(57)【要約】【課題】露光に影響を与える異物の検出を行うころができる新規且つ有用な露光装置を提供する。【解決手段】露光装置１００は、基板ステージＷＳと、原版からの光を基板Ｗに投影する投影光学系ＰＯとを有し、投影光学系ＰＯの最終面ＥＳと基板との間隙に満たされた液体を介して基板を露光する。露光装置１００は、投影光学系ＰＯの最終光学素子の周囲に配され、該間隙から液体を回収するための第１の回収ノズル２１と、第１の回収ノズル２１を介して該間隙から回収された液体の中の異物を検出する検出器３０とを有する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板を保持し且つ移動するステージと、原版からの光を前記ステージに保持された該基板に投影する投影光学系とを有し、前記投影光学系の最終光学素子と前記ステージに保持された該基板との間隙に満たされた液体を介して基板を露光する露光装置であって、
前記最終光学素子の周囲に配され、該間隙から液体を回収するための第１の回収ノズルと、
前記第１の回収ノズルを介して該間隙から回収された液体の中の異物を検出する検出器と、
を有することを特徴とする露光装置。
【請求項２】
前記検出器を用いて、少なくとも該基板が露光されている間において、該間隙から回収された液体の中の異物を検査する、ことを特徴とする請求項１に記載の露光装置。
【請求項３】
前記最終光学素子の周囲に配され、該間隙に液体を供給するための供給ノズルと、
前記最終光学素子の周囲に配され、該間隙から液体を回収するための第２の回収ノズルとを更に有し、
前記第１の回収ノズルは、前記最終光学素子と前記第２の回収ノズルとの間に配置されている、
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】
前記最終光学素子の周囲に配され、該間隙に液体を供給するための供給ノズルを更に有する、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５】
前記検出器の出力に基づいてエラー処理を実行する制御部を更に有する、ことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の露光装置。
【請求項６】
前記制御部は、前記エラー処理として、警告を発する処理及び該基板の露光を停止させる処理の少なくとも一方を実行する、ことを特徴とする請求項５に記載の露光装置。
【請求項７】
前記検出器は、液体に光を照射し、且つ該液体からの散乱光に基づいて異物を検出する、ことを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の露光装置。
【請求項８】
基板を保持し且つ移動するステージと、原版からの光を前記ステージに保持された該基板に投影する投影光学系とを有し、前記投影光学系の最終光学素子と前記ステージに保持された該基板との間隙に満たされた液体を介して基板を露光する露光装置であって、
前記最終光学素子の周囲に配され、該間隙に液体を供給するための供給ラインと、
前記供給ラインを流れる液体の中の異物を検出する検出器と、
を有することを特徴とする露光装置。
【請求項９】
基板を保持し且つ移動するステージと、原版からの光を前記ステージに保持された該基板に投影する投影光学系とを有し、前記投影光学系の最終光学素子と前記ステージに保持された該基板との間隙に供給された液体を介して基板を露光する露光装置であって、
液体の中の異物を前記ステージの上において検出する検出器を有する、
ことを特徴とする露光装置。
【請求項１０】
請求項１乃至９のいずれか１項に記載の露光装置を用いて基板を露光する工程と、
該露光された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、投影光学系の最終光学素子とステージに保持された基板との間隙に満たされた液体を介して基板を露光する露光装置及びデバイス製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体デバイス等のデバイスを製造するための露光装置に対しては、常に解像力の向上が要求されている。露光装置の解像力を向上させるために、投影光学系の高ＮＡ化と、露光光の波長の短波長化が進んでいる。露光光の波長については、３６５ｎｍのｉ線から２４８ｎｍの波長を有するＫｒＦエキシマレーザ光に移行し、近年では１９３ｎｍの波長を有するＡｒＦエキシマレーザ光に移行しつつある。
【０００３】
