(57)【要約】【課題】  気泡の混入を防止して高品位な液浸露光を行うための露光方法及び装置を提供する。【解決手段】  被露光体の表面及び投影光学系の最終面との間に液体を導入する工程と、前記被露光体の表面及び投影光学系の最終面との間に配置された前記液体の界面を変位させる工程と、マスクに形成されたパターンを、前記投影光学系及び前記液体を介して、前記被露光体上に投影する工程とを有することを特徴とする露光方法を提供する。【選択図】  図１
2005191393.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被露光体の表面及び投影光学系の最終面との間に液体を導入する工程と、
前記被露光体の表面及び投影光学系の最終面との間に配置された前記液体の界面を変位させる工程と、
マスクに形成されたパターンを、前記投影光学系及び前記液体を介して、前記被露光体上に投影する工程とを有することを特徴とする露光方法。
【請求項２】
前記導入工程は、前記液体を導入するための供給ノズルを使用し、
前記変位工程は、前記投影ステップ中に前記液体を前記供給ノズルの供給口に接続するように前記液体を変位することを特徴とする請求項１記載の露光方法。
【請求項３】
前記変位工程は、前記投影工程における前記液体の界面と前記基板との位置関係に依存して行われることを特徴とする請求項１記載の露光方法。
【請求項４】
前記投影工程は、ステップアンドスキャン方式で行い、
前記変位工程は、前記投影工程におけるスキャン方向に依存して行なわれることを特徴とする請求項１記載の露光方法。
【請求項５】
被露光体の表面及び投影光学系の最終面との間に供給ノズルを介して液体を導入する工程と、
前記供給ノズルにおいて前記液体から気体を除去する工程と、
マスクに形成されたパターンを、前記投影光学系及び前記液体を介して、前記被露光体上に投影する工程とを有することを特徴とする露光方法。
【請求項６】
被露光体の表面及び投影光学系の最終面とを液体に浸漬してマスクに形成されたパターンを、前記投影光学系及び前記液体を介して、前記被露光体上に投影する露光装置であって、
前記被露光体の表面及び前記投影光学系の最終面との間に液体を導入する供給ノズルと、
当該供給ノズルに設けられ、前記被露光体の表面及び投影光学系の最終面との間に配置された前記液体の界面を変位させる変位部とを有することを特徴とする露光装置。
【請求項７】
ステップアンドスキャン方式の露光装置であることを特徴とする請求項６記載の露光装置。
【請求項８】
被露光体の表面及び投影光学系の最終面とを液体に浸漬してマスクに形成されたパターンを、前記投影光学系及び前記液体を介して、前記被露光体上に投影する露光装置であって、
前記被露光体の表面及び前記投影光学系の最終面との間に液体を導入する供給ノズルと、
当該供給ノズルに設けられ、前記供給ノズルにおいて前記液体から気体を除去する気液分離部とを有することを特徴とする露光装置。
【請求項９】
前記気液分離部による気体除去のオンオフを行うためのバルブを更に有することを特徴とする請求項６又は８記載の露光装置。
【請求項１０】
前記供給ノズルは、前記液体を回収する回収ノズルを兼ねることを特徴とする請求項６記載の露光装置。
【請求項１１】
前記供給ノズルに設けられ、前記液体の供給のオンオフを行うための第１のバルブと、
前記変位部に設けられ、前記変位部による変位のオンオフを行うための第２のバルブとを有することを特徴とする請求項９記載の露光装置。
【請求項１２】
前記液体の回収時及び供給時に前記第１及び第２のバルブの開閉を制御する制御部を更に有することを特徴とする請求項１１記載の露光装置。
【請求項１３】
前記供給ノズルに接続され、前記供給ノズルにおいて前記液体から気体を除去する気液分離部と、
前記気液分離部による気体除去のオンオフを行うための第３のバルブを更に有することを特徴とする請求項１１記載の露光装置。
【請求項１４】
前記変位部と前記供給ノズルに接続された第１の配管と、
当該第１の配管に設けられ、前記供給ノズルにおいて前記液体から気体を除去する気液分離部と、
前記第１の流路と並列に前記変位部及び前記供給ノズルに接続された第２の配管と、
当該第２の配管に設けられ、前記液体の回収をオンオフを行うための第３のバルブとを更に有することを特徴とする請求項１３又は１４記載の露光装置。
【請求項１５】
前記液体の回収時、供給時及び気体除去時に前記第１乃至第３のバルブの開閉を制御する制御部を更に有することを特徴とする請求項１１記載の露光装置。
【請求項１６】
請求項６乃至１４のうちいずれか一項記載の露光装置を用いて前記被露光体を露光する工程と、
露光された前記被露光体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、一般には、ＩＣ、ＬＳＩなどの半導体チップ、液晶パネルなどの表示素子、磁気ヘッドなどの検出素子、ＣＣＤなどの撮像素子といった各種デバイス、マイクロメカニクスで用いる微細パターンの製造に用いられる露光方法及び装置に係り、特に、投影光学系の最終面と被露光体の表面を液体に浸漬して当該液体を介して被露光体を露光するいわゆる液浸型の露光方法及び装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
レチクル（マスク）に描画された回路パターンを投影光学系によってウェハ等に投影して回路パターンを転写する投影露光装置は従来から使用されており、近年では、高解像度で高品位な露光の要請がますます激化している。かかる要請を満足するための一手段として液浸露光が着目されている。液浸露光は、投影光学系のウェハ側の媒質を液体にすることによって高ＮＡ化を更に進めるものである。つまり投影光学系の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。
