(57)【要約】  マイクロリソグラフィ投影露光装置（１０）の光学系は、ユニットとして光学系に取り付け、かつ、光学系から取り外すことができるモジュール（５０、１５０）を含む。モジュールは、液体（３４、１３４）で完全に満たし、かつ、気密に密封することができる空洞（４２、１４２）と、投影露光装置（１０）の動作中、頂部において空洞の境界となる凹に湾曲した光学面（Ｓ）を含む。これは、光学系の外でモジュールを満たすことを可能にする。完全な充填を妨害する空気の泡が凹に湾曲した光学面の下方に形成できないように、モジュールを傾けることができる。
2008543034.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
マイクロリソグラフィ投影露光装置（１０）の光学系であって、
ユニットとして前記光学系に取り付け、かつ、前記光学系から取り外すことができるモジュール（５０、１５０）を含み、
前記モジュールは、
ａ）液体（３４、１３４）で完全に満たされ、かつ、気密に密封されるように構成された空洞（４２、１４２）と、
ｂ）前記投影露光装置（１０）の動作中、頂部において前記空洞の境界となる凹に湾曲した光学面（Ｓ）と、を含む光学系。
【請求項２】
前記空洞（１４２）は、前記投影露光装置の動作中、その底部がレンズ（Ｌ１０４、Ｌ１０４’）によって境界となる請求項１に記載の光学系。
【請求項３】
前記レンズは平行平面板（Ｌ１０４’）である請求項２に記載の光学系。
【請求項４】
前記レンズ（Ｌ１０４’）は、前記投影露光装置の動作中、光が出射する前記光学系の最終光学要素である請求項２または３に記載の光学系。
【請求項５】
前記空洞に離れて対面する前記レンズの前記面（Ｌ１０４’）は、前記投影露光装置の動作中に、前記空洞の下側に配列されており、前記投影露光装置の動作中に液体で完全に満たされるように構成されたさらなる空洞（１４２”）に隣接して置かれる請求項２または３に記載の光学系。
【請求項６】
前記さらなる空洞（１４２”）は、前記投影露光装置（１０）の動作中、光が出射する前記光学系（２０）の前記最終光学要素（ＴＰ）により底部が境界となっている請求項５に記載の光学系。
【請求項７】
ａ）前記凹に湾曲した光学面（Ｓ）は、第１のレンズ・マウント（１５２）内に保持されている第１のレンズ（Ｌ１０３）の一部であり、
ｂ）前記投影露光装置（１０）の動作中、前記空洞（１４２）の底部側の境界となる第２のレンズ（Ｌ１０４）は、第２のマウント（１６６）内に保持されており、かつ、
ｃ）前記第１のマウント（１５２）と前記第２のマウント（１６６）は気密に互いに接続されている請求項２から６のいずれか一項に記載の光学系。
【請求項８】
中間要素（１５４）が前記第１のマウント（１５２）と前記第２のマウント（１６６）との間に配列されている請求項７に記載の光学系。
【請求項９】
前記中間要素（１５４）は環状である請求項８に記載の光学系。
【請求項１０】
前記モジュール（１５０）は、前記空洞（１４２）内に液体を導入するための供給流路（１６８）を含む前記請求項のいずれか一項に記載の光学系。
【請求項１１】
前記モジュール（１５０）は前記空洞（１４２）から空気を放出するための通気流路（１７２）を含む前記請求項のいずれか一項に記載の光学系。
【請求項１２】
前記供給流路（１６８）と通気流路（１７２）は中間要素（１５４）内に形成されている請求項７から９の一項ならびに請求項１０、１１に記載の光学系。
【請求項１３】
マスク（２４）に含まれている構造体を像平面（２１）に結像するための投影対物レンズ（２０）として構成された前記請求項のいずれか一項に記載の光学系。
【請求項１４】
ａ）前記光学系は、前記投影露光装置（１０）の液浸対物レンズ（２０）であり、
ｂ）前記凹に湾曲した光学面（Ｓ）は、前記投影露光装置（１０）の動作中、前記液浸対物レンズ（２０）の最終光学面であり、かつ、
ｃ）前記空洞（４２）は、前記液浸対物レンズ（２０）の像平面（２８）の方向において、解放可能に取り付けられた筐体要素（５６）により気密に密封されている請求項１に記載の光学系。
【請求項１５】
前記液体は浸漬用液体（３４）である請求項１４に記載の光学系。
【請求項１６】
前記筐体要素（５６）は少なくとも部分的に透明である請求項１４または１５に記載の光学系。
【請求項１７】
前記筐体要素（５６）は平行平面板を含む請求項１４から１６のいずれか一項に記載の光学系。
【請求項１８】
前記モジュール（５０）のための接続部分（７７）への前記筐体要素（５６）の接続は、電気的、磁気的、または、油圧機械式に解放可能である請求項１４から１７のいずれか一項に記載の光学系。
【請求項１９】
前記筐体要素（５６）は、前記空洞（４２）内に設定することができる減圧により接続部分（７７）に取り付けられるように構成された請求項１４から１８のいずれか一項に記載の光学系。
【請求項２０】
前記空洞（４２）は、閉鎖可能な回路（６８）を介して液体貯液槽に接続可能である請求項１４から１９のいずれか一項に記載の光学系。
【請求項２１】
マイクロリソグラフィ投影露光装置の液浸対物レンズであって、
ａ）像側に凹に湾曲した面（Ｓ）を有し、かつ、前記像側の最終光学要素であるレンズ（Ｌ３）と、
ｂ）前記レンズ（Ｌ３）を保持するためのレンズ・ホルダ（５２）と、
ｃ）直接に、または、中間要素（５４）を介して前記レンズ・ホルダ（５２）に解放可能に接続可能である筐体要素（５６）でって、前記レンズ（Ｌ３）と前記筐体要素（５６）との間に液体（３４）を保持するための密封可能な空洞（４２’）を作る、前記筐体要素（５６）とを含み、
前記レンズ・ホルダ（５２）が、ユニットとして前記液浸対物レンズ内に取り付けられ、かつ、前記対物レンズから取り外されるように構成されたモジュール（５０）を、前記ホルダ（５２）に接続された前記筐体要素（５６）と共に形成する液浸対物レンズ。
【請求項２２】
前記モジュール（５０）のための接続部分（７７）への前記筐体要素（５６）の接続は、電気的、磁気的、または、油圧機械式に解放可能である請求項２１に記載の液浸対物レンズ。
【請求項２３】
マイクロリソグラフィ投影露光装置（１０）の光学系（１２、２０）であって、
ａ）液体（３４）で完全に満たされ、かつ、気密に密封されるように構成された空洞（２４２、３４２）と、
ｂ）前記投影露光装置（１０）の動作中、前記空洞（２４２、３４２）の頂部側の境界となる凹に湾曲した光学面（Ｓ）と、
ｃ）前記空洞（２４２、３４２）内に配列され、かつ、前記凹に湾曲した面（Ｓ）上へ滑らかに運ばれるように排気位置へ可動である排気要素（２９２、Ｋ、Ｋ’、３９２）と、を含む光学系。
【請求項２４】
前記排気要素（２９２、Ｋ、Ｋ’、３９２）が前記排気位置にある時、０．５ｍｍ未満の幅を有する隙間が、前記凹に湾曲した光学面（Ｓ）と前記排気要素との間に残る請求項２３に記載の光学系。
【請求項２５】
前記隙間の前記幅は、０．１ｍｍ未満である請求項２４に記載の光学系。
【請求項２６】
前記排気要素（２９２、Ｋ、Ｋ’、３９２）は、前記凹に湾曲した面の曲率よりも大きさが大きい曲率を有する請求項２３から２５のいずれか一項に記載の光学系。
【請求項２７】
前記排気要素（２９２、３９２）は変形可能な膜である請求項２３から２６のいずれか一項に記載の光学系。
【請求項２８】
前記膜（３９２）は、前記空洞を、前記凹に湾曲した光学面（Ｓ）に隣接した第１のサブ空間（３４２ａ）と、前記凹に湾曲した光学面（Ｓ）とは隣接していない第２のサブ空間（３４２ｂ）と、に分割し、かつ、前記光学系が、第２のサブ空間（３４２ｂ）内を、第１のサブ空間（３４２ａ）に対して陽圧とするように構成されている請求項２７に記載の光学系。
【請求項２９】
前記膜（３９２）は、気体に対して少なくとも部分的に透過性である請求項２７または２８に記載の光学系。
【請求項３０】
前記膜（３９２）は、液体に対して部分的に透過性である請求項２７から２９のいずれか一項に記載の光学系。
【請求項３１】
前記排気要素（Ｋ、Ｋ’）は、前記凹に湾曲した光学面の逆の形状に整形された面を有する剛体である請求項２３から２６のいずれか一項に記載の光学系。
【請求項３２】
前記排気要素（２９２、Ｋ、Ｋ’、３９２）が、横方向の移動により前記光学系（１２、２０）の光路の外に移動されるように構成された請求項３１に記載の光学系。
【請求項３３】
前記排気要素（２９２、Ｋ、Ｋ’、３９２）が液体に可溶である請求項２３から３２のいずれか一項に記載の光学系。
【請求項３４】
マイクロリソグラフィ投影露光装置であって、
ａ）像側で上方に凹に湾曲した面（Ｓ）を有し、かつ、前記像側の最終光学要素であるレンズ（Ｌ２０３）を備えた液浸対物レンズ（２０）と、
