DE602005002155T2

DE602005002155T2 - Lithographischer Apparat und Verfahren zur Herstellung einer Vorrichtung

Info

Publication number: DE602005002155T2
Application number: DE602005002155T
Authority: DE
Inventors: Paulus Cornelis Duineveld; Peter Dirksen; Aleksey Yurievich Kolesnychenko; Helmar Van Santen
Original assignee: ASML Netherlands BV; Koninklijke Philips Electronics NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV; ASML Netherlands BV
Priority date: 2004-02-09
Filing date: 2005-02-08
Publication date: 2008-10-30
Anticipated expiration: 2025-02-09
Also published as: DE602005002155D1; EP1562080B1; EP1562080A1; KR100665383B1; JP2009088552A; TW200538858A; CN1683999A; JP2005223342A; KR20060041834A; JP4444135B2; US7050146B2; USRE42849E1; SG114712A1; US20050174549A1; TWI266948B; JP4834055B2; CN100504610C; JP2011066452A

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine lithographische Vorrichtung und ein Verfahren zur Herstellung eines Bauelements.
Eine lithographische Vorrichtung ist eine Maschine, die ein gewünschtes Muster auf einen Zielabschnitt eines Substrats aufbringt. Lithographische Vorrichtungen können beispielsweise für die Herstellung von integrierten Schaltungen (ICs) verwendet werden. In so einem Fall kann eine Musteraufbringungseinrichtung, wie eine Maske, verwendet werden, um ein Schaltungsmuster entsprechend einer einzelnen Schicht der integrierten Schaltung zu erzeugen, und dieses Muster kann auf einen Zielabschnitt (der z. B. einen oder mehrere Dies enthält) auf ein Substrat (z. B. ein Silizium-Wafer), das eine Schicht aus strahlungssensitivem Material (Resist) aufweist, abgebildet werden. Im allgemeinen enthält ein einzelnes Substrat ein ganzes Netzwerk benachbarter Zielabschnitte, die sukzessive bestrahlt werden. Bekannte lithographische Vorrichtungen beinhalten sogenannte Stepper, bei denen jeder Zielabschnitt bestrahlt wird, indem ein gesamtes Muster in einem Schritt auf den Zielabschnitt aufgebracht wird, und sogenannte Scanner, bei denen jeder Zielabschnitt bestrahlt wird, indem das Muster durch den Projektionsstrahl in einer vorbestimmten Richtung (der „abtastenden" Richtung) abgetastet wird, während das Substrat parallel oder antiparallel zu dieser Richtung synchron abgetastet wird.
Es ist vorgeschlagen worden, das Substrat in der lithographischen Projektionsvorrichtung in eine Flüssigkeit zu tauchen, die einen relativ hohen Brechungsindex aufweist, z. B. Wasser, um einen Raum zwischen dem endgültigen Element des Projektionssystems und dem Substrat zu füllen. Dies ermöglicht die Abbildung kleinerer Strukturen, da die Belichtungsstrahlung in der Flüssigkeit eine kürzere Wellenlänge haben wird. (Der Effekt der Flüssigkeit kann auch als eine Vergrößerung der effektiven NA (numerischen Apertur) des Systems und auch als eine Erhöhung der Brennweite betrachtet werden.)
Jedoch bedeutet das Eintauchen des Substrats bzw. des Substrats und des Substrattisches in ein Flüssigkeitsbad (siehe, zum Beispiel, US-Patent 4,509,852 ), dass eine große Flüssigkeitsmenge vorhanden ist, die während einer Abtastbelichtung beschleunigt werden muss. Dies kann zusätzliche oder leistungsstärkere Motoren erforderlich machen, und Turbulenzen in der Flüssigkeit können zu unerwünschten und unvorhersehbaren Effekten führen.
Eine der vorgeschlagenen Lösungen für ein Flüssigkeitszufuhrsystem besteht darin, Flüssigkeit nur auf einem örtlich begrenzten Bereich des Substrats und zwischen dem endgültigen Element des Projektionssystems und dem Substrat unter Verwendung eines Flüssigkeitszufuhrsystems bereitzustellen (das Substrat weist im allgemeinen einen größeren Oberflächenbereich auf als das endgültige Element des Projektionssystems). Eine hierfür vorgeschlagene Möglichkeit ist in der WO 99/49504 offengelegt. Wie in den 2 und 3 dargestellt, wird Flüssigkeit durch wenigstens einen Eingang IN auf das Substrat W aufgebracht, vorzugsweise entlang der Bewegungsrichtung des Substrats relativ zum endgültigen Element, und wird durch wenigstens einen Ausgang OUT abgeführt, nachdem sie unter dem Projektionssystem PL hindurchgelaufen ist. Das heißt, während das Substrat unter dem Element in einer –X-Richtung abgetastet wird, wird Flüssigkeit an der +X-Seite des endgültigen Elements zugeführt und an der –X-Seite aufgesaugt. 2 ist eine schematische Darstellung der Anordnung, wobei Flüssigkeit durch den Eingang IN zugeführt und an der anderen Seite des Elements durch den Ausgang OUT, der mit einer Unterdruckquelle verbunden ist, aufgesaugt wird. Bei der Darstellung von 2 wird die Flüssigkeit entlang der Bewegungsrichtung des Substrats relativ zum endgültigen Element zugeführt, obwohl dies nicht sein muss. Verschiedene Ausrichtungen und Anzahlen von um das endgültige Element angeordneten Ein- und Ausgängen sind möglich. Ein Beispiel ist in 3 dargestellt, wobei vier Satz eines Eingangs mit einem Ausgang an jeder Seite in einem gleichförmigen Muster um das endgültige Element vorgesehen sind.
