(57)【要約】【課題】液体の透過率の変動を低減し、優れた露光性能を実現する露光装置を提供する。【解決手段】レチクルのパターンの像をウエハに投影する投影光学系を備え、前記投影光学系と前記ウエハとの間に供給される液体を介して、前記ウエハを露光する露光装置であって、前記液体中の溶存酸素を低減する脱酸素手段と、前記液体中の溶存気体を低減する脱気手段とを備えることを特徴とする露光装置を提供する。【選択図】図１
2008182167.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
レチクルのパターンの像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露光装置において、
前記液体と酸素以外の気体を接触させることにより前記液体中の溶存酸素を低減する脱酸素手段と、
前記液体中の溶存気体を低減する脱気手段とを備えることを特徴とする露光装置。
【請求項２】
前記投影光学系と前記基板との間に供給される液体の周辺に、酸素以外の気体を供給することによって大気中よりも酸素濃度の低い雰囲気を提供する低酸素化手段を備えることを特徴とする請求項１記載の露光装置。
【請求項３】
前記脱酸素手段で使用する気体と、前記低酸素化手段で供給する気体の種類が異なることを特徴とする請求項２記載の露光装置。
【請求項４】
前記脱酸素手段で使用する気体がヘリウムであり、前記低酸素化手段で供給する気体が窒素であることを特徴とする請求項３記載の露光装置
【請求項５】
前記脱酸素手段は、酸素以外の気体をバブリングすることによって溶存酸素を低減する
バブラーを有することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項記載の露光装置。
【請求項６】
前記脱気手段は、気体透過膜の一方に液体を流し他方を減圧することによって溶存気体を低減する脱気フィルタを有することを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一項記載の露光装置。
【請求項７】
前記脱気手段は、前記脱酸素手段と前記基板を露光する露光位置との間に配置されることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか一項記載の露光装置。
【請求項８】
前記液体の透過率を計測する計測手段を備えることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか一項記載の露光装置。
【請求項９】
前記計測手段は、前記脱酸素手段の下流側に配置されることを特徴とする請求項８記載の露光装置。
【請求項１０】
前記計測手段の計測結果に基づいて、前記液体中の溶存酸素濃度を制御し、前記液体の透過率を調整することを特徴とする請求項８記載の露光装置。
【請求項１１】
前記投影光学系と前記基板との間から回収した前記液体の純度を向上させる精製手段を備え、
前記計測手段は、前記基板を露光する露光位置と前記精製手段との間に配置され、
前記計測手段の計測結果に基づいて、前記投影光学系と前記基板との間から回収した前記液体の再利用の可否を判定すると共に、前記精製手段の精製条件を制御することを特徴とする請求項８記載の露光装置。
【請求項１２】
投影光学系と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露光方法であって、
前記投影光学系と前記基板との間に供給される前記液体を循環させるステップを有し、
前記循環ステップは、
前記投影光学系と前記基板との間から回収した液体中の溶存酸素を低減するステップと、前記溶存酸素を低減するステップで増加した溶存気体を低減するステップとを有することを特徴とする露光方法。
【請求項１３】
レチクルのパターンの像を基板に投影する投影光学系を有し、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露光装置と、
前記投影光学系と前記基板との間に供給される前記液体を循環させる循環装置とを備え、
前記循環装置は、前記液体中の溶存酸素を低減する脱酸素手段と、前記液体中の溶存気体を低減する脱気手段とを有することを特徴とする露光システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、露光装置、露光方法及び露光システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
フォトリソグラフィー技術を用いて半導体メモリや論理回路などの微細な半導体素子を製造する際、縮小投影露光装置が従来から使用されている。縮小投影露光装置は、レチクルに描画された回路パターンの像を投影光学系によってウエハ等の基板に投影して回路パターンを転写する。
【０００３】
縮小投影露光装置で転写できる最小の寸法（解像度）は、露光に用いる光の波長に比例し、投影光学系の開口数（ＮＡ）に反比例する。従って、波長を短くすればするほど、また、ＮＡを上げれば上げるほど、解像度はよくなる。近年では、半導体素子の微細化への要求に伴い、より微細なパターンを転写するため、解像度の高い露光装置が必要となってきている。このため、露光光の短波長化が進められ、ＫｒＦエキシマレーザー（波長約２４８ｎｍ）からＡｒＦエキシマレーザー（波長約１９３ｎｍ）へと露光に用いられる紫外線の波長は短くなってきた。
【０００４】
このような中で、ＡｒＦエキシマレーザーなどの光源を用いながら、更に解像度を向上させる技術として、液浸露光が注目されている。液浸露光とは、投影光学系の最もウエハ側に近い最終レンズとウエハとの間を液体で満たす（即ち、投影光学系のウエハ側の媒質を液体にする）ことで露光光の実効波長を短波長化し、投影光学系のＮＡを見掛け上大きくして解像度の向上を図るものである。投影光学系のＮＡは、媒質の屈折率をｎとすると、ＮＡ＝ｎ×ｓｉｎθであるので、空気の屈折率よりも高い屈折率（ｎ＞１）の媒質を満たすことでＮＡをｎまで大きくすることができる。
【０００５】
