(57)【要約】【課題】  投影光学系の最終面やステージ基準マーク上の汚染を解消し、結像性能や位置決め精度の高い液浸露光装置、及びデバイス製造方法を提供する。【解決手段】  レチクル１２０のパターンを被露光基板１５０に投影する投影光学系１３０を備え、前記投影光学系１３０の最終面と前記被露光基板１５０との間に供給される液体１７０を介して、前記被露光基板１５０を露光する液浸露光装置であって、前記液体１７０中に気体を注入し、前記液体１７０に接する部材（投影光学系１３０の最終面、被露光基板１５０周辺に配置される同面板、液体供給ノズル１７２、液体回収ノズル１７４、及び、ステージ基準マーク１５６等）を洗浄する気体混合装置１７６を有する。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
レチクルのパターンを基板に投影する投影光学系を備え、
前記投影光学系と前記基板との間に供給される液体を介して、前記基板を露光する液浸露光装置であって、
前記液体中に気体を注入し、前記液体に接する部材を洗浄する気体混合装置を有することを特徴とする液浸露光装置。
【請求項２】
前記気体から成る気泡を発生する気泡発生装置を有することを特徴とする請求項１記載の液浸露光装置。
【請求項３】
前記液体中に超音波を発生し、前記気体を除去する超音波生成装置を有することを特徴とする請求項１または２記載の液浸露光装置。
【請求項４】
前記超音波生成装置は、前記部材に対向する位置に設けられることを特徴とする請求項３記載の液浸露光装置。
【請求項５】
前記部材は、液体供給ノズル、液体回収ノズル、前記基板の周辺に配置される同面板、前記投影光学系の最終面、ステージ基準マークのいずれかであることを特徴とする請求項４記載の液浸露光装置。
【請求項６】
前記部材の汚染状態を計測する汚染計測手段を有することを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載の液浸露光装置。
【請求項７】
前記液体は、水または有機系液体である請求項１から６のいずれかに記載の液浸露光装置。
【請求項８】
請求項１から７のいずれかに記載の液浸露光装置を用いて基板を露光する工程と、
前記基板を現像する工程とを備え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、液浸露光装置及びその液浸露光装置を用いたデバイス製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、半導体集積回路の高集積化に伴い、露光装置とりわけ投影光学系には、高い性能を求められている。
露光装置の解像度は投影光学系の開口数（ＮＡ）を大きくすることによって高めることができるが、ＮＡを大きくすることによって焦点深度は浅くなる。
したがってある程度以上ＮＡを大きくすることはできず、解像度を高めるために露光波長を短波長化することが要求されてきた。
露光波長の短波長化を実現するためには、レジスト、ペリクル、レチクル、レンズ等の各種材料を開発する必要がある。
しかし、材料開発には、時間やコストがかかるため、短期間のうちに短波長化を実現することは困難であった。
【０００３】
このような材料開発の問題を解決するため、露光波長の短波長化をせずに解像度を向上させる液浸露光方式が提案されている。この露光方式は、投影光学系の最終面と被露光基板の間に水等の液体を満たして露光を行う方式である。
屈折率ｎの液体中では波長が１／ｎになるため、見かけ上の露光光波長が短くなり、解像度を高めることができる。併せて、焦点深度をｎ倍程度拡大することも可能である。
しかし、液浸露光装置を使用する際、レジストから液体中に溶出した成分は、液体を介して投影光学系の最終面やステージ基準マーク、液体供給回収ノズル等に付着することがわかっている。
そのため、溶出物の少ないレジストや、溶出物を遮蔽するトップコートの開発が行われている。
【０００４】
しかし、このような対策を講じても完全に溶出を抑えることはできず、またレジスト以外から発生する溶出物の影響もあるため、レンズやマーク表面、あるいは液体供給回収ノズルやウエハ周辺に配置する同面板上を定期的に洗浄する必要がある。
洗浄を実施しない場合、結像性能の劣化やマーク読み取り誤差が発生する。また、液体の供給回収不良や基板ステージ上に汚染物質からのパーティクルによる欠陥が生じるため、良好なデバイスを安定的に製造することができなかった。
特開平１１−１６２８３１号公報（特許文献１）により投影光学系の最終面の洗浄方法について提案されている。投影光学系の最終面を水やアセトン等の洗浄用溶液に浸して超音波洗浄することや、光学部材の汚れを計測する汚れ計測装置の設置が開示されている。
しかしながら、投影光学系以外の液体に接する部材を洗浄する手段についての記載はない。
【０００５】
また、特開２００５−１１６５７１号公報（特許文献２）により液体中の気泡を除去する気泡除去装置を備えた液浸露光装置が提案されている。
気泡除去装置として超音波生成装置を用いることが開示されており、気泡除去効果とともに投影光学系の最終面の洗浄効果についても言及している。
