特許 6242925 浸液蒸発作用の低い光学結像

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6242925

(24)【登録日】2017年11月17日

(45)【発行日】2017年12月6日

(54)【発明の名称】浸液蒸発作用の低い光学結像

(51)【国際特許分類】

   G03F 7/20 20060101AFI20171127BHJP

【ＦＩ】

   G03F7/20 521

【請求項の数】31

【外国語出願】

【全頁数】16

(21)【出願番号】特願2016-20343(P2016-20343)

(22)【出願日】2016年2月5日

(62)【分割の表示】特願2014-36054(P2014-36054)の分割

【原出願日】2010年5月4日

(65)【公開番号】特開2016-128920(P2016-128920A)

(43)【公開日】2016年7月14日

【審査請求日】2016年3月4日

(31)【優先権主張番号】61/175,072

(32)【優先日】2009年5月4日

(33)【優先権主張国】US

(31)【優先権主張番号】0907864.3

(32)【優先日】2009年5月7日

(33)【優先権主張国】GB

(73)【特許権者】

【識別番号】503263355

【氏名又は名称】カール・ツァイス・エスエムティー・ゲーエムベーハー

(74)【代理人】

【識別番号】100147485

【弁理士】

【氏名又は名称】杉村 憲司

(72)【発明者】

【氏名】ステファン ジクス

【審査官】 赤尾 隼人

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００９−１４１３５７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 国際公開第２００５／０２０２９８（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 特開２００８−２３５６２０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 国際公開第２００８／０５３９１８（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 特開２００９−０３８３０１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 国際公開第２００７／１２８８３５（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 特開２００７−２２７５８０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００７−１９４６１３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特表２００７−５２２５０８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 国際公開第２００６／１３７４１０（ＷＯ，Ａ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０１Ｌ ２１／０２７

Ｇ０３Ｆ ７／２０

Ｇ０２Ｂ ２７／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

光学結像プロセスで使用するための光学素子であって、
光学素子本体と、
第１表面領域と、
第２表面領域と、
を備え、
前記第１表面領域は、前記光学結像プロセス中に電場に反応する浸液で濡れるようになっており、
少なくとも１つの導電素子が、前記第１表面領域及び前記第２表面領域の少なくとも一方の領域で前記光学素子本体に機械的に接続されており、
前記少なくとも１つの導電素子を、前記電場の発生に関与するよう構成し、
前記少なくとも１つの導電素子を、前記第１表面領域の領域に位置付け、
前記電場を、引力が前記浸液のうち前記第２表面領域に偶発的に接触した部分と前記少なくとも１つの導電素子との間で作用するよう構成した、光学素子。

【請求項2】

請求項１に記載の光学素子において、前記少なくとも１つの導電素子を帯電させて前記電場として静電場を発生させる、光学素子。

【請求項3】

請求項１又は２に記載の光学素子において、前記第２表面領域の少なくとも一部は、疎水性コーティングがなされている、光学素子。

【請求項4】

請求項１〜３のいずれか１項に記載の光学素子において、
前記少なくとも１つの導電素子は、第３表面領域を有し、
該第３表面領域は、前記結像プロセス中に前記浸液に面し、
少なくとも１つのカバー素子が、少なくとも前記第３表面領域を覆い、
前記少なくとも１つのカバー素子は、電気絶縁性及び親水性の少なくとも一方である、光学素子。

【請求項5】

請求項４に記載の光学素子において、前記少なくとも１つの導電素子は、前記電気絶縁性のカバー素子に完全に埋め込まれている、光学素子。

【請求項6】

請求項４又は５に記載の光学素子において、前記少なくとも１つの導電素子は、前記光学素子本体の下部エッジを覆って広がる、光学素子。

【請求項7】

請求項６に記載の光学素子において、前記少なくとも１つの導電素子は、前記光学素子本体の下部表面上に広がる、光学素子。

【請求項8】

請求項７に記載の光学素子において、前記光学素子本体の下部表面は、前記光学結像プロセス中に投影光ビームが貫通するように構成されている、光学素子。

【請求項9】

請求項７又は８に記載の光学素子において、前記下部表面は、前記光学結像プロセス中に被露光基板の上面に対して平行配置となるよう構成されている、光学素子。

【請求項10】

請求項４〜９のいずれか１項に記載の光学素子において、前記少なくとも１つのカバー素子は、二酸化ケイ素（ＳｉＯ_２）、酸化アルミニウム（Ａｌ_２Ｏ_３）、酸化ハフニウム（ＨｆＯ_２）、五酸化タンタル（Ｔａ_２Ｏ_５）からなる材料群から選択される少なくとも１つの材料を含む、光学素子。

【請求項11】

請求項１〜１０のいずれか１項に記載の光学素子において、
他の導電素子を、前記第２表面領域の領域に位置付け、
電場を、反発力が前記浸液のうち前記第２表面領域に偶発的に接触した部分と前記少なくとも１つの導電素子との間で斥力として作用するよう構成した、光学素子。

【請求項12】

請求項１１に記載の光学素子において、前記第１表面領域の少なくとも一部は、親水性コーティングがなされている、光学素子。

【請求項13】

請求項１１又は１２に記載の光学素子において、
前記他の導電素子は、第３表面領域を有し、
該第３表面領域は、前記結像プロセス中に前記浸液の前記部分に偶発的に接触し、
少なくとも１つのカバー素子が、少なくとも前記第３表面領域を覆い、
前記少なくとも１つのカバー素子は、電気絶縁性及び疎水性の少なくとも一方である、光学素子。

