(57)【要約】      （修正有）【課題】ＤＵＶ光で液浸露光ができる光学窓、及びマイクロリソグラフィシステムを提供する。【解決手段】光学窓の窓基板は、入射面であって入射面が光透過性液体に対して疎溶媒性となるように配置されたサブ波長アスペリティ（粗さ、凹凸）によって装飾された入射面を有する。サブ波長アスペリティは、入射面が液体に対して超疎溶媒性となるように、様々な形状及び組み合わせを有することができ、規則的あるいは不規則的に配置可能である。【選択図】図２
2007305973.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＤＵＶ光の光線を透過するための光学窓であって、ＤＵＶ光の少なくとも１つの波長を透過し入射面を有する基板を備え、前記入射面がＤＵＶ透過液体に対して疎溶媒性となるように配置されたサブ波長の凹凸で、前記入射面が装飾されている光学窓。
【請求項２】
前記サブ波長の凹凸の配置は、前記入射面がＤＵＶ透過液体に対して超疎溶媒性となるように構成されている請求項１に記載の光学窓。
【請求項３】
前記サブ波長の凹凸は、柱、頂点、角錐、棒、小突起、小管、毛状のもの、その他の幾何学的形状、不規則形状、及びそれらの組合せからなる群から選択される請求項１に記載の光学窓。
【請求項４】
前記凹凸の少なくともいくつかは、相互に連結されている尾根を備える請求項１に記載の光学窓。
【請求項５】
前記凹凸は規則的な列に配置される請求項１に記載の光学窓。
【請求項６】
前記凹凸は不規則的な列に配置される請求項１に記載の光学窓。
【請求項７】
前記凹凸は任意の列に配置される請求項１に記載の光学窓。
【請求項８】
前記凹凸は互いに同一である請求項１に記載の光学窓。
【請求項９】
前記凹凸はそれぞれ、少なくとも１つの波長について実質的に透過性ではない頂上面を有し；
凹凸はくぼみによって互いに隔てられており；
前記くぼみは前記少なくとも１つの波長について透過性である請求項１に記載の光学窓。
【請求項１０】
各凹凸は頂上面を有し、λがＤＵＶ光の波長である場合、頂上面はλ／１０以下の寸法を有する請求項１に記載の光学窓。
【請求項１１】
前記サブ波長の凹凸の配置は、ウェンゼルモデルに従い前記入射面に疎溶媒性をもたらすように構成されている請求項１に記載の光学窓。
【請求項１２】
前記サブ波長の凹凸の配置は、カッシーモデルに従い前記入射面に疎溶媒性をもたらすように構成されている請求項１に記載の光学窓。
【請求項１３】
前記サブ波長の凹凸の配置は、ファキル状態に従い前記入射面に疎溶媒性をもたらすように構成されている請求項１に記載の光学窓。
【請求項１４】
前記ファキル状態は、準安定である請求項１３に記載の光学窓。
【請求項１５】
前記光学窓を通過する光に対して実質的に非屈折性であるように構成された請求項１に記載の光学窓。
【請求項１６】
前記光学窓を通過する光に対して屈折性であるように構成された請求項１に記載の光学窓。
【請求項１７】
前記基板が第１の材料を含み；
前記基板の前記入射面上の凹凸は第１の材料とは異なる第２の材料を含む請求項１に記載の光学窓。
【請求項１８】
前記第２の材料は前記第１の材料よりも疎溶媒性である請求項１７に記載の光学窓。
【請求項１９】
前記凹凸はそれぞれ表面を有し；
前記凹凸の表面は、前記第２の材料により形成される少なくとも１つの層を含む請求項１７に記載の光学窓。
【請求項２０】
前記第２の材料は前記第１の材料よりも疎溶媒性である請求項１９に記載の光学窓。
【請求項２１】
前記凹凸は、それぞれが表面を有するくぼみを含み、くぼみは凹凸間に介在しており；
くぼみの表面は第２の材料により形成される少なくとも１つの層を含む請求項１９に記載の光学窓。
【請求項２２】
前記凹凸は、それぞれが表面を有するくぼみを含み、くぼみは凹凸間に介在しており；
くぼみの表面は第２の材料より形成される少なくとも１つの層を含む請求項１７に記載の光学窓。
【請求項２３】
少なくとも１つの光の波長について透過性である液体に接触する表面であって、前記少なくとも１つの光の波長について透過性であり、該表面が前記光透過性の液体に対して疎溶媒性となるようにサブ波長の凹凸の配置によって装飾された表面。
【請求項２４】
光学窓の少なくとも一部として構成された請求項２３に記載の表面。
【請求項２５】
前記光はＤＵＶ光である請求項２３に記載の表面。
【請求項２６】
前記少なくとも１つの波長について透過性であり凹凸によって装飾される前記表面は、基板の少なくとも一部である疎溶媒性材料の表面である請求項２３に記載の表面。
【請求項２７】
前記基板は前記疎溶媒性材料とは異なる第１の材料を含む請求項２６に記載の表面。
【請求項２８】
第１の材料は前記疎溶媒性材料よりも疎溶媒性ではない請求項２７に記載の表面。
【請求項２９】
前記凹凸はそれぞれ表面を有し；
凹凸の表面は前記疎溶媒性材料より形成される少なくとも１つの層を含む請求項２６に記載の表面。
【請求項３０】
前記凹凸は、それぞれが表面を有する介在するくぼみを含み；
くぼみの表面は前記疎溶媒性材料より形成される少なくとも１つの層を含む請求項２９に記載の表面。
【請求項３１】
前記凹凸は、それぞれが表面を有する介在するくぼみを含み；
くぼみの表面は前記疎溶媒性材料の少なくとも１つの層を含む請求項２６に記載の表面。
【請求項３２】
光学センサであって，
センサ光の感度を有する光センサと；
センサ光の光線が通過して光センサに伝えられる光学窓とを備え、前記光学窓はセンサ光の少なくとも１つの波長に対して透過性である窓基板を含み、前記窓基板は入射面を有し、入射面はセンサ光を透過する液体に対して疎溶媒性となるように配置されたサブ波長の凹凸によって装飾されている光学センサ。
【請求項３３】
前記センサ光はＤＵＶ光である請求項３２に記載の光学センサ。
【請求項３４】
前記光学窓と前記光センサとの間に置かれた光学系をさらに備える請求項３２に記載の光学センサ。
【請求項３５】
前記光学系は，
フーリエ面を有する第１のレンズと；
フーリエ面に置かれた開口絞りとを備え、前記開口絞りは前記光学窓からの高次回折光を遮りつつ、低次回折光を伝える大きさである開口を画定する請求項３４に記載の光学センサ。
【請求項３６】
前記フーリエ面と前記光センサとの間に置かれた少なくとも第２のレンズをさらに備える請求項３５に記載の光学センサ。
【請求項３７】
前記開口絞りは開口内に少なくとも１つの回折次数絞りをさらに含む請求項３５に記載の光学センサ。
【請求項３８】
基板上にパターンを露光するための露光光を用いる液浸マイクロリソグラフィシステムであって，
パターンが露光光によって基板上に露光されるときに基板を保持するように構成された基板ステージと；
露光光を基板に導くように基板ステージと露光光の光源とに対して相対的に置かれる投影光学系であって、投影光学系からの露光光は投影光学系と基板との間に置かれた露光光透過性の液浸液体を通過する投影光学系と；
基板ステージに付随する光学センサとを備え、光学センサは(a)光センサと；(b)センサ光の光線がそれを通し，光センサに伝えられる光学窓とを備え、光学窓はセンサ光の少なくとも１つの波長に対して透過性である窓基板を備え、窓基板は入射面を有し、入射面がセンサ光を透過する液体について入射面が疎溶媒性となるように配置されたサブ波長の凹凸によって装飾されている液浸マイクロリソグラフィシステム。
【請求項３９】
前記露光光及び前記センサ光はそれぞれＤＵＶ光である請求項３８に記載のシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本出願は、２００６年４月３日に出願された米国仮出願番号第６０/７８９，０２５号に対応し、かつその優先権を主張し、その開示全てをここに援用して本文の記載の一部とする。
【背景技術】
【０００２】
本発明は、一般的には、とりわけ、光学窓及び光学窓とともに使用される光学センサに関する。光学窓は、例えば、深紫外（ＤＵＶ）光を用いた液浸マイクロリソグラフィシステムの基板ステージ上で、あるいは基板ステージとともに用いられる有用なものである。このような窓は、露光位置合せや結像品質を検知し監視するために使われるセンサを、例えば露光光を透過する液浸液体との接触から隔離させ、保護する働きをする。主題である光学窓、及び他の入射面は液浸液体による「濡れ」に抵抗する（即ち液浸液体に対して「疎溶媒性」である）。
【０００３】
液浸マイクロリソグラフィにおいて、マイクロリソグラフィの他のタイプにおけるように、所望パターンの像は露光光のビームによって好適な基板に転写される。マイクロリソグラフィシステムの多くのタイプにおいて、パターンはレチクル又はマスクによって規定される。レチクルは、照明ビームによって照明され、パターン化された結像ビームを形成する。パターン化された結像ビームは、半導体ウエハやガラス板等の適切な基板上にパターン像を形成するために必要とされているようにビームを成形し、条件を整える投影光学系を通過する。露光のために、基板は通常は「基板ステージ」と呼ばれる可動プラットフォームに保持され、レチクルは通常は「レチクルステージ」と呼ばれる可動プラットフォームに保持される。基板の露光の進行中、各ステージ間の相対的な動きが制御される。パターン像が印刷されるように、基板は通常は「レジスト」と呼ばれる感光性材料が塗布されている。
【０００４】
精度よく露光を行うために、マイクロリソグラフィシステムは、例えば、レチクルと基板の相互の、及び光学系との適切なアラインメントを確実に行う検知器及びセンサを備えている。各検知器及びセンサは、レチクルステージ及び基板ステージの上又は近傍を含む、マイクロリソグラフィシステムのあらゆる場所に設置される。
【０００５】
より良いイメージ解像度を得るために、マイクロリソグラフィ露光は、通常は短波長の露光光で行われる。マイクロ回路において使用可能なますます多くの、そしてより小さな回路素子を形成することへの絶え間ない要求は、より短い波長を用いる露光を行うマイクロリソグラフィシステムへの絶え間ないな要求を生み出した。現在、最も進んだ市販されているマイクロリソグラフィシステムは、エキシマレーザによって生み出される深紫外光を使って露光を行う。この光の波長は約１５０−２５０ｎｍの範囲、一般には「深紫外」あるいは「ＤＵＶ」の範囲であり、現在の好ましい波長は１９３ｎｍである。ほとんどの材料はこの及び他のＤＵＶ波長を透過しない。光学ガラスはＤＵＶを透過しないので、投影光学系及び他のシステム光学は通常、石英ガラス（非結晶質石英）で作られる。
【０００６】
エキシマレーザで生み出されたＤＵＶ波長よりも実質的に短い波長での露光を可能にする、実用的な“次世代”リソグラフィシステムが求められる中、エキシマレーザ光を使うシステムからより多くの結像性能を促す試みが行われている。この試みにおいて、「液浸」投影光学系を用いるエキシマレーザベースのシステムから驚くべき良い結果が得られている。これらの「液浸マイクロリソグラフィ」システムは、光顕微鏡法で用いられる原理を活用する。光顕微鏡法では、標本と対物レンズとの間に液体（空気よりも実質的に大きな屈折率を有する）を介在させることによって改良された画像解像度が得られる。液浸マイクロリソグラフィシステムにおいて、液浸液体は、投影レンズの終端（端部）と、投影レンズが像を形成する基板表面との間に介在する。光顕微鏡装置は、このように、液浸液体（通常は油）の使用に容易に適応することができるが、マイクロリソグラフィシステムにおいて液浸液体を適応させること、特に結像性能の低下や他の問題を実際に引き起こすことなく適応させることは、より困難である。
【０００７】
現在、ほとんどの液浸マイクロリソグラフィシステムにおいて、液浸液体としては水が一般的に用いられる。液浸液体として、水は多くの好ましい性質を持つ。水はおよそ１．４４の屈折率(ｎ)を持ち（空気屈折率ｎ＝１と比較して）、現在液浸マイクロリソグラフィにおいて用いられる露光光の波長（λ＝１９３ｎｍ）を透過する。また、水は高い表面張力、低い粘度、良好な熱伝導率、及び無毒性を有し、水の光学特性は周知である。
【０００８】
液浸マイクロリソグラフィシステムに液浸液体を提供するために、投影光学系には、基板と隣接する投影光学系の終端あるいは終端付近に置かれるノズルアセンブリ(装置)（そのいくつかの構造は「シャワーヘッド」と呼ばれることもある）が設けられる。ノズルアセンブリは、投影光学系と基板面との間の空間の所望の位置に所望の量の液体を維持する必要があるので、液浸液体を吐出し、過剰な液浸液体を回収するように構成されている。
【０００９】
液浸マイクロリソグラフィステージで用いられる基板ステージは、典型的には、位置合せと像の評価に使われるいくつかの光学センサを有する。そのような各センサにおいて、それぞれの「光学窓」が実際のセンサ素子を基板ステージの環境から隔て、検出光が光学窓を通過してセンサ素子に到達する。これらのセンサの多くは、ステージ上に載せられた基板の縁に、あるいは縁付近に位置するように配置される。したがって、液浸マイクロリソグラフィシステムの基板ステージについて、センサの光学窓の上流と向き合う面（入射面）が、基板の露光中、あるいは基板の交換中に少なくとも断続的に液浸液体と接触する場合がある。
【００１０】
液浸液体として水を使用すると、液浸液体と入射面との接触がいくつかの好ましくない結果をもたらすことが明らかになった。例えば、そのような接触は、特に、入射面と接触する水の領域と窓とが相対移動している最中はいつでも、水の領域に泡の形成をもたらすことになる。また、そのような接触の結果、液浸用の水の領域が窓を通過した後に、入射面上に残る液浸用の水の水滴が形成される。いずれの場合も、泡、又は水滴は通常、窓の下流に置かれたセンサの機能を妨げる。さらに、ステージの動きによって再び水滴と流体とが一体になると、水滴はノズルアセンブリ内に残る流体塊をかき乱し、それによって流体塊の更なる途絶を生み出す。泡及び液滴が生じるこれらの問題は、ステージ速度が高まるにつれて顕著となる傾向がある。このことは、マイクロリソグラフィシステムからのより高いスループットを得るためには、より速いステージ速度が要求されるため、不都合である。