Eine weitere Lösung, die vorgeschlagen worden ist, besteht darin, das Flüssigkeitszufuhrsystem mit einem Abdichtelement zu versehen, das entlang wenigstens eines Teils einer Grenze des Raumes zwischen dem endgültigen Element des Projektionssystems und dem Substrattisch verläuft. Das Abdichtelement ist im Wesentlichen stationär relativ zum Projektionssystem in der X-Y-Ebene, auch wenn es eine gewisse relative Bewegung in der Z-Richtung (der Richtung der optischen Achse) geben kann. Zwischen dem Abdichtelement und der Oberfläche des Substrats wird eine Abdichtung gebildet. Vorzugsweise ist die Abdichtung eine kontaktfreie Abdichtung, wie zum Beispiel eine Gasdichtung. Ein derartiges System ist beispielsweise in der Europäischen Patentanmeldung EP-A-1420 298 offenbart.
Weitere Arten von Abdichtelementen sind eindeutig möglich, einschließlich jener mit unterschiedlichen Anordnungen von Eingängen und Ausgängen und auch jener, die asymmetrisch sind.
Eine Schwierigkeit in der Immersionslithographie ist in der Existenz von Bläschen in der Immersionsflüssigkeit zu finden. Diese Bläschen können jede Größe aufweisen, jedoch haben Bläschen in der Größenordnung von einigen wenigen μm ein spezielles Problem dargestellt. Dies ist insbesondere dann der Fall, wenn die μm-Bläschen auf der Oberfläche des Substrats oder eines Sensors liegen, die mit einer Abbildung zu versehen ist, da die Bläschen in dieser Position einen maximalen Störeinfluss auf den Projektionsstrahl haben.
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, den Effekt von Bläschen und/oder Partikeln in Immersionsflüssigkeit auf die Abbildungsqualität in der Immersionslithographie zu reduzieren.
Gemäß einem Aspekt ist eine lithographische Vorrichtung geschaffen, mit:

– einem Beleuchtungssystem zum Bereitstellen eines Projektionsstrahls aus Strahlung;
– einer Haltekonstruktion zum Halten von Musteraufbringungseinrichtungen, wobei die Musteraufbringungseinrichtungen dazu dienen, dem Projektionsstrahl in seinem Querschnitt ein Muster aufzuprägen;
– einem Substrattisch zum Halten eines Substrats;
– einem Projektionssystem zum Projizieren des gemusterten Strahls auf einen Zielabschnitt des Substrats;
– einer Immersionsflüssigkeit, die zumindest teilweise einen Raum zwischen dem Projektionssystem und dem Substrat und einem Flüssigkeitszufuhrsystem zum Zuführen der Immersionsflüssigkeit füllt; und mit
– einer Stromquelle zum Anlegen eines ersten elektrischen Feldes über die Immersionsflüssigkeit, die vom Flüssigkeitszufuhrsystem zugeführt worden ist, um Bläschen und/oder Partikel in der Immersionsflüssigkeit zu bewegen, wobei das erste elektrische Feld aufgebaut wird, indem ein erstes elektrisches Potential an ein erstes Objekt angelegt wird, und wobei der Raum derart ist, dass sich bei Benutzung die Immersionsflüssigkeit in direktem Kontakt mit dem Substrat befindet, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Objekt eine Einzelelektrode ist, die auf eine der folgenden Arten angeordnet ist: a) so, dass der Projektionsstrahl durch den Mittelpunkt des ersten Objekts verläuft; b) so, dass das erste elektrische Feld derart ist, dass es eine Kraft anlegt, die so ausgerichtet ist, dass sie Bläschen und/oder Partikel in der Immersionsflüssigkeit in dem Raum von einer optischen Achse des Projektionssystems weg bewegt, und dass das erste elektrische Feld nicht so stark ist, dass es eine Trennung der Immersionsflüssigkeit bewirkt; und c) das erste Objekt steht mit der Immersionsflüssigkeit in einem Zufuhrkanal oberhalb des Raums in Kontakt.

Es ist möglich, auf Bläschen in der Immersionsflüssigkeit eine Kraft in einer Richtung anzulegen, die entweder in Richtung hin zu dem ersten Objekt oder von diesem weg geht, da Bläschen in der Immersionsflüssigkeit ein natürliches elektrokinetisches Potential haben, das eine Potentialdifferenz zwischen der Oberfläche der Bläschen und der vollständig zerfallenen Ionenkonzentration in der Flüssigkeitsmenge ist. Indem ausgewählt wird, ob das erste elektrische Potential entweder die gleiche oder die entgegengesetzte Polarität wie das elektrokinetische Potential der Bläschen aufweist, kann somit festgestellt werden, ob sich das Bläschen zum ersten Objekt hinbewegt oder sich von diesem entfernt. Folglich kann dieses System dazu verwendet werden, Bläschen in der Immersionsflüssigkeit zu Stellen zu bewegen, bei denen ihr Effekt auf die Abbildungsqualität der Vorrichtung auf ein Minimum reduziert ist. Die vorliegende Erfindung wirkt auf kleine Partikel auf die gleiche Weise wie auf Bläschen.
Vorzugsweise bildet das erste Objekt eine Grenze zu dem Raum, so dass die Positionen der Bläschen in der Immersionsflüssigkeit in dem Raum gesteuert werden können. Alternativ dazu kann das erste Objekt mit der Immersionsflüssigkeit in einem Zufuhrkanal oberhalb des Raums in Kontakt stehen. Auf diese Weise kann verhindert werden, dass zu hohe elektrische Spannungsfelder in dem Raum erzeugt werden, was für Sensoren in dem Raum nachteilig oder was schwierig anzuordnen sein kann, da der Raum für Objekte unter dem Projektionssystem begrenzt ist.
