(57)【要約】【課題】  液体に存在する気泡を効果的に除去すると共に、かかる除去に起因する転写精度の劣化を防止する露光装置及び方法を提供する。【解決手段】  レチクルのパターンを被処理体に投影する投影光学系を有し、前記投影光学系と前記被処理体との間に供給される液体を介して前記被処理体を露光する露光装置であって、前記液体、前記被処理体及び前記投影光学系の少なくとも一つを振動させる加振手段と、前記被処理体が処理されている時の前記液体、前記被処理体及び前記投影光学系の少なくとも一つの振動が許容範囲内となるように、前記加振手段を制御する制御部とを有することを特徴とする露光装置を提供する。【選択図】          図５
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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被処理体に投影する投影光学系を有し、前記投影光学系と前記被処理体との間に供給される液体を介して前記被処理体を露光する露光装置であって、
前記液体、前記被処理体及び前記投影光学系の少なくとも一つを振動させる加振手段と、
前記被処理体が処理されている時の前記液体、前記被処理体及び前記投影光学系の少なくとも一つの振動が許容範囲内となるように、前記加振手段を制御する制御部とを有することを特徴とする露光装置。
【請求項２】
前記加振手段は、前記液体に超音波を照射することを特徴とする請求項１記載の露光装置。
【請求項３】
前記制御部は、前記振動の振幅及び周波数の少なくとも一方を制御することを特徴とする請求項１又は２記載の露光装置。
【請求項４】
前記制御部は、前記加振手段が、前記被処理体が処理されている時と前記被処理体が処理されていない時で異なる動作モードを設定することを特徴とする請求項１乃至３のうちいずれか一項記載の露光装置。
【請求項５】
前記制御部は、前記被処理体が処理されていない時に前記動作モードの切り替えを実行するように、前記動作モードの切り替え時期を設定することを特徴とする請求項４記載の露光装置。
【請求項６】
前記処理は、露光であることを特徴とする請求項１乃至５のうちいずれか一項記載の露光装置。
【請求項７】
前記処理は、前記被処理体と前記レチクルとのアライメントであることを特徴とする請求項１乃至６のうちいずれか一項記載の露光装置。
【請求項８】
前記液体、前記被処理体及び前記投影光学系の少なくとも一つの振動を検知する検知手段を更に有することを特徴とする請求項１記載の露光装置。
【請求項９】
前記液体は、循環していることを特徴とする請求項１記載の露光装置。
【請求項１０】
レチクルのパターンを被処理体に投影する投影光学系を有し、前記投影光学系と前記被処理体との間に供給される液体を介して前記被処理体を露光し、前記液体、前記被処理体及び前記投影光学系の少なくとも一つを振動させる加振手段を有する露光装置を利用した露光方法であって、
前記被処理体が処理されている時の前記液体、前記被処理体及び前記投影光学系に対して許容される振動に関する第１の情報を取得するステップと、
前記液体、前記被処理体及び／又は前記投影光学系に存在する単位量当たりの気泡を除去するのに必要な振動に関する第２の情報を取得するステップと、
前記液体、前記被処理体及び／又は前記投影光学系に発生し得る気泡の量に関する第３の情報を取得するステップと、
前記第１乃至第３の情報に基づいて、前記加振手段の動作モードを制御するステップを有することを特徴とする露光方法。
【請求項１１】
前記制御部は、前記被処理体が処理されている時と前記被処理体が処理されていない時で前記動作モードを異ならせることを特徴とする請求項１０記載の露光方法。
【請求項１２】
前記被処理体が処理されている時の振動は、前記被処理体が処理されていない時の振動よりも小さいことを特徴とする請求項１１記載の露光方法。
【請求項１３】
前記被処理体が処理されている時は、前記振動を停止させることを特徴とする請求項１１記載の露光方法。
【請求項１４】
前記制御部は、前記液体、前記被処理体及び前記投影光学系における前記振動の減衰期間に基づいて、前記被処理体が処理されていない時に前記動作モードの切り替えを実行するように、前記動作モードの切り替え時期を設定することを特徴とする請求項１０記載の露光装置。
【請求項１５】
前記処理は、露光であることを特徴とする請求項１０記載の露光方法。
【請求項１６】
前記処理は、前記被処理体と前記レチクルとのアライメントであることを特徴とする請求項１０記載の露光方法。
【請求項１７】
請求項１乃至７のうちいずれか一項記載の露光装置を用いて被処理体を露光するステップと、
露光した前記被処理体を現像するステップ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装置及び方法に係り、特に、投影光学系の最終面と被処理体の表面を液体で液浸して、かかる液体を介して被処理体を露光する、所謂、液浸型の露光装置及び方法に関する。