【００１１】
液浸用の水との接触による不都合な結果を減らすため、基板ステージに付随するセンサ用の従来の光学窓の入射面は、普通、基板ステージ上に載っている基板の上面と面一である。また、入射面は「疎水性」（「水を嫌う」）物質の膜が塗布されている。疎水性の物質は水に濡れることに抵抗する。ゆえに、その膜の上の水滴は、膜面上に広がるのではなくむしろ、「ビーズのような」形状をとる傾向がある。疎水性の表面が存在することにより、表面の動きによって流体塊が途絶され、それにより液滴が形成される可能性が低くなる。より一般的には、疎水膜上に置かれた水滴は、９０°より大きな膜面との「接触角」(θ)を示す。従来使われる疎水膜の材料は、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ；テフロン（登録商標）の一種）及び、フッ化アルキルシランのようなシラン化合物である。これらの材料は通常、膜を保証するための非常に薄い膜として入射面に適用されて、光が窓を通過することを膜が過度に遮らないことを確実にする。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
現在液浸マイクロリソグラフィにおける液浸液体として、水が広く用いられているが、水のいくつかの特徴は全く好ましいというわけではない。その特徴の一つは、屈折率である。液浸流体は、その流体が接触する投影光学系における対物素子の屈折率（約１．６）と同等か又はそれより大きな屈折率を有することが望ましい。水はｎ＝１．４４を有しているため、水を４５ｎｍハーフピッチノードの１９３ｎｍ液浸リソグラフィ用の液浸流体として用いることができるが、ｎ＝１．４４は、より微細な特徴（３８ｎｍ以下のハーフピッチノード）を生み出すことを目指す液浸リソグラフィにおいて用いるには不十分である。第２に、水は基板面に塗られたレジストを吸収し、部分的に溶解する傾向がある。レジスト表面上の水滴が蒸発すると、水滴に溶解した少量のレジストが、レジスト表面上の、通常は初期位置とは異なる位置に残留する。この再び堆積したレジストは、レジスト表面のトポロジー（形状）を大きく変え、基板表面で行われる計測（オートフォーカス計測等）に問題を引き起こす可能性がある。第３に、水は蒸発しやすく、基板ステージの近傍及びステージ位置の決定に使われる様々な干渉計の近傍における水蒸気の凝縮を増大させる。干渉計レーザー光の光路における蒸気の変化は、干渉計によって行われる測定の誤りを導く可能性がある。また、水蒸気は、様々な干渉計において用いられる鏡の反射面のような繊細な光学面を傷つける可能性がある。
【００１３】
また、液浸流体として水が使われる液浸マイクロリソグラフィシステムにおいて用いられる従来の光学窓について、入射面に塗布される従来の疎水性材料の薄膜は高強度のＤＵＶ露光光によって傷つきやすく、物理的に耐久性がない。結果として、薄膜は、実用条件のもとでは耐用時間が短くなる傾向がある。より丈夫で液浸液体を「嫌う」表面が必要とされている。
【００１４】
水の限界を勘案し、液浸マイクロリソグラフィ用の新しい液浸液体が現在求められている。ほとんどの物質は必要となるＤＵＶ光の高透過性及び、ＤＵＶ光に対して十分に高い屈折率を持たないので、その探求は困難である。高透過性は、フォトレジスト上に入射する露光光の最大化や、流体の光劣化の最小化、流体の温度上昇の最小化を含むいくつかの理由で有利である。最近の研究により、ある飽和炭化水素、特にある種の環状アルカンで、期待できる結果が得られることが明らかにされた。例えば、環状ヘキサンは１９３ｎｍにおいて、水の屈折率約１．４４と比較して、１．５５の屈折率を有する。French et al., “Second Generation Fluids for 193nm Immersion Lithography,” Proceedings SPIE 6154:15,2006.しかし、新しい液浸液体は水とある種のトレードオフをもたらす。例えば、水と比べて、新しい液体は粘度が高く、表面張力が低く、基板と対物素子との間に保持しにくい。また新しい液体は水と比べて多くの表面をより容易に「濡らす」傾向にあり、表面上（例えば光学窓の表面）を液体が通過した後に液滴と膜が残留する可能性が高くなるという結果をもたらす（光学窓の表面に残留した場合はセンサの性能を妨げる可能性がある）。したがって、液体は光学窓の入射面がその液体を十分に「嫌う」ようにすることに関して、新たな課題をもたらす。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
ここで説明する光学窓、及び関連する光学素子は、上記にて要約した従来の光学窓の困難を解決する。光学窓の実施形態は、ＤＵＶ光のような光の光線を透過するために用いられ、少なくとも１つの光の波長を透過する窓基板を含む。窓基板は入射面を有し、入射面は前記光を透過する液体に対して入射面が疎溶媒性となるように配置されたサブ波長アスペリティ（粗さ、凹凸）で装飾されている。サブ波長アスペリティは、入射面が光透過性液体について超疎溶媒性にするために配置することができる。
【００１６】
例として、サブ波長アスペリティは、柱、頂点、角錐、棒、小突起、小管、毛状のもの、その他の幾何学的形状、不規則形状、及びそれらの組合せであり得る。アスペリティは、規則的な列若しくは不規則な列、任意の列、又はアスペリティが互いに同一である列に配置されてもよい。
【００１７】
アスペリティは、それぞれが少なくとも１つの波長を実質的に透過しない頂上面を有してもよい。そのような構造においてアスペリティはくぼみによって互いに隔てられてもよく、くぼみは少なくとも１つの波長を透過する。他の実施形態において、各アスペリティはそれぞれ、頂上面を有し、頂上面は光の波長をλとした場合、λ/１０以下の寸法を有する。
【００１８】
サブ波長アスペリティの配置は、入射面に疎溶媒性をもたらすようにウェンゼル（Ｗｅｎｚｅｌ）モデルに従って構成され得る。代替的に、サブ波長アスペリティは、入射面に疎溶媒性をもたらすようにカッシー（Ｃａｓｓｉｅ）モデルに従って配置され得る。さらに代替的には、サブ波長アスペリティの配置は、入射面に疎溶媒性をもたらすようにファキル（ｆａｋｉｒ）状態に従って構成され得る。ファキル状態は、準安定であり得る。
【００１９】
別の態様は、光（ＤＵＶ光のような、ただしこれに限定されない）の少なくとも１つの波長を透過する液体に接触する疎溶媒性表面に関するものである。一つの実施形態において、疎溶媒性表面は、少なくとも１つの波長を透過し、入射面が光透過性の液体について疎溶媒性となるように構成されたサブ波長アスペリティの配置によって装飾される。疎溶媒性の表面は例えば、光学窓の一部であり得る。
【００２０】
別の態様は、光学センサに関するものである。実施形態は、光センサ、及びセンサ光の光線がそれを通過して光センサに伝えられる光学窓を含む。光学窓は、センサ光の少なくとも１つの波長を透過する窓基板を含む。窓基板は、入射面を有し、入射面はセンサ光を透過する液体に対して入射面が疎溶媒性となるように配置されたサブ波長アスペリティで装飾されている。
【００２１】
光学センサは、さらに、光学窓と光センサとの間に置かれた光学系を含み得る。光学系はフーリエ面と、フーリエ面に置かれた開口絞りとを有する第１レンズを含み得る。開口絞りは前記光学窓からの高次回折光を遮りながら、前記光学窓からの低次回折光を透過する大きさである開口を画定する。光学センサはさらに、フーリエ面と光センサとの間に置かれた少なくとも１つ第２のレンズを含み得、実施形態において、開口絞りはさらに、開口内に少なくとも１つの回折次数絞りを含み得る。
【００２２】
さらに別の態様は、基板上にパターンを露光するための、露光光（例えばＤＵＶ光）を用いる液浸マイクロリソグラフィシステムに関するものである。そのようなシステムの実施形態は、基板ステージと、投影光学系と、光学センサとを備える。基板ステージは、パターンが露光光によって基板上に露光されるときに基板を保持する。投影光学系は露光光を基板上に導き、投影光学系からのＤＵＶ光は投影光学系と基板との間に置かれた露光光を透過する液浸液体を通過する。光学センサは基板ステージに付随し、 (ａ)光センサと；(ｂ)センサ光の光線がそれを通して光センサに伝えられる光学窓を備える。光学窓はセンサ光の少なくとも１つの波長を透過する窓基板を備える。窓基板は入射面であって、入射面が液浸液体について疎溶媒性となるように配置されたサブ波長アスペリティによって装飾された入射面を有する。
【００２３】
ここで説明される装置の前述の特徴、及び追加の特徴と長所は、以下の図面を伴う詳細な説明からより容易に明らかになるであろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
主題である光学表面、光学窓、及び関連する方法を代表的な実施形態との関連で以下に説明するが、代表的な実施形態はいかなる場合もそれらに限定することを意図するものではない。
【００２５】
「光学窓」は通常は、光伝播路に置かれ、入射光のうち使用に適した量を、窓の下流に位置する構造のようなものに伝える光学素子である。したがって、光学窓は、光を上流から下流へその窓を通して通過させながら、窓の下流の環境を、上流の環境から隔てる機能を有し得る。光学窓は屈折性であっても非屈折性であってもよい（前者の例はレンズであり、後者の例は「平面」である）。ＤＵＶ露光光を使用する液浸マイクロリソグラフィシステムで用いられる光学窓は典型的には、使用に適した量の入射ＤＵＶ光の透過性を示す。液浸マイクロリソグラフィシステムにおける光学窓は、通常は、センサ光（通常は露光に用いられるＤＵＶ光の波長と実質的に同じ波長を有する）を、窓を通して下流の光学センサに通過させるように配置され、かつ構成される。これらの光学窓は、上流環境において露光に使われる液浸液体からセンサを保護するのに有利である。ＤＵＶの光学窓は、屈折性であっても非屈折性であっても、典型的には石英ガラス（非結晶質石英）のような、適切なＤＵＶ透過性を有する光学物質によって作られる。光学窓は検知に使われる光源に向かって上流と対向する入射面と、各センサ又は他の下流構造に向かって下流と対向する裏面を有する。光学窓は、光を、複数のセンサのような１つ以上の下流構造に通過させるように配置されかつ構成され得る。
【００２６】
以下に説明する種々の態様は、光学窓の少なくとも１つの表面（典型的には入射面）に適用することができる一方で、他の様々な表面、例えば濡れに対する抵抗が好ましい、あるいは必要となるステージの表面などにも適用することができる。
【００２７】
「親水性」の表面は、その表面上の水滴に対して、９０°より小さい接触角を示し、「疎水性」の表面は（上述したように）、その表面上の水滴に対して、９０°より大きい接触角を示す。ほとんどの滑らかで清潔なガラス面は、水滴に対して約３０°若しくはそれより小さい接触角を示す。ゆえに、これらの表面は親水性である。滑らかで、アルキルシラン、あるいはテフロン（登録商標）の表面膜が塗布されたガラス表面は、水滴に対して約１００°から１１０°の接触角を示すので、疎水性である。したがって、より一般的に、溶媒に対して「疎溶媒性」である表面上の特定の液体（「溶媒」）の液滴は９０°より大きい接触角を示し、溶媒に対して「親溶媒性」である表面上の溶媒の液滴は９０°より小さい接触角を示す。「超疎溶媒性」は、約１５０°から１８０°の接触角によって特徴付けられる。
【００２８】
液浸マイクロリソグラフィシステムにおける最大の利益を得るために、液浸液体は露光波長に対して高い透過性を有するだけでなく、投影光学系における最終光学素子（即ち基板面に最も近い光学素子）の屈折率と同等かそれより大きい屈折率も有するべきである。水の屈折率（ｎ＝１．４４）はこの基準を満たしておらず、この観点において、約１．６あるいはそれより高い屈折率を有する液浸液体がより好ましい。結果として、１９３ｎｍ、またはその他のＤＵＶの範囲の露光波長で動作する液浸マイクロリソグラフィシステムにおいて用いられる、水よりも優れた液浸液体を発見する努力が現在行われている。
【００２９】
現在研究されている液浸液体の候補は、ＤＵＶ光の意図する波長に対する透過性を示す一方で、それぞれの表面張力は水の表面張力よりも低く、それぞれの粘度は水の粘度よりも高く、従来の疎水性膜上の接触角は水が示す接触角よりも低い。したがって、通常はこれらの液体を対物レンズの下に閉じ込めることはより困難であり、それによって窓を対物レンズから移動した後に、センサ窓に液浸液体の液滴及び／又は膜が残留する可能性が高くなる。これらの液浸液体は、センサ窓を、窓（及びセンサ）の性能に不利な影響を与えることなく液体に対して十分に疎溶媒性にするという新しい課題をもたらす。例えば、窓とその疎溶媒性入射面は、窓を通過し各センサに伝わる光を透過するだけでなく、それらの下にあるセンサとも光学的に相性が良くなくてはならない。さらに、ステージ表面自体も光学的な理由からではないが、疎溶媒性であることが望ましい。
【００３０】
表面上の液滴の平衡形を決定する基本原理は１９世紀にヤング（Ｙｏｕｎｇ）によって導かれた。液滴の形状は、固体表面の平面内の液滴の三相接触線における力の作用によって支配される。この接触線は、固体‐液体、液体‐蒸気、及び固体‐気体の界面が合流する場所である。接触線において作用する各力（単位長さあたり）は、それぞれの表面張力であり、これらの力の平衡は有名なヤングの等式をもたらす。
【数１】
2007305973.tif 000003
式中、θは接触角である。
Young, Phil. Trans. R. Soc. London 95:65-87, 1805.  
