(57)【要約】【課題】  基板と天板との間の間隙に滞留した液体を吸引し、除去する露光装置を提供する。【解決手段】  原版のパターンを基板に投影する投影光学系と、前記基板を保持して移動する基板ステージと、前記基板の外周に間隙を介して、前記基板と同じ高さに前記基板ステージに設けられる天板と、を有し、前記投影光学系の最も前記基板の近くに配置される最終光学素子と前記基板との間に供給される液体を介して前記原版のパターンを前記基板に投影露光する露光装置であって、前記天板と前記基板の第１の面または第２の面に沿って気体が流れるように前記気体を吸引し、前記液体の周囲に前記気体を供給する気体供給回収機構を有し、前記天板の最内周に位置する前記気体の流路が狭くなるように構成され、前記間隙の前記流路寄りの端部における前記気体の圧力が、前記端部以外の前記気体の圧力より低くなることを特徴とする。【選択図】図２
2009302452.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
原版のパターンを基板に投影する投影光学系と、
前記基板を保持して移動する基板ステージと、
前記基板の外周に間隙を介して、前記基板と同じ高さに前記基板ステージに設けられる天板と、を有し、
前記投影光学系の最も前記基板の近くに配置される最終光学素子と前記基板との間に供給される液体を介して前記原版のパターンを前記基板に投影露光する露光装置であって、
前記天板と前記基板の第１の面または第２の面に沿って気体が流れるように前記気体を吸引し、前記液体の周囲に前記気体を供給する気体供給回収機構を有し、
前記天板の最内周に位置する前記気体の流路が狭くなるように構成され、前記間隙の前記流路寄りの端部における前記気体の圧力が、前記端部以外の前記気体の圧力より低くなることを特徴とする露光装置。
【請求項２】
前記天板は、前記天板の最内周の位置において前記流路に突出する突起を有することを特徴とする請求項１に記載の露光装置。
【請求項３】
前記気体供給回収機構に接続され、前記基板に対向して配置され、前記気体を回収する気体回収口と、
前記気体回収口を保持し、前記基板および前記天板に対向するように設けられるノズルユニットと、を有し、
前記ノズルユニットは、前記天板の最内周の位置において前記流路に突出する段差を有することを特徴とする請求項１または２に記載の露光装置。
【請求項４】
前記ノズルユニットは、前記気体を供給する気体供給口を有することを特徴とする請求項３に記載の露光装置。
【請求項５】
前記最終光学素子と前記基板との間に前記液体を供給し、回収する液体供給回収機構を有し、
前記基板に対向して配置され、前記液体を供給する液体供給口と、
前記基板に対向して配置され、前記液体を回収する液体回収口と、
前記液体供給口と前記液体回収口とを保持し、前記基板に対向するように設けられるノズルユニットと、を有することを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の露光装置。
【請求項６】
請求項１から５のいずれかに記載の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、
該現像された基板を用いて、デバイスを形成する工程と、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、投影光学系と基板との間に液体を満たした状態で原版および投影光学系を介して基板を露光する露光装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
原版であるレチクル（又はマスク）に形成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、且つ、高スループットを実現する露光装置が益々要求されている。