【０００３】
液浸露光において、被露光体と被露光体に最も近い投影光学系の光学素子との間に液体を充填させる方法は既に提案されている（例えば、特許文献１や非特許文献１を参照のこと）。特許文献１及び非特許文献１は、図９に示すように、投影光学系の最終レンズ１４の近傍に供給ノズル１８と回収ノズル２０を設け、供給ノズル１８から液体１６を基板Ｗと最終レンズ１４との間に供給する。また、液体１６の外側に圧縮空気を吹き付けることによってエアカーテン２０を形成し、液体１６を基板Ｗと最終レンズ１４との間に保持する。ここで、図９は、従来の液浸型露光装置の液体供給及び回収方法を説明するための概略断面図である。液体１６を導入する時から基板Ｗと最終レンズ１４の間隔は露光に必要な間隔に維持され、これにより、導入後は直ちに露光準備が整う。露光は、供給ノズル１８から連続的に液体１６が供給され、回収ノズル２０から連続的に液体１６が回収された状態で、即ち、基板Ｗと最終レンズ１４との間に液体１６が循環した状態で行われる。
【特許文献１】国際公開第９９／４９５０４号パンフレット
【非特許文献１】Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｓｙｍｐｏｓｉｕｍ ｏｎ １５７ｎｍ Ｌｉｔｈｏｇｒａｐｈｙ， ３−６ Ｓｅｐｔｅｍｂｅｒ ２００２， Ｂｅｌｇｉｕｍ， Ｂｒｕｃｅ Ｓｍｉｔｈ ｅｔ ａｌ． （Ｒｏｃｈｅｓｔｅｒ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ）， Ｅｘｔｒｅｍｅ−ＮＡ Ｗａｔｅｒ Ｉｍｍｅｒｓｉｏｎ Ｌｉｔｈｏｇｒａｐｈｙ ｆｏｒ ３５−６５ｎｍ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、図９に示す従来の液浸露光は、基板Ｗの端部が供給ノズル１８の外延よりも内側に位置すると、供給ノズル１８から供給される液体１６は下に落ち、一方、回収ノズル２０は液体１６を回収するために最終レンズ１４と基板Ｗの間には液体１６がなくなるか減少し、少なくとも気泡が混入してしまう。かかる気泡は、露光光を遮光して転写精度や歩留まりの低下を招き、高品位な露光の要請を必ずしも満足することができないという問題があった。かかる気泡はその後連続的に液体１６を供給及び回収しても除去されることがなく、その気泡が露光領域の液体中に混入すると、露光光が妨げられ露光転写精度が低下することもある。
【０００５】
また、初期充填の時などで、被転写基板と最終レンズとの間に液体があるものの、その残った液体の液面と液体供給ノズルから供給される液体の液面とが離れている場合に、連続供給するためにその液面同士を接触させると気泡が発生し易いという問題もあった。
【０００６】
そこで、本発明は、気泡の混入を防止して高品位な液浸露光を行うための露光方法及び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】
【０００７】
本発明の一側面としての露光方法は、被露光体の表面及び投影光学系の最終面との間に液体を導入する工程と、前記被露光体の表面及び投影光学系の最終面との間に配置された前記液体の界面を変位させる工程と、マスクに形成されたパターンを、前記投影光学系及び前記液体を介して、前記被露光体上に投影する工程とを有することを特徴とする。
【０００８】
前記導入工程は、前記液体を導入するための供給ノズルを使用し、前記変位工程は、前記投影工程中に前記液体を前記供給ノズルの供給口に接続するように前記液体を変位してもよい。前記変位工程は、前記投影工程における前記液体の界面と前記基板との位置関係に依存して行われてもよい。前記投影工程は、ステップアンドスキャン方式で行い、前記変位工程は、前記投影工程におけるスキャン方向に依存して行なわれてもよい。
【０００９】
本発明の別の側面としての露光方法は、被露光体の表面及び投影光学系の最終面との間に供給ノズルを介して液体を導入する工程と、前記供給ノズルにおいて前記液体から気体を除去する工程と、マスクに形成されたパターンを、前記投影光学系及び前記液体を介して、前記被露光体上に投影する工程とを有することを特徴とする。
【００１０】
本発明の別の側面としての露光装置は、被露光体の表面及び投影光学系の最終面とを液体に浸漬してマスクに形成されたパターンを、前記投影光学系及び前記液体を介して、前記被露光体上に投影する露光装置であって、前記被露光体の表面及び前記投影光学系の最終面との間に液体を導入する供給ノズルと、当該供給ノズルに設けられ、前記被露光体の表面及び投影光学系の最終面との間に配置された前記液体の界面を変位させる変位部とを有することを特徴とする。当該露光装置は、ステップアンドスキャン方式であってもよい。
【００１１】
本発明の別の側面としての露光装置は、被露光体の表面及び投影光学系の最終面とを液体に浸漬してマスクに形成されたパターンを、前記投影光学系及び前記液体を介して、前記被露光体上に投影する露光装置であって、前記被露光体の表面及び前記投影光学系の最終面との間に液体を導入する供給ノズルと、当該供給ノズルに設けられ、前記供給ノズルにおいて前記液体から気体を除去する気液分離部とを有することを特徴とする。また、前記露光装置は、前記気液分離部による気体除去のオンオフを行うためのバルブを更に有してもよい。
【００１２】
前記供給ノズルは、前記液体を回収する回収ノズルを兼ねてもよい。