【請求項14】

請求項１３に記載の光学素子において、前記他の導電素子は、前記電気絶縁性のカバー素子に完全に埋め込まれている、光学素子。

【請求項15】

請求項１１〜１４のいずれか１項に記載の光学素子において、前記他の導電素子は、前記光学素子本体のエッジを覆って広がる、光学素子。

【請求項16】

請求項１５に記載の光学素子において、前記他の導電素子は、前記光学素子本体の水平方向表面上に広がる、光学素子。

【請求項17】

請求項１〜１６のいずれか１項に記載の光学素子において、前記少なくとも１つの導電素子は、クロム（Ｃｒ）、アルミニウム（Ａｌ）、ハフニウム（Ｈｆ）、チタン（Ｔｉ）、ニッケル（Ｎｉ）からなる材料群から選択される少なくとも１つの材料を含む、光学素子。

【請求項18】

光学結像プロセスで使用するための光学構成体であって、
請求項１〜１７のいずれか１項に記載の前記光学素子と、
液浸区域と、
前記少なくとも１つの導電素子を含む撥液装置と、
を備える、光学構成体。

【請求項19】

請求項１８に記載の光学構成体において、
前記液浸区域は、前記光学結像プロセス中に前記光学素子に隣接して位置して浸液を充填されており、
前記第１表面領域は、前記光学結像プロセス中に前記浸液で濡れており、
前記撥液装置は、前記少なくとも１つの導電素子を使用して、前記光学結像プロセス中に少なくとも一時的に前記第２表面領域で電場を発生させ、
前記電場は、前記浸液のうち前記第２表面領域に偶発的に接触しており前記電場に反応する部分に対して反発力を引き起こすようになっており、
前記反発力は、前記浸液の前記部分を前記第２表面領域から取り払う方向を有する、光学構成体。

【請求項20】

請求項１９に記載の光学構成体において、前記電場は静電場である、光学構成体。

【請求項21】

請求項１８〜２０のいずれか１項に記載の光学構成体において、前記撥液装置は、前記光学素子以外のさらに別のコンポーネントに機械的に接続した少なくとも１つの導電素子を備える、光学構成体。

【請求項22】

請求項１８〜２１のいずれか１項に記載の光学構成体において、
前記撥液装置は、少なくとも１つの電場発生装置を含み、
該電場発生装置を、前記少なくとも１つの導電素子に少なくとも一時的に電気的に接触させる、光学構成体。

【請求項23】

請求項１８〜２２のいずれか１項に記載の光学構成体において、
前記撥液装置は、少なくとも１つの電場発生装置を含み、
該電場発生装置は、前記光学結像プロセス中に少なくとも一時的に、前記少なくとも１つの導電素子を使用して、第１電場を発生させ、
該電場発生装置は、前記光学結像プロセス中に少なくとも一時的に第２電場を発生させ、
該第２電場は、前記第１電場に対する前記浸液の反応性を少なくとも高めるために、第１作用及び第２作用の少なくとも一方を提供し、
前記第１作用は、少なくとも前記浸液のうち前記第２表面領域に偶発的に接触した部分の電気分極であり、
前記第２作用は、少なくとも前記浸液のうち前記第２表面領域に偶発的に接触した部分の帯電である、光学構成体。

【請求項24】

マイクロリソグラフィ用の光学結像装置であって、
照明装置と、
投影パターンを備えるマスクを収容するマスク装置と、
光学素子群を備える光学投影装置と、
基板を収容する基板装置と、
を備え、前記照明装置は、前記投影パターンを照明し、
前記光学素子群は、前記投影パターンを前記基板に投影し、
前記光学投影装置は、請求項１８〜２３のいずれか１項に記載の光学構成体をさらに備える、光学結像装置。

【請求項25】

光学結像プロセス中の光学素子の表面における液体蒸発作用を低減する方法であって、
請求項１〜１７のいずれか１項に記載の光学素子及び浸液を設けることを含み、
前記光学素子は、第１表面領域及び第２表面領域を有し、
前記第１表面領域は、前記光学結像プロセス中に前記浸液で濡れており、
前記光学結像プロセス中に少なくとも一時的に、前記第２表面領域で電場を発生させ、
前記電場は、前記浸液のうち前記第２表面領域に偶発的に接触しており前記電場に反応する部分に対して反発力を引き起こすようになっており、
前記反発力は、前記浸液の前記部分を前記第２表面領域から取り払う方向を有する、方法。

【請求項26】

請求項２５に記載の方法において、前記電場は静電場である、方法。

【請求項27】

請求項２５又は２６に記載の方法において、
前記電場を、少なくとも１つの導電素子を使用して発生させ、
該少なくとも１つの導電素子を、前記光学素子に隣接して位置付ける、方法。

【請求項28】

請求項２７に記載の方法において、
前記少なくとも１つの導電素子を、前記第１表面領域の領域に位置付け、
前記電場を、前記反発力が前記浸液のうち前記第２表面領域に偶発的に接触した前記部分と前記少なくとも１つの導電素子との間で引力として作用するよう発生させる、方法。

【請求項29】

請求項２７又は２８に記載の方法において、
前記少なくとも１つの導電素子を、前記第２表面領域の領域に位置付け、
前記電場を、前記反発力が前記浸液のうち前記第２表面領域に偶発的に接触した前記部分と前記少なくとも１つの導電素子との間で斥力として作用するよう発生させる、方法。

【請求項30】

請求項２７〜２９のいずれか１項に記載の方法において、少なくとも一時的に、前記少なくとも１つの導電素子を電気接続させて前記電場を発生させる、方法。

【請求項31】

請求項２５〜３０のいずれか１項に記載の方法において、
前記電場は第１電場であり、
前記光学結像プロセス中に少なくとも一時的に、第２電場を発生させ、
該第２電場は、前記第１電場に対する前記浸液の反応性を少なくとも高めるために、第１作用及び第２作用の少なくとも一方を提供し、
前記第１作用は、少なくとも前記浸液のうち前記第２表面領域に偶発的に接触した前記部分の電気分極であり、
前記第２作用は、少なくとも前記浸液のうち前記第２表面領域に偶発的に接触した前記部分の帯電である、方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、光学結像構成体（arrangement）に関する。本発明は、超小型電子回路の作
製に使用するマイクロリソグラフィに関連して使用することができる。したがって、本発
明はさらに、特にかかる光学結像構成体を使用して実施することができる光学結像装置に
関する。