高解像度の要求に応えるための一手段として液浸露光が注目されている。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）の増加を更に進めるものである。投影光学系のＮＡは、媒質の屈折率をｎとすると、ＮＡ＝ｎ・ｓｉｎθであるため、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によって、ＮＡをｎまで大きくすることができる。その結果、プロセス定数ｋ１と光源の波長λによって表される露光装置の解像度Ｒ（Ｒ＝ｋ１（λ／ＮＡ））を小さくすることができる。
例えば、特許文献１にて、投影光学系と基板であるウェハとの間に局所的に液体を充填するローカルフィル方式の液浸露光装置が開示されている。
【特許文献１】国際公開第２００６／０９８４７２号パンフレット
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
液浸露光装置において、基板の外周部に配されて基板と同じ高さの面を形成する天板と基板との間隙を液浸領域が跨いだ際に、その間隙に毛管現象により液体が留まると、様々な不具合が生じる。例えば、露光完了後の基板交換時に基板を持ち上げた際、液体が裏面へと回りこみ搬送系に付着し、あるいは、搬送経路に飛散する。また、露光中に基板ステージが移動すると、慣性力により間隙に滞留した液体が表に流出し、基板ステージ周辺の機器に付着する場合もある。
これを解決するための方法として、特許文献１に開示されたように、間隙の側壁、すなわち天板と基板の側面を撥水材料とすることで、間隙への液体の浸入自体を抑止する。
しかし、エキシマレーザーによる露光光のエネルギーは非常に高いため、撥水材料は変質して親水性を示すようになり、浸入抑止効果を維持できなくなる。
そこで、本発明は、基板と天板との間の間隙に滞留した液体を吸引し、除去する露光装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
上記課題を解決するための本発明の露光装置は、原版のパターンを基板に投影する投影光学系と、前記基板を保持して移動する基板ステージと、前記基板の外周に間隙を介して、前記基板と同じ高さに前記基板ステージに設けられる天板と、を有し、前記投影光学系の最も前記基板の近くに配置される最終光学素子と前記基板との間に供給される液体を介して前記原版のパターンを前記基板に投影露光する露光装置であって、前記天板と前記基板の第１の面または第２の面に沿って気体が流れるように前記気体を吸引し、前記液体の周囲に前記気体を供給する気体供給回収機構を有し、前記天板の最内周に位置する前記気体の流路が狭くなるように構成され、前記間隙の前記流路寄りの端部における前記気体の圧力が、前記端部以外の前記気体の圧力より低くなることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００５】
本発明によれば、基板と天板との間の間隙に滞留した液体を吸引し、除去する。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００６】
以下、添付図面を参照して、本発明の実施例を説明する。
図１、図２を参照して、本発明の実施例の露光装置１を説明する。
本実施例の露光装置１は、投影光学系３０の最も基板であるウェハ４０の近くに配置される最終光学素子のレンズとウェハ４０との間に供給される液体ＬＷを介して、原版であるレチクル２０のパターンをウェハ４０に露光する液浸露光装置である。
本実施例は、ステップ・アンド・スキャン方式の露光装置であるが、ステップ・アンド・リピート方式、あるいは、その他の露光方式を適用することもできる。
【０００７】
照明装置１０は、光源部１２と、照明光学系１４とを有し、転写用の回路パターンが形成された原版であるレチクル２０を照明する手段で、波長約１９３ｎｍのＡｒＦエキシマレーザーを光源として用いられる。しかし、光源としてＡｒＦエキシマレーザーに限定されず、波長約２４８ｎｍのＫｒＦエキシマレーザー、波長約１５７ｎｍのＦ２レーザーを光源として用いてもよい。照明光学系１４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。