また、屈折率の高い液体ほど解像度の向上が見込まれることから、純水を用いた液浸露光装置の後継技術として、高屈折率を有する液体（高屈折率液体）を用いた液浸露光装置が提案されている（特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００６−４９６４号公報
【特許文献２】米国特許第４３４６１６４号
【特許文献３】特開２００５−１３６３７４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、本発明者は、高屈折率液体と純水とを比較したところ、高屈折率液体を用いた液浸露光装置は、純水を用いた液浸露光装置とは異なる以下のような課題を有することを見出した。
【０００７】
高屈折率液体を用いた液浸露光装置に関する第１の課題は、液体を再利用する必要がある点である。高屈折率液は、純水と比べてコストが高く、環境負荷も高いからである。
【０００８】
このような第１の課題を解消するために、以下のような液浸露光装置が既に提案されている（特許文献２及び３参照）。
【０００９】
特許文献２及び３の液浸露光装置は、回収した液体から不純物を取り除き（即ち、精製手段によって回収した液体を精製し）、かかる液体を再利用する。一般に、精製手段の後段には、精製された液体の純度を検査する検査手段が配置される。例えば、パーティクル量や不純物量を検出する方法や、電気抵抗や屈折率等の物理的特性を計測する方法が特許文献３で提案されている。しかしながら、本発明者が鋭意検討したところ、このような検査手段では、液体の純度を精度よく検出することができないことが判明した。即ち、従来の液浸露光装置では、循環させている（即ち、再利用する）液体が良質であるかどうかが十分には保証されていないため、良質ではない（即ち、再利用できない）液体を再利用してしまう場合がある。高屈折率液体を用いた液浸露光装置において、いかに良質の液体を循環させることができるかという課題は、純水を用いた液浸露光装置にはない特有の課題である。
【００１０】
高屈折率液体を用いた液浸露光装置に関する第２の課題は、高屈折率液体の透過率が低下しやすい点である。高屈折率液体中には、純水と比べて酸素が溶け込みやすく、大気中にさらされると紫外波長域の透過率が大きく低下する。なお、従来の液浸露光装置は、気泡の発生を抑制することを目的に全ての溶存気体を低減する脱気手段を有するが、かかる脱気手段では溶存酸素を十分に低減できず、微量の溶存酸素によって液体の透過率は低下する。また、露光光による分解等の反応も懸念され、かかる反応に伴う透過率の低下も想定される。液体の透過率が低下すると露光光の吸収による液体の温度上昇が生じ、屈折率が変化する。このような液体の屈折率の変化は、露光収差を引き起こすため、露光性能（結像性能）を維持するためには、液体の透過率を厳密に管理する必要がある。なお、液体の温度変化に起因した露光収差を補正する場合には、液体の透過率を一定に維持することが好ましい。液体の透過率が変動する場合には、かかる変動に応じて収差補正量を制御する必要がある。
【００１１】
そこで、本発明は、液体の透過率の変動を低減する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】
【００１２】
本発明の一側面としての露光装置は、レチクルのパターンの像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露光装置において、前記液体中の溶存酸素を低減する脱酸素手段と、前記液体中の溶存気体を低減する脱気手段とを備えることを特徴とする。
【００１３】
本発明の更なる目的又はその他の特徴は、以下、添付図面を参照して説明される好ましい実施例によって明らかにされるであろう。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、液体の透過率の変動を低減する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】
【００１５】
以下、添付図面を参照して、本発明の一側面としての露光装置について説明する。なお、各図において、同一の部材については同一の参照番号を付し、重複する説明は省略する。ここで、図１は、本発明の露光装置１の構成を示す概略ブロック図である。
【００１６】
露光装置１は、図１に示すように、照明装置１０と、レチクル２０を載置するレチクルステージ２５と、投影光学系３０と、ウエハ４０を載置するウエハステージ４５と、循環手段１００とを有する。
【００１７】
露光装置１は、投影光学系３０の光学素子のうち最もウエハ４０に近い光学素子（最終レンズ）とウエハ４０の間の液体Ｌを介して、レチクル２０のパターンでウエハ４０を露光する液浸露光装置である。露光装置１は、本実施形態では、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・リピート方式の投影露光装置を使用することもできる。
【００１８】
照明装置１０は転写用の回路パターンが形成されたレチクル２０を照明し、光源部と、照明光学系とを有する。
【００１９】
光源部は、光源としてのレーザー１１と、ビーム整形光学系１２とを含む。レーザー１１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レーザーなどを使用することができる。本実施形態では光源に波長約１９３ｎｍのＡｒＦエキシマレーザーを使用した。但し、レーザー１１の種類及び個数は限定されず、光源の種類も限定されない。
【００２０】
ビーム整形光学系１２は、レーザー１１からの光束の縦横比率を変換する。ビーム整形光学系１２は、オプティカルインテグレーター１４を照明するために必要な大きさと発散角を有する光束を形成する。
【００２１】
照明光学系は、レチクル２０を照明する光学系であり、本実施形態では、集光光学系１３と、オプティカルインテグレーター１４と、開口絞り１５と、集光レンズ１６と、折り曲げミラー１７と、マスキングブレード１８と、結像レンズ１９とを含む。照明光学系は、輪帯照明や四重極照明など様々な照明モードを実現することができる。
【００２２】
集光光学系１３は、オプティカルインテグレーター１４に所望の形状の光束を効率よく導入する。集光光学系１３は、レチクル２０の露光量を変更可能な露光量調整部を含む。
