JP2008537356A - 傾斜したシャワーヘッドを備える液浸リソグラフィシステム - Google Patents

Abstract

液体液浸リソグラフィシステムは、投影光学系（ＰＬ）およびシャワーヘッド（６０４）を含む。投影光学系は、パターン形成されたビームで基板（Ｗ）を露光するように構成される。シャワーヘッドは、露光動作中に基板の表面から異なる距離にあるように構成された第一ノズル（６１０）および第二ノズル（６１２）を含む。
【選択図】図７

Description

本発明はリソグラフィ装置およびデバイス製造方法に関する。

リソグラフィ装置は、所望のパターンを基板に、通常は基板のターゲット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）の製造に使用可能である。このような場合、代替的にマスク、レチクル、個々に制御可能なエレメントのアレイなどとも呼ばれるパターニングデバイスを使用して、ＩＣの個々の層上に形成すべき回路パターンを生成することができる。このパターンを、基板（例えばシリコンウェーハまたはフラットパネルディスプレイ基板）上のターゲット部分（例えば１つまたは幾つかのダイの一部を備える）に転写することができる。パターンの転写は通常、基板に設けた放射感応性材料（レジスト）の層への結像により行われる。

一般的に、１枚の基板は、順次パターンが与えられる網の目状の互いに近接したターゲット部分を含んでいる。既知のリソグラフィ装置は、パターン全体をターゲット部分に１回で露光することによって各ターゲット部分が照射される、いわゆるステッパと、基板を所定の方向(「スキャン」方向）と平行あるいは逆平行にスキャンしながら、パターンを所定の方向（「スキャン」方向）に放射ビームでスキャンすることにより、各ターゲット部分が照射される、いわゆるスキャナとを具備している。パターンを基板にインプリントすることによっても、パターニングデバイスから基板へとパターンを転写することが可能である。

高度に集積された回路は小さい回路素子を必要とする。放射パターンが回路素子を成形するので、最小のフィーチャサイズは、リソグラフィ露光ステップで達成される解像度、または放射パターンを基板に投影するために使用される投影装置の解像度によって決定される。レイリー基準によれば、この解像度は投影光の波長λおよび調整係数ｋ１に正比例し、投影光学系の周縁、つまりキャプチャ角度θの正弦関数に反比例する。ここで、
解像度＝ｋ１*λ／ｓｉｎ（θ）
である。

解像度は様々な方法で縮小、つまり改善することができる。第一に、投影された光の波長λを縮小することができる。波長が短くなると、異なるタイプのフォトレジスト、および投影装置の幾つかの変更、例えば異なる光源および光フィルタ、および投影光学系の特殊レンズを使用することなどが必要となることがある。第二に、調整係数ｋ１を小さくすることによって解像度を縮小することができる。ｋ１の減少には、異なるタイプのフォトレジストおよび高精度のツールを使用する必要があることもある。第三に、周縁角度θは、投影光学系のサイズを拡大することによって増大させることができる。周縁角度θの増大の効果は、上述した正弦関数によって制限することができる。投影光の波長λを縮小する１つの方法は、液浸リソグラフィを使用することである。

リソグラフィ投影装置では、投影システムの最終要素と基板との間の空間を満たすように、基板を水などの比較的高い屈折率を有する液体に液浸することが提案されている。その要点は、より小さいフィーチャを結像可能にすることである。というのは、露光放射が、液体中の方が短い波長を有するからである。液体の効果は、システムの開口数（ＮＡ）を１より大きくすることができ、焦点深度も上げることと考えることもできる。固体粒子（例えばクォーツ）が浮遊している水などの他の液浸液が提示されている。

しかし、基板を、または基板および基板テーブルを液体の浴槽に浸すことは、スキャン露光中に加速すべき大きい塊の液体があることでもある。これには、追加のモータまたはさらに強力なモータが必要であり、液体中の乱流が望ましくない予測不能な効果を引き起こすことがある。

提案されている解決法の１つは、液体供給システムが、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ことである（基板は通常、投影システムの最終要素より大きい表面積を有する）。

液体供給システムと基板との間のギャップは、これらの要素が相互に対して動くことを可能にする。このギャップのせいで、液浸液がギャップの縁部に形成されるメニスカスを通って流れるか、それを破壊するのを防止するために、液浸液と液体供給システムの少なくとも「シャワーヘッド」またはフード部分（本明細書全体でシャワーヘッドとフードとは区別なく使用される）の間に高い表面張力がある必要がある。例えば、シャワーヘッドは、液体供給システムの入口および出口および／またはチャネルを備える部分でよい。液浸リソグラフィシステムで生じ得る問題は、液浸液と基板および液体供給システムの表面との間に小さい接触角が形成されることである。接触角とは、流体と表面の間の表面エネルギーによって規定される。小さい接触角とは、大きい毛管力を意味し、これは流体のブレイクスルーを引き起こすことがある。