レチクル２０は、例えば、石英から成り、その上には転写されるべき回路パターンが形成され、原版ステージであるレチクルステージ２５に支持され駆動される。レチクル２０とウェハ４０とは、光学的に共役の関係に配置され、レチクル２０から発せられた回折光は、投影光学系３０により、ウェハ４０上に投影される。本実施例の露光装置１は、ステップ・アンド・スキャン方式であるため、レチクル２０とウェハ４０を縮小倍率比の速度比で走査し、レチクル２０のパターンをウェハ４０上に転写する。
レチクルステージ２５は、定盤２７に固定され、レチクル２０を載置し、保持し、図示しない移動機構及びステージ制御部６０によって移動を制御される。図示しない移動機構は、リニアモーターなどで構成され、走査方向であるＸ軸方向にレチクルステージ２５を駆動し、レチクル２０を移動させる。
光軸ＯＡを有する投影光学系３０は、レチクル２０のパターンをウェハ４０に投影し、複数のレンズ素子のみから成る屈折光学系、あるいは、複数のレンズ素子と少なくとも１枚の凹面鏡とを有する反射屈折光学系等から成る。
【０００８】
ウェハ４０は、シリコン、その他の被処理体から成り、フォトレジストが塗布され、ウェハステージ４５に保持され駆動される。
基板ステージであるウェハステージ４５は、基板であるウェハ４０を保持して移動するステージで、定盤４７に固定され、ウェハ４０の上下方向である鉛直方向、即ち、Ｚ軸方向の位置や回転方向、傾きを調整する機能を有し、ステージ制御部６０によって制御される。
測距装置５０は、参照ミラー５２、５４及びレーザー干渉計５６、５８から成り、レチクルステージ２５及びウェハステージ４５の２次元的な位置をリアルタイムに測定する手段で、測距結果をステージ制御部６０に伝達する。
ステージ制御部６０は、レチクルステージ２５及びウェハステージ４５の駆動を制御し、測距装置５０の測距結果に基づいて、位置決めや同期制御のために、レチクルステージ２５及びウェハステージ４５を一定の速度比率で駆動する。また、ステージ制御部６０は、例えば、露光時において、ウェハ４０の表面が投影光学系３０の焦点面である結像面に高精度に合致するようにウェハステージ４５を制御する。
【０００９】
液体供給回収機構７０は、液体供給配管７２を介して投影光学系３０とウェハ４０との間に液体ＬＷを供給し、液体回収配管７４を介して投影光学系３０とウェハ４０との間に供給した液体ＬＷを回収する機構である。
液体ＬＷは、露光光の吸収が少ない液体から選択され、純水、機能水、フッ化液（例えば、フルオロカーボン）などが用いられ、石英や蛍石などから製造される屈折系光学素子と同程度の屈折率を有することが好ましい。液体ＬＷは、予め、図示しない脱気装置を用いて、十分に溶存ガスを取り除いておくことが好適で、これにより気泡の発生を抑制し、また、気泡が発生しても即座に液体中に吸収できる。例えば、空気中に多く含まれる窒素及び酸素を対象とし、液体ＬＷに溶存可能なガス量の８０％以上を除去すれば、十分に気泡の発生を抑制する。図示しない脱気装置を液体供給回収機構７０に備えて、常に溶存ガスを取り除きながら液体ＬＷを供給してもよい。脱気装置としては、例えば、ガス透過性の膜を隔てて、一方に液体ＬＷを流し、他方を真空にして液体中の溶存ガスをその膜を介して真空中に追い出す真空脱気装置が好適である。また、液体供給回収機構７０は、液体ＬＷを貯蔵する図示されないタンク、液体ＬＷを精製する図示されない精製装置、液体ＬＷを送り出す図示されない圧送装置、液体ＬＷの流量や温度などを制御する図示されない制御装置、液体ＬＷを吸い取る図示されない吸引装置などを備える。
【００１０】
