JP4315198B2 - 液浸液体を光学アセンブリ下に維持するリソグラフィ装置及び液浸液体維持方法並びにそれらを用いるデバイス製造方法 - Google Patents

Description

本願は、２００３年４月１１日に出願された、「”液浸リソグラフィ用着水パッド”（Landing Pad for Immersion Lithography）」と題する、仮出願第６０／４６２，４９９号に基づく優先権を主張しており、あらゆる目的でその出願の内容をここに援用して本文の記載の一部とする。

リソグラフィシステムは半導体製造工程において、レチクルから半導体ウェハ上に像を転写するために一般に用いられている。典型的なリソグラフィシステムは、光学アセンブリと、パターンを定義しているレチクルを保持するためのレチクルステージと、半導体ウェハを位置決めするウェハステージと、レチクル及びウェハの位置を正確にモニターするための測定システムとを有する。操作中、レチクルにより定義される像は光学アセンブリによってウェハ上に投影される。投影された像は、典型的には、ウェハ上の１つもしくはそれ以上のダイ（区画）の大きさである。露光後、ウェハステージアセンブリはウェハを移動して、別の露光が行われる。このプロセスはウェハ上の全てのダイが露光されるまで繰り返される。その後、ウェハは取り出され、その場所で新しいウェハに交換される。

液浸リソグラフィシステムは、ウェハの露光中、光学アセンブリとウェハとの間のギャップを完全に満たす液浸流体の層を利用する。光学アセンブリと共に液浸流体の光学特性は、通常の光学リソグラフィシステムを用いて現時点で可能なサイズよりも小さなサイズの投影を可能とする。例えば、液浸リソグラフィは、現時点で６５ｎｍ，４５ｎｍ，さらにそれを超える次世代半導体技術として考えられている。そのため、液浸リソグラフィは、予見される将来において光学リソグラフィを継続して使用させるであろう技術的に重要なブレークスルーを代表している。

ウェハが露光された後、露光されたウェハは取り出され、新しいウェハに交換される。液浸システムにおいて現時点で考えられているのは、液浸流体をギャップから除去して、ウェハが交換された後に再び満たすというものである。より具体的には、ウェハが交換される際には、ギャップへの流体の供給が停止され、流体がギャップから除去され（例えば真空によって）、古いウェハが取り出され、新しいウェハが位置決めされて光学アセンブリの下方に置かれ、その後、ギャップは新鮮な液浸流体で再び満たされる。上記の全てのステップ（工程）が完了した後、新しいウェハの露光が開始されることができる。

上記のように、液浸リソグラフィにおけるウェハ交換は、数多くの理由により課題を含んでいる。ギャップへの流体の充填・排出を繰り返すことにより、液浸流体の変動が引き起こされたり、液浸流体内に泡が形成されたりするかもしれない。泡及び不安定な流れは、レチクルの像のウェハ上への投影を妨げ、それにより生産量を減少させるかもしれない。全体のプロセスはまた、多くの工程を含んでおり、時間がかかり、装置の全体のスループットを下げる。

したがって、ウェハステージを投影レンズから遠ざける際に、例えばウェハ交換の間に、投影レンズに隣接するギャップに液浸流体を維持するための装置及び方法が求められている。

リソグラフィマシン（リソグラフィ機）の投影レンズに隣接するギャップに液浸流体を維持するための装置及び方法が開示される。その装置及び方法は、ワークピース上に像を投影するように構成された光学アセンブリと、光学アセンブリに隣接するワークピースを支持するように構成されたワークピーステーブルを含むステージアセンブリとを含んでいる。環境システムはギャップに液浸流体を供給し、そこから液浸流体を排出するために提供される。ワークピースの露光が完了した後、交換システムはワークピースを取り出し、それを第２ワークピースと置き換える。液浸流体システムが提供されて、ワークピーステーブルが投影レンズから遠ざかる際に、ギャップに液浸流体が維持される。従って、第１ワークピースが第２ワークピースに置き換えられた際、ギャップを液浸流体で再び満たす必要はない。

添付図中、同一の参照番号は同一の要素を示す。

図１は本発明の特徴を有するリソグラフィマシン１０の概略図である。リソグラフィマシン１０は、フレーム１２と、照明システム１４（照射装置）と、光学アセンブリ１６と、レチクルステージアセンブリ１８と、ワークピースステージアセンブリ２０と、測定システム２２と、制御システム２４と流体環境システム２６とを有する。リソグラフィマシン１０の要素の設計は、リソグラフィマシン１０の設計の要求に適合するように変更することができる。

一実施形態において、リソグラフィマシン１０は、集積回路のパターン（不図示）をレチクル２８から半導体ウェハ３０（点線で図示）上に転写するために用いられる。リソグラフィマシン１０は設置基盤３２、例えば、地面や台座や床やその他の支持構造に据え付けられる。

本発明の様々な実施形態において、リソグラフィマシン１０は、レチクル２８とウェハ３０を同期させて駆動しつつ、レチクル２８のパターンをウェハ３０上に露光する走査型フォトリソグラフィシステムとして使用されることができる。走査型リソグラフィマシンにおいて、レチクル２８は、レチクルステージアセンブリ１８によって光学アセンブリ１６の光軸に対して垂直に移動され、ウェハ３０はウェハステージアセンブリ２０によって光学アセンブリ１６の光軸に対して垂直に移動される。レチクル２８及びウェハ３０の走査は、レチクル２８及びウェハ３０が同期して移動している間に行われる。

あるいは、リソグラフィマシン１０は、レチクル２８及びウェハ３０が静止している間にレチクル２８に露光するステップ−アンド−リピート型のフォトリソグラフィシステムであってもよい。ステップ−アンド−リピートプロセスにおいて、ウェハ３０は、個々の領域を露光する間、レチクル２８及び光学アセンブリ１６に対して一定の位置に位置付けられる。続いて、連続する露光工程と露光工程の間に、ウェハ３０はウェハステージアセンブリ２０と共に、光学アセンブリ１６の光軸に対して垂直に次々と動かされて、ウェハ３０の次の領域が、光学アセンブリ１６及びレチクル２８に対応する露光のための位置に導かれる。このプロセスに続いて、レチクル２８の像はウェハ３０上の領域に逐次転写され、その後、ウェハ３０の次の領域が光学アセンブリ１６及びレチクル２８に対応する位置に導かれる。

