(57)【要約】      （修正有）【課題】浸漬式リソグラフィ装置で使用することができるレベリング手段を提供する。【解決手段】基板Ｗの高さ及び／又は傾きを決定するための測定装置２０ａ、２０ｂにより、浸漬式リソグラフィ装置の液体リザーバ１０内の、液体１１の圧力及び／又は高さが得られる。その測定結果から、投影システムに対する基板の垂直方向の位置、又は少なくともその変化を得ることができる。【選択図】図４
2005051215.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
放射線の投影ビームを提供するための照明系と、
パターン形成手段を支持するための支持構造であって、該パターン形成手段が所望のパターンに従って投影ビームにパターンを形成するように働く支持構造と、
基板を保持するための基板テーブルと、
パターンが形成されたビームを前記基板のターゲット部分の上に投影するための投影システムと、
前記投影システムの最終要素と前記基板テーブル上に配置されたオブジェクトの間の空間の少なくとも一部分を液体で満たすための液体供給システムと
を有するリソグラフィ投影装置であって、前記空間内の液体の圧力及び／又は高さを得るための測定装置を有することを特徴とするリソグラフィ投影装置。
【請求項２】
前記基板の平面内の前記測定装置から離れた点における前記液体の圧力及び／又は高さを得るための、少なくとも１つの別の測定装置を有する請求項１に記載の装置。
【請求項３】
圧力センサ又は各圧力センサが、開口端を有し、少なくとも一部分が垂直方向に延びた、前記空間内の液体と液体連通しているチューブ、及び前記チューブ内の液体の高さを測定するためのセンサを有する請求項１又は請求項２に記載の装置。
【請求項４】
前記液体供給システムが、
前記投影システムの最終要素と前記基板テーブルの間の、前記空間の少なくとも一部の境界に沿って延びるシール部材と、
前記シール部材と前記基板の表面の間にガス・シールを形成するためのガス・シール手段と
を有する請求項１から請求項３までのいずれか一項に記載の装置。
【請求項５】
前記基板テーブルを位置決めするための位置決め手段、及び前記測定装置による結果から得られた高さ及び／又は傾きの値に基づいて、前記位置決め手段を制御するための制御手段をさらに有する請求項１から請求項４までのいずれか一項に記載の装置。
【請求項６】
基板を提供するステップと、
照明系を用いて放射線の投影ビームを提供するステップと、
パターン形成手段を用いて前記投影ビームの断面にパターンを与えるステップと、
パターンが形成された放射線ビームを前記基板のターゲット部分の上に投影するステップと、
基板テーブル上のオブジェクトと、前記投影ステップで使用される投影システムの最終要素の間の空間の少なくとも一部を満たすように液体を供給するステップと
を含むデバイス製造方法であって、前記空間内の液体の圧力及び／又は高さを得るステップを有することを特徴とするデバイス製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、リソグラフィ装置及びデバイス製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
リソグラフィ装置は、所望のパターンを基板のターゲット部分の上に適用する機械である。リソグラフィ装置を、例えば集積回路（ＩＣ）の製造に用いることができる。そのような場合、マスクなどのパターン形成手段を用いてＩＣの個々の層に対応する回路パターンを生成することが可能であり、このパターンを、放射線感光材料（レジスト）の層を有する基板（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）ターゲット部分に結像させることができる。一般に、単一の基板は連続的に露光される隣接するターゲット部分のネットワークを含む。周知のリソグラフィ装置には、パターン全体をターゲット部分の上に一度に露光することによって各ターゲット部分を照射する、いわゆるステッパと、パターンを投影ビームによって所与の方向（「走査」方向）に走査し、それと同時にこの方向に対して平行又は逆平行に基板を同期して走査することによって各ターゲット部分を照射する、いわゆるスキャナとが含まれる。
