(57)【要約】【課題】基板を投影システムに対して移動する際に、投影システムの最終要素と基板との間の空間の少なくとも一部に充填された液体によって結合される力の伝達を小さくすること。【解決手段】本発明によれば、液体供給システムによって、投影システムの最終要素と基板との間の空間の少なくとも一部に液体が充填されるリソグラフィ投影装置が提供される。投影システムは２つの物理的部分に分離されている。投影システムの２つの部分の間に接続部がないため、液体供給システムに対して基板を移動させる際に空間を満たしている液体を介して結合される力によって下部分に誘発されるあらゆる振動が確実にレンズ・システムの下部分にのみもたらされ、上部分にもたらされることはない。【選択図】図４
2005051242.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放射線システムと、
前記投影ビームを所望のパターンに従ってパターン化するように機能するパターン化手段を支持するための支持構造と、
基板を保持するための基板テーブルと、
前記パターン化されたビームを前記基板のターゲット部分に投影するための複数の光学要素を有する投影システムと、
前記投影システムの最終要素と前記基板との間の空間の少なくとも一部に液体を充填する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、
前記投影システムが２つの物理的部分に分離されており、該物理的部分のそれぞれが少なくとも１つの光学要素を有し、前記第１および第２の部分が相互作用を断たれていることを特徴とするリソグラフィ投影装置。
【請求項２】
前記投影システムが、曲率半径の大きい２つのレンズ要素の間および／または前記パターン化されたビームが平行にされる２つのレンズ要素の間で分離されている請求項１に記載のリソグラフィ装置。
【請求項３】
前記投影システムが、ひとみ平面内で分離されたテレセントリック・レンズ・システムである請求項１または請求項２に記載のリソグラフィ装置。
【請求項４】
前記投影システムの前記第１の部分の第１の光学要素と、前記投影システムの前記第２の部分の第２の光学要素との間の距離を確立するためのセンサと、
前記第１のレンズ要素と前記第２のレンズ要素との間の距離を変更するための少なくとも１つのアクチュエータと、
前記第１の要素と前記第２の要素との間を所定の距離に維持するように、前記センサの出力に基づいて前記アクチュエータを制御するためのコントローラと
をさらに有する請求項１から請求項３までのいずれか１項に記載のリソグラフィ装置。
【請求項５】
前記第１の部分と前記第２の部分との間の距離を変更するための少なくとも１つのアクチュエータと、
前記第１の部分と前記第２の部分との間の所定の相対位置を維持するように、前記少なくとも１つのアクチュエータを制御するためのコントローラと
をさらに有する請求項１から請求項３までのいずれか１項に記載のリソグラフィ装置。
【請求項６】
前記投影システムの前記第２の部分が前記液体供給システムに取り付けられている請求項１から請求項５までのいずれか１項に記載のリソグラフィ装置。
【請求項７】
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液体を有する前記基板との間の前記空間の少なくとも一部に液体を封じ込めるためのシール部材を有している請求項１から請求項６までのいずれか１項に記載のリソグラフィ装置。
【請求項８】
前記シール部材が液体を前記空間に封じ込むための非接触シールをさらに有している請求項７に記載のリソグラフィ装置。
【請求項９】
前記第２の部分の少なくとも一部が、前記第２の部分とベース・フレームとの間に接続された弾性部材によって支持されている請求項１から請求項８までのいずれか１項に記載のリソグラフィ装置。
【請求項１０】
前記ベース・フレームは、前記第１の部分が取り付けられたフレームから相互作用を断たれている請求項８に記載のリソグラフィ装置。
【請求項１１】
少なくとも一部が放射線感光材料の層で覆われた基板を提供するステップと、
放射線システムを使用して放射線の投影ビームを提供するステップと、
前記投影ビームの断面をパターン化するようにパターン化手段を使用するステップと、
前記パターン化された放射線ビームを投影システムを使用して前記放射線感光材料の層のターゲット部分に投影するステップと、
前記投影システムの最終要素と前記基板との間の空間の少なくとも一部に液体を充填するステップと
を含むデバイス製造方法であって、
前記投影システムの第１の部分を前記投影システムの第２の部分から相互作用を断つステップをさらに含むデバイス製造方法。
【請求項１２】
前記投影システムの前記第１の部分の第１の光学要素と、前記投影システムの前記第２の部分の第２の光学要素との間の距離を確立するステップと、
前記確立された距離が所定の距離に維持されるよう、前記第１の要素および／または前記第２の要素の位置を調整するステップと
をさらに含む請求項１１に記載のデバイス製造方法。
【請求項１３】
前記投影システムの前記第１の部分と前記第２の部分との間の所定の相対位置を維持するように、前記投影システムの前記第１の部分と前記第２の部分の相対位置を調整するステップをさらに含む請求項１１に記載のデバイス製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、
放射線の投影ビームを供給するための放射線システムと、
投影ビームを所望のパターンに従ってパターン化（パターン付け）するように機能するパターン化手段を支持するための支持構造と、