現在、更なる解像力の向上のための技術として、液浸露光方式が注目されている（特許文献１）。液浸露光方式の露光装置の１つとして、投影光学系の最終面の少なくとも一部の領域と基板ステージ上の基板との間の空間に液体を満たした状態で基板を露光する露光装置がある。このような露光装置では、投影光学系の周囲に配置された供給ノズルから前記空間に液体を供給するとともに、投影光学系の周囲に配置された回収ノズルを通して前記空間から液体を回収する。
【特許文献１】特開２００６−１４０４５９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記のような液浸露光方式の露光装置では、液体中に気泡や不純物粒子などの異物が存在すると、それが露光ビームを遮ったり、基板や投影光学系の最終面等に付着したりしうる。基板に付着する異物は、ランダムな不良の原因となり、投影光学系の最終面に付着する異物は、複数ショット領域又は複数基板に共通した不良の原因となりうる。
【０００５】
本発明は、上記の課題認識を契機としてなされたものであり、例えば、露光に影響を与える異物の検出を行うころができる新規且つ有用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】
【０００６】
本発明は、基板を保持し且つ移動するステージと、原版からの光を前記ステージに保持された該基板に投影する投影光学系とを有し、前記投影光学系の最終光学素子と前記ステージに保持された該基板との間隙に満たされた液体を介して基板を露光する露光装置に係り、前記露光装置は、前記最終光学素子の周囲に配され、該間隙から液体を回収するための第１の回収ノズルと、前記第１の回収ノズルを介して該間隙から回収された液体の中の異物を検出する検出器とを有する。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、例えば、露光に影響を与える異物の検出を行える新規且つ有用な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】
以下、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態を説明する。
【０００９】
[第１実施形態]
図１は、本発明の好適な第１実施形態の露光装置の概略構成を示す図である。図１に示す露光装置１００は、原版（レチクル）Ｒを保持する原版ステージＲＳと、原版Ｒを照明する照明光学系ＩＬと、基板Ｗを保持する基板ステージＷＳと、原版Ｒのパターン情報を含む原版Ｒからの光を基板Ｗに投影する投影光学系ＰＯとを備える。露光装置１００は、例えば、原版Ｒと基板Ｗとを走査駆動しながらスリットによって整形された露光ビームＥＢで基板を走査露光する露光装置として、或いは、原版Ｒ及び基板Ｗを静止させた状態で露光ビームＥＢで基板Ｗを露光する露光装置として構成されうる。基板ステージＷＳは、基板Ｗを保持する基板チャック（不図示）を有し、該基板チャックで基板Ｗを保持し且つ移動する。基板ステージＷＳは、ステージ定盤ＳＰ上で例えば６軸方向に駆動されうる。
【００１０】
露光装置１００は、投影光学系ＰＯの最終面ＥＳの少なくとも一部の領域と基板ステージＷＳ上の基板Ｗとの間の空間（間隙）Ｓに液体Ｌを満たした状態で基板Ｗを露光する。ここで、投影光学系ＰＯの最終面ＥＳの少なくとも一部の領域は、露光ビームＥＢの光路を含む。投影光学系ＰＯの最終面ＥＳは、投影光学系ＰＯを構成する複数の光学部材のうち最も基板ステージＷＳ又は基板Ｗに近い光学素子（最終光学素子）ＦＯの２面のうち基板ステージＷＳ又は基板Ｗに対面する面である。
【００１１】
露光装置１００は、液体を制御するための構成として、供給ノズル１１を通して空間Ｓに液体Ｌを供給する供給部１０と、回収ノズル（第２の回収ノズル）２１を通して空間Ｓから液体Ｌを回収する回収部２０とを更に備える。供給ノズル１１は、投影光学系ＰＯの周囲に配置される。供給ノズル１１は、空間Ｓに向けて液体を排出されるように構成されてもよいし、供給ノズル１１から排出された液体が移動することによって空間Ｓに液体が満たされるように構成されてもよい。回収ノズル２１は、投影光学系ＰＯの周囲に配置される。
【００１２】
供給ノズル１１は、典型的には、回収ノズル２１よりも投影光学系ＰＯに近い位置に配置される。１つの実施形態において、供給ノズル１１及び回収ノズル２１は、リング形状を有しうる。他の実施形態において、供給ノズル１１及び回収ノズル２１は、直線形状を有しうる。
【００１３】
供給部１０は、供給ノズル１１のほか、供給ノズル１１を通して排出すべき液体を制御するためのバルブ、ポンプ、供給タンク等を含みうる。回収部２０は、回収ノズル２１のほか、回収ノズル２１を通して回収すべき液体を制御するためのバルブ、ポンプ、供給タンク等を含みうる。
【００１４】
