JP2006237291A - 露光装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 投影光学系の最終レンズの汚染を防止すると共に、投影光学系の最終レンズと被処理体との間に常に安定して液体を保持し、優れた結像性能を実現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の像を被処理体に投影する投影光学系と、前記投影光学系の最も前記被処理体側の最終面と前記被処理体との間に配置された平板部材と、前記平板部材を、少なくとも前記投影光学系の光軸に垂直な方向に駆動可能に保持する保持機構とを有し、前記最終面と前記平板部材との間を満たす第１の液体、前記平行部材、及び前記平板部材と前記被処理体との間を満たす第２の液体を介して、前記被処理体を露光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、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に関する。本発明は、投影光学系の最終面と被処理体の表面を液体で浸漬して、かかる液体を介して被処理体を露光する、所謂、液浸型の露光装置に好適である。

フォトリソグラフィー（焼き付け）技術を用いて半導体メモリや論理回路などの微細な半導体素子又は液晶表示素子を製造する際に、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縮小投影露光装置が従来から使用されている。

縮小投影露光装置で転写できる最小の寸法（解像度）は、露光に用いる光の波長に比例し、投影光学系の開口数（ＮＡ）に反比例する。従って、波長を短くすればするほど、及び、ＮＡを上げれば上げるほど、解像度はよくなる。このため、近年の半導体素子の微細化への要求に伴い露光光の短波長化が進められ、ＫｒＦエキシマレーザー（波長約２４８ｎｍ）からＡｒＦエキシマレーザー（波長約１９３ｎｍ）と用いられる紫外線の波長は短くなってきた。現在は、次の光源としてＦ_２レーザー（波長約１５７ｎｍ）や極端紫外線（ＥＵＶ：Ｅｘｔｒｅｍｅ ｕｌｔｒａｖｉｏｌｅｔ）光の実現に向けて開発が進められている。しかし、短波長化が進むとその波長に対して透明な（即ち、その波長の光を透過する）硝材を開発及び製造することが難しくなるため、光学系の高コスト化を招き、近年の露光装置は高額になる傾向がある。

このような中で、ＡｒＦエキシマレーザーなどの光源を用いながら、更に解像度を向上させる技術として、液浸露光が注目されている（特許文献１乃至４参照。）。液浸露光とは、投影光学系の最終面とウェハの像面との間を液体で満たす（即ち、投影光学系のウェハ側の媒質を液体にする）ことで露光光の実効波長を短波長化し、投影光学系のＮＡを見掛け上大きくして解像度の向上を図るものである。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。

液浸露光において、投影光学系の最終面とウェハ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及び２は、投影光学系の最終面の近傍にノズルを設け、かかるノズルから液体を投影光学系の最終面とウェハとの間に供給する。また、特許文献３は、投影光学系の最終面とウェハ全体を液体に浸す。

一方、露光装置には、露光領域の一層の拡大も要求されている。かかる要求を達成するために、略正方形状の露光領域をウェハに縮小して一括投影露光するステップ・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）から、露光領域を矩形のスリット形状としてレチクルとウェハを相対的に走査し大画面を露光するステップ・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）が主流になっている。

図１０は、ステップ・アンド・スキャン方式の露光装置における露光順序を示す概略平面図である。図１０において、ＷＣはウェハＷの外周部を、ＣＬは投影光学系の最終面（即ち、最もウェハ側のレンズ（以下、「最終レンズ」と称する。））を示す。一般に、ステップ・アンド・スキャン方式の露光装置では、露光光はスリット形状であり、上述したように、投影光学系によってウェハＷ上に形成される露光領域ＳＬもスリット形状である。

ウェハＷは、複数の露光ショットＳ１、Ｓ２、Ｓ３、Ｓ４、・・・、ＳＸなどに分割されており、露光順序ＥＪに従って露光ショットＳ１から露光が開始され、最終の露光ショットＳＸで露光が終了する。投影光学系とウェハＷを駆動パターンＤＰに従って相対的に移動させることによって、各露光ショットが順次露光される。
特開昭６３−４９８９３号公報 国際公開第９９／４９５０４号パンフレット 特開平６−１２４８７３号公報 特開平１０−２２８６６１号公報