基板を保持するための基板テーブルと、
パターン化されたビームを基板のターゲット部分に投影するための複数の光学要素を有する投影システムと、
前記投影システムの最後の要素と前記基板との間の空間の少なくとも一部に液体を充填する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に関する。
【背景技術】
【０００２】
本明細書で使用する「パターン化手段」という用語は、入射する放射線ビームの断面を、基板のターゲット部分に生成するパターンに対応したパターンにするように使用することができる手段を意味するものとして広義に解釈されたい。またこの文脈において「光バルブ（光弁）」という用語を使用することも可能である。一般的に前記パターンは、ターゲット部分に生成されるデバイス内、例えば集積回路もしくは他のデバイス（以下を参照されたい）内の特定の機能層に対応している。このようなパターン化手段の実施例としては、以下のものが挙げられる。
（１）マスク
マスクの概念についてはリソグラフィにおいて良く知られており、バイナリ、交互移相および減衰移相などのマスク・タイプ、および様々なハイブリッド・マスク・タイプが知られている。このようなマスクを放射線ビーム中に配置することにより、マスクに衝突する放射線をマスク上のパターンに従って選択的に透過させ（透過型マスクの場合）、あるいは選択的に反射させている（反射型マスクの場合）。マスクの場合、支持構造は、通常、入射する放射線ビーム中の所望の位置に確実にマスクを保持することができ、且つ必要に応じてマスクをビームに対して確実に移動させることができるマスク・テーブルである。
（２）プログラム可能ミラー・アレイ
粘弾性制御層および反射型表面を有するマトリックス処理可能な表面が、このようなデバイスの実施例の１つである。このような装置の基礎をなしている基本原理は、（例えば）反射型表面の処理領域が入射光を回折光として反射し、一方で未処理領域が入射光を非回折光として反射することである。適切なフィルタを使用することにより、前記非回折光を反射ビームからフィルタ除去し、回折光のみを残すことができる。この方法によってマトリックス処理可能表面の処理パターンに従ってビームがパターン化される。プログラム可能ミラー・アレイの代替実施例には、マトリックス配列された微小ミラーが使用されている。微小ミラーの各々は、適切な局部電界を印加することによって、あるいは圧電駆動手段を使用することによって、１つの軸線の周りに個々に傾斜させることができる。この場合も、微小ミラーは、入射する放射線ビームを反射する方向が処理済みミラーと未処理ミラーとでそれぞれ異なるようにマトリックス処理することが可能であり、この方法によってマトリックス処理可能ミラーの処理パターンに従って反射ビームがパターン化される。必要なマトリックス処理は、適切な電子手段を使用して実行される。上で説明したいずれの状況においても、パターン化手段は、１つまたは複数のプログラム可能ミラー・アレイを備えている。上で参照したミラー・アレイに関する詳細な情報については、例えば、いずれも参照により本明細書に組み込まれる米国特許第５，２９６，８９１号明細書および第５，５２３，１９３号明細書、ならびにＰＣＴ国際公開ＷＯ９８／３８５９７号パンフレットおよびＷＯ９８／３３０９６号パンフレットを参照されたい。プログラム可能ミラー・アレイの場合、前記支持構造は、例えば必要に応じて固定あるいは移動させることができるフレームもしくはテーブルとして具体化される。
（３）プログラム可能ＬＣＤアレイ
参照により本明細書に組み込まれる米国特許第５，２２９，８７２号明細書には、このような構造の実施例の１つが記載されている。この場合の支持構造も、プログラム可能ミラー・アレイの場合と同様、例えば必要に応じて固定あるいは移動させることができるフレームもしくはテーブルとして具体化される。
分かり易くするために、本明細書の以下の特定の部分、とりわけ実施例の部分にはマスクおよびマスク・テーブルが包含されているが、このような実施例の中で考察されている一般原理は、上で説明したパターン化手段の、より広義の文脈の中で理解されたい。
【０００３】
リソグラフィ投影装置は、例えば集積回路（ＩＣ）の製造に使用することができる。このような場合、パターン化手段が、ＩＣの個々の層に対応する回路パターンを生成し、このパターンが、放射線感光材料（レジスト）の層で被覆された基板（シリコン・ウェハ）上のターゲット部分（例えば１つまたは複数のダイからなる）にイメージング（結像）される。通常、１枚のウェハには、投影システムを介して順次照射される隣接ターゲット部分からなる回路網全体が含まれている。現在、マスク・テーブル上のマスクによりパターン付けを行う装置は２種類ある。第１の種類のリソグラフィ投影装置では、マスク・パターン全体を１回の照射でターゲット部分に露光することによってターゲット部分の各々が照射される。このような装置は、一般にウェハ・ステッパと呼ばれている。一般にステップ・アンド・スキャン装置と呼ばれている代替装置では、マスク・パターンを投影ビームの下で所与の基準方向（「走査」方向）に連続的に走査し、同時に基板テーブルを基準方向に平行に、あるいは逆平行に同期走査することによってターゲット部分の各々が照射される。通常、投影システムは、倍率係数Ｍ（通常Ｍ＜１）を有しているため、基板テーブルを走査する速度Ｖは、マスク・テーブルを走査する速度を係数Ｍ倍した速度になる。上で説明したリソグラフィ・デバイスに関する詳細な情報については、例えば参照により本明細書に組み込まれる米国特許第６，０４６，７９２号明細書を参照されたい。
【０００４】