【背景技術】

【0002】

特にマイクロリソグラフィの分野では、高精度を有するコンポーネントの使用だけでな
く、結像装置のコンポーネント、例えばレンズ、ミラー、及び回折格子等の光学素子の幾
位置及び何学的形状を動作中に可及的に不変に保つことで、それに対応して高い結像品質
を得るようにする必要がある。精度に関する厳しい要件（数ナノメートル以下の大きさと
する）は、それでもなお、製造する超小型電子回路の小型化を推進するために超小型電子
回路の作製で使用する光学系の分解能を小さくすることが必要であり続ける結果として生
じる。

【0003】

高分解能を得るためには、５ｎｍ〜２０ｎｍ近傍（通常は約１３ｎｍ）の作動波長で極
ＵＶ（ＥＵＶ）範囲において作動する系の場合のように、使用する光の波長を減らしても
よく、又は使用する投影系の開口数を増やしてもよい。開口数の値を著しく大きくして１
を超えるようにする１つの可能性は、いわゆる液浸系で実現され、１よりも大きな屈折率
を有する液浸媒体を、通常は投影系の最終光学素子と被露光基板との間に配置する。開口
数をさらに大きくすることは、特に高い屈折率を有する光学素子で可能である。

【0004】

いわゆる単一（single）液浸系では、液浸素子（すなわち、少なくとも一部が浸漬状態
で液浸媒体に接触する光学素子）は、通常は被露光基板の最も近くに位置する最終光学素
子であることが理解されよう。ここで、液浸媒体は、通常はこの最終光学素子及び基板に
接触する。いわゆる二重（double）液浸系では、液浸素子は、必ずしも最終光学素子、す
なわち基板の最も近くに位置する光学素子である必要はない。こうした二重又は多重（mu
ltiple）液浸系では、液浸素子を１つ又は複数のさらに他の光学素子により基板から分離
することもできる。この場合、液浸素子を少なくとも部分的に浸漬させる液浸媒体を、例
えば光学系の２つの光学素子間に配置することができる。

【0005】

作動波長を減らすとともに開口数を大きくすると、使用する光学素子の位置決め精度及
び寸法精度に関する要件が動作全体にわたってより厳しくなるだけではない。当然ながら
、光学構成体全体の結像誤差の最小化に関する要件も増す。

【0006】

各光学素子の変形及びそれにより生じる結像誤差は、こうした状況で特に重要である。
より詳細には、光学素子に接触する浸液の蒸発作用が大きな熱擾乱を光学素子に導入する
ことで、光学素子内の比較的大きな局所温度勾配につながり得ることが判明した。これら
の大きな局所温度勾配は、光学素子にかなりの応力を導入させることとなり、これがさら
に結像誤差の増加につながる。

【0007】

これらの蒸発作用が特に望ましくないのは、理想的条件下では液浸媒体で濡らすべきで
はない液浸素子の（理想的）乾燥領域である。しかしながら、現実の動作条件下では、被
露光基板がある時点で液浸素子に対して比較的高速の相対移動を行わなければならないた
め、運動エネルギーが液浸媒体に伝達されることで、浸漬浴の特定のスロッシング運動が
生じる。このスロッシング運動は、これらの乾燥領域を、浸液膜又は浸液飛散等の液浸媒
体の一部で偶発的に濡らしてしまう。これらの通常は無作為に分布しほとんど予測不可能
な膜又は飛散は、蒸発し易いことで上述のような結像誤差に対する望ましくない結果をも
たらす傾向がある。

【0008】

この問題を解決するために、液浸素子のこれらの乾燥領域に疎水性コーティングを設け
て、蒸発するほど、したがって液浸素子著しい熱擾乱を導入するほど長く液浸素子に接触
し得る浸液の量を減らすことが提案されている。しかしながら、疎水性があるにもかかわ
らず、こうしたコーティングの使用は、乾燥領域から液浸媒体を急速に除去させるために
、浸液飛散又は浸液膜に作用する重力に依存しなければならない。したがって、特に好ま
しくない幾何学的条件下では、これらの疎水性コーティングは、著しく蒸発する前に液浸
媒体を急速に除去させるのに十分でない場合がある。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0009】

したがって、本発明の目的は、上述の欠点を全く又は少なくともあまり示さない光学構
成体及び光学結像装置それぞれを提供することである。本発明のさらに別の目的は、こう
した浸液蒸発作用を少なくとも減らし、結果として結像品質を改善することである。

【課題を解決するための手段】

【0010】

本発明は、浸液のうち少なくとも液浸素子の（理想的）乾燥領域に偶発的に接触した部
分に反発力を加えるように浸液が反応する電場を使用することにより、浸液蒸発作用の低
減の改善を達成することができるという所見に基づく。電場を使用して、浸液の望ましく
ない部分を乾燥領域から素早く取り払うように反発力を容易に調整することができる。特
に、この反発力は、乾燥領域の空間的向きに関係なく得ることができる。したがって、水
平方向に向いた乾燥領域でさえも、こうした浸液膜又は浸液飛散から容易に引き離すこと
ができる。換言すれば、本発明を使用して、重力に基づく解決手段で通常は望ましい結果
が得られない条件下で、こうした浸液膜又は浸液飛散の排除を達成することさえできる。

【0011】

重力は、本発明に従って使用した電場が与える反発力を支援できることが理解されよう
。換言すれば、乾燥領域からの望ましくない浸液部分のさらなる移動が重力により少なく
とも支援されるか、又はある点を越えると重力により大部分が若しくは完全に行われる程
度に、電場から得られる反発力が浸液部分の移動を誘発又は誘導すれば十分である。

