(57)【要約】【課題】リソグラフィック投影装置及びデバイス製造方法を提供すること。【解決手段】リソグラフィック投影装置において、投影システムの光学エレメントと基板の間の空間に、透明板で分離された第１の流体及び第２の流体が充填される。第１の流体及び第２の流体は、互いに異なる第１の屈折率及び第２の屈折率をそれぞれ有している。第１の流体は、基板と透明板の間の空間に提供され、基板の屈折率に類似した屈折率を有していることが好ましい。第２の流体は、透明板と光学エレメントの間の空間に提供され、光学エレメントの屈折率に類似した屈折率を有していることが好ましい。透明板は、第１の屈折率と第２の屈折率の間の第３の屈折率を有している。第３の屈折率は、第１の屈折率若しくは第２の屈折率と同じ屈折率にすることができる。デバイス製造方法には、光学エレメントと基板の間の空間に、屈折率が異なる少なくとも２種類の流体を充填するステップが含まれている。【選択図】図２
2005079589.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
リソグラフィック投影装置であって、
投影放射ビームを提供するべく構築され、かつ、配列された放射システムと、
所望のパターンに従って前記投影ビームをパターン化するべく構築され、かつ、配列されたパターン化デバイスを支持するべく構築され、かつ、配列された支持構造と、
基板を保持するべく構築され、かつ、配列された基板テーブルと、
パターン化されたビームを前記基板の目標部分に投射するべく構築され、かつ、配列された投影システムと、
前記投影システムの光学エレメントと前記基板の間に配置された透明板と、
前記基板と前記透明板の間の第１の空間を充填する、第１の屈折率を有する第１の流体と、
前記透明板と前記光学エレメントの間の第２の空間を充填する、第２の屈折率を有する第２の流体とを備えた装置。
【請求項２】
前記第１の屈折率が前記第２の屈折率より大きい、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記第２の屈折率が前記第１の屈折率より大きい、請求項１に記載の装置。
【請求項４】
前記透明板が第３の屈折率を有する、請求項１に記載の装置。
【請求項５】
前記第３の屈折率が、前記第１の屈折率と前記第２の屈折率の間である、請求項４に記載の装置。
【請求項６】
前記第３の屈折率と前記第１の屈折率がほぼ等しい、請求項４に記載の装置。
【請求項７】
前記第３の屈折率と前記第２の屈折率がほぼ等しい、請求項４に記載の装置。
【請求項８】
前記第１の屈折率と前記基板の屈折率がほぼ等しい、請求項１に記載の装置。
【請求項９】
前記第２の屈折率と前記光学エレメントの屈折率がほぼ等しい、請求項１に記載の装置。
【請求項１０】
前記第１の流体が、過フルオロポリエーテル流体及び水のうちのいずれかであり、また、前記第２の流体が、過フルオロポリエーテル流体及び水のうちのいずれかである、請求項１に記載の装置。
【請求項１１】
前記第１及び第２の流体が過フルオロポリエーテル流体である、請求項１に記載の装置。
【請求項１２】
デバイス製造方法であって、
少なくとも一部が放射線感応材料の層で被覆された基板を提供するステップと、
パターン化された放射ビームを前記放射線感応材料の層の目標部分に投射するステップと、
投影システムの光学エレメントと前記基板の間の空間に、それぞれ第１の屈折率及び第２の屈折率を有する第１の流体及び第２の流体を充填するステップとを含むデバイス製造方法。
【請求項１３】
前記第１及び第２の流体を少なくとも１つの透明板で分離するステップをさらに含む、請求項１２に記載のデバイス製造方法。
【請求項１４】
前記基板と前記透明板の間の第１の空間に前記第１の流体が充填され、前記透明板と前記光学エレメントの間の第２の空間に前記第２の流体が充填される、請求項１３に記載のデバイス製造方法。
【請求項１５】
前記第１の屈折率が前記第２の屈折率より大きい、請求項１２に記載のデバイス製造方法。
【請求項１６】
前記第２の屈折率が前記第１の屈折率より大きい、請求項１２に記載のデバイス製造方法。
【請求項１７】
前記第１の屈折率と前記基板の屈折率がほぼ等しい、請求項１４に記載のデバイス製造方法。
【請求項１８】
前記第２の屈折率と前記光学エレメントの屈折率がほぼ等しい、請求項１４に記載のデバイス製造方法。
【請求項１９】
前記第１の流体が、過フルオロポリエーテル流体及び水のうちのいずれかであり、また、前記第２の流体が、過フルオロポリエーテル流体及び水のうちのいずれかである、請求項１２に記載のデバイス製造方法。
【請求項２０】
前記第１及び第２の流体が過フルオロポリエーテル流体である、請求項１２に記載のデバイス製造方法。
【請求項２１】
前記透明板が、前記第１の屈折率と前記第２の屈折率の間の第３の屈折率を有する、請求項１３に記載のデバイス製造方法。
【請求項２２】
前記第３の屈折率と前記第１の屈折率がほぼ等しい、請求項２１に記載のデバイス製造方法。
【請求項２３】
前記第３の屈折率と前記第２の屈折率がほぼ等しい、請求項２１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】
本発明はリソグラフィック装置、詳細には投影システムの光学エレメントと基板の間の空間に、屈折率が異なる少なくとも２種類の流体が充填されるリソグラフィック装置に関する。また、本発明はデバイス製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