固体‐蒸気（γｓｖ）、固体-気体（γｓｌ）、液体‐蒸気（γｌｖ）のそれぞれの表面張力（「表面エネルギー」とも呼ばれる）は、単位面積あたりの界面エネルギーの単位である。ヤングの等式を満たす液体の液滴は、固体の表面を部分的に濡らすものとみなされる。もしも和（γｓｌ＋γｌｖ）＝γｓｖであれば、θは０（ゼロ）となり、液滴は、液体によって容易に濡れる「高エネルギー」表面上に存在するときの特性のように、平らになる。しかし、固体-気体界面が低い表面エネルギーを有していると、接触角は理論上、１８０°と同じくらいまで増加し、表面はその液体によって濡らされることに抵抗する。
【００３１】
表面を「粗くすること」は、その表面の有効な単位領域を増加させることであり、数式（１）を変形させる。Wenzel, Ind. Eng. Chem. 28:988, 1936; Wenzel, J. Phys. Colloid Chem. 53:1466, 1949. 入射面を粗くすることは、通常、ここで説明されるように、種々の「粗さの特徴」（「アスペリティ」（凹凸）とも呼ばれる）のうちのいずれかで表面を装飾することを含む。粗くすることは、γｓｖ、及びγｓｌの両者を増加させる「粗さの係数」ｒにより、入射面の単位領域を増加させる。粗さの係数ｒは幾何学的に突出した領域（見かけの表面領域）と実際の領域との比率であり、ウェンゼル（Ｗｅｎｚｅｌ）モデルにおいてｒは常に１よりも大きい。粗くすることは、接触角をθから「粗い表面」の接触角であるθroughに変える：
【数２】
2007305973.tif 000004
粗い表面の接触角θroughは、マクロ的な値であると理解されており、通常は表面の粗さで平均化される。数式（２）は、わずかに疎水性の表面（cosθ＜０）は、表面の粗さを増すことにより、より疎水性にさせることができることを示しており；同じように、親水性の表面（cosθ＞０）は、表面の粗さを増すことにより、より親水性にすることができることを示している。図１は、非常に粗い（フラクタル）面に対するこの効果を表したものである。具体的に図１は、粗い表面上の見かけの接触角θroughの、ヤング接触角θのコサイン関数としてのコサインを表す（同じ材料の平らな、あるいは「粗くない」面上で決定され、異なる液体を用いて変化する）。
【００３２】
ウェンゼルに従い、表面（例えば入射面）を粗くする典型的な方法は、柱,頂点,棒等のアスペリティの配置（例えば規則的な列）によって、表面を装飾することを含む。この方式の配置の例は図２に示され、図２においてアスペリティは規則的な列に形成された各柱１２あるいは頂点である。この配置例において、柱１２は、先端が切り取られた「頂上」面１４、切り立った側面１６、及びそれらの間の「くぼみ」（谷）１８を有することに注意すべきである。頂上面１４、側面１６、及びくぼみ１８の表面はそれぞれ、ほぼ同じ疎溶媒性を有している。ウェンゼルモデルにおいて、そのような面上の液浸液体は頂上面１４、側面１６、及びくぼみ１８を含む全ての面に接触し、表面の疎性、あるいは親性の増加をもたらす。種々の可能な形状において、ウェンゼル表面のアスペリティは同一であってもよく、互いに異なっていてもよい。しかしながら、配置（非規則的、あるいは任意の（ランダムな）配列であっても）は典型的には全面にわたって均一であり、それによってｒが表面上のどの場所でもほぼ一定となる。
【００３３】
例えば図２に示されたように構成された粗さの効果は、表面をミクロンあるいはサブミクロンサイズの柱として構成されたアスペリティの列として表すことで近似することができるが、このような構成はいかなる限定をも意図するものではない。その間にくぼみを伴うアスペリティは、２つの異なる接触角をもたらす。これは「カッシー」モデルと呼ばれ、Cassie and Baxter, Trans. Faraday Soc. 40:546-551, 1944; Cassie, Discuss. Faraday Soc. 3:11-15, 1948において一般に議論される。カッシーモデルに従えば、第１領域（接触角θ１）は表面の一部ｆ１（即ちアスペリティの頂上の全領域）を覆い、第２領域（接触角θ２）は表面の一部ｆ２（即ち側面及びくぼみの全領域）を覆うとき、マクロ的な接触角（θ）は以下によって十分に近似される。
【数３】
2007305973.tif 000005
カッシーモデルにおいて、液浸液体は一般的に、アスペリティの頂上に接触するが、その側面あるいはそれらの間のくぼみとは接触しない。結果としてくぼみにおいて、液体は空気の層によって下にある面から隔てられる。第２領域ｆ２が粗い輪郭を持つアスペリティの間の空気で隔てられたくぼみによって表されるとき、cosθ２ ＝ −１であり、数式（３）は（ｆ１ ＋ ｆ２）=1となり、以下の数式をもたらす：
【数４】
2007305973.tif 000006
ｆ１  が小さければ、液体のほとんどは実際に空気と接触し、表面は高度に疎溶媒性（おそらく超疎溶媒性）の振る舞いを示す結果となり、それにおいて液体は、釘のベッドに横たわる「苦行僧（ｆａｋｉｒ）」のようにアスペリティの頂上に横たわる。この状態は「ｆａｋｉｒ（ファキル）状態」と呼ばれる。Quere, Nature Mater. 1:14-15, 2002.
【００３４】
入射面を疎溶媒性にするために用いられるアスペリティは、図３(Ａ)〜３（Ｌ）に示されるように、柱、棒、角錐、頂点、小突起、半球体、小管、毛状のもの、その他の規則的あるいは不規則的形状、それらの単体若しくは組合せを含む、様々な形状を有し得るがそれらに限定されない。アスペリティは図２に示されるように規則的な列に配置することができ、不規則あるいは任意に配置することができる。アスペリティは自己アフィンにし得る。アスペリティは全てが同じ大きさ、及び/又は形状を有する必要はない。アスペリティは尾根状の構造によって結合され得る。
【００３５】
図２に示される具体的な例に戻り、図２に示された各柱の相対的な大きさは必ずしも限定的なものではない。後述するように、粗くされた入射面上のアスペリティの寸法（高さ以外）は「サブ波長」、つまり表面上に入射するＤＵＶ光の波長より短いことが望ましい。アスペリティは入射面にわたって、全て同じ形状（図２に示すように）を有することができ、異なる形状を有することができる。同じ形状であっても、異なる形状であっても、アスペリティは任意に、あるいは整列されて配置することができる。アスペリティは例えば、窓基板と同じ材料で作られてもよく、あるいは窓基板の表面に施される又は表面を形成する材料で作られてもよい。アスペリティ（必要であれば介在するくぼみも）は、フッ化シラン、あるいは他の疎溶媒性材料で塗布され得る。代替的には、アスペリティはそれ自体がテフロン（登録商標）やサイトップ（登録商標）、フルオロポリマーのような疎溶媒性材料から形成することができる。
【００３６】
粗くされた入射面は、相当する滑らかな入射面が疎溶媒性ではなくても、表面に疎溶媒性、あるいは疎溶媒性の増加をもたらすことができる。例えば、疎溶媒性は、２８．９ｍＮ／ｍの表面張力（現在開発されているいくつかの新しい液浸液体と同程度）を有するベンゼンに対するフッ化炭素材料のハニカムパターンにより得られている。比較として、水の表面張力は７３ｍＮ／ｍである。
【００３７】
疎溶媒性材料の表面を粗くすることによって得られた超疎溶媒性の表面はある状況、または条件の下で、再び親溶媒性に復帰することができる。例えば、溶媒が表面（くぼみを含む）上に蒸気から凝結するとき、あるいは外部からの圧力で溶媒が表面（即ち、くぼみ及びアスペリティの側面）に密着するときに、親溶媒性の復帰が起こり得る。液浸マイクロリソグラフィの新しい液浸液体の候補のほとんどは、水よりも低い蒸気圧を有するので、入射面上においてこれらの液体が凝結する可能性は水よりも低くなる。また、入射面への液体の断続的な接触も、親溶媒性への復帰の可能性を減らす。
【００３８】
図２に示すアスペリティの周期的な列及び形状は、ファキル状態に有利となるであろう疎溶媒性が高められた入射面の１つの例に過ぎない。したがって、図２の形状は限定的なものではないことが理解されるべきである。変形例として、アスペリティをより近く、あるいは互いから離して配置すること；図示されたものとは異なる側面比率をアスペリティに持たせて構成すること；アスペリティをより鋭く構成すること、あるいは図に示されたものよりも先がとがっていないように構成すること；アスペリティの頂上を平面以外の形状、例えば丸みを帯びた頂点に構成すること；アスペリティをコーティングすること、あるいはしないこと；全てのアスペリティを同一にすること、あるいは異ならせること、あるいは少なくとも２つの形状及び/又は大きさの組合せとすること；アスペリティにより切り立ったあるいはより切り立っていない側面を持たせること；側面を図に示すように角張らせること、あるいは丸くすること；及び/又はアスペリティに更なるマイクロ構造若しくはナノ構造を持たせることを含むが、これらに限定されない。これらの種々の形状は図３（Ａ）〜３（Ｌ）に示される。粗さの特徴の「配置」は、規則的（な列）であっても、不規則あるいは任意であっても、若しくはこれらの組合せであってもよい。
【００３９】
液体が、粗い入射面の全ての部分（アスペリティ、アスペリティの先端、及びくぼみ）に接触する；（「ウェンゼル状態」と呼ばれる）ことが予想できる状況は完全には解明されていない。また、液体がアスペリティの頂点にのみ接触する（したがって、「ファキル状態」の疎溶媒性を示す）カッシーモデルの状態を示すことが予想される全ての状況も完全には解明されていない。エネルギー的には、液体‐固体系は最も低いエネルギー状態に属する傾向にあり、それは最も小さな接触角を示す状態である。液浸液体として用いられる水と水性液体の場合、中程度に疎溶媒性（滑らかであるときに）である入射面で、ウェンゼル状態が生じやすいようである。下に空気がとらえられた結果、実質的にアスペリティの頂上においてのみ液滴が基板と接触するファキル状態は、数式（２）及び（４）を等しいとみなすことで得られる臨界値θｃを超えた接触角（滑らかな面上で）において生じやすいようである。
【数５】
2007305973.tif 000007
cosθｃは常に負なので、θｃは常に９０°よりも大きい。実際、ファキル状態は、滑らかな表面の接触角がθｃよりも小さい時にも生じることがある。これらの状態は一般に、流体に撹拌又は圧力を加えることによりウェンゼル状態に戻る「準安定」 ファキル状態とみなされる。多くの場合において、復帰をもたらすには実質的な摂動が必要である。復帰への抵抗はここで開示される光学窓の有用な特性となり得る。とりわけ、復帰しにくい準安定ファキル状態を好むアスペリティの構成において、疎溶媒性の入射面に作られ得る。疎溶媒性を本来備える材料がない液浸液体について、高度に疎溶媒性を示す光学窓であって、検出窓としての利用の全ての要求を満たす窓を作ることが可能になるので、この発見は重要である。この状態は図５に要約され、図５において準安定状態は点線で表される。
【００４０】
上記から、光学窓あるいはその他の構造の入射面の疎溶媒性は通常は、「粗くすること」、即ち、粗さの特徴又はアスペリティの配置によって入射面を装飾することによって増加する。当初は疎溶媒性の入射面を粗くすることにより、当初は親溶媒性の入射面を粗くすることによるのと同様に、表面の疎溶媒性を高めることができる。また、特に、中程度に疎溶媒性である入射面を粗くすることにより、高い疎溶媒性を与えることができ、特に粗さをもたらすことによって形成されたアスペリティが、特定の液浸液体と光の波長に対して適切に選択されかつ適切な大きさ（大きさはサブミクロン以下まで及ぶ）にされたときに、恐らくは表面に超疎溶媒性をもたらすことができる。
【００４１】
アスペリティは、入射面上にパターン状（規則的な列にしたがって）に配置されてもよく、又はランダムに配置されてもよい。パターン状の及びランダムなアスペリティは、窓基板自体に形成することができ、又は窓基板の入射面に施される材料の層に形成することができる。アスペリティはコーティングされていても、されていなくてもよい。粗さを与える候補となる技術は、(ａ)石英ガラスやＰＴＦＥのような好適なＵＶ透過性を有する粒子材料を、必要に応じてバインダーとともにあるいはバインダーを用いずに、スプレー、分散、あるいは単純に蒸着させることなどによって、必要であればその後乾燥させ、少なくとも１つの層を入射面上に形成し、それにおいて粒子が表面上にアスペリティを形成すること；(ｂ)入射面を、化学的に、電気的に、あるいはプラズマによりエッチングして、アスペリティの配置を形成すること；(ｃ)好適なＵＶ透過性を有する材料の入射面上に、所望のアスペリティの配置を形成する、あるいは形成するように処理される少なくとも１つの層をめっき、あるいはプラズマ蒸着すること；(ｄ)所望のアスペリティの配置を形成する、あるいは形成するように処理される少なくとも１つの層の溶剤を、好適なＵＶ透過性を有する材料の入射面上に投下すること；(ｅ) 所望のアスペリティの配置を形成する、あるいは形成するように処理される好適なＵＶ透過性を有する材料の入射面上に化学蒸着を施すこと；(ｆ)所望のアスペリティの配置を形成する、あるいは形成するように処理される好適なＵＶ透過性を有する材料の入射面上をエピタキシャル成長させること；(ｇ)入射面上の、あるいは入射面上に、好適にＵＶを透過する材料を、アスペリティを形成するように、あるいはアスペリティを形成する後続の処理を含むように成形すること；(ｈ)入射面をマイクロリソグラフィによってパターン化してアスペリティを形成すること；(ｉ)フルオロアルキルシラン、フルオロポリマー、ワックス、フッ化物、及び/又はフッ化炭素のような、ただしこれらに限定されない、表面エネルギーの低いＵＶ透過性の粒子の入射面上に、少なくとも１つのテクスチャ層を形成し、それにおいて粒子がアスペリティの配置を形成することを含む。
【００４２】
図４（Ａ）〜４（Ｅ）は、疎溶媒性を変える層を表面に施す様々な例示的な方法を示す。図４（Ａ）は、基板と同じ材料で形成されたアスペリティ３２ａで装飾された表面３０ａを表す。図４（Ｂ）は、アスペリティ３２ｂを形成する表面層３４ｂを有する表面３０ｂを表す。図４（Ｃ）は、アスペリティ３２ｃがその上に形成された表面層３４ｃを有する表面３０ｃを表す。図４（Ｄ）は、表面３０ｄ上に、表面３０ｄの材料で、あるいは別の材料を用いてアスペリティ３２ｄが形成され、層３４ｄがアスペリティの側面及びアスペリティの間の「谷間」に形成されている表面３０ｄを表す。図４（Ｅ）は、表面３０ｅ上に、表面３０ｅの材料で、あるいは別の材料を用いてアスペリティ３２ｅが形成され、層３４ｅがアスペリティの頂上に形成されている表面３０ｅを表す。これらの図は例示であり、他の構成も可能である。
【００４３】
アスペリティをランダムに配置して入射面を装飾することは、入射面にゾルゲルを施すこと（例えば、レンズにおけるレーザー光線強度の局所集中を防ぐためのハイパワーレーザーシステムにおいて用いられる「モス‐アイ」フィルタのように）によっても得られる。ゾルゲル法は、低コストでかつ窓基板の光学特性を落とさずに実施できるので、魅力的である。アスペリティの配置は同一の大きさにすることもでき、複数の大きさのアスペリティにより階層的にすることもできる。配置はフラクタルにすることも、自己アフィンにすることも、非フラクタルにすることもできる。
【００４４】
上述したいずれかの技術により、入射面をアスペリティで装飾することの利点は、アスペリティを入射面上に十分な深さ（「厚み」）で形成して、疎溶媒性の良好な永続性をもたらすことができることである。また、窓基板は通常は強度の高い入射光の影響を比較的受けにくいので、窓基板自体にアスペリティを形成することは有利である。
【００４５】
入射面のゾルゲル、及びその他のアスペリティを形成するコーティングは、厚く塗布することもでき、それによって液浸マイクロリソグラフィの光学窓に現在用いられている疎水性コーティングの厚みよりも大幅に厚い（高い）アスペリティをもたらすことができるので、有利である。例えば、ゾルゲルコーティングは、数十ナノメートルの厚さにすることができ、直径が数十ナノメートルの粒子を含むことができる。通常の厚みの範囲は、数十ナノメートルからマイクロメートルである。厚みを増加することは一般に、より丈夫で永続的な性能を光学窓にもたらす。
【００４６】
必要であれば、粗くされた表面は、窓を通過する光の波長に対して許容できる透過性を示す、テフロン（登録商標）を含む材料、フルオロシラン又はオルガノシラン等の疎溶媒性膜形成材料を用いて処理されてもよい。
【００４７】
入射面を粗くすることによって、入射面が、表面の所望の光学的機能を過剰に妨げる散乱及び回折効果を生み出すという結果をもたらす可能性がある。これらの現象は、入射面が光学窓の入射面の場合に特に懸念される。散乱及び/又は回折は、光の波長に対してアスペリティの幾何学的な大きさを十分に微細にすることにより、わずかなレベルにまで減らすことができる。一般的に、アスペリティは表面に入射する光の波長よりも小さい（この基準を満たすアスペリティは“サブ波長”アスペリティと呼ばれる）。波長に対してアスペリティが小さくなればなるほど、表面からの又は表面を通しての散乱及び回折は一般に少なくなる。例えばアスペリティを波長の約１／１０、あるいはそれより小さくすることは、散乱や回折を減少させるのに実用的であり、有利である。より具体的には、ＤＵＶ光に対しては、アスペリティは約２０ｎｍ、又はそれより小さいことが望ましい。したがって、光学的特徴を大幅に損失することなく、入射面が所望のレベルの疎溶媒性を示すようにすることができる。
【００４８】
散乱は、個々のアスペリティ（例えば柱等）を互いに好適な距離で隔てることによっても大幅に減らすことができる。例えば図２において、柱１２は窓の表面積の約５％を占めるに過ぎない。このような構造のアスペリティ、及び各アスペリティの間隔が大きいその他の構造のアスペリティは、入射するＤＵＶ放射を透過する必要がない。結果としてアスペリティを作る材料の選択肢は、ＤＵＶ透過性材料が用いられる場合よりも広い。
【００４９】
粗さは散乱を生み出すだけでなく、光学窓を通過する光学信号に悪影響を与える大量の回折光をも生み出す可能性がある。回折は、窓とセンサとの間に光学系を介在させることによって減らすこと又は回避することができる。このような方式の実施形態の一例が図６（Ａ）〜６（Ｃ）に示されている。この実施形態における光学系３０は、第１レンズ３２、第２レンズ３４、及び第３レンズ３６を含む。フーリエ面３８は第１レンズ３２の後焦点面である。窓４０からの平行光線はフーリエ面３８の点に集束される。
【００５０】
単純な透過型回折格子からの回折光は、回折格子から、回折格子の式を満たす角度φで現れる：
【数６】
2007305973.tif 000008
