JP2009164622A - リソグラフィ装置及びデバイス製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】リソグラフィ装置およびデバイス製造方法を提供する。
【解決手段】液体供給システムが、基板Ｗとリソグラフィ装置の投影システムＰＬとの間の領域に液体を供給するように構成され、投影システムＰＬの光軸にほぼ直角な面に固定されて、被露光基板Ｗの側が露光中に液体でほぼ覆われるように、基板テーブルＷＴの上面より上の領域に液体を制限するために基板Ｗを保持するように構成された液体閉じ込め構造１２を有する。
【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を製造する方法に関する。

リソグラフィ装置は、所望のパターンを基板に、通常は基板の目標部分に適用する機械である。リソグラフィ装置は例えば、集積回路（ＩＣ）の製造において使用可能である。このような場合、代替的にマスクまたはレチクルとも呼ばれるパターニングデバイスは、ＩＣの個々の層に対応する回路パターンの生成に使用することができる。このパターンを、基板（例えばシリコンウェハ）上の目標部分（例えば１つあるいはそれ以上のダイの一部を含む）に転写することができる。パターンの転写は通常、基板に設けた放射線感光材料（レジスト）の層への描像を介する。一般的に、１枚の基板は、順次パターン化される近接目標部分のネットワークを含んでいる。従来のリソグラフィ装置は、パターン全体を目標部分に１回露光することによって各目標部分が照射される、いわゆるステッパと、所定の方向（「走査」方向）にパターンを投影ビームで走査し、これと同時に基板をこの方向と平行に、あるいは反平行に走査することにより、各目標部分が照射される、いわゆるスキャナとを含む。パターンを基板に刻印することによって、パターニングデバイスからのパターンを基板へと転写することも可能である。

投影システムの最終要素と基板との間の空間を充填するように、リソグラフィ投影装置内の基板を、比較的高い屈折率を有する液体、例えば水に浸漬することが提案されている。これによりより小さい形体の描像を可能にすることである。露光放射線は、液体中の方が波長が短いからである。（液体の効果は、システムの有効ＮＡを増加させ、焦点深さも増大させるものとしても認識される。）自身中に固体粒子（例えばクォーツ）が懸濁した水など、他の浸漬液も提案されている。

しかし、基板または基板と基板テーブルとを液体槽に浸すこと（例えば米国特許第４，５０９，８５２号参照）は、走査露光中に加速すべき大量の液体があることを意味する。それには、追加のモータまたはさらに強力なモータが必要であり、液体中の乱流は予測不可能な望ましくない効果を引き起こすことがある。

提案されている解決法の一つは、液体供給システムが基板の局所的区域にのみ、および投影システムの最終要素と基板との間に液体を供給することである（基板は概ね、投影システムの最終要素より大きい表面積を有する）。この配置構成につき提案されている一つの方法が、国際ＰＣＴ特許出願第９９／４９５０４号に開示されている。図２および図３で示すように、液体は少なくとも１つの入口ＩＮから基板上へと、好ましくは最終要素に対する基板の移動方向に沿って供給され、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から排出される。つまり、基板が要素の下で−Ｘ方向にて走査されるにつれ、液体が要素の＋Ｘ側に供給され、−Ｘ側で取り出される。図２は、液体が入口ＩＮを介して供給され、低圧ソースに接続された出口ＯＵＴによってその要素の反対側で取り出される配置構成を概略的に示す。図２の図では、液体は、最終要素に対する基板の移動方向に沿って供給されるが、そうである必要はない。最終要素の周囲に位置決めされた入口および出口の様々な方向および数が可能であり、一例が図３で図示され、ここでは最終要素の周囲に規則的なパターンで、各側にそれぞれの４組の入口と出口が設けられている。

米国特許第６，７８８，４７７号は、露光中に基板が完全に浸漬液に覆われる浸漬リソグラフィシステムを開示している。浸漬液を提供する液体供給システムを、「流体封じ込めウェハステージ」に設け、これは投影システムに対して動作する。開示されたウェハステージは、大気環境から流体を保護するのに役立つカバーを含む。

したがって、例えば浸漬液に帰すことができる描像の欠陥の程度を低下させると有利である。

本発明の実施形態によると、リソグラフィ装置で、
露光すべき基板を保持するように構築された基板テーブルと、
パターン形成した放射線ビームを露光すべき基板の一側の目標部分に投影するように構成された投影システムと、
基板と投影システムの間の領域を少なくとも部分的に液体で充填するように構成された液体供給システムと、
投影システムの光軸に対してほぼ直角の面に固定され、露光すべき基板の側が露光中にほぼ液体で覆われるように、基板テーブルの上面より上の領域に液体を制限するために基板テーブルと協働するように構成された液体閉じ込め構造とを有するリソグラフィ装置が提供される。

本発明のさらなる態様によると、リソグラフィ装置で、
パターン形成した放射線ビームを基板の目標部分に投影するように構成された投影システムと、
基板と投影システムの間の領域を少なくとも部分的に液体で充填するように構成された液体供給システムと、
液体で覆われていない基板の表面にほぼ飽和した気体を提供するように構成された飽和気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。

本発明のさらなる態様によると、リソグラフィ装置で、
露光すべき基板を保持するように構成された基板テーブルと、
パターン形成した放射線ビームを露光すべき基板の側の目標部分に投影するように構成された投影システムと、
基板と投影システムの間の領域を少なくとも部分的に液体で充填するように構成された液体供給システムと、
投影システムの光軸に対してほぼ直角の面に固定され、基板テーブルの上面より上の領域に液体を制限するために、基板テーブルと協働するように構成された第一閉じ込め構造と、
投影システムの光軸に対してほぼ直角の面に固定され、基板テーブルの上面より上の領域にほぼ飽和した気体を制限するために、基板テーブルと協働するように構成された第二閉じ込め構造とを有し、
第一および第二閉じ込め構造および基板テーブルは、露光中に液体で覆われる区域を除いて、露光すべき基板の側がほぼ飽和した気体で完全に覆われるように配置構成されるものであるリソグラフィ装置が提供される。