しかしながら、本願に示されているリソグラフィマシン１０の使用は、半導体製造用のフォトリソグラフィに限定される必要はない。例えば、リソグラフィマシン１０は、液晶ディスプレイのワークピースのパターンを矩形のガラス基板上に露光するＬＣＤフォトリソグラフィシステムや薄膜磁気ヘッドを製造するためのフォトリソグラフィシステムとして使用できる。従って、本願において用語「ワークピース」はリソグラフィ法を用いてパターンニングされ得る任意のデバイスを指すために広義に用いられ、ウェハやＬＣＤ基板に限定されない。

装置フレーム１２はリソグラフィマシン１０の要素を支持する。図１に示されている装置フレーム１２は、設置基盤３２上方に、レチクルステージアセンブリ１８、ウェハステージアセンブリ２０、光学アセンブリ１６及び照明システム１４を支持する。

照明システム１４は、照明源３４及び照明光学アセンブリ３６を備える。照明源３４は光エネルギーのビーム（光線）を放出する。照明光学アセンブリ３６は、光エネルギーのビームを照明源３４から光学アセンブリ１６へと導く。ビームはレチクル２８の異なる部分を選択的に照射して、ウェハ３０を露光する。図１において、照明源３４はレチクルステージアセンブリ１８の上方に支持されているように図示されている。しかしながら、典型的には、照明源３４は装置フレーム１２の一側面に固定され、照明源からのエネルギービームは、照明光学アセンブリ３６でレチクルステージアセンブリ１８の上方に向けられる。

照明源３４は、ｇ線（４３６ｎｍ）、ｉ線（３６５ｎｍ）、ＫｒＦエキシマレーザ（２４８ｎｍ）、ＡｒＦエキシマレーザ（１９３ｎｍ）またはＦ_２レーザ（１５７ｎｍ）とすることができる。それに代わって、照明源３４は荷電粒子線又はＸ線を発生することができる。

光学アセンブリ１６は、レチクル２８を透過する光をウェハ３０へ投影及び／又は合焦する。リソグラフィマシン１０の設計に応じて、光学アセンブリ１６はレチクル２８上に照射された像を拡大若しくは縮小することができる。光学アセンブリ１６は縮小システムに限定される必要はなく、等倍又はそれ以上の拡大システムであってもよい。

また、波長２００ｎｍ又はそれ未満の真空紫外光（ＶＵＶ）を用いるワークピースの露光では、カタディオプトリック型の光学システムを使用することを考慮することができる。カタディオプトリック型の光学システムの例は、特許公開公報に公開された特開平８−１７１０５４号及びそれに対応する米国特許第５，６６８，６７２号並びに、特開平１０−２０１９５号及びそれに対応する米国特許第５，８３５，２７５号の開示に含まれている。これらの場合において、反射型光学ワークピースは、ビームスプリッター及び凹面鏡を組み込こむカタディオプトリック型光学システムであることができる。特許公開公報に公開された特開平８−３３４６９５号及びそれに対応する米国特許第５，６８９，３７７号並びに、特開平１０−３０３９号及びそれに対応する米国特許第８７３，６０５号（出願日：１９９７年６月１２日）はまた、凹面鏡等を組み込んでいるがビーム分配器を持たない反射−屈折型光学システムを用いており、それらは本発明にも用いることができる。許容される範囲において、上記米国特許及び特許公開公報に記載の日本国特許出願における開示をここに援用して本文の記載の一部とする。

レチクルステージアセンブリ１８は、光学アセンブリ１６及びウェハ３０に対してレチクル２８を保持し、それらに対してレチクル２８を位置決めする。一実施形態において、レチクルステージアセンブリ１８は、レチクル２８を保持するレチクルステージ３８と、レチクルステージ３８及びレチクル２８を移動し且つ位置決めするレチクルステージ駆動アセンブリ４０とを含む。

各々のステージ駆動アセンブリ４０，４４は、それぞれのステージ３８，４２を３つの自由度、３より小さな自由度、３より大きな自由度で動かすことができる。例えば、別の実施形態において、各々のステージ駆動アセンブリ４０，４４はそれぞれのステージ３８，４２を１，２，３，４，５，又は６の自由度で動かすことができる。レチクルステージ駆動アセンブリ４０及びワークピースステージ駆動アセンブリ４４は各々、ロータリーモーター、ボイスコイルモーター、駆動力を発生するためにローレンツ力を利用するリニアモーター、電磁駆動機、平面モーター、又はその他の力による駆動機のような駆動機を一つもしくはそれより多く有する。

フォトリソグラフィシステムにおいて、リニアモーター（米国特許第５，６２３，８５３号又は第５，５２８，１１８号参照。さらにここに援用して本文の記載の一部とする）がウェハステージアセンブリ又はレチクルステージアセンブリに用いられる場合、リニアモーターはエアベアリングを用いるエア浮上型であっても、ローレンツ力又はリアクタンス力を用いる磁気浮上型であってもよい。さらに、ステージはガイドに沿って動かすこともでき、ガイドを使用しないガイドレス型ステージにすることもできる。

あるいは、ステージの一つは平面モーターによって駆動されてもよい。この平面モーターは、二次元的に配置されたマグネットを有するマグネットユニットと、対向する位置に二次元的に配置されたコイルを有する電機子コイルユニットによって生み出される電磁気力によってステージを駆動する。このタイプの駆動システムでは、マグネットユニット又は電機子コイルユニットのいずれかがステージ基盤に接続され、他方のユニットはステージの移動面側に載置される。