【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投影光学系の開口数（ＮＡ）の増加（所謂、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、被露光体と投影光学系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を参照のこと）。特許文献１は、投影光学系の基板に最も近い最終レンズ近傍に液体供給ノズルと液体回収ノズルを設け、液体供給ノズルから液体を基板と最終レンズとの間に供給する。露光は、液体供給ノズルから連続的に液体が供給され、液体回収ノズルから連続的に液体が回収された状態で、即ち、基板と最終レンズとの間に液体が循環した状態で行われる。常に新しい液体を供給すれば、レジストや光学素子が液体に溶け出しても液体の性質（屈折率や透過率など）の変化が少ないために好ましい。
【０００４】
かかる液浸露光は、基板周辺の転写領域を露光する際や液体の初期充填時に気泡及びマイクロバブル（本出願では、これらを単に「気泡」という。）が混入するおそれがある。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。気泡はその後連続的に液体を供給及び回収しても除去されることがない。更に、液体供給ノズルが接続されている配管から気泡が発生して連続して供給される液体に混入するおそれもある。
【０００５】
その他の液体供給方法としては、基板を駆動部としてのステージに固定するためのチャックごと液体に浸すもの、チャック及びステージごと液体に浸すもの、ウェハカセット内にウェハを格納してカセット内に液体を満たすもの（例えば、特許文献２を参照のこと。）などが知られているが、液体への気泡混入を防止することは全ての液体供給方法に共通の問題である。
【０００６】
かかる問題を解決するために、液体に超音波を照射して液体、基板、投影光学系の光学素子を振動させて気泡を除去する方法が提案されている（例えば、特許文献３乃至１３参照。）。
【特許文献１】国際公開第９９／４９５０４号パンフレット
【特許文献２】特開平１０−３０３１１４号公報
【特許文献３】特許第２７５３９３０号公報
【特許文献４】特開平１１−１７６７２７号公報
【特許文献５】米国特許第５，６１０，６８３号明細書
【特許文献６】特開２００１−２５０７７３号公報
【特許文献７】米国特許第６，６１０，１６８号明細書
【特許文献８】特開平１１−５４４２７号公報
【特許文献９】特開平８−８２１６号公報
【特許文献１０】特開２００３−３１５４０号公報
【特許文献１１】特開２０００−２１６１２６号公報
【特許文献１２】特開平１０−３０３１６１号公報
【特許文献１３】特開２００２−２４８４２９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
これらの従来技術は、超音波により気泡を効果的に除去する手法については開示しているが、本発明者は、超音波による振動レベルによっては、パターンの転写精度が劣化してしまうことを発見した。詳細には、超音波による振動レベルが大きいと、ウェハ上の転写像が振動によってぶれてしまい、転写精度を劣化させてしまう。また、ＸＹ方向のアライメント検出及びＺ方向のフォーカス検出の時に振動によって誤差を生じるため、アライメント誤差による重ね合わせ誤差、フォーカス誤差による像ぼけが発生し、転写精度の劣化を招いてしまう。
【０００８】
そこで、本発明は、液体に存在する気泡を効果的に除去すると共に、かかる除去に起因する転写精度の劣化を防止する露光装置及び方法を提供することを例示的目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するために、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を被処理体に投影する投影光学系を有し、前記投影光学系と前記被処理体との間に供給される液体を介して前記被処理体を露光する露光装置であって、前記液体、前記被処理体及び前記投影光学系の少なくとも一つを振動させる加振手段と、前記被処理体が処理されている時の前記液体、前記被処理体及び前記投影光学系の少なくとも一つの振動が許容範囲内となるように、前記加振手段を制御する制御部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方法は、レチクルのパターンを被処理体に投影する投影光学系を有し、前記投影光学系と前記被処理体との間に供給される液体を介して前記被処理体を露光し、前記液体、前記被処理体及び前記投影光学系の少なくとも一つを振動させる加振手段を有する露光装置を利用した露光方法であって、前記被処理体が処理されている時の前記液体、前記被処理体及び前記投影光学系に対して許容される振動に関する第１の情報を取得するステップと、前記液体、前記被処理体及び／又は前記投影光学系に存在する単位量当たりの気泡を除去するのに必要な振動に関する第２の情報を取得するステップと、前記液体、前記被処理体及び／又は前記投影光学系に発生し得る気泡の量に関する第３の情報を取得するステップと、前記第１乃至第３の情報に基づいて、前記加振手段の動作モードを制御するステップを有することを特徴とする。