露光装置１００は、異物の検出に関して、回収ノズル（第１の回収ノズル）３１と、異物検出部（検出器）３０とを備える。回収ノズル３１は、基板ステージＷＳに向けて配置されている。回収ノズル３１は、例えば、投影光学系ＰＯと回収ノズル２１との間に配置されうる。回収ノズル３１は、回収ノズル３１と投影光学系ＰＯとが一定の位置関係を維持するように配置されうる。回収ノズル３１を基板ステージＷＳに配置するのではなく基板ステージＷＳに向けて配置することにより、基板Ｗを露光ビームＥＢで露光しながら液体Ｌ中の不純物を異物検出部（検出器）３０によって並行して異物を検出することができる。また、基板の露光処理と異物検出処理とを切り替える必要がなくなるので、スループットの低下を抑えることができる。また、露光ショット領域又はその近傍の液体を回収（抽出）することができるので、露光に影響を与える異物をより正確に検出することができる。基板ステージに異物検出部を搭載する場合に比べて、基板ステージを小型化することができる。
【００１５】
異物検出部３０は、回収ノズル３１を通して空間Ｓから回収（抽出）される液体の中の異物を検出する。異物検出部３０は、例えば、液体に光を照射し、該液体からの散乱光の強度で異物を検出する。異物検出部３０による検査結果は、制御部４０に提供される。或いは、異物検出部３０は、ＱＣＭ（Quarts Crystal Microbalance）センサを備えて構成されうる。ＱＣＭセンサは、水晶振動子を有し、その水晶振動子の電極の表面に付着した異物に応じて共振周波数が変動する。異物検出部３０は、この共振周波数に基づいて異物を検出する。
【００１６】
露光装置１００は、更に、異物検出部３０からの出力（即ち、検出結果）に基づいてエラー処理を実行する制御部４０を備える。ここで、エラー処理は、例えば、警告を発する処理及び基板の露光処理を停止させる処理の少なくとも一方を含む。
【００１７】
[第２実施形態]
図２は、本発明の好適な第２実施形態の露光装置の概略構成を示す図である。なお、図２において、図１に示す露光装置１００と同一の構成要素には同一の符号が付されている。図２に示す露光装置１００'では、前述の回収ノズル２１と回収ノズル３１とが兼用ノズル５０として兼用されている。
【００１８】
[第３実施形態]
図５は、本発明の好適な第３実施形態の露光装置の概略構成を示す図である。なお、図５に示す露光装置２００において、図１に示す露光装置１００と同一の構成要素には同一の符号が付されている。
【００１９】
基板Ｓは、基板ステージＷＳに設けられた基板チャックＷＣによって保持されている。基板ステージＷＳは、基板Ｓの周囲に基板Ｓの表面と同一の高さの表面を有する部材（同面板）又は部分が配置されるように構成されることが好ましい。このような構成は、基板Ｓの周囲の領域が投影光学系ＰＯの下に位置するように基板ステージＷＳを駆動する際に有利である。
【００２０】
露光装置２００は、液体を制御するための構成として、空間Ｓに液体Ｌを供給する供給ライン１１１と、空間Ｓから液体Ｌを回収する回収ラインとを備える。図５では省略されているが、供給ライン１１１の先端には前述の供給ノズル１１が接続され、回収ライン１２１の先端には前述の回収ノズル２１が接続されうる。
【００２１】
露光装置１００は、異物の検出に関して、回収ライン１３１、１４１を備える。図５では省略されているが、回収ライン１３１の先端には前述の回収ノズル（第１の回収ノズル）３１が接続されうる。回収ライン１４１は、基板ステージＷＳの上面に開口した回収ノズル１４２に接続されている。
【００２２】
供給ライン１１１、並びに、回収ライン１２１、１３１および１４１は、バルブ１１５、１２５、１３５、１４５を介して異物検出部（検出器）３０に接続されている。
【００２３】
異物検出部３０は、例えば、液体を一時的に貯留する容器３４と、容器３４の内側に水晶振動子の電極の表面が露出するように配置されたＱＣＭセンサ３２とを含んで構成されうる。異物検出部３０は、該水晶振動子の電極の表面に付着した異物に応じて変動する共振周波数に基づいて異物を検出する。
【００２４】
バルブ１１５、１２５、１３５、１４５の開閉を制御部４０が制御することによって、供給ライン１１１並びに回収ライン１２１、１３１および１４１のうちの一部（例えば、１つ）を選択的に異物検出部３０に接続することができる。例えば、バルブ１１５が開かれた場合には、供給ライン１１１を流れる液体の中の異物が異物検出部３０によって検出される。
【００２５】
[第４実施形態]
図６は、本発明の好適な第４実施形態の露光装置の概略構成を示す図である。なお、図６に示す露光装置２１０において、図１、図５に示す露光装置１００、２００と同一の構成要素には同一の符号が付されている。
