JP2007013151A - リソグラフィ装置及びデバイス製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】表面から浸漬液を除去する効果的手段を有する浸漬装置を提供すること。
【解決手段】浸漬式リソグラフィ装置において表面を乾燥するように構成されたガス・ナイフは、乾燥されている表面の上の液体膜内に圧力勾配が確立されるようにすることによって液体を除去するよう最適化される。
【選択図】図８

Description

本発明は、リソグラフィ装置及びデバイスを製造する方法に関する。

リソグラフィ装置は、基板、通常は基板の目標部分に所望のパターンを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）の製造に使用することができる。その場合、マスク又はレチクルとも呼ばれるパターン形成装置を使用して、ＩＣの個々の層に形成される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・ウェハ）上の（例えば、１つ又は複数のダイの一部を含む）目標部分上に転写することができる。一般に、パターンの転写は、基板上に設けられた放射感応物質（レジスト）の層上に結像することによって行われる。一般に、１つの基板は、次々とパターン形成される隣接した目標部分からなるネットワークを含む。周知のリソグラフィ装置は、１回の動作でパターン全体を各目標部分上に露光させることによってその目標部分を照射する、いわゆるステッパと、所与の方向（「走査」方向）の放射ビームを介してパターンを走査することによって各目標部分を照射し、これと同時にこの方向と平行又は逆平行に基板を走査する、いわゆるスキャナとを含む。パターンを基板上にインプリントすることによって、パターンをパターン形成装置から基板へ転写することも可能である。

リソグラフィ投影装置内で、比較的高屈折率を有する液体、例えば水の中に基板を浸漬させて、投影系の最終素子と基板との間の空間を満たすことが提案されている。露光放射は、液体内ではより短い波長を持つので、より小さいフィーチャの結像を可能とすることがこの提案の要点である。（液体の効果は、系の有効開口率（ＮＡ）を増大させ、焦点深度も増大させることとも考えることができる。）固体粒子（例えば、石英）を浮遊させた水など、他の浸漬液も提案されている。

しかし、基板或いは基板及び基板テーブルを液浴（例えば、全体を参照によって本明細書に援用する米国特許第４５０９８５２号参照）に浸すことは、走査露光中に加速しなければならない大量の液体があることを意味する。このことは、追加のモータ又はより強力なモータを必要とするので、液体内の乱流が好ましくない、且つ予期できない結果をもたらすことがある。

液体供給系が、基板の局部領域上、且つ投影系の最終素子と基板との間にのみ、液体閉じ込め系を使用して液体を供給することが、提案される解決策の１つである（一般に、基板は投影系の最終素子よりも表面積が大きい）。このような構成にするために提案されている１つの方法が、国際出願公開公報第ＷＯ９９／４９５０４号に開示されている。その全体を参照によって本明細書に援用する。図２及び図３に示すように、液体は、好ましくは最終素子に相対的な基板の移動方向に沿って、少なくとも１つの流入口ＩＮから基板上に供給され、投影系の下を通過後、少なくとも１つの流出口ＯＵＴから除去される。つまり、基板が素子の下で−Ｘ方向に走査されるにつれて、液体が素子の＋Ｘ側で供給され、−Ｘ側で吸収される。図２は、液体が流入口ＩＮを介して供給され、低圧力源に接続される流出口ＯＵＴから素子の反対側に吸収される構成を概略的に示す。図２では、液体は、最終素子に相対的な基板の移動方向に沿って供給されるが、必ずしもそうする必要はない。最終素子の周囲に、様々な向きで多数の流入口と流出口とを配置することが可能である。流出口を両側に持つ４組の流入口が、最終素子の周囲に規則的なパターンで設けられた一例を図３に示す。

浸漬式リソグラフィでは、１つ又は複数の表面が浸漬液に覆われるといった状況が多い。こうした表面の多くは、製造プロセスのさらに下流で浸漬液を取り除かなければならない。

したがって、表面から浸漬液を除去する効果的手段を有する浸漬装置を提供することが望ましい。

本発明の一態様によれば、パターン形成装置から液体を介して基板上にパターンを投影するように構成されたリソグラフィ投影装置が提供され、その装置は、基板上にガスを提供するように構成されたガス・ナイフと、ガス、液体又はそのどちらをも除去するためにガス・ナイフに隣り合う抜き取り部と、ガス・ナイフからのガス流速度を、抜き取り部内へのガス流速度の２０％の範囲内に制御するように構成された流れ調整部とを含む。

本発明の一態様によれば、パターン形成装置から液体を介して基板上にパターンを投影するように構成されたリソグラフィ投影装置が提供され、その装置は、表面にガスを提供するように構成されたガス・ナイフを含み、ガス・ナイフは、ガスを排出するための流出口を含み、流出口は、幅１０〜５０μｍ、長さ１００〜５００μｍである。

本発明の一態様によれば、パターン形成装置から液体を介して基板上にパターンを投影するように構成されたリソグラフィ投影装置が提供され、その装置は、乾燥されるべき表面にその表面に対し７０°〜８５°の角度でガスを提供するように構成されたガス・ナイフを含む。

本発明の一態様によれば、パターン形成装置から液体を介して基板上にパターンを投影するように構成されたリソグラフィ投影装置が提供され、その装置は、乾燥されるべき表面にガスを提供するように構成されたガス・ナイフと、第１の抜き取り部と、第２の抜き取り部とを含み、第１及び第２の抜き取り部は、ガス・ナイフの互いに反対側にあり、表面からガス、液体又はそのどちらをも除去するように構成される。

