JP2010278475A - 露光装置および基板端部シール - Google Patents

Abstract

【課題】液浸露光用の液体が基板の下に比較的深く侵入すること防止する方法を提供する。
【解決手段】基板の下に液体が浸入することを防止するために役立つ方法が開示されており、その方法は、基板端部にバッファを形成するため基板端部の下に気体を導入するステップと、基板の上面と端部とに存在している液浸露光用の液体を基板の下面から離れた状態に保持するステップと、を含む。
【選択図】図７

Description

本発明は露光装置に関する。特に、本発明は露光装置内の液浸系に関する。液浸系では、照明系と照射される基板との間の空間が液体で満たされている。

露光装置は、所望のパターンを基板、通常は基板のターゲット部分に転写する機械である。露光装置は例えば集積回路（ＩＣ）の製造に用いられる。この場合、例えばマスクまたレチクルと称されるパターニング用デバイスが、集積回路の各層に対応した回路パターンを形成するために使用され得る。このパターンが基板（例えばシリコンウエハ）の（例えばダイの一部、あるいは１つまたは複数のダイからなる）ターゲット部分に転写されることになる。パターンの転写は、典型的には基板に塗布された照射感応材料（レジスト）層への像形成により行われる。一般に一枚の基板にはネットワーク状に隣接する一群のターゲット部分が含まれ、これらは連続的にパターン形成される。公知の露光装置にはいわゆるステッパとスキャナがある。ステッパにおいては、ターゲット部分にパターン全体が一度に露光されるようにして各ターゲット部分は照射を受ける。スキャナにおいては、所定の方向（スキャン方向）に放射ビームによりパターンを走査するとともにスキャン方向に平行または逆平行に基板を走査するようにして各ターゲット部分は照射を受ける。また、パターンを基板にインプリントすることにより、パターニング用デバイスから基板にパターンを転写することも可能である。

露光装置内の基板を比較的屈折率の高い例えば水などの液体に浸け、投影系の末端の要素と基板との間を当該液体で満たすようにすることが提案されている。この提案のポイントは、当該液体中で露光光の波長がより短くなって、より小さいパターンを結像させることができるということである。（この液体の効果は光学系のＮＡを実効的に増大させるものとも、あるいは焦点深度を増大させるものともみなすこともできる。）固体粒子（例えば石英）を浮遊状態で含む水などの他の液浸露光用の液体も提案されている。

しかし、基板あるいは基板及び基板テーブルの双方を液体槽に浸ける場合には（例えば本明細書に引用される米国特許第４５０９８５２号明細書を参照）、スキャン露光中に大量の液体が加速されなければならないことになる。そのためにはモータを追加したり、あるいはより強力なモータに取り替えたりすることが必要になる。また、液体に生じる乱流が不都合あるいは不測の影響をもたらすおそれがある。

提案されている１つの解決法は、液体を封じ込めるシステムを使用して投影系の末端の要素と基板との間において基板の局所的領域にしか液体を供給しない液体供給システムを用いることである（一般に投影系の末端の要素よりも基板の方が大面積である）。このような構成の一例が国際公開第９９／４９５０４号パンフレットに開示されており、その全体をここに引用する。図２及び図３に示されるように、少なくとも１つの供給口ＩＮによって好ましくは末端の要素に対する基板の移動方向に沿って液体が基板に供給され、投影系の下を通過した後は少なくとも１つの排出口ＯＵＴによって取り除かれる。つまり基板が末端の要素の下方で−Ｘ方向に走査される場合には、液体は末端の要素の＋Ｘ側から供給されて−Ｘ側で回収される。図２には、供給口ＩＮから液体が供給され、排出口ＯＵＴにより末端の要素の他方の側で液体が回収されるという構成が模式的に示されている。排出口ＯＵＴは低圧源に接続されている。図２においては末端の要素に対する基板移動方向に沿って液体が供給されているが、これは必須ではない。さまざまな向き及び数の供給口及び排出口を末端の要素の周囲に配置することが可能である。一例として図３に示されるように、隣接する供給口及び排出口が末端の要素の周囲に規則的に４組配置されていてもよい。

局所的に液体を供給するシステムを有する他の液浸露光法が図４に示されている。投影系ＰＬの両側に設けられている２つの溝状のインレットＩＮから液体が供給され、インレットＩＮから放射方向外側に分散して配置されている複数のアウトレットＯＵＴによって取り除かれる。インレットＩＮ及びアウトレットＯＵＴは中心部に開口を有するプレートに形成されており、この開口を通じて放射ビームが投影される。液体は、投影系ＰＬの一方の側部に設けられている１つの溝状のイントレットＩＮから供給され、投影系ＰＬの他方の側部に分散配置される複数のアウトレットＯＵＴによってによって除去される。これにより、投影系ＰＬと基板Ｗとの間に薄層状の液体の流れが形成される。どのイントレットＩＮとアウトレットＯＵＴとを組み合わせて使用すべきかということは基板Ｗの移動方向に依存する（インレットＩＮとアウトレットＯＵＴとの組合せによっては有効に機能しない）。