本発明のさらなる態様によると、リソグラフィ装置で、
露光すべき基板を保持するように構成された基板テーブルと、
パターン形成した放射線ビームを基板の目標部分に投影するように構成された投影システムと、
基板と投影システムの間の領域を少なくとも部分的に液体で充填するように構成された液体供給システムと、
液体で覆われていない基板の表面にほぼ飽和した気体を提供するように構成された飽和気体供給システムと、
投影システムの光軸に対してほぼ直角の面に固定され、液体を封じ込めるように構成された第一閉じ込め構造と、
投影システムの光軸に対してほぼ直角の面に固定され、基板テーブルの上面より上の領域にほぼ飽和した気体を制限するために、基板テーブルと協働するように構成された第二閉じ込め構造とを有し、
第一および第二閉じ込め構造および基板テーブルは、露光中に液体で覆われる区域を除き、露光すべき基板の側がほぼ飽和した気体で覆われるように配置構成されるものであるリソグラフィ装置が提供される。

本発明のさらなる態様によると、デバイス製造方法であって、
リソグラフィ装置の投影システムの光軸に対してほぼ直角の面に固定され、基板テーブルの上面より上の領域に液体を制限し、露光すべき基板の側を液体に完全に浸漬した状態で維持するために、基板を保持するリソグラフィ装置の基板テーブルと協働するように配置構成された液体閉じ込め構造を使用することと、
投影システムを使用して、パターン形成した放射線ビームを液体に通して基板の目標部分に投影することとを含むデバイス製造方法が提供される。

本発明のさらなる態様によると、デバイス製造方法で、
リソグラフィ装置の投影システムと基板の間の領域を少なくとも部分的に液体で充填することと、
液体で覆われていない基板の表面に、ほぼ飽和した気体を提供することと、
投影システムを使用して、パターン形成した放射線ビームを液体に通して基板の目標部分に投影することとを含むデバイス製造方法が提供される。

本発明のさらなる態様によると、デバイス製造方法で、
リソグラフィ装置の投影システムの光軸に対してほぼ直角の面に固定され、基板テーブルと協働するように配置構成された第一閉じ込め構造を使用して、基板を保持するリソグラフィ装置の基板テーブルの上面より上の領域に液体を制限することと、
光軸にほぼ直角の面に固定され、基板テーブルと協働するように配置構成された第二閉じ込め構造を使用して、基板テーブルの上面より上の領域にほぼ飽和した気体を制限することと、
投影システムを使用して、パターン形成した放射線ビームを液体に通して基板の目標部分に投影することとを含み、
第一および第二閉じ込め構造および基板テーブルは、露光中に液体に覆われた区域を除き、露光すべき基板の側をほぼ飽和した気体で完全に覆うように配置構成されるものであるデバイス製造方法が提供される。

本発明のさらなる態様によると、デバイス製造方法で、
投影システムの光軸に対してほぼ直角の面に固定された第一閉じ込め構造を使用して、リソグラフィ装置の投影システムと、リソグラフィ装置の基板テーブル上に保持された基板との間の領域に液体を制限することと、
液体で覆われていない基板の表面にほぼ飽和した気体を供給することと、
光軸に対してほぼ直角の面に固定され、基板テーブルと協働するように配置構成された第二閉じ込め構造を使用して、基板テーブルの上面より上の領域にほぼ飽和した気体を制限することと、
投影システムを使用して、パターン形成した放射線ビームを液体を通して基板の目標部分に投影することとを含み、
第一および第二閉じ込め構造および基板テーブルは、露光中に液体で覆われた区域を除き、露光すべき基板の側がほぼ飽和した気体で完全に覆われるように配置構成されるものであるデバイス製造方法が提供される。

本発明の実施形態によるリソグラフィ装置を示したものである。 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したものである。 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したものである。 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したものである。 基板テーブルと協働するように配置構成され、本発明の実施形態による密封ゾーンを有する拡張した液体閉じ込め構造を示したものである。 基板テーブルと相互作用するように構成され、本発明の実施形態による密封投影部を有する拡張した液体閉じ込め構造を示したものである。 気体シールを使用して浸漬液を封じ込める場合の図６Ａの密封投影部の拡大図を示したものである。 本発明の実施形態による気体シール拡張構造との組み合わせで作動するように構成された非拡張液体閉じ込め構造を示したものである。 本発明の実施形態による気体シール拡張構造との組み合わせで作動するように構成された非拡張液体閉じ込め構造を示したものである。

次に、本発明の実施形態を添付の略図を参照に、例示の方法においてのみ説明する。図面では対応する参照記号は対応する部品を示すものとする。

図１は、本発明の１つの実施形態によるリソグラフィ装置を概略的に示したものである。この装置は、
− 放射線ビームＢ（例えばＵＶ放射線またはＤＵＶ放射線）を調整するように構成された照明システム（照明装置）ＩＬと、
− パターニングデバイス（例えばマスク）ＭＡを支持し、かつ、特定のパラメータに従って正確にパターニングデバイスの位置決めを行うように構成された第一位置決め装置ＰＭに連結を行った支持構造（例えばマスクテーブル）ＭＴと、
− 基板（例えばレジスト塗布したウェハ）Ｗを支持し、かつ、特定のパラメータに従って正確に基板の位置決めを行うように構成された第二位置決め装置ＰＷに連結を行った基板テーブル（例えばウェハテーブル）ＷＴと、
− パターニングデバイスＭＡによって放射線ビームＢに与えられたパターンを基板Ｗの目標部分Ｃ（例えば、１つあるいはそれ以上のダイから成る）に投影するように構成された投影システム（例えば屈折性投影レンズシステム）ＰＬとを含む。