本発明の一態様によれば、パターン形成装置から液体を介して基板上にパターンを投影するように構成されたリソグラフィ投影装置が提供され、その装置は、表面から液体を除去するように構成されたガス・ナイフを含み、そのガス・ナイフは、液体内に圧力勾配を形成することによって液体の通過を阻止するように構成される。

本発明の一態様によれば、パターン形成された放射ビームを、浸漬液を介して基板上に投影する工程を含むデバイス製造方法が提供され、浸漬液はガス・ナイフから、ガス・ナイフに隣り合って配置された抜き取り部へのガス流によって表面から除去され、ガス・ナイフから出るガス流速度は、抜き取り部内へのガス流速度の２０％の範囲内にある。

本発明の一態様によれば、パターン形成された放射ビームを、液体を介して基板上に投影する工程を含むデバイス製造方法が提供され、液体は、ガス・ナイフの流出口から出るガス流によって表面から除去され、その流出口は、幅１０〜５０μｍ、長さ１００〜５００μｍである。

本発明の一態様によれば、パターン形成された放射ビームを、液体を介して基板上に投影する工程を含むデバイス製造方法が提供され、液体は、７０°〜８５°の角度で表面に当たるガス流によって表面から除去される。

本発明の一態様によれば、パターン形成された放射ビームを、液体を介して基板上に投影する工程を含むデバイス製造方法が提供され、液体は、ガスによって液体内に圧力勾配が形成されることによって表面から除去される。

本発明の一態様によれば、パターン形成された放射ビームを、液体を介して基板上に投影する工程を含むデバイス製造方法が提供され、ガスによって液体内に圧力勾配が形成されることによって、液体の通過が阻止される。

添付の概略的な図面を参照して、ほんの一例として、本発明の実施例をいくつか説明する。図面において、対応する参照符号は対応する部分を示す。

本発明の一実施例によるリソグラフィ装置を図１に概略的に示す。この装置は、
放射ビームＢ（例えば、ＵＶ放射又はＥＵＶ放射）を調整するように構成された照明系（照明装置）ＩＬと、
パターン形成装置（例えば、マスク）ＭＡを支持するように構成され、特定のパラメータに従ってパターン形成装置を正確に位置決めするように構成された第１の位置決め装置ＰＭに接続された支持構造（例えば、マスク・テーブル）ＭＴと、
基板（例えば、レジスト被膜のウェハ）Ｗを保持するように構成され、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２の位置決め装置ＰＷに接続された基板テーブル（例えば、ウェハ・テーブル）ＷＴと、
パターン形成装置ＭＡによって放射ビームＢに付与されたパターンを基板Ｗの目標部分Ｃ（例えば、１つ又は複数のダイを含む）上に投影するように構成された投影系（例えば、屈折投影レンズ系）ＰＳとを含む。

照明系は、放射を方向付け、形作り、又は調整する屈折光学的、反射光学的、磁気光学的、電磁光学的、静電光学的構成要素、又は他のタイプの光学的構成要素、或いは、これらのあらゆる組合せなど、様々なタイプの光学的構成要素を含むことができる。

支持体は、パターン形成装置の向き、リソグラフィ装置の設計、及び、例えばパターン形成装置が真空状態内で保持されているか否かなど他の状態に応じた形で、パターン形成装置を保持している。支持体は、機械的締付け、真空式締付け、静電的締付、又は他の締付け法を使用してパターン形成装置を保持することができる。支持体は、例えば、必要に応じて固定又は移動可能なフレーム又はテーブルでよい。支持体によって、パターン形成装置を、例えば投影系に対して所望の位置にくるようにすることができる。本明細書で「レチクル」又は「マスク」という用語を使用する場合はいつも、より一般的な用語の「パターン形成装置」と同義語と見なすことができる。

本明細書で使用する「パターン形成装置」という用語は、放射ビームの断面にパターンを付与して、基板の目標部分へのパターン形成などを行うために使用することのできる、あらゆる装置を意味するものとして広く解釈すべきである。放射ビームに付与されたパターンは、例えば、パターンが位相シフトフィーチャ、又はいわゆる補助フィーチャを含む場合、基板の目標部分内の所望パターンに厳密に対応しないことがあることを留意されたい。一般に放射ビームに付与されるパターンは、集積回路など目標部分内に形成されている、デバイス内の特定の機能層に対応する。

パターン形成装置は透過性又は反射性であってよい。パターン形成装置の例としては、マスク、プログラム可能なミラー・アレイ、及びプログラム可能なＬＣＤパネルなどがある。リソグラフィでは、種々のマスクがよく知られており、マスクのタイプとしては、バイナリ・マスク、交互位相シフト・マスク、及び減衰位相シフト・マスク、並びに様々なハイブリッド・マスクなどがある。プログラム可能なミラー・アレイの一例は、様々な方向から入射する放射ビームを反射するようにそれぞれを個別に傾斜させることのできる、小ミラー群からなるマトリックス構成を使用している。傾斜ミラー群は、ミラー・マトリックスによって反射される放射ビーム内にパターンを付与する。

本明細書で使用する「投影系」という用語は、使用される露光放射、或いは浸漬液の使用又は真空の使用など他のファクタに適した屈折光学系、反射光学系、反射屈折光学系、磁気光学系、電磁光学系及び静電光学系を含むあらゆるタイプの投影系、又はそれらのあらゆる組合せを包含するものとして広く解釈すべきである。本明細書で「投影レンズ」という用語を使用する場合はいつも、より一般的な用語の「投影系」と同義語と見なすことができる。