図５に示されるように、提案されている他の方式では液体供給システムは投影系の末端の要素と基板テーブルとの間の空間の辺縁部の少なくとも一部に沿って延在するバリア部材１２を備える。液体１１は、インレット／アウトレット１３により当該空間に供給され、及び／または当該空間から取り除かれる。バリア部材はＸＹ面内では投影系ＰＬに対して実質的に静止しているが、Ｚ軸方向（光軸方向）にはある程度相対移動が可能である。バリア部材と基板表面との間にシール１６が形成される。一実施例においては、このシールはガスシール１４、１５のよな非接触のシールである。ガスシールを有する液体供給システムは、米国特許出願公開第２００４／０２０７８２４号明細書に開示されており、その全体をここに引用する。

欧州特許出願公開第１４２０３００号明細書及び米国特許出願公開第２００４／０１３６４９４号明細書の全体をここに引用する。これらの文献にはツインステージまたはデュアルステージの液浸露光装置が開示されている。これらの装置には基板を支持するための２つのテーブルが設けられている。第１位置にあるテーブルで液浸用の液体が無い状態でレベリング測定が実行され、第２位置にあるテーブルで液浸用の液体が存在する状態で露光が実行される。これに代えて、露光装置は、露光位置と計測位置とを移動可能である１つのテーブルしか有していなくてもよい。

１つ以上の理由のため、基板の下面が液浸露光用の液体に接触しないようにすることが望ましい。第１の理由は、冷えた液体や気体で基板端部が冷却されることにより基板表面に温度差が生じることがあるからである。これにより場合によっては、ターゲットに転写されるパターンにオーバーレイエラーが生じる。第２の理由は、基板の下に位置する液体の毛細管現象により基板が基板保持部に張り付いてしまうことがあるからである。同様に、クロージングプレートの下に液体が浸入した場合、クロージングプレートを保持するために用いられる基板テーブルにクロージングプレートが張り付いてしまうことがある。なお、クロージングプレートは投影系と液体とが接触している状態を保持し、投影系に隣接する空間に液体が漏れるのを防止するために用いられる。第３の理由は、露光後のベークの間にまだ基板の裏側に存在している液滴が基板温度を均一にすることに対して影響を与えることがあり、ＣＤ制御に有害であるからである。第４の理由は、基板裏側の液滴が乾いたステインから基板テーブルを汚染するパーティクルが生じることがあるからである。場合によっては、オーバーレイエラーやフォーカスホットスポットの原因となる基板の傾きを引きおこすことがある。また、こうした汚染は基板を固定するための圧力の増加に影響を与えることがある。さらに、基板テーブル、基板処理システム及び基板温度調整部において二次汚染のおそれがある。

液体が基板（あるいは他の物体）の下に浸入することを防止する１つの方法は、実質的に基板と同一平面上に位置し、基板を囲んでいるカバーリングの下に１以上の液体排出口（すなわち外部の圧力に対して減圧されている）と、基板保持部に保持されている基板の下に位置する別の排出口と、を備えることである。別の排出口は、基板端部のすぐ内側に位置し、液浸露光用の液体は、基板下の内側に深く浸入する前にこれらの排出口を通して排出される。更に基板の下に気体が存在していてもよい。気体は、基板端部の外側に向かって流れ、液浸露光用の液体と混ざった状態で排出口（例えば図６に示される排出口２０など）から排出される。この状態は二相流として公知である。というのは、液体と気体の双方が基板の表面で接触しているからである。図６に示されるように、液浸露光用の液体１１は、カバーリングＣＲと基板Ｗの間のギャップを通って矢印の方向に流れる。カバーリングＣＲの下に位置する排出口２４の圧力は外部の圧力に対して２００００Ｐａ（すなわち２００００Ｐａ負圧した状態で排出している）減圧されており、基板Ｗの下に位置する排出口２０内の圧力は外部の圧力に対して４００００Ｐａ減圧されている。基板の下の気体の圧力は外部の圧力に対して４００００Ｐａ減圧されており、この気体は液浸露光用の液体１１と共に排出口２０に吸入される。

