JP2013123079A - 液浸リソグラフィマシンにおける基板交換の間に、液浸流体を光学アセンブリに隣接して保持する装置および方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ウエハテーブルが投影光学系から離れて移動するときに、液浸流体を、投影光学系と一つまたはそれより多くの物体との間の空間に保持する装置を提供する。
【解決手段】光学アセンブリ１６は、基板テーブル２０４によって光学アセンブリに隣接して支持される基板２０８上に、像を投影する。光学アセンブリと、基板、基板テーブル、またはそれらの両方との間の空間内に挿入可能な挿入部材２２６は、液浸液体２１２を、光学アセンブリと挿入部材の間に配置される第１部分と、挿入部材と、基板、基板テーブル、またはそれらの両方との間に配置される第２部分に分割する。挿入部材は、基板が光学アセンブリに隣接した配置から離れて移動するときに、光学アセンブリの第１部分との接触を保持する。
【選択図】図２

Description

この出願は、２００７年３月１５日に提出された米国仮特許出願第６０／９１８，０５７および２００７年１０月２９日に提出された米国非仮特許出願第１１／９７６，８９８の利益を主張する。上記先行出願の全ての開示を援用して本文の記載の一部とする。

リソグラフィシステムは、一般に、半導体処理中にレチクルから半導体ウエハ上に像を転写するために使用される。典型的なリソグラフィシステムは、光学アセンブリと、パターンを定義するレチクルを保持するレチクルステージと、半導体ウエハを位置付けるウエハステージと、レチクルおよびウエハの位置を正確にモニタするための測定系とを有する。操作中、レチクルによって定義される像は、光学アセンブリによってウエハ上に投影される。投影された像は、典型的には、ウエハ上の一つまたはそれより多くのダイ（区画）の大きさである。露光後、ウエハステージアセンブリはウエハを移動して、別の露光が行われる。このプロセスは、ウエハ上の全てのダイが露光されるまで繰り返される。その後、ウエハを取り出して、その場所で新しいウエハに交換する。

液浸リソグラフィシステムは、ウエハの露光中、光学アセンブリとウエハの間の空間を完全に満たす液浸流体の層を利用する。液浸流体の光学特性は、光学アセンブリと共に、標準の光学リソグラフィを用いた現在可能な寸法よりも、より小さな特徴の寸法を投影することを可能にする。例えば、液浸リソグラフィは、現在、４５ナノメートルを超える半導体技術を含む次世代半導体技術として考えられている。従って、液浸リソグラフィは、光学リソグラフィを継続して用いることを可能にする、技術的に重要なブレイクスルーを表す。

ウエハを露光した後に、露光したウエハを取り出して、新しいウエハに交換する。いくつかの液浸システムで考えられているのは、液浸流体を空間から除去し、ウエハを交換した後に再び満たすというものである。より具体的には、ウエハを交換するときは空間への流体の供給を停止し、流体を空間から除去して（すなわち減圧によって）古いウエハを取り出し、新しいウエハをアライメントして光学アセンブリの下に置く。その後、新鮮な（清浄な）液浸流体で空間を再び満たす。上記の全てのステップ（工程）が完了すると、新しいウエハの露光を開始することができる。タンデム型（またはツイン型）ステージ液浸リソグラフィシステムでは、一対のウエハステージが設けられている。該ステージを光学アセンブリの下に交互に位置付けしつつ、光学アセンブリの下に配置されていないウエハステージ上で、ウエハの交換および／またはアライメントを行う。光学アセンブリの下のウエハの露光が完了したときに、２つのステージを入れ替えて、上記プロセスを繰り返す。このような露光装置の例は、米国特許第６３４１００７号および米国特許第６２６２７９６号に開示されている。米国特許第６３４１００７号および米国特許第６２６２７９６号の開示をここに援用して本文の記載の一部とする。

上記のように、液浸リソグラフィにおけるウエハ交換は、依然として、数多くの理由により課題を含んでいる。空間への流体の充填・排出を繰り返すことにより、液浸流体内に泡が形成されるかもしれない。泡は、レチクル上の像のウエハ上への投影を妨げ、それにより歩留りを下げるかもしれない。また、全体のプロセスは、多くの工程を含んでいるので時間がかかり、マシンの全体のスループットを下げる。

マシンの全体的なスループットを下げるシステムの例としては、米国特許公開第２００６／００２３１８６Ａ１および米国特許公開第２００５／００３６１２１Ａ１を参照されたい。米国特許公開第２００６／００２３１８６Ａ１および米国特許公開第２００５／００３６１２１Ａ１の開示をここに援用して本文の記載の一部とする。

従って、ウエハステージおよび／またはウエハテーブルが投影光学系から離れて移動するときに、例えば、基板交換の間および／または基板が高速で長距離を移動する間に、液浸流体を、投影光学系に隣接する空間に保持する装置および方法が望まれる。さらに、ウエハステージおよび／またはウエハテーブルが投影光学系から離れて移動するときに、一つまたはそれより多くの物体を投影光学系に対向して位置付けて、液浸流体を、投影光学系と一つまたはそれより多くの物体との間の空間に保持する装置および方法が望まれる。その結果、マシンのスループットを向上できる。