【0012】

したがって、本発明の目的は、光学素子、液浸区域、及び撥液装置（liquid repelling
device）を備える、光学結像プロセスで使用するための光学構成体である。液浸区域は
、光学結像プロセス中に光学素子に隣接して位置しており浸液を充填されている。光学素
子は、第１表面領域及び第２表面領域を有し、第１表面領域は、光学結像プロセス中に浸
液で濡れている。撥液装置は、光学結像プロセス中に少なくとも一時的に第２表面領域で
電場を発生させ、電場は、浸液のうち第２表面領域に偶発的に接触しており電場に反応す
る部分に対して反発力を引き起こすようにした。反発力は、浸液の上記部分を第２表面領
域から取り払う方向を有する。これにより、第２表面領域と浸液の上記部分との接触時間
を少なくとも短縮することで、上述のような望ましくない蒸発作用の低減をもたらす。

【0013】

本発明のさらに別の目的は、光学素子本体、第１表面領域、及び第２表面領域を備える
、光学結像プロセスで使用するための光学素子であり、第１表面領域を光学結像プロセス
中に電場に反応する浸液で濡れるよう構成する。少なくとも１つの導電素子を、第１表面
領域及び第２表面領域の少なくとも一方の領域で光学素子本体に機械的に接続し、少なく
とも１つの導電素子を、電場の発生に関与するよう構成する。

【0014】

本発明のさらに別の目的は、照明装置、投影パターンを備えるマスクを収容するマスク
装置、光学素子群を備える光学投影装置、及び基板を収容する基板装置を備える、特にマ
イクロリソグラフィ用の光学結像装置である。照明装置は投影パターンを照明し、その一
方で光学素子群は投影パターンを基板に投影する。光学投影装置は、本発明による光学構
成体をさらに備える。

【0015】

本発明のさらに別の目的は、光学素子及び浸液を提供することを含む、光学結像プロセ
ス中の光学素子の表面における液体蒸発作用を低減する方法であり、光学素子は第１表面
領域及び第２表面領域を有し、第１表面領域は光学結像プロセス中に浸液で濡れている。
光学結像プロセス中に少なくとも一時的に第２表面領域で電場を発生させ、電場は、浸液
のうち第２表面領域に偶発的に接触しており電場に反応する部分に対して反発力を引き起
こすようにした。反発力は、浸液の上記部分を第２表面領域から取り払う方向を有する。

【0016】

本発明のさらに他の目的及び好適な実施形態は、従属請求項と添付図面を参照して与え
る以下の好適な実施形態の説明とからそれぞれ明らかとなる。開示する特徴の全ての組み
合わせが、特許請求の範囲に明記されているか否かに関係なく本発明の範囲内にある。

【図面の簡単な説明】

【0017】

【図1】本発明による光学素子の表面における液体蒸発作用を低減する方法の好適な実施形態を実行するのに使用することができる、本発明による光学結像装置の好適な実施形態の概略図である。

【図2】図１の結像装置の一部の部分概略図である。

【図3】図１の光学結像装置で実行することができる、本発明による光学素子の表面における液体蒸発作用を低減する方法の好適な実施形態のブロック図である。

【図4】本発明による光学結像装置のさらに別の好適な実施形態の部分概略図である。

【発明を実施するための形態】

【0018】

第１実施形態
以下において、本発明による光学構成体の好適な実施形態を備える本発明による光学結
像装置の好適な第１実施形態を、図１〜図３を参照して説明する。

【0019】

図１は、１９３ｎｍの波長を有するＵＶ範囲の光で動作するマイクロリソグラフィ装置
１０１の形態の、本発明による光学結像装置の好適な実施形態の概略図である。

【0020】

マイクロリソグラフィ装置１０１は、照明系１０２、マスクテーブル１０３を有するマ
スク装置、光軸１０４．１を有する対物レンズ１０４の形態の光学投影系、及び基板装置
１０５を備える。マイクロリソグラフィ装置１０１で実施する露光又は光学結像プロセス
では、照明系１０２が、マスクテーブル１０３上に配置したマスク１０３．１を１９３ｎ
ｍの波長を有する投影光ビーム（より詳細には図示せず）で照明する。投影パターンをマ
スク１０４．３に形成し、これを、投影光ビームにより対物レンズ１０４内に配置した光
学素子を介して、基板装置１０５のウェーハテーブル１０５．２上に配置したウェーハ１
０５．１の形態の基板に投影する。

【0021】

対物レンズ１０４は、一連の光学素子１０７、１０８により形成した光学素子群１０６
を備える。光学素子１０７、１０８は、対物レンズ１０４のハウジング１０４．２内に保
持される。作動波長が１９３ｎｍであるため、光学素子１０７、１０８は、レンズ等の屈
折光学素子である。光学結像プロセス中にウェーハ１０５．１の最も近くに位置する最終
光学素子１０８は、いわゆる閉鎖素子又は最終レンズ素子である。

【0022】

マイクロリソグラフィ装置１０１は液浸系である。したがって、液浸区域１０９におい
て、液浸媒体１０９．１、例えば高純度浄水等を、ウェーハ１０５．１と最終レンズ素子
１０９との間に配置する。液浸区域１０９内には、液浸媒体１０９．１の液浸浴を設け、
この液浸浴は、一方では少なくともウェーハ１０５．１のうち実際に露光させる部分によ
り下方限度が定められる。液浸浴の側方限度は、液浸フレーム１０９．２（通常は液浸フ
ードとも称する）により少なくとも部分的に設けられる。少なくとも最終レンズ素子１０
８のうち露光中に光学的に使用されて対物レンズ１０４の外側にある部分を、液浸浴に浸
漬させるため、最終レンズ素子１０８は、本発明において液浸素子となる。したがって、
最終レンズ素子１０８から最終レンズ素子１０８とウェーハ１０５．１との間に出る光の
経路は、液浸媒体１０９．１内にのみ位置する。

【0023】

液浸媒体１０９．１の屈折率の値が１を超えることにより、開口数ＮＡ＞１が得られ、
最終レンズ素子とウェーハとの間にガス雰囲気を有する従来の系に比べて分解能が高まる
。