ｂ）前記排気要素（２９２、Ｋ、Ｋ’）が前記凹に湾曲した光学面（Ｓ）に滑らかに運ばれるように排気位置へ可動である排気要素（２９２、Ｋ、Ｋ’）と、を含む投影露光装置。
【請求項３５】
前記排気要素（２９２、Ｋ、Ｋ’）が排気位置にある時、０．５ｍｍ未満の幅を有する隙間は、前記凹に湾曲した光学面（Ｓ）と前記排気要素との間に残る請求項３４に記載の投影露光装置。
【請求項３６】
前記隙間の前記幅は０．１ｍｍ未満である請求項３５に記載の投影露光装置。
【請求項３７】
前記排気要素（２９２、Ｋ、Ｋ’）は、前記凹に湾曲した面の曲率よりも大きさが大きい曲率を有する請求項３４から３６のいずれか一項に記載の投影露光装置。
【請求項３８】
前記排気要素は変形可能な膜（２９２）である請求項３４から３７のいずれか一項に記載の投影露光装置。
【請求項３９】
陽圧は、レンズ（Ｌ２０３）から離れて面している側の前記膜（２９２）に印加することができる請求項３８に記載の投影露光装置。
【請求項４０】
流体で満たされるように構成された圧力空間（２８８）を含み、前記圧力空間は前記レンズ（Ｌ２０３）から離れて面している側で前記膜（２９２）に隣接して配列されている請求項３９に記載の投影露光装置。
【請求項４１】
前記膜（２９２）と前記圧力空間（２８８）は、露光される層（２６）を搬送する基板（３０）を移動するための可動基板ステージ（２８０）内に収容される請求項４０に記載の投影露光装置。
【請求項４２】
前記流体は、前記膜（２９２）が部分的に透過性である浸漬用液体（３４）である請求項４０または４１に記載の投影露光装置。
【請求項４３】
前記排気要素は、前記凹に湾曲した光学面（Ｓ）の逆の形状に整形された面（２９２’）を有する剛体（Ｋ、Ｋ’）である請求項３４から３７のいずれか一項に記載の投影露光装置。
【請求項４４】
前記排気要素（Ｋ、Ｋ’）は、垂直移動により前記排気位置に可動である請求項４３に記載の投影露光装置。
【請求項４５】
前記排気要素（Ｋ）は、露光される層（２６）を搬送する基板（３０）を移動させるための可動基板ステージ（２８０）内で休止位置において保持されている請求項４３または４４に記載の投影露光装置。
【請求項４６】
マイクロリソグラフィ投影露光装置の光学系であって、
ａ）前記投影露光装置の動作中、上方に凹に湾曲しており、かつ、最高点（Ｖ）を有する光学面（Ｓ）と、
ｂ）前記投影露光装置の動作前に、最高点（Ｖ）にすぐ隣接して位置決めされるように構成された開口部（４７７、４７７’）を有する流路（４７２、４７２’）と、を含む光学系。
【請求項４７】
前記流路（４７２、４７２’）は前記光学面（Ｓ）の下方に蓄積する気体を排出するための気体ポンプに接続されている請求項４６に記載の光学系。
【請求項４８】
前記流路（４７２、４７２’）は前記光学面（Ｓ）の下方に液体（４３４）を導入するための液体ポンプに接続されている請求項４６または４７に記載の光学系。
【請求項４９】
前記流路（４７２）は第１のサブ区間（４７２ａ）と、継ぎ手（４７３）を介して前記第１のサブ区間に接続される第２のサブ区間（４７２ｂ）を含み、前記両サブ区間（４７２ａ、４７２ｂ）は前記継ぎ手（４７３）を介して互いに対して傾斜可能である請求項４６から４８のいずれか一項に記載の光学系。
【請求項５０】
前記流路は形状記憶を有する材料を含む請求項４６から４８のいずれか一項に記載の光学系。
【請求項５１】
前記流路（４７２’）は堅牢な湾曲チューブである請求項４６から４８のいずれか一項に記載の光学系。
【請求項５２】
前記流路（４７２’）は液体に可溶である請求項４６から５１のいずれか一項に記載の光学系。
【請求項５３】
マイクロリソグラフィ投影露光装置の光学系であって、
ａ）前記投影露光装置の動作中、上方に凹に湾曲しており、かつ、最高点（Ｖ）を有する光学面（Ｓ）と、
ｂ）前記レンズの内部で延び、かつ、第１の開口部と第２の開口部を有する流路（５７２、５７２’、５７２”）であって、前記第１の開口部は前記光学面（Ｓ）の最高点（Ｖ）に配置される流路と、を有するレンズ（Ｌ５０３、Ｌ５０３’、Ｌ５０３”）を含む光学系。
【請求項５４】
前記流路（５７２）は前記レンズ（Ｌ５０３）の対称軸と同軸に延びる請求項５３に記載の光学系。
【請求項５５】
前記第２の開口部は前記レンズ（Ｌ５０３’）の辺縁部に配列されている請求項５３または５４に記載の光学系。
【請求項５６】
気密に密封可能な空洞（４２、１４２）を液体（３４）で完全に満たすための方法であって、前記空洞は、マイクロリソグラフィ投影露光装置（１０）の光学系（１２、２０）の設計単位として構築されたモジュール（５０、１５０）の一部であり、かつ、前記モジュールは、凹に湾曲した光学面（Ｓ）と、前記空洞内に含まれている気体を解放するための通気開口部とを有し、
ａ）前記通気開口部が上方を向くように、前記光学系の外側に前記モジュール（５０、１５０）を傾ける工程と、
ｂ）前記液体（３４）で前記空洞を満たす工程と、
ｃ）前記凹に湾曲した光学面（Ｓ）が上方を向くように、前記モジュール（５０、１５０）を前記光学系内に取り付ける工程と、を含む方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、大規模集積電気回路や他の微小構造構成部分の生産のために使用されるマイクロリソグラフィ投影露光装置の光学系に関する。本発明は、特に、液体と隣接し、上側に凹面となるように湾曲した光学面を含むそのような系の投影対物レンズに関する。
【背景技術】
【０００２】
集積電気回路や他の微小構造構成部分は、従来、例えばシリコン・ウェハである適切な基板上に、構造を持つ複数の層を設置することにより生産されている。これらの層に構造を持たせるために、層は、先ず、例えば遠紫外（ＤＵＶ）スペクトルの範囲内の光などの特定の波長範囲の光に感応するフォトレジストで覆われる。このようにしてコーティングされたウェハは、その後、投影露光装置において露光される。露光中に、マスクに含まれた回折構造体のパターンが、投影対物レンズによってフォトレジスト上に結像される。結像倍率が一般に１未満であるため、このような投影対物レンズは、縮小対物レンズとも呼ばれる。
【０００３】
フォトレジストが現像された後、ウェハはエッチングプロセスを受け、これにより、マスク上のパターンに従って層に構造が形成される。続いて、残りのフォトレジストが層の他の部分から除去される。このプロセスは、全ての層がウェハ上に設けられるまで繰り返される。
【０００４】
生産に使用されている投影露光装置の開発の根本的な目的の１つは、ますます小さな寸法を持つ構造体をウェハ上にリソグラフィを使用して形成することを可能にすることである。小さな構造体は高い集積密度につながり、このことは、このような装置によって生産された微小構造構成部分の性能に、好ましい影響を一般に有する。
【０００５】
形成される構造体のサイズは、使用されている投影対物レンズの解像度に主に依存する。投影対物レンズの解像度が投影光の波長に反比例するため、解像度を高める１つの方法は、より短い波長を持つ投影光を使用することである。現在使用されている短い部類の波長は、遠紫外（ＤＵＶ）スペクトル、すなわち、１９３ｎｍまたはときには１５７ｎｍの範囲にある。
【０００６】
解像度を小さくする他の方法は、投影対物レンズの像側の最終レンズと、フォトレジストまたは露光されることになる他のフォトレジスト層との間に残る中間空間内への高い屈折率を持つ浸漬用液体を導入するとの考えに基づいている。液浸動作用に設計され、かつ、したがって、液浸対物レンズとも呼ばれる投影対物レンズは、１より大きい、例えば１．３または１．４の開口数を達成することができる。
【０００７】
浸漬は大きな開口数、および、したがって、より優れた解像度をさらに可能にするだけでなく、焦点の深さにも好ましい影響を及ぼす。焦点の深さが深くなるに従い、投影対物レンズの像平面内でのウェハの正確な位置決めに対する要件が低くなる。
【０００８】
ＰＣＴ／ＥＰ２００４／０１４７２７は、浸漬用液体に隣接している像側面が凹に湾曲しているレンズが、像側の最終光学要素として使用できることを提案している。このようにして、像側の最終光学要素と浸漬用液体との間の界面において光に起きる入射角が小さく保たれ、そのため、全反射を回避することができる。
【０００９】
同様のレンズは、ＷＯ第２００５／１０６５８９Ａ１号明細書、ＷＯ第２００５／０５９６５４Ａ１号明細書、米国特許出願第２００６／００６６９６２Ａ１号明細書、本米国特許出願が遡及の特典を主張する米国仮出願明細書に開示されている。
【００１０】
