(57)【要約】【課題】  液浸型の露光装置において、投影光学系の最終面の全周からほぼ均一に液体を供給して回収することができ、かつ露光欠陥の発生を低減する。【解決手段】  投影光学系の最終面の光学素子と基板との間の空間を液体で満たす液浸型の露光装置であって、前記空間内へ前記液体を供給する供給口と、前記空間から前記液体を回収する回収口と、前記供給口と前記回収口の少なくとも一方の流路に設けられた、前記流路を通過する前記液体に圧力抵抗を与える複数の圧力抵抗部、の各々が前記最終面の光学素子を囲むように配置され、前記複数の圧力抵抗部は、前記液体が前記流路を流れる方向に沿って互いに離間し、前記複数の圧力抵抗部のうち、前記基板に最も近い圧力抵抗部は前記基板と対向するように配置される。【選択図】  図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
マスクのパターンを基板に照射する投影光学系を有し、前記投影光学系の最終面の光学素子と前記基板との間の空間を液体で満たす露光装置であって、
前記空間内へ前記液体を供給する供給口と、
前記空間から前記液体を回収する回収口と、
前記供給口と前記回収口の少なくとも一方の流路に設けられた、前記流路を通過する前記液体に圧力抵抗を与える複数の圧力抵抗部、の各々が前記最終面の光学素子を囲むように配置され、
前記複数の圧力抵抗部は、前記液体が前記流路を流れる方向に沿って互いに離間し、
前記複数の圧力抵抗部のうち、前記基板に最も近い圧力抵抗部は前記基板と対向することを特徴とする露光装置。
【請求項２】
前記複数の圧力抵抗部は、通過する前記液体に対する圧力抵抗が互いに異な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】
前記複数の圧力抵抗部のうち、前記基板に最も近い圧力抵抗部で与える前記液体の圧力抵抗は、他の圧力抵抗部で与える圧力抵抗よりも小さいことを特徴とする請求項２に記載の露光装置。
【請求項４】
前記複数の圧力抵抗部は、複数の貫通孔が形成された多孔板であることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の露光装置。
【請求項５】
前記多孔板のうち、前記基板に最も近い多孔板の貫通孔の孔径は、他の多孔板の貫通孔の孔径よりも大きいことを特徴とする請求項４に記載の露光装置。
【請求項６】
前記多孔板のうち、前記基板に最も近い多孔板の貫通孔の数は、他の多孔板の貫通孔の数よりも多いことを特徴とする請求項４または５に記載の露光装置。
【請求項７】
隣り合う二枚の多孔板の貫通孔同士は、前記基板に垂直な方向においていずれも重ならないように配置されることを特徴とする請求項４から６のいずれか一項に記載の露光装置。
【請求項８】
前記複数の圧力抵抗部のうち、前記基板に最も近い圧力抵抗部は、スリットが形成されたスリット板であり、他の圧力抵抗部は複数の貫通孔が形成された多孔板であることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の露光装置。
【請求項９】
請求項８に記載の露光装置であって、前記スリット板のスリットと前記スリット板と隣り合う多孔板の貫通孔は、前記基板に垂直な方向において重ならないように配置されることを特徴とする露光装置。
【請求項１０】
請求項８または９に記載の露光装置であって、前記多孔板は複数枚あり、隣り合う二枚の多孔板の貫通孔同士は、前記基板に垂直な方向において重ならないように配置される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、マスクのパターンを投影光学系を介して基板に照射する露光装置、特に、前記投影光学系と前記基板の間の空間を液体で満たした液浸型の露光装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＬＳＩ或いは超ＬＳＩなどの極微細パターンで構成される半導体デバイスの製造工程において、マスクに形成されたパターンを感光剤が塗布された基板上に縮小投影して転写する縮小型投影露光装置が使用されている。半導体デバイスにおける集積密度の向上に伴いパターンの更なる微細化が要求され、レジストプロセスの発展と同時に露光装置の微細化への対応がなされてきた。
【０００３】
露光装置の解像力を向上させる手段としては、露光波長を短くする方法と、投影光学系の開口数（ＮＡ）を大きくする方法とが一般的である。
【０００４】
露光波長については、２４８ｎｍ付近の発振波長を有するＫｒＦエキシマレーザー光から１９３ｎｍ付近の発振波長を有するＡｒＦエキシマレーザー光に移行しつつある。更には、１５７ｎｍ付近の発振波長を有するフッ素（Ｆ２）エキシマレーザーの開発も行なわれている。
【０００５】
一方、これらとは全く別な解像力向上技術として液浸法がある。従来は、投影光学系の最終面と露光対象基板（例えばウエハ）面との間の空間は気体で満たされていたが、液浸法では、この空間を液体で満たして投影露光を実施する。液浸法の利点は解像力が向上することである。例えば、液浸液体を純水（屈折率１．４４）とし、ウエハに結像する光線の最大入射角が液浸法と従来法で等しいと仮定した場合において、同一波長の光源を用いても、液浸法の解像力は従来法の１．４４倍に向上する。これは従来法の投影光学系のＮＡを１．４４倍にすることと等価であり、液浸法によれば、従来法では不可能なＮＡ＝１以上の解像力を得ることが可能である。
