(57)【要約】【課題】  本発明は同面板の交換頻度を減らすことで、スループットの向上を図ることが可能な露光装置を提供する。【解決手段】  基板２０と前記基板に対向する光学部材３との間を液体で満たした状態で前記液体１０を介して露光光ＥＬを照射して原版２のパターンを前記基板２０へ投影する液浸露光装置において、前記基板２０を保持して移動する基板ステージ２３と、前記基板２０を囲む撥液性の同面板２１と、前記同面板２１を回転させる回転機構１７と、を備える。【選択図】  図１
2010287677.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と前記基板に対向する光学部材との間を液体で満たした状態で前記液体を介して露光光を照射して原版のパターンを前記基板へ投影する液浸露光装置において、
前記基板を保持して移動する基板ステージと、
前記基板を囲み撥液性を有する同面板と、
前記同面板を回転させる回転機構と、
を備えることを特徴とする液浸露光装置。
【請求項２】
前記同面板の回転を制御する制御手段を備え、
前記制御手段は、前記同面板のうち露光光が照射された領域とこれから露光光が照射される領域とが異なるように前記同面板を回転させることを特徴とする請求項１に記載の液浸露光装置。
【請求項３】
前記制御手段は、前記同面板へ照射された露光量に基づいて前記同面板を回転させることを特徴とする請求項２に記載の液浸露光装置。
【請求項４】
前記制御手段は、前記同面板へ照射された積算露光量に基づいて前記同面板を回転させることを特徴とする請求項３に記載の液浸露光装置。
【請求項５】
前記制御装置は、露光レイアウト情報に基づいて前記これから露光光が照射される領域を求めることを特徴とする請求項２乃至４のいずれか１項に記載の液浸露光装置。
【請求項６】
前記制御手段は、所定のタイミングで前記同面板を回転させることを特徴とする請求項２に記載の液浸露光装置。
【請求項７】
前記同面板へ照射された積算露光量を記憶する記憶手段を備え、
前記積算露光量が所定の値に達した場合に前記同面板の交換を決定することを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の液浸露光装置。
【請求項８】
請求項１乃至７のいずれか１項に記載の液浸露光装置を用いて原版のパターンを基板に露光する工程と、
前記露光された基板を現像する工程と、
を含む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、原版上のパターンを感光剤が塗布された基板上に縮小投影して転写させるために、液体を介して露光する露光装置、およびデバイス製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
半導体デバイスは、原版（レチクル）上に形成されたパターンを感光剤が塗布された基板（ウエハ）上に縮小投影して転写することで製造される。この工程には露光装置が使用される。
【０００３】
近年の情報機器の発達により、半導体デバイスにはより一層の高集積化が求められており、これに対応するため露光装置にはさらなる高解像度化が要求されている。
【０００４】
そこで、特許文献１では、投影光学系と投影面の間に液体を満たして露光することで、さらなる高解像度を得ることができる液浸露光装置を開示している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】ＷＯ９９／４９５０４号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
露光装置において、レチクル上に形成されたパターンをウエハ上に縮小投影する際、ウエハ周辺のエッジ付近を露光するときには、投影領域がウエハからはみ出て露光される場合がある。この場合、投影光はウエハのみならず、ウエハの外側にある平板（以降同面板と呼ぶ）までも照射される。
【０００７】
液浸露光装置では、露光領域を液浸液で覆うように液浸領域を作るため、ウエハ周辺部を露光する際には液浸領域もウエハからはみ出ることになる。そのため、ウエハ外側の同面板２１に液浸液が残らないようにするため、同面板２１の表面には撥液処理が施されている。そこに、投影光があたることにより、その撥液性が劣化してしまう可能性がある。