本明細書に使用されている「パターン化デバイス」という用語は、入射する放射ビームの断面を、基板の目標部分に生成すべきパターンに対応するパターンにパターン化するべく使用することができるデバイスを意味するものとして広義に解釈されたい。また、このコンテキストにおいては、「ライトバルブ」という用語を使用することも可能である。一般的には、パターンは、目標部分に生成されるデバイス、たとえば集積回路若しくは他のデバイス中の特定の機能層に対応している。マスクは、このようなパターン化デバイスの実施例の１つである。マスクの概念についてはリソグラフィにおいては良く知られており、バイナリ、交番移相及び減衰移相などのマスク・タイプ、及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ビーム中に配置することにより、マスクに衝突する放射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）、或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、かつ、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。
【０００３】
パターン化デバイスのもう１つの実施例は、プログラム可能ミラー・アレイである。粘弾性制御層及び反射型表面を有するマトリックス処理可能表面は、このようなアレイの実施例の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、たと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、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、非回折光を反射ビームからフィルタリングし、回折光のみを残すことができるため、この方法により、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、或いは圧電アクチュエータを使用することによって、１つの軸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、この方法により、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、適切なエレクトロニクス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、パターン化デバイスは、１つ又は複数のプログラム可能ミラー・アレイを備えることができる。上で言及したミラー・アレイに関する詳細な情報については、たとえば、米国特許第５，２９６，８９１号及び第５，５２３，１９３号、並びにＰＣＴ出願ＷＯ９８／３８５９７号及びＷＯ９８／３３０９６号を参照されたい。プログラム可能ミラー・アレイの場合、支持構造は、たとえば、必要に応じて固定或いは移動させることができるフレーム若しくはテーブルとして具体化されている。
【０００４】
パターン化デバイスの他の実施例には、プログラム可能ＬＣＤアレイがある。米国特許第５，２２９，８７２号に、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、たとえば、必要に応じて固定或いは移動させることができるフレーム若しくはテーブルとして具体化されている。
【０００５】
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及びマスク・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デバイスのより広義のコンテキストの中で理解されたい。
【０００６】
リソグラフィック投影装置は、たとえば集積回路（ＩＣ）の製造に使用することができる。このような場合、パターン化デバイスによってＩＣの個々の層に対応する回路パターンが生成され、生成されたパターンが、放射線感応材料（レジスト）の層で被覆された基板（シリコン・ウェハ）上の目標部分（たとえば１つ又は複数のダイからなる）に画像化される。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目標部分に隣接す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るパターン化を使用した装置には２種類のマシンがある。第１の種類のリソグラフィック投影装置では、マスク・パターン全体を１回の照射で目標部分に露光することによって目標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、かつ、基板テーブルを基準方向に平行に、或いは逆平行に同期走査することによって目標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＜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ック装置に関する詳細な情報については、たとえば米国特許第６，０４６，７９２号を参照されたい。
【０００７】