【０００６】
この投影光学系の最終面とウエハ面との間の空間を液体で満たす方法として、大別して二つの方法が提案されている。一つの方法は、投影光学系の最終面とウエハ全体を液槽の中に配置する方法である。もう一つは、投影光学系の最終面とウエハ面とで挟まれた空間だけに液体を流すローカルフィル法である。
【０００７】
ローカルフィル法を用いた露光装置において、投影光学系の最終面とウエハ面とで挟まれた空間に保持された液体は、ウエハを保持するウエハステージが駆動しても、この空間内で保持される必要がある。また、露光やステップ時、或いはは各種計測時や計測位置までの移動など、あらゆる方向のステージ駆動において、液体は空間内で保持される必要がある。そのため、投影光学系の最終面の全周から均一に液体を供給し、回収する方法が考えられており、特許文献１に開示されている。
【０００８】
具体的には、液体の供給を行う供給口（供給ノズル）や回収口（回収ノズル）を、投影光学系の最終面の全周に設ける構成が開示されている。さらに特許文献１には、供給ノズルや回収ノズルには、供給量や回収量の場所ムラを少なくするために、ノズル口に微小な穴を複数有する多孔板や多孔質体を設けることが開示されている。
【０００９】
また、投影光学系の最終面を囲むノズル部材に複数の孔や開口を形成した構成が、特許文献２と特許文献３に開示されている。
【特許文献１】特開２００５−０１９８６４号公報
【特許文献２】特開２００５−３４７６１７号公報
【特許文献３】特表２００６−５２３０２９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、供給口に多孔板を設けた場合、投影光学系の最終面の全周からの液体の供給を行うため、多孔板の貫通孔の孔径を小さくすると、貫通孔を通過する液体の流速が速くなり、ウエハやウエハステージに与える力が非常に大きくなっていた。そのため、ウエハの変形が生じやすく、またウエハステージの制御性能が低下していた。さらには、供給口から吐出される液体の流速が速いために、投影光学系とウエハ面とで挟まれた空間にある液体の流れが乱れ、露光欠陥が増大する原因となっていた。これらを防ぐために貫通孔の孔径を大きくすると、多孔板が液体の流れに及ぼす圧力抵抗が小さくなり、投影光学系の最終面の全周からの液体の供給を均一にするという目的が達成できなくなる。そのため、ウエハステージ駆動時に液体の保持が不十分で気泡が混入するなどの問題が発生していた。
【００１１】
また、回収口に多孔板を設けた場合も、投影光学系の最終面の全周からの液体の回収を行うために貫通孔の孔径を小さくすると、貫通孔を通過する流速が速くなり、投影光学系とウエハ面とで挟まれた空間にある液体の流れが乱れ、露光欠陥が増大していた。これを防ぐために孔径を大きくすると、多孔板が液体の流れに及ぼす圧力抵抗が小さくなり、投影光学系の最終面の全周からの液体の回収が不均一になり、ウエハステージ駆動時の液体の保持が十分にできなくなる恐れがあった。
【００１２】
本発明は、上述の点に鑑みてなされたものであり、投影光学系の最終面の全周からほぼ均一に液体を供給して回収することができ、かつ露光欠陥の発生を低減でき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】
【００１３】
上述した目的を達成するため、本発明は、マスクのパターンを基板に照射する投影光学系を有し、前記投影光学系の最終面の光学素子と前記基板との間の空間を液体で満たす露光装置であって、前記空間内へ前記液体を供給する供給口と、前記空間から前記液体を回収する回収口と、前記供給口と前記回収口の少なくとも一方の流路に設けられた、前記流路を通過する前記液体に圧力抵抗を与える複数の圧力抵抗部、の各々が前記最終面の光学素子を囲むように配置され、前記複数の圧力抵抗部は、前記液体が前記流路を流れる方向に沿って互いに離間し、前記複数の圧力抵抗部のうち、前記基板に最も近い圧力抵抗部は前記基板と対向することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、投影光学系と基板の間の空間を液体で満たした液浸型の露光装置において、投影光学系の最終面の全周からほぼ均一に液体を供給して回収することができ、かつ露光欠陥の発生を低減することができる。したがって良好な露光パターンを露光することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下に、本発明の実施の形態を添付の図面に基づいて詳細に説明する。
【実施例１】
【００１６】
図１は、本発明を適用できるステップ・アンド・スキャン型の投影露光装置の模式的な側面図である。図１において、ＡｒＦエキシマレーザーやＦ２エキシマレーザーなどの露光光源（不図示）から射出された光が照明光学系１に提供される。照明光学系１は、前記露光光源から提供された光を用いて、レチクル（原版）２の一部をスリット光（スリットを通過したような断面形状を有する光）により照明する。スリット光によってレチクル２を照明している間、レチクル２を保持しているレチクルステージ（原版ステージ）３とウエハ（基板）６を保持しているウエハステージ（基板ステージ）７は、一方が他方に同期しながらスキャン移動する。このような同期スキャンを通して、結果としてレチクル２上のパターン全体が投影光学系４を介してウエハ６上に連続的に結像し、ウエハ６表面に塗布されたレジストを感光させる。
