JP2004193252A - 露光方法及びデバイス製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】液浸法で基板のエッジ領域を露光する際、基板の外側への液体の流出を防ぎつつ露光処理できる露光方法を提供する。
【解決手段】投影光学系ＰＬと基板Ｐとの間の少なくとも一部を液体で満たし、液体と投影光学系ＰＬとを介してパターンの像を基板Ｐ上に投影することによって、基板Ｐを露光する際、基板Ｐと投影光学系ＰＬとの間に配置された透明板８と、透明板８と投影光学系ＰＬとの間に満たされた液体とを介して基板Ｐ上にパターンの像を投影する。
【選択図】 図２

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
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基板にパターンを露光する露光方法及びデバイス製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
半導体デバイスや液晶表示デバイスは、マスク上に形成されたパターンを感光性の基板上に転写する、いわゆるフォトリソグラフィの手法により製造される。このフォトリソグラフィ工程で使用される露光装置は、マスクを支持するマスクステージと基板を支持する基板ステージとを有し、マスクステージ及び基板ステージを逐次移動しながらマスクのパターンを投影光学系を介して基板に転写するものである。近年、デバイスパターンのより一層の高集積化に対応するために投影光学系の更なる高解像度化が望まれている。投影光学系の解像度は、使用する露光波長が短くなるほど、また投影光学系の開口数が大きいほど高くなる。そのため、露光装置で使用される露光波長は年々短波長化しており、投影光学系の開口数も増大している。そして、現在主流の露光波長は、ＫｒＦエキシマレーザの２４８ｎｍであるが、更に短波長のＡｒＦエキシマレーザの１９３ｎｍも実用化されつつある。また、露光を行う際には、解像度と同様に焦点深度（ＤＯＦ）も重要となる。解像度Ｒ、及び焦点深度δはそれぞれ以下の式で表される。
Ｒ＝ｋ_１・λ／ＮＡ … （１）
δ＝±ｋ_２・λ／ＮＡ^２ … （２）
ここで、λは露光波長、ＮＡは投影光学系の開口数、ｋ_１、ｋ_２はプロセス係数である。（１）式、（２）式より、解像度Ｒを高めるために、露光波長λを短くして、開口数ＮＡを大きくすると、焦点深度δが狭くなることが分かる。
【０００３】
焦点深度δが狭くなり過ぎると、投影光学系の像面に対して基板表面を合致させることが困難となり、露光動作時のマージンが不足する恐れがある。そこで、実質的に露光波長を短くして、且つ焦点深度を広くする方法として、例えば下記特許文献１に開示されている液浸法が提案されている。この液浸法は、投影光学系の下面と基板表面との間を水や有機溶媒等の液体で満たし、液体中での露光光の波長が、空気中の１／ｎ（ｎは液体の屈折率で通常１．２〜１．６程度）になることを利用して解像度を向上するとともに、焦点深度を約ｎ倍に拡大するというものである。
【０００４】
【特許文献１】
国際公開第９９／４９５０４号パンフレット
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記従来技術には以下に述べる問題が存在する。
上記従来技術は、図９（ａ）に示す模式図のように、投影光学系ＰＬの像面側である下面と基板（ウエハ）Ｐとの間を局所的に液体５０で満たした状態で、照明光学系ＩＬからの露光光ＥＬでマスクＭを照明し、マスクＭのパターンの像を基板ステージＰＳＴに支持されている基板Ｐに露光する構成であり、基板Ｐの中央付近（中央領域）のショット領域を露光する場合には液体５０の基板Ｐ外側への流出は生じない。しかしながら、図９（ｂ）に示す模式図のように、基板Ｐの周辺領域（エッジ領域）Ｅに露光光ＥＬを照射してこの基板Ｐのエッジ領域Ｅを露光しようとすると、基板Ｐと基板ステージＰＳＴとの段差部分Ｄで表面張力を維持できなくなり液体５０は基板Ｐの外側や周辺装置に流出してしまう。この場合、液体５０なしでは、マスクＭのパターンの像が基板Ｐ上で結像しないという問題が生じるばかりでなく、この流出した液体５０を放置しておくと、基板Ｐがおかれている環境（湿度など）の変動をもたらし、各種光学的検出装置の検出光の光路上の屈折率の変化を引き起こすなど、所望のパターン転写精度を得られなくなるおそれが生じる。更に、流出した液体により、基板Ｐを支持する基板ステージ周辺の機械部品などに錆びを生じさせるなどの不都合も生じる。基板Ｐのエッジ領域Ｅを露光しないことで液体を流出させないようにすることも考えられるが、エッジ領域Ｅにも露光処理を施してパターンを形成しておかないと、後工程である例えばＣＭＰ（化学的機械的研磨）処理時において、ＣＭＰ装置の研磨面に対してウエハである基板Ｐが片当たりして良好に研磨できないという可能性がある。