しかしながら、液浸露光装置に供給される液体は脱気された液体のため、十分なキャビテーション効果は得られない。つまり、気泡除去の効果は得られるものの、必ずしも十分な洗浄効果が得られるとは限らない。
【特許文献１】特開平１１−１６２８３１号公報
【特許文献２】特開２００５−１１６５７１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
そこで、本発明は、投影光学系と基板との間に供給される液体に接する部材を効率的に洗浄できる液浸露光装置を提供することを第１の目的とする。
また、本発明は、その液浸露光装置を用いて、より歩留まりのよいデバイス製造方法を提供することを第２の目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するための本発明の一側面としての液浸露光装置は、レチクルのパターンを基板に投影する投影光学系を備え、前記投影光学系と前記基板との間に供給される液体を介して、前記基板を露光する液浸露光装置であって、前記液体中に気体を注入し、前記液体に接する部材を洗浄する気体混合装置を有することを特徴とする。
一方、本発明の別の一側面としてのデバイス製造方法は、上述の液浸露光装置を用いて基板を露光する工程と、前記基板を現像する工程とを備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の液浸露光装置によれば、投影光学系と基板との間に供給される液体に接する部材を効率よく洗浄できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、本発明を、その実施例に基づいて、図面を参照して説明する。
【実施例１】
【００１０】
図１は、本発明の実施例１に係る液浸露光装置の構成を模式的に示す構成模式図である。本例の液浸露光装置は、図１に示すように、照明装置１００と、レチクル（マスク）１２０と、レチクルステージ１２２と、投影光学系１３０とを有する。
また、本例の液浸露光装置は、被露光基板１５０と、被露光基板ステージ１５４と、媒質としての液体１７０と、液体供給装置１７１と、液体回収装置１７３と、気体混合装置１７６とを有する。
このように、液浸露光装置は、投影光学系１３０の最も被露光基板１５０側にあるレンズ（最終レンズ）の表面（以下、最終面）が部分的に又は全体的に液体１７０に接触し、液体１７０を介してレチクル１２０に形成されたパターンを被露光基板１５０に露光する液浸式の露光装置である。
本例の液浸露光装置は、ステップアンドスキャン方式の投影露光装置であるが、ステップアンドリピート方式の露光方式を適用することもできる。
【００１１】
照明装置１００は、転写用の回路パターンが形成されたレチクル１２０を照明し、光源部と照明光学系とを有する。
光源部は、光源としてのレーザー１０１と、ビーム整形光学系１０２とを含む。
レーザー１０１は、波長約１９３ｎｍのＡｒＦエキシマレーザー、波長約２４８ｎｍのＫｒＦエキシマレーザー、波長約１５７ｎｍのＦ２レーザー等のパルスレーザー光を使用することができる。
レーザー１０１の種類や個数には特段の限定はなく、光源部の種類についても特段の限定はない。
ビーム整形光学系１０２は、例えば、複数のシリンドリカルレンズを備えるビームエクスパンダ等を使用することができる。
【００１２】
ビーム整形光学系１０２は、レーザー１０１からの光束の縦横比率を所望の値に変換する（例えば、断面形状を長方形から正方形にする等）ことによりビーム形状を所望の形状に成形する。
ビーム成形光学系１０２は、後述するオプティカルインテグレーター１０４を照明するのに必要な大きさと発散角を持つ光束を形成する。
照明光学系は、レチクル１２０を照明する光学系であり、本例では、集光光学系１０３と、オプティカルインテグレーター１０４と、開口絞り１０５と、集光レンズ１０６と、折り曲げミラー１０７と、マスキングブレード１０８と、結像レンズ１０９とを含む。
照明光学系は、輪帯照明、四重極照明等のような様々な照明モードを実現できる。
【００１３】
集光光学系１０３は、複数の光学素子から構成され、ビーム成形光学系１０２からの光束をオプティカルインテグレーター１０４に所望の形状で効率よく導入する。
例えば、集光光学系１０３は、ズームレンズシステムを含み、オプティカルインテグレーター１０４への入射ビームの形及び角度の分配をコントロールする。
集光光学系１０３は、レチクル１２０への照明光の露光量を照明毎に変更可能な露光量調整部を含む。
オプティカルインテグレーター１０４は、レチクル１２０に照明される照明光を均一化し、本例では、入射光の角度分布を位置分布に変換して出射するハエの目レンズとして構成されている。
【００１４】
ただし、オプティカルインテグレーター１０４としては、ハエの目レンズではなく、例えば、光学ロッド、回折光学素子、マイクロレンズアレイ、各組が直交するように配置された２組のシリンドリカルレンズアレイを用いてもよい。
オプティカルインテグレーター１０４の出射面の直後には、形状及び径が固定された開口絞り１０５が設けられている。開口絞り１０５は、投影光学系１３０の瞳１３２に形成される有効光源とほぼ共役な位置に配置されている。