式中、ｄは格子のピッチ、λは入射光の波長である。整数ｎは回折次数である。単純な線形格子から、レンズを通過する回折光は、レンズの後焦点面、つまりフーリエ面における線の連続に集束される。図２に示すような２次元構造からの様々な次数の回折光は、フーリエ面の各点に集束される（図６（Ｃ）参照）。フーリエ面に置かれる開口絞り４２は、信号からの高次回折光（いくつかの散乱光も同様に）の透過をなくすために用いることができる。低次回折光はシステムの開口（ＮＡ）と等しい開口４４内に位置してもよい。これらの次数は、必要に応じて、フーリエ面３８に置かれた透明板（詳細は省略）上に不透明な領域４６を配置することによって遮ることができる。この構造は、ほとんどの真の信号を、妨害を受けずに、フーリエ面３８を通してセンサへ通過させる。光学系３０は１：１（等倍系）として示されるが、あるいは拡大系又は縮小系であってもよい。
【００５１】
図７を参照すると、液浸リソグラフィシステムのある特徴が示されている。即ち光源４０、照明光学系４２、レチクルステージ４４、投影光学系４６、及びウエハ（基板）ステージ４８は全て、光学軸Ａに沿って配置される。光源４０は、ＫｒＦエキシマレーザによって形成される２４８ｎｍのＤＵＶ光、ＡｒＦエキシマレーザによって形成される１９３ｎｍのＤＵＶ光、あるいはＦ２エキシマレーザによって形成される１５７ｎｍのＤＵＶ光のような、照明光のパルス光線を射出するように構成されている。照明光学系４２は、オプティカル・インテグレータと、照明光線を調整し、成形してレチクルステージ４４に載せられたパターン化されたレチクル５０の特定の領域を照射するための少なくとも１つのレンズとを含む。レチクル５０上に規定されたパターンは、ウエハステージ４８上に保持されたウエハ５２にリソグラフィによって転写されるパターンに相当する。このシステムにおけるリソグラフィによる転写は、投影光学系４６を用いた、レチクル５０からウエハ５２への、パターンの空間像の投影によるものである。投影光学系４６は典型的には、ウエハ５２上に特定の縮小比率（例えば１／４若しくは１／５）で像を投影する、多くの独立した光学素子（詳細は省略）を含む。印刷可能にするために、ウエハの表面は、「レジスト」と呼ばれる好適に露光に反応する材料の層で覆われる。
【００５２】
レチクルステージ４４は、レチクル５０をＸ方向及びＹ方向に移動するとともに、Ｚ軸回りに回転的に移動させる。レチクルステージ４４上のレチクル５０の、２次元的位置及び方位は、レーザー干渉計（不図示）によってリアルタイムに検知され、レチクル５０はこのようになされた検知に基づいて主制御装置によって位置決めされる。
【００５３】
ウエハ５２はウエハステージ４８上の図示されていないウエハホルダ（「チャック」）によって保持される。ウエハステージ４８は、ウエハ５２の焦点位置（Ｚ軸に沿った）及びチルト角を、必要に応じて制御し、かつ調節する機構（不図示）を含む。ウエハステージ４８はまた、ウエハをＸ−Ｙ平面内で投影光学系４６の結像面にほぼ平行に動かす機構を含む。ウエハステージ４８はまた、オートフォーカス法で及びオートレベリング法でウエハ５２のチルト角を調節する機構を含む。したがって、ウエハステージはウエハ面を投影光学系の像面と位置合せをする働きをする。ウエハの２次元的位置及び方位は別のレーザー干渉計（不図示）によって、リアルタイムに監視される。この監視結果に基づく制御データは、主制御装置からウエハステージを駆動する駆動回路に伝達される。露光中に、投影光学系を通過する光はウエハ上のある場所から別の場所に、レチクル上のパターンにしたがってステップアンドリピート方式あるいはステップアンドスキャン方式で順次移動する。
【００５４】
投影光学系４６は通常、協働してウエハ５２のレジストが塗布された面上に露光イメージ（像）を形成する、多くのレンズ素子を含む。便宜上、ほとんどの終端光学素子（即ち、ウエハ面に最も近い）は、対物レンズ５３である。図示されたシステムは、液浸リソグラフィシステムなので、対物レンズ５３とウエハ５２の表面との間に位置する液浸液体５４を含む。上述したように、液浸液体５４は特定の種類の液体である。液浸液体は少なくともレチクルのパターン像がウエハ上に露光されている間は存在する。
【００５５】
液浸液体５４は、タンク、ポンプ、及び温度調節器（個別には図示せず）を含み得る、液体供給装置５６から供給される。液体５４はノズル機構５５によって対物レンズ５３とウエハステージとの間の隙間に、静かに吐出される。液体回収装置５８は、供給装置５６が新しい液体５４を供給すると、隙間から液体を取り除く回収ノズル５７を含む。結果として、ほぼ一定量の継続的に置き換えられる液浸液体５４が対物レンズ５３とウエハステージとの間に供給される。液体の温度は、リソグラフィシステム自体が置かれるチャンバ内の温度とほぼ同じ温度に調節される。
【００５６】
センサ６４が置かれるウエハステージ４８に画定された溝６２にわたって延在する、センサー窓６０もまた図示されている。したがって、窓６０は溝６２内にセンサー６４を隔離する。液浸液体５４を連続的に交換しながら対物レンズ５３の下に窓６０が置かれるようにウエハステージを動かすことにより、投影光学系４６を通過した光線が液浸液体及び窓６０を通ってセンサー６４に伝わることを可能にする。
【００５７】
図８は、上述した特徴を組み込んだ液浸リソグラフィシステムを用いて半導体デバイスを組み立てる工程を示す。ステップ３０１において、デバイスの機能及び性能特性が設計される。次にステップ３０２において、パターンを有するレチクルが、前の設計工程にしたがって設計される。それと平行して行われるステップ３０３において、ウエハがシリコン又は他の好適な基板材料から製造される。ステップ３０４においてステップ３０２で設計されたレチクルパターンが、ステップ３０３で供給されたウエハ上に、上述したようなリソグラフィシステムによって露光される。ステップ３０５において、半導体デバイスは組み立てられる（ダイシング工程、ボンディング工程、及びパッケージ工程を含む）。最後にステップ３０６において、デバイスが検査される。
【００５８】
図９は半導体デバイスを組立てる場合における、上述したステップ３０４の詳細なフローチャートの例を示す。ステップ３１１（酸化工程）において、ウエハ表面は酸化される。ステップ３１２（ＣＶＤ工程）において、ウエハ上に絶縁膜が形成される。ステップ３１３（電極形成工程）において、蒸着によってウエハ上に電極が形成される。ステップ３１４（イオン注入工程）において、イオンがウエハ内に注入される。ステップ３１１〜３１４はウエハ処理中における、ウエハの「前処理」工程を形成し、各ステップにおいて、処理条件にしたがって選択がなされる。
【００５９】
ウエハ処理の各段階において、上述した前処理工程が完了すると、下記の後処理工程が実行される。後処理工程中、ステップ３１５（フォトレジスト形成工程）において、フォトレジストがウエハに塗布される。次にステップ３１６（露光工程）において、上述したリソグラフィシステムを用いて、レチクル上に画定された回路パターンがウエハ上に転写される。次にステップ３１７（現像工程）において、露光されたウエハが現像される。ステップ３１８（エッチング工程）において、残留したフォトレジスト（露光された材料面）以外の部分がエッチングによって取り除かれる。ステップ３１９（フォトレジスト除去工程）において、エッチング後に残った不要なフォトレジストが取り除かれる。複数の回路パターンが、これらの前処理工程及び後処理工程の繰り返しによって形成される。
【００６０】
本発明を代表的な実施形態と関連付けて説明してきたが、本発明はこれらの実施形態に限定されない。むしろ、本発明は、クレームによって定義された発明の趣旨及び範囲内で、全ての変形、代替物、及び同等物を含むことを意図する。
【図面の簡単な説明】
【００６１】
【図１】図１は粗い表面上の見かけ接触角であるθroughの、同一材料の平らな表面上で決定され、異なる液体を使用して変化するヤング接触角（θ）のコサイン関数としてのコサインのプロットである。
【図２】図２は代表的なアスペリティ（粗さの特徴とも呼ばれる）としての柱で装飾された表面の一部の斜視図である。
【図３】図３（Ａ）〜３（Ｌ）はそれぞれ、アスペリティで装飾された入射面を有する光学窓の一部の、入射面上に形成され得るアスペリティの範囲を集合的に例示する概略立面図である。
【図４】図４（Ａ）〜４（Ｅ）はそれぞれ、典型的なアスペリティに関連する異なる層構造を有する光学窓の一部の概略立面図である。
【図５】図５は超疎溶媒性の２つのモデルを示すプロットである。中度の疎溶媒性（90°＜θ＜θc）に対して、数式（５）に従う粗さの特性によってθcが固定される場合、見かけ接触角θroughは、数式（２）で表されるウェンゼルモデルによって与えられることが期待される。その他の場合（θ＞θc）には、液滴の下に空気が残り、固体と気体の混合表面上に存在する（cosθrough ＝  −１ ＋ f1（cosθ＋１）である“ファキル”状態）。ファキル状態は高エネルギー状態にもかかわらずθ＜θcであるときに存続できる。この準安定状態は点線で表される。
【図６】図６（Ａ）は、例えば、光学窓によって生じたいくらかの散乱光といくらかの回折光を除去するために、光学窓とセンサとの間に配置可能な光学システムの代表的な実施形態の概略図である。図６（Ｂ）は、図６（Ａ）の光学系における開口絞り付近を詳細に示した図である。図６（Ｃ）は、図６（Ｂ）に示される領域を直交する方向から見た図である。
【図７】図７は、ここで説明される光学窓を含む液浸リソグラフィシステムのある特徴を示す概略立面図である。
【図８】図８は、図７に示されるシステムを用いて半導体デバイスが組み立てられる例示的な工程を示す処理フロー図である。
【図９】図９は、図８に示されるウエハ処理工程のフローチャートである。
【図１】
2007305973.tif 000009
【図２】
2007305973.tif 000010
【図３】
2007305973.tif 000011
【図４】
2007305973.tif 000012
【図５】
2007305973.tif 000013
【図６】
2007305973.tif 000014
【図７】
2007305973.tif 000015
【図８】
2007305973.tif 000016
【図９】
2007305973.tif 000017
【外国語明細書】
INCIDENCE SURFACES AND OPTICAL WINDOWS THAT ARE SOLVOPHOBIC TO IMMERSION LIQUIDS
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Field
This disclosure pertains generally to, inter alia, optical windows and to optical sensors used in association with optical windows.  The optical windows are useful on or associated with, for example, the substrate stage of an immersion-microlithography system utilizing deep-ultraviolet (DUV) light.  Such windows serve to isolate and protect sensors, used for detecting and monitoring exposure alignment and image quality, for example, from contact with an immersion liquid that is transmissive to the exposure light.  The subject optical windows and other incidence surfaces resist "wetting" by (i.e., are "solvophobic" to) the immersion liquid.
Background
In immersion microlithography, as in other types of microlithography, an image of a desired pattern is transferred by a beam of exposure light to a suitable substrate.  In many types of microlithography systems the pattern is defined by a reticle or mask.  The reticle is illuminated by an illumination beam to form a patterned imaging beam.  The imaging beam passes through a projection-optical system that shapes and conditions the beam as required to form the pattern image on a suitable substrate such as a semiconductor wafer, glass plate, or the like.  For exposure, the substrate normally is held on a movable platform called a "substrate stage," and the reticle normally is held on a movable platform called a "reticle stage."  The stages undergo controlled motion relative to each other as exposure of the substrate progresses.  So as to be imprintable with the pattern image, the substrate usually is coated with a light-sensitive material called a "resist."
To perform accurate exposures, the microlithography system is equipped with detectors and sensors that ensure, for example, proper alignment of the reticle and substrate with each other and with the system optics.  Respective detectors and sensors are placed at various locations throughout the microlithography system, including on or in proximity to the reticle stage and the substrate stage.
To obtain better imaging resolution microlithographic exposures are normally performed at shorter wavelengths of exposure light.  The incessant demands of forming increasingly more and smaller active-circuit elements in micro-circuits has generated a relentless demand for microlithography systems that can make exposures using shorter wavelengths.  The currently most advanced microlithography systems that are commercially available perform exposures using deep-ultraviolet light produced by excimer lasers.  The wavelength range for this light is approximately 150-250 nm, which is generally in the "deep-ultraviolet" or "DUV" range, wherein a favorite current wavelength is 193 nm.  Very few materials are transmissive to this and other DUV wavelengths.  Since optical glass is not transmissive to DUV, the projection-optical system and other system optics are usually made of fused silica (amorphous quartz).
As the world awaits a practical "next-generation" lithography system capable of making exposures at wavelengths substantially less than the excimer-laser-produced DUV wavelengths, substantial effort is being directed to urging more imaging performance from systems employing excimer laser light.  In this effort, surprisingly good results have been obtained from excimer-laser-based systems that utilize "immersion" projection optics.  These "immersion-microlithography" systems exploit a principle used in light microscopy, in which improved image resolution is obtained by interposing a liquid (having a refractive index substantially greater than of air) between the specimen and the objective lens.  In immersion-microlithography systems an immersion liquid is interposed between the end of the projection lens and the substrate surface on which the projection lens forms the image.  Whereas light-microscopy apparatus can readily accommo ate use of an immersion liquid (usually an oil) in this manner, accommodating an immersion liquid in a microlithography system is more problematic, especially without actually degrading imaging performance or causing other problems.