【００２３】
オプティカルインテグレーター１４は、レチクル２０を照明する照明光を均一化するためのものであり、本実施形態では、ハエの目レンズを使用している。
【００２４】
開口絞り１５は、投影光学系３０の瞳面３２と共役な位置に配置される。開口絞り１５の開口形状は、投影光学系３０の瞳面３２に形成される有効光源形状に相当する。
【００２５】
集光レンズ１６は、オプティカルインテグレーター１４の射出面近傍の２次光源から射出した複数の光束を集光する。
【００２６】
ミラー１７は、集光レンズ１６が集光した光束を反射する。マスキングブレード１８は、その複数の光束により、均一に照明される。
【００２７】
マスキングブレード１８は、複数の可動遮光板で構成される視野絞りである。マスキングブレード１８は、投影光学系３０の有効面積に対応する略矩形の開口形状を有する開口を有する。マスキングブレード１８の開口部を透過した光束は、レチクル２０を照明する照明光として使用される。
【００２８】
結像レンズ１９は、マスキングブレード１８の開口（開口形状）をレチクル２０上に結像する。
【００２９】
レチクル２０にはウエハ４０を露光するためのパターンが形成されている。
【００３０】
レチクルステージ２５は、レチクル２０を支持している。
【００３１】
投影光学系３０は、レチクル２０のパターンの像をウエハ４０上に投影する。投影光学系３０としては、屈折系や反射屈折系を使用することができる。投影光学系３０の最もウエハに近い最終レンズとしては、平凸レンズやメニスカスレンズを使用することができる。
【００３２】
ウエハ４０の表面にはフォトレジストが塗布されている。本実施形態では、基板としてウエハ４０を用いているが、ウエハ４０の代わりに、ガラスプレート、その他の基板を使用することもできる。
【００３３】
ウエハステージ４５は、ウエハチャックなどの保持部４５ａを介してウエハ４０を支持する。
【００３４】
循環手段１００は、供給ノズル１０２を介して、投影光学系３０の最終レンズとウエハ４０との間に液体Ｌを供給する。また、循環手段１００は、回収ノズル１０４を介して、投影光学系３０の最終レンズとウエハ４０との間に供給された液体Ｌを回収する。
【００３５】
低酸素化手段５０は、液体Ｌの周辺に酸素以外の気体を供給することにより、液体Ｌの周辺の酸素濃度を大気の酸素濃度よりも低くする。低酸素化手段で供給する気体は露光光に対する透過性の高い気体であることが望ましく、例えば、窒素、ヘリウム、アルゴンなどが使用される。気体の消費量が多いため、安価な窒素がより好適である。液体Ｌの周辺の酸素濃度を低減することにより、酸素が溶解することによって生じる液体Ｌの透過率低下を抑制することができる。
【００３６】
液体Ｌとしては、露光光の波長に対する透過率がよく、投影光学系３０になるべく汚れを付着させず、レジストプロセスとのマッチングがよい液体を使用する。液体Ｌは、純水や炭化水素系液体であり、ウエハ４０に塗布されたフォトレジストや露光光の波長に応じて選択することができる。投影光学系３０の最終レンズには、液体Ｌからの影響を保護するためにコーティングを施すこともできる。
【００３７】
循環手段１００は、回収した液体Ｌの純度を向上させる精製手段１１０と、液体Ｌ中の溶存酸素を除去する脱酸素手段１２０と、液体Ｌの溶存気体を除去する脱気手段１２５と、液体Ｌの透過率を計測する計測手段１３０とを有する。なお、計測手段１３０は、本実施形態では、３つの計測手段１３０Ａ乃至１３０Ｃを含む。循環手段１００は、液体Ｌを移送するためのポンプ、液体Ｌの移送量を制御するための流量制御部、液体Ｌの温度調節のための温度調節部、新しい液体と回収した後に精製した液体Ｌとを混合する混合手段も更に有する。
【００３８】
脱酸素手段１２０としては、酸素以外の気体をバブリングすることによって溶存酸素を除去するバブラーを用いることができる。バブラーで使用する気体は露光光に対する透過性の高い気体であることが望ましく、例えば、窒素、ヘリウム、アルゴンなどが使用される。
【００３９】
バブリングと併せて、バブリングを行う容器内の液体を攪拌することで、効率的に脱酸素処理を行うことができる。また、多孔質体などを利用して細かい気泡を生成することにより、液体と気体の接する面積を大きくすることができ、効率的に脱酸素処理を行うことができる。多孔質体としては、４フッ化エチレン樹脂（ＰＴＦＥ）やＳＵＳ、ＳｉＯ２、ＳｉＣなどの材料で製作されたものを使用することができる。
【００４０】
脱酸素手段１２０としては、酸素以外の気体と液体Ｌを接触させる方法であればどのような手段でも構わない。例えば容器内に液体Ｌを入れ、酸素以外の気体を流しながら液体Ｌを攪拌するだけでもよい。また、液体Ｌを細かい液滴状にし、液滴の周辺雰囲気を酸素以外の気体としてもよい。
【００４１】
脱気手段１２５としては、気体透過膜の一方に液体を流し他方を減圧することによって溶存気体を除去する脱気フィルタを用いることができる。気体透過膜としては、例えば４フッ化エチレン樹脂（ＰＴＦＥ）等のフッ素樹脂が用いられる。気体透過膜と液体の接触面積を大きくするために、気体透過膜を径１００μｍ程度の中空糸状に加工すると良い。フッ素樹脂の中空糸を数十から数百本束にして内部に液体を流し、中空糸の外側を減圧することで、効率的に溶存気体を除去することができる。逆に、中空糸内を減圧し、中空糸外に液を流してもよい。なお、脱気手段１２５の目的は、溶存気体濃度を低減し、気泡の寿命を短くすることである。結果として、気泡による露光欠陥を防止することが可能である。
【００４２】
気泡寿命の短縮は、低酸素化手段５０で供給する気体と異なる種類の気体を脱酸素手段１２０で使用することによっても実現できる。投影光学系３０の最終レンズとウエハ４０の間に供給される液体Ｌの周辺は、低酸素化手段５０によって例えば窒素に置換されている。そのため、ウエハ４０上の液体Ｌで生じる気泡は窒素の気泡である。窒素の気泡寿命を短くするためには、液体Ｌの中の窒素濃度を低減すればよい。ヘリウムなど窒素以外の気体でバブリングすることにより液体Ｌの中の窒素濃度を低減できるため、気泡の寿命を短縮することができる。ただし、バブリングで使用する気体が液中で飽和しているため、圧力変動や温度変動によってバブリングで使用する気体成分が気泡を形成する可能性がある。したがって、脱酸素手段１２０の後段に脱気手段１２５を設けることが好ましい。なお、ヘリウムなど窒素以外の気体は窒素と比べて高価である。そのため、脱酸素手段１２０を直列に２個設け、初めに窒素バブリングによって脱酸素を行い、続いてヘリウムバブリングで脱窒素を行ってもよい。ヘリウムバブリング前に窒素バブリングを行うことにより、ヘリウムガスの使用量を減らすことが可能である。