【００２６】
この実施形態の露光装置２１０では、基板ステージＷＳにＱＣＭセンサ３２を含む異物検出部（検出器）が配置されている。液体Ｌの中の異物を検出する際には、ＱＣＭセンサ３２の上に液体Ｌが配置されるように、すなわち、投影光学系ＰＯの下にＱＣＭセンサ３２が位置決めされるように基板ステージＷＳが駆動される。該異物検出部（検出器）は、基板ステージＷＳの上において液体の中の異物を検出する。
【００２７】
[第５実施形態]
この実施形態は、異物検出部３０からの出力（即ち、検出結果）に基づいて実行されるエラー処理の例を提供する。図７は、供給ノズル１１（または供給ライン１１１）を通して空間Ｓに供給された液体供給量の積算値（積算液体供給量）と異物検出部３０で検出された異物の積算値（積算異物量）との関係を例示的に示す図である。図８は、異物検出部３０からの出力（即ち、検出結果）に基づく制御部４０による制御の流れを示すフローチャートである。
【００２８】
ステップＳ８０１では、制御部４０は、異物検出部３０によって検出された異物を積算した積算異物量を確認する。なお、積算異物量は、異物検出部３０から制御部４０に提供されてもよいし、異物検出部３０から制御部４０に対して検出された異物量を適当なタイミングで提供し、それを制御部４０が積算することによって得てもよい。
【００２９】
ステップＳ８０２では、制御部４０は、積算異物量が予め設定された閾値を越えたか否かを判断し、該積算異物量が該閾値を超えたと判断される場合にはステップＳ８０３に処理を進め、そうでない場合にはステップＳ８０１に処理を戻す。
【００３０】
ステップＳ８０３では、制御部４０は、不図示の搬送機構によってその基板Ｗを基板チャックＷＣ上から回収する。なお、基板チャックＷＣによって基板Ｗが保持されていない場合には、ステップＳ８０３の処理はスキップされる。
【００３１】
ステップＳ８０４では、制御部４０による制御の下で、空間Ｓにおける液体Ｌの品質（異物量）に影響を与える構成要素又は部分がクリーニングされる。当該構成要素又は部分としては、例えば、供給部１０（供給ノズル１１、供給ライン１１１を含む）、回収部２０（回収ノズル２１、回収ライン１２１を含む）、基板ステージＷＳの表面、投影光学系ＰＯの下部等を挙げることができる。このクリーニングは、例えば、供給部１０からクリーニング用の液体を空間Ｓに供給することによってなされうる。このクリーニングの作業には、オペレータが関与してもよい。
【００３２】
[第６実施形態]
この実施形態は、異物検出部３０からの出力（即ち、検出結果）に基づいて実行されるエラー処理の他の例を提供する。図９は、供給ノズル１１（または供給ライン１１１）を通して空間Ｓに供給された液体供給量の積算値（積算液体供給量）と異物検出部３０で検出された異物の積算値（積算異物量）との関係を例示的に示す図である。図１０は、異物検出部３０からの出力（即ち、検出結果）に基づく制御部４０による制御の流れを示すフローチャートである。
【００３３】
ステップＳ１００１では、制御部４０は、図９に例示された積算異物量の曲線に基づいて、積算異物量が予め設定された閾値を越える日時（時期）を推定して、当該日時をクリーニングが必要な日時（時期）として予告する。この推定は、典型的には、外挿法によって行うことができる。
【００３４】
ステップＳ１００２では、制御部は、ステップＳ１００１で推定された日時（時期）が到来したか否かを判断し、当該日時（時期）が到来した場合にはステップＳ１００３に処理を進め、そうでない場合にはステップＳ１００１に処理を戻す。なお、ステップＳ１００１が実行される都度、積算異物量が予め設定された閾値を超える日時（時期）の推定精度は高まる。
【００３５】
ステップＳ１００３では、制御部４０は、不図示の搬送機構によってその基板Ｗを基板チャックＷＣ上から回収する。なお、基板チャックＷＣによって基板Ｗが保持されていない場合には、ステップＳ１００３の処理はスキップされる。
【００３６】
ステップＳ１００４では、制御部４０による制御の下で、空間Ｓにおける液体Ｌの品質（異物量）に影響を与える構成要素又は部分がクリーニングされる。当該構成要素又は部分としては、例えば、供給部１０（供給ノズル１１、供給ライン１１１を含む）、回収部２０（回収ノズル２１、回収ライン１２１を含む）、基板ステージＷＳの表面、投影光学系ＰＯの下部等を挙げることができる。このクリーニングは、例えば、供給部１０からクリーニング用の液体を空間Ｓに供給することによってなされうる。このクリーニングの作業には、オペレータが関与してもよい。
【００３７】
[デバイス製造方法]