今日まで、投影対物レンズは、マスクが上から層に投影されるように、常に感光性層の上方に配置されてきたため、このことが、投影露光装置が動作を開始させられる前に浸漬用液体で満たされる必要のある空洞が、凹に湾曲した面の下方に形成されることにつながっている。しかし、この空洞の完全な充填は困難を伴う。なぜなら、流入する液体が凹状の面の下方に空気の泡を捕え、この泡が上方には逃げられないからである。この状況において、用語「空気」はいずれの他の気体（混合物）、特に投影対物レンズを取り囲む保護気体も含むことをも意図されている。このような空気の泡は、投影対物レンズの結像特性を許容できない程度まで妨害する。当然、原理的には、浸漬用液体で充填する目的のために、投影対物レンズを逆さにして、空洞を密閉し、かつ、投影対物レンズを通常の動作位置に戻すことは可能である。しかし、このように投影対物レンズを傾斜させることは、投影対物レンズに従来から要求されている調整の正確さに対する極端に高度な要件により禁止されている。
【００１１】
ＷＯ第２００４／０９０９５６号明細書からは、投影対物レンズが光感応層の上方に配置された投影露光装置のこれまでの非常に従来的な配置構成を反転させることが知られている。したがって、マスクは、上方からではなく、下方から光感応層に投影される。像側の凹に湾曲した面も、同様に、下方に突き出し、それにより、空洞が充填される時に凹に湾曲した面の下方には、空気は捕えられない。しかし、同明細書に説明されている投影露光装置の配置構成は、他の理由のために不利であり、かつ、さらに、ほとんど全ての関与するシステム構成部分の全く実質的な再構築を必要とする。
【００１２】
さらに、上方に突き出した光学面の下方の空洞にどのようにして液体を充填することができるかの問題は、液浸対物レンズに関連してのみ遭遇するわけではない。投影対物レンズまたは照射システムの内部の液体に隣接して、レンズまたはミラーの平坦な、または、湾曲した面を配置させることも同様に様々に提案されている。レンズの場合、例えば、色収差はこの方法で良好に補正することができる。もし頂部において空洞の境界となっている面が凹に湾曲していれば、液体を空洞に充填する時に、原理的には、液浸対物レンズに関して上記に説明された問題と同じ問題に遭遇する。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
したがって、本発明の目的は、動作中は凹に湾曲した光学面により頂部において境界とされている空洞が液体で満たされることをより容易にするために、マイクロリソグラフィ投影露光装置の光学系、すなわち、投影対物レンズまたは照射システムを改善することである。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明の第１の態様によれば、この目的は、ユニットとして光学系に取り付け、かつ、同光学系から取り外すことができるモジュールを有する光学系により達成される。このモジュールは、液体で完全に満たし、かつ、気密に密封することができる空洞と、動作中に投影露光装置の頂部において空洞の境界となる凹に湾曲した光学面と、を含む。
【００１５】
このようなモジュール式構造によって、光学系の外でモジュールを充填することができる。その際、屈折性または反射性である凹に湾曲した光学面の下に、完全な充填を妨害する空気の泡が形成されないように、モジュールを傾けることができる。
【００１６】
このようなモジュールは、光学系の内部にある空洞などの空洞を充填するために適している。このようなモジュールの取り付けと取外しは、一般に、組み立ておよび調整にかなり大きな費用を伴うので、充填のこの選択肢は、光学系が生産されている時に最初に液体を空洞に充填するのに主に適している。光学系にモジュールが取り付けられた後、空洞への空気の進入を防止するための試みが行われなければならない。なぜなら、そうしなければ、モジュールを再び取り外し、傾け、充填し、かつ、本来の位置に再取り付けしなければならないからである。
【００１７】
投影露光装置の動作中、モジュールに含まれている空洞の底部は、レンズが境界とされ、このレンズは、光学系の最終光学要素であり、投影露光装置の動作中にこの光学系から光が発せられる。ここで、用語「レンズ」は、いずれの透明な光学要素も意味することを、全く全般的に意図されており、この要素の光学的に活性な面は、平行平面とすることもできる。にもかかわらず、（振れ）ミラーをそのような下のレンズに置き換えることができる。
【００１８】
モジュールはさらなる空洞を含むことができ、この空洞も、同様に、モジュールを傾けた後で液体で満たすことができる。特に、２つの空洞はレンズにより互いから分離させることができる。
【００１９】
モジュールは、空洞に液体を導入するために供給流路を含む。これの影響を受けない通気孔流路によって、空洞内に含まれた空気が、空洞が満たされた際に逃げることを可能にする。充填の後、通気孔流路は、液体を別の方法で清浄化し、熱的に調整、または、処理できる液体回路に空洞内の液体を接続するためにも使用することができる。
【００２０】
例えば、１つまたは双方の流路は、空洞の境界となる光学要素のマウント内に、または、これらのマウント間に配列された中間要素内に配置することができる。
【００２１】
この光学系が液浸対物レンズであり、かつ、凹に湾曲した光学面が投影露光装置の動作中の液浸対物レンズの最終光学面である場合、空洞は、解放可能に取り付けられた筐体要素により、液浸対物レンズの像平面の方向に気密に密封することができる。
【００２２】
このような筐体要素を備えたモジュールは、液浸対物レンズの外で充填された空洞と共に、液浸対物レンズの他の部分上にモジュールを取り付け、かつ、調整することを可能にする。この筐体要素がその後に液浸用液体に浸漬され、かつ、続いて、取り外される場合は、空気が空洞に進入することを周囲の浸漬用液体が防止する。
【００２３】
空洞を最初に異なった液体で満たすこともでき、この液体は後に液浸用液体により置き換えられる。充填済みの空洞を備えたモジュールを異なった液体中に浸漬し、かつ、続いて、この液体を浸漬用液体により後で置き換えることもさらに可能である。
【００２４】
例えば透明平行平面板などを含む筐体要素は、好ましくは、液体中に浸漬された筐体要素を取り外すために、投影対物レンズとウェハまたは代替の板との間の狭い隙間に外部から介入する必要のないように、モジュールの接続部分に接続される。この理由のために、モジュールのための接続部分への筐体要素の接続を電気的、磁気的、または、油圧機械式に解放可能とすることが好ましい。続いて、筐体要素は、適切な制御信号によってモジュールから解放されるが、同信号なしでは、既に行われた投影対物レンズの調整を含む投影対物レンズへの機械的作業が必要となる。
【００２５】
油圧機械式接続は、例えば、空洞内に設定できる減圧によりモジュールの接続部分に筐体要素が取り付けられている時に行われる。この目的のために、空洞を、閉鎖可能な回路を介して真空ポンプに接続することができる。減圧が緩和されると、筐体要素は、自身の重量に基づきモジュールから落下でき、かつ、投影対物レンズと、他方のウェハ、基板、または、液浸用液体を保持するためのトラフとの間の隙間から横方向に引き出すことができる。例えば固定された投影対物レンズに対してウェハを低く下げることなどにより、この場合の隙間の高さを増すことが必要となることもある。
【００２６】
本発明の第２の態様によれば、導入部において述べられた目的は、液体で完全に満たすことができ、かつ、気密に密封することができる空洞を有する光学系により達成され、同光学系においては、投影露光装置の動作中に、凹に湾曲した光学面が頂部において空洞の境界となる。排気要素が空洞内に配列され、かつ、その排気要素が凹に湾曲した光学面に滑らかに運ばれて排気位置に移動させられる。
【００２７】
したがって、排気要素の目的は、凹状の下方にある空気の泡を空洞から追い出すことである。排気要素と凹に湾曲した光学面の間の完全な接触は、この場合に絶対的には必要ない。なぜなら、隙間が十分に狭ければ、この液体が隙間に引き込まれる一方、まだ隙間に残っている空気を追い出すほどに、液体に作用する毛管力が強くなるからである。この場合、隙間の幅は、好ましくは０．５ｍｍを、かつ、より好ましくは、０．１ｍｍを超えてはならない。特に、排気要素は凹に湾曲した面の曲率よりも大きさが大きい曲率を有することができる。
【００２８】
排気要素は、例えば、薄い変形可能な膜とすることができる。このような膜の長所は、圧力降下が発生し、かつ、それにより、湾曲した面上で正確に曲がる時に、この膜が変形することである。