液浸リソグラフィの１つの懸念は、液浸液の純粋さおよび汚染がないことを保証することに関する。一例では、液浸液は、注入システムを使用して再循環させ、液体を投影光学系と基板と抽出または吸引システムの間のボリュームに注入し、露光区域から液体を抽出して、再循環させる。しかし、液体は、例えば空気から粒子を受け取ることを通して、または露光されているフォトレジストから材料を受け取るせいで、汚染することがある。通常、汚染物質を除去するために、フィルタシステムが所定の位置にある。

再循環の実施例に関する別の懸念は、液体と基板表面の間に存在する表面張力のせいで、露光区域に注入される液体の全部が、実際に再循環されるわけではないことである。抽出／再循環システムの吸引圧力を使用して、液体の大部分は抽出できるが、液体の多少の小滴は、その汚染物質とともに基板の表面に残る。吸引圧力を増大させても、通常は特定の点を越え役にたたない。なぜなら、これが再循環速度を上昇させるが、増大した吸引圧力は、液体の表面張力によって引き起こされる問題に対応しないからである。

液浸リソグラフィのさらなる懸念は、特定のスキャン速度より上では、基板がスキャン方向にメニスカスから薄膜（または小滴）を引っ張る、つまりメニスカスの破壊を引き起こすことである。メニスカスの高さを減少させて（例えばギャップを減少させて）、破壊が生じる速度を上げて、スキャンを高速化することができ、これは幾つかの効果を有することができる。第一に、第一水分損（例えばメニスカス破壊点）の瞬間が、さらに高いスキャン速度へとシフトする。第二に、失われる水分の量が減少し、ここで水膜の高さ〜メニスカスの高さ*スキャン速度∧（２／３）である。メニスカスから水分が失われる時は常に、「エアナイフ」を使用して、失われた水分を保持することができる。ギャップの減少で通常は満足できるが、他の問題が発生することがある。

エアナイフを通過する水の量は、基板表面上の空気の圧力勾配によって決定される。ギャップのサイズが減少すると、圧力勾配が高くなり、これは水分損の減少につながることができる。したがって、プラス側では、フードと基板の間のギャップが小さくなり、水分損が減少する。しかし、ギャップの縮小には幾つかの負の効果もある。第一に、基板表面上の空気速度が上昇することがあり、これは表面からの水分の蒸発を増加させて、基板の冷却を強化することがあり、これは望ましくない。第二に、エアナイフは、エアナイフの外側に「外方向の」水を保持することができるが、（前進するメニスカスで）後方にスキャンする場合は、この水がメニスカスに「逆流」する（例えば再採取される）ことが望ましい。

したがって、必要とされているのは、実質的に全ての液浸液が抽出システムによって収集される、かつ／または液体損を減少させて、ギャップにおける液体の再採取を増加させるために、最適なサイズのギャップが形成されることを保証する液浸リソグラフィシステムおよび方法である。

本発明の１つの実施形態では、投影光学系およびシャワーヘッドを備える液浸リソグラフィシステムが提供される。投影光学系は、パターン形成されたビームを基板へと誘導する。シャワーヘッドは、投影光学系と基板の間に液体の流れを送出する。シャワーヘッドは、基板から異なる距離に配置された第一ノズルおよび第二ノズルを含む。

本発明の別の実施形態では、投影光学系および第一および第二ノズルを備える液浸リソグラフィシステムが提供される。投影光学系は、基板を露光するように構成される。第一および第二ノズルは、基板から異なる距離に配置される。

本発明のさらに別の実施形態では、液体液浸リソグラフィシステムは、基板を露光する投影光学系、および投影光学系と基板の間に傾斜した液体の流れを送出する注入ノズルおよび回収ノズルを含む。１つの実施例では、液体の流れを基板に対して約０．０６度または約１度から２度傾斜することができる。

本発明のさらなる実施形態では、露光システムは、光が伝播する順序で、放射源、コンデンサレンズ、マスク（またはコントラストデバイス）、および投影光学系を含む。液体送出システムが、投影光学系の下の露光区域に液体を提供する。露光システムは、液体の傾斜液体流を提供する手段も含む。

本発明のさらなる実施形態では、露光システムは、光が伝播する順序で、放射源、コンデンサレンズ、マスク、および投影光学系を含む。液体送出システムが、基板の露光区域に液体を提供する。基板は水平に対して傾斜している。

本発明のさらなる実施形態、特徴および利点、さらに本発明の様々な実施形態の構造および動作について、添付図面を参照しながら、以下で詳細に説明する。

本明細書に組み込まれ、その一部を形成する添付図面は、本発明の１つまたは複数の実施形態を示し、さらに説明とともに、本発明の原理を説明し、当業者が本発明を作成し、利用できるようにする働きをする。

次に、添付図面を参照しながら、本発明について説明する。図面では、同様の参照番号は同一の、または機能的に類似した要素を示す。また、参照番号の最左桁は、参照番号が最初に図示された図面を識別することができる。

