(57)【要約】【課題】結像性能を維持することが可能な液浸露光装置を提供する。【解決手段】液浸露光装置において液体Ｌの圧力又は最終光学素子３４の位置が変化した場合、制御部８０が、収差が低減するように、最終光学素子３４を保持する保持部材３５又は最終光学素子以外の光学素子３６を保持する保持部材３７を移動させる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
投影光学系の基板に最も近い最終光学素子と前記基板との間に充填された液体を介して前記基板を露光する露光装置であって、
前記液体の圧力を検出する圧力検出部と、
前記最終光学素子を保持する保持部材と、
前記保持部材を移動する移動部と、
前記圧力検出部の検出結果に基づいて収差が低減するように前記移動部を制御して前記保持部材を移動させる制御部と、
を有することを特徴とする露光装置。
【請求項２】
投影光学系の基板に最も近い最終光学素子と前記基板との間に充填された液体を介して前記基板を露光する露光装置であって、
前記液体の圧力を検出する圧力検出部と、
前記投影光学系の前記最終光学素子以外の光学素子を保持する保持部材と、
前記保持部材を移動する移動部と、
前記圧力検出部の検出結果に基づいて収差が低減するように前記移動部を制御して前記保持部材を移動させる制御部と、
を有することを特徴とする露光装置。
【請求項３】
投影光学系の基板に最も近い最終光学素子と前記基板との間に充填された液体を介して前記基板を露光する露光装置であって、
前記投影光学系の前記最終光学素子の位置を検出する位置検出部と、
前記最終光学素子を保持する保持部材と、
前記保持部材を移動する移動部と、
前記位置検出部の検出結果に基づいて収差が低減するように前記移動部を制御して前記保持部材を移動させる制御部と、
を有することを特徴とする露光装置。
【請求項４】
投影光学系の基板に最も近い最終光学素子と前記基板との間に充填された液体を介して前記基板を露光する露光装置であって、
前記投影光学系の前記最終光学素子の位置を検出する位置検出部と、
前記投影光学系の前記最終光学素子以外の光学素子を保持する保持部材と、
前記保持部材を移動する移動部と、
前記位置検出部の検出結果に基づいて収差が低減するように前記移動部を制御して前記保持部材を移動させる制御部と、
を有することを特徴とする露光装置。
【請求項５】
前記移動部は、前記投影光学系の光軸方向、前記投影光学系の光軸方向に直交する方向、前記投影光学系の光軸方向に直交する方向を回転軸とする方向の少なくとも一つの方向に前記保持部材を移動することを特徴とする請求項１〜４のうちいずれか一項に記載の露光装置。
【請求項６】
請求項１〜５のうちいずれか一項に記載の露光装置を用いて基板を露光するステップと、
露光された基板を現像するステップと、
を有することを特徴とするデバイスの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は露光装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
液体を介して基板を露光する液浸露光装置において、投影光学系の鏡筒を小型にする、液体供給回収機構との干渉を避けるなどの目的から、投影光学系の基板に最も近い最終レンズを完全に固定できない場合がある。この結果、液体の圧力が変動すると最終レンズの位置が変化して結像性能が劣化するという問題が発生する。
【０００３】
そこで、特許文献１は、液体の圧力変動があった場合に、最終レンズとその上のレンズとの間の空間の圧力を調節することを提案している。
【特許文献１】特開２００７−３１８１３７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１の方法では、最終レンズとその上のレンズとの間の空間の圧力を調節すると、最終レンズが移動するものの最終レンズの上のレンズも移動してしまい新たな結像性能の劣化が発生することになる。
【０００５】
そこで、本発明は、結像性能を維持することが可能な液浸露光装置を提供することを例示的な目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の一側面としての露光装置は、投影光学系の基板に最も近い最終光学素子と前記基板との間に充填された液体を介して前記基板を露光する露光装置であって、前記液体の圧力を検出する圧力検出部と、前記最終光学素子を保持する保持部材と、前記保持部材を移動する移動部と、前記圧力検出部の検出結果に基づいて収差が低減するように前記移動部を制御して前記保持部材を移動させる制御部と、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、結像性能を維持することが可能な液浸露光装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