ここに述べるように、リソグラフィ装置は（例えば、透過性マスクを使用した）透過タイプのものである。或いは、リソグラフィ装置は（例えば、先に述べたようなタイプのプログラム可能なミラー・アレイを使用した、又は反射性マスクを使用した）反射タイプのものでもよい。

リソグラフィ装置は、２つ（２段）以上の基板テーブル（及び／又は２つ以上のマスク・テーブル）を有するタイプのものでよい。このような「多段」機械では、追加のテーブルを並行して使用してもよいし、１つ又は複数のテーブル上で予備工程を実行し、その間１つ又は複数の他のテーブルを露光に使用することもできる。

図１を参照すると、照明装置ＩＬは、放射ソースＳＯから放射ビームを受け取る。ソース及びリソグラフィ装置は、例えば、ソースがエキシマ・レーザである場合は、互いに独立したものであってよい。このような場合、ソースは、リソグラフィ装置の一部を形成するとは見なされず、放射ビームは、例えば、適切な方向付けミラー群及び／又はビーム・エキスパンダを含むビーム送出系ＢＤを用いて、ソースＳＯから照射装置ＩＬへ送られる。他の場合では、例えば、ソースが水銀ランプの場合、ソースは、リソグラフィ装置の一体部分とすることができる。ソースＳＯ及び照射装置ＩＬは、ビーム送出系が必要であるならばそれと共に、放射系と呼ぶことができる。

照射装置ＩＬは、放射ビームの角強度分布を調整するための調整装置ＡＤを含むことができる。一般に、照明装置のひとみ平面における強度分布の少なくとも外径及び／又は内径の長さ（通常、それぞれσ−アウター及びσ−インナーと呼ばれる）は調整することができる。さらに、照明装置ＩＬは、積算器ＩＮや集光器ＣＯなど様々な他の構成要素も含むことができる。照明装置を使用して放射ビームを調整し、その断面に所望の均一性及び強度分布を持たせることができる。

放射ビームＢは、支持構造（例えば、マスク・テーブルＭＴ）上に保持されているパターン形成装置（例えば、マスクＭＡ）に入射し、パターン形成装置によってパターン形成される。放射ビームＢは、マスクＭＡを横切った後、投影系ＰＳを通り抜け、それによってビームは基板Ｗの目標部分Ｃ上に集束される。第２の位置決め装置ＰＷ、及び位置センサＩＦ（例えば、干渉デバイス、リニア・エンコーダ又は容量センサ）を用いて、例えば、放射ビームＢの経路内に別の目標部分Ｃが位置するように、基板テーブルＷＴを正確に移動させることができる。同様に、例えばマスク・ライブラリからの機械的検索の後、又は走査中に、第１の位置決め装置ＰＭ、及び別の位置センサ（これは図１には明確には描かれていない）を使用して、放射ビームＢの経路に対してマスクＭＡを正確に位置決めすることができる。一般に、マスク・テーブルＭＴの移動は、第１の位置決め装置ＰＭの一部を形成する長行程モジュール（大雑把な位置決め）及び短行程モジュール（精密な位置決め）を用いて行うことができる。同様に、基板テーブルＷＴの移動は、第２の位置決め装置ＰＷの一部を形成する長行程モジュール及び短行程モジュールを使用して行うことができる。ステッパの場合、（スキャナとは反対に）マスク・テーブルＭＴは、短行程アクチュエータのみに接続してもよいし、固定してもよい。マスクＭＡ及び基板Ｗは、マスク位置合わせマークＭ１及びＭ２、並びに基板位置合わせマークＰ１及びＰ２を使用して位置合わせすることができる。図示した基板位置合わせマークは、専用の目標部分を占めているが、目標部分間の空間に配置することもできる（これらは、スクライブ・レーン位置合わせマークとして知られている）。同様に、マスクＭＡ上に１つ又は複数のダイが設けられている場合、マスク位置合わせマークを、ダイ間に配置することができる。

図示した装置を、次のモードのうち少なくとも１つにおいて使用することができる。

１．ステップ・モードでは、マスク・テーブルＭＴ及び基板テーブルＷＴは、基本的に静止が保たれ、放射ビームに付与されたパターン全体が目標部分Ｃ上に１回の動作で（つまり１回の静止露光で）投影される。次いで、別の目標部分Ｃが露光されるように、基板テーブルＷＴはＸ方向及び／又は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回の静止露光で結像される目標部分Ｃのサイズが制約される。

２．走査モードでは、放射ビームに付与されたパターンが目標部分Ｃ上に投影（つまり１回の動的露光）される間、マスク・テーブルＭＴと基板テーブルＷＴとが同時に走査される。マスク・テーブル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って決めることができる。走査モードでは、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目標部分の（非走査方向の）幅が制約されるが、目標部分の（走査方向の）高さは、走査動作の距離によって決まる。

３．別のモードでは、マスク・テーブルＭＴは、プログラム可能なパターン形成装置を保持しながら基本的に静止が保たれ、基板テーブルＷＴは、放射ビームに付与されたパターンが目標部分Ｃ上に投影される間移動又は走査される。このモードでは、一般に、パルス状の放射ソースが使用され、プログラム可能なパターン形成装置は、基板テーブルＷＴの移動が終わるたびに、又は走査中の連続的な放射パルスの合間に、必要に応じて更新される。この動作モードは、先に述べたようなタイプのプログラム可能なミラー・アレイなど、プログラム可能なパターン形成装置を利用しマスクを利用しないリソグラフィに容易に適用することができる。