一つの態様によれば、装置は、基板上に像を投影する光学アセンブリ、および、光学アセンブリに隣接して基板を支持する基板テーブルを含むステージアセンブリを含む。環境システムが設けられ、光学アセンブリとステージアセンブリ上の基板との間の空間に液浸流体を供給し、且つ、該空間から液浸流体を回収する。光学アセンブリと、基板、基板テーブル、または基板および基板テーブルの両方との間の空間内に取り出し可能に挿入可能な可動挿入部材が設けられて、液浸流体を第１部分と第２部分に分割する。第１部分は、光学アセンブリと挿入部材の間に配置され、第２部分は、挿入部材と、基板、基板テーブル、または基板および基板テーブルの両方との間に配置される。挿入部材は、基板および／または基板テーブルが、光学アセンブリに隣接した配置から離れて移動するときに、光学アセンブリの液浸液体の第１部分との接触を保持する。交換システムは、基板テーブルから基板を取り出して、それを第２基板と交換する。挿入部材があるので、第２基板を光学アセンブリに隣接して位置付けるときに、空間を液浸流体で完全に再充填する必要はない。

図１は、液浸リソグラフィマシンの図である。 図２Ａおよび図２Ｂは、一実施形態に従う、液浸リソグラフィマシンの断面図および上面図である。 図３Ａ〜図３Ｄは、図２Ａおよび図２Ｂの実施形態に従う液浸リソグラフィマシンの可動挿入部材のさらなる詳細を示す図である。 図４Ａおよび図４Ｂは、他の実施形態に従う２つの異なるツインウエハステージの上面図である。 図５Ａおよび図５Ｂは、可動挿入部材のさらなる実施形態を示す図である。 図６Ａは、基板を製造するためのプロセスを説明するフローチャートである。 図６Ｂは、より詳細に基板処理を説明するフローチャートである。

図１は、リソグラフィマシン１０の概略図である。リソグラフィマシン１０は、フレーム１２と、照明系１４（照射装置）と、光学アセンブリ１６と、レチクルステージアセンブリ１８と、基板ステージアセンブリ２０と、測定系２２と、制御系２４と、流体環境システム２６とを含む。リソグラフィマシン１０の構成要素の設計は、リソグラフィマシン１０の設計要件に適合するように変えることができる。

一実施形態では、リソグラフィマシン１０を用いて、集積回路のパターン（図示せず）をレチクル２８から半導体ウエハ３０（破線で図示）上に転写する。リソグラフィマシン１０は、例えば、地面、基礎（ベース）、床、または他の支持構造などの設置基盤（取付けベース）３２に取り付けられる。

種々の実施形態において、リソグラフィマシン１０は、レチクル２８とウエハ３０が同期移動している状態で、レチクル２８からウエハ３０にパターンを露光する、走査型フォトリソグラフィシステムとして使用できる。走査型リソグラフィックマシンでは、レチクル２８は、レチクルステージアセンブリ１８によって光学アセンブリ１６の光軸に対して垂直に移動され、ウエハ３０はウエハステージアセンブリ２０によって光学アセンブリ１６の光軸に対して垂直に移動される。レチクル２８およびウエハ３０が同期移動している間に、露光を行う。

あるいは、リソグラフィマシン１０は、レチクル２８およびウエハ３０が静止している間に露光を行う、ステップ・アンド・リピート型フォトリソグラフィシステムとすることができる。ステップ・アンド・リピートプロセスでは、個々のフィールドの露光中、ウエハ３０は、レチクル２８および光学アセンブリ１６に相対して定位置にある。その後、連続する複数の露光工程の間に、ウエハ３０の次のフィールドが、光学アセンブリ１６およびレチクル２８に相対する露光位置に運ばれるように、ウエハ３０をウエハステージアセンブリ２０を用いて、光学アセンブリ１６の光軸に対して垂直に連続して移動する。このプロセスに続いて、レチクル２８上の像が、順次、ウエハ３０のフィールド上に露光される。

しかし、ここで提供されるリソグラフィマシン１０の用途は、半導体製造用フォトリソグラフィに必ずしも限定されない。例えば、リソグラフィマシン１０は、液晶ディスプレイの基板パターンを矩形のガラス板に露光するＬＣＤフォトリソグラフィシステム、または薄膜磁気ヘッド製造用フォトリソグラフィシステムとして使用できる。従って、用語「基板」は、ウエハまたはＬＣＤ基板などの、しかしこれらに限定されない、リソグラフィを用いてパターンニングされ得る任意のデバイスを示すために、総称してここで用いられる。

装置フレーム１２は、リソグラフィマシン１０の構成要素を支持する。図１に示す装置フレーム１２は、設置基盤３２の上方に、レチクルステージアセンブリ１８、ウエハステージアセンブリ２０、光学アセンブリ１６および照明系１４を支持する。

照明系１４は、照明源３４および照明光学アセンブリ３６を含む。照明源３４は、光エネルギーのビーム（照射）を放つ。照明光学アセンブリ３６は、光エネルギーのビームを、照明源３４から光学アセンブリ１６に導く。ビームは、レチクル２８の異なる部分を選択的に照射して、ウエハ３０を露光する。図１において、照明源３４は、レチクルステージアセンブリ１８の上方に支持されるように図示されている。しかし典型的には、照明源３４は、装置フレーム１２の一側面に固定され、照明源３４からのエネルギービームは、照明光学アセンブリ３６でレチクルステージアセンブリ１８の上方に向けられる。

照明源３４は、例えば、ｇ線源（４３６ｎｍ）、ｉ線源（３６５ｎｍ）、ＫｒＦエキシマレーザ（２４８ｎｍ）、ＡｒＦエキシマレーザ（１９３ｎｍ）またはＦ_２レーザ（１５７ｎｍ）とすることができる。あるいは、照明源３４はＸ線を発生することができる。

