JP5008550B2 - リソグラフィ投影装置 - Google Patents

Description

本発明は、
− 放射線の投影ビームを供給する放射線システムと、
− パターン形成手段を支持する支持構造とを有し、パターン形成手段は、所望のパターンに従い投影ビームにパターン形成する働きをし、さらに、
− 基板を保持する基板テーブルと、
− 基板の目標部分にパターン形成したビームを投影する投影システムと、
− 前記投影システムの最終要素と前記基板の間の空間を浸漬液で少なくとも部分的に充填する液体供給システムと、
を有するリソグラフィ投影装置に関する。

本明細書において使用する「パターン形成手段」なる用語は、入射する放射線ビームに、基板の目標部分に作り出されるべきパターンと一致するパターン形成した断面を与えるために使用し得る手段を指すものとして広義に解釈されるべきであり、「光バルブ」なる用語もこうした状況において使用される。一般的に、上記のパターンは、集積回路や他のデバイス（以下を参照）であるような、デバイスにおいて目標部分に作り出される特別な機能層に相当する。そのようなパターン形成手段には以下が含まれる。すなわち、− マスク。マスクの概念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。放射線ビームにこのようなマスクを配置することにより、マスクに照射する放射線の、マスクパターンに従う選択的透過（透過性マスクの場合）や選択的反射（反射性マスクの場合）を可能にする。マスクの場合、支持構造は一般的に、入射する放射線ビームの所望する位置にマスクを保持しておくことが可能であり、かつ、必要な場合、ビームに対して運動させることの可能なマスクテーブルである。
− プログラマブルミラーアレイ。このようなデバイスの一例として、粘弾性制御層および反射面を有するマトリクスアドレス可能面があげられる。こうした装置の基本的原理は、（例えば）反射面のアドレスされた領域は入射光を回折光として反射するが、アドレスされていない領域は入射光を非回折光として反射するといったことである。適切なフィルタを使用することにより、回折光のみを残して上記非回折光を反射ビームからフィルタすることが可能である。この方法において、ビームはマトリクスアドレス可能面のアドレスパターンに従ってパターン形成される。プログラマブルミラーアレイのまた別の実施形態では小さな複数のミラーのマトリクス配列を用いる。そのミラーの各々は、適した局部電界を適用することによって、もしくは圧電作動手段を用いることによって、軸を中心に個々に傾けられている。もう一度言うと、ミラーはマトリクスアドレス可能であり、それによりアドレスされたミラーはアドレスされていないミラーとは異なる方向に入射の放射線ビームを反射する。このようにして、反射されたビームはマトリクスアドレス可能ミラーのアドレスパターンに従いパターン形成される。必要とされるマトリクスアドレッシングは適切な電子手段を用いて実行される。前述の両方の状況において、パターン形成手段は１つ以上のプログラマブルミラーアレイから構成可能である。ここに参照を行ったミラーアレイに関するより多くの情報は、例えば、米国特許第ＵＳ５，２９６，８９１号および同第ＵＳ５，５２３，１９３号、並びに、ＰＣＴ特許出願第ＷＯ９８／３８５９７および同ＷＯ９８／３３０９６に開示されており、これは参照により本明細書に組み込まれる。プログラマブルミラーアレイの場合、上記支持構造は、例えばフレームもしくはテーブルとして具体化され、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。
− プログラマブルＬＣＤアレイ。このような構成の例が米国特許第ＵＳ５，２２９，８７２号に開示されており、これは参照により本明細書に組み込まれる。上記同様、この場合における支持構造も、例えばフレームもしくはテーブルとして具体化され、これも必要に応じて、固定式となるか、もしくは可動式となる。簡潔化の目的で、本文の残りを、特定の箇所において、マスクおよびマスクテーブルを必要とする例に限定して説明することとする。しかし、こうした例において論じられる一般的な原理は、既に述べたようなパターン形成手段のより広範な状況において理解されるべきである。

リソグラフィ投影装置は例えば、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、パターン形成手段はＩＣの個々の層に対応する回路模様を生成することができ、このパターンを、放射線感光原料（レジスト）の層が塗布された基板（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から成る）に描像することができる。一般的に、シングルウェハは、投影システムを介して１つずつ順次照射される近接目標部分の全体ネットワークを含んでいる。マスクテーブル上のマスクによるパターン形成を使用する現在の装置には、２つの異なるタイプの機械がある。１つのタイプのリソグラフィ投影装置では、全体マスクパターンを目標部分に１回の作動にて露光することによって各目標部分が照射される。こうした装置は一般的にウェハステッパと称されている。一般に走査ステップ式装置と称される別の装置では、所定の基準方向（「走査」方向）にマスクパターンを投影ビームで徐々に走査し、これと同時に基板テーブル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。一般的に、投影システムは倍率係数Ｍ（一般的に、＜１）を有することから、基板テーブルが走査される速度Ｖは、マスクテーブルが走査される速度の係数Ｍ倍となる。ここに記載を行ったリソグラフィデバイスに関するさらなる情報は、例えば、米国特許第ＵＳ６，０４６，７９２号から得ることができ、これは参照により本明細書に組み込まれる。