【００１３】
前記供給ノズルに設けられ、前記液体の供給のオンオフを行うための第１のバルブと、前記変位部に設けられ、前記変位部による変位のオンオフを行うための第２のバルブとを有してもよい。前記液体の回収時及び供給時に前記第１及び第２のバルブの開閉を制御する制御部を更に有してもよい。
【００１４】
前記供給ノズルに接続され、前記供給ノズルにおいて前記液体から気体を除去する気液分離部と、前記気液分離部による気体除去のオンオフを行うための第３のバルブを更に有してもよい。また、前記変位部と前記供給ノズルに接続された第１の配管と、当該第１の配管に設けられ、前記供給ノズルにおいて前記液体から気体を除去する気液分離部と、前記第１の流路と並列に前記変位部及び前記供給ノズルに接続された第２の配管と、当該第２の配管に設けられ、前記液体の回収をオンオフを行うための第３のバルブとを更に有してもよい。また、前記露光装置は、前記液体の回収時、供給時及び気体除去時に前記第１乃至第３のバルブの開閉を制御する制御部を更に有してもよい。
【００１５】
本発明の更に別の側面としてのデバイス製造方法は、上述の露光装置を用いて前記被露光体を露光する工程と、前記露光された前記被露光体を現像する工程とを有する。上述の露光装置の作用と同様の作用を奏するデバイス製造方法の請求項は、中間及び最終結果物であるデバイス自体にもその効力が及ぶ。また、かかるデバイスは、ＬＳＩやＶＬＳＩなどの半導体チップ、ＣＣＤ、ＬＣＤ、磁気センサ、薄膜磁気ヘッドなどを含む。
【００１６】
本発明の更なる目的又はその他の特徴は、以下、添付の図面を参照して説明される好ましい実施例等によって明らかにされるであろう。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、気泡の混入を防止して高品位な液浸露光を行うための露光方法及び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】
【００１８】
以下、図１を参照して、本発明の一実施形態としての露光装置１００について説明する。ここで、図１は、露光装置１００の概略ブロック図である。図１に示すように、露光装置１００は、照明装置１１０と、マスク（レチクル）１３０と、レチクルステージ１３２と、投影光学系１４０と、主制御ユニット１５０と、モニタ及び入力装置１５２と、ウェハ１７０と、ウェハステージ１７４と、媒質としての液体１８１を供給する供給回収機構１８０とを有する。このように、露光装置１００は、投影光学系１４０のウェハ１７０側にある最終光学素子の最終面が部分的に又は全体的に液体１８１に浸漬し、液体１８１を介してマスクＭＳに形成されたパターンをウェハＷに露光する液浸型の露光装置である。本実施形態の露光装置１００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、本発明はステップアンドリピート方式その他の露光方式を適用することができる。
【００１９】
照明装置１００は転写用の回路パターンが形成されたマスク１３０を照明し、光源部と照明光学系とを有する。
【００２０】
光源部は、光源としてのレーザー１１２と、ビーム整形系１１４とを含む。レーザー１１２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エキシマレーザーなどのパルスレーザーからの光を使用することができる。レーザーの種類、個数は限定されず、光源部の種類も限定されない。
【００２１】
ビーム整形系１１４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、レーザー１１２からの平行光の断面形状の寸法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など）ことによりビーム形状を所望のものに成形する。ビーム成形系１１４は、後述するオプティカルインテグレーター１１８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。
【００２２】
照明光学系は、マスク１３０を照明する光学系であり、本実施形態では、集光光学系１１６と、オプティカルインテグレーター１１８と、開口絞り１２０と、集光レンズ１２２と、折り曲げミラー１２４と、マスキングブレード１２６と、結像レンズ１２８とを含む。照明光学系は、従来の照明、輪帯照明、四重極照明などのような様々な照明モードも実現できる。
【００２３】
集光光学系１１６は、複数の光学素子から構成され、オプティカルインテグレーター１１８に所望の形状で効率よく導入する。例えば、集光光学系１１６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１１８への入射ビームの形および角度の分配をコントロールする。集光光学系１１６は、マスク１３０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。
【００２４】
オプティカルインテグレーター１１８はマスク１３０に照明される照明光を均一化し、本実施形態では、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る。ハエの目レンズは、その入射面と出射面とがフーリエ変換の関係に維持され、ロッドレンズ（即ち、微小レンズ素子）を多数組み合わせることによって構成されている。但し、本発明が使用可能なオプティカルインテグレーター１１８はハエの目レンズに限定されず、光学ロッド、回折格子、各組が直交するように配置された複数の組のシリンドリカルレンズアレイ板などを含む。