【００１５】
開口絞りの１０５の開口形状は投影光学系１３０の瞳１３２面の有効光源形状に相当する。開口絞り１０５は、後述するように、有効光源の形状を制御する。
開口絞り１０５は、照明条件に応じて図示しない絞り交換機構によって、種々の開口絞りが光路中に位置するように切り替え可能となっていてもよい。
集光レンズ１０６は、オプティカルインテグレーター１０４の射出面近傍の２次光源から射出し、開口絞り１０５を透過した複数の光束を集光し、折り曲げミラー１０７を介して、被照斜面としてのマスキングブレード１０８を均一にケーラー照明する。
マスキングブレード１０８は、複数の可動遮光板より構成され、矩形の開口形状を有している。マスキングブレード１０８の開口部を透過した光束をレチクル１２０の照明光として使用する。
【００１６】
マスキングブレード１０８は、開口幅を自動可変な視野絞りであり、転写領域を変更できる。従って、マスキングブレード１０８は、レチクル１２０面と光学的に共役な位置に設けられる。また、本例の液浸露光装置は、スキャン方向の転写領域を変更可能にする、上述のマスキングブレードと類似した構造のスキャンブレードをさらに有してもよい。
スキャンブレードも開口幅が自動可変できる絞りであり、レマスキングブレード１０８の近傍に設けられる。
本例の液浸露光装置は、これら二つの可変ブレードを用いることによって露光を行うショットの寸法に合わせて転写領域の寸法を設定することができる。
結像レンズ１０９は、マスキングブレード１０８の開口形状をレチクル１２０面上に結像する。
【００１７】
レチクル１２０は、被露光基板１５０上に転写されるべきパターンが形成されており、レチクルステージ１２２に支持されて駆動される。
レチクル１２０から発せられた回折光は投影光学系１３０を通り被露光基板１５０上に投影される。被露光基板１５０上には、レジストが塗布されている。レチクル１２０と被露光基板１５０とは光学的に共役の関係に配置される。
【００１８】
投影光学系１３０は、レチクル１２０に形成されたパターンを経た回折光を被露光基板１５０上に結像する機能を有する。
投影光学系１５０は、複数のレンズ素子のみからなる屈折光学系、複数のレンズ素子と少なくとも一枚の凹面鏡とを有する反射屈折光学系等を使用することができる。
【００１９】
被露光基板１５０は、シリコンウエハ、液晶モニタ用ガラス基板、又はその他の基板を指す。被露光基板１５０の表面にはレジストが塗布されており、被露光基板１５０はチャック等の保持部１５２を介して基板ステージ１５４に支持される。
【００２０】
液体１７０は、液体供給装置１７１から液体供給ノズル１７２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、液体回収ノズル１７４を介して液体回収装置１７３に回収される。
液体１７０の材料としては、露光波長の透過率がよく、投影光学系に汚れを付着させず、レジストプロセスとのマッチングが良い物質が選択される。
液体１７０は、例えば、水や有機系液体であり、被露光基板１５０に塗布されたレジストや露光光の波長に応じて選定することができる。
【００２１】
（実施例１の概要）
気体混合装置１７６は、液体供給装置１７１と液体供給ノズル１７２との間に設置されている。露光作業中には、気体混合装置１７６は動作させず、液体供給装置１７１に含まれる不図示の脱気装置によって脱気された液体１７０が供給される。
洗浄作業を行う際には、あらかじめ被露光基板１５０の位置に基板を置き、切り替え装置１７５により気体混合装置１７６を経た液体を液体供給ノズル１７２から排出する。
尚、洗浄中に汚染物質が再付着することを防止するため、前記被露光基板１５０上にはレジスト等の有機膜やパーティクルを発生するような薄膜を塗布しないことが望ましい。
気体混合装置１７６の一例として、細かい気泡（マイクロバブル）を発生するマイクロバブル発生装置が挙げられる。マイクロバブルとは、直径が１０〜１００μｍ程度、つまり１ｍｍの百分の一ほどの小さな気泡を指す。
この微細な気泡を気体混合装置１７６により液体に注入することでレンズ表面やステージ基準マーク１５６表面の汚染物質を除去する性能が高くなる。この点に本実施例の一つの狙いがある。例えば液浸液を水と仮定した場合、疎水性の汚染物質は水と反発しあうため、水中の気泡に取り込まれ易い。
気泡に取り込まれた汚染物質を系外に排出することにより、投影光学系１３０の最終面やステージ基準マーク１５６表面の汚染物質を除去することができる。
また、気泡は小さくなるほど表面積の総和が増え、洗浄能力が高まる。そのため、前記気体混合装置１７６は、できるだけ細かい気泡（マイクロバブル）を発生できる装置であることが好ましい。
【００２２】
以上実施例１の液浸露光装置においては、例えば露光処理を行わない時を選んで定期的若しくは非定期的に作動させる液体供給装置１７１及び気体混合装置１７６を備えるため、投影光学系１３０の最終面やステージ基準マーク１５６表面等を効率よく洗浄できる。
これにより、投影光学系１３０の最終面やステージ基準マーク１５６の透過率あるいは反射率の経時変化を抑えることが可能となり、液体供給ノズル１７２や液体回収ノズル１７４に付着したパーティクルをも除去できる。