【０００６】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであって、投影光学系と基板との間を液体で満たした状態で露光処理する場合において、例えば基板のエッジ領域を露光する際にも基板の外側への液体の流出を防ぎつつ露光処理できる露光方法、及びこの露光方法を用いるデバイス製造方法を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するため、本発明は実施の形態に示す図１〜図８に対応付けした以下の構成を採用している。
本発明の露光方法は、投影光学系（ＰＬ）と基板（Ｐ）との間の少なくとも一部を液体（５０）で満たし、液体（５０）と投影光学系（ＰＬ）とを介してパターンの像を基板（Ｐ）上に投影することによって、基板（Ｐ）を露光する露光方法において、基板（Ｐ）と投影光学系（ＰＬ）との間に配置された透明板（８、１４、１５）と、透明板（８、１４、１５）と投影光学系（ＰＬ）との間に満たされた液体（５０）とを介して基板（Ｐ）上にパターンの像を投影することを特徴とする。
【０００８】
本発明によれば、基板と投影光学系との間に透明板を設けることにより、例えば投影光学系と透明板との間に液体を配置する際、透明板の大きさを基板より十分に大きくしておけば、液体が配置される空間において基板のエッジ領域に対応する部分に段差は形成されない。したがって、基板のエッジ領域を露光する際にも段差による基板外側への液体の流出を抑えることができる。
【０００９】
本発明の露光方法は、投影光学系（ＰＬ）と基板（Ｐ）との間の少なくとも一部を液体（５０）で満たし、液体（５０）と投影光学系（ＰＬ）とを介してパターンの像を基板（Ｐ）上に投影することによって、基板（Ｐ）を露光する露光方法において、基板（Ｐ）と投影光学系（ＰＬ）との間に配置された、基板（Ｐ）より大きい透明板（８、１４、１５）と液体（５０）とを介して基板（Ｐ）上にパターンの像を投影することを特徴とする。
【００１０】
本発明によれば、投影光学系と基板との間に基板より大きい透明板を設けたことにより、液体が配置される空間において透明板により基板のエッジ領域に対応する部分に段差は形成されない。したがって、基板のエッジ領域を露光する際にも段差による基板外側への液体の流出を抑えることができる。
【００１１】
本発明の露光方法は、投影光学系（ＰＬ）と基板（Ｐ）との間の少なくとも一部を液体（５０）で満たし、液体（５０）と投影光学系（ＰＬ）とを介してパターンの像を基板（Ｐ）上に投影することによって、基板（Ｐ）を露光する露光方法において、基板（Ｐ）の周囲の少なくとも一部をカバー部材（１５）で覆い、基板（Ｐ）の外側への液体（５０）の流出を抑えることを特徴とする。
【００１２】
本発明によれば、基板の周囲をカバー部材で覆うことにより、基板外側への液体の流出を防止することができる。したがって、周辺装置に錆びを生じさせるなどの不都合の発生を抑えることができる。
【００１３】
本発明のデバイス製造方法は、上記いずれか記載の露光方法を用いることを特徴とする。本発明によれば、基板のエッジ領域を露光処理する際にも基板外側への液体の流出を抑えた状態で液浸法により露光処理できるので、基板の中央領域とエッジ領域との双方に対して良好にパターンを転写することができる。したがって、後工程の例えばＣＭＰ処理における基板とＣＭＰ装置の研磨面との片当たりといった不都合の発生を防ぐことができるので、所望の性能を有するデバイスを製造することができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の露光方法及びデバイス製造方法について図面を参照しながら説明する。図１は本発明の露光方法が適用される露光装置の一実施形態を示す概略構成図である。図１において、露光装置ＥＸは、マスクＭを支持するマスクステージＭＳＴと、基板Ｐを支持する基板ステージＰＳＴと、マスクステージＭＳＴに支持されているマスクＭを露光光ＥＬで照明する照明光学系ＩＬと、露光光ＥＬで照明されたマスクＭのパターンの像を基板ステージＰＳＴに支持されている基板Ｐに投影露光する投影光学系ＰＬと、露光装置ＥＸ全体の動作を統括制御する制御装置ＣＯＮＴとを備えている。基板Ｐと投影光学系ＰＬとの間には透明板８が配置されている。透明板８は支持部材９を介して基板ステージＰＳＴ上に設けられている。
【００１５】
ここで、本実施形態では、露光装置ＥＸとしてマスクＭと基板Ｐとを走査方向における互いに異なる向き（逆方向）に同期移動しつつマスクＭに形成されたパターンを基板Ｐに露光する走査型露光装置（所謂スキャニングステッパ）を使用する場合を例にして説明する。以下の説明において、投影光学系ＰＬの光軸ＡＸと一致する方向をＺ軸方向、Ｚ軸方向に垂直な平面内でマスクＭと基板Ｐとの同期移動方向（走査方向）をＸ軸方向、Ｚ軸方向及びＹ軸方向に垂直な方向（非走査方向）をＹ軸方向とする。また、Ｘ軸、Ｙ軸、及びＺ軸まわり方向をそれぞれ、θＸ、θＹ、及びθＺ方向とする。なお、ここでいう「基板」は半導体ウエハ上にレジストを塗布したものを含み、「マスク」は基板上に縮小投影されるデバイスパターンを形成されたレチクルを含む。