【００２５】
オプティカルインテグレーター１１８の出射面の直後には、形状及び径が固定された開口絞り１２０が設けられている。開口絞り１２０は、投影光学系１４０の瞳１４２に形成される有効光源とほぼ共役な位置に配置され、開口絞りの１２０の開口形状は投影光学系１４０の瞳面１４２の有効光源形状に相当する。開口絞り１２０は、後述するように、有効光源の形状を制御する。開口絞り１２０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。
【００２６】
集光レンズ１２２はオプティカルインテグレーター１１８の射出面近傍の２次光源から射出し、開口絞り１２０を透過した複数の光束を集光し、ミラー１２４で反射させて被照斜面としてのマスキングブレード１２６面を均一にケーラー照明によって照明する。
【００２７】
マスキングブレード１２６は複数の可動遮光板より構成され、投影光学系１４０の有効面積に対応するほぼ矩形の任意の開口形状を有している。マスキングブレード１２６の開口部を透過した光束をマスク１３０の照明光として使用する。マスキングブレード１２６は開口幅を自動可変な絞りであり、転写領域を変更できる。また、露光装置１００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更に有してもよい。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、マスク１３０面と光学的にほぼ共役な位置に設けられる。露光装置１００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。
【００２８】
結像レンズ１２８は、マスキングブレード１２６の開口形状をレチクル１３０面上に照射して転写し、レチクル１３０面上のパターンを後述する保持部１７２に載置したウェハ１７０面上に縮小投影する。
【００２９】
マスク１３０は、その上に転写されるべきパターンを形成され、マスクステージ１３２に支持及び駆動される。マスク１３０から発せられた回折光は投影光学系１４０を通りウェハ１７０上に投影される。ウェハ１７０は、被露光体でありレジスト１７２がウェハ１７０７４上に塗布されている。マスク１３０とウェハ１７０とは光学的に共役の関係に配置される。露光装置１００はステップアンドスキャン方式の露光装置（即ち、スキャナー）であるため、マスク１３０とウェハ１７０を走査することによりマスク１３０のパターンをウェハ１７０上に転写する。なお、ステップアンドリピート方式の露光装置（即ち、「ステッパー」）であれば、マスク１３０とウェハ１７０とを静止させた状態で露光を行う。
【００３０】
マスクステージ１３２は、マスク１３０を支持して図示しない移動機構に接続されている。マスクステージ１３２及び投影光学系１４０は、例えば、床等に載置されたベースフレームにダンパ等を介して支持されるステージ鏡筒定盤上に設けられる。マスクステージ１３２は、当業界周知のいかなる構成をも適用できる。図示しない移動機構はリニアモータなどで構成され、ＸＹ方向にマスクステージ１３２を駆動することでマスク１３０を移動することができる。
【００３１】
投影光学系１４０は、マスク１３０に形成されたパターンを経た回折光をウェハ１７０上に結像する機能を有する。投影光学系３００は、複数のレンズ素子のみからなる光学系、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光学系（カタディオプトリック光学系）、複数のレンズ素子と少なくとも一枚のキノフォームなどの回折光学素子とを有する光学系等を使用することができる。色収差の補正が必要な場合には、互いに分散値（アッベ値）の異なるガラス材からなる複数のレンズ素子を使用したり、回折光学素子をレンズ素子と逆方向の分散が生じるように構成したりする。そうでなければ、色収差の補償は、レーザーのスペクトルの幅を狭くすることで実現する。
【００３２】
主制御ユニット１５０は、各部の駆動制御を行うが、特に、モニタ及び入力装置１５２の入力装置から入力される情報、検出部１９０が検出する情報、図示しないメモリに格納されたプログラムに基づいて液体充填制御を行う。より詳細には、主制御ユニット１５０は、液体１８１がウェハ１７０と投影光学系１４０の最終光学素子との間に気泡を混入しないように充填されるように、供給回収機構１８０及び後述するウェハステージ１７４などを制御する。主制御ユニット１５０による制御情報やその他の情報はモニタ及び入力装置１５２のモニタに表示される
ウェハ１７０は、別の実施形態では液晶基板その他の被露光体に置換される。ウェハ１７０ではフォトレジストが基板上に塗布されている。ウェハ１７０はウェハチャックなどの保持部１７２を介してウェハステージ１７４に支持される。保持部は、当業界で周知のいかなる保持方法（例えば、真空保持や静電保持）をも適用することができるので、ここでは詳しい構造及び動作の説明は省略する。ステージ１７４は、当業界で周知のいかなる構成をも適用することができ、６軸同軸を有することが好ましい。例えば、ステージ１７４はリニアモータを利用してＸＹＺ方向にウェハ１７０を移動する。マスク１３０とウェハ１７０は、例えば、同期して走査され、マスクステージ１３２とウェハステージ１７４の位置は、例えば、レーザー干渉計などにより監視され、両者は一定の速度比率で駆動される。ステージ１７４は、例えば、ダンパを介して床等の上に支持されるステージ定盤上に設けられ、マスクステージ１３２及び投影光学系１４０は、例えば、鏡筒定盤は床等に載置されたベースフレーム上にダンパ等を介して支持される図示しない鏡筒定盤上に設けられる。
