JP6319270B2 - 液浸露光方法及びそれを用いたマイクロデバイスの製造方法 - Google Patents

Description

本願は、２００３年４月１０日に出願した「液浸リソグラフィ用の減圧リングシステム及びウィックリングシステム」と題する仮出願第６０／４６２，１１２号、及び２００３年７月２日に出願した「液浸リソグラフィ用の液浸流体を取り除き且つ検査するための、レンズ周囲のポンプ及びウィックの多重同心配置」と題する仮出願第６０／４８５，０３３号の優先権を主張する。許容される範囲において、仮出願第６０／４６２，１１２号及び第６０／４８５，０３３号の内容をここに援用して本文の記載の一部とする。

露光装置は、一般的に、半導体処理中にレチクルから半導体ウェハに像を転写するために使用される。典型的な露光装置は、照明源、レチクルを位置付けるレチクルステージアセンブリ、光学アセンブリ、半導体ウェハを位置付けるウェハステージアセンブリ、及びレチクルとウェハの位置を正確にモニター（監視）する測定システムを含む。

液浸リソグラフィシステムは、光学アセンブリとウェハの間のギャップ（間隙）を充たす液浸流体層を利用する。ウェハは典型的なリソグラフィシステム内で急速に移動させられ、ギャップから液浸流体が運び去られることが予期される。ギャップから漏出した液浸流体は、リソグラフィシステムの他の構成要素の動作に干渉し得る。例えば、液浸流体は、ウェハの位置をモニターする測定システムに干渉し得る。

本発明は、デバイスステージに保持されるデバイスと光学アセンブリのギャップの環境を制御する環境システムを対象とする。環境システムは、液浸流体源、及びデバイスの近くに位置付けられた移送領域を含む。液浸流体源は、ギャップに入る液浸流体を供給する。移送領域は、ギャップから出る液浸流体を捕える。この設計により、ある実施形態では、本発明が、デバイス及び／又は光学アセンブリを変形させる可能性のある直接的な減圧吸引をデバイスに使用することを回避する。

一実施形態では、環境システムは、デバイスの近くに位置付けられ且つギャップを囲む流体バリアを含む。また、流体バリアは、デバイスの近くに移送領域を保持できる。

一実施形態では、環境システムは、移送領域の近くから液浸流体を除去する流体除去システムを含む。別の実施形態では、流体除去システムは、移送領域から液浸流体を除去する除去流体を供給できる。この実施形態では、除去流体を、液浸流体の液浸流体温度より高い除去流体温度にすることができる。

一実施形態では、移送領域は、移送領域近くの液浸流体を捕集する複数の通路を有する基板である。一例として、移送領域は、毛管作用によって液浸流体を運ぶ材料で製作できる。この実施形態では、通路は複数の細孔であり得る。代替実施形態では、通路は、移送領域を通って延在する、間隔を隔てられた複数の移送孔とすることができる。

本発明はまた、露光装置、ウェハ、デバイス、ギャップ内の環境を制御する方法、露光装置を製作する方法、デバイスを製作する方法、及びウェハを製造する方法も対象にしている。

図１は、本発明の特徴を備えた露光装置の側面図である。 図２Ａは、図１の露光装置の一部の斜視図である。 図２Ｂは、図２Ａの２Ｂ-２Ｂ線に沿った断面図である。 図２Ｃは、図２Ｂの２Ｃ-２Ｃ線で囲まれた部分の拡大詳細図である。 図２Ｄは、露光装置の一部の別の実施形態の拡大詳細図である。 図３Ａは、本発明の特徴を有する液浸流体源の側面図である。 図３Ｂは、本発明の特徴を有する流体除去システムの側面図である。 図３Ｃは、本発明の特徴を有する流体除去システムの別の実施形態の側面図である。 図３Ｄは、本発明の特徴を有する流体除去システムの更に別の実施形態の側面図である。 図４は、露光装置の別の実施形態の拡大断面図である。 図５Ａは、露光装置の更に別の実施形態の一部の拡大断面図である。 図５Ｂは、図５Ａの５Ｂ-５Ｂ線で囲まれた部分の拡大詳細図である。 図６Ａは、本発明に従ってデバイスを製造するプロセスを概説するフローチャートである。 図６Ｂは、デバイス処理をより詳細に概説するフローチャートである。

図１は、精密アセンブリ、すなわち、本発明の特徴を備えた露光装置１０の概略図である。露光装置１０は、装置フレーム１２、照明システム１４（照射装置）、光学アセンブリ１６、レチクルステージアセンブリ１８、デバイスステージアセンブリ２０、測定システム２２、制御システム２４、及び流体環境システム２６を含む。露光装置１０の構成要素の設計は、露光装置１０の設計要件に合うように変更することができる。

複数の図は、Ｘ軸、Ｘ軸に直交するＹ軸、及びＸ軸とＹ軸に直交するＺ軸を示す方位系を含む。なお、これらの軸は、第一軸、第二軸及び第三軸とも呼ばれることができる点に注目されたい。

露光装置１０は、レチクル２８から半導体ウェハ３０（破線で図示）に集積回路のパターン（図示されない）を転写するリソグラフィックデバイスとして特に有用である。ウェハ３０は、一般的に、デバイス又はワークピースとも呼ばれる。露光装置１０は、設置基盤（取付ベース）３２、例えば、地面、基礎、又は床などの支持構造に取り付けられる。

リソグラフィックデバイスには多くの異なったタイプがある。例えば、露光装置１０は、レクチル２８及びウェハ３０が同期移動している状態でレチクル２８からウェハ３０にパターンを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できる。走査型リソグラフィック装置では、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せられ、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の光軸の垂直方向に移動される。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が同期移動している間に行われる。

あるいは、露光装置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を露光するステップアンドリピート型フォトリソグラフィシステムとすることもできる。ステップアンドリピート処理では、ウェハ３０は、個々のフィールド（領域）の露光中、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ある。その後、連続する複数の露光工程の間に、ウェハ３０の次のフィールドが光学アセンブリ１６及びレチクル２８に対する所定の露光位置に運ばれるように、ウェハ３０を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連続して移動する。この処理に続いて、レチクル２８上の像が、順次、ウェハ３０のフィールド上に露光され、その後、ウェハ３０の次のフィールドが光学アセンブリ１６及びレチクル２８に対する位置に運ばれる
。