【００４３】
脱気手段１２５のみで気泡寿命の短縮を実現する場合、脱気手段１２５の大型化が懸念される。また、高い圧力損失に対応するため、液送ポンプの大型化といった問題が生じる可能性もある。しかし、脱気手段１２５に加えて、低酸素化手段５０と脱酸素手段１２０で使用する気体の種類を変えることにより、脱気手段１２５の大型化を抑制し、気泡による露光欠陥を防止することが可能となる。
【００４４】
計測手段１３０は、液体Ｌの透過率を計測する方法として、石英等の透光性材料で構成されたセルに液体Ｌを通過させ、かかるセルの透過率を計測する方法を用いる。計測する透過率は、露光光の波長に対する透過率であるから、ＫｒＦエキシマレーザーであれば約２４８ｎｍの波長に対する透過率、ＡｒＦエキシマレーザーであれば約１９３ｎｍの波長に対する透過率であることが好ましい。計測手段１３０としては、Ｄ２ランプ等の光源から回折格子等を用いて露光光の波長の光を選択し、セルに入射した後、透過光をフォトマル等の受光器で検出する構成の分光光度計（即ち、通常の分光光度計）を使用する。
【００４５】
なお、液体Ｌによっては、露光光の波長に対する透過率を、他の波長の透過率から予測できるものもある。この場合、計測手段１３０は、露光光以外の波長に対する透過率を計測する構成にすることが可能である。例えば、波長によっては低圧水銀灯（１８５ｎｍ）やエキシマランプ（１７２ｎｍ）の輝線を利用することができ、分光器を省略できる場合もある。なお、計測手段１３０は、計測精度を向上させるために、チョッパー等を用いたダブルビーム方式やロックインアンプ方式、セルの前後において光強度を計測する方法を適宜用いることができる。同様に、計測精度の視点から、液体Ｌの計測厚みは１ｍｍ乃至１００ｍｍの範囲、好ましくは、１０ｍｍ乃至５０ｍｍの範囲であることが好ましい。
【００４６】
計測手段１３０Ａは、ウエハ４０を露光する露光位置から回収した液体Ｌの透過率を計測する。計測手段１３０Ｂは、精製手段１１０により精製された液体Ｌの透過率を計測する。計測手段１３０Ｃは、投影光学系３０とウエハ４０との間に供給する液体Ｌの透過率を計測する。
【００４７】
図２は、露光装置１の構成の一部を示す部分ブロック図である。図２には、投影光学系３０と、ウエハ４０と、ウエハステージ４５と、液体Ｌと、循環手段１００とを示している。
【００４８】
循環手段１００において、回収ノズル１０４から回収した液体Ｌは、脱酸素手段１２０Ａによって処理され、計測手段１３０Ａにおいて透過率を計測される。計測手段１３０Ａで計測された液体Ｌの透過率の値が高い場合、液体Ｌは、精製手段１１０に移送される。一方、計測手段１３０Ａで計測された液体Ｌの透過率の値が低い場合、液体Ｌは、廃液タンク１４０に移送される。
【００４９】
精製手段１１０で精製された液体Ｌは、計測手段１３０Ｂにおいて透過率を計測される。計測手段１３０Ｂで計測された液体Ｌの透過率の値が高い場合、液体Ｌは、混合手段１５０に移送される。一方、計測手段１３０Ｂで計測された液体Ｌの透過率の値が低い場合、液体Ｌは、精製手段１１０に再度移送される。なお、液体Ｌの透過率の値が極端に低い場合、液体Ｌは、廃液タンク１４０に移送される。また、精製手段１１０の精製中に排出される不純物を含んだ廃液も廃液タンク１４０へ移送される。
【００５０】
混合手段１５０は、新液タンク１５２から供給される新しい液体と、精製手段１１０で精製された液体Ｌとを混合する。新しい液体と精製した液体Ｌとの混合比は、計測手段１３０Ｂで計測された液体Ｌの透過率の値に基づいて決定され、その決定された混合比で新しい液体と精製した液体Ｌとを混合する。
【００５１】
混合した液体は、供給タンク１５４に蓄えられる。供給タンク１５４から供給される液体Ｌは、脱酸素手段１２０によって処理される。なお、図２には供給タンク１５４と脱酸素手段１２０を分離して示したが、供給タンク１５４内に脱酸素手段としてのバブラーを設けて脱酸素処理を行っても良い。更に、脱酸素手段１２０の下流側に配置された脱気手段１２５によって液体Ｌ中の溶存気体は低減される。脱酸素処理および脱気処理された液体Ｌは、計測手段１３０Ｃにおいて液体Ｌの透過率を計測される。計測手段１３０Ｃで計測された液体Ｌの透過率に基づいて、フォーカスや露光量の収差補正量を決定し、露光する際に補正する。なお、脱気手段１２５は計測手段１３０Ｃの下流にあっても構わない。
【００５２】
以下、循環手段１００の様々な形態について詳細に説明する。
【実施例１】
【００５３】
実施例１では、循環手段１００は、図３に示すように、窒素バブラー（脱酸素手段）１２０と、脱気フィルタ（脱気手段）１２５を有する。図３は、露光装置１の構成の一部を示す部分ブロック図である。
【００５４】
実施例１の露光装置１は、投影光学系３０とウエハ４０の間に供給する液体Ｌとして１．６４の屈折率を有する炭化水素系高屈折率液体を使用した。
【００５５】
露光装置１の露光位置周辺の環境は低酸素化手段５０によって窒素に置換されているが、微量の酸素が液体Ｌに溶け込むことにより、液体Ｌの透過率を低下させる。液体Ｌ中の溶存酸素濃度を露光位置の直前で測定したところ、窒素バブラー１２０と脱気フィルタ１２５を稼動させた状態では０．１ｐｐｍ以下であった。これに対して、窒素バブラー１２０を停止し、脱気フィルタ１２５のみを稼動させた状態で測定した溶存酸素濃度は２ｐｐｍであった。溶存酸素濃度が２ｐｐｍの場合、液体Ｌの透過率は０．７％／ｍｍ程度低下する。０．７％／ｍｍの透過率低下は、発生する収差量に大きく寄与するため、脱気フィルタ１２５のみを有する露光装置は良好な結像性能を提供することができない。一方、脱気フィルタ１２５に加えて窒素バブラー１２０を有する露光装置は、透過率の高い液体Ｌを供給することができるため、安定した結像特性を提供することができる。