【０００８】
同面板の撥液性が失われてしまうと、同面板上に液浸液が残留してしまう可能性が高まる。液浸液が残留した場合にはその気化によりウエハの熱が局所的に奪われ、ウエハの熱膨張にムラが発生し、ウエハが変形を起こす。また露光装置内の温度、湿度が変化し、露光環境の変動によって基板プレートが変形したり、位置計測機器が正確に計測出来なくなってしまうことがある。これにより、ウエハの露光精度に悪影響を及ぼす可能性がある。
【０００９】
このように、同面板の撥液性が劣化すると露光精度に悪影響を与えてしまうため、同面板の交換を頻繁に行う必要があった。ところが、同面板の交換を行っているときには露光処理を行うことができないため、スループットの低下を招いていた。
【００１０】
そこで、本発明は同面板の交換頻度を減らすことで、生産効率の向上を図ることが可能な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】
【００１１】
本発明は、基板と前記基板に対向する光学部材との間を液体で満たした状態で前記液体を介して露光光を照射して原版のパターンを前記基板へ投影する液浸露光装置において、前記基板を保持して移動する基板ステージと、前記基板を囲み撥液性を有する同面板と、前記同面板を回転させる回転機構と、を備える。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、同面板の交換頻度を減らすことで、生産効率の向上を図ることが可能な露光装置を提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の一実施形態となる液浸型露光装置の概略構成図
【図２】液浸液を供給／回収する機構を示す概略平面図
【図３】本発明が解決する課題を説明する概略平面図
【図４】本発明の実施形態における同面板回転機構を示す概略構成図
【図５】本発明の実施形態における制御装置シーケンスの説明図
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明に係わる露光装置の実施形態を、図面を参照しながら説明する。しかし、本発明はこれに限定されるものではない。
【００１５】
図１は、本発明の一実施形態となる液浸露光装置の概略構成図である。図１の露光装置は、レチクル２（原版）を保持するレチクルステージ４と、ウエハ２０（基板）を保持するウエハステージ２３（基板ステージ）を備える。また、レチクル２を露光光ＥＬで照射する照明露光系１と、露光光ＥＬによりレチクル２上のパターンをウエハ２０上に投影露光する投影光学系３と、露光系全体の動作を統括制御する制御装置１４を備える。投影光学系３は、レンズやミラー等の光学部材を備える。
【００１６】
ここでは、レチクルステージ４とウエハステージ２０を同期して走査移動させることで、レチクル２のパターンをウエハ２０へ投影露光するスキャン方式の露光装置について説明する。しかし、スキャン方式に限らずステップ方式の露光装置を用いてもよい。
【００１７】
本実施形態で、露光光ＥＬはＡｒＦエキシマレーザ光を用いているが、ＫｒＦエキシマレーザ光やＦ２レーザ光、水銀ランプから射出されるｉ線やｇ線などを用いて照射させてもよい。
【００１８】
また、本実施形態の露光装置は、ウエハ２０に対向する投影光学系３の光学部材とウエハ２０との間に液浸液１０（液体）を満たした状態で、液浸液１０介して投影露光を行う液浸露光装置である。液浸液１０を供給する液浸液供給装置１２と、液浸液１０を回収する液浸液回収装置１３を備え、制御装置１４により制御される。液浸液１０は超純水を用いている。ウエハ２０への投影露光の際には、液浸液供給装置１２より液浸液１０を供給し、液浸液１０が液浸領域からはみ出ないように液浸液回収装置１３が液浸液１０を回収している。投影光学系３とウエハ２０の間に液浸液１０が満たされるように、制御装置１４が液浸液供給装置１２および液浸液回収装置１３を制御して液浸液１０の供給と回収を行う。ウエハステージ２３を移動させてウエハ２０を移動させる際にも、液浸液１０が液浸領域からはみ出ないように制御装置１４が液浸液１０の供給および回収の制御を行う。