リソグラフィ投影装置を使用した製造プロセスでは、パターン（例えばマスクのパターン）が、少なくとも一部を放射線感光材料（レジスト）の層で被覆した基板上にイメージングされる。このイメージング・ステップに先立って、プライミング、レジスト・コーティングおよびソフト・ベークなどの様々な処理手順が基板に加えられる。放射線への露光後、露光後ベーク（ＰＥＢ）、現像、ハード・ベークおよびイメージングされたフィーチャの測定／検査などの他の処理手順が基板に加えられる。この一連の処理手順は、例えばＩＣなどのデバイスの個々の層をパターン化するための基本として使用される。次に、パターン化されたこのような層に、エッチング、イオン注入（ドーピング）、メタライゼーション、酸化、化学機械研磨等、様々な処理が施される。これらの処理はすべて個々の層の仕上げを意図したものである。複数の層を必要とする場合、すべての処理手順またはそれらの変形手順を新しい層の各々に対して繰り返さなければならず、最終的にデバイスのアレイが基板（ウェハ）上に出現する。これらのデバイスは、次に、ダイシングまたはソーイングなどの技法を使用して互いに分離され、分離された個々のデバイスは、キャリアに実装し、あるいはピンに接続することができる。このようなプロセスに関する詳細な情報については、例えば、参照により本明細書に組み込まれるピーター・ファン・ツァント（Ｐｅｔｅｒ  ｖａｎ  Ｚａｎｔ）の著書「マイクロチップの製造；半導体処理のための実用ガイド（Ｍｉｃｒｏｃｈｉｐ  Ｆａｂｒｉｃａｔｉｏｎ：Ａ  Ｐｒａｃｔｉｃａｌ  Ｇｕｉｄｅ  ｔｏ  Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ）」、第３版、マグローヒル出版社、１９９７年、ＩＳＢＮ  ０−０７−０６７２５０−４から得ることができる。
【０００５】
分かり易くするために、以下、投影システムを「レンズ」と呼ぶことがあるが、この用語には、例えば屈折光学系、反射光学系およびカタディオプトリック系を始めとする様々なタイプの投影システムが包含されるものとして広義に解釈されたい。また放射線システムには、放射線の投影ビームを導き、整形し、あるいは制御するための任意の設計タイプに従って動作する構成要素が含まれており、以下、このような構成要素についても、集合的もしくは個々に「レンズ」と呼ぶ。またリソグラフィ装置は、場合によっては複数の基板テーブル（および／または複数のマスク・テーブル）を有しており、このような「マルチ・ステージ」デバイスの場合、追加のテーブルが並列に使用されることができ、あるいは１つまたは複数の他のテーブルが露光のために使用されている間に、１つまたは複数のテーブルに対して予備ステップを実行することができる。例えば参照により本明細書に組み込まれる米国特許第５，９６９，４４１号明細書および国際公開ＷＯ９８／４０７９１号パンフレットには、デュアル・ステージ・リソグラフィ装置が記載されている。
【０００６】
投影システムの最後の要素と基板との間の空間を充填するために、比較的屈折率の大きい液体（例えば水）に、リソグラフィ投影装置の基板を浸す方法が提案されている。この方法のポイントは、液体中では露光放射線の波長がより短くなるため、より小さいフィーチャをイメージングすることができることである。（また、液体の効果は、システムの有効ＮＡが大きくなることにあると見なすことができる。）
【０００７】
しかしながら、基板または基板と基板テーブルを液体槽に浸す（例えば、参照によりその全体が本明細書に組み込まれる米国特許第４，５０９，８５２号明細書を参照されたい）ことは、走査露光の間、加速しなければならない大量の液体が存在していることを意味しており、そのためにはモータを追加するか、あるいはより強力なモータが必要であり、また液体の攪乱により望ましくない予測不可能な影響がもたらされることになる。
【０００８】
提案されている解決法の１つは、液体供給システムのために、投影システムの最終要素と基板との間の局部領域に液体を提供することである（基板の表面積は、通常、投影システムの最終要素の表面積より広くなっている）。参照によりその全体が本明細書に組み込まれる国際公開ＷＯ９９／４９５０４号パンフレットには、そのために提案されている方法の１つが開示されている。図２および図３に示すように、液体は、好ましくは最終要素が基板に対して移動する方向に沿って、少なくとも１つの入口「ＩＮ」から基板に供給され、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、基板が要素の下で−Ｘ方向に走査される際に、要素の＋Ｘ側で液体が供給され、−Ｘ側で除去される。図２は、入口ＩＮを介して液体が供給され、要素のもう一方の側で、低圧源に接続された出口ＯＵＴによって除去される構造を略図で示したものである。図２に示す図解では、液体は、必ずしもそれには限定されないが、最終要素が基板に対して移動する方向に沿って供給されている。最終要素の周りには、様々な配向および数の入口および出口を配置することが可能であり、図３はその実施例の１つを示したもので、両側に出口を有する４組の入口が、最終要素の周りに一定のパターンで提供されている。この局部領域解決法を具体化する他の方法については、例えば欧州特許出願第０３２５２９５５号を参照されたい。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
