(57)【要約】【課題】液体浸漬フォトリソグラフィシステムにおいて、液体の速度プロフィルを均一にし、光ひずみを防止することである。【解決手段】電磁放射で基板１０１を露光する露光システムが、電磁放射を基板上に集束させる投影光学系１００を有しており、投影光学系１００と基板１０１との間に液体流１０７を提供する液体供給システムが設けられており、基板と投影光学系との間に液体流の実質的に均一な速度分布を提供するために投影光学系の縁部に沿って配置された複数のマイクロノズル４１６が設けられている。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
液体浸漬フォトリソグラフィシステムにおいて、
電磁放射で基板を露光する露光システムが設けられており、該露光システムが、電磁放射を基板上に集束させる投影光学系を有しており、
投影光学系と基板との間に液体流を提供する液体供給システムが設けられており、
基板と投影光学系との間に液体流の実質的に均一な速度分布を提供するために投影光学系の縁部に沿って配置された複数のマイクロノズルが設けられていることを特徴とする、液体浸漬フォトリソグラフィシステム。
【請求項２】
前記複数のマイクロノズルが、可変長さの複数の管を含む、請求項１記載の液体浸漬フォトリソグラフィシステム。
【請求項３】
前記管の可変長さが、不均一を補償する速度プロフィルを提供する、請求項１記載の液体浸漬フォトリソグラフィシステム。
【請求項４】
前記液体供給システムが、
液体を第１のプレナムに供給するための入口チャネルと、
第１のディフューザスクリーンとを含んでおり、該第１のディフューザスクリーンを通って液体が第２のプレナムに流入することができる、請求項１記載の液体浸漬フォトリソグラフィシステム。
【請求項５】
前記液体供給システムがさらに、
液体を露光領域から第３のプレナムへ除去する第２の複数のマイクロノズルを有しており、
第２のディフューザスクリーンを有しており、該第２のディフューザスクリーンを通って液体が第４のプレナムに流入し、
出口チャネルを有しており、該出口チャネルを介して液体が循環させられるようになっている、請求項４記載の液体浸漬フォトリソグラフィシステム。
【請求項６】
前記投影光学系が、ハウジングを含み、該ハウジングと基板との間にガスシールが設けられている、請求項１記載の液体浸漬フォトリソグラフィシステム。
【請求項７】
前記ハウジングが、ガスシールに接続された複数の環状のチャネルを含んでおり、該チャネルを介して、迷った液体を除去するために露光領域の周囲に負圧が維持される、請求項６記載の液体浸漬フォトリソグラフィシステム。
【請求項８】
前記マイクロノズルの直径が５μｍ〜５ｍｍである、請求項１記載の液体浸漬フォトリソグラフィシステム。
【請求項９】
前記マイクロノズルがスリット状である、請求項１記載の液体浸漬フォトリソグラフィシステム。
【請求項１０】
マイクロノズルの少なくとも幾つかが、基板と投影光学系との間の領域へ拡開した部分を含んでいる、請求項１記載の液体浸漬フォトリソグラフィシステム。
【請求項１１】
液体流の方向が反転可能である、請求項１記載の液体浸漬フォトリソグラフィシステム。
【請求項１２】
前記液体供給システムが少なくとも３つのチャネルを有しており、該チャネルを通って液体が流れることができる、請求項１記載の液体浸漬フォトリソグラフィシステム。
【請求項１３】
前記液体供給システムが、速度プロフィルの不均一を補償する、請求項１記載の液体浸漬フォトリソグラフィシステム。
【請求項１４】
液体浸漬フォトリソグラフィシステムにおいて、
電磁放射で基板上の露光領域を露光しかつ投影光学系を有する露光システムが設けられており、
投影光学系と露光領域との間に液体流を提供するための手段が設けられており、
液体流が露光領域に存在する場合に、所望の速度プロフィルを有する液体流を提供する第１のマイクロシャワーが投影光学系の一方の側に設けられていることを特徴とする、液体浸漬フォトリソグラフィシステム。
【請求項１５】
前記マイクロシャワーが、可変長さの複数の管を含んでいる、請求項１４記載の液体浸漬フォトリソグラフィシステム。
【請求項１６】
前記管の可変長さが、不均一を補償する速度プロフィルを提供する、請求項１５記載の液体浸漬フォトリソグラフィシステム。
【請求項１７】
液体供給システムが設けられており、該液体供給システムが、
液体を第１のプレナムに供給するための入口チャネルと、
第１のディフューザスクリーンとを有しており、該第１のディフューザスクリーンを通って液体が第２のプレナムに流入することができ、
液体が、マイクロシャワーを介して露光領域に流入する、請求項１４記載の液体浸漬フォトリソグラフィシステム。
