(57)【要約】【課題】    基板上に液残りが生じる液浸液を用いる場合に、基板上の液浸液の膜厚を計測できる。【解決手段】    液浸液を介して基板（５）を露光する露光装置において、前記基板（５）を移動可能な基板ステージ（１３）と、前記液浸液を前記間隙に供給する液浸液供給手段（６）と、前記間隙から前記液浸液を回収する液浸液回収手段（７）と、露光後に前記基板上（５）に形成された前記液浸液の膜厚を計測する膜厚計測手段（２２，２３）と、を有することを特徴とする。【選択図】    図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
液浸液を介して基板を露光する露光装置において、
前記基板を移動可能な基板ステージと、
前記液浸液を前記間隙に供給する液浸液供給手段と、
前記間隙から前記液浸液を回収する液浸液回収手段と、
露光後に前記基板上に形成された前記液浸液の膜厚を計測する膜厚計測手段と、を有することを特徴とする露光装置。
【請求項２】
前記膜厚計測手段は、前記基板上に形成された前記液浸液の膜厚を計測する計測部と、
前記計測部により計測された結果から前記膜厚を処理する処理部と、を有することを特徴とする請求項１記載の露光装置。
【請求項３】
前記膜厚計測手段において、前記処理部により処理された前記膜厚に基づいて、前記基板を前記基板ステージから搬出するか否かを判断することを特徴とする請求項２記載の露光装置。
【請求項４】
前記膜厚計測手段において、前記処理部により算出された前記膜厚が７５μｍ以下であるときに、前記基板を前記基板ステージから搬出すると判断することを特徴とする請求項３記載の露光装置。
【請求項５】
前記膜厚計測手段において、前記基板を前記基板ステージから搬出しないと判断した場合、
前記基板は前記基板ステージのチャック上に維持された状態で、
前記液浸液回収手段により、再び、前記基板上の前記液浸液の回収を行うことを特徴とする請求項３記載の露光装置。
【請求項６】
前記膜厚計測手段において、前記基板を前記基板ステージから搬出しないと判断した場合、
前記液浸液回収手段は、前記液浸液の回収を行う毎に前記液浸液の回収能力を高めることを特徴とする請求項３記載の露光装置。
【請求項７】
前記膜厚計測手段は、前記処理部と、前記計測部とを有し、
前記計測部は、光源からの光を前記基板上の前記液浸液に照射する照射部と、前記液浸液から反射される前記光を受ける受光部と、前記受光部で受けられた前記光を受けて分光し分光強度を得る分光受光部と、を有し、
前記照射部および前記受光部は、前記液浸液供給手段を構成する供給口および前記液浸液回収手段を構成する回収口の外側に設けられることを特徴とする請求項２から６のいずれかに記載の露光装置。
【請求項８】
請求項１から６のいずれかに記載の露光装置を用いて基板を露光する工程と、
露光された前記基板を現像する工程と、を有することを特徴とするデバイス製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液浸液を介して基板を露光する露光装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
レチクル、マスクなどの原版に描画された回路パターンを投影光学系によってウエハなどの基板に露光する投影露光装置は従来から使用されている。近年では、高解像度であると共に転写精度とスループットに優れた露光装置が益々要求されている。高解像度の要請に応えるための一手段として液浸露光装置が注目されている。
【０００３】
液浸露光装置は、投影光学系の最終光学素子と基板との間隙に充填される媒質を液体である液浸液にすることによって投影光学系の開口数（ＮＡ）の増加を更に進めるものである。投影光学系のＮＡは、液浸液の屈折率をｎとするとＮＡ＝ｎ×ｓｉｎθであるので、投影光学系とウエハとの間を空気の屈折率よりも高い屈折率（ｎ＞１）の液浸液を満たすことでＮＡをｎまで大きくすることができる。そして、プロセス定数ｋ１と光源の波長λによって表される露光装置の解像度Ｒ（Ｒ＝ｋ１×（λ／ＮＡ））を小さくしようとするものである。
【０００４】
液浸露光装置においては、投影光学系の最終光学素子と基板との間隙に充填される液浸液を局所的に充填するローカルフィル方式が提案されている（例えば、特許文献１，２，３を参照のこと）。
【特許文献１】特開２００５−１５０２９０号公報
【特許文献２】特開２００７−５９５９９号公報
【特許文献３】特開２００７−１０９７４１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
