(57)【要約】  本発明は、感光性レジストをコートした基板上に構造物を投影する機能を持つ投影対物レンズを備え、浸漬液が投影対物レンズの光学要素とレジストをコートした基板の間に配置される投影露光装置に関する。浸漬液として、飽和の環式炭化水素または多環式炭化水素、例えば、１２個までの炭素原子を含むシクロアルカン、２〜６個の環を有する飽和多環式炭化水素、橋かけ多環式炭化水素、環状エーテル、これらの物質の誘導体を使用することができる。
2008517473.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
感光性レジストをコートした基板上に構造物を投影する投影対物レンズを備え、
浸漬液が、投影対物レンズの屈折性光学要素とコートされた基板の間に配置される投影露光装置であって、
浸漬液の屈折率が、光学要素の屈折率を超え、レジストの屈折率未満であることを特徴とする投影露光装置。
【請求項２】
浸漬液が、照射波長２４８ｎｍにおいて１．１９ｃｍ-1未満の吸光係数を有する請求項１に記載の投影露光装置。
【請求項３】
浸漬液が、照射波長１９３ｎｍにおいて３５．６ｃｍ-1未満の吸光係数を有する請求項１に記載の投影露光装置。
【請求項４】
光学要素とコートされた基板の間の距離が、浸漬液を通過した透過率が７０％を超えるように調整される請求項１から３のいずれか一項に記載の投影露光装置。
【請求項５】
投影露光装置が、浸漬液のための再生循環路を備える請求項１から４のいずれか一項に記載の投影露光装置。
【請求項６】
再生循環路が蒸留装置を備える請求項５に記載の投影露光装置。
【請求項７】
浸漬液が、飽和の環式炭化水素または多環式炭化水素である請求項１から６のいずれか一項に記載の投影露光装置。
【請求項８】
浸漬液が、シクロアルカンまたはシクロアルカン誘導体である請求項７に記載の投影露光装置。
【請求項９】
浸漬液がシクロヘキサンである請求項８に記載の投影露光装置。
【請求項１０】
浸漬液が、分子式Ｃ6Ｒ1Ｒ2Ｒ3Ｒ4Ｒ5Ｒ6Ｒ7Ｒ8Ｒ9Ｒ10Ｒ11Ｒ12（式中、Ｒ1からＲ12が、それぞれ、−Ｈ、−ＣnＨ2n+1からなる基から選択され、ｎは１と１２の間の正の整数を表す）を有するシクロヘキサン誘導体である請求項８に記載の投影露光装置。
【請求項１１】
浸漬液がシクロオクタンである請求項８に記載の投影露光装置。
【請求項１２】
浸漬液が、分子式Ｃ8Ｒ1Ｒ2Ｒ3Ｒ4Ｒ5Ｒ6Ｒ7Ｒ8Ｒ9Ｒ10Ｒ11Ｒ12Ｒ13Ｒ14Ｒ15Ｒ16（式中、Ｒ1からＲ16は、それぞれ、−Ｈ、−ＣnＨ2n+1からなる基から選択され、ｎは１と１２の間の正の整数を表す）を有するシクロオクタン誘導体である請求項８に記載の投影露光装置。
【請求項１３】
浸漬液が、分子式ＣkＨ2k（式中、ｋは７と１２の間の正の整数を表す）を有する請求項８に記載の投影露光装置。
【請求項１４】
浸漬液が、シクロペンタン、シクロヘプタン、シクロノナン、シクロデカン、シクロウンデカン、シクロドデカンからなる群から選択される請求項８に記載の投影露光装置。
【請求項１５】
浸漬液が、分子式ＣkＲ1．．．Ｒ2k（式中、Ｒ1からＲ2kは、それぞれ、−Ｈ、−ＣnＨ2n+1からなる基から選択され、ｋが７と１２の間の正の整数であり、ｎが１と１２の間の正の整数である）を有するシクロアルカン誘導体である請求項８に記載の投影露光装置。
【請求項１６】
ｎが１と５の間の正の整数である請求項１５に記載の投影露光装置。
【請求項１７】
浸漬液が、シクロペンタン、シクロヘプタン、シクロノナン、シクロデカン、シクロウンデカンまたはシクロドデカンからなる群から選択されるシクロアルカンの誘導体であり、−Ｈ、−ＣnＨ2n+1からなる基から選択される側鎖Ｒを含む請求項８に記載の投影露光装置。
【請求項１８】
浸漬液が、デカヒドロナフタレン、ペルヒドロフルオレン、ペルヒドロインデン、ペルヒドロフェナントレン、ペルヒドロベンゾピレン、ペルヒドロアントラゼン（ｐｅｒｈｙｄｒｏａｎｔｈｒａｚｅｎｅ）、ペルヒドロフルオランテン、ペルヒドロインデノピレン、ペルヒドロベンゾフルオランテン、ペルヒドロクリセン、ペルヒドロテトラフェニレン、ペルヒドロペンタレン、ペルヒドロアズレン、ペルヒドロヘプタレン、ペルヒドロビフェニレン、ペルヒドロインダゼン（ｐｅｒｈｙｄｒｏｉｎｄａｚｅｎｅ）、ペルヒドロアセナフチレン、ペルヒドロフェナレン、ペルヒドロピレン、ペルヒドロナフタゼン（ｐｅｒｈｙｄｒｏｎａｐｈｔｈａｚｅｎｅ）、ペルヒドロコロネンからなる群から選択される請求項７に記載の投影露光装置。
【請求項１９】
浸漬液が、デカヒドロナフタレン、ペルヒドロフルオレン、ペルヒドロインデン、ペルヒドロフェナントレン、ペルヒドロベンゾピレン、ペルヒドロアントラゼン（ｐｅｒｈｙｄｒｏａｎｔｈｒａｚｅｎｅ）、ペルヒドロフルオランテン、ペルヒドロインデノピレン、ペルヒドロベンゾフルオランテン、ペルヒドロクリセン、ペルヒドロテトラフェニレン、ペルヒドロペンタレン、ペルヒドロアズレン、ペルヒドロヘプタレン、ペルヒドロビフェニレン、ペルヒドロインダゼン（ｐｅｒｈｙｄｒｏｉｎｄａｚｅｎｅ）、ペルヒドロアセナフチレン、ペルヒドロフェナレン、ペルヒドロピレン、ペルヒドロナフタゼン（ｐｅｒｈｙｄｒｏｎａｐｈｔｈａｚｅｎｅ）、ペルヒドロコロネンからなる群から選択される１つの物質の誘導体であり、−Ｈ、−ＣnＨ2n+1からなる基から選択される側鎖Ｒを含む請求項７に記載の投影露光装置。
【請求項２０】
浸漬液が橋かけ多環式炭化水素である請求項７に記載の投影露光装置。
【請求項２１】
浸漬液が、ノルボルナン、アダマンタン、トリシクロデカン、またはビシクロ［３．３．２］デカンからなる群から選択される請求項２０に記載の投影露光装置。
【請求項２２】
浸漬液が、環式または多環式飽和炭化水素の誘導体であり、少なくとも１つの側鎖が、−ＯＨ、−ＣnＨ2nＯＨからなる基から選択される請求項１から６のいずれか一項に記載の投影露光装置。
【請求項２３】
浸漬液が環状エーテル、特にクラウンエーテルである請求項１から６のいずれか一項に記載の投影露光装置。
【請求項２４】
浸漬液が、テトラヒドロフランまたはテトラヒドロフランの誘導体である請求項２３に記載の投影露光装置。
【請求項２５】
浸漬液が、１５−クラウン−５−（１，４，７，１０，１３）−ペンタオキサシクロペンタデカンである請求項２３に記載の投影露光装置。
【請求項２６】
浸漬液が、メタノール、イソプロパノール、シクロヘキサノール、シクロヘキシルメタノールからなる群から選択される請求項１から６のいずれか一項に記載の投影露光装置。
【請求項２７】
浸漬液がアセトニトリルである請求項１から６のいずれか一項に記載の投影露光装置。
【請求項２８】
浸漬液が３級アミンである請求項１から６のいずれか一項に記載の投影露光装置。
【請求項２９】
基板上に構造物を投影する投影対物レンズを備え、
浸漬液が、投影対物レンズの屈折性光学要素と基板の間に配置される投影露光装置であって、
浸漬液が、飽和の環式炭化水素または多環式炭化水素である投影露光装置。
【請求項３０】
浸漬液が、照射波長２４８ｎｍにおいて１．１９ｃｍ-1未満の吸光係数を有する請求項２９に記載の投影露光装置。
【請求項３１】
浸漬液が、照射波長１９３ｎｍにおいて３５．６ｃｍ-1未満の吸光係数を有する請求項２９に記載の投影露光装置。
【請求項３２】
光学要素とコートされた基板の間の距離が、浸漬液を通過した透過率が７０％を超えるように調整される請求項２９から３１のいずれか一項に記載の投影露光装置。
【請求項３３】
投影露光装置が、浸漬液のための再生循環路を備える請求項２９から３２のいずれか一項に記載の投影露光装置。
【請求項３４】
再生循環路が蒸留装置を備える請求項３３に記載の投影露光装置。
【請求項３５】
浸漬液が、シクロアルカンまたはシクロアルカン誘導体である請求項２９から３４のいずれか一項に記載の投影露光装置。