次に上記の露光装置を利用したデバイス製造方法を説明する。図３は、半導体デバイスの全体的な製造プロセスのフローを示す図である。ステップ１（回路設計）では半導体デバイスの回路設計を行う。ステップ２（レチクル作製）では設計した回路パターンに基づいてレチクル（原版またはマスクともいう）を作製する。一方、ステップ３（ウエハ製造）ではシリコン等の材料を用いてウエハ（基板ともいう）を製造する。ステップ４（ウエハプロセス）は前工程と呼ばれ、上記のレチクルとウエハを用いて、リソグラフィー技術によってウエハ上に実際の回路を形成する。次のステップ５（組み立て）は後工程と呼ばれ、ステップ４によって作製されたウエハを用いて半導体チップ化する工程であり、アッセンブリ工程（ダイシング、ボンディング）、パッケージング工程（チップ封入）等の組み立て工程を含む。ステップ６（検査）ではステップ５で作製された半導体デバイスの動作確認テスト、耐久性テスト等の検査を行う。こうした工程を経て半導体デバイスが完成し、これを出荷（ステップ７）する。
【００３８】
図４は、上記ウエハプロセスの詳細なフローを示す図である。ステップ１１（酸化）ではウエハの表面を酸化させる。ステップ１２（ＣＶＤ）ではウエハ表面に絶縁膜を成膜する。ステップ１３（電極形成）ではウエハ上に電極を蒸着によって形成する。ステップ１４（イオン打込み）ではウエハにイオンを打ち込む。ステップ１５（ＣＭＰ）ではＣＭＰ工程によって絶縁膜を平坦化する。ステップ１６（レジスト処理）ではウエハに感光剤を塗布する。ステップ１７（露光）では上記の露光装置を用いて、回路パターンが形成されたマスクを介し感光剤が塗布されたウエハを露光してレジストに潜像パターンを形成する。ステップ１８（現像）ではウエハ上のレジストに形成された潜像パターンを現像してレジストパターンを形成する。ステップ１９（エッチング）ではレジストパターンが開口した部分を通してレジストパターンの下にある層又は基板をエッチングする。ステップ２０（レジスト剥離）ではエッチングが済んで不要となったレジストを取り除く。これらのステップを繰り返し行うことによって、ウエハ上に多重に回路パターンを形成する。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】本発明の好適な実施形態の露光装置の概略構成を例示する図である。
【図２】本発明の好適な他の実施形態の露光装置の概略構成を例示する図である。
【図３】半導体デバイスの全体的な製造プロセスのフローを示す図である。
【図４】ウエハプロセスの詳細なフローを示す図である。
【図５】本発明の好適な第３実施形態の露光装置の概略構成を示す図である。
【図６】本発明の好適な第４実施形態の露光装置の概略構成を示す図である。
【図７】供給ノズル（または供給ライン）を通して空間に供給された液体供給量の積算値（積算液体供給量）と異物検出部で検出された異物の積算値（積算異物量）との関係を例示的に示す図である。
【図８】異物検出部からの出力（即ち、検出結果）に基づく制御部による制御の流れを示すフローチャートである。
【図９】供給ノズル（または供給ライン）を通して空間に供給された液体供給量の積算値（積算液体供給量）と異物検出部で検出された異物の積算値（積算異物量）との関係を例示的に示す図である。
【図１０】異物検出部からの出力（即ち、検出結果）に基づく制御部による制御の流れを示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００４０】
ＩＬ  照明光学系
Ｒ  原版
ＲＳ  原版ステージ
ＥＢ  露光ビーム
ＰＯ  投影光学系
ＦＯ  最終光学素子
ＥＳ  投影光学系の最終面
Ｗ  基板
ＷＳ  基板ステージ
ＷＣ  基板チャック
ＳＰ  ステージ定盤
Ｓ  空間
Ｌ  液体
１０  供給部
１１  供給ノズル
２０  回収部
２１  回収ノズル（第２の回収ノズル）
３０  異物検出部（検出器）
３１  回収ノズル（第１の回収ノズル）
４０  制御部
５０  兼用ノズル
１００、１００’、２００、２１０  露光装置
１００'  露光装置
１１１  供給ライン
１２１、１３１、１４１  回収ライン
１４２  回収ノズル
１１５、１２５、１３５、１４５  バルブ
３２  ＱＣＭセンサ
３４  容器
【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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【図９】
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【図１０】
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