JP2006229019A - 露光装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 高解像度で小型かつ経済的な露光装置を提供する。
【解決手段】 マスクのパターンを被露光体に投影する投影光学系を有し、前記被露光体の表面と、当該被露光体の表面に最も近い前記投影光学系の最終面との間に液体を満たし、前記投影光学系及び前記液体を介して前記被露光体を露光する露光装置であって、前記被露光体の表面と前記投影光学系の最終面との間に配置され、前記最終面を汚染から保護するための、パワーと持たない光学素子と、
前記光学素子を保持する保持手段と、前記保持手段を介して、前記液体を給水又は排水する機構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１

Description

本発明は、一般には露光装置に係り、特に、投影光学系の最終面と被露光体の表面とを液体に浸漬し、投影光学系及び液体を介して被露光体に露光するいわゆる液浸露光装置に関する。

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露光する投影露光装置は従来から使用されており、近年では、高解像度で小型かつ経済的な露光装置がますます要求されている。高解像度の要請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。この結果、プロセス定数ｋ_１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＝ｋ_１（λ／ＮＡ））を小さくしようとするものである。

液浸露光では、投影光学系の最終面とウェハの表面との間に局所的に液体を充填するローカルフィル方式が提案されている。ローカルフィル方式においては、不純物が液体に溶解して投影光学系の最終面を汚染して透過率など光学性能を劣化させるという問題がある。かかる不純物は、ウェハに塗布されたレジストや、ウェハを移動させる機構などによってもたらされる。そこで、投影光学系の最終面を汚染から保護するために、ウェハと投影光学系の最終面との間に平行平板を交換可能に配置することが従来から提案されている（例えば、特許文献１及び２を参照のこと）。かかる構成は、投影光学系（の最終光学素子）を交換する代わりに、汚染した平行平板を交換すればよいので保守が容易となり、経済的である。
国際公開第ＷＯ９９／４９５０４号パンフレット 特開２００４−２０５６９８号公報

しかし、特許文献１及び２は、平行平板を保持する保持機構と液体を給排水する給排水機構の構造の詳細について開示しておらず、実用的ではないという問題がある。例えば、露光装置の小型化の要請を満足しようとすると、給排水機構と前記保持機構とが干渉するおそれがある。特に、平行平板が交換された後はパワーを持たないように平行平板の姿勢（角度）調節をする必要があり、保持機構が姿勢調節機能を有して大型になることが予想される。従って、かかる点を考慮して露光装置の小型化の要請を満足しつつ、給排水機構と前記保持機構とが干渉しないように両者を配置する必要がある。また、投影光学系の最終面と平行平板の間（第１の層）と、平行平板と被露光体との間（第２の層）を別個の層として考えれば、第２の層の液体の方が汚染の進行が早い。このため、第２の層の汚染を基準に第１及び第２の層の液体を同時に給排水すれば、第１の層の液体の交換が必要以上に早くなり不経済であるばかりか、小型化の要請に反する場合もある。

そこで、本発明は、高解像度で小型かつ経済的な露光装置を提供することを例示的な目的とする。

本発明の一側面としての露光装置は、マスクのパターンを被露光体に投影する投影光学系を有し、前記被露光体の表面と、当該被露光体の表面に最も近い前記投影光学系の最終面との間に液体を満たし、前記投影光学系及び前記液体を介して前記被露光体を露光する露光装置であって、前記被露光体の表面と前記投影光学系の最終面との間に配置され、前記最終面を汚染から保護するための、パワーと持たない光学素子と、前記光学素子を保持する保持手段と、前記保持手段を介して、前記液体を給水又は排水する機構とを有することを特徴とする。

本発明の別の側面としての露光装置は、マスクのパターンを被露光体に投影する投影光学系を有し、前記被露光体の表面と、当該被露光体の表面に最も近い前記投影光学系の最終面との間に液体を満たし、前記投影光学系及び前記液体を介して前記被露光体を露光する露光装置であって、前記被露光体の表面と前記投影光学系の最終面との間に配置され、前記最終面を汚染から保護するための、パワーと持たない光学素子と、前記投影光学系の最終面と前記光学素子との間に配置される第１の液体と、前記光学素子と前記被露光体との間に配置される第２の液体との給水及び排水を独立して管理する給排水機構とを有することを特徴とする。