【０００３】
リソグラフィ投影装置中の基板を比較的高い屈折率を有する液体、例えば水に浸漬させて、投影システムの最終要素と基板の間の空間を満たすことが提唱されてきた。この要点は、露光放射線は液体中でより短い波長を有するようになるため、さらに小さいフィーチャの結像が可能になることにある。（液体の効果を、システムの有効ＮＡを高め、かつ焦点深度をも高めることと考えることもできる。）固体粒子（例えば石英）を懸濁させた水を含めて他の浸漬液も提唱されている。
【０００４】
しかし、基板又は基板と基板テーブルを液体槽に浸すこと（例えば米国特許第４，５０９，８５２号参照。その全体を参照によって本明細書に組み込む）は、走査露光中に加速させなければならない大量の液体が存在することを意味する。それには追加のモータ又はより強力なモータが必要であり、また液体が乱れることによって望ましくない予測できない影響をまねく恐れがある。
【０００５】
提唱されている解決策の１つは、液体閉じ込めシステムを用いて、液体供給システムが基板、及び投影システムの最終要素と基板の間の局部領域のみに液体を供給することである（基板は一般に、投影システムの最終要素より大きい表面積を有する）。これを構成するために提唱されている１つの方法がＷＯ９９／４９５０４号に開示されており、その全体を参照によって本明細書に組み込む。図２及び３に示すように、液体は少なくとも１つの入口ＩＮにより、好ましくは最終要素に対する基板の移動方向に沿って基板上に供給され、投影システムの下を通過した後、少なくとも１つの出口ＯＵＴによって除去される。すなわち、基板が要素の下を−Ｘ方向に走査されると、液体は要素の＋Ｘ側で供給され、−Ｘ側で吸収される。図２は、液体が入口ＩＮによって供給され、低圧源に接続された出口ＯＵＴによって要素の他の側で吸収される構成を概略的に示している。図２の例では、液体が最終要素に対する基板の移動方向に沿って供給されているが、このようにする必要はない。最終要素の周りに配置された入口及び出口は様々な向き及び数とすることが可能であり、各々の側の４組の入口と出口を最終要素の周りに規則正しいパターンで設けた一例を図３に示す。
【０００６】
提唱されている他の解決策は、投影システムの最終要素と基板テーブルの間の空間の、少なくとも一部の境界に沿って延びるシール部材を有する液体供給システムを提供することである。こうした解決策を図４に示す。シール部材は、ＸＹ平面内では投影システムに対して実質的に静止しているが、Ｚ方向（光軸の方向）にはある程度の相対移動があってもよい。シール部材と基板の表面の間にシールが形成される。このシールは、ガス・シールなど非接触型シールであることが好ましい。こうしたガス・シールを有するシステムが欧州特許出願第０３２５２９５５．４号に開示されており、その全体を参照によって本明細書に組み込む。
【０００７】
欧州特許出願第０３２５７０７２．３号には、ツイン又はデュアル・ステージの浸漬式リソグラフィ装置の概念が開示されている。こうした装置は、基板を支持するための２つのステージを備えている。レベリングの測定は第１の位置にあるステージを用いて浸漬液なしで行われ、露光は第２の位置にあるステージを用いて行われ、そこには浸漬液が存在している。或いは、装置はただ１つのステージを有する。
【０００８】
本発明は、任意の浸漬式リソグラフィ装置、それだけには限らないが、特に先に言及したタイプのものに適用することができる。
【０００９】
こうした浸漬式リソグラフィ装置に伴う問題は、投影システムと基板テーブルの相対位置、したがって投影システムと基板の間の液膜の厚さを適切に制御することが難しいことである。これには３つの理由がある。第１に、基板テーブルと投影レンズは流体力学的につながっており、したがって基板テーブルの位置を機械的に制御することが難しく、正確な設定値がきわめて重要である。第２に、通常のリソグラフィ装置に使用されるレベル（高さ）センサは、液体リザーバと併用することができない。こうしたセンサは一般に、比較的小さい入射角で基板に反射される光ビームの周りに配置されており、浸漬液によって占められた空間内に必要なビーム方向付け要素を設けることは難しい。第３に、浸漬式リソグラフィでは、結像品質は基板のＺ位置の変化に対してより敏感である。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明の目的は、浸漬式リソグラフィ装置で使用することができるレベリング手段を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の一観点によれば、