光学アセンブリ１６は、レチクル２８を通過する光をウエハ３０へ投影および／または合焦する。リソグラフィマシン１０の設計に応じて、光学アセンブリ１６は、レチクル２８上で照射された像を拡大または縮小することができる。光学アセンブリ１６は縮小システムに限定される必要はなく、等倍またはそれより大きい拡大システムであってもよい。

また、波長２００ｎｍまたはそれより低い真空紫外照射線（ＶＵＶ）を用いる基板の露光では、カタディオプトリック型の光学システムを使用することを考慮することができる。カタディオプトリック型の光学システムの例は、米国特許第５６６８６７２号、並びに米国特許第５８３５２７５号に開示されている。これらの場合において、反射型光学系は、ビームスプリッタおよび凹面鏡を組み込むカタディオプトリック型光学系であることができる。また米国特許第５６８９３７７号、並びに欧州特許出願公開第８１６８９２Ａ２は、凹面鏡等を組み込んでいるがビームスプリッタを持たない反射−屈折型光学系を用いており、それらは本実施形態にも用いることができる。上記米国特許、並びに欧州特許出願公開公報における開示をここに援用して本文の記載の一部とする。

レチクルステージアセンブリ１８は、光学アセンブリ１６およびウエハ３０に相対して、レチクル２８を保持し且つ位置決めする。一実施形態において、レチクルステージアセンブリ１８は、レチクル２８を保持するレチクルステージ３８と、レチクルステージ３８およびレチクル２８を移動し且つ位置決めするレチクルステージ駆動アセンブリ４０とを含む。

各ステージ駆動アセンブリ４０、４４（４４は基板用）は、それぞれのステージ３８、４２を、３自由度、３未満の自由度、３を超える自由度で移動させることができる。例えば、代替の実施形態では、各ステージ駆動アセンブリ４０、４４は、それぞれのステージ３８、４２を１、２、３、４、５、または６自由度で移動させることができる。レチクルステージ駆動アセンブリ４０および基板ステージ駆動アセンブリ４４は、それぞれ、ロータリーモータ、ボイスコイルモータ、ローレンツ力を利用して駆動力を生じるリニアモータ、電磁駆動機、平面モータ、またはその他の力による駆動機のような、一つまたはそれより多くの駆動機を含むことができる。

フォトリソグラフィシステムでは、リニアモータ（米国特許番号５６２３８５３または５５２８１１８号参照。それらをここに援用して本文の記載の一部とする）が、ウエハステージアセンブリまたはレチクルステージアセンブリに用いられる場合、リニアモータは、エアベアリングを用いる空気浮上型、またはローレンツ力もしくはリアクタンス力を利用する磁気浮上型のどちらにすることもできる。また、ステージは、ガイドに沿って移動することができる。または、ガイドを使用しないガイドレスタイプのステージであってよい。

あるいは、ステージの一つは平面モータによって駆動されてもよい。この平面モータは、２次元配置された複数の磁石を有するマグネットユニット、および対向位置に２次元配置された複数のコイルを有する電機子コイルユニットによって生じる電磁力によって、ステージを駆動する。この型式の駆動システムでは、マグネットユニットおよび電機子コイルユニットの一方がステージベース（ステージ基盤）に接続され、他方がステージの移動平面側に取り付けられる。

上記のようなステージの移動は、フォトリソグラフィシステムの性能に影響を与えることになる反力を生じる。ウエハ（基板）ステージの動作によって生じる反力を、米国特許第５５２８１００号に記載されているようなフレーム部材を使用することによって、機械的に床（地面）に移すことができる。また、レチクル（マスク）ステージの動作によって生じる反力を、米国特許第５８７４８２０号に記載されているようなフレーム部材を使用することによって、機械的に床（地面）に移すことができる。米国特許第５５２８１００および５８７４８２０号における開示をここに援用して、本文の記載の一部とする。

測定系２２は、光学アセンブリ１６または他の参照物に対する、レチクル２８およびウエハ３０の移動をモニタする。この情報によって、制御系２４は、レチクルステージアセンブリ１８を制御してレチクル２８を正確に位置付けることができ、且つ、基板ステージアセンブリ２０を制御してウエハ３０を正確に位置付けることができる。測定システム２２の設計は変更することができる。例えば、測定システム２２は、多軸レーザ干渉計、エンコーダ、ミラーおよび／または他の測定デバイスを使用することができる。

制御系２４は、測定系２２から情報を受けて、レチクル２８およびウエハ３０を正確に位置付けるように、ステージアセンブリ１８、２０を制御する。また、制御系２４は、環境システム２６の構成要素の動作を制御できる。制御系２４は、一つまたはそれより多くのプロセッサおよび回路を含むことができる。

環境システム２６は、光学アセンブリ１６とウエハ３０の間の空間（図示せず）における環境を制御する。空間は、像形成フィールドを含む。像形成フィールドは、ウエハ３０の露光されている領域に隣接するエリア（領域）、および光エネルギーのビームが光学アセンブリ１６とウエハ３０の間を進行するエリアを含む。この設計によれば、環境システム２６は像形成フィールド内の環境を制御できる。環境システム２６によって空間内で生成および／または制御される所望の環境は、照明系１４を含むリソグラフィマシン１０の残りの構成要素の設計とウエハ３０に従って、変更することができる。例えば、所望の制御された環境は、水のような液体にすることができる。あるいは、所望の制御された環境は、気体のような別の種類の流体にすることもできる。種々の実施形態において、空間は、ウエハ３０の頂面と光学アセンブリ１６の終端光学素子との間の高さにおいて、０．１ｍｍ〜１０ｍｍの範囲であってもよい。