しかし、ここで提供される露光装置１０の用途は、半導体製造用フォトリソグラフィシステムに限定されない。例えば、露光装置１０は、液晶ディスプレイデバイスのパターンを矩形のガラス板に露光するＬＣＤフォトリソグラフィシステム、又は薄膜磁気ヘッド製造用フォトリソグラフィシステムとして使用できる。

装置フレーム１２は、露光装置１０の構成要素を支持する。図１に示される装置フレーム１２は、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、及び取付台３２の上方にある照明システム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を含む。照明源３４は、光エネルギーのビーム（照射）を放つ。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に導く。ビームは、レチクル２８の異なる部分を選択的に照らし、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３４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の上方に向けられている。

照明源３４は、ｇ線源（４３６ｎｍ）、ｉ線源（３６５ｎｍ）、ＫｒＦエキシマレーザー（２４８ｎｍ）、ＡｒＦエキシマレーザー（１９３ｎｍ）又はＦ₂レーザー（１５７ｎｍ）とすることができる。あるいは、照明源３４は、Ｘ線又は電子ビームのような荷電粒子ビームを生成できる。例えば、電子ビームを使用する場合、熱電子放出型の六ホウ化ランタン（ＬａＢ₆）又はタンタル（Ｔａ）を電子銃用の陰極として使用できる。さらに、電子ビームを使用する場合、構造は、マスクを使用する構造又はマスクを使用せずに基板上に直接パターンを形成できる構造とすることができる。

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に投影及び／又は合焦する。露光装置１０の設計により、光学アセンブリ１６は、レチクル２８上で照射された像を拡大又は縮小できる。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、等倍システム又は拡大システムにすることもできる。

エキシマレーザーのような遠紫外線を使用する場合、遠紫外線を透過する石英及び蛍石のようなガラス材料を光学アセンブリ１６で使用できる。Ｆ₂型レーザー又はＸ線を使用
する場合、光学アセンブリ１６はカタディオプトリック又は屈折性（レチクルも反射性が望ましい）のいずれとすることもでき、電子ビームを使用する場合、電子光学系を電子レンズ及びデフレクター（偏向器）で構成できる。電子ビーム用の光路は減圧状態にあるべきである。

また、波長が２００ｎｍ以下の真空紫外線（ＶＵＶ）を使用する露光デバイスでは、カタディオプトリック型光学システムの使用を考慮することができる。カタディオプトリック型光学システムの例として、特許公開公報に公開された特開平１０−２０１９５及びこれに対応する米国特許第５，８３５，２７５号、並びに特開平８−１７１０５４及びこれに対応する米国特許第５，６６８，６７２号の開示に含まれている。これらの場合、反射光学装置は、ビームスプリッター及び凹面鏡を組み込んだカタディオプトリック光学システムとすることができる。特開平１０−３０３９及びその対応米国特許出願第８７３，６０５号（出願日：１９９７年６月１２日）、並びに特開平８−３３４６９５及びその対応米国特許第５，６８９，３７７号もまた、凹面鏡などを組み込んだ反射屈折型光学システムを使用するが、この光学システムはビームスプリッターを組み込んでいない。これらも本発明に採用できる。許容される範囲において、前記特許公開公報に記載の日本国特許出願及び、前記米国特許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。

一実施形態では、光学アセンブリ１６は、一つ以上の光学マウントアイソレータ３７で装置フレーム１２に固定されている。光学マウントアイソレータ３７は、装置フレーム１２の振動が光学アセンブリ１６に振動を生じるのを抑える。各光学マウントアイソレータ３７は、振動を遮断する空気圧シリンダ（図示されない）、及び振動を遮断して少なくとも２つの運動の自由度で位置を制御するアクチュエータ（図示されない）を含むことができる。好適な光学マウントアイソレータ３７が、マサチュセッツ州のウォバーンにあるＩｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｄｙｎａｍｉｃｓ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇによって販売されている。図示を容易にするために、離れた位置に置かれた２つの光学マウントアイソレータ３７が、光学アセンブリ１６を装置フレーム１２に固定するのに使用されるように示されている。しかし、例えば、離れた位置に置かれた３個の光学マウントアイソレータ３７が、光学アセンブリ１６を装置フレーム１２にキネマテッィクに固定するように使用できる。

レチクルステージアセンブリ１８は、光学アセンブリ１６とウェハ３０に対してレチクル２８を保持し、光学アセンブリ１６とウェハ３０に対してレチクル２８を位置付ける。一実施形態では、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、及びレチクルステージ３８とレチクル２８を移動して位置付けるレチクルステージ移動アセンブリ４０を含む。

幾分同様に、デバイスステージアセンブリ２０は、レチクル２８の照射部分の投影像に対してウェハ３０を保持し、レチクル２８の照射部分の投影像に対してウェハ３０を位置付ける。一実施形態では、デバイスステージアセンブリ２０は、ウェハ３０を保持するデバイスステージ４２、デバイスステージ４２を支持して案内するデバイスステージベース４３、及びデバイスステージ４２とウェハ２８を光学アセンブリ１６とデバイスステージベース４３に対して移動して位置付けるデバイスステージ駆動アセンブリ４４を含む。デバイスステージ４２について以下により詳細に説明する。

各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の自由度、３未満の自由度又は３を超える自由度で動かすことができる。例えば、代替実施形態では、各ステージ移動アセンブリ４０、４４は、それぞれのステージ３８、４２を１、２、３、４、５又は６自由度で移動させることができる。レチクルステージ駆動アセンブリ４０及びデバイスステージ駆動アセンブリ４４は、それぞれ、ロータリーモーター、ボイスコイルモーター、ローレンツ力を利用して駆動力を生じるリニアモーター、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、一つ以上の駆動機を含むことができる。