【００１９】
図２に液浸液１０を供給および回収する機構の例を示す。投影領域１００は照明光学系１より射出された露光光ＥＬがレチクル２および投影光学系３を介して照射される領域である。この投影領域１００をウエハ２０上で走査させることでレチクル２上のパターンをウエハ２０の表面へ露光する。液浸液供給装置１２は、制御装置１４の制御のもとで液浸液１０を液浸液供給口１０１を通してウエハ２０上へ供給し、投影領域１００を覆うように液浸領域を形成する。
【００２０】
液浸液供給口１０１の外側に第一液浸液回収口１０２を備えている。これは、形成した液浸領域が更に外側へ広がらないようにするため、またウエハステージ２３を動作させて液浸領域がウエハ２０上を移動する際に、ウエハ２０上に液浸液１０が残らないようにするためである。更にその外側には、第二液浸液回収口１０３を備えている。これは、第一液浸液回収口１０２で回収できなかった場合でも液浸液１０を回収できるようにするためである。このように、ウエハ２０上の液浸液１０の残液対策として二重の液浸液回収口を備えている。この２つの液浸液回収口、すなわち第一液浸液回収口１０２、および第二液浸液回収口１０３からの液浸液１０の回収は、制御装置１４の制御のもとで液浸液回収装置１３が行うようにしている。
【００２１】
図３には、投影光学系側から見たウエハ２０上の露光レイアウトの例を示す。
【００２２】
露光領域ＳＨは、露光光ＥＬがレチクル２上のパターンが投影光学系３、投影領域１００、液浸液１０を介して投影され、ウエハ２０上のレジストを露光した領域である。実際のデバイス製造工程においては、１枚のウエハから出来るだけ多くのデバイスを生産して生産効率向上を図っており、ウエハ周辺部までも利用してパターンの露光が行われている。そのため、ウエハからはみ出た露光領域ＳＨを構成する露光レイアウトとするケースが多い。
【００２３】
ウエハ２０の周辺部の露光領域ＳＨを露光する場合には、ウエハ２０からはみ出て同面板２１に露光光が照射される領域２００（以降、過剰露光領域と呼ぶ）が作られることがある。
【００２４】
液浸露光装置では、露光領域ＳＨを液浸液１０で覆うように液浸領域を作るため、ウエハ２０周辺部を露光する際には液浸領域もウエハ２０からはみ出ることになる。そこで、ウエハ２０外側の同面板２１に液浸液１０が残らないようにするため、同面板２１が撥液性を有するように、その表面にはフッ素加工やフッ素樹脂コーティング等によって表面処理が施されている。また、ウエハ２０と同面板２１の表面の高さに差があると、その段差の影響で液浸液１０が残留する原因となるため、ウエハ２０と同面板２１の表面の高さは同じ高さになるように設けられている。
【００２５】
図４は、同面板２１の回転機構を示す概略構成図である。同面板２１は、ウエハ２０の外側に位置し、ウエハステージ天板２２の内部に配置されウエハ２０の外側を囲むリング状のプレートとしている。この同面板２１は、同面板回転装置１７により円形の同面板２１の中心（ウエハ２０の中心と同じ）を中心として回転可能となっている。同面板回転装置１７は、制御装置１４により制御され、同面板２１のみを回転させ、ウエハステージ天板２２やウエハ２０が回転することがないように設けられている。同面板２１を回転させる一例は、同面板回転装置１７に設けられた歯車に噛み合うように同面板２１にも歯車を設けるものである。ウエハ交換時にウエハステージ２３がウエハ交換位置に移動すると、同面板回転装置１７と同面板２１の歯車とが噛み合い、制御装置４の制御下において同面板回転装置１７の回転が同面板２１へ伝わる。本実施形態においては、露光装置の上側、投影光学系３から見て、同面板２１が時計回りに回転するようにしている。しかし、同面板２１を適切な角度へ回転するために反時計回りに回転させた方が回転する角度が小さい場合は、反時計回りに回転させてもよい。
【００２６】