【００１６】
照明光学系ＩＬは、マスクステージＭＳＴに支持されているマスクＭを露光光ＥＬで照明するものであり、露光用光源、露光用光源から射出された光束の照度を均一化するオプティカルインテグレータ、オプティカルインテグレータからの露光光ＥＬを集光するコンデンサレンズ、リレーレンズ系、露光光ＥＬによるマスクＭ上の照明領域をスリット状に設定する可変視野絞り等を有している。マスクＭ上の所定の照明領域は照明光学系ＩＬにより均一な照度分布の露光光ＥＬで照明される。照明光学系ＩＬから射出される露光光ＥＬとしては、例えば水銀ランプから射出される紫外域の輝線（ｇ線、ｈ線、ｉ線）及びＫｒＦエキシマレーザ光（波長２４８ｎｍ）等の遠紫外光（ＤＵＶ光）や、ＡｒＦエキシマレーザ光（波長１９３ｎｍ）及びＦ_２レーザ光（波長１５７ｎｍ）等の真空紫外光（ＶＵＶ光）などが用いられる。本実施形態では、ＡｒＦエキシマレーザ光を用いる。
【００１７】
マスクステージＭＳＴは、マスクＭを支持するものであって、投影光学系ＰＬの光軸ＡＸに垂直な平面内、すなわちＸＹ平面内で２次元移動可能及びθＺ方向に微小回転可能である。マスクステージＭＳＴはリニアモータ等のマスクステージ駆動装置ＭＳＴＤにより駆動される。マスクステージ駆動装置ＭＳＴＤは制御装置ＣＯＮＴにより制御される。マスクステージＭＳＴ上のマスクＭの２次元方向の位置、及び回転角はレーザ干渉計によりリアルタイムで計測され、計測結果は制御装置ＣＯＮＴに出力される。制御装置ＣＯＮＴはレーザ干渉計の計測結果に基づいてマスクステージ駆動装置ＭＳＴＤを駆動することでマスクステージＭＳＴに支持されているマスクＭの位置決めを行う。
【００１８】
投影光学系ＰＬは、マスクＭのパターンを所定の投影倍率βで基板Ｐに投影露光するものであって、複数の光学素子（レンズ）で構成されており、これら光学素子は金属部材としての鏡筒ＰＫで支持されている。本実施形態において、投影光学系ＰＬは、投影倍率βが例えば１／４あるいは１／５の縮小系である。なお、投影光学系ＰＬは等倍系及び拡大系のいずれでもよい。また、投影光学系ＰＬは光学特性（結像特性）の補正を行う結像特性調整装置ＰＬＣを有している。この結像特性調整装置ＰＬＣは、例えば投影光学系ＰＬを構成する一部のレンズ群の間隔調整機構や一部のレンズ群のレンズ室内の気体圧力調整機構を有しており、これら調整を行うことにより、投影光学系ＰＬの投影倍率、歪曲収差等の光学特性の補正を行う。結像特性調整装置ＰＬＣは制御装置ＣＯＮＴにより制御される。
【００１９】
基板ステージＰＳＴは、基板Ｐを支持するものであって、基板Ｐを基板ホルダを介して保持するＺステージ５１と、Ｚステージ５１を支持するＸＹステージ５２と、ＸＹステージ５２を支持するベース５３とを備えている。基板ステージＰＳＴはリニアモータ等の基板ステージ駆動装置ＰＳＴＤにより駆動される。基板ステージ駆動装置ＰＳＴＤは制御装置ＣＯＮＴにより制御される。Ｚステージ５１を駆動することにより、Ｚステージ５１に保持されている基板ＰのＺ軸方向における位置（フォーカス位置）、及びθＸ、θＹ方向における位置が制御される。また、ＸＹステージ５２を駆動することにより、基板ＰのＸＹ方向における位置（投影光学系ＰＬの像面と実質的に平行な方向の位置）が制御される。すなわち、Ｚステージ５１は、基板Ｐのフォーカス位置及び傾斜角を制御して基板Ｐの表面をオートフォーカス方式、及びオートレベリング方式で投影光学系ＰＬの像面に合わせ込み、ＸＹステージ５２は基板ＰのＸ軸方向及びＹ軸方向における位置決めを行う。なお、ＺステージとＸＹステージとを一体的に設けてよいことは言うまでもない。
【００２０】
基板ステージＰＳＴ（Ｚステージ５１）上には移動鏡５４が設けられている。また、移動鏡５４に対向する位置にはレーザ干渉計５５が設けられている。基板ステージＰＳＴ上の基板Ｐの２次元方向の位置、及び回転角はレーザ干渉計５５によりリアルタイムで計測され、計測結果は制御装置ＣＯＮＴに出力される。制御装置ＣＯＮＴはレーザ干渉計５５の計測結果に基づいて基板ステージ駆動装置ＰＳＴＤを駆動することで基板ステージＰＳＴに支持されている基板Ｐの位置決めを行う。
【００２１】
基板ステージＰＳＴに支持されている基板Ｐと投影光学系ＰＬの下面７との間には透明板８が設けられている。透明板８は支持部材９を介して基板ステージＰＳＴのＺステージ５１に支持されている。透明板８は露光光ＥＬを透過可能な材料により構成されており、本実施形態ではガラスプレートにより構成されている。なお、透明板８は露光光ＥＬに対して透過性を有していればよく、透明板８としてガラスプレート以外のものを採用可能である。透明板８は平行平面板であって上下両面は平坦面である。そして、透明板８は平面視略円形状に設けられ、同じく略円形状に形成されている基板（ウエハ）Ｐより大きく形成されている。すなわち、透明板８の径は基板Ｐより大きく（基板Ｐの径以上に）設定されている。透明板８を支持する支持部材９は略円環状に形成されており、基板Ｐの周囲に配置されている。