フォトリソグラフィシステムでは、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リニアモーター（米国特許番号５，６２３，８５３号又は５，５２８，１１８号参照）が使用される時、リニアモーターは、エアベアリングを使用した空気浮上型、又はローレンツ力又はリアクタンス力を利用した磁気浮上型のどちらにすることもできる。また、ステージは、ガイドに沿って移動可能であってもよく、あるいはガイドを使用しないガイドレスタイプのステージであってもよい。許容される範囲において、米国特許番号５，６２３，８５３及び５，５２８，１１８における開示をここに援用し、本文の記載の一部とする。

あるいは、これらのステージの一つは平面モーターで駆動しうる。平面モーターは、２次元配置された複数の磁石を有するマグネットユニット及び対向位置に２次元配置された複数のコイルを有する電機子コイルユニットによって生じる電磁力によってステージを駆動する。この型式の駆動システムでは、マグネットユニット及び電機子コイルユニットの
一方がステージベース（ステージ基盤）に接続され、他方がステージの移動平面側に取り付けられる。

上記のようなステージの移動は、フォトリソグラフィシステムの性能に影響を与えうる反力を生じる。ウェハ（基板）ステージの動作によって生じる反力は、米国特許第５，５２８，１００号及び特開平８−１３６４７５に記載されているようなフレーム部材の使用によって機械的に床（地面）に伝達できる。また、レチクル（マスク）ステージの動作によって生じる反力は、米国特許第５，８７４,８２０号及び特開平８−３３０２２４に記載されているようなフレーム部材によって機械的に床（地面）に伝達できる。許容される範囲において、米国特許番号５，５２８，１００及び５，８７４，８２０及び特開平８−３３０２２４における開示をここに援用し、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又は別の基準に対するレチクル２８及びウェハ３０の移動をモニターする。この情報により、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を正確に位置付けることができ、デバイスステージアセンブリ２０を制御してウェハ３０を正確に位置付けることができる。測定システム２２の設計は変更可能である。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／又はその他の測定デバイスを利用できる。

制御システム２４は、測定システム２２から情報を受信し、ステージ移動アセンブリ１８、２０を制御してレチクル２８及びウェハ３０を正確に位置付ける。また、制御システム２４は、環境システム２６の構成要素の動作を制御できる。制御システム２４は、一つ以上のプロセッサー及び回路を含むことができる。

環境システム２６は、光学アセンブリ１６とウェハ３０のギャップ２４６（図２Ｂに図示）における環境を制御する。ギャップ２４６は、結像領域を含む。結像領域は、ウェハ３０の露光されている領域に隣接するエリア及び光エネルギーのビームが光学アセンブリ１６とウェハ３０の間を進行するエリアを含む。この設計により、環境システム２６は結像領域内の環境を制御できる。

環境システム２６によってギャップ２４６内で生成及び／又は制御される所望の環境は、ウェハ３０及び照明システム１４を含む露光装置１０の残りの構成要素の設計に従って変更可能である。例えば、制御される所望の環境は、水のような流体にすることができる。あるいは、制御される所望の環境は、別種の流体にすることができる。

図２Ａは、ウェハ３０、及び光学アセンブリ１６、デバイスステージ４２及び環境システム２６を含む、図１の露光装置１０の一部の斜視図である。

図２Ｂは、光学アセンブリ１６、デバイスステージ４２及び環境システム２６を含む、図２Ａの露光装置１０の前記一部の断面図である。図２Ｂは、光学アセンブリ１６が光学ハウジング２５０Ａ、終端光学素子２５０Ｂ、及び終端光学素子２５０Ｂを光学ハウジング２５０Ａに固定するエレメントリテーナ２５０Ｃを含むことを示す。また、図２Ｂは、終端光学素子２５０Ｂとウェハ３０のギャップ２４６を示す。一実施形態では、ギャップ２４６は約１ｍｍである。

一実施形態では、環境システム２６は、結像領域及びギャップ２４６の残部を液浸流体２４８（円で図示）で充たす。環境システム２６及び環境システム２６の構成要素の設計は変更可能である。図２Ｂに示された実施形態では、環境システム２６は、液浸流体システム２５２、流体バリア２５４、及び移送領域２５６を含む。この実施形態では、（ｉ）液浸流体システム２５２は、液浸流体２４８をギャップ２４６に送出し、且つ／又は注入
し、移送領域２５６又はその近くから液浸流体２４８を取り除き、且つ／又は液浸流体２４８が移送領域２５６を通過するのを促進し、（ｉｉ）流体バリア２５４は、ギャップ２４６付近から液浸流体２４８が流れ去るのを阻止し、（ｉｉｉ）移送領域２５６は、ギャップ２４６から流出する液浸流体２４８を移送し、且つ／又は搬送する。また、流体バリア２５４はギャップ２４６の近くにチャンバー（室）２５７を形成する。

液浸流体システム２５２の設計は変更可能である。例えば、液浸流体システム２５２は、ギャップ２４６及びチャンバー２５７、光学アセンブリ１６の縁、又はその近くの１箇所又は数箇所に、及び／又は光学アセンブリ１６とウェハ３０の直接的な間に、液浸流体２４８を注入できる。さらに、液浸流体システム２５２は、デバイス３０、ギャップ２４６及び／又は光学アセンブリ１６の縁又はその近くの１箇所若しくは数箇所で、液浸流体２４８の除去及び／又は排出を支援できる。

図２Ｂに示される実施形態では、液浸流体システム２５２は、光学アセンブリ１６の周囲近くに位置する一つ以上のインジェクタノズル２５８（一つのみ図示）及び液浸流体源２６０を含む。図２Ｃは、一つのインジェクタノズル２５８を更に詳細に示す。この実施形態では、各インジェクタノズル２５８は、液浸流体源２６０と流通（連通）しているノズルアウトレット２６２を含む。適当な時に、液浸流体源２６０は、チャンバー２５７中に放出される液浸流体２４８を一つ以上のノズルアウトレット２６２に供給する。

図２Ｂ及び図２Ｃは、チャンバー２５７内の液浸流体２４８がウェハ３０の上側に在ることも示している。液浸流体２４８はギャップ２４６に流れ込む。さらに、ウェハ３０が光学アセンブリ１６の下方を移動する時、ウェハ３０上面付近の液浸流体２４８はウェハ３０によりギャップ２４６中に引き込まれる。