【請求項１８】
液体供給システムにさらに、
液体を露光領域から第３のプレナムへ除去するための第２のマイクロシャワーが設けられており、
第２のディフューザスクリーンが設けられており、該第２のディフューザスクリーンを通って液体が第４のプレナムへ流入することができ、
出口チャネルが設けられており、該出口チャネルを通って液体が露光領域から循環されることができる、請求項１５記載の液体浸漬フォトリソグラフィシステム。
【請求項１９】
前記投影光学系が、ハウジングと基板との間にガスシールを備えたハウジングを含んでいる、請求項１４記載の液体浸漬フォトリソグラフィシステム。
【請求項２０】
前記ハウジングが複数のチャネルを含んでおり、これらのチャネルを介して、迷った液体を除去するために露光領域の周囲に負圧が維持される、請求項１４記載の液体浸漬フォトリソグラフィシステム。
【請求項２１】
前記マイクロシャワーが、直径が５μｍ〜５ｍｍのマイクロノズルを有する、請求項１４記載の液体浸漬フォトリソグラフィシステム。
【請求項２２】
前記マイクロノズルの少なくとも幾つかが、露光領域内へ拡開した部分を含んでいる、請求項２１記載の液体浸漬フォトリソグラフィシステム。
【請求項２３】
前記マイクロノズルがスリット状である、請求項２１記載の液体浸漬フォトリソグラフィシステム。
【請求項２４】
液体流の方向が反転可能である、請求項１４記載の液体浸漬フォトリソグラフィシステム。
【請求項２５】
前記液体供給システムが少なくとも３つのチャネルを含んでおり、これらのチャネルを通って液体が流れることができる、請求項１４記載の液体浸漬フォトリソグラフィシステム。
【請求項２６】
前記マイクロシャワーが、スキャニングによる速度プロフィルの不均一を補償する、請求項１４記載の液体浸漬フォトリソグラフィシステム。
【請求項２７】
液体浸漬フォトリソグラフィシステムにおいて、
電磁放射で基板上の露光領域を露光しかつ投影光学系を含む露光システムが設けられており、
投影光学系と露光領域との間に液体流が提供されており、該液体流が、露光システムと基板との相対移動を補償する速度プロフィルを有していることを特徴とする、液体浸漬フォトリソグラフィシステム。
【請求項２８】
液体浸漬フォトリソグラフィシステムにおいて、
電磁放射で基板上の露光領域を露光しかつ投影光学系を含む露光システムが設けられており、
投影光学系のレンズの縁部に沿って、露光領域に液体流を提供する複数のマイクロノズルが設けられていることを特徴とする、液体浸漬フォトリソグラフィシステム。
【請求項２９】
液体浸漬フォトリソグラフィシステムにおいて、
電磁放射で基板を露光する露光システムが設けられており、該露光システムが、基板上に電磁放射を集束させる投影光学系を含んでおり、
該投影光学系と基板との間に液体流を提供する液体供給システムが設けられており、
基板の移動方向を補償するように液体流の方向が変化させられることを特徴とする、液体浸漬フォトリソグラフィシステム。
【請求項３０】
基板と投影光学系との間の液体流の実質的に均一な速度分布を提供するために、投影光学系の縁部に沿って複数のマイクロノズルが配置されている、請求項２９記載の液体浸漬フォトリソグラフィシステム。
【請求項３１】
前記複数のマイクロノズルが、可変長さの複数の管を含む、請求項３０記載の液体浸漬フォトリソグラフィシステム。
【請求項３２】
前記管の可変長さが、不均一を補償する速度プロフィルを提供する、請求項３１記載の液体浸漬フォトリソグラフィシステム。
【請求項３３】
前記液体供給システムが、
液体を第１のプレナムに供給するための入口チャネルと、
第１のディフューザスクリーンとを含んでおり、該第１のディフューザスクリーンを通って液体が第２のプレナムに流入することができ、
次いで液体がマイクロノズルに流入することができる、請求項２９記載の液体浸漬フォトリソグラフィシステム。
【請求項３４】
前記液体供給システムがさらに、
露光領域から第３のプレナムへ液体を除去する第２の複数のマイクロノズルと、
第２のディフューザスクリーンとを含んでおり、該第２のディフューザスクリーンを通って液体が第４のプレナムに流入し、
さらに出口チャネルを含んでおり、該出口チャネルを通って液体が循環させられる、請求項３３記載の液体浸漬フォトリソグラフィシステム。
【請求項３５】
前記液体供給システムが、速度プロフィルの不均一を補償する、請求項２９記載の液体浸漬フォトリソグラフィシステム。
【請求項３６】
基板を露光する方法において、
投影光学系を使用して電磁放射を基板上に投影し、
投影光学系と基板との間に液体流を供給し、
実質的に均一な速度プロフィルを提供するために液体流の速度プロフィルを制御することを特徴とする、基板を露光する方法。