上述の使用モードを組み合わせて及び／又は変更して使用してもよいし、全く異なる使用モードを使用してもよい。

局部液体供給系による浸漬式リソグラフィのさらなる解決策を図４に示す。液体は、投影系ＰＬの両側にある２つの流入溝ＩＮから供給され、流入溝ＩＮから放射状に外に向かって配置される複数の離散流出口ＯＵＴから除去される。流入溝ＩＮ及び流出口ＯＵＴは、中心に開口を有するプレート内に配置することができ、その開口を通って投影ビームは投影される。液体は、投影系ＰＬの片側にある一方の流入溝ＩＮから供給され、投影系ＰＬの反対側にある複数の離散流出口ＯＵＴから除去されるので、投影系ＰＬと基板Ｗとの間に液体の薄膜状の流れが生じる。流入溝ＩＮと複数の流出口ＯＵＴとのどちらの組合せを使用するかは、基板Ｗの移動方向によって決まる（流入溝ＩＮと複数の流出口ＯＵＴとのもう一方の組合せは、非活動状態となる）。

提案されている別の解決策は、投影系の最終素子と基板テーブルとの間の空間からなる境界の少なくとも一部に沿って延びる液体閉じ込め構造を、液体供給系に設けることである。液体閉じ込め構造は、多少Ｚ方向（光軸方向）の相対移動はあり得るが、ＸＹ平面内の投影系に対し実質的に静止している。一実施例では、液体閉じ込め構造と基板表面との間にシールを形成する。このシールは、ガス・シールなどの非接触型のものでよい。このような系は、本明細書に全体をそれぞれ参照によって援用する米国特許出願公開第２００４−０２０７８２４号及び欧州特許出願公開第ＥＰ−Ａ−１４２０２９８号に開示されており、図５にも示す。

図５に示すように、液体供給系は、投影系と基板との間の空間に液体を供給するために使用される。リザーバによって、投影系の結像フィールドの周囲に、基板と接触しないシールが形成され、それにより液体が閉じ込められて基板表面と投影系の最終素子との間の空間が満たされる。リザーバは、投影系ＰＬの最終素子の下に位置し且つそれを取り囲む液体閉じ込め構造１２によって形成される。液体は、投影系の下且つ液体閉じ込め構造１２内の空間に供給される。液体閉じ込め構造１２は、投影系の最終素子より少し上に延びているので、液面が最終素子の上まで上昇し、それにより液体緩衝域が形成される。液体閉じ込め構造１２は、一実施例では上端部において投影系又はその最終素子の形状にぴったりと一致する、例えば、丸い内周面を有する。内周面は底部では、必ずしもそうである必要はないが、例えば長方形の結像フィールドの形状にぴったりと一致する。

液体は、液体閉じ込め構造１２の底部と基板Ｗの表面との間のガス・シール１６によってリザーバ内に閉じ込められる。ガス・シールは、液体閉じ込め構造１２と基板との間のギャップに加圧状態で流入口１５を介して供給される、例えば、空気、合成空気、Ｎ_２又は不活性ガスなどのガスによって形成され、流出口１４から抜き取られる。液体を閉じ込める内向きの高速ガス流が生じるように、ガス流入口１５上の過圧力、流出口１４上の真空レベル及びギャップの幾何形状が決められる。

浸漬式リソグラフィ装置では、これまで浸漬液に覆われていた表面の乾燥が必要な場合が多い。例えば、基板の結像後は基板を完全に乾燥させることが有利である。ガス・ナイフを使用してこれまで濡れていた表面を乾燥させることができる。

リソグラフィ投影装置内で、投影系ＰＬと基板Ｗとの間に浸漬液を閉じ込める方法のうちいくつかは、いわゆる局部ソリューションに関連し、その局部ソリューションでは、平面図において、基板の表面全体よりも小さい基板表面が浸漬液で浸される。液体閉じ込め系を使用して、浸漬液が局部にのみ閉じ込められる。このような局部ソリューションの実施例の難点は、投影系下の基板を走査中に、液体閉じ込め系と基板Ｗとの間に非接触型のシールが形成されることである。浸漬液が液体閉じ込め系から漏れ、それによって装置の他の部分が汚染されないようにする１つの方法は、液体閉じ込め系の周辺にガス・ナイフを形成して、除去されなかった、又は液体閉じ込め系の他の構成要素によって閉じ込められている基板表面のいかなる残留浸漬液も乾燥させることである。実際、ガス・ナイフを、浸漬液を閉じ込める空間を囲み、基板に対するシールを形成する液体閉じ込め構造内などに、液体閉じ込め系の一部として形成することができる。

図６に示す液体閉じ込め構造１２では、抜き取り部３１が細目網３０を介し、図の左側の局部から液体を抜き取る。抜き取り部３１は、液体及びガスのどちらをも抜き取ることもできるし、液体のみを抜き取ることもできる。抜き取り部３１から半径方向外方に凹部３２が設けられ、凹部３２から半径方向外方にガス・ナイフ３３が設けられている。ガス・ナイフは、基板Ｗの表面を乾燥させるために使用されるガス噴流３４を形成する。図７に示す同様の実施例では、例えば大気などのガス源に開口する通路４０が存在する凹部３２の変更がなされており、通路４０から半径方向外方へ、低圧源に接続されている通路５０へのガス流が作られている。開示するガス・ナイフは、一般的な乾燥のための用途、具体的には液体閉じ込め構造１２の一部を形成し得るガス・ナイフに使用することができる。