【００１１】
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被処理体を露光するステップと、露光した前記被処理体を現像するステップとを有することを特徴とする。
【００１２】
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】
【００１３】
本発明によれば、液体に存在する気泡を効果的に除去すると共に、かかる除去に起因する転写精度の劣化を防止する露光装置及び方法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】
【００１４】
以下、添付図面を参照して、本発明の一実施形態としての露光装置１を説明する。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。図１は、露光装置１の構成を示す概略断面図である。
【００１５】
露光装置１は、投影光学系３０の被処理体４０側にある最終面（最終光学素子）と被処理体４０との間に供給される液体ＬＷを介して、レチクル２０に形成された回路パターンをステップ・アンド・リピート方式やステップ・アンド・スキャン方式で被処理体４０に露光する液浸型の投影露光装置である。かかる露光装置は、サブミクロンやクオーターミクロン以下のリソグラフィー工程に好適であり、以下、本実施形態では、ステップ・アンド・スキャン方式の露光装置（「スキャナー」とも呼ばれる。）を例に説明する。ここで、「ステップ・アンド・スキャン方式」とは、レチクルに対してウェハを連続的にスキャン（走査）してレチクルパターンをウェハに露光すると共に、１ショットの露光終了後ウェハをステップ移動して、次の露光領域に移動する露光方法である。また、「ステップ・アンド・リピート方式」とは、ウェハの一括露光ごとにウェハをステップ移動して次のショットの露光領域に移動する露光方法である。
【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、被処理体４０を載置するウェハステージ４５と、液体給排機構５０と、超音波照射機構６０と、振動センサ７０と、制御部１００とを有する。また、図１に示すように、露光装置１は、一定の雰囲気に保たれたチャンバＣＢに覆われている。架台ＦＭは、剛性の高い構造を有し、後述するように、レチクル２０及び被処理体４０の高精度な位置決めを可能としている。
【００１７】
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、図示しない光源部と、照明光学系とを有する。
【００１８】
光源部は、例えば、光源としては、波長約１９３ｎｍのＡｒＦエキシマレーザー、波長約２４８ｎｍのＫｒＦエキシマレーザーなどを使用することができるが、光源の種類はエキシマレーザーに限定されず、例えば、波長約１５７ｎｍのＦ２レーザーや波長２０ｎｍ以下のＥＵＶ（Ｅｘｔｒｅｍｅ  Ｕｌｔｒａｖｉｏｌｅｔ）光を使用してもよいし、その光源の個数も限定されない。例えば、独立に動作する２個の固体レーザーを使用すれば固体レーザー間相互のコヒーレンスはなく、コヒーレンスに起因するスペックルはかなり低減する。更にスペックルを低減するために光学系を直線的又は回動的に揺動させてもよい。また、光源部に使用可能な光源はレーザーに限定されるものではなく、一又は複数の水銀ランプやキセノンランプなどのランプも使用可能である。
【００１９】
照明光学系は、レチクル２０を照明する光学系であり、レンズ、ミラー、オプティカルインテグレーター、絞り等を含む。例えば、コンデンサーレンズ、ハエの目レンズ、開口絞り、コンデンサーレンズ、スリット、結像光学系の順で整列する等である。照明光学系は、軸上光、軸外光を問わずに使用することができる。オプティカルインテグレーターは、ハエの目レンズや２組のシリンドリカルレンズアレイ（又はレンチキュラーレンズ）板を重ねることによって構成されるインテグレーターを含むが、光学ロッドや回折素子に置換される場合もある。
【００２０】
レチクル２０は、図示しないレチクル搬送系により露光装置１の外部から搬送され、レチクルステージ２５に支持及び駆動される。レチクル２０は、例えば、石英製で、その上には転写されるべき回路パターンが形成されている。レチクル２０から発せられた回折光は、投影光学系３０を通り、被処理体４０上に投影される。レチクル２０と被処理体４０とは、光学的に共役の関係に配置される。露光装置１は、スキャナーであるため、レチクル２０と被処理体４０を縮小倍率比の速度比で走査することにより、レチクル２０のパターンを被処理体４０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（「ステッパー」とも呼ばれる。）の場合は、レチクル２０と被処理体４０を静止させた状態で露光が行われる。
【００２１】