上述の露光装置を用いて被露光体を露光するステップと、前記露光された前記被露光体を現像するステップとを有するデバイス製造方法も本発明の別の側面を構成する。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、磁気センサー、薄膜磁気ヘッドなどを含む。

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。

本発明によれば、高解像度で小型かつ経済的な露光装置を提供することができる。

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、照明光学系１１０と、マスク（レチクル）１２０と、投影光学系１３０と、保持機構１４０と、ウェハ１５０と、液体供給回収機構１６０と、ステージ制御系と、保持制御系１７０とを有する。

このように、露光装置１００は、投影光学系１３０のウェハ１５０に最も近い（パワーを有する）最終光学素子１３２の最終面が部分的に又は全体的に液体Ｌに浸漬し、液体Ｌを介してマスク１２０に形成されたパターンをウェハ１５０に露光する液浸露光装置である。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（即ち、スキャナー）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。

照明光学系は、図示しない光源部からの露光光を利用してマスク１２０を照明する光学系である。光源部は、本実施例ではレーザーとビーム整形系とを含む。レーザーは、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Ｆ_２レーザーなどのパルスレーザーを適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。ビーム整形系は、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。

照明光学系１１０は、例えば、集光光学系と、オプティカルインテグレーターと、開口絞りと、集光レンズと、マスキングブレードと、結像レンズとを含む。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。集光光学系は、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に所望の形状で効率よく導入する。オプティカルインテグレーターはマスク１２０に照明される照明光を均一化し、ハエの目レンズ、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適用することができる。開口絞りは、投影光学系１３０の瞳に形成される有効光源とほぼ共役な位置に配置され、有効光源の形状を制御する。集光レンズはオプティカルインテグレーターの射出面近傍の２次光源から射出し、開口絞りを透過した複数の光束を集光し、マスキングブレードを均一にケーラー照明する。マスキングブレードは複数の可動遮光板より構成され、投影光学系１３０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の開口部を透過した光束をマスク１２０の照明光として使用する。結像レンズは、マスキングブレードの開口形状をマスク１２０に転写する。

マスク１２０は、その上に転写されるべきパターンが形成され、マスクステージ１２２に支持及び駆動される。マスク１２０から発せられた回折光は投影光学系１３０を通りウェハ１５０上に投影される。ウェハ１５０は、被露光体でありレジストがウェハ１５０上に塗布されている。マスク１２０とウェハ１５０とは光学的に共役の関係に配置される。露光装置１００はスキャナーであるため、マスク１２０とウェハ１５０を走査することによりマスク１２０のパターンをウェハ１５０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１２０とウェハ１５０とを静止させた状態で露光を行う。

マスクステージ１２２は、マスク１２０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１２２及び投影光学系１３０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１２２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１２２を駆動することでマスク１２０を移動することができる。

投影光学系１３０は、マスク１２０に形成されたパターンを経た回折光をウェハ１５０上に結像する機能を有する。本実施例では、投影光学系１３０は、ウェハ１５０に最も近いパワーを有する平凸レンズ１３２を有する。平凸レンズ１３２は下側の面１３２ａが平坦であるために、走査時に液体Ｌ１の乱流とそれによる気泡の混入を防止することができる。但し、後述するように、液体Ｌ１を密閉するなどして走査時の液体の振動を防止することができれば投影光学系１３０の最終光学素子のウェハ１５０に最も近い最終面１３２ａは平坦でなくてもよい。平凸レンズ１３２の最終面１３２ａには液体Ｌからの影響を保護するためにコーティングを施す。

