(57)【要約】【課題】  液浸露光装置のスループットの低下を抑える。【解決手段】  液浸剤１７０を介してマスク１２０のパターンの像を基板１５０に露光する露光装置は、マスクのパターンを基板に投影する投影光学系１３０と、液浸剤の供給及び回収を行う手段と、洗浄液を供給する供給口と洗浄液を回収する回収口とを有し、投影光学系との間に洗浄液を保持して最終光学素子を洗浄するための洗浄台とを有する。洗浄台上に液浸剤を保持したまま最終光学素子の表面に洗浄液を供給することにより、液浸剤を最終光学素子の表面から離して最終光学素子を洗浄する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
液浸剤を介してマスクのパターンの像を基板に露光する露光装置において、
前記マスクのパターンを前記基板に投影する投影光学系と、
前記液浸剤の供給及び回収を行う手段と、
洗浄液を供給する供給口と前記洗浄液を回収する回収口とを有し、前記投影光学系との間に前記洗浄液を保持して前記投影光学系の最終光学素子を洗浄するための洗浄台とを有し、
前記洗浄台上に前記液浸剤を保持したまま前記最終光学素子の表面に前記洗浄液を供給することにより、前記液浸剤を前記最終光学素子の表面から離して前記最終光学素子を洗浄することを特徴とする露光装置。
【請求項２】
前記洗浄台は、前記基板を移動する基板ステージに設けられていることを特徴とする請求項１に記載の露光装置。
【請求項３】
前記洗浄台が気体を供給する気体供給口と、前記気体を回収する気体回収口とを有し、
前記洗浄台上に気体を供給することにより前記液浸剤と前記洗浄液を前記気体で隔離しながら前記最終光学素子の洗浄することを特徴とする請求項１又は２に記載の露光装置。
【請求項４】
前記洗浄液の供給と前記気体の供給を切り替える切替手段を有し、
１つの供給口を介して前記洗浄液の供給及び前記気体の供給を行うことを特徴とする請求項３に記載の露光装置。
【請求項５】
前記洗浄液の回収と前記気体の回収を１つの回収口を介して行うことを特徴とする請求項３又は４に記載の露光装置。
【請求項６】
前記洗浄液を供給する供給口を超音波振動させることを特徴とする請求項１乃至５の何れか１項に記載の露光装置。
【請求項７】
請求項１乃至６の何れか１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、
該露光された基板を現像するステップとを有するデバイス製造方法。
【請求項８】
液浸剤を介してマスクのパターンを基板に投影する投影光学系の最終光学素子を洗浄する方法において、
前記投影光学系と前記基板との間を前記液浸剤で満たして前記基板を露光するステップと、
前記最終光学素子を洗浄するための洗浄台に前記液浸剤を移動するステップと、
前記洗浄台上に前記液浸剤を保持したまま前記最終光学素子の表面に洗浄液を供給することにより、前記液浸剤を前記最終光学素子の表面から離して前記最終光学素子の表面を洗浄するステップとを有することを特徴とする洗浄方法。
【請求項９】
前記洗浄台上に気体を供給することにより前記液浸剤と前記洗浄液を前記気体で隔離しながら前記最終光学素子の洗浄することを特徴とする請求項８に記載の洗浄方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、露光装置及び洗浄方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
リソグラフィー技術において、パターンの高解像化を実現するために液浸露光装置が用いられている。液浸露光装置は、パターンが描画されたマスク（レチクル）を照明して、投影光学系とウエハとの間の液体（液浸液）を介して、マスクのパターンの像をウエハに投影する。液浸液としては純水、または、純水よりも屈折率の高い液体が用いられる（特許文献１参照）。
【０００３】
液浸露光装置においては、液体と接触する投影光学系の光学素子に汚れが付着しやすいため、その光学素子を洗浄する必要がある（特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特表２００５−１１４７１１号公報
【特許文献２】特表２００６−５２３０３１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献２に記載のように光学素子を洗浄する工程を行う時間だけ、液浸露光装置を用いたウエハの露光処理は停止する。光学素子を洗浄するためには、投影光学系の下にある液浸液を回収し、洗浄液を供給して洗浄した後、再び液浸液を供給して液浸液の温度安定化などを経る必要があり、要する時間は数時間に及ぶ場合がある。