リソグラフィ投影装置を使用する製造プロセスにおいて、パターン（例えばマスクにおける）は少なくとも部分的に放射線感光材（レジスト）の層で覆われた基板上に描像される。この描像ステップに先立ち、基板は、プライミング、レジスト塗布、およびソフトベークといったような各種のプロセスを経る。露光後、基板は、露光後ベーク（ＰＥＢ）、現像、ハードベーク、および描像形態の測定／検査といったような他の工程を通る。このプロセスの配列は、例えばＩＣといったような素子の個々の層をパターン形成するための基準として使用される。このようなパターン形成された層は、それから、全て個々の層を仕上げる目的である、エッチング、イオン注入（ドーピング）、メタライゼーション、酸化、化学機械的研磨等といった種々のプロセスを経る。これらは全て個々の層を仕上げるためのものである。数枚の層が必要とされる場合には、全体プロセス、もしくはその変形をそれぞれの新しい層に繰り返す必要がある。最終的に、素子のアレイが基板（ウェハ）上に形成される。次に、これらの素子はダイシングやソーイングといったような技法で相互より分離される。それから個々の素子は、キャリアに装着されたり、ピンに接続されたりし得る。こうしたプロセスに関するさらなる情報は、１９９７年にマグローヒル出版会社より刊行された、Ｐｅｔｅｒ ｖａｎ Ｚａｎｔ著、「マイクロチップ製造：半導体処理に対する実用ガイド」という名称の書籍（“Ｍｉｃｒｏｃｈｉｐ Ｆａｂｒｉｃａｔｉｏｎ：Ａ Ｐｒａｔｉｃａｌ Ｇｕｉｄｅ ｔｏ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ”）の第３版、ＩＳＢＮ０−０７−０６７２５０−４に記載され、これは参照により本明細書に組み込まれる。

簡潔化の目的で、これより投影システムを「レンズ」と称するものとする。しかし、この用語は、例えば屈折光学システム、反射光学システム、および反射屈折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。放射線システムはまた、放射線の投影ビームの誘導、成形、あるいは制御を行う、こうした設計タイプのいずれかに応じて稼動する構成要素も有することが出来る。こうした構成要素もまた以降において集約的に、あるいは単独的に「レンズ」と称する。さらに、リソグラフィ装置は２つあるいはそれ以上の基板テーブル（および、あるいは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」デバイスにおいては、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。デュアルステージリソグラフィ装置については、例えば米国特許第ＵＳ５，９６９，４４１号および国際特許出願第ＷＯ９８／４０７９１号において記載がなされており、これは両方とも参照により本明細書に組み込まれる。

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、リソグラフィ投影装置の基板を水などの比較的高い屈折率を有する液体に浸漬することが提案されている。このポイントは、露光放射線が液体内では、より短い波長を有するので、より小さい形態を描像できるようにすることである。（液体の効果は、システムの有効開口数を増加させ、焦点深さも増加させるものと見なすことができる。）

１つの提案は、基板を、または基板と基板テーブルとの両方を液浴に入れることである（例えば、参照により本明細書に全体を組み込まれた米国特許第ＵＳ４，５０９，８５２号を参照）。

提案された別の解決法は、基板の局所的区域、および投影システムの最終要素と基板の間にのみ液体を提供する液体供給システムである（基板は一般的に、投影システムの最終要素より大きい表面積を有する）。これを配置構成するために提案された一方法が、参照により本明細書に全体を組み込まれた国際特許第ＷＯ９９／４９５０４号で開示されている。図２および図３で図示されているように、液体は、少なくとも１つの入口ＩＮから基板へと、好ましくは最終要素に対する基板の運動方向に沿って供給し、投影システム下を通過した後に少なくとも１つの出口ＯＵＴから除去することにより、局所的な区域に限定される。つまり、基板を要素の下で−Ｘ方向に走査すると、液体は要素の＋Ｘ側で供給され、−Ｘ側で除去される。図２は、入口ＩＮを介して液体を供給し、低圧ソースに接続された出口ＯＵＴによって要素の他方側で除去す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運動方向に沿って供給されるが、そうである必要はない。最終要素の周囲に配置した入口および出口の様々な方向と数が可能であり、一例が図３に図示され、ここでは各側に出口を有する４セットの入口が、最終要素の周囲に一定のパターンで提供される。

提案されている別の解決法は、投影システムの最終要素と基板テーブル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シール部材で、基板の局所化された区域に液体を封じ込めることである。シール部材は、ＸＹ面で投影システムに対してほぼ静止しているが、Ｘ方向（光軸の方向）には多少の相対的運動があってよい。シール部材と基板の表面との間にシールが形成される。シールは、気体シールのような非接触シールである。

浸漬液の特性は、その光学特性が一定に維持され、供給および投影システムの要素が付着物で汚染されないよう、注意深く制御する必要がある。

浸漬液の品質を制御することができる液体供給システムを提供することが、本発明の目的である。

以上およびその他の目的は、冒頭のパラグラフで特定され、前記液体供給システムが、前記浸漬液を浄化する液体浄化装置を有することを特徴とするリソグラフィ装置にて、本発明により達成される。

このように、リソグラフィ投影装置は、事前に浄化した水のソースを必要とすることなく、通常の水道本管に取り付けることができる。浄水は高価であり、枯渇しないよう明らかに残りの量を監視する必要があるので、これは有利である。本発明は、１５７ｎｍの波長の投影ビームで適切でないような水以外の浸漬液にも、使用することができる。

液体浄化装置は（水）蒸留ユニットを有することが好ましく、追加的または代替的に液体浄化装置は（水）脱塩装置を有してよい。この方法で、通常の水道本管から供給された水を、リソグラフィ投影装置に供給することができ、ここで水は、浄化ユニットの選択により浸漬液として使用するのに許容可能な純度にされる。言うまでもなく、水には、例えば湿潤剤などの他の添加物が必要なことがある。浸漬液が水でない場合は、蒸留ユニットおよび脱塩装置に加えて、またはこれらの代わりに他のタイプの浄化装置が必要なことがある。

一つの実施形態では、（水）脱塩装置は逆浸透ユニットである。

さらなる実施形態では、液体浄化装置はフィルタを有し、これは液体供給システムの１つまたは複数のさらなる構成要素から動的に隔離される。フィルタの動的隔離は、フィルタ内に形成することがある粒子の塊が分解し、下流に放出されることを防止するのに役立つ。このように、ウェハの粒子汚染が軽減し、生産量が増加する。