上述のステージの移動は、フォトリソグラフィシステムの性能に影響を及ぼすことになる反力を生じる。ウェハ（基板）ステージの動作により生じる反力は、米国特許第５，５２８，１００号及び特開平８−１３６４７５号に記載されているようなフレーム部材の使用により、床（地面）に機械的に転移することができる。さらに、レチクル（マスク）ステージの動作によって発生した反力は、米国特許第５，８７４，８２０号及び特開平８−３３０２２４号に記載されているようなフレーム部材の使用によって、床（地面）に機械的に転移することができる。許容される範囲において、米国特許第５，５２８，１００号、第５，８７４，８２０号及び特開平８−３３０２２４号をここに援用し、本文の記載の一部とする。

測定システム２２は、光学アセンブリ１６又はその他の基準に対するレチクル２８及びウェハ３０の動作をモニターする。この情報によって、制御システム２４は、レチクルステージアセンブリ１８を制御してレチクル２８に正確に位置決めし、ワークピースステージアセンブリ２０を制御してウェハ３０に正確に位置決めすることができる。測定システム２２の設計は変更することができる。例えば、測定システム２２は、多軸レーザー干渉計、エンコーダ、ミラー及び／又は他の測定デバイスを使用することができる。

制御システム２４は測定システム２２から情報を受け取って、レチクル２８及びウェハ３０を正確に位置決めするためにステージ駆動アセンブリ１８，２０を制御する。さらに、制御システム２４は環境システム２６の要素の動作を制御することができる。制御システム２４は一つ又はそれ以上のプロセッサ及び回路を有することができる。

環境システム２６は、光学アセンブリ１６とウェハ３０の間のギャップ（不図示）内の環境を制御する。ギャップは結像領域を含む。結像領域は、露光されているウェハ３０の範囲に隣接する領域（エリア）と、光エネルギーのビームが光学アセンブリ１６とウェハ３０の間を進行する領域（エリア）を含む。この設計では、環境システム２６は結像領域の環境を制御することができる。環境システム２６によってギャップに生成及び／又は制御される所望の環境は、ウェハ３０と、照明システム１４を含むリソグラフィマシン１０の残りの要素の設計に基づいて変更することができる。例えば、所望の制御された環境は、水のような流体にすることができる。あるいは、所望の制御された環境は、ガスのような別の種類の流体にすることもできる。様々な実施形態において、ギャップは、ウェハ３０の上面と光学アセンブリ１６の終端の光学素子との間の高さにおいて０．１ｍｍ〜１０ｍｍの範囲であってもよい。

ある実施形態において、環境システム２６は結像領域及びギャップの残りを液浸流体で満たす。環境システム２６及び環境システム２６の要素の設計は変更することができる。異なる実施形態において、環境システム２６は、スプレーノズル、動電スポンジ、多孔性の材料などを用いて、液浸流体をギャップに供給及び／又は噴射し、真空ポンプやスポンジなどを用いてギャップから液浸流体を除去する。環境システム２６の設計は変更することができる。例えば、ギャップの位置又はその近くの位置において、一点もしくはそれより多くの地点から液浸流体を噴射することができる。さらに液浸流体システムは、ワークピース３０、ギャップ及び／若しくは光学アセンブリ１６の端部の位置又はそれらの近くの位置における一点もしくはそれより多くの地点で、液浸流体を除去すること及び／又は排出することを補助することができる。様々な環境システムについてのさらなる詳細に関しては、２００３年４月９日に出願された”液浸リソグラフィ流体制御システム（Immersion Lithography Fluid Control System）”と題する米国仮出願第６０／４６２，１４２号、２００３年４月１０日に出願された”液浸リソグラフィ用真空環状システム及びウィック環状システム（Vacuum Ring System and Wick Ring System for Immersion Lithography）”と題する米国仮出願第６０／４６２，１１２号及び２００４年２月２日に出願された” 液浸リソグラフィ用のノズルデザイン（Nozzle Design for Immersion Lithography）”と題する米国仮出願第６０／５４１／３２９号が参照され、さらにこれらは全てここに援用して本文の記載の一部とする。

図２には、本発明の一実施形態を示すリソグラフィマシンの断面図が示されている。リソグラフィマシン２００は、光学アセンブリ１６と、ウェハテーブル２０４及びウェハステージ２０６を有するステージアセンブリ２０２とを備える。ウェハテーブル２０４は、光学アセンブリ１６の下方にウェハ２０８（もしくは他のタイプのワークピース）を支持するように構成されている。光学アセンブリ１６を取り囲む環境システム２６は、ウェハ２０８と光学アセンブリ１６の終端の光学素子との間のギャップに液浸流体２１２を供給し、そこから液浸流体２１２を除去するために用いられる。ウェハローダ２１８（例えばロボット）及びアライメントツール２２０（例えば顕微鏡及びＣＣＤカメラ）を備えるワークピース交換システム２１６は、ウェハテーブル２０４上のウェハ２０８を取り出し、それを第２ウェハに置換するように構成されている。このことは、典型的には、ウェハ２０８をウェハテーブル２０４から持ち上げて取り出すためのウェハローダ２１８を用いて達成される。続いて、第２ウェハ（不図示）は、ウェハチャック２１８上に置かれ、アライメントツール２２０を用いてアライメントが行われ、その後ウェハテーブル２０４上で光学アセンブリ１６の下方に位置付けられる。

この実施形態において、ウェハステージ２０６は、ウェハ交換中に光学アセンブリ１６の終端の光学素子に隣接するギャップに液浸流体２１２を維持するように構成される液浸流体維持システム２１４を含む。液浸流体維持システム２１４は、ウェハテーブル２０４に隣接するパッド２２２を含む。パッド２２２とウェハステージ２０６の間に設けられた支持部材２２４は、パッド２２２を支持するために用いられる。ウェハテーブル２０４は、ウェハ２０８の表面と面一である平坦な上面を有する。パッド２２２も、ウェハテーブル２０４の上面及びウェハ表面に面一である平坦な上面を有する。パッド２２２は、非常に小さなギャップ（例えば０．１−１．０ｍｍ）でウェハテーブル２０４に隣接して配置されるので、液浸流体２１２はウェハテーブル２０４とパッド２２２の間を漏れることなく移動することができる。ウェハ交換の間、ウェハステージ２０６は矢印２２６の向きに移動し、パッド２２２は、流体をギャップに維持しつつ、または流体ギャップのサイズを維持しつつ、ウェハテーブル２０４の代わりに光学アセンブリ１６の下方に位置付けられる。新しいウェハが位置決めされた後、ウェハステージは元の位置に戻り、パッド２２２はギャップから取り出されて、第２ウェハが光学アセンブリ１６の下方に位置付けられる。様々な実施形態において、パッド２２２はウェハテーブル２０４に隙間なく密着して配置される。ウェハテーブル２０４の垂直方向の位置及び／又は傾きは調整可能であり、ウェハテーブル２０４が光学アセンブリ１６の下方から送り出される前は、ウェハテーブルの表面はパッド表面と面一である。パッド２２２と光学アセンブリ１６の間のギャップを維持することは、ウェハ交換の操作のみに限られない。パッド２２２は、アライメント操作中もしくは測定操作中に、パッド２２２と光学アセンブリ１６との間の隙間に液浸流体２１２を維持するための十分な大きさにすることができる。これらの動作において、液浸流体２１２で占められる領域の一部はウェハテーブル２０４の上面にあってもよい。