【００２２】
透明板８の上面と投影光学系ＰＬの下面７とは離間しており、投影光学系ＰＬと透明板８との間に空間５６が形成されている。また、支持部材９に支持されている透明板８と基板Ｐとも離間しており、透明板８、支持部材９及びＺステージ５１の上面との間に空間５７が形成されている。空間５７は略密閉空間である。
【００２３】
本実施形態では、露光波長を実質的に短くして解像度を向上するとともに、焦点深度を実質的に広くするために、液浸法を適用する。そのため、少なくともマスクＭのパターンの像を基板Ｐ上に転写している間は、基板Ｐの表面と投影光学系ＰＬの基板Ｐ側の光学素子の先端面（下面）７との間に所定の液体５０（５０Ａ、５０Ｂ）が満たされる。本実施形態において、液体５０には純水が用いられる。純水は、ＡｒＦエキシマレーザ光のみならず、露光光ＥＬを例えば水銀ランプから射出される紫外域の輝線（ｇ線、ｈ線、ｉ線）及びＫｒＦエキシマレーザ光（波長２４８ｎｍ）等の遠紫外光（ＤＵＶ光）とした場合、この露光光ＥＬを透過可能である。また、投影光学系ＰＬの先端面７には露光光ＥＬを透過可能な平行平面板が設けられている。この平行平面板は投影光学系ＰＬの一部を構成する。
【００２４】
露光装置ＥＸは、投影光学系ＰＬの先端面７と透明板８との間の空間５６に所定の液体５０Ａを供給する液体供給装置１と、空間５６の液体５０Ａを回収する液体回収装置２とを備えている。液体供給装置１は、液体５０Ａを収容するタンク、加圧ポンプ、及び空間５６に対して供給する液体５０Ａを所定の温度に調整する温度調整装置などを備えている。液体供給装置１には供給管３の一端部が接続され、供給管３の他端部には供給ノズル４が接続されている。液体供給装置１は供給管３及び供給ノズル４を介して空間５６に液体５０Ａを供給する。ここで、液体供給装置１に設けられている温度調整装置は、空間５６に供給する液体５０Ａの温度を、例えば露光装置ＥＸが収容されているチャンバ内の温度と同程度に設定する。
【００２５】
液体回収装置２は、吸引ポンプ、回収した液体５０Ａを収容するタンクなどを備えている。液体回収装置２には回収管６の一端部が接続され、回収管６の他端部には回収ノズル５が接続されている。液体回収装置２は回収ノズル５及び回収管６を介して空間５６の液体５０Ａを回収する。空間５６に液体５０Ａを満たす際、制御装置ＣＯＮＴは液体供給装置１を駆動し、供給管３及び供給ノズル４を介して空間５６に対して単位時間当たり所定量の液体５０Ａを供給するとともに、液体回収装置２を駆動し、回収ノズル５及び回収管６を介して単位時間当たり所定量の液体５０Ａを空間５６より回収する。これにより、投影光学系ＰＬの先端面７と基板Ｐとの間の空間５６に所定量の液体５０Ａが配置される。
【００２６】
また、基板Ｐと透明板８との間、すなわち空間５７にも液体５０Ｂが満たされている。空間５７に液体５０Ｂを満たす際には、例えば、露光処理前において基板ステージＰＳＴ（Ｚステージ５１）上の円環状支持部材９の円環内部に液体５０Ｂを投入し、次いで、支持部材９の上端を透明板８で覆うことにより空間５７に液体５０Ｂが満たされる。ここで、空間５７は略密閉空間であり、空間５７に満たされた液体５０Ｂは空間外部に流出しない。
【００２７】
次に、上述した露光装置ＥＸを用いてマスクＭのパターンを基板Ｐに露光する方法について図２を参照しながら説明する。
基板ステージＰＳＴに対して基板Ｐがロードされると、制御装置ＣＯＮＴは、円環状部材である支持部材９の円環内部に液体５０Ｂを投入した後、支持部材９の上端を透明板８で覆う。これにより、基板Ｐと透明板８との間の空間５７に液体５０Ｂが満たされた状態となる。次いで、制御装置ＣＯＮＴは、液体供給装置１及び液体回収装置２それぞれを駆動し、投影光学系ＰＬと透明板８との間に液体５０Ａの液浸部分を形成する。そして、制御装置ＣＯＮＴは、照明光学系ＩＬによりマスクＭを露光光ＥＬで照明し、マスクＭのパターンの像を投影光学系ＰＬ、透明板８、及び液体５０Ａ、５０Ｂを介して基板Ｐに投影する。ここで、図２（ａ）の模式図に示すように、基板Ｐの中央付近（中央領域）のショット領域を露光している間は、液体供給装置１から供給された液体５０は液体回収装置２により回収されることで、基板Ｐの外側に流出しない。
【００２８】
一方、図２（ｂ）に示すように、基板Ｐのエッジ領域（基板Ｐの周縁近傍領域）Ｅを露光処理する際にも、基板Ｐと投影光学系ＰＬとの間には基板Ｐより十分に大きい透明板８が配置されているので、基板Ｐのエッジの外側にも透明板８の平坦部分が十分に確保される。すなわち、基板Ｐの中央付近とエッジ付近とのいずれを露光する場合にも、液体５０が供給される空間５６を、投影光学系ＰＬと透明板８との間に維持することができる。したがって、基板Ｐのエッジ領域Ｅを露光する際にも、液体５０Ａは投影光学系ＰＬと透明板８との間から外部に流出することがなく、基板Ｐの中央領域に対する露光条件と同等の条件でエッジ領域Ｅを露光することができる。