一実施形態では、環境システム２６は、像形成フィールドおよび空間の残り部分を、液浸流体で満たす。環境システム２６の設計および環境システム２６の構成要素は、変更することができる。別の実施形態では、環境システム２６は、スプレーノズル、動電スポンジ（electro-kinetic sponges）、多孔性材料などを用いて、空間に液浸流体を供給および／または噴射し、真空ポンプまたはスポンジなどを用いて、空間から液浸流体を除去する。環境システム２６は、光学アセンブリ１６の下方の空間に、液浸流体を閉じ込める。環境システム２６は、一つまたはそれより多くの物体（例えばウエハ３０、ウエハステージアセンブリ２０、またはウエハ３０およびウエハステージアセンブリ２０の両方）と光学アセンブリ１６との間の空間の境界の一部を形成する。環境システム２６によって閉じ込められた液浸流体は、ウエハ３０、ウエハステージアセンブリ２０、またはウエハ３０とウエハステージアセンブリ２０の両方の表面の局所的な領域を覆う。環境システム２６の設計は変更することができる。例えば、空間またはその近くにおける一つまたはそれより多くの位置で、液浸流体を噴射することができる。さらに液浸流体システムは、ウエハ３０、前記空間および／または光学アセンブリ１６の端部におけるかまたはそれらの近くの、一つまたはそれより多くの位置で、液浸流体を除去することおよび／または洗浄することを補助することができる。種々の環境システムについてのさらなる詳細に関しては、例えば、米国特許公開第２００７／００４６９１０Ａ１、米国特許公開第２００６／０１５２６９７Ａ１、米国特許公開第２００６／００２３１８２Ａ１、および米国特許公開第２００６／００２３１８４Ａ１を参照されたい。これらの開示を全てここに援用して本文の記載の一部とする。

図２Ａおよび図２Ｂは、一実施形態を図示する液浸リソグラフィマシンの断面図および平面（上面）図を示している。リソグラフィマシン２００は、光学アセンブリ１６と、ウエハテーブル２０４およびウエハステージ２０６を含むステージアセンブリ２０２とを備える。ウエハテーブル２０４は、光学アセンブリ１６の下にウエハ２０８（または他の種類の基板）を支持するように構成されている。光学アセンブリ１６を取り囲む環境システム２６は、ウエハ２０８と光学アセンブリ１６の終端の光学素子との間の空間に液浸流体２１２を供給し、そこから液浸流体２１２を除去するために用いられる。ウエハローダ２１８（すなわちロボット）およびアライメントツール２２０（例えば顕微鏡およびＣＣＤカメラ）を含む基板交換システム２１６は、ウエハテーブル２０４上のウエハ２０８を取り出して、それを第２ウエハと交換するように構成されている。これは、典型的には、ウエハ２０８をウエハテーブル２０４から取り出すためのウエハローダ２１８を用いて達成される。続いて、第２ウエハ（図示せず）が、ウエハローダ２１８上に置かれ、アライメントツール２２０を用いてアライメントされて、その後ウエハテーブル２０４上で光学アセンブリ１６の下に位置付けられる。図２Ｂに最も分かり易く示すように、モータの組２２２を用いて、ウエハテーブル２０４およびウエハステージ２０６を含むウエハアセンブリ２０２を、操作中に、６つまでの自由度（Ｘ、Ｙ、Ｚ、θ_Ｘ、θ_Ｙ、θ_Ｚ）で移動する。上述のように、モータ２２２は、例えば、リニアモータ、ロータリーモータ、ボイスコイルモータなどの、任意のタイプのモータにすることができる。

液浸リソグラフィマシン２００はまた、ウエハテーブル２０４が光学アセンブリ１６の下から離れている間（例えば、基板交換、アライメント、および基板が光学系から離れて高速で長距離を移動する間）、光学アセンブリ１６の下方の空間に、液浸流体２１２の一部を維持するように構成される挿入部材位置決めシステム２２４を含む。挿入部材位置決めシステム２２４は、可動挿入部材２２６、モータ２２８、および制御系２３０を含む。可動挿入部材２２６は、光学アセンブリ１６の終端光学素子と、ウエハ２０８、ウエハテーブル２０４、またはその両方（ウエハ２０８およびウエハテーブル２０４）との間の空間内に移動可能であり、光学アセンブリ１６およびウエハテーブル２０４上のウエハ２０８に隣接し、且つ、光学アセンブリ１６とウエハテーブル２０４上のウエハ２０８との間に位置付けられる。具体的には、可動挿入部材２２６は、環境システム２６の終端部（下端部）と、ウエハ２０８、ウエハテーブル２０４、またはそれらの両方との間の空間内に移動可能であり、液浸流体２１２を、可動挿入部材２２６と光学アセンブリ１６の間の空間に保持する。後述するように、この位置において、可動挿入部材２２６は、光学アセンブリ１６と挿入部材２２６の間に液浸液体２１２の一部を閉じ込めさせる。可動挿入部材２２６はまた、ウエハ２０８と光学アセンブリ１６の終端光学素子の間の空間から（すなわち空間の外へ）取り出し可能である。従って、図２Ａおよび図２Ｂの実施形態では、可動挿入部材２２６は、ウエハ２０８と光学アセンブリ１６の終端光学素子の間の空間内に挿入された後、制御系２３０によってモータ２２８から開放されない。すなわち、可動挿入部材２２６は、光学アセンブリ１６およびウエハテーブル２０４上のウエハ２０８に隣接し、且つ、光学アセンブリ１６とウエハテーブル２０４上のウエハ２０８の間の位置で、モータ２２８に取り付けられたままである（すなわち制御系２３０によって保持されている）。可動挿入部材２２６は、投影系１６とウエハ２０８との間の空間に移動された後、投影系１６に接触せずに投影系１６に隣接して保持される。可動挿入部材２２６は、制御系２３０によって制御される一つまたはそれより多くのモータ２２８を用いて、６自由度方向まで移動可能である。モータ２２８は、任意のタイプのモータにすることができる。可動挿入部材２２６は、ウエハテーブル２０４（ウエハステージ２０６）および保持されているウエハが、光学アセンブリ１６の下から離れる前に、光学アセンブリ１６の下に（光学アセンブリ１６に隣接して）位置付けられる。