この構成による課題は、液浸露光用の液体１１が基板Ｗの下に比較的深く侵入することである。場合によっては基板端部を局所的に冷却することとなり、基板端部に上方への反りが生じる。更に二相流が基板温度を均一にすること妨げる。というのは、制御できない蒸発と凝縮が生じるからである。その主たる理由は液体と気体は粘性に大きな違いがあるからであり、いちど液体の中に気体の通り道ができると液体が気体と共に排出されにくくなる。これにより液滴が基板の裏側に残り、上述した１以上の問題を引きおこす。

したがって基板の下を減圧された状態に保持し、基板の下面を乾いた状態に保持するシステムを供給することが望ましいといえる。

本発明の一態様による露光装置は、

基板のターゲット部分にパターンが付与された放射ビームを投影する投影系と、

基板を保持する基板保持部と、

基板と基板保持部との間の空間を減圧する排出口と、

投影系と基板保持部との間の空間に液体を供給する液体供給システムと、

基板が基板保持部に保持されているときに、その基板端部の下面近傍に位置するよう設けられている気体供給口と、を備える。気体供給口は、供給される液体が基板の下に実質的に浸入しないよう基板と基板保持部との間の空間に気体を供給する。

基板と基板端部に位置する基板保持部との間の空間に浸入する液体を外部へ排出するよりもむしろ、その空間に気体を供給することにより基板端部の近傍に気体バッファが形成される。これにより、液浸露光用の液体と基板の下の減圧空間との明確な分離を維持し得る。それに加えてまたはそれに代えて、気体バッファは基板の下に単相流をもたらし、この表面を横切るエネルギ勾配を低減し得る。二相流は、例えば基板Ｗの下よりむしろカバーリングの下に生じることがある。その場合、本明細書に記載されている１以上の悪影響を防止することがある。

本発明の別の態様による露光装置は、

基板を保持する基板保持部と、

基板と基板保持部との間の空間を減圧する排出口と、

基板の少なくとも上面に液体を供給する液体供給システムと、

基板端部の下に気体を投入する気体投入部と、を備える。気体投入部は、基板の下に液体が浸入しないよう基板端部の下にバッファを形成するため基板と基板保持部との間の空間に気体を供給する。

本発明の別の態様による露光装置は、

クロージングプレートを保持する基板テーブルと、

クロージングプレートと基板テーブルの間の空間を減圧する排出口と、

クロージングプレートの上面に液体を供給する液体供給システムと、

クロージングプレートが基板テーブルに保持されているときに、そのクロージングプレート端部の下面近傍に位置するよう設けられている気体供給口と、を備える。気体供給口は、供給される液体がクロージングプレートの下に実質的に浸入しないようクロージングプレートと基板テーブルとの間の空間に気体を供給する。

本発明の別の態様によれば、少なくとも基板の上面に供給された液体が基板の下に浸入することを防止する方法が提供される。この方法は、基板下方の減圧された空間の端部にバッファを設けるため基板端部の下に気体を投入するステップを含む。このステップにより基板の下に液体が実質的に浸入することを防止する。

本発明の別の態様による方法は、

基板保持部に支持された基板のターゲット部分にパターンが付与された放射ビームを液体を通して投影するステップと、

基板と基板保持部との間の空間を減圧するステップと、

減圧された空間の端部にバッファを設けるため基板端部の下に気体を投入するステップと、を含む。この投入するステップにより基板の下に液体が実質的に浸入することを防止する。

本発明の実施形態は、添付の模式図を参照し、あくまでも一例として以下に記述される。図面では、参照記号により対応する部分が示される。

本発明の一実施形態に係る露光装置を示す図である。 露光装置で用いられる液体供給システムを示す図である。 露光装置で用いられる液体供給システムを示す図である。 露光装置で用いられる他の液体供給システムを示す図である。 露光装置で用いられる更に他の液体供給システムを示す図である。 基板の下に液体が浸入することを防止するシステムを示す図である。 本発明の一実施形態に係るシステムを示す図であり、当該システムは基板（あるいは他の物体）の下に液体が浸入することを防止する。 基板端部における液体のメニスカスを示す拡大図である。

図１は、本発明の一実施形態に係る露光装置を模式的に示す図である。この装置は、

放射ビームＢ（例えばＵＶ放射またはＤＵＶ放射）を調整するよう構成されている照明系（照明器）ＩＬと、

パターンニング用デバイス（例えばマスク）ＭＡを支持するよう構成され、所定のパラメータに従ってパターンニング用デバイスを正確に位置決めするよう構成されている第１のポジショナＰＭに接続されている支持構造部（例えばマスクテーブル）ＭＴと、

基板（例えばレジストでコーティングされたウエハ）Ｗを保持するよう構成され、所定のパラメータに従って基板を正確に位置決めするよう構成されている第２のポジショナＰＷに接続されている基板テーブル（例えばウエハテーブル）ＷＴと、