Es ist vorteilhaft, eine zweite Einrichtung zum Anlegen eines zweiten elektrischen Potentials an ein zweites Objekt, das mit der Immersionsflüssigkeit in Kontakt steht, zu haben. Auf diese Weise kann die Kraft auf die Bläschen verstärkt werden, da das erste elektrische Potential zum Abstoßen der Bläschen eingesetzt werden könnte, während das zweite elektrische Potential zum Anziehen der Bläschen eingesetzt werden könnte, oder umgekehrt.
Bei einer Ausführungsform kann das zweite Objekt zum endgültigen Element des Projektionssystems werden, so dass Bläschen davon angezogen und damit vom Substrat wegbewegt werden können.
Bei einer weiteren Ausführungsform bildet das erste Objekt noch eine Grenze des Raums, ist jedoch distal zu der optischen Achse der Vorrichtung angeordnet. Auf diese Weise können Bläschen von der optischen Achse der Vorrichtung wegbewegt werden, so dass die Flüssigkeit, durch die eine Abbildung tatsächlich stattfindet, im Wesentlichen bläschenfrei ist.
Festzustellen ist, dass die EP 0 834 773 A nur ein Immersionslithographiesystem offenbart (9), das kapazitive Spaltsensoren (GDL, GDR, GDC) aufweist, die, da die Sensoren einzeln steuerbar sind, insgesamt nicht als eine Einzelelektrode betrachtet werden können.
Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung eines Bauelements geschaffen worden, das folgendes umfasst:

– Projizieren eines gemusterten Strahls aus Strahlung auf einen Zielabschnitt des Substrats unter Verwendung eines Projektionssystems;
– Bereitstellen einer Immersionsflüssigkeit von einem Flüssigkeitszufuhrsystem zu einem Zwischenraum zwischen dem Projektionssystem und dem Substrat, wobei sich die Immersionsflüssigkeit mit dem Substrat in direktem Kontakt befindet; und
– Anlegen einer Kraft an Bläschen und/oder Partikel in der durch das Flüssigkeitszufuhrsystem bereitgestellten Immersionsflüssigkeit, indem eine Ladung an ein Objekt angelegt wird, dadurch gekennzeichnet, dass das Objekt eine Einzelelektrode ist, die auf eine der folgenden Arten angeordnet ist: a) so, dass der Projektionsstrahl durch den Mittelpunkt des Objekts verläuft; b) so, dass eine elektrische Kraft an Bläschen und/oder Partikel im Zwischenraum angelegt ist, die ausgerichtet ist, um die Bläschen und/oder Partikel von einer optischen Achse des Projektionssystems weg zu bewegen, und dass das erste elektrische Feld nicht so stark ist, dass es eine Trennung der Immersionsflüssigkeit bewirkt; und c) das Objekt steht in einem Zufuhrkanal (30) oberhalb des Zwischenraums mit der Immersionsflüssigkeit in Kontakt.

Obwohl in diesem Text speziell auf die Verwendung der erfindungsgemäßen Vorrichtung bei der Herstellung von integrierten Schaltungen hingewiesen werden kann, sollte klar sein, dass die hier beschriebene lithographische Vorrichtung weitere Anwendungsmöglichkeiten haben kann, wie zum Beispiel bei der Herstellung von integrierten optischen Systemen, Leit- und Erfassungsmustern für Magnetblasenspeicher, Flüssigkristall-Anzeigetafeln (LCDs), Dünnschicht-Magnetköpfen und dergleichen. Der Fachmann wird erkennen, dass im Kontext mit derartigen alternativen Anwendungsmöglichkeiten jede Benutzung der Begriffe „Wafer" oder „Die" in diesem Text jeweils durch die allgemeineren Begriffe „Substrat" bzw. „Zielabschnitt" ersetzt worden sind. Das Substrat, auf das hier Bezug genommen wird, kann vor oder nach der Belichtung in zum Beispiel einem Track (ein Tool, das gewöhnlich eine Resist-Schicht auf ein Substrat aufbringt und das belichtete Resist entwickelt) oder einem Metrologie- oder Inspektionstool bearbeitet werden. Sofern anwendbar, kann die vorliegende Offenbarung für dieses und weitere Substratbearbeitungstools verwendet werden. Ferner kann das Substrat mehr als einmal bearbeitet werden, beispielsweise um eine mehrschichtige integrierte Schaltung zu erzeugen, so dass der hier verwendete Begriff Substrat sich auch auf ein Substrat beziehen kann, das bereits mehrere bearbeitete Schichten enthält.
Die hierin verwendeten Begriffe „Strahlung" und „Strahl" umfassen alle Arten elektromagnetischer Strahlung, einschließlich ultravioletter (UV) Strahlung (z. B. mit einer Wellenlänge von 365, 248, 193, 157 bzw. 126 nm).
Der hier verwendete Begriff „Musteraufbringungseinrichtung" sollte so weit interpretiert werden, dass er sich auf eine Einrichtung bezieht, die dafür verwendet werden kann, einem Projektionsstrahl einen gemusterten Querschnitt gemäß einem Muster aufzuprägen, um so ein Muster in einem Zielabschnitt des Substrats zu erzeugen. Festzustellen ist, dass das auf den Projektionsstrahl aufgebrachte Muster einem ge wünschten Muster im Zielabschnitt des Substrats eventuell nicht genau entsprechen kann. Im allgemeinen entspricht das auf den Projektionsstrahl aufgebrachte Muster einer bestimmten Funktionsschicht in einem im Zielabschnitt erzeugten Bauelement, wie einer integrierten Schaltung.