照明システムは、放射線の誘導、成形、あるいは制御を行うために、屈折、反射、磁気、電磁気、静電気、または他のタイプの光学構成要素、またはその組み合わせなどの様々なタイプの光学構成要素を含むことができる。

支持構造は、パターニングデバイスを支持、つまりその重量を担持する。これは、パターニングデバイスの方向、リソグラフィ装置の設計、および他の条件、例えばパターニングデバイスが真空環境で保持されているか否かに応じた方法で、パターニングデバイスを保持する。支持構造は、パターニングデバイスを保持するために、機械的、真空、静電気、または他の締め付け技術を使用することができる。支持構造は、例えばフレームもしくはテーブルでよく、これは必要に応じて、固定式となるか、もしくは可動式となる。支持構造は、パターニングデバイスが例えば投影システムなど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。本明細書において使用する「レチクル」または「マスク」なる用語は、より一般的な「パターニングデバイス」なる用途と同義と見なすことができる。

本明細書において使用する「パターニングデバイス」なる用語は、基板の目標部分にパターンを生成するように、放射線ビームの断面にパターンを与えるために使用し得るデバイスを指すものとして広義に解釈されるべきである。放射線ビームに与えられるパターンは、例えばパターンが移相形態またはいわゆるアシスト形態を含む場合、基板の目標部分における所望のパターンに正確に対応しないことがあることに留意されたい。一般的に、放射線ビームに与えられるパターンは、集積回路などの目標部分に生成されるデバイスの特別な機能層に相当する。

パターニングデバイスは透過性または反射性でよい。パターニングデバイスの例には、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周知のものであり、これには、様々なハイブリッドマスクタイプのみならず、バイナリマスク、レベンソンマスク、減衰位相シフトマスクといったようなマスクタイプも含まれる。プログラマブルミラーアレイの一例は小さなミラーのマトリクス配列を用いる。そのミラーの各々は、異なる方向に入射の放射線ビームを反射するよう個々に傾斜することができる。傾斜したミラーは、ミラーマトリクスによって反射する放射線ビームにパターンを与える。

本明細書において使用する「投影システム」なる用語は、例えば使用する露光放射線、または浸漬流体の使用や真空の使用などの他の要因に合わせて適宜、例えば屈折光学システム、反射光学システム、反射屈折光学システム、磁気光学システム、電磁気光学システムおよび静電気光学システムを含むさまざまなタイプの投影システムを網羅するものとして広義に解釈されるべきである。本明細書において「投影レンズ」なる用語を使用した場合、これはさらに一般的な「投影システム」なる用語と同義と見なされる。

ここで示しているように、本装置は透過タイプである（例えば透過マスクを使用する）。あるいは、装置は反射タイプでもよい（例えば上記で言及したようなタイプのプログラマブルミラーアレイを使用する、または反射性マスクを使用する）。

リソグラフィ装置は２つ（デュアルステージ）あるいはそれ以上の基板テーブル（および／または２つもしくはそれ以上のマスクテーブル）を有するタイプのものである。このような「多段」機械においては、追加のテーブルが並列して使用される。もしくは、１つ以上の他のテーブルが露光に使用されている間に予備工程が１つ以上のテーブルにて実行される。

図１を参照すると、照明装置ＩＬは放射線ソースＳＯから放射線ビームを受け取る。ソースとリソグラフィ装置とは、例えばソースがエキシマレーザである場合に、別個の存在でよい。このような場合、ソースはリソグラフィ装置の一部を形成すると見なされず、放射線ビームは、例えば適切な集光ミラーおよび／またはビーム拡大器などを含むビーム送出システムＢＤの助けにより、ソースＳＯから照明装置ＩＬへと渡される。他の場合、例えばソースが水銀ランプの場合は、ソースが装置の一体部品でもよい。ソースＳＯおよび照明装置ＩＬは、必要に応じてビーム送出システムＢＤとともに放射線システムと呼ぶことができる。

照明装置ＩＬは、放射線ビームの角度強度分布を調節するように構成された調節装置ＡＤを含んでよい。一般的に、照明装置の瞳面における強度分布の外部および／あるいは内部放射範囲（一般的にそれぞれ、σ−ｏｕｔｅｒおよびσ−ｉｎｎｅｒと呼ばれる）を調節することができる。また、照明装置ＩＬは、積分器ＩＮおよびコンデンサＣＯのような他の様々な構成要素を含む。照明装置は、その断面に亘り所望する均一性と強度分布とを有するように、放射線ビームの調整に使用することができる。

放射線ビームＢは、支持構造（例えばマスクテーブルＭＴ）上に保持されているパターニングデバイス（例えばマスクＭＡ）に入射し、パターニングデバイスによってパターン形成される。放射線ビームＢはマスクＭＡを通り抜けて、基板Ｗの目標部分Ｃ上にビームを集束する投影システムＰＳを通過する。第二位置決め装置ＰＷおよび位置センサＩＦ（例えば干渉計デバイス、リニアエンコーダまたは容量性センサ）の助けにより、基板テーブルＷＴは、例えば放射線ビームＢの経路における異なる目標部分Ｃに位置を合わせるために正確に運動可能である。同様に、第一位置決め装置ＰＭおよび別の位置センサ（図１には明示的に図示せず）を使用して、例えばマスクライブラリから機械的に検索した後に、あるいは走査運動の間に、放射線ビームＢの経路に対してマスクＭＡを正確に位置決めすることができる。一般的に、マスクテーブルＭＴの運動は、第一位置決め装置ＰＭの部分を形成す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）にて行われる。同様に、基板テーブルＷＴの運動は、第二位置決め装置ＰＷの部分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することができる。ステッパの場合（スキャナとは対照的に）、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に連結されるだけであるか、あるいは固定される。マスクＭＡおよび基板Ｗは、マスクアラインメントマークＭ１、Ｍ２および基板アラインメントマークＰ１、Ｐ２を使用して位置合わせすることができる。図示のような基板アラインメントマークは、専用の目標位置を占有するが、目標部分の間の空間に配置してもよい（スクライブレーンアラインメントマークと呼ばれる）。同様に、マスクＭＡに複数のダイを設ける状況では、マスクアラインメントマークをダイ間に配置してもよい。