液体供給口１０１は、ウェハ４０に対向して配置され、液体ＬＷを供給し、液体回収口１０２は、ウェハ４０に対向して配置され、液体ＬＷを回収し、ノズルユニット１００ａは、液体供給口１０１と液体回収口１０２とを保持し、ウェハ４０に対向するように設けられる。液体供給配管７２は、投影光学系３０の最終光学素子のレンズの周囲に配置され、ノズルユニット１００ａに形成された液体供給口１０１に接続され、投影光学系３０とウェハ４０との間に液体ＬＷを供給し、液体ＬＷの液膜を形成する。なお、投影光学系３０とウェハ４０との間隔は、液体ＬＷの液膜を安定して形成できる間隔、例えば、１．０ｍｍであることが好適である。液体供給配管７２は、液体ＬＷを汚染しないように、溶出物質が少ないテフロン（登録商標）樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂などで構成されることが好適である。
なお、液体ＬＷとして、例えば、純水よりも更に高い屈折率を有する材料、例えば、有機系又は無機系の物質を使用してもよい。液体ＬＷとして純水以外の液体を用いる場合、液体供給配管７２は、液体ＬＷに対して耐性を有し、且つ、溶出物質が少ない材料で構成される。
液体回収配管７４は、液体供給配管７２の周囲に配置され、ノズルユニット１００ａに形成された液体回収口１０２に接続され、液体供給配管７２と同様に、液体ＬＷを汚染しないように、液体ＬＷに耐性を有し、且つ、溶出物質が少ない材料で構成されることが好ましい。
液浸制御部８０は、ウェハステージ４５の現在位置、速度、加速度、目標位置及び移動方向などの情報をステージ制御部６０から取得し、かかる情報に基づいて、液体供給回収機構７０を制御し、液体ＬＷの供給及び回収の切り替え、停止、液体ＬＷの供給量及び回収量である流量を制御する。
【００１１】
気体供給回収機構９０は、天板４６とウェハ４０の第１の面である表面、または図６の実施例に示される第２の面である裏面に沿って気体ＡＣが流れるように気体を吸引し、液体ＬＷの周囲に気体ＡＣを供給する機構である。すなわち、気体供給回収機構９０は、気体回収配管９４を介して外部空間から気体を吸引し、投影光学系３０とウェハ４０との間に供給された液体ＬＷの周囲に気体ＡＣを流す機構である。気体回収配管９４は、各種樹脂やステンレスなどの金属で構成され、ノズルユニット１００ｂに形成された気体回収口１０３に接続され、気体回収口１０３を介して、外部空間から気体を吸引する。
気体回収口１０３は、気体供給回収機構９０に接続され、ウェハ４０に対向して配置され、気体ＡＣを回収し、ノズルユニット１００ｂは、気体回収口１０３を保持し、ウェハ４０および天板４６に対向するように設けられる。
【００１２】
天板４６は、ウェハ４０の外周に間隙４１を介して、ウェハ４０と同じ高さにウェハステージ４５設けられる補助板で、エッジショットを液浸露光する際に、ウェハ４０の外側の領域に液膜、即ち、液体ＬＷを保持することを可能にする。天板４６の最内周に位置する気体ＡＣの流路１５０が狭くなるように構成され、間隙４１の流路寄り、すなわち、流路１５０側の端部における気体ＡＣの圧力が、この端部以外の気体ＡＣの圧力より低くなる。具体的には、天板４６は、天板４６の最内周の位置において流路１５０に突出する突起４２を有し、突起４２の先端は天板４６と同じ高さに形成される。ウェハ４０と天板４６の間隙４１は、ウェハ４０の交換時の設置再現性を考慮して、通常０．１ｍｍ〜０．５ｍｍ程度である。
ここで、気体回収口１０３から外部空間の気体を吸収することで、天板４６およびウェハ４０の表面に沿って気体ＡＣが流れ、突起４２により気体ＡＣの流れの剥離が起こり、図２に示されるように気体ＡＣの流線が曲げられる。流線曲率の定理から、気体ＡＣの流線の曲がりの内側である間隙４１の直上、すなわち、間隙４１の流路１５０寄りの端部における気体ＡＣの圧力が下がり、この端部以外の気体ＡＣの圧力より低くなる。このため、露光動作中に間隙４１に滞留した液体ＲＤは間隙４１の流路１５０寄りの端部である上部に吸い上げられ、除去され、間隙４１に滞留した液体ＲＤをノズル１００ｂの外に流出させることなく、回収することが可能となる。
ノズルユニット１００ａよりも外側に配置されたノズルユニット１００ｂは、気体を回収するための気体回収口１０３を有し、ノズルユニット１００ｂとウェハ４０の間は０．４ｍｍ、天板４６の突起４２の高さは０．４ｍｍに形成される。
【００１３】