【請求項３７】
ガス供給システムを使用して基板から過剰な液体を除去するステップを含む、請求項３６記載の方法。
【請求項３８】
液体流の方向を反転させるステップを含む、請求項３６記載の方法。
【請求項３９】
基板を露光する方法において、
投影光学系を使用して電磁放射を基板上に投影し、
投影光学系と基板との間に液体流を供給し、
基板の移動方向の変化を補償するために液体流の方向を変化させることを特徴とする、基板を露光する方法。
【請求項４０】
ガス供給システムを使用して基板から過剰な液体を除去するステップを含む、請求項３９記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液体浸漬フォトリソグラフィ、特に、浸漬フォトリソグラフィシステムにおける液体流の速度プロフィルを制御するための方法及びシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
光リソグラフィの実際の限界は、媒体を介してイメージングが行われる場合のこの媒体が空気であると仮定する。この実際の限界は、有効波長方程式
【０００３】
【数１】
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によって規定され、この場合、８は入射光の波長であり、ＮＡは投影光学系の開口数であり、ｎは媒体の屈折率である。ここで、投影光学系の最後のレンズエレメントと、イメージングされるウェハとの間に（空気ではなく）液体を導入することによって、屈折率が変化（増大）し、これにより、光源の有効波長を低下させることによって解像度を高めることができる。光源の波長を低下させることは、自動的により小さな細部のより微細な解像度を可能にする。このように、浸漬リソグラフィは、例えば１５７ｎｍ光源を１１５ｎｍ波長へ有効に低下させることによって魅力的になり、これにより、産業界において今日使用されている同じフォトリソグラフィツールを用いて臨界的な層のプリントを可能にしながら解像度を高める。
【０００４】
同様に、浸漬リソグラフィは１９３ｎｍリソグラフィを１４５ｎｍリソグラフィへ押し下げることができる。理論上は、１９３ｎｍツール等のより古い技術を今も依然として使用することができる。また、理論上は、１５７ｎｍリソグラフィの多くの問題、例えば、大量のＣａＦ２、硬いペリクル、窒素パージ等、を回避することができる。
【０００５】
しかしながら、浸漬フォトリソグラフィの将来性にも拘わらず、浸漬フォトリソグラフィシステムの商業化をこれまで妨げてきた多数の問題が存在する。これらの問題は光ひずみを含む。例えば、浸漬リソグラフィスキャニングの間、システムパフォーマンスを妨害するおそれのある十分なｇ荷重が生ぜしめられる。これらの加速負荷は、レンズとの振動する流体せん断相互作用を生ぜしめるおそれがあり、光学的損失を生ぜしめる。損積リソグラフィのレンズ−流体環境における上下スキャニング動作は、光学系に可変流体せん断力を生ぜしめる。このことは、レンズの振動不安定性を生ぜしめるおそれがあり、このことは、光学的“フェイディング”を生じるおそれがある。その他の速度プロフィル不均一も、光ひずみを生じるおそれがある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の課題は、液体浸漬フォトリソグラフィシステムにおいて、液体の速度プロフィルを均一にし、光ひずみを防止することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、露光領域における液体のほぼ均一な速度プロフィルを有する浸漬フォトリソグラフィシステムに向けられており、このシステムは、関連技術の問題及び欠点の１つ又は２つ以上を実質的に排除する。
【０００８】
露光システムを含む液体浸漬フォトリソグラフィシステムが提供され、露光システムは、電磁放射で基板を露光し、電磁放射を基板上に集束させる投影光学系を有している。液体供給システムは、投影光学系と基板との間に液体流を提供する。複数のマイクロノズルが、投影光学系の一方の側の縁部に沿って選択的に配置されており、これにより、基板が露光される領域に液体流の実質的に均一な速度分布を提供する。
【０００９】
別の態様において、露光システムを含む液体浸漬フォトリソグラフィシステムが提供され、露光システムは、電磁放射で基板上の露光領域を露光し、投影光学系を有している。投影光学系と露光領域との間に液体流が生ぜしめられる。マイクロシャワーが、投影光学系の一方の側に設けられており、所望の速度プロフィルを有する液体流を露光領域に提供する。
【００１０】