一実施形態では、流体バリア２５４は、ギャップ２４６の周りにチャンバー２５７を形成し、ギャップ２４６からの液浸流体２４８の流量を制限し、ギャップ２４６を液浸流体２４８で満たした状態に維持することを支援し、ギャップ２４６から漏出する液浸流体２４８の回収を容易にする。一実施形態では、流体バリア２５４は、ギャップ２４６及び光学アセンブリ１６底部の周りを囲み、その周り全体に渡って配置されている。さらに、一実施形態では、流体バリア２５４は、光学アセンブリ１６の中央に位置付けられたウェハ３０及びデバイスステージ４２の上の領域に液浸流体２４８を閉じ込める。あるいは、例えば、流体バリア２５４を、ギャップ２４６の一部のみの周りに配置することができ、又は流体バリア２５４を光学アセンブリ１６に対して偏心させることができる。

図２Ｂ及び図２Ｃに示された実施形態では、流体バリア２５４はコンテインメントフレーム２６４及びフレーム支持体２６８を含む。この実施形態では、コンテインメントフレーム２６４は概して環状のリング形状であり、ギャップ２４６を囲んでいる。また、この実施形態では、コンテインメントフレーム２６４は、頂面２７０Ａ、ウェハ３０に面する反対側の底面２７０Ｂ、ギャップ２４６に面する内面２７０Ｃ、及び外面２７０Ｄを有する。さらに、この実施形態では、流体バリア２５４は、移送領域２５６を受け入れる流路２７２を有する。例として、流路２７２は環状にすることができる。

なお、「頂」及び「底」という用語は単に便宜上使用されているだけであり、コンテインメントフレーム２６４の向きは回転できる。また、コンテインメントフレーム２６４は他の形状をとることができる。例えば、コンテインメントフレーム２６４は、矩形フレーム形状、八角フレーム形状、楕円フレーム形状又は別の好適な形状をとることができる。

フレーム支持体２６８は、ウェハ３０及びデバイスステージ４２の上方で、装置フレーム１２、別の構造体及び／又は光学アセンブリ１６にコンテインメントフレーム２６４を
接続して支持する。一実施形態では、フレーム支持体２６８は、コンテインメントフレーム２６４の全重量を支持する。あるいは、例えば、フレーム支持体２６８は、コンテインメントフレーム２６４の重量の一部のみを支持できる。一実施形態では、フレーム支持体２６８は、一つ以上の支持アセンブリ２７４を含むことができる。例えば、フレーム支持体２６８は、３個の離れた支持アセンブリ２７４（図２Ｂに２個のみ示す）を含むことができる。この実施形態では、各支持アセンブリ２７４は、光学アセンブリ１６とコンテインメントフレーム２６４の内面２７０Ｃの間に延在する。

一実施形態では、各支持アセンブリ２７４は、コンテインメントフレーム２６４を光学アセンブリ１６に堅く固定するマウントである。あるいは、例えば、各支持アセンブリは、コンテインメントフレーム２６４をフレキシブルに支持するフレクシャであり得る。ここでは、用語「フレクシャ」は、ある方向に比較的高い剛性を有し、他の方向に比較的低い剛性を有する部品を意味する。一実施形態では、複数のフレクシャは、（ｉ）Ｘ軸及びＹ軸の方向に比較的硬く、（ｉｉ）Ｚ軸の方向に比較的フレキシブルであるように、協働する。この実施形態では、複数のフレクシャは、Ｚ軸に沿ったコンテインメントフレーム２６４の動作を許容し、Ｘ軸及びＹ軸に沿ったコンテインメントフレーム２６４の動作を抑制することができる。

あるいは、例えば、各支持アセンブリ２７４は、ウェハ３０及びデバイスステージ４２に対してコンテインメントフレーム２６４の位置を調整するためのアクチュエータとすることができる。この実施形態では、フレーム支持体２６８は、コンテインメントフレーム２６４の位置をモニターするフレーム測定システム（図示されない）を含むこともできる。例えば、フレーム測定システムは、Ｚ軸に沿った、Ｘ軸周りの、且つ／又はＹ軸周りのコンテインメントフレーム２６４の位置をモニターすることができる。この情報により、支持アセンブリ２７４を、コンテインメントフレーム２６４の位置調整に使用できる。この実施形態では、支持アセンブリ２７４は、コンテインメントフレーム２６４の位置を能動的に調整できる。

また、図２Ｂ及び図２Ｃは移送領域２５６をより詳細に示す。この実施形態では、移送領域２５６は、実質的に環状円板の形状で、ギャップ２４６を囲み、実質的に光学アセンブリ１６と同心である基板２７５である。あるいは、例えば、基板２７５は、楕円フレーム形状、矩形フレーム形状又は八角形フレーム形状を含む別の形状にすることができる。あるいは、例えば、移送領域２５６は、ギャップ２４６の一部を囲むように協働する複数の基板片、及び／又は実質的に同心の複数の基板を含むことができる。

移送領域２５６の寸法は、所望の液浸流体回収率を達成するように選択できる。

さらに、この実施形態では、移送領域２５６は、コンテインメントフレーム２６４の底面２７０Ｂ又はその近くに固定されており、移送領域２５６の上に隣接した除去チャンバー２７６をコンテインメントフレーム２６４と共に形成している。また、図２Ｃに示されているように、移送領域２５６は除去チャンバー２７６に隣接した第一表面２７８Ａと、デバイス３０及びギャップ２４６に隣接した反対側の第二表面とを有する。

この実施形態では、移送領域２５６は、コンテインメントフレーム２６４とウェハ３０やデバイスステージ４２の間を流れる液浸流体２４８の少なくとも一部を捕え、保持し、且つ／又は吸収する。移送領域２５６で使用される材料の種類は変更することができる。一実施形態では、基板２７５は複数の通路２８０を含む。例えば、通路２８０は比較的小さく、ぎっしり詰まっている。