公知のリソグラフィック投影装置を使用した製造プロセスでは、パターン（たとえばマスクのパターン）が、少なくとも一部が放射線感応材料（レジスト）の層で被覆された基板上に画像化される。この画像化に先立って、プライミング、レジスト・コーティング及びソフト・ベークなどの様々な処理手順が基板に加えられる。放射への露光後、露光後ベーク（ＰＥＢ）、現像、ハード・ベーク及び画像化されたフィーチャの測定及び／又は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、たとえば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ている。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、化学研磨、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、すべての処理手順又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ないが、様々なスタック層を可能な限り正確に確実にオーバレイ（並置）させることが重要であり、そのために、ウェハ上の１つ又は複数の位置に小さい基準マークが施されており、ウェハ上の座標系の原点を画定している。新しい層を既存の層の上に並置して生成する場合、光学エレメント及び電子デバイスを基板ホルダ位置決めデバイス（以下、「位置合せシステム」と呼ぶ）と組み合わせて使用して、その都度このマークを再配置することができ、位置合せの基準として使用することができる。最終的には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、ダイシング又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、或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、たとえば著書「Ｍｉｃｒｏｃｈｉｐ  Ｆａｂｒｉｃａｔｉｏｎ：Ａ  Ｐｒａｃｔｉｃａｌ  Ｇｕｉｄｅ  ｔｏ  Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ」（Ｐｅｔｅｒ  ｖａｎ  Ｚａｎｔ著、第３版、ＭｃＧｒａｗ  Ｈｉｌｌ  Ｐｕｂｌｉｓｈｉｎｇ  Ｃｏ．、１９９７年、ＩＳＢＮ  ０−０７−０６７２５０−４）を参照されたい。
【０００８】
分かり易くするために、以下、投影システムを「レンズ」と呼ぶが、この用語には、たとえば、屈折光学系、反射光学系及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ているものとして広義に解釈されたい。また、放射システムには、投影放射ビームを導き、整形し、或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コンポーネントが含まれており、以下、このようなコンポーネントについても、集合的若しくは個々に「レンズ」と呼ぶ。また、リソグラフィック装置の中には、複数の基板テーブル（及び／又は複数のマスク・テーブル）を有しているタイプの装置もあり、このような「多重ステージ」デバイスの場合、追加テーブルが並列に使用されているか、或いは１つ又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、１つ又は複数のテーブルに対して予備ステップが実行されている。たとえば米国特許第５，９６９，４４１号及び第６，２６２，７９６号に、二重ステージ・リソグラフィック装置が記載されている。
【０００９】
半導体デバイスの集積度を増し、かつ、ムーアの法則に従うためには、幅が２５〜１００ｎｍの実用最小ラインを印刷することができるリソグラフィック投影装置を提供する必要がある。現在入手可能な、１９３ｎｍ及び１５７ｎｍの放射を使用しているフォトリソグラフィック・ツールは、良く知られている式、Ｒ＝ｋ１・λ／ＮＡに基づく解像度（単位ｎｍ）を有するパターン・フィーチャを生成することができる。Ｒは解像度であり、ｋ１は、使用する放射線感応材料（レジスト）によって決まる定数である。λは放射の波長であり、ＮＡは開口数である。開口数ＮＡは、式、ＮＡ＝ｎ・ｓｉｎθに基づいて決定される。ｎは、放射が通過する材料の屈折率であり、θは、放射が入射する角度である。ｋ１の下限は０．２５であり、現在入手可能なリソグラフィック投影装置のＮＡは０．８５である。光学設計の困難性のため、ＮＡを大きくすることは困難である。通常、ｋ１及びＮＡは、その限界にあると見なされているため、解像度を高くする能力、つまりより微細なパターン・フィーチャを印刷するリソグラフィック投影装置の能力は、放射の波長λを短くすることに懸かっているように思われる。
【００１０】
放射の波長を短くする方法の１つは、リソグラフィック投影装置内の基板を、屈折率が比較的大きい流体中、たとえば水中に浸し、投影システム（レンズ）の光学エレメントと基板の間の空間を満たすことである。流体中では露光放射の波長が短くなるため、投影システムの光学エレメントと基板の間の空間を満たすことにより、より微細なフィーチャを画像化することができる。流体の効果は、システムの有効ＮＡを大きくすることにあると見なすことができる。また、この方法を使用することにより、同じ解像度で画像化する場合の焦点深度を長くすることができる。焦点深度は、式、ＤＯＦ＝＋／−ｋ２λ／ＮＡ２で定義される。ｋ２はプロセス依存定数であり、λは波長である。また、ＮＡは開口数である。焦点深度は、リソグラフィック装置の解像度を決定している要因の１つであり、光軸に沿った、パターンの画像が十分に鮮明である距離として定義されている。