液浸露光装置では、液浸液が装置の様々な部分に付着することは好ましくない。露光後のウエハ回収時にウエハから液滴が装置上に落ちると装置が汚れ、装置が故障する可能性がある。また、ウエハの裏面に液滴が回り込み、その部分に搬送ハンドが接触すると、ウエハの裏面が濡れていて滑るため搬送ハンドからウエハを落として破損し、次のウエハの裏面をも汚染する場合がある。
そこで、本発明は、基板上に液残りが生じる液浸液を用いる場合に、基板上の液浸液の膜厚を計測できる露光装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するための本発明の露光装置は、液浸液を介して基板を露光する露光装置において、前記基板を移動可能な基板ステージと、前記液浸液を前記間隙に供給する液浸液供給手段と、前記間隙から前記液浸液を回収する液浸液回収手段と、露光後に前記基板上に形成された前記液浸液の膜厚を計測する膜厚計測手段と、を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、基板上に液残りが生じる液浸液を用いる場合に、基板上の液浸液の膜厚を計測できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下、図１を参照して、本発明の走査型の液浸投影露光装置の実施例１を説明する。
本実施例１は、投影光学系３の最も基板であるウエハ５の近くに配置される最終光学素子とウエハ５との間隙に充填される液浸液を介して、原版であるレチクル（マスク）２のパターンをウエハ５に露光する露光装置である。露光光および液浸液の一例として本実施例１では、露光光にＡｒＦレーザ光、液浸液に屈折率が１．５よりも大きい炭化水素系の有機液体を使用した例を示す。なお、ＡｒＦレーザ光および有機液体に限らず、他の波長の光およびその波長で使用可能な液体を用いた液浸露光装置にも同様に適用できる。
【０００９】
照明系１は、光源からのＡｒＦレーザ光でレチクル（マスク）２を照明する。投影光学系３は、照明系１によって照明されたレチクル２の回路パターンをウエハ５に投影する。測距用レーザ干渉計１５は、参照ミラー１４を介してレチクルステージ１２やウエハステージ１３の水平面内の二次元的な位置を計測する。この計測値に基づいてステージ制御装置１７がレチクル２やウエハ５の位置決めや同期制御を行う。
【００１０】
ウエハステージ１３（基板ステージ）は、ウエハ５を吸着し固定するためのチャック２０を備え、ウエハ５を移動可能に保持する。ウエハステージ１３は、ウエハ５の上下方向の位置や回転角、傾きを調節する機能を持ち、露光時にウエハ５の表面を投影光学系３の像面と合致させる。ウエハステージ１３は、チャック２０の周囲にチャック２０上のウエハ５の表面と略表面が同じ高さの液浸液保持部２１を有し、液膜４がウエハ５上から流れ落ち、液滴が周囲に飛散しないように構成されている。
【００１１】
本実施例１の露光装置は、ウエハ５の供給回収を行う、ウエハ搬送装置（不図示）を本体の一部として有している。液浸液回収装置７は、液浸液のリサイクルのためにリファイニング装置（不図示）をその一部として有し、再生した液浸液を図示されない薬液タンクへ送致する構成としても良い。
【００１２】
本実施例１は、液浸法を用いて等価的な露光波長を短くし、露光における解像度を向上させる。そのため、投影光学系３の最もウエハ５の近くに配置される最終光学素子の周囲に供給口１０と回収口１１を配置し、投影光学系３の最終光学素子とウエハ５との間隙に液浸液を充填して液膜４を形成している。投影光学系３の最終光学素子とウエハ５との間隔は、液膜４が安定に形成かつ除去できる程度に小さいこと、例えば、１．０ｍｍが好適である。
【００１３】
液浸液を間隙に供給する液浸液供給手段は、液浸液供給装置６、供給配管８および供給口１０とを有し、供給口１０は供給配管８により液浸液供給装置６と接続される。間隙から液浸液を回収する液浸液回収手段は、液浸液回収装置７、回収配管９および回収口１１とを有し、回収口１１は回収配管９により液浸液回収装置７と接続される。液浸液供給装置６は、脱気装置１８および温度制御装置１９を、その一部として有する。脱気装置１８は、例えば公知の膜モジュール（不図示）と真空ポンプ（不図示）とにより構成される。
【００１４】
液浸制御装置１６は、液浸液供給装置６及び液浸液回収装置７へ制御信号を送ると同時に、ステージ制御装置１７との間でデータの送受信を行う。これにより、液浸制御装置１６はウエハ５の移動方向や速度に応じて液浸液の供給量と回収量を調節する。投影光学系３の最終光学素子及び供給口１０と回収口１１の外側の周囲に液浸液の残液の残膜４の膜厚を測定する計測部２３を配置し、露光後にウエハ５上に形成された液浸液の残液の残膜４の膜厚を計測する。