この解決法には、基板を走査する際に、垂直の力およびせん断力が液体を通して結合され、投影システムの最終要素に引き渡される、という問題があり、投影システムにおける望ましくない振動の原因になっている。また、通常、投影システムは基準フレームに取り付けられており、この基準フレームには、イメージングプロセス時における正確なアライメントに必要な敏感な機器が取り付けられているため、投影システムにおけるあらゆる振動が、装置の精度および製造するデバイスの品質に悪影響を及ぼしている。
【００１０】
したがって本発明の目的は、基板が投影システムに対して移動する際に液体によって結合される力の伝達を小さくすることにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
この目的および他の目的は、本発明によれば、冒頭の段落で明記したリソグラフィ装置であって、前記投影システムが２つの物理的部分（ｐｈｙｓｉｃａｌ  ｐａｒｔ）に分離されており、各物理的部分が少なくとも１つの光学要素を有し、前記第１および第２の部分が相互作用を断たれている（ｄｅｃｏｕｐｌｅｄ）ことを特徴とするリソグラフィ装置によって達成される。
【００１２】
相互作用を断たれた２つの個別部分、すなわち機械的な接続が存在しない２つの個別部分に投影システムを分離することにより、液体を介して結合される力はすべて投影レンズの第２の部分に対してのみ作用する。第１の部分は第２の部分から隔離されており、第１の部分には力が作用しないため、液体を介して結合される力によって生じる振動はすべて投影レンズの第２の部分に対してのみ作用する。振動に敏感なレンズ要素を第１の部分に置くことができるため、投影イメージの品質が向上する。
【００１３】
前記投影システムは、曲率半径の大きい２つのレンズ要素の間、および／またはパターン化されたビームが平行化（コリメート）される２つのレンズ要素の間で分離されることが好ましい。投影システムをこのような位置で分離することにより、投影システムの２つの部分の間のアライメントが、横移動すなわち基板に対して水平方向の移動に対して鈍感になる。したがって横方向の許容誤差が低くなるため、装置をより小さくすることができる。この２つのレンズ要素には、投影システムの他の光学要素の曲率半径より大きい曲率半径を有するレンズを選択することが好ましい。
【００１４】
前記投影システムは、テレセントリック・レンズ・システムであることが好ましく、またひとみ平面内で分離されることが好ましい。テレセントリック・システムは、ひとみ（開口）によって分離された第１および第２のレンズ群を備えている。ひとみ平面（すなわち開口平面）は、テレセントリック・レンズ・システムを２つの部分に分離する理想的な位置を生成している。このレンズ・システムは、ひとみ位置における照明方向の移動、すなわち基板に対して直角をなす方向の移動に鈍感である。したがってこのような装置の場合、投影システムの第１の部分と第２の部分の間のアライメントに対する許容誤差を必要以上に小さくする必要がないため、構造が簡略化される。
【００１５】
この装置は、
前記投影システムの前記第１の部分の第１の光学要素と、前記投影システムの前記第２の部分の第２の光学要素との間の距離を確立するためのセンサと、
前記第１のレンズ要素と第２のレンズ要素との間の距離を変更するための少なくとも１つのアクチュエータと、
前記第１の要素と第２の要素との間を所定の距離に維持するように、前記センサの出力に基づいて前記アクチュエータを制御するためのコントローラと
をさらに有していることが好ましい。
【００１６】
設計上の理由から、曲率半径の大きい要素間で、あるいはテレセントリック・レンズ・システムの開口部でレンズ・システムを分離することが必ずしも可能ではない。レンズ・システムを任意の位置で分割する場合、ビームの方向、すなわち基板に対して直角をなす光軸の方向に要素を分離する変動が許容されなくなることが考えられる。この構造は、第１の部分のレンズ要素と第２の部分のレンズ要素の２つのレンズ要素の間の所定の距離が維持されることを許容する。また、この装置は、レンズ・システムのアライメント精度をさらに改善するように、曲率半径の大きいレンズ間で、あるいはテレセントリック・レンズ・システムの開口部でレンズ・システムを分割する場合にも適用することができる。
【００１７】
前記装置は、
前記第１の部分と前記第２の部分との間の距離を変更するための少なくとも１つのアクチュエータと、
前記第１の部分と前記第２の部分との間の所定の相対位置を維持するように、前記少なくとも１つのアクチュエータを制御するためのコントローラと
をさらに有していることが好ましく、それにより第１の部分と第２の部分の間の相対位置が維持され、イメージ品質を低下させる２つの部分の間のミスアライメントの可能性が低減される。このコントローラは、フィードフォワード制御もしくはフィードバック制御に使用することができる。
【００１８】
前記投影システムの前記第２の部分は、前記液体供給システムに取り付けられることが好ましい。投影システムの第２の部分を液体供給システムに取り付けることにより構造が簡略化される。この場合、第１の部分は、基準フレームもしくは必要に応じて投影装置の別の部分に固定することができる。第２の部分は、液体供給システムによって支持されているため、第２の部分の振動が基準フレームに伝達されることは全くない。
【００１９】
前記液体供給システムは、前記投影システムの最終要素と液体を有する前記基板との間の空間の少なくとも一部に液体を封じ込めるためのシール部材を備えていることが好ましく、それにより局部領域にのみ液体を充填することができる。
【００２０】
前記シール部材は、さらに、前記空間中の液体を封じ込めるための非接触シールを備えていることが好ましい。
【００２１】
前記第２の部分は、少なくともその一部が前記第２の部分とベース・フレームとの間に接続された弾性部材によって支持されていることが好ましい。