図３Ａ及び３Ｂには、本発明の別の実施形態に係る別の液浸リソグラフィマシンの断面図及び平面図が示されている。リソグラフィマシン３００は、光学アセンブリ１６と、ウェハテーブル３０４及びウェハステージ３０６を含むステージアセンブリ３０２とを含む。ウェハテーブル３０４は、ウェハ３０８（もしくは別のタイプのワークピース）を光学アセンブリ１６の下方に支持するように構成されている。光学アセンブリ１６を取り囲む環境システム２６を用いて、ウェハ３０８と光学アセンブリ１６の最下部の光学素子との間のギャップに液浸流体３１２を供給し、そこから液浸流体３１２を除去する。ウェハーローダー３１８とアライメントツール３２０を含むワークピース交換システム３１６は、ウェハテーブル３０４上のウェハ３０８を取り出し、それを第２ウェハに置き換えるように構成されている。このことはウェハテーブル３０４からウェハ３０８を取り出すためにウェハローダー３１８を使用することによって達成される。続いて、第２ウェハ（不図示）がウェハチャック３１８上に置かれ、アライメントツール３２０を用いてアライメントされ、その後、光学アセンブリ１６の下方に位置付けられる。図３Ｂに最も分かり易く示されるように、モーターの組３２２を用いて、ウェハテーブル３０４及びウェハステージ３０６を含むステージアセンブリ３０２を、操作中に２つの自由度（Ｘ及びＹ）で駆動する。上で述べたように、モーター３２２は、リニアモーター、ロータリーモーター、ボイスコイルモーターのような任意のタイプのモーターにすることができる。

液浸リソグラフィマシン３００はまた、ウェハテーブル３０４が光学アセンブリの下方から離れている間、光学アセンブリ１６の下方の空間に液浸流体３１２を維持するように構成される液浸流体維持システム３２４を含む。液浸流体維持システム３２４は、パッド３２６、モーター３２８及び制御システム３３０を含む。パッド３２６は、光学アセンブリ１６とウェハテーブル２０４に隣接して位置決めすることができる。ウェハテーブル３０４は、ウェハ３０８の上面と面一である平坦な上面を有する。パッド３２６は、ウェハテーブル３０４の上面及びウェハ表面と面一である平坦な上面を有する。パッド３２６は、制御システム３３０により制御されるモーター３２８を用いて、Ｘ及びＹ方向に移動可能である。モーター３２８は、モーター３２２と同様に任意のタイプのモーターも使用することができる。ウェハテーブル３０４（ウェハステージ３０６）が光学アセンブリ１６の下方から離れているときに、パッド３２６は光学アセンブリ１６の下方に位置付けられる。ウェハ交換の間、ウェハテーブル３０４は光学アセンブリ１６から遠ざかる。同時に、制御システム３３０は、モーター３２８に光学アセンブリ１６の下にウェハテーブル３０８に代わってパッド３２６を移動させるように指令する。このようにして、パッド３２６は光学アセンブリ１６の下方のギャップに液浸流体３１２を維持する。新しいウェハがアライメントツール３２０を用いてアライメントされた後、ウェハテーブル３０４は光学アセンブリ１６の下方に再び位置付けられる。同時に、制御システム３３０は、モーター３２８に液浸流体３１２の漏出を防ぎつつ、ギャップからパッド３２６を撤退するように指令する。ウェハ交換操作中に、制御システム３３０はウェハテーブル３０４とパッド３２６の間を小さなギャップに維持しつつ、ウェハテーブル３０４とパッド３２６を駆動し、その間に光学アセンブリ１６の下方の液浸流体３１２がウェハテーブル３０４とパッド３２６の間を移動する。したがって、液浸流体維持システム３２４はウェハ交換の間、ギャップに液浸流体３１２を維持する。この実施形態において、ウェハテーブル３０４（ウェハステージ３０６）及びパッド３２６は個別に動作可能である。それゆえ、液浸流体３１２がパッド３２６と光学アセンブリ１６との間の空間に維持されている間、ウェハテーブル３０４は自由に移動可能である。本発明の様々な実施形態において、制御システム３３０は分離した制御システムにしてもよく、またはウェハステージ３０６及びウェハテーブル３０４を位置決めするためのモーター３２２を制御するために用いる制御システムに組み込むこともできる。ウェハテーブル３０４とパッド３２６の少なくとも一方の垂直方向の位置及び／又は傾きを調整して、ウェハテーブルが光学アセンブリの下方から送り出される前に、ウェハテーブルの表面をパッドの表面と面一にしてもよい。ウェハテーブル３０４を光学アセンブリ１６から遠ざける操作は、ウェハ交換の操作に限定される必要はない。例えば、アライメント操作、測定操作もしくは他の操作を、パッド３２６と光学アセンブリ１６との間の空間に液浸流体３１２を維持している間に実行しうる。