Musteraufbringungseinrichtungen können lichtdurchlässig oder reflektierend sein. Beispiele von Musteraufbringungseinrichtungen umfassen Masken, programmierbare Spiegelfelder und programmierbare LCD-Tafeln. Masken sind in der Lithographie allgemein bekannt und umfassen binäre, wechselnde Phasenverschiebungs- und reduzierte Phasenverschiebungsmaskenarten sowie verschiedene Arten von Hybridmasken. Ein Beispiel eines programmierbaren Spiegelfeldes verwendet eine Matrixanordnung kleiner Spiegel, von denen jeder individuell geneigt werden kann, um einen eingehenden Strahl aus Strahlung in verschiedene Richtungen zu spiegeln; auf diese Weise wird der reflektierte Strahl gemustert. Bei jedem Beispiel einer Musteraufbringungseinrichtung kann die Haltekonstruktion beispielsweise ein Rahmen oder Tisch sein, der nach Wunsch fixiert oder beweglich sein kann und der sicherstellen kann, dass sich die Musteraufbringungseinrichtung in einer gewünschten Position befindet, zum Beispiel hinsichtlich des Projektionssystems. Jegliche Verwendung der Begriffe „Retikel" oder „Maske" kann hier als Synonym für den allgemeineren Begriff „Musteraufbringungseinrichtung" betrachtet werden.
Der hier verwendete Begriff „Projektionssystem" sollte so weit interpretiert werden, dass er verschiedene Arten von Projektionssystemen umfasst, die beispielsweise brechende Optiken, reflektierende Optiken, und katadioptrische Systeme umfassen, wie sie zum Beispiel für die verwendete Belichtungsstrahlung geeignet sind, oder für weitere Faktoren wie die Verwendung einer Immersionsflüssigkeit oder die Verwendung eines Vakuums. Jegliche Verwendung des Begriffes „Linse" kann hier als Synonym für den allgemeineren Begriff „Projektionssystem" betrachtet werden.
Das Beleuchtungssystem kann auch verschiedene Arten optischer Komponenten umfassen, einschließlich lichtbrechender Komponenten, reflektierender Komponen ten, und katadioptrischer Komponenten zum Leiten, Formen oder Steuern des Projektionsstrahls aus Strahlung, und derartige Komponenten können im nachfolgenden gemeinsam oder einzeln als eine „Linse" bezeichnet werden.
Die lithographische Vorrichtung kann derart sein, dass sie zwei (zweistufige) oder mehr Substrattische (und/oder zwei oder mehr Maskentische) aufweist. Bei derartigen „mehrstufigen" Maschinen können die zusätzlichen Tische parallel verwendet werden, bzw. es können an einem oder an mehreren Tischen vorbereitende Schritte durchgeführt werden, während ein oder mehrere weitere Tische für Belichtungen verwendet werden.
Ausführungsformen der Erfindung werden nun im Folgenden rein exemplarisch mit Bezug auf die begleitenden schematischen Zeichnungen beschrieben, wobei entsprechende Bezugszeichen entsprechende Teile anzeigen, und wobei:
1 eine lithographische Vorrichtung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung zeigt;
2 eine Querschnittsansicht eines Flüssigkeitszufuhrsystems gemäß einer erfindungsgemäßen Ausführungsform darstellt;
3 eine Draufsicht auf das Flüssigkeitszufuhrsystem von 2 darstellt;
4 eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt; und
5 eine weitere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt.
AUSFÜHRUNGSFORMEN
1 ist eine schematische Darstellung einer lithographischen Vorrichtung gemäß einer speziellen Ausführungsform der Erfindung. Die Vorrichtung umfasst:

• ein Beleuchtungssystem (Illuminator) IL zum Bereitstellen eines aus Strahlung (z. B. UV-Strahlung) bestehenden Projektionsstrahls PB;
• eine erste Haltekonstruktion (z. B. ein Maskentisch) MT zum Halten einer Musteraufbringungseinrichtung (z. B. eine Maske) MA, die mit einer ersten Positionierungseinrichtung PM zur genauen Positionierung der Musteraufbringungseinrichtung im Hinblick auf den Gegenstand PL verbunden ist;
• einen Substrattisch (z. B. einen Wafer-Tisch) WT zum Halten eines Substrats (z. B. ein mit einer Schutzschicht beschichteter Wafer) W, der mit einer zweiten Positioniereinrichtung zur genauen Positionierung des Substrats im Hinblick auf den Gegenstand PL verbunden ist; und
• ein Projektionssystem (z. B. eine brechende Projektionslinse) PL zum Abbilden eines auf den Projektionsstrahl PB aufgebrachten Musters durch die Musteraufbringungseinrichtung MA auf einen Zielabschnitt C (der einen oder mehrere Dies aufweist) des Substrats W.

Wie hier gezeigt, ist die Vorrichtung lichtdurchlässiger Art (d. h. sie verwendet eine durchlässige Maske). Alternativ kann die Vorrichtung auch reflektierender Art sein (d. h. sie verwendet ein programmierbares Spiegelfeld der vorstehend genannten Art).
Der Illuminator IL empfängt einen Strahl aus Strahlung von einer Strahlungsquelle LA. Die Quelle und die lithographische Vorrichtung können separate Einheiten sein, zum Beispiel wenn die Quelle ein Excimer-Laser ist. In derartigen Fällen ist die Quelle nicht als Teil der lithographischen Vorrichtung zu betrachten und der Strahlungsstrahl verläuft von der Quelle LA zum Illuminator IL mit Hilfe eines Strahlzuführsystems Ex, das zum Beispiel geeignete Leitungsspiegel und/oder einen Strahlexpander aufweist. In anderen Fällen kann die Quelle ein integraler Teil der Vorrichtung sein, zum Beispiel wenn die Quelle eine Quecksilberlampe ist. Die Quelle LA und der Illuminator IL können, auf Wunsch gemeinsam mit dem Strahlzuführsystem Ex, als Strahlungssystem bezeichnet werden.
