(57)【要約】【課題】  基板吸着保持手段への液浸液の進入リークに伴う基板吸着保持不良あるいは液浸液面低下に伴う液浸露光不良等の問題を解決する。【解決手段】  投影光学系と基板との間の液体層を介して原版のパターンを基板に露光する液浸露光装置を、基板保持部材を回動または移動させることにより、基板上に付着した、または基板上に満たされた液浸液を除去する手段を備えたものとする。【選択図】  図５
2005183656.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
原版面に描かれたパターンを投影光学系を介して基板に投影し、該投影光学系に対し原版と基板の両方、もしくは基板のみをステージ装置により相対的に移動させることにより、原版のパターンを基板に繰り返し露光し、投影光学系と基板間の露光光透過空間の少なくとも一部を液体層を介して露光する液浸露光装置において、
該基板保持部材を回転あるいは移動駆動する手段を設け、該基板保持部材に回転あるいは移動動作を与えることにより、基板上に付着もしくは満たされた液浸液を、回転除去あるいは移動除去することを特徴とする露光装置。
【請求項２】
原版面に描かれたパターンを投影光学系を介して基板に投影し、該投影光学系に対し原版と基板の両方、もしくは基板のみをステージ装置により相対的に移動させることにより、原版のパターンを基板に繰り返し露光し、投影光学系と基板間の露光光透過空間の少なくとも一部を液体層を介して露光する液浸露光装置において、
該基板保持部材を連続的に高周波で振動変位させる手段を設け、該基板保持部材に与えられる高周波振動変位により、基板上に付着もしくは満たされた液浸液を、微粒子化分散除去することを特徴とする露光装置。
【請求項３】
請求項１）２）に記載の露光装置において、該基板保持部材を回転あるいは移動駆動する手段あるいは、該基板保持部材を連続的に高周波で振動変位させる手段に併設して液浸液に対して気体流を印加する空圧発生手段を設け、それらの複合動作により基板上の液浸液を除去することを特徴とする露光装置。
【請求項４】
請求項１）〜３）に記載の露光装置において、該液浸液除去後に該液浸液の乾燥手段が動作することを特徴とする露光装置。
【請求項５】
請求項１）〜４）に記載の露光装置において、該液浸液除去手段あるいは乾燥手段は、露光空間あるいはアライメント空間から略隔離あるいは略遮蔽された空間に設けられたことを特徴とする露光装置。
【請求項６】
請求項５）に記載の露光装置において、該液浸液除去手段あるいは乾燥手段が設けられた略隔離あるいは遮蔽された空間は、排気手段が設けられていることを特徴とする露光装置。
【請求項７】
請求項１）〜６）に記載の露光装置において、該液浸液除去手段あるいは乾燥手段により液浸液を除去乾燥したことを確認する手段を設けたことを特徴とする露光装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体製造工程において用いられる露光装置で、特にレチクルパターンをシリコンウエハ上に投影して転写する投影露光装置に関するものであり、なかでも基板上に微細な回路パターンを露光する為の液浸式露光装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来例を図９〜図１２に示す。
ここで、１０１、は照明系ユニットで、露光光源と露光光をレチクルに対して、整形照射する機能をもつ。
【０００３】
１０２、は露光パターン原版であるレチクルを搭載したレチクルステージでウエハに対して所定の縮小露光倍率比で、ウエハに対してレチクルスキャン動作させる。
【０００４】
１０３、は縮小投影レンズで、原版パターンをウエハ（基板）に縮小投影する。
１０４、は露光装置本体で前記１０２、レチクルステージ及び１０３、投影レンズを支持する。
【０００５】
１０５、はウエハステージで基板（ウエハ）を露光毎に順次連続移動させるステージ。
105B、はスライダーで、ウエハを所定位置に移動位置決めする。
105C、はウエハチャックで、ウエハを支持固定すると同時に液浸液を保持する形状になっている。
【０００６】
１０６、はアライメントスコープで、ウエハ上のアライメントマーク及びステージ上のアライメント用基準マークを計測し、ウエハ内アライメント及びレチクルとウエハ間のアライメントを行う際の計測を行う顕微鏡。
【０００７】
１０７、はフォーカススコープで、ウエハ面形状及び光軸方向フォーカス計測を行う。
【０００８】
１０８、はXバーミラーで、105B、スライダーのX方向の位置をレーザー干渉計により計測するターゲット。