【0024】

図２は、液浸素子１０８の領域におけるマイクロリソグラフィ装置１０１の一部の概略
部分断面図で、本発明による光学構成体１１０の好適な実施形態を示す。図２から最もよ
く分かるように、液浸素子１０８（光学構成体１１０の一部を形成する）は、光学結像プ
ロセス中に浸液１０９．１（同じく光学構成体１１０の一部を形成する）に接触してこれ
で濡れている第１表面領域１０８．１を有する。したがって、以下において、この第１表
面領域１０８．１を液浸素子１０８の湿潤表面領域とも称する。

【0025】

さらに、液浸素子１０８は第２表面領域１０８．２を有し、これは、第１表面領域１０
８．１に隣接して位置し、光学結像プロセス中の理想的又は静的条件下では液浸浴に接触
させてはならない。したがって、この第２表面領域１０８．２を液浸素子の（理想的）乾
燥表面領域とも称する。

【0026】

しかしながら、マイクロリソグラフィ装置１０１の現実の動作条件下では、被露光ウェ
ーハ１０５．１がある時点で液浸素子１０８に対して（ｘ方向及びｙ方向に）比較的高速
の相対移動を行わなければならないため、運動エネルギーが液浸媒体１０９．１に伝達さ
れることで、浸漬浴のある程度のスロッシング運動が生じる。このスロッシング運動は、
図２に浸液滴１０９．３で例示的に示すように、乾燥領域１０８．２を、浸液薄膜、浸液
飛散、又は浸液滴等の浸液の一部で偶発的に濡らしてしまう。詳細に上述したように、こ
れらの通常は無作為に分布しほとんど予測不可能な膜又は飛散は、蒸発し易いことで液浸
素子１０８内に高い局所温度勾配をもたらし、その結果として液浸素子１０８を介して結
像プロセスに導入される結像誤差を増やすという望ましくない作用をもたらす。

【0027】

これらの蒸発作用を少なくとも低減するために、光学構成体１１１は、撥液装置１１１
を含む。撥液装置１１１は、浸液１０９．１のうち乾燥表面領域１０８．２に偶発的に接
触した部分、例えば浸液滴１０９．３等に対して、反発力Ｆを加える役割を果たす。図２
から分かるように、この反発力Ｆは、乾燥表面領域１０８．２に偶発的に接触した滴１０
９．３を乾燥表面領域１０８．２から素早く取り払うのに役立つ方向を有する。このよう
にして、乾燥表面領域１０８．２と滴１０９．３との接触時間を少なくとも短縮すること
で、液浸素子１０８の局所冷却（滴１０９．３の一部又はさらには滴１０９．３全体の蒸
発により生じる）の低減をもたらす。

【0028】

撥液装置１１１は、図２に示す実施形態では、湿潤表面領域１０８．１に位置付けた導
電素子１１１．１の形態の場発生素子を介してこの反発力Ｆを得る。導電素子１１１．１
は、液浸素子１０８の光学素子本体１０８．４の外表面１０８．３に形成した１層のコー
ティングにより形成する。コーティング１１１．１は、クロム（Ｃｒ）、アルミニウム（
Ａｌ）、チタン（Ｔｉ）、ハフニウム（Ｈｆ）、ニッケル（Ｎｉ）を（単独で又は任意の
組み合わせで）含む導電性材料、又は装置１０１で実施する特定の光学結像用途での使用
に承認されている他の導電性材料（すなわち、ここでは、マイクロリソグラフィ用途での
使用に承認されている任意の他の導電性材料）でできている。

【0029】

導電素子１１１．１は、第１電場Ｅ１を発生させ、これに浸液１０９．１が反応するこ
とで、滴１０９．３に作用する反発力Ｆが生じる。図示の実施形態では、電場Ｅ１は、導
電素子１１１．１を帯電させることにより発生させる。これは、導電素子１１１．１に静
電荷を与えるために導電素子１１１．１に一時的に電気的に接触する第１場発生装置１１
１．２を介して行う。

【0030】

導電素子１１１．１における静電荷の極性は、浸液と滴１０９．３に加わる反発力とに
応じて変わる。図２に示す実施形態では、導電素子１１１．１を湿潤表面領域１０８．１
に配置することで、導電素子１１１．１の静電荷により誘起され滴１０９．３と導電素子
１１１．１との間に作用する引力により、反発力Ｆを与える。

【0031】

図２に示す実施形態では、導電素子１１１．１に負（又は正）の電荷を与えて、帯電し
た素子１１１．１により生成された不均一静電場（１００Ｖ／ｍ^２〜１００００Ｖ／ｍ^２
、好ましくは５００Ｖ／ｍ^２〜５０００Ｖ／ｍ^２の場の勾配を示す）と帯電した素子１１
１．１の静電場により電気的に分極された浸液１０９．１（すなわち、帯電した素子１１
１．１により生成された場の結果として浸液１０９．１として使用する高純度浄水中で電
気双極子の向きを示す）との間の相互作用で、所望の反発力Ｆを得るようにする。

【0032】

これに関連して、以下の基本事項を適用する。次式に従い、乾燥表面領域１０８．２上
にある半径ｒ＝２ｍｍの浸液滴１０９．３は、１ｍＮのオーダにある引力Ａ（その表面張
力及び表面領域１０８．２の表面との相互作用からそこに生じる約８０・１０^−３Ｎ／ｍ
の表面エネルギーＳＥによる）を受ける。