液体供給システムは、２度目に前記浸漬液を浄化することなく、前記空間で浸漬液を再使用するための再循環手段を含むことが好ましい。このようなシステムが有利であるのは、再浄化せずに浸漬液を再使用することができ、それによりリソグラフィ投影装置の経済性が改善されるからである。

冒頭のパラグラフで指定されたようなリソグラフィ投影装置における本発明のさらなる実施形態では、前記空間に入る前に浸漬液に放射する紫外線ソースを有する前記液体供給システムによって、目的が達成される。

この紫外線ソースは、リソグラフィ投影装置の投影ビーム以外のソースであり、浸漬液（水）中に存在する生物を殺し、さらなる成長を防止するのに有効である。このような生物には、リソグラフィ投影装置を汚染する藻類がある。

これも上記の問題を解決する本発明の別の実施形態では、冒頭のパラグラフで指定したようなリソグラフィ投影装置が、浸漬液ソースから前記空間へと浸漬液を供給する導管が、可視光に対して不透過性であることを特徴とする。藻類などの生物は、光合成して成長できるよう可視光を必要とする。可視光が浸漬液に到達するのを防止することにより、生きるために光を必要とする浸漬液中の生物が全て死滅する。この方法で、浸漬液の品質が改善されないまでも維持され、汚染物質が減少する。

上記の目的を達成する代替方法は、冒頭のパラグラフで指定したようなリソグラフィ装置に、前記浸漬液に生物成長阻害薬品を添加する手段をさらに有する液体供給システムを設けることである。

この解決法では、藻類などの生物を、化学的攻撃で殺すことができる。

本発明は、リソグラフィ投影装置の投影システムの最終要素と描像される基板との間の空間で使用する浸漬液も提供し、浸漬液は、水および少なくとも１つの生物成長阻害薬品で構成される。このような浸漬液は、汚染を減少させ、生物成長阻害薬品を含まない浸漬液より組成が容易に制御される。

これも上記の問題を解決する別の実施形態では、冒頭のパラグラフで指定したようなリソグラフィ投影装置が、浸漬液が水、または以下の特性（ａ）から（ｆ）のうち１つまたは複数、好ましくは全てを有する水溶液であることを特徴とする。
（ａ）０．０５５マイクロシーメンス／ｃｍから０．５マイクロシーメンス／ｃｍの導電性
（ｂ）５から８、好ましくは６から８のｐＨ
（ｃ）５ｐｐｂ以下、好ましくは１ｐｐｂ以下の有機化合物含有率
（ｄ）浸漬液１ｍｌ当たり５０ｎｍ以上の寸法を有する粒子２個以内、好ましくは浸漬液１ｍｌ当たり５０ｎｍ以上の寸法を有する粒子０．５個以内の粒子含有率
（ｅ）１５ｐｐｂ以下、好ましくは５ｐｐｂ以下の溶解酸素濃度
（ｆ）５００ｐｐｔ以下、好ましくは１００ｐｐｔ以下のシリカ含有率

この実施形態では、浸漬液は高い純度を有し、液体と接触するシステムの様々な要素の汚染を減少させ、光学的変化または不完全性を回避するのに役立つ。本発明のこの実施形態で使用する浸漬液は、上述したようにリソグラフィ装置に組み込まれた液体浄化装置を使用するか、遠方の浄化システム（例えば液体をリソグラフィ装置に、さらに他のユーザに供給する超純水ユースポイントフィルタ）を使用して浄化することができる。特に、本実施形態の装置は、１つまたは複数の以下の問題の影響を回避するか、軽減することができる。
− 要素／基板の表面上で乾燥するか、そこから蒸発する浸漬液によって引き起こされる光学要素および／または基板上の水染み。
− 有機種による投影システム外部要素の汚染。
− 焦点面またはその近傍における粒子または気泡によって生じる印刷の欠陥。
− 迷光などの光学的欠陥。
− 浸漬液中の物質（例えば塩基）との反応によるレジストへの損傷、および不純物の付着によるレジスト表面の汚染。

本発明は、浸漬リソグラフィ投影装置の投影システムの最終要素と描像される基板との間の空間で使用する浸漬液も提供し、前記浸漬液は以下の特性（ａ）から（ｆ）のうち１つまたは複数、好ましくは全てを有する。
（ａ）０．０５５マイクロシーメンス／ｃｍから０．５マイクロシーメンス／ｃｍの導電性
（ｂ）５から８、好ましくは６から８のｐＨ
（ｃ）５ｐｐｂ以下、好ましくは１ｐｐｂ以下の有機化合物含有率
（ｄ）浸漬液１ｍｌ当たり５０ｎｍ以上の寸法を有する粒子２個以内、好ましくは浸漬液１ｍｌ当たり５０ｎｍ以上の寸法を有する粒子０．５個以内の粒子含有率
（ｅ）１５ｐｐｂ以下、好ましくは５ｐｐｂ以下の溶解酸素濃度
（ｆ）５００ｐｐｔ以下、好ましくは１００ｐｐｔ以下のシリカ含有率