【０００９】
109、はYバーミラーで同じくY方向の位置を計測するターゲット。
【００１０】
110、は105B、スライダー上面に設けられ、ステージアライメント計測用のターゲットが設けられたステージ基準マーク。
【００１１】
111、は105B、スライダー上面に設けられた照度センサーで、露光光の照度を露光前にキャリブレーション計測し、露光量補正に用いる。
【００１２】
112、はレチクル基板に描かれたレチクルパターンを縮小露光系を通して投影転写するために、単結晶シリコン基板表面にレジストが塗られたウエハ。
【００１３】
113、はウエハを供給回収する、ウエハ搬送ロボット。
【００１４】
114、は液浸液タンクで、ここに液浸液を貯蔵し、115、液浸液滴下回収手段を介して液浸液を、105C、ウエハチャックに対して供給あるいは回収する。
【００１５】
以上の構成で、液浸露光を行う際、ウエハ処理の流れを図１０に示す。
まず、図１０（１）に示すように、105、露光ステージに搬送された112、ウエハに対して、アライメント計測及びフォーカス計測を行う為に、105、露光ステージにてアライメント動作を行う。この状態では、ウエハと投影光学系の間には液浸液は存在しない。アライメント計測顕微鏡及びフォーカス計測の際に、液浸液があるとレジストと液浸液間の屈折率差及び液浸液面とレジスト面との反射率差が少ないことからフォーカス計測検出が困難になる、そこで液浸露光の際にも液浸液を滴下せずにアライメント計測及びフォーカス計測をおこなう。
【００１６】
次に、図１０（２）に示すように、アライメント動作が終了した後、105、露光ステージにより、112、ウエハが115、液浸液滴下回収手段の直下位置まで移動する。
【００１７】
移動終了後、115、液浸液滴下回収手段に、114、液浸液タンクより屈折率が１以上の液浸液を供給し、105C、ウエハチャックに液浸液を滴下することにより、112、ウエハ表面に液浸液が一定の厚みをもって満たされる。
【００１８】
このように、空気に比べて屈折率の大きな液体で、投影光学系の103、縮小投影レンズと112、ウエハ間の空間を満たすことにより、見かけ上の投影光学系のNAが拡大し、解像度が向上する効果が得られる。
【００１９】
次に、図１０（３）に示すように、液浸液を満たした状態で、露光ポジションまで戻り、次に図１０（４）に示すように、露光動作を行う。
【００２０】
露光が終了した後は、図１０（５）に示すように、112、ウエハ搬送ロボットの回収位置までステージを移動させ、ウエハをウエハチャックごと回収する。
【００２１】
回収後、図１０（６）に示すように、回収ウエハ及びウエハチャックを露光装置外に取り出し、次工程に進める。
【００２２】
次のウエハ及びウエハチャックを、図１０（７）に示すように、112、ウエハ搬送ロボットにより105、露光ステージに搭載し、図１０（８）〜（９）に示すように、アライメント計測動作に進む。
以上のように、ウエハに対して液浸露光を行う。
【００２３】
図１１に液浸液除去方法を従来例に示す。
ここで、１０５C、ウエハチャックの１１２、ウエハ上面周辺に満たされた１１６、液浸液を除去する際は、図１１（１）に示す水平状態から図１１（２）に示す要に、１０５C、ウエハチャック自身を傾け駆動することにより、１１５、液浸液を流し落とし除去する。
【００２４】
あるいは、他の従来例を図１２を示す。
ここで、１０５C、ウエハチャックの１１２、ウエハ上面周辺に満たされた１１５、液浸液を除去する際は、図１２（２）及び（３）に示すように、１１５、液浸液滴下回収手段のノズル位置を図示位置に移動させ、１１６、液浸液を吸引排出する。
【００２５】
以上、従来の除去方法では、以下の問題点が発生していた。
１０５C、ウエハチャック自身を傾け駆動することにより、１１５、液浸液を流し落とし除去する方法では、液浸液が完全に除去させる角度までウエハを傾ける必要があり、駆動空間が大きく必要であり、駆動手段及び駆動空間が大きくなる欠点があった。
【００２６】
また、１１５、液浸液滴下回収手段のノズル位置を図示位置に移動させ、１１６、液浸液を吸引排出する方法では、吸引速度に制約があり除去時間が多く必要になり、装置のスループットを悪化させる欠点があった。
【００２７】
従来の液浸方式の露光装置に関しては、例えば、特許文献１において、ウエハ搬送手段と液曹を設けた液浸露光装置が示されている。また、特許文献２には、ウエハを液浸カセットに入れ、カセットを搬送する内容が示されている。
【特許文献１】特開平６−１２４８７３号公報