図３Ａ〜図３Ｄは、可動挿入部材２２６が、光学アセンブリ１６を液浸液体２１２の少なくとも一部と接触させておく方法の例を図示している。図３Ａに示すように、液浸液体２１２は、光学アセンブリ１６の終端光学素子の周囲で環境システム２６の液浸流体要素（液体閉じ込め部材）３１０に連続的に供給され、且つ、環境システム２６の回収要素３２０を通して連続的に回収される。回収要素３２０は、多孔質媒体による減圧などであってよい。回収要素３２０（多孔質媒体）は、液浸流体要素３１０の下面に設けられる。図３Ａにおいて、ウエハ２０８は、光学アセンブリ１６および液浸流体要素３１０（および回収要素３２０）に対向している。さらに、ウエハテーブル２０４、またはウエハ２０８とウエハテーブル２０４の両方を、光学アセンブリ１６および液浸流体要素３１０（および回収要素３２０）の下に位置付けてもよい。このとき、可動挿入部材２２６は、光学アセンブリ１６とウエハ２０８の間の空間の外側に配置している。基板交換の前の、ウエハテーブル２０４が光学アセンブリ１６から離れる間に、液浸液体２１２はウエハステージ２０６から除去されるべきである。それゆえ、制御系２３０は、モータ２２８に、ウエハ２０８と光学アセンブリ１６の終端光学素子との間の空間内に可動挿入部材２２６を移動するように仕向ける。具体的には、可動挿入部材２２６を、ウエハ２０８と液浸流体要素３１０の終端部との間の空間内に移動する。図３Ｂに示すように、可動挿入部材２２６は、空間内の液浸液体２１２を、光学アセンブリ１６と可動挿入部材２２６の間の第１部分と、可動挿入部材２２６とウエハ２０８の間の第２部分に分割する。従って、ウエハ２０８が、光学アセンブリ１６に隣接した配置から（ウエハステージ２０６の移動を介して）離れて移動するときに、可動挿入部材２２６は、光学アセンブリ１６の液浸液体２１２の第１部分との接触を保持する。図３Ｂでは、第１部分は、ウエハ２０８と液浸流体要素３１０の間の空間を含んでいる。ウエハ２０８を移動することによって、図３Ｃに示すように、可動挿入部材２２６の下の液浸液体２１２を、液浸流体要素３１０の多孔質媒体３２０を通して除去することができる。ウエハ２０８を移動するとき、液体２１２を、ウエハテーブル２０４上に設けられた回収口（図示せず）、並びに／または可動挿入部材２２６の裏面および／若しくは側面に設けられた回収口（図示せず）から除去してもよい。全ての液浸液体２１２をウエハ２０８から除去した後、図３Ｄに示すように、ウエハステージ２０６は、液浸流体要素３１０から液体を漏出させることなく、最大速度で長距離を移動することができる。さらに、液体はウエハ２０８またはウエハステージ２０６上に残存していないので、ウエハステージ２０６の移動により、液体が飛散することはない。ウエハのアライメント、およびウエハ２０８のアンロード／交換のようなプロセスは、このときに行うことができる。一つまたはそれより多くのアライメントツール２２０を用いて、新しいウエハをアライメントした後に、ウエハテーブル２０４は光学アセンブリ１６の下に再び位置付けられる。好ましくは、ウエハテーブル２０４は、可動挿入部材２２６の下に位置付けられる。次いで制御系２３０は、モータ２２８に、光学アセンブリ１６付近からの液浸液体２１２の漏出を防ぎつつ、空間から可動挿入部材２２６を引っ込めること、および、図３Ａに示すように、空間の外側位置に可動挿入部材２２６を移動するように仕向ける。その結果、新しいウエハと光学アセンブリ１６との間の空間は、液浸液体２１２で満たされる。次いで露光を行う。このやり方において、挿入部材位置決めシステム２２４は、基板交換の間、および基板が光学アセンブリから離れて高速で長距離を移動する間に、液浸液体２１２を、光学アセンブリ１６の終端光学素子に隣接して維持する。