平凸レンズ１３２とウェハ１５０との間には、平行平板１３４が設けられている。平行平板１３４は、平凸レンズ１３２の最終面を汚染から保護する機能を有する。即ち、平行平板１３４がないと、第１に、ウェハ１５０に塗布されたレジストからＰＡＧ剤や酸が液体Ｌに溶出し、平凸レンズ１３２の表面に汚染物質として付着し、投影光学系１３０の透過率低下などの光学性能劣化を引き起こすおそれがある。また、投影光学系１３０先端部の構造や、ウェハ１５０を保持、移動させるステージ１５２の構造に使用されている材料から液体Ｌに溶出する物質も同じく平凸レンズ１３２の最終面１３２ａに汚染物質として付着する可能性があること。更には、非露光時に最終面１３２ａが露光装置１００内の気体雰囲気中に暴露する場合、最終面１３２ａに付着した液体が蒸発して不純物濃度が上昇し、場合によっては不純物が析出する。この結果、投影光学系１６０の透過率低下などの光学性能劣化を引き起こすおそれがある。このような最終面１３２ａの汚染を防止するため、光学素子１３２を投影光学系１３０から着脱し、最終面１３２ａを洗浄後、再度投影光学系１３０内に戻して収差補正をする方法が考えられる。しかし、かかる方法よりも平行平板１３４を投影光学系１３０から離脱させて露光装置１００外部でその両面を洗浄し、再装填する方が、収差敏感度の観点から比較的容易に実施できる。

平行平板１３４は、後述する図３に示すように、円板形状を有し、また、図２に示すように、ウェハ１５０側の下面に段差１３４ａを有する。ここで、図２は、図１に示す平凸レンズ１３２とウェハ１５０付近の拡大断面図である。平行平板１３４によって投影光学系１３０を交換する代わりに、汚染した平行平板１３４を交換すればよいので保守が容易となり、経済的である。

平行平板１３４は、パワーを有しない光学素子であれば、これに限定されるものではない。例えば、平行平面形状を有する光学素子（例えば、フィルター）などである。平行平板１３４がパワーを有する光学素子に置換されると結局平凸レンズ１３２が露出しているのと同じことになるからである。平行平板１３４は、投影光学系１３０の鏡筒に結合されていてもよいし、結合されていなくてもよい。即ち、平行平板１３４は投影光学系１３０の一部であってもよいし、別個の部材であってもよい。但し、本出願で、「投影光学系の最終面」とは、投影光学系のパワーを有する光学素子のうち被露光体に最も近い光学素子の被露光体側の面をいう。

保持機構１４０は、平行平板１３４を交換可能に保持すると共に投影光学系１３０の光軸に対する姿勢（角度）調節を行う機能を有する。保持機構１４０は、図２及び図３に示すように、支持部１４１と、３つの支持部１４２と、３つの接触部１４３と、３つの圧電素子１４４と、基部１４５と、リング状の着脱部１４６と、管１４７と、固定部１４８とを有する。ここで、図３は、保持機構１４０の概略平面図である。

支持部１４１は、リング形状を有し、図２に示すように、一対の段差１４１ａ及び１４１ｂを有する。段差１４１ａは、平行平板１３４の段差１３４ａのウェハ１５０に対向する面を、段差１４１ａの投影光学系１３０側の面を介して支持する。段差１４１ｂは、接触部１４３ａ乃至１４３ｃとウェハ１５０側の面を介して支持する。各支持部１４２は、一端上面において接触部１４３を載置し、他端において圧電素子１４５に接続されている。この結果、支持部１４２は、投影光学系１３０の光軸方向に移動することができる。

接触部１４３は、本実施例では、円錐状に形成され、支持部１４１を１２０度間隔で３点支持する。３点支持によって支持部１４１の位置を固定する。圧電素子１４４は、一端が支持部１４２に固定され、他端が基部１４５に固定されている。圧電素子１４４は、図２における上下方向（投影光学系１３０の光軸方向）に変位可能に基部１４５に取り付けられている。圧電素子１４４の駆動は、後述する保持制御系によって制御される。本実施例では、支持部１４２の変位手段として圧電素子１４４を使用しているが、ソレノイドなど当業界で周知の他の手段を使用してもよい。