特定の形状および構成について検討するが、これは例示的目的のためにのみ検討することを理解されたい。本発明の精神および範囲から逸脱することなく、他の形状および構成を使用できることは当業者には明白である。本発明は様々な他の用途でも使用できることは当業者には明白である。

本発明の発明者は、非常に予想外の現象を発見した。つまり、液浸リソグラフィシステムに流入した液体を傾斜させると、その傾斜、およびそれに対応して重力が液体の流れに及ぼす効果は、液体に作用する残留表面張力を克服するのに十分である。したがって、このような傾斜した構成では、露光区域の特定部分の液浸液の貯留を実質的に減少させるか、解消し、汚染の可能性を低下させることができる。傾斜は、静的傾斜でも動的傾斜でもよい。追加的または代替的に、傾斜によって、フードの両側でフードと基板の間のギャップを最適の寸法にすることができ、スキャン方向でギャップのメニスカスによる水分損を減少させ、スキャン方向が逆転した場合に、メニスカスでの水分の再採取量を増加させることができる。

図１は、本発明の一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、照明システム、支持構造体、基板テーブル、および投影システムを備える。照明システム（イルミネータ）ＩＬは、放射ビームＰＢ（例えばＵＶ放射またはＤＵＶ放射）を調節する。支持構造体（例えばマスクテーブル）ＭＴは、パターニングデバイス（例えばマスク）ＭＡを支持し、特定のパラメータに従ってパターニングデバイスを正確に位置決めするように構成された第一位置決め装置ＰＭに接続される。基板テーブル（例えばウェーハテーブル）ＷＴは、基板（例えばレジストコートウェーハまたはフラットパネル基板）Ｗを保持し、特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に構成された第二位置決め装置ＰＷに接続される。投影システム（例えば屈折投影レンズシステム）ＰＬは、パターニングデバイスＭＡによって放射ビームＰＢに与えられたパターンを基板Ｗのターゲット部分Ｃ（例えば１つまたは複数のダイを含む）に投影する。

照明システムは、放射の誘導、成形、または制御を行うための、屈折、反射、磁気、電磁気、静電気型等の光学コンポーネント、またはその任意の組合わせなどの種々のタイプの光学コンポーネントを含んでいてもよい。

支持構造体は、パターニングデバイスの方向、リソグラフィ装置の設計等の条件、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。この支持構造体は、パターニングデバイスを保持するために、機械的、真空、静電気等のクランプ技術を使用することができる。支持構造体は、例えばフレームまたはテーブルでよく、必要に応じて固定式または可動式でよい。支持構造体は、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確実に所望の位置にくるようにできる。本明細書において「レチクル」または「マスク」という用語を使用した場合、その用語は、より一般的な用語である「パターニングデバイス」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」という用語は、基板のターゲット部分にパターンを生成するように、放射ビームの断面にパターンを与えるために使用し得る任意の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。ここで、放射ビームに与えられるパターンは、例えばパターンが位相シフトフィーチャまたはいわゆるアシストフィーチャを含む場合、基板のターゲット部分における所望のパターンに正確には対応しないことがある点に留意されたい。一般的に、放射ビームに与えられるパターンは、集積回路などのターゲット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、バイナリマスク、レベンソン型（Alternating）位相シフトマスク、ハーフトーン型（Attenuated）位相シフトマスクのようなマスクタイプ、さらには様々なハイブリッド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として、小さなミラーのマトリクス配列を使用し、そのミラーは各々、入射する放射ビームを異なる方向に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」という用語は、例えば使用する露光放射、または液浸液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、またはその任意の組合せを含む任意の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」という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」という用語と同義と見なされる。

ここに示している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）またはそれ以上の基板テーブル（および／または２つ以上の支持構造体）を有するタイプでよい。このような「マルチステージ」機械においては、追加のテーブルまたは支持構造体を並行して使用するか、１つまたは複数の他のテーブルまたは支持構造体を露光に使用している間に１つまたは複数のテーブルまたは支持構造体で予備工程を実行することができる。

図１を参照すると、イルミネータＩＬは放射源ＳＯから放射ビームを受ける。放射源とリソグラフィ装置とは、例えば放射源がエキシマレーザである場合に、それぞれ別々の構成要素であってもよい。このような場合、放射源はリソグラフィ装置の一部を形成すると見なされず、放射ビームは、例えば適切な誘導ミラーおよび／またはビームエクスパンダなどを備えるビームデリバリシステムＢＤの助けにより、放射源ＳＯからイルミネータＩＬへと渡される。他の事例では、例えば放射源が水銀ランプの場合は、放射源がリソグラフィ装置の一体部分であってもよい。放射源ＳＯおよびイルミネータＩＬは、必要に応じてビームデリバリシステムＢＤとともに放射システムと呼ぶことができる。

イルミネータＩＬは、放射ビームの角度強度分布を調節するアジャスタＡＤを備えていてもよい。通常、イルミネータの瞳面における強度分布の外側および／または内側半径範囲（一般にそれぞれ、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、イルミネータＩＬは、インテグレータＩＮおよびコンデンサＣＯなどの他の種々のコンポーネントを備えていてもよい。また、イルミネータを用いて放射ビームを調整し、その断面にわたって所望の均一性と強度分布とが得られるようにしてもよい。