一般にガス・ナイフは、残留液の表面上を移動するガス流を介して、表面上のいかなる残留液上にもせん断力を誘起するという原理で機能する。これには、ガス・ナイフからの非常に強烈なガス流が必要であり、基板Ｗとガス・ナイフの流出口との間（つまり、液体閉じ込め構造１２の場合は、液体閉じ込め構造１２の底面と基板Ｗの上面との間）に細いギャップも必要である。

ガス・ナイフの構成を調整することによって増圧ゾーンを作ることができ、液体がそのゾーンを通過するのを防ぐことができる。このゾーンは、表面にガスの「カーテン」を向けることによって作られる。これにより、高圧液体バリアが形成され、その液体内に圧力勾配を形成することができる。また、基板Ｗの移動中に液体をガス・ナイフの片側に保つことによってその表面又はガス・ナイフ下の他の表面を乾燥させるには、液体表面のところに抗力が存在することよりもむしろ圧力勾配を形成することが効果的である。つまり、圧力勾配がその主要な力である。圧力勾配は５０ｍ／ｓ〜２００ｍ／ｓのガス速度で形成することができる。ガス流及びガス・ナイフの高さを調整するために制御部が設けられている。液体を除去するために、せん断力機構が設けられる。

圧力勾配の形成によって液体を除去することにより、表面をせん断力によって乾燥する場合に比べ、比較的少量のガスの使用でよく、ガス・ナイフの流出口と乾燥されている表面との間の距離を比較的長くすることが可能である。

液体閉じ込め構造における基板Ｗの乾燥に関して、特にガス・ナイフの使用に関して、以下にガス・ナイフについて述べる。ただし、ガス・ナイフは基板乾燥の他のあらゆる用途に、おそらく、時々浸漬液をその上に有し得る浸漬式リソグラフィ装置における基板テーブルＷＴの上面の乾燥に使用することもできるし、浸漬式リソグラフィ装置における他のあらゆる構成要素、おそらく、投影系ＰＬの下以外に位置する別の構成要素の乾燥に使用することもできる。

図８は、全体を参照番号３３で示すガス・ナイフ、並びに全体を参照番号３２で示す凹部すなわち抜き取り部の概略図である。ガス・ナイフは、ノズルの形をした流出口３１０を含む。図８には変動要素（ｖａｒｉａｂｌｅｓ）がいくつか示されている。それらの１つは、ガス・ナイフのノズル状流出口３１０の幅Ｋである（明らかに、ガス・ナイフのノズル３１０は、図８の図面内から図面外に延び、長さ及び幅を有するスリットとして形成されている）。ガス・ナイフのノズルの角度Ａが示されているが、これは、ノズルの通り抜ける表面に垂直で、且つ乾燥されるべき表面Ｗに垂直な線に対してノズルが成す角度である。角度Ａがゼロの場合、ガス・ナイフはまっすぐ下を向く。Ｔｂはノズル長、Ｇはノズル流出口と表面Ｗとの間の距離である（ガス・ナイフが液体閉じ込め構造の一部である実施例では、これは液体閉じ込め構造のいわゆる「浮かぶ高さ」である）。距離Ｌｉは、ガス・ナイフのノズル流出口３１０と抜き取り部３２との間の距離、Ｖは、ガス・ナイフ３３に対する表面Ｗの速度、Ｑｓは、ガス・ナイフ３３を通り抜けるガス流、及びＱｅは、抜き取り部３２を通り抜けるガス流である。これらＡ、Ｔｂ、Ｇ、Ｌｉ、Ｖ、Ｑｓ及びＱｅも変動要素である。

図から分かるように、ガス・ナイフ３３は、チャンバ３２０を含む。ガスはチャンバ３２０に入り、流出口と相関関係にあるチャンバのサイズによって、ガスがノズル３１０を通じて出て行く前に、起こりうるあらゆる圧力変動が減衰される。チャンバ３２０に多数の離散流入口を組み込んで、チャンバ３２０内にガスを導入することができる。

抜き取り部３２は、ガス・ナイフ３３のチャンバ３２０と同様のチャンバ４１０を有する。抜き取り部３２は、ガス・ナイフの底面とチャンバ４１０との間に通路を提供する流入口４２０も有する。ただし、流入口４２０の細い通路を省いて、底面においてチャンバ４１０と流入口４２０との間の狭まりをなくしてもよい。ギャップＧが、流れを均等化するに充分な抵抗を提供することができる。

表面Ｗ上の液体に作用する力は、ガス／液体界面でのせん断力のために起こる抗力、局部的な圧力勾配による力である圧力の力、所与量の液体を加速させるために必要な仮想質量すなわち慣性力、並びに全体体積力である。最後の２つの力成分は表面の動きに関連し、最初の２つの力成分はガス・ナイフの設計によって決まる。

ガス・ナイフの最適化に際して、液体（例えば、水）の気化による影響を考慮に入れなければならない。気化は、温度、ガスの湿度、及びガスの速度（これはノズルの設計によって決まる）を含め数々の要因によって決まる。全てが重要な役割を果たすかもしれない。液体の気化は、表面の冷却につながり得るため、好ましくない現象である。このような冷却は他のことにも悪影響を及ぼす。最も顕著なのは、基板Ｗ表面の形状、装置内の構成要素の温度、及び／又は浸漬液の温度（それによって浸漬液の屈折率が変わる）への悪影響である。気化は、比較的高湿度のガスをガス・ナイフ３３に供給することによって減少又は最低限に抑えることができる。流出口の長さ、つまりガス・ナイフ３３のノズル３１０の長さによる圧力低下も、冷却をなくすために制御しなければならない。水及び空気を使用する一実施例では、圧力低下は０．２ｂａｒ以下でなければならず、さもないとガスの湿度が減少し過ぎてしまう。したがって、ガス・ナイフの性能は、ノズル３１０内の圧力低下を減少又は最低限に抑えるためだけでなく、液体除去のためにも最適化する必要がある。