【0033】

【数1】

【0034】

克服すべき静摩擦力は、１ｍＮ〜１・１０^−３ｍＮのオーダである。

【0035】

次式に従い、点電荷Ｑが距離ｄで電場Ｅを発生させる。

【0036】

【数2】

【0037】

式中、ε_０＝８．８５・１０^−１２Ｃ／（Ｖ・ｍ）は電気定数である（真空の誘電率とも
称する）。したがって、電場勾配ｄΕ／ｄｒを次式に従い計算する。

【0038】

【数3】

【0039】

概算では、次式に従い、電場Ｅにおける水滴が電気分極Ｐを受ける。

【0040】

【数4】

【0041】

式中、ε_ｒは比誘電率である（誘電定数とも称する）。したがって、水滴について比誘電
率ε_ｒ＝８０として、式（２）〜（４）を用いて、こうした電気的に分極された水滴に対
する力を次式に従い計算する。

【0042】

【数5】

【0043】

したがって、Ｑ＝１ｎＣ（＝１．９・１０^１０ｅ、ｅは素電荷）の点電荷が、距離ｄ＝
０．１ｍで、電場Ｅ＝９００Ｖ／ｍ及び電場勾配ｄＥ／ｄｒ＝１．８・１０^４Ｖ／ｍ^２を
誘起する。したがって、水滴は、第一近似で、６．３・１０^−７Ｃｍの双極子モーメント
を受ける。したがって、結果として水滴に加わる力はＦ＝１１・１０^−３Ｎである。した
がって、１００Ｖ／ｍ^２〜１００００Ｖ／ｍ^２、好ましくは５００Ｖ／ｍ^２〜５０００Ｖ
／ｍ^２の場の勾配があることが好ましい。

【0044】

しかしながら、本発明の他の実施形態では、所望の反発力Ｆを得るために、液浸媒体自
体に対応の電荷を（適当な手段により）供給することができることが理解されよう。明ら
かに、その場合、導電素子の電荷は、液浸媒体の電荷に応じて選択される（逆もまた同様
）。

【0045】

これに関連して、以下の基本事項を適用する。荷電液浸媒体中で、電場Ｅにおいて電荷
Ｑを有する滴に作用する力Ｆを、次式に従い計算する。

【0046】

【数6】

【0047】

したがって、電場Ｅ＝１・１０^３Ｖ／ｍにおいて力Ｆ１・１０^−３Ｎを得るためには、
Ｑ＝１・１０^−６Ｃの電荷が必要である。

【0048】

導電素子１１１．１の電荷は、システムの寿命にわたってその電荷に実質的な損失が予
想されなければ、一度しか供給しなくてもよいことが理解されよう。しかしながら、図２
に示すように、場発生装置１１１．２は、導電素子１１１．１において静電荷を所望のレ
ベルに維持するために、導電素子１１１．１に時々（例えば、露光するウェーハ１０５．
１を変えるごとに）電気的に接触させるよう構成する。

【0049】

導電素子１１１．１の放電を防止するために、電気絶縁素子１１１．３を、導電素子１
１１．１の浸液１０９．１に面した第３表面領域１１１．４に設ける。電気絶縁素子１１
１．３は、装置１０１で実施する特定の光学結像用途での使用に承認されている任意の適
当な電気絶縁材料（すなわち、ここでは、マイクロリソグラフィ用途での使用に承認され
ている任意の他の電気絶縁材料）から形成することができる。

【0050】

電気絶縁素子１１１．３は、導電素子１１１．１の外表面１１１．４に形成した１層の
コーティングにより形成する。コーティング１１１．３は、二酸化ケイ素（ＳｉＯ_２）、
酸化アルミニウム（Ａｌ_２Ｏ_３）、酸化ハフニウム（ＨｆＯ_２）、五酸化タンタル（Ｔａ
_２Ｏ_５）を（単独で又は任意の組み合わせで）含む電気絶縁材料、又は任意の他の適当な
電気絶縁材料でできている。

【0051】

二酸化ケイ素（ＳｉＯ_２）には、湿潤表面領域１０８．１に優れた湿潤特性をもたらす
親水性材料であるという利点もあることが理解されよう。しかしながら、本発明の他の実
施形態では、少なくとも１つの電気絶縁層及び少なくとも１つの親水性層の組み合わせを
、電気絶縁素子に選択することができることが理解されよう。

【0052】

本発明の他の実施形態では、放電を可及的に防止するために、導電素子をこうした電気
絶縁素子に完全に埋め込むこともできることがさらに理解されよう。

【0053】

導電素子１１１．１は、液浸浴の自由表面１０９．４が理想的に位置する領域で、すな
わち湿潤表面領域１０８．１と乾燥表面領域１０８．２との間の移行部で終端する。した
がって、乾燥表面領域１０８．２からの浸液部分の除去が反発力Ｆにより十分に補助され
る。

【0054】

図２から分かるように、図示の実施形態では、光学素子本体１０８．４の乾燥表面領域
１０８．２に疎水性コーティング１１２をさらに設け、乾燥表面領域１０８．２からの偶
発的な浸液部分の除去をさらに促す。しかしながら、本発明の他の実施形態では、こうし
た疎水性コーティングを省くこともできる。

【0055】

本発明の他の実施形態では、導電素子１１１．１の代わりに又はこれに加えて、図２に
破線輪郭１１３で示すように、導電素子（反発力Ｆを誘起する電場を発生させるか又はこ
のような電場に寄与する）を液浸素子以外の場所に、例えば液浸フレーム１０９．２に設
けることもできることが理解されよう。こうした導電素子１１３の動作の実施及び原理は
、導電素子１１１．１の動作の実施及び原理と同一であるため、ここでは上述の説明を単
に参照されたい。

【0056】

本発明の他の実施形態では、単一の導電素子１１１．１の代わりに、複数の導電素子を
撥液装置で使用することができることが理解されよう。さらに、特に発生させる電場に応
じて、（事実上任意の組み合わせの）異なるサイズ及び／又は形状及び／又は材料をこれ
らの導電素子に選択することができる。

【0057】

反発力Ｆを、乾燥表面領域１０８．２の空間的向きに関係なく得ることができることが
さらに理解されよう。したがって、水平の向きの乾燥表面領域でさえも、こうした浸液滴
１０９．３から容易に引き離すことができる。換言すれば、本発明を使用して、重力に基
づく解決手段で通常は望ましい結果が得られない条件下で、こうした浸液膜、浸液飛散、
又は浸液滴の排除を達成することさえできる。