ここに表した装置は以下のモードのうち少なくとも１つにて使用可能である。
１．ステップモードにおいては、マスクテーブルＭＴおよび基板テーブルＷＴは、基本的に静止状態に保たれている。そして、放射線ビームに与えたパターン全体が１回で目標部分Ｃに投影される（すなわち１回の静止露光）。次に基板テーブルＷＴがＸ方向および／あるいはＹ方向にシフトされ、異なる目標部分Ｃが照射され得る。ステップモードでは、露光フィールドの最大サイズが、１回の静止露光で描像される目標部分Ｃのサイズを制限する。
２．走査モードにおいては、マスクテーブルＭＴおよび基板テーブルＷＴを同期走査しつつ、放射線ビームに与えられたパターンを目標部分Ｃに投影する（つまり１回の動的露光）。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ＰＬの拡大（縮小）および像反転特性によって決定される。走査モードでは、露光フィールドの最大サイズが、１回の動的露光で目標部分の（非走査方向における）幅を制限し、走査動作の長さが目標部分の（走査方向における）高さを決定する。
３．別のモードでは、マスクテーブルＭＴが基本的に静止状態に維持されて、プログラマブルパターニングデバイスを保持し、放射線ビームに与えられたパターンを目標部分Ｃに投影する間に、基板テーブルＷＴが動作するか、走査される。このモードでは、一般的にパルス状放射線ソースを使用して、基板テーブルＷＴを動作させるごとに、または走査中に連続する放射線パルス間に、プログラマブルパターニングデバイスを必要に応じて更新する。この動作モードは、以上で言及したような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使用するマスクなしリソグラフィに容易に適用することができる。

上述した使用モードの組合せおよび／または変形、または全く異なる使用モードも使用することができる。

局所的な液体供給システムを有するさらなる浸漬リソグラフィの解決法を、図４に示す。液体は、投影システムＰＬの各側にある２つの溝入口ＩＮによって供給され、入口ＩＮの半径方向外側に配置構成された複数の別個の出口ＯＵＴによって除去される。入口ＩＮおよびＯＵＴは、中心に穴があるプレートに配置することができ、それを通して投影ビームを投影する。液体は、投影システムＰＬの一方側にある１つの溝入口ＩＮによって供給されて、投影システムＰＬの他方側にある複数の別個の出口ＯＵＴによって除去され、それによって投影システムＰＬと基板Ｗとの間にある液体の薄膜が流れることができる。入口ＩＮと出口ＯＵＴのどの組み合わせを使用するかの選択は、基板Ｗの動作方向によって決定することができる（入口ＩＮと出口ＯＵＴの残りの組み合わせは休止する）。

提案されている局所的な液体供給システム解決法の別の浸漬リソグラフィの解決法は、液体供給システムに、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液体閉じ込め構造を設けることである。液体閉じ込め構造は、投影システムに対してＸＹ面でほぼ静止しているが、Ｚ方向（光軸の方向）には多少の相対的動作があってよい。シールが、液体閉じ込め構造と基板の表面との間に形成される。実施形態では、シールは気体シールのような非接触シールである。気体シールを有するこのようなシステムが、米国特許出願第１０／７０５，７８３号で開示されている。

一例として上述した液体閉じ込め構造を有する局所的液体供給システムを使用すると、液体閉じ込め構造は、露光すべき基板Ｗの部分と投影システムＰＬの間の領域に液体薄膜を閉じ込めることができる。基板上の特定の目標領域または「ダイ」を露光した後、基板テーブルＷＴを投影システムＰＬに対して移動し、以前に浸漬液に浸漬下基板Ｗの部分を、液体閉じ込め構造の周囲の大気に露出させる。液体で濡れた基板Ｗの区域は、概ね露出した各ダイの表面積より大きい。その実際的な効果は、少なくとも一部が既に濡れて、以前に乾燥した幾つかのダイが露出することである。この効果は、本明細書で説明するような他の局所的液体供給システムでも生じる。浸漬液の汚染レベルを低下させ、液体閉じ込め構造が通過した後に残る液体の量を最小にするために、幾つかの措置を執ることができるが、基板上に多少の汚染が留まり、多少の浸漬液が残る可能性が高い。液体が蒸発した時に残る汚染物質は、問題の目標領域が、パターン形成した放射線ビームに露光した時にエラーを引き起こすことがある。また、残滓液の蒸発によって引き起こされる冷却によって、オーバレイおよび他のエラーが引き起こされることがある。

本発明の実施形態によると、基板上の目標部分またはダイの露光中に、基板から浸漬液が蒸発することを食い止めることができる。この方法で、浸漬液中に存在する汚染物質は、基板の頂部表面のレベルに集中するのではなく、露光中に液体中に懸濁したままになる。つまり、汚染物質が概ね焦点外であり、したがって基板上に形成される像の品質に及ぼす効果がさらに制限される。さらに、この期間中の蒸発が減少する（または完全に防止される）ので、露光中の蒸発による熱の損失が減少する（または完全に回避される）。これは、浸漬液中の汚染レベルを低下させる（汚染物質の効果が全く無視できるような程度まで低下できることは決してない）複雑で高価な方法に頼ったり、液体閉じ込め構造が通り過ぎる時に基板から浸漬液を除去するように配置構成する（これも費用をかけず、他の方法で基板に印刷される像を損傷するような副作用の危険を冒さなければ可能でない）必要が必ずしもなく、基板表面上の汚染物質によって引き起こされ、さらに熱収縮によって引き起こされる描像エラーを軽減することができる。