本発明の付加的な特徴及び利点は以下に説明される。さらに別の特徴及び利点は、以下に示される説明に基づき当業者に明らかになるか、又は本発明の実用によって学ばれるであろう。本発明の利点は、記述された説明及び請求項並びに添付の図面において特に指摘された構造によって実現及び達成される。
【００１１】
前記の概略的な説明及び以下の詳細な説明は例でありかつ説明のためのものであり、請求項に記載された発明のさらなる説明を提供しようとするものである。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】基本的な液体浸漬フォトリソグラフィの構成の側面図を示している。
【図２】図１の構成の平面図を示している。
【図３】液体の流れ方向が図１とは反対方向になっている、基本的な液体浸漬フォトリソグラフィ構成を示している。
【図４】液体浸漬フォトリソグラフィシステムの付加的な詳細を示している。
【図５】図４の構造の部分的な等角図を示している。
【図６】典型的な液体速度プロフィルを示している。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
本発明の典型的な実施形態のさらなる理解を提供しようとしておりかつ本願明細書に組み込まれかつ本願明細書の一部を構成した添付の図面は、本発明の実施形態を示しており、詳細な説明と共に本発明の原理を説明するために働く。
【００１４】
ここで本発明の実施形態を詳しく引用し、その例は添付の図面に示されている。
【００１５】
浸漬フォトリソグラフィにおける１つの大きな問題は、液体流の不均一性、特に垂直方向での勾配である。不均一性は、主として移動面の近傍において液体がこの面（例えばウェハの面）と接触することによるものである。例えば、スキャニングの間、ウェハは露光系に対して移動し、その表面の近傍に“ひきずり効果”を生じる。つまり、流体力学の法則は、ウェハ面に対する流体速度がこれらの領域においてゼロであり（又は少なくともゼロに近い）、これに対して流体速度はウェハ面から離れるほど大きくなると規定する。同様に、レンズの底面に対する流体速度はゼロである。これらの流体速度のばらつきは、“境界層”速度プロフィルとして知られている。これらの効果の組み合わせは、液体にせん断力を生ぜしめ、このせん断力は２つの光ひずみ問題を生じる：１）開口ハードウェアに対する慣性振動力の発生（光ひずみを生じる）、２）流体に速度ストリエーションを形成し、これは付加的な光ひずみを生じる。
【００１６】
付加的に、露光領域への液体の噴射は、速度分布における潜在的な付加的な不均一性を備える液体流をも提供する。例えば、流体に多数のストリエーションが存在する可動性があり、さらに露光品質を低下させる。同様に、気泡、光流体振動、又は液体流における乱流が、露光プロセスへの光ひずみの導入により、フォトリソグラフィシステムの全体的パフォーマンスを低下させるおそれもある。すなわち、速度プロフィルを取り扱う場合、フォトリソグラフィシステムにおけるイメージングの品質の観点から、不均一性は重要である。理想的な場合、液体の速度プロフィルは全ての場所において実質的に均一である。
【００１７】
図１は、本発明の液体浸漬フォトリソグラフィシステムをブロック図形式で示している。図１に示したように、フォトリソグラフィツールの投影光学系１００はレンズ１０２（通常は複数のレンズ素子から成っている）を有している。この図においては、レンズ１０２は平らな底面１０８を有しているが、そうである必要はない。レンズ高さ４０９（図４参照）は、ウェハ１０１までの特定の距離を維持するために調整可能である。
【００１８】
投影光学系１００は、ハウジング１０３（下側部分のみが示されている）をも有している。ハウジング１０３は、環状の液体チャネル１０５Ａと、複数のその他のこのようなチャネル１０５Ｂ等を有している。液体はチャネル１０５を流過する（この図においてチャネル１０５Ａを通って流入し、チャネル１０５Ｂを通って流出する）。矢印１０７Ａ，１０７Ｂは、ウェハ１０１が投影光学系１００の視野を横切ってスキャンされているときの、ウェハ１０１上の液体流の方向を示している。
【００１９】
図２は、図１に示された構造の底面を示している。図２に示したように、クリア開口領域２１６は、投影光学系１００とレンズ１０２との露光領域を規定している。様々な矢印１０７Ａ〜１０７Ｄ、２１１Ａ〜２１１Ｄは、あらゆる与えられた時間における可能な液体流方向を示している。さらに図２に示したように、ハウジング１０３は、多数の加圧チャンバ２１５Ａ〜２１５Ｄをも有している。各加圧チャンバ２１５は、“プレナム”とも呼ばれる。したがって、プレナム２１５は、以下に説明するように、圧力源としても働く。露光が行われていないとき、又はウェハ１０１が交換されているときには、液体流は完全に遮断されることができることも認められるであろう。