【００２９】
この圧力降下を設定するために、膜は空洞を凹に湾曲した光学面に隣接した第１の準空間と、凹に湾曲した光学面に隣接していない第２のサブ空間と、に分割することができ、第１のサブ空間に対して陽である圧力が第２のサブ空間内に設定される。
【００３０】
凹に湾曲した光学面へ膜が運ばれ、かつ、それにより、その面上に蓄積している空気の泡を排気させるとき、一方では膜と、他方では凹に湾曲した光学面との間の空間が、膜が除去または収縮された時に空気がこの中間空間に再び進入できないように、確実に液体で満たされようにすることが必要である。この目的のために、例えば、供給回路から流出している液体が膜と凹に湾曲した面との間の空間を満たすように、液体のための供給回路を凹に湾曲した光学面の下方に位置決めすることができる。
【００３１】
この代案として、膜は、液体のために部分的に浸透性とすることもできる。膜が凹に湾曲した光学面に張られた後、続いて、液体は膜を徐々に通過する。膜を介した液体のアクセスを促進するために、凹に湾曲した光学面と膜との間の中間空間において減圧を設定することができ、この減圧は、一方で、まだ残っている空気の残滓を引き連れ、かつ、膜を介した液体のアクセスを支援もする。
【００３２】
代案として、排気要素は、凹に湾曲した光学面の逆の形状に少なくとも整形された面を有する剛体とすることもできる。特に、凹に湾曲した光学面の下方にある空気の残滓の完全な除去は、このような排気要素を使用して達成することができる。凹に湾曲した光学面と排気要素との間の中間空間への液体の供給は、外部から、または、排気要素を介して行うことができる。
【００３３】
排気位置における排気要素が光学系の光路内に全体的にあるため、空洞が液体で満たされた後に排気要素を確実に除去することが必要である。光学系の光路からの横方向の移動は、原理的には可能であるが、このことは、軽くない設計の問題を課する可能性がある。
【００３４】
このような問題は、排気要素が液体に可溶な材料からなる時に回避することができる。排気要素は、液体と共に空洞から流し去ることができる。これは、排気要素が膜である時、行うのが特に簡易である。しかし、排気要素を溶解することは、排気要素が、液体で空洞を満たすために繰り返し使用されない時にのみ、実行可能である。
【００３５】
排気要素は、像側に上方に凹に湾曲した面を有するレンズが、液浸対物レンズの像側の最終光学要素である時にも使用することができる。この場合、同様に、排気要素は、例えば、レンズから離れて対面している側に陽圧を発生させることにより変形され、かつ、それにより、凹に湾曲した光学面の下方に存在する空気を移動させる変形可能な膜とすることができる。この目的のために、気体または液体で満たすことができる圧力空間が、レンズから離れて対面する側の膜に隣接して存在してもよい。
【００３６】
原理的に、液浸対物レンズの端部に圧力空間を設けることも可能である。しかし、このための設計費用は非常に高くなる。したがって、膜と圧力空間が、露光される層を搬送する、基板を移動するための可動基板ステージ内に保持されることが最も単純である。ここで、絶対的に、液浸対物レンズには、膜を変形させるために構造上の変形を行う必要がない。
【００３７】
膜の代わりに排気要素として、凹に湾曲した光学面の逆の形状に整形された面を有する剛体を使用することも可能である。このような排気要素は、例えば、垂直な移動により排気位置に搬送することができる。
【００３８】
同様に、排気要素は可動基板ステージ内の待機位置に保持することができる。
【００３９】
本発明の第３の態様によれば、導入部において述べられた目的は、光学系が開口部を持つ流路を含むことで達成され、この流路は、投影露光装置の動作前に、湾曲した面の最高点にごく隣接して位置決めすることができる。凹に湾曲した光学面の下方の空気がこの最高点に常に蓄積するため、対称軸を垂直に延長すれば、空気は流路を介して空洞の外にこの最高点から抽出することができる。流路の開口部が最高点に対して十分に接近していれば、非常に小さな空気の泡でさえも、このようにして、やはり効果的に除去することができる。
【００４０】
一般に、空洞が満たされつつある時、空洞内を上昇する液体は液体の高さより上にある空気を追い出す。しかし、流路は、光学面の下方に蓄積する気体を排出するための気体ポンプに接続することもできる。
【００４１】
最高点の下方の空気を流路を介して逃がす代わりに、液体は液体ポンプによって流路を介して光学面の下方に導入することもできる。続いて、最高点の下方に導入された液体は、この部分に存在する空気を移動させ、かつ、引き連れる。空気の泡を引き連れるこの方法は、液体が大きな粘度を有する時に最善に機能する。この場合、空気の泡は、たとえ液流が比較的小さな流速を有するとしても、液流により引き連れられる。液体が流路を介して最高点の下方に供給され、かつ、液体がレンズの辺縁部において同時に吸い出されると、空気の泡は、液体によりレンズの辺縁部を越えて運び去られる。
【００４２】
投影露光装置の動作前に、開口部が最高点の極近くに隣接して位置決めされるように、流路をレンズの下方に位置決めする。流路は第１のサブ区間と、継ぎ手を介して第１のサブ区間に接続された第２のサブ区間を含むことができ、両サブ区間は継ぎ手を介して互いに対して傾けることができる。続いて、流路は、例えば、レンズ・マウント内の開口部を介して空洞内に押し込まれる。続いて、開口部が面の最高点にごく隣接して位置決めされるように、外側サブ区間が継ぎ手によって整列される。空洞が満たされた後、外側サブ区間は、流路が空洞から再び取り外すことができるように、もとの場所に戻される。
【００４３】
継ぎ手の使用は、外部から２つのサブ区間を互いに対して傾けることができるようにするために、追加の機構を一般に必要とする。代案実施態様において、したがって、流路は形状記憶を有する材料を含む。このようにして、空洞内の流路の整列を達成するために、温度変化により流路の形状を修正することが可能となる。
【００４４】
流路は、例えばレンズ・マウント内の、または、浸漬用空洞の場合はレンズの下方辺縁部の下方の開口部を介して、空洞内に挿入することができる堅牢な湾曲チューブとして設計することもできる。チューブの曲率と長さが適していれば、チューブの開口部は、チューブの曲率によって、挿入移動中に最高点の近くに移動する。
【００４５】
同様に、前述の排気要素として、流路は、同様に、液体に可溶とすることができ、このことは、液体で満たされた後に流路を取り外すことを、より容易にする。
【００４６】
外部流路の代わりに、レンズの内部に延び、かつ、第１の開口部と第２の開口部を有する流路を設けることも可能であり、第１の開口部は光学面の最高点に配置されている。このことは、空洞から空気が逃げられるか、または、液体を空洞内に導入できる開口部が、凹に湾曲した面の最高点において、極近くに隣接するのではなく、直接に位置決めされることを確実にする。最高点における空気の蓄積は、この方法で特に良好に放出することができるか、または、最高点に蓄積しつつある空気を引き連れ、かつ、運び去る液体を、第１の開口部を介して特に良好に導入することができる。
【００４７】
例えば軸外し視野を備えた投影対物レンズにおいて見られることがあるように、光学系のビーム経路が光軸に対して対称的には延長していない時に、この解決策は主に実行可能となる。この場合、流路の領域内のレンズを光線が通過しないことを確実にすることが可能な時もある。
【００４８】
流路の第２の開口部は、レンズの反対側の面の最高点に配列するか、または、レンズの辺縁部に外部に配列することができる。後者の場合、流路は、レンズを介して半径方向に延びる。この配置構成の長所は、第２の開口部から出る空気を回収する、または、第２の開口部を介して液体を導入するデバイスを、レンズの上方の空間に配列する必要がないことである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４９】
本発明の様々な特徴および長所は、添付の図面に関して理解される以下の詳細な説明を参照して、より直ちに理解されよう。
【００５０】
図１は高度に簡略化された表現における「１０」により全体的に示されたマイクロリソグラフィ投影露光装置を介した頂部区間を示す。投影露光装置１０は、中でも光源１４、１６により示されている照射光学系と視野平面１８とを含む、投影光を発生するための照射デバイス１２を有する。示された例示的実施形態において、投影光１３は１９３ｎｍの波長を有する。当然、他の波長、例えば１５７ｎｍまたは２４８ｎｍを使用することも可能である。