【００２９】
また、空間５７は略密閉空間であり、露光処理中において空間５７内部の液体５０Ｂは大きく流動しない。したがって、液体の流動による基板Ｐ表面に対する影響を抑えることができる。
【００３０】
なお、本実施形態の露光装置ＥＸは所謂スキャニングステッパである。−Ｘ方向に基板Ｐを移動させて走査露光を行う場合、制御装置ＣＯＮＴは−Ｘ方向に液体５０Ａを流す。一方、＋Ｘ方向に基板Ｐを移動させて走査露光を行う場合、制御装置ＣＯＮＴは＋Ｘ方向に液体５０を流す。このように、制御装置ＣＯＮＴは、液体供給装置１及び液体回収装置２を用いて、基板Ｐの移動方向に沿って液体５０を流す。この場合、例えば液体供給装置１から供給ノズル４を介して供給される液体５０は基板Ｐの−Ｘ方向への移動に伴って空間５６に引き込まれるようにして流れるので、液体供給装置１の供給エネルギーが小さくでも液体５０を空間５６に容易に供給できる。そして、走査方向に応じて液体５０を流す方向を切り替えることにより、＋Ｘ方向、又は−Ｘ方向のどちらの方向に基板Ｐを走査する場合にも、レンズ６０の先端面７と基板Ｐとの間を液体５０で満たすことができ、高い解像度及び広い焦点深度を得ることができる。
【００３１】
露光処理を行うに際し、例えば空間５７の液体５０Ｂは流動（交換）していないため温度変化することが考えられ、この場合、温度変化により液体５０Ａの屈折率が変動する。すると、マスクＭのパターンを投影光学系ＰＬ及び液体５０を介して基板Ｐに転写する際、基板Ｐに転写されるパターンの像に誤差が生じる場合がある。例えば、液体５０の屈折率変化に伴い、屈折率変化前に比べて基板Ｐに転写されるパターン像のスケーリングが変動したり、あるいは結像面位置が変動する場合が考えられる。制御装置ＣＯＮＴは、予め求めた液体５０Ｂの温度変化量（屈折率変化量）と基板Ｐ上でのパターンの結像特性とに基づいて、基板Ｐに転写されるパターンの像に誤差が生じないように、結像特性調整装置ＰＬＣを用いてパターン像の像調整を行う。例えば、液体５０の屈折率変化に伴って、投影光学系ＰＬの像面位置がＺ軸方向にシフトした場合には、結像特性調整装置ＰＬＣは、投影光学系ＰＬ内に設けられている光学素子の一部を駆動することで、投影光学系ＰＬ及び液体５０を介したパターンの結像面位置と基板Ｐの表面とを合致させることができる。あるいは、像調整として、マスクＭをＺ軸方向あるいは傾斜方向へ移動したり、あるいは露光光ＥＬの波長を調整することによっても液体５０の屈折率変化によってパターンの像に誤差が生じないように像調整を行うことができる。
【００３２】
以上説明したように、投影光学系ＰＬと基板Ｐとの間に基板Ｐより大きい透明板８を設けたので、基板Ｐのエッジ領域Ｅを露光する際にも液体５０Ａの外部への流出を抑えることができ、液浸露光を行う際、基板Ｐの中央領域とエッジ領域とのそれぞれに対して液体配置に関して同一条件で露光することができる。
【００３３】
上述したように、本実施形態における液体５０は純水により構成されている。純水は、半導体製造工場等で容易に大量に入手できるとともに、基板Ｐ上のフォトレジストや光学素子（レンズ）等に対する悪影響がない利点がある。また、純水は環境に対する悪影響がないとともに、不純物の含有量が極めて低いため、基板Ｐの表面、及び投影光学系ＰＬの先端面に設けられている光学素子の表面を洗浄する作用も期待できる。
【００３４】
そして、波長が１９３ｎｍ程度の露光光ＥＬに対する純水（水）の屈折率ｎはほぼ１．４７であるため、露光光ＥＬの光源としてＡｒＦエキシマレーザ光（波長１９３ｎｍ）を用いた場合、基板Ｐ上では１／ｎ、すなわち約１３１ｎｍに短波長化されて高い解像度が得られる。更に、焦点深度は空気中に比べて約ｎ倍、すなわち約１．４７倍に拡大されるため、空気中で使用する場合と同程度の焦点深度が確保できればよい場合には、投影光学系ＰＬの開口数をより増加させることができ、この点でも解像度が向上する。
【００３５】
本実施形態では、投影光学系ＰＬの先端面７には露光光ＥＬを透過可能な平行平面板が設けられている。この平行平面板は投影光学系ＰＬの先端面に着脱（交換）自在に取り付けられている。液体５０と接触する光学素子を、レンズより安価な平行平面板とすることにより、露光装置ＥＸの運搬、組立、調整時等において投影光学系ＰＬの透過率、基板Ｐ上での露光光ＥＬの照度、及び照度分布の均一性を低下させる物質（例えばシリコン系有機物等）がその平行平面板に付着しても、液体５０を供給する直前にその平行平面板を交換するだけでよく、液体５０と接触する光学素子をレンズとする場合に比べてその交換コストが低くなるという利点がある。すなわち、露光光ＥＬの照射によりレジストから発生する飛散粒子、または液体５０中の不純物の付着などに起因して液体５０に接触する光学素子の表面が汚れるため、その光学素子を定期的に交換する必要があるが、この光学素子を安価な平行平面板とすることにより、レンズに比べて交換部品のコストが低く、且つ交換に要する時間を短くすることができ、メンテナンスコスト（ランニングコスト）の上昇やスループットの低下を抑えることができる。もちろん、投影光学系ＰＬの先端面に取り付ける光学素子がレンズであってもよい。また、投影光学系ＰＬの先端面に取り付ける光学素子としては、投影光学系ＰＬの光学特性、例えば収差（球面収差、コマ収差等）の調整に用いる光学プレートであってもよい。また、投影光学系ＰＬの先端部において、光学素子（平行平面板やレンズ）のみを液体５０に接触させ、鏡筒ＰＫを接触させない構成とすることにより、金属からなる鏡筒ＰＫの腐蝕等が防止される。