このような浸漬液は、水の汚染を防止し、上記のパラグラフで言及した問題を防止するか、軽減するのに役立つ。

本発明のさらなる態様によると、デバイス製造方法で、
− 少なくとも部分的に放射線感光材料の層で覆われた基板を提供するステップと、
− 放射線システムを使用して、放射線の投影ビームを提供するステップと、
− 投影ビームの断面にパターンを与えるために、パターン形成手段を使用するステップと、
− 放射線感光材料の層の目標部分にパターン形成した放射線のビームを投影するステップと、
− 浸漬液を提供して、前記投影ステップで使用した投影システムの最終要素と前記基板の間の空間を部分的に充填するステップとを有し、
前記リソグラフィ投影装置に未処理水を提供し、前記浸漬液提供ステップの直前に水を浄化するために、液体浄化装置を使用して前記未処理水を浄化することを特徴とし、または、
前記浸漬液提供ステップの前に、紫外線光で前記浸漬液を照射することを特徴とし、または、
前記浸漬液が、浸漬液ソースから可視光に対して不透過性である導管を介して前記空間に提供されることを特徴とし、または、
前記浸漬液提供ステップの前に、少なくとも１つの生物成長阻害薬品を前記浸漬液に添加することを特徴とし、または、
前記浸漬液が、以下の特性（ａ）から（ｆ）のうち１つまたは複数、好ましくは全てを有する、つまり、
（ａ）０．０５５マイクロシーメンス／ｃｍから０．５マイクロシーメンス／ｃｍの導電性、
（ｂ）５から８、好ましくは６から８のｐＨ、
（ｃ）５ｐｐｂ以下、好ましくは１ｐｐｂ以下の有機化合物含有率、
（ｄ）浸漬液１ｍｌ当たり５０ｎｍ以上の寸法を有する粒子２個以内、好ましくは浸漬液１ｍｌ当たり５０ｎｍ以上の寸法を有する粒子０．５個以内の粒子含有率、
（ｅ）１５ｐｐｂ以下、好ましくは５ｐｐｂ以下の溶解酸素濃度、および
（ｆ）５００ｐｐｔ以下、好ましくは１００ｐｐｔ以下のシリカ含有率
を有する水または水溶液であることを特徴とするデバイス製造方法が提供される。

本発明による装置の使用法に関して、本文ではＩＣの製造において詳細なる参照説明を行うものであるが、こうした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、液晶ディスプレイパネル、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においては、本文にて使用した「レチクル」、「ウェハ」、「ダイ」といった用語は、それぞれ「マスク」、「基板」、「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は当業者にとって明らかである。

本明細書では、「放射線」および「ビーム」という用語は、紫外線放射線（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。

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。

図１は、本発明の独自の実施形態に基づくリソグラフィ投影装置を概略的に示したものである。この装置は、
− この特別なケースでは放射線ソースＬＡも有する、放射線の投影ビームＰＢ（例えばＤＵＶ放射線）を供給する放射線ソースＥｘ、ＩＬと、
− マスクＭＡ（例えばレクチル）を保持するマスクホルダを有し、かつ、品目ＰＬに対して正確にマスクの位置決めを行う第一位置決め手段ＰＭに連結を行った第一オブジェクトテーブル（マスクテーブル）ＭＴと、
− 基板Ｗ（例えばレジスト塗布したシリコンウェハ）を保持する基板ホルダ２を有し、かつ、品目ＰＬに対して正確に基板の位置決めを行う第二位置決め手段ＰＷに連結を行った第二オブジェクトテーブル（基板テーブル）ＷＴと、
− マスクＭＡの照射部分を、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）に描像する投影システム（「レンズ」）ＰＬとにより構成されている。

ここで示しているように、本装置は透過タイプである（すなわち透過マスクを有する）。しかし、一般的には、例えば（反射マスクを有する）反射タイプのものも可能である。あるいは、本装置は、上記に関連するタイプであるプログラマブルミラーアレイといったような、他の種類のパターン形成手段も使用可能である。

ソースＬＡ（例えばエキシマレーザソース）は放射線のビームを作り出す。このビームは、直接的に、あるいは、例えばビームエキスパンダＥｘといったような調整手段を横断した後に、照明システム（照明装置）ＩＬに供給される。照明装置ＩＬは、ビーム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）を設定する調整手段ＡＭを含む。さらに、これは一般的に積分器ＩＮおよびコンデンサＣＯといったような、他のさまざまな構成要素を有する。このようにして、マスクＭＡに照射するビームＰＢ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。

図１に関して、ソースＬＡはリソグラフィ投影装置のハウジング内にある（これは例えばソースＬＡが水銀ランプである場合に多い）が、リソグラフィ投影装置から離して配置することも可能であることを注記する。この場合、ソースＬＡが作り出す放射線ビームは（例えば適切な誘導ミラーにより）装置内に導かれる。この後者のシナリオでは、ソースＬＡがエキシマレーザである場合が多い。本発明および請求の範囲はこれら両方のシナリオを網羅するものである。

続いてビームＰＢはマスクテーブルＭＴ上に保持されているマスクＭＡに入射する。ビームＰＢはマスクＭＡを横断して、基板Ｗの目標部分Ｃ上にビームＰＢの焦点を合わせるレンズＰＬを通過する。第二位置決め手段ＰＷ（および干渉計測手段ＩＦ）の助けにより、基板テーブルＷＴは、例えばビームＰＢ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、第一位置決め手段ＰＭは、例えばマスクライブラリからマスクＭＡを機械的に検索した後に、あるいは走査運動の間に、ビームＰＢの経路に対してマスクＭＡを正確に位置決めするように使用可能である。一般的に、オブジェクトテーブルＭＴ、ＷＴの運動は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。これについては図１に明示を行っていない。しかし、ウェハステッパの場合（走査ステップ式装置とは対照的に）、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。

ここに表した装置は２つの異なるモード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は基本的に静止状態に保たれている。そして、マスクの像全体が１回の作動（すなわち１回の「フラッシュ」）で目標部分Ｃに投影される。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がビームＰＢにより照射され得る。
２．走査モードにおいては、基本的に同一シナリオが適用されるが、但し、ここでは、所定の目標部分Ｃは１回の「フラッシュ」では露光されない。代わって、マスクテーブルＭＴが、速度ｖにて所定方向（いわゆる「走査方向」、例えばｙ方向）に運動可能であり、それによってビームＰＢがマスクの像を走査する。これと同時に、基板テーブルＷＴが速度Ｖ＝Ｍｖで、同一方向あるいは反対方向に運動する。ここで、ＭはレンズＰＬの倍率（一般的にＭ＝１／４あるいは１／５）である。このように、解像度を妥協することなく、比較的大きな目標部分Ｃを露光することが可能となる。