【００５１】
投影露光装置１０は、レンズ、ミラー、または、フィルタ要素などの複数の光学要素を含む投影対物レンズ２０をさらに含む。３つのレンズＬ１、Ｌ２、Ｌ３はこれらを一般的に示すように図１に示されている。投影対物レンズ２０は、投影対物レンズ２０の物体平面２２に配列されたマスク２４を、例えばフォトレジストからなる光感応層２６上に結像させるために使用される。光感応層２６は投影対物レンズ２０の像平面２８に配列され、かつ、支持体３０上に塗布されている。
【００５２】
支持体３０は、トラフの形態の頂部開放容器３２の底部に設けられており、支持体３０は（詳細には示されていない形で）走行デバイスによって像平面２８に平行に移動することができる。容器３２は、投影対物レンズ２０が、投影露光装置１０の動作中に、像側の自身の最終レンズＬ３を浸漬用液体３４中に浸漬するように、浸漬用液体３４で十分に満たされる。
【００５３】
供給回路３６と放出回路３８を介して、容器３２が処理部４０に接続され、処理部４０は循環ポンプ、浸漬用液体３４を清浄化するためのフィルタ、温度調節弁を含んでいる。それら自体は知られており、かつ、したがって、詳細には示されていない。
【００５４】
示された例示的実施形態において、レンズＬ３は、像平面２８の方向において凹に湾曲した面Ｓを有する厚いメニスカス・レンズである。したがって、面Ｓと光感応層２６との間に空洞４２が形成されている。
【００５５】
最終面Ｓの凹面曲率により、像側の最終レンズＬ３と浸漬用液体３４との間の界面では、比較的小さな光線入射角のみが生じる。したがって、この界面における反射損失は、これに対応して小さい。そのため、投影対物レンズ２０の光軸ＯＡに対して大きな開口角を持つ光線は、投影対物レンズ２０が、浸漬用液体３４の屈折率ｎ1まで拡大された開口数となることができるように、結像に寄与する。
【００５６】
投影露光装置１０が最初に動作を開始させられる前に、浸漬用液体３４で満たされた容器３２が下側から投影対物レンズ２０まで搬送されるのであれば、空洞４２の比較的小さな容積のみが浸漬用液体３４で満たされることになる。このことは、投影露光装置１０を取り囲み、かつ、投影露光装置１０が動作を開始させられる前に面Ｓの下方にある空気が、空洞４２から逃げるための機会を有さない、という事実によるものである。
【００５７】
図１の４４により示されている浸漬用液体３４の高さが高くなれば、空洞４２内の空気は僅かに圧縮され、かつ、Ｖにより示されている凹状の面Ｓの最高点のすぐ下方に空気の泡を形成する。たとえこの泡の寸法が非常に小さくても、このような泡は投影露光装置１０の動作中に許容できない。なぜなら、この泡が結像特性を大きく妨害するからである。逆に、投影対物レンズ２０が浸漬用液体３４で満たされた容器３２内に上方から浸漬された場合でも、同じことが言える。
【００５８】
空洞４２が一方の側からのみ充填されるのであれば、面Ｓの下方の空気の泡も回避不能である。これは図２に概略が示されている。同図において、最終レンズＬ３と光感応層２６は拡大されて示されている。矢印４６により示された方向に、レンズＬ３と光感応層２６との間の隙間を介して左側から液浸用液体３４が導入されると、液浸用液体は、界面４８がダッシュ部分により示されている図２に示されたように、毛管力により、凹状の面Ｓまで上昇する。
【００５９】
空洞４２がさらに充填されると、界面４８は第２の界面４８’により示されている導入の場所から反対側に移動する。しかし、さらに後には、液浸用液体は、最終レンズＬ３と光感応層２６との間の隙間を閉鎖し、そのため、残っている空気が空洞４２内に捕えられる。
【００６０】
したがって、空洞４２内に未だに残っている空気は最早逃げられないが、上向きの推力により、この空気は空洞の最高点の下、すなわち、面Ｓの最高点Ｖの近くに蓄積し、ここで、この空気は、図２において界面が４８”により示されている空気の泡を形成する。
【００６１】
このような空気の泡が含まれるのは、最初に投影対物レンズ２０全体を上下逆にひっくり返し、続いて、液浸用液体３４で空洞４２を満たし、プレートなどにより空洞４２を気密に閉鎖し、投影対物レンズ２０を自身の動作位置に戻し、かつ、投影対物レンズ２０が容器３４内に浸漬された際にプレートを取り外すことにより、原理的には回避することができる。しかし、これは、投影対物レンズ２０を傾けることが完全な再調整を課すという投影対物レンズ２０の調整の正確さに対するこのような切迫した要件を課す。このことは、費用と時間の理由のために実用的ではない。
【００６２】
液体で満たす際の凹に湾曲した面の下に空気が含まれるのを回避する様々な可能な方法が以下に説明される。
【００６３】
１．傾斜可能モジュール
図３は、独立した構造体ユニットを形成し、かつ、投影対物レンズ２０の他の部分に全体が接続可能なモジュール５０の横断面を示している。モジュール５０は、像側の最終レンズＬ３、レンズＬ３を保持している環状マウント５２、中間リング５４、筐体要素５６を含んでいる。筐体要素５６は、内部で平行平面ガラス・プレート５７が中央に取り付けられたソケット６６を含む。
【００６４】
レンズＬ３、マウント５２、中間リング５４、筐体要素５６は、浸漬用液体を保持するように意図された空洞４２’を取り囲んでいる。空洞４２’を密封するために、マウント５２と中間リング５４との間、および、中間リング５４と筐体要素５６との間でそれぞれ延びている密封要素５８、６０が設けられている。マウント５２はネジ６２、６４によって中間リング５４に接続されている。
【００６５】
中間リング５４への筐体要素５６の接続は、筐体要素５６が、例えば油圧機械式、電気的、もしくは、磁気的なスイッチなどのアクチュエータによって、または、側面からのいずれかで解放できるように、設計されている。図３において、筐体要素５６と中間リング５４との間の接続は、ソケット６６内の孔を介して中間リング５４内に挿入できる接続ピン６４により示されている。最も単純な場合、中間リング５４と筐体要素５６との間の接続を解放するために、接続ピン６４は適切な工具により側面から引き抜くことができる。この接続がアクチュエータによって解放されることを意図されている場合は、そのようなアクチュエータが、例えば、それ自体は知られている方法で接続ピン６４に作用してもよい。
【００６６】
中間リング５４は、空洞４２’に向かう流路６８、７２の２つの開口部が互いに概ね直径上の反対側に並ぶように、第１の閉鎖弁７０を備えた第１の流路６８と、第２の閉鎖弁を備えた反対側に並ぶ第２の流路７２を含む。しかし、原理的には、流路６８、７２の他の配列が考えられる。２つの流路６８、７２を互いにすぐ隣接して空洞４２’内に開かせることは、原理的には可能である。
【００６７】
モジュール５０の機能は、図４から８を参照して以下に説明される。
【００６８】
モジュール５０は、空洞４２’が第１と第２の流路６８、７２を介してのみアクセス可能となるように、先ず組み付けられ、かつ、完全に調整される。
【００６９】
続いて、モジュール５０全体は約９０度傾けられ、かつ、したがって、図４に示されたように、第２の流路７２の開口部が空洞４２’の少なくともほぼ最高点になる位置とされる。この位置において、第１の流路６８が浸漬用液体３４のための貯液槽に接続されている。
【００７０】
続いて、２つの閉鎖弁７０、７４が開放される。（図４には示されていない）ポンプによって、浸漬用液体３４は、下方から空洞４２’に第１の流路６８を介して貯液槽からポンプで排出される。これにより、ポンプ手順中に空洞４２’内を上昇する浸漬用液体３４は、浸漬用液体３４の上方にある空気を追い出す。ほぼ垂直な配列のために、蓄積している空気は第２の流路７２を介して逃げることができる。
【００７１】
浸漬用液体３４が第２の流路７２を介して上昇し、かつ、第２の閉鎖弁７４を通過した後に第２の流路７２の端部に出るまで、空洞４２’は浸漬用液体３４で満たされ続ける。このことは、例えば適切な検出器を使用することなどにより、検出することができる。続いて、２つの閉鎖弁７０、７４は閉鎖される。続いて、閉鎖弁７０、７４までの流路区間を含む空洞４２’全体が浸漬用液体３４で泡がなく満たされる。
【００７２】
図４の矢印７６により示されているように、モジュール５０全体が自身の本来の水平位置に傾け戻される。この水平位置において、空洞４２’が満たされたモジュール５０は投影対物レンズ２０の下方端部において接続部分７７上で取り付けられ、調整される。図５の概略図において、取り付けはネジ接続部７９、８１により示されている。筐体要素５６が透明プレート５７を含んでいるため、光学測定機器によって投影対物レンズ２０の他の部分に対してモジュール５０を調整することが可能である。
