液浸液である次の式
    

    

    を使用した最大接触角が得られるｐＨの１．０以内である、請求項１に記載のリソグラフィ装置。
16. 前記液浸液のｐＨが、前記最大接触角が得られるｐＨの０．５以内である、請求項１５に記載のリソグラフィ装置。
17. 前記液浸液のｐＨが、前記最大接触角が得られるｐＨの０．４以内である、請求項１５に記載のリソグラフィ装置。
18. 前記液浸液のｐＨが、前記最大接触角が得られるｐＨの０．３以内である、請求項１５に記載のリソグラフィ装置。
19. 前記液浸液のｐＨが、前記最大接触角が得られるｐＨの０．２以内である、請求項１５に記載のリソグラフィ装置。
20. 前記液浸液のｐＨが、ゼータ電位がゼロであるｐＨよりｐＨ７に近い、請求項１に記載のリソグラフィ装置。
21. 前記基板を液体供給システムの少なくとも一部に対して少なくとも１．２ｍ／ｓの速度で移動させるように構成されたコントローラをさらに備えた、請求項１に記載のリソグラフィ装置。
22. 前記速度が少なくとも１．３ｍ／ｓである、請求項２１に記載のリソグラフィ装置。
23. 前記速度が少なくとも１．４ｍ／ｓである、請求項２１に記載のリソグラフィ装置。
24. 前記速度が少なくとも１．５ｍ／ｓである、請求項２１に記載のリソグラフィ装置。
25. 前記表面がトップコートである、請求項１に記載のリソグラフィ装置。
26. パターン化された放射のビームを液浸液を介して基板に投射するステップを含み、前記液浸液と前記基板の表面が接触し、前記液浸液のｐＨが、前記液浸液が前記基板の表面に存在している場合のそのゼータ電位がゼロであるｐＨの２以内であるデバイス製造方法。
27. 前記液浸液が液体供給システムによって提供され、前記液浸液のメニスカスが、前記基板の表面と前記液体供給システムの一部の間を展開し、前記基板が前記部分に対して１．２ｍ／ｓより速い速度で移動する、請求項２６に記載の方法。

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