図４は、投影システムＰＬと基板ステージＷＴ上に配置された基板Ｗとの間の液体リザーバ１０を示す。液体リザーバ１０は、比較的高い屈折率を有し、入口／出口ダクト１３を介して供給された液体１１で充填される。液体は、（本説明のように）水でよいが、任意の適切な液体にすることが可能である。液体は、投影ビームの放射線が空中または真空中より液体中の方で短い波長を有し、より小さい形態を解像できるという効果を有する。投影システムの解像度限界は、特に投影ビームの波長およびシステムの開口数によって決定されることがよく知られている。液体の存在は、有効開口数を増加させると見なすこともできる。さらに、開口数を固定した状態で、液体は焦点深さを増加させるのに効果的である。

リザーバ１０は、液体が、投影システムＰＬに面する基板の１次表面と、投影システムＰＬの最終光学要素との間の空間を充填するため封じ込められるよう、投影レンズＰＬの鏡像力場（image field）の周囲に基板Ｗに対する好ましくは非接触式のシールを形成する。リザーバは、投影レンズＰＬの最終要素の下に配置され、これを囲むシール部材１２によって形成される。したがって、液体封じ込めシステムＬＣＳが、基板の局所化された区域にのみ液体を供給する。シール部材１２は、投影システムの最終要素とセンサ１０（または基板Ｗ）との間の空間を液体で充填するため、液体封じ込めシステムＬＣＳの一部を形成する。この液体は、投影レンズの下で、シール部材１２内の空間に運ばれる。シール部材１２は、投影レンズの底部要素よりわずかに上まで延在し、液体は、液体のバッファが提供されるよう、最終要素の上まで上昇する。シール部材１２は、上端で投影システムまたはその最終要素の形状に非常に一致する内周を有し、例えば円形でよい。底部では、内周は、像フィールドの形状、例えば長方形に非常に一致する開口を形成するが、そうである必要はない。投影ビームは、この開口を通過する。

液体１１は、シール装置１６によってリザーバ１０内に封じ込められる。図４で示すように、シール装置は非接触シール、つまり気体シールである。気体シールは、空気または合成空気などの気体によって形成され、加圧下で入口１５を介してシール部材１２と基板Ｗとの間のギャップに供給され、第一出口１４から抽出される。液体１１を封じ込める装置の光軸に向かって高速の空気が内部へと流れるよう、気体入口１５への過圧、第一出口１４の真空レベル、およびギャップの幾何学的形状が構成される。いかなるシールも同様であるが、例えば第一出口１４上などで多少の液体が逃げる可能性が高い。

図２および図３も、入口ＩＮ、出口ＯＵＴ、基板Ｗおよび投影レンズＰＬの最終要素によって確定された液体リザーバを示す。図４の液体封じ込めシステムと同様に、図２および図３に示す液体封じ込めシステムは、入口ＩＮおよび出口ＯＵＴを有し、投影システムの最終要素と基板の１次表面の局所化した区域との間の空間に液体を供給する。

図２、図３および図４の液体封じ込めシステムＬＣＳ、さらに基板Ｗまたは基板テーブルＷＴ全体を浸漬する槽などの他の解決法の両方を、図５に示す本発明の液体供給システムとともに使用することができる。

図５は、液体供給システム１００をさらに詳細に示す。液体封じ込めシステムＬＣＳは、例えば上述したような任意の種類の封じ込めシステムでよい。液体供給システム１００は、リソグラフィ投影装置の一部を形成する。液体供給システム１００は、例えば水道本管などの標準的な水源８０を浸漬液ソースとして使用できるよう設計される。しかし、他の液体も使用してよく、その場合は、以下で述べるような再循環を使用する可能性が高くなり、浄化がさらに重要になる。

水道本管の水は、浸漬液として適切にするため、事前に液体浄化装置で処理する必要がある。他の浸漬液も、特に再循環させる場合は、使用中に汚染が発生することがあるので、このような処理が必要である。好ましい実施形態では、浄化装置は、蒸留ユニット１２０および／または脱塩装置１３０および／または液体の炭化水素含有率を低下させるユニット１４０および／またはフィルタ１５０でよい。脱塩装置１３０は、逆浸透ユニット、イオン交換ユニットまたは電気脱イオン化ユニット、またはこれらユニットの２つ以上の組合せなど、任意の種類でよい。脱塩装置は通常、水または水溶液中のイオン成分の含有率を低下させ、したがって水の導電性が０．０５５マイクロシーメンス／ｃｍと０．５マイクロシーメンス／ｃｍの間である。脱塩装置は、シリカ含有率も５００ｐｐｔ以下、好ましくは１００ｐｐｔ以下に減少させる。

液体の炭化水素含有率を低下させるユニット１４０は、炭化水素（例えば木炭またはポリマ材料）を吸収するタイプであるか、ＵＶ光源とイオン交換器の組合せである。このユニット１４０は通常、水または水溶液中の有機化合物の含有率を５ｐｐｂ以下、例えば３ｐｐｂ以下または２ｐｐｂ以下、好ましくは１ｐｐｂ以下、さらに好ましくは０．５ｐｐｂ以下まで低下させる。脱塩装置１３０は、いかなる場合でも多少の炭化水素を除去する。

フィルタ１５０は通常、浸漬液の粒子含有率を、粒子２個／ｍｌ以下、好ましくは粒子１個／ｍｌ以下、より好ましくは粒子０．５個／ｍｌ以下まで低下させ、粒子は、少なくとも１つの寸法が５０ｎｍ以上である粒子と定義される。好ましい実施形態では、フィルタ１５０は、液体供給システムの１つまたは複数の他の構成要素から動的に隔離される。通常、フィルタは、液体供給システムの機械的衝撃を引き起こすような構成要素から隔離される。フィルタ１５０は、例えばフィルタの下流にある任意のホースおよび構成要素とともに、システム内の機械的衝撃および／または振動を引き起こす構成要素、例えばモータ、切り換え弁、可動部品および乱流気流から動的に隔離される。