【特許文献２】特開平６−１６８８６６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２８】
本発明では、上記従来例の構成で問題になっていた基板吸着保持手段への液浸液の進入リークに伴う基板吸着保持不良あるいは液浸液面低下に伴う液浸露光不良等の問題を解決する。
【課題を解決するための手段】
【００２９】
上記課題を解決するために、本発明では液浸液を高速回転手段で液浸液に働く遠心力により短時間に除去する。あるいは、基板保持部材に高周波振動素子を設け、最後の表面部に残った微量水分を高周波振動により微粒子拡散させ除去する。
【発明の効果】
【００３０】
本発明では、アライメント及び露光空間から遮蔽隔離した空間で、液浸液の除去乾燥を効率よく行うことが可能になり、液浸露光装置の生産性及び信頼性を向上させる効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３１】
以下に本発明の実施例を説明する。
図１〜図８に、本実施例及び他の実施例を示す。
【００３２】
ここで、１は照明系ユニットで、露光光源と露光光をレチクルに対して、整形照射する機能をもつ。
【００３３】
２は露光パターン原版であるレチクルを搭載したレチクルステージで、ウエハに対して所定の縮小露光倍率比で、ウエハに対してレチクルスキャン動作させる。
【００３４】
３は縮小投影レンズで、原版パターンをウエハ（基板）に縮小投影する。
【００３５】
４は露光装置本体で前記２、レチクルステージ及び３、投影レンズ等を支持する。
【００３６】
５は露光ステージで、露光エリア内のウエハに対して、露光位置決めを行うステージ。
【００３７】
６はアライメントステージで、アライメント計測エリア内のウエハに対して、位置決めを行うステージ。
【００３８】
７はアライメントスコープで、ウエハ上のアライメントマーク及びステージ上のアライメント用基準マークを計測し、ウエハ内アライメント及びレチクルとウエハ間のアライメント計測を行う顕微鏡。
【００３９】
８はフォーカススコープで、ウエハ面形状及び光軸方向フォーカス計測を行う。
【００４０】
９は液浸液タンクで、ここに液浸液を貯蔵し、10は液浸液滴下手段を介して液浸液を、5C、ウエハチャックに対して供給あるいは回収する。
【００４１】
11はウエハを載せたチャックを、６、アライメントステージに供給するチャック搬送ロボットA。12はアライメント計測エリアと露光エリア間に位置し、5C、ウエハチャックを両エリアステージ間で移動搬送するチャック搬送ロボットB。
【００４２】
13は５、露光ステージでの露光動作が終了したウエハを載せたウエハチャックを回収搬送するチャック搬送ロボットC。
【００４３】
14は基準マークで、は5B、スライダー及び6B、スライダー上面に設けられ、ステージアライメント計測用のターゲットが設けられたステージ基準マーク。
【００４４】
15は5B、スライダー及び6B、スライダー上面に設けられた照度センサーで、露光光の照度を露光前にキャリブレーション計測し、露光量補正に用いる。
【００４５】
16はXバーミラーで、6B、スライダーのX方向の位置をレーザー干渉計により計測するターゲット。
【００４６】
17はYバーミラーで同じくY方向の位置を計測するターゲット。
【００４７】
18はXバーミラーで、5B、スライダーのX方向の位置をレーザー干渉計により計測するターゲット。
【００４８】
19はYバーミラーで同じくY方向の位置を計測するターゲット。
【００４９】
20はレチクル基板に描かれたレチクルパターンを縮小露光系を通して投影転写するために、単結晶シリコン基板表面にレジストが塗られたウエハ。
【００５０】
以上のツインステーション露光装置の構成で、液浸露光を行う際のウエハ処理の流れを図３〜図７に示す。
【００５１】
まず、図３（１）に示すように、６、アライメントステージに搬送されたウエハに対して、アライメント計測及びフォーカス計測を行う為に、６、アライメントステージにてアライメント動作を行う。
【００５２】
このアライメント計測エリアの計測時には、ウエハと投影光学系の間には液浸液は存在しない。アライメント計測顕微鏡及びフォーカス計測の際に、液浸液があるとレジストと液浸液間の屈折率差及び液浸液面とレジスト面との反射率差が少ないことからフォーカス計測検出が困難になることから、液浸露光の際にも液浸液を滴下せずにアライメント計測及びフォーカス計測をおこなう。
【００５３】
次に、図３（２）〜（３）に示すように、アライメント動作が終了した後、６、アライメントステージにより、20、ウエハを12、チャック搬送ロボットBの回収位置まで移動させる。