パターンニング用デバイスＭＡにより放射ビームＢに付与されたパターンを基板Ｗの（例えば１つ以上のダイからなる）ターゲット部分Ｃに投影するよう構成されている投影系（例えば屈折投影レンズ系）ＰＳと、を備える。

照明系は、放射の方向や形状の調整またはその他の制御用に各種の光学素子、例えば屈折光学素子、反射光学素子、磁気的光学素子、電磁気的光学素子、静電的光学素子または他の光学部品を含んでもよく、あるいはこれらの任意の組合せを含んでもよい。

支持構造部は、パターンニング用デバイスを支持する。つまり支持構造部はパターニング用デバイスの荷重を支える。支持構造部は、パターニング用デバイスの向きや露光装置の構成、あるいはパターンニング用デバイスが真空環境下で保持されるか否かなどの他の条件に応じた方式でパターンニング用デバイスを保持する。支持構造部においてはパターンニング用デバイスを保持するために機械的固定、真空固定、静電固定、または他の固定用技術が用いられる。支持構造部は、例えばフレームまたはテーブルであってもよく、必要に応じて固定されていてもよいし移動可能であってもよい。支持構造部は、例えば投影系に対してパターンニング用デバイスを所望の位置に位置決めできるようにしてもよい。本明細書では「レチクル」または「マスク」という表現を用いた場合には、より一般的な表現である「パターンニング用デバイス」に同義であるとみなされるものとする。

本明細書では「パターンニング用デバイス」という表現は、例えば基板のターゲット部分にパターンを形成するべく放射ビームの断面にパターンを付与するために使用され得るいかなるデバイスをも指し示すよう広く解釈されるべきである。放射ビームに与えられるパターンは、例えば仮に放射ビームのパターンが位相シフトフィーチャあるいはアシストフィーチャを含む場合には、基板のターゲット部分に所望されるパターンと厳密に対応していなくてもよい。一般に、放射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などのデバイスの特定の機能層に対応する。

パターンニング用デバイスは、透過型であっても反射型であってもよい。パターンニング用デバイスの例としては、例えばマスクやプログラマブルミラーアレイ、プログラマブルＬＣＤパネルなどがある。マスクはリソグラフィーの分野では公知であり、バイナリマスクやレベンソン型位相シフトマスク、ハーフトーン型位相シフトマスク、更に各種のハイブリッド型マスクが含まれる。プログラマブルミラーアレイの一例としては、小型のミラーがマトリックス状に配列され、入射してくる放射ビームを異なる方向に反射するように各ミラーが独立して傾斜されるというものがある。これらの傾斜ミラーにより、マトリックス状ミラーで反射された放射ビームにパターンが付与されることになる。

本明細書では「投影系」という表現は、使用される露光光あるいは液浸や真空の利用などの他の要因に関して適切とされるいかなる投影系をも包含するよう広く解釈されるべきである。投影系には例えば屈折光学系、反射光学系、反射屈折光学系、磁気的光学系、電磁気的光学系、静電的光学系、またはこれらの任意の組み合わせなどが含まれる。以下では「投影レンズ」という表現は、より一般的な表現である「投影系」と同義に用いられ得る。

ここに説明されるのは、（例えば透過型マスクを用いる）透過型の露光装置である。これに代えて、（例えば上述のようなプログラマブルミラーアレイや反射型マスクなどを用いる）反射型の露光装置を用いることもできる。

露光装置は２つ以上（２つの場合にはデュアルステージと呼ばれる）の基板テーブル（及び／または２つ以上の支持構造部）を備えていてもよい。このような多重ステージ型の装置においては追加されたテーブルは並行して使用されるか、あるいは１以上のテーブルで露光が行われている間に他の１以上のテーブルで準備工程を実行するようにしてもよい。

図１に示されるように照明器ＩＬは放射源ＳＯから放射ビームを受け取る。例えば光源がエキシマレーザである場合には、光源と露光装置とは別体であってもよい。この場合、光源は露光装置の一部を構成しているとはみなされなく、放射ビームは光源ＳＯから照明器ＩＬへとビーム搬送系ＢＤを介して受け渡される。ビーム搬送系ＢＤは例えば適当な方向変更用のミラー及び／またはビームエキスパンダを含んで構成される。あるいは光源が例えば水銀ランプである場合には、光源は露光装置に一体に構成されていてもよい。光源ＳＯと照明器ＩＬとは、またビーム搬送系ＢＤが必要とされる場合にはこれも合わせて、放射系または放射システムと総称される。