【請求項３６】
浸漬液がシクロヘキサンである請求項３５に記載の投影露光装置。
【請求項３７】
浸漬液が、分子式Ｃ6Ｒ1Ｒ2Ｒ3Ｒ4Ｒ5Ｒ6Ｒ7Ｒ8Ｒ9Ｒ10Ｒ11Ｒ12（式中、Ｒ1からＲ12は、それぞれ、−Ｈ、−ＣnＨ2n+1からなる基から選択され、ｎは１と１２の間の正の整数を表す）を有するシクロヘキサン誘導体である請求項３５に記載の投影露光装置。
【請求項３８】
浸漬液がシクロオクタンである請求項３５に記載の投影露光装置。
【請求項３９】
浸漬液が、分子式Ｃ8Ｒ1Ｒ2Ｒ3Ｒ4Ｒ5Ｒ6Ｒ7Ｒ8Ｒ9Ｒ10Ｒ11Ｒ12Ｒ13Ｒ14Ｒ15Ｒ16（式中、Ｒ1からＲ16は、それぞれ、−Ｈ、−ＣnＨ2n+1からなる基から選択され、ｎは１と１２の間の正の整数を表す）を有するシクロオクタン誘導体である請求項３５に記載の投影露光装置。
【請求項４０】
浸漬液が、分子式ＣkＨ2k（式中、ｋは７と１２の間の正の整数を表す）を有する請求項３５に記載の投影露光装置。
【請求項４１】
浸漬液が、シクロペンタン、シクロヘプタン、シクロノナン、シクロデカン、シクロウンデカン、シクロドデカンからなる群から選択される請求項３５に記載の投影露光装置。
【請求項４２】
浸漬液が、分子式ＣkＲ1．．．Ｒ2k（式中、Ｒ1からＲ2kは、それぞれ−Ｈ、ＣnＨ2n+1からなる基から選択され、ｋが７と１２の間の正の整数であり、ｎが１と１２の間の正の整数である）を有するシクロアルカン誘導体である請求項３５に記載の投影露光装置。
【請求項４３】
ｎが１と５の間の正の整数である請求項４２に記載の投影露光装置。
【請求項４４】
浸漬液が、シクロペンタン、シクロヘプタン、シクロノナン、シクロデカン、シクロウンデカンまたはシクロドデカンからなる群から選択されるシクロアルカンの誘導体であり、−Ｈ、−ＣnＨ2n+1からなる基から選択される側鎖Ｒを含む請求項３５に記載の投影露光装置。
【請求項４５】
浸漬液が、デカヒドロナフタレン、ペルヒドロフルオレン、ペルヒドロインデン、ペルヒドロフェナントレン、ペルヒドロベンゾピレン、ペルヒドロアントラゼン（ｐｅｒｈｙｄｒｏａｎｔｈｒａｚｅｎｅ）、ペルヒドロフルオランテン、ペルヒドロインデノピレン、ペルヒドロベンゾフルオランテン、ペルヒドロクリセン、ペルヒドロテトラフェニレン、ペルヒドロペンタレン、ペルヒドロアズレン、ペルヒドロヘプタレン、ペルヒドロビフェニレン、ペルヒドロインダゼン（ｐｅｒｈｙｄｒｏｉｎｄａｚｅｎｅ）、ペルヒドロアセナフチレン、ペルヒドロフェナレン、ペルヒドロピレン、ペルヒドロナフタゼン（ｐｅｒｈｙｄｒｏｎａｐｈｔｈａｚｅｎｅ）、ペルヒドロコロネンからなる群から選択される請求項２９から３４のいずれか一項に記載の投影露光装置。
【請求項４６】
浸漬液が、デカヒドロナフタレン、ペルヒドロフルオレン、ペルヒドロインデン、ペルヒドロフェナントレン、ペルヒドロベンゾピレン、ペルヒドロアントラゼン（ｐｅｒｈｙｄｒｏａｎｔｈｒａｚｅｎｅ）、ペルヒドロフルオランテン、ペルヒドロインデノピレン、ペルヒドロベンゾフルオランテン、ペルヒドロクリセン、ペルヒドロテトラフェニレン、ペルヒドロペンタレン、ペルヒドロアズレン、ペルヒドロヘプタレン、ペルヒドロビフェニレン、ペルヒドロインダゼン（ｐｅｒｈｙｄｒｏｉｎｄａｚｅｎｅ）、ペルヒドロアセナフチレン、ペルヒドロフェナレン、ペルヒドロピレン、ペルヒドロナフタゼン（ｐｅｒｈｙｄｒｏｎａｐｈｔｈａｚｅｎｅ）、ペルヒドロコロネンからなる群から選択される１つの物質の誘導体であり、−Ｈ、−ＣnＨ2n+1からなる基から選択される側鎖Ｒを含む請求項２９から３４のいずれか一項に記載の投影露光装置。
【請求項４７】
浸漬液が橋かけ多環式炭化水素である請求項２９から３４のいずれか一項に記載の投影露光装置。
【請求項４８】
浸漬液が、ノルボルナン、アダマンタン、トリシクロデカン、またはビシクロ［３．３．２］デカンからなる群から選択される請求項４７に記載の投影露光装置。
【請求項４９】
基板上に構造物を投影する投影対物レンズを備え、
浸漬液が、投影対物レンズの屈折性光学要素と基板の間に配置される投影露光装置であって、
浸漬液が、環式または多環式飽和炭化水素の誘導体であり、少なくとも１つの側鎖が、−ＯＨまたは−ＣnＨ2nＯＨからなる基から選択される投影露光装置。
【請求項５０】
基板上に構造物を投影する投影対物レンズを備え、
浸漬液が、投影対物レンズの屈折性光学要素と基板の間に配置される投影露光装置であって、
浸漬液が環状エーテル、特にクラウンエーテルである投影露光装置。
【請求項５１】
浸漬液が、テトラヒドロフランまたはテトラヒドロフランの誘導体である請求項５０に記載の投影露光装置。
【請求項５２】
浸漬液が、１５−クラウン−５−（１，４，７，１０，１３）−ペンタオキサシクロペンタデカンである請求項５０に記載の投影露光装置。
【請求項５３】
基板上に構造物を投影する投影対物レンズを備え、
浸漬液が、投影対物レンズの屈折性光学要素と基板の間に配置される投影露光装置であって、
浸漬液が、メタノール、イソプロパノール、シクロヘキサノール、シクロヘキシルメタノールからなる群から選択される投影露光装置。
【請求項５４】
基板上に構造物を投影する投影対物レンズを備え、
浸漬液が、投影対物レンズの屈折性光学要素と基板の間に配置される投影露光装置であって、
浸漬液がアセトニトリルである投影露光装置。
【請求項５５】
動作波長λの光を放射する光源、
最小幅Ｒを有する構造物を基板上に投影する投影対物レンズを備え、
投影対物レンズが、結像側に開口角を有し、
動作波長λにおいて屈折率ｎを有する浸漬液が、投影対物レンズの屈折性光学要素と基板の間に配置される投影露光装置であって、
ｎが
【数１】
2008517473.tif 000011
以上であり、
同時に、ｎが１．５０以上であり、
但し、ｋ1がプロセスパラメータを表し、Θ0が、浸漬液中の結像側開口角の半分を表す投影露光装置。
【請求項５６】
ｎが
【数２】
2008517473.tif 000012
以上であり、
同時に、ｎが１．５０以上である請求項５５に記載の投影露光装置。
【請求項５７】
ｎが
【数３】
2008517473.tif 000013
以上であり、
同時に、ｎが１．５０以上である請求項５６に記載の投影露光装置。
【請求項５８】
感光性レジストをコートした基板上に構造物を投影する投影対物レンズを備え、
浸漬液が投影対物レンズの屈折性光学要素とコートされた基板の間に配置される投影露光装置の浸漬液としての物質の使用であって、
前記物質が、光学要素の屈折率を超え、レジストの屈折率未満である屈折率を有する使用。
【請求項５９】
前記物質が、照射波長２４８ｎｍにおいて１．１９ｃｍ-1未満の吸光係数を有する請求項５８に記載の使用。
【請求項６０】
前記物質が、照射波長１９３ｎｍにおいて３５．６ｃｍ-1未満の吸光係数を有する請求項５８に記載の使用。
【請求項６１】
前記物質が、飽和の環式炭化水素または多環式炭化水素である請求項５８から６０のいずれか一項に記載の使用。
【請求項６２】
前記物質が、シクロアルカンまたはシクロアルカン誘導体である請求項６１に記載の使用。
【請求項６３】
前記物質がシクロヘキサンである請求項６２に記載の使用。
【請求項６４】
前記物質が、分子式Ｃ6Ｒ1Ｒ2Ｒ3Ｒ4Ｒ5Ｒ6Ｒ7Ｒ8Ｒ9Ｒ10Ｒ11Ｒ12（式中、Ｒ1からＲ12は、それぞれ、−Ｈまたは−ＣnＨ2n+1からなる基から選択され、ｎは１と１２の間の正の整数を表す）を有するシクロヘキサン誘導体である請求項６２に記載の使用。
【請求項６５】
前記物質がシクロオクタンである請求項６２に記載の使用。
【請求項６６】
前記物質が、分子式Ｃ8Ｒ1Ｒ2Ｒ3Ｒ4Ｒ5Ｒ6Ｒ7Ｒ8Ｒ9Ｒ10Ｒ11Ｒ12Ｒ13Ｒ14Ｒ15Ｒ16（式中、Ｒ1からＲ16は、それぞれ、−Ｈまたは−ＣnＨ2n+1からなる基から選択され、ｎは１と１２の間の正の整数を表す）を有するシクロオクタン誘導体である請求項６２に記載の使用。