【００１７】
図１において、１０はウエハステージ７に固設されたＸ方向測長用ミラー、１１はウエハステージ７のＸ方向の位置計測をするＸ方向レーザー干渉計である。また、Ｙ方向にも同様に、ウエハステージ７に固設されたＹ方向測長用ミラー（不図示）、Ｙ方向の位置計測をするＹ方向レーザー干渉計（不図示）が設けられ、ウエハステージ７の位置計測が行われる。またレチクルステージ３にも同様に、測長用ミラー（不図示）が設けられ、レチクルステージ３の位置計測をするレーザー干渉計（不図示）によって、レチクルステージ３の位置計測がなされる。
【００１８】
レチクルステージ３やウエハステージ７の位置はリアルタイムに計測され、この計測値に基づいて制御装置（不図示）により、レチクル２やウエハ６の位置決めや同期制御を行う。ウエハステージ７には、ウエハ６の上下方向（Ｚ方向）の位置や回転方向、傾きを調整、変更或いは制御を行う駆動装置が内蔵されている。露光時は、この駆動装置により投影光学系４の焦点面にウエハ６上の露光領域が常に高精度に合致するようにウエハステージ７が制御される。ここで、ウエハ６上の露光面の位置（上下方向位置と傾き）は、不図示の光フォーカスセンサーによって計測され、制御装置（不図示）に提供される。
【００１９】
ウエハステージ７及び投影光学系４の最終レンズ近傍を取り巻く空間は概密閉空間が形成され、この空間内に、空調装置（不図示）から所定の温度と湿度に制御された気体が吹き込まれる。これにより、ウエハステージ７及び最終レンズ周りの空間は所定の温度に保たれる。また、レチクルステージ３を取り巻く空間についても同様に、概密閉空間が形成され、空調された気体が吹き込まれる。これにより、レチクルステージ周りの空間は所定の温度に保たれる。
【００２０】
投影光学系４の最終面の光学素子５を囲むようにノズル１９が設けられ、ノズル１９には、光学素子５とウエハ６の間の空間に液体１８を供給するための供給口１２（詳細は後述）が、光学素子５の外周を囲み、ウエハ６と対向するように設けられている。供給口１２の上方には、供給管１４より供給される液体１８が供給口１２全周に行き渡るようにバッファの空間２０が設けられ、バッファの空間２０は供給管１４を介して液体供給装置１６と接続されている。また、ノズル１９には、液体１８および気体を回収するための回収口１３（詳細は後述）が、光学素子５と供給口１２を囲み、ウエハ６と対向するように設けられている。ここで、回収口１３によって液体１８以外に気体が回収される機構を説明する。供給口１２から液体１８の供給を開始した直後、まだ光学素子５とウエハ６の間の空間が液体１８で満たされていない状態では、この空間に存在する気体が回収口１３から回収される。さらに、この空間が液体１８で満たされている状態では、液体１８は供給口１２から供給され続けると同時に、回収口１３により回収され続けるので、この間の空間において回収口１３付近までしか液体１８で満たされない（図１もしくは図８参照）。そのため、回収口１３付近に液体１８と外部の気体との界面が現れ、回収口１３から液体１８と液体１８の周りの気体が回収される。
【００２１】
光学素子５と供給口１２を囲むように設けられた回収口１３の上方には、供給口１２と同様に、バッファの空間２１が設けられ、バッファの空間２１は回収管１５を介して液体および気体回収装置１７と接続されている。図１において、バッファの空間２０につながる供給管１４と、バッファの空間２１につながる回収管１５は理解し易くするため同一平面内（ウエハ６と垂直なＺＸ平面内）に描いている。もちろん、供給管１４や回収管１５は同一平面内のみならず、ウエハ６と垂直な平面で、異なる平面内にそれぞれ配置してもよい。
【００２２】
液体供給装置１６は、例えば、液体１８を貯めるタンク、液体１８を送り出す圧送装置、液体１８の供給流量の制御を行う流量制御装置を含みうる。液体供給装置１６には、更に、液体１８の供給温度を制御するための温度制御装置を含むことが好ましい。液体および気体回収装置１７は、例えば、回収した液体１８と気体を分離し、液体１８を一時的に貯めるタンク、液体１８および気体を吸い取る吸引装置、液体１８および気体の回収流量を制御するための流量制御装置を含みうる。
【００２３】
液浸型の露光装置用の液体１８は、露光光の吸収が少ないものから選ばれる。具体的には、純水、機能水、フッ化液（例えば、フルオロカーボン）などが候補として挙げられる。この液体１８は、予め脱気装置（不図示）を用いて溶存ガスが十分に取り除かれたものが好ましい。これは、気泡の発生を抑制し、また、気泡が発生しても即座に液体１８中に吸収できるからである。例えば、環境気体中に多く含まれる窒素、酸素を対象とし、液体１８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ことができる。もちろん、不図示の脱気装置を露光装置に備えて、常に液体１８中の溶存ガスを取り除きながら液体供給装置１６に液体１８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１８を流し、もう一方を真空にして液体１８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。
【００２４】
ウエハ６の周囲には、ウエハ６の端部でも光学素子５とウエハ６の間の空間に液体１８を保持するために、ウエハ６とほぼ同じ高さの同面板（平面板）９が設けられている。これによりウエハ６の端部での露光が可能となる。