しかしながら、液浸型露光装置は、以下のような２つの問題を有する。

第１の問題は、ウェハ上のレジストの成分が液体に溶出し、投影光学系の最終レンズを汚染することである。投影光学系の最終レンズが汚染されると、露光光が散乱し結像性能に影響を及ぼしたり、透過率が低下してスループットの低下を招いたりする。第１の問題を防止するために、液体に成分が溶出しにくいレジストを用いているが、それでも最終レンズが汚染される場合がある。このような場合、多くの時間とコストをかけて最終レンズを交換しなければならないため、最終レンズを保護する有効な手段が望まれている。なお、特許文献４には、投影光学系の最終レンズとウェハとの間に透明体を配置し、かかる透明体の両面を液浸する露光装置が提案されており、第１の問題を解決する可能性がある。しかし、特許文献４は、ウェハと同等又はそれ以上の大きさの透明体を必要とする。従って、特許文献４は、最大で直径３００ｍｍの大きさのウェハを露光する近年の露光装置に、実質的なコストを考えると適用することは困難である。

第２の問題は、液体を常に投影光学系の最終レンズとウェハとの間に維持することが困難であるということである。ステップ・アンド・スキャン方式の液浸型露光装置では、スループットの向上のためにウェハを数百ｍｍ／ｓの速度で高速に駆動する必要があり、また、同期走査のためにウェハを往復駆動する必要があり、投影光学系の最終レンズとウェハの相対速度変化は非常に大きくなる。その結果、投影光学系の最終レンズとウェハとの間に液体を維持することができなくなり、空気が入り込んでしまうことがある。

特に、ウェハの外周部ＷＣを露光する際には、図１１に示すように、投影光学系の最終レンズＣＬがウェハの外周部ＷＣからはみ出した状態となるため、液体の維持が非常に困難である。図１１は、図１０に示す露光エリアＳＬの近傍の拡大平面図である。図１１を参照するに、ウェハＷの外周部ＷＣに配置された露光ショットＳ１が露光中であり、投影光学系の最終レンズＣＬがウェハＷの外周部ＷＣからはみ出している。

そこで、本発明は、投影光学系の最終レンズの汚染を防止すると共に、投影光学系の最終レンズと被処理体との間に常に安定して液体を保持し、優れた結像性能を実現する露光装置及び方法を提供する。

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の像を被処理体に投影する投影光学系と、前記投影光学系の最も前記被処理体側の最終面と前記被処理体との間に配置された平板部材と、前記平板部材を、少なくとも前記投影光学系の光軸に垂直な方向に駆動可能に保持する保持機構とを有し、前記最終面と前記平板部材との間を満たす第１の液体、前記平行部材、及び前記平板部材と前記被処理体との間を満たす第２の液体を介して、前記被処理体を露光することを特徴とする。

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の像を被処理体に投影する投影光学系と、前記投影光学系の最も前記被処理体側の最終面と前記被処理体との間に配置された平板部材と、前記平板部材を少なくとも前記投影光学系の光軸に垂直な方向に駆動可能に保持する保持機構とを有し、前記最終面と前記平板部材との間を満たす第１の液体、前記平板部材、及び前記平板部材と前記被処理体との間を満たす第２の液体を介して、前記被処理体を露光する露光装置を用いた露光方法であって、前記被処理体の１つの露光ショットを露光する間において、前記最終面が前記平板部材からはみ出さないように制御するステップとを有することを特徴とする。