基部１４５は、圧電素子１４４及び着脱部１４６に固定され、着脱部１４６は、基部１４５を介して固定部１４８に着脱可能に固定され、電磁気的手段など当業界で周知の構成を使用することができる。管１４７は、支持部１４１と固定部１４８との間に設けられ、一対の垂直孔を有し、伸縮性を有する。固定部１４８は、投影光学系１３０の鏡筒又は露光装置１００の他の固定部に固定されるかその一部を構成し、２対の断面Ｌ字孔を有する。固定部１４８は平凸レンズ１３２と平行平板１３４との間に充填される液体Ｌ１を部分的に封止するように液体Ｌ１上に張り出している。固定部１４８は、平凸レンズ１３２を保持する機能も有する。

ウェハ１５０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１５０ではフォトレジストが基板上に塗布されている。ウェハ１５０はウェハチャックを介してウェハステージ１５２に支持される。ウェハステージ１５２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、ウェハステージ１５２はリニアモータを利用してＸＹＺ方向にウェハ１５０を移動する。

ステージ制御系は、マスクステージ１２２とウェハステージ１５２の移動を制御する制御系であり、ステージ制御装置１０４と、一対のレーザー干渉計１０６と、参照ミラー１２４及び１５４とを有する。参照ミラー１２４はマスクステージ１２２上に搭載され、参照ミラー１５４はウェハステージ１５２上に搭載されている。一対のレーザー干渉計１０６は、対応する参照ミラーと光学的に接続されている。

マスク１２０とウェハ１５０は、同期して走査され、マスクステージ１２２とウェハステージ１５２の二次元的な位置は、参照ミラー１２４及び１５４とレーザー干渉計１０６によってリアルタイムに計測される。この計測値に基づいて、ステージ制御装置１０４は、マスクステージ１２２やウェハステージ１５２の位置決めや同期制御を行い、両者は一定の速度比率で駆動される。ウェハステージ１５２には、ウェハ１５０の上下方向（鉛直方向）の位置や回転方向、傾き調整、変更或いは制御する駆動装置（図示せず）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１３０の焦点面にウェハ１５０上の露光領域が常に高精度に合致するようにウェハステージ１５２が制御される。ここで、ウェハ１５０上の面の位置（上下方向位置と傾き）は、不図示のフォーカスセンサによって計測され、ステージ制御装置１０４に提供される。

露光装置１００本体は、不図示の環境チャンバの中に設置されており、露光装置１００本体を取り巻く環境が所定の温度に維持される。マスクステージ１２２、ウェハステージ１５２、干渉計１０６を取り巻く空間や、投影光学系１３０を取り巻く空間には、更に個別に温度制御された空調空気が吹き込まれて、環境温度が更に高精度に維持される。

供給回収機構１６０は、液体Ｌを投影光学系１３０の最終面とウェハ１５０の間に供給・回収する機能を有する。ここで、液体Ｌは、平凸レンズ１３２と平行平板１３４との間に充填される液体Ｌ１と、平行平板１３４とウェハ１５０との間に充填される液体Ｌ２とを含む。液体Ｌ１と液体Ｌ２とは、同じであってもよいし、異なってもよい。液体Ｌ１の範囲は、平凸レンズ１３２、平行平板１３４、固定部１４８によって画定されており、液体Ｌ２の範囲は、平行平板１３４、支持部１４１、ウェハ１５０によって画定されている。

液体Ｌには、投影光学系１３０の最終面１３２ａが浸漬され、露光波長の透過率がよく、更に石英や蛍石などの光学素子材料とほぼ同程度の屈折率を有することが望まれる。また、液体Ｌは、投影光学系１３０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Ｌは、例えば、純水、純水、機能水、フッ化液（例えば、フルオロカーボン）、高屈折率材（例えば、ＭｇＯ、ＣａＯ、ＳｒＯ、ＢａＯなどのアルカリ土類酸化物）であり、ウェハ１５０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。

液体Ｌは、予め脱気装置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、常に液体中の溶存ガスを取り除きながら液体Ｌ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を流し、もう一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。