レチクルステージ２５は、架台ＦＭに取り付けられている。レチクルステージ２５は、図示しないレチクルチャックを介してレチクル２０を支持し、図示しない移動機構に接続されている。図示しない移動機構は、リニアモーターなどで構成され、Ｘ軸方向にレチクルステージ２５を駆動することでレチクル２０を移動することができる。
【００２２】
投影光学系３０は、レチクル２０に形成されたパターンを経た回折光を被処理体４０上に結像する機能を有する。投影光学系３０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。
【００２３】
被処理体４０は、図示しないウェハ搬送系により露光装置１の外部から搬送され、ウェハステージ２５に支持及び駆動される。被処理体４０は、本実施形態ではウェハであるが、液晶基板その他の被処理体を広く含む。被処理体４０にはフォトレジストが塗布されている。
【００２４】
ウェハステージ４５は、ウェハチャック４５ａを介して被処理体４０を支持し、図示しない移動機構に接続されている。図示しない移動機構は、例えば、リニアモーターで構成され、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向、Ｚ軸方向及び各軸の回転方向に被処理体４０を移動させることができる。ウェハステージ４５は、ウェハチャック４５ａに保持された被処理体４０の所望のエリアを投影光学系３０の直下へ移動することや姿勢補正を行う。また、レチクルステージ２５の位置とウェハステージ４５の位置は、例えば、図示しない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。
【００２５】
液体給排機構５０は、給排ノズル５２を介して、投影光学系３０と被処理体４０との間、詳細には、投影光学系３０の被処理体４０側の最終光学素子（投影光学系３０の被処理体４０側最終端に配置されている光学素子）と被処理体４０との間に液体ＬＷを供給すると共に、供給した液体ＬＷを回収する。即ち、投影光学系３０と被処理体４０の表面で形成される間隙は、液体給排機構５０から供給される液体ＬＷで満たされている。
【００２６】
本実施形態では、液体ＬＷとして純水を用いる。また、投影光学系３０と被処理体４０との間隙は、１００μｍ程度である。但し、液体ＬＷは、特に純水に限定するものではなく、露光光の波長に対して高い透過特性及び高い屈折率特性を有し、投影光学系３０や被処理体４０に塗布されているフォトレジストに対して化学的安定性の高い液体を使用することができ、例えば、フッ素系不活性液体を使用してもよい。また、投影光学系３０と被処理体４０との間隙も１００μｍに限定するものではない。
【００２７】
液体給排機構５０の給排ノズル５２は、投影光学系３０の被処理体４０側最終端周辺に複数配置されている。本実施形態では、給排ノズル５２を２つ設けているが、個数がこれに限定されないことは言うまでもない。液体給排機構５０及び給排ノズル５２は、液体ＬＷの供給と回収を兼用する構造になっており、後述する制御部１００に制御され、露光時のウェハステージ４５の駆動方向等の条件に基づいて、液体ＬＷの供給と回収、或いは、停止の切り替え及び液体ＬＷの給排量が制御される。液体給排機構５０は、液体ＬＷを循環させる機能も有する。なお、液体ＬＷを循環させる場合には、液体ＬＷに常に気泡が混入する可能性があるため、後述するように、常に超音波を照射していた方がよい。また、本発明は、被処理体をステージに固定するチャックごと液体に浸す、チャック及びステージごと液体に浸す及びカセット内に被処理体を格納してカセット内に液体を満たす液浸露光にも適用することができる。
【００２８】
超音波照射機構６０は、ウェハチャック４５ａの内部に埋め込まれるように設置され、液体ＬＷに超音波を照射する。換言すれば、超音波照射機構６０は、超音波によって、液体ＬＷ、被処理体４０及び投影光学系３０の少なくとも一つを振動させる加振手段として機能する。具体的には、超音波照射機構６０は、後述する制御部１００に制御され、制御部１００から指令された振幅及び周波数で超音波（超音波振動）を発生する。発生した超音波は、被処理体４０を介して、液体ＬＷに伝達される。液体ＬＷに気泡が存在する場合には、超音波の振動エネルギーによって液体ＬＷ中の気泡を消滅させることができる。但し、超音波照射機構６０は、液体ＬＷに振動エネルギーを与えて気泡を消滅させる効果が得られるものであれば、本実施形態に限らず他の形態であってもよい。例えば、超音波照射機構６０を、ウェハチャック４５ａの内部に設けず、液体ＬＷに超音波を直接照射できる構成にしてもよい。
【００２９】
振動センサ７０は、投影光学系３０に支持されて（取り付けられて）おり、液体ＬＷの振動を検出することができる。なお、振動センサ７０は、液体ＬＷの振動のみに限らず、超音波照射機構６０の超音波の照射による投影光学系３０の振動、被処理体４０の振動及び液体ＬＷの振動の少なくとも一以上を検出する機能を有する。振動センサ７０が投影光学系３０の振動や被処理体４０の振動を検出する場合には、検出結果から後述する制御部１００が液体ＬＷの振動を算出する。
【００３０】