放射線の投影ビームを提供するための照明系と、
パターン形成手段を支持するための支持構造であって、パターン形成手段が所望のパターンに従って投影ビームにパターンを形成するように働く支持構造と、
基板を保持するための基板テーブルと、
パターンが形成されたビームを基板のターゲット部分の上に投影するための投影システムと、
前記投影システムの最終要素と基板テーブル上に配置されたオブジェクトの間の空間の少なくとも一部分を液体で満たすための液体供給システムと
を有するリソグラフィ投影装置であって、前記空間内の液体の圧力及び／又は高さを得るための測定装置を有することを特徴とするリソグラフィ投影装置が提供される。
【００１２】
液体を投影システムと基板の間の空間に閉じ込めるため、基板の垂直方向の位置に変化があれば液体の圧力が変化し、したがって液体の圧力又は高さの測定及び／又は決定によって簡潔な結果がもたらされ、それから投影システムに対する基板の垂直方向の位置、又は少なくともその変化を得ることができる。液体の圧力及び／又は高さと、基板の垂直方向の高さの間の厳密な関係は、液体供給システムの形、サイズ及び性質に依存しており、本発明を適用するたびに計算する、又は経験的に得ることができる。例えば液体供給システムによって液体がしっかり閉じ込められている場合には、液体がより融通性のある状態で閉じ込められている場合よりも基板垂直方向の位置の変化によって大きい圧力変化がもたらされる。
【００１３】
基板の水平面内の間隔が離れた２つ以上の点で、圧力及び／又は高さを得ることが好ましい。これにより、決定される１つ又は複数の軸線まわりの基板の傾きを表すことが可能になる。
【００１４】
本発明に使用することができる測定装置の特に単純な形は、開口端を有し、少なくとも一部分が垂直方向に延びた、空間内の液体と液体連通しているチューブ、及び前記チューブ内の液体の高さを測定するためのセンサを含む。このセンサは光学センサ又は容量センサとする、又はチューブ内で液体の高さが上昇するにつれて逐次濡れていく一連の電極を使用することができる。
【００１５】
本発明の他の観点によれば、
基板を提供するステップと、
照明系を用いて放射線の投影ビームを提供するステップと、
パターン形成手段を用いて投影ビームの断面にパターンを与えるステップと、
パターンが形成された放射線ビームを基板のターゲット部分の上に投影するステップと、
基板テーブル上のオブジェクトと、前記投影ステップで使用される投影システムの最終要素の間の空間の少なくとも一部分を満たすように液体を供給するステップと
を含むデバイス製造方法が提供される。
【００１６】
次に本発明の実施例を、添付の概略図を参照して例示のみの目的で説明する。
【００１７】
尚、図中において同じ参照記号は同じ部品を指すものであることに留意されたい。
【実施例】
【００１８】
図１は、本発明の特定の実施例によるリソグラフィ装置を概略的に示している。この装置は、
放射線の投影ビーム（例えばＵＶ放射）ＰＢを提供するための照明系（照明器）ＩＬと、
パターン形成手段（例えばマスク）ＭＡを支持するための第１の支持構造（例えばマスク・テーブル）ＭＴであって、部材ＰＬに対してパターン形成手段を正確に位置決めするための第１の位置決め手段ＰＭに接続された第１の支持構造ＭＴと、
基板（例えばレジスト塗布ウェハ）Ｗを保持するための基板テーブル（例えばウェハ・テーブル）ＷＴであって、部材ＰＬに対して基板を正確に位置決めするための第２の位置決め手段ＰＷに接続された基板テーブルＷＴと、
パターン形成手段ＭＡによって投影ビームＰＢに与えられたパターンを、基板Ｗの（例えば１つ又は複数のダイを含む）ターゲット部分Ｃの上に結像させるための投影システム（例えば屈折投影レンズ）ＰＬと