【０００６】
このように、洗浄工程を含め、洗浄工程に付随する工程を行うのに要する時間が長いと、スループット（例：単位時間あたりのウエハの処理枚数）が低下する。そのため、洗浄工程及びそれに付随する工程のトータル時間を極力短くする必要がある。
【０００７】
そこで、本発明は、スループットの低下を抑えることのできる液浸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】
【０００８】
上記の課題を解決するため、本発明の１つの側面としての露光装置は、液浸剤を介してマスクのパターンの像を基板に露光する露光装置において、マスクのパターンを基板に投影する投影光学系と、前記液浸剤の供給及び回収を行う手段と、洗浄液を供給する供給口と前記洗浄液を回収する回収口とを有し、前記投影光学系との間に前記洗浄液を保持して前記最終光学素子を洗浄するための洗浄台とを有し、前記洗浄台上に前記液浸剤を保持したまま前記最終光学素子の表面に前記洗浄液を供給することにより、前記液浸剤を前記最終光学素子の表面から離して前記最終光学素子を洗浄することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、液浸露光装置のスループットの低下を抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】液浸露光装置の模式図である。
【図２】実施例１における液浸露光装置の液浸領域周辺を表す模式図である。
【図３】実施例２における液浸露光装置の液浸領域周辺を表す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
図１は、本発明を適用できる液浸露光装置の模式図である。液浸露光装置は、照明装置１００、レチクル（マスク）１２０を移動するためのレチクルステージ１２２、投影光学系１３０、基板１５０を移動するための基板ステージ１５２、液体１７０（液浸剤）を供給する液体供給部、液体を回収する液体回収部を有する。
【００１２】
液浸露光装置は、投影光学系１３０の最終光学素子と基板１５０との間の液体１７０を介してレチクル１２０に形成されたパターンを基板１５０に露光する。最終光学素子は、投影光学系１３０の光学素子のうち最も基板１５０側にある光学素子である。この際、最終光学素子は部分的に又は全体的に液体１７０に接触する。
【００１３】
照明装置１００は、光源１０１と、光源１０１からの光を用いてレチクルを照明する照明光学系１０２を有する。光源１０１として、ＡｒＦエキシマレーザー、ＫｒＦエキシマレーザー等の種々のレーザーを用いることができる。
【００１４】
レチクル１２０には、基板に転写するためのパターンが描画されている。レチクルステージ１２２は、レチクル１２０を保持して移動する機構を有する。
【００１５】
基板１５０としてはウエハ等を用いることができる。基板ステージ１５２は基板１５０を保持して移動する機構を備え、後述のように、洗浄ステーションを備えても良い。
【００１６】
液体供給部は、液体を供給するための供給管１７２及び供給口１７５等の液体を供給するための機構を有する。また、液体回収部は、液体を回収するための回収管及び回収口１７１等の液体を回収するための機構を有する。供給口１７５は、投影光学系１３０の下部を囲むように構成されたノズル部材１７３に１又は複数の開口として、もしくは、溝状に連続して設けられている。また、回収口１７１は、投影光学系１３０の光軸からみて供給口１７５よりも外側に設けられている。
【００１７】
液体１７０は、投影光学系１３０の最終光学素子と、基板１５０や基板ステージ１５２の天板等との間に、供給管１７２から供給口１７５を介して供給される。そして、供給された液体は、投影光学系１３０の最終光学素子の周囲に配置された回収口１７１から回収される。これによって、最終光学素子と基板１５０との間に液体１７０を満たした状態（液浸状態）で基板１４０を露光することができる。
【００１８】
液体１７０の材料としては、露光波長の透過率が高く、レジストプロセスとのマッチングのよい物質が選択される。液体１７０は、例えば、水、デカリン、ビシクロヘキシル、シクロヘキサンなどが使用できる。
【００１９】
基板ステージ１５２は、基板１５０を保持する部分以外に、投影光学系１３０の最終光学素子を洗浄するための洗浄部を有する。洗浄部は、洗浄台と、洗浄台に設けられた、洗浄液１８０を供給するための洗浄液供給口１８１と、洗浄液を回収するための洗浄液回収口１８２と、気体１９１を供給するための気体供給口１９０と、気体を回収するための気体回収口１９２とを有する。