照明器ＩＬは放射ビームの角強度分布を調整するためのアジャスタＡＤを備えていてもよい。一般にはアジャスタＡＤにより、照明器の瞳面における強度分布の少なくとも半径方向外周部及び／または内周部での量（通常それぞれ「シグマ−アウタ（σ−ｏｕｔｅｒ）」、「シグマ−インナ（σ−ｉｎｎｅｒ）と呼ばれる）が調整される。加えて照明器ＩＬは、インテグレータＩＮ及びコンデンサＣＯなどの他の要素を備えてもよい。照明器はビーム断面における所望の均一性及び強度分布を得るべく放射ビームを調整するために用いられる。

放射ビームＢは、支持構造部（例えばマスクテーブル）ＭＴに保持されるパターンニング用デバイス（例えばマスク）ＭＡに入射して、当該パターンニング用デバイスによりパターンが付与される。マスクＭＡを通過した放射ビームＢは投影系ＰＳに進入する。投影系ＰＳはビームを基板Ｗのターゲット部分Ｃに投影する。第２のポジショナＰＷと位置センサＩＦ（例えば、干渉計、リニアエンコーダ、静電容量センサなど）により基板テーブルＷＴを正確に移動させることができる。基板テーブルＷＴは例えば放射ビームＢの経路に異なるターゲット部分Ｃを順次位置決めするように移動される。同様に、第１のポジショナＰＭと他の位置センサ（図１には明示せず）とにより放射ビームＢの経路に対してパターンニング用デバイスＭＡを正確に位置決めすることができる。この位置決めは例えばマスクライブラリからマスクの機械的交換後や露光走査中に行われる。一般に支持構造部ＭＴの移動は、第１のポジショナＰＭの一部を構成するロングストロークモジュール（粗い位置決め用）及びショートストロークモジュール（精細な位置決め用）により実現される。同様に基板テーブルＷＴの移動は、第２のポジショナＰＷの一部を構成するロングストロークモジュールとショートストロークモジュールにより実現される。ステッパでは（スキャナと逆に）、支持構造部ＭＴはショートストロークのアクチュエータにのみ接続されているか、あるいは固定されていてもよい。パターンニング用デバイスＭＡと基板Ｗとは、パターンニング用デバイスのアライメントマークＭ１、Ｍ２及び基板アライメントマークＰ１、Ｐ２を用いてアライメントされてもよい。図においては基板アライメントマークが専用のターゲット部分を占拠しているが、アライメントマークはターゲット部分間のスペースに配置されてもよい（これはスクライブライン・アライメントマークとして公知である）。同様に、パターンニング用デバイスＭＡに複数のダイがある場合にはパターンニング用デバイスのアライメントマークをダイ間に配置してもよい。

図示の装置は例えば次のうちの少なくとも１つのモードで使用され得る。

ステップモードにおいては、放射ビームに付与されたパターンの全体が１回の照射（すなわち単一静的露光）でターゲット部分Ｃに投影される間、支持構造部ＭＴと基板テーブルＷＴは実質的に静止状態とされる。そして基板テーブルＷＴがＸ及び／またはＹ方向に移動されて、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領域の最大サイズが単一静的露光で転写されるターゲット部分Ｃのサイズを制限することになる。

スキャンモードにおいては、放射ビームに付与されたパターンがターゲット部分Ｃに投影される間（すなわち単一動的露光の間）、支持構造部ＭＴ及び基板テーブルＷＴは同期して走査される。支持構造部ＭＴに対する基板テーブルＷＴの速度及び方向は、投影系ＰＳの拡大（縮小）特性及び像反転特性により定められる。スキャンモードでは露光領域の最大サイズが単一動的露光でのターゲット部分の（非走査方向の）幅を制限し、スキャン移動距離がターゲット部分の（走査方向の）長さを決定する。

更に他のモードにおいては、支持構造部ＭＴはプログラム可能なパターンニング用デバイスを保持して実質的に静止状態とされ、基板テーブルＷＴは、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、移動または走査される。このモードでは一般にパルス放射源が用いられ、プログラム可能なパターンニング用デバイスは、基板テーブルＷＴの各移動後にあるいは走査中の連続するパルス照射の間に必要に応じてパターンが更新される。このモードは、例えば上述のプログラマブルミラーアレイなどのプログラム可能なパターンニング用デバイスを使用するマスクレスリソグラフィーに適用し得る。

上記で記載したモードを組み合わせて動作させてもよいし、各モードに変更を加えて動作させてもよいし、さらに全く別のモードで露光装置を使用してもよい。

上述したように、図６は基板ＷとカバーリングＣＲとの間の空間を示す拡大図である。液浸露光用の液体１１は、カバーリングと基板との間のギャップに入り、基板保持部ＷＨに設けられている１以上の排出口２４から外部へ排出される。液浸露光用の液体１１は、吸入口２０から下方に吸入される前に基板の下にある隙間に浸入する。吸入口２０は、基板の下に供給される気体と一緒に当該液体を吸入する。これにより基板端部の下に二相流が生じ、この二相流が上述の問題を引きおこすことがある。