【００１１】
投影システムの光学エレメントと基板の間の空間に流体を充填することによって出現する障害の１つは、流体が、光学エレメントの屈折率と基板の屈折率の間の屈折率を有していることである。流体の屈折率は、画像の解像度を改善するだけの十分な屈折率ではなく、また、流体の屈折率が光学エレメントと基板の間の空間全体に渡って一定であるため、流体にできることは、単に放射の波長を短くすることだけである。
【００１２】
液浸リソグラフィに関連するもう１つの問題は、流体の多くが、１９３ｎｍ及び１５７ｎｍの放射に対する透明性が不十分であり、そのために基板に入射する放射の量が減少する傾向にあることである。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
本発明の態様は、投影システムの光学エレメントと基板の間の空間に、屈折率が異なる少なくとも２種類の流体が充填されるリソグラフィック装置を提供することである。それにより、基板に入射する放射の角度が大きくなり、延いてはウェハで反射する放射が減少し、リソグラフィック装置の解像度が高くなる。本明細書で使用されているように、流体という用語は、液体、気体及び／又はゲルを意味している。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上記及び他の態様は、本発明による、投影放射ビームを供給するべく構築され、かつ、配列された放射システムと、所望のパターンに従って投影ビームをパターン化するべく構築され、かつ、配列されたパターン化デバイスを支持するべく構築され、かつ、配列された支持構造と、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目標部分に投射するべく構築され、かつ、配列された投影システムと、投影システムの光学エレメントと基板の間に配置された透明板と、基板と透明板の間の第１の空間を充填する、第１の屈折率を有する第１の流体と、透明板と光学エレメントの間の第２の空間を充填する、第２の屈折率を有する第２の流体とを備えたリソグラフィック装置によって達成される。
【００１５】
本発明の他の態様によれば、少なくとも一部が放射線感応材料の層で被覆された基板を提供するステップと、パターン化された投影放射ビームを提供するステップと、投影システムを使用して、パターン化された放射ビームを放射線感応材料の層の目標部分に投射するステップと、投影システムの光学エレメントと基板の間の空間に、屈折率が異なる少なくとも２種類の流体を充填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】
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が言及されているが、本発明による装置は、他の多くの可能な応用性を有していることを明確に理解されたい。たとえば、本発明による装置は、集積光学系、磁気領域メモリのための誘導及び検出パターン、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。このような代替応用のコンテキストにおいては、本明細書における「レチクル」、「ウェハ」或いは「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」及び「目標部分」という用語に置換されているものと見なすべきであることは、当業者には理解されよう。
【００１７】
本明細書においては、「放射」及び「ビーム」という用語は、紫外放射（たとえば、波長が３６５ｎｍ、２４８ｎｍ、１９３ｎｍ、１５７ｎｍ若しくは１２６ｎｍの放射）、ＥＵＶ（極紫外放射、たとえば５〜２０ｎｍの範囲の波長を有する放射）、及びイオン・ビーム或いは電子ビームなどの粒子線を含むあらゆるタイプの電磁放射を包含するべく使用されている。
【００１８】
以下、本発明の実施例について、単なる実施例に過ぎないが、添付の略図を参照して説明する。
【００１９】
図において、対応する参照記号は、対応する部品を表している。
【実施例】
【００２０】
図１は、本発明の一実施例によるリソグラフィック投影装置１を略図で示したものである。この装置は、投影放射ビームＰＢ（たとえば、２４８ｎｍ、１９３ｎｍ若しくは１５７ｎｍの波長で動作するエキシマ・レーザによって、或いは１３．６ｎｍの波長で動作するレーザ放出プラズマ源によって生成されるＵＶ放射若しくはＥＵＶ放射など）を供給するべく構築され、かつ、配列された放射システムＥｘ、ＩＬを備えている。この実施例では、放射システムは、放射源ＬＡをさらに備えている。また、この装置は、マスクＭＡ（たとえばレチクル）を保持するべく構築され、かつ、配列されたマスク・ホルダを備えた、投影システムすなわちレンズＰＬに対してマスクを正確に位置決めするための第１の位置決めデバイスＰＭに接続された第１の対物（マスク）テーブルＭＴと、基板Ｗ（たとえばレジスト被覆シリコン・ウェハ）を保持するべく構築され、かつ、配列された基板ホルダを備えた、投影システムすなわちレンズＰＬに対して基板を正確に位置決めするための第２の位置決めデバイスＰＷに接続された第２の対物（基板）テーブルＷＴを備えている。投影システムすなわちレンズＰＬ（たとえば水晶及び／又はＣａＦ２レンズ系、屈折系、カタディオプトリック系、ミラー群或いは視野偏向器アレイ）は、マスクＭＡの照射部分を基板Ｗの目標部分Ｃ（たとえば１つ又は複数のダイからなっている）に結像するべく構築され、かつ、配列されている。投影システムＰＬは、基準フレームＲＦ上に支持されている。この装置は、上で言及したプログラム可能ミラー・アレイ・タイプなどの他の種類のパターン化デバイスを使用することもできる。