【請求項６７】
前記物質が、分子式ＣkＨ2k（式中、ｋは７と１２の間の正の整数を表す）を有するシクロアルカンである請求項６２に記載の使用。
【請求項６８】
浸漬液が、シクロペンタン、シクロヘプタン、シクロノナン、シクロデカン、シクロウンデカン、シクロドデカンからなる群から選択される請求項６２に記載の使用。
【請求項６９】
前記物質が、分子式ＣkＲ1．．．Ｒ2k（式中、Ｒ1からＲ2kは、それぞれ−Ｈ、−ＣnＨ2n+1からなる基から選択され、ｋが７と１２の間の正の整数であり、ｎが１と１２の間の正の整数である）を有するシクロアルカン誘導体である請求項６２に記載の使用。
【請求項７０】
ｎが１と５の間の正の整数である請求項６９に記載の使用。
【請求項７１】
浸漬液が、シクロペンタン、シクロヘプタン、シクロノナン、シクロデカン、シクロウンデカンまたはシクロドデカンからなる群から選択されるシクロアルカンの誘導体であり、−Ｈ、−ＣnＨ2n+1からなる基から選択される側鎖Ｒを含む請求項６２に記載の使用。
【請求項７２】
前記物質が、デカヒドロナフタレン、ペルヒドロフルオレン、ペルヒドロインデン、ペルヒドロフェナントレン、ペルヒドロベンゾピレン、ペルヒドロアントラゼン（ｐｅｒｈｙｄｒｏａｎｔｈｒａｚｅｎｅ）、ペルヒドロフルオランテン、ペルヒドロインデノピレン、ペルヒドロベンゾフルオランテン、ペルヒドロクリセン、ペルヒドロテトラフェニレン、ペルヒドロペンタレン、ペルヒドロアズレン、ペルヒドロヘプタレン、ペルヒドロビフェニレン、ペルヒドロインダゼン（ｐｅｒｈｙｄｒｏｉｎｄａｚｅｎｅ）、ペルヒドロアセナフチレン、ペルヒドロフェナレン、ペルヒドロピレン、ペルヒドロナフタゼン（ｐｅｒｈｙｄｒｏｎａｐｈｔｈａｚｅｎｅ）、ペルヒドロコロネンからなる群から選択される請求項６１に記載の使用。
【請求項７３】
浸漬液が、デカヒドロナフタレン、ペルヒドロフルオレン、ペルヒドロインデン、ペルヒドロフェナントレン、ペルヒドロベンゾピレン、ペルヒドロアントラゼン（ｐｅｒｈｙｄｒｏａｎｔｈｒａｚｅｎｅ）、ペルヒドロフルオランテン、ペルヒドロインデノピレン、ペルヒドロベンゾフルオランテン、ペルヒドロクリセン、ペルヒドロテトラフェニレン、ペルヒドロペンタレン、ペルヒドロアズレン、ペルヒドロヘプタレン、ペルヒドロビフェニレン、ペルヒドロインダゼン（ｐｅｒｈｙｄｒｏｉｎｄａｚｅｎｅ）、ペルヒドロアセナフチレン、ペルヒドロフェナレン、ペルヒドロピレン、ペルヒドロナフタゼン（ｐｅｒｈｙｄｒｏｎａｐｈｔｈａｚｅｎｅ）、ペルヒドロコロネンからなる群から選択される１つの物質の誘導体であり、−Ｈ、−ＣnＨ2n+1からなる基から選択される側鎖Ｒを含む請求項６１に記載の使用。
【請求項７４】
前記物質が橋かけ多環式炭化水素である請求項６１に記載の使用。
【請求項７５】
前記物質が、ノルボルナン、アダマンタン、トリシクロデカン、またはビシクロ［３．３．２］デカンからなる群から選択される請求項７４に記載の使用。
【請求項７６】
前記物質が、環式または多環式飽和炭化水素の誘導体であり、少なくとも１つの側鎖が、−ＯＨまたは−ＣnＨ2nＯＨからなる基から選択される請求項５８から６０のいずれか一項に記載の使用。
【請求項７７】
前記物質が環状エーテル、特にクラウンエーテルである請求項５８から６０のいずれか一項に記載の使用。
【請求項７８】
前記物質が、テトラヒドロフランまたはテトラヒドロフランの誘導体である請求項７７に記載の使用。
【請求項７９】
前記物質が、１５−クラウン−５−（１，４，７，１０，１３）−ペンタオキサシクロペンタデカンである請求項７８に記載の使用。
【請求項８０】
前記物質が、メタノール、イソプロパノール、シクロヘキサノール、シクロヘキシルメタノールからなる群から選択される請求項５８から６０のいずれか一項に記載の使用。
【請求項８１】
前記物質がアセトニトリルである請求項５８から６０のいずれか一項に記載の使用。
【請求項８２】
前記物質が３級アミンである請求項５８から６０のいずれか一項に記載の使用。
【請求項８３】
投影露光装置中の浸漬液として、飽和の環式炭化水素または多環式炭化水素の使用。
【請求項８４】
飽和の環式炭化水素または多環式炭化水素が、シクロヘキサン、シクロオクタン、シクロペンタン、シクロヘプタン、シクロノナン、シクロデカン、シクロウンデカン、シクロドデカン、デカヒドロナフタレン、ペルヒドロフルオレン、ペルヒドロインデン、ペルヒドロフェナントレン、ペルヒドロベンゾピレン、ペルヒドロアントラゼン（ｐｅｒｈｙｄｒｏａｎｔｈｒａｚｅｎｅ）、ペルヒドロフルオランテン、ペルヒドロインデノピレン、ペルヒドロベンゾフルオランテン、ペルヒドロクリセン、ペルヒドロテトラフェニレン、ペルヒドロペンタレン、ペルヒドロアズレン、ペルヒドロヘプタレン、ペルヒドロビフェニレン、ペルヒドロインダゼン（ｐｅｒｈｙｄｒｏｉｎｄａｚｅｎｅ）、ペルヒドロアセナフチレン、ペルヒドロフェナレン、ペルヒドロピレン、ペルヒドロナフタゼン（ｐｅｒｈｙｄｒｏｎａｐｈｔｈａｚｅｎｅ）、ペルヒドロコロネンからなる群から選択される請求項８３に記載の使用。
【請求項８５】
飽和の環式炭化水素または多環式炭化水素が、シクロヘキサン、シクロオクタン、シクロペンタン、シクロヘプタン、シクロノナン、シクロデカン、シクロウンデカン、シクロドデカン、デカヒドロナフタレン、ペルヒドロフルオレン、ペルヒドロインデン、ペルヒドロフェナントレン、ペルヒドロベンゾピレン、ペルヒドロアントラゼン（ｐｅｒｈｙｄｒｏａｎｔｈｒａｚｅｎｅ）、ペルヒドロフルオランテン、ペルヒドロインデノピレン、ペルヒドロベンゾフルオランテン、ペルヒドロクリセン、ペルヒドロテトラフェニレン、ペルヒドロペンタレン、ペルヒドロアズレン、ペルヒドロヘプタレン、ペルヒドロビフェニレン、ペルヒドロインダゼン（ｐｅｒｈｙｄｒｏｉｎｄａｚｅｎｅ）、ペルヒドロアセナフチレン、ペルヒドロフェナレン、ペルヒドロピレン、ペルヒドロナフタゼン（ｐｅｒｈｙｄｒｏｎａｐｈｔｈａｚｅｎｅ）、ペルヒドロコロネンからなる群から選択される物質の誘導体であり、−Ｈ、−ＣnＨ2n+1、−ＯＨ、−ＣnＨ2nＯＨからなる基から選択され、ｎが１と５の間の整数である側鎖Ｒを含む請求項８３に記載の使用。
【請求項８６】
動作波長λの光を放射する光源と、
最小幅Ｒを有する構造物を基板上に投影する投影対物レンズとを備え、
前記投影対物レンズが基板側に、ある開口数を有し、
浸漬液が、投影対物レンズの屈折性光学要素と基板の間に配置されている
投影露光装置中で浸漬液としての物質の使用であって、
ｋ1がプロセスパラメータであり、ｓｉｎΘ0が浸漬液中の投影対物レンズの前記開口数であり、
前記物質が動作波長λにおいて屈折率ｎを有し、
ｎが
【数４】
2008517473.tif 000014
以上であり、
同時に、ｎが１．５０以上である、前記物質の使用。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本出願は、２００４年１２月１日に出願した米国仮出願第６０／６３２５５０号の利益を主張するものである。
【０００２】
本発明は、感光性レジストをコートした基板上に構造物を投影する機能を持つ投影対物レンズを備え、投影対物レンズの光学要素とコートされた基板の間に浸漬液が配置される投影露光装置に関する。
【０００３】
本発明はさらに、この種の投影露光装置中の浸漬液としての物質の使用に関する。
【背景技術】
【０００４】
マイクロリソグラフィの分野における投影露光装置は、半導体構成要素や他の微細に構造化された構成要素の製造に使用される。この種の投影露光装置は、光源やフォト・マスクまたはライン・パターンを有するプレート（レチクルと呼ばれることが多い）を照射する照射系のほかに、レチクルの像を感光性基板上、例えば、感光性レジストをコートしたシリコン・ウェハ上に投影する機能を持つ投影対物レンズを備えている。像を造る構造物は、マイクロ・ミラー・アレイまたはＬＣＤアレイを含んでもよい。