【００２０】
洗浄液は、洗浄液供給管を通って、洗浄液供給口１８１から供給される。洗浄液回収口１８２は、洗浄液供給口１８１の外周に構成され、洗浄液は洗浄液回収口１８２から洗浄液回収管を介して回収される。洗浄液供給口１８１及び洗浄液回収口１８２は、種々の開口（円形開口、矩形スリット、ピンホール等）、多孔質体などで構成することができる。
【００２１】
洗浄液としては、純水中にオゾンを溶解させたオゾン水、または、過酸化水素水などが挙げられる。また、アルカノールアミン類、グリコール類、エーテル類、ケトン類、アセテート類、カルボン酸エステル類から選択される有機溶媒も使用できる。更に、アセチレンアルコール系界面活性剤、ポリオキシエチレンアルキルエーテルから選択される非イオン系界面活性剤を含有する洗浄液も使用できる。
【００２２】
気体供給口１９０は、洗浄液回収口１８２よりも外周側に配置され、気体は、不図示の気体供給管を通って、気体供給口１９０から供給される。気体回収口１９２は、気体供給口１９０の外周側に構成され、気体は気体回収口１８２から気体回収管を介して回収される。
【００２３】
気体供給口１９０から供給する気体は、乾燥空気、窒素などを用いることができる。供給される気体の圧力や流量は、任意の値に制御することができる。また、気体供給口１９０及び気体回収口１９２は、種々の開口（円形開口、矩形スリット、ピンホール等）、多孔質体などで構成することができる。
【００２４】
気体回収口１９２は、液体供給口１７５より内側に配置される。なお、投影光学系１３０の最終光学素子の外周と同等の位置に形成されていることが好ましい。
【００２５】
洗浄液供給口１８１および洗浄液回収口１８２を用いることにより、液体１７０を投影光学系１３０の下（洗浄台上）に保持したまま、液体１７０の内部に洗浄液の領域を形成することができる。また、気体供給口１９０および気体回収口１９２を用いることにより洗浄液の周囲を気体で覆い、液体１７０と洗浄液とを隔離し、液体１７０と洗浄液とが混合することを防止することができる。
【００２６】
気体供給口１９０からの気体供給時に液体１７０の飛散を防止するため、気体回収口１９２と最終光学素子との間にある程度の空間を設けることが好ましい。また、気体領域を形成する際、液体１７０を保持することができるように、液体供給口１７５及び液体回収口１７１と基板ステージ１５２との間に空間を設けることが好ましい。空間を設けることによって、気体領域の圧力が変動した場合にも液体１７０を安定して保持することができる。
【００２７】
以上のように、液体１７０を洗浄台上に保持したまま、液体１７０の内部に洗浄液の領域及び気体の領域を形成することによって投影光学系の最終光学素子を洗浄することができる。したがって、液体１７０を回収する必要がなく、洗浄に付随する作業時間を短縮することができ、露光装置のスループットの低下を抑えることができる。液体１７０に水よりも屈折率の高い高屈折率液浸剤を使用する場合は、最終光学素子に汚れが付着しやすく、洗浄の頻度が多いため、特に効果がある。
【００２８】
なお、図１に示す基板ステージ１５２上に洗浄液供給口１８１、洗浄液回収口１８２、気体供給口１９０、気体回収口１９２を設けたが、供給口および回収口の配置は図１の配置に限定されるものではない。最終光学素子の側面の空間や、液体供給口１７５に隣接した位置を利用してもよい。また、洗浄台は基板ステージ１５２上に限定されるものではなく、投影光学系１３０の最終光学素子に対向する側に移動して設置できればよく、基板ステージ以外のステージに設けられていもよい。
【００２９】
さらに、洗浄液供給口を超音波振動させて洗浄液を噴き出すことにより、洗浄能力を高めることも可能である。更に、過酸化水素水を洗浄液として投影光学系の最終面に供給し、その状態においてＡｒＦエキシマレーザーを照射することによって、洗浄液のみの場合よりも高い洗浄能力を得ることができる。また、過酸化水素水を洗浄液として投影光学系の最終面に供給し、その状態においてＡｒＦエキシマレーザーを照射することによって、洗浄液のみの場合よりも高い洗浄能力を得ることができる。
【実施例１】
【００３０】
本実施例では、洗浄液にオゾン水を用いることによって、投影光学系１３０の最終光学素子（最終面）に付着した汚染物質を除去する液浸露光装置について説明する。本実施例の液浸露光装置の部分的な模式図を図２に示した。
【００３１】
本実施例の液浸露光装置は、光源にＡｒＦエキシマレーザーを使用したステップアンドスキャン方式の露光装置である。投影光学系１３０のレンズ最終面と基板１５０の間に供給する液体１７０として屈折率１．６４のデカリンを使用した。