Der Illuminator IL kann Anpassungseinrichtungen AM zum Anpassen der Winkelintensitätsverteilung des Strahls umfassen. Im allgemeinen kann wenigstens der äußere und/oder innere radiale Umfang (gewöhnlich jeweils als σ-innen und σ-außen bezeichnet) der Intensitätsverteilung in einer Pupillenebene des Illuminators angepasst werden. Darüber hinaus kann der Illuminator IL im allgemeinen verschiedene weitere Komponenten enthalten, wie einen Integrator IN und einen Kondensor CO. Der Illuminator stellt einen konditionierten Strahl aus Strahlung bereit, der als der Projektionsstrahl PB bezeichnet wird, der in seinem Querschnitt eine gewünschte Gleichförmigkeit und Intensitätsverteilung aufweist.
Der Projektionsstrahl PB fällt auf die Maske MA auf, die auf dem Maskentisch MT gehalten wird. Nachdem er die Maske MA durchquert hat, läuft der Strahl PB durch die Linse PL, die den Strahl auf einen Zielabschnitt C des Substrats W fokussiert. Mit Hilfe der zweiten Positioniereinrichtung PW und eines Positionssensors IF (z. B. einer interferometrischen Vorrichtung) kann der Substrattisch WT genau bewegt werden, zum Beispiel um unterschiedliche Zielabschnitte C im Weg des Strahls PB zu positionieren. Auf gleiche Weise kann die erste Positioniereinrichtung PM und ein weiterer Positionssensor (der in 1 nicht explizit dargestellt ist) verwendet werden, um die Maske MA im Hinblick auf den Weg des Strahls PB genau zu positionieren, zum Beispiel nachdem die Maske MA mechanisch von einer Maskenbibliothek geholt worden ist oder während einer Abtastung. Im allgemeinen wird die Bewegung der Objekttische MT, WT mit Hilfe eines langhubigen Moduls (Grobpositionierung) und eines kurzhubigen Moduls (Feinpositionierung) durchgeführt, die Teil der Positioniervorrichtungen PM und PW sind. Allerdings kann im Falle eines Steppers (im Gegensatz zu einem Scanner) der Maskentisch MT nur mit einem kurzhubigen Betätigungselement verbunden werden, oder er kann fixiert sein. Die Maske MA und das Substrat W können unter Verwendung von Maskenausrichtmarken M1, M2 und Substratausrichtmarken P1, P2 ausgerichtet werden.
Die gezeigte Vorrichtung kann auf folgende bevorzugte Betriebsarten eingesetzt werden:

1) Im Step-Modus werden der Maskentisch MT und der Substrattisch WT im wesentlichen stationär gehalten, während ein ganzes auf den Projektionsstrahl aufgebrachtes Muster in einem Schritt (d. h. einer einzelnen statischen Belichtung) auf einen Zielabschnitt C projiziert wird. Der Substrattisch WT wird dann in X- und/oder Y-Richtung verschoben, so dass ein anderer Zielabschnitt C belichtet werden kann. Im Step-Modus ist die Größe des in einer einzigen statischen Belichtung mit einer Abbildung versehenen Zielabschnitts C durch die maximale Größe des Belichtungsfeldes begrenzt.
2) Im Scan-Modus werden der Maskentisch MT und der Substrattisch WT synchron abgetastet, während ein auf den Projektionsstrahl aufgebrachtes Muster auf einen Zielabschnitt C projiziert wird (d. h. eine einzelne dynamische Belichtung). Geschwindigkeit und Richtung des Substrattisches WT relativ zum Maskentisch MT sind bestimmt durch die Verkleinerungs-/Vergrößerungs- und Bildumkehrcharakteristika des Projektionssystems PL. Im Scan-Modus ist die Breite (in Nichtabtastrichtung) des Zielabschnitts bei einer einzelnen dynamischen Belichtung durch die maximale Größe des Belichtungsfeldes begrenzt, wohingegen die Länge der Abtastbewegung die Höhe (in Abtastrichtung) des Zielabschnitts bestimmt.
3) In einem weiteren Modus wird der Maskentisch MT im wesentlichen stationär gehalten und hält eine programmierbare Musteraufbringungseinrichtung, und der Substrattisch WT wird bewegt bzw. abgetastet, während ein auf den Projektionsstrahl aufgebrachtes Muster auf einen Zielabschnitt C projiziert wird. In diesem Modus wird im allgemeinen eine gepulste Strahlungsquelle verwendet, und die programmierbare Musteraufbringungseinrichtung wird nach Wunsch nach jeder Bewegung des Substrattisches WT oder zwischen sukzessiven Strahlungspulsen während einer Abtastung aktualisiert. Dieser Betriebsmodus kann leicht auf maskenlose Lithographie angewendet werden, bei der eine programmierbare Musteraufbringungseinrichtung, wie ein programmierbares Spiegelfeld der vorstehend erwähnten Art, verwendet wird.

Kombinationen und/oder Variationen der vorstehend beschriebenen Verwendungsmodi können ebenfalls angewendet werden.
Die vorliegende Erfindung ist auf jede Art von Flüssigkeitszufuhrsystem anwendbar. Das Zufuhrsystem kann zum Zuführen jeder Art von Immersionsflüssigkeit sein und kann jede Art von System zum Einschließen der Immersionsflüssigkeit zwischen dem Projektionssystem PL und dem Substrat W verwenden.
4 stellt eine Art von Flüssigkeitseinschlusssystem dar, obwohl die Erfindung auf diese Ausführungsform nicht begrenzt ist. Beispielsweise könnte die vorliegende Erfindung auf die Flüssigkeitszufuhrsysteme von 2 und 3 angewendet werden.