【実施例２】
【００５６】
実施例２では、循環手段１００は、実施例１の図３と同様に、バブラー（脱酸素手段）１２０と、脱気フィルタ（脱気手段）１２５を有する。ただし、バブラーで使用する気体をヘリウムとする。
【００５７】
実施例２の露光装置１は、投影光学系３０とウエハ４０の間に供給する液体Ｌとして１．６４の屈折率を有する炭化水素系高屈折率液体を使用した。
【００５８】
露光装置１の露光位置周辺の環境は低酸素化手段５０によって窒素に置換されているが、微量の酸素が液体Ｌに溶け込むことにより、液体Ｌの透過率を低下させる。液体Ｌ中の溶存酸素濃度を露光位置の直前で測定したところ、ヘリウムバブラー１２０と脱気フィルタ１２５を稼動させた状態では０．１ｐｐｍ以下であった。これに対して、ヘリウムバブラー１２０を停止し、脱気フィルタ１２５のみを稼動させた状態で測定した溶存酸素濃度は２ｐｐｍであった。溶存酸素濃度が２ｐｐｍの場合、液体Ｌの透過率は０．７％／ｍｍ程度低下する。０．７％／ｍｍの透過率低下は、発生する収差量に大きく寄与するため、脱気フィルタ１２５のみを有する露光装置は良好な結像性能を提供することができない。一方、脱気フィルタ１２５に加えてヘリウムバブラー１２０を有する露光装置は、透過率の高い液体Ｌを供給することができるため、安定した結像特性を提供することができる。
【００５９】
また、低酸素化手段５０で使用する気体が、脱酸素化手段１２０で使用する気体と異なるため、気泡起因の欠陥を抑制することができる。
【実施例３】
【００６０】
実施例３では、循環手段１００は、図４に示すように、脱酸素手段１２０および脱気手段１２５を有し、ウエハ４０を露光する露光位置と精製手段１１０との間に、液体Ｌの透過率を計測する計測手段１３０Ａを有する。図４は、露光装置１の構成の一部を示す部分ブロック図である。
【００６１】
実施例３の露光装置１は、投影光学系３０とウエハ４０の間に供給する液体Ｌとして１．６４の屈折率を有する炭化水素系高屈折率液体を使用した。
【００６２】
露光装置１の露光位置において、液体Ｌは、投影光学系３０の最終レンズ、ウエハ４０、ウエハステージ４５の天板、周辺の空気等に接触し、透過率が低下する。特に、ウエハ４０にはフォトレジストが塗布されているため、フォトレジスト中の残存溶媒、光酸発生剤、塩基等の物質が液体Ｌに混入し、液体Ｌの透過率を低下させる。また、露光位置周辺の環境は低酸素化手段５０によって窒素に置換されているが、微量の酸素が液体Ｌに溶け込み、液体Ｌの透過率を低下させることもある。更に、露光光であるＫｒＦエキシマレーザーやＡｒＦエキシマレーザーは強いエネルギーを有するため、液体Ｌ自身の結合が切れ、結果として透過率が低下することも懸念される。
【００６３】
図４に示す循環手段１００において、ウエハ４０を露光する露光位置から回収ノズル１０４を介して回収した液体Ｌは、脱酸素手段１２０Ａによって処理され、計測手段１３０Ａにおいて透過率を計測される。液体Ｌの透過率低下の原因としては、上述したように、フォトレジストなどからの溶出物の混入や露光光による液体Ｌ自身の分解、酸素の混入などがある。精製手段１１０は、主に溶出物や分解生成物を除去する。従って、酸素の混入による液体Ｌの透過率低下を他の要因から分離する目的で脱酸素手段１２０Ａを計測手段１３０Ａの前段に配置する。
【００６４】
計測手段１３０Ａは、実施例３では、光源のＤ２ランプと、Ｄ２ランプが発する光から１９３ｎｍの波長の光を抽出する回折格子と、液体Ｌを流通させると共に計測光を透過する石英セルと、透過光強度を検出する検出器とから構成される。なお、計測する液体Ｌの厚みが１０ｍｍ厚となるように石英セルを構成した。
【００６５】
計測手段１３０Ａで計測された液体Ｌ１０ｍｍ厚当たりの透過率値が１０％以上の場合には、液体Ｌを精製手段１１０に送り、液体Ｌ１０ｍｍ厚当たりの透過率値が１０％未満の場合には、液体Ｌを廃液タンク１４０に送るように設定した。なお、透過率の判定基準値は、精製手段１１０の精製能力に応じて変えることができる。
【００６６】
計測手段１３０Ａで計測された液体Ｌ１０ｍｍ厚当たりの透過率値が１０％以上の場合には、更に、その計測された透過率値に応じて精製手段１１０の精製条件を制御する。ここで、精製条件とは、精製手段１１０における処理時間、処理回数、処理温度等である。例えば、透過率値が１０ｍｍ厚当たり２０％前後と低い場合には、精製手段１１０における処理回数を５回とし、液体Ｌの透過率が十分回復するように設定する。一方、透過率値が１０ｍｍ厚当たり７０％前後と高い場合には、精製手段１１０における処理回数は１回と設定する。
【００６７】
精製手段１１０で精製した液体Ｌは、供給タンク１５４に蓄えられる。供給タンク１５４から供給される液体Ｌは、脱酸素手段１２０および脱気手段１２５を経た後、供給ノズル１０２を介して投影光学系３０とウエハ４０との間に供給される。なお、循環手段１００は、図示しない液体温度調整部、パーティクルフィルタ及びケミカルフィルタ等を、脱気手段１２５と供給ノズル１０２の間に適宜有する。
【００６８】
図４に示す循環手段１００を有する露光装置１を用いてウエハ４０を露光し、像性能を検査したところ、ベストフォーカス位置のドリフトなども発生せず、安定した像性能を示した。また、脱酸素手段１２０の後段に、計測手段１３０Ａと同様の計測手段を配置して液体Ｌの透過率安定性を検査したところ、１０ｍｍ厚当たりの透過率は８０±３％の範囲で安定していることを確認した。
【００６９】
露光位置と精製手段１１０との間に、液体Ｌの透過率を計測する計測手段１３０Ａを配置することによって、露光位置において透過率の低下した液体Ｌのうち、透過率の極端に低い液体Ｌを排除することができる。透過率の低い液体Ｌを排除することで、精製手段１１０への負荷を適切な範囲に保持し、十分な精製効果を維持することができる。また、透過率の低い液体Ｌに起因する装置内（例えば、精製手段１１０等）の汚染を防止することもできる。更に、計測手段１３０Ａによって計測した液体Ｌの透過率値に基づいて、精製手段１１０の精製条件を制御することも可能となる。
【００７０】