液体供給回収機構１６０は、液体Ｌ１用の液体供給回収機構と、液体Ｌ２用の液体供給回収機構とを有する。液体Ｌ１用の液体供給回収機構は、液浸制御装置１６１と、一対の液体供給装置１６２と、一対の供給ノズル１６３ａと、一対の供給管１６４ａと、一対の液体回収装置１６５と、一対の排水ノズル１６６ａと、一対の配水管１６７ａとを有する。液体Ｌ２用の液体供給回収機構は、液浸制御装置１６１と、一対の液体供給装置１６２と、一対の供給ノズル１６３ｂと、一対の供給管１６４ｂと、一対の液体回収装置１６５と、一対の排水ノズル１６６ｂと、一対の配水管１６７ｂとを有する。

液浸制御装置１６１は、液体供給装置１６２及び液体回収装置１６５を制御し、また、ステージ制御装置１０４とも交信する。液浸制御装置１６１は、ウェハステージ１５２の現在位置、速度、加速度、目標位置、移動方向といった情報をステージ制御装置１０４から受けて、これらの情報に基づいて、液浸の開始や中止、流量等の制御指令を液体供給装置１６２や液体回収装置１６５に与える。

なお、露光中に液体Ｌの給排水動作中に乱流が発生して平行平板１３４に不要な圧力を与え、平行平板１３４の面形状を歪ませるおそれがある場合には、例えば、平行平板１３４と平凸レンズ１３２との間の液体Ｌ１に圧力センサーを設置し、液浸制御装置１６１は、圧力センサーの検出結果に基づいて液体供給装置１６２や液体回収装置１６５の給排水量の制御を行ってもよい。

液体供給装置１６２は液体Ｌを供給する機能を有し、液体回収装置１６５は液体Ｌを回収する機能を有する。液体供給装置１６２及び液体回収装置１６５は、液体Ｌ１及びＬ２別に別個の装置に分割されていてもよい。液体供給装置１６２は、例えば、液体Ｌを貯めるタンク、液体Ｌを送り出す圧送装置、液体Ｌの供給流量の制御を行う流量制御装置を含む。液体供給装置１６２は、更に、液体Ｌ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。液体回収装置１６５は、例えば、回収した液体Ｌを一時的に貯めるタンク、液体Ｌを吸い取る吸引装置、液体の回収流量を制御するための流量制御装置を含む。

液体Ｌ１と液体Ｌ２を比較すると液体Ｌ２の方がウェハ１５０のレジストに晒されて汚染の進行が早いために液体Ｌ２を液体Ｌ１よりも頻繁に交換したい需要がある場合もある。この場合、液体供給装置１６２及び液体回収装置１６５は、液体Ｌ２の給排水量を液体Ｌ１のそれよりも大きくすることができる。このように、液体Ｌ１と液体Ｌ２の給排水を独立に制御することによって、例えば、液体Ｌ２の交換頻度に合わせて液体Ｌ１を同時に交換するよりも経済性が向上する。また、液体Ｌ１用のノズルを液体Ｌ２用のノズルよりも小さくすることができるため、装置の小型化にも貢献する。

その場合、液体Ｌ１と液体Ｌ２に略同様の屈折率の材料を使用しつつ、液体Ｌ１に液体Ｌ２よりも高価であるが特性がよい材料（上述のアルカリ土類酸化物）を使用してもよい。

また、液体Ｌ１が汚染されるおそれが低ければ、液体Ｌ１を露光中の一定時間は密閉する構造をとってもよい。液体Ｌ１の循環がなくなれば、最終面１３２ａを平坦にせずに通常のレンズを使用しても液体Ｌ１中に乱流が発生したり、それにより気泡が混入したりすることはなくなる。

供給ノズル１６３ａは供給管１６４ａと液体Ｌ１の液面に接続され、供給ノズル１６３ｂは供給管１６４ｂと液体Ｌ２の液面に接続され、供給管１６４ａ及び１６４ｂは、液体供給装置１６２に接続される。排水ノズル１６６ａは排水管１６７ａと液体Ｌ１の液面に接続され、排水ノズル１６６ｂは排水管１６７ｂと液体Ｌ２の液面に接続され、排水管１６４ａ及び１６４ｂは、液体回収装置１６５に接続される。供給ノズル１６３ａ、１６３ｂと排水ノズル１６６ａ、１６６ｂは、固定部１４８内の貫通孔内に配設される。