【００２５】
ノズル１９や同面板９、供給口１２や回収口１３には、ステンレス鋼やフッ素樹脂、セラミック等の化学的に汚染されにくく清浄度を保ちやすい材質が用いられる。
【００２６】
液体１８は、供給口１２を介してウエハ６或いは同面板９に対してほぼ垂直な方向で光学素子５とウエハ６の間の空間に供給される。これにより、あらゆる方向のウエハステージ７駆動時に対して効率よく液体１８を供給できる。また、液体１８は回収口１３を用いて、光学素子５とウエハ６の間の空間から回収される。図１では回収口１３はウエハ６に対して垂直な方向に液体１８が回収されるように配置されているが、回収口１３の向きはこれに限定されることはなく、液体１８がウエハ６に対して斜め上方向に回収されるように配置してもよい。
【００２７】
図１では、光学素子５、供給口１２、回収口１３及びノズル１９それぞれのウエハ６と対向する底面は、同一の高さの平面内に設けられているが、これらの位置関係に限定される必要はなく、互いに異なる高さに設けてもよい。
【００２８】
図２は、ノズル１９に形成された供給口１２と回収口１３の近傍の概略構成図である。図２において、図１と同様の構成要素には同一符号を付し、詳細な説明は省略する。なお理解しやすくするため、図２では液体１８を省略している。
【００２９】
図２に示すように、供給口１２には第一圧力抵抗部２２と第二圧力抵抗部２４、および第一スペーサ２３を設け、第一圧力抵抗部２２と第二圧力抵抗部２４は、それぞれを通過する液体１８に圧力抵抗を与える役割を担っている。第一圧力抵抗部２２と第二圧力抵抗部２４は２つづつ、それぞれ交互に供給口１２に配置される。第一圧力抵抗部２２は、孔径ｄ１の貫通孔２８が複数個開けられた多孔板からなる。第二圧力抵抗部２４にも、第一圧力抵抗部２２と同様に、孔径ｄ１の貫通孔２８が複数個開けられていた多孔板からなる（図２では符号は不図示）。
【００３０】
本実施例では、第一圧力抵抗部２２と第二圧力抵抗部２４に開けられている、それぞれの貫通孔の孔径ｄ１と個数は同じである。しかし、第一圧力抵抗部２２と第二圧力抵抗部２４のそれぞれの貫通孔同士は、ウエハ６に垂直な方向において互いに重ならないように配置されている。なお、隣り合う二枚の多孔板の貫通孔同士がウエハ６に垂直な方向において重ならなければ、貫通孔の位置関係は図２の限りではない。
【００３１】
多孔板は、貫通孔の孔径や個数、長さや形状（例えば、円形や四角形）を最適化することで、液体１８が多孔板を通過する際に、液体１８に所望の圧力抵抗を与えることができる。そのため、供給口１２や回収口１３の配置スペースに合わせて、液体１８に所望の圧力抵抗が与えられるように、多孔板の貫通孔の孔径や個数、長さや形状を任意に決定することができ、装置設計の自由度を増すことができる。
【００３２】
貫通孔２８の孔径ｄ１及び個数は、貫通孔２８を通過して光学素子５とウエハ６の間の空間に供給される液体１８の流れの乱れが十分に小さくなるように決定される。液体１８の流れの乱れを低減するには、貫通孔２８の孔径ｄ１を大きくするか、貫通孔２８の個数を多くする必要がある。しかし、多孔板を１枚しか用いない場合で、例えば貫通孔２８の孔径ｄ１を大きくすると、バッファの空間２０全体に液体１８を行き渡らせることができず、供給口１２全周からほぼ均一に液体１８を供給できない。しかしながら本実施例では、液体１８が供給口１２内を流れる方向で互いに離間した複数枚の多孔板を配置することで、所望の圧力抵抗を液体１８に与えることが可能となる。さらに、隣り合う第一圧力抵抗部２２と第二圧力抵抗部２４の貫通孔同士は、ウエハ６に垂直な方向において互いに重ならないように配置されているため、液体１８が供給口１２内を流れる距離が長くなり、より確実に液体１８に圧力抵抗を与えることができる。この構成を採ることで、バッファの空間２０全体に液体１８を行き渡らせて、供給口１２全周から均一に液体１８を供給することができる。さらに、所望の圧力抵抗を液体１８に与えているので、ウエハ６やウエハステージ７に大きな圧力がかからず、光学素子５とウエハ６の間の空間で液体１８の流れを乱すことが低減される。
【００３３】
回収口１３も供給口１２と同様に、通過する液体１８に圧力抵抗を生じさせる役割を持つ圧力抵抗部が４つ設けられた構成を採っている。すなわち、２つの第三圧力抵抗部２５、２つの第四圧力抵抗部２７、これらの隙間を調整する第二スペーサ２６からなる。回収口１３を通過する液体１８或いは気体或いはその両方にかかる圧力抵抗は、２つの第三圧力抵抗部２５と２つの第四圧力抵抗部２７によって所望の値に調整される。第三圧力抵抗部２５と第四圧力抵抗部２７は共に、孔径ｄ２の貫通孔２９が複数個開けられた多孔板からなり、それぞれ交互に配置されている。また、隣り合う二枚の多孔板の貫通孔同士は、ウエハ６に垂直な方向において互いに重ならないように配置されている。このような構成を取ることで、供給口１２同様に、回収口１３においても、光学素子５とウエハ６の間の空間における液体１８の流れの乱れを低減し、回収口１３全周から液体を均一に回収することが可能となる。
【００３４】