種々の実施形態において、制御系２３０は、分離した制御系であり得るかまたは、露光装置を制御するために用いられる制御系に組み込むことができる。ウエハテーブル２０４が光学アセンブリ１６の下から送り出される前、またはその間、またはその後に、必要に応じて、ウエハテーブル２０４と可動挿入部材２２６の少なくとも一方の鉛直方向位置および／または傾きを調整してもよい。ウエハテーブル２０４が光学アセンブリ１６から離れているときに行われる操作は、ウエハ交換操作に限定されない。例えば、可動挿入部材２２６と光学アセンブリ１６との間の空間に液浸液体２１２を維持しつつ、アライメント操作、測定操作、または、基板もしくはウエハテーブルの高速で長距離の移動を含む、他の操作を実行し得る。

図４Ａおよび４Ｂは、他の実施形態に従う、２つの異なるツインステージ液浸リソグラフィシステムの平面図である。ツインステージリソグラフィシステムの基本的な構造および操作については、米国特許第６２６２７９６号および米国特許第６３４１００７号を参照されたい。米国特許第６２６２７９６号および米国特許第６３４１００７号の開示をここに援用して本文の記載の一部とする。両方の実施形態において、一対のウエハステージＷ１およびＷ２が示されている。モータ５０２を用いて、２つのステージＷＳ１およびＷＳ２を、（図面における）水平方向に移動または位置決めする。その一方で、モータ５０４を用いて、ステージＷＳ１およびＷＳ２を、（図面における）垂直方向に移動または位置決めする。モータ５０２および５０４を用いて、一方のステージを光学アセンブリ１６の下に位置付ける一方で、別のステージでウエハ交換およびアライメントを行う。光学アセンブリ１６の下のウエハの露光が完了すると、２つのステージは入れ替えられて、上記のプロセスが繰り返される。図２Ａ〜３Ｂに関連してこれまでに述べられ且つ例示されたような、光学アセンブリ１６の下の空間に液浸流体を維持するための種々の実施形態は、いずれの構成を含んで、いずれのツインステージの構造に使用することができる。例えば、図２Ａおよび図２Ｂの実施形態に関しては、単一の可動挿入部材２２６、モータ２２８、および制御系２３０を、光学アセンブリ１６に隣接して使用することができる。可動挿入部材２２６は、ステージＷＳ１およびステージＷＳ２から独立して移動可能である。ステージＷＳ１およびステージＷＳ２を入れ替えているとき、可動挿入部材２２６を、光学アセンブリ１６とウエハ２０８の間の空間内に移動して、光学アセンブリ１６の下方に液浸流体２１２を維持する。ステージＷＳ１およびステージＷＳ２の一方を光学アセンブリ１６の下に位置付ける第１状態から、ステージＷＳ１およびステージＷＳ２の他方を光学アセンブリ１６の下に位置付ける第２状態に移行する間、可動挿入部材２２６は光学アセンブリ１６の下に位置決めされて、光学アセンブリ１６と可動挿入部材２２６の間の空間は液浸液体２１２で充填されている。

上記の種々の実施形態において、可動挿入部材は、セラミックス、金属、およびプラスチックのような、いくつかの異なる材料で作られていてもよい。可動挿入部材は比較的薄く、ロードまたは操作中に変形されるべきではない。それゆえ、材料は、変形に耐性がある高い剛性を有することが好ましい。可動挿入部材は、５０ミクロンから５ミリメートルの厚さを有し得る。その厚さは、５０〜２００ミクロンの範囲が好ましい。他の実施形態によれば、これらの材料は、テフロン（登録商標）でコーティングされていてもよい。また可動挿入部材は、液浸液体によって占められる領域を覆うのに十分な大きさにするべきである。上記の種々の実施形態において、光学アセンブリ１６の終端光学素子の表面は、常に液浸流体の環境下にあるので、流体マーク（例えば「ウォーターマーク」）の形成を妨げている。さらに挿入部材は、例えば、ロボットアームまたは他のアクチュエータによって移動される。

一部の実施形態では、可動挿入部材２２６の（光学アセンブリ１６に面する）頂面および（ウエハ２０８に面する）底面は、液体を弾きも引きつけもしない。他の実施形態では、可動挿入部材２２６の頂面は液体を引きつけ（例えば親水性である）、可動挿入部材２２６の底面は液体を弾く（例えば疎水性である）。さらなる実施形態では、図５Ａおよび図５Ｂに示すように、可動挿入部材２２６の底面は疎水性であり、可動挿入部材２２６の頂面の周辺には、疎水性ビード５０１（正しい寸法比で示されていない）が設けられている。疎水性ビード５０１の内側の可動挿入部材２２６の頂面は、親水性である。

上記のシステムを用いて、半導体ウエハを、一般に図６Ａに示したプロセスによって製造することができる。工程６０１で、基板の機能および性能特性を設計する。次に、工程６０２で、パターンを有するマスク（レチクル）を先の設計工程に従って設計し、並行する工程６０３で、シリコン材料からウエハを製造する。工程６０２で設計されたマスクパターンを、工程６０４で、上述のフォトリソグラフィシステムによって、工程６０３で製造されたウエハ上に露光する。工程６０５で半導体基板を組み立てて（ダイシング工程、ボンディング工程およびパッケージング工程を含む）、最終的に、工程６０６で基板を検査する。

図６Ｂは、半導体基板を製造する場合における、上記の工程６０４を例示する詳細なフローチャートを示している。図６Ｂにおいて、工程６１１（酸化工程）で、ウエハ表面を酸化する。工程６１２（ＣＶＤ工程）で、ウエハ表面に絶縁膜を形成する。工程６１３（電極形成工程）で、蒸着によってウエハ上に電極を形成する。工程６１４（イオン注入工程）で、ウエハにイオンを注入する。上記の工程６１１〜６１４は、ウエハ処理中のウエハに対する前処理工程を構成し、選択は、必要とされる処理に従って、各工程においてなされる。