放射ビームＰＢは、支持構造体（例えばマスクテーブル）ＭＴ上に保持されたパターニングデバイス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。放射ビームＰＢはパターニングデバイスＭＡを通り抜けて、基板Ｗのターゲット部分Ｃ上にビームを集束する投影システムＰＬを通過する。以下でさらに説明する液浸フードＩＨが、投影システムＰＬの最終要素と基板Ｗの間のスペースに液浸液を供給する。

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センサ）の助けにより、基板テーブルＷＴを、例えば放射ビームＰＢの経路において様々なターゲット部分Ｃに位置決めするように正確に移動できる。同様に、第一位置決め装置ＰＭおよび別の位置センサ（図１には明示されていない）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、またはスキャン中に、放射ビームＰＢの経路に対してパターニングデバイスＭＡを正確に位置決めすることができる。一般的に、支持構造体ＭＴの移動は、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）の助けにより実現できる。同様に、基板テーブルＷＴの移動は、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できる。

ステッパの場合（スキャナとは対照的に）、支持構造体ＭＴをショートストロークアクチュエータのみに接続するか、固定してもよい。パターニングデバイス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、専用のターゲット位置を占有するが、ターゲット部分の間のスペースに配置してもよい（スクライブレーンアラインメントマークとして知られる）。同様に、パターニングデバイスＭＡ上に複数のダイを設ける状況では、パターニングデバイスアラインメントマークをダイ間に配置してもよい。

図示のリソグラフィ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、支持構造体ＭＴおよび基板テーブルＷＴは、基本的に静止状態に維持される一方、放射ビームに与えたパターン全体が１回でターゲット部分Ｃに投影される（すなわち１回の静止露光）。次に、別のターゲット部分Ｃを露光できるように、基板テーブルＷＴがＸ方向および／またはＹ方向に移動される。ステップモードでは、露光フィールドの最大サイズによって、１回の静止露光で像が形成されるターゲット部分Ｃのサイズが制限される。

２．スキャンモードにおいては、支持構造体ＭＴおよび基板テーブルＷＴは同期的にスキャンされる一方、放射ビームに与えられたパターンをターゲット部分Ｃに投影する（つまり１回の動的露光）。支持構造体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求めることができる。スキャンモードでは、露光フィールドの最大サイズによって、１回の動的露光におけるターゲット部分の（非スキャン方向における）幅が制限され、スキャン動作の長さによってターゲット部分の（スキャン方向における）高さが決まる。

３．別のモードでは、支持構造体ＭＴはプログラマブルパターニングデバイスを保持して基本的に静止状態に維持され、基板テーブルＷＴを移動またはスキャンさせながら、放射ビームに与えられたパターンをターゲット部分Ｃに投影する。このモードでは、一般にパルス状放射源を使用して、基板テーブルＷＴを移動させる毎に、またはスキャン中に連続する放射パルスの間で、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利用できる。

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利用できる。

図２および図３は、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ている。図２および図３に示すように、投影システムＰＬの下の暗くなった区域として図示された液体は、少なくとも１つの入口ＩＮによって基板Ｗ上へと、投影システムＰＬの最終要素に対する基板Ｗの（矢印で示した）移動方向に沿って供給される。液体は、投影システムＰＬの下を通過した後に少なくとも１つの出口ＯＵＴによって除去される。つまり、基板Ｗが−Ｘ方向にて要素の下方でスキャンされると、液体が要素の＋Ｘ側（この観点では右側）にて供給され、要素の−Ｘ側（この観点では左側）にて取り上げられる。

図２は、液体が入口ＩＮを介して供給され、低圧源に接続された出口ＯＵＴによって要素の他方側で取り上げられる構成を概略的に示したものである。図２の図では、液体が投影システムＰＬの最終要素に対する基板Ｗの動作方向（矢印で示す）に沿って供給されるが、こうである必要はない。

最終要素の周囲に配置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る。例えば、図３にその構成が図示されている。この例では、各側に４組の入口と出口が、投影システムＰＬの最終要素の周囲の規則的パターンで設けられている。

図４は、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ている。この例では、局所的液体供給システムが図示されている。液体は、投影システムＰＬの各側にある２本の溝入口ＩＮによって供給され、入口ＩＮの外側に放射状に配置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、中心に穴があり、投影される投影ビームが通る板に配置することができる。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、これによって投影システムＰＬと基板Ｗの間に液体の薄膜の流れが生じる。どの組合せの入口ＩＮと出口ＯＵＴ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（他の組合せの入口ＩＮおよび出口ＯＵＴは活動していない）。

