(57)【要約】【課題】  ウエハ基板の裏面側への水の流入を抑制し、ウエハ基板の周辺領域における転写精度の向上を図ると共に、ウエハ基板の裏面の汚染を低減することができる露光装置を提供する。【解決手段】  ウエハ基板２０を支持する支持体本体４と、ウエハ基板を囲繞する凸部５から成るウエハステージ２と、ウエハ基板にＡｒＦエキシマレーザを照射する投影レンズ筺体３を備え、投影レンズ筺体から照射されるＡｒＦエキシマレーザの光路上に水２１が配置された状態で、ウエハ基板にＡｒＦエキシマレーザを照射する様に構成された露光装置１において、凸部にウエハ基板と対向するナイフエッジ部７を形成する。【選択図】    図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板を支持する支持体本体と、前記基板を囲繞する凸部とを有する支持体と、
前記基板に光を照射する光源とを備えると共に、
前記光源は、同光源から照射される光の光路上に所定の液体が配置された状態で、前記基板に光を照射する様に構成された露光装置において、
前記凸部に、前記基板と対向する突起部が形成された
ことを特徴とする露光装置。
【請求項２】
前記突起部は、前記基板の側面のうち最も前記凸部に近い領域と略同一高さに形成された
ことを特徴とする請求項１に記載の露光装置。
【請求項３】
前記凸部は、前記光源からの光を照射する前記基板の表面と略同一高さとなる様に形成された
ことを特徴とする請求項１に記載の露光装置。
【請求項４】
前記基板の表面側の気圧よりも、同基板の裏面側の気圧が高くなる様に制御する気圧制御手段を備える
ことを特徴とする請求項１に記載の露光装置。
【請求項５】
前記基板の裏面の略中心領域から周辺領域に同基板の裏面に沿って流れる様な気流を生成する気流生成手段を備える
ことを特徴とする請求項１に記載の露光装置。
【請求項６】
前記基板の裏面側に流入した前記液体を排出する排出手段を備える
ことを特徴とする請求項１に記載の露光装置。
【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。詳しくは、基板の裏面側への液体の流入を抑制し、基板周辺領域における転写精度の向上を図ると共に、基板裏面の汚染を低減しようとした液浸露光に用いる露光装置に係るものである。
【背景技術】
【０００２】
近年の半導体製造プロセスでは、高集積化及びデザインルールの微細化が進み、フォトリソグラフィー技術の領域においても、露光波長の短波長化や高開口率化、位相シフトマスク、変形照明技術などの高解像度技術の提案により、要求される線幅精度の向上に対応している。
【０００３】
ここで、露光波長の短波長化や高開口率化の実現においては、光源（レーザ）、マスク基板材料、撮影レンズを中心とした光学材料及びフォトレジスト材料などの新規開発を余儀なくされるといったケースも多く、総合的な技術開発並びに完成度の向上を実現するためには多大な開発資源、資本投入及び開発期間を要するのに加え、これらが開発コストという形で量産化に至った段階においてもプロセス単価の高騰が大きな課題とされている。
【０００４】
一方、半導体デバイスの微細化の流れは一層速まる傾向にあり、それに対して上記した様な技術開発のスピードが追いつかないといった傾向が最近顕著になってきている。特に、６５ｎｍ〜４５ｎｍ世代のクリティカル工程対応技術として当初有力視されていたＦ２リソグラフィー技術については、総合的な技術完成度の低さが指摘されており、デバイス量産技術として既存のＡｒＦリソグラフィー技術のインフラを利用した延命化を早急に図る必要性が生じている。
【０００５】
上記の様な必要性に対する最も有効な解決策として、図３（ａ）で示す様に、ウエハステージ１０１にチャックピン１０５で吸着することで支持されたウエハ基板１０２と撮影レンズ１０３の間を空気よりも屈折率の高い液体（例えば、水）１０４を満たした状態で露光処理を行うことにより、見かけ上の開口率を上げて解像度の向上と焦点深度の拡大を図る、いわゆる「液浸露光（ｌｍｍｅｒｓｉｏｎ  Ｌｉｔｈｏｇｒａｐｈｙ）技術」が提案されている（例えば、非特許文献１参照。）。
【０００６】
【非特許文献１】「日経マイクロデバイス４月号」，２００４年４月，ｐ．７７−８６