【００２０】
さらに、図２に示したように、ハウジング１０３の下側部分は多数の区分に分割されている。この図において、ギャップ２１７Ａ〜２１７Ｄによって分離された４つのこのような区分（四分円）が形成されている。ほとんどの用途において４つの四分円が最適な数であると予想されるが、このような区分の数は４つよりも多くても少なくともよいことが認められるであろう。例えば、１つの軸線のみに沿った動作のためには、ハウジング１０３を２つの区分に分割すれば十分である。Ｘ−Ｙ動作のためには、４つの区分（四分円）が有利である。さらに大きな制御のためには、８つの区分が必要とされるであろう。この区分形成により、以下に説明するように、液体流方向の制御が可能となる。液体流の方向を制御することにより、レンズ１０２における機械的ひずみに反作用することができ、したがって、Ｘ方向での流れプロフィル（特にステップの間）は、Ｙ方向での流れプロフィル（特にスキャンの間）とは異なってよい。
【００２１】
図３は、液体流の方向が反転されていることを除き、図１に示したものと同じ構造を示している。当業者によって認められるように、実用的なフォトリソグラフィシステムにおいて、液体流の方向を反転する能力は重要である。なぜならば、ウェハ移動の方向は通常１つの方向に限定されていないからである。同様に、図２に示したように、ウェハ１０１はＸ方向及びＹ方向に移動することができることが当業者によって認められるであろう。すなわち、ハウジング１０３を四分円に分割することにより、液体流の方向は、ウェハ移動のあらゆる方向のために調整されることができる。
【００２２】
図４は、本発明の実施形態をさらに詳しく示している。図４に示したように、レンズ１０２はハウジング１０３に取り付けられている。ハウジング１０３は環状のチャネル１０５Ａ，１０５Ｂを有しており、これらのチャネルを通って液体は液体供給システム（これらの図面には示されていない）から流入しかつ流出する。チャネル１０５Ａから、液体は第１の大きなプレナム２１５Ａに進入する。液体は次いで、ディフューザスクリーン４１２Ａを通って第１の小さなプレナム４１４Ａ（通常は第１のプレナム２１５Ａよりも小さい）に流入する。ディフューザスクリーン４１２Ａは、第１の大きなプレナム２１５Ａに存在する乱流及び気泡を除去するのを助ける。ディフューザスクリーン４１２は圧力降下スクリーンとしても働く。
【００２３】
第１の小さなプレナム４１４Ａは圧力チャンバとしても働く。第１の小さなプレナム４１４Ａから、液体は次いで、マイクロシャワーの形式で配置された複数のマイクロチャネルノズル（マイクロノズル）４１６Ａを流過する。すなわち、液体がマイクロノズル４１６に到達するまでに、全てのマイクロノズル４１６への入口における圧力は均一であり、乱流及び気泡は液体から実質的に除去されている。マイクロノズル４１６の後、液体は、レンズ１０２の下方のクリア開口領域２１６に流入し、レンズ１０２とウェハ１０１との間の空間が液体で充填される。
【００２４】
クリア開口領域２１６において、液体流は、高さと共に均一であり、乱流、気泡、ストリエーション及び、光イメージの品質に影響するその他の欠点を有していない。
【００２５】
クリア開口領域２１６の他方の側において、液体はやはりマイクロチャネルノズル４１６Ｂのセットを通って第２の小さなプレナム４１４Ｂに流入し、ディフューザスクリーン４１２Ｂを通って第２の大きなプレナム２１５Ｂに流入し、チャネル１０５Ｂから流出する。
【００２６】
すなわち、図４において左から右へウェハ１０１が相対的に移動すると、ウェハ１０１は、液体に“ひきずり効果”を生ぜしめる。したがって、液体流の方向は、“ひきずり効果”に反作用して実質的に均一な速度プロフィルを生ぜしめるために右から左である必要がある。
【００２７】
図４において、４２０は、ウェハ１０１の動作によって誘発される、クリア開口領域２１６における有効流体速度プロフィルを示している。４２１は、マイクロチャネルノズル４１６からの、対向噴射される流体速度プロフィルを示しており、クリア開口領域２１６におけるレンズ１０２と液体との間の境界面にほぼネットゼロの結果的流体速度を生ぜしめる。
【００２８】
熱勾配が屈折ひずみ及び画質低下を生じないようにするために、マイクロチャネルノズル４１６は、時々作動液体をリフレッシュ（すなわち交換）する（これは、強い電磁放射への曝露が液体の分子を解離させるので、時間の経過と共に生じる作動流体の解離を防止するために必要である）。一定流れによる液体（例えば水）の分裂を回避することは別の利点である。短い露光波長では、水は、約２．８６Ｊ／ｃｍ２ＲＴにおいて分裂することができ、通常Ｐは、４．７５×１０−１９Ｊ毎分子になる。１９３ｎｍにおいて１つの光子は１．０３×１０−１８Ｊを有する。付加的に、液体をリフレッシュし続けることにより、液体の一定温度を維持することができる。液体は、露光中、又は露光の間隔にリフレッシュされてよい。