図１は露光装置のブロック図である。本実施例の露光装置は、ステップアンドスキャン方式の露光装置であるが、本発明はステップアンドリピート方式の露光装置にも適用可能である。但し、液体Ｌの圧力変動は走査露光中に発生しやすいため、本発明は走査露光装置において特に効果が大きい。
【０００９】
露光装置は、照明装置１０、原版ステージ２０、投影光学系３０、基板ステージ４０、基板チャック４２、移動部、検出部及び制御部を有する。露光装置は、光源からの光束を利用して投影光学系３０を介して原版Ｍのパターンの像を基板Ｗに露光する投影露光装置である。また、露光装置は、空気よりも屈折率が高い液体Ｌを介して基板Ｗを露光する液浸露光装置である。
【００１０】
照明装置１０は、原版Ｍを照明し、露光光としての光束を射出する光源と、原版を均一に照明する照明光学系と、を有する。
【００１１】
原版Ｍは、露光される回路パターンを有する原版（マスク又はレチクル）である。
【００１２】
原版ステージ２０は、原版Ｍを支持する。また、原版ステージ２０には、走査方向であるＹ方向に原版ステージ２０を駆動する不図示の駆動機構が設けられている。Ｘ方向は走査方向に直交する方向である。Ｚ方向はＸＹ平面に垂直な方向であり、投影光学系３０の光軸方向である。
【００１３】
投影光学系３０は、原版Ｍと基板Ｗとを光学的に共役な関係に維持し、原版Ｍのパターンの像を基板Ｗに投影する。投影光学系３０は、鏡筒が固定手段５１を介してフレーム５０に固定されている。フレーム５０は、不図示の除振機構を介して床に載置されている剛性部材である。
【００１４】
投影光学系３０は、複数の光学素子を有する。複数の光学素子は、基板Ｗに最も近い最終光学素子（最終レンズ）３４と、最終光学素子以外の光学素子３６を含む。最終光学素子３４は、投影光学系３０に従来から備わっているディストーションを補正するための光学素子であってもよいし、それと共に又はそれとは別に新たに追加された光学素子であってもよい。なお、図１は、作図の便宜上、光学素子３６を一つのレンズとして図示しているが、実際には複数の光学素子から構成される。
【００１５】
図２は、最終光学素子３４の近傍の断面図である。ＯＡは投影光学系３０の光軸である。最終光学素子３４は、保持部材３５によって保持されて投影光学系３０の鏡筒３１に取り付けられる。光学素子３６は図１に示す保持部材３７によって保持されて投影光学系３０の鏡筒３１に取り付けられる。なお、各光学素子３６に対して一つの保持部材３７が設けられる。
【００１６】
最終光学素子３４と基板Ｗとの間には液体Ｌが充填されている。液体Ｌは、液体供給回収機構のノズル３８によって回収及び供給される。本実施例は、液体Ｌを局所的に充填するローカルフィル方式を採用しているが、本発明は液体Ｌの充填方式を限定しない。液体Ｌは空気よりも屈折率が高いので空気を使用するよりも露光解像度は高くなる。
【００１７】
原版Ｍと基板Ｗを同期走査すると最終光学素子３４は液体Ｌの圧力の影響を受ける。また、露光中に露光光の影響で液体Ｌの圧力も変化する。小型化や配置の自由度などから投影光学系３０の鏡筒３１には最終光学素子３４を完全に固定する機構を設けることは困難であり、最終光学素子３４は外乱によって微小に変位して結像性能の劣化をもたらす。
【００１８】
基板ステージ４０は、ウエハや液晶基板などの基板Ｗを支持してこれをＸＹＺの各軸の方向及び各軸周りの方向に駆動する。基板Ｗは基板チャック４２を介して基板ステージ４０に吸着固定されている。
【００１９】
移動部は、保持部材３５を移動する移動部６１と、保持部材３７を移動する移動部６５と、を有する。
【００２０】
移動部６１は、図２に示すように、Ｚ方向に移動する移動素子６２とＸＹ方向に移動する移動素子６３を有する。移動素子６２及び６３は、一端が投影光学系３０の鏡筒３１に固定され、他端が保持部材３５に固定され、伸縮自在な部材（例えば、圧電素子など）から構成されている。このため、移動部６１は、保持部材３５をＸＹＺの一又は複数の方向に移動することができる。図２は移動素子６２及び６３を１つずつしか示していないが、移動素子６２を１２０°間隔で３箇所以上搭載させれば、Ｚ駆動及び、Ｘ軸を回転軸とした傾き（以下「ωＸ方向」という。）、Ｙ軸を回転軸とした傾き（以下「ωＹ方向」）の３軸制御が可能となる。また、移動素子６３を所定の位置に複数個搭載させれば、ＸＹ方向の偏心駆動が可能となる。移動素子６２及び６３を組み合わせることにより最大５軸の制御が可能となる。