基板保持部ＷＨは凸部４０を含む。凸部４０は、基板保持部ＷＨの表面から所定の距離を隔てた状態で基板Ｗを保持する。基板保持部ＷＨは実質的に円形であってもよく、凸部４０の高さよりもわずかに高さが低く、液体の浸入を部分的に封ずる円形リング３０を備えていてもよい。図６および図７に示されるように、基板保持部ＷＨに設置されている基板の端部にあるいは端部よりも外側に１つ以上の別の凸部が更に設けられていてもよい。別の凸部はリング３０よりも数ミクロン高さが高くてもよく（しかし凸部４０よりは高さが低い）、それにより、近接する二相流により生じる基板の反りに対応できるよう基板端部の下方への反りを許容できる。

図７は本発明の一実施形態を示す。液体（例えば水）と気体（例えば空気）との混合物を吸入するための吸入口を設けるよりもむしろ、基板Ｗの端部に気体バッファを設けるために気体を供給する気体供給口２２が設けられている。そのため供給口２２から供給される気体の圧力が液浸露光用の液体１１の毛細管圧力よりも高い間は、液浸露光用の液体１１が基板Ｗの下に浸入することを防ぐことができる。液浸露光用の液体１１は、カバーリングＣＲの下方に位置する排出口２４から全て排出されることになる。

投入される気体の圧力は慎重に管理されるべきである。圧力が高すぎると、液体の浸入を防ぐバッファが形成されるというよりもむしろ液体の中に気泡が吹き出すおそれがある。圧力が低すぎると、液体の浸入を有効に防ぐことができないことがある。基板と基板保持部との間の毛細管状となっているギャップにおいて、気泡が生じる圧力を越えないよう気体の圧力を制御することが重要である。

供給口２２から投入される気体の圧力を決定するためにはその圧力が液浸露光用の液体の毛細管圧力よりも高く（しかし気泡が形成される圧力よりは低く）なければならない。当該圧力は以下のように決定される。

ΔＰ＝ΔＦ／基板下の空間の基板に垂直方向の断面積

図８によれば、

であり、

図８によれば、

したがって、

接触角が５０°より小さければ親水性があると言えよう。例えば基板と基板保持部との幅が２０μｍで接触角が３０°の場合、毛細管圧力はおよそ６５００Ｐａとなる。よって、液体に気泡が生じることなくこの毛細管圧力に対応し、基板の下面を実質的に乾いた状態に保持するには投入された気体の圧力を毛細管圧力に対して７０００Ｐａ加圧した状態にすれば十分である。

リング３０と凸部４０の高さは基板Ｗの端部の下方への反りを許容できるよう調整される。そのため、液浸露光用の液体１１と供給口２２から供給される気体との二相流に引きおこされる冷却作用によって基板に反りが生じたとしても対応できる。このような一例としては、凸部４０の高さをリング３０の高さよりも約３あるいは４μｍ高くすることが考えられる。その結果、基板Ｗの端部はほとんど支持されず、気体あるいは液浸露光用の液体の圧力は支持されていない基板端部に、より重要な影響を与える。

リング３０は、気体供給口２２の半径方向内側であって凸部４０の半径方向外側に配置されてもよい。更にあるいはこれに代えて、リング３０と同様な１つ以上のリングが気体供給口２２の半径方向外側であって排出口２４の半径方向内側に配置されてもよい。

供給される気体は、その圧力を慎重に制御するだけでなくその温度も制御するべきである。毛細管圧力よりも圧力が高く設定されている気体の温度は、できる限り基板と基板保持部の温度に近い温度に設定されるべきである。

上述の装置や方法は他の物体の下に液体が浸入することを防止するのにも適している。例えば露光の合間に基板が交換される際、クロージングプレートの下に液体が浸入することを防止するのに適している。本明細書の図においてクロージングプレートが基板の代わりとなり、基板テーブルとクロージングプレートとの間の空間に気体が同様に投入される。基板テーブルも、冷却により生じるひずみによる影響を受ける。このひずみは、基板テーブルに設置されている基板にオーバーレイエラーを引きおこすことがある。このねじれは放射ビームの投影や結像にもエラーを引きおこすことがある。そのため基板テーブルも実質的に一定温度に保持されるべきである。