【００２９】
マイクロノズル４１６は、光学系と液体との間の慣性せん断力に対するバッファとしても作用する。せん断力は、方程式
【００３０】
【数２】
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によって定義され、この場合、Ａは面積であり、：は粘度パラメータであり、ｘは距離変数であり、ｖは速度である。せん断力は、ウェハ１０１とレンズ１０２との間の典型的な１００μｍギャップの場合に約１ニュートンである。これらのせん断力は、レンズ１０２と流体との間の相対加速運動を慣性的に抑制することにより中和される。これは、単にスキャニングとは反対方向に流体の運動を形成することにより達せられる。マイクロチャネルノズル４１６は、光学系と流体との間の慣性せん断力に対するバッファとしても作用する。
【００３１】
付加的に、ハウジング１０３は、ウェハ１０１からあらゆる過剰な液体を除去するためのガスを供給するためのシステムを有している。ハウジング１０３は、ガス供給システム（図４には示されていない）からのガス流入のための供給側アニュラス４０６Ａと、ガスシール４１０Ａとを有しており、このガスシール４１０Ａは、ウェハ１０１までの距離をブリッジしておりかつあらゆる過剰な液体を含みかつ除去するための“スキージ”を形成している。さらに、ハウジング１０３は、戻り側ガス流出アニュラス４０５を有している（この戻り側ガス流出アニュラスを通って過剰な液体が除去される）。過剰な液体は、排出ガスと共に、戻り側ガス流出アニュラス４０５Ａを通って除去されてよい。図４の左側に示されているように、ハウジング１０３の反対側の四分円に同様の構造が設けられている。ガス供給システムは、液体流が存在する場合にはいつでも液体供給システムと関連して働き、その結果、クリア開口領域２１６に液体流が存在する場合にのみ作動させられればよい。
【００３２】
前記のように、図４において、ウェハが左から右へ移動する場合、液体流は、チャネル１０５Ａにおいて流入し、チャネル１０５Ｂにおいて流出する。スキャン方向が反転された場合、液体流も反転する。
【００３３】
図５は、図４のマイクロノズル構造領域の部分的な等角図を示している。チャネル１０５Ａ〜１０５Ｄ（図５には示されていない）は、外部管５０７Ａ〜５０７Ｄに接続されており、これらの外部管を介して液体が供給される。同様に、この図には示されていないが、アニュラス４０５，４０６は環状のガスカップリングに接続されていてよい。
【００３４】
図６は、本発明において使用されてよい液体排出速度プロフィルの例を示している。当業者によって認められるであろうが、“自然の”速度プロフィルは、図４における高さを備えた均一ではなく、垂直方向勾配を有していてよく、この垂直方向勾配は光ひずみを生じるおそれがある。この自然の勾配を補償するために、図６に示したように、種々異なる長さの管（マイクロノズル４１６）が使用されてよい。図６において、マイクロノズルの長さは、最大でＬ１から、最小でＬ２までの範囲に分布しており、図６の左側に示されたマイクロノズル４１６の出口における速度プロフィルをほぼ生ぜしめる。マイクロノズル４１６が長くなるほど、特定のマイクロノズルからの液体の排出速度は小さくなる。さらに、マイクロノズル４１６自体は、さらに速度プロフィルを制御する必要があるならば、種々異なる直径を有していてよい。マイクロノズル４１６の管は、さらに速度プロフィルを制御するために、必ずしもウェハ１０１に対して平行である必要はない。
【００３５】
典型的なシステムにおいて、ウェハ１０１の上方の液体の高さは約１００ミクロンである。高さが高くなるほど、概して、速度プロフィルが制御される必要のある容積が大きくなるので、より多くのマイクロノズル４１６Ａが必要とされる。
【００３６】
つまり、マイクロノズル４１６の長さ、直径及び向きを注意深く選択することによって、ウェハ１０１のクリア開口領域２１６における速度プロフィルが制御され、クリア開口領域２１６に亘って実質的に均一な速度プロフィルが生ぜしめられ、露光品質が改良される。本質的に、図６に示したような、構造によって生ぜしめられる速度プロフィルは、そうでなければ存在するであろう“自然の”プロフィルの“反対”であってよい。つまり、マイクロノズル４１６の特性は、実質的に均一の速度プロフィルを生ぜしめるように個別製作される。
【００３７】