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、上記した液浸露光技術は、既存の大半のインフラ技術をそのまま適用可能であるが、一部液浸露光技術に固有の課題が残されている。そして、その課題の１つとして、ウエハ基板の外周領域における露光の問題がある。
【０００８】
即ち、液浸露光は、投影レンズとウエハ基板の間に液体を保持した状態を保ちつつ、ショットフィールドを移動させながらスキャン露光処理を行うことが一般的であるが、ショットフィールドの一部分がウエハ基板の領域外にはみ出す様な領域（図４中符号Ａで示す様な領域。以下、周辺領域と言う。）において、図３（ｂ）で示す様に、少なからずウエハ基板とウエハステージの間の隙間からウエハ基板の裏面側に液体が回り込むことにより、ウエハ基板の裏面やチャックピンなどの汚染が懸念される。そして、ウエハ基板の裏面やチャックピンが汚染されることにより、後続のウエハ基板の二次汚染の問題、更には露光処理のデフォーカスに起因するパターン不良などの工程不良を発生させる可能性もある。
【０００９】
また、ウエハ基板の周辺領域の露光処理の前後に、投影レンズとウエハ基板の間に媒介する液体がウエハ基板の裏面側に漏れ込むことにより、液体の流速制御や露光制御（フォーカス、同期精度、液温制御など）自体の安定性が低下してしまい、実効的な理収低下を招いてしまう恐れもある。
【００１０】
この様な結果として、パターン不良の発生、パターン転写精度の劣化によるデバイス歩留りの低下、あるいは設備メンテナンス頻度の増大による設備生産性の低下につながってしまう。
【００１１】
なお、ショットフィールドの一部分がウエハ基板の領域外にはみ出す様な場合には、そもそも当該領域からは製品チップを得ることができないために、こうした領域には露光処理を行わないことにより、ウエハ基板の裏面側への液体の回り込みを抑制することができるとも考えられる。しかし、ウエハ基板の周辺領域についても図４中符号Ｂで示す製品領域と同様に処理を施さなければ、ウエハ基板の周辺領域と製品領域との境界領域に悪影響（例えば、ＣＭＰ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ）の研磨性に影響）が生じることが考えられるため、ウエハ基板の周辺領域についても露光処理を施す必要がある。
【００１２】
本発明は、以上の点に鑑みて創案されたものであって、基板の裏面側への液体の流入を抑制し、基板の周辺領域における転写精度の向上を図ると共に、基板の裏面の汚染を低減することができる露光装置を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記の目的を達成するために、本発明に係る露光装置は、基板を支持する支持体本体と、前記基板を囲繞する凸部とを有する支持体と、前記基板に光を照射する光源とを備えると共に、前記光源は、同光源から照射される光の光路上に所定の液体、即ち、光源から照射される光に対する屈折率が空気よりも高い液体が配置された状態で、前記基板に光を照射する様に構成された露光装置において、前記凸部に、前記基板と対向する突起部が形成されている。
【００１４】
ここで、基板を囲繞する凸部に基板と対向する突起部が形成されたことによって、基板と支持体との間隙を狭めることができ、液体の基板の裏面側への回り込みを抑制することができる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明の露光装置では、液体の基板の裏面側への回り込みを抑制することができるために、基板の周辺領域における転写精度の向上が実現すると共に、基板裏面の汚染を低減することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明し、本発明の理解に供する。
図１は本発明を適用した露光装置の一例を説明するための模式的な断面図であり、図２は本発明を適用した露光装置の一例を用いた液浸露光技術によるフォトリソグラフィーを説明するための模式的な断面図である。ここで示す露光装置１は、ウエハステージ２と投影レンズ筺体３から構成されている。ウエハステージは、ウエハ基板を支持するウエハ基板支持体本体４と、ウエハ基板支持体本体によって支持されたウエハ基板を囲繞する凸部５からなり、ウエハ基板支持体本体にはウエハ基板を真空吸着するチャックピン６が設けられている。また、凸部には、ウエハ基板支持体本体によって支持されたウエハ基板と対向する突起部であるナイフエッジ部７が設けられている。