【００３３】
供給回収機構１８０は、液体１８１を投影光学系１４０の最終面とウェハ１７０の間に供給・回収すると共に、液体１８１から気体又は気泡を除去する機能を有する。
【００３４】
液体１８１には、投影光学系１４０のウェハ１７０への最終面が浸漬され、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１８１は、例えば、純水やフッ素化合物であり、ウェは１７０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。投影光学系１４０の最終面には液体１８１からの影響を保護するためにコーティングを施す。
【００３５】
以下、本発明の一実施形態としての露光方法を図２を参照して説明する。ここで、図２は、かかる露光方法のフローチャートである。本実施形態の露光方法は、ウェハ１７０の表面と投影光学系１４０のウェハ１７０に最も近い光学素子の最終面との間に液体１８１を充填した後に連続的に液体１８１を供給及び回収し（ステップ１１００）、液体１８１の液面（界面）を変位させると共に気泡を除去し(ステップ１２００)、マスク１３０に形成されたパターンを、投影光学系１４０及び液体１８１を介して、ウェハ１７０上に投影する（ステップ１３００）。ステップ１２００は、常時又は所定の時期に行われる。また、主制御ユニット１５０は、液体１８１の供給、回収及び気泡除去における各部の動作を制御する。図２に示すフローチャートは、図示しないメモリにソフトウェア又はファームウェアとして格納されており、それに基づいて主制御ユニット１５０は露光を行う。
【００３６】
以下、本発明の幾つかの実施例の露光方法について説明する。
【実施例１】
【００３７】
まず、第１の実施例のステップ１１００及び１２００について図３及び図４を参照して説明する。ここで、図３及び図４は、第１の実施例のステップ１１００及び１２００における投影光学系１４０のウェハ１７０に最も近い最終光学素子１４４と、ウェハ１７０付近の概略拡大断面図である。初期状態においては、ウェハ１７０の表面１７１と最終光学素子１４４の下面１４５との間に液体１８１が充填されているものとする。本実施例の供給回収機構１８０は、供給ノズル１８２と、回収ノズル１８４と、変位・気泡除去機構１９０とを有する。なお、実際は、図３及び図４の供給ノズル及び回収ノズルの外側にはエアカーテンが形成されているが、図３及び図４では作図の便宜上省略されている。これは以下の説明においても同様である。
【００３８】
供給ノズル１８２は、光学素子１４４の下面１４５とウェハ１７０の上面１７１との間に液体１８１を連続的又は断続的に供給する。回収ノズル１８４は、光学素子１４４の下面１４５とウェハ１７０の上面１７１との間から液体１８１を連続的又は断続的に回収する。
【００３９】
変位・気泡除去機構１９０は、液体１８１に含まれる気体又は気泡を除去すると共に液体１８１の液面（界面）を変位する機能を有し、ポンプ１９１と、配管１９２と、バルブ１９３と、気液分離膜１９４とを有する。
【００４０】
ポンプ１９１は、吸引排気手段として機能し、気液分離膜１９４を透過した気体（気泡）を排出する。本発明はポンプの種類を限定するものではない。配管１９２は、ポンプ１９１と供給ノズル１８２に接続されており、その材質や構成は問わない。従って、金属性配管であってもよいし、弾性材料から構成される配管であってもよい。バルブ１９３と気液分離膜１９４はこの順番でポンプ１９１と供給ノズル１８２の間に設けられる。気液分離膜１９４は、気体は透過するが液体１８１は透過しない多孔質膜であって、液体１８１の種類のよって当業界で周知のいかなる構造をも適用することができる。
【００４１】
特徴的に、本実施例の供給回収機構１８０は供給ノズル１８２に気液分離手段を有する。供給ノズル１８２に液体１８１を供給する上流の図示しない供給源においても気液分離手段が設けられる場合があるが、本実施例では、これとは別の気液分離手段を有して配管中の気泡をも除去できる構成を有している。本実施例では、気泡除去手段１９０は常時動作しているが、代替的に所定の時期にのみ動作されてもよい。また、本実施例の供給回収機構１８０は供給ノズル１８２に液面変位手段を有する。
【００４２】
図３及び図４は、気液分離膜１９４からポンプ１９１までの間にバルブ１９３のみを示しているが、実際には絞り、流量計などを有する。また、バルブ１９３は、本実施例において、気液分離膜１９４とポンプ１９１との間に接続したが、これに限定されず、供給ノズル１８２内において液体１８１の供給源と、供給口１８３と、気液分離膜１９４方向の分岐から、ポンプ１９１までの間に接続すればよい。
【００４３】
液体１８１をウェハ１７０と光学素子１４４との間に初期充填する際に図３（ａ）の状態になったり、周辺露光において図３（ｂ）の状態になったりしてウェハ１７０と光学素子１４４との間に充填された液体１８１の液面が供給ノズル１８２の供給口１８３において液体１８１と連続にならない場合がある。この状態で供給ノズル１８２から液体１８１を供給すると、ウェハ１７０と光学素子１４４との間に充填された液体１８１の液面と、供給ノズル１８２から供給される液体１８１の液面とが接触し、その接触の瞬間に気泡が発生したり、図３（ａ）及び図３（ｂ）に矢印で示すように液体１８１が図示しないエアカーテンを越えてこぼれたりする。図３（ａ）及び図４（ａ）は、変位・気泡除去機構１９０のバルブ１９３を閉口して変位機能を動作させない場合の問題点を説明するための概略拡大断面図である。
【００４４】