Currently, in most immersion microlithography systems, water is generally used as the immersion liquid.  As an immersion liquid, water has many desirable properties.  It has a refractive index (n) of approximately 1.44 (compared to n = 1 for air), and it is transmissive to the wavelength of exposure light currently being used (λ = 193 nm) in immersion microlithography.  Water also exhibits high surface tension, low viscosity, good thermal conductivity, and no toxicity, and the optical properties of water are well known.  
To supply immersion liquid in an immersion-microlithography system, the projection-optical system is provided with a nozzle assembly (some configurations are aptly called "showerheads") situated at or near the end of the projection-optical system adjacent the substrate.  The nozzle assembly is configured to discharge the immersion liquid and to recover excess immersion liquid as required to maintain a desired amount of the liquid at the desired location in the space between the projection optics and the substrate surface.
Substrate stages used in immersion-microlithography stages typically have several optical sensors used for alignment and image evaluation.  In each such sensor, a respective "optical window" normally separates the actual sensor element from the environment of the substrate stage, and detection light passes through the optical window to the sensor element.  Many of these sensors are located so as to be situated at or close to the edge of the substrate carried on the stage.  Thus, with a substrate stage of an immersion-microlithography system, there are instances in which the upstream-facing surface (incidence surface) of an optical window for a sensor may be contacted, at least intermittently during exposure of a substrate or exchange of substrates, by the immersion liquid.
Use of water as an immersion fluid has revealed that contact of the immersion liquid with the incidence surface can have any of several undesirable consequences.  For example, such contact can cause formation of bubbles in the body of water contacting the incidence surface, especially whenever the body of water and the window are experiencing relaive motion.  Also, such contact can result in formation of droplets of immersion water that remain behind on the incidence surface after the body of immersion water has passed over the window.  In either event, bubbles or roplets usually interfere with the function of the sensor located downstream of the window.  Additionally, droplets can also perturb the fluid body remaining in the nozzle asembly if the stage motion subsequently brings the droplets and fluid body together again, thereby producing further disruption of the fluid body.  These problems with bubble and droplet formation tend to be more pronounced at higher stage velocities, which is unfortunate because higher material throughput from the microlithography system usually requires higher stage velocities.
To reduce adverse consequences of contact with immersion water, the incidence surface of a conventional optical window for a sensor associated with the substrate stage is usually flush (coplanar) with the upper surface of the substrate resting on the substrate stage.  Also, the inci ence surface is coated with a film of a "hydrophobic" ("water-hating") substance.  A substance that is hydrophobic resists being wetted by water.  Hence, droplets of water placed on the film tend to assume a "beaded" configuration rather than spreading out onto the film surface.  The presence of a hydrophobic surface reduces the likelihood that the fluid body will be perturbed by motion over the surface, thereby leading to droplet formation.  More generally, a water droplet placed on a hydrophobic film exhibits a "contact angle" (θ) with the film surface of greater than 90°.  Conventionally used hydrophobic-film materials are polytetrafluoroethylene (PTFE; a type of TEFLON(trade  mark)) and certain silane compounds such as fluoroalkylsilanes.  These materials are normally applied to the incidence surfaces as very thin films to ensure that the films do not excessively block transmission of light through the window.
Although water currently is widely used as an immersion liquid in immersion microlithography, certain aspects of water are not entirely favorable.  One aspect is its index of refraction.  Desirably, the immersion fluid has an index of refraction that is equal to or greater than the index of refraction (approximately 1.6) of the objective element in the projection-optical system actually contacted by the fluid.  Water has n = 1.44, which has allowed its use as an immersion fluid for 193-nm immersion lithography at the 45-nm half-pitch node, but n = 1.44 is inadequate for use in immersion lithography aimed at producing finer features (38-nm half-pitch node and below).  Second, water tends to absorb into and partially dissolve resist applied to a substrate surface.  As a water droplet on a resist surface evaporates, the bit of resist that had been dissolved in the droplet is left behind on the resist surface, usually at a different location than originally.  This redeposited resist can significantly alter the topology of the resist surface and can cause problems with measurements (such as autofocus measurements) performed at the substrate surface.  Third, water readily evaporates, which increases the concentration of water vapor in the vicinity of the substrate stage and of the various interferometers used for determining stage position.  This change in vapor in the paths of the interferometer laser beams can introduce errors in measurements performed by the interferometers.  Also, water vapor can damage delicate optical surfaces such as the reflective surfaces of mirrors used in the various interferometers.
Also, with conventional optical windows used in immersion microlithography systems in which water is used as the immersion fluid, the thin film of conventional hydrophobic substance applied to the incidence surface is easily damaged by high-intensity DUV exposure light and is not physically durable.  Consequently, the thin film tends to have a short lifetime under actual-use conditions.  Surfaces that are more durably "phobic" to the immersion liquid are needed.
In view of the limitations of water, new immersion liquids for immersion microlithography are currently being sought.  The search is difficult because very few substances have the requisite high transparency to DUV light and a sufficiently high index of refraction to DUV light.  High transparency is advantageous for several reasons, including maximizing the exposure light incident on the photoresist, minimizing photo-degradation of the fluid, and minimizing temperature increases of the fluid.  Recent work has revealed promising results with certain saturated hydrocarbons, especially certain cyclic alkanes.  For example, cyclohexane has an index of refraction of 1.55 at 193 nm, compared to approximately 1.44 for water.  French et al., "Second Generation Fluids for 193nm Immersion Lithography," Proceedings SPIE 6154:15, 2006.  But, the new immersion liquids pose certain tradeoffs with respect to water.  For example, compared to water the new liquids tend to be more viscous, have lower surface tension, and be more difficult to contain between the objective element and the substrate.  They also tend to "wet" many surfaces more readily than water, resulting in a higher likelihood of droplets and films being left behind after passage of the liquid over a surface (such as of an optical window, which can interfere with sensor performance).  Thus, the liquids pose new challenges with respect to making the incidence surfaces of optical windows sufficiently "phobic" to the liquids.