【０００５】
これまで、１００ｎｍ未満の大きさのオーダーに到達するますます小型化する寸法の構造物を作製するために３つの構想が探求されてきた。第１に、投影対物レンズの開口数ＮＡを継続的に増加させる試みがある。第２に、照射に使用する光の波長、いわゆる動作波長が、好ましくは２５０ｎｍより短い波長、例えば２４８ｎｍ、１９３ｎｍ、１５７ｎｍ、またはさらに短く継続的に減少させる。最後に、分解能を改善するために他の方法、例えば、位相シフト・マスク、二極照射、または斜め照射が使用される。
【０００６】
分解能を増加させる他の構想は、浸漬媒体、特に浸漬液を投影対物レンズの結像側の最終レンズと露光される感光性レジストまたは他の感光性層の間に存在する間隙の空間に持ち込むという考え方に基づいている。この技術は液浸リソグラフィと呼ばれる。浸漬で動作するように意図された投影対物レンズは、したがって液浸対物レンズとも呼ばれる。
【０００７】
浸漬液の導入の結果、有効波長λeff＝λ0／ｎ1（但し、λ0は、照射光の真空での波長を表し、ｎ1は、照射に使用する波長における浸漬液の屈折率を表す）が得られる。この有効波長から、分解能Ｒ＝ｋ1（λeff／ＮＡ0）および焦点深度（ＤＯＦ）ＤＯＦ＝±ｋ2（λeff／ＮＡ02）（但し、ＮＡ0＝ｓｉｎα0は、「無水時の」開口数を表し、α0は対物レンズの開口角の半分を表す）が得られる。実験定数ｋ1、ｋ2は、プロセス依存性であり、他の要因の中でも使用する照射方式、特にコヒーレンス・パラメータσまたはレジストの特性にも依存する。
【０００８】
したがって、液浸リソグラフィの利点は、浸漬液の真空に比較してより高い屈折率により、照射波長が有効照射波長に低下するという事実による。
【０００９】
前記段落に提示された相関関係に従って、これにより分解能と焦点深度が一緒に向上する。
【００１０】
Ｍ．ＳｗｉｔｋｅｓとＭ．Ｒｏｔｈｓｃｈｉｌｄによる論文「Ｉｍｍｅｒｓｉｏｎ  ｌｉｔｈｏｇｒａｐｈｙ  ａｔ  １５７ｎｍ」（Ｊ．Ｖａｃ．Ｓｃｉ．Ｔｅｃｈｎｏｌ．Ｂ  １９（６）、２００１年１１月／１２月、１頁以降）に、パーフルオロポリエーテル（ＰＦＰＥ）をベースとする浸漬液が発表されており、これは、１５７ｎｍの動作波長に対して十分に透明であり、マイクロリソグラフィで一般に使用されているいくつかのフォト・レジスト材料に適合する。しかし、これらの物質の屈折率は、２５０ｎｍと１５７ｎｍの間の波長で１．３８の値以下である。
【００１１】
最終光学要素とレジストがコートされた感光性基板の間に浸漬液を含む投影露光装置が、ＵＳ  ４３４６１６４に開示されている。そこで指定された浸漬液には、主として芳香族環系、そのいくつかは純粋な炭化水素、例えばベンゼン、ジメチルナフタレン、エチルナフタレンが含まれる。これらの指定されたものの中でその他の物質として、ベンゼンもしくはナフタレンのハロゲン誘導体またはジメチルアニリンがある。適切な浸漬液として指定された他の化合物は、フェニルエチルアミンである。しかし、芳香族物質やアミンは、原則として遠紫外領域に強い吸収を示す。したがって、２６０ｎｍ未満の波長に対するこれらの物質の低い透過率により、これらは浸漬液として使用するのが不可能になるか、または使用するのが非常に困難になる。
【００１２】
１９３ｎｍの照射波長では、最も高純度の水が、浸漬液として使用可能であることが知られている。水は、２４８ｎｍと１９３ｎｍの波長に対する十分な透過率を有する。しかし、最も高純度の水は、水と接触する対物レンズの光学的表面を攻撃する可能性があることが分かっている。さらに、水は、２４８ｎｍの動作波長でｎ248＝１．３７８および１９３ｎｍでｎ193＝１．４３７の比較的低い屈折率を有する。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題と課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明の目的は、２４８ｎｍと１９３ｎｍの照射波長で、最高に可能な透過率、高い分解能、被写界深度、結像側における高い開口数を組み合わせて提供する投影対物レンズを備える投影露光装置を提案することである。
【００１４】
この目的を満たす解決法を、独立請求項１、２９、４９、５０、５３、５４、５５に記載の投影露光装置によって提供する。
【００１５】
本発明の有利な他の実施態様は、従属請求項の特徴によって定義される。
【００１６】
本発明の他の目的は、２５０ｎｍ未満、好ましくは２４８ｎｍまたは１９３ｎｍ未満の動作波長を有する投影露光装置に適しており、かつ、この波長において可能な限り高い透過率を有し、かつ高い分解能と被写界深度を達成するのに適切な屈折率を有する物質を指定することである。
【００１７】
後の目的は、独立請求項５８、８３、８６に記載の浸漬液の使用を通して達成される。本発明の有利なさらに発展した実施態様は、従属請求項の特徴によって定義される。
【００１８】
投影対物レンズの光学要素の屈折率以上の屈折率を有する浸漬媒体、特に浸漬液を使用することを通して、液浸対物レンズの分解能は、達成される分解能が、無水時の対物レンズでは極めてより短い波長（例えば、１２６ｎｍ）や極めて高い空気中の開口数（例えば、ＮＡ＝０．９５）の助けを借りてのみその分解能と同等になるであろうほど高いところまで押し上げられる。また、水などの有意に低い屈折率の浸漬液を伴う液浸対物レンズとは対照的に、明らかに低いＮＡ0＝ｓｉｎα0で、同等であるかまたはより高い分解能をこのようにして達成することができる。したがって、より煩雑でなく設計された光学的投影システムを選択することが可能になる。１９３ｎｍの動作波長を継続することによって、結晶材料から作られる光学要素を備える高価な光学的投影システムなしで間に合わせることが可能であり、よりコスト効果の高いレーザ光源を検討することができる。
【００１９】
浸漬液と感光性レジストの間の境界面における高い入射角での全反射に起因する損失を最小限に抑えるために、浸漬液の屈折率がレジストの屈折率未満の場合は有利である。
【００２０】
動作波長の光に対して十分な透過率を有する浸漬液を使用することが、液浸対物レンズではさらに重要である。これにより、投影露光装置の高い性能／コスト比、したがって、高い運転経済性をもたらす。例えば、３ｍｍの作動距離で２４８ｎｍの動作波長において透過率が７０％、好ましくは８０％、特に好ましくは９０％以上に到達する場合は特に有利である。これは、相関関係ｌｎ（Ｉ／Ｉ0）＝−ε・ｄ、即ちランベルト−ベールの法則（但し、Ｉ0は入射光強度を表し、ｄは浸漬液中の移動距離を表し、Ｉは距離ｄを移動した後の強度を表し、εは吸光係数を表す）に従って、それぞれ、１．１９ｃｍ-1、好ましくは０．７４ｃｍ-1、特に好ましくは０．３５ｃｍ-1または未満の浸漬液の吸光係数に対応する。前述の吸光係数と、明細書や特許請求の範囲で以下に述べるすべての吸光係数は、前述の自然対数を用いた相関関係に基づいている。化学の分野でより一般的に使用される、ランベルト−ベールの法則の異なる公式は、常用対数、ｌｏｇ（Ｉ／Ｉ0）＝−ε・ｄ・ｌｏｇ（ｅ）を使用する。積α＝ε・ｌｏｇ（ｅ）は、デシマルベースの吸光係数と称される。したがって、上記や下記の吸光係数に係数ｌｏｇ（ｅ）＝０．４３４を乗ずることによって、これらをデシマルベースの吸光係数のより通例の形態に容易に変換することができる。
【００２１】