乾燥されるべき表面とガス・ナイフと抜き取り部との間の局部圧力をゲージ圧力０．０５ｂａｒ以上に確立すれば、除去されている液体の流れ領域を、せん断力ではなく、液体内の圧力勾配によって駆るに充分である。局部圧力をゲージ圧力０．１にも、０．２にさえも確立することができる。これを達成することができれば、水を使用する実施例では、残留液体層の厚さを１μｍよりもずっと薄くすることが可能である（シミュレーション及び／又は実地試験によって、厚さ２００〜４００ｎｍの残留水層が可能であることが示されている）。抜き取り領域下では、ガス・ナイフ３３に向かう引き付け力を表面Ｗ上に起こす、負の相対圧力が存在する場合がある。結像焦点に伴う問題又は崩壊の問題を避けるならば、これを装置の制御力学において補償する必要があり、いずれにしても負の相対圧力は、減少又は最低限に抑えなければならない。

次の表は、ガス・ナイフの様々なパラメータが、抜き取り部の下の相対圧力（ｄＰ_ｅ）及びノズル長全体にわたる圧力低下（ｄＰ_ｎ）に及ぼす影響を示す。

ガス・ナイフ３３からのガスが、組立体の下から外に漏れると、干渉計の性能に害を来たす場合がある。というのは、干渉計のビームが不適切な状態にあるガスを通り抜けることがあるからである。実質的にこれを防ぐ１つの態様は、抜き取りガス流Ｑｅを、ガス・ナイフのガス流Ｑｓの約２０％、約１０％、又は約５％の範囲内となるように構成することである。この点に関し、表内の＊を印した変動要素は効果的である。さらなる利点は、この態様では、抜き取り部３２により、ガス・ナイフ３３の向こう側から液体を集めることができることである。この実施例の欠点は、このためには圧力下に深みが必要であるため、基板Ｗ及び基板テーブルＷＴ上に作用する力が大きく、基板Ｗ及び基板テーブルＷＴ上のセンサの変形につながり得ることである。

抜き取り部３２に対してガス・ナイフ３３の別側に、さらなる抜き取り部３４を設けることができる。これを破線で図８に示す。さらなる抜き取り部３４の設計は抜き取り部３２の設計と同じでよい。これにより、抜き取り領域内での負の相対圧力を減らすことができるので好ましいと言える。２つの抜き取り部を設けることは性能の損失にはつながらない。この実施例では、ガス・ナイフからガス流が（半径方向内方に、また半径方向外方に）２方向に流れる。しかし、除去する力を液体に与えるのは、液体上のガス流ではなく液体内の圧力勾配であるので、実質的に液体除去に悪影響はない。

ギャップのサイズＧが小さいほど抜き取りは効率的であり得る。これは、ギャップのサイズＧが大きくなるほど、必要とされる圧力を確立するには、より大きなガス流及びより細いノズルが必要となるからであるが、これはノズル長による圧力低下が進むことの穴埋めである。しかし、ノズル長を短くすることは、ノズルを細めることになり、抜き取り部下の負圧が高くなり過ぎることがある。一実施例では、ノズル幅は１０〜５０μｍ、又は２５〜３５μｍで、ノズル長Ｔｂは１００〜５００μｍである。ノズルから良好に画定されたガスを流すためには、ノズル長Ｔｂのノズル幅Ｋに対する比が３：１〜２０：１でよい。ギャップＧが大き過ぎると、ガス流が分岐しガス流速度が遅くなり過ぎる場合がある。ギャップのサイズＧは、５０〜３００μｍが適当である。圧力勾配の流れ領域が、せん断流れ領域に優る利点は、高さ（つまり、ギャップのサイズＧ）にあまり影響されないことである。

基板上の１点が、ガス・ナイフ３３の下を通過する前に、まず抜き取り部３２の下を通過するように、表面Ｗを図８内に示す方向Ｖに移動させなければならない。

所与のガス速度（例えば、５０〜２００ｍ／ｓ）に到達するために、ノズルからの流量は、ノズル幅Ｋ及び（図６及び図７の平面に垂直な方向に沿った）ガス・ナイフの長さに比例している。ガス・ナイフからの流量は通常、毎分２５〜２５０リットルでなければならない。これは、ガス・ナイフからのガス流量は、ガス・ナイフ１メートルの長さ（ノズル幅は、１０〜５０μｍ）につき、毎分７５〜７５０リットルであるべきことを意味する。

一実施例では、ガス・ナイフは、抜き取り部から０．２〜８ｍｍ、又は１〜８ｍｍ離れていてよい（距離Ｌｉ）。この範囲によって、液体の通過を阻止するための圧力ゾーンを確立することができ、液体の表面上を通過するガスからのせん断作用によって液体を抜き取り部に向かって移動させることが可能となる。距離Ｌｉが短過ぎると、せん断力が生じにくいことがあるため液体は抜き取り部に向かって移動しない。