Summary
Optical windows and related optical elements as described herein address the difficulties, summarized above, with conventional optical windows.  An embodiment of an optical window is used for transmitting a beam of light, such as DUV light, and comprises a window substrate that is transmissive to at least one wavelength of the light.  The window substrate has an incidence surface that is decorated with sub-wavelength asperities arranged so as to render the incidence surface solvophobic to a liquid that is transmissive to the light.  The arrangement of sub-wavelength asperities can be configured to render the incidence surface super-solvophobic to the light-transmissive liquid.
By way of example, the sub-wavelength asperities can be posts, peaks, pyramids, rods, nubbins, tubules, hairs, other geometric shapes, irregular shapes, and combinations thereof.  The asperities can be arranged in a regular array or an irregular array, a random array, or in array in which the asperities are identical to each other.
The asperities can have respective top surfaces that are substantially not transmissive to the at least one wavelength.  In such a configuration, the asperities can be separated from one another by hollows, wherein the hollows are transmissive to the at least one wavelength.  In other embodiments each asperity has a top surface having a dimension no greater than λ/10, wherein λ is a wavelength of the light.
The arrangement of sub-wavelength asperities can be configured to provide solvophobicity to the incidence surface according to a Wenzel model.  Alternatively, the arrangement of sub-wavelength asperities can be configured to provide solvophobicity to the incidence surface according to a Cassie model.  Further alternatively, the arrangement of sub-wavelength asperities can be configured according to a "fakir" state to provide solvophobicity to the incidence surface.  The fakir state can be metastable.
Another aspect is directed to a solvophobic surface contacted by a liquid that is transmissive to at least one wavelength of light (such as, but not limited to, DUV light).  In an embodiment the surface is transmissive to the at least one wavelength and is decorated with an arrangement of sub-wavelength asperities configured to render the incidence surface solvophobic to the light-transmissive liquid.  The solvophobic surface can be of, for example, an optical window.
Another aspect is directed to an optical sensor.  An embodiment comprises a light sensor and an optical window through which a beam of sensor light is transmitted to the light sensor.  The optical window comprises a window substrate that is transmissive to at least one wavelength of the sensor light.  The window substrate has an incidence surface that is decorated with sub-wavelength asperities arranged so as to render the incidence surface solvophobic to a sensor-light-transmissive liquid.
The optical sensor can further comprise an optical system situated between the optical window and the light sensor.  The optical system can comprise a first lens having a Fourier plane, and an aperture stop situated at the Fourier plane.  The aperture stop defines an aperture that is sized to transmit a lower order of diffracted light from the optical window while blocking a higher order of diffracted light from the optical window.  The optical sensor further can comprise at least a second lens situated between the Fourier plane and the light sensor, in which embodiment the aperture stop further can include at least one diffraction-order stop within the aperture.
Yet another aspect is directed to immersion microlithography systems utilizing an exposure light (e.g., DUV light) for exposing a pattern onto a substrate.  An embodiment of such a system comprises a substrate stage, a projection-optical system, and an optical sensor.  The substrate stage is configured to hold the substrate as the pattern is being exposed by the exposure light onto the substrate.  The projection-optical system directs the exposure light onto the substrate, wherein the DUV light from the projection-optical system passes through an exposure-light-transmissive immersion liquid situated between the projection-optical system and the substrate.  The optical sensor is associated with the substrate stage, and comprises (a) a light sensor; and (b) an optical window through which a beam of sensor light is transmitted to the light sensor.  The optical window comprises a window substrate that is transmissive to at least one wavelength of the sensor light.  The window substrate has an incidence surface that is decorated with sub-wavelength asperities arranged so as to render the incidence surface solvophobic to the immersion liquid.
The foregoing and additional features and advantages of apparatus as described herein will be more readily apparent from the following detailed description, which proceeds with reference to the accompanying drawings.
Brief Description of the Drawings
FIG. 1 is a plot of the cosine of θrough, the apparent contact angle on a rough surface, as a function of the cosine of the Young contact angle (θ) as determined on a flat surface of the same material, and varied using different liquids.
FIG. 2 is a perspective view of a portion of a surface decorated with posts as representative asperities (also called roughness features).
FIGS. 3(A)-3(L) are respective schematic elevational views of portions of optical windows each having an incidence surface decorated with a respective configuration of asperities, collectively exemplifying the range of asperity configurations that can be formed on the incidence surface.
FIGS. 4(A)-4(E) are respective schematic elevational views of portions of optical windows each having a different respective layer configuration associated with exemplary asperities.
FIG. 5 is a plot showing two models of super-solvophobicity.  For a moderate solvophobicity (90° < θ < θc), where θc is fixed by the roughness profile according to Equation (5), the apparent contact angle θrough is expected to be given by the Wenzel model expressed in Equation (2).  In the other case (θ > θc), air remains trapped below the droplet, which rests on a composite surface made of solid and air ("fakir" state in which cosθrough =-1 + f1(cosθ + 1)).  A fakir state can exist when θ < θc in spite of a higher energy.  This metastable situation is represented by the dotted line.
FIG. 6(A) is a schematic diagram of a representative embodiment of an optical system that can be placed between the optical window and a sensor, for example, to remove at least some scattered light and at least some diffracted light produced by the optical window.
FIG. 6(B) shows detail in the vicinity of the aperture stop in the optical system of FIG. 6(A).
FIG. 6(C) is an orthogonal view of the region shown in FIG. 6(B).
FIG. 7 is a schematic elevational view showing certain features of an immersion-lithography system including an optical window as described elsewhere herein.
FIG. 8 is a process-flow diagram illustrating an exemplary process by which semiconductor devices are fabricated using the system shown in FIG. 7.
FIG. 9 is a flow-chart of the wafer-processing step shown in FIG. 8.
Detailed Description
The subject optical surfaces and optical windows, and related methods, are discussed below in the context of representative embodiments that are not intended to be limiting in any way.
An "optical window" is generally an optical element that, when situated in a light-propagation path, transmits a usable amount of the incident light, such as to a structure located downstream of the window.  Thus, the optical window can serve to separate the downstream environment from the environment upstream of the window, while still allowing light to pass through the window from upstream to downstream.  An optical window can be refractive or non-refractive (an example of the former is a lens and an example of the latter is a "flat.")  An optical window for use in an immersion-microlithography system that utilizes DUV exposure light typically exhibits a usable transmissivity to incident DUV light.  Optical windows in immersion-microlithography systems usually are situated and configured to allow passage of sensor light (usually of substantially the same wavelength of DUV light used for exposure) through the window to a downstream optical sensor.  These optical windows are advantageous for protecting the sensors from the immersion liquid used for exposure in the upstream environment.  An optical window, whether refractive or not, for DUV is typically made from a suitable DUV-transmissive optical substrate, such as fused silica (amorphous quartz).  The optical window has an incidence surface that faces upstream toward the light source used for sensing and a reverse surface that faces downstream toward the respective sensor or other downstream structure.  An optical window can be situated and configured to pass light to more than one downstream structure, such as multiple sensors.
While the various aspects described below are applicable to at least one surface (typically the incidence surface) of an optical window, the aspects also can be applied to any of various other surfaces, such as the surface of a stage, of which resistance to wetting is desirable or necessary.
A "hydrophilic" surface exhibits a contact angle, with droplets of water on the surface, of less than 90°, and (as noted above) a "hydrophobic" surface exhibits a contact angle, with droplets of water on the surface, of greater than 90°.  Most smooth, clean, glass surfaces exhibit a contact angle of approximately 30° or less to water droplets; hence, these surfaces are hydrophilic.  A smooth, glass surface coated with a surficial film of alkylsilane or TEFLON(trade  mark) exhibits a contact angle to water droplets of approximately 100° to 110° and hence is hydrophobic.  Accordingly, and more generally, droplets of a particular liquid ("solvent") on a surface that is "solvophobic" to the solvent exhibit a contact angle of greater than 90°, and droplets of the solvent on a surface that is "solvophilic" to that solvent exhibit a contact angle of less than 90°.  "Super-solvophobicity" is characterized by contact angles of approximately 150° to 180°.
For maximal benefit in an immersion-microlithography system, an immersion liquid should not only be highly transmissive to the exposure wavelength but also have a refractive index that is equal to or greater than the refractive index of the last optical element in the projection-optical system (i.e., the optical element that is closest to the substrate surface).  The refractive index of water (n = 1.44) does not quite meet this criterion; an immersion liquid having a refractive index of approximately 1.6 or higher would be better in this regard.  Consequently, efforts are currently underway to find better immersion liquids than water for use in immersion-microlithography systems operating with an exposure wavelength of 193 nm or other wavelength in the DUV range.
The candidate immersion liquids studied to date, while exhibiting transmissivity to the intended wavelength of DUV light,  tend to have respective surface tensions that are lower than of water, have respective viscosities that are higher than of water, and exhibit respective contact angles on conventional hydrophobic-film surfaces that are lower than exhibited by water.  Consequently, it is typically more difficult to confine these liquids under the objective lens, which increases the probability of droplets and/or a film of the immersion liquids being left on the sensor window after moving the window away from the objective lens.  These immersion liquids also pose new challenges of rendering the sensor windows sufficiently solvophobic to the liquids without adversely affecting window (and hence sensor) performance.  For example, the windows and their solvophobic incidence surfaces must not only be transmissive to the light that must pass through the windows to the respective sensors but also be optically compatible with their underlying sensors.  In addition, the stage surface itself desirably also is solvophobic, although not for optical reasons.
The basic principle that determines the equilibrium shape of a liquid droplet on a surface was derived by Young in the 19th century.  The droplet's shape is governed by the action of respective forces at the three-phase contact line of the droplet in the plane of the solid surface.  This contact line is where the solid-liquid, liquid-vapor, and solid-gas interfaces meet.  The respective forces (per unit length) acting at the contact line are the respective surface tensions, and the balance of these forces yields the famous Young's equation:
【数１】
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in which θ is the contact angle.  Young, Phil. Trans. R. Soc. London 95:65-87, 1805.  The respective surface tensions (also called "surface energies") for solid-vapor (γsv), solid-liquid (γsl), and liquid-vapor (γlv) each are in units of interfacial energy per unit area.  A droplet of liquid fulfilling Young's equation is regarded as partially wetting the surface of the solid.  If the sum (γsl + γlv) = γsv, then θ becomes zero, and the droplet will flatten out in a manner that is characteristic of it being on a "high-energy" surface that is easily wetted by the liquid.  But, if the solid-vapor interface has a low surface energy, then the contact angle will increase, theoretically to as high as 180°, and the surface will resist being wetted by the liquid.
"Roughening" a surface increases the effective unit area of the surface, which changes Equation (1).  Wenzel, Ind. Eng. Chem. 28:988, 1936; Wenzel, J. Phys. Colloid Chem. 53:1466, 1949.  Roughening an incidence surface generally encompasses decorating the surface with any of various "roughness features" (also called "asperities") as described herein.  Roughening increases the unit area of the incidence surface by a "roughness factor" r that increases both γsv and γsl.  The roughness factor r is the ratio of actual area to geometric projected area (apparent surface area), and in the Wenzel model r is always greater than unity.  Roughening also alters the contact angle from θ to θrough, the latter being the "rough-surface" contact angle:
【数２】
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The rough-surface contact angle θrough is understood to be a macroscopic value, usually averaged over the surface roughness.  Equation (2) shows that a slightly hydrophobic surface (cosθ < 0) can be made more hydrophobic by increasing the roughness of the surface; similarly, a hydrophilic surface (cosθ > 0) can be made more hydrophilic by increasing the roughness of the surface.  FIG. 1 depicts this effect for a very rough (fractal) surface.  Specifically, FIG. 1 depicts the cosine of the apparent contact angle θrough on a rough surface as a function of the cosine of the Young contact angle θ (determined on a flat, or "non-rough," surface of the same material and varied using different liquids).
An exemplary manner of roughening a surface (such as an incidence surface) according to Wenzel involves decorating the surface with an arrangement (such as a regular array) of asperities such as posts, peaks, rods, or the like.  An example configuration of this type is shown in FIG. 2, in which the asperities are respective posts 12 or peaks formed in an ordered array.  Note that, in this exemplary configuration, the posts 12 have truncated "top" surfaces 14, steep sides 16, and "hollows" (valleys) 18 between them.  The respective surfaces of the tops 14, sides 16, and hollows 18 have substantially the same solvophobicity.  In the Wenzel model an immersion liquid on such a surface contacts all the surfaces, including the tops 14, the sides 16, and the hollows 18, which yields an increase in the phobicity or philicity of the surface.  In various possible configurations, the asperities of a Wenzel surface can be identical or can vary one from the other.  However, the arrangement (even a non-ordered or a random arrangement) typically is uniform over the entire surface, which allows r to be substantially constant everywhere on the surface.