また、例えばプレートの下に浸入した液体の毛細管現象によりクロージングプレートが基板テーブルに張り付かないようにするべきである。このことはクロージングプレートの信頼性に影響を与え、プレート端部の上方への反りを局所的に引きおこす。局所的な反りは、基板テーブルあるいは液体供給システム機構にクロージングプレートを適切に固定するための圧力を強化することに影響を与える。したがって本発明の装置は、クロージングプレートと基板テーブルとの間の空間に気体が存在する状態を保持するために有用である。また、液体供給システムに対して基板テーブルが移動する場合、本発明の装置と方法は移動中に液体がこぼれることを防止するためにも有用である。

本明細書ではＩＣの製造における露光装置の使用を例として説明しているが、本明細書に記載された露光装置は他の用途にも適用することが可能であるものとして理解されたい。他の用途としては、光集積回路システム、磁区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）、薄膜磁気ヘッドなどがある。当業者であればこれらの他の適用に際して、本明細書における「ウエハ」あるいは「ダイ」という表現がそれぞれ「基板」あるいは「ターゲット部分」という、より一般的な表現と同義であるとみなされると理解することができるであろう。本明細書における基板は露光前または露光後においてトラック（典型的にはレジスト層を基板に塗布し、露光後のレジストを現像する装置）、計測装置、及び／または検査装置により処理されてもよい。適用可能であれば、本明細書の開示はこれらのまたは他の基板処理装置にも適用され得る。また、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、その場合には本明細書における基板という表現は既に処理されている多数の処理層を含む基板をも意味する。

本明細書では本発明にかかる実施形態に光リソグラフィを適用したものを例として特に説明しているが、本発明は他にも適用可能であり、例えばインプリントリソグラフィなど文脈が許す限り光リソグラフィに限られるものではない。インプリントリソグラフィでは、パターニング用デバイスの局所的な凹凸（トポグラフィ）が基板に生成されるパターンを決める。パターニング用デバイスのトポグラフィが基板に塗布されているレジスト層に押しつけられ、電磁放射や熱、圧力あるいはこれらの組み合わせによってレジストが硬化される。レジストが硬化されてから、パターニング用デバイスは、パターンが生成されたレジストから外部に移動される。

本明細書で用いられる「放射」や「ビーム」という表現は、紫外（ＵＶ）線（例えば３６５、２４８、１９３、１５７または１２６ｎｍの波長を有する）、極紫外（ＥＵＶ）線（例えば５〜２０ｎｍの範囲の波長を有する）、更にイオンビームや電子ビームなどの粒子ビームを含むあらゆる種類の電磁放射を示す。

レンズという表現は、文脈が許す限り、１つまたは各種の光学素子の組み合わせを指し示すものであってもよい。ここでの光学素子は、例えば屈折、反射、磁気的、電磁気的、及び静電的光学素子のいずかを含む物であってもよい。

本明細書における「リング」という表現は、円形だけでなく他の形状も含むものとして理解されたい。

本発明の具体的な実施形態が上述のように説明されたが、本発明の上述の形式以外の形式でも実施可能であると理解されたい。例えば本発明は、上述の方法が記載された機械で読み取り可能な１以上の一連の指示を含むコンピュータプログラムの形式、またはこのようなコンピュータプログラムが記録された（半導体メモリや磁気・光ディスクなどの）データ記録媒体の形式をとってもよい。

本発明の１つ以上実施形態はいかなる液浸露光装置にも適用可能であり、特に上述の形式のものには限られない。液浸露光用の液体が液体槽の方式で供給されるものにも基板上の局所領域にだけ供給されるものにも適用可能である。本明細書にいう液体供給システムは広く解釈されるべきである。ある実施形態では、液体供給システムは投影系と基板及び／または基板テーブルとの間の空間に液体を供給する構造の組み合わせまたは機構であってもよい。液体供給システムは１つ以上の構造部材の組み合わせ、空間に液体を供給するための１つ以上の液体供給口、１つ以上の気体供給口、１つ以上の気体排出口、及び／または１つ以上の液体排出口を備えていてもよい。一実施例では、液体が供給される空間の一表面が基板及び／または基板テーブルの一部分であってもよい。あるいはその空間の一表面が基板及び／または基板テーブルの表面を完全に覆ってもよい。またはその空間は基板及び／または基板テーブルを包含してもよい。液体供給システムは、液体の位置、量、質、形状、流速または他の特性を制御するための１つ以上の要素を更に含んでもよい。

本発明の種々の実施例を上に記載したが、それらはあくまでも例示であって、それらに限定されるものではない。本発明の請求項の範囲から逸脱することなく種々に変更することができるということは、関連技術の当業者には明らかなことである。

１１ 液体、 １２ バリア部材、 １３ インレット／アウトレット、 １４、１５ ガスシール、 １６ シール、 ２０ 排出口、 ２２ 気体供給口、 ２４ 排出口、 ３０ 円形リング、 ４０ 凸部。

Claims (20)