Das Flüssigkeitszufuhrsystem von 4 enthält ein Barriereelement 10, das unter dem und um das endgültige Element 20 herum des Projektionssystems PL angeordnet ist. Die Flüssigkeit wird in den Raum 5 unterhalb des Projektionssystems und innerhalb des Barriereelements 10 gebracht. Das Barriereelement 10 verläuft vorzugsweise etwas oberhalb des endgültigen Elements des Projektionssystems PL. Optional kann eine Abdichteinrichtung zwischen dem Boden des Barriereelements 10 und dem Substrat W vorgesehen sein. Diese Abdichteinrichtung kann zum Beispiel eine Gasdichtung oder eine hydrostatische Dichtung sein. Das Barriereelement 10 kann von der Projektionslinse PL oder dem Basisrahmen der Vorrichtung oder auf jede andere Weise gehalten werden, die das Halten seines eigenen Gewichts auf dem Substrat W mit einschließt.
Immersionsflüssigkeit wird dem Raum zwischen dem Projektionssystem PL und dem Substrat W durch eine Leitung 30 zugeführt. Dann wird die Immersionsflüssigkeit aus dem Raum entfernt. Dieses Entfernen von Flüssigkeit ist nicht dargestellt, kann jedoch auf jede Weise erfolgen, zum Beispiel über eine Unterdruckquelle.
Mikrobläschen und kleine Partikel können in der Immersionsflüssigkeit vorhanden sein und können, sofern sie sich während der Abbildung nahe der Oberfläche des Substrats W befinden, die Qualität des projizierten Bildes und des daraus resultierenden Produkts negativ beeinflussen. Die vorliegende Erfindung befasst sich mit diesem Gesichtspunkt aufgrund der Entdeckung der Bergbauindustrie, dass kleine Festpartikel in einer Flüssigkeit an Bläschenoberflächen haften. Man hat festgestellt, dass elektrische Kräfte zwischen Bläschen in Mikrometergröße und den Festpartikeln eine wichtige Rolle bei der Adhäsion spielen. Man hat festgestellt, dass Bläschen in einer Flüssigkeit an ihrer Oberfläche ein elektrokinetisches (oder Zeta-) Potential aufweisen, was zu einer Potentialdifferenz zwischen der Oberfläche des Bläschens und der vollständig zerfallenen Ionenkonzentration in der Flüssigkeitsmenge führt. Dies ist gilt auch für kleine Partikel.
Bei der vorliegenden Erfindung wird eine Stromquelle bzw. Spannungsversorgung V (bzw. ein Generator oder ein Anschluss für Ladung, Spannung, elektrisches Feld oder Potentialdifferenz) verwendet, um ein elektrisches Potential an ein oder mehrere Objekte der Immersionsvorrichtung anzulegen. Das Arbeitsprinzip besteht darin, dass bei erforderlicher Abstoßung eine Potentialdifferenz zwischen der vollständig zerfallenen Ionenkonzentration der Flüssigkeit und dem Objekt erzeugt wird, die die gleiche Polarität aufweist wie die Potentialdifferenz zwischen der vollständig zerfallenen Ionenkonzentration in der Flüssigkeitsmenge und der Oberfläche des Bläschens. Wenn eine Anziehung zwischen dem Objekt und dem Bläschen erfordert ist, sollte die Potentialdifferenz die gleiche Polarität aufweisen. Auf diese Weise können auf den Bläschen Kräfte zu den Objekten (Elektroden), die mit der Immersionsflüssigkeit in Kontakt stehen, hin bzw. von diesen hinweg erzeugt werden.
In 4 ist an mehrere verschiedene Objekte ein Potential bzw. eine Ladung angelegt. Die vorliegende Erfindung arbeitet mit nur einem derartigen Objekt und auch mit jeder Kombination von Objekten, und es können in der Tat auch andere nicht dargestellte ebenfalls oder alternativ dazu verwendet werden.
Bei Reinwasser, dem vielversprechendsten Kandidaten für die Verwendung als eine Immersionsflüssigkeit bei einer Projektionsstrahlwellenlänge von 193 nm, ist festgestellt worden, dass das Oberflächenpotential von μm-Bläschen ca. –50 mV beträgt. Dieses Potential variiert mit der Bläschengröße und auch mit der Art der Immersionsflüssigkeit. Jedoch können die gleichen Prinzipien wie die hier beschriebenen für andere Immersionsflüssigkeiten und Bläschengrößen verwendet werden und die Erfindung ist auf diese voll anwendbar. Es können der Immersionsflüssigkeit Zusätze zugefügt werden, um den Effekt des Oberflächenpotentials zu ändern. CaCl₂ und NaCl sind für diesen Zweck geeignete Kandidat-Zusätze.
In 4 sind sechs verschiedene Objekte dargestellt, an die ein Potential bzw. eine Spannung oder Ladung angelegt werden könnte. Vorzugsweise sind diese Objekte mit der Immersionsflüssigkeit in Kontakt, auch wenn dies im Prinzip nicht erforderlich ist. Eines dieser Objekte ist das Substrat W, das vorzugsweise die gleiche Polarität elektrischen Potentials erhalten hat, wie das elektrische Potential der Oberfläche der Bläschen. Auf diese Weise wirkt eine Kraft auf die Bläschen direkt vom Substrat W hinweg, so dass ihre Wirkung auf das projizierte Bild auf ein Minimum reduziert ist. In Kombination mit einem Negativpotential auf das Substrat W, oder durch sich selbst, kann das endgültige Element des Projektionssystems oder ein Objekt nahe dem endgültigen Element 20 des Projektionssystems PL ein Potential erhalten, dessen Polarität dem Potential der Oberfläche der Bläschen entgegengesetzt ist. Dadurch entsteht der Effekt, dass die Bläschen zum endgültigen Element 20 des Projektionssystems PL hinbewegt und dadurch vom Substrat W wegbewegt werden. Die Form des Objekts (z. B. Elektrode) dicht am endgültigen Element 20 des Projektionssystems PL könnte jede Form sein. Sie könnte plattenförmig oder rund sein, so dass der Projektionsstrahl PB durch den Mittelpunkt des Objekts hindurchläuft.