【００５４】
ここで、12、チャック搬送ロボットBが、20、ウエハの搭載された6C、ウエハチャックを10、液浸液滴下手段の直下位置まで移動させる。
【００５５】
この時、他の11、チャック搬送ロボットA、及び13、チャック搬送ロボットCは、平行して次のウエハ及びチャックの供給と、露光ステーションで露光が終了したウエハ及びチャックの回収を行っている。
【００５６】
図３（４）に示す状態で、10、液浸液滴下手段から6C、ウエハチャックに液浸液を滴下する様子を、図４（１）〜（３）に示す。
【００５７】
図４（１）に示すように、12、チャック搬送ロボットBにより、6C、ウエハチャックが10、液浸液滴下手段の直下に搬送される。
【００５８】
図４（２）に示すように、10、液浸液滴下手段から6C、ウエハチャックに液浸液を滴下し、20、ウエハ上面に９、液浸液タンクより屈折率が１以上の液浸液を供給し20、ウエハ表面に液浸液が一定の厚みをもって満たされる。
【００５９】
次に、図４（３）に示すように、12、チャック搬送ロボットBにより、液浸液が満たされた6C、ウエハチャックが、露光ステーション側に搬送され、５、露光ステージ上にセットされる。
【００６０】
次に、図４（４）に示すように、３、縮小投影レンズと6Ｃ、ウエハチャック上の20、ウエハとの間の空間が液浸液で満たされる。
【００６１】
このように、空気に比べて屈折率の大きな液体で、投影光学系の3、縮小投影レンズと20、ウエハ間の空間を満たすことにより、見かけ上の投影光学系のNAが拡大し、解像度が向上する効果が得られる。
【００６２】
次に図３（５）（６）に示すように、液浸液を満たした状態で、露光ポジションまで戻り露光動作を行う。また、６、アライメントステージ側ではアライメント計測動作を平行して行う。
【００６３】
露光が終了した後は、図３（２）（３）（４）に示すように、12、チャック搬送ロボット及び13、チャック搬送ロボットの回収位置までステージを移動させ回収し、チャックを移動あるいは回収搬出する。回収搬出後、回収ウエハを露光装置外に取り出し、次工程に進める。
【００６４】
次に、液浸液除去及び乾燥手段の実施例を、図５〜図７に示す。
【００６５】
液浸露光工程が終了し、５C、ウエハチャックを１２、チャック搬送ロボットにより搬送する状態を、図５（１）（２）に示す。ここで、６、アライメントステージにてアライメント計測が終了した６C、ウエハチャックは１３、チャック搬送ロボットCにより搬送され、１０、液浸液滴下手段の位置に移動され、液浸液を滴下する。一方、露光動作が終了した、５、露光ステージ側の５C、ウエハチャックは、１２、チャック搬送ロボットBにより搬出移動する。このとき、アライメント及び露光動作空間の温調及びコンタミコントロールは、２２、温調チャンバーにより行なわれる。また、２２、温調チャンバーに隣接し分離遮蔽された、２３、液浸液回収乾燥チャンバーが設けられ、液浸液露光動作が終了した後の５C,ウエハチャックが、２３、液浸液回収乾燥チャンバー内に搬送される。
【００６６】
ここで、２２、温調チャンバーと２３、液浸液回収乾燥チャンバー間には、５C、ウエハチャックの移動時のみ開口する２３A、ゲートバルブが設けられている。
【００６７】
２３、液浸液回収乾燥チャンバーには、液浸液除去手段である、２４、液浸液回収スピナーが設けられている。
【００６８】
ここで、図５（３）に示すように、２３、液浸液回収乾燥チャンバーに搬送された、５C,ウエハチャックは、２４、液浸液回収スピナーに搭載され、高速スピン動作工程に進む。
【００６９】
図６に高速スピン動作工程を示す。ここで、図６（１）に示すように、５C、ウエハチャックには、２１液浸液が満たされた状態で、搬入搭載される。次に図５（２）に示すように、５C、ウエハチャックを高速回転動作させる、ここで、５C、ウエハチャック外周下面には、図に示すように、５E、テーパー部が設けられ、図６（２）に示すように、回転時に２１、液浸液が５C、ウエハチャックの最外周部から外に排出され易い構造となっている。液浸液回収後に、図５（３）及び図６（３）に示すように、２４、液浸回収スピナーの上方部位に２５、液浸液乾燥手段が設けられ、２６、液浸液乾燥エアーが下方に吹き降ろされ、１２、ウエハ表面及び５C、ウエハチャック表面に微量に残った液浸液を完全に乾燥除去する。
【００７０】
図７に、他の実施例１)の高速スピン動作工程を示す。