【００３２】
液体１７０は、液体供給ライン１７２から供給口１７５を介して、投影光学系１３０のレンズ最終面と基板１５０の間に供給され、回収口１７１を介して回収される。液体１７０を介して基板１５０をＡｒＦエキシマレーザーで露光することによって、レチクルのパターンの像を基板１５０に投影する。
【００３３】
本液浸露光装置を、５日間連続運転したところ、露光量ムラと考えられる露光異常が検出された。なお、ＡｒＦエキシマレーザーの照度は、基板上において１パルス当たり１ｍＪ／ｃｍ２の条件であった。投影光学系１３０のレンズ最終面をファイバスコープで観察したところ、パーティクル状の付着物が認められた。これが露光ムラの原因である。
【００３４】
そこで、５日間連続使用した液浸露光装置の投影光学系１３０のレンズ最終面を、以下に示す手順にて洗浄した。
【００３５】
液体１７０は、液体供給ライン１７２から供給口１７５を介して、投影光学系１３０のレンズ最終面と基板１５０の間に供給される。このように、レンズ最終面と基板１５０の間に液体が満たされた状態、いわゆる液浸状態を形成した。その後、液浸状態を保持したまま、基板上から、基板ステージ上に設けられた洗浄ステーション上に液浸領域を移動した。
【００３６】
図２に示した洗浄ステーションは、洗浄液供給口１８１と、洗浄液供給口１８１周辺に配置された洗浄液回収口１８２と、気体供給口１９０と、気体供給口１９０周辺に配置された気体回収口１９２を有する。洗浄ステーション上に液浸領域を移動した後、気体供給口１９０から気体をレンズ最終面に吹き付け、吹き付けた気体の一部を気体回収口１９２から回収した。この動作を２分以上実施することにより、液体１７０をレンズ最終面の周辺に移動することができた。
【００３７】
レンズ最終面から液体１７０を移動した後、洗浄液供給口１８１からオゾン水をレンズ最終面に吹き付けた。その際、気体供給口１９０からの気体供給は継続し、オゾン水と液体１７０が接触しないようにした。オゾン水と液体１７０が接触すると液体１７０の屈折率変化や透過率低下が生じる。気体を用いてオゾン水と液体１７０の接触（混合）を防止することにより、液体１７０の変質を防止できる。
【００３８】
オゾン水は、多孔性の中空糸から成るガスコンタクターを洗浄液供給ライン１８３の一部に設け、中空糸を介して超純水中にオゾンを溶解させることにより作成した。レンズ最終面に供給したオゾン水は、洗浄液回収口１８２により回収し、洗浄液回収ライン１８５で装置外へ排出される。
【００３９】
本実施例における超純水中のオゾン濃度は１ｐｐｍであった。但し、０．５ｐｐｍ〜２０ｐｐｍの範囲の濃度において、オゾン水による洗浄効果は得られた。また、オゾン水の代わりに、過酸化水素水を用いても同様の洗浄効果が得られた。過酸化水素水の濃度は１％〜５０％の濃度範囲で洗浄効果を確認した。
【００４０】
オゾン水への浸漬時間を６０分とすることにより、最終レンズの付着物は除去された。ファイバスコープによる最終レンズの観察では、付着物は観察されなかった。また、基板を露光しても、露光ムラによる露光異常は検出されなかった。
【００４１】
本実施例の液浸露光装置を用いて、定期的に投影光学系１３０の最終レンズ表面を洗浄することにより、付着物が露光性能を阻害する前に、付着物を除去することができる。なお、定期的な洗浄とは、例えば１日に１回、オゾン水に２０分浸漬することを指す。
【００４２】
以上のように、本実施例によれば、液浸領域に液浸剤を保持したまま最終光学素子を洗浄することができるため、洗浄工程に伴う装置のダウンタイムが短くなり、生産性の低下を軽減することが可能である。
【実施例２】
【００４３】
本実施例では、洗浄液として有機溶媒を用い、さらに切り替えバルブを用いて、投影光学系の最終面に付着した汚染物質を除去する液浸露光装置について説明する。本実施例の液浸露光装置の部分的な模式図を図３に示した。なお、実施例１と重複する箇所の説明は省略する。
【００４４】
本実施例の液浸露光装置は、光源にＡｒＦエキシマレーザーを使用したステップアンドスキャン方式の露光装置である。投影光学系１３０のレンズ最終面と基板１５０の間に供給する液体１７０として屈折率１．６４のビシクロヘキシルを使用した。
【００４５】
液体１７０（ビシクロヘキシル）は、液体供給ライン１７２から供給口１７５を介して、投影光学系１３０のレンズ最終面と被露光基板１５０の間に供給され、回収口１７１を介して回収される。液体１７０を介して基板をＡｒＦエキシマレーザーで露光することによって、レチクルのパターンの像を基板１５０に投影する。
【００４６】