１９３ｎｍの動作波長では、十分に高い透過率を有する材料を選択することが、すでに大きく制限されている。このことは、適切なレンズ材料と浸漬液の選択にも当てはまる。十分高い屈折率を保証するためには、場合により比較的低い透過率を受容する必要がある。波長１９３ｎｍと液浸対物レンズの光学要素と感光性基板の間の作動距離１ｍｍでは、３５．６ｃｍ-1未満の吸光係数に対応する、７０％を超える透過率が有利であると考えられている。比較的強い吸収を有する浸漬液においては、少なくとも７０％、好ましくは８０％、特に好ましくは９０％の透過率が得られるように作動距離を選択することが有利である。
【００２２】
対物レンズの動作の際、浸漬液を循環路中に流すことが有利である。なぜなら、これにより液体の必要量を比較的少なく保ち、処分することが必要な廃棄物がほとんど生じないためである。しかし、浸漬液の汚染が、動作中、例えばレジスト材料に含まれている物質によって、ＵＶ線への暴露に起因する浸漬液の部分的な汚染を通して、または、浸漬液と接触する材料、例えば、レンズ、マウント、液体用導管のわずかな溶解度のために起こることがある。原則として、これらの汚染は、光の損失の増加をもたらす。したがって、循環路を通して送られる浸漬液が再生機で再生されれば有利である。この再生機が液体循環路の一部である場合は特に有利である。浸漬液の状態を、その物理的、化学的特性について継続的に監視して、調整することがさらに有利である。
【００２３】
空気の酸素が存在する場合、ＵＶ線の下で浸漬液が反応を開始することを防止するために、本装置を保護ガスの雰囲気、例えばＮ2または希ガス、例えばアルゴン下で動作させることが有利である。
【００２４】
再生機として、例えば、蒸留装置またはクロマトグラフィー装置を考慮することができる。単純なフィルタとは対照的に、この種の装置は、浸漬液から固体粒子を除去するのみならず、溶解している化学物質も実際の浸漬液から分離することが可能であるという利点を有する。これによって、非常に高水準の純度を達成することができ、これは浸漬液の最適な透過性を保証する。
【００２５】
発明者らは、最新技術の浸漬液、例えば、ベンゼン、ジメチルナフタレンとエチルナフタレン、ベンゼンまたはナフタレンのハロゲン誘導体、またはジメチルアニリンが、２５０ｎｍ未満の波長を有する光に対して適切な屈折率を有するが、十分な透過率を有していないことを認識している。このことは、芳香族環系を含む化合物にかなりの程度当てはまる。これらの非局在化電子のために、このような化合物は、代表的には３００ｎｍ未満の範囲の波長に対して高い吸収を有する。このことは、同様に二重結合を含む非芳香族の物質にも当てはまる。二重結合は、２６０〜３００ｎｍの波長の範囲に有意の程度の吸収を有し、２４０ｎｍ未満の波長の範囲にも適していないことが判明している。自由電子対を含む基を有する化合物、例えば、１級または２級アミン、塩素、臭素またはヨウ素、さらには硫黄含有化合物などの有機化合物に対して同様のことが事実であることが多い。さらに、ＵＶ光で照射された場合、塩素、臭素またはヨウ素を含む化合物は、特に２５０ｎｍ未満の波長で光化学反応に向かう傾向を示す。アミンでは、特に光の作用下で、レジストとの反応が起こるリスクがある。
【００２６】
発明者らは、環式炭化水素または多環式炭化水素は、上記とは対照的に、波長２４８ｎｍにおいて適切な屈折率を有し、かつ非常に有利な透過性を示すことをさらに認識している。驚くべきことには、これらの物質の大部分が波長１９３ｎｍの光に対して十分な透過率を有することも見出されている。同時に、これらは、レジストに対して化学的に不活性であり、光の作用下でさえ、レジストまたは投影リソグラフィ装置中で浸漬液と接触している他の材料と化学反応を開始しない。さらに、これらの化合物はまた、妥当な波長のＵＶ線下で化学分解を受けない。この環式炭化水素または多環式炭化水素は、投影対物レンズの光学要素に関して考慮することができる材料、即ち、例えば石英ガラスまたはフッ化カルシウムに対して化学的に不活性でもあるという特別な利点を有する。したがって、浸漬液と接触しているレンズ要素に対し複雑な保護塗装系なしで済ますことが可能である。環式炭化水素または多環式炭化水素の表面張力は、水の表面張力より特に小さい。空気に対する水の表面張力は７２ｍＮ／ｍであり、一方、デカリンは、例えば、２４ｍＮ／ｍの表面張力を有する。低表面張力は、接触している光学要素と感光性基板に対する浸漬液の濡れ挙動に有利な効果を有する。多数の環式炭化水素や多環式炭化水素は規格化された市販の製品であるか、または少なくとも正当なコストで製造することができる。
【００２７】
飽和環式炭化水素の中で、シクロアルカンとシクロアルカン誘導体は、適切な屈折率と相まって十分な透過率を有する。その屈折率は、同数の炭素原子を有する対応する非環状アルカンのそれぞれの屈折率より著しく高い。また、同族体系列において炭素原子が大きな数に次第に増加するにつれ、環式アルカンの屈折率は、非環状アルカンに対するより速く増大する。
【００２８】
好ましくはこれらの環式炭化水素または多環式炭化水素は、液浸リソグラフィ用の投影露光装置に使用されるべきであり、これらはその動作温度において液体である。浸漬液の融点が十分に低く、室温で十分に低い粘度を有する場合はさらに有利である。しかし、室温で高粘度を有するかまたは固体である環式炭化水素または多環式炭化水素であっても、投影露光装置が高温で動作される場合は使用することは可能である。
【００２９】
特に好ましいものは、その環が６個の炭素原子によって、特別に好ましくは７個を超える炭素原子によって形成されるシクロアルカンである。分子式ＣkＲ1．．．Ｒ2k（式中、ｋは、環の炭素原子数を表し、Ｒ1からＲ2kは、それぞれ−Ｈ、−ＣnＨ2n+1、−ＯＨ、−ＣnＨ2nＯＨからなる基から選択され、但し、ｎは１と１２の間の正の整数を表す）を有するシクロアルカン誘導体は、本明細書で考慮される範囲内に同じく含まれる。
【００３０】
シクロヘキサンの使用は、その高い透過率と屈折率だけでなくその入手しやすさの理由で特に好ましい。さらに、シクロヘキサンは比較的低い沸点を有し、シクロヘキサンの残留物はわずかに加熱するか、または例えば窒素によりブロー・クリーニングするだけで基板表面から完全に除去することが可能なので、露光された基板をさらに処理するのに有利である。低沸点も、使用した浸漬液の再生、例えば蒸留を実施するのに有利である。
【００３１】
また、分子式Ｃ6Ｒ1Ｒ2Ｒ3Ｒ4Ｒ5Ｒ6Ｒ7Ｒ8Ｒ9Ｒ10Ｒ11Ｒ12（式中、Ｒ1からＲ12は、それぞれ、−Ｈ、−ＣnＨ2n+1、−ＯＨ、−ＣnＨ2nＯＨからなる基から選択され、ｎは１と１２の間の正の整数を表す）を有するシクロヘキサン誘導体を使用することも有利である。側鎖の適切な選択により、沸点、粘度、溶媒の挙動などの特性に制御された方法で影響を与えることが可能である。しかし、水素原子を基Ｒで置換することは、屈折率または透過率などの特性にはわずかな影響しか持たない。
【００３２】
７個を超える炭素原子を有するシクロアルカンは、シクロヘキサンより高沸点を有し、これらも容易燃焼性でない。シクロオクタンは、シクロヘキサンと同様に、容易に市場から入手可能であり、その屈折率と透過率に関して優れた特性を示す。分子式Ｃ8Ｒ1Ｒ2Ｒ3Ｒ4Ｒ5Ｒ6Ｒ7Ｒ8Ｒ9Ｒ10Ｒ11Ｒ12Ｒ13Ｒ14Ｒ15Ｒ16（式中、Ｒ1からＲ16は、それぞれ、−Ｈ、−ＣnＨ2n+1、−ＯＨ、ＣnＨ2nＯＨからなる基から選択され、ｎは１〜１２の正の整数を表す）を有するシクロオクタンの誘導体は、シクロヘキサンに対する上記と類似の方法で、それぞれの側鎖の特定の選択を通してその特性の一部に影響を与えることが可能である。
【００３３】
シクロヘキサンとシクロオクタン以外では、前記のように、−Ｈ、−ＣnＨ2n+1、−ＯＨ、−ＣnＨ2nＯＨからなる基から選択される側鎖Ｒ（但し、ｎは１と１２の間の正の整数を表す）を有する、シクロヘプタン（７個の炭素原子）、シクロノナン（９個の炭素原子）、シクロデカン（１０個の炭素原子）、シクロウンデカン（１１個の炭素原子）またはシクロドデカン（１２個の炭素原子）、これらの誘導体のような他のシクロアルカンを使用することができる。