ここで、図７（１）に示すように、５C、ウエハチャックには、２１液浸液が満たされた状態で、搬入搭載される。次に図７（２）に示すように、５C、ウエハチャックを高速回転動作させる、ここで、５C、ウエハチャック外周下面には、図に示すように、５E、テーパー部が設けられ、図６（２）に示すように、回転時に２１、液浸液が５C、ウエハチャックの最外周部から外に排出され易い構造となっている。さらに、液浸液の外周部への自動を高速で行う為に、２７液浸液回収後に、２５、液浸液乾燥手段に隣接して、ウエハ中央部に２７、高圧エアーブロー手段を設け、１２、ウエハ中心部から外周部に向けてエアーを流すことにより、２１、液浸液を早く除去することが可能になる。さらに、実施例に示したように、図７（３）に示すように、２４、液浸回収スピナーの上方部位に２５、液浸液乾燥手段が設けられ、２６、液浸液乾燥エアーが下方に吹き降ろされ、１２、ウエハ表面及び５C、ウエハチャック表面に微量に残った液浸液を完全に乾燥除去する。
【００７１】
図８に、他の実施例２)の液浸乾燥去手段を示す。
ここで、図８（１）に示すように、５C、ウエハチャックには、２１液浸液が満たされた状態で、搬入搭載される。次に実施例及び他の実施例に示した方法で、液浸液を除去した後に、液浸液を乾燥する手段として、図８（２）に示すように、５C、ウエハチャック内部に、２８、ピエゾ素子が埋め込まれたウエハチャックで、表面に微量に残っている液浸液を、図８（２）に示すように、２８、ピエゾ素子を高周波で微振動させることにより、１２、ウエハ及び５C,ウエハチャックに微量に残る液浸液を、超音波微粒子化し、空気中に高速で拡散除去することができる。さらに、実施例に示したように、図８（３）に示すように、２４、液浸回収スピナーの上方部位に２５、液浸液乾燥手段が設けられ、２６、液浸液乾燥エアーが下方に吹き降ろされ、１２、ウエハ表面及び５C、ウエハチャック表面に微量に残った液浸液を完全に乾燥除去する。
【図面の簡単な説明】
【００７２】
【図１】本実施例に示す露光装置全体図
【図２】本実施例に示すステージ装置の斜視図
【図３】本実施例に示す液浸露光説明図
【図４】本実施例に示す液浸露光説明図
【図５】本実施例に示す液浸液回収乾燥説明図
【図６】本実施例に示す液浸液回収乾燥説明図
【図７】他の意実施例１に示す液浸液回収乾燥説明図
【図８】他の意実施例１に示す液浸液回収乾燥説明図
【図９】従来例に示す露光装置全体図
【図１０】従来例に示す液浸露光説明図
【図１１】従来例に示す液浸液回収説明図
【図１２】従来例に示す液浸液回収説明図
【符号の説明】
【００７３】
１  照明系ユニット
２  レチクルステージ
３  縮小投影レンズ
４  露光装置本体
５  露光ステージ
５B  スライダー
５C  ウエハチャック
５D  テーパー部
６  アライメントステージ
６B  スライダー
６C  ウエハチャック
７  アライメントスコープ
８  フォーカススコープ
９  液浸液タンク
10  液浸液滴下手段
11  チャック搬送ロボットA
12  チャック搬送ロボットB
13  チャック搬送ロボットC
14  基準マーク
15  照度センサー
16  Xバーミラー
17  Yバーミラー
18  Xバーミラー
19  Yバーミラー
20  ウエハ
21  液浸液
22  温調チャンバー
23液浸液回収乾燥チャンバー
24  液浸液回収スピナー
25  液浸液乾燥手段
26  液浸液乾燥エアー
27  高圧エアーブロー手段
28  ピエゾ
101  照明系ユニット
102  レチクルステージ
103  縮小投影レンズ
104  露光装置本体
105  ウエハステージ
105B  スライダー
105C  ウエハチャック
105D  真空チャック
106  アライメントスコープ
107  フォーカススコープ
108  Xバーミラー
109  Yバーミラー
110  基準マーク
111  照度センサー
112  ウエハ
113  ウエハ搬送ロボット
114  液浸液タンク
115  液浸液滴下回収手段
116  液浸液
【図１】
2005183656.tif 000003
【図２】
2005183656.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
2005183656.tif 000008
【図７】
2005183656.tif 000009
【図８】
2005183656.tif 000010
【図９】
2005183656.tif 000011
【図１０】
2005183656.tif 000012
【図１１】
2005183656.tif 000013
【図１２】
2005183656.tif 000014