1. パターンが付与された放射ビームを基板のターゲット部分に投影する投影系と、
   基板を保持する基板保持部と、
   基板と前記基板保持部との間の空間を減圧する排出口と、
   前記投影系と前記基板保持部との間の空間に液体を供給する液体供給システムと、
   基板が前記基板保持部に保持されているときに、その基板端部の下面近傍に位置するよう設けられている気体供給口と、
   を備え、
   前記気体供給口は、供給される液体が基板の下に実質的に浸入しないよう基板と前記基板保持部との間の空間に気体を供給することを特徴とする露光装置。
2. 前記液体が供給されているときに、下面を除く基板の全面が前記液体に取り囲まれていることを特徴とする請求項１に記載の露光装置。
3. 浸入が防止された前記液体を排出する排出口を更に備えることを特徴とする請求項１に記載の露光装置。
4. 前記排出口は、前記気体供給口と同一平面に位置し、基板が前記基板保持部に保持されているときに基板に覆われる領域の外側に位置するよう設けられていることを特徴とする請求項３に記載の露光装置。
5. 前記気体が供給されているときに、投入された前記気体の圧力が、基板と前記基板保持部との間に浸入しようとするその液体の毛細管圧力よりも高いことを特徴とする請求項１に記載の露光装置。
6. 投入された前記気体の圧力は、前記毛細管圧力に対して約７０００Ｐａ加圧されており、
   基板と前記基板保持部との間の距離は、約２０μｍであることを特徴とする請求項５に記載の露光装置。
7. 前記基板保持部は、基板に対向する表面に円形リングと凸部とを備え、
   前記円形リングは、前記基板保持部により保持されている基板下への前記液体の浸入防止を助け、
   前記凸部は、基板を支持することを特徴とする請求項１に記載の露光装置。
8. 前記凸部は、前記基板保持部により保持されている基板と前記円形リングとの間にギャップが設けられるよう前記円形リングよりも高く形成されており、基板端部の下方への反りを許容することを特徴とする請求項７に記載の露光装置。
9. 基板と前記円形リングとの間に設けられるギャップは、３〜４μｍであることを特徴とする請求項８に記載の露光装置。
10. 前記気体供給口は、前記円形リングの内側で、前記凸部の外側に位置することを特徴とする請求項８に記載の露光装置。
11. 前記円形リングの内側に同心円状に設けられている別の円形リングを更に含み、
    前記気体供給口は、２つのリングとの間に位置することを特徴とする請求項８に記載の露光装置。
12. 供給される気体の温度を制御する温度制御部を更に含むことを特徴とする請求項１に記載の露光装置。
13. クロージングプレートを保持する基板テーブルと、
    前記クロージングプレートと前記基板テーブルとの間の空間を減圧する排出口と、
    前記クロージングプレートの上面に液体を供給する液体供給システムと、
    前記クロージングプレートが前記基板テーブルに保持されているときに、そのクロージングプレート端部の下面近傍に位置するよう設けられている気体供給口と、
    を備え、
    前記気体供給口は、供給される液体が前記クロージングプレートの下に実質的に浸入しないようそのクロージングプレートと前記基板テーブルとの間の空間に気体を供給することを特徴とする露光装置。
14. 浸入が防止された前記液体を排出する排出口を更に備えることを特徴とする請求項１３に記載の露光装置。
15. 少なくとも基板の上面に供給される液体が基板の下に浸入することを防止する方法であって、
    基板の下に前記液体が実質的に浸入しないよう、基板下方の減圧された空間の端部にバッファを設けるため基板端部の下に気体を投入するステップを含むことを特徴とする方法。
16. 前記バッファにより浸入が防止された前記液体を排出するステップを更に含むことを特徴とする請求項１５に記載の方法。
17. 投入された前記気体の圧力が、基板と基板保持部との間に浸入しようとする前記液体の毛細管圧力よりも高いことを特徴とする請求項１５に記載の方法。
18. パターンが付与された放射ビームを基板保持部に支持された基板のターゲット部分に液体を通して投影するステップと、
    基板と前記基板保持部との間の空間を減圧するステップと、
    基板の下に液体が実質的に浸入しないよう、減圧された空間の端部にバッファを設けるため基板端部の下に気体を投入するステップと、
    を含むことを防止することを特徴とするデバイス製造方法。
19. バッファにより浸入が防止された前記液体を排除するため、基板端部の下面外側に液体を排出するステップを更に含むことを特徴とする請求項１８に記載のデバイス製造方法。
20. 投入された前記気体の圧力が、基板と前記基板保持部との間に浸入しようとする前記液体の毛細管圧力よりも高いことを特徴とする請求項１８に記載のデバイス製造方法。

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