制御部１００は、図示しないＣＰＵ、メモリを有し、露光装置１の動作を制御する。制御部１００は、照明装置１０、レチクルステージ２５（即ち、レチクルステージ２５の図示しない移動機構）、ウェハステージ４５（即ち、ウェハステージ４５の図示しない移動機構）、液体給排機構５０、超音波照射機構６０及び振動センサ７０と電気的に接続されている。ＣＰＵは、ＭＰＵなど名前の如何を問わずいかなるプロセッサも含み、各部の動作を制御する。メモリは、ＲＯＭ及びＲＡＭより構成され、露光装置１を動作するファームウェアを格納する。
【００３１】
制御部１００は、本実施形態では、被処理体４０が露光されている時（露光時）の液体ＬＷの振動が許容範囲となるように、超音波照射機構６０を制御する。詳細には、制御部１００は、振動センサ７０が検出する液体ＬＷの振動に基づいて、超音波照射機構６０が照射する超音波の振幅及び周波数の少なくとも一方を調整する機能を有する。具体的には、制御部１００は、被処理体４０が露光されている時の液体ＬＷ、被処理体４０及び投影光学系３０に対して許容される振動に関する第１の情報と、液体ＬＷ、被処理体４０及び投影光学系３０に存在する単位量当たりの気泡を除去するために必要な振動に関する第２の情報と、液体ＬＷ、被処理体４０及び投影光学系３０に発生し得る気泡の量に関する第３の情報とを取得して、超音波照射機構６０の動作モード、即ち、照射する超音波を制御する。制御部１００は、液体ＬＷの振動を、気泡を除去するために必要な最低限の振動と、転写精度を劣化させないために必要な最低限の振動との間となるように、超音波照射機構６０の動作を制御する。
【００３２】
制御部１００は、複数のモジュールから構成され、本実施形態では、図２に示すように、露光制御部１１０と、アライメント制御部１２０と、ウェハステージ制御部１３０と、液浸制御部１４０と、気泡発生特性管理部１６０とを有する。ここで、図２は、制御部１００のモジュール構成を示す図である。
【００３３】
露光制御部１１０は、光源制御部１１２と、投影光学系制御部１１４とを有し、露光装置１の露光に係る制御を行う。例えば、光源制御部１１２は、照明装置１０が射出する光の射出タイミング、光強度などを制御し、投影光学系制御部１１４は、投影光学系３０の収差補正などのために、投影光学系３０を構成する光学素子の駆動を制御する。
【００３４】
アライメント制御部１２０は、ＡＡ検出部１２２と、ＡＦ検出部１２４とを有し、レチクル２０及び被処理体４０のアライメント（位置合わせ）に係る制御を行う。ＡＡ検出部１２２は、レチクル２０及び被処理体４０の水平方向（光軸に垂直な面）の位置を検出し、ＡＦ検出部１２４は、レチクル２０及び被処理体４０のフォーカス方向（光軸方向）の位置を検出する。アライメント制御部１２０は、ＡＡ検出部１２２及びＡＦ検出部１２４の検出結果を制御部１００に通知する。制御部１００は露光時に、水平方向、フォーカス方向の計測結果に基づいて、レチクルステージ２５及びウェハステージ４５を介して、レチクル２０及び被処理体４０のアライメントを行う。
【００３５】
ウェハステージ制御部１３０は、ウェハステージ計測部１３２と、ウェハステージ駆動部１３４とを有し、ウェハステージ４５の駆動に係る制御を行う。ウェハステージ計測部１３２は、例えば、被処理体４０を走査する際に、ウェハステージ４５の位置を計測する。ウェハステージ駆動部１３４は、ウェハステージ計測部１３２の検出結果に基づいて、レチクル２０とウェハ４０を同期させるように、ウェハステージ４５を走査する。
【００３６】
液浸制御部１４０は、液体給排機構５０、超音波照射機構６０及び振動センサ７０を介して液浸露光に係る制御を行う。即ち、液浸制御部１４０は、上述したように、液体給排機構５０に対しては、液体ＬＷの供給及び回収の切り替え、停止、供給及び回収する液体ＬＷの量の制御を行う。また、液浸制御部１４０は、振動センサ７０の検出する検出結果を基に、超音波照射機構６０への振幅及び周波数の指令を行う。なお、液浸制御部１４０は、振動センサ７０が検出した投影光学系３０の振動及び／又は被処理体４０の振動から液体ＬＷの振動を算出する機能も有する。
【００３７】
気泡発生特性管理部１６０は、液体ＬＷ、投影光学系３０の被処理体４０側の最終光学素子、被処理体４０のそれぞれの特性によって決まる気泡の発生のしやすさ（第３の情報）を制御部１００に与える。例えば、実験によって液体ＬＷと固体表面（即ち、投影光学系３０の被処理体４０側の最終光学素子、被処理体４０など）で決まる接触角と気泡の発生しやすさを予め求めておく。次に、使用する液体ＬＷ、投影光学系３０の被処理体４０側の最終光学素子及び被処理体４０の組み合わせにおける接触角を計測し、その結果により、気泡の発生しやすさを算出するものである。気泡発生特性管理部１６０は、転写精度を劣化させない程度の許容できる液体ＬＷの振動（第１の情報）及び液体ＬＷに存在する気泡を除去するために必要な振動エネルギー（第２の情報）も制御部１００に与える。これらの情報も実験等によって予め求めておく。気泡発生特性管理部１６０は、データベースやマンマシンインターフェースによる入力手段、或いは、気泡の発生を検出する手段を用いて実際に検出してもよい。気泡発生特性管理部１６０からの情報に基づいて、液浸制御部１４０に照射する超音波の振幅及び周波数を送信する。