一例として、移送領域２５６は、毛管作用によって液浸流体２４８を運ぶ多数の細孔、
及び／又は隙間を有する多孔性材料とすることができる。この実施形態では、通路２８０は、毛管力が液浸流体２４８を細孔に引き込むのに十分なほど小さくすることができる。好適な材料の例は、金属、ガラス又はセラミックから形成されたウィック型構造を含む。好適なウィック型構造は、互いにつながった小さい通路の網を有するあらゆる材料を含み、ガラス繊維織物、焼結された金属粉末、スクリーン（網）、ワイヤーメッシュ、又はあらゆる材料の溝を含むが、これらに限定されない。移送領域２５６は親水性にすることができる。

一実施形態では、移送領域２５６は約２０〜２００ミクロンの孔径を有する。他の非排他的な実施形態では、移送領域２５６は、少なくとも約４０、８０、１００、１４０、１６０又は１８０の多孔度を有することができる。

ある実施形態では、比較的大きい流量の許容量が要求される。より大きい流量に対応するには、より高い多孔度の材料が移送領域２５６に必要となる場合もある。移送領域２５６の多孔度の選択は、移送領域２５６の全体のフローレートの要件に依存する。より大きな全体のフローレートは、より高い多孔度を有する移送領域２５６を使用すること、移送領域２５６の厚さを減らすこと、又は移送領域２５６の表面積を増やすことによって達成できる。一実施形態では、液浸リソグラフィにおける０．３〜１．０リットル／分のフローレートで、液浸流体２４８の回収用の３０〜１５０ｃｍ²の面積をカバーするのに、４０〜１５０μｍの孔径を使用できる。多孔性材料の種類及び仕様も液浸流体２４８の使用条件と特性に依存する。

図２Ｂに戻ると、ある実施形態では、移送領域２５６の液浸流体２４８を吸収する能力（許容量）に限界がある。一実施形態では、液浸流体システム２５２は、移送領域２５６又はその近くから液浸流体２４８を取り除く流体除去システム２８２を含む。流体除去システム２８２は、移送領域２５６及び除去チャンバー２７６と流通している。この設計により、液浸流体２４８は、移送領域２５６で捕えることができ、流体除去システム２８２によって取り除くことができる。

一実施形態では、流体除去システム２８２は、移送領域２５６の頂部の第一表面２７８Ａから液浸流体２４８を除去し、移送領域２５６の底部の第二表面２７８Ｂに追加の液浸流体２４８を流入させる。例えば、流体除去システム２５２は、移送領域２５６に差圧を生成できる。一実施形態では、流体除去システム２８２は、第一表面２７８Ａにおける圧力を第二表面２７８Ｂにおける圧力より低くさせる。

液浸流体２４８を取り除くことは幾つかの異なる方法で達成でき、流体除去システム２８２の複数の実施形態を以下に述べる。

図２Ｃは、フレームギャップ２８４が（ｉ）コンテインメントフレーム２６４の底面２７０Ｂ及び移送領域２５６の第二表面２７８Ｂと、（ｉｉ）ウェハ３０及び／又はデバイスステージ４２との間に存在して、コンテインメントフレーム２６４に対するデバイスステージ４２及びウェハ３０の移動を容易としていることを示している。フレームギャップ２８４のサイズは変更することができる。一実施形態では、フレームギャップ２８４は、約０．１〜２ｍｍである。別の例では、フレームギャップ２８４は、約０．０５、０．１、０．２、０．５、１、１．５、２、３又は５ｍｍの値をとることができる。

この実施形態では、液浸流体２４８の大部分は流体バリア２５４内に閉じ込められ、周辺の漏出物の大部分は移送領域２５６によって狭いフレームギャップ２８４内で排出される。この場合、液浸流体２４８は、移送領域２５６に触れると移送領域２５６中に引き込まれ、吸収される。このように、移送領域２５６は、液浸流体２４８が環から流出するの
を抑制する。

図２Ｄは、図２Ｃに示された実施形態に幾分類似した露光装置１０Ｄの別の実施形態の部分断面図を示す。しかし、図２Ｄでは、デバイス３０Ｄ及び／又はステージ４２Ｄは、移送領域２５６Ｄの第二表面２７８ＢＤより、コンテインメントフレーム２６４Ｄの内面２７０ＣＤの方に近い、且つ／又は外面２７０ＤＤの下側２７０ＢＤの方に近い。換言すれば、下側２７８ＢＤとデバイス３０Ｄ及び／又はステージ４２Ｄとの間の距離は、第二表面２７８ＤＢとデバイス３０Ｄ及び／又はステージ４２Ｄとの間の距離より短い。

図３Ａは液浸流体源２６０の一実施形態を示す。この実施形態では、液浸流体源２６０は、（ｉ）液浸流体２４８を保持する流体リザーバ（流体容器）３８６Ａ、（ｉｉ）流体リザーバ３８６Ａと流通し、液浸流体２４８を濾過するフィルタ３８６Ｂ、（ｉｉｉ）フィルタ３８６Ｂと流通し、液浸流体２４８からあらゆる空気、汚染物質、又はガスを除去するエアレータ（通気装置）３８６Ｃ、（ｉｖ）エアレータ３８６Ｃと流通し、液浸流体２４８の温度を制御する温度制御器３８６Ｄ、例えば熱交換器又は冷却装置、（ｖ）温度制御器３８６Ｄと流通している圧力源３８６Ｅ、例えばポンプ、及び（ｖｉ）圧力源３８６Ｅと流通しているインレット及びノズルアウトレット２６２（図２Ｃに示す）と流通しているアウトレットを有する流量制御器３８６Ｆを含む。流量制御器３８６Ｆは、ノズルアウトレット２６２への圧力及び流量を制御する。