図４Ａ及び４Ｂを参照すると、液浸リソグラフィマシンの２つの断面図が示されている。リソグラフィマシン４００は、光学アセンブリ１６と、ウェハテーブル４０４及びウェハステージ４０６を含むステージアセンブリ４０２とを備える。ウェハテーブル４０４は光学アセンブリ１６の下方にウェハ４０８（または他のタイプのワークピース）を支持するように構成されている。光学アセンブリ１６を取り囲む環境システム２６は、ウェハ４０８と光学アセンブリ１６の最下部の光学素子の間のギャップに液浸流体４１２を供給し、そこから液浸流体４１２を除去するのに用いられる。ウェハローダー４１８とアライメントツール４２０を含むワークピース交換システム４１６は、ウェハテーブル４０４上のウェハ４０８を取り出して、第２ウェハに置き換えるように構成されている。このことは、ウェハローダー４１８を用いてウェハテーブル４０４からウェハ４０８を取り出すことによって達成される。続いて、第２ウェハ（不図示）がウェハチャック４１８上に置かれ、アライメントツール４２０を用いてアライメントされ、その後、図４Ａに示されるように光学アセンブリ１６の下方に位置付けられる。

液浸リソグラフィマシン４００はまた、ウェハテーブル４０４が光学アセンブリ１６の下方から離れている間、光学アセンブリ１６の下方の空間に液浸流体４１２を維持するように構成される液浸流体維持システム４２４を含む。液浸流体維持システム４２４は、パッド４２６と、光学アセンブリ１６に設置される第１クランプ４２８と、ウェハテーブル４０４に設置される第２クランプ４３０とを含む。液浸流体４１２が光学アセンブリ１６とウェハテーブル４０４（またはウェハ４０８）の間にあるとき、パッド４２６はウェハテーブル４０４上の適切な位置に第２クランプ４３０によって保持される。例えばウェハ交換操作の間のように、ウェハテーブル４０４が光学アセンブリ１６から離れているとき、パッド４２６はウェハテーブル４０４から脱離して第１クランプ４２８によって保持され、光学アセンブリ１６とパッド４２６との間に液浸流体４１２を維持する。ウェハテーブル４０４は、ウェハ４０８の表面と面一である平坦な上面を有する。ウェハテーブル４０４上に支持されるパッド４２６もまた、ウェハテーブル４０４の上面とウェハ表面に面一である平坦な上面を有する。したがって、液浸パッド４２６とウェハ４０８は、液浸流体をリークすることなく光学アセンブリの下方で移動することが可能である。様々な実施形態において、クランプ４２８及び４３０は、真空クランプ、磁気クランプ、静電クランプもしくはメカニカルクランプにすることができる。

図４Ａに最良に示されているように、ウェハ４０８の露光中、パッド４２６はウェハテーブル４０４上に位置付けられる。第２クランプ４３０を用いてウェハの露光中にテーブル４０４上の適切な位置にパッド４２６を保持する。図４Ｂに示されるようなウェハの交換中に、ウェハテーブル４０４は矢印４３２の向きに移動して、パッド４３２をウェハ４０８の代わりに光学アセンブリ１６の下方に位置付ける。この場合には、パッド４２６をウェハテーブル４０４に保持している第２クランプ４３０は開放しつつ、第１クランプ４２８がパッド４２６を光学アセンブリ１６にクランプする。その結果、ウェハ４０８が交換される間、液浸流体４１２は光学アセンブリの下方に維持される。新しいウェハがアライメントされた後、ウェハテーブル４０４は矢印４３２と逆の向きに移動して、新しいウェハが光学アセンブリの下方に位置付けられる。この動作に先立って、第１クランプ４２８は開放されつつ、第２クランプ４３０が再びパッド４２６をウェハテーブル４０４に固定する。本実施形態においては、第１クランプ４２８によってパッド４２６がクランプされている間、ウェハテーブル４０４は自由に移動可能である。

様々な実施形態において、パッド４２６が第１クランプ４２８によってクランプされる動作は、ウェハ交換動作のみに限られない。アライメント動作、測定動作、もしくは他の動作は、液浸流体３１２が光学アセンブリ１６と第１クランプ４２８により固定されているパッド４２６との間の空間に維持されている間に実行することができる。また、クランプ４２８はフレーム１２又は他の支持部材に設けることができ、クランプ４３０はウェハステージ４０６上に設けることができる。パッド４２６はステージアセンブリ４０２以外の可動部材上に保持することができる。

図５Ａ及び５Ｂは、本発明の他の実施形態に従う、２つの異なるツインステージ液浸リソグラフィシステムの平面図である。ツインステージリソグラフィシステムの基本的な構造及び操作については、米国特許第６，２６２，７９６号及び米国特許第６，３４１，００７号を参照のこと。許容される範囲において、米国特許第６，２６２，７９６号及び米国特許第６，３４１，００７号の開示をここに援用して本文の記載の一部とする。両方の実施形態において、一対のウェハステージＷ１及びＷ２が示されている。モーター５０２を用いて、２つのステージＷＳ１及びＷＳ２を水平方向に移動又は位置決めする。その一方で、モーター５０４を用いて、ステージＷＳ１及びＷＳ２を垂直方向に移動又は位置決めする。モーター５０２及び５０４を用いて一方のステージを光学アセンブリ１６の下方に交互に位置付け、別のステージでウェハ交換及び位置決めを行う。光学アセンブリ１６の下方のウェハの露光が完了したとき、２つのステージは入れ替えられて、上記のプロセスが繰り返される。図２〜４に関連してこれまでに述べられ且つ例示されたような、光学アセンブリ１６の下方のギャップに液浸流体を維持するための本発明の様々な実施形態は、いずれかの構成と共に、いずれかのツインステージの構造に使用することができる。例えば、図２の実施形態に関連して、図５Ａ又は５Ｂのいずれかの各ウェハステージＳＷ１及びＳＷ２は、パッド２２２及び支持部材２２４を含むように変更することができる。図３の実施形態に関連して、単一のパッド３２６、モーター３２８及び制御システム３３０は、光学アセンブリ１６に隣接して使用することができる。パッド３２６はステージＳＷ１及びＳＷ２とは別個に動作可能である。ステージＳＷ１とＳＷ２が入れ替えられている間、光学アセンブリ１６の下方に液浸流体３１２を維持するために、パッド３２６は光学アセンブリ１６の下方に移動する。最後に図４の実施形態に関して、取り外し可能な単一のパッドを用いることができる。ステージＳＷ１及びＳＷ２が入れ替えられる間、図４Ｂに示されるように、パッド４２６はギャップに液浸流体を維持するために用いられる。その一方、露光中には、パッドは、露光されているウェハステージ上のウェハテーブルの上にクランプされる。このようにすれば、単一のパッドのみが２つのステージＷＳ１及びＷＳ２に対して必要とされる。その代わりに、以下で説明するように、第２ステージをパッドとして使用することもできる。