本実施例の露光装置では、供給口１２に配置されている第一圧力抵抗部２２、第二圧力抵抗部２４に開けられている貫通孔の孔径と個数は同じである。孔径と個数は、貫通孔２８を通過して供給される液体１８の流れの乱れが十分に小さくなるように決定されるため、１つの圧力抵抗部で液体１８に発生する圧力抵抗は小さくなる。本実施例では、所望の圧力抵抗を得るために、圧力抵抗部を４つ配置しているが、与えるべき圧力抵抗によっては、より多くの圧力抵抗部が必要になり、大きな配置スペースが必要となる場合も考えられる。配置スペースが大きくなると、装置の大型化の原因となってしまう。回収口１３についても同様のことが言える。実施例２では、この点に対処した露光装置について説明する。
【００３５】
なお、本実施例では、供給口１２と回収口１３の両方で、圧力抵抗部を配置した構成を取っているが、必ずしも両方に圧力抵抗部を配置させる必要はない。供給口１２或いは回収口１３のいずれか一方のみを、圧力抵抗部を配置した構成としてもよいことは明らかである。
【００３６】
さらに、回収口１３は光学素子５と供給口１２の両方を囲むように形成されているが、供給口１２と回収口１３を設ける位置を入れ替えてもよい。つまり、回収口１３を供給口１２の内側に配し、供給口１２を光学素子５と回収口１３を囲むように設けてもよい。これらのことは以下の実施例においても同様に言える。
【実施例２】
【００３７】
図３は、本発明を適用できる他の露光装置において、供給口１２と回収口１３の詳細を示したノズル１９近傍の概略構成図である。本実施例において、実施例１と同様の構成要素には同一符号を付し、詳細な説明は省略する。なお、実施例１では、供給口１２と回収口１３それぞれに圧力抵抗部を４つ設けていたが、本実施例では、それぞれに圧力抵抗部を２つ設ける構成となっている。また、図３では、理解しやすくするため、液体１８を省略している。
【００３８】
図３に示すように、供給口１２には、通過する液体１８に圧力抵抗を与える役割を持つ第一圧力抵抗部２２と第二圧力抵抗部２４、これらの隙間を調整する第一スペーサ２３を設けている。供給口１２を通過する際の液体１８に及ぼす圧力抵抗は、第一圧力抵抗部２２と第二圧力抵抗部２４によって所望の値に調整される。第一圧力抵抗部２２は、孔径ｄ３の貫通孔３０が複数個開けられた多孔板からなり、第二圧力抵抗部２４も同様に、孔径ｄ４の貫通孔３１が複数個開けられた多孔板からなる。
【００３９】
回収口１３も供給口１２と同様に、通過する液体１８に圧力抵抗を与える役割を持つ圧力抵抗部が２つ配置された構成をとる。すなわち、第三圧力抵抗部２５、第四圧力抵抗部２７、これらの隙間を調整する第二スペーサ２６からなる。回収口１３を通過する際の液体１８或いは気体或いはその両方にかかる圧力抵抗は、第三圧力抵抗部２５と第四圧力抵抗部２７によって所望の値に調整される。第三圧力抵抗部２５は、孔径ｄ５の貫通孔３２が複数個開けられた多孔板からなり、第四圧力抵抗部２７も同様に、孔径ｄ６の貫通孔３３が複数個開けられた多孔板からなる。
【００４０】
図４は、ノズル１９及び光学素子５を下方から見上げた平面図であり、供給口１２及び回収口１３の圧力抵抗部２２、２４、２５、２７それぞれの貫通孔３０、３１、３２、３３の位置関係を示した概略構成図である。図４において、図１及び図２と同様の構成要素には同一符号を付し、詳細な説明は省略する。
【００４１】
図４に示すように、第二圧力抵抗部２４には、光学素子５を囲むように、貫通孔３１が複数個開けられている（図４では、見易くするため１つの貫通孔のみを符号３１で指示している）。第一圧力抵抗部２２も同様に、光学素子５を囲むように、貫通孔３０（破線）が複数個開けられている（図４では、貫通孔３１同様、見やすくするため１つの貫通孔のみを符号３０で指示している）。また、貫通孔３０と貫通孔３１は、ノズル１９を下から見上げて互いに重ならないように位置をずらして配置されている。なお、貫通孔２８と貫通孔２９がウエハ６に垂直な方向において重ならなければ、貫通孔２８と貫通孔２９の位置関係は図３の限りではない。
【００４２】
第三圧力抵抗部２５と第四圧力抵抗部２７には、光学素子５と第一圧力抵抗部２２と第二圧力抵抗部２４を囲むように、それぞれ貫通孔３２（破線）、貫通孔３３が複数個開けられている。貫通孔３０と貫通孔３１の位置関係と同様に、貫通孔３２と貫通孔３３は、ノズル１９を下から見上げて互いに重ならないように位置をずらして配置されている。
【００４３】
ここで図５及び図６、図７を用いて供給口１２に設けた第一圧力抵抗部２２と第二圧力抵抗部２４の構成について説明する。図５は、ノズル１９に形成された供給口１２近傍の拡大断面図である。図６は、第一圧力抵抗部２２の下方で、第二圧力抵抗部２４の上方における液体１８の圧力分布図であり、図７は、第二圧力抵抗部２４の下方で、ウエハ６の上方における液体１８の圧力分布図である。図５において、第一圧力抵抗部２２に開けられている貫通孔３０の個数と第二圧力抵抗部２４に開けられている貫通孔３１の個数は同じである。また、ウエハ６に近い第二圧力抵抗部２４を通過する液体１８に発生する圧力抵抗は、第一圧力抵抗部２２を通過する液体１８に発生する圧力抵抗よりも小さくなるように構成されている。具体的には、孔径ｄ４は孔径ｄ３よりも大きく形成されている。
【００４４】