また、液浸流体源２６０は、（ｉ）ノズルアウトレットに送出される液浸流体２４８の圧力を測定する圧力センサー３８６Ｇ、（ｉｉ）ノズルアウトレット２６２への液浸流体２４８の流量を測定する流量センサー３８６Ｈ、及び（ｉｉｉ）ノズルアウトレット２６２に流れる液浸流体２４８の温度を測定する温度センサー３８６Iを含むことができる。
これらの構成要素の動作を制御システム２４（図１に示す）で制御することにより、ノズルアウトレット２６２に流れる液浸流体２４８の流量、温度及び／又は圧力を制御できる。これらのセンサー３８６Ｇ〜３８６Ｉからの情報が制御システム２４に転送されることにより、制御システム２４は液浸源３６０Ａの他の構成要素を適切に調節して、液浸流体２４８の所望の温度、流量及び／又は圧力を達成することができる。

なお、液浸流体源２６０の構成要素の配向は変更できる。さらに、一つ以上の構成要素が不要な場合もあり、幾つかの構成要素は二重にできる。例えば、液浸流体源２６０は、複数のポンプ、複数の容器、（複数の）温度制御器又はその他の構成要素を含むことができる。さらに、環境システム２６は、複数の液浸流体源２６０を含むことができる。

液浸流体２４８をギャップ２４６（図２Ｂに示す）中に注入する割合は変更可能である。一実施形態では、液浸流体２４８は、約０．５リットル／分から２リットル／分の間の割合でノズルアウトレット２６２を経由してギャップ２４６に供給される。しかし、この割合は、これらの値より大きくすることもでき、又は小さくすることもできる。

液浸流体２４８の種類は装置１０の設計要件に合うように変更できる。一実施形態では、液浸流体２４８は、脱気及び脱イオン化した水のような流体である。あるいは、例えば、液浸流体２４８は、フォンブリン（Ｆｏｍｂｌｉｎ）オイルのような過フッ化ポリエーテル（ＰＦＰＦ）のような別種の流体とすることができる。

図３Ｂは、流体除去システム３８２Ｂの第一実施形態と、流体バリア２５４の一部、移送領域２５６、ウェハ３０、及び液浸流体２４８の図を図示している。本願では、流体除去システム３８２Ｂを圧力システムとも呼ぶ。一実施形態では流体除去システム３８２Ｂは移送圧力を生成し、且つ／あるいは移送圧力を移送領域２５６の第一表面２７８Ａに加える。この実施形態では、第一表面２７８Ａと第二表面２７８Ｂとの間に差圧が存在する
ように、流体除去システム３８２Ｂは移送領域２５６の第一表面２７８Ａにおける移送圧力を維持する。他の非排他的な実施形態では、第一表面２７８Ａの移送圧力が約−１０、−１００、−５００、−１０００、−２０００、−５０００、−７０００又は−１０，０００パスカルのゲージ圧となるように、流体除去システム３８２Ｂは除去チャンバー２７６内の圧力を制御する。

図３Ｂでは、流体除去システム３８２Ｂは、（ｉ）除去チャンバー２７６内に低い室圧を生成する低圧源３９０ＢＡ、及び（ｉｉ）除去チャンバー２７６からの液浸流体２４８を捕える回収容器３９０ＢＣを含む。この実施形態では、低圧源３９０ＢＡはポンプすなわち真空源３９０ＢＤ、及びチャンバー２７６のチャンバー内の圧力を正確に制御する室圧調整器３９０ＢＥを含むことができる。他の非排他的な実施形態では、例えば、チャンバー内の圧力は約−１０、−１００、−５００、−１０００、−２０００、−５０００、−７０００又は−１０，０００パスカルのゲージ圧となるように制御される。室圧調整器３９０ＢＥを制御システム２４で制御することによりチャンバー内の圧力を制御できる。

図３Ｃは、流体除去システム３８２Ｃの別の実施形態と、流体バリア２５４の一部、移送領域２５６、ウェハ３０及び液浸流体２４８の図を図示している。この実施形態では、流体除去システム３８２Ｃは、乾燥した除去流体３９６（三角形で図示）、例えば空気を、除去チャンバー２７６を通過させ、移送領域２５６の頂部の第一表面２７８Ａを横断させる。除去流体３９６は移送領域２５６の頂部表面２７８Ａを乾燥させ、移送領域２５６から液浸流体２４８を排出する。場合により、除去流体３９６を加熱するができ、乾燥流体３９６への液浸流体２４８の流入（流量）を改善できる。換言すれば、一実施形態では、除去流体３９６は、液浸流体２４８の液浸流体温度より高い除去流体温度にある。

図３Ｃでは、流体除去システム３８２Ｃは、（ｉ）加圧された乾燥除去流体３９６の流体源３９６Ａ、（ｉｉ）乾燥除去流体３９６の温度を制御する温度制御器３９６Ｂ、（ｉｉｉ）乾燥除去流体３９６の流量を測定する流量センサー３９６Ｃ、及び（ｉｖ）乾燥除去流体３９６の温度を測定する温度センサー３９６Ｄを含む。流体源３９６Ａは、制御システム２４によって制御されるポンプを含むことができる。温度制御器３９６Ｂは、制御システム２４によって制御されるヒーターとすることができる。

図３Ｄは、流体除去システム３８２Ｄのさらに別の実施形態と、流体バリア２５４の一部、移送領域２５６、ウェハ３０及び液浸流体２４８の図を図示している。この実施形態では、移送領域２５６は流体バリア２５４の外側に延在している。さらに、流体除去システム３８２Ｃは熱源３９７を含む。熱源３９７が移送領域２５６の第一表面２７８Ａに加熱された流体３９６Ｆ（三角形で図示）を供給することにより、液浸流体２４８は沸騰して移送領域２５６から排出され、捕えられる。

なお、図３Ｂ〜３Ｄに示される流体除去システム３８２Ｂ及び３８２Ｃの構成要素の配向は変更できる。さらに、一つ以上の構成要素が不要な場合もあり、幾つかの構成要素は二重にできる。例えば、各流体除去システム３８２Ｂ、３８２Ｃ、３８２Ｄは、複数のポンプ、複数のリザーバ、（複数の）弁又は他の構成要素を含むことができる。また、環境システム２６は、複数の流体除去システム３８２Ｂ、３８２Ｃ、３８２Ｄを含むことができる。