このように、露光位置と精製手段１１０との間に、計測手段１３０Ａを配置することによって、露光位置から回収した液体Ｌの品質を精度よく管理することができる。また、液体Ｌの透過率値に基づいて、精製手段１１０の精製条件を制御することによって、液体Ｌの透過率の変動を低減した露光装置を提供することができる。
【実施例４】
【００７１】
実施例４では、循環手段１００は、図５に示すように、精製手段１１０で精製した液体Ｌと新しい液体とを混合する混合手段１５０との間に、液体Ｌの透過率を計測する計測手段１３０Ｂを有する。図５は、露光装置１の構成の一部を示す部分ブロック図である。
【００７２】
実施例４の露光装置１は、投影光学系３０とウエハ４０との間に供給する液体Ｌとして１．６４の屈折率を有する炭化水素系高屈折率液体を使用した。
【００７３】
図５に示す循環手段１００において、ウエハ４０を露光する露光位置から回収ノズル１０４を介して回収した液体Ｌは、精製手段１１０によって精製され、計測手段１３０Ｂにおいて透過率を計測される。計測手段１３０Ｂは、実施例３の計測手段１３０Ａと同様のものである。
【００７４】
計測手段１３０Ｂにおける液体Ｌ１０ｍｍ厚当たりの透過率値が７５％以上の場合には、液体Ｌを混合手段１５０に送り、新しい液体と混合する。この際、混合した液体の透過率が１０ｍｍ厚あたり８５％になるように、計測した透過率値に基づいて、新しい液体と精製した液体Ｌとの混合比を制御した。
【００７５】
計測手段１３０Ｂにおける液体Ｌ１０ｍｍ厚当たりの透過率値が５０％以上７５％未満の場合には、液体Ｌを精製手段１１０に再び送り、精製処理する。この際、計測した透過率値に基づいて、処理回数等の精製条件を制御した。
【００７６】
計測手段１３０Ｂにおける液体Ｌ１０ｍｍ厚当たりの透過率値が５０％未満の場合には、液体Ｌの再利用は困難であると判断し、廃液タンク１４０へ送る。
【００７７】
精製した液体Ｌと新しい液体は、混合手段１５０で混合され、供給タンク１５４に蓄えられる。供給タンク１５４から供給される液体Ｌは、脱酸素手段１２０および脱気手段１２５を経た後、供給ノズル１０２を介して投影光学系３０とウエハ４０との間に供給される。なお、循環手段１００は、図示しない液体温度調整部やパーティクルフィルタ、ケミカルフィルタ等を、脱気手段１２５と供給ノズル１０２の間に適宜有する。
【００７８】
図５に示す循環手段１００を有する露光装置１を用いてウエハ４０を露光し、像性能を検査したところ、ベストフォーカス位置のドリフトなども発生せず、安定した像性能を示した。また、脱酸素手段１２０の後段に、計測手段１３０Ｂと同様の計測手段を配置して液体Ｌの透過率安定性を検査したところ、１０ｍｍ厚当たりの透過率は８５±１％の範囲で安定していることを確認した。
【００７９】
このように、精製手段１１０と混合手段１５０との間に、計測手段１３０Ｂを配置することによって、精製後の液体Ｌの品質を精度よく管理することができる。また、精製後の液体Ｌの透過率値に基づいて、新しい液体との混合比を制御することによって、液体Ｌの透過率の変動を低減した露光装置を提供することができる。
【実施例５】
【００８０】
実施例５では、循環手段１００は、図６に示すように、液体Ｌの溶存酸素を除去する脱酸素手段１２０とウエハ４０を露光する露光位置との間に、液体Ｌの透過率を計測する計測手段１３０Ｃを有する。図６は、露光装置１の構成の一部を示す部分ブロック図である。 
【００８１】
実施例５の露光装置１は、投影光学系３０とウエハ４０の間に供給する液体Ｌとして１．６４の屈折率を有する炭化水素系高屈折率液体を使用した。
【００８２】
図６に示す循環手段１００において、ウエハ４０を露光する露光位置から回収ノズル１０４を介して回収した液体Ｌは、精製手段１１０によって精製され、供給タンク１５４に蓄えられる。供給タンク１５４から供給される液体Ｌは、脱酸素手段１２０および脱気手段１２５を経た後、計測手段１３０Ｃにおいて透過率を計測される。
【００８３】
計測手段１３０Ｃは、実施例３の計測手段１３０Ａと同様のものである。
【００８４】
計測手段１３０Ｃにおいて透過率を計測された液体Ｌは、供給ノズル１０２を介して投影光学系３０とウエハ４０との間に供給される。なお、循環手段１００は、図示しない新液タンク、新しい液体と精製した液体Ｌとを混合する混合手段、液体温度調整部、パーティクルフィルタ、ケミカルフィルタ等を適宜有する。
【００８５】
実施例５では、計測手段１３０Ｃによる透過率の計測値に基づいて、露光時のフォーカス位置を補正する。フォーカス位置の補正値は、予め液体Ｌの透過率値に対して一意に決めておくことが好ましい。但し、隣接するショットとの位置関係や走査露光開始位置からの距離等に依存する場合もあるので、これらも考慮したフォーカスや露光量の補正値が必要なこともある。
【００８６】
液浸露光において、液体Ｌの透過率を管理することは、結像性能を維持するうえで非常に重要である。投影光学系３０とウエハ４０との間に供給する直前の液体Ｌの透過率を計測することによって、万が一、透過率の低い液体Ｌが供給された場合に、露光動作を停止することができる。また、液体Ｌの透過率によってフォーカス位置や露光量等の収差補正量は変化する。液体Ｌの透過率を精度よく計測することによって、かかる収差補正量を制御し、良好な結像性能を維持することができる。
【００８７】
図６に示す循環手段１００を有する露光装置１を用いて、フォーカス位置や露光量の補正をしながらウエハ４０を露光し、像性能を検査したところ、安定した像性能を示した。なお、計測手段１３０Ｃで計測した液体Ｌの透過率値は１０ｍｍ厚当たり８０±５％の範囲であった。
【００８８】
このように、脱酸素手段１２０と露光位置との間に、計測手段１３０Ｃを配置することによって、露光位置に供給する液体Ｌの品質を精度よく管理することができる。また、液体Ｌの透過率値に基づいて、収差補正量を制御することによって、良好な結像性能を実現する露光装置を提供することができる。
【実施例６】
【００８９】
次に、実施例６の露光装置１について説明する。図７は、実施例６の露光装置の構成の一部を示すブロック図である。
【００９０】