この液浸露光装置を、５日間連続運転したところ、露光量ムラと考えられる露光異常が検出された。なお、ＡｒＦエキシマレーザーの照度は、被露光基板上において１パルス当たり１ｍＪ／ｃｍ２の条件であった。投影光学系１３０のレンズ最終面をファイバスコープで観察したところ、パーティクル状の付着物が認められた。
【００４７】
そこで投影光学系１３０のレンズ最終面を、以下に示す手順にて洗浄した。液体１７０は、液体供給ライン１７２から供給口１７５を介して、投影光学系１３０のレンズ最終面と基板１５０の間に供給される。このような液浸状態を保持したまま、基板上から、基板ステージ上に設けられた洗浄ステーション上に液浸領域を移動した。図３に示した洗浄ステーションは、液体の供給及び気体の供給を兼ねる供給口１８７と、供給口１８７周辺に配置された洗浄液の回収及び気体の回収を兼ねる回収口１８４と、気体供給口１９０を有する。また、切り替えバルブ１８８（切替手段）を操作することにより、供給口１８７と気体供給ライン１９４または洗浄液供給ライン１８３を接続することができる。洗浄ステーション上に液浸領域を移動した後、切り替えバルブ１８８を操作して、供給口１８７から気体をレンズ最終面に吹き付け、吹き付けた気体の一部を回収口１８４から回収した。この動作を２分以上実施することにより、液体１７０をレンズ最終面の周辺に移動することができた。
【００４８】
レンズ最終面から液体１７０を移動した後、供給口１８７からの気体供給量を減らしつつ、一方で気体供給口１９０からの気体供給を開始した。供給口１８７からの気体供給を停止した後、切り替えバルブ１８８を操作して、供給口１８７からメタノールをレンズ最終面に吹き付けた。供給口には超音波振動ノズル１８６を設けており、ノズルが超音波振動をすることにより、洗浄液のみよりも高い洗浄能力を得ることができる。メタノールによる洗浄時には、気体供給口１９０からの気体供給は継続し、メタノールと液体１７０が接触しないようにした。メタノールと液体１７０が接触すると液体１７０の屈折率変化や透過率低下が生じる。気体を用いてオゾン水と液体１７０の接触（混合）を防止することにより、液体１７０の変化を防止できる。
【００４９】
本実施例ではメタノールによる洗浄時間を３０分とすることにより、最終レンズの付着物は除去された。ファイバスコープで最終レンズを観察すると付着物は観察されなかった。また、基板を露光しても、露光ムラによる露光異常は検出されなかった。
【００５０】
本実施例の液浸露光装置を用いて、定期的に投影光学系１３０の最終レンズ表面を洗浄することにより、付着物が露光性能を阻害する前に、付着物を除去することができる。結果として、安定した露光性能を維持することができる。本実施例では、定期的に、例えば１日に１回、メタノールで１０分洗浄する。
【００５１】
以上のように、本実施例によれば、液浸領域に液浸剤を保持したまま最終光学素子を洗浄することができるため、洗浄工程に伴う装置のダウンタイムが短くなり、生産性の低下を軽減することが可能である。さらに、洗浄液と気体との供給を１つの供給口で行うことにより構成部品を少なくすることができる。回収口についても同様である。
【００５２】
本実施例では洗浄液としてメタノールを使用したが、他の有機溶媒でも洗浄することができる。例えば、アルカノールアミン類、グリコール類、エーテル類、ケトン類、アセテート類、カルボン酸エステル類から選択される有機溶媒が該当する。また、有機溶媒でなくとも、アセチレンアルコール系界面活性剤、ポリオキシエチレンアルキルエーテルから選択される非イオン系界面活性剤を含有する洗浄液でも同様の洗浄効果が得られる。
【実施例３】
【００５３】
次に、前述の露光装置を利用したデバイス（半導体ＩＣ素子、液晶表示素子等）の製造方法を説明する。デバイスは、前述の露光装置を使用して、感光剤が塗布された基板（ウェハ、ガラス基板等）を露光する工程と、その基板（感光剤）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。他の周知の工程には、エッチング、レジスト剥離、ダイシング、ボンディング、パッケージング等が含まれる。本デバイス製造方法によれば、従来よりも高品位のデバイスを製造することができる。
【符号の説明】
【００５４】
１３０  投影光学系
１７０  液体
１８０  洗浄液
１８１  液体供給口
１８２  液体回収口
１８７  供給口
１９０  気体供給口
１９２  気体回収口
【図１】
2011066066.tif 000003
【図２】
2011066066.tif 000004
【図３】
2011066066.tif 000005