同面板２１上に過剰露光領域２００の投影光があたると、同面板２１の撥液性が劣化して、同面板２１上においても液浸液１０が残留してしまう原因となる。同面板２１が固定されたままになっていると、図３および図４の示した同じ露光レイアウトで露光を繰り返すことにより、過剰露光領域２００の投影光があたった箇所の撥液性が集中して劣化してしまう。本発明では、同面板２１を回転させることで、同面板２１の撥液性劣化を分散させることができる。
【００２７】
また、本実施形態では、制御装置１４において、露光レシピで入力される露光レイアウト情報から同面板２１上の過剰露光領域２００に照射される積算露光量を計算する。そして、その積算露光量に応じて同面板２１の回転の必要性を判断して適量の回転角度を算出し、同面板回転装置１７を制御することで同面板２１を回転させる。同面板２１の積算露光量は、同面板２１が新品のものと交換されたときにリセットされる。また、本実施形態はウエハステージが１つの場合に限らず、複数のウエハステージの場合でも各々の同面板２１の積算露光量を管理することで対応することが可能である。
【００２８】
図５に制御装置１４における同面板２１の回転制御シーケンスの一例を示す。Ｓ３００では本露光装置で露光を行うためのレシピ情報が格納され、例えば図３に示した露光レイアウト情報が含まれる。このレシピ情報に基づいて液浸露光が開始（Ｓ３０１）され、各々の露光領域ＳＨにレチクル２上のパターンが露光される（Ｓ３０２）。ここで制御装置１４は、レチクルステージ駆動装置１５、ウエハステージ駆動装置１６、液浸液供給装置１２、液浸液回収装置１３を制御して液浸露光を行う。
【００２９】
次のＳ３０３において、Ｓ３０２で露光した露光領域ＳＨがウエハ２の周辺部の露光領域（エッジショットとも云う）であるかの判断を行って、エッジショットの場合は同面板露光の計算（Ｓ３０４）の処理を行う。エッジショットでない場合は、露光しているウエハ２の最終露光領域ＳＨ（最終ショットとも云う）であるかの判断を行う（Ｓ３０６）。
【００３０】
同面板露光の計算（Ｓ３０４）では、Ｓ３０２で露光を行った露光領域ＳＨに対して、レシピ情報のなかの露光レイアウト情報から同面板２１上の露光される領域（過剰露光領域２００）を求める。そして、それに対応する同面板２１上の領域の積算露光量を算出する。一例として、同面板２１表面を有限要素法でメッシュ分割し、それぞれのメッシュに対して管理番号を付けて管理して各々のメッシュ（管理単位領域）に対し積算露光量をカウントするようにしてもよい。ここで同面板２１を過剰露光した領域の積算露光量は同面板２１の表面を細かく分割した領域の単位で管理され、同面板露光情報として記憶する（Ｓ３０５）。次の露光領域ＳＨの処理を行うため、最終露光領域ＳＨ（最終ショットとも云う）かの判断を行う（Ｓ３０６）。
【００３１】
Ｓ３０６では、露光処理中であるウエハ２上の全ての露光領域ＳＨが露光処理されているかを判断する。まだ露光処理すべき露光領域ＳＨがあれば、次の露光領域ＳＨについてＳ３０２、Ｓ３０３、Ｓ３０４の露光処理を実施し、ウエハ２上にある全ての露光領域ＳＨの露光処理が完了するまで繰り返し露光処理を行う。また、全ての露光処理ＳＨの露光処理が完了していれば、Ｓ３０７のウエハ交換処理を行う。
【００３２】
Ｓ３０７では、露光処理済みのウエハ２をストッカへ移動し、レジストが塗布された未露光のウエハ２をストッカから取り出して基板プレート２５上へセットする。図示はしていないが、制御装置１４が、ウエハチェンジャーを制御してウエハ交換が行われる。Ｓ３０８で、当該ロットのウエハ露光処理が全て終了し、次に露光処理するウエハが無い場合は、液浸露光が終了となる（ステップ３１０）。
【００３３】
Ｓ３０８で、まだ露光処理するウエハが有る場合、Ｓ３０９において同面板２１の回転の必要性を判断する。例えば、同面板回転の必要性を判断するための積算露光量の所定の閾値をパラメータにセットしておき、Ｓ３０５で記憶した同面板露光情報の積算露光量がその閾値を超えた場合、同面板２１の回転処理を行うようにする。Ｓ３０５で記憶した同面板露光情報の積算露光量が閾値を超えていない場合は、同面板２１の回転処理を行わず、次のウエハ２の露光処理を行うためＳ３０２に戻り、繰り返し露光領域ＳＨの投影露光を行う。
【００３４】