供給ノズル１６３ａと排水ノズル１６６ａは、平凸レンズ１３２の外周を取り囲むように円周上に配置されている。給水ノズル１６３ａは排水ノズル１６６ａの内側に配置されている。給水ノズル１６３ａや排水ノズル１６６ａのノズル口は単なる開口でもよいが、液体Ｌ１の給水量や排水量の場所によるムラを少なくして液ダレを防止するために微小孔を複数有する多孔板や繊維状や粉状の金属材料又は無機材料を焼結した多孔質体が好適である。これらに使用される材料には液体Ｌ１への溶出を考慮してステンレス、ニッケル、アルミナ、石英ガラスを使用することができる。

供給ノズル１６３ｂと排水ノズル１６６ｂは、伸縮性を有する管１４７と支持部１４１を介して液体Ｌ２を給排水する。供給ノズル１６３ａと排水ノズル１６６ａと同様に、給水ノズル１６３ｂは排水ノズル１６６ｂの内側に配置され、平行平板１３４とウェハ１５０の間に露光領域を含む必要最小範囲内の局所領域に液体Ｌ２を供給している。本実施例では、このように、供給ノズル１６３ｂと排水ノズル１６６ｂが支持部１４１を貫通しているので平行平板１３４を含めた投影光学系１３０、ひいては露光装置１００の小型化を図ることができる。

保持制御系１７０は、保持機構１４０の圧電素子１４５の駆動を制御することによって平行平板１３４の角度調節を行う機能を有する。平行平板１３４が汚染すると、保持機構１４０の支持部１４１から着脱部１４６までを固定部１４８から取り外し、平行平板１３４の表面を洗浄した後、元の位置に復帰する。この時、戻された平行平板１３４が元の位置に対してずれていると平行平板１３４を含む投影光学系１３０の収差、特に、非点収差が変化し、露光性能に重大な影響を与えることになる。そこで、保持制御系１７０は、平行平板１３４を含む投影光学系１３０の収差を測定して、かかる測定結果によって圧電素子１４５を制御し、この結果平行平板１３４の角度調節を行う。

保持制御系１７０は、制御部１７１と、収差測定部１７２と、ＴＴＬフォーカス測定部１７４と、反射体１７６と、フォーカス測定マーク１７８とを有する。制御部１７１は、圧電素子１４４に通電される電圧を制御する。収差測定部１７２は、ＴＴＬフォーカス計測系１７４の計測結果に基づいて投影光学系１３０の非点収差を計測する。ＴＴＬフォーカス測定部１７４は、投影光学系１３０のベストフォーカス面を検出する。反射体１７６は、ウェハステージ１５２上にウェハ１５０の表面と同じ位置に反射面を有する。制御部１７１は、圧電素子１４４と収差測定部１７２に接続されており、収差測定部１７２によって計算された非点収差量に応じて圧電素子１４４を駆動し、これにより投影光学系１３０の非点収差量を修正する。フォーカス測定マーク１７８は、マスク１２０上に形成されるか、マスク面と同一面に形成される。図４に示すように、マーク１７８は、横方向に平行な３つの要素からなるＣｒパターン１７８ａと、縦方向に平行な３つの要素からなるＣｒパターン１７８ｂとを含む。ここで、図４は、マーク１７８の概略平面図である。かかる直交方向に整列する一対のパターン１７８ａ及び１７８ｂによって投影光学系１３０の２次元的な収差情報を得ることができる。