【００１７】
また、ウエハステージには、ガス噴射機構１０が設けられ、このガス噴射機構によってウエハ基板の中心領域から外周方向へとウエハ基板の裏面に沿って流れる様な空気あるいは窒素ガス等の不活性ガスの気流を生成する。
【００１８】
更に、ウエハステージには、圧力制御手段１１が設けられ、この圧力制御手段によってウエハ基板の表面側の圧力に対して、ウエハ基板の裏面側の圧力がウエハ基板を支持している間には常に５ｍｍＨｇ以上高くなる様に制御を行なう。
また、ウエハステージには、廃液タンク（図示せず）に接続された廃液ポンプ１３が設けられている。
【００１９】
なお、上記したナイフエッジ部は、ウエハ基板の外周端に対向する様にウエハステージ内縁に沿ってリング状に形成され、その断面構造は水平若しくは水平面に対して緩やかな傾斜（例えば、１５度以下）をもつ上面８と、水平面に対して４５度前後の大きな傾斜角をもつ下面９から構成されている。また、図１中符号ａで示すウエハステージから突き出た幅は１．０ｍｍ〜１．５ｍｍ程度であり、図２中符号ｂで示すウエハ基板支持体本体に支持されるウエハ基板の端面との隙間が約０．５ｍｍ（設計値では０．３ｍｍ前後）となる様に構成されている。
【００２０】
なお、ナイフエッジ部は、ウエハステージの上面の高さと、チャッキング後のウエハ基板の上面が略同一高さとなる様に調整を行うことにより、ナイフエッジ部の上面の高さと、図２中符号ｃで示すウエハ基板側面の頂点の高さが略同一となる様に構成されている。
【００２１】
ここで、本実施例では、ガス噴射機構が設けられた露光装置の例を挙げて説明を行っているが、凸部に形成されたナイフエッジ部によって、投影レンズ筺体とウエハ基板の間に保持された液体のウエハ基板の裏面側への回り込みを充分に抑制することができるのであれば、ガス噴射機構は必ずしも設けられる必要は無い。但し、より一層充分に液体の回り込みを抑制するためには、ガス噴射機構が設けられた方が好ましい。
【００２２】
同様に、本実施例では、圧力制御手段が設けられた露光装置の例を挙げて説明を行っているが、凸部に形成されたナイフエッジ部によって、投影レンズ筺体とウエハ基板の間に保持された液体のウエハ基板の裏面側への回り込みを充分に抑制することができるのであれば、圧力制御手段は必ずしも設けられる必要は無い。但し、より一層充分に液体の回り込みを抑制するためには、圧力制御手段が設けられた方が好ましい。
【００２３】
また、本実施例では、廃液タンクに接続された廃液ポンプが設けられた露光装置の例を挙げて説明を行っているが、凸部に形成されたナイフエッジ部によって、或いは、凸部に形成されたナイフエッジ部及びガス噴射機構や圧力制御手段によって、投影レンズ筺体とウエハ基板の間に保持された液体のウエハ基板の裏面側への回り込みを充分に抑制することができるのであれば、廃液タンクに接続された廃液ポンプは必ずしも設けられる必要は無い。但し、より一層充分に液体の回り込みを抑制するためには、廃液タンクに接続された廃液ポンプが設けられた方が好ましい。
【００２４】
また、本実施例では、ウエハ基板の側面の頂点付近が最もウエハ基板とウエハステージが近接している箇所であるために、ナイフエッジ部の上面の高さがウエハ基板側面の頂点の高さと略同一となる様にナイフエッジ部を形成し、ウエハ基板とウエハステージとの間隙を極力狭めた露光装置を例に挙げて説明を行ったが、ナイフエッジ部の上面の高さがウエハ基板の側面の頂点の高さと異なる高さであったとしても、投影レンズ筺体とウエハ基板の間に保持された液体のウエハ基板の裏面側への回り込みを充分に抑制することができるのであれば、必ずしもナイフエッジ部の上面の高さがウエハ基板の側面の頂点の高さと同一である必要は無い。但し、より一層充分に液体の回り込みを抑制するためには、ナイフエッジ部の上面の高さがウエハ基板の側面の頂点の高さと同一となる様に、ウエハエッジ部を形成した方が好ましい。
【００２５】