液体は、液体封じ込めシステムＬＣＳに入る前に、気体含有率低下手段１６０を通過することが好ましい。気体含有率が低下すると、気泡が形成する可能性が低下し、したがって気体含有率低下手段は、気泡低下手段として作用する。気体含有率低下手段１６０は通常、浸漬液の溶解酸素含有率を１５ｐｐｂ以下、好ましくは１０ｐｐｂ以下、または５ｐｐｂ以下に低下させる。気体含有率低下手段１６０は、参照により全体が本明細書に組み込まれる欧州特許出願第０３２５３６９４．８号に記載されているように、超音波を使用するか、超音波（キャビテーションおよび気泡と壁との衝突を引き起こし、小さい粒子が壁から離れて制動され、液体を汚染することがある）の欠点の一部を防止するメガ音波（約１ＭＨｚ）を使用して同様の原理で働く。例えば上述した欧州特許出願に記載されたような他の気体含有率低下手段、さらには場合によっては真空と組み合わせた薄膜の使用、またはヘリウムなどの低溶解性気体での液体のパージも可能である。薄膜は、マイクロエレクトロニクス、製薬およびパワー用途などの分野で、液体から気体を除去するために既に使用されている。液体は、半多孔性薄膜チューブの束を通して給送される。薄膜の細孔は、液体は通過できるが、除去すべき気体は通過できないようなサイズである。このように、液体を脱気する。プロセスは、チューブの外側に低圧を加えることによって加速することができる。Ｃｅｌｇａｒｄ Ｉｎｃ．の一部門であるＭｅｍｂｒａｎａ−Ｃｈａｒｌｏｔｔｅ（Ｃａｒｌｏｔｔｅ，Ｎｏｒｔｈ Ｃａｒｏｌｉｎａ，ＵＳＡ）から入手可能なＬｉｑｕｉ−Ｃｅｌ（登録商標）Ｍｅｍｂｒａｎａ Ｃｏｎｔｒａｃｔｏｒｓが、これに適している。

低溶解性気体でのパージは、気泡が往復ポンプヘッドに捕捉されるのを防止するために、高性能液体クロマトグラフィ（ＨＰＬＣ）に適用される既知の技術である。液体を通して低溶解性気体をパージすると、これは二酸化炭素および酸素などの他の気体を追い出す。

液体封じ込めシステムＬＣＳで使用した後、浸漬液は排水路２００を通して処分することができる。あるいは、液体封じ込めシステムＬＣＳで既に使用した浸漬液（またはその一部）を再循環させて、液体浄化装置の全構成要素または一部の構成要素を通過した状態、または通過しない状態で、再び（導管１１５）を介して液体封じ込めシステムを通過することができる。液体浄化装置は、他の構成要素で構成してもよく、蒸留ユニット１２０、脱塩装置１３０、ユニット１４０およびフィルタ１５０は、任意の順序で配置してよい。

まだ液体封じ込めシステムＬＣＳを通過していない浸漬液の再循環も想定される。例えば、液体は、１つまたは複数の構成要素を通過した後に液体浄化装置から抽出し、導管１１５を介して再循環させて、さらに蒸留の位置で再び液体浄化装置に入れることができる。この方法で、浸漬液は、液体封じ込めシステムに入る前に、液体浄化装置の少なくとも１つの構成要素を複数回通過する。この実施形態は、改善された浸漬液の浄化を達成できるという利点を有する。

液体封じ込めシステムを通過する前、または後に浸漬液を再循環させると、出口２００を通る流れがなくても、浸漬液が常に流れ続けることも可能になる。これは、システム内に停滞水が存在することを防止し、これは例えば構造材料からの浸出などにより、停滞水が汚染しやすいので有利である。

図５では、浸漬液を再循環させ、液体封じ込めシステムＬＣＳ内で液体を循環させるために使用する液体ポンプが図示されていない。

図５の液体供給システム１００は、浸漬液中の生物の成長を低下させるか、成長させないよう意図された幾つかの措置も有する。水道本管８０内でのこのような生物のレベルが非常に低くても、液体供給システム１００の汚染につながることが判明している。このような生物には、藻類、細菌類および菌類がある。

図５に図示されたこのような生物の成長を低下させるために、３つの主な方法がある。このような方法は個々に、または任意の組合せで使用できることが理解される。最初の方法は、藻類および他の緑色植物に効果的であり、例えば液体供給システム１００内で水を運搬する導管１１０、１１５が、可視光に対して非透明である材料で製造されることを保証することにより、液体が可視光で照射されないことを保証する。あるいは、液体供給システム１００全体、または装置全体さえ、可視光に対して透明ではない容器またはエンクロージャ（室など）１８０に収容することができる。あるいは、導管１１０を、可視光を透過しない材料の外装で覆うことができる。この方法で、水中の有機体が光合成できず、したがって成長または増加することができない。適切な可視光非透過性材料は、ステンレス鋼、ポリマなどである。

図５は、浸漬液の照明に使用する紫外線ソース１４５の使用も示す。ＵＶソース１４５は、基板Ｗの描像に使用する投影ビームＰＢとは別個の照明システムになるよう、液体が液体封じ込めシステムＬＣＳを通過する前に、その照明に使用される。ＵＶソース１４５は、液体供給システム１００内で液体封じ込めシステムＬＣＳより上流のいずれかの箇所に配置してよい。ＵＶソースが生物を殺し、これは次に粒子フィルタ、例えばフィルタ１５０によって液体から除去される。フィルタの適切な細孔サイズは０．０３μｍから２．０μｍであるが、例えば０．１μｍから２．０μｍなど、他のサイズも使用することができる。