そこで、図３（ｂ）及び図４（ｂ）に示すように、変位・気泡除去機構１９０のバルブ１９３を開口して変位機能を動作させ、液体１８１の液面を矢印に示すように供給ノズル１８２の直下まで変位させ、即ち、上流側に引き込み、供給ノズル１８２の供給口１８３と液体１８１とを接触させている。これにより、液体１８１がこぼれるおそれがない。同時に、変位・気泡除去機構１９０の気泡除去機能も動作させ、液体１８１を気液分離膜１９４を透過させ、液体１８１に含まれる気泡も除去している。気泡は、ポンプ１９１を介して外部に排出される。
【００４５】
ステップ１２００を常時実行する代わりに、主制御ユニット１５０は、液体１８１をウェハ１７０と光学素子１４４との間に充填する初期充填後や、周辺露光後に光学素子１４４がウェハ１７０と全面対向するタイミングでステップ１２００を実施することが好ましい。
【００４６】
その後、後述するステップ１３００に移行する。
【実施例２】
【００４７】
次に、第２の実施例のステップ１１００及び１２００について図５を参照して説明する。ここで、図５（ａ）は、第２の実施例のステップ１１００及び１２００の投影光学系１４０の光学素子１４４付近の、気泡除去時の概略拡大断面図であり、図５（ｂ）は液体回収時の気液分離膜１９４Ａ付近の状態を示している。本実施例の供給回収機構１８０は、供給ノズル１８２Ａと、供給側バルブ１８５と、ポンプ側バルブ１８６と、変位・気泡除去機構１９０Ａとを有する。変位・気泡除去機構１９０Ａは、ポンプ１９１と、配管１９２と、気液分離膜１９４Ａと、弁体１９５と、Ｏリング１９６とを有する。なお、図５において、図３及び図４と同一の構成要素には同一の参照符号を付し、重複説明は省略する。
【００４８】
第１の実施例は、液体１８１の供給と回収に、それぞれ専用のノズル（供給ノズル１８２、回収ノズル１８４）を設けているのに対して、第２の実施例は、ノズルの供給口１８３Ａよりも上流にバルブ１８５及び１８６を設けることによって、液体１８１の供給時と回収時に用いるノズルを共有している。供給ノズル１８２Ａは、供給ノズルとしても回収ノズルとしても機能する。液体供給側バルブ１８５とポンプ側バルブ１８６は一つのバルブを構成し、主制御ユニット１５０は、ステップ１１００及び１２００において、バルブ１８５及び１８６の開閉を制御する。気液分離膜１９４Ａは、回転可能に構成されているが、機能的には気液分離膜１９４と同様である。Ｏリング１９６は、気液分離膜１９４Ａの外周に装着されている。弁体１９５は、気液分離膜１９４を回転自在に支持し、Ｏリング１９６と接触、非接触し、配管１９２内の開閉を行うバルブである。
【００４９】
以下、本実施例のステップ１１００及び１２００について説明する。
【００５０】
ステップ１１００における液体１８１の供給時においては、主制御ユニット１５０は、バルブ１８５を開口すると共に図示しない上流の供給源を制御して、図示しないウェハ１７０と光学素子１４４との間に液体１８１を連続的又は断続的に供給する。その後、主制御ユニット１５０はバルブ１８６を閉口してもよい。
【００５１】
ステップ１１００における液体１８１の回収時においては、主制御ユニット１５０は、バルブ１８５を閉口すると共にバルブ１８６を開口する。また、主制御ユニット１５０は、気液分離膜１９４Ａを回転駆動し、図５（ｂ）に示すように、Ｏリング１９６を弁体１９５の内壁と非接触にする。これにより、最終光学素子１４４とウェハ１７０との間の液体１８１を配管１９２を介してポンプ１９１まで吸い上げることができ、液体１８１の回収を行うことができる。
【００５２】
ステップ１２００における変位・気泡除去時においては、主制御ユニット１５０は、バルブ１８５を閉口すると共にバルブ１８６を開口する。また、主制御ユニット１５０は、気液分離膜１９４Ａを回転駆動し、図５（ａ）に示すように、Ｏリング１９６を弁体１９５の内壁と接触させる。これにより、最終光学素子１４４とウェハ１７０との間の液体１８１を配管１９２を介して気液分離膜１９４Ａ又はその近傍まで吸い上げることができ、気液分離膜１９４Ａを介して気泡をポンプ１９１より除去することができる。また、その際、図示はしていないが、最終光学素子１４４とウェハ１７０との間の液体１８１の界面は変位しているため、図３（ｂ）及び図４（ｂ）で説明したような効果を奏する。そして、バルブ１８５を開口すると、最終光学素子１４４とウェハ１７０との間の液体１８１と、図示しない供給源からノズル１８２Ａを介して供給される液体１８１の液面が接触するが、液面接触によって発生する気泡は気液分離膜１９４Ａを通してポンプ１９１へ排出される。
【００５３】
ステップ１１００の供給と回収は、図５には不図示のウェハステージ１７４のスキャン方向Ｓ１及びＳ２によって決定される。ウェハステージ１７４のスキャン方向がＳ１の場合は液体１８１の供給を実施し、Ｓ２の場合は液体１８１の回収を実施することが好ましい。また、主制御ユニット１５０は、ステップ１２００を、初期充填直後若しくは周辺露光時に行い、特に、主制御ユニット１５０は、周辺露光時かどうかをウェハ１７０の位置情報に基づいて行う。
【００５４】
なお、本実施例において、気液分離膜１９４Ａの動作はバタフライバルブの動作原理で説明したが、これに限定されず、ゲートバルブも本実施例に適用可能である。
【００５５】
その後、後述するステップ１３００に移行する。
【実施例３】
【００５６】