を備えている。
【００１９】
本明細書で図示する装置は、（例えば、透過性マスクを使用する）透過タイプのものである。或いは、装置は（例えば、先に言及したタイプのプログラマブル・ミラー・アレイを使用する）反射タイプのものであってもよい。
【００２０】
照明器ＩＬは放射線源ＳＯから放射線ビームを受け取る。例えば放射線源がエキシマ・レーザーである場合、放射線源とリソグラフィ装置を別々の構成要素とすることができる。そうした場合には、放射線源がリソグラフィ装置の一部を形成しているとは考えられず、放射線ビームは、例えば適切な方向付けミラー及び／又はビーム・エキスパンダーを有するビーム発射システムＢＤを用いて、放射線源ＳＯから照明器ＩＬへ送られる。他の場合、例えば放射線源が水銀ランプである場合には、放射線源を装置の一部とすることができる。放射線源ＳＯ及び照明器ＩＬを、必要であればビーム発射システムＢＤも合わせて、放射線システムと呼ぶことがある。
【００２１】
照明器ＩＬは、ビームの角強度分布を調整するための調整手段ＡＭを含むことができる。一般に、照明器の瞳面内における強度分布の、少なくとも外側及び／又は内側の半径方向範囲（それぞれ一般にσ−アウタ（σ−ｏｕｔｅｒ）、σ−インナ（σ−ｉｎｎｅｒ）と呼ばれる）を調整することができる。さらに照明器ＩＬは、一般には積算器ＩＮやコンデンサＣＯなど他の様々な構成要素を含む。照明器は調節された放射線ビームを提供する。この放射線ビームは投影ビームＰＢと呼ばれ、その断面内に所望される均一性及び強度分布を有する。
【００２２】
投影ビームＰＢは、マスク・テーブルＭＴ上に保持されているマスクＭＡに入射する。マスクＭＡを通過した投影ビームＰＢはレンズＰＬを通過し、このレンズＰＬはビームを基板Ｗのターゲット部分Ｃの上に集束させる。第２の位置決め手段ＰＷ及び位置センサＩＦ（例えば干渉測定装置）を用いて、基板テーブルＷＴを、例えば異なるターゲット部分ＣをビームＰＢの経路内に位置決めするように、正確に移動させることができる。同様に、例えばマスク・ライブラリから機械的に取り出した後、又は走査中に、第１の位置決め手段ＰＭ及び（図１には明示されていない）他の位置センサを用いて、マスクＭＡをビームＰＢの経路に対して正確に位置決めすることができる。一般に、オブジェクト・テーブルＭＴ及びＷＴの移動は、位置決め手段ＰＭ及びＰＷの一部を形成する長ストローク・モジュール（粗い位置決め）及び短ストローク・モジュール（細かい位置決め）を用いて実現される。しかし（スキャナとは異なり）ステッパの場合には、マスク・テーブルＭＴを、短ストローク・アクチュエータに接続するだけでもよいし、又は固定してもよい。マスクＭＡ及び基板Ｗは、マスク・アライメント・マークＭ１、Ｍ２、及び基板アライメント・マークＰ１、Ｐ２を用いて位置を調整することができる。液体供給システムＩＨは、投影システムＰＬの最終要素と基板Ｗの間の空間に液体を供給する。
【００２３】
図示した装置は、以下の好ましいモードで使用することができる。
（１）ステップ・モード
マスク・テーブルＭＴ及び基板テーブルＷＴを本質的に静止した状態に保ち、それと同時に投影ビームに与えられたパターン全体を１回（すなわち、ただ１回の静止露光）でターゲット部分Ｃの上に投影する。次いで、異なるターゲット部分Ｃを露光することができるように、基板テーブルＷＴをＸ及び／又はＹ方向に移動させる。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ターゲット部分Ｃのサイズが制限される。
（２）走査モード
マスク・テーブルＭＴ及び基板テーブルＷＴを同期して走査し、それと同時に投影ビームに与えられたパターンをターゲット部分Ｃの上に投影する（すなわち、ただ１回の動的露光）。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、投影システムＰＬの拡大（縮小）率、及び像の反転特性によって決定される。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ターゲット部分の（非走査方向の）幅が制限され、走査運動の長さによってターゲット部分の（走査方向の）高さが決定される。