【００７３】
投影露光装置１０が動作を開始させられる前に、モジュール５０と、光感応層または可動基板ステージとの間の中間空間は浸漬用液体３４で満たされる。この場合、図５に見られるように、浸漬用液体３４が中間リングの下方辺縁部を越えて延びるように、容器３２は浸漬用液体３４で満たされなければならない。
【００７４】
続く工程において、続いて、筐体要素５６は、手作業により、または、任意で設けられたアクチュエータによって、中間リング５４から解放される。筐体要素５６は、自身のより大きな密度により周囲の浸漬用液体３４を介して降下し、かつ、投影対物レンズ２０と可動基板ステージとの間の中間空間から横方向に引き抜くことができる。このことは、図６の矢印７８によって示されている。
【００７５】
空洞４２’内の液体３４は、事実、均一な充填高さに達するように筐体要素５６が取り外される際に下方に流れ出す。しかし、流出は防止される。なぜなら、流出する浸漬用液体３４に取って代われる空気が空洞４２’に進入できないからである。したがって、空洞４２’は、２つの閉鎖弁７０、７４が閉鎖されたままである限り、浸漬用液体３４で完全に満たされたままとなる。
【００７６】
図１に示された例示的実施形態においては、浸漬用液体３４で満たされた容器３２内に投影対物レンズ２０が浸漬されていることが仮定されている。しかし、液浸での動作については、像側の最終レンズＬ３と光感応層２６との間の狭い中間空間が単に浸漬用液体３４で満たされることで十分である。これが意図されている場合、周囲の浸漬用液体３４は、図７に示された状態に達するために、図６に示された状態から開始されて放出することができる。空洞４２からの浸漬用液体３４の完全な流出は、ここで、再び、上方からは流れ戻れる空気がないという事実により防止される。
【００７７】
投影露光装置１０は、今や、投影動作を開始することができる。
【００７８】
図８は、全体的な表示において図５から７を参照して説明された工程を示し、同図において、単一の可動基板ステージ８０は、簡略さのために全ての方法工程のために示されている。
【００７９】
図８の最も左はモジュール５０を示し、モジュール５０は接続部分７７にネジ止めされており、かつ、モジュール５０の空洞４２’は浸漬用液体３４で満たされている。この点において、可動基板ステージ８０は、筐体要素５６との接触を回避するために低くされていると仮定されている。
【００８０】
左から第２番目の部分的表示は、可動基板ステージ８０が上昇され、かつ、可動基板ステージ８０と投影対物レンズ２０との間の中間空間が浸漬用液体３４で満たされた後の状態を示している。可動基板ステージ８０には、筐体要素５６を収容するために使用される凹み８２が設けられている。
【００８１】
右の次の部分的表示は、筐体要素５６が中間リング５４から解放され、かつ、凹み８２内への浸漬用液体３４を介して降下された後の状態を示している。
【００８２】
可動基板ステージ８０は、同ステージ８０に保持された筐体要素５６と共に、凹み８２は、投影対物レンズ２０の作業領域から横方向に移動されるように、横方向に移動されている。続いて、可動基板ステージ８０は、光感応層４６が塗布された支持体３０が投影対物レンズ２０の作業領域に進入するように、さらに移動させられる。この状態は図８の右端に示されている。
【００８３】
図３から８に示されたれ例示的実施形態を参照して上記に説明された原理は、液体に接触している凹に湾曲した面が光学系の最終面ではない場合にも適用することができる。これの例示的実施形態は、図９から１４を参照して以下に説明される。
【００８４】
図３に対応した表示において、図９は、凹状の面Ｓを備えた第１のメニスカス・レンズＬ１０３と第２のメニスカス・レンズＬ１０４を含むモジュール１５０を示している。モジュール１５０は、凹状の面Ｓが上向きに湾曲するように、照射システム１０または投影対物レンズ２０内に取り付けられている。
【００８５】
第１のレンズＬ１０３はマウント１５２内に保持され、マウント１５２は、中間リング１５４を介して第２のレンズＬ１０４のための第２のマウント１６６に接続されている。図９において、ネジ１６２、１６４は、マウント１５２、１６６と中間リング１５４のための共通の接続要素として示されている。レンズＬ１０３、Ｌ１０４、中間要素１５４、２つのマウント１５２、１６６は、液体を保持することが意図されている空洞１４２を取り囲んでいる。この目的のために、空洞は密封要素１５８、１６０により密封されている。中間リング１５４は、第１の閉鎖弁１７０を備えた第１の流路１６８と、第２の閉鎖弁１７４を備えて反対側に並ぶ第２の流路１７２を含んでいる。
【００８６】
したがって、モジュール１５０は、中間リング５４に解放可能に接続された筐体要素５６が、マウント１６６に保持されたレンズＬ１０４により置き換えられていることにおいて、図３に示されたモジュール５０とは基本的に異なる。
【００８７】
液体で空洞１４２を満たすために、モジュール１５０は、図１０に示された垂直位置に傾けられる。液体での充填は、ここで、再び、好ましくは、２つの閉鎖弁１７０、１７４を開放し、かつ、下方から空洞１４２内に液体１３４をポンプ注入することにより実行される。続いて、液体の高さより上方にある空気が第２の流路１７２を介して逃げる。
【００８８】
充填が実行された後、モジュール１５０は、図１０の矢印１７６により示されているように、図９に示された水平位置に傾けて戻される。このようにして充填されたモジュール１５０は、続いて、それ自体は知られている方法で光学系に取り付けられ、かつ、その位置で調整される。モジュール１５０の取り付け状態は、図１１に示されている。ネジ接続部１７９、１８１が、光学系の随伴部分１７７ａ、１７７ｂへのモジュール１５０の調整可能な接続を示している。
【００８９】
取り付け状態において空洞１４２の底部の境界となるレンズＬ１０４は、図１２に示されているように、屈折能を持たない平行平面板Ｌ１０４’とすることもできる。このような平行平面板Ｌ１０４’は、液浸対物レンズの最終光学要素として使用されることも多い。したがって、板Ｌ１０４’は空洞１４２’内の液体と浸漬用液体３４の双方と隣接している。
【００９０】
図１３に示されているように、板Ｌ１０４’に隣接して交換可能な終端板ＴＰがあってもよい。このような終端板ＴＰは、浸漬用液体３４が光学要素の面を腐食するほどに化学的に腐食性である時に、特に好ましい。図１２に示されたように板Ｌ１０４’を交換することが、モジュール１５０全体の取外しを必要とするため、終端板ＴＰが板Ｌ１０４’上に接着されて接触しているか、他の方法で取り付けられていることが一般にはより単純である。続いて、終端板ＴＰは、この板ＴＰが浸漬用液体３４との接触により最初の劣化現象を示すや否や、非常に容易に交換することができる。
【００９１】
図１４は、終端板ＴＰが平行平面板Ｌ１０４’のすぐに隣にはないが、同様の液体充填中間空間１４２”により同板Ｌ１０４’からは分離されている例示的実施形態を示している。したがって、この実施形態において、モジュール１５０’は、終端板ＴＰと中間リング１５４”により補強されており、同リング１５４”は板Ｌ１０４’から終端板ＴＰを分離し、かつ、第２の空洞１４２”の横方向での境界となっている。投影対物レンズ２０内への取り付けの前に、モジュール１５０全体を垂直位置に前述の方法で転送することができ、この位置で、２つの空洞１４２’、１４２”は、空気が捕えられずに充填することができる。しかし、第２の空洞１４２”が凹状の面により頂部において境界となっていないため、この空洞１４２”は、板Ｌ１０４’の下方辺縁部のすぐ隣に空気抜きを意図された流路がある限り、図１４に示された水平位置で充填することができる。
【００９２】
２．排気要素
図８に類似する表示において、図１５は、本発明の第２の態様によるさらなる例示的実施形態を示している。
【００９３】
図１５は、図１に示された液浸対物レンズ２０と同様の原理で構築された液浸対物レンズ２２０の物体側区間を示している。像側の最終レンズＬ２０３は像側に凹の面Ｓを有し、レンズ・マウント２５２と可動基板ステージ２８０と共に空洞２４２の境界をなしている。空洞２４２は、投影対物レンズ２２０の動作中、浸漬用液体で満たされている。
【００９４】
可動基板ステージ２８０は、圧力流路２９２を介して（図１５には示されていない）圧力ポンプに接続された圧力室２８８を含んでいる。投影対物レンズ２２０の方向において、圧力室２２８は変形可能な膜２９２により気密に閉鎖されている。
【００９５】