次に、第３の実施例のステップ１１００及び１２００について図６を参照して説明する。ここで、図６は、第３の実施例の１１００及びステップ１２００における投影光学系１４０の光学素子１４４付近の概略拡大断面図である。図６において、図５と同一の構成要素には同一の参照符号を付して重複説明を省略する。本実施例も第２の実施例と同様に、ノズル１８２Ａの供給口１８３Ａよりも上流にバルブ１８５及び１８６を設けることによって、液体１８１の供給時と回収時に用いるノズル１８２Ａを共有している。但し、第２の実施例では気液分離膜１９４Ａ自身をバルブ構造としたが、本実施例は気液分離膜１９４を固定にし、それと並列な配管１９７を設け、配管１９７にバルブ１９８を設けている。
【００５７】
以下、本実施例のステップ１１００及び１２００について説明する。
【００５８】
ステップ１１００における液体１８１の供給時においては、主制御ユニット１５０は、バルブ１８５を開口すると共に図示しない上流の供給源を制御して、図示しないウェハ１７０と光学素子１４４との間に液体１８１を連続的又は断続的に供給する。その後、主制御ユニット１５０はバルブ１８６を閉口してもよいし、バルブ１８６を閉口してバルブ１９８を開口してもよい。なお、主制御ユニット１５０は、バルブ１８６を閉口してバルブ１９８を開口する場合はポンプ１９１を動作させる。
【００５９】
ステップ１１００における液体１８１の回収時においては、主制御ユニット１５０は、バルブ１８５を閉口すると共にバルブ１８６及び１９８を開口する。これにより、最終光学素子１４４とウェハ１７０との間の液体１８１を配管１９２及び１９７を介してポンプ１９１まで吸い上げることができ、液体１８１の回収を行うことができる。
【００６０】
ステップ１２００における変位・気泡除去時においては、主制御ユニット１５０は、バルブ１８５及び１９８を閉口すると共にバルブ１８６を開口する。これにより、最終光学素子１４４とウェハ１７０との間の液体１８１を配管１９２を介して気液分離膜１９４又はその近傍まで吸い上げることができ、気液分離膜１９４を介して気泡をポンプ１９１より除去することができる。また、その際、図示はしていないが、最終光学素子１４４とウェハ１７０との間の液体１８１の界面は変位しているため、図３（ｂ）及び図４（ｂ）で説明したような効果を奏する。そして、バルブ１８５を開口すると、最終光学素子１４４とウェハ１７０との間の液体１８１と、図示しない供給源からノズル１８２Ａを介して供給される液体１８１の液面が接触するが、液面接触によって発生する気泡は気液分離膜１９４Ａを通してポンプ１９１へ排出される。
【００６１】
ステップ１１００の供給と回収は図５には不図示のウェハステージ１７４のスキャン方向Ｓ１及びＳ２によって決定される。ウェハステージ１７４のスキャン方向がＳ１の場合は液体１８１の供給を実施し、Ｓ２の場合は液体１８１の回収を実施することが好ましい。また、主制御ユニット１５０は、ステップ１２００を、初期充填直後若しくは周辺露光時に行い、特に、主制御ユニット１５０は、周辺露光時かどうかをウェハ１７０の位置情報に基づいて行う。
【００６２】
以下、再び図１に戻って、ステップ１３００について説明する。投影露光ステップ１３００において、レーザー１１２から発せられた光束は、ビーム成形系１１４によりそのビーム形状が所望のものに成形された後で、照明光学系に入射する。集光光学系１１６は、光束をオプティカルインテグレーター１１８に効率よく導入する。その際、露光量調節部が照明光の露光量を調節する。また、主制御ユニット１５０は、マスクパターンに適した照明条件としての開口形状と偏光状態を選択する。オプティカルインテグレーター１１８は照明光を均一化し、開口絞り１２０は、所望の有効光源形状を設定する。かかる照明光は集光レンズ１２２、折り曲げミラー１２４、マスキングブレード１２６、結像レンズ１２８を介してマスク２００を最適な照明条件で照明する。
【００６３】
マスク１３０を通過した光束は投影光学系１４０によって、ウェハ１７０上に所定倍率で縮小投影される。ステップアンドスキャン方式の露光装置であれば、光源１１２と投影光学系１４０は固定して、マスク１３０とウェハ１７０を同期走査してショット全体を露光する。更に、ウェハステージ１７４をステップして、次のショットに移り、新しいスキャンオペレーションがなされる。このスキャンとステップを繰り返し、ウェハ１７０上に多数のショットを露光転写する。なお、露光装置がステップアンドリピート方式を採用すれば、マスク１３０とウェハ１７０を静止させた状態で露光を行う。
【００６４】
投影光学系１４０のウェハ１７０への最終面は空気よりも屈折率の高い液体１８１に浸漬されているので、投影光学系１４０のＮＡは高くなり、ウェハ１７０に形成される解像度も微細になる。特に、充填ステップは気泡の混入を防止しているので高品位な露光を行うことができる。これにより、露光装置１００はレジストへのパターン転写を高精度に行って高品位なデバイス（半導体素子、ＬＣＤ素子、撮像素子（ＣＣＤなど）、薄膜磁気ヘッドなど）を提供することができる。
【００６５】
次に、図７及び図８を参照して、上述の露光装置を利用したデバイス製造方法の実施例を説明する。図７は、デバイス（ＩＣやＬＳＩなどの半導体チップ、ＬＣＤ、ＣＣＤ等）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、半導体チップ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（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する。ステップ３（ウェハ製造）では、シリコンなどの材料を用いてウェハを製造する。ステップ４（ウェハプロセス）は、前工程と呼ばれ、マスクとウェハを用いて本発明のリソグラフィー技術によってウェ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ェ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、それが出荷（ステップ７）される。