ＴＴＬフォーカス測定系１７４又はマスク１２０が移動することでＴＴＬフォーカス測定部１７４で計測可能な範囲にあるマーク１７８の結像位置に反射体１７６を移動させ、ウェハステージ１５２を水平方向に移動させる。これにより、図５（a）に示すように、反射面位置がベストフォーカス付近では反射体１７６で反射した光束がマーク１７８の透過部を透過する量が多く、図５（b）に示すように、反射面位置がベストフォーカス位置にないとマーク１７８のＣｒパターンによって反射光束が遮蔽されるため透過光量が減少する。ここで、図５（b）は、ベストフォーカスにない状態での非点収差測定の様子を示しており、図５（ｂ）は、ベストフォーカスにある状態での非点収差測定の様子を示している。このような測定をパターン１７８ａ及び１７８ｂについて行い、それぞれのパターンに対するベストフォーカス位置の差を収差測定部１７２で計算することで投影光学系１３０の非点収差を計算する。計測された非点収差に応じて制御部１７１が圧電素子１４４を駆動し、平行平板１３４の角度を修正する。

なお、本実施例は１枚の平行平板１３４を使用したが、平行平板表面を洗浄後、再設置に生ずる投影光学系１３０の光学性能の非点収差補正だけでなくコマ収差補正を目的として２枚の平行平板１３４を用いてもよい。

露光において、光源部から発せられた光束は照明光学系１１０に入射し、照明光学系１１０はマスク１２０を均一に照明する。マスク１２０を通過した光束は投影光学系１３０によって、ウェハ１５０上に所定倍率で縮小投影される。露光装置１００はスキャナーであるので投影光学系１３０は固定してマスク１２０とウェハ１５０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１５２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１５０上に多数のショットを露光転写する。

投影光学系１３０のウェハ１５０への最終面は空気よりも屈折率の高い液体Ｌに浸漬されているので、投影光学系１３０のＮＡは高くなり、ウェハ１５０に形成される解像度も微細になる。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。

平行平板１３４が汚染すれば交換する。露光を停止し、ウェハ１５０を退避させて液体Ｌを回収する。次に、ノズル１６３ｂと１６６ｂを支持部１４１と分離させながら着脱部１４６を固定部１４８から分離することによって支持部１４１から着脱部１４６までを平行平板１３４と共に分離する。平行平板１３４を洗浄後に再び支持部１４１に取り付けて逆の手順によって支持部１４１から着脱部１４６までを平行平板１３４と共に露光装置１００に取り付ける。平行平板１３４によって平凸レンズ１３２は汚染から保護され、交換頻度が減少するので保守性、経済性が向上する。

液浸露光においても投影光学系１３０のＮＡを拡大し、より解像力を向上させる傾向がある。また、投影光学系１３０に用いられる各レンズの直径や投影光学系１３０の全長を小型化するために液浸層の間隔がより狭くなっていく。しかし、本実施例では、ノズル１６３ｂと１６６ｂを支持部１４１と一体化しているので省スペース化を図ることができ、投影光学系１３０先端のレンズ保持構造と平行平板１３４の保持構造に空間的余裕が少なくなっても、液体供給回収機構１６０を容易に設置することができる。

また、液体Ｌ１と液体Ｌ２を独立に給排水制御しているので経済性の向上を図ることができ、また、液体Ｌ１用の給排水系を液体Ｌ２用の給排水系よりも小型にすることができるので、露光装置１００の小型化を図ることもできる。

次に、図６及び図７を参照して、露光装置１００を利用したデバイス製造方法の実施例を説明する。図６は、半導体デバイス（ＩＣやＬＳＩ等の半導体チップ、あるいは液晶パネルやＣＣＤ等）の製造を説明するためのフローチャートである。ステップ１（回路設計）では、半導体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。一方、ステップ３（ウェハ製造）では、シリコン等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、上記用意したマスクとウェハを用いて、リソグラフィ技術によってウェハ上に実際の回路を形成する。次のステップ５（組み立て）は後工程と呼ばれ、ステップ４によって作製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で作製された半導体デバイスの動作確認テスト、耐久性テスト等の検査を行う。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。

図７は、図６のステップ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等によって形成する。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）ではウェハに感光材を塗布する。ステップ１６（露光）では、露光装置１００によってマスク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。本実施例の製造方法を用いれば、従来は製造が難しかった高解像度のデバイス（半導体素子、ＬＣＤ素子、撮像素子（ＣＣＤなど）、薄膜磁気ヘッドなど）を経済性及び生産性よく製造することができる。また、このように、露光装置１００を使用するデバイス製造方法、並びに結果物（中間、最終生成物）としてのデバイスも本発明の一側面を構成する。