【００２２】
前記ベース・フレームは、前記第１の部分が取り付けられているフレームから相互作用を断たれていることが好ましい。
【００２３】
本発明の他の観点によれば、
少なくとも一部が放射線感光材料の層で覆われた基板を提供するステップと、
放射線システムを使用して放射線の投影ビームを提供するステップと、
投影ビームの断面をパターン化するようにパターン化手段を使用するステップと、
パターン化された放射線ビームを放射線感光材料の層のターゲット部分に投影するステップと、
前記投影システムの最終要素と前記基板との間の空間の少なくとも一部に液体を充填するステップと
を含むデバイス製造方法であって、
前記投影システムの第１の部分を前記投影システムの第２の部分から相互作用を断つステップをさらに含むデバイス製造方法が提供される。
【００２４】
この方法によれば、反応システムの第１の部分と第２の部分との間が機械的に隔離されるため、投影システムの第１の部分への振動の伝達が除去される。
【００２５】
この方法には、さらに、
前記投影システムの前記第１の部分の第１の光学要素と、前記投影システムの前記第２の部分の第２の光学要素との間の距離を確立するステップと、
前記確立された距離が所定の距離に維持されるよう、前記第１の要素および／または前記第２の要素の位置を調整するステップと
が含まれていることが好ましい。
【００２６】
このようにレンズ要素の距離を測定し、また位置を調整することにより、２つのレンズ要素の間の距離を所定の値に維持することができる。この方法により、投影レンズ・システムを任意の位置で分割すること、また投影システムの第１および第２の部分のレンズ要素間の適切な分離を維持することが可能となる。
【００２７】
この方法には、さらに、
投影システムの前記第１の部分と第２の部分との間の所定の相対位置を維持するように、前記第１の部分と第２の部分との相対位置を調整するステップが含まれていることが好ましく、それにより相対位置が維持され、イメージの品質を低下させる２つの部分の間のミスアライメントの可能性が低減される。
【００２８】
本明細書においては、本発明による装置の、とりわけＩＣの製造における使用について言及しているが、本発明による装置は、他の多くの可能なアプリケーションを有していることを明確に理解されたい。例えば本発明による装置は、集積光学システム、磁気領域メモリのための誘導および検出パターン、液晶表示パネル、薄膜磁気ヘッド等の製造に使用することができる。このような代替アプリケーションの文脈においては、本明細書における「レチクル」、「ウェハ」あるいは「ダイ」という用語の使用はすべて、それぞれより一般的な「マスク」、「基板」および「ターゲット部分」という用語に置換されるものと見なすべきであることが、当分野の技術者には理解されよう。
【００２９】
本明細書においては、「放射線」および「ビーム」という用語は、紫外放射線（例えば、波長が３６５ｎｍ、２４８ｎｍ、１９３ｎｍ、１５７ｎｍもしくは１２６ｎｍ）を含むあらゆるタイプの電磁放射線を包含するように使用されている。
【００３０】
以下、本発明の実施例について、例示のみを目的として、添付の略図を参照して説明する。
【００３１】
図中、対応する参照記号は対応する部品を表している。
【実施例】
【００３２】
「実施例１」
図１は、本発明の特定の実施例によるリソグラフィ投影装置を略図で示したものである。この装置は、
放射線の投影ビームＰＢ（例えばＤＵＶ放射線）を供給するための放射線システムＥｘ、ＩＬ（この特定の実施例の場合、放射線システムは放射線源ＬＡをさらに有している）と、
マスクＭＡ（例えばレチクル）を保持するためのマスク・ホルダを有する第１のオブジェクト・テーブル（マスク・テーブル）ＭＴであって、アイテムＰＬに対してマスクを正確に位置決めするための第１の位置決め手段に接続された第１のオブジェクト・テーブルＭＴと、
基板Ｗ（例えばレジスト被覆シリコン・ウェハ）を保持するための基板ホルダを有する第２のオブジェクト・テーブル（基板テーブル）ＭＴ、アイテムＰＬに対して基板を正確に位置決めするための第２の位置決め手段に接続された第２のオブジェクト・テーブルＷＴと、
マスクＭＡの照射部分を基板Ｗのターゲット部分Ｃ（例えば１つまたは複数のダイからなっている）に結像させるための投影システム（「レンズ」）ＰＬ（例えば屈折系）とを有している。図に示すように、この装置は透過型（例えば透過型マスクを有する）装置であるが、一般的には例えば反射型（例えば反射型マスクを有する）装置であっても良い。別法としては、この装置は、例えば上で参照したプログラム可能ミラー・アレイ・タイプなど、他の種類のパターン化手段を使用することもできる。
【００３３】
放射線源ＬＡ（例えばエキシマ・レーザ）は放射線ビームを生成する。この放射線ビームは、照明システム（イルミネータ）ＩＬに直接供給され、あるいは、例えばビーム拡大器Ｅｘなどの調整手段を介して供給される。イルミネータＩＬは、ビーム内の強度分布の外部および／または内部放射範囲（一般に、それぞれσアウタおよびσインナーと呼ばれる）を設定するための調整手段ＡＭを備えている。またイルミネータＩＬは、通常、インテグレータＩＮおよびコンデンサＣＯなど、他の様々な構成要素を有している。この方法により、マスクＭＡに衝突するビームＰＢの断面に、所望の一様な強度分布を持たせることができる。
【００３４】