その結果、露光処理時の液体１７０に接する上記部材を常に清潔に保てるため、常に露光処理時の結像性能と位置決め精度の安定性を維持でき、しかもパーティクルによる欠陥も抑制できる。このため、常に良好なデバイスを安定的に製造することができる。
尚、液体１７０に接する上記部材には、投影光学系１３０の最終面、被露光基板１５０周辺に配置される同面板、液体供給ノズル１７２、液体回収ノズル１７４、及び、ステージ基準マーク１５６等が含まれる。
【実施例２】
【００２３】
次に、本発明の実施例２を説明する。
図２は、本発明の実施例２に係る液浸露光装置の要部の構成を模式的に示す部分的模式図である。尚、実施例２では、図２において図１に示す部分と同一部分には同一符号を付してその詳しい説明は省略する。
本例の液浸露光装置の基板ステージ１５４には、図２に示すように、被露光基板１５０を保持するチャック等の保持部１５２の近くに洗浄処理用の構造領域が確保されており、ステージ基準マーク１５６はその領域に構成されている。
基板ステージ１５４の洗浄処理用の構造領域は、洗浄処理時に投影光学系１３０の最終面の直下位置に移動されて停止される。
【００２４】
基板ステージ１５４の洗浄処理用の構造領域の表面側には、複数の超音波生成装置１８０が設けられている。
即ち洗浄処理用の構造領域の表面側には、洗浄処理のため投影光学系１３０の最終面の直下に停止する際、投影光学系１３０の最終面の例えば中心、液体供給ノズル１７２、及び液体回収ノズル１７４の各々の位置に対向する位置毎に超音波生成装置１８０を有する。
一方、投影光学系１３０の最終面付近の位置において、同じく基板ステージ１５４の洗浄処理用の構造領域がその最終面の直下に停止する際、ステージ基準マーク１５６に対向して液体１７０に接し得る位置にも、超音波生成装置１８２が設けられている。
【００２５】
洗浄処理を行う際は、あらかじめ被露光基板１５０を保持するチャック等の保持部１５２でレジストを塗布していない基板を保持し、かつ基板ステージ１５４を移動させ、その洗浄処理用の構造領域を投影光学系１３０の最終面の直下位置に停止させる。
次いで液体供給装置１７１及び気体混合装置１７６を動作させ、溶存気体濃度の高い液体を投影光学系１３０の最終面と被露光基板１５０の間に供給し、かつ各々の超音波生成装置１８０，１８２を起動する。
これにより即ち溶存気体濃度の高い液体、及び各々の超音波により、露光処理時に液体１７０に接する部材として、投影光学系１３０の最終面、液体供給ノズル１７２、液体回収ノズル１７４、ステージ基準マーク１５６等を効率よく洗浄する。
【００２６】
ところで、被露光基板１５０上への液体供給時に気泡が発生しても、脱気処理した液体１７０であれば気泡は短時間で消滅する。そのため気泡起因の露光欠陥を防止する目的において、露光処理時には脱気装置が利用されている。
しかしながら、洗浄時には脱気処理した液体に超音波を印加しても、高い洗浄効果は得られない。脱気処理した液体中の気体濃度は低いため、キャビテーションがあまり生じないことが原因である。
キャビテーションとは、洗浄液中に極めて小さな気泡や空洞が急速に形成され、激しく崩壊する現象である。
しかし液体中の気体濃度が低すぎると超音波を印加しても気泡が発生しないため、十分なキャビテーション効果が得られないことになる。
【００２７】
ところが実施例２では、気体混合装置１７６の作動による溶存気体濃度の高い液体に例えば２０ｋＨｚから１００ｋＨｚほどの超音波を印加することによりキャビテーションが生じ、気泡が崩壊する際の衝撃によって汚染物質を上記部材表面から解離させる。
気体混合装置１７６を用いて十分な気体濃度を有する液体を供給することも、高いキャビテーション効果の発生、つまり高い洗浄効果を得る一要因となっている。
したがって定期的又は不定期的に気体混合装置１７６及び超音波生成装置１８０，１８２を作動させることにより、投影光学系１３０の最終面やステージ基準マーク１５６表面の透過率あるいは反射率の経時変化を抑えることが可能である。
また、液体供給ノズル１７２や液体回収ノズル１７４に付着したパーティクルも除去できる。結果として、常に安定した結像性能と位置決め精度が得られ、パーティクルによる欠陥も抑制できるため、常に良好なデバイスを安定的に製造することができる。
【００２８】
一方、実施例２で洗浄対象とする部材は、投影光学系１３０の最終面、被露光基板１５０周辺に配置される同面板、液体供給ノズル１７２、液体回収ノズル１７４、ステージ基準マーク１５６等である。
このため、実施例２では、キャビテーションを洗浄対象部位の表面において効率良く発生させるために、洗浄部位に対向する位置に超音波生成装置１８０，１８２を設置した。
洗浄の能力を高めるには、超音波生成装置１８０，１８２の設置場所を適切な場所に設定することも重要な要素であり、本実施例の重要な着眼点である。
【実施例３】
【００２９】
次に、本発明の実施例３を説明する。
図３は、本発明の実施例３における液浸露光装置の要部（汚染計測手段）の構成を模式的に示す部分的模式図である。図３において実施例１又は２に示す部分と同一部分には同一符号を付してその詳しい説明は省略する。