図６Ａには、本発明を実施する一つの実施形態を示すツインステージリソグラフィマシンの平面図が示されている。本実施形態において、液浸リソグラフィシステム６００は第１ステージ６０４と第２ステージ６０６を備える。２つのステージはモーター６０２によってＸ及びＹ方向に移動される。本実施形態においては、ステージ６０４及び６０６自体は、ギャップに液浸流体を維持するように用いられる。例えば、図に示されているように、第１ステージ６０４は光学アセンブリ１６の下方に位置付けられる。ワークピースが交換されるときには、モーター６０２を用いて、第２ステージ６０６を第２ワークピースと共に、第１ステージ６０４に隣接して位置決めされる。近接して配置される２つのステージにより、それらは連続的な表面を実質的に形成する。次いで、モーター６０２を用いて２つのステージを一体的に動かすことにより、第２ステージ６０４が光学アセンブリ１６の下方に位置付けられ、第１ステージはもはや光学アセンブリ１６の下方からいなくなる。それゆえ、第１ワークピースが光学アセンブリ１６から離れるとき、ギャップの液浸流体は、第１ステージとほぼ連続な面を形成する第２ステージによって維持される。別の様々な実施形態において、第２ステージ６０６は、第２ワークピースが第１ステージの上に置かれている間、ギャップに液浸流体を維持するために用いられるパッドを備える”パッド”ステージとすることも可能である。同様に、図５Ａ又は５Ｂのいずれかに示されるモーターの構成を用いることが可能である。

図６Ｂ−６Ｅを参照すると、本発明の実施形態に従うワークピースの交換を表す一連の図が示されている。図６Ｂは、露光が完了した後のステージ６０４上のウェハを示す。図６Ｃは、光学アセンブリ１６の下方の第１ステージ６０４と接している（もしくはすぐ隣にある）第２ステージ６０６を示している。図６Ｄは、起こっている配置替え、即ち、第２ステージ６０６が光学アセンブリ１６の下方に位置付けられることを示している。最後に、図６Ｅにおいて、第１ステージ６０４は光学アセンブリ１６から遠ざかる。図６Ｃ及び６Ｄに最良に図示されるように、２つのステージ６０４及び６０６は、配置替えの間、光学アセンブリ１６の下方に連続な表面をもたらし、それゆえギャップに液浸流体が維持される。示された実施形態において、第２ステージ６０６はパッドステージである。しかし、このステージは上述したようにワークピースステージであることも可能である。

上記の様々な実施形態において、パッドはセラミックス、金属、プラスチックのような複数の異なる材料で作られていてもよい。他の実施形態によれば、これらの材料は、テフロン（商標名）でコーティングされていてもよい。また、パッドは液浸流体によって占められる領域を覆うのに十分な大きさにするべきである。上記の様々な実施形態において、光学アセンブリ１６の終端の光学素子の表面は、流体マーク（いわゆる”ウォーターマーク（a water mark）”）の形成を妨げつつ、常に液浸流体の環境下にある。

半導体ウェハは、上記のシステムを用いて、一般に図７Ａに示したプロセスによって製造されることができる。工程７０１において、ワークピースの機能及び性能特性が設計される。次に、工程７０２において、パターンを有するマスク（レチクル）が先の設計工程に従って設計され、並行する工程７０３において、ウェハはシリコン材料で製造される。工程７０２で設計されたマスクパターンは、工程７０４において、本発明に従ってこれまでに記載したフォトリソグラフィシステムによって、工程７０３で製造されたウェハ上に露光される。工程７０５において、半導体ワークピースは組み立てられ（ダイシング工程、ボンディング工程及びパッケージング工程を含む）、最終的に、ワークピースは工程７０６において検査される。

図７Ｂは、半導体ワークピース製造の場合における、上記工程７０４の詳細なフローチャートの例を示している。図７Ｂにおいて、工程７１１（酸化工程）では、ウェハ表面が酸化される。工程７１２（ＣＶＤ工程）では、絶縁薄膜がウェハ表面に形成される。工程７１３（電極形成工程）では、蒸着によってウェハ表面上に電極が形成される。工程７１４（イオン注入工程）では、イオンがウェハ内に注入される。上記の工程７１１−７１４は、ウェハ加工処理中のウェハに対する前処理工程を形成し、加工処理の要請に従って各々の工程が選択される。

ウェハ加工処理の各々の段階において、前記前処理工程が完了したとき、以下の後処理工程が実行される。後処理工程の間、先ず、工程７１５（フォトレジスト形成工程）において、フォトレジストがウェハに塗布される。次に、工程７１６（露光工程）において、上記の露光ワークピースを用いて、マスク（レチクル）の回路パターンをウェハに転写する。その後、工程７１７（現像工程）において、露光されたウェハが現像され、工程７１８（エッチング工程）において、残存したフォトレジスト以外の部分（露光された材料表面）がエッチングによって取り除かれる。工程７１９（フォトレジスト除去工程）において、エッチング後に残存する不必要なフォトレジストが除去される。

多重の回路パターンが、これらの前処理工程及び後処理工程を繰り返すことによって形成される。

本願に示され、開示されている特定のリソグラフィマシンは、十分に目標を達成することができ、本願で以前に述べた利点を十分に提供することができるが、それは単に発明の現時点の好ましい実施形態の例示であり、添付の請求の範囲に記載されたこと以外に、本願に示されている構造や設計の詳細に限定するものではないと解されるべきである。