ウェハ４０交換から露光までの手順に関して述べる。投影光学系３０の下にウェハ４０もしくは天板４６が存在しない場合、投影光学系３０との下の空間は気体で満たされる。ウェハ４０の交換などの後、投影光学系３０の下にウェハ４０もしくは天板４６が存在する状態で、液体供給口１０１より液体ＬＷ、例えば純水の供給を開始する。この際、液体回収口１０２も回収を開始することで、投影光学系３０、液体回収口１０２、そしてウェハ４０で囲まれた領域内に液体ＬＷを保持する。
露光動作に入る際には、気体回収口１０３より気体ＡＣの吸収を開始する。
露光時は、ウェハ４０および天板４６上を液浸領域が高速、例えば６００ｍｍ／ｓで移動する。間隙４１の上を液浸領域が通過した直後には、液体ＲＤが間隙４１に滞留するが、上記したように突起４２による気体ＡＣの流線の曲がりにより、間隙４１の流路１５０寄りの端部における気体ＡＣの圧力が下がり、この端部以外の気体ＡＣの圧力より低くなる。このため、液体ＲＤはノズルユニット１００ｂの内側に向かって流出、回収される。
露光終了後、ウェハ交換のためウェハステージ４５を所定の場所に移動させて、ウェハ４０をウェハステージから取り除き、次のウェハ４０と交換、露光動作を再開する。
【００１４】
本実施例１では、気体回収口１０３によって、気体ＡＣを流していたが、図３に示される本実施例１の変形例のように、気体を供給する気体供給口１０４を追加してもよい。
すなわち、ノズルユニット１００ｂは、気体ＡＣを供給する気体供給口１０４を有する。
この本実施例１の変形例の場合、気体供給配管９２および気体供給口１０４を介して投影光学系３０とウェハ４０との間に供給された液体ＬＷの周囲に気体ＡＣを供給し、気体回収口１０３および気体回収配管９４を介して供給した気体ＡＣを回収する。気体供給配管９２は、各種樹脂やステンレスなどの金属で構成され、図３に示されるようにノズルユニット１００ｂに形成された気体供給口１０４に接続する。
【００１５】
次に、図４を参照して、本発明の実施例２について説明する。
本実施例１との相違点は、天板４６の突起４２を有する構成ではなく、ノズルユニット１００ｂは、天板４６の最内周の位置において流路１５０に突出する段差４３を有する。
この段差４３により、基板４０あるいは天板４６との距離はノズルユニット１００ｂの外側では広く、内側では狭くなる。
気体回収口１０３から外部空間の気体を回収することで、ノズルユニット１００ｂと、基板４０または天板４６の間に気体ＡＣが流れる。外部空間から流入してきた気体ＡＣは段差４３によって流路１５０の断面積が絞られ、流速が大きくなる。ベルヌーイの定理より、流速の大きなところでは圧力が低くなるので、段差４３によって流路を１５０絞られた部分の圧力は、それ以外の領域より低い状態になる。そのため、露光動作で、基板４０と天板４６の間隙４１が、ノズルユニット１００ｂの外側から、圧力の低い段差４３の内側に移動することで、間隙４１に滞留した液体ＲＤは上部に吸い上げられ、除去される。すなわち、間隙４１の流路１５０寄りの端部における気体ＡＣの圧力が下がり、この端部以外の気体ＡＣの圧力より低くなる。このため、露光動作中に間隙４１に滞留した液体ＲＤは間隙４１の流路１５０寄りの端部である上部に吸い上げられ、除去され、間隙４１に滞留した液体ＲＤをノズル１００ｂの外に流出させることなく、回収することが可能となる。
ノズルユニット１００ａよりも外側に配置されたノズルユニット１００ｂは、気体を回収するための気体回収口１０３を有し、ノズルユニット１００ｂの最下面とウェハ４０の間は０．４ｍｍ、段差４３の高さは０．４ｍｍに形成される。
【００１６】
本実施例２では、気体回収口１０３によって、気体ＡＣを流したが、図５に示される本実施例２の変形例のように、気体を供給する気体供給口１０４を追加する場合もある。
【００１７】
次に、図６を参照して、本発明の実施例３について説明する。
上記の本実施例１，２においては、気体供給回収機構９０は、天板４６とウェハ４０の第１の面である表面に沿って気体ＡＣが流れるように気体を吸引し、液体ＬＷの周囲に気体ＡＣを供給するが、本実施例３においては、第２の面である裏面に沿って気体ＡＣが流れるように気体を吸引し、液体ＬＷの周囲に気体ＡＣを供給する。