スキャニングの間ウェハ１０１は一方向に移動するのに対し、液体は再循環され、反対方向に噴射される。したがって、本発明の効果は、スキャニング動作によって誘発される液体速度プロフィルを中和することであり、レンズ１０２と液体との間の慣性抑制を生じる。換言すれば、合計の効果は“ゼロ”合計慣性であり、速度プロフィルは運動から除かれる。液体流の方向に応じて、せん断力が低減又は排除されるか、又は光ひずみが低減される。すなわち、浸漬リソグラフィプロセスは、一定の流体リフレッシュにより、ピークレベルにおいて、気泡を回避し、光流体振動を抑制することができる。
【００３８】
プレナム２１５における流体は、乱流及び気泡を有しているが、液体がディフューザスクリーン４１２を通過するまでに、流れは均一となる。したがって、ディフューザスクリーン４１２及びプレナム４１４を通過し、マイクロノズル４１６から出た後、液体流れは、実質的にストリエーション、光流体振動、乱流、気泡、及びその他の不均一によって生ぜしめられる欠陥なしに、所望の速度プロフィルを有しており、改良された画質を提供する。
【００３９】
前記のように、レンズ１０２の底面１０８は平坦である必要はない。ほぼ均一な速度プロフィルを生ぜしめるために、湾曲した底面１０８を備えたレンズ１０２を使用し、マイクロノズルの長さ、直径及び向きの適切な配列によりあらゆる誘発された速度プロフィル不均一を補償することができる。
【００４０】
マイクロノズル４１６は、慣用のリソグラフィ技術を使用してシリコン材料上に構成される。顕微鏡的スケールにおいて、マイクロノズル４１６は、互い違いに積層された管から成るハニカム材料に似ており、それは、水力直径及び長さのキー特性寸法を有する。マイクロノズル４１６は、クリア開口領域２１６内へ拡開している。
【００４１】
マイクロノズル４１６の典型的な管の直径は、例えば数ミクロンから数十ミクロン（例えば５〜５０ミクロン）まで変化してよく、幾つかの場合には、直径が５ｍｍに達し、長さは約１０〜１００直径である。その他の長さ及び／又は直径が使用されてよい。円形のノズルではなくスリットが使用されてもよい。単位面積ごとのマイクロノズルの数は変更されてよい。
【００４２】
１９３ナノメートルイメージングのために、液体は有利には水（例えば脱イオン水）であるが、その他の液体、例えばシクロオクタン、Kripton  （Ｒ）  （フォンブリンオイル）、及びパーフルオロポリエーテルオイル、が使用されてよい。
【００４３】
本発明は、液体浸漬フォトリソグラフィシステムに多数の利点を提供する。例えば、ステップ及びスキャンシステムにおいて、伝達が改善され、ひずみが少なくなる。液体自体がいかなる塵芥をも含有しておらず、液体の存在が、露光中にクリア開口領域２１６に存在する塵芥に対するバリヤとして作用するので、レンズ１０２とウェハ１０１との間のクリア開口領域２１６に空気中の塵芥粒子が進入することはできない。有利には、液体は、ウェハ１０１がウェハステージに積載された後に導入され、ウェハ１０１が取り出される前に除去される。これにより、塵芥及び粒子状物質による汚染が最小限に抑制される。付加的に、ウェハ交換中に液体がこぼれないようにする別の方法も可能であり、本発明は、上記アプローチのみに限定されない。
【００４４】
スキャニング動作により誘発される流体速度プロフィルは中和され、レンズ１０２とせん断流体との間に慣性抑制が生じる。慣性ダンパとして作用するのとは別に、マイクロノズル４１６は作動流体容積をリフレッシュするために働き、これにより、光源により生ぜしめられる熱勾配による屈折ひずみを排除する。マイクロノズル４１６の二次的利点は、容積リフレッシュ中における気泡の形成を防止する能力である。また、これらのマイクロノズル４１６の寸法は、より慣用のリフレッシュ技術を苦しめる気泡の形成を防止する。これらの利点の全ては、半導体表面上に著しくより小さなフィーチャを規定するために、概して既存のフォトリソグラフィツール及び波長の使用を許容する。
【００４５】
結論
本発明の様々な実施形態を上に説明したが、これらの実施形態は限定としてではなく例として示されていることが理解されるべきである。発明の思想及び範囲から逸脱することなく、形式及び詳細を様々に変更することができることは当業者に明らかとなるであろう。
【００４６】
本発明は、明示された機能及びその関係の性能を示す機能的ビルディングブロック及び方法ステップを用いて上に説明された。これらの機能的ビルディングブロック及び方法ステップの境界は、説明の便宜のために、本願明細書に任意に規定された。明示された機能及びその関係が適切に実施される限り、択一的な境界が規定されることができる。また、方法ステップの順序は再配置されてよい。つまり、あらゆるこのような択一的な境界が、請求項に記載された発明の範囲及び思想に含まれる。当業者は、これらの機能的ビルディングブロックが、個別の構成部材、用途特定の集積回路、適当なソフトウェアを実行するプロセッサ、及び同様のもの又はそれらのあらゆる組み合わせによって実行されることを認識するであろう。つまり、本発明の広さ及び範囲は、前記の典型的な実施形態のいずれによっても限定されるべきではなく、請求項及びその均等物に基づいてのみ定義されるべきである。