【００２１】
放射源ＬＡ（たとえばＵＶエキシマ・レーザ、ストレイジ・リング若しくはシンクロトロン中の電子ビームの経路の周りに提供されたアンジュレータすなわちウィグラ、レーザ生成プラズマ源、放電源、電子ビーム源或いはイオン・ビーム源）は、放射ビームＰＢを生成している。この放射ビームＰＢは、照明システム（イルミネータ）ＩＬに直接供給されるか、或いは、たとえばビーム拡大器Ｅｘなどの調整器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アウター及び／又はインナーラジアル・エクステント（一般に、それぞれσ−アウター及びσ−インナーと呼ばれている）を設定するための調整デバイスＡＭを備えることができる。また、イルミネータＩＬは、通常、インテグレータＩＮ及びコンデンサＣＯなど、他の様々なコンポーネントを備えている。この方法により、マスクＭＡに衝突するビームＰＢの断面に、所望する一様な強度分布を持たせることができる。
【００２２】
図１に関して、放射源ＬＡをリソグラフィック投影装置のハウジング内に配置し（放射源ＬＡがたとえば水銀灯の場合にしばしば見られるように）、かつ、リソグラフィック投影装置から離して配置することにより、放射源ＬＡが生成する放射ビームをリソグラフィック投影装置に供給する（たと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。本発明には、これらのシナリオの両方が包含されている。詳細には、本発明には、放射システムＥｘ、ＩＬが、約１７０ｎｍ未満の波長、たとえば１５７ｎｍ、１２６ｎｍ及び１３．６ｎｍの波長を有する投影放射ビームを供給するようにされた実施例が包含されている。
【００２３】
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の目標部分Ｃに集束させるレンズＰＬを通過する。第２の位置決めデバイスＰＷ及び干渉計ＩＦを使用することにより、たとえば異なる目標部分ＣをビームＰＢの光路中に配置するべく、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の位置決めデバイスＰＭを使用して、たとえばマスク・ライブラリからマスクＭＡを機械的に検索した後、或いは走査中に、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、対物テーブルＭＴ及びＷＴの移動は、長ストローク・モジュール（粗位置決め）及び短ストローク・モジュール（精密位置決め）を使用して実現されている。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、或いは固定することも可能である。マスクＭＡ及び基板Ｗは、マスク位置合せマークＭ１、Ｍ２及び基板位置合せマークＰ１、Ｐ２を使用して整列させることができる。
【００２４】
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は、基本的に静止状態に維持され、マスク画像全体が目標部分Ｃに１回の照射すなわち単一「フラッシュ」で投影される。次に、基板テーブルＷＴがＸ及び／又はＹ方向にシフトされ、異なる目標部分ＣがビームＰＢによって照射される。
２．走査モードでは、所与の目標部分Ｃが単一「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」、たとえばＹ方向）に速度ｖで移動させることができるため、投影ビームＰＢでマスク画像を走査し、かつ、基板テーブルＷＴを同時に同じ方向又は逆方向に、速度Ｖ＝Ｍｖ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若しくはＭ＝１／５）。この方法によれば、解像度を犠牲にすることなく、比較的大きい目標部分Ｃを露光することができる。
【００２５】
図２を参照すると、基板テーブルＷＴが第１の屈折率を有する第１の流体１０中に浸されている。第１の流体１０は、第１の流体供給システム１５によって提供されている。投影システムＰＬと基板テーブルＷＴの間に、透明板すなわち皿１２が配置されている。投影システムＰＬの光学エレメントＯＥ（たとえばレンズ）と透明板１２の間の空間には、第２の屈折率を有する第２の流体１１が充填されている。第１の屈折率と第２の屈折率は異なっている。第２の流体１１は、第２の流体供給システム１６によって提供されている。透明板１２は、第１の流体１０の第１の屈折率と第２の流体１１の第２の屈折率の間であることが好ましい第３の屈折率を有している。
【００２６】