図４は、環境システム４２６の別の実施形態の一部、ウェハ３０の一部及びデバイスステージ４２の一部の拡大図である。この実施形態では、環境システム４２６は、上で記述され、且つ図２Ａ〜２Ｃに示された対応する構成要素にいくらか類似している。しかし、この実施形態では、移送領域４５６が僅かに異なる。特に、この実施形態では、移送領域４５６の基板４７５に形成された通路４８０（二つのみ図示）は、第一表面４７８Ａと第
二表面の間で実質的に基板４７５を貫通している、間隔をあけた複数の移送孔である。

この実施形態では、例えば、基板４７５は、ガラス又は他の親水性材料のような材料で製作できる。一実施形態では、移送孔４８０は約０．１〜０．２ｍｍの直径を有することができる。しかし、ある実施形態では、移送孔はこれらの寸法より大きくすることができ、又は小さくすることができる。

この設計により、例えば、流体除去システム３８２Ｂ、３８２Ｃ（図３Ｂ及び図３Ｃに図示）の一つ以上を使用して、移送孔４８０に減圧又は部分減圧を適用できる。部分減圧は、移送領域４５６を通して液浸流体２４８を引き寄せる。

図５Ａは、光学アセンブリ５１６、デバイスステージ５４２、及び環境システム５２６を含む露光装置５１０の別の実施形態の一部の断面図である。図５Ａはウェハ３０、ギャップ５４６及び液浸流体５４８がギャップ５４６を充たしていることも示す。図５Ｂは、図５Ａの５Ｂ−５Ｂ線で囲まれた拡大部分を示す。

この実施形態では、環境システム５２６は、上記対応構成要素に幾分類似した液浸流体システム５５２、流体バリア５５４及び移送領域５５６を含む。この実施形態では、流体バリア５５４は、ギャップ５４６の周りにチャンバー５５７を形成するコンテインメントフレーム５６４、及びコンテインメントフレーム５６４を装置フレーム１２に接続して支持するフレーム支持体５６８を含む。しかし、この実施形態では、コンテインメントフレーム５６４は、（ｉ）液浸流体システム５５２の液浸流体源５６０と流通しているノズルアウトレット５６２を形成している環状第一流路５８１、（ｉｉ）環状第二流路５８３、（ｉｉｉ）環状第三流路５８５、及び（ｉｖ）移送領域５５６を受ける環状第四流路５８７を有する。この実施形態では、流路５８１、５８３、５８５、５８７は、ほぼ同心であり、光学アセンブリ５１６を中心にしている。さらに、この実施形態では、第二流路５８３は第一流路５８１を囲み、第三流路５８５は第二流路５８３を囲み、第四流路５８７は第三流路５８５を囲んでいる。しかし、流路５８１、５８３、５８５、５８７の形状、配向及び／又は位置は変更できる。

一実施形態では、液浸流体システム５５２は、チャンバー５５７に放出される液浸流体５４８を第一流路５８１及びノズルアウトレット５６２に供給する。移送領域５５６はコンテインメントフレーム５６４と共に、移送領域５５６の上側に隣接した除去チャンバー５７６を形成する。さらに、移送領域５５６は、除去チャンバー５７６に隣接する第一表面５７８Ｂと、デバイス３０及びギャップ５４６に隣接する反対側の第二表面５７８Ｂとを有する。

この実施形態では、第三流路５８５は第一除去システム５８２Ａと流通している。一実施形態では、第一除去システム５８２Ａは、液浸流体５４８を第三流路５８５に引く及び／又は引き込む減圧又は部分減圧を第三流路５８５に生成する。例えば、他の非排他的な実施形態では、第一除去システム５８２Ａは、第三流路５８５内の圧力を約−１０、−１００、−５００、−１０００、−２０００、−５０００、−７０００又は−１０，０００パスカルのゲージ圧に維持できる。

さらに、この実施形態では、第四流路５８７は第二除去システム５８２Ｂと流通している。この実施形態では、第二除去システム５８２は、移送領域５５６の頂部の第一表面５７８Ａから液浸流体５４８を取り除き、移送領域５５６の底部の第二表面５７８Ｂに追加の液浸流体５４８を流入させる。

一実施形態では、第一除去システム５８２Ａの設計は、図３Ｂ〜３Ｄに示された除去シ
ステム３８２Ｂ、３８２Ｃの一つの設計と類似することができ、且つ／又は、第二除去システム５８２Ｂの設計は、図３Ｂ〜３Ｄに示された設計の一つに幾分類似することができる。

一実施形態では、ギャップ５４６から流出する液浸流体５４８の大部分は、第三流路５８５を通して回収される。例えば、第三流路５８５は、ギャップ５４６から回収される液浸流体５４８の約８０〜９０％を回収できる。別の実施形態では、第三流路は、ギャップ５４６から回収される液浸流体５４８の少なくとも約５０、６０、７０、８０又は９０％を回収できる。この設計により、第四流路５８７を使用して、第三流路５８５で捕えられない液浸流体５４８を捕えることができる。

また、一実施形態では、環境システム５２６は、ギャップ５４６内の圧力の制御に使用できる圧力制御器５９１を含む。一実施形態では、圧力制御器５９１は、ギャップ５４６内の圧力をギャップ５４６外の圧力とほぼ等しくさせることができる。例えば、一実施形態では、第二流路が圧力制御器５９１を形成している。この実施形態では、第二流路５８３は大気圧に開放され、第三流路５８５の内側に位置する。この設計により、第三流路５８５内の負圧（減圧又は部分減圧）は光学アセンブリ５１６とウェハ３０の間の圧力に強く影響しない。

あるいは、例えば、制御圧力源５９３がギャップ５４６中に放出される制御流体５９５（三角形で図示）を第二流路５８３に供給できる。一実施形態では、制御流体５９５は、液浸流体５４８に容易に吸収されないガスとすることができる。例えば、液浸流体５４８が水の場合、制御流体５９５は水とすることができる。液浸流体５４８が制御流体５９５を吸収しない場合、又はそれに別の形で反応しない場合には、ウェハ３０の表面に泡が形成される可能性を減らすことができる。