図５において、貫通孔３０の孔径ｄ３は小さく形成されているが、これは貫通孔３０を通過する液体１８に対して大きな圧力抵抗を与えるためである。このため貫通孔３０の一つ一つを通過する液体１８の流入量が少なくなり、バッファの空間２０全体に液体１８が行き渡り、供給口１２全周からほぼ均一に液体１８を供給することが可能となる。しかしながら、孔径ｄ３を小さく形成すると、貫通孔３０を通過する液体１８の流速は速くなる。そして図５に示すように、第一圧力抵抗部２２の下方の圧力は、貫通孔３０の中心付近で局所的に大きい値となる。このため、第二圧力抵抗部２４を配置しなければ、この局所的に大きな圧力が直接ウエハ６やウエハステージ７に影響を与えることになる。すなわち、ウエハ６やウエハステージ７に局所的な変形が発生し、露光を行う際にデフォーカスが生じやすくなる。またステージ制御性能が低下し、さらには光学素子５とウエハ６の間の空間にある液体１８の流れが乱れ、これらが原因で露光欠陥が増大することになる。
【００４５】
本実施例の露光装置では、第一圧力抵抗部２２の下方に第二圧力抵抗部２４を配置し、さらに貫通孔３１の孔径ｄ４を大きく形成している。こうすることで、図７に示すように、第二圧力抵抗部２４の下方では、貫通孔３１の中心付近での圧力とそれ以外の場所での圧力との圧力差は非常に小さくなる。このため、ウエハ６やウエハステージ７に発生する局所的な変形が生じにくく、またステージ制御性能の低下を抑え、さらには光学素子５とウエハ６の間の空間にある液体１８の流れが乱れることを低減でき、良好なパターンを露光することができる。
【００４６】
第一圧力抵抗部２２と第二圧力抵抗部２４について、さらに詳細に説明する。第一圧力抵抗部２２は、供給口１２を通過する液体１８に所望の大きな圧力抵抗を与え、供給口１２全周からほぼ均一に液体１８を供給する役割を持つ。この役割を持たせるため、第一圧力抵抗部２２の貫通孔３０の孔径ｄ３は小さく形成される。一方、第二圧力抵抗部２４では、第一圧力抵抗部２２で液体１８に所望の大きな圧力抵抗が与えられているため、液体１８に大きな圧力抵抗を与える必要はない。貫通孔３１から吐出される液体１８がウエハ６やウエハステージ７に与える局所的に大きな圧力がかからないように、また光学素子５とウエハ６との間の空間にある液体１８の流れの乱れを低減できるように、貫通孔３１の孔径ｄ４が大きく形成される。
【００４７】
第二圧力抵抗部２４で発生する液体１８に対する圧力抵抗を、第一圧力抵抗部２２で発生する圧力抵抗よりも小さくする（孔径ｄ４を孔径ｄ３よりも大きくする）ことで、供給口１２全周からほぼ均一に液体１８が供給できる。さらに、ウエハ６やウエハステージ７に発生する局所的な変形が低減でき、ステージ制御性能の低下を抑え、光学素子５とウエハ６の間の空間にある液体１８の流れの乱れを抑えることができる。したがって、良好なパターンを露光することができる。
【００４８】
本実施例の露光装置では、第一圧力抵抗部２２に開けられた貫通孔３０と第二圧力抵抗部２４に開けられた貫通孔３１は、ウエハ６に垂直な方向において互いに重ならないように配置されている。このように配置することで、図５に示されるように、貫通孔３０から吐出した液体１８は第二圧力抵抗部２４に衝突して流れの向きを変え、貫通孔３１からウエハ６に向かって流れることができる。したがって、貫通孔３０を通過した液体１８が、流れが速い（局所的に大きな圧力を有する）まま直接ウエハ６やウエハステージ７に当たり、ウエハ６やウエハステージ７に影響を及ぼすことをより低減することができる。つまり、２つの圧力抵抗部に異なる機能（供給口１２全周からほぼ均一に液体１８を供給する機能と、ウエハ６やウエハステージ７に発生する局所的な変形や、液体１８の流れの乱れを低減する機能）をより確実に持たせることが可能となる。
【００４９】
本実施例の露光装置では、第一圧力抵抗部２２、第一スペーサ２３、第二圧力抵抗部２４のそれぞれの厚さは、ほぼ同じ厚さ（０．５ｍｍ）に形成されている。したがって、供給口１２の厚みは僅か１．５ｍｍ程度であり、この僅かな領域で圧力抵抗を所望の値に調整し、かつウエハ６やウエハステージ７に与える局所的な圧力や、液体１８の流れの乱れを低減することができるため、装置の大型化を抑制できる。
【００５０】
また、第一圧力抵抗部２２、第一スペーサ２３、第二圧力抵抗部２４のそれぞれの厚さは必ずしも同じ厚さに限定される必要はない。例えば第一圧力抵抗部２２に開ける貫通孔３０の孔径ｄ３を小さく（例えば０．０５ｍｍ程度）形成する場合は、加工性の観点から第一圧力抵抗部２２の厚みは小さいほうが好ましく、例えば厚さを０．２ｍｍ程度にすればよい。このとき、第一圧力抵抗部２２の厚さは、第一スペーサ２３や第二圧力抵抗部２４の厚さよりも薄くなる。この場合でも供給口１２全周からほぼ均一に液体１８を供給でき、かつウエハ６やウエハステージ７に発生する局所的な変形が低減でき、またステージ制御性能の低下を抑え、液体１８の流れの乱れを低減できることに変わりはない。この場合には、加工が容易になり、装置を小型化することもできる。
【００５１】
さらに、本実施例では第一スペーサ２３は０．５ｍｍ程度に設定されているが、第一スペーサ２３もこの厚みに限定される必要はない。第一圧力抵抗部２２の貫通孔３０から第二圧力抵抗部２４の貫通孔３１へと液体１８がスムーズに流れる程度の隙間を維持できればよい。そのため、第一スペーサは０．１ｍｍ以上の厚みであることが好ましい。
【００５２】
なお、本実施例では第一スペーサ２３を第一圧力抵抗部２２、第二圧力抵抗部２４とは別体で配置しているが、必ずしも別体で配置する必要はない。例えば、第一圧力抵抗部２２の第二圧力抵抗部２４と対向する面、或いは第二圧力抵抗部２４の第一圧力抵抗部２２と対向する面のいずれかを凹形状に一体で形成して、スペーサの役割を持たしてもよい。さらに、第一圧力抵抗部２２と第一スペーサ２３と第二圧力抵抗部２４とを一体に形成して供給口１２に設けてもよい。これにより部品点数の削減が可能となる。