【００１５】
ここで、図７を参照して、露光後にウエハ５上（基板上）に形成された液浸液の膜厚を計測する膜厚計測手段である液膜厚計測装置を説明する。液膜厚計測装置は、ウエハ５上に形成された液浸液の残膜４の膜厚を計測する計測部２３と、計測部２２により計測された結果から液浸液の残膜４の膜厚を処理し、算出する処理部２２とから構成される。
【００１６】
液膜厚計測装置において、処理部２２により処理し、算出された膜厚に基づいて、ウエハ５をウエハステージ１３から搬出するか否かを判断する。液膜厚計測装置において、処理部２２により処理された膜厚が７５μｍ以下であるときに、ウエハ５をウエハステージ１３から搬出すると判断する。液膜厚計測装置において、ウエハ５をウエハステージ１３から搬出しないと判断した場合、ウエハ５はウエハステージ１３のチャック２０の上（チャック上）に維持された状態で、液浸液回収手段により、再び、ウエハ５の上（基板上）の液浸液の回収を行う。液膜厚計測装置において、ウエハ５をウエハステージ１３から搬出しないと判断した場合、液浸液回収装置７は、液浸液の回収を行う毎に液浸液の回収能力を高める。
【００１７】
計測部２３は、光源２５から照射される光をウエハ５上の液浸液の残膜４に照射する照射部２７と、残膜４から反射される光を受ける受光部２８と、受光部２８で受けられた光を受けて分光し分光強度を得る分光受光部２６とを有する。照射部２７および受光部２８は、液浸液供給手段を構成する供給口１０および液浸液回収手段を構成する回収口１１の外側に設けられる。光干渉方式の計測部２３は、光源２５から照射される光を光ファイバーからなる照射部２７によりウエハ５上の液浸液の残膜４に光を照射し、戻ってくる残膜４の表面からの反射光とウエハ５の表面からの反射光を光ファイバーからなる受光部２８で受ける。
【００１８】
受光部２８で受けられた光は分光受光部２６へ送られ、分光され、分光強度を得る。このデータが処理部２２で処理され残膜４の膜厚が算出される。この結果に応じてウエハ５をウエハステージ１３から搬出するか否かを判断し、ウエハ５を搬出するためにステージ制御装置１７との間でデータの送受信を行う。光の照射部２７と受光部２８とを光ファイバーから構成するため、計測部２３を設置する場所の制約が少なく以下に説明するように、測定精度の向上が可能となる。
【００１９】
図２、図３を参照して、液浸液の残膜４の膜厚を計測する計測部２３の配置を説明する。図３は、ウエハステージ１３側から投影光学系３を見上げた時の模式図で、供給口１０、回収口１１が投影光学系３の周囲に円環状に配置されている。計測部２３は、ステージのＸ軸、Ｙ軸方向の投影系３の中心対称に４個配置された構成となっている。この構成によりウエハ５上のいずれの場所においても液浸液の残液の膜厚を計測することが可能となる。
【００２０】
図２は、本実施例１の部分構成図で、露光動作によりウエハステージ１３が左から右に動き、残膜４が右側の計測部２３の下にきた時に計測が行われる状態を示している。ここで、図７に示される光の照射部２７と受光部２８が光ファイバーから成るため、計測部２３の設置場所に自由度が得られ、かつ残膜４が一定の厚さとなる場所へ照射部２７、受光部２８を設けることで残膜４の計測の安定性を向上させることができる。
【００２１】
次に、図４を参照して、本実施例１における液浸液の残膜４の膜厚計測の処理手順を説明する。
露光動作がスタートし、露光動作中において、２箇所以上の所定の位置の計測部２３によって残膜４の膜厚を計測する。ウエハ５上には供給口１０により液浸液が供給され、回収口１１から液浸液が回収される。（ステップ１０１）
ウエハ５上には、供給口１０、回収口１１が、一度しか通らない部分や二度三度通る部分が存在する。残膜４の膜厚の測定を一箇所しか行わないと、ウエハ５上の全体の液膜厚が反映されにくいため、少なくとも２箇所以上での計測が好適である。もちろんより多くの測定を行えば搬出可否判断の精度は向上する。このため、計測部２３は、少なくとも２箇所以上で残膜４の膜厚を測定するように設けられる。
【００２２】
露光動作終了後、計測された残膜４の膜厚のデータは処理部２２において処理され膜厚のデータの平均値が算出される。（ステップ１０３）
膜厚のデータの平均値が７５μｍ以下であればウエハ５をウエハステージ１３から搬出すると判断し（ステップ１０４）、ウエハ５を搬出する。（ステップ１０５）
膜厚データの平均値が７５μｍを超えていれば、ウエハ５をウエハステージ１３から搬出できないと判断する。（ステップ１０４）
ウエハ５をウエハステージ１３から搬出できないと判断した場合、ウエハ５の全面で液浸液の回収動作を行いながら、残膜４の膜厚の計測を行う。さらに、膜厚のデータを処理し、平均値を算出し、再び、ウエハ５を搬出するか否かの判断を行い、搬出するという結果が出るまで繰り返す。（ステップ１０２）