図５は、投影システムＰＬの最終要素の下に位置決めされ、これを囲む液体閉じ込め構造１２によって浸漬液２５のリザーバが形成される本発明の実施形態を示す。液体供給システム１８によって、液体を投影システムの下で、液体閉じ込め構造１２内の空間に入れる。液体閉じ込め構造１２は、投影システムＰＬの最終要素の少し上に延在し、液体レベルが最終要素の上へと上昇して、したがって液体のバッファが提供される。液体閉じ込め構造１２は、上端が内周を有し、これは投影システムまたはその最終要素の形状に厳密に一致することが好ましく、例えば丸くてよい。内周は、底部では長方形などの像フィールドの形状に厳密に一致するが、こうである必要はない

この実施形態によると、液体は、液体閉じ込め構造１２の底部と密封ゾーン４０との間のリザーバ２５内に気体シール１６によって閉じ込められ、基板座６０を囲み、露光中に基板テーブルＷＴ上で基板が保持される場所を画定する。密封ゾーン４０は、基板Ｗの露光中に液体閉じ込め構造１２および投影システムＰＬに対する基板テーブルＷＴの全ての位置について、気体シール１６が常に自身の一部の真上に位置決めされるほど十分に広くなるように配置構成される。したがって、液体閉じ込め構造１２を囲む液体と気体の間で液体閉じ込め構造１６によって維持される界面は、密封ゾーン４０内に維持される。気体シールは、例えば空気、合成空気、Ｎ₂または不活性ガスのような気体によって形成され、加圧したで入口１５を介して液体閉じ込め構造１２と基板Ｗの間のギャップへと提供され、出口１４を介して抽出される。気体入口１５への過剰圧力、出口１４の負圧レベル、およびギャップの幾何学的形状は、液体を閉じ込める内側への高速の気体流があるように配置構成される。実施形態では、気体シールは単に、液体閉じ込め構造１２を囲む区域から液体および気体を引き出す気体出口１４でよい。

図６Ａおよび図６Ｂは、図５で示したものと類似しているが、密封ゾーン４０などを収容するために拡張基板テーブルＷＴを必要としない本発明の実施形態を示す。代わりに、基板テーブルＷＴには密封用突起５０を設け、これは基板座６０を囲むように配置構成される。密封用突起５０は、ほぼ基板Ｗ全体が各目標区域の露光中に液体で覆われるような方法で、基板テーブルＷＴと液体閉じ込め構造１２と投影システムＰＬの最終要素との間の領域に液体を封じ込めるように配置構成される。前述のように、基板テーブルＷＴは、液体閉じ込め構造１２および投影システムＰＬに対して移動することができ、液体閉じ込め構造１２の下面と密封用突起５０の間にシールを設け、これは例えば密封用突起５０の先端にある上述したような気体シールなどの非接触シールである。図６Ｂは、密封用突起５０の先端５２の周囲にある領域の拡大図を示す。図示の実施形態によると、密封用突起５０は、気体入口１５および気体出口１４がある気体シール５５を有し、気体シール５５は、図５に関して上記で検討した気体シール１６と同じ、または同様の方法で作動するように配置構成される。実施形態では、気体シール５５は、単に、液体閉じ込め構造１２および／または基板テーブルＷＴを囲む区域から液体および気体を引き出す気体出口１４でよい。

液体閉じ込め構造１２ではなく、図６Ａおよび図６Ｂで示すように基板テーブルＷＴの一部として気体シール５５を設けることの利点は、基板テーブルＷＴをさらにコンパクトにできることである。これに対して、液体閉じ込め構造１２に気体シールを設ける図５で示す実施形態の利点は、気体の供給を実現するために必要な装置および気体シールに関連する排気システムを、基板テーブルＷＴのような動作するシステムより容易に、かつ描像プロセスに影響する機械的または熱的な副作用の危険がより少ない状態で、液体閉じ込め構造１２などの静止システムに提供することができることである。

図７Ａおよび図７Ｂは、液体の領域が基板Ｗと投影システムＰＬの最終要素との間に維持され、気体シール１６によって液体閉じ込め構造１２内に半径方向に限定される本発明の実施形態を示す。液体２５（または他の液体）の蒸気７５でほぼ飽和した気体状領域７６は、基板Ｗ上の第一目標部分が露光されてから基板Ｗ上の最終目標部分が露光されるまでの全期間にわたって、基板Ｗの面上の各目標区域が液体２５またはほぼ飽和した気体７５に浸漬されるような方法で、気体シール１６の外側に維持される。この効果を達成するために、液体閉じ込め構造１２に拡張構造７４が設けられ、これの拡張構造は液体閉じ込め構造１２に対して固定され、半径方向に延在する。基板テーブルＷＴには、基板テーブルＷＴの基板座６０を囲む蒸気密封用突起８０を設ける。蒸気密封用突起８０は、基板Ｗの様々な部分を露光し、それと同時にほぼ飽和した気体が気体シール１６と拡張構造７０と蒸気密封用突起８０との間の領域から逃げるのを防止するために、基板テーブルＷＴが投影システムＰＬに対して移動できるように拡張構造７０と協働するように配置構成される。図７Ｂは、液体閉じ込め構造１２の断面の拡大図を示し、図５に関して上述した原理に従って作動する入口１５および出口１４がある気体シール１６、およびほぼ飽和した気体の組成および圧力を所望の範囲内に維持するように作用する蒸気ダクト１７を示す。これは、ほぼ飽和した気体の流れが必要でない場合、１本のダクト１７として実現してもよい。基板Ｗ上でほぼ飽和した気体の１つまたは複数の特性を制御するために、ダクト１７を飽和気体リザーバ９０に接続することができ、これは例えば温度制御装置９２に結合された温度センサ９８、圧力制御装置９４に結合された圧力センサ１００および／または組成制御装置９６に結合された組成センサ１０２など、領域７６に供給される蒸気の１つまたは複数の特性を制御する１つまたは複数の構成要素を含むことができる。組成制御装置１０２は、液体蒸気ソースおよびシンクを含んでよく、これは例えば液体などを液体供給システム１８とダクト１１０を介して交換する。さらに一般的には、飽和気体準備装置を設けて、飽和気体を生成するために現在知られている、または将来のデバイスおよび／または方法のいずれかを使用して、浸漬液からほぼ飽和した気体を作成することができる。