圧力ポンプを作動させるために、圧力室２８８内に陽圧を設定する。図１５において、圧力室２８８への気体の供給は、左からの第２の部分的表示において、矢印２９４により示されている。膜２９２は、圧力室２８８内に充満する陽圧により変形し、その膜２９２が像側の最終レンズＬ２０３の面Ｓに滑らかに運ばれるようにされている。したがって、空洞２４２に含まれた空気は膜１９２により移動させられる。移動させられた空気は、レンズ・マウント２５２と膜２９２との間の円周上の隙間を介して逃げる。これの代案として、レンズ・マウント２５２に含まれた流路を、この流路を介して空気を逃がすために開放することもできる。図１５に示された例示的実施形態においては、第１の流路２６８と第２の流路２７２が設けられ、この双方を、この目的のために使用することができる。
【００９６】
続いて、浸漬用液体が、第１の流路２６８を介してレンズ・マウント２５２と膜２９２との間の狭い隙間に圧力のもとでポンプ注入される。同時に、第２の流路２７２が開放される。浸漬用液体が第１の流路２６８に流入すると、この液体は、第２の流路２７２を介して逃げられる開放されている流路の高さにおいて未だに残っている空気の残滓を移動させる。続いて、圧力室２８８内の陽圧が徐々に低下させられ、そのため、第１の流路２６８を介して流入する浸漬用液体は、膜２９２が、図１５において左から第３番目の部分的表示において示されている位置にほぼ達するまで膜２９２を押し戻す。今や、空洞２４２全体は浸漬用液体３４で満たされている。
【００９７】
続いて、圧力室２８８が自身の上方に横たわる膜２９２と共に、光感応層２６のために支持体３０により置き換えられるように、可動基板ステージ２８０が横方向に移動する。投影露光装置は、今や、投影動作のために準備が整った。
【００９８】
図１６は、排気要素の原理を同じく採用しているさらなる例示的実施形態を示している。この実施形態は、主に、陽圧の手段により変形できる膜２９２が、硬い排気体Ｋにより置き換えられたことにおいて、図１５に示された例示的実施形態とは異なっている。レンズＬ２０３と対面して、排気体Ｋは、レンズＬ２０３の凹に湾曲した面Ｓに対して基本的に相補的な形で設計されている凹状の面２９２’を有する。排気体Ｋは、図１６において二重矢印２９６により示されているように、バネ・ドライブ２８８’により示されているアクチュエータによって垂直方向に移動することができる。
【００９９】
レンズＬ２０３の下方の空洞２４２の充填は、図１５に示された例示的実施形態を参照して上記に説明された方法と同じ方法で実行される。
【０１００】
先ず、凹状の面２９２’がレンズＬ２０３の凹状の面Ｓ上で直接に曲がるまで、排気体Ｋがアクチュエータ２８８’によって可動基板ステージ２８０の外に移動される。この状態は、図１６において左から第２番目の部分的表示において示されている。排気体Ｋが上昇される一方、空洞２４２内に配置された空気は、上記に詳細に説明されたように移動される。
【０１０１】
今や、浸漬用液体３４は、第１の流路２６８を介して圧力のもとで導入される。したがって、未だに存在するいかなる残存空気も移動され、かつ、第２の流路２７２を介して放出される。続いて、図１６の第３の部分的表示に示されたように、排気体Ｋは、アクチュエータ２８８’の能動的な使用、または、圧力のもとで流入する浸漬用液体のみのいずれかにより、自身の本来のより低い行程位置に移動して戻る。可動基板ステージ２８０’は、光感応層２６のための支持体３０が浸漬用液体３４と接触するように、実質的に横方向に移動される。
【０１０２】
凹に湾曲した面Ｓの下方にある空気の完全な移動のために、排気体Ｋは面Ｓに触れてはならない。このことは、凹に湾曲した面Ｓが高精度で製造されている限りでは重要であり、そのため、変形体Ｋと接触した場合には損傷が起こり得る。
【０１０３】
図１７は、それぞれレンズＬ２０３と排気体Ｋの２つの相互に対面している面Ｓと面２９２’との間の接触なしに浸漬用液体３４が側面から導入される時に、最終レンズＬ２０３と排気体Ｋとの間に通常見られる状況を示している。図１７に示された充填ステージを越えて浸漬用液体３４がさらに導入された場合、浸漬用液体３４と隣接する面Ｓ、面２９２’の間の毛管力の効果は、浸漬用液体３４が、面Ｓ、面２９２’の間に残っている気体中に引き込まれ、かつ、同面の間に存在する残存空気をこの空気の上向き推力にもかかわらず移動させるというものである。続いて、残存空気は、例えば第２の流路２７２を介して、空洞２４２から放出させられる（図１６を参照）。これにより、図１８に示されたように、排気体Ｋが引き込まれる前に、２つの平面Ｓと２９２’との間の隙間全体が浸漬用液体３４で満たされる。
【０１０４】
図１９から２１は、図１６に示された例示的実施形態の改変例の非常に高度に概略化された断面図を示しており、同図中、浸漬用液体３４は、レンズ・マウント２５２内の流路を介してではないが、排気体Ｋ’に含まれた流路２６８’を介して供給されている。排気体Ｋ’は最初はより低い行程位置にあり、この位置で、排気体はレンズＬ２０３に整列させることができる。この状態は図１９に示されている。
【０１０５】
今や、排気体は、図２０に示されているように上側行程位置に運ばれている。陽圧により、流路２６８’を介してレンズＬ２０３と排気体Ｋ’との間の中間空間に供給された浸漬用液体は、その後、面Ｓの最高点から未だに残っている残存空気を移動させる。
【０１０６】
図１６に示された例示的実施形態とは異なり、中間空間２４２を、充填の後に閉鎖板２９８により閉鎖することができる。この目的のために、排気体Ｋ’が、充填後のより低い行程位置に戻された後に、閉鎖板２９８が側面からレンズＬ２０３の下方に移動させられる。閉鎖板２９８で空洞２４２を閉鎖することは、周囲の液体が完全に除去されること、および、任意で、液浸対物レンズ２２０を移動させることを可能にする。
【０１０７】
さらなる例示的実施形態に対して、図２２から２５は、レンズＬ３０３の凹状の面Ｓの下に空気の泡が形成されずに、変形可能な膜２９２によって、２つのレンズＬ３０３、Ｌ３０４の間の空洞３４２を液体３３４で満たすことができる方法に関した様々な方法工程を示している。
【０１０８】
この目的のために、膜２９２は中間リング３５４上に取り付けられ、かつ、それにより、空洞３４２を上部空洞３４２ａおよび下部空洞３４２ｂに分割する。
【０１０９】
下側のレンズＬ３０４のマウント３６６内の第１の流路３６８を介して、液体３３４が最初に下部空洞３４２ｂに、その空洞３４２ｂが完全に満たされるまで供給される。充填により下部空洞３４２ｂから移動させられた空気が膜３９２を通過でき、かつ、第２の流路３７２を介して上部空洞３４２ａから出るように、膜３９２は空気に対して透過性である。
【０１１０】
図２２に示されるように、下部空洞３４２ｂが液体３３４で満たされると、さらなる液体３３４が第１の流路３６８を介して圧力のもとで導入される。下部空洞３４２ｂ内の陽圧により、膜３９２が変形し、かつ、したがって、上部空洞３４２ａ内の空気を移動させ、この空気は第２の流路３７２を介して逃げる。この過程は、図２３に示されたように、膜３９２がレンズＬ３０３の凹状の面Ｓに触れるまで継続される。
【０１１１】
その後の工程で、レンズＬ３０３のレンズ・マウント３５２内に含まれた第３の流路３６８’を介してさらなる液体３３４が、凹面に今や湾曲されている膜３９２と、レンズＬ３０３と、中間リング３５４と、レンズ・マウント３５２との間に残る環状空間３９８内に導入される。環状流路３９８が充填されつつある時、液体３３４は環状流路３９８から空気を移動させ、この空気は第２の流路３７２を介して出る（図２４を参照）。第２の流路３７２に液体が進入するや否や、膜３９２を化学的に腐食する液体が第３の流路３６８’を介して導入され、そのため、膜は液体中に溶解し、かつ、今は最早分割されていない空洞３４２から第２の流路３７２を介して洗い流すことができる。続いて、膜３９２を分解するために使用された液体は、投影露光装置の動作中に２つのレンズＬ３０３とＬ３０４との間に残ることを意図された他の液体により置き換えることができる（図２５と比較）。
【０１１２】
３．整列可能な流路
図２６、２７は本発明の第３の態様による例示的な実施形態を示しており、同図において、空洞が液体で満たされると、流路の開口部が凹に湾曲した面の最高点のすぐ下に運ばれる。
【０１１３】