図３を参照すると、投影システムＰＬの光学エレメントＯＥは、屈折率ｎＯＥを有し、基板Ｗは、光学エレメントＯＥの屈折率ｎＯＥより大きい屈折率ｎＷを有している。光学エレメント、たとえばレンズは、たとえばガラス、石英ガラス、水晶若しくはＣａＦ２を使用して形成することができ、たとえば約１．４から約１．６の屈折率ｎＯＥを有している。光学エレメントＯＥは、たとえば、遠紫外線（ＤＵＶ）リソグラフィに広く使用されている石英ガラスを使用して形成することができ、約１．４６の屈折率ｎＯＥを有している。他の実施例では、光学エレメントＯＥは、１５７ｎｍリソグラフィに広く使用されているＣａＦ２を使用して形成され、約１．４から約１．５６までの範囲の屈折率ｎＯＥを有している。
【００２７】
第２の流体１１はたとえば水であり、波長が２４８ｎｍの放射と共に使用するべく、約１．３から１．３５の屈折率ｎＳＬを有している。第２の流体１１として水を使用し、放射の波長がたとえば１９３ｎｍである場合、屈折率ｎＳＬは、約１．４４でなければならない。基板Ｗの屈折率ｎＷは、たとえば１．７と１．８の間である。
【００２８】
第１の流体１０の屈折率ｎＦＬは、第２の流体１１の屈折率ｎＳＬより相対的に大きくすることができる。第１の流体１０には、過フルオロポリエーテル（ＰＦＰＥ）流体を使用することができる。ＰＦＰＥ流体には、たとえば、Ａｕｓｉｍｏｎｔ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎが市販しているＦＯＭＢＬＩＮ（登録商標）若しくはＧＡＬＤＥＮ（登録商標）、或いはＤｕＰｏｎｔが市販しているＫＲＹＴＯＸ（登録商標）を使用することができる。ＰＦＰＥ流体は、現在、真空ポンプの潤滑材として使用されており、したがってリソグラフィック投影装置が使用されるクリーン・ルームの環境に匹敵している。ＰＦＰＥ流体は、光学的に清浄であり、毒性がなく、また、化学的に不活性であり、現在の少なくともいくつかのレジスト材に匹敵している。ＰＦＰＥ流体の対数の底が１０の１５７ｎｍ吸光度は、α＝１０−３μｍ−１であり、現行の実験的１５７ｎｍレジストの１０００分の１未満である。１５７ｎｍにおけるＦＯＭＢＬＩＮ（登録商標）Ｚ−２５の屈折率はｎ＝１．３５であり、同じく１５７ｎｍにおけるＦＯＭＢＬＩＮ（登録商標）Ｙ−１８の屈折率はｎ＝１．３７である。より大きい分子量バージョンであるＦＯＭＢＬＩＮ（登録商標）Ｙ−１４０の１５７ｎｍにおける屈折率はｎ＝１．３８である。
【００２９】
また、ＰＦＰＥ流体は、色補正のための１９３ｎｍリソグラフィにおける投影システムの光学エレメントの形成に広く使用され、また、１５７ｎｍリソグラフィにおける光学エレメントに広く使用されているＣａＦ２と厳密に整合する屈折率を有している。ＰＦＰＥ流体は、耐溶媒性の化学薬品である。また、ＰＦＰＥ流体は、耐熱性及び耐電気性に優れており、金属、プラスチック、エラストマー及びゴムに対して非反応性である。ＰＦＰＥ流体は、液体酸素及び気相酸素に対して不活性であり、かつ、非可燃性である。液体酸素及び気相酸素に対して不活性であるため、ＰＦＰＥ流体は、フォトレジスト剥離プロセスに見られる高酸素状態に影響されることはない。また、ＰＦＰＥ流体は、アルミニウム・エッチング中に生成されるルイス酸、硫黄生成物、ほとんどの酸、ほとんどの塩基及びほとんどの酸化剤に耐えることができる。ＰＦＰＥ流体は、様々な粘度で利用することができ、また、蒸発減が小さい。また、ＰＦＰＥ流体は、優れた放射ハードネス及びイオン化放射の存在による重合に対する優れた耐性を有している。ＰＦＰＥ流体は、そのオゾン空乏電位がゼロであり、環境保護機関によって揮発性有機化学薬品として分類されていない。
【００３０】
透明板１２は、第１の流体１０の屈折率ｎＦＬと第２の流体１１の屈折率ｎＳＬの間の屈折率ｎＴＰを有している。透明板１２は、リソグラフィック投影装置１の放射システムＥｘ、ＩＬによって生成される特定の波長の放射、たとえば波長が３６５ｎｍ、２４８ｎｍ、１９３ｎｍ、１５７ｎｍ或いは１２６ｎｍの放射に対して透明な任意の材料を使用して形成することができ、第１の流体１０の屈折率ｎＦＬに等しいか、或いは第２の流体１１の屈折率ｎＳＬに等しい屈折率ｎＴＰを含む、第１の流体１０の屈折率と第２の流体１１の屈折率の間の屈折率ｎＴＰを有している。また、透明板１２全体が透明である必要はなく、パターン化された投影ビームが通過する部分のみが透明であれば良いことを理解されたい。
【００３１】
図３に示すように、パターン化された投影ビームＰＰＢは、投影システムＰＬの光学エレメントＯＥから射出し、第２の流体１１に入射している。パターン化された投影ビームＰＰＢは、光学エレメントＯＥと第２の流体１１の間の境界を通過して第２の流体１１中に入射するが、第２の流体１１に入射する際の速度変化によって偏向する。第２の流体１１の屈折率ｎＳＬと光学エレメントＯＥの屈折率ｎＯＥが等しい場合、パターン化された投影ビームＰＰＢは偏向しないことを理解されたい。
【００３２】
第２の流体１１の屈折率ｎＳＬと等しいか、それより大きい屈折率ｎＴＰを透明板１２に持たせることができる。パターン化された投影ビームＰＰＢは、第２の流体１１から透明板１２に入射する際にも偏向する。透明板１２の屈折率ｎＴＰと第２の流体１１の屈折率ｎＳＬが等しい場合、パターン化された投影ビームＰＰＢは、透明板１２に入射する際に偏向しないことを理解されたい。
【００３３】