The effect of roughness configured as shown for example in FIG. 2 can be approximated by representing the surface as an array of micron- or submicron-sized asperities configured as posts, but such a configuration is not intended to be limiting in any way.  The asperities, together with the hollows between them, provide two different contact angles.  This is the so-called "Cassie" model, discussed generally in Cassie and Baxter, Trans. Faraday Soc. 40:546-551, 1944; Cassie, Discuss. Faraday Soc. 3:11-15, 1948.  According to the Cassie model, if a first region (contact angle θ1) covers a fraction f1 of the surface (e.g., the total area of the tops of the asperities), and a second region (contact angle θ2) covers a fraction f2 of the surface (e.g., total area of sides and hollows), then the macroscopic contact angle (θ) is given to a good approximation by:
【数３】
2007305973.tif 000020
In the Cassie model the immersion liquid generally contacts the tops of the asperities but not the sides thereof or the hollows between the asperities.  As a result, in the hollows the liquid is separated from the underlying surface by a layer of air.  If the second region f2 is represented by the air-spaced hollows between the asperities of the roughness profile, then cosθ2 = -1, and Equation (3) becomes (f1 + f2) = 1, yielding the following:
【数４】
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If f1 is small, then much of the liquid is actually in contact with air, resulting in the surface exhibiting highly solvophobic (perhaps even super-solvophobic) behavior in which the liquid rests on the top of asperities in the manner of a "fakir" lying on a bed of nails.  This condition is referred to as a "fakir state," Quere, Nature Mater. 1:14-15, 2002.
The asperities used for rendering an incidence surface solvophobic can have any of various configurations, including (but not limited to) posts, rods, pyramids, peaks, nubbins, hemispheres, tubules, hairs, and other regular and irregular shapes, simple or compound, as shown in FIGS. 3(A)-3(L).  The asperities can be arranged in a regular array as shown in FIG. 2 or in an irregular or random arrangement.  The asperities may be self-affine.  The asperities need not all have the same size and/or shape.  The asperities may be joined together by ridge-like structures.
Referring again to the specific example shown in FIG. 2 the depicted relative size of individual posts is not necessarily limiting.  As discussed later below, it is desirable that the dimensions (other than height) of asperities on a roughened incidence surface be "sub-wavelength," or less than the wavelength of DUV light incident on the surface.  The asperities can all have the same configuration (as in FIG. 2) or can have different configurations across the incidence surface.  Whether the same or different, the asperities can be arranged randomly or in an ordered manner.  The asperities can be made, for example, of the same material as the window substrate or of a material applied to or formed on the surface of the window substrate.  The asperities (and intervening hollows, if desired) can be coated, such as with a thin layer of fluorinated silane or other solvophobic material.  Alternatively, the asperities themselves can be formed from a solvophobic material such as TEFLON(trade  mark) or CYTOP(trade  mark), a fluoropolymer.
A roughened incidence surface can provide solvophobicity or increased solvophobicity to the surface, even if a corresponding smooth incidence surface is not solvophobic.  For example, solvophobicity has been achieved, with a honeycomb pattern of a fluorocarbon material, for benzene which has a surface tension of 28.9 mN/m (which is comparable to some of the new immersion liquids currently being developed).  For comparison purposes, the surface tension of water is 73 mN/m.
A super-solvophobic surface created by roughening the surface of a solvophilic material can revert to solvophilicity under certain circumstances or conditions.  For example, reversion can occur if solvent condenses from a vapor onto the surface (including in the hollows), or if an externally applied pressure forces the solvent into intimate contact with the surface (e.g., in the hollows and on the sides of asperities).  Most candidate new immersion liquids for immersion microlithography have lower vapor pressures than water, so the probabilities of condensation of these liquids on an incidence surface are less than with water.  Also, intermittent contact of the incidence surface with any of the liquids may reduce the likelihood of reversion to solvophilicity.
The periodic array and configuration of asperities shown in FIG. 2 is only one example of a solvophobicity-enhanced incidence surface that can favor the fakir state.  Thus, it will be understood that the FIG.-2 configuration is not limiting.  Exemplary modifications include, but are not limited to: placing the asperities more closely or less closely spaced from one another; configuring the asperities to have a different aspect ratio than depicted; configuring the asperities to be "sharper" or blunter than shown; configuring the asperities with tops that are other than flat, such as rounded tops; coating or not coating the asperities; configuring the asperities all alike, all different, or a combination of at least two shapes and/or sizes; providing the asperities with more steeply or less steeply inclined sides; making the sides angular as shown or rounded; and/or providing asperities with additional micro- or nano-structure.  These various configurations are shown in FIGS. 3(A)-3(L).  Note also that an "arrangement" of roughness features can be ordered (arrayed), irregular, or random, or a combination of these.
The circumstances under which a liquid can be expected to be in contact with all portions (asperities, asperity-tips, and hollows; termed a "Wenzel state") of a rough incidence surface are not fully understood.  Also not fully understood are all the circumstances under which a liquid can be expected to exhibit aspects of the Cassie model in which the liquid contacts only the tops of the asperities (and thus exhibits a "fakir state" type of solvophobicity).  Energetically, liquid-solid systems tend to reside in the lowest-energy state, which is the state exhibiting the smallest contact angle.  In the case of water and aqueous liquids used as immersion liquids, for incidence surfaces that are only mildly solvophobic (when smooth), the Wenzel state appears to be favored.  The fakir state, in which droplets contact the substrate substantially only at the tops of the asperities as a result of air-entrapment below, appears to be favored for contact angles (on a smooth surface) exceeding a critical value θc obtained by equating Equations (2) and (4):
【数５】
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Since cosθc is always negative, θc is always greater than 90°.  In practice, fakir states can sometimes exist even when the smooth-surface contact angle is less than θc.  These states generally are regarded as "metastable" fakir states that can revert to a Wenzel state upon application to the fluid of agitation or pressure.  In many instances substantial perturbation is required to cause a reversion.  Resistance to reversion can be a useful property of optical windows as disclosed herein.  Notably, asperity configurations favoring reversion-resistant metastable fakir states can be created on solvophilic incidence surfaces.  This finding is important because it allows highly solvophobic optical windows to be made, for certain immersion liquids of which no intrinsic solvophobic materials are available, that satisfy all requirements for use of the windows as detector windows.  This situation is summarized in FIG. 5, in which the metastable situation is represented by the dotted line.
From the above, the solvophobicity of an incidence surface of an optical window or other structure is generally increased by "roughening," i.e., by decorating the incidence surface with an arrangement of roughness features or asperities.  Roughening an initially solvophobic incidence surface can increase the solvophobicity of the surface, as can roughening an initially solvophilic incidence surface.  Also, notably, roughening a mildly solvophilic incidence surface can confer a highly solvophobic property, perhaps a super-solvophobic property, to the surface, particularly if the asperities formed by roughening are appropriately selected and sized for the particular immersion fluid and wavelength of light (the sizes extending well below submicron dimensions).
Asperities can be arranged in a pattern (according to a regular array) or randomly on the incidence surface.  Patterned and random asperities can be formed in the window substrate itself, or in a layer of material applied to the incidence surface of the window substrate.  The asperities can be coated or uncoated.  Candidate techniques for imparting roughness include: (a) forming on the incidence surface at least one layer, such as by spraying, dispersing, or simply depositing, followed by drying if required, of a suitably UV-transmissive particulate material such as fused silica or PTFE, either with or without a binder as required, wherein the particles form the asperities on the surface; (b) etching the incidence surface, such as chemically, electrically, or with a plasma, to form the arrangement of asperities; (c) plating or plasma-depositing at least one layer onto the incidence surface of a suitably UV-transmissive material that forms or is processed to form the desired arrangement of asperities; (d) solution-precipitation of at least one layer onto the incidence surface of a suitably UV-transmissive material that forms or is processed to form the desired arrangement of asperities; (e) chemical-vapor deposition onto the incidence surface of a suitably UV-transmissive material that forms or is processed to form the desired arrangement of asperities; (f) epitaxial growth on the incidence surface of a suitably UV-transmissive material that forms or is processed to form the desired arrangement of asperities; (g) molding a suitably UV-transmissive material on or onto the incidence surface, in a manner that forms the asperities or that involves subsequent processing to form the asperities; (h) microlithographic patterning of the incidence surface to form the asperities; and (i) forming at least one textured layer on the incidence surface of UV-transmissive particles of a low-surface energy material such as, but not limited to, fluoroalkylsilanes, fluoropolymers, waxes, fluorides, and/or fluorocarbons, wherein the particles form the arrangement of asperities.
Reference is made to FIGS. 4(A)-4(E), which depict various exemplary ways in which a solvophobicity-altering layer can be applied to a surface.  FIG. 4(A) depicts a surface 30a decorated with asperities 32a formed from the same material as the substrate.  FIG. 4(B) depicts a surface 30b having a surficial layer 34b that forms the asperities 32b.  FIG. 4(C) depicts a surface 30c having a surficial layer 34c on which the asperities 32c are formed.  FIG. 4(D) depicts a surface 30d on which asperities 32d are formed either of the material of the surface 30d or with another substance, and a layer 34d is formed on the sides of the asperities and in the "valleys" between the asperities.  FIG. 4(E) depicts a surface 30e on which asperities 32e are formed either of the material of the surface 30e or with another substance, and a layer 34e is formed on the tops of the asperities.  These illustrations are exemplary; other configurations are possible.
Decorating an incidence surface with a random arrangement of asperities also can be achieved by application of a sol-gel (e.g., in the manner of a "moth-eye" filter used in high-power laser systems for preventing local concentration of laser-beam intensity in lenses) to the incidence surface.  Sol-gel methods can be attractive because they usually can be performed at low cost and in a manner that does not compromise the optical character of the window substrate.  The arrangement of asperities can be uniformly sized or hierarchical in nature, with multiple sizes of asperities.  The arrangement can be fractal, self-affine, or non-fractal.
An advantage to decorating an incidence surface with asperities by any of the techniques mentioned above is that the asperities can be formed with sufficient depth ("thickness") on the incidence surface to provide good durability of the solvophobic property.  Also, forming the asperities in the window substrate itself is advantageous because the window substrate usually is relatively unaffected by high-intensity incident light.
Sol-gel and other asperity-forming coatings for the incidence surface are advantageous because they also can be applied thickly, thereby providing asperities having substantially more thickness (height) than the thickness of the hydrophobic coatings currently used on optical windows for immersion microlithography.  For example, a sol-gel coating can be tens of nanometers thick and can include particles that are several tens of nanometers in diameter.  A general thickness range is tens of nanometers to micrometers.  Increased thickness generally yields an optical window with more robust and durable performance.
If desired, the roughened surface can be treated using a solvophobic film-forming material such as a TEFLON(trade  mark)-containing material, fluorosilane, or organosilane material exhibiting an acceptable transmissivity to the wavelength of light passing through the window.
Roughening an incidence surface can result in the surface producing scattering and diffraction effects that could interfere excessively with the desired optical function of the surface.  These phenomena can be of particular concern if the incidence surface is of an optical window.  Scattering and/or diffraction can be reduced to insignificant levels by making the geometric scale of the asperities sufficiently fine relative to the wavelength of light.  Generally, the asperities are smaller than the wavelength of light incident to the surface (asperities meeting this criterion are called "sub-wavelength" asperities).  The smaller the asperities relative to the wavelength, generally the less scattering and diffraction from or through the surface.  For example, making the asperities (e.g., a dimension of the area atop each asperity) approximately 1/10 the wavelength, or even smaller, is practical and advantageous for reducing scattering and diffraction to tolerable levels.  More specifically, for this DUV light, the asperities desirably are approximately 20 nm or smaller.  Thus, an incidence surface can be made to exhibit a desired level of solvophobicity without significant loss of optical quality.
Scattering also can be reduced significantly by spacing individual asperities (e.g., posts or the like) at suitable distances from each other.  For example, in FIG. 2 the posts 12 occupy only approximately 5% of the surface area of the window.  Note that the asperities in such a configuration, and in other configurations providing large spacing between individual asperities, need not be transparent to the incident DUV radiation.  Consequently, material choices for making the asperities are broader than in situations in which a DUV-transparent material is used.
Roughness can produce not only scattering but also significant amounts of diffracted light that can adversely affect the optical signal passing through the optical window.  Diffraction can be reduced or avoided by interposing an optical system between the window and the sensor.  An example embodiment of such a scheme is shown in FIGS. 6(A)-6(C).  The optical system 30 in this embodiment comprises a first lens 32, a second lens 34, and a third lens 36.  The Fourier plane 38 is the back focal plane of the first lens 32.  Parallel rays from the window 40 are focused to a point in the Fourier plane 38.
Diffracted light from a simple transmission grating emerges from the grating at angles φ satisfying the grating equation:
【数６】
2007305973.tif 000023
where d is the grating pitch and λ is the wavelength of incident light.  The integer n is the diffraction order.  From a simple linear grating, the diffracted light passing through a lens would be focused to a series of lines in the back focal plane, or Fourier plane, of the lens.  From a two-dimensional structure such as shown in FIG. 2, various orders of diffracted light are focused to respective points in the Fourier plane (see FIG. 6(C)).  An aperture stop 42 placed at the Fourier plane 38 can be used to eliminate transmission of higher diffraction orders from the signal (as well as some of the scattered light).  Lower diffraction orders may lie within the aperture opening 44, which is equal to the numerical aperture (NA) of the system.  These orders can be blocked, if desired or necessary, by placing opaque regions 46 on a transparent plate (not detailed) placed in the Fourier plane 38.  This configuration allows most of the true signal to pass unhindered through the Fourier plane 38 to the sensor.  Although the optical system 30 is shown as 1:1, it alternatively can be magnifying or demagnifying.