第２のレンズＬ４０４と中間リング４５４と共に、凹に湾曲した面Ｓを有する第１のレンズＬ４０３が、液体４３４で満たされることを意図された空洞４４２を取り囲む。マウント・リング４５４は第１の流路４６８と第２の流路４７２を含み、両流路とも空洞４４２に開口している。第２の流路４７２は２つの区間４７２ａ、４７２ｂに分割され、両区間は継ぎ手４７３を介して互いに接続されている。図２６の矢印４７５により示されたように、第２の区間４７２ｂは（図２６に詳細には示されていない）作動機構を介して整列させることができる。図２７に見られるように、整列された状態において、第２の区間４７２ｂの開口部４７７は面Ｓの最高点Ｖのすぐ下にある。
【０１１４】
今、液体４３４が第１の流路４６８を介して空洞４４２に導入されるとすれば、液体４３４は面Ｓの下方に存在する空気を移動させる。しかし、この空気は、最高点Ｖの下方に横たわる整列された区間４７２ｂの開口部４７７を介して逃げることができる。空洞４４２が液体４３４で完全に見たされるや否や、整列された区間４７２ｂは、図２６に示されたように、作動機構によって水平位置に戻される。第２の流路４７２全体は、傾斜可能な区間４７２ｂが光のビーム経路内には最早なくなるまで、中間リング４５４内の孔から引き出すことができる。投影露光装置の動作中、液体４３４が漸増的に循環できる一方、清浄化され、かつ、熱的に調節されるように、第２の流路４７２は処理部に接続することができる。
【０１１５】
図２６、２７に対応する表示において、図２８、２９は、通気のために使用される流路の開口部が、関節状の区間を整列させることにより位置決めされない改変例を示している。図中で４７２’により示されているこのような流路は、代わりに、湾曲され、かつ、中間リング４５４内の同様に湾曲されたガイド内に保持されている。流路４７２’が矢印４７９の方向において空洞４４２内に挿入されるなら、流路４７２’の開口部４７７’はレンズＬ４０３の最高点Ｖのすぐ下に運ばれることが可能である。他の点において、図２８、２９に示された例示的実施形態は、図２６、２７に示された例示的実施形態に対する機能において対応している。
【０１１６】
図２６から２９に示されている例示的実施形態の改変例において、流路は形状記憶を有する材料を含むこともできる。この用語は、温度が変化した際に決められた方法で自身の形状を修正する材料を意味する。特に、この場合は、空洞内に流路を真っ直ぐに導入し、かつ、続いて、流路の開口部が凹に湾曲したレンズの最高点のすぐ下に来るように、温度を変えることにより流路を曲げることが可能である。
【０１１７】
４．レンズ内の流路
図３０から３２は本発明の第４の態様によるさらなる例示的実施形態を示しており、同図中、上方に凹に湾曲された面Ｓを含むレンズ内に、通気のために使用される流路が設けられている。
【０１１８】
図３０に示された例示的実施形態において、通気流路５７２はレンズＬ５０３の対称軸に沿って延びている。浸漬用液体５３４が流路５６８を介して面Ｓの下の空洞５４２内に下方から導入されるなら、液体の高さより上方に存在する空気は、レンズＬ５０３内の通気流路５７２を介して逃げることができる。特に、通気流路５７２の領域内をレンズＬ５０３を介して通過する光線が全くないか、多くとも非常に少ない光線であることをビーム経路の仕様が意味する際に、この配置構成は実行可能である。
【０１１９】
図３１に示された例示的実施形態において、５７２’により示された通気流路は凹に湾曲した面Ｓの最高点Ｖにおいて直ちに開いているが、通気流路５７２’は、この流路５７２’がレンズＬ５０３’の外周から自身の反対側端部に出るように設計されている。例えばレンズＬ５０３の上方の領域に空気が進入してはならない時に、横方向の解放が好都合である。
【０１２０】
図３２は改変例を示し、同図中、図３０に示されたレンズＬ５０３におけるものと同様に、５７２”により示されている通気流路がレンズＬ５０３”の対称軸に沿って延びている。しかし、ここで、流路５７２”は、通気のためだけではなく、空洞５４２を充填するためにも使用され、かつ、したがって、レンズＬ５０３”の外部でチューブとして連続している。流路５７２”を介して導入された浸漬用液体５３４は、面Ｓの最高点Ｖに出、かつ、最初に最高点Ｖを湿潤させる。浸漬用液体５３４は、この場合、ゆっくりと誘導されるのみだが、そのため、面Ｓの下方に存在する空気は同時に流路５７２”を介して出ることができる。
【０１２１】
好ましい実施形態の上記の説明は例の方法により与えられている。与えられた開示から、当業者は、本発明およびその付随する長所を理解するのみでなく、開示された構造および方法に対する自明な様々の変更および修正も見出されよう。したがって、出願人は、全てのそのような変更および修正も、付属の特許請求の範囲およびその均等物により規定された本発明の精神および範囲内に該当するとして網羅することを求める。
【図面の簡単な説明】
【０１２２】
【図１】頂部区間に照射システムおよび投影対物レンズを備えた投影露光装置の該略図である。
【図２】図１に示された投影対物レンズの像側端部を示す図である。
【図３】本発明の第１の例示的実施形態による、図１に示され投影対物レンズの像側の最終レンズ、および、それにより、境界をなされた空洞を備えたモジュールを示す図である。
【図４】図３に示されたモジュールだが９０度を介して傾けられたもの、および、浸漬用液体で部分的に満たされた空洞を示す図である。
【図５】投影対物レンズの像側端部における取り付け状態にある図３のモジュールを示す図である。
【図６】図５のモジュールだが解放された筐体要素を備えたものを示す図である。
【図７】動作のために準備のできた状態にある図５のモジュールを示す図である。
【図８】図３に示されたモジュールが起動される前の基本的な工程を示す図である。
【図９】本発明の第２の例示的実施形態による空洞を取り囲む２つのレンズを備えたモジュールを示す図である。
【図１０】図９に示されたモジュールだが９０度を介して傾けられ、かつ、液体で部分的に満たされた空洞を備えたものを示す図である。
【図１１】光学系に取り付けられた状態にある図３のモジュールを示す図である。
【図１２−１４】図９に示されたモジュールの改変例を示す図である。
【図１５】本発明の第３の例示的実施形態による筐体要素としての膜を備えた液浸対物レンズの像側端部を示す図である。
【図１６】本発明の第４の例示的実施形態による筐体要素としての剛体を備えた液浸対物レンズの像側端部を示す図である。
【図１７】図１６に示された凹に湾曲したレンズと本体との間の隙間内への液体の移動を示す図である。
【図１８】図１６に示された凹に湾曲したレンズと本体との間の隙間内への液体の移動を示す図である。
【図１９】浸漬用空洞の充填中の様々な状態における図１６に示された例示的実施形態の改変例を示す図である。
【図２０】浸漬用空洞の充填中の様々な状態における図１６に示された例示的実施形態の改変例を示す図である。
【図２１】浸漬用空洞の充填中の様々な状態における図１６に示された例示的実施形態の改変例を示す図である。
【図２２】液体での充填中の４つの異なった状態における第５の例示的実施形態によるレンズにより境界をなされた空洞を示す図である。
【図２３】液体での充填中の４つの異なった状態における第５の例示的実施形態によるレンズにより境界をなされた空洞を示す図である。
【図２４】液体での充填中の４つの異なった状態における第５の例示的実施形態によるレンズにより境界をなされた空洞を示す図である。
【図２５】液体での充填中の４つの異なった状態における第５の例示的実施形態によるレンズにより境界をなされた空洞を示す図である。
【図２６】液体での充填中の２つの異なった状態における整列可能な通気流路を備えた第６の例示的実施形態によるレンズにより境界をなされた空洞を示す図である。
【図２７】液体での充填中の２つの異なった状態における整列可能な通気流路を備えた第６の例示的実施形態によるレンズにより境界をなされた空洞を示す図である。
【図２８】液体での充填中の２つの異なった状態における異なった通気流路を備えた第７の例示的実施形態によるレンズにより境界をなされた空洞を示す図である。
【図２９】液体での充填中の２つの異なった状態における異なった通気流路を備えた第７の例示的実施形態によるレンズにより境界をなされた空洞を示す図である。
【図３０】通気流路を備えた凹に湾曲したレンズの３つの異なった改変例を示す図である。
【図３１】通気流路を備えた凹に湾曲したレンズの３つの異なった改変例を示す図である。
【図３２】通気流路を備えた凹に湾曲したレンズの３つの異なった改変例を示す図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【国際調査報告】
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