同面板２１の回転処理が必要な場合は、円形である同面板２１の中心に対しての回転角度を求める必要がある。回転角度を求める方法は、例えば同面板露光情報３０５の記憶されている管理単位領域の位置情報と積算露光量の情報を用いて作成した同面板積算露光量モデルと、露光レイアウト情報３００から作成される同面板露光モデルを用いる。この同面板積算露光量モデルと同面板露光モデルを重ね合わせ、同面板積算露光量モデルを回転させることで最適な回転角度を求める。図４で示すように、実際に露光された同面板２１を表す同面板積算露光量モデルを回転させることにより、実際に過剰露光された露光領域２００も回転する。この過剰露光領域２００と、今後の投影露光で同面板２１が過剰露光されるであろう、同面板回転後の過剰露光領域２０１との重なりが最小となる回転角度を求めることで、最適な同面板回転角度を算出できる。過剰露光領域２００と同面板回転後の過剰露光領域２０１との重なりは、積算露光量も加味して算出する。重なる場合には出来るだけ積算露光量の小さい過剰露光量領域２００が重なるように同面板２１の回転角度が算出される。
【００３５】
制御装置１４は、同面板回転装置１７を制御して、同面板２１を算出した最適回転角度で回転させ、次のウエハ２の露光処理を行うため、Ｓ３０２より繰り返し露光領域ＳＨの投影露光を行う。
【００３６】
この実施形態では、ウエハの露光処理単位に同面板２１の回転の必要性を判断して、同面板２１を回転させる。しかし、露光領域ＳＨの露光処理単位に同面板２１の回転の必要性を判断して、同面板２１を回転させるようにしてもよい。また、ロット露光処理単位に行ってもよい。
【００３７】
また、本実施形態では同面板の表面を管理領域単位に積算露光量を記憶して、制御装置１４内で最適な同面板回転角度を求めるようにしている。しかし、その算出時間が装置のスループットに影響を及ぼす可能性もある。そのため、予め同面板の回転角度と回転タイミングをパラメータで指定できるようにし、定期的に同面板を適度な回転角度で回転させ、同面板２１へ照射される露光光の分散を図るようにしてもよい。さらに、同面板２１の積算露光量を記憶しているので、この情報により同面板２１の寿命をオペレータに知らせ、同面板の撥液性劣化による液浸液残留を防止し、デバイス製造不良を防止するようにしてもよい。
【００３８】
また、制御装置１４は、何回か同面板２１の回転を行い、同面板全体の積算露光量が所定の値に達した場合、同面板２１の交換を決定するようにしてもよい。また、何回か同面板２１の回転を行い、同面板上の露光領域が所定の面積に達した場合、同面板２１の交換を決定するようにしてもよい。
【００３９】
また、過剰露光領域２００と、今後の投影露光で同面板２１が過剰露光されるであろう同面板回転後の過剰露光領域２０１との重なりが最小となる回転角度でなくとも、撥液度の劣化を考慮して回転角度を選んでも良い。
【００４０】
以上のように、同面板への露光光照射量に応じて同面板を回転させるようにしたことにより、露光光照射による同面板の撥液性劣化を分散させることができ、局所集中的な撥液性劣化を防ぐことができる。したがって、同面板の撥液性劣化によって実施するメンテナンス間隔を長くすることができるようになって、デバイス製造における装置稼働率を向上させることができるようになる。また一定期間のメンテナンス回数が減ることで、メンテナンスにかかる費用を削減することができる。
【００４１】
デバイス製造方法を以下に説明する。半導体集積回路素子、液晶表示素子等のデバイスは、前述のいずれかの実施形態の露光装置を使用して感光剤を塗布した基板（ウエハ、ガラス基板等）を露光する工程と、その基板を現像する工程と、他の周知の工程と、を経ることにより製造される。
【符号の説明】
【００４２】
１  照明光学系
２  レチクル
３  投影光学系
４  レチクルステージ
１０  液浸液
１４  制御装置
１７  同面板回転装置
２０  ウエハ
２１  同面板
２３  ウエハステージ
【図１】
2010287677.tif 000003
【図２】
2010287677.tif 000004
【図３】
2010287677.tif 000005
【図４】
2010287677.tif 000006
【図５】
2010287677.tif 000007