【００３８】
次に、図３及び図４を参照して、露光装置１の動作（露光装置１を用いた露光方法）について説明する。ここでは、レジストを塗布された１枚のウェハ（被処理体４０）を露光する場合を例に説明する。図３は、露光装置１の動作を説明するためのフローチャートである。なお、複数のウェハを連続処理する場合には、一般に、動作の一部が平行処理になる。１台の露光装置１において、同時に露光光が照射されるウェハが１枚であるとすれば、本実施形態の要点である露光時に超音波の照射を停止させる動作については、複数のウェハを連続処理する場合でも同じフローチャートで表すことができる。
【００３９】
図３を参照するに、まず、図示しないウェハ搬送系によって、ウェハステージ４５へウェハを搬入し（ステップＳ１００２）、ウェハアライメント（ウェハの位置合わせ）を行う（ステップＳ１００４）。ウェハアライメントの例としては、ウェハを装置基準に対してプリアライメントした後、レチクル２０に対してグローバルアライメントを行う方法がある。
【００４０】
次に、液体供給機構５０によって、液体ＬＷを投影光学系３０のウェハ側の最終光学素子とウェハとの間を満たすように供給し（ステップＳ１００６）、超音波照射タスクを開始する（ステップＳ１００８）。具体的には、制御部１００（液浸制御部１４０）は、図４に示す超音波照射タスクを開始する。なお、図３において、ステップＳ１００８乃至ステップＳ１０１８のループは、ウェハの露光を行うステップ・アンド・リピート又はステップ・アンド・スキャンの動作を示しているため、超音波照射タスクのみを示す図４とは異なる。ここで、図４は、ステップＳ１００８の超音波照射タスクの詳細なフローチャートである。
【００４１】
図３及び図４を参照するに、超音波照射タスク（ステップＳ１００８）は、超音波作動フラグをＯＮにすることにより（ステップＳ１０１０）、超音波の照射を行う（ステップＳ１０１１）。次に、ウェハ上の露光ショットの位置までウェハステージ４５を（露光装置１は、スキャナーであるため、レチクルステージ２５も）駆動し（ステップＳ１０１２）、当該露光ショットの露光を行う（ステップＳ１０１６）前に、超音波作動フラグをＯＦＦにする（ステップＳ１０１４）。これにより、露光ショットが露光される（ステップＳ１０１６）ときには、超音波の照射が停止される（ステップＳ１０１５）。全ての露光ショットに対してステップＳ１０１０乃至ステップＳ１０１６を行い、全ての露光ショットの露光が完了したら（ステップＳ１０１８）、超音波照射タスクを終了する（ステップＳ１０２０）。
【００４２】
その後、液体ＬＷを回収し（ステップＳ１０２２）、露光したウェハを搬出して（ステップＳ１０２４）１枚のウェハの露光が終了する。
【００４３】
以上のように、本実施形態の露光装置１及び露光方法は、投影光学系３０のウェハ側の最終光学素子とウェハとの間を満たしている液体に存在する気泡を超音波によって効果的に除去することができる。また、この際、超音波の照射によって液体は振動するが、ウェハの露光時には超音波の照射を停止するように制御されているため（即ち、液体が振動していないため）、気泡の除去に起因する転写精度の劣化を防止することができる。換言すれば、ウェハの非露光時に超音波を照射することで液体の振動を考慮する必要がなくなり、かかる超音波の振動及び周波数を気泡の除去にあわせて大きくすることができ（即ち、液体の振動が許容範囲を超えてもよい）、より多くの気泡を短時間で除去することが可能になると共に、液体に気泡が存在することによる転写精度の劣化も抑えることができる。
【００４４】
なお、図３及び図４に示す露光装置１の動作のタイミングチャートを図５に示す。図５を参照するに、ウェハに露光光が照射されている時（露光時）には超音波の照射を停止させると共に、ウェハの非露光時には超音波をなるべく長時間照射していることが理解されるであろう。これにより、液体に存在する気泡を効果的に除去することができる。ここで、ｄ１は、超音波作動フラグをＯＦＦ、即ち、超音波の照射の停止を指令してから超音波の照射による液体の振動が露光に影響しない条件（液体の振動の許容範囲）に減衰するまでの遅延時間である。従って、露光を開始する時間よりｄ１だけ早く超音波作動フラグをＯＦＦにする必要がある。なお、本実施形態では省略しているが、超音波の停止から照射させるときも同様に遅延時間を生じる。
【００４５】
本実施形態では、予め決められた露光ショットへの移動時間にあわせて超音波を照射する時間を決めている。しかし、超音波の照射時間と装置のスループットはトレードオフの関係にあるので、気泡を除去する効果をより高くしたい場合には、超音波の照射時間を優先し、第Ｎショットの露光と第Ｎ＋１ショットの間隔を超音波の照射時間に連動して決定してもよい。
【００４６】