図示の配置構成によると、液体閉じ込め構造１２が通過した後に基板Ｗ上に留まる液体は、基板Ｗ上に維持されるほぼ飽和した気体のせいで、液体の形態のままである。蒸発しないので、基板収縮の問題、さらには基板表面の汚染物質蓄積を回避することができる。蒸気密封用突起８０は、上述したような気体シールを使用することによって、図６Ａおよび図６Ｂで示した密封用突起と同様の状態で作動する。図７Ａおよび図７Ｂの実施形態は、基板Ｗの領域内に維持される浸漬液のボリュームを減少させるという利点を有する（これは、例えば液体の純度を維持するという観点から有利である）。気体シール１６の作動を妨害し、したがって液体閉じ込め構造１２の安定性を妨害するようなギャップが存在し得る基板Ｗの縁部と気体シール１６が重なるという状況も回避することができる。また、基板Ｗの背後の領域に染みこむ液体に対処する手段を提供する必要がないことも有利である。

欧州特許出願第０３２５７０７２．３号では、ツインまたはデュアルステージ浸漬リソグラフィ装置の概念が開示されている。このような装置には、基板を支持する２つのテーブルを設ける。水平化測定は、テーブルが第一位置にある状態で浸漬液なしで実行し、露光は、浸漬液が存在する第二位置にテーブルがある状態で実行する。あるいは、装置にはテーブルが１つしかない。

本文ではＩＣの製造におけるリソグラフィ装置の使用に特に言及しているが、本明細書で説明するリソグラフィ装置が他の多くの用途においても使用可能であることは明確に理解されるべきである。例えば、これは、集積光学装置、磁気ドメインメモリ用ガイダンス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に使用され得る。こうした代替的な用途の状況においては、本文にて使用した「ウェハ」または「ダイ」といった用語は、それぞれ「基板」または「目標部分」といった、より一般的な用語に置き換えて使用され得ることが当業者には理解される。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（通常はレジストの層を基板に塗布し、露光したレジストを現像するツール）または計測または検査ツールで処理することができる。適宜、本明細書の開示は、以上およびその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、例えば多層ＩＣを生成するために、複数回処理することができ、したがって本明細書で使用する基板という用語は、既に複数の処理済み層を含む基板も指す。

本明細書では、「放射線」および「ビーム」という用語は、紫外線（ＵＶ）放射線（例えば、３６５ｎｍ、２４８ｎｍ、１９３ｎｍ、１５７ｎｍ、あるいは１２６ｎｍの波長を有する）を含むあらゆるタイプの電磁放射線を網羅するものとして使用される。

「レンズ」という用語は、状況が許せば、屈折、反射、磁気、電磁気および静電気光学構成要素を含む様々なタイプの光学構成要素のいずれか、またはその組み合わせを指す。

以上、本発明の特定の実施形態を説明したが、説明とは異なる方法でも本発明を実践できることが理解される。例えば、本発明は、上記で開示したような方法を述べる機械読み取り式命令の１つまたは複数のシーケンスを含むコンピュータプログラム、または自身内にこのようなコンピュータプログラムを有するデータ記憶媒体（例えば半導体メモリ、磁気または光ディスク）の形態をとることができる。

本発明の１つまたは複数の実施形態を、任意の浸漬リソグラフィ装置に、特に上述したタイプに適用することができるが、それに制限されない。液体供給システムは、投影システムと基板および／または基板テーブルの間の空間に液体を供給する任意の機構である。これは、１つまたは複数の構造、１つまたは複数の液体入口、１つまたは複数の気体入口、１つまたは複数の気体出口および／または１つまたは複数の液体出口の任意の組み合わせを有してよく、この組み合わせは、液体を空間に提供し、閉じ込める。実施形態では、空間の表面は、基板および／または基板テーブルの一部に制限されるか、空間の表面は、基板および／または基板テーブルの表面を完全に覆うか、空間が基板および／または基板テーブルを囲むことができる。

上記の説明は例示的であり、制限的ではない。したがって、請求の範囲から逸脱することなく、記載されたような本発明を変更できることが当業者には明白である。

Claims (42)