Alternativ könnten die Objekte, die zu laden sind oder an die eine Spannung anzulegen ist, an einer Oberfläche des Barriereelements 10 befestigt werden. In 4 sind diese Objekte an der Innenfläche des Barriereelements 10 befestigt. Wie dargestellt, befinden sich zwei Elektroden 12, 14 je an gegenüber liegenden Seiten des Barriereelements und weisen entgegengesetztes Potential auf. Auf diese Weise könnten die Bläschen zu einer der Elektroden 12, 14 gezogen werden, eventuell in die Richtung eines Immersionsflüssigkeitsausgangs. Alternativ können ein oder mehrere Objekte um die Innenseite des Abdichtelements 10 (in Kontakt mit der Immersionsflüssigkeit) vorgesehen sein, das/die ein Potential aufweist/aufweisen, dessen Polarität sich von der Polarität des Potentials der Oberfläche der Bläschen unterscheidet. Auf diese Weise werden Bläschen in der Immersionsflüssigkeit im Raum 5 zwischen dem endgültigen Element 20 des Projektionssystems PL und dem Substrat W von der optischen Achse der Vorrichtung weggezogen, wodurch der Weg des Projektionsstrahls PB zum Substrat W im Wesentlichen nicht von Bläschen behindert wird.
Eine weitere Stelle für die Verwendung der vorliegenden Erfindung befindet sich oberhalb des Raums 5 zwischen dem endgültigen Element 20 des Projektionssystems PL und dem Substrat W im Flüssigkeitszufuhrsystem. In diesem Fall erzeugen, während die Immersionsflüssigkeit durch Leitungen 30 und durch ein Gehäuse 40 strömt, entgegengesetzt geladene und gegenüberliegende Platten (z. B. Elektroden) 42, 44 eine Kraft auf die Bläschen, die wirkt, um dann, wenn sich die Immersionsflüssigkeit im Raum 5 befindet, die Bläschen vom Substrat W weiter wegzubewegen, als es der Fall wäre, wenn das elektrische Feld nicht oberhalb des Raums 5 angelegt ist. Die Immersionsflüssigkeit mit einer hohen Bläschendichte, d. h. nahe der Elektrode 44, könnte sogar entfernt und dem Raum 5 nicht zugeführt werden. Die entfernte Flüssigkeit könnte einem Bläschenentfernungsverfahren ausgesetzt werden, bevor sie in das Flüssigkeitszufuhrsystem zurückgeführt wird.
Bei allen vorstehenden Beispielen gilt: je höher die durch den Spannungsgenerator V angelegte Spannung ist, umso größer ist die Kraft auf die Bläschen. Das Potential auf die Objekte sollte nicht so stark sein, dass eine Trennung der Immersionsflüssigkeit hervorgerufen wird, sollte jedoch stark genug sein, eine derartige Kraft auf die Bläschen auszuüben, dass die vorliegende Erfindung effektiv ist. Bei einer Immersionsflüssigkeit, die hauptsächlich aus Wasser besteht, betragen typische Potentialdifferenzen, die an die Objekte angelegt werden, 5 mV bis 5 V, vorzugsweise 10 mV bis 500 mV. Ein elektrisches Feld von 5 mV/mm bis 500 mV/mm aufgrund der Anwendung des Potentials wird vorgezogen.
In 5 ist eine zweite Stromquelle/Spannungsversorgung/ein Generator oder ein Anschluss für Ladung/Spannung/ein elektrisches Feld oder eine Potentialdifferenz V2 vorgesehen. Die zweite Stromquelle V2 liefert oder erzeugt ein zweites elektrisches Potential, dessen Polarität dem elektrischen Potential entgegengesetzt ist, das durch die Stromquelle V geliefert oder erzeugt wird. Das zweite elektrische Potential kann die gleiche Polarität aufweisen, wie das elektrokinetische Potential einer Oberfläche der Bläschen und/oder Partikel in der Immersionsflüssigkeit. Auch wenn die Stromquelle V gezeigt ist, wie sie das elektrische Potential an Objekte 12, 20, 42, 44 anlegt, und die zweite Stromquelle V2 gezeigt ist, wie sie das zweite elektrische Potential an Objekte W, 14 anlegt, ist festzustellen, dass die erste und die zweite Stromquelle V, V2 elektrische Potentiale in jeglicher Kombination an die Objekte anlegen können.
Obwohl spezielle Ausführungsformen der Erfindung vorstehend beschrieben worden sind, ist festzustellen, dass die Erfindung auch anders als beschrieben durchgeführt werden kann. Die Beschreibung soll die Erfindung nicht eingrenzen. Die Erfindung ist durch die Ansprüche definiert.