本実施例１，２において間隙４１の上部に圧力の低い部分を作り出していたのに対して、本実施例３においては、間隙４１の下部に圧力の低い部分を作り出し、液体ＲＤを下部から吸い出す。すなわち、天板４６の最内周に位置する気体ＡＣの流路１５０が狭くなるように構成され、間隙４１の流路１５０寄りの端部における気体ＡＣの圧力が、この端部以外の気体ＡＣの圧力より低くなる。天板４６は、その裏面に突起４２が設けられ、突起４２の先端は天板４６の裏面と同じ高さに形成される。
【００１８】
気体供給配管９２から供給された気体ＡＣは気体供給口１０４から天板４６の裏面に向けて噴出され、天板４６および基板４０に沿って流れる。この時、実施例１の場合と同様、突起４２では流れの剥離が起こり、図６に示されるように気体ＡＣの流線が曲げられる。流線曲率の定理から、曲がりの内側、すなわち間隙４１の直下の圧力が下がり、露光動作中に間隙４１に滞留した液体ＲＤは下部に吸い出され、除去される。これにより、ウェハ４０および天板４６の間隙４１に滞留した液体ＲＤを回収する。
ウェハステージ４５は、間隙４１を同心円状に囲むように配置された気体を供給するための気体供給口１０４と、間隙４１の内側に同心円状に配置された気体を回収するための気体回収口１０３を有する。気体回収口のあるウェハステージ４５の上面と天板４６の突起４２の最下端との間隔は０．４ｍｍ、天板４６の突起４２の高さは０．４ｍｍに形成される。
気体回収口１０３と気体供給口１０４を介した気体の供給回収は、露光中、常に行っていてもよいが、例えば液浸領域が間隙４１を跨いでいる時にのみ気体の供給回収を実施し、気体の消費を抑えることを行ってもよい。
【００１９】
図４、図５に示される段差４３で絞っただけの構造ではなく、絞りの内側を再度広げた構造、つまりノズルユニット１００ｂの底部の断面形状が凸状になっている構造にしても良い。
また、間隙４１の形状についても、図６の実施例においては上下にまっすぐ伸びたものを示したが、例えば間隙４１の途中がＬ型に曲がった形状であってもよい。
以上、本実施例によれば、高いエネルギーを持ったエキシマレーザーによって天板４６の側面の材料が親水性になることで間隙４１に滞留した液体ＲＤを、基板ステージ周辺に流出させることなく、回収することができる。
【００２０】
（デバイス製造方法の実施例）
デバイス（半導体集積回路素子、液晶表示素子等）は、前述のいずれかの実施例の露光装置を使用して、感光剤を塗布した基板（ウェハ、ガラスプレート等）を露光する工程と、その基板を現像する工程と、他の周知の工程と、を経ることにより形成、製造される。他の周知の工程には、エッチング、レジスト剥離、ダイシング、ボンディング、パッケージング等を含む。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の実施例の露光装置の全体構成図である。
【図２】本発明の実施例１の露光装置の拡大断面図である。
【図３】本発明の実施例１の変形例の拡大断面図である。
【図４】本発明の実施例２の露光装置の拡大断面図である。
【図５】本発明の実施例２の変形例の拡大断面図である。
【図６】本発明の実施例３の露光装置の拡大断面図である。
【符号の説明】
【００２２】
１  露光装置  
３０  投影光学系
４０  基板
４６  天板  
７０  液体供給回収機構  
９０  気体
１００ａ，１００ｂ  ノズルユニット
１０１  液体供給口
１０２  液体回収口
１０３  気体回収口      
１０４  気体供給口
【図１】
2009302452.tif 000003
【図２】
2009302452.tif 000004
【図３】
2009302452.tif 000005
【図４】
2009302452.tif 000006
【図５】
2009302452.tif 000007
【図６】
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