実施例６の露光装置１では、投影光学系３０とウエハ４０との間から回収した液体Ｌを一時的にタンク１６０に蓄え、タンク１６０に蓄えられた液体Ｌの透過率を計測手段１３０で計測している。そして、その計測手段１３０の計測結果に基づいて、液体Ｌの透過率を管理している。なお、計測手段１３０としては、実施例３の計測手段１３０Ａと同様のものを用いている。
【００９１】
実施例６の露光装置は、図７のブロック図に示すように、複数のタンク１６０を有する。タンク１６０毎に精製手段１１０および液体Ｌの透過率の計測手段１３０を持つことによって、回収した液体Ｌの透過率が回復するまでタンク１６０毎に精製処理を行うことができる。
【００９２】
液体Ｌの透過率をタンク１６０毎に管理することによって、透過率の安定した液体Ｌを露光位置に供給することができる。
【００９３】
なお、図７ではタンク１６０毎に計測手段１３０を設けたが、必ずしもタンク１６０と計測手段１３０の数は同数である必要はない。一つの計測手段１３０を複数のタンクで兼用することも可能である。同様に、一つの精製手段１１０を複数のタンクで兼用することも可能である。
【００９４】
また、タンク１６０内にバブラーなどの脱酸素手段１２０を設けてもよい。精製処理と脱酸素処理をタンク毎に実施できるため、透過率を精度よく管理できる。更に、バブリングする気体に含まれる酸素濃度を調整することにより、液体の透過率を制御することも可能である。溶存酸素濃度をパラメータにして液体の透過率を制御することにより、タンク間の透過率差を低減することができる。結果として、供給元のタンクを切り替えた際に、露光条件が大きく変化することを抑制できる。
【実施例７】
【００９５】
実施例７では、図８に示すように、液体Ｌの溶存酸素を除去する脱酸素手段１２０とウエハ４０を露光する露光位置との間に、液体Ｌの透過率を計測する計測手段１３０Ｃを有する露光装置１Ａについて説明する。図８は、本発明の一側面としての露光装置１Ａの構成の一部を示す部分ブロック図である。
【００９６】
露光装置１Ａは、投影光学系３０とウエハ４０の間に供給する液体Ｌとして１．４４の屈折率を有する純水を使用した。なお、液体Ｌに純水を使用する場合は、図８に示すように、液体Ｌを循環させなくてもよい（再利用しなくてもよい）。
【００９７】
供給タンク１５４に蓄えられた液体Ｌは、脱酸素手段１２０に送られて処理され、計測手段１３０Ｃにおいて透過率を計測される。
【００９８】
計測手段１３０Ｃは、実施例７では、光源のＤ２ランプと、Ｄ２ランプが発する光から１９３ｎｍの波長の光を抽出する回折格子と、液体Ｌを流通させると共に計測光を透過する石英セルと、透過光強度を検出する検出器とから構成される。なお、計測する液体Ｌの厚みが２０ｍｍ厚となるように石英セルを構成した。
【００９９】
計測手段１３０Ｃにおいて透過率を計測された液体Ｌは、供給ノズル１０２を介して投影光学系３０とウエハ４０との間に供給される。なお、露光装置１Ａは、図示しない液体温度調整部、パーティクルフィルタ、ケミカルフィルタ等を供給タンク１５４から供給ノズル１０２の間に適宜有する。
【０１００】
実施例７では、計測手段１３０Ｃによる透過率の計測値に基づいて、露光時のフォーカス位置を補正する。フォーカス位置の補正値は、予め液体Ｌの透過率値に対して一意に決めておくことが好ましい。但し、隣接するショットとの位置関係や走査露光開始位置からの距離等に依存する場合もあるので、これらも考慮したフォーカスや露光量の補正値が必要なこともある。
【０１０１】
露光装置１Ａを用いて、フォーカス位置や露光量の補正をしながらウエハ４０を露光し、像性能を検査したところ、安定した像性能を示した。なお、計測手段１３０Ｃで計測した液体Ｌの透過率値は１０ｍｍ厚当たり８３±３％の範囲であった。
【０１０２】
以上のように、露光装置１又は１Ａは、液体Ｌの透過率を計測する計測手段１３０Ａ乃至１３０Ｃの少なくともいずれかを有する。したがって、露光装置１又は１Ａは、液体Ｌの透過率を精度よく管理することが可能であり、液体Ｌの透過率の変動を低減し、優れた露光性能を実現することができる。また、露光位置と精製手段１１０との間、精製手段１１０と混合手段１５０との間、脱酸素手段１２０と露光位置との間のうち、２つ以上の箇所に計測手段を配置することによって、液体Ｌの透過率の変動を更に低減することができる。
【０１０３】
なお、外部の液体供給回収装置から液体Ｌを露光装置１に供給する場合、露光装置１が計測手段１３０Ａ乃至１３０Ｃ及び循環手段１００を有していなくてもよい。例えば、外部の液体供給回収装置を上述した循環手段１００と同様な構成を持つ循環装置とし、かかる液体供給回収装置において液体Ｌの透過率を計測し、かかる計測結果に基づいて、液体Ｌの透過率を管理すればよい。投影光学系とウエハとの間に供給される液体Ｌを介して、ウエハを露光する露光装置と、液体Ｌの透過率を計測する計測手段を有し、露光装置に供給される液体Ｌを循環させる循環装置とを有する露光システムも本発明の一側面を構成する。
【０１０４】
更に、露光装置１は、液体Ｌを循環させる際に、回収した液体Ｌの透過率を計測し、かかる計測結果に基づき、精製手段１１０の精製条件または混合手段１５０の混合比を制御することよって、液体Ｌの透過率を調整する露光方法を提供する。かかる露光方法は、液体Ｌの透過率を一定に維持することが可能であり、露光装置１と同様の効果を奏する。
【０１０５】
露光において、光源部から発せられた光束は、照明光学系により、レチクル２０を照明する。レチクル２０上のパターンは、投影光学系３０により、液体Ｌを介してウエハ４０上に結像する。露光装置１又は１Ａが使用する液体Ｌは、透過率が精度よく管理され、露光性能に影響を与える透過率の変動が低減されている。従って、露光装置１又は１Ａは、高いスループットで従来よりも高品位なデバイス（半導体デバイスや液晶表示デバイス）を提供することができる。
【０１０６】
なお、以上の実施例では、露光装置が、回収ノズル１０４と供給ノズル１０２の間で液体Ｌを循環させる循環手段１００を備える構成とした。しかし、循環手段１００を循環装置として露光装置外に設け、露光装置と循環装置とで露光システムを構成することとしても良い。
【０１０７】