本例の液浸露光装置の汚染計測手段は、図３に示すように、投影光学系１３０の図示下方の領域に備えた反射光計測部１９０を有する。
反射光計測部１９０は、重水素ランプ等の光源１９１と、光ファイバ１９２と、出射プローブ１９３と、受光プローブ１９４と、光ファイバ１９５と、分光光度計１９６とを有して構成される。
出射プローブ１９３及び受光プローブ１９４は、上方の投影光学系１３０の最終面に向けられている。
【００３０】
出射プローブ１９３から出射された光は、被検物である投影光学系１３０の最終面で反射し、受光プローブ１９４と光ファイバ１９５を通って分光光度計１９６に導光される。
分光光度計１９６は、光源１９１からの任意の波長の光を選択する不図示の分光部（回折格子等）と選択した光の強度を計測する不図示の計測部から構成される。
分光光度計１９６は、計測部で計測した光の強度から投影光学系１３０の最終面の洗浄時期に至る状態を検出する。洗浄時期に至る場合は、その旨を、洗浄処理を実行する所定の制御系が判断し認識する。
その制御系が、投影光学系１３０の最終面の洗浄時期を判断した場合は、上述の実施例１又は実施例２の洗浄処理が行われる。
尚、反射率計測部１９０は、不図示の６軸制御ステージ（例えば基板ステージ）上に保持されており、投影光学系１３０の最終レンズの面内位置や曲率に応じて位置を変えることができる。
【００３１】
図４は、本発明の実施例３における液浸露光装置の他の要部（汚染計測手段）の構成を模式的に示す部分的模式図である。図４において実施例１又は２に示す部分と同一部分には同一符号を付してその詳しい説明は省略する。
本例の液浸露光装置の汚染計測手段は、図４に示すように、被露光基板１５０を保持する保持部１５２を備える基板ステージ１５４の上方の領域となり得る位置に備えた反射光計測部２００を有する。
反射光計測部２００は、重水素ランプ等の光源２０１と、光ファイバ２０２と、出射プローブ２０３と、受光プローブ２０４と、光ファイバ２０５と、分光光度計２０６とを有して構成される。
出射プローブ２０３及び受光プローブ２０４は、下方のステージ基準マーク１５６に向けられている。
【００３２】
出射プローブ２０３から出射された光は、被検物であるステージ基準マーク１５６上で反射し、受光プローブ２０４と光ファイバ２０５を通って分光光度計２０６に導光される。
分光光度計２０６は、任意の波長の光を選択する不図示の分光部と選択した光の強度を計測する不図示の計測部から構成される。
分光光度計２０６は、計測部で計測した光の強度からステージ基準マーク１５６の洗浄時期に至る状態を検出する。洗浄時期に至る場合は、その旨を、洗浄処理を実行する所定の制御系が判断し認識する。
その制御系が、ステージ基準マーク１５６の洗浄時期を判断した場合は、上述の実施例１又は実施例２の洗浄処理が行われる。
【００３３】
図５は、本発明の実施例３における液浸露光装置の他の要部（汚染計測手段）の構成を模式的に示す部分的模式図である。図５において実施例１又は２に示す部分と同一部分には同一符号を付してその詳しい説明は省略する。
本例の液浸露光装置の汚染計測手段は、図５に示すように、三つの圧力計測器２１０，２１１，２１２を有する。
圧力計測器２１０は、液体供給ノズル１７２より上流における液体の圧力を計測し、圧力計測器２１１は、投影光学系１３０の最終面下に供給された液体の圧力を計測し、圧力計測器２１２は、液体回収ノズル１７４より下流における液体の圧力を計測する。
尚、圧力計測器２１１は、例えば、基板ステージ１５４の上記洗浄処理用の構造領域の表面側において、投影光学系１３０の最終面の直下位置になり得る位置に備えるという態様がある。
【００３４】
圧力計測器２１０の圧力計測値と圧力計測器２１１の圧力計測値の差分を、所定の制御系が認識するとともに、該制御系が液体供給ノズル１７２の汚染状態を評価する。
圧力計測器２１１の圧力計測値と圧力計測器２１２の圧力計測器の差分を、所定の制御系が認識するとともに、該制御系が液体回収ノズル１７４の汚染状態を評価する。
上記制御系が、上記汚染状態の認識から液体供給ノズル１７２若しくは液体回収ノズル１７４の洗浄時期を認識した場合は、液体供給ノズル１７２若しくは液体回収ノズル１７４の洗浄が可能になる。
尚、液体供給ノズル１７２又は液体回収ノズル１７４の洗浄方法には、例えば液体供給装置１７１及び気体混合装置１７６により管１７２ａ，１７４ａ内に溶存気体濃度の高い液体を通過させ、かつ管１７２ａ，１７４ａ内に超音波を印加するという方法がある。
【００３５】
以上実施例３では、露光時に液体１７０に接する部材、即ち投影光学系１３０の最終面、同面板、液体供給ノズル１７２、液体回収ノズル１７４、ステージ基準マーク１５６、管（供給管、回収管）１７２ａ，１７４ａの各汚染検出用の各汚染計測手段を備えた。
このため、露光時に液体１７０に接する各部材の汚染状態を定量的に検出することにより、上記各部材の洗浄時期や洗浄条件を自動的に的確に判断でき、加えて、洗浄完了の判定も可能となる。