有機体がリソグラフィ投影装置に及ぼす影響を低下させるさらなる方法は、生物成長阻害薬品を浸漬液（図５で図示の場合は水）に添加することである。これは、液体供給システムの他の構成要素１２０、１３０、１４０、１４５、１５０、１６０のいずれかの下流または上流に配置できる生物成長阻害薬品添加手段１４７を使用して達成される。典型的な薬品は、ハロゲン含有化合物（大部分は塩素または臭素系）、アルコール、アルデヒド、オゾンおよび重金属である。このような薬品の投与レベルは、浸漬液の純度要件に確実に適合するよう、非常に低いことが好ましい。本発明の一実施形態では、浸漬液純度要件に適合するために、生物成長阻害薬品を使用しないことが好ましい。

言うまでもなく、添加手段１４７は、界面活性剤および湿潤剤など、他の薬品を浸漬液に添加することもできる。

図５の実施形態は、浸漬液を最初に蒸留し、次に脱塩してから、炭化水素を除去し、ＵＶで照射してから、濾過し、最後に脱気（つまり気泡除去）する状態で図示されているが、これは任意の順序で実行してよい。さらに、薬品は、液体封じ込めシステムＬＣＳの上流の任意の段階で水に添加し、再循環水を液体封じ込めシステムＬＣＳの上流の任意の段階で添加することができる。再循環水を添加する箇所は、純度によって決定される。図５に示した例で、実線は、再循環水が添加手段１４７、蒸留ユニット１２０、脱塩装置１３０、ユニット１４０、ＵＶソース１４５、フィルタ１５０および気体含有率低下手段１６０の下流に添加させることを示す。点線は、再循環液を添加する代替位置を示す。再循環液は、少なくともフィルタ１５０の上流に添加することが好ましい。

本発明の一実施形態では、液体浄化装置が、水または水溶液である浸漬液を浄化し、したがって、浸漬液は、上述の特性（ａ）から（ｆ）までの１つまたは複数、好ましくは全てを有する。本発明の好ましい実施形態では、浸漬液は、以下の特性（ａ）から（ｆ）の１つまたは複数、好ましくは全てを有する。つまり、
（ａ）０．０５５マイクロシーメンス／ｃｍから０．５マイクロシーメンス／ｃｍの導電性、
（ｂ）６から８のｐＨ、
（ｃ）１ｐｐｂ以下の有機化合物含有率、
（ｄ）浸漬液１ｍｌ当たり５０ｎｍ以上の寸法を有する粒子０．５個以内の粒子含有率、
（ｅ）５ｐｐｂ以下の溶解酸素濃度、および
（ｆ）１００ｐｐｔ以下のシリカ含有率である。

浸漬液の導電性は、通常、０．０５５マイクロシーメンス／ｃｍから０．５マイクロシーメンス／ｃｍになるよう、脱塩装置、例えばイオン交換ユニットまたは電気脱イオン化ユニットを使用して制御する。好ましい実施形態では、導電性は０．３マイクロシーメンス／ｃｍ以下、例えば０．１マイクロシーメンス／ｃｍ以下である。脱塩装置は、浸漬液中のシリカ含有率の制御にも使用することができる。好ましいシリカ含有率は５００ｐｐｔ以下、例えば２００ｐｐｔ以下、１００ｐｐｔ以下、９０ｐｐｔ以下、または８０ｐｐｔ以下にもなる。

浸漬液のｐＨは、任意の適切な手段で制御することができる。通常、上述した実施形態による液体浄化装置を使用して浄化した水道本管の水を使用する場合、ｐＨは、５から８の好ましい範囲、６から８のさらに好ましい範囲に入る。添加剤を浸漬液に入れる場合、このような添加剤の量は、浸漬液のｐＨが５と８の間にとどまるよう制御しなければならない。あるいは、所望のｐＨは、適切な緩衝剤を添加することによって達成することができる。ｐｈは、水または水溶液のｐＨを変更する成分の存在を制限することにより制御することが好ましい。これは、例えば緩衝剤などの添加より好ましい。緩衝剤が存在すると、浸漬液の純度に他の方法で影響を及ぼすからである。

浸漬液中の有機化合物の濃度は、通常、炭化水素含有率を低下させるためにユニット１４０によって制御される。同様に、浸漬液中に存在する粒子の数は、フィルタを使用して制御することができる。浸漬液の粒子含有率は、リソグラフィプロセスにおける形態の最小サイズより大きいサイズを有する粒子の含有率である。したがって、粒子含有率は、少なくとも１つの寸法が５０ｎｍ以上である粒子の含有率である。

浸漬液の酸素含有率は、通常、上述したような気体含有率低下手段を使用して制御する。酸素含有率は、１５ｐｐｂ以下、例えば１０ｐｐｂ以下、７ｐｐｂ以下、５ｐｐｂ以下、４ｐｐｂ以下、または３ｐｐｂ以下までも低下することが好ましい。

液体供給システム１００は、任意選択で測定手段（図５には図示せず）を有し、これは浸漬液の特性（ａ）から（ｆ）のうち１つまたは複数を測定するために使用することができる。このような測定手段は、例えば液体供給システムの構成要素１２０、１３０、１４０、１４５、１５０および１６０のうち少なくとも１つ、好ましくは全ての下流に配置することができる。オフライン測定手段も使用することができ、ここで水のサンプルを液体供給システムの適切なサンプリングポイントから抽出し、オフライン測定手段に供給する。測定手段は、一実施形態では、導電性を測定する手段、ｐＨセンサ、ＴＯＣ分析器、粒子カウンタ、酸素センサおよび合計シリカ測定器具から選択した１つまたは複数の測定手段を有する。気泡測定手段も使用することができる。特性（ａ）から（ｆ）のそれぞれを測定する適切な技術は、当業者によく知られている。