Claims

Lithographische Vorrichtung, mit: – einem Beleuchtungssystem (IL) zum Bereitstellen eines Projektionsstrahls (PB) aus Strahlung; – einer Haltekonstruktion (MT) zum Halten einer Musteraufbringungseinrichtung (MA), wobei die Musteraufbringungseinrichtung (MA) dazu dient, den Projektionsstrahl (PB) in seinem Querschnitt mit einem Muster zu versehen; – einem Substrattisch (WT) zum Halten eines Substrats (W); – einem Projektionssystem (PL) zum Projizieren des gemusterten Strahls auf einen Zielabschnitt des Substrats (W); – einer Immersionsflüssigkeit zum Füllen eines Zwischenraums (5) zwischen dem Projektionssystem (PL) und dem Substrat (W) zumindest teilweise, wobei der Zwischenraum (5) derart ist, dass sich bei Benutzung die Immersionsflüssigkeit in direktem Kontakt mit dem Substrat befindet, und einem Flüssigkeitszufuhrsystem zum Zuführen der Immersionsflüssigkeit; dadurch gekennzeichnet, dass die lithographische Vorrichtung umfasst: – eine Stromquelle (V), die angeordnet ist, um eine erste elektrische Spannung an ein erstes Objekt derart anzulegen, dass ein erstes elektrisches Feld durch die vom Flüssigkeitszufuhrsystem zugeführte Immersionsflüssigkeit aufgebaut wird, um Blasen und/oder Partikel in der Immersionsflüssigkeit zu bewegen, wobei das erste Objekt eine Einzelelektrode ist, die auf eine der folgenden Arten angeordnet ist: a) so, dass der Projektionsstrahl (PB) durch den Mittelpunkt des ersten Objekts verläuft; b) so, dass das erste elektrische Feld derart ist, dass es eine Kraft anlegt, die ausgerichtet ist, um Blasen und/oder Partikel in der Immersionsflüssigkeit in dem Zwischenraum (5) von einer optischen Achse des Projektionssystems (PL) weg zu bewegen, und dass das erste elektrische Feld nicht so stark ist, dass es eine Trennung der Immersionsflüssigkeit bewirkt; und c) das erste Objekt steht in einem Zufuhrkanal oberhalb des Zwischenraums mit der Immersionsflüssigkeit in Kontakt.
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei das erste Objekt mit der Immersionsflüssigkeit in Kontakt steht.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das erste elektrische Feld wirkt, um eine Kraft auf Blasen und/oder Partikel in der Immersionsflüssigkeit in eine Richtung weg vom Substrat (W) auszuüben.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, ferner mit einer zweiten Einrichtung zum Anlegen eines zweiten elektrischen Feldes über die Immersionsflüssigkeit.
Vorrichtung nach Anspruch 4, wobei die Polarität des ersten elektrischen Feldes der des zweiten elektrischen Feldes entgegengesetzt ist.
Vorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, wobei das zweite elektrische Feld über die Immersionsflüssigkeit im Zwischenraum (5) angelegt wird.
Vorrichtung nach Anspruch 4, 5 oder 6, wobei das zweite elektrische Feld über die Immersionsflüssigkeit außerhalb des Zwischenraums (5) angelegt wird.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 7, wobei das zweite elektrische Feld an ein zweites Objekt angelegt wird.
Vorrichtung nach Anspruch 8, wobei das zweite Objekt eine Grenze zum Zwischenraum (5) bildet.
Vorrichtung nach Anspruch 8 oder 9, wobei das zweite Objekt mit der Immersionsflüssigkeit in einem Zufuhrkanal (30) oberhalb des Zwischenraums (5) in Kontakt steht.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das erste elektrische Feld wirkt, um eine Kraft auf Blasen und/oder Partikel in der Immersionsflüssigkeit in eine derartige Richtung auszuüben, dass die Blasen und/oder Partikel, dann, wenn sie sich im Zwischenraum (5) befinden, weiter vom Substrat (W) entfernt sein werden, wie wenn kein elektrisches Feld angelegt wurde.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die erste elektrische Spannung zwischen ±5 mV und ±5 V, vorzugsweise zwischen 10 mV und 500 mV, liegt.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die erste elektrische Spannung wirkt, um ein elektrisches Feld auf bis zu 500 mV/mm aufzubauen.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei sich die Polarität der ersten elektrischen Spannung von der Polarität der elektrokinetischen Spannung der Oberfläche von Blasen und/oder Partikeln in der Immersionsflüssigkeit unterscheidet.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 14, wenn sie von Anspruch 4 abhängen, wobei die Polarität der zweiten elektrischen Spannung der Polarität der elektrokinetischen Spannung von Blasen und/oder Partikeln in der Immersionsflüssigkeit gleich ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 15, wobei das erste Objekt auf der optischen Achse der Vorrichtung liegt.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 16, wobei das erste Objekt eine Grenze des Zwischenraums (5) bildet und distal von der optischen Achse der Vorrichtung angeordnet ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 17, wobei das erste Objekt auf einem Barriereelement (10) angeordnet ist, das sich entlang wenigstens eines Teils der Grenze des Zwischenraums (5) erstreckt.
Verfahren zur Herstellung eines Bauelements, das folgendes umfasst: – Projizieren eines gemusterten Strahls aus Strahlung auf einen Zielabschnitt des Substrats (W) unter Verwendung eines Projektionssystems (PL); – Bereitstellen einer Immersionsflüssigkeit von einem Flüssigkeitszufuhrsystem zu einem Zwischenraum (5) zwischen dem Projektionssystem (PL) und dem Substrat (W), wobei sich die Immersionsflüssigkeit mit dem Substrat in direktem Kontakt befindet; gekennzeichnet durch: – Anlegen einer Kraft an Blasen und/oder Partikel in der durch das Flüssigkeitszufuhrsystem zugeführten Immersionsflüssigkeit, indem eine Ladung an ein Objekt angelegt wird, wobei das Objekt eine Einzelelektrode ist, die auf eine der folgenden Arten angeordnet ist: d) so, dass der Projektionsstrahl (PB) durch den Mittelpunkt des Objekts verläuft; e) so, dass eine elektrische Kraft an Blasen und/oder Partikel im Zwischenraum (5) angelegt ist, die ausgerichtet ist, um die Blasen und/oder Partikel von einer optischen Achse des Projektionssystems (PL) weg zu bewegen, und dass das erste elektrische Feld nicht so stark ist, dass es eine Trennung der Immersionsflüssigkeit bewirkt; und f) das Objekt steht in einem Zufuhrkanal (30) oberhalb des Zwischenraums (5) mit der Immersionsflüssigkeit in Kontakt.
Verfahren nach Anspruch 19, wobei das Objekt eine Grenze des Zwischenraums bildet.