【0058】

重力は、本発明による撥液装置１１０が与える反発力Ｆを支援できることが理解されよ
う。換言すれば、乾燥表面領域１０８．２からの望ましくない浸液部分１０９．３のさら
なる移動が重力により少なくとも支援されるか、又はある点を越えると重力により大部分
が若しくは完全に行われる程度に、反発力Ｆが浸液部分１０９．３の移動を誘発又は誘導
すれば十分である。

【0059】

乾燥表面からの滴１０９．３の除去を促すことに加えて、撥液装置１１１は、発生した
反発力Ｆにより、浸液のスロッシング運動の結果としての乾燥表面領域におけるこうした
浸液部分の形成を防止するのにも役立つことが理解されよう。

【0060】

図３は、マイクロリソグラフィ装置１０１で実行することができ、本発明による光学結
像プロセス中の光学素子の表面における液体蒸発作用を低減する方法を含む、光学結像法
の好適な実施形態のブロック図を示す。

【0061】

最初に、ステップ１１４．１において、方法の実行を開始する。ステップ１１４．２に
おいて、マイクロリソグラフィ装置１０１のコンポーネントを、上述の構成を得るように
互いに対して位置決めする。

【0062】

ステップ１１４．３において、マスク１０３．１上の投影パターンの少なくとも一部を
上述したようにウェーハ１０５．１に投影する。ステップ１１４．３において、この投影
と並行して、液体反発力Ｆを上述したように撥液装置１１１により発生させる。

【0063】

ステップ１１４．５において、方法の実行を停止させるか否かをチェックする。停止さ
せる場合、ステップ１１４．６において、方法の実行を停止させる。そうでない場合はス
テップ１１４．３に戻る。

【0064】

第２実施形態
以下において、本発明による光学構成体２１０の好適な第２実施形態を、図１、図３、
及び図４を参照して説明する。光学構成体２１０は、図１のマイクロリソグラフィ装置１
０１における光学構成体１１０の代わりとすることができる。光学構成体２１０は、その
基本的な設計及び機能性が光学構成体１１０と概ね対応するため、相違点のみに主に言及
する。特に、同様のコンポーネントには、１００を足して同じ参照符号を付けてある。こ
うしたコンポーネントの特性に関して以下で別段の記載のない場合、上述の説明を参照さ
れたい。

【0065】

図４は、図２と同様の概略部分断面図で光学構成体２１０を示す。図４から最もよく分
かるように、液浸素子１０８（光学構成体２１０の一部を形成する）は、この場合も光学
結像プロセス中に浸液１０９．１（同じく光学構成体２１０の一部を形成する）に接触し
てこれで濡れている湿潤第１表面領域１０８．１を有する。さらに、液浸素子１０８は、
この場合も乾燥第２表面領域１０８．２を有し、これは、第１表面領域１０８．１に隣接
して位置し、光学結像プロセス中の理想的又は静的条件下では液浸浴に接触させてはなら
ない。

【0066】

浸液膜、浸液飛散、又は浸液滴１０９．３の蒸発作用を少なくとも低減するために、光
学構成体２１１は、撥液装置２１１を含む。撥液装置２１１は、浸液１０９．１のうち乾
燥表面領域１０８．２に偶発的に接触した部分、例えば浸液滴１０９．３等に対して、反
発力Ｆを加える役割を果たす。図３から分かるように、この反発力Ｆは、乾燥表面領域１
０８．２に偶発的に接触した滴１０９．３を乾燥表面領域１０８．２から素早く取り払う
のに役立つ方向を有する。このようにして、乾燥表面領域１０８．２と滴１０９．３との
接触時間を少なくとも短縮することで、液浸素子１０８の局所冷却（滴１０９．３の一部
又はさらには滴１０９．３全体の蒸発により生じる）の低減をもたらす。

【0067】

撥液装置２１１は、図４に示す実施形態では、乾燥表面領域１０８．２に位置付けた導
電素子２１１．１の形態の場発生素子を介してこの反発力Ｆを得る。導電素子２１１．１
は、液浸素子１０８の光学素子本体１０８．４の外表面１０８．３に形成した１層のコー
ティングにより形成する。コーティング２１１．１は、クロム（Ｃｒ）、アルミニウム（
Ａｌ）、ハフニウム（Ｈｆ）、チタン（Ｔｉ）、ニッケル（Ｎｉ）を（単独で又は任意の
組み合わせで）含む導電性材料、又は装置１０１で実施する特定の光学結像用途での使用
に承認されている他の導電性材料（すなわち、ここでは、マイクロリソグラフィ用途での
使用に承認されている任意の他の導電性材料）でできている。

【0068】

導電素子２１１．１は、第１電場Ｅ１を発生させ、これに浸液１０９．１が反応するこ
とで、滴１０９．３に作用する反発力Ｆが生じる。図示の実施形態では、電場Ｅ１は、導
電素子２１１．１を帯電させることにより発生させる。これは、導電素子２１１．１に静
電荷を与えるために導電素子２１１．１に一時的に電気的に接触する第１場発生装置２１
１．２を介して行う。

【0069】

導電素子２１１．１における静電荷の極性は、浸液と滴１０９．３に加わる反発力Ｆと
に応じて変わる。図４に示す実施形態では、導電素子２１１．１を乾燥表面領域１０８．
２に配置することで、導電素子２１１．１の静電荷により誘起され滴１０９．３と導電素
子２１１．１との間に作用する斥力により、反発力Ｆを与える。

【0070】

図４に示す実施形態では、導電素子２１１．１に負（又は正）の電荷を与えて、浸液１
０９．１として使用する高純度浄水中での電気双極子の向きにより形成される浸液１０９
．１の電気極性との相互作用で、所望の反発力Ｆを得るようにする。浸液１０９．１にお
けるこの極性は、撥液装置２１１のさらに別の第２場発生装置２１１．５により発生させ
た第２電場Ｅ２を介して得られる。