以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明はこれらの実施形態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。

本発明の露光装置の概略ブロック図である。 図１に示す露光装置の液体供給回収機構近傍の概略拡大断面図である。 図１に示す露光装置の保持機構の概略平面図である。 図１に示す露光装置の保持制御系に使用されるパターンの概略平面図である。 図５（ａ）及び図５（ｂ）は、図１に示す露光装置の保持制御系の動作を説明するための概略断面図である。 本発明の露光装置を有するデバイス製造方法を説明するためのフローチャートである。 図６に示すステップ４の詳細なフローチャートである。

符号の説明

１００ 露光装置
１３０ 投影光学系
１３２ 最終光学素子
１３４ 平行平板
１４０ 保持機構
１４１ 支持部
１５０ ウェハ
１６０ 液体供給回収機構
１６３ａ、１６３ｂ 供給ノズル
１６６ａ、１６６ｂ 排水ノズル

Claims (12)

1. マスクのパターンを被露光体に投影する投影光学系を有し、前記被露光体の表面と、当該被露光体の表面に最も近い前記投影光学系の最終面との間に液体を満たし、前記投影光学系及び前記液体を介して前記被露光体を露光する露光装置であって、
   前記被露光体の表面と前記投影光学系の最終面との間に配置され、パワーを持たない光学素子と、
   前記光学素子を保持する保持手段と、
   前記保持手段を介して、前記液体を給水又は排水する機構とを有することを特徴とする露光装置。
2. 前記保持手段は、
   前記光学素子の縁部を支持する第１の支持部と、
   前記第１の支持部の姿勢を変更可能に支持する第２の支持部と、
   当該第１の支持部と前記機構は接続することを特徴とする請求項１記載の露光装置。
3. マスクのパターンを被露光体に投影する投影光学系を有し、前記被露光体の表面と、当該被露光体の表面に最も近い前記投影光学系の最終面との間に液体を満たし、前記投影光学系及び前記液体を介して前記被露光体を露光する露光装置であって、
   前記被露光体の表面と前記投影光学系の最終面との間に配置され、パワーを持たない光学素子と、
   前記投影光学系の最終面と前記光学素子との間に配置される第１の液体と、前記光学素子と前記被露光体との間に配置される第２の液体との給水及び排水を独立して管理する給排水機構とを有することを特徴とする露光装置。
4. 前記第１及び第２の液体は同じか若しくは異なることを特徴とする請求項３記載の露光装置。
5. 前記露光装置は前記光学素子を保持する保持手段を更に有し、
   前記給排水機構は、前記第１の液体を給水又は排水する第１の機構と、前記第２の液体を給水又は排水する第２の機構とを有し、
   前記第２の機構は前記保持手段を介して前記第２の液体を給水又は排水することを有することを特徴とする請求項３記載の露光装置。
6. 前記給排水機構は、前記被露光体の露光中に、前記第１の液体を密閉し、前記第２の液体を連続的に給水及び排水することを特徴とする請求項３記載の露光装置。
7. 前記光学素子は平行平面形状を有す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。
8. 前記光学素子は、平行平板又はフィルターであることを特徴とする請求項７記載の露光装置。
9. 前記保持手段は、前記光学素子を交換可能に保持すると共に前記光学素子の、前記投影光学系の光軸に対する角度を調節することを特徴とする請求項１又は５記載の露光装置。
10. 前記光学素子に起因する収差を測定する測定部と、
    当該測定部が測定した収差に基づいて前記保持手段による前記光学素子の角度調節を制御する制御部とを有することを特徴とする請求項９記載の露光装置。
11. 前記保持手段は前記投影光学系に対して着脱可能に取り付けられていることを特徴とする請求項１又は５記載の露光装置。
12. 請求項１乃至１１のうちいずれか一項記載の露光装置を用いて被露光体を露光するステップと、
    前記露光された被露光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。