Turning now to FIG. 7, certain features of an immersion lithography system are shown, namely, a light source 40, an illumination-optical system 42, a reticle stage 44, a projection-optical system 46, and a wafer (substrate) stage 48, all arranged along an optical axis A.  The light source 40 is configured to produce a pulsed beam of illumination light, such as DUV light of 248 nm as produced by a KrF excimer laser, DUV light of 193 nm as produced by an ArF excimer laser, or DUV light of 157 nm as produced by an F2 excimer laser.  The illumination-optical system 42 includes an optical integrator and at least one lens that conditions and shapes the illumination beam for illumination of a specified region on a patterned reticle 50 mounted to the reticle stage 44.  The pattern as defined on the reticle 50 corresponds to the pattern to be transferred lithographically to a wafer 52 that is held on the wafer stage 48.  Lithographic transfer in this system is by projection of an aerial image of the pattern from the reticle 50 to the wafer 52 using the projection-optical system 46.  The projection-optical system 46 typically comprises many individual optical elements (not detailed) that project the image at a specified demagnification ratio (e.g., 1/4 or 1/5) on the wafer 52.   So as to be imprintable, the wafer surface is coated with a layer of a suitable exposure-sensitive material termed a "resist."
The reticle stage 44 is configured to move the reticle 50 in the X-direction, Y-direction, and rotationally about the Z-axis.  The two-dimensional position and orientation of the reticle 50 on the reticle stage 44 are detected by a laser interferometer (not shown) in real time, and positioning of the reticle 50 is effected by a main control unit on the basis of the detection thus made.
The wafer 52 is held by a wafer holder ("chuck," not shown) on the wafer stage 48.  The wafer stage 48 includes a mechanism (not shown) for controlling and adjusting, as required, the focusing position (along the Z-axis) and the tilting angle of the wafer 52.  The wafer stage 48 also includes mechanisms for moving the wafer in the X-Y plane substantially parallel to the image-formation surface of the projection-optical system 46.  The wafer stage 48 also includes mechanisms for adjusting the tilting angle of the wafer 52 by an auto-focusing and auto-leveling method.  Thus, the wafer stage serves to align the wafer surface with the image surface of the projection-optical system.  The two-dimensional position and orientation of the wafer are monitored in real time by another laser interferometer (not shown).  Control data based on the results of this monitoring are transmitted from the main control unit to a drive circuits for driving the wafer stage.  During exposure, the light passing through the projection-optical system is made to move in a sequential manner from one location to another on the wafer, according to the pattern on the reticle in a step-and-repeat or step-and-scan manner.
The projection-optical system 46 normally comprises many lens elements that work cooperatively to form the exposure image on the resist-coated surface of the wafer 52.  For convenience, the most distal optical element (i.e., closest to the wafer surface) is an objective lens 53.  Since the depicted system is an immersion lithography system, it includes an immersion liquid 54 situated between the objective lens 53 and the surface of the wafer 52.  As discussed above, the immersion liquid 54 is of a specified type.  The immersion liquid is present at least while the pattern image of the reticle is being exposed onto the wafer.
The immersion liquid 54 is provided from a liquid-supply unit 56 that may comprise a tank, a pump, and a temperature regulator (not individually shown).  The liquid 54 is gently discharged by a nozzle mechanism 55 into the gap between the objective lens 53 and the wafer surface.  A liquid-recovery system 58 includes a recovery nozzle 57 that removes liquid from the gap as the supply 56 provides fresh liquid 54.  As a result, a substantially constant volume of continuously replaced immersion liquid 54 is provided between the objective lens 53 and the wafer surface.  The temperature of the liquid is regulated to be approximately the same as the temperature inside the chamber in which the lithography system itself is disposed.
Also shown is a sensor window 60 extending across a recess 62, defined in the wafer stage 48, in which a sensor 64 is located.  Thus, the window 60 sequesters the sensor 64 in the recess 62.  Movement of the wafer stage 48 so as to place the window 60 beneath the objective lens 53, with continuous replacement of the immersion fluid 54, allows a beam passing through the projection-optical system 46 to transmit through the immersion fluid and the window 60 to the sensor 64.
FIG. 8 depicts a process for fabricating a semiconductor device by using an immersion lithography system incorporating features as described above.  In step 301 the device's function and performance characteristics are designed.  Next, in step 302, a reticle having a pattern is designed according to the previous designing step.  In a parallel step 303, a wafer is made from silicon or other suitable substrate material.  The reticle pattern designed in step 302 is exposed onto the wafer, supplied in step 303, in step 304 by a lithography system such as described above.  In step 305 the semiconductor device is assembled (including a dicing process, a bonding process, and a packaging process).  Finally, the device is inspected in step 306. 
FIG. 9 illustrates a detailed flowchart example of the above-mentioned step 304 in the case of fabricating semiconductor devices.  In step 311 (oxidation step), the wafer surface is oxidized.  In step 312 (CVD step), an insulation film is formed on the wafer surface.  In step 313 (electrode-formation step) electrodes are formed on the wafer by vapor deposition.  In step 314 (ion-implantation step), ions are implanted in the wafer. Steps 311-314 form the "pre-processing" steps for wafers during wafer processing, and selection is made at each step according to processing requirements.
At each stage of wafer processing, when the above-mentioned pre-processing steps have been completed, the following post-processing steps are implemented.  During post-processing, initially, in step 315 (photoresist-formation step), photoresist is applied to the wafer.  Next, in step 316 (exposure step), the above-mentioned lithography system is used to transfer the circuit pattern, defined on the reticle, onto the wafer.  Then, in step 317 (developing step), the exposed wafer is developed.  In step 318 (etching step), parts other than residual photoresist (exposed material surface) are removed by etching.  In step 319 (photoresist-removal step), unnecessary photoresist remaining after etching is removed.  Multiple circuit patterns are formed by repetition of these pre-processing and post-processing steps.
Whereas the invention has been described in connection with representative embodiments, the invention is not limited to those embodiments.  On the contrary, the invention is intended to encompass all modifications, alternatives, and equivalents as may be within the spirit and scope of the invention, as defined by the appended claims.
1.    An optical window for transmitting a beam of DUV light, comprising a substrate that is transmissive to at least one wavelength of the DUV light, the substrate having an incidence surface that is decorated with sub-wavelength asperities arranged so as to render the incidence surface solvophobic to a DUV-transmissive liquid.
2.    The optical window of claim 1, wherein the arrangement of sub-wavelength asperities is configured to render the incidence surface super-solvophobic to the DUV-transmissive liquid.
3.    The optical window of claim 1, wherein the sub-wavelength asperities are selected from the group consisting of posts, peaks, pyramids, rods, nubbins, tubules, hairs, other geometric shapes, irregular shapes, and combinations thereof.
4.    The optical window of claim 1, wherein at least some of the asperities comprise interconnecting ridges.
5.    The optical window of claim 1, wherein the asperities are arranged in a regular array.
6.    The optical window of claim 1, wherein the asperities are arranged in an irregular array.
7.    The optical window of claim 1, wherein the asperities are arranged in a random array.
8.    The optical window of claim 1, wherein the asperities are identical to each other.
9.    The optical window of claim 1, wherein:
the asperities have respective top surfaces that are substantially not transmissive to the at least one wavelength;
the asperities are separated from one another by hollows; and
the hollows are transmissive to the at least one wavelength.
10.   The optical window of claim 1, wherein each asperity has a top surface having a dimension no greater than λ/10, wherein λ is a wavelength of the DUV light.
11.   The optical window of claim 1, wherein the arrangement of sub-wavelength asperities is configured to provide solvophobicity to the incidence surface according to a Wenzel model.
12.   The optical window of claim 1, wherein the arrangement of sub-wavelength asperities is configured to provide solvophobicity to the incidence surface according to a Cassie model.
13.   The optical window of claim 1, wherein the arrangement of sub-wavelength asperities is configured according to a fakir state to provide solvophobicity to the incidence surface.
14.   The optical window of claim 13, wherein the fakir state is metastable.
15.   The optical window of claim 1, configured to be substantially non-refractive to light passing through the optical window.
16.   The optical window of claim 1, configured to be refractive to light passing through the optical window.
17.   The optical window of claim 1, wherein:
the substrate comprises a first material; and
the asperities on the incident surface of the substrate comprise a second material different from the first material.
18.   The optical window of claim 17, wherein the second material is more solvophobic than the first material.
19.   The optical window of claim 17, wherein:
the asperities have respective surfaces; and
the surfaces of the asperities comprise at least one layer of the second material.
20.   The optical window of claim 19, wherein the second material is more solvophobic than the first material.
21.   The optical window of claim 19, wherein:
the asperities include intervening hollows having respective surfaces; and
the surfaces of the hollows comprise at least one layer of the second material.
22.   The optical window of claim 17, wherein:
the asperities include intervening hollows having respective surfaces; and
the surfaces of the hollows comprise at least one layer of the second material.
23.   A surface contacted by a liquid that is transmissive to at least one wavelength of light, the surface being transmissive to the at least one wavelength and decorated with an arrangement of sub-wavelength asperities configured to render the surface solvophobic to the light-transmissive liquid.
24.   The surface of claim 23, configured as at least a portion of an optical window.
25.   The surface of claim 23, wherein the light is DUV light.
26.   The surface of claim 23, wherein the surface that is transmissive to the at least one wavelength and decorated with the asperities is a surface of a solvophobic material on at least a portion of a substrate.
27.   The surface of claim 26, wherein the substrate comprises a first material different from the solvophobic material.
28.   The surface of claim 27, wherein the first material is less solvophobic than the solvophobic material.
29.   The surface of claim 26, wherein:
the asperities have respective surfaces; and
the surfaces of the asperities comprise at least one layer of the solvophobic material.
30.   The surface of claim 29, wherein:
the asperities include intervening hollows having respective surfaces; and
the surfaces of the hollows comprise at least one layer of the solvophobic material.
31.   The surface of claim 26, wherein:
the asperities include intervening hollows having respective surfaces; and
the surfaces of the hollows comprise at least one layer of the second material.
32.   An optical sensor, comprising:
a light sensor having a sensitivity to a sensor light; and
an optical window through which a beam of the sensor light is transmitted to the light sensor, the optical window comprising a window substrate that is transmissive to at least one wavelength of the sensor light, the window substrate having an incidence surface that is decorated with sub-wavelength asperities arranged so as to render the incidence surface solvophobic to a sensor-light-transmissive liquid.
33.   The optical sensor of claim 32, wherein the sensor light is DUV light.
34.   The optical sensor of claim 32, further comprising an optical system situated between the optical window and the light sensor.
35.   The optical sensor of claim 32, wherein the optical system comprises:
a first lens having a Fourier plane; and
an aperture stop situated at the Fourier plane, the aperture stop defining an aperture that is sized to transmit a lower order of diffracted light from the optical window while blocking a higher order of diffracted light from the optical window.
36.   The optical sensor of claim 35, further comprising at least a second lens situated between the Fourier plane and the light sensor.
37.   The optical sensor of claim 35, wherein the aperture stop further includes at least one diffraction-order stop within the aperture.
38.   An immersion microlithography system utilizing an exposure light for exposing a pattern onto a substrate, the system comprising:
a substrate stage configured to hold the substrate as the pattern is being exposed by the exposure light onto the substrate;
a projection-optical system situated relative to the substrate stage and a source of exposure light so as to direct the exposure light onto the substrate, the exposure light from the projection-optical system passing through an exposure-light-transmissive immersion liquid situated between the projection-optical system and the substrate; and
an optical sensor associated with the substrate stage, the optical sensor comprising (a) a light sensor; and (b) an optical window through which a beam of sensor light is transmitted to the light sensor, the optical window comprising a window substrate that is transmissive to at least one wavelength of the sensor light, the window substrate having an incidence surface that is decorated with sub-wavelength asperities arranged so as to render the incidence surface solvophobic to the immersion liquid.
39.   The system of claim 38, wherein the exposure light and the sensor light are respective DUV lights.
Optical windows are provided that transmit light such as deep-UV (DUV) light.  An exemplary window includes a window substrate that is transmissive to at least one wavelength of the light.  The window substrate has an incidence surface decorated with sub-wavelength asperities arranged so as to render the incidence surface solvophobic to the light-transmissive liquid.  The arrangement of sub-wavelength asperities can be configured to render the incidence surface super-solvophobic to the liquid.  The sub-wavelength asperities can have any of various shapes and combinations thereof, and can be regularly or irregularly arranged.
【図１】
2007305973.tif 000024
【図２】
2007305973.tif 000025
【図３】
2007305973.tif 000026
【図４】
2007305973.tif 000027
【図５】
2007305973.tif 000028
【図６】
2007305973.tif 000029
【図７】
2007305973.tif 000030
【図８】
2007305973.tif 000031
【図９】
2007305973.tif 000032