ここで、図５及び図６を参照して、ステップＳ１００８の超音波照射タスクの変形例である超音波照射タスク（ステップＳ１００８Ａ）について説明する。なお、露光装置１の動作（露光装置１を用いた露光方法）は、図３に示すフローチャートと同様である。本実施形態の超音波照射タスクは、ウェハの露光時及び非露光時に連動して、気泡を除去するための超音波の強度を調整する。より詳細には、各露光ショットの露光時には照射する超音波の振幅を小さく、非露光時、例えば、露光ショット間の移動時（ステップ移動中）には照射する超音波の振幅を大きくする。即ち、制御部１００（液浸制御部１４０）の超音波照射機構６０に対する制御が異なる。本実施形態では、制御部１００は、超音波照射機構６０が照射する超音波の振幅を、ゼロ、小振幅及び大振幅の３つの状態で制御する。
【００４７】
なお、小振幅の超音波の照射によっても液体ＬＷは振動するが、かかる振動は許容範囲内であり、転写精度の劣化も許容値以下であることを想定している。換言すれば、露光時にも液体ＬＷに存在する気泡を除去する効果を得るために、転写精度の劣化が許容される範囲内で、液体ＬＷへの超音波の照射を行う。超音波の振幅と転写精度の劣化の関係は、テスト露光等により予め求めることができる。かかる関係から、振動センサ７０の検出結果を基に、照射する超音波の振幅を決定することができる。
【００４８】
図６は、ステップＳ１００８Ａとしての超音波照射タスクの詳細なフローチャートである。超音波照射タスク（ステップＳ１００８Ａ）は、超音波作動フラグをＯＮにすることにより（ステップＳ１００９Ａ）、超音波を大振幅で照射する（ステップＳ１０１１Ａ）。このとき、ウェハの非露光時であり、例えば、ウェハ上の露光ショットの位置までウェハステージ４５を駆動する（ステップＳ１０１２）。ウェハステージ４５の駆動が終了すると、超音波作動フラグをＯＦＦにすることにより（ステップＳ１０１４Ａ）、超音波を小振幅で照射する（ステップＳ１０１５Ａ）。これにより、露光ショットが露光される（ステップＳ１０１６）ときには、液体ＬＷの振動が許容範囲内となる。全ての露光ショットに対してステップＳ１０１０乃至ステップＳ１０１６を行い、全ての露光ショットの露光が完了したら（ステップＳ１０１８）、超音波の振動をゼロにして照射を停止し（ステップＳ１０１９Ａ）、超音波照射タスクを終了する（ステップＳ１０２０Ａ）。
【００４９】
以上のように、本実施形態の超音波照射タスクによれば、超音波の振幅を調整することで、ウェハの露光時及び非露光時に関わらず、常に超音波を照射することができるので、投影光学系３０のウェハ側の最終光学素子とウェハとの間を満たしている液体に存在する気泡をより効果的に除去することができる。また、小振幅の超音波の照射によっても液体は振動するが、転写精度には影響を与えない程度の振動であるので、気泡の除去に起因する転写精度の劣化を防止することができる。即ち、ウェハの非露光時には気泡の除去にあわせて大振幅の超音波を照射し、ウェハの露光時には転写精度に影響を与えず、且つ、最低限の気泡の除去が行えるような小振幅の超音波を照射することで、より多くの気泡を短時間で除去することが可能になると共に、液体に気泡が存在することによる転写精度の劣化も抑えることができる。
【００５０】
図７に、図６に示す超音波照射タスクを用いた場合の露光装置１の動作のタイミングチャートを示す。図７を参照するに、ウェハに露光光が照射されている時（露光時）には小振幅の超音波を照射して転写精度の劣化を抑え、ウェハの非露光時には大振幅の超音波を照射して効果的に気泡の除去を行っていることが理解されるであろう。ここで、ｄ２は、超音波作動フラグをＯＦＦ、即ち、小振幅の超音波の照射を指令してから、大振幅の超音波の照射による液体の振動が露光に影響しない条件（液体の振動の許容範囲）に減衰するまでの遅延時間である。従って、露光を開始する時間よりｄ２だけ早く超音波作動フラグをＯＦＦにする必要がある。なお、本実施形態では省略しているが、超音波の停止から照射させるときも同様に遅延時間を生じる。
【００５１】
本実施形態では、超音波の振幅を複数の状態で制御しているが、連続的に制御してもよい。即ち、小振幅の超音波から大振幅の超音波への変更、及び、大振幅の超音波から小振幅の超音波への変更において、振幅を徐々に変化させてもよい。
【００５２】
上述した超音波照射タスクは、レチクル２０や被処理体４０のアライメント時にも適用することができる。レチクル２０や被処理体４０のアライメントの際に、液体ＬＷに気泡が存在すると、レチクル２０や被処理体４０の位置を検出するために照射される検出光が気泡で散乱し、レチクル２０や被処理体４０の位置の検出精度（アライメント精度）が劣化する場合がある。更に、気泡を除去するために、液体ＬＷに超音波を照射すれば液体ＬＷが振動し、同様に、検出精度（アライメント精度）が劣化する。
【００５３】