【００３６】
なお、液体５０Ａの流れによって生じる投影光学系ＰＬの先端の光学素子と基板Ｐとの間に大きな圧力が生じる場合には、その光学素子を交換可能とするのではなく、その圧力によって光学素子が動かないように堅固に固定してもよい。
【００３７】
なお、本実施形態の液体５０は水であるが、水以外の液体であってもよい、例えば、露光光ＥＬの光源がＦ_２レーザである場合、このＦ_２レーザ光は水を透過しないので、この場合、液体５０としてはＦ_２レーザ光を透過可能な例えばフッ素系オイルであってもよい。また、液体５０としては、その他にも、露光光ＥＬに対する透過性があってできるだけ屈折率が高く、投影光学系ＰＬや基板Ｐ表面に塗布されているフォトレジストに対して安定なもの（例えばセダー油）を用いることも可能である。
【００３８】
また、上記実施形態において、空間５６と空間５７とのそれぞれには同じ種類の液体が満たされるように説明したが、投影光学系ＰＬと透明板８との間を第１の液体で満たし、基板Ｐと透明板８との間を前記第１の液体とは別の第２の液体で満たすこともできる。
【００３９】
なお、上記実施形態では、空間５７は略密閉空間であり、空間５７の液体５０Ｂはほぼ流動しないように説明したが、図３に示すように、支持部材９の一部で第２液体供給装置の一部を構成する供給ノズル１０を支持し、支持部材９の他の一部で第２液体回収装置の一部を構成する回収ノズル１１を支持し、これら供給ノズル１０及び回収ノズル１１のそれぞれを空間５７に接続し、露光処理中において、空間５７に対する液体５０Ｂの供給及び回収動作を行うようにしてもよい。これにより、空間５７の液体５０Ｂは常時交換され、温度調整された液体５０Ｂが供給されるので、空間５７における液体５０Ｂの温度変化を抑制できる。
【００４０】
なお、上記実施形態では、基板ステージＰＳＴ上に基板Ｐを配置した後、基板Ｐの周囲の支持部材９の内部に液体５０Ｂを投入してから透明板８で覆うことにより液体５０Ｂを満たした空間５７を形成するように説明したが、図４に示すように、内部空間１２Ａを有する容器１２を用意し、この容器１２の内部空間１２Ａに液体５０Ｂ及び基板Ｐを予め配置しておき、露光処理する際に搬送装置Ｈにより基板Ｐを容器１２ごと基板ステージＰＳＴにロードするようにしてもよい。なお、容器１２はガラスなどの透明部材により形成され、内部空間１２Ａは略密閉空間である。露光処理する際には投影光学系ＰＬと容器１２の上面１２Ｂとの間に液体５０Ａが液体供給装置１より供給される。
【００４１】
また、上記実施形態では、透明板８を支持部材９で支持しているが、支持部材９なしに、液体５０Ｂを介して透明板８と基板Ｐとを密着させるようにしてもよい。すなわち、基板ステージＰＳＴ上に基板Ｐを配置した後、１〜２ｍｍの厚さで基板Ｐの全面を覆える程度の液体５０Ｂを基板Ｐ上に供給する。そして、そこに透明板８を載せて、表面張力により透明板８と基板Ｐとの間に液体５０Ｂを保持する。この場合、基板ステージＰＳＴの移動により透明板８が動く恐れがある場合には、透明板８を載せた後に、その透明板８を固定してやればよい。
【００４２】
次に、図５を参照しながら本発明の第２実施形態について説明する。以下の説明において上述した実施形態と同一又は同等の構成部分については同一の符号を付しその説明を簡略もしくは省略する。
本実施形態の特徴的な部分は、投影光学系ＰＬと基板Ｐとの間に配置される透明板として、投影光学系ＰＬの先端面に設けられた大きな光学素子である平行平面板１４が用いられている点である。本実施形態において、平行平面板（透明板）１４の大きさは基板Ｐより大きく設定されている。また、上述したように、平行平面板１４は投影光学系ＰＬ（鏡筒ＰＫ）に対して着脱可能である。そして、平行平面板１４は投影光学系ＰＬの下面に密着あるいは僅かに離間しており、水平方向に移動可能（スライド可能）に設けられている。平行平面板１４の一部は支持部材１３を介して基板ステージＰＳＴ（Ｚステージ５１）の上面に接続されている。ここで、支持部材１３は平行平面板１４の複数の所定位置と基板ステージＰＳＴとを接続する棒部材により構成されている。図５（ａ）に示すように、基板Ｐを露光する際には、制御装置ＣＯＮＴは、第１供給装置１に接続している供給ノズル４より平行平面板１４と基板Ｐとの間に液体５０を供給するとともに第２回収装置２に接続している回収ノズル５より液体５０を回収しつつ、平行平面板１４及び液体５０を介してマスクＭのパターンの像を基板Ｐに露光する。そして、図５（ｂ）に示すように基板Ｐのエッジ領域Ｅに対してパターンの像を露光する際にも、基板Ｐより大きい平行平面板１４が基板Ｐと投影光学系ＰＬとの間に配置されているので、基板Ｐと平行平面板１４との間に液体５０を満たした状態でエッジ領域Ｅを露光することができる。