第１の流体１０の屈折率ｎＦＬは、透明板１２の屈折率ｎＴＰと同じにするか、或いはそれより大きくすることができる。透明板１２の屈折率ｎＴＰと第２の流体１１の屈折率ｎＳＬが等しい場合、可変屈折率を提供するためには、第１の流体１０の屈折率ｎＦＬは、透明板１２の屈折率ｎＴＰより大きい屈折率でなければならない。第１の流体１０の屈折率ｎＦＬが透明板１２の屈折率ｎＴＰより大きい場合、パターン化された投影ビームＰＰＢは、透明板１２から射出し、第１の流体１０に入射する際に偏向する。パターン化された投影ビームＰＰＢは、第１の流体１０を通過して基板Ｗに入射する。
【００３４】
以上、第１の流体１０をＰＦＰＥ流体として、また、第２の流体１１を水として説明したが、第１の流体１０及び第２の流体１１をいずれもＰＦＰＥ流体にすることができ、或いは第１の流体１０の屈折率ｎＦＬと第２の流体１１の屈折率ｎＳＬが異なっている限り、リソグラフィック投影装置の放射システムによって生成される放射の波長に対して適切な透明度を有する他の任意の流体にすることができることは理解されよう。また、それぞれ基板Ｗの屈折率及び投影システムＰＬの光学エレメントＯＥの屈折率に対する屈折率に基づいて、第１の流体１０及び第２の流体１１を選択することができることを理解されたい。第１の流体１０には、基板の屈折率と同様の屈折率を持たせなければならず、また、第２の流体には、可能な限り光学エレメントの屈折率と同様の屈折率を持たせなければならない。
【００３５】
したがって、光学エレメントから第２の流体、透明板、第１の流体を介してウェハまで、屈折率が連続的に変化する。本発明には、光学エレメントと基板の間に可変屈折率を生成し、それにより基板に入射するパターン化された投影ビームの角度を大きくするための、光学エレメント、第２の流体、透明板、第１の流体及び基板の屈折率の任意の組合せが意図されている。この連続的に変化する屈折率の効果により、基板に入射するパターン化された投影ビームの角度が大きくなり、パターン化された投影ビームの基板での反射が減少し、かつ、リソグラフィック投影装置の解像度が高くなる。
【００３６】
光学エレメントと基板の間に３種類以上の流体を提供することができることを理解されたい。この空間には３種類以上の流体を充填することができる。また、３種類以上の流体を複数の透明板でそれぞれ分離することができることを理解されたい。さらに、第１及び第２の流体の深さを変更し（たとえば、流体供給システム１５及び／又は１６によって）、光学エレメントから基板への屈折率をさらに変化させることができることを理解されたい。また、透明板の深さ（厚さ）を変更し、光学エレメントから基板への屈折率をさらに変化させることができることを理解されたい。
【００３７】
図４は、投影システムＰＬと透明板１２の間の第２の流体１１を示したものである。流体貯蔵容器２０には、第２の流体１１が入口／出口ポート２３を介して充填されている。
【００３８】
流体貯蔵容器２０は、投影システムＰＬの画像視野の周りの透明板１２に対して非接触シールを形成し、透明板１２と投影システムＰＬの光学エレメントの間の空間を充填するべく流体を閉じ込めている。流体貯蔵容器２０は、投影システムＰＬの光学エレメントより下方に、光学エレメントを取り囲んで配置されたシール部材２１によって形成されている。投影システムＰＬの下方のシール部材２１内の空間に第２の流体１１が充填されている。シール部材２１は、流体のバッファを提供するべく、投影システムＰＬの光学エレメントの上方にわずかに展開し、光学エレメントの上方に流体レベルが上昇している。シール部材２１は、上端部が光学エレメントの形状に密に整合した、たとえば丸い形をした内部周囲を有している。該内部周囲の底部は、画像視野の形状に極めて一致しており、たとえば長方形の形をしている。
【００３９】
第１の流体１０は、シール部材２１の底部と透明板１２の表面の間のガス・シール２６によって流体貯蔵容器に閉じ込められている。ガス・シール２６は、たとえば空気若しくは合成空気などのガスによって形成されており、加圧状態で入口２５を介してシール部材２１と基板の間のギャップに提供され、出口２４を介して抽出されている。ガス入口２５に対する超過圧力、出口２４に対する真空レベル及びギャップの幾何学は、流体を閉じ込める、内側へ向かう高速空気流が存在するようになっている。図５は、これをより詳細に示したものである。
【００４０】
ガス・シール２６は、２つの環状溝２８及び２９によって形成されている。この２つの環状溝２８及び２９は、溝の周りに間隔を隔てて配置された一連の微小導管によって、入口２５及び出口２４にそれぞれ接続されている。シール部材２１中の大型環状中空を入口２５及び出口２４の各々に提供し、それによりマニホールドを形成することができる。
【００４１】
ガス入口２５の外側のギャップＧ１は狭く、かつ、長くなっており、外側に向かう空気の流れに対する抵抗を提供している。入口２５の半径方向のギャップＧ２はやや広く、シール部材２１の周囲へのガスの十分な分配を保証している。入口２５は、シール部材２１の周囲の多数の微小孔によって形成されている。ギャップＧ３は、シールを通って流れるガスを制御するべく選択されている。ギャップＧ４はさらに広くなっており、良好な真空分布を提供している。出口２４は、入口２５と同様、多数の微小孔によって形成されている。ギャップＧ５は、空間への気泡の流入を防止するべく狭くなっており、この実施例の場合、毛管作用によって常に確実にギャップＧ５に流体が充填されている。
【００４２】