図１に関して、放射線源ＬＡをリソグラフィ投影装置のハウジング内に配置することによって（放射線源ＬＡが例えば水銀灯の場合にしばしば見られるように）、あるいはリソグラフィ投影装置から離して配置することによって、放射線源ＬＡが生成する放射線ビームをリソグラフィ投影装置に供給する（例えば適切な誘導ミラーを使用することによって）ことができることに留意されたい。この後者のシナリオは、放射線源ＬＡがエキシマ・レーザの場合にしばしば見られるシナリオである。本発明および特許請求の範囲には、これらのシナリオの両方が包含されている。
【００３５】
次に、ビームＰＢが、マスク・テーブルＭＴ上に保持されているマスクＭＡによって遮断される。マスクＭＡを通過したビームＰＢは、ビームＰＢを基板Ｗのターゲット部分Ｃに集束させるレンズＰＬを通過する。第２の位置決め手段（および干渉測定手段ＩＦ）を使用することにより、例えば異なるターゲット部分ＣをビームＰＢの光路中に配置するように、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、第１の位置決め手段を使用して、例えばマスク・ライブラリからマスクＭＡを機械的に検索した後で、あるいは走査中に、マスクＭＡをビームＰＢの光路に対して正確に配置することができる。通常、オブジェクト・テーブルＭＴおよびＷＴの移動は、図１には明確に示されていないが、長ストローク・モジュール（粗位置決め）および短ストローク・モジュール（精密位置決め）を使用して実現される。しかし、ウェハ・ステッパ（ステップ・アンド・スキャン装置ではなく）の場合、マスク・テーブルＭＴは、短ストローク・アクチュエータに接続するだけで良く、あるいは固定することも可能である。
【００３６】
図に示す装置は、２つの異なるモードで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が基本的に静止状態に維持され、マスク・イメージ全体がターゲット部分Ｃに１回の照射（すなわち単一の「フラッシュ」で）投影される。次に、基板テーブルＷＴがｘおよび／またはｙ方向にシフトされ、異なるターゲット部分ＣがビームＰＢによって照射される。
（２）走査モードでは、所与のターゲット部分Ｃが単一の「フラッシュ」に露光されない点を除き、ステップ・モードと基本的に同じシナリオが適用される。走査モードでは、マスク・テーブルＭＴを所与の方向（いわゆる「走査方向」、例えばｙ方向）に速度νで移動させることができるため、投影ビームＰＢでマスク・イメージを走査し、且つ基板テーブルＷＴを同時に同じ方向または逆方向に、速度Ｖ＝Ｍνで移動させることができる。ＭはレンズＰＬの倍率である（通常、Ｍ＝１／４もしくはＭ＝１／５）。この方法によれば、解像度を犠牲にすることなく、比較的大きいターゲット部分Ｃを露光することができる。
【００３７】
図４は、本発明の第１の実施例による投影レンズおよび液体供給システムを示したものである。液体供給システムは、投影システムの最終要素と基板テーブルＷＴとの間の空間４の境界の少なくとも一部に沿って展開しているシール部材２を備えている。シール部材２は、投影システムに対してＸＹ平面内で実質的に静止しており、シール部材２と基板Ｗの表面との間にシールを形成している。この実施例では、シールは、ガス・シールなどの非接触シールであり、エア・ベアリング１８によって形成されている。シール部材２は、エア・ベアリング１８によって基板表面の上方に支持されている。投影レンズの下部分６は、接続部材８によってシール部材２に取り付けられている。投影レンズの上部分１０は、接続部材１２によって基準フレームＲＦに固定されている。基準フレームＲＦは、エア・ベアリング１４によってリソグラフィ装置のベース・フレームＢＦに接続されている。もう１つのエア・ベアリング１５は、ベース・フレームＢＦをグラウンドの上方に支持している。
【００３８】
シール部材２を介して液体が供給され、投影レンズの下部分６と基板Ｗとの間の空間４に充填される。エア・ベアリング１８は、液体を空間４内に保持し、且つ基板Ｗ上へのリーク（漏洩）を防止するためのシールとしても機能している。
【００３９】
使用に際しては、投影レンズの下部分６および上部分１０は、単一のレンズ・システムとして機能している。照明源からの光は、最初に上部分１０を通過し、次に下部分６を通過した後、最終的に液体が充填された空間４を通過し、基板Ｗの表面を照射する。この実施例では、レンズ・システムはテレセントリック・レンズ・システムである。上部分１０のレンズ要素と下部分６のレンズ要素との間の分離は、レンズ・システムのひとみ（または開口）の位置によって決定される。分離点は、開口の位置に置かれている。この分離点で光線が平行であり、またＺ方向（すなわち基板Ｗに対して直角をなす光軸の方向）におけるアライメントの変動に対してレンズ・システムが比較的鈍感であるため、分離点を開口の位置に置くことはとりわけ有利である。レンズ・システムは、曲率半径の大きい２つのレンズ要素の間に開口もまた位置するように設計されることが好ましい。例えば平面プレートもしくは平面プレートに近いレンズのような曲率半径の大きい２つのレンズ要素の間に分離点が位置している場合、そのレンズ・システムは、Ｘ方向およびＹ方向（すなわち基板Ｗの表面と平行な方向）の変動に対して鈍感である。レンズ・システムは、入射角の正弦ｓｉｎ（θ）が０．３未満になる曲率半径を有する２つのレンズ要素の間で分離されることが好ましいが、この範囲以外の曲率半径も可能であり、例えばｓｉｎ（θ）は、０．５未満あるいは０．７未満であっても良い。
【００４０】