【００３４】
上記のように、シクロアルカンのいくつかの物理特性は、基Ｒの、例えばこのような側鎖における炭素原子数ｎに関する適切な選択によって影響を受ける。炭素原子数ｎを環式炭化水素または多環式炭化水素の誘導体が動作温度で依然として液体であり、かつその粘度が液浸投影対物レンズ中に使用するのに適切であるように選択することが有利である。これに関連して、ｎを１と１０の間、さらに有利には１と７の間、特別有利には１と５の間に選択することが特に有利である。しかし、たとえ、粘度が高い場合、または炭化水素の融点が動作温度より高い場合であっても、投影露光装置が高温で動作される場合は、これを浸漬液として使用することが可能である。
【００３５】
本発明者らは、屈折率は個々の炭素環中の原子数の増大に伴い増加するのみならず、屈折率は多環式飽和炭化水素における環（時には核と称される）の数によっても増加することを認識している。本明細書で考慮に入れる多環式飽和炭化水素は、２〜６個の環を有する多環式芳香族化合物から完全な接触水素化反応によって製造することができる化合物である。適切な化合物としては、特に、デカヒドロナフタレン（デカリン）、ペルヒドロフルオレン、ペルヒドロインデン、ペルヒドロフェナントレン、ペルヒドロベンゾピレン、ペルヒドロアントラゼン（ｐｅｒｈｙｄｒｏａｎｔｈｒａｚｅｎｅ）、ペルヒドロフルオランテン、ペルヒドロインデノピレン、ペルヒドロベンゾフルオランテン、ペルヒドロクリセン、ペルヒドロテトラフェニレン、ペルヒドロペンタレン、ペルヒドロアズレン、ペルヒドロヘプタレン、ペルヒドロビフェニレン、ペルヒドロインダゼン（ｐｅｒｈｙｄｒｏｉｎｄａｚｅｎｅ）、ペルヒドロアセナフチレン、ペルヒドロフェナレン、ペルヒドロピレン、ペルヒドロナフタゼン（ｐｅｒｈｙｄｒｏｎａｐｈｔｈａｚｅｎｅ）、ペルヒドロコロネンがある。
【００３６】
これらの物質による実験において、その透過性とその屈折率の値は、接触水素化反応後に残存する不飽和結合の比率により決まることを見出した。残留する不飽和結合の比率が５０ｐｐｍ未満、好ましくは５ｐｐｍ未満、特別好ましくは１ｐｐｍ未満の場合は、特に有利であることを見出した。
【００３７】
前記のシクロアルカンのように、多核性多環式飽和炭化水素においても、特性、例えば融点または粘度は、側鎖Ｒを加えることにより屈折率または透過率に過度に強く影響を及ぼすことなく影響を与えることができる。好ましくは、側鎖Ｒは、基−Ｈ、−ＣnＨ2n+1、−ＯＨ、ＣnＨ2nＯＨ（但し、ｎは１と１２の間の正の整数を表す）から選択される。炭素原子の数ｎは、得られる多環式アルカンの誘導体が動作温度で液体であり、その粘度が浸漬投影装置に使用するのに適切であるように選択することが有利である。これに関連して、ｎを１と１０の間、より有利には１と７の間、特別有利には１と５の間で選択することが特に有利である。
【００３８】
他の好ましい多環式飽和化合物は、橋かけ多環式炭化水素、例えば、ノルボルナン、アダマンタン、トリシクロデカン、またはビシクロ［３．３．２］デカンである。
【００３９】
前記の多環式炭化水素のいくつかにおいて、幾何異性（立体異性とも称される）が起こる。異性体分子のすべての原子は、同じ結合相手を有するがその空間配列が異なる。例えばｃｉｓ−やｔｒａｎｓ−デカヒドロナフタレンでこのことが言える。異なる立体異性体は、わずかに異なる物理特性を持つ。即ち、ｃｉｓ−デカヒドロナフタレンの屈折率は、ｔｒａｎｓ−デカヒドロナフタレンと異なる。したがって、混合物中の異性体の成分の比率によって、浸漬液の屈折率を変えることが可能である。
【００４０】
考慮される浸漬液の範囲には、環状エーテル構造体を有する化合物、特にクラウンエーテルがさらに含まれる。特に適切なものは、例えば、分子式Ｃ4ＯＲ1Ｒ2Ｒ3Ｒ4Ｒ5Ｒ6Ｒ7Ｒ8（式中、Ｒ1からＲ8は、基−Ｈ、−ＣnＨ2n+1から選択され、ｎは１から１２の正の整数を表す）を有するテトラヒドロフランまたはテトラヒドロフラン誘導体である。シクロアルカンに関して既述のように、環状エーテルの物理特性は、基Ｒの、例えばこのような側鎖中の炭素原子数ｎに関する適切な選択によって影響を与えることが可能である。炭素原子数ｎをエーテル誘導体が動作温度でなお液体であり、その粘度が浸漬投影装置に使用するのに適切であるように選択することが有利である。これに関連して、ｎを１と１０の間、さらに有利には１と７の間、特別有利には１と５の間で選択することが特に有利である。
【００４１】
エーテルでは、酸素原子の自由電子対の理由で、２５０ｎｍ未満の波長の光に対する透過率が劣ると予想されるが、驚くべきことには、環状エーテルは、適切な屈折率を有するほかに、一般的に非常に良好な透過性も持つことも見出した。使用することができるクラウンエーテルは、１５−クラウン−５−（１，４，７，１０，１３）−ペンタオキサシクロペンタデカンである。
【００４２】
環式炭化水素のように、適切な高屈折率が、類似のアルコール、例えば、シクロヘキサノールまたはメチルシクロヘキサノールにも見受けられる。対照的に、対応する鎖状アルコールの屈折率は有意に低い。
【００４３】
優れた透過性は、メタノール、イソプロパノール、アセトニトリルにも存在する。
【００４４】
本発明者らによって見出された浸漬液、特に、２５０ｎｍ未満、特に２００ｎｍ未満の波長において１．５０を超える屈折率を有する浸漬液は、価値のあるさらなる設計の利益の可能性を開く。分解能の向上に加えて、１．５０を超える屈折率を有する浸漬液に対する幾何学的口径の減少も可能である。最小幅Ｒを有する構造物を作製するために、このような構造物の分解能、即ち、
【００４５】
【数１】
2008517473.tif 000003
を可能にするのにもちろん十分な屈折率ｎを有する浸漬液を使用することが特に有利であることが証明されている。代わりに、最適分解能は、次の条件
【００４６】
【数２】
2008517473.tif 000004
［式中、Ｓ＝１．０５、好ましくはＳ＝１．１０、特に好ましくはＳ＝１．１５である］を満たす屈折率ｎを有する液体を使用することによって達成される。前述の式において、λは使用する動作波長の真空値を表し、ｓｉｎΘ0は、液浸対物レンズの開口数を表す。この角度Θ0は、浸漬液中における結像側の開口角の半分に対応する。経験的プロセス依存性の定数ｋ1は、この場合は０．２６超の値を有する。
【００４７】
本発明の他の態様や実施態様は、従属請求項と付属する図を参照する下記の説明から明らかとなろう。この特徴のすべての組合せは、特許請求の範囲に明確に列挙されていようとなかろうと、本発明の範囲内に入る。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４８】
図面を参照して本発明を以下により詳細に説明する。
【００４９】
図１は、液浸リソグラフィによって高集積化半導体素子を製造するために設計された、マイクロリソグラフィ投影露光装置１を概略的に図示する。投影露光装置１は、光源として、２４８ｎｍの動作波長を有するエキシマ・レーザ３を備える。あるいは、異なる動作波長、例えば、１９３ｎｍまたは１５７ｎｍの光源を使用することもできる。光源の後に配置された照射系５は、その出射面または物体面７において、非常に均一な強度の大きい鋭く境界を定めた照射野をもたらし、これは、装置中で続く位置に配置される投影対物レンズ１１のテレセントリック必要条件に整合している。照射系５は、瞳照射(pupil illumination)を制御する機器や照射光の偏光の特定の状態を設定するための照射方式を選択する機器を備える。提案されるものは、特に、電界ベクトルの振動面がマスク１３の構造物と平行に動作するように照射光を偏光させる機器である。