一実施例では、いずれの方向にしてもノズルに角度を付けて垂直位置から離すこと（つまり、角度Ａがゼロとならないように構成すること）が有利である。これは、ガス・ナイフ３３によって形成される圧力ゾーンを安定化させるのに役立つ。Ｑｓ及びＱｅのバランスをそれ相応にとることにより、ノズル３１０から出るガスに角度を付けることも可能であり、これによっても同様の利点を達成できる。Ｑｓ及びＱｅが等しい場合、又はほぼ等しい場合、ノズル３１０からのガス流は、垂直方向からそれほどずれない。一実施例では、角度Ａの範囲は５°〜２０°である。これは、ガスが表面Ｗ上に、表面に対し７０°〜８５°の角度で吹き付けられるように構成されているということである。ノズルから出るガスの角度を、Ｑｅ及びＱｓを変動させることによって調整する場合、ＱｅはＱｓの０．４倍〜０．４５倍である。この角度は、ノズルと、抜き取り部３２への流入口との間の領域の距離Ｌｉ、並びにノズルと、さらなる抜き取り部３４への流入口又は組立体の端部との間の距離Ｌｏを変えることによっても変動させることができる。ＬｉをＬｏの０．５倍〜０．８倍となるように構成することによって、ガスの出る角度を垂直方向から５°〜２０°ずらせるはずである。

全体をそれぞれ参照によって本明細書に援用する欧州特許出願公開第１４２０３００号及び米国特許出願公開第２００４−０１３６４９４号では、一対つまり２重の浸漬式リソグラフィ装置が開示されている。このような装置には、基板を支持する２つのテーブルが設けられている。浸漬液のない第１の位置にあるテーブルにより高さ合わせ測定が数回行われ、浸漬液が存在する第２の位置にあるテーブルにより露光が行われる。或いは、この装置は、テーブルが１つでもよい。

本明細書では、ＩＣの製造におけるリソグラフィ装置の使用について特に記載しているが、本明細書に記載するリソグラフィ装置は、集積光学系の製造、磁気ドメイン・メモリ用ガイダンス及び検出パターン、フラットパネル表示装置、液晶表示装置（ＬＣＤ）、薄膜磁気ヘッドなど、他への応用もできることを理解されたい。このような代替適用例との関連で、当業者であれば、本明細書で「ウェハ」又は「ダイ」という用語を使用する場合はいつも、より一般的な用語である「基板」又は「目標部分」とそれぞれ同義語と見なせることが分かるであろう。本明細書で言う基板は、例えばトラック・ツール（通常、基板にレジスト層を施し露光されたレジストを現像するツール）、計測ツール及び／又は検査ツール内で露光の前又は後に処理することができる。該当する場合には、本明細書の開示は、このような基板処理ツール及び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２回以上処理される場合があり、したがって本明細書で使用する基板という用語は、複数回処理された層を既に含む基板も意味することがある。

本明細書で使用する「放射」及び「ビーム」という用語は、紫外線（ＵＶ）放射（例えば、波長が３６５、２４８、１９３、１５７又は１２６ｎｍ、或いはその近傍のもの）を含むあらゆるタイプの電磁放射を包含する。

場合によって、「レンズ」という用語は、屈折光学的及び反射光学的構成要素を含む様々なタイプの光学的構成要素のうちいずれか１つ又はそれらの組合せを意味する。

本発明の特定の実施例をいくつか説明してきたが、本発明は先に説明した以外の方法でも実施することができることが分かるであろう。例えば、本発明は、上述の方法を記載する機械読取り可能な１つ又は複数の指令順序を含むコンピュータ・プログラム、又は、このようなコンピュータ・プログラムを中に蓄積したデータ記憶媒体（例えば、半導体メモリ、磁気ディスク又は光学ディスクなど）の形を取ってもよい。

本発明の１つ又は複数の実施例をどんな浸漬式リソグラフィ装置にも適用することができる。特に、それだけに限定しないが、浸漬液が液浴の形で供給されるか、基板の局部表面上にのみ供給されるかにかかわらず、浸漬式リソグラフィ装置に適用することができる。本明細書で考察する液体供給系は、広く理解されるべきである。ある実施例では、それは、投影系と基板及び／又は基板テーブルとの間の空間に液体を供給する機構又はそうしたいくつかの構造の組合せであってよい。それは、液体をその空間に供給する１つ又は複数の構造、１つ又は複数の液体流入口、１つ又は複数のガス流入口、１つ又は複数のガス流出口、及び／又は１つ又は複数の液体流出口の組合せを含むことができる。一実施例では、その空間の表面は、基板及び／又は基板テーブルの一部であってもよいし、その空間の表面は、基板及び／又は基板テーブルの表面を完全にカバーしていてもよいし、その空間が基板及び／又は基板テーブルを含んでいてもよい。液体供給系は、任意選択で、液体の位置、量、質、形状、流量、又は液体の他のどんな特徴をも調整するための１つ又は複数の素子をさらに含むことができる。

先の記載は、限定的なものではなく、例示的なものとする。したがって、添付の特許請求の範囲から逸脱することなく、記載した本発明を変更することができることは、当業者には明らかであろう。

本発明の一実施例によるリソグラフィ装置を示す図である。 リソグラフィ投影装置内で使用される液体供給系を示す図である。 リソグラフィ投影装置内で使用される液体供給系を示す図である。 リソグラフィ投影装置内で使用されるさらなる液体供給系を示す図である。 リソグラフィ投影装置内で使用される別の液体供給系を示す断面図である。 ガス・ナイフが内部で使用される液体供給系の半分を示す断面図である。 ガス・ナイフが内部で使用される液体供給系の半分を示す断面図である。 本発明の一実施例によるガス・ナイフを示す概略断面図である。

Claims (22)