【００４３】
次に、図６を参照しながら本発明の第３実施形態について説明する。本実施形態の特徴的部分は、基板Ｐの周囲に基板Ｐ外側への液体５０の流出を抑えるカバー部材１５を設けた点である。
図６において、基板Ｐの周囲には支持部材９が設けられており、支持部材９の上端にはカバー部材１５が接続されている。カバー部材１５は、図７に示す平面図のように所定幅１５Ｄを有する輪帯状に形成されている。このカバー部材１５の幅１５Ｄは例えば投影光学系ＰＬの下面７の半径以上に設定されている。カバー部材１５は例えばガラス等の透明部材により形成されている。そして、図６（ａ）に示すように、カバー部材１５の上面は基板Ｐの上面より高く設定されているとともに、カバー部材１５と基板Ｐとは離間している。また、カバー部材１５の内側領域１５Ａと基板Ｐのエッジ領域Ｅとは水平方向において重複するように設定されている。すなわち、カバー部材１５の内径は基板Ｐの外径より小さく設定されている。一方、カバー部材１５の外径は基板Ｐより十分大きく設定されている。
【００４４】
基板Ｐの中央付近のショット領域を露光する際には、図６（ａ）に示すように投影光学系ＰＬと基板Ｐとの間に液体５０が満たされる。一方、基板Ｐのエッジ領域Ｅを露光する際には、図６（ｂ）に示すように液体５０はカバー部材１５及びこれを支持する支持部材９により外側への流出が抑えられる。特に、カバー部材１５の外径が基板Ｐより大きく設定されており、カバー部材１５の上面は基板Ｐの上面より高く設定されているので、エッジ領域Ｅを露光する際の液体５０の流出を確実に抑えることができる。
【００４５】
なお、本実施形態の基板Ｐとしては、半導体デバイス製造用の半導体ウエハのみならず、ディスプレイデバイス用のガラス基板や、薄膜磁気ヘッド用のセラミックウエハ、あるいは露光装置で用いられるマスクまたはレチクルの原版（合成石英、シリコンウエハ）等が適用される。
【００４６】
露光装置ＥＸとしては、マスクＭと基板Ｐとを同期移動してマスクＭのパターンを走査露光するステップ・アンド・スキャン方式の走査型露光装置（スキャニングステッパ）の他に、マスクＭと基板Ｐとを静止した状態でマスクＭのパターンを一括露光し、基板Ｐを順次ステップ移動させるステップ・アンド・リピート方式の投影露光装置（ステッパ）にも適用することができる。また、本発明は基板Ｐ上で少なくとも２つのパターンを部分的に重ねて転写するステップ・アンド・スティッチ方式の露光装置にも適用できる。
【００４７】
露光装置ＥＸの種類としては、基板Ｐに半導体素子パターンを露光する半導体素子製造用の露光装置に限られず、液晶表示素子製造用又はディスプレイ製造用の露光装置や、薄膜磁気ヘッド、撮像素子（ＣＣＤ）あるいはレチクル又はマスクなどを製造するための露光装置などにも広く適用できる。
【００４８】
また、本発明は、特開平１０−１６３０９９号公報、特開平１０−２１４７８３号公報、特表２０００−５０５９５８号公報などに開示されているツインステージ型の露光装置にも適用できる。
【００４９】
基板ステージＰＳＴやマスクステージＭＳＴにリニアモータ（ＵＳＰ５，６２３，８５３またはＵＳＰ５，５２８，１１８参照）を用いる場合は、エアベアリングを用いたエア浮上型およびローレンツ力またはリアクタンス力を用いた磁気浮上型のどちらを用いてもよい。また、各ステージＰＳＴ、ＭＳＴは、ガイドに沿って移動するタイプでもよく、ガイドを設けないガイドレスタイプであってもよい。
【００５０】
各ステージＰＳＴ、ＭＳＴの駆動機構としては、二次元に磁石を配置した磁石ユニットと、二次元にコイルを配置した電機子ユニットとを対向させ電磁力により各ステージＰＳＴ、ＭＳＴを駆動する平面モータを用いてもよい。この場合、磁石ユニットと電機子ユニットとのいずれか一方をステージＰＳＴ、ＭＳＴに接続し、磁石ユニットと電機子ユニットとの他方をステージＰＳＴ、ＭＳＴの移動面側に設ければよい。
【００５１】
基板ステージＰＳＴの移動により発生する反力は、投影光学系ＰＬに伝わらないように、特開平８−１６６４７５号公報（ＵＳＰ５，５２８，１１８）に記載されているように、フレーム部材を用いて機械的に床（大地）に逃がしてもよい。
マスクステージＭＳＴの移動により発生する反力は、投影光学系ＰＬに伝わらないように、特開平８−３３０２２４号公報（ＵＳ Ｓ／Ｎ ０８／４１６，５５８）に記載されているように、フレーム部材を用いて機械的に床（大地）に逃がしてもよい。
【００５２】