図５は、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ている。この例では、局所的な液体供給システムの解決法を備えたリソグラフィデバイスが、投影システムＰＬの最終要素と基板テーブルＷＴの間のスペースの境界の少なくとも一部に沿って延在する液体封じ込め構造１２を、液体供給システムに提供する。液体封じ込め構造１２は、ＸＹ面では投影システムＰＬに対して実質的に静止しているが、Ｚ方向（光軸の方向）には多少の相対的運動がある。ある実施形態では、液体封じ込め構造１２と基板Ｗの表面の間にシールが形成される。

一例では、リザーバ１０が投影システムＰＬの像フィールドの周囲で基板Ｗに対して非接触シールを形成し、したがって液体１１が封じ込められ、基板Ｗの表面と投影システムＰＬの最終要素との間のスペースを満たす。リザーバ１０は、投影システムＰＬの最終要素の下方に配置され、それを囲む液体封じ込め構造１２によって形成される。液体１１は、投影システムＰＬの下方のスペース内、および液体封じ込め構造１２内に運ばれる。液体封じ込め構造１２は、投影システムＰＬの最終要素よりわずかに上まで延在し、液体レベルは最終要素の上まで上昇して、したがって液体１１のバッファが提供される。液体封じ込め構造１２は、ある実施形態ではその上端が投影システムＰＬまたはその最終要素の形状に非常に一致することができ、例えば円形でよい内周を有する。底部では、内周は像フィールドの形状に非常に一致し、例えば長方形であるが、そうである必要はない。

一例では、液体１１は液体封じ込め構造１２の底部と基板Ｗの表面との間のガスシール１６によってリザーバ１０内に封じ込められる。ガスシール１６は気体によって形成される。様々な例で、気体は空気、合成空気、Ｎ₂または別の不活性ガスでよく、圧力下で入口１５を介して液体封じ込め構造１２と基板Ｗの間のギャップに提供され、出口１４を介して抽出される。ガス入口１５への過剰圧力、出口１４への真空のレベル、およびギャップの幾何学的形状は、液体を封じ込める内側への高速の気体流があるように構成される。バリア部材１２と基板Ｗの間で液体にかかる気体の力は、空間１１に液体を収容させる。このようなシステムが、２００５年１０月４日に発行され、参照により全体が本明細書に組み込まれる米国特許第６，９５２，２５３号で開示されている。

参照により全体が本命最初に組み込まれる欧州特許出願第０３２５７０７２．３号では、ツインまたはデュアルステージ液浸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、基板を支持するために２つのテーブルを設けられている。第一位置にあるテーブルで、液浸液がない状態でレベリング測定を実行し、液浸液が存在する第二位置にあるテーブルで、露光を実行する。あるいは、装置は、１つのテーブルのみを有してもよい。

例示的な傾斜構成
図６は、本発明の一実施形態によるリソグラフィシステムの部分６００をさらに詳細に示す。部分６００は、投影光学系ＰＬの最終要素または下方部分、フードまたはシャワーヘッド６０４（本明細書を通して区別なく使用される）、基板ステージＷＴによって支持された基板Ｗ、任意選択の制御装置６０６、および任意選択の記憶装置６１０を含む。図６は、傾斜した構成がある液浸リソグラフィシステムの部分のこの実施形態の断面図（上）および平面図（下）の両方を示す。

シャワーヘッド６０４は第一ノズル６１０および第二ノズル６１０を含む。傾斜した構成を使用する場合、以下で検討するように、ある瞬間におけるノズル６１０または６１２の動作および／または配置は、ノズル６１０または６１２のどちらが矢印Ｓで示すスキャン方向Ｓで「先行」し、どちらが「追従」するかに基づくことができる。図示の例では、スキャン方向Ｓが図示の状態で、「追従」ノズルはノズル６１０であり、「先行」ノズルは６１２である。投影光学系ＰＬの最終要素６０２は、基板Ｗの表面６１４上に位置する。投影光学系ＰＬの最終要素６０２は、例えばプリズム、またはレンズ、ガラス窓などでよい。この例では、露光区域にある注入ノズル６１０および回収ノズル６１２には様々な高さがあり、例えば各ノズル６１０および６１２から基板Ｗの表面６１４までの距離であり、これは図７にさらに詳細に図示されている。異なる高さの結果である高さの差は、傾斜した構成を引き起こすことがある。

一例では、シャワーヘッド６０４を傾斜すると、シャワーヘッド６０４の両側でシャワーヘッド６０４と基板Ｗの間のギャップ寸法を最適にすることができ、これによってスキャン方向Ｓでの水分損を減少させ、スキャン方向が逆転した場合に、水分の再採取を増加させることができる。例えば、シャワーヘッド６０４と基板Ｗとの間のギャップは、約１００ミクロンでよく、各ノズルは合計で１００ミクロンの傾斜になるように、反対方向に５０ミクロン傾斜することができる。傾斜は９０ｍｍを超えてよく、それは約１／１０００の比率を生成する（行程からの立ち上がり）。この比率で約１ｍｒａｄまたは０．０６°の傾斜になり、これはシャワーヘッド６４０の両側でギャップサイズを最適化するのに十分である。