図１は本発明の特徴を有するリソグラフィマシンの図である。 図２は本発明の一実施形態に従う液浸リソグラフィマシンの断面図である。 図３Ａ及び３Ｂは、本発明の別の実施形態に従う液浸リソグラフィマシンの断面図及び上面図である。 図４Ａ及び４Ｂは、本発明の別の実施形態に従う液浸リソグラフィマシンの断面図及び上面図である。 図５Ａ及び５Ｂは、本発明の他の実施形態に従う２つの異なるツインウェハステージの上面図である。 図６Ａは本発明の別の実施形態に従うツインステージリソグラフィマシンの上面図である。 図６Ｂ−６Ｅは本発明に従うウェハ交換を例示す一連の図である。 図７Ａは本発明に従うワークピースを製造するためのプロセスを説明するフローチャートである。 図７Ｂはワークピース加工をより詳細に説明するフローチャートである。

Claims (56)

1. ワークピース上に像を投影するように構成された光学アセンブリと、
   前記ワークピースを前記光学アセンブリに隣接して支持するように構成されたワークピーステーブルを有するステージアセンブリと、
   前記ワークピーステーブルが前記光学アセンブリから離隔するときに、前記光学アセンブリに隣接するギャップに液浸液体を維持するように構成された液浸流体システムと、を備え、
   前記液浸流体システムは、液浸部材と、前記光学アセンブリと前記液浸部材との間のギャップに前記液浸液体が維持されるように、前記光学アセンブリに隣接して前記液浸部材を保持するように構成されている第１クランプを有し、
   前記第１クランプは、前記ワークピーステーブルが前記光学アセンブリから離隔しているときには前記液浸部材をクランプし、前記ワークピーステーブルが前記光学アセンブリに隣接するときには前記液浸部材を開放するように構成されている装置。
2. 前記ワークピーステーブル上に前記第１クランプから開放された前記液浸部材を保持するように構成されている第２クランプをさらに備える請求項１に記載の装置。
3. 前記ステージアセンブリ上に前記第１クランプから開放された前記液浸部材を保持するように構成されている第２クランプをさらに備える請求項１に記載の装置。
4. 前記ステージアセンブリを移動するように構成されたステージアセンブリ駆動装置をさらに備える請求項１に記載の装置。
5. 前記第１クランプが、前記光学アセンブリに取り付けられたハウジングに機械的に連結されている請求項１に記載の装置。
6. さらに、第２ワークピースを支持するように構成される第２ワークピーステーブルを含む第２ステージアセンブリと、
   前記２つのステージアセンブリが前記光学アセンブリの下方に交互に位置するように、前記第１ステージアセンブリと前記第２ステージアセンブリの移動を制御するように構成された制御システムとを備える請求項１に記載の装置。
7. 前記ワークピーステーブル上の前記ワークピースを取り除き、前記ワークピースを第２ワークピースに交換するように構成されたワークピース交換システムをさらに備え、
   前記ワークピース交換システムが前記ワークピースを交換しているとき、前記ギャップに前記液浸液体を維持するために、前記液浸部材が前記第１クランプによって、前記光学アセンブリに隣接してクランプされる請求項１に記載の装置。
8. 前記ワークピース交換システムが、前記ワークピースを取り出し、前記ワークピースを第２ワークピースに交換するためのロボットを備える請求項７に記載の装置。
9. さらに前記ワークピースをアライメントするためのアライメントツールを備える請求項１に記載の装置。
10. さらに前記ギャップに液浸液体を供給し、前記ギャップから液浸流体を除去するように構成される環境システムを備える請求項１に記載の装置。
11. 前記ステージアセンブリが前記ワークピーステーブルと第２ワークピーステーブルを備え、前記ワークピーステーブルと第２ワークピーステーブルは、前記ワークピースと第２ワークピースを交互に前記光学アセンブリにそれぞれ隣接して支持するように構成されている請求項１に記載の装置。
12. 前記ワークピーステーブル又は第２ワークピーステーブルが前記光学アセンブリから離隔するときに、前記ギャップに前記液浸液体を維持するために、前記第１クランプによって、前記光学アセンブリに隣接して前記液浸部材がクランプされる請求項１１に記載の装置。
13. さらに、パターンが定義されたレチクルを保持するように構成されたレチクルステージをさらに備え、
    前記レチクルにより定義された前記パターンが、前記光学アセンブリを通じて前記ワークピース上に投影される請求項１に記載の装置。
14. 前記装置がリソグラフィマシンである請求項１に記載の装置。
15. さらにＡｒＦエキシマレーザーを含む照明源を備え、前記液浸液体が水を含み、前記ワークピースが前記液浸液体を通して露光される請求項１４に記載の装置。
16. 前記液浸部材がパッドを含む請求項１に記載の装置。
17. 前記液浸部材が前記ステージアセンブリに着脱可能である請求項１に記載の装置。
18. 前記液浸液体が前記光学アセンブリと前記液浸部材との間の前記ギャップに保持されている間、前記ワークピーステーブルが前記液浸部材とは独立に移動可能である請求項１に記載の装置。
19. 前記液浸液体が前記光学アセンブリと前記液浸部材との間の前記ギャップに維持されている間、ワークピース交換動作が実行される請求項１７に記載の装置。
20. 請求項１４に記載の装置を用いるマイクロデバイス製造方法。
21. 前記第２クランプが、真空クランプ、静電クランプ、及びメカニカルクランプのいずれか一つのタイプのクランプを備える請求項２または３に記載の装置。
22. 前記第１クランプが、真空クランプ、静電クランプ、及びメカニカルクランプのいずれか一つのタイプのクランプを備える請求項１〜５及び２１のいずれか一項に記載の装置。
23. 前記ステージアセンブリ以外の可動部材をさらに備え、
    前記第１クランプから開放された前記液浸部材が、前記可動部材上に保持される請求項１に記載の装置。
24. 前記ワークピースを露光している間に、前記液浸部材が、前記ワークピーステーブル上にクランプされる請求項１４に記載の装置。
25. ワークピース上に像を投影するように構成された光学アセンブリと、
    前記ワークピースを支持するように構成されたワークピーステーブルを有するステージアセンブリと、