以上、本発明の実施形態を詳細に説明したが、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。本説明は本発明を制限する意図ではない。

本発明の実施形態によるリソグラフィ投影装置を示したものである。 本発明の実施形態による液体封じ込めシステムを示したものである。 図３のシステムを平面図で示したものである。 本発明の実施形態による別の液体封じ込めシステムを示したものである。 本発明による液体供給システムを水のソースから廃棄まで示したものである。

Claims (19)

1. − 投影ビームを供給する放射線システムと、
   − 前記投影ビームにパターン形成するパターン形成手段を支持する支持構造と、
   − 基板を保持する基板テーブルと、
   − 前記基板の目標部分にパターン形成した前記投影ビームを投影する投影システムと、
   − 前記投影システムの最終要素と前記基板との間の空間を浸漬液で少なくとも部分的に充填する液体供給システムと、
   − 前記空間の境界の少なくとも一部に沿って延在し、上部において前記投影システムの形状に適合した形状を有する内周を有し、前記空間に前記浸漬液を封じ込めることが可能に構成されたシール部材と、
   を有し、
   前記液体供給システムが、前記浸漬液を浄化する液体浄化装置を有し、
   前記液体浄化装置が、前記空間の上流であって前記空間から離間した脱気装置を有し、
   前記浸漬液は、水または水溶液であり、
   前記液体浄化装置は、
   前記水または水溶液が、５００ｐｐｔ以下のシリカ含有率を有すように前記浸漬液を浄化する、
   ことを特徴とするリソグラフィ投影装置。
2. 前記脱気装置が薄膜を有する、請求項１に記載のリソグラフィ投影装置。
3. 前記液体浄化装置が蒸留ユニットを有する、請求項１または２に記載のリソグラフィ投影装置。
4. 前記液体浄化装置が、前記浸漬液の炭化水素含有率を低下させるユニットを有する、請求項１乃至３のいずれかに記載のリソグラフィ投影装置。
5. 前記液体浄化装置が、逆浸透ユニット、イオン交換ユニットまたは脱イオン化ユニットである脱塩装置を有する、請求項１乃至４のいずれかに記載のリソグラフィ投影装置。
6. 前記液体浄化装置がフィルタを有する、請求項１乃至５のいずれかに記載のリソグラフィ投影装置。
7. 前記フィルタが、前記液体供給システムの１つまたは複数のさらなる構成要素から動的に隔離される、請求項６に記載のリソグラフィ投影装置。
8. 前記液体供給システムが、前記浸漬液を２度目に完全に、または部分的に浄化した状態で、または浄化しない状態で、前記空間で浸漬液を再使用するための再循環手段を含む、請求項１乃至７のいずれかに記載のリソグラフィ投影装置。
9. 前記液体供給システムがさらに、前記浸漬液を前記液体浄化装置から前記空間に提供する循環手段を有する、請求項１乃至８のいずれかに記載のリソグラフィ投影装置。
10. 前記液体浄化装置は、前記水または水溶液がさらに以下の特性（ａ）から（ｅ）、つまり、
    （ａ）０．０５５マイクロシーメンス／ｃｍから０．５マイクロシーメンス／ｃｍの導電性、
    （ｂ）５から８のｐＨ、
    （ｃ）５ｐｐｂ以下の有機化合物含有率、
    （ｄ）浸漬液１ｍｌ当たり５０ｎｍ以上の寸法を有する粒子２個以内の粒子含有率、および
    （ｅ）１５ｐｐｂ以下の溶解酸素濃度、のうち１つまたは複数、好ましくは全てを有すように前記浸漬液を浄化するためのものである、請求項１乃至９のいずれかに記載のリソグラフィ投影装置。
11. 前記浸漬液の前記シリカ含有率が１００ｐｐｔ以下である、請求項１乃至１０のいずれかに記載のリソグラフィ投影装置。
12. 前記液体供給システムは、
    前記空間に入る前に前記浸漬液に照射するために紫外線ソースを有する、請求項１乃至１１のいずれかに記載のリソグラフィ投影装置。
13. 前記液体供給システムは、
    可視光に対して非透明で、前記液体供給システムを囲む容器またはエンクロージャである、請求項１乃至１２のいずれかに記載のリソグラフィ投影装置。
14. 前記液体供給システムは、
    浸漬液ソースから前記空間へと前記浸漬液を供給する、可視光に対して非透明である導管を有する、請求項１乃至１３のいずれかに記載のリソグラフィ投影装置。
15. 前記液体供給システムは、
    前記浸漬液に生物成長阻害薬品を添加する手段を有する、請求項１乃至１４のいずれかに記載のリソグラフィ投影装置。
16. さらに粒子カウンタを有する、請求項１乃至１５のいずれかに記載のリソグラフィ投影装置。
17. − 投影ビームを供給する放射線システムと、
    − 前記投影ビームにパターン形成するパターン形成手段を支持する支持構造と、
    − 基板を保持する基板テーブルと、
    − 前記基板の目標部分にパターン形成した前記投影ビームを投影する投影システムと、
    − 前記投影システムの最終要素と前記基板の間の空間を浸漬液で少なくとも部分的に充填する液体供給システムと、
    − 前記空間の境界の少なくとも一部に沿って延在し、上部において前記投影システムの形状に適合した形状を有する内周を有し、前記空間に前記浸漬液を封じ込めることが可能に構成されたシール部材と、
    を有し、
    前記浸漬液が、５００ｐｐｔ以下のシリカ含有率を有する水または水溶液であることを特徴とするリソグラフィ投影装置。
18. 前記浸漬液の前記シリカ含有率が１００ｐｐｔ以下である、請求項１７に記載のリソグラフィ投影装置。
19. 前記液体供給システムが、前記浸漬液を含む液体封じ込めシステムを有する、請求項１７に記載の装置。

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