【００５０】
レチクル・ステージ、即ち、マスク１３を保持し移動させる機器は、マスク１３が投影対物レンズ１１の物体面７にあり、かつ、走査を実施するためにこの面の移動方向１５に移動することができるように、光路中の照射系の後に配置される。
【００５１】
物体面７（マスク面とも称される）の後方に、縮小対物レンズ１１が次に直列に続き、感光性レジスト２１を有する基板１９、例えば、シリコン・ウェハ上にマスクの縮尺像を投影する。この基板１９は、レジスト２１を担持する平面の基板表面が、投影対物レンズ１１の結像面２３と実質的に一致するように配置される。この基板は、基板１９をマスク１３と同期して逆平行に移動させる駆動メカニズムを備える機器１７によって保持される。この機器１７はまた、基板１９をｚ−方向に、即ち、投影対物レンズ１１の光軸２５に平行に、および光軸に垂直にｘ−、ｙ−方向に前進させるためのマニピュレータを備えている。光軸２５に垂直に動作する少なくとも１つの傾斜軸を有する傾斜機器が、機器１７に組み込まれる。
【００５２】
基板１９を保持するための機器１７（ウェハ・ステージ）は、液浸リソグラフィ用途に使用するために設計される。この機器は、基板１９を収納するための平らな陥凹を有する基部を備え、スキャナ駆動メカニズムによって移動可能な収納機器２７を備える。周囲の辺縁２９は、上面が開放されており、浸漬液３１を保持する役割を果たす浅い液密容器を形成する。この辺縁の高さは、浸漬液３１を所定の位置に入れたとき、レジスト２１を有する基板表面を完全に覆うことができるような寸法とし、対物レンズの出射面と基板表面の間の動作距離が適切に調整され、投影対物レンズ１１の出射末端部を、浸漬液３１中に沈めることが可能である。
【００５３】
この投影対物レンズ１１は、少なくともＮＡ＝０．６、しかし好ましくは０．８を超え、特に好ましくは０．９５を超える結像側開口数ＮＡを有する。これによって、これは特に高屈折性浸漬液３１で使用するのに適している。
【００５４】
結像面２３に最も近い、投影対物レンズ１１の最終光学要素は、その出射面３５が投影対物レンズ１１の最終光学面である平凸レンズ３３である。投影露光装置が動作中の場合は、最終光学要素の出射面は完全に浸漬液３１中に沈んでおり、後者によって濡らされている。最終光学要素を浸漬液による攻撃に起因する品質低下に対してより抵抗性を持たせるためには、平凸レンズ３３の出射面３５を保護層系３７でコートする。この保護層系３７は、この浸漬液中にわずかな溶解度を有するレンズ材料、例えばフッ化カルシウムまたはフッ化バリウムが浸漬液によって攻撃されて徐々に溶解されるのを防止するのに役立つ。さらに、コーティング材料と層の厚さの適切な選択を通して、この保護層系３７は、光学系と浸漬液の間の境界面に対する反射防止膜として機能するように最適化させることができる。保護層系の厚さは、分解能特性や、分解能によって誘起される結像収差に関して最適化される。浸漬液の化学的特性に応じて、保護層系を除くことも可能である。
【００５５】
浸漬液は、注入器３９によって、注入導管４１を通してウェハ・ステージ１７の高くなった辺縁２９によって形成された液体容器中に導入される。液体容器の注入口の反対側で、浸漬液３１は流出導管４３を通して排液器４５によって吸い出される。この排液器４５は、浸漬液３１を再生機４９、例えば、蒸留装置またはクロマトグラフィー・カラムを含む再生循環路４７に送る。この再生機４９から、精製された浸漬液３１が、注入器３９に戻される。あるいは、再生循環路４７を迂回して、排液器４５と注入器３９を直接接続することができる。これにより、浸漬液３１は、精製ステップを介入することなしに繰り返して使用することが可能になる。この浸漬液３１の純度を、図面には示されていない測定器や制御機器の助けを借りて監視することができ、ある一定の限界値を超えた場合、精製サイクルを開始することができる。例えば蒸留装置中での浸漬液３１の再生により液体量の減量が生じるので、新規の浸漬液を供給貯蔵器５０から供給導管５１を通って循環路中に入れる。
【００５６】
２４８ｎｍの動作波長を有する投影露光装置に使用するのに特によく適した個々の浸漬液を、表Ｉに要約する。これらの物質の一部は、１９３ｎｍの動作波長にも適している。４３５．８ｎｍにおける屈折率ｎgは、ＨｇＣｄスペクトル・ランプを備えるアッベ屈折率測定器で測定した。１９３．４ｎｍと２４８ｎｍにおける屈折率は、最小偏差の原理に従って５０°三角キュベットを用いてレーザ光源で測定した。
【００５７】
表Ｉに挙げたすべての物質は、波長２４８ｎｍの光に対して十分高い透過率を有している。シクロヘキサンは、波長４３５．８ｎｍで屈折率１．４３５９を有している。したがって、ｎ−ヘキサン（１．３８３４）とは対照的に、環式化合物では著しくより高い屈折率値が得られる。シクロヘキサンに対して、波長１９３．４ｎｍで１．５６５もの高さの屈折率が測定された。この透過率値のプロファイルは、吸収端は１９３ｎｍのその動作波長に近い。しかし、動作距離を低透過率に適応させることにより、依然として光の許容される量を得ることができる。これに関しては、動作距離を１００μｍに到るまで減少させることが考えられる。
【００５８】
シクロオクタンとイソオクタンの屈折率の間を比較すると、環式化合物の屈折率は、同数の炭素原子の類似体開鎖化合物に対するより著しく高いという一般的な傾向を同様に確認する。この場合は、波長４３５．８ｎｍにおける環式化合物と非環式化合物のそれぞれの屈折率は、相互に０．０６８４だけ異なる。環式飽和炭化水素は、原則としてその非環状同族体より高い屈折率を有するということを一般的に明言することができる。波長２４８ｎｍでは、イソオクタンは１．５２５１、即ち、石英ガラスより明らかに高い屈折率をすでに有している。
【００５９】
より高い屈折率が、多環式炭化水素デカヒドロナフタレン（その慣用名デカリンによっても知られている）とペルヒドロフルオレンに見られる。表Ｉに挙げたデータは、ｃｉｓ−とｔｒａｎｓ−デカヒドロナフタレンの混合物から測定した。両方の物質から、２４８ｎｍにおいて十分高い透過率が確証された。波長２５０ｎｍの光は、デカヒドロナフタレン試料中を移動する場合、１０ｍｍの距離を移動した後に元の強度の９２％をまだ有しており、これは０．０８３ｃｍ-1の吸光係数に相当する。ペルヒドロフルオレンでは、波長２５０ｎｍの光に対する吸光係数は０．２４８ｃｍ-1であり、これは、１０ｍｍの移動距離の後で２２％の減衰に相当する。これらの液体を精製する方法を改善することと、完全な水素化によって、その透過性をさらに改善することが可能である。動作距離を短縮することによって、十分量の有効な光を得ることが可能である。第１の試料のデカヒドロナフタレンでは、波長２４８ｎｍと温度２１℃で１．５４３４、および波長１９３．４ｎｍと温度２３℃で１．６３８０の屈折率が測定された。第２の試料では、波長１９３．４ｎｍで１．６４７の、および第３の試料では１．６４０１のさらに高い屈折率が見られた。ペルヒドロフルオレンでは、同じ条件において、波長２４８ｎｍで屈折率１．５７７１、１９３ｎｍではさらに１．６８６２の値が見られた。これらすべての値は、同等の波長で石英ガラスまたはＣａＦ2の屈折率を有意に超えている。
【００６０】
ｃｉｓ−とｔｒａｎｓ−立体配置のデカリンの混合物における測定の際、屈折率は、混合物中に存在する２種の配置の比率に応じて変化することが見られた。したがって、１９３．４ｎｍにおけるデカヒドロナフタレンの異なる試料は、測定方法の不正確さでは突き止めることのできない有意に異なる屈折率を示す。正確に言えば、異なる試料の屈折率のその変化の理由は、デカリンの製造と精製におけるわずかに異なる条件が、混合物中の２種の立体異性体のｃｉｓ−とｔｒａｎｓ配置の異なる比率をもたらすことによる。デカヒドロナフタレンでは、ｃｉｓ−立体配置は、ｔｒａｎｓ−立体配置より高い屈折率を有している。異性体の混合物中のｃｉｓ−デカリンの比率がより高いと、混合物の屈折率がより高い。したがって、混合物中の２種の配置の適切な比率を通して浸漬液の特定の屈折率を設定することが可能である。