（３）他のモード
プログラム可能なパターン形成手段を保持しながらマスク・テーブルＭＴを本質的に静止した状態に保ち、基板テーブルＷＴを移動又は走査し、それと同時に投影ビームに与えられたパターンをターゲット部分Ｃの上に投影する。このモードでは、一般にパルス式の放射線源を用い、基板テーブルＷＴの移動の都度、又は走査中の連続する放射線パルスの合間に、プログラム可能なパターン形成手段を必要に応じて更新する。この動作モードは、先に言及したタイプのプログラマブル・ミラー・アレイなど、プログラム可能なパターン形成手段を利用するマスクレス・リソグラフィに簡単に適用することができる。
【００２４】
上述の使用モードの組み合わせ、及び／又は変形形態、或いは全く異なる使用モードを採用することもできる。
【００２５】
図５は、投影システムＰＬと基板ステージＷＴ上に配置された基板Ｗの間の液体リザーバ１０を示している。液体リザーバ１０は、入口／出口ダクト１３を通して供給される比較的高い屈折率を有する液体１１、例えば水で満たされている。この液体は、液体中での投影ビームの放射線の波長を空気中又は真空中での波長より短くして、さらに小さいフィーチャを解像できるようにする効果を有する。投影システムの解像限界は、特に投影ビームの波長及びシステムの開口数によって決まることがよく知られている。液体の存在は、有効開口数を高めるものと考えることもできる。さらに一定の開口数では、液体は焦点深度を高めるのに有効である。
【００２６】
液体を閉じ込めて、投影システムＰＬに面している基板の主要な表面と投影システムＰＬの最終光学要素の間の空間を満たすように、リザーバ１０は、投影レンズＰＬのイメージ・フィールドの周りに基板Ｗに対する非接触型シールを形成することが好ましい。リザーバは、投影レンズＰＬの最終要素の下に配置され、それを囲むシール部材１２によって形成される。したがって、液体供給システムは、基板の局部領域のみに液体を供給する。シール部材１２は液体供給システムの一部を形成して、投影システムの最終要素と基板の間の空間を液体で満たす。この液体は、投影レンズ下のシール部材１２内部の空間に導入される。シール部材１２は、投影レンズの底部要素の少し上に延びていることが好ましく、液体は最終要素より高く上昇して、液体の緩衝物が形成される。シール部材１２は、上端に投影システム又はその最終要素の形に厳密に一致した内側周縁を有し、それは例えば円形であってもよい。内側周縁は、底部ではイメージ・フィールドの形に厳密に一致し、例えば長方形であるが、必ずしもそうであるとは限らない。シール部材は、ＸＹ平面内では投影システムに対して実質的に静止しているが、Ｚ方向（光軸の方向）にはある程度の相対移動があってもよい。シール部材と基板表面の間にシールが形成される。このシールは非接触型シールであることが好ましく、ガス・シールとすることができる。
【００２７】
液体１１は、シール装置１６によってリザーバ１０内に閉じ込められている。図２に示すように、シール装置は非接触型シール、すなわちガス・シールである。ガス・シールは、加圧下で入口１５を通してシール部材１２と基板Ｗの間の隙間に供給され、第１の出口１４により取り出されるガス、例えば空気や合成空気によって形成される。ガス入口１５に対する過剰圧力、第１の出口１４に対する真空レベル又は加圧、及び隙間の形状は、液体１１を閉じ込める装置の光軸に向かう内向きの高速気流が形成されるように構成される。任意のシールと同様に、ある種の液体は、例えば第１の出口１４を上昇して流出するのに適している。
【００２８】