結果として、露光処理時には、被露光基板１５０に対する安定した結像性能と、被露光基板１５０の位置決め精度の高い信頼性とを常に維持でき、パーティクルによる欠陥も抑制できる。このため、常に良好なデバイスを安定的に製造することができる。
【実施例４】
【００３６】
次に、本発明の実施例４を説明する。
本発明の実施例４は、気泡発生装置としての不図示のマイクロバブル発生装置を備えた液浸露光装置について説明する。
本例の液浸露光装置は、液体供給装置１７１及び気体混合装置１７６から液体供給バルブ１７２までの純水供給ラインに不図示の切り替えバルブを介して不図示のマイクロバブル発生装置を備えた。
本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の最終面とウエハ（被露光基板１５０）の間に供給する液体１７０としては純水を用いた。
【００３７】
露光中は切り替えバルブの第一位置によりマイクロバブル発生装置を介さず液体供給バルブ１７２から純水を供給させ、洗浄時のみ切り替えバルブの第二位置によりマイクロバブル発生装置を通過したマイクロバルブを含む水を該バルブ１７２から排出させた。
以上のようなマイクロバブル発生装置を備えたＡｒＦ液浸露光装置を定常業務で１ヶ月使用した。検討を加速するため、レジスト材料には純水中への溶出量の比較的多いものを選択した。
レジストからの溶出量は、光酸発生剤が約２×１０−９ｍｏｌ／ｃｍ２であった。マクロバブル発生装置を用いた洗浄工程は、１週間に１回の頻度で、１回につき約１時間実施した。
尚、洗浄後には切り替えバルブを第一位置に切り替えて脱気水を供給したうえで、約１時間供給圧力を上げた状態で通水した。この操作によって、液浸露光装置の投影光学系１３０の最終面側に導入された気泡を除去することができる。
【００３８】
１ヶ月後に投影光学系１３０の最終面の目視検査を行ったところ、付着物は確認できなかった。同様に、ステージ基準マーク１５６の顕微鏡検査を実施したところ、異物の付着は確認できなかった。
また、露光したウエハ（被露光基板１５０）の像性能や位置合わせ精度の劣化もみられず、欠陥検査においても欠陥数は使用前と比べて増加しなかった。
以上より、投影光学系１３０の最終面、同面板、ステージ基準マーク１５６、液体供給ノズル１７２、液体回収ノズル１７４を含む接液部位に付着等の汚染がないことが確認された。
よって、実施例４の液浸露光装置を用いて、洗浄処理を定期的に実施することにより、良好なデバイスを安定的に製造できることを確認した。
【００３９】
ところで、マイクロバブルとは、上述の如く直径が１０〜１００μｍ程度、つまり１ｍｍの百分の一ほどの小さな気泡を指す。
マイクロバブル発生装置は、液体供給装置１７１から供給される液体にマイクロバブルを発生させ、レンズ表面やステージ基準マーク１５６表面の汚染物質を除去する。
マイクロバブルを用いるため、レンズ表面やステージ基準マーク１５６表面の汚染物質を除去する性能が高くなる。この点に本実施例の重要な一つの狙いがある。
即ち疎水性の汚染物質は水（純水）と反発しあうため、水中のマイクロバルブに取り込まれ易く、これを系外に排出することにより、投影光学系１３０の最終面やステージ基準マーク１５６表面の汚染物質を容易にかつ効率よく除去することができる。
マイクロバブルは小さくなるほど表面積の総和が増え、洗浄能力が高まるため、マイクロバブル発生装置は、さらに可能である限り細かいマイクロバブルを発生できる装置であることが好ましい。
【実施例５】
【００４０】
次に、本発明の実施例５を説明する。
本発明の実施例５は、気泡発生装置としての不図示のマイクロバブル発生装置及び不図示の超音波生成装置を備えた液浸露光装置について説明する。
マイクロバブル発生装置の装備位置は、実施例４で説明した場合と同様に純水供給ラインの位置とした。超音波生成装置の装備位置は、実施例２で説明した場合と同一の４点の位置とした。
本実施例の露光装置は、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の最終面とウエハの間に供給する液体としては純水を用いた。
【００４１】
また、純水供給ラインに切り替えバルブを設け、露光中はマイクロバブル発生装置を介さず、洗浄時のみマイクロバブル発生装置を通過したマイクロバブルを含む水を供給するように切り替えバルブを切り替え制御する。
以上のようなマイクロバブル発生装置及び超音波生成装置を備えたＡｒＦ液浸露光装置を定常業務で１ヶ月使用した。
検討を加速するため、レジスト材料には純水中への溶出量の比較的多いものを選択した。レジストからの溶出量は、光酸発生剤が約２×１０−９ｍｏｌ／ｃｍ２であった。
マイクロバブル及び超音波を用いた洗浄工程は、１週間に１回の頻度で、１回につき約３０分間実施した。
【００４２】
この際、対象とする洗浄部位（投影光学系１３０の最終面、同面板、ステージ基準マーク１５６、液体供給ノズル１７２、液体回収ノズル１７４）に対向する位置に超音波生成装置が来るように基板ステージ１５４を移動させながら洗浄を実施した。
また、超音波の周波数は４０ｋＨｚとした。尚、洗浄後には上記切り替えバルブを切り替えてマイクロバブル発生装置を介さない脱気水を供給したうえで、約３０分間超音波を印加した状態で通水を続けた。