ウエハ５のレジスト上に７５μmの厚さの残膜４を形成し、ウエハ５を搬送したところ、残膜４は動かず、液滴がウエハ５から落ち、ウエハ５の裏面への回り込みも観察されなかった。
【００２３】
図５、図６を参照して、本実施例１の露光装置の計測部２３を説明する。
露光動作に従い図中に示した矢印のように液浸液の供給口１０と回収口１１が動く。供給口１０と回収口１１が動いた後には残膜４が生じるが、供給口１０と回収口１１が重なる部分があり、この部分には残膜４が生じない。このため、供給口１０と回収口１１が重なる部分以外において計測部２３−１及び計測部２３−２を用いて残膜４の膜厚を計測すればよい。
【００２４】
なお、ウエハステージ１３のスピードが速く、液浸液の粘度が高く、ウエハ５上の残膜４の膜厚に偏りが生じる場合には、処理部２２において処理し算出する結果を、計測値の中の最大値としても良い。
以上説明したように本実施例１の液浸露光装置によれば、基板上に液残りが生じる液浸液を用いる場合に、基板上の液浸液の膜厚を計測できる。このため、液残りが抑制され、液滴の飛散やウエハ５の裏面への回り込みが無く、安定性が高く、高精度に露光できる。
【００２５】
次に、図８を参照して、本発明の実施例２を説明する。エッジショットを露光する際には、供給口１０、回収口１１が液浸液保持部２１にかかり、残膜４が液浸液保持部２１上にも形成される。液浸液保持部２１には各種のセンサー２４が設置されている。これらのセンサー２４での計測時には、ウエハステージ１３が移動し、供給口１０、回収口１１がセンサー２４上に来て、センサー２４により計測した後、供給口１０、回収口１１がウエハ５上に戻るという動作を行う。ウエハステージ１３が移動した後には、残膜４が液浸液保持部２１上に形成される。この場合、残膜４が所定の膜厚以上では、ウエハステージ１３が移動する際に液浸液保持部２１からステージ定盤などに液浸液が飛散し、汚染の原因となり、装置精度の劣化や故障を引き起こす場合がある。
【００２６】
このような場合には、供給口１０、回収口１１がウエハ５上に戻ってくる際に、残膜４が形成される位置にある計測部２３によって残膜４の膜厚を計測し、所定の膜厚以下であることを確認する。残膜４の膜厚の計測値が所定の膜厚以上の場合には、残膜４が所定の膜厚以下となるようにウエハステージ１３のスピードを遅くし、又は液浸液回収手段の液浸液回収の能力を上げる動作を行う。ウエハステージ１３のスピードを遅くし、かつ、液浸液回収手段の液浸液回収の能力を上げる動作を同時に行う場合もある。本実施例２は、その他の構成は、実施例１と同じである。
【００２７】
以上説明した本発明の実施例１および２によれば、基板上に液残りが生じる液浸液を用いる場合に、基板上の液浸液の膜厚を計測できる。このため、液残りが抑制され、液滴の飛散が無く、信頼性が高く、解像性能が高い露光を行うことができる。
【００２８】
（デバイス製造方法の実施例）
デバイス（半導体集積回路素子、液晶表示素子等）は、前述のいずれかの実施例の露光装置を使用して、感光剤を塗布した基板（ウェハ、ガラスプレート等）を露光する工程と、その露光された基板を現像する工程と、を経ることにより形成、製造される。現像された基板を加工する工程には、エッチング、レジスト剥離、ダイシング、ボンディング、パッケージング等を含む。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明の実施例１の露光装置の概略構成図である。
【図２】本発明の実施例１の露光装置の基板付近の部分構成図である。
【図３】本発明の実施例１の露光装置の供給口、回収口の構成図である。
【図４】本発明の実施例１の露光装置の処理手順の説明図である。
【図５】本発明の実施例１の露光装置の液浸液保持部の構成図である。
【図６】本発明の実施例１の露光装置の液浸液保持部の構成図である。
【図７】本発明の実施例１の露光装置を構成する液膜厚計測装置の構成図である。
【図８】本発明の実施例２の露光装置の液浸液保持部の構成図である。
【符号の説明】
【００３０】
２：レチクル（マスク）、３：投影光学系、４：残膜、５：ウエハ、６：液浸液供給装置、７：液浸液回収装置、８：液浸液供給配管、９：液浸液回収配管、１０：供給口、１１：回収口、１３：ウエハステージ、２１：液浸液保持部、２２：処理部、２３：計測部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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