    液浸部材を、前記光学アセンブリに隣接して着脱可能にクランプするように構成された第１クランプ、及び前記液浸部材を着脱可能にクランプするように構成された第２クランプを有する液浸流体システムと、を備えるリソグラフィ装置。
26. 前記第１クランプが、前記第２クランプから開放された前記液浸部材をクランプするように構成されており、前記第２クランプが前記第１クランプから開放された前記液浸部材をクランプするように構成される請求項２５に記載の装置。
27. 前記第１クランプが、前記ワークピーステーブルが前記光学アセンブリから離隔するときに液浸液体を維持するために、前記光学アセンブリに隣接して前記液浸部材をクランプする請求項２６に記載の装置。
28. 前記第１クランプが、ワークピース交換動作が実行されるときに液浸液体を維持するために、前記光学アセンブリに隣接して前記液浸部材をクランプするように構成された請求項２６に記載の装置。
29. 前記第２クランプが、前記ステージアセンブリ上に前記液浸部材をクランプするように構成された請求項２６に記載の装置。
30. 前記液浸部材が、前記第２クランプによって前記ワークピーステーブル上にクランプされる請求項２９に記載の装置。
31. 前記第１クランプ及び前記第２クランプのそれぞれが、真空クランプを有する請求項２６に記載の装置。
32. 前記第１クランプから開放された前記液浸部材が、前記第２クランプによって、前記ステージアセンブリ以外の可動部材上にクランプされる請求項２６に記載の装置。
33. 前記第１クランプが、前記ワークピーステーブルが前記光学アセンブリから離隔するときに液浸液体を維持するために、前記光学アセンブリに隣接して前記液浸部材をクランプする請求項２５に記載の装置。
34. 前記第１クランプが、ワークピース交換動作が実行されるときに液浸液体を維持するために、前記光学アセンブリに隣接して前記液浸部材をクランプするように構成された請求項２５に記載の装置。
35. 前記第２クランプが、前記ステージアセンブリ上に前記液浸部材をクランプするように構成された請求項２５に記載の装置。
36. 前記液浸部材が、前記第２クランプによって前記ワークピーステーブル上にクランプされる請求項３５に記載の装置。
37. 前記第１クランプ及び前記第２クランプのそれぞれが、真空クランプを有する請求項２５に記載の装置。
38. 前記液浸部材が前記液浸液体を弾く表面を有する請求項１又は２５に記載の装置。
39. 前記液浸部材の表面がテフロン（登録商標）でコーティングされている請求項１、２５及び３８のいずれか一項に記載の装置。
40. 前記液浸部材が、プラスチック、金属及びセラミックスの一つの材料で製造されている請求項１、２５及び３８のいずれか一項に記載の装置。
41. 前記ワークピースが、半導体ウェハまたはＬＣＤディスプレイパネルである請求項１又は２５に記載の装置。
42. 請求項２５に記載の前記リソグラフィ装置の前記光学アセンブリを通してワークピースを露光することと、
    前記露光されたワークピースを現像することを含むマイクロデバイス製造方法。
43. ワークピースを光学アセンブリに隣接して支持するように構成されたワークピーステーブルを有するステージアセンブリを備えたリソグラフィ装置において、光学アセンブリに隣接するギャップに液浸液体を維持する方法であって、
    液浸部材が前記光学アセンブリの下に位置するように、ステージアセンブリを移動することと、
    前記ステージアセンブリから前記液浸部材を開放することと、
    前記光学アセンブリと前記液浸部材との間のギャップに前記液浸液体を維持するために、前記ステージアセンブリから開放した前記液浸部材を、第１クランプによって前記光学アセンブリに隣接して保持することとを含み、
    前記ワークピーステーブルが前記光学アセンブリから隔離しているときには第１クランプによって前記液浸部材をクランプし、前記ワークピーステーブルが前記光学アセンブリに隣接するときには第１クランプによる前記液浸部材の保持を開放する液浸液体維持方法。
44. 前記液浸液体が、前記光学アセンブリと前記第１クランプによって保持される前記液浸部材との間のギャップに維持されている間に、前記ステージアセンブリを前記光学アセンブリから離隔することをさらに含む請求項４３に記載の液浸液体維持方法。
45. 前記第１クランプが真空クランプを有する請求項４３に記載の液浸液体維持方法。
46. 前記第１クランプが、静電クランプ、及びメカニカルクランプのいずれか一つのタイプのクランプを備える請求項４３に記載の液浸液体維持方法。
47. 前記液浸液体が、前記光学アセンブリと前記第１クランプによって保持される前記液浸部材との間のギャップに維持されている間に、前記ステージアセンブリ上のワークピースを交換することをさらに含む請求項４３に記載の液浸液体維持方法。
48. 前記液浸部材の表面がテフロン（登録商標）でコーティングされている請求項４３に記載の液浸液体維持方法。
49. 前記液浸部材は、プラスチック、金属及びセラミックの一つの材料によって製造されている請求項４３に記載の液浸液体維持方法。
50. 前記液浸部材が、第２クランプによって前記ステージアセンブリ上に保持されている間に、前記ステージアセンブリ上に保持されるワークピースを、前記光学アセンブリ及び前記液浸液体を通して露光することをさらに含む請求項４３に記載の液浸液体維持方法。
51. 前記液浸部材が前記第２クランプによって、前記ワークピーステーブル上に保持される請求項５０に記載の液浸液体維持方法。
52. 前記第２クランプが真空クランプを有する請求項５０に記載の液浸液体維持方法。
53. 前記第２クランプが、静電クランプ、及びメカニカルクランプのいずれか一つのタイプのクランプを備える請求項５０に記載の液浸液体維持方法。
54. 前記第１クランプが、真空クランプ、静電クランプ及びメカニカルクランプのいずれか一つのタイプのクランプを備える請求項５２に記載の液浸液体維持方法。
55. 前記ワークピースが、半導体ウェハまたはＬＣＤディスプレイパネルである請求項５０に記載の液浸液体維持方法。
56. 請求項５０に記載の方法を用いてワークピースを露光することと、前記露光されたワークピースを現像することを含むデバイス製造方法。

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