1. パターン形成装置から液体を介して基板上にパターンを投影するように構成されるリソグラフィ投影装置であって、該リソグラフィ投影装置が、乾燥されるべき表面に、該表面に対し７０°〜８５°の角度でガスを供給するように構成されたガス・ナイフを含む、リソグラフィ投影装置。
2. ガス、液体、又はそのどちらをも除去するために前記ガス・ナイフに隣り合わせて配置された抜き取り部と、前記角度を達成するための、前記抜き取り部を通り抜けるガスの抜き取り速度、及び前記ガス・ナイフを通り抜けるガスの流出速度を制御するように構成された流れ調整部とをさらに含む、請求項１に記載のリソグラフィ投影装置。
3. 前記ガス・ナイフの流出口及び前記抜き取り部の流入口が、ほぼ平坦な１つの表面に形成され、前記抜き取り部の前記流入口と前記流出口との距離が、前記平坦な表面が前記ガス・ナイフの前記抜き取り部に対して向こう側に延びる距離の０．５倍から０．８倍である、請求項１に記載のリソグラフィ投影装置。
4. 前記流出口が、前記表面に対し７０°〜８５°の角度を成している、請求項１に記載のリソグラフィ投影装置。
5. パターン形成装置から液体を介して基板上にパターンを投影するように構成されるリソグラフィ投影装置であって、該リソグラフィ投影装置が、乾燥されるべき表面にガスを供給するように構成されたガス・ナイフと、第１の抜き取り部と、第２の抜き取り部とを含み、前記第１及び第２の抜き取り部が、前記ガス・ナイフの互いに反対側にあり、且つガス、液体又はそのどちらをも前記表面から除去するように構成されている、リソグラフィ投影装置。
6. 前記第１の抜き取り部と前記ガス・ナイフとの距離が、前記ガス・ナイフと前記第２の抜き取り部との距離の０．５倍〜０．８倍である、請求項５に記載のリソグラフィ投影装置。
7. パターン形成装置から液体を介して基板上にパターンを投影するように構成されるリソグラフィ投影装置であって、該リソグラフィ投影装置が、表面から液体を除去するように構成されたガス・ナイフを含み、前記ガス・ナイフが、前記液体内における圧力勾配の形成によって、前記液体の通過を阻止するように構成されている、リソグラフィ投影装置。
8. 前記表面と、前記ガス・ナイフと、抜き取り部との間に少なくとも０．０５ｂａｒの局部圧力が確立されるようにガスの流量を制御するよう構成された流れ制御部をさらに含む、請求項７に記載のリソグラフィ投影装置。
9. 前記ガス・ナイフが、そこから５０〜２００ｍ／ｓの速度でガス流を供給するように構成されている、請求項７に記載のリソグラフィ投影装置。
10. 前記ガス・ナイフが、前記液体に浸漬後の要素を乾燥させるための、前記装置の乾燥部の一部、又は内部に前記液体が存在する空間を少なくとも部分的に囲む液体閉じ込め構造の一部である、請求項７に記載のリソグラフィ投影装置。
11. 液体が、その液体の上を流れるガスのせん断作用によって除去される、請求項７に記載のリソグラフィ投影装置。
12. パターン形成装置から液体を介して基板上にパターンを投影するように構成され、表面にガスを供給するように構成されたガス・ナイフを含むリソグラフィ投影装置であって、前記ガス・ナイフがガスを排出する流出口を含み、前記流出口の幅が１０μｍから５０μｍで、長さが１００μｍから５００μｍである、リソグラフィ投影装置。
13. 前記ガス・ナイフが前記流出口の上流に配置されたチャンバを含む、請求項１２に記載のリソグラフィ投影装置。
14. 前記流出口がスリットの形である、請求項１２に記載のリソグラフィ投影装置。
15. ガス、液体又はそのどちらをも除去するために、前記ガス・ナイフに隣り合って配置された抜き取り部をさらに含む、請求項１２に記載のリソグラフィ投影装置。
16. パターン形成装置から液体を介して基板上にパターンを投影するように構成されるリソグラフィ投影装置であって、該リソグラフィ投影装置が、表面上にガスを供給するように構成されたガス・ナイフと、ガス、液体又はそのどちらをも除去するために前記ガス・ナイフに隣り合う抜き取り部と、前記ガス・ナイフからのガス流量を前記抜き取り部内へのガス流量の２０％の範囲内で制御するように構成された流れ調整部とを含む、リソグラフィ投影装置。
17. 前記表面が乾燥されているときに、前記表面の位置を、前記表面上の１点がガス・ナイフよりも先に前記抜き取り部を通過するように制御するよう構成された位置決め部をさらに含む、請求項１６に記載のリソグラフィ投影装置。
18. 前記ガス・ナイフのガス流量が、ガス・ナイフ流出口１メートルにつき、毎分７５〜７５０リットルである、請求項１６に記載のリソグラフィ投影装置。
19. 前記ガス・ナイフの流出口が、前記抜き取り部の流入口から０．２〜８ｍｍ離れている、請求項１６に記載のリソグラフィ投影装置。
20. パターン形成された放射ビームを、液体を介して基板上に投影する工程を含むデバイス製造方法であって、ガス・ナイフの流出口からのガス流によって液体が表面から除去され、前記流出口が幅１０μｍ〜５０μｍ、長さ１００μｍ〜５００μｍである、デバイス製造方法。
21. パターン形成された放射ビームを、液体を介して基板上に投影する工程を含むデバイス製造方法であって、７０°〜８５°の角度で前記表面に当たるガス流によって液体が表面から除去される、デバイス製造方法。
22. パターン形成された放射ビームを、液体を介して基板上に投影する工程を含むデバイス製造方法であって、液体が、その液体内にガスによって形成される圧力勾配によって、表面から除去される、デバイス製造方法。

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