【００６６】
図８は、ステップ４のウェ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、ウェハの表面を酸化させる。ステップ１２（ＣＶＤ）では、ウェハの表面に絶縁膜を形成する。ステップ１３（電極形成）では、ウェ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、ウェハにイオンを打ち込む。ステップ１５（レジスト処理）では、ウェハに感光剤を塗布する。ステップ１６（露光）では、露光装置によってマスクの回路パターンをウェハに露光する。ステップ１７（現像）では、露光したウェハを現像する。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ェハ上に多重に回路パターンが形成される。本発明の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。このように、本発明のリソグラフィー技術を使用するデバイス製造方法、並びに結果物としてのデバイスも本発明の一側面を構成する。また、本発明は、かかるデバイス製造方法の中間及び最終結果物であるデバイス自体もカバーする趣旨である。また、かかるデバイスは、例えば、ＬＳＩやＶＬＳＩなどの半導体チップ、ＣＣＤ、ＬＣＤ、磁気センサ、薄膜磁気ヘッドなどを含む。
【００６７】
以上、本実施形態によれば、液浸型露光装置において、被露光体と投影光学系の最終光学素子との間の液体と、ノズルから供給される液体の連続性を維持して液体内の気泡を除去することができる。本実施形態によれば、液体を供給する配管に残っている気体もノズル近傍で除去できるため、露光領域の液体中に気泡が混入するのを防止することもできる。本実施形態によれば、気泡に起因する転写精度の低下を防止できるので高品位な露光を実現することができる。また、迅速な充填はスループットとデバイス製造における生産性を向上することができる。
【００６８】
以上、本発明の実施の形態を説明してきたが、本発明はこれらの実施の形態に限定されず、その要旨の範囲内において様々な変形及び変更が可能である。例えば、本発明の露光方法を格納したプログラムも本発明の一側面を構成する。また、最終光学素子１４４の下面１４５は平面に限定されない。
【図面の簡単な説明】
【００６９】
【図１】本発明の一実施形態としての露光装置の概略ブロック図である。
【図２】図１に示す露光装置の露光方法を説明するためのフローチャートである。
【図３】図２に示す露光方法の供給・回収ステップ及び変位・気泡除去ステップの第１の実施例を説明するための、図１に示す露光装置の概略部分拡大断面図である。
【図４】図２に示す露光方法の供給・回収ステップ及び変位・気泡除去ステップの第１の実施例を説明するための、図１に示す露光装置の概略部分拡大断面図である。
【図５】図２に示す露光方法の供給・回収ステップ及び変位・気泡除去ステップの第２の実施例を説明するための、図１に示す露光装置の概略部分拡大断面図である。
【図６】図２に示す露光方法の供給・回収ステップ及び変位・気泡除去ステップの第３の実施例を説明するための、図１に示す露光装置の概略部分拡大断面図である。
【図７】図１に示す露光装置を使用してデバイス（ＩＣやＬＳＩなどの半導体チップ、ＬＣＤ、ＣＣＤ等）の製造方法を説明するためのフローチャートである。
【図８】図７に示すステップ４の詳細なフローチャートである。
【図９】従来の液浸型露光装置の部分拡大断面図である。
【符号の説明】
【００７０】
１００                            露光装置
１４０                            投影光学系
１４４                            投影光学系の最終光学素子
１４５                            投影光学系の最終面
１７０                            ウェハ
１７１                            ウェハの上面
１７４                            ウェハステージ
１８０                              供給回収機構
１８１                              媒質（液体）
１８２、１８２Ａ                    供給ノズル
１８４                              回収ノズル
１８５、１８６、１９３、１９８      バルブ
１９０、１９０Ａ、１９０Ｂ          変位・気泡除去機構
１９１                              ポンプ
１９２、１９７                      配管
１９４、１９４Ａ                    気液分離膜
【図６】
2005191393.tif 000003
【図１】
2005191393.tif 000004
【図２】
2005191393.tif 000005
【図３】
2005191393.tif 000006
【図４】
2005191393.tif 000007
【図５】
2005191393.tif 000008
【図７】
2005191393.tif 000009
【図８】
2005191393.tif 000010
【図９】
2005191393.tif 000011