なお、本実施例では、ウエハエッジ部を１箇所のみに形成しているが、同様のナイフエッジ部を鉛直方向に２重、３重と形成し、多段のナイフエッジ部を形成することによっても、より一層充分に液体の回り込みを抑制することができる。
【００２６】
以下、上記の様に構成された露光装置を用いて、液浸露光技術によるフォトリソグラフィーを行なう方法について説明を行う（図２参照。）。なお、以下では、露光光としてＡｒＦエキシマレーザを用いる場合を例に挙げて説明を行う。
【００２７】
液浸露光技術を用いたフォトリソグラフィー工程では、先ず、ウエハ基板２０に反射防止膜（図示せず）及びＡｒＦ用フォトレジスト（図示せず）をスピンオフによって塗布し、ベーク処理を行って成膜した後に、ウエハ基板を露光装置のウエハステージへと搬送する。露光装置に搬送されたウエハ基板のアライメントを行なった後、ウエハ基板の裏面側からチャックピンによりウエハ基板の真空吸着を行い、ウエハ基板を支持する。この際、図２中符号ｄで示すウエハステージの上面と、図２中符号ｅで示すチャッキング後のウエハ基板の上面が略同じ高さとなる様に調整を行う。
【００２８】
次に、ガス噴射手段によってウエハ基板の中心領域から外周方向へとウエハ基板の裏面に沿って流れる気流（図２中符号ｆ参照。）を生成すると共に、圧力制御手段によってウエハ基板の表面側の内圧に対してウエハ基板の裏面側の圧力が高くなる様に制御した状態で（図２中符号ｇ参照。）、露光装置の投影レンズ筺体とウエハ基板の間に（詳しくは、投影レンズ筺体とウエハ基板に成膜されたフォトレジスト膜の間に）、水２１（屈折率ｎ＝１．４７）を吐出し、吸引機構により流動させながら、所定の露光条件によりステップアンドスキャン露光を行なう。
なお、同時に廃液ポンプを動作させ、微量ながらウエハ基板の裏面側に回り込もうとした水を回収し、廃棄を行なう（図２中符号ｈ参照。）。
【００２９】
ここで、投影レンズ筺体とウエハ基板の間に吐出する液体は、露光光に対して空気より屈折率の高い液体であればいかなる液体であっても良く、即ち、投影レンズ筺体とウエハ基板の間に液体を介在させない場合と比較して、投影レンズ筺体とウエハ基板の間に液体を介在させることによって露光光の屈折率が高くなるものであれば、いかなる液体であっても良く、必ずしも水を介在させる必要は無い。
【００３０】
また、本実施例では、露光光としてＡｒＦエキシマレーザを例に挙げて説明を行っているが、露光光はＡｒＦエキシマレーザに限られるものではなく、高圧水銀ランプ、ＫｒＦエキシマレーザ、Ｆ２エキシマレーザ等であっても良い。
【００３１】
本発明を適用した露光装置では、ウエハステージとウエハ基板側面の間隙が局所的に狭くなっているために、水の表面張力の作用によりウエハ基板の裏面への水の回り込みを抑制することができ、ウエハ基板の周辺領域でのパターン転写精度の低下を抑制することができると共に、ウエハ基板の裏面やウエハステージのチャックピンの汚染を抑制することができ、製品歩留りの向上並びにメンテナンス頻度低減による生産性の向上が実現し、既存のインフラ技術を有効利用によって、利益率と生産効率の高い半導体デバイス製造プロセスの構築が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明を適用した露光装置の一例を説明するための模式的な断面図である。
【図２】図１に示す露光装置を用いた液浸露光技術によるフォトリソグラフィーを説明するための模式的な断面図である。
【図３】従来の液浸露光技術によるフォトリソグラフィーを説明するための模式的な断面図である。
【図４】液体の回り込みを説明するための模式図である。
【符号の説明】
【００３３】
１    露光装置
２    ウエハステージ
３    投影レンズ筺体
４    ウエハ基板支持体本体
５    凸部
６    チャックピン
７    ナイフエッジ部
８    上面
９    下面
１０    ガス噴射機構
１１    圧力制御手段
１３    廃液ポンプ
２０    ウエハ基板
２１    水
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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