別の例では、再循環動作中に基板Ｗが図示のようにスキャン方向Ｓに動くと、液体の流れが第一ノズル６１０（例えば注入ノズル）を通って露光区域に入り、ノズル６１０よりは基板Ｗの表面６１４近くに離間された第二ノズル６１２（例えば回収または吸引ノズル）を通して出る。一例では、投影光学系ＰＬの最終要素６０２と基板Ｗの表面６１４間のギャップの寸法は、約１ミリメートルであるか、または約０．５ミリメートルと約２ミリメートルの間の範囲でよい。スキャン方向が逆転すると、ノズル６１０と６１２の機能および／または位置も逆転してよい。

追加的または代替的に、ノズル６１０または６１２の一方を元の位置にしたまま、傾斜を生成するように、他方のノズル６１０または７１２を相応に上昇または下降させることが可能である。傾斜は、静止状態または動的状態で実行することができる。静止状態で実行する場合、第一または第二ノズル６１０および６１２のうち同じノズルが常に、基板Ｗの表面６１４に近い方にある。動的状態で実行する場合、第一または第二ノズル６１０または６１２のどちらが基板Ｗの表面６１４に近い方であるかは、液浸リソグラフィシステムの所定の基準に基づいて変化する。

例示的な動的動作では、個々のノズルまたは両方のノズル６１０および６１２の上昇および下降を、制御装置６０６によって生成された制御信号を通じて実行することができる。制御装置６０６は、投影光学系ＰＬおよび基板ステージＷＴから信号を受信することができ、この信号はスキャンの特徴、例えばスキャン速度またはスキャン方向に対応する。スキャンの特徴に基づいて、制御装置６０６は、シャワーヘッド６０４が基板ステージＷＴに対して傾斜するように、制御信号を生成し、シャワーヘッド６０４および基板ステージＷＴの一方または両方を制御することができる。これによって、液浸液の傾斜した流れが可能になる。

追加的または代替的に、シャワーヘッド６０４と基板Ｗの間の傾斜角度および／または傾斜方向を、スキャンの検出された特徴に関連させることができる。例えば、求めたスキャン速度を所定の傾斜角度と相互に関連させることができ、これを任意選択の記憶装置６０８に記憶することができる。追加的または代替的に、傾斜角度は、校正動作中に求めた情報に基づくか、リソグラフィシステム６００の固有の特徴に基づいて計算することができ、これを記憶装置６０８の検索テーブルに記憶することができる。

図７は、図６に示した傾斜ノズル構成の拡大図を示す。一例では、シャワーヘッド６０４の底面を角度αで傾斜させることができ、これはギャップ距離を最適にするためには約０．０６°および／または再循環効率を向上させるには約１から２°でよい。再循環の体系では、この実施形態では第二ノズル６１２である抽出ノズルを、投影光学系ＰＬの最終要素６０２の底面７２２から距離５だけ下方に配置する（図の左手側参照）。

図８は、図７と同様の液体液浸リソグラフィシステム６００の露光区域の別の図である。しかし、図８は装置が実際に動作中である場合のように、露光区域の液浸液８３０も示す。図８は、取り出し圧力ｐ_wなどのリソグラフィシステムのパラメータ、および以下でさらに検討する２つのメニスカス領域を含む２つの領域ＡおよびＢも示す。

図９は、図９のメニスカス領域Ａを示し、これはギャップ高さを指す高さ「ｈ」、および外側のメニスカス形状を含む。メニスカスに隣接する液浸液８３０の圧力（ｐｍ）は、表面張力の効果で減少し得る。この位置における正確な圧力は、メニスカスの詳細な形状によって決定され、接触角に関連する効果を含む。しかし、この圧力低下の大きさの程度の推定値は下式によって与えられる。
ｐ_m＝ｐ_amb−ｐ_ｗ−(4σ/ｈ）
ここでｐ_ambは周囲圧力、ｐ_wは引き出し圧力、σは表面張力、ｈはギャップ高さである（図９参照）。参照により全体が本明細書に組み込まれるJ. FayのIntroduction to Fluid Mechanics（MIT Press、マサチューセッツ州ケンブリッジ（１９９４））を概ね参照されたい。

図１０は、シャワーヘッド６０４と基板Ｗの間にギャップ高さ「Ｈ」がある図８の領域Ｂを示す。

メニスカスは内向きの形状であることに留意されたい。液体中の圧力は下式によって与えられる。
ｐ_M＝ｐ_amb−ｐ_ｗ−(4σ/H）

Ｈ＞ｈ，ｐ_M＞ｐ_mであるので、液体は大きい方のギャップがある側から流れ始める。

図１１は、図６から図１０に示した実施形態の別の図であり、この場合は３次元等角図である。図１１には、投影システムＰＬ（一部のみ図示）の下方に配置された基板Ｗが図示されている。図にはシャワーヘッド６０４が見え、液浸液８３０が投影光学系ＰＬの下方を流れている。