ウエハ処理の各段階において、上記前処理工程が完了すると、下記の後処理工程が実施される。後処理では、まず、工程６１５（フォトレジスト形成工程）で、ウエハにフォトレジストを塗布する。次に、工程６１６（露光工程）で、上述の露光基板を用いて、ウエハにマスク（レチクル）の回路パターンを転写する。次いで、工程６１７（現像工程）で、露光されたウエハを現像し、工程６１８（エッチング工程）で、残存したフォトレジスト以外の部分（露光された材料表面）をエッチングにより除去する。工程６１９（フォトレジスト除去工程）で、エッチング後に残る不要フォトレジストを除去する。

これらの前処理工程および後処理工程を繰り返すことによって、多重の回路パターンを形成する。

ここに図示および開示された特定のリソグラフィマシンは、上述の目標を十分に達成することができ、ここで前述した利点を十分に提供できるが、それらは、本発明の実施形態を単に例示するものであり、本発明は、これらの実施形態に限定されるものではないことが理解されよう。

Claims (31)

1. リソグラフィック投影装置であって、
   基板上に像を投影する光学アセンブリと、
   前記基板を前記光学アセンブリに隣接して支持する基板テーブルを含み、前記光学アセンブリと前記基板の間の空間が液浸液体で充填されているステージアセンブリと、
   挿入部材であって、前記光学アセンブリと、前記基板、前記基板テーブル、または前記基板および前記基板テーブルの両方との間の空間内に取り出し可能に挿入されて、前記空間内の前記液浸液体を、前記光学アセンブリと前記挿入部材の間に配置される第１部分と、前記挿入部材と、前記基板、前記基板テーブル、または前記基板および前記基板テーブルの両方との間に配置される第２部分に分割可能な前記挿入部材とを備え、
   前記挿入部材は、前記基板が前記光学アセンブリに隣接した配置から離れて移動するときに、前記光学アセンブリの前記液浸液体の前記第１部分との接触を保持するリソグラフィック投影装置。
2. さらに、前記挿入部材を、前記光学アセンブリと、前記基板、前記基板テーブル、または前記基板および前記基板テーブルの両方との間の前記空間内に、並びに前記空間から外に移動する制御系を備える請求項１に記載の装置。
3. さらに、前記空間の境界の少なくとも一部を形成する環境システムを備える請求項１に記載の装置。
4. 前記環境システムは、前記基板が、前記光学アセンブリに隣接している状態から長距離離れて移動するときに、前記液浸液体の前記第２部分を除去する多孔部材を備える請求項３に記載の装置。
5. 前記環境システムは、前記空間内に前記液浸液体を閉じ込める閉じ込め部材を含む請求項３に記載の装置。
6. 前記閉じ込め部材によって閉じ込められた前記液浸液体は、前記基板の露光中に、前記基板表面の局所的な領域を覆う請求項５に記載の装置。
7. 前記挿入部材は、前記閉じ込め部材と、前記基板、前記基板テーブル、または前記基板および前記基板テーブルの両方との間の空間内に、取り出し可能に挿入可能である請求項５に記載の装置。
8. さらに、前記基板テーブル上の基板を第２基板と交換する基板交換システムを備える請求項１に記載の装置。
9. さらに、第２基板を支持する第２基板テーブルを含む第２ステージアセンブリと、
   前記第１ステージアセンブリおよび前記第２ステージアセンブリの移動を制御して、前記２つのステージアセンブリを、交互に、前記光学アセンブリに隣接して位置付けする制御系とを備える請求項１に記載の装置。
10. 前記基板テーブルの一方を前記光学アセンブリの下に位置付ける第１状態から、前記基板テーブルの他方を前記光学アセンブリの下に位置付ける第２状態に移行する間、前記挿入部材を用いて、前記液浸液体を前記光学アセンブリの下に維持する請求項９に記載の装置。
11. デバイス製造方法であって、
    投影系と基板テーブル上に支持された基板との間の空間に、液浸液体を供給することと、
    挿入部材を、前記投影系と、前記基板、前記基板テーブル、または前記基板および前記基板テーブルの両方との間の空間内に移動して、前記液浸液体を、前記光学系と前記挿入部材の間に配置される第１部分と、前記挿入部材と、前記基板、前記基板テーブル、または前記基板および前記基板テーブルの両方との間に配置される第２部分に分割することと、
    前記基板を前記光学系に隣接した配置から離れて移動する間に、前記投影系の前記液浸液体の前記第１部分との接触を維持することを含むデバイス製造方法。
12. さらに、前記挿入部材と前記基板、前記基板テーブル、または前記基板および前記基板テーブルの両方との間から、前記液浸液体の前記第２部分を除去することを含む請求項１１に記載の方法。
13. さらに、前記液浸液体の前記第２部分を除去した後に、前記基板を第２基板と交換することを含む請求項１２に記載の方法。
14. 前記基板が、半導体ウエハおよびガラスパネルの一つである請求項１１に記載の方法。
15. 前記投影系と、前記基板、前記基板テーブル、または前記基板および前記基板テーブルの両方との間の前記空間に、前記挿入部材を移動した後、前記挿入部材を、前記投影系に接触することなく前記投影系に隣接して保持する請求項１１に記載の方法。
16. リソグラフィック投影装置であって、
    基板上に像を投影する光学アセンブリと、