次に、図９及び図１０を参照して、露光装置１又は１Ａを利用したデバイス製造方法の実施例を説明する。図９は、デバイス（半導体デバイスや液晶デバイス）の製造を説明するためのフローチャートである。ここでは、半導体デバイスの製造を例に説明する。ステップ１（回路設計）では、デバイスの回路設計を行う。ステップ２（レチクル製作）では、設計した回路パターンを形成したレチクルを製作する。ステップ３（ウエハ製造）では、シリコンなどの材料を用いてウエハを製造する。ステップ４（ウエハプロセス）は、前工程と呼ばれ、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。ステップ５（組み立て）は、後工程と呼ばれ、ステップ４によって作成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）等の工程を含む。ステップ６（検査）では、ステップ５で作成された半導体デバイスの動作確認テスト、耐久性テストなどの検査を行う。こうした工程を経て半導体デバイスが完成し、これが出荷（ステップ７）される。
【０１０８】
図１０は、ステップ４のウエハプロセスの詳細なフローチャートである。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、ウエハの表面に絶縁膜を形成する。ステップ１３（電極形成）では、ウエハ上に電極を蒸着などによって形成する。ステップ１４（イオン打ち込み）では、ウエハにイオンを打ち込む。ステップ１５（レジスト処理）では、ウエハに感光剤を塗布する。ステップ１６（露光）では、露光装置１によってレチクルの回路パターンをウエハに露光する。ステップ１７（現像）では、露光したウエハを現像する。ステップ１８（エッチング）では、現像したレジスト像以外の部分を削り取る。ステップ１９（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の回路パターンが形成される。かかる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。
【０１０９】
以上、本発明の好ましい実施例について説明したが、本発明はこれらの実施例に限定されないことはいうまでもなく、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。
【図面の簡単な説明】
【０１１０】
【図１】本発明の一側面としての露光装置の構成を示す概略ブロック図である。
【図２】図１に示す露光装置の構成の一部を示す部分ブロック図である。
【図３】図１に示す露光装置の構成の一部を示す部分ブロック図である。
【図４】図１に示す露光装置の構成の一部を示す部分ブロック図である。
【図５】図１に示す露光装置の構成の一部を示す部分ブロック図である。
【図６】図１に示す露光装置の構成の一部を示す部分ブロック図である。
【図７】図１に示す露光装置の構成の一部を示す部分ブロック図である。
【図８】本発明の一側面としての露光装置の構成の一部を示す部分ブロック図である。
【図９】デバイスの製造を説明するためのフローチャートである。
【図１０】図９に示すステップ４のウエハプロセスの詳細なフローチャートである。
【符号の説明】
【０１１１】
１、１Ａ                                露光装置
１０                                    照明装置
２０                                    レチクル
２５                                    レチクルステージ
３０                                    投影光学系
４０                                    ウエハ
４５                                    ウエハステージ
５０                               低酸素化手段
１００                                  循環手段
１０２                                  供給ノズル
１０４                                  回収ノズル
１１０                                  精製手段
１２０、１２０Ａ                        脱酸素手段
１２５                                  脱気手段
１３０、１３０Ａ、１３０Ｂ、１３０Ｃ    計測手段
１４０                                  廃液タンク
１５０                                  混合手段
１５２                                  新液タンク
１５４                                  供給タンク
１６０                                  タンク
Ｌ                                      液体
【図１】
2008182167.tif 000003
【図３】
2008182167.tif 000004
【図５】
2008182167.tif 000005
【図７】
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【図２】
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【図４】
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【図６】
2008182167.tif 000009
【図８】
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【図９】
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【図１０】
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