以上のように、本願実施形態の露光装置ＥＸは、本願特許請求の範囲に挙げられた各構成要素を含む各種サブシステムを、所定の機械的精度、電気的精度、光学的精度を保つように、組み立てることで製造される。これら各種精度を確保するために、この組み立ての前後には、各種光学系については光学的精度を達成するための調整、各種機械系については機械的精度を達成するための調整、各種電気系については電気的精度を達成するための調整が行われる。各種サブシステムから露光装置への組み立て工程は、各種サブシステム相互の、機械的接続、電気回路の配線接続、気圧回路の配管接続等が含まれる。この各種サブシステムから露光装置への組み立て工程の前に、各サブシステム個々の組み立て工程があることはいうまでもない。各種サブシステムの露光装置への組み立て工程が終了したら、総合調整が行われ、露光装置全体としての各種精度が確保される。なお、露光装置の製造は温度およびクリーン度等が管理されたクリーンルームで行うことが望ましい。
【００５３】
半導体デバイス等のマイクロデバイスは、図８に示すように、マイクロデバイスの機能・性能設計を行うステップ２０１、この設計ステップに基づいたマスク（レチクル）を製作するステップ２０２、デバイスの基材である基板を製造するステップ２０３、前述した実施形態の露光装置ＥＸによりマスクのパターンを基板に露光する露光処理ステップ２０４、デバイス組み立てステップ（ダイシング工程、ボンディング工程、パッケージ工程を含む）２０５、検査ステップ２０６等を経て製造される。
【００５４】
【発明の効果】
本発明によれば、液浸法により基板を露光する場合において、基板のエッジ領域を露光する際にも基板外側への液体の流出を抑えることができる。したがって、流出した液体による周辺装置の錆びの発生や露光処理環境の変化といった不都合の発生を抑えることができる。また、基板の中央領域とエッジ領域との双方に対して良好にパターンを転写することができるので、後工程のＣＭＰ処理において基板とＣＭＰ装置の研磨面との片当たりといった不都合の発生を防ぐことができる。したがって、所望の性能を有するデバイスを製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の露光方法に用いる露光装置の一実施形態を示す概略構成図である。
【図２】本発明の露光方法の第１実施形態を説明するための模式図である。
【図３】本発明の露光方法の変形例を説明するための模式図である。
【図４】本発明の露光方法の変形例を説明するための模式図である。
【図５】本発明の露光方法の第２実施形態を説明するための模式図である。
【図６】本発明の露光方法の第３実施形態を説明するための模式図である。
【図７】カバー部材を示す平面図である。
【図８】半導体デバイスの製造工程の一例を示すフローチャート図である。
【図９】従来の課題を説明するための模式図である。
【符号の説明】
８…透明板、１４…平行平面板（透明板、光学素子）、１５…カバー部材、
５０（５０Ａ、５０Ｂ）…液体、ＥＸ…露光装置、Ｍ…マスク、Ｐ…基板、
ＰＬ…投影光学系

Claims (10)

1. 投影光学系と基板との間の少なくとも一部を液体で満たし、前記液体と前記投影光学系とを介してパターンの像を前記基板上に投影することによって、前記基板を露光する露光方法において、
   前記基板と前記投影光学系との間に配置された透明板と、前記透明板と前記投影光学系との間に満たされた液体とを介して前記基板上にパターンの像を投影することを特徴とする露光方法。
2. 前記基板と前記透明板との間に液体が満たされていることを特徴とする請求項１記載の露光方法。
3. 前記透明板は前記基板より大きいことを特徴とする請求項１又は２記載の露光方法。
4. 投影光学系と基板との間の少なくとも一部を液体で満たし、前記液体と前記投影光学系とを介してパターンの像を前記基板上に投影することによって、前記基板を露光する露光方法において、
   前記基板と前記投影光学系との間に配置された、前記基板より大きい透明板と前記液体とを介して前記基板上にパターンの像を投影することを特徴とする露光方法。
5. 前記液体は、前記透明板と前記基板との間に満たされていることを特徴とする請求項４記載の露光方法。
6. 前記透明板は、前記投影光学系の先端の光学素子と兼用することを特徴とする請求項４又は５記載の露光方法。
7. 投影光学系と基板との間の少なくとも一部を液体で満たし、前記液体と前記投影光学系とを介してパターンの像を前記基板上に投影することによって、前記基板を露光する露光方法において、
   前記基板の周囲の少なくとも一部をカバー部材で覆い、前記基板の外側への前記液体の流出を抑えることを特徴とする露光方法。
8. 前記カバー部材は、前記基板より大きい透明部材であることを特徴とする請求項７記載の露光方法。
9. 前記カバー部材は所定幅の輪帯状に形成されていることを特徴とする請求項７記載の露光方法。
10. 請求項１〜請求項９のいずれか一項記載の露光方法を用いることを特徴とするデバイス製造方法。

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