この操作によって、液浸露光装置の投影光学系１３０の最終面側に導入された気泡を除去することができる。
【００４３】
１ヶ月後に投影光学系１３０の最終面の目視検査を行ったところ、付着物は確認できなかった。同様に、ステージ基準マーク１５６の顕微鏡検査を実施したところ、異物の付着は確認できなかった。
また、露光したウエハの像性能や位置合わせ精度の劣化もみられず、欠陥検査においても欠陥数は使用前と比べて増加しなかった。
以上より、投影光学系１３０の最終面、同面板、ステージ基準マーク１５６、液体供給ノズル１７２、液体回収ノズル１７４を含む接液部位に付着等の汚染がないことが確認された。
よって、本発明の実施例５の液浸露光装置を用いて、上述の洗浄処理を定期的に実施することにより、常に良好なデバイスを安定的に製造できることを確認した。
【００４４】
上述の如く、キャビテーションとは、洗浄液中に極めて小さな気泡や空洞が急速に形成され、激しく崩壊する現象である。
本例では４０ｋＨｚの超音波を印加することによりキャビテーションが生じ、気泡が崩壊する際の衝撃によって汚染物質を部材表面から解離させた。
即ち実施例５では、気体混合装置１７６を用いて十分な気体濃度を有する液体を供給し、超音波生成装置１８０，１８２から４０ｋＨｚの超音波を印加することにより、高いキャビテーション効果、つまり高い洗浄効果を得ることができた。
このため、投影光学系１３０の最終面やステージ基準マーク１５６表面の透過率あるいは反射率の経時変化を抑えて常に清潔を保ち、常に良好な露光精度で良好なデバイスを安定して製造することができた。
【実施例６】
【００４５】
次に、本発明の実施例６を説明する。
本発明の実施例６では、気泡発生装置としての不図示のマイクロバブル発生装置、不図示の複数の超音波生成装置、及び不図示の複数の汚染計測手段を備えた液浸露光装置について説明する。
不図示のマイクロバブル発生装置は、実施例４で説明したものと同一であり、不図示の各超音波生成装置は、各々実施例２又は５で説明したものと同一であり、不図示の各汚染計測手段は、各々実施例３で説明したものと同一である。
実施例６の液浸露光装置は、同じく光源に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の最終面とウエハの間に供給する液体としては純水を用いた。
また、純水供給ラインに切り替えバルブを設け、露光中はマイクロバブル発生装置を介さず、洗浄時のみマイクロバブル発生装置を通過した微細の気泡を含む水を供給するように切り替えバルブを切り替え制御した。
【００４６】
以上のようなマイクロバブル発生装置、超音波生成装置、及び汚染計測手段を備えたＡｒＦ液浸露光装置を定常業務で１ヶ月使用した。検討を加速するため、レジスト材料には純水中への溶出量の比較的多いものを選択した。
レジストからの溶出量は、光酸発生剤が約２×１０−９ｍｏｌ／ｃｍ２であった。マクロバブル及び超音波を用いた洗浄工程は、１週間に１回の頻度で、１回につき約３０分間実施した。
この際、対象とする洗浄部位（投影光学系１３０の最終面、同面板、ステージ基準マーク１５６、液体供給ノズル１７２、液体回収ノズル１７４等）に対向する位置に超音波生成装置が来るように基板ステージ１５４を移動させながら洗浄を実施した。
また、超音波の周波数は４０ｋＨｚとした。尚、洗浄後には切り替えバルブを切り替えてマイクロバブル発生装置を介さない脱気水を供給したうえで、約３０分間超音波を印加した状態で通水した。
この操作によって、液浸露光装置の投影光学系１３０の最終面側に導入された気泡を除去することができる。
【００４７】
１ヶ月後に投影光学系１３０の最終面の反射光計測をレンズ面内の複数点について行ったところ、１ヶ月前の初期計測値と比較して±１％の範囲内に入っており、反射光量の変化は認められなかった。
また、ステージ基準マーク１５６の反射光計測を実施したところ、同じく１ヶ月前の初期計測値と比較して±１％の範囲内に入っており、反射光量の変化は認められなかった。
さらに、液体供給ノズル１７２における圧力損失や回収ノズルにおける圧力損失を計測したところ、１ヶ月前の初期計測値と比較して±１％の範囲内に入っており、圧力損失の値に変化は認められなかった。
また、露光したウエハの像性能や位置合わせ精度の劣化もみられず、欠陥検査においても欠陥数は使用前と比べて増加しなかった。
以上より、投影光学系の最終面、ステージ基準マーク、同面板、液体供給ノズル１７２、液体回収ノズル１７４等を含む接液部位に付着等の汚染がないことが確認された。
よって、実施例６の液浸露光装置を用いて、洗浄処理を定期的に実施することにより、常に良好な露光精度の下にデバイスを安定的に製造できることを確認した。
【００４８】
（デバイス製造方法の実施例）
次に、上記液浸露光装置を用いて、半導体装置（半導体素子）等のデバイスを製造するデバイス製造方法を説明する。
図６は、本例のデバイス製造方法を用いて例えばＩＣを製造する手順を示すフローチャートである。まず、ステップ１（回路設計）では、ＩＣの回路設計を行った。ステップ２（マスク製作）では設計した回路パターンを形成したマスクを製作した。