【符号の説明】
【００４７】
１００  投影光学系、  １０１  ウェハ、  １０２  レンズ、  １０３  ハウジング、  １０５  チャネル、  １０７  液体流、  １０８  底面、  ２１５  プレナム、  ２１６  クリア開口領域、  ２１７  ギャップ、  ４０５  戻り側ガス流出アニュラス、  ４０６Ａ  供給側アニュラス、  ４０９  レンズ高さ、  ４１０Ａ  ガスシール、  ４１２  ディフューザスクリーン、  ４１４  プレナム、  ４１６  マイクロノズル、  ５０７  外部管
【図１】
2010187009.tif 000005
【図２】
2010187009.tif 000006
【図３】
2010187009.tif 000007
【図４】
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【図５】
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【図６】
2010187009.tif 000010
【手続補正書】
【提出日】平成22年5月14日(2010.5.14)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板を露光する投影光学システムであって、該基板および該投影光学システムは、スキャン方向における軸に沿って、互いに対して相対的に移動する、投影光学システムと、
前記投影光学システムと基板との間の露光領域に浸液を供給する液体供給システムであって、露光領域から浸液を除去する複数のマイクロチャネルを備える、液体供給システムと、
を備えるシステム。
【請求項２】
前記複数のマイクロチャネルが、前記投影光学システムを取り囲むように配置される、請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
前記複数のマイクロチャネルが、異なる直径を有する、請求項１又は２に記載のシステム。
【請求項４】
前記液体供給システムが、ハウジングから前記露光領域への液体流を供給する、請求項１乃至３の何れか一項に記載のシステム。
【請求項５】
前記ハウジングが、前記液体流の方向を調整するための複数の区分を有する、請求項４に記載のシステム。
【請求項６】
前記ハウジングの下側部分が、前記複数の区分に分割されている、請求項４又は５に記載のシステム。
【請求項７】
前記複数のマイクロチャネルが、前記露光領域に液体流を供給する、請求項１乃至６の何れか一項に記載のシステム。
【請求項８】
基板を露光する投影光学システム、
を備えるシステム。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００３】
【数１】
2010187009.tif 000011
によって規定され、この場合、λは入射光の波長であり、ＮＡは投影光学系の開口数であり、ｎは媒体の屈折率である。ここで、投影光学系の最後のレンズエレメントと、イメージングされるウェハとの間に（空気ではなく）液体を導入することによって、屈折率が変化（増大）し、これにより、光源の有効波長を低下させることによって解像度を高めることができる。光源の波長を低下させることは、自動的により小さな細部のより微細な解像度を可能にする。このように、浸漬リソグラフィは、例えば１５７ｎｍ光源を１１５ｎｍ波長へ有効に低下させることによって魅力的になり、これにより、産業界において今日使用されている同じフォトリソグラフィツールを用いて臨界的な層のプリントを可能にしながら解像度を高める。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３０】
【数２】
2010187009.tif 000012
によって定義され、この場合、Ａは面積であり、μは粘度パラメータであり、ｘは距離変数であり、ｖは速度である。せん断力は、ウェハ１０１とレンズ１０２との間の典型的な１００μｍギャップの場合に約１ニュートンである。これらのせん断力は、レンズ１０２と流体との間の相対加速運動を慣性的に抑制することにより中和される。これは、単にスキャニングとは反対方向に流体の運動を形成することにより達せられる。マイクロチャネルノズル４１６は、光学系と流体との間の慣性せん断力に対するバッファとしても作用する。