イメージングの際には基板テーブルＷＴによって基板Ｗが液体供給システムおよび投影システムに対して移動し、それにより空間４を満たしている液体中に結合力が生成される。この結合力は投影レンズの下部分６に伝達されるが、シール部材２に下部分６が取り付けられているため、この結合力は、弾性部材１６によって支持されているシール部材２に伝達される。この実施例では、弾性部材は機械的なスプリングである。このスプリングは、シール部材を部分的に支持するとともに、結合力の影響によって誘発されるあらゆる振動を減衰させるように作用する。
【００４１】
レンズ・システムの下部分６は、接続部材８を介してシール部材２にリジッドに接続されている。したがって、下部分６の位置をＺ方向（基板Ｗの表面に対して直角をなす方向）に変更する必要がある場合、シール部材２を移動させることになるが、これは、シール部材２を支持しているエア・ベアリング１８の動作圧力を変更することによって達成される。例えばシール部材２および下部分６を上方に移動させる場合、エア・ベアリング１８の圧力を高くすることによって、シール部材を上方に移動させる正味（ｎｅｔ）上向き力がシール部材に対して生成される。所望の位置に到達すると、圧力が定常圧力に戻され（すなわちエア・ベアリングによって付与される力とシール部材の重量が等しくなり）、シール部材２および下部分６が新しい位置で支持される。
【００４２】
レンズ・システムの下部分６は、依然として空間４の液体を介して結合される力によって生じる振動に晒されている。それゆえ、下部分６内の複数のレンズは固定されていることが賢明である。レンズ要素が下部分６の内部を自由に移動すると、下部分６の振動の影響によって他のレンズ要素の１つに共振振動が誘発され、そのために、例えばコントラストの損失など、イメージの品質に悪影響がもたらされることになる。
【００４３】
逆に、上部分１０は、基本的に振動のない状態を維持している。上部分１０は、精度の高い測定を確実にするために、実質的に外部振動から隔離された基準フレームＲＦによって支持されている。したがって上部分には、設計要求事項に応じて、固定して取り付けられたレンズ要素もしくはより緩く取り付けられたレンズ要素を組み合わせて使用することができる。
【００４４】
以上、投影レンズ・システムをテレセントリック・レンズのひとみで分離する実施例について説明したが、他の分離点も可能であり、例えば曲率半径の大きい２つのレンズの間でレンズ・システムを分割する場合、その分離は、横方向（すなわち基板に平行の方向）の整列に対して比較的鈍感になる。レンズ・システムは、テレセントリック・レンズのひとみで分離することが可能であり、レンズ・システムの２つの部分を厳密な許容誤差で整列させる必要のない装置を構築することができる。また、曲率半径が最大の２つのレンズの間だけでなく、曲率半径の大きい任意の２つのレンズの間でレンズ・システムを分離することも可能である。
【００４５】
この実施例の構造は、様々なタイプの液体供給装置に容易に適合させることが可能であり、ガス・シールされた局部領域供給方法のみに限定されるものではないことが理解されよう。例えば、液体供給システムは、ガス・シール以外の手段によって局部領域に液体を充填することができる。同様に、液体供給システムは、基板の局部領域を浸すだけでなく、基板全体を液体槽に浸すことができる。
【００４６】
「実施例２」
図５は、本発明による投影レンズ・システムの第２の実施例を示したものである。この実施例の構造は、以下の説明を除いて第１の実施例と同じである。
【００４７】
この実施例では、投影レンズ・システムは、レンズ要素２２と２４の任意の対の間で分離される。空間４を充填している液体を介した力の結合によって誘発される振動の影響を最小化するように、下部分６には一方のレンズ２２のみが存在している。したがって誘発される振動の影響を受けるのは、一方のレンズ要素のみであるが、このレンズ・システムの分離位置は、垂直Ｚ方向（すなわち基板に対して直角をなす方向）における不整列に対して、上で説明した第１の実施例の分離位置より敏感であるため、上部分１０に対する下部分６の位置を制御し、下部分６と上部分１０の間を所定の距離に維持しなければならない。投影システムに適切な焦点を付与するためには、この所定の距離が必要である。
【００４８】
この所定の距離は、例えば干渉計などのセンサ２３を使用して距離ｄを測定することによって維持される。次に、下部分６をシール部材２に接続しているアクチュエータ２０を使用して、シール部材２に対する下部分６の垂直位置が制御される。アクチュエータ２０はローレンツ・モータであるが、マクスウェル・モータもしくは他の同様のアクチュエータを使用することも可能である。この実施例には、比例積分および微分制御を使用した単純なフィードバック・コントローラが使用されているが、他のタイプのコントローラを使用することも可能である。コントローラは、測定した距離ｄと所望の距離を比較し、下部分６を位置決めするようにアクチュエータ２０を制御することによって所望の距離を維持する。所望の距離ｄが維持されない場合には、液体中ではなく空気中でシステムが焦点外れとなるため、基板を液体に浸す利点が失われることになる。
【００４９】
この実施例では、２つのレンズ要素２４と２２の間の距離は、上部分１０と下部分６の間の距離ｄを測定することによって計算される。レンズ要素２２および２４は固定されているため、レンズ・システムの上部分１０および下部分６に対するそれらの位置は既知であるが、２つのレンズ要素２２と２４の間の距離を直接測定し、測定した距離を使用してアクチュエータ２０を制御することも可能である。
【００５０】
また制御システムは、必要に応じて２段階システムによって下部分６の位置を制御することも可能である。このようなシステムでは、第１の実施例に関連して上で説明したように、エア・ベアリング１８を使用してシール部材２の位置が調整され、次にアクチュエータ２０を使用して、シール部材２に対する下部分６の相対運動が微調整される。