したがって、ガス・シール２６は、毛管力によるギャップ中への流体の引き込みと、空気の流れによる液体の押し出しを平衡させている。ギャップがＧ５からＧ４へ広がると、毛管力が小さくなり、かつ、空気の流れが増加するため、流体境界がこの領域に位置し、投影システムＰＬの下で安定する。
【００４３】
ギャップＧ２における入口とギャップＧ４における出口の間の圧力差、及びギャップＧ３のサイズ並びに幾何学が、シール２６を通るガスの流れを決定しており、特定の実施例に従って決定することができるが、ギャップＧ３の長さが短く、かつ、ギャップＧ２の絶対圧力がギャップＧ４の絶対圧力の２倍である場合、実現可能な１つの利点が達成され、その場合、ガスの速度がガス中の音の速度になり、それ以上速くなることはないため、安定したガスの流れが達成される。
【００４４】
また、このガス出口システムを使用して、ガス入口圧力を小さくして流体をギャップＧ４に流入させ、かつ、流体及びガス・シールの形成に使用されるガスを処理するべく容易に配列することができる真空システムによって吸い出すことによってシステムから流体を完全に除去することができる。また、ガス・シール２６の圧力を制御することにより、投影システムの下方のメイン空間内の流体の温度を攪乱することがないよう、ギャップＧ５を通る流体の流れを保証することができる。
【００４５】
ガス入口２５及び出口２４の周囲のシール部材２１の形状は、攪乱及び振動を低減するべく可能な限り層流が提供されるように選択しなければならない。また、ガスの流れは、流体界面における流れ方向の変化が可能な限り大きくなり、それにより流体を閉じ込めるための最大の力が提供されるような流れにしなければならない。
【００４６】
基板Ｗと透明板１２の間も、図４及び図５に示すシステムと同様のシステムであることを理解されたい。図４及び図５に示すシステムについては、参照により本明細書にその全内容が援用されている、２００２年１１月１２日出願の欧州特許出願第０２２５７８２２．３号に、より詳細に記載されている。
【００４７】
図６は、基板テーブルＷＴ上に提供されたカバー・プレート２７を示したものである。カバー・プレート２７は、基板Ｗと同一面上の上部表面を有しており、基板Ｗの縁に極めて隣接しているため、基板Ｗの縁が投影システムＰＬの下方を移動する際に、流体が突発的に無くなることはない。ギャップを通過するあらゆる流体を除去し、また、ガス・シールからのあらゆるガスの空間への流入を防止するために、基板Ｗとカバー・プレート２７の間のギャップの下方に真空出口が設けられていることが好ましい。
【００４８】
デバイス製造方法には、少なくとも一部が放射線感応材料の層で被覆された基板Ｗを提供するステップが含まれている。投影システムを使用して、パターン化された投影ビームＰＰＢが放射線感応材料の層の目標部分に投射される。投影システムの光学エレメントと基板の間の空間に、少なくとも２種類の流体が充填される。この２種類の流体は異なる屈折率を有しており、透明板によって分離されている。
【００４９】
本発明によるデバイス製造方法は、デバイスの機能及び性能の設計、及び該機能を実現するためのパターンの設計に引き続いて使用することができることは理解されよう。また、本発明によるデバイス製造方法に先立って、本発明によるマスクを設計し、かつ、製造することができることについても理解されよう。また、本発明によるデバイス製造方法に先立って、基板すなわちウェハを製造し、かつ、処理することができることについても理解されよう。ウェハの処理には、たとえばウェハ表面を酸化させるステップ、ウェハ表面に絶縁膜を形成するステップ、真空蒸着などによってウェハ上に電極を形成するステップ、ウェハ中にイオンを注入するステップ、及び感光剤をウェハにドーピングするステップが含まれている。本発明によるデバイス製造方法に後続させることができる他のウェハ処理ステップには、レジストを現像するステップ、エッチングなどによって現像済みのレジストを除去するステップ、エッチングに続いて不要なレジストを除去するステップが含まれている。また、たとえばダイシング、ボンディング、パッケージング（チップ・シーリング）、動作及び耐久性確認試験等を始めとするデバイス・アセンブリ及び検査を、本発明によるデバイス製造方法に後続させることも可能であることは理解されよう。
【００５０】
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】
【００５１】
【図１】本発明の一例示的実施例によるリソグラフィック投影装置を示す略図である。
【図２】図１に示すリソグラフィック投影装置の基板テーブル、基板及び投影システムの光学エレメントの液浸を示す略図である。
【図３】光学エレメントから第２の流体、透明板及び第１の流体を通って基板に入射する、パターン化された投影ビームの光路を示す略図である。
【図４】投影システムと透明板の間に流体を提供するためのシステムを示す略図である。
【図５】図４に示すシステムの拡大図である。
【図６】透明板と基板の間に流体を提供するためのシステムを示す略図である。
【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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【外国語明細書】
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