再び図６を全体的に参照すると、追加的または代替的に基板Ｗを傾斜することによって傾斜効果を達成することが可能である。例えば、これは制御装置６０６を使用して基板ステージＷＴを制御することによって実行することができる。通常、基板Ｗは実質的に（図示の見方に対して）水平に維持されて、良好な像品質を保証する。しかし、基板Ｗが所定の量、例えばほぼ以上で検討した傾斜角度だけ傾斜するように、基板ステージＷＴまたは別の同等の装置を使用して基板Ｗを傾斜させることが可能である。以上で検討したように、液体が注入ノズルから抽出ノズルへの方向に流れる、および／またはシャワーヘッド６０４と基板Ｗの間に最適なギャップ高さが可能であるように、傾斜を実行することができる。

追加的または代替的に、リソグラフィシステムの傾斜を実行することができる。このような方法は、リソグラフィシステム全体の傾斜は望ましくない、または機械的に問題になることがあるので、上述した実施形態よりも実現することが複雑になることがある。しかし、リソグラフィシステム全体のこのような傾斜は、同じ目的を達成することができる。つまり抽出するための吸引圧力がなくても、液体の流れの方向を生成することができる。

追加的または代替的に、空気または気体の強制流を使用して、傾斜効果をシミュレートすることができる。例えば、注入および抽出ノズル６１０および／または６１２が相互に同一水準であっても、第一ノズル６１０から第二ノズル６１２へ、またはその逆の方向での空気または気体の圧力勾配が同様の効果を達成することもできる。つまり、液体の流れを妨げる表面張力を克服する。

追加的または代替的に、露光中、放射源のパルス間、またはリソグラフィサイクルの他の断続的部分の間に、傾斜を制御することができる。

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には他の用途もあることを理解されたい。例えば、これは、集積光学システム、磁気ドメインメモリ用誘導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である。こうした代替的な用途に照らして、本明細書で「ウェーハ」または「ダイ」という用語を使用している場合、それぞれ、「基板」または「ターゲット部分」という、より一般的な用語と同義と見なしてよいことが、当業者には認識される。本明細書に述べている基板は、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）、メトロロジツールおよび／またはインスペクション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ことができる。

本明細書で使用する「放射」および「ビーム」という用語は、紫外線（ＵＶ）放射（例えば、３６５ｎｍ、２４８ｎｍ、１９３ｎｍ、１５７ｎｍ、１２６ｎｍの波長、または他の波長を有する）を含むあらゆるタイプの電磁放射を網羅する。

「レンズ」という用語は、状況が許せば、屈折および反射光学コンポーネントを含む様々なタイプの光学コンポーネントのいずれか、またはその組合せを指すことができる。

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、またはその内部に記憶された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は、任意の液浸リソグラフィ装置、限定されないが特に上述したタイプに、液浸液が浴の形態で提供されるか、基板の局所的表面区域にのみ提供されるかに関係なく、適用することができる。本明細書で想定するような液体供給システムは、広義に解釈されたい。特定の実施形態では、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提供する機構または構造の組合せでよい。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／または液体をスペースに提供する１つまたは複数の液体出口の組合せを備えることができる。実施形態では、スペースの表面は、基板および／または基板テーブルの一部であるか、スペースの表面が、基板および／または基板テーブルの表面を完全に覆うか、スペースが基板および／または基板テーブルを封入することができる。液体供給システムは、任意選択でさらに、液体の位置、量、品質、形状、流量または任意の他の特徴を制御する１つまたは複数の要素を含んでよい。

装置に使用される液浸液は、使用される露光放射の所望の特性および波長に従って様々な組成を有してよい。波長が１９３ｎｍの露光の場合は、超純水または水性配合物を使用してよく、この理由から、液浸液は水と呼ばれることがあり、親水性、疎水性、湿度などの水に関連する用語を使用することができる。

本文では特定のデバイス（例えば集積回路またはフラットパネルディスプレイ）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には他の用途も有することは理解されるべきである。用途は、集積回路、集積光学システム、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、ＭＥＭＳ（micro electro mechanical devices）等を含む。また、例えばフラットパネルディスプレイの場合は、この装置を使用して、例えば薄膜トランジスタ層および／またはカラーフィルタ層などの様々な層の生成を補助することができる。

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、またはその内部に記憶された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。

以上では光学リソグラフィとの関連で本発明の実施形態の使用に特に言及しているが、本発明は、インプリントリソグラフィなどの他の用途においても使用可能であり、状況が許せば、光学リソグラフィに限定されないことが理解される。インプリントリソグラフィでは、パターニングデバイスの微細構成によって、基板上に生成されるパターンが画定される。パターニングデバイスの微細構成を基板に供給されたレジストの層に押しつけ、その後に電磁放射、熱、圧力またはその組合せにより、レジストを硬化する。パターニングデバイスをレジストから離し、レジストを硬化した後にパターンを残す。