【００５３】
本実施例の露光装置では、第一圧力抵抗部２２の貫通孔３０の個数と第二圧力抵抗部２４の貫通孔３１の個数は同じに形成されているが、必ずしも同じに形成する必要はない。貫通孔３０の個数は貫通孔３１の個数よりも少なくてもよいし、多くてもよい。例えば、貫通孔を開けるツールを同じにして製作工程を短縮する目的で、貫通孔３０の孔径ｄ３と貫通孔３１の孔径ｄ４を同じ大きさに形成することも考えられる。この場合、第二圧力抵抗部２４で発生する液体１８に与える圧力抵抗を小さくするためには、貫通孔３１の個数を貫通孔３０の個数よりも多くすればよい。これにより、貫通孔３１を通過する液体１８の流速が小さくなり、第二圧力抵抗部２４で発生する液体１８に与える圧力抵抗を、第一圧力抵抗部２２で発生する圧力抵抗よりも小さくすることができる。したがって、ウエハ６やウエハステージ７に発生する局所的な変形が低減でき、またステージ制御性能の低下や、さらには光学素子５とウエハ６の間の空間にある液体１８の流れの乱れを低減できる。また、貫通孔３１の孔径ｄ４を貫通孔３０の孔径ｄ３より大きく形成し、かつ、貫通孔３１の個数を貫通孔３０の個数よりも多くしてもよい。この場合も、第二圧力抵抗部２４で発生する液体１８に与える圧力抵抗は、第一圧力抵抗部２２で発生する圧力抵抗よりも小さくなるのは明らかである。
【００５４】
次に、図８を用いて回収口１３に第三圧力抵抗部２５と第四圧力抵抗部２７を設けた構成を説明する。図８はノズル１９に形成された回収口１３近傍の拡大断面図である。図７において、第三圧力抵抗部２５に開けられている貫通孔３２の個数は第四圧力抵抗部２７に開けられている貫通孔３３の個数と同じに形成され、第三圧力抵抗部２５、第二スペーサ２６及び第四圧力抵抗部２７の厚さはほぼ同じ厚さに形成されている。また、第四圧力抵抗部２７で生じる液体１８に与える圧力抵抗は、第三圧力抵抗部２５で生じる圧力抵抗よりも小さくなるように構成されている。具体的には、孔径ｄ６は孔径ｄ５よりも大きく形成されている。
【００５５】
回収口１３についても供給口１２と同様に、回収口１３全周からほぼ均一に液体１８を回収し、かつ光学素子５とウエハ６の間の空間にある液体１８の流れの乱れを低減する目的で、第三圧力抵抗部２５と第四圧力抵抗部２７を設けている。第三圧力抵抗部２５で発生する液体１８に与える圧力抵抗を大きくする（貫通孔３２の孔径ｄ５を小さく形成する）ことで、供給口１２全周からほぼ均一に液体１８を回収することを可能とする。さらに、第四圧力抵抗部２７で発生する圧力抵抗を小さくする（貫通孔３３の孔径ｄ６を大きく形成する）ことで貫通孔３３を通過する液体１８の流速を小さくすることができる。したがって、図８に示されるように、光学素子５とウエハ６の間の空間にある液体１８の流れの乱れを低減することが可能となる。
【００５６】
このように、第四圧力抵抗部２７で発生する液体１８に与える圧力抵抗を、第三圧力抵抗部２５で発生する圧力抵抗よりも小さくする（貫通孔３３の孔径ｄ６を貫通孔３２の孔径ｄ５よりも大きくする）ことで、回収口１３全周からほぼ均一に液体１８を回収できる。さらに、液体１８の流れの乱れを低減することができる。したがって、良好なパターンを露光することができる。
【００５７】
なお、回収口１３の第三圧力抵抗部２５や第二スペーサ２６、第四圧力抵抗部２７についても、供給口１２と同様に、厚みや、形成される貫通孔の孔径や個数、位置関係などは、所望の性能が得られるように自由に構成できることは明らかである。
【００５８】
また供給口１２と同様に、第三圧力抵抗部２５と第二スペーサ２６、または第四圧力抵抗部２７と第二スペーサ２６を一体に形成してもよいし、第三圧力抵抗部２５と第二スペーサ２６と第四圧力抵抗部２７を一体に形成してもよい。
【実施例３】
【００５９】
次に、本発明を適用できる他の実施例について、図９及び図１０を用いて説明する。図９は本実施例の露光装置におけるノズル１９に形成された供給口１２と回収口１３の近傍の概略構成図である。図１０は、ノズル１９及び光学素子５を下方から見上げた平面図であり、供給口１２及び回収口１３の圧力抵抗部２２、２４、２５、２７の位置関係を示した概略構成図である。図９及び図１０において、実施例１、２の露光装置と同様の構成要素には同一符号を付し、詳細な説明は省略する。本実施例の露光装置では、供給口１２の第二圧力抵抗部２４に、貫通孔３１の代わりにスリット３４を形成した点のみが実施例２の露光装置と異なる。
【００６０】
図９において、ｔはスリット３４のスリット幅であり、スリット３４から吐出される液体１８がウエハ６やウエハステージ７に与える局所的に大きな圧力を低減できるように、また液体１８の流れの乱れが低減できるように適宜任意の値に設定される。本実施例では、スリット幅ｔは０．５ｍｍ程度の値である。また、図１０に示すようにスリット３４と貫通孔３０は、ノズル１９を下から見上げて互いに重ならないように位置をずらして配置されている。
【００６１】