【0071】

しかしながら、本発明の他の実施形態では、所望の反発力Ｆを得るために、液浸媒体自
体に対応の電荷を（適当な手段により）供給することができることが理解されよう。明ら
かに、その場合、導電素子の電荷は、液浸媒体の電荷に応じて選択される（逆もまた同様
）。

【0072】

導電素子２１１．１の電荷は、システムの寿命にわたってその電荷に実質的な損失が予
想されなければ、一度しか供給しなくてもよいことが理解されよう。しかしながら、図３
に示すように、場発生装置２１１．２は、導電素子２１１．１において静電荷を所望のレ
ベルに維持するために、導電素子２１１．１に時々（例えば、露光するウェーハ１０５．
１を変えるごとに）電気的に接触させるよう構成する。

【0073】

導電素子２１１．１の放電を防止するために、電気絶縁素子２１１．３を、導電素子２
１１．１の浸液１０９．１に面した第３表面領域２１１．４に設ける。電気絶縁素子２１
１．３は、装置１０１で実施する特定の光学結像用途での使用に承認されている任意の適
当な電気絶縁材料（すなわち、ここでは、マイクロリソグラフィ用途での使用に承認され
ている任意の他の電気絶縁材料）から形成することができる。

【0074】

電気絶縁素子２１１．３は、導電素子２１１．１の外表面２１１．４に形成した１層の
コーティングにより形成する。コーティング２１１．３は、ダイヤモンド状炭素（ＤＬＣ
）又はテフロン（登録商標）状材料のような疎水性材料を（単独で又は任意の組み合わせ
で）含む電気絶縁材料でできているか、又は付加的な疎水性材料で最終的に被覆したＳｉ
Ｏ_２、Ａｌ_２Ｏ_３、若しくはＴａ_２Ｏ_５のような親水性材料又は任意の他の適当な電気絶
縁材料でできている。

【0075】

電気絶縁材料は、乾燥表面領域１０８．２に優れた湿潤特性をもたらす疎水性材料であ
ることが好ましいことが理解されよう。しかしながら、本発明の他の実施形態では、少な
くとも１つの電気絶縁層及び少なくとも１つの疎水性層の組み合わせを、電気絶縁素子に
選択することができることが理解されよう。

【0076】

本発明の他の実施形態では、放電を可及的に防止するために、導電素子をこうした電気
絶縁素子に完全に埋め込むこともできることがさらに理解されよう。

【0077】

導電素子２１１．１は、液浸浴の自由表面１０９．４が理想的に位置する領域で、すな
わち湿潤表面領域１０８．１と乾燥表面領域１０８．２との間の移行部で終端する。した
がって、乾燥表面領域１０８．２からの浸液部分の除去が反発力Ｆにより十分に補助され
る。

【0078】

図４から分かるように、図示の実施形態では、光学素子本体１０８．４の湿潤表面領域
１０８．１に親水性コーティング２１２をさらに設け、湿潤表面１０８．１の十分な湿潤
を促す。しかしながら、本発明の他の実施形態では、こうした親水性コーティングを省く
こともできる。

【0079】

本発明の他の実施形態では、導電素子２１１．１の代わりに又はこれに加えて、図４に
破線輪郭２１４で示すように、第１実施形態に関連して説明したような導電素子（反発力
Ｆを誘起する電場を発生させるか又はこのような電場に寄与する）を設けることもできる
ことが理解されよう。こうした導電素子２１４の動作の実施及び原理は、導電素子１１１
．１の動作の実施及び原理と同一であるため、ここでは上述の説明を単に参照されたい。

【0080】

本発明の他の実施形態では、単一の導電素子２１１．１の代わりに、複数の導電素子を
撥液装置で使用することができることが理解されよう。さらに、特に発生させる電場に応
じて、（事実上任意の組み合わせの）異なるサイズ及び／又は形状及び／又は材料をこれ
らの導電素子に選択することができる。

【0081】

反発力Ｆを、乾燥表面領域１０８．２の空間的向きに関係なく得ることができることが
さらに理解されよう。したがって、水平の向きの乾燥表面領域でさえも、こうした浸液滴
１０９．３から容易に引き離すことができる。換言すれば、本発明を使用して、重力に基
づく解決手段で通常は望ましい結果が得られない条件下で、こうした浸液膜、浸液飛散、
又は浸液滴の排除を達成することさえできる。

【0082】

重力は、本発明による撥液装置２１０が与える反発力Ｆを支援できることが理解されよ
う。換言すれば、乾燥表面領域１０８．２からの望ましくない浸液部分１０９．３のさら
なる移動が重力により少なくとも支援されるか、又はある点を越えると重力により大部分
が若しくは完全に行われる程度に、反発力Ｆが浸液部分１０９．３の移動を誘発又は誘導
すれば十分である。

【0083】

図３を参照して上述した方法を第２実施形態でも実行することができるため、ここでは
上述の説明を単に参照されたいことが理解されるであろう。

【0084】

上記では、反発力を誘起する電場が静電場である例により本発明を説明した。しかしな
がら、浸液が反応して所望の反発力Ｆを発生させる電気力場（electrodynamic fields）
を使用して本発明を実施することもできることが理解されよう。

【0085】

上記では、光学素子群が屈折光学素子のみからなる例により本発明を説明した。しかし
ながら、特に種々の波長で結像プロセスを実施する場合、屈折光学素子、反射光学素子、
又は回折光学素子を単独で又は任意の組み合わせで含む光学素子群と共に、本発明を当然
ながら使用することができることに、ここで言及しておく。

【0086】

さらに、上記では、マイクロリソグラフィの分野での例により本発明を説明したことに
言及しておく。しかしながら、本発明を任意の他の用途及び結像プロセスに使用すること
もできることが理解されよう。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】