1. リソグラフィ装置であって、
   露光すべき基板を保持するように構成された基板テーブルと、
   パターン形成した放射線ビームを露光すべき基板の一側の目標部分に投影するように構成された投影システムと、
   基板と投影システムの間の領域を少なくとも部分的に液体で充填するように構成された液体供給システムと、
   投影システムの光軸に対してほぼ直角の面に固定され、露光中に露光すべき基板の一側がほぼ液体で覆われるように、基板テーブルの上面より上の領域に液体を制限するために、基板テーブルと協働するように構成された閉じ込め構造とを有するリソグラフィ装置。
2. 液体閉じ込め構造の一部が、投影システムの最終要素のいずれの部分よりもむしろ基板に向かってさらに延在する、請求項１に記載の装置。
3. 基板テーブルが、
   基板を保持するように構成された基板座と、
   光軸に対してほぼ直角の面で基板座を囲み、基板と投影システムの間の領域から液体が逃げるのをほぼ防止するように、液体閉じ込め構造と協働するように構成された密封用突起とを有する、請求項１に記載の装置。
4. 密封用突起が、液体閉じ込め構造の表面と密封用突起との間のギャップを通る液体の流れをほぼ防止するように構成された気体シールを有する、請求項３に記載の装置。
5. 気体シールが、液体を少なくとも部分的に閉じ込めるような方法で、ほぼ光軸へと配向されたギャップ内で、気体の流れを生成するように配置構成される、請求項４に記載の装置。
6. 液体閉じ込め構造が気体シールを有し、
   基板テーブルが、基板と投影システムの間の領域から液体が逃げるのをほぼ防止するように、気体シールと協働するように配置構成された密封用ゾーンを有する、請求項１に記載の装置。
7. リソグラフィ装置であって、
   パターン形成した放射線ビームを基板の目標部分に投影するように構成された投影システムと、
   基板と投影システムの間の領域を少なくとも部分的に液体で充填するように構成された液体供給システムと、
   液体によって覆われていない基板の表面にほぼ飽和した気体を提供するように構成された飽和気体供給システムとを有するリソグラフィ装置。
8. さらに、投影システムの光軸に対してほぼ直角の面に固定され、液体を封じ込めるように構成された液体閉じ込め構造を有し、液体閉じ込め構造が、液体閉じ込め構造から光軸に対してほぼ半径方向に延在する拡張構造を有する、請求項７に記載の装置。
9. 拡張構造が、蒸気密封用突起と協働するように配置構成され、ほぼ飽和した気体をほぼ封じ込めるように、基板を保持するように構成された基板テーブルの一部を形成する、請求項８に記載の装置。
10. 拡張構造および蒸気密封用突起が、基板テーブル、基板、領域に提供された場合の液体、液体閉じ込め構造、拡張構造、および蒸気密封用突起と境界を接する領域に、ほぼ飽和した気体を封じ込めるように構成される、請求項９に記載の装置。
11. 蒸気密封用突起が、拡張構造の表面と蒸気密封用突起の間のギャップを通ってほぼ飽和した気体が流れるのをほぼ防止するように構成された気体シールを有する、請求項９に記載の装置。
12. 飽和気体供給システムが、液体からほぼ飽和した気体を作成するように構成された飽和気体準備装置を有する、請求項７に記載の装置。
13. 液体供給システムが、任意の時に基板の局所的部分しか覆わない領域に液体を供給するように構成された、請求項７に記載の装置。
14. リソグラフィ装置であって、
    露光すべき基板を保持するように構成された基板テーブルと、
    パターン形成した放射線ビームを露光すべき基板の一側の目標部分に投影するように構成された投影システムと、
    基板と投影システムの間の領域を少なくとも部分的に液体で充填するように構成された液体供給システムと、
    投影システムの光軸に対してほぼ直角の面に固定され、基板テーブルの上面より上の領域に液体を制限するために、基板テーブルと協働するように構成された第一閉じ込め構造と、
    投影システムの光軸に対してほぼ直角の面に固定され、基板テーブルの上面より上の領域にほぼ飽和した気体を制限するために、基板テーブルと協働するように構成された第二閉じ込め構造とを有し、
    第一および第二閉じ込め構造および基板テーブルは、露光中に液体で覆われる区域を除き、露光すべき基板の側がほぼ飽和した気体で覆われるように配置構成されるものであるリソグラフィ装置。
15. 基板テーブルが、ほぼ飽和した気体をほぼ封じ込めるように、第二閉じ込め構造と協働するように配置構成された蒸気密封用突起を有する、請求項１４に記載の装置。
16. 第二閉じ込め構造および蒸気密封用突起が、基板テーブル、基板、領域に提供された場合の液体、第一閉じ込め構造、第二閉じ込め構造および蒸気密封用突起と境界を接する領域に、ほぼ飽和した気体を封じ込めるように構成される、請求項１５に記載の装置。
17. 蒸気密封用突起が、第二閉じ込め構造の表面と蒸気密封用突起の間のギャップを通ってほぼ飽和した気体が流れるのをほぼ防止するように構成された気体シールを有する、請求項１５に記載の装置。
18. 液体供給システムが、任意の時に基板の局所的部分しか覆わない領域に液体を供給するように構成された、請求項１４に記載の装置。
19. さらに、液体で覆われていない基板の表面に、ほぼ飽和した気体を提供するように構成された飽和気体供給システムを有する、請求項１４に記載の装置。
20. リソグラフィ装置であって、
    露光すべき基板を保持するように構成された基板テーブルと、
    パターン形成した放射線ビームを基板の目標部分に投影するように構成された投影システムと、
    基板と投影システムの間の領域を少なくとも部分的に液体で充填するように構成された液体供給システムと、
    液体で覆われていない基板の表面にほぼ飽和した気体を提供するように構成された飽和気体供給システムと、
    投影システムの光軸に対してほぼ直角の面に固定され、液体を封じ込めるように構成された第一閉じ込め構造と、
    投影システムの光軸に対してほぼ直角の面に固定され、基板テーブルの上面より上の領域にほぼ飽和した気体を制限するために、基板テーブルと協働するように構成された第二閉じ込め構造とを有し、