本実施例の露光装置においても、実施例２と同様に、第一圧力抵抗部２２は、供給口１２を通過する液体１８に所望の圧力抵抗を与え、供給口１２全周からほぼ均一に液体を供給する役割を持つ。一方、実施例２では第二圧力抵抗部２４は複数の貫通孔３１を有する多孔板で構成されていたのに対し、本実施例では、第二圧力抵抗部２４はスリット板で構成されている。実施例２では、貫通孔３１が離散的に光学素子５の周囲に設けられている（図４参照）。そのため、離散的に液体１８が光学素子５とウエハ６の間の空間に供給され、気泡混入のリスクがあった。本実施例の露光装置は、このリスクに対処したものである。つまり、第二圧力抵抗部２４で貫通孔３１の代わりにスリット３４を形成することで、光学素子５を囲む供給口１２全周から連続的に液体１８を供給することができ（図１０参照）、気泡混入のリスクを低減することができる。
【００６２】
一般的に、気泡混入のリスクを低減しようと、圧力抵抗部としてスリット板を用いる場合、所望の圧力抵抗を得るには、スリット幅は非常に狭くする必要がある。しかし、スリット幅を狭くすると加工難易度が高くなり、コストアップの原因となる。
【００６３】
本実施例では、第一圧力抵抗部２２と第二圧力抵抗部２４の２つが配置されているため、第一圧力抵抗部２２で所望の大きな圧力抵抗を液体１８に発生させることができ、第二圧力抵抗部２４では大きな圧力抵抗を発生させる必要はない。そのため、第二圧力抵抗部２４に設けるスリット幅ｔを大きく形成することが可能となる。よって、比較的容易に加工することが可能となり、大幅なコストアップなしで、液体１８を連続的に供給口１２全周からほぼ均一に供給することができ、より液体１８の流れを乱すことを軽減し、気泡混入のリスクを低減することができる。
【００６４】
本実施例では、スリット３４は供給口１２の第二圧力抵抗部２４に設けたが、もちろん回収口１３の第四圧力抵抗部２７に設けてもよく、或いは両方に設けてもよいことは明らかである。回収口１３の第四圧力抵抗部２７にスリットを設けることで、回収口１３全周から連続的に液体１８を回収することができ、さらに気泡混入のリスクを低減することができる。
【００６５】
なお、本実施例や実施例２では、供給口１２または回収口１３に圧力抵抗部を２つ設けた構成であるが、３つ以上の圧力抵抗部を設けてもよいことは明らかである。３つ以上配置することで、圧力抵抗部の部材や厚みなど適宜決定することができる。さらに圧力抵抗部として多孔板を採用する場合には、貫通孔の孔径や個数、隣り合う二枚の多孔板の貫通孔同士の位置関係など、設計の自由度をさらに増すことができる。
【００６６】
一方、本実施例や実施例１及び２では、第一圧力抵抗部２２と第三圧力抵抗部２５として、多孔板を構成したが、多孔板に限定される必要はなく、例えば多孔体や多孔質体を用いてもよい。第一圧力抵抗部２２と第三圧力抵抗部２５は、所望の圧力抵抗を液体１８に与えられるように任意の部材を選択できることは明らかである。
【００６７】
また、供給口１２または回収口１３に設けた各多孔板同士は対向している構成を採っているが、対向させる必要はない。供給口１２や回収口１３がウエハ６に対して湾曲して形成されている場合には、液体１８がその流路を流れる方向に沿って、十分に圧力抵抗が発生するように各多孔板を離間させて配置することが望ましい。
【図面の簡単な説明】
【００６８】
【図１】本発明の第一実施例に係る露光装置の概略構成を示す側面図である。
【図２】本発明の第一実施例に係る露光装置のノズルに形成された供給口と回収口の近傍の概略構成を示す側面図である。
【図３】本発明の第二実施例に係る露光装置のノズルに形成された供給口と回収口の近傍の概略構成を示す側面図である。
【図４】本発明の第二実施例に係る露光装置のノズル及び光学素子を下方から見上げた平面図である。
【図５】本発明の第二実施例に係る露光装置のノズルに形成された供給口近傍の拡大断面図である。
【図６】本発明の第二実施例に係る第一圧力抵抗部の下方で第二圧力抵抗部の上方における液体の圧力分布図である。
【図７】本発明の第二実施例に係る第二圧力抵抗部の下方でウエハの上方における液体の圧力分布図である。
【図８】本発明の第二実施例に係る露光装置のノズルに形成された回収口近傍の拡大断面図ある。
【図９】本発明の第三実施例に係る露光装置のノズルに形成された供給口と回収口の近傍の概略構成を示す側面図である。
【図１０】本発明の第三実施例に係る露光装置のノズル及び光学素子を下方から見上げた平面図である。
【符号の説明】
【００６９】
５  光学素子
６  ウエハ
１２  液体を供給する供給口
１３  液体及び気体を回収する回収口
１４  供給管
１５  回収管
１８  液体
１９  ノズル
２０、２１  バッファの空間
２２  第一圧力抵抗部
２３  第一スペーサ
２４  第二圧力抵抗部
２５  第三圧力抵抗部
２６  第二スペーサ
２７  第四圧力抵抗部
２８、２９、３０、３１、３２、３３  貫通孔
３４  スリット
ｄ１  貫通孔２８の孔径
ｄ２  貫通孔２９の孔径
ｄ３  貫通孔３０の孔径
ｄ４  貫通孔３１の孔径
ｄ５  貫通孔３２の孔径
ｄ６  貫通孔３３の孔径
ｔ  スリット３４の幅
【図１】
2009267235.tif 000003
【図２】
2009267235.tif 000004
【図３】
2009267235.tif 000005
【図４】
2009267235.tif 000006
【図５】
2009267235.tif 000007
【図６】
2009267235.tif 000008
【図７】
2009267235.tif 000009
【図８】
2009267235.tif 000010
【図９】
2009267235.tif 000011
【図１０】
2009267235.tif 000012