【００２１】
移動部６１は、最終光学素子３４を保持する保持部材３５を移動するために最終光学素子３４のみを移動することができる。即ち、移動部６１は、最終光学素子３４の上の光学素子を移動せず、最終光学素子３４よりも上の光学素子を移動しないため、特許文献１のような新たな結像性能の劣化をもたらさない。
【００２２】
移動部６５も移動部６１と同様の構成を有する。移動部６５は、光学素子３６を保持する保持部材３７を移動するために光学素子３６のみを移動することができるので、特許文献１のような新たな結像性能の劣化をもたらさない。
【００２３】
検出部は、液体Ｌの圧力を検出する圧力検出部７１、または、最終光学素子３４の位置を検出する位置検出部７２として構成される。圧力検出部７１は、最終光学素子３４の位置の変化を間接的に検出する。位置検出部７２は、最終光学素子３４の位置の変化を直接的に検出する。
【００２４】
図２は、検出部が圧力検出部７１として構成された例を示すブロック図である。圧力検出部７１は、液体Ｌの圧力、もしくは圧力変動をモニタするセンサ（圧力計）であり、露光中の圧力又は圧力変動量が計測される。図２は一つの圧力検出部７１のみを示しているが、圧力分布を検出するために複数配置されてもよい。
【００２５】
図４は、検出部が位置検出部７２として構成された例を示すブロック図である。位置検出部７２は、投影光学系３０の鏡筒３１に設けられたモニタ７３と、保持部材３５に設けられたターゲットミラー７４と、を有する。モニタ７３（例えば、レーザー干渉計）は、光をターゲットミラー７４に射出してターゲットミラー７４から反射された光を検出することにより最終光学素子３４の位置を検出することができる。
【００２６】
図４では、モニタ７３はターゲットミラー７４のＺ方向の変位のみを検出しているが、ターゲットミラー７４への光をＸ方向とＹ方向に反射させ、その反射光を捉えることでＸ方向とＹ方向の変位を測定することもできる。また、図４は、一組のモニタ７３とターゲットミラー７４のみを示しているが、複数組を搭載することによって最大５軸の位置変動を検出することができる。
【００２７】
制御部８０は、検出部の検出結果に基づいて収差が低減するように移動部６１又は６５を制御して投影光学系３０の光学素子（最終光学素子３４又は光学素子３６）を動的に（即ち、露光中にリアルタイムで）移動させる。また、制御部８０にはメモリ８２が接続されている。
【００２８】
本実施例の制御部８０の制御は、圧力検出部７１と位置検出部７２のどちらを使用するか、移動部６１と移動部６５のどちらを使用するか、によって４通りに分類される。
【００２９】
まず、圧力検出部７１を使用して移動部６１を使用する場合について説明する。液体Ｌの圧力が変動すると最終光学素子３４の位置が変動する。この場合、メモリ８２は、以下に示す、圧力変動値と最終光学素子３４の位置変動量との関係をテーブルとして保持している。
【００３０】
まず、ｋ個の圧力検出部７１の計測値と、最終光学素子３４の位置変動量の関係を次式で定義する。ここで、ΔＧｚ、ΔＧｘ、ΔＧｙ、ΔＧωＸ、ΔＧωＹは、それぞれ、最終光学素子３４のＺ方向、Ｘ方向、Ｙ方向、ωＸ方向、ωＹ方向の変位量である。ΔＦは、基板ステージ４０の変位量、ΔＰＬは、複数配置された圧力検出部７１のうちＬ番目の計測位置での圧力変動量である。
【００３１】
【数１】
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【００３２】
【数２】
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【００３３】
【数３】
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【００３４】
【数４】
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【００３５】
【数５】
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【００３６】
【数６】
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【００３７】
ΔＧｚ〜ΔＧωｙは圧力変動量ΔＰ１〜ΔＰＬの関数で表されている。圧力変動の分布は乱流などの原因で液体Ｌに接している面内で必ずしも均一ではないため、圧力変動による位置変化はＺ方向以外にも偏心方向にも起こり得る。関数ｆ１〜ｆ６はシミュレーションで求めても実験で求めてもどちらでもよい。
【００３８】