【００５１】
以上、２つのレンズ要素２２と２４の間の垂直距離を制御する実施例について説明したが、この制御システムを展開して、２つの部分のＸおよびＹ方向における相対位置および／またはＸ軸およびＹ軸の周りの回転を制御することも可能であり、それによって、特にレンズ要素２２および２４の曲率半径が小さく、したがってＸおよびＹ方向における振動により敏感である場合における投影イメージの精度および品質がさらに改善される。Ｘ−Ｙ平面内における相対位置および回転は、干渉計を使用して第１および第２の部分の位置を測定することによって計算することができる。
【００５２】
この実施例は、最終レンズ要素２２のみが下部分６に存在するように投影システムが分割されているが、これ以外の任意の分割が可能であり、例えば２つ、３つ、４つ等、任意の数のレンズ要素を下部分６に持たせることができる。
【００５３】
この実施例の制御システムを第１の実施例に適用し、垂直Ｚ方向のアライメント精度を改善できることが理解されよう。
【００５４】
この実施例では、下部分６のみが移動されるが、この制御システムは、適切な分離を維持するように、上部分１０もしくは上部分１０と下部分６の両方を移動させることも可能である。
【００５５】
この実施例によれば、任意の平面内でレンズ・システムを分割することができる。上部分１０に位置しているすべてのレンズ要素は、空間４を充填している液体を介して結合される力によって誘発される振動から隔離される。
【００５６】
「実施例３」
図６は、本発明による第３の実施例を示したものである。この実施例の構造は、以下の説明を除いて第１の実施例と同じである。
【００５７】
この実施例では、レンズ・システムの上部分１０にアクチュエータ２６が取り付けられている。アクチュエータ２６は、制御システム２８によって制御され、レンズ・システムの上部分１０および下部分６の適切な相対位置を維持する。不整列（ミスアライメント）に対して比較的鈍感な位置でレンズ・システムを分割する場合であっても、２つの部分が適切に整列していない場合、若干のイメージ劣化が依然として存在するため、レンズ・システムの上部分１０と下部分６の相対位置を適切に維持することによって精度をさらに改善することができる。
【００５８】
制御システム２８はアクチュエータ２６を制御し、Ｘ、ＹおよびＺ方向の並進とこれらの３つの軸線の周りの回転の６自由度で、２つのレンズ部分を所定の相対位置に維持する。また、より少ない自由度、例えば４自由度、３自由度あるいは２自由度を使用することも可能である。制御システム２８には較正データが入力され、フィードフォワード制御方式が使用されているが、制御システム２８は、上で説明した第２の実施例と同様の方法で測定した上部分１０と下部分６の相対位置の入力を使用したフィードバック制御を使用することも可能である。
【００５９】
イメージングの際のレンズ・システムの上部分１０の振動を最小化するために、装置が基板を露光していない時に制御システム２８がアクチュエータ２６のみを動作させることが好ましい。
【００６０】
以上、上部分を移動させることによって上部分と下部分の相対位置を維持する実施例について説明したが、上部分を移動させることによって投影システムの分割部分に隣接する２つのレンズ要素の相対位置を維持することによっても同じ利点を達成することができる。
【００６１】
この実施例が、上で説明した第２の実施例と組み合わせ可能であることが理解されよう。
【００６２】
上で説明した実施例はすべて、基板のみが液体に浸されるシステムもしくは基板テーブル全体が液体に浸されるシステムに適用することができ、また上で説明した局部領域方法にも適用することができる。
【００６３】
以上、本発明の特定の実施例について説明したが、説明した以外の方法で本発明を実践することができることは理解されよう。以上の説明は、本発明を制限することを意図したものではない。
【図面の簡単な説明】
【００６４】
【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】提案する液体供給システムの横断面図である。
【図３】図２に示す提案液体供給システムの平面図である。
【図４】本発明の第１の実施例による投影レンズおよび液体供給システムを示す図である。
【図５】本発明の第２の実施例による投影レンズ・システムおよび液体供給システムを示す図である。
【図６】本発明の第３の実施例による投影レンズ・システムおよび液体供給システムを示す図である。
【符号の説明】
【００６５】
２  シール部材
４  空間
６  投影レンズの下部分
８、１２  接続手段
１０  投影レンズの上部分
１４、１５、１８  エア・ベアリング
１６  弾性部材
２０、２６  アクチュエータ
２２、２４  レンズ要素
２３  センサ
２８  制御システム
ｄ  下部分と上部分の間の距離
ＡＭ  調整手段
ＢＦ  ベース・フレーム
Ｃ  ターゲット部分
ＣＯ  コンデンサ
Ｅｘ、ＩＬ  放射線システム（ビーム拡大器、イルミネータ）
ＩＦ  干渉測定手段
ＩＮ  インテグレータ
ＬＡ  放射線源
ＭＡ  マスク
ＭＴ  第１のオブジェクト・テーブル（マスク・テーブル）
ＰＢ  投影ビーム
ＰＬ  投影システム（レンズ）
ＲＦ  基準フレーム
Ｗ  基板
ＷＴ  第２のオブジェクト・テーブル（基板テーブル）
【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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