    前記光学アセンブリに隣接して前記基板を支持する基板テーブルを含み、前記基板の露光中に、前記光学アセンブリと前記基板の間の空間に液浸液体が充填されているステージアセンブリと、
    挿入部材であって、前記光学アセンブリと、前記基板、前記基板テーブル、または前記基板および前記基板テーブルの両方との間の空間内に取り出し可能に挿入されて、前記空間内の前記液浸液体を前記光学アセンブリと前記挿入部材の間に配置される第１部分と、前記挿入部材と、前記基板、前記基板テーブル、または前記基板および前記基板テーブルの両方との間に配置される第２部分に分割し、前記基板が前記光学アセンブリに隣接した配置から離れて移動するときに、前記光学アセンブリの前記液浸液体の前記第１部分との接触を保持する挿入部材と、
    前記挿入部材にリリース可能に連結されるデバイスであって、（ｉ）前記挿入部材が、前記液浸液体の前記第１部分と前記光学アセンブリとの接触を維持するように、前記挿入部材を、前記光学アセンブリと、前記基板、前記基板テーブル、または前記基板および前記基板テーブルの両方との間の空間に挿入し、且つ（ｉｉ）前記挿入部材を前記空間から外に取り出す前記デバイスとを備えるリソグラフィック投影装置。
17. リソグラフィック投影装置であって、
    基板上に像を投影する光学アセンブリと、
    前記基板を前記光学アセンブリに隣接して支持する基板テーブルを含み、前記光学アセンブリと前記基板の間の空間が液浸液体で充填されているステージアセンブリと、
    挿入部材であって、前記光学アセンブリと、前記基板、前記基板テーブル、または前記基板および前記基板テーブルの両方との間の空間内に取り出し可能に挿入されて、前記空間内の前記液浸液体を前記光学アセンブリと前記挿入部材の間に配置される第１部分と、前記挿入部材と、前記基板、前記基板テーブル、または前記基板および前記基板テーブルの両方との間に配置される第２部分に分割可能な前記挿入部材とを備え、
    前記挿入部材は、基板交換の間に、前記基板、前記基板テーブル、または前記基板と前記基板テーブルの両方が、前記光学アセンブリに隣接した配置から離れて移動するとき、並びに、前記基板、前記基板テーブル、または前記基板および前記基板テーブルの両方が前記光学アセンブリから離れる間、前記光学アセンブリの前記液浸液体の前記第１部分との接触を保持するリソグラフィック投影装置。
18. 前記基板、前記基板テーブル、または前記基板と前記基板テーブルの両方が前記光学アセンブリから離れる間、並びに基板交換の間に、前記投影系は、前記液浸液体の前記第１部分との接触を維持する請求項１１に記載の方法。
19. 前記閉じ込め部材は液体回収要素を含み、前記液体回収要素を通じて前記第２部分の前記液浸液体が除去される請求項７に記載の装置。
20. 前記基板、前記基板テーブル、または前記基板と前記基板テーブルの両方を移動する間に、前記第２部分の前記液浸液体を除去する請求項１９に記載の装置。
21. 前記基板、前記基板テーブル、または前記基板と前記基板テーブルの両方を移動する間に、前記第２部分の前記液浸液体を除去する請求項７に記載の装置。
22. 前記基板、前記基板テーブル、または前記基板と前記基板テーブルの両方を移動する間に、前記液浸液体の前記第２部分を除去する請求項１２に記載の方法。
23. さらに、前記液浸液体を前記空間内に閉じ込める閉じ込め部材を備え、前記挿入部材は、前記閉じ込め部材と、前記基板、前記基板テーブル、または前記基板および前記基板テーブルの両方との間の空間内に取り出し可能に挿入可能である請求項１６に記載の装置。
24. 前記基板、前記基板テーブル、または前記基板と前記基板テーブルの両方を移動する間に、前記液浸液体の前記第２部分を除去する請求項２３に記載の装置。
25. 前記閉じ込め部材は液体回収要素を含み、前記液体回収要素を通じて前記第２部分の前記液浸液体が除去される請求項２４に記載の装置。
26. 請求項１６に記載の前記リソグラフィック投影装置の前記光学アセンブリを用いて、基板上に像を投影することによって前記基板を露光することと、
    前記露光された基板を現像することを含むデバイス製造方法。
27. さらに、前記液浸液体を前記空間内に閉じ込める閉じ込め部材を備え、前記挿入部材は、前記閉じ込め部材と、前記基板、前記基板テーブル、または前記基板および前記基板テーブルの両方との間の空間内に取り出し可能に挿入可能である請求項１７に記載の装置。
28. 前記基板、前記基板テーブル、または前記基板と前記基板テーブルの両方を移動する間に、前記液浸液体の前記第２部分を除去する請求項２７に記載の装置。
29. 前記閉じ込め部材は液体回収要素を含み、前記液体回収要素を通じて前記第２部分の前記液浸液体が除去される請求項２８に記載の装置。
30. 請求項１７に記載の前記リソグラフィック投影装置の前記光学アセンブリを用いて、基板上に像を投影することによって前記基板を露光することと、
    前記露光された基板を現像することを含むデバイス製造方法。
31. 請求項１に記載の前記リソグラフィック投影装置の前記光学アセンブリを用いて、基板上に像を投影することによって前記基板を露光することと、
    前記露光された基板を現像することを含むデバイス製造方法。

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