さらに別の実施形態では、環境システム５２６は、コンテインメントフレーム５６４とウェハ３０及び／又はデバイスステージ５４２の間に流体ベアリング（図示なし）を生成するデバイスを含むことができる。例えば、コンテインメントフレーム５６４は、ベアリング流体（図示なし）のベアリング流体源（図示なし）と流通している一つ以上のベアリングアウトレット（図示なし）を含むことができる。この実施形態では、ベアリング流体源は、加圧された流体をベアリングアウトレットに供給して静的空気ベアリングを生成する。流体ベアリングはコンテインメントフレーム５６４の重量の全部又は一部を支持できる。

なお、各実施形態において、必要に応じて別の移送領域を追加できる。

概略的に図６Ａに示されるプロセスによって、上記システムを使用して半導体デバイスを製造できる。工程６０１で、デバイスの機能特性及び性能特性を設計する。次に、工程６０２で、その前の設計工程に従って、パターンを有するマスク（レチクル）を設計し、並行する工程６０３で、シリコン材料からウェハを製作する。工程６０４では、工程６０２で設計したマスクパターンを、工程６０３で製作したウェハに、本発明に従ってこれまでに記述したフォトリソグラフィシステムにより露光する。工程６０５で、半導体デバイスを組み立てる（ダイシングプロセス、ボンディングプロセス、及びパッケージングプロセスを含む）。最後に、工程６０６で、このデバイスを検査する。

図６Ｂは、半導体デバイスを製造する場合の上記工程６０４の詳細なフローチャートの例を示す。図６Ｂにおいて、工程６１１（酸化工程）で、ウェハ表面を酸化する。工程６１２（ＣＶＤ工程）で、ウェハ表面に絶縁フィルムを形成する。工程６１３（電極形成工程）で、蒸着によりウェハ上に電極を形成する。工程６１４（イオン注入工程）で、ウェハ中にイオンを注入する。上記工程６１１〜６１４はウェハ処理におけるウェハに対する前処理工程を形成し、処理要件に応じて各工程が選択される。

ウェハ処理の各段階において、上記前処理工程が完了すると、下記の後処理工程が実施される。後処理では、まず、工程６１５（フォトレジスト形成工程）で、ウェハにフォトレジストを塗布する。次に、工程６１６（露光工程）で、上記露光デバイスを使用してウェハにマスク（レチクル）の回路パターンを転写する。それから、工程６１７（現像工程）で、露光されたウェハを現像し、工程６１８（エッチング工程）で、残存フォトレジスト以外（露光された材料表面）の部分をエッチングにより除去する。工程６１９（フォトレジスト除去工程）で、エッチング後に残る不要フォトレジストを除去する。

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り多重の回路パターンを形成する。

本願に図示され且つ開示された特定の露光装置１０は、充分に目標を達成することができ、且つ本願で以前に記述した利点を十分に提供できるが、本発明の現在望ましい実施形態を単に例示するものであり、添付の請求項に記載されているもの以外で、本願に示された構造又は設計の詳細に限定するものでは無いと解されるものとする。

Claims (16)

1. 基板の表面の一部を覆う液浸液体を介して前記基板を露光する液浸露光方法であって、
   入射面側が凸状の終端光学素子の下の光路空間内の液浸液体を介して、ステージに保持された基板上に像を投影することと、
   前記基板の移動を、エンコーダを使ってモニターすることと、
   前記終端光学素子を囲むように配置されたコンテインメント部材の第１供給流路を介して前記液浸液体として水を供給することと、
   前記コンテインメント部材の第２供給流路を介して、前記コンテインメント部材と前記基板との間に水を供給することと、
   前記光路空間に対して前記第２供給流路よりも外側に配置された、前記コンテインメント部材の回収流路を介して、前記コンテインメント部材と前記基板との間に形成されるギャップから液体を回収することと、
   を含む液浸露光方法。
2. 前記光路空間の周囲において、前記コンテインメント部材の下に形成されるギャップに、前記第２供給流路を介して水が供給される請求項２記載の液浸露光方法。
3. 前記光路空間に対して前記回収流路よりも外側に配置された、前記コンテインメント部材の除去流路を介して、前記コンテインメント部材と前記基板との間に形成されるギャップから液体を除去することをさらに含む請求項１又は２記載の液浸露光方法。
4. 前記コンテインメント部材は可動に支持されている請求項１〜３のいずれか一項に記載の液浸露光方法。
5. 前記コンテインメント部材は、フレクシャを用いて可動に支持されている請求項４に記載の液浸露光方法。
6. 前記コンテインメント部材の位置はアクチュエータを用いて調整される請求項４に記載の液浸露光方法。
7. 前記コンテインメント部材の位置をモニターすることをさらに含む請求項４に記載の液浸露光方法。
   
   
8. 前記像は、レチクルに形成された回路パターンの像を含み、
   前記レチクルの移動を、エンコーダを使ってモニターすることをさらに含む請求項１〜７のいずれか一項に記載の液浸露光方法。
9. 前記終端光学素子を有する光学アセンブリは、アイソレータを用いて振動が抑制されている請求項１〜８のいずれか一項記載の液浸露光方法。
10. 前記アイソレータは、前記コンテインメント部材を支持するフレームと前記光学アセンブリとの間に配置されている請求項９記載の液浸露光方法。
11. 前記アイソレータは、前記コンテインメント部材を支持するフレームの振動によって前記光学アセンブリが振動しないように配置されている請求項９記載の液浸露光方法。
12. 前記アイソレータは、空気圧シリンダーを有する請求項９〜１１のいずれか一項記載の液浸露光方法。
13. 前記アイソレータは、アクチュエータを有する請求項９〜１２のいずれか一項記載の液浸露光方法。
14. 前記液浸液体としての水は、前記第１供給流路を介して前記コンテインメント部材と前記基板との間に形成されるギャップに供給される請求項１〜１３のいずれか一項記載の液浸露光方法。
15. 前記終端光学素子は、カタディオプトリック型の投影光学システムの一部である請求項１〜１４のいずれか一項に記載の液浸露光方法。
16. 請求項１〜１５のいずれか一項に記載の液浸露光方法を用いて基板を露光することと、
    露光された前記基板を現像することと、を含むマイクロデバイスの製造方法。

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