図３は、３つの圧力検出部７１を最終光学素子３４の中心Ｏ周りに等角度間隔（１２０°間隔）で設けた場合の概略平面図であり、ΔＰ１、ΔＰ２、ΔＰ３はそれぞれの圧力検出部７１から計測される水圧変動量である。ここで、αｚ、αｘ、αｙ、αωｘ、αωｙは比例係数で、単位平均圧力変動あたりの最終光学素子３４のＺ方向、Ｘ方向、Ｙ方向ωＸ方向、ωＹ方向の変動量とすると、数式１〜５は以下のように表現される。
【００３９】
【数７】
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【００４０】
【数８】
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【００４１】
【数９】
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【００４２】
【数１０】
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【００４３】
【数１１】
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【００４４】
制御部８０は、圧力検出部７１の検出結果に基づいて液体Ｌの圧力変動値を取得し、メモリ８２のテーブルに基づいて最終光学素子３４の位置変動量を取得する。それを相殺するように、制御部８０は移動部６１を制御して最終光学素子３４を変動した方向と逆方向に変動した量だけ移動する。
【００４５】
この場合と特許文献１とは、移動部６１が最終光学素子３４のみを移動し、それよりも上の光学素子を移動しない点で相違する。即ち、特許文献１では最終光学素子を移動する際にその上の光学素子を移動するので新たな結像性能の劣化が発生するのに対し、本実施例ではそのような劣化が発生しない。
【００４６】
次に、圧力検出部７１を使用して移動部６５を使用する場合について説明する。この場合も、メモリ８２は、液体Ｌの圧力変動値と最終光学素子３４の変動量との関係を示すテーブルを保持している。制御部８０は、圧力検出部７１の検出結果に基づいて液体Ｌの圧力の変動値を取得し、メモリ８２のテーブルに基づいて最終光学素子３４の移動量を取得する。次に、制御部８０は、最終光学素子３４が移動したことにより発生する収差変化量を演算する。最終光学素子３４を移動する場合には、変動量分だけ元に戻せばよいために収差変化量を演算する必要はないが、他の光学素子３６を移動する場合には収差変化量を取得する必要がある。
【００４７】
評価像高ｉにおける収差変化量ΔＷＡｉは、数式１〜６の予測値から次式のように演算することができる。
【００４８】
【数１２】
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【００４９】
ここで、ＳＧｚｉは最終光学素子３４がＺ方向へ単位量変位した場合に発生する像高ｉにおける収差敏感度、ＳＧｘｉは最終光学素子３４がＸ方向へ単位量変位した場合に発生する像高ｉにおける収差敏感度である。また、ＳＧｙｉは最終光学素子３４がＹ方向へ単位量変位した場合に発生する像高ｉにおける収差敏感度、ＳＧωｘｉは最終光学素子３４がωＸ方向へ単位量変位した場合に発生する像高ｉにおける収差敏感度である。また、ＳＧωｙｉは最終光学素子３４がωＹ方向へ単位量変位した場合に発生する像高ｉにおける収差敏感度、ＳＦｚｉは基板ステージ４０がＺ方向へ単位量変位した場合に発生する像高ｉにおける収差敏感度である。
【００５０】
数式１２で求められる収差変化量ΔＷＡｉは、波面収差をＺｅｒｎｉｋｅ多項式にフィッティングしたときのあるＺｅｒｎｉｋｅ係数とみなすことができるため、収差量は評価するＺｅｒｎｉｋｅ項数分だけ数式１２と同様な式が複数存在する。
【００５１】
また、投影光学系３０にＮ個の駆動素子が設けられ、ｎ個目の駆動素子が対応する光学素子を単位量移動した場合に発生する像高ｉの収差敏感度を、ＳＧ（ｎ）ｚｉ、ＳＧ（ｎ）ｘｉ、ＳＧ（ｎ）ｙｉ、ＳＧ（ｎ）ωｘｉ、ＳＧ（ｎ）ωｙｉと表す。その場合、最終光学素子３４の位置変動分による収差変化量ΔＷＡｉと、光学素子を駆動させたときの収差変化量の合算が次式で表現される。
【００５２】
【数１３】
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【００５３】
数式１３はあるＺｅｒｎｉｋｅ項に対する値であり、実際は数式１３と同様の収差量が複数存在する。よって、制御部８０は、評価するＺｅｒｎｉｋｅ項に対する数式１３の値の絶対値が最小（もしくは複数のＺｅｒｎｉｋｅ項から導かれるＲＭＳ値を最小）になるようなΔＧ（ｎ）ｚ〜ΔＧ（ｎ）ωｙを最適化計算によって求める。求めた値は、ｎ番目の駆動機構への駆動指示量である。数式１３はＮ個の光学素子に対して５軸の駆動素子を想定しているが、実際の駆動素子の駆動軸に数式１３を適用すればよい。Ｓ（ｋ）ｉは光学素子の位置変動以外の収差敏感度であり、基板ステージ４０の位置、原版ステージの位置、波長などに対する収差敏感度であり、Ｍは光学素子の位置変動以外の変数パラメータ数である。ΔＴはそれらの変動量である。このため、メモリ８２は、最終光学素子３４やその他の光学素子３６の各軸に対する位置変動による収差敏感度テーブルを保持している。