【００６１】
多環式飽和炭化水素の環数の増加は、屈折率の増加につながるという原理の結果として、高屈折率を有する浸漬液に対して他の物質を考慮することが可能である。例えば、完全な接触水素化反応、例えば、ラネー・ニッケルによって既知の多核性多環式芳香族炭化水素から、デカヒドロナフタレン（ナフタレンから）またはペルヒドロフルオレン（フルオレンから）の外に、他の多環式飽和炭化水素を製造することが可能である。これらの一部を表ＩＩに要約する。
【００６２】
より大きな多核性多環式芳香族炭化水素、例えばピレンまたはコロネンの完全な接触水素化反応が、同様にニッケル触媒により可能である。この方法は、論文「Ｕｅｂｅｒ  ｄａｓ  Ｃｏｒｏｎｅｎ」（Ａｂｏｕｔ  Ｃｏｒｏｎｅｎｅ）、Ｆｉｓｃｈｅｒ−Ｔｏｒｏｐｓｃｈ  Ａｒｃｈｉｖｅ、ＴＯＭ  ｔａｐｅ  ｒｅｅｌ  １（ｆｕｌｌ  ｄｏｃｕｍｅｎｔｓ）、ｐｏｃｋｅｔ  ２１６８、Ｃ．Ｉ．Ｏ．Ｓ．、ｔａｒｇｅｔ  Ｎｏ．３０／４．０３、Ｌｕｄｗｉｇｓｈａｆｅｎ−Ｏｐｐａｕに記載されている。ニッケル触媒の使用は、ペルヒドロ化された化合物の低融点異性体を生成する好ましい傾向を有し、これにより、この方法は浸漬液の製造に対する有利な選択となる。ピレンの完全な水素化の場合、ニッケル触媒による方法から生じる主要な生成物は、室温で液体であるペルヒドロピレン異性体であるが、触媒として硫化タングステンによる水素化は、それぞれ、６７℃および１０４℃の融点を有する、室温で固相の２種のペルヒドロ化された異性体の混合物を生成する。
【００６３】
波長１９３ｎｍの光では、放射線が１０ｍｍの長さを通過する試験下の試料において、デカリンの透過率は６．３％まで低下し、これは２．７６５ｃｍ-1の吸光係数に相当する。１９３ｎｍの波長においてさえデカリンの高屈折率を使用するためには、適切に配置された投影露光系は、１ｍｍだけの動作距離で設計することができる。透過率は放射線が通過する距離の対数関数であるので、この動作距離を短縮することは透過率を７５％に増大させる結果になる。そのうえ、この透過率は精製方法を最適化することによりさらに改善することができる。
【００６４】
上に言及した多環式炭化水素と同様に、橋かけ多環式飽和炭化水素に対しても高屈折率を期待することができる。適切な多環式橋かけ炭化水素を表ＩＩＩに要約して示す。
【００６５】
表Ｉからさらに結論づけることができるように、メタノールとイソプロパノールの屈折率、それぞれ、１．３３５６、１．３８５４は、純粋な水の屈折率とまったく同等である。同時に、波長２４８ｎｍで非常に良好な透過率が両方の液体で確証される。
【００６６】
アルコールにおいても、炭素環の存在は高い屈折率につながる。例えば、シクロヘキシルメタノールは４３５．８ｎｍで屈折率１．４７４を有し、シクロヘキサンに対するよりさらに高い。シクロヘキサノールは、波長２４８ｎｍで屈折率１．５３３４を有し、これは同様に石英ガラスまたはＣａＦ2の屈折率より有意に高い。
【００６７】
比較的高い屈折率が、環状エーテル化合物にも見られる。例えば、クラウンエーテル、１５−クラウン−５−（１，４，７，１０，１３）−ペンタオキサシクロペンタデカンは、波長４３５．８ｎｍで屈折率１．４７５７を有する。供給業者Ａｌｄｒｉｃｈから得た純度９８％を有する試料の透過率の測定により、この波長での透過率はさらに約８８％であることを示した。より高い純度の試料は、それに対応してより高い透過率を有する。
【００６８】
動作波長２４８ｎｍの投影露光装置において、最終光学要素用に使用される材料は、石英ガラスであることが多い。表Ｉに列挙された物質のあるものは、波長４３５．８ｎｍで屈折率が１．４６６７である石英ガラスより、この波長において有意により高い屈折率を有する。対照的に、２４８ｎｍにおけるリソグラフィ用途の代表的なレジストは、通常屈折率１．７〜１．８を有する。浸漬液の屈折率が、石英ガラスの屈折率より有意に高いが、それでもレジストの屈折率未満である場合は、浸漬液で充填された空間は分解能をさらに増大させるために、追加の正の屈折性のレンズとして使用することができる。これは、投影対物レンズの最終光学要素に対してメニスカス形状（ここでメニスカスのくぼんだ表面が浸漬液によって充填される）を選択することによって達成される。
【００６９】
表Ｉに列挙した物質のあるものは、比較的低い引火点を有する。したがって、浸漬液が点火することを防止するために、投影露光装置の動作に対して防護用雰囲気を供給することが有利である。これは、基板と対物レンズの間の界面領域の、化学的に不活性ガス、例えば、ヘリウムもしくはアルゴンなどの希ガス、または窒素を流すことが可能である適切な囲いで実現される。
【００７０】
図２は、図１に示した種類の投影露光装置１の拡大した詳細を示す。一実施形態では、平凸レンズ１３３は、動作波長１９３ｎｍで屈折率１．５６０３を有する石英ガラスである。この実施例では、１９３ｎｍで屈折率１．６４０１を有するデカヒドロナフタレンを浸漬液１３１として使用する。別法としては、屈折率１．６８６２を有するペルヒドロフルオレンを考慮してもよい。ここで使用したデカヒドロナフタレンは、ｃｉｓ−とｔｒａｎｓ−デカリンの間で１：１の比率を有する異性体の混合物である。平凸レンズ１３３は保護層系１３７でコートされる。この保護層系は、反射防止層系からなり、反射防止層系が浸漬液によって化学的に攻撃されるのを保護するために、石英のさらなる層を備えてよい。
【００７１】
開口線１５２が平凸レンズから光学的に屈折率のより高い浸漬液１３１に入るとき、これらは屈折を受ける。その結果、これらは、浸漬液中の開口角の半分に相当する入射角Θ0で、レジスト１２１でコートされた基板１１９に交わる。それぞれ、この液浸対物レンズの開口数はｓｉｎΘ0である。
【００７２】
平凸レンズ１３３とレジストがコートされた基板１１９の間の距離Ａは、浸漬液１３１中を通る経路長さＬを移動した後、少なくとも入射線強度の７０％が基板１１９に到達するように調整される。
【００７３】
【表１】
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【００７４】
【表２】
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【００７５】
【表３】
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【００７６】
【表４】
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【００７７】
【表５】
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【００７８】
【表６】
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【図面の簡単な説明】
【００７９】
【図１】屈折性光学要素とコートされた基板の間に浸漬液が配置された、投影対物レンズを備える投影露光装置を表す概略図である。
【図２】図１の実施形態による、感光性基板および投影対物レンズ中の基板に最も近い光学要素の拡大図である。
【図１】
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【図２】
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【国際調査報告】
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