一方、シリコン等からなる被露光基板を用意し、ステップ３（ウエハプロセス）において前記用意したマスクとウエハを用いてリソグラフィ技術によってウエハ上に実際の回路を形成した。
次のステップ４（組立）において、ステップ３によって製作されたＩＣの回路が形成されたウエハを半導体チップ化し、次いでアッセンブリ工程（ダイシング、ボンディング）を行い、パッケージング（チップ封入）を行った。
ステップ５（検査）においてステップ4で製作されたＩＣチップの動作確認テスト、耐久性テスト等の検査を行った。
【００４９】
図７は、本例のデバイス製造方法における上記ステップ３のウエハプロセスの詳細なフローチャートである。まず、ステップ１１（酸化）ではウエハの表面を酸化させた。次いでステップ１２（ＣＶＤ）ではウエハ表面に絶縁膜を形成した。
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した。ステップ１４（イオン打ち込み）ではウエハにイオン打ち込みを行った。ステップ１５（レジスト処理）ではＣＭＰ（化学材機研磨）装置によってウエハ表面を平坦に研磨した。
ステップ１６（レジスト処理）では、平坦化されたウエハ表面にレジストを塗布した。
ステップ１７（露光）では上記液浸露光装置によってマスクの回路パターンをウエハに焼き付け露光した。
即ち、はじめにマスクを搬送し、マスクチャックにチャッキングし、次にレジストが塗布されたシリコンウエハ基板を上記液浸露光装置内にローディングした。
アライメントユニットでグローバルアライメント用のデータを読みとり、計測結果に基づいてウエハステージ（基板ステージ）を駆動して所定の位置に次々に露光を行った。
【００５０】
ステップ１８（現像）では露光したウエハを現像する。ステップ１９（エッチング）では、現像後にレジストが除去された部分をエッチングした。
ステップ２０（レジスト剥離）では、レジストを剥離した。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した。
上記ウエハプロセスに本実施例のデバイス製造方法を用いれば、従来の製造が難しかった高集積度の半導体デバイスを製造することができる。
また、本実施例のデバイス製造方法は、上記液浸露光装置を用いるため、常に高精度の安定した露光性能を利用でき、安定した高精度性と高い信頼性を確保したデバイスを製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】本発明の実施例１に係る液浸露光装置の構成を模式的に示す構成模式図である。
【図２】本発明の実施例２に係る液浸露光装置の要部の構成を模式的に示す部分的模式図である。
【図３】本発明の実施例３に係る液浸露光装置の要部として一つの汚染計測手段を含む構成を模式的に示す部分的模式図である。
【図４】本発明の実施例３に係る液浸露光装置の要部として他の一つの汚染計測手段を含む構成を模式的に示す部分的模式図である。
【図５】本発明の実施例３に係る液浸露光装置の要部としてさらに他の一つの汚染計測手段を含む構成を模式的に示す部分的模式図である。
【図６】本発明のデバイス製造方法の実施例を説明するためのフローチャートである。
【図７】図６に示すフローチャートのステップ３のウェハプロセスの詳細なフローチャートである。
【符号の説明】
【００５２】
１００    照明装置          １０１    光源
１０２    ビーム整形光学系  １０３    集光光学系
１０４    オプティカルインテグレーター
１０５    絞り              １０６    集光レンズ
１０７    折り曲げミラー    １０８    マスキングブレード
１０９    結像レンズ        １２０    レチクル
１２２    レチクルステージ  １３０    投影光学系
１３２    瞳                １５０    被露光基板
１５２    保持部            １５４    基板ステージ
１５６    ステージ基準マーク
１７０    液体              １７１    液体供給装置
１７２    液体供給ノズル    １７２ａ  管
１７３    液体回収装置      １７４    液体回収ノズル
１７４ａ  管                １７５    切り替え装置
１７６    気体混合装置
１８０，１８２    超音波生成装置
１９０，２００    反射光計測部
１９１，２０１    光源
１９２，１９５，２０２，２０５    光ファイバ
１９３，２０３    出射プローブ
１９４，２０４    受光プローブ
１９６，２０６    分光光度計
２１０，２１１，２１２    圧力計測器
【図１】
2008060156.tif 000003
【図２】
2008060156.tif 000004
【図３】
2008060156.tif 000005
【図４】
2008060156.tif 000006
【図５】
2008060156.tif 000007
【図６】
2008060156.tif 000008
【図７】
2008060156.tif 000009