そこで、レチクル２０や被処理体４０の位置を検出する前に、超音波を照射し（又は大振幅の超音波を照射し）、レチクル２０や被処理体４０の位置を検出する時には、超音波の照射を停止する（又は検出精度に影響を与えない程度の小振幅の超音波を照射する）ことで、効果的に液体に存在する気泡を除去することが可能となり、気泡の除去に起因する検出精度（アライメント精度）の劣化を防止することができる。換言すれば、レチクル２０や被処理体４０の非アライメント時に超音波を照射することで液体の振動を考慮する必要がなくなり、かかる超音波の振動及び周波数を気泡の除去にあわせて大きくすることができ（即ち、液体の振動が許容範囲を超えてもよい）、液体に気泡が存在することによるアライメント精度の劣化を抑えることができる。また、照射する超音波の振幅を制御することで、アライメント時及び非アライメント時に関わらず、常に超音波を照射することができるので、投影光学系３０のウェハ側の最終光学素子とウェハとの間を満たしている液体に存在する気泡をより効果的に除去することができる。
【００５４】
露光装置１は、液浸露光を用いながらも、液体ＬＷに存在する気泡を除去すると共に、かかる除去に起因する転写精度の劣化を防止することが可能であるため、所望の解像度を達成し、高品位な露光を被処理体４０に施すことができるため、高いスループットで経済性よくデバイス（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。
【００５５】
以下、図８及び図９を参照して、上述の露光装置１を利用したデバイス製造方法の実施例を説明する。図８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行程であり、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。
【００５６】
図９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１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。本実施形態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、露光装置１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。
【００５７】
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】
【００５８】
【図１】本発明の露光装置の構成を示す概略断面図である。
【図２】図１に示す制御部のモジュール構成を示す図である。
【図３】図１に示す露光装置の動作を説明するためのフローチャートである。
【図４】図３に示すステップＳ１００８の超音波照射タスクの詳細なフローチャートである。
【図５】図３及び図４に示す露光装置の動作のタイミングチャートである。
【図６】図３に示す超音波照射タスクの変形例である超音波照射タスクの詳細なフローチャートである。
【図７】図６に示す超音波照射タスクを用いた場合の露光装置の動作のタイミングチャートである。
【図８】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。
【図９】図８に示すステップ４のウェハプロセスの詳細なフローチャートである。
【符号の説明】
【００５９】
１                            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                          被処理体
４５                          ウェハステージ
５０                          液体給排機構
５２                          給排ノズル
６０                          超音波照射機構
７０                          振動センサ
１００                        制御部
１１０                        露光制御部
１１２                        光源制御部
１１４                        投影光学系制御部
１２０                        アライメント制御部
１２２                        ＡＡ検出部
１２４                        ＡＦ検出部
１３０                        ウェハステージ制御部
１３２                        ウェハステージ計測部
１３４                        ウェハステージ駆動部
１４０                        液浸制御部
１６０                        気泡発生特性管理部
【図１】
2005286068.tif 000003
【図２】
2005286068.tif 000004
【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】
2005286068.tif 000009
【図８】
2005286068.tif 000010
【図９】
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