結論
以上では本発明の様々な実施形態を説明したが、これは例示によってのみ提示され、制限するものではないことを理解されたい。本発明の精神および範囲から逸脱することなく、形態および細部の様々な変更が可能であることが、当業者には明白である。したがって、本発明の幅および範囲は、上述した例示的実施形態のいずれにも制限されず、請求の範囲およびその同等物によってのみ定義されるものとする。

課題を解決するための手段および要約書の項目ではなく、発明を実施するための最良の形態の項目が、請求の範囲を解釈するために使用するものであることを理解されたい。課題を解決するための手段および要約書の項目は、本発明の発明者が想定するような本発明の１つまたは複数の例示的を述べているが、全部を述べているものではなく、したがっていかなる意味でも本発明および請求の範囲を制限するものではない。

本発明の実施形態によるリソグラフィ装置を示した図である。 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図である。 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図である。 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図である。 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図である。 本発明の１つの実施形態による傾斜シャワーヘッドを示した図である。 図６の傾斜したシャワーヘッド構成の拡大図を示す。 液体が露光区域にある液体液浸リソグラフィシステムの露光区域の別の図である。 図８のメニスカス領域Ａを示した図である。 図８のメニスカス領域Ｂを示した図である。 図６から図１０に示した実施形態の３次元等角図を示す。

Claims (17)

1. パターン形成されたビームを基板に誘導する投影光学系と、
   前記投影光学系と前記基板の間に液体の流れを送出するシャワーヘッドと
   を備え、
   前記シャワーヘッドが、前記基板から異なる距離に配置された第一ノズルおよび第二ノズルを含む、液浸リソグラフィシステム。
2. 前記液体の流れが前記基板に対して傾斜している、請求項１に記載の液浸リソグラフィシステム。
3. 前記第一ノズルから前記第二ノズルへの液体の流れの方向が、ある角度で傾斜し、前記角度が、少なくとも部分的に前記投影光学系に対する前記基板のスキャン速度に基づいている、請求項１に記載の液浸リソグラフィシステム。
4. 前記第一および第二ノズルの一方が注入ノズルであり、前記第一および第二ノズルの他方が回収ノズルであり、その機能は、前記投影光学系に対する前記基板のスキャン方向に基づいて動的に調節され、
   前記注入ノズルが前記回収ノズルよりも前記基板の表面から遠く離れている、
   請求項１に記載の液浸リソグラフィシステム。
5. 前記注入ノズルから前記回収ノズルへの方向が、前記基板に対して約０．０６度または約１から２度傾斜している、請求項１に記載の液浸リソグラフィシステム。
6. 基板を露光するように構成された投影光学系と、
   前記基板から異なる位置に配置された第一ノズルおよび第二ノズルと、
   を備える、液浸リソグラフィシステム。
7. 前記傾斜した液体の流れが、前記基板に対して約０．０６度または約１から２度傾斜している、請求項６に記載の液浸リソグラフィシステム。
8. 前記第一ノズルが、前記第二ノズルに対して前記基板から異なる距離に配置されて、前記傾斜した液体の流れを生成する、請求項６に記載の液浸リソグラフィシステム。
9. 前記基板のスキャン方向に基づいて、前記第一または第二ノズルのうちいずれを前記基板に近い方に配置するかを変更するように構成された制御装置をさらに備える、請求項８に記載の液浸リソグラフィシステム。
10. 前記制御装置は、前記基板の前記スキャン方向に基づいて、前記第一または第二ノズルの一方が前記基板に近い方に配置されるように、前記基板を動かすよう構成される、請求項９に記載の液浸リソグラフィシステム。
11. 前記制御装置は、前記基板の前記スキャン方向に基づいて、前記第一または第二ノズルの一方が前記基板に近い方に配置されるように、前記第一または第二ノズルの一方を動かすよう構成される、請求項８に記載の液浸リソグラフィシステム。
12. 投影システムを使用して、パターン形成された放射ビームを基板のターゲット部分に投影すること、
    前記投影システムと前記基板の間のスペースを液浸液で少なくとも部分的に満たすために液体供給システムを使用すること、および、
    前記基板に対してある角度で前記液体供給システムを配置することを通じて、傾斜した流れを生成すること
    を含む、方法。
13. 前記角度を、前記基板のスキャン速度に基づかせることをさらに含む、請求項１２に記載の方法。
14. 前記傾斜の方向を、前記基板のスキャン方向に基づかせることをさらに含む、請求項１２に記載の方法。
15. 前記基板が前記液体供給システムに対して傾斜するように、前記基板を動かすことをさらに含む、請求項１２に記載の方法。
16. 前記液体供給システムが前記基板に対して傾斜するように、前記液体供給システムを動かすことをさらに含む、請求項１２に記載の方法。
17. 前記液体供給システムに第一および第二ノズルを設けること、および、
    前記第一および第二ノズルの一方が前記基板の表面に近い方にあり、前記傾斜した流れを生成するように、前記第一または第二ノズルの一方を前記第一または第二ノズルの他方に対して動かすこと
    をさらに含む、請求項１２に記載の方法。

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