ＸＹ平面内の間隔が離れた３箇所で液体１１の圧力及び／又は高さを測定するために、３つの測定装置２０ａ、２０ｂ（図５にはそのうち２つのみを示す）を設ける。この実施例では、各測定装置は液体１１と液体連通している細いチューブ２１ａ、２１ｂを有しており、それぞれのチューブは一般に、少なくとも一部分が上方に延びている。実質的に数ナノメートルであるチューブ内の流体の高さｌｈ１、ｌｈ２をセンサ２２ａ、２２ｂで測定して、チューブがリザーバ１０に入る点での液体の圧力を決定する。チューブ２１ａ、２１ｂは、あまりに多量の液体が入らないように細いが、毛管力が測定に影響を及ぼすほど細くはないことが好ましい。センサ２２ａ、２２ｂは、例えばチューブの外側に２つの細長い極板を有し、その極板間の液量が２つの極板の静電容量に影響を及ぼす容量センサとすることができる。チューブの内壁又は外壁上の、環状又は一部分が環状である一連の電極により、液体の高さを抵抗的又は容量的に別々のステップで測定することが可能になる。光学センサを透明なチューブと共に用いることも可能であり、その場合、浸漬液と混和しない着色した液体の浮遊物又は層を用いて、液体の高さを検出しやすくすることができる。磁性のフロート・スイッチ及びリード・スイッチ、及び／又はホール効果センサを使用することもできる。他のタイプの圧力センサを用いてもよい。
【００２９】
リザーバ１０の形状に依存し、かつ液体を閉じ込める方法で、圧力及び／又は高さの結果を基板テーブルの高さ及び／又は傾きと関連付ける。例えばシール部材１１と投影システムＰＬの間の隙間をふさぐことにより、或いはその隙間に波の抑制装置を設けることにより液体をさらにしっかり閉じ込めた場合、基板テーブルの高さの変化に伴ってさらに大きい圧力又は高さの変化が得られる。高さ及び／又は傾きの値を求めるための適切な式、又はルック・アップ・テーブルを、関連するリザーバの特性についての情報から理論的に求めるか、又は経験的に決定することができる。シール部材１２は投影システムに対して静止しているため、圧力及び／又は高さの結果から傾きを直接求めることはできないが、２点又は３点での圧力又は高さの１次及び２次時間導関数から傾きの変化を求めることが可能であり、したがって初期測定値を用い、圧力又は高さの適切な導関数を積分して、傾きの値を決定することができる。測定された基板の高さ及び／又は傾きの値はステージの動きを制御するシステムに与えられ、そこで通常の方法で用いられる。
【００３０】
この実施例の変形形態では、シール部材１２を投影レンズではなく基板テーブルに対して静止させる。その場合、間隔が離れた２箇所又は３箇所での液体の高さ又は圧力によって基板テーブルの傾きの直接的な測定値が得られるが、高さの測定値は得られない。
【００３１】
ここまで本発明の特定の実施例について説明してきたが、本発明は記載したものとは別の方法で実施することが可能であることが理解されよう。例えば、３つのセンサを用いて２つの水平軸のまわりの高さ及び傾きに対する値を求めたが、ただ１つの傾きの値、又は高さのみが必要な場合には、２つ又は１つのセンサを用いることができる。走査装置ではしばしば、走査方向に平行な軸のまわりの高さ及び傾きの値のみが必要である。さらに多くのセンサを用いて誤差を平均化することもできる。さらに、測定装置を図２、３及び４の液体供給システムに適用して、こうした装置で基板の高さ及び／又は傾きの値を求めることができる。上記説明は本発明を限定するものではない。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明の一実施例によるリソグラフィ投影装置を示す図である。
【図２】従来技術による液体供給システムの側面図である。
【図３】図２の従来技術による液体供給システムの平面図である。
【図４】他の従来技術による液体供給システムを示す図である。
【図５】本発明の第１の実施例による液体リザーバを示す図である。
【符号の説明】
【００３３】
ＡＭ  調整手段
Ｃ  ターゲット部分
ＩＦ  センサ
ＩＨ  液体供給システム
ＩＬ  照明器
ＩＮ  入口
ＯＵＴ  出口
ＰＢ  投影ビーム
ＰＭ、ＰＷ  位置決め手段
ＳＯ  放射線源
Ｗ  基板
１０  液体リザーバ
１１  液体
１２  シール部材
１３  入口／出口ダクト
１４  出口
１５  入口
１６  シール装置
２０ａ、２０ｂ  測定装置
２１ａ、２１ｂ  チューブ
２２ａ、２２ｂ  センサ
【図１】
2005051215.tif 000003
【図２】
2005051215.tif 000004
【図３】
2005051215.tif 000005
【図４】
2005051215.tif 000006
【図５】
2005051215.tif 000007
【外国語明細書】
2005051215000001.pdf