【００５４】
次に、制御部８０は、その収差変化量を相殺するように複数の光学素子３６の駆動量を決定する。決定に際し、メモリ８２は、収差変化量と駆動量との関係を示すテーブルも保持しており、制御部８０はメモリ８２を参照する。次に、制御部８０は、決定された駆動量に基づいて移動部６５を制御して保持部材３７を移動する。代替的に、メモリ８２が、最終光学素子３４の変動量と複数の光学素子３６の一又は複数の駆動量の関係を示すテーブルを保持していてもよい。この場合は、制御部８０は、最終光学素子３４の移動量を取得した後でメモリ８２を参照して複数の光学素子３６の一又は複数の駆動量を取得する。
【００５５】
次に、位置検出部７２を使用して移動部６１を使用する場合について説明する。位置検出部７２を使用すると数式１〜６の予測式は不要となる。この場合、制御部８０は、液体Ｌの圧力によらず、あらゆる外乱（例えば、床の振動）で最終光学素子３４の位置がＺ方向において変動した場合に、その変動量を知ることができる。このため、それを相殺するように、制御部８０は移動部６１を制御して最終光学素子３４を変動した方向と逆方向に変動した量だけ移動する。
【００５６】
次に、位置検出部７２を使用して移動部６５を使用する場合について説明する。制御部８０は、位置検出部７２の検出結果と数式１２及び１３に基づいて最終光学素子３４が移動したことにより発生する収差量を演算する。次に、制御部８０は、その収差量を相殺するように複数の光学素子３６の一又は複数の駆動量を決定する。次に、制御部８０は、決定された駆動量に基づいて移動部６５を制御して保持部材３７を移動する。代替的に、メモリ８２が、最終光学素子３４の変動量と光学素子３６の駆動量の関係を示すテーブルを保持していてもよい。この場合は、制御部８０は、最終光学素子３４の位置変動量を取得した後でメモリ８２を参照して各光学素子３６の駆動量を取得する。
【００５７】
従来、投影光学系３０に設けられたディストーションを補正する補正用の光学素子のＺ方向の位置の変動を検出してその変動を相殺するように補正用の光学素子をＺ方向に移動するフィードバック制御を行うことは知られている。この場合、位置検出の対象が補正用の光学素子であり、本実施例のように最終光学素子３４ではない。逆に、この従来技術は、補正用の光学素子のＺ方向の位置が変動しない限り、最終光学素子３４のＺ方向の位置が変動しても位置補正を行わないので液体Ｌの圧力変化による最終光学素子３４の位置が変動することによる結像性能の劣化を補正することができない。
【００５８】
露光において、原版Ｍを透過した露光光は、投影光学系３０に入射し、投影光学系３０は、原版Ｍのパターンの像を基板Ｗに投影する。液体Ｌは空気よりも屈折率が高いので空気を使用する場合よりも解像度を高めることができる。液体Ｌの圧力変化に主として起因する最終光学素子３４の位置変動は補正されているので露光装置は高い結像性能を維持することができる。
【００５９】
デバイス（半導体集積回路素子、液晶表示素子等）の製造方法は、前述の露光装置を使用して感光剤を塗布した基板（ウエハ、ガラスプレート等）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。
【図面の簡単な説明】
【００６０】
【図１】本実施例の露光装置のブロック図である。
【図２】圧力検出部を使用する場合の構成を示す部分拡大断面図である。
【図３】図２の圧力検出部の配置例を示す概略平面図である。
【図４】位置検出部を使用する場合の構成を示す部分拡大断面図である。
【符号の説明】
【００６１】
３０              投影光学系
３４              最終光学素子
３５、３７        保持部材
３６              最終光学素子以外の光学素子
６１、６５        移動部
７１              圧力検出部
７２              位置検出部
８０              制御部
８２              メモリ
【図１】
2010097970.tif 000016
【図２】
2010097970.tif 000017
【図３】
2010097970.tif 000018
【図４】
2010097970.tif 000019