    第一および第二閉じ込め構造および基板テーブルは、露光中に液体で覆われる区域を除き、露光すべき基板の一側がほぼ飽和した気体で覆われるように配置構成されるものであるリソグラフィ装置。
21. 基板テーブルが、ほぼ飽和した気体をほぼ封じ込めるように、第二閉じ込め構造と協働するように配置構成された蒸気密封用突起を有する、請求項２０に記載の装置。
22. 蒸気密封用突起が、第二閉じ込め構造の表面と蒸気密封用突起の間のギャップを通ってほぼ飽和した気体が流れるのをほぼ防止するように構成された気体シールを有する、請求項２１に記載の装置。
23. デバイス製造方法であって、
    リソグラフィ装置の投影システムの光軸に対してほぼ直角の面に固定され、基板テーブルの上面より上の領域に液体を制限し、露光すべき基板の一側を液体に完全に浸漬した状態で維持するために、基板を保持するリソグラフィ装置の基板テーブルと協働するように配置構成された液体閉じ込め構造を使用することと、
    投影システムを使用して、パターン形成した放射線ビームを液体に通して基板の目標部分に投影することとを含むデバイス製造方法。
24. さらに、
    光軸に対してほぼ直角の面で基板を囲み、液体閉じ込め構造と協働するように構成された密封用突起を使用して、基板と投影システムの間の領域から液体が逃げるのをほぼ防止することを含む、請求項２３に記載の方法。
25. 気体シールを使用して、液体閉じ込め構造お表面と密封用突起との間のギャップを通して液体が流れるのをほぼ防止することを含む、請求項２４に記載の方法。
26. さらに、
    基板テーブルの密封ゾーンと協働する液体閉じ込め構造の気体シールを使用して、基板と投影システムの間の領域から液体が逃げるのをほぼ防止することを含む、請求項２３に記載の方法。
27. デバイス製造方法であって、
    リソグラフィ装置の投影システムと基板の間の領域を少なくとも部分的に液体で充填することと、
    液体で覆われていない基板の表面に、ほぼ飽和した気体を提供することと、
    投影システムを使用して、パターン形成した放射線ビームを液体に通して基板の目標部分に投影することとを含むデバイス製造方法。
28. さらに、投影システムの光軸に対してほぼ直角の面に固定された液体閉じ込め構造を使用して、液体を封じ込めることを含み、液体閉じ込め構造が、液体閉じ込め構造から光軸に対してほぼ半径方向に延在する拡張構造を有する、請求項２７に記載の方法。
29. 基板を保持する基板テーブルの一部を形成する蒸気密封用突起と協働する拡張構造を使用して、ほぼ飽和した気体をほぼ封じ込めることを含む、請求項２８に記載の方法。
30. 基板テーブル、基板、領域に提供された場合の液体、液体閉じ込め構造、拡張構造、および蒸気密封用突起と境界を接する領域に、ほぼ飽和した気体を封じ込めることを含む、請求項２９に記載の方法。
31. 気体シールを使用して、拡張構造の表面と蒸気密封用突起の間のギャップを通してほぼ飽和した気体が流れるのをほぼ防止することを含む、請求項２９に記載の方法。
32. さらに、液体からほぼ飽和した気体を作成することを含む、請求項２７に記載の方法。
33. 液体が、任意の時に基板の局所カシア部分しか覆わない、請求項２７に記載の方法。
34. デバイス製造方法であって、
    リソグラフィ装置の投影システムの光軸に対してほぼ直角の面に固定され、基板テーブルと協働するように配置構成された第一閉じ込め構造を使用して、基板を保持するリソグラフィ装置の基板テーブルの上面より上の領域に液体を制限することと、
    光軸にほぼ直角の面に固定され、基板テーブルと協働するように配置構成された第二閉じ込め構造を使用して、基板テーブルの上面より上の領域にほぼ飽和した気体を制限することと、
    投影システムを使用して、パターン形成した放射線ビームを液体に通して基板の目標部分に投影することとを含み、
    第一および第二閉じ込め構造および基板テーブルは、露光中に液体に覆われた区域を除き、露光すべき基板の一側をほぼ飽和した気体で完全に覆うように配置構成されるものであるデバイス製造方法。
35. 第二閉じ込め構造と協働した基板テーブルの蒸気密封用突起を使用して、ほぼ飽和した気体をほぼ封じ込めることを含む、請求項３４に記載の方法。
36. 基板テーブル、基板、領域に提供された場合の液体、第一閉じ込め構造、第二閉じ込め構造、および蒸気密封用突起と境界を接する領域に、ほぼ飽和した気体を封じ込めることを含む、請求項３５に記載の方法。
37. 気体シールを使用して、第二閉じ込め構造の表面と蒸気密封用突起の間のギャップを通してほぼ飽和した気体が流れるのをほぼ防止することを含む、請求項３５に記載の方法。
38. 液体が、任意の時に基板の局所カシア部分しか覆わない、請求項３４に記載の方法。
39. さらに、液体で覆われていない基板の表面に、ほぼ飽和した気体を提供することを含む、請求項３４に記載の方法。
40. デバイス製造方法であって、
    投影システムの光軸に対してほぼ直角の面に固定された第一閉じ込め構造を使用して、リソグラフィ装置の投影システムと、リソグラフィ装置の基板テーブル上に保持された基板との間の領域に液体を制限することと、
    液体で覆われていない基板の表面にほぼ飽和した気体を供給することと、
    光軸に対してほぼ直角の面に固定され、基板テーブルと協働するように配置構成された第二閉じ込め構造を使用して、基板テーブルの上面より上の領域にほぼ飽和した気体を制限することと、
    投影システムを使用して、パターン形成した放射線ビームを液体に通して基板の目標部分に投影することとを含み、
    第一および第二閉じ込め構造および基板テーブルは、露光中に液体で覆われた区域を除き、露光すべき基板の一側がほぼ飽和した気体で完全に覆われるように配置構成されるものであるデバイス製造方法。
41. 第二閉じ込め構造と協働する基板テーブルの蒸気密封用突起を使用して、ほぼ飽和した気体をほぼ封じ込めることを含む、請求項４０に記載の方法。
42. 気体シールを使用して、第二閉じ込め構造の表面と蒸気密封用突起の間のギャップを通してほぼ飽和した気体が流れるのをほぼ防止することを含む、請求項４１に記載の装置。

Images