本発明の更に別の側面としての露光方法は、レチクルのパターンの像を被処理体に投影する投影光学系と、前記投影光学系の最も前記被処理体側の最終面と前記被処理体との間に配置された平板部材と、前記平板部材を少なくとも前記投影光学系の光軸に垂直な方向に駆動可能に保持する保持機構とを有し、前記最終面と前記平板部材との間を満たす第１の液体、前記平行部材、及び前記平板部材と前記被処理体との間を満たす第２の液体を介して、前記被処理体を露光する露光装置を用いた露光方法であって、前記平板部材と前記被処理体との相対速度を、前記最終面と前記被処理体との相対速度よりも小さく保つステップを有することを特徴とする。

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、露光され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。

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、投影光学系の最終レンズと被処理体との間に安定して液体を保持することの可能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、本発明の一側面としての露光装置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。図２は、投影光学系３０の最終部３２の近傍の拡大断面図である。

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（最終レンズ）３４と被処理体４０との間に供給される液体ＦＬ１及びＦＬ２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・スキャン方式で被処理体４０に露光する液浸型の露光装置である。

露光装置１は、図１及び図２に示すように、照明装置１０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、プレート５０と、第１の液体供給回収機構６０Ａ及び６０Ｂと、第２の液体供給回収機構７０Ａ及び７０Ｂと、保持機構８０と、制御部９０とを有する。

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、図示しない照明光学系とを有する。

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Ｆ_２レーザーを使用してもよい。

照明光学系は、図示しない光源部からの光ＬＴでレチクル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、結像光学系の順で配列する等である。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、回折素子、マイクロレンズアレイに置換される場合もある。

レチクル２０は、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のパターンからの回折光は、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、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。

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、Ｙ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を移動させることができる。

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上に結像し、最終部３２を含む。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）等を使用することができる。

投影光学系３０は、光学特性を調整することができるように、少なくとも１つのレンズ群を駆動可能に構成されている。また、後述するプレート５０と液体ＦＬ１との境界及びプレート５０と液体ＦＬ２との境界で光ＬＴが屈折した場合、球面収差の原因となるため、投影光学系３０は、球面収差を補正するように構成することが必要である。

最終部３２は、投影光学系３０の一部を構成し、最終レンズ３４と、最終レンズ３４とを取り囲む鏡筒３６とを有する。最終部３２の下面、即ち、被処理体４０と対向する投影光学系３０の最終面（最終レンズ３４）は、円形形状の平面である。

被処理体４０は、図示しない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４５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、液晶基板用のガラスプレート、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。

ウェハステージ４５は、図示しないウェハチャックを介して被処理体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、例えば、ダンパを介して床等の上に支持されるステージ定盤ＳＢ上に設けられ、レチクルステージ２５及び投影光学系３０は、例えば、床等に載置されたベースフレーム上にダンパを介して支持される図示しない鏡筒定盤上に設けられる。

プレート５０は、投影光学系３０（最終部３２）と被処理体４０との間に配置される。プレート５０は、照明装置１０からの光（即ち、露光波長の光）ＬＴを透過する平板部材であり、例えば、投影光学系３０を構成するレンズと同じ材質を使用することができる。プレート５０は、投影光学系３０の最終部３２の下面よりも大きく、且つ、被処理体４０よりも小さい寸法を有する。プレート５０は、少なくともＹ軸方向（投影光学系３０の光軸に垂直な方向）に自由度を有するように、後述する保持機構８０に保持される。具体的には、プレート５０は、図示しないガイドに沿って、所定の可動範囲内でＹ軸方向に移動することができるように、保持機構８０に保持される。

第１の液体供給回収機構６０Ａ及び６０Ｂは、供給回収管６２Ａ及び６２Ｂ、及び、供給回収管６２Ａ及び６２Ｂの先端部に形成されたノズル６４Ａ及び６４Ｂを介して、投影光学系３０とプレート５０との間に液体ＦＬ１を供給する。換言すれば、第１の液体供給回収機構６０Ａ及び６０Ｂは、ノズル６４Ａ及び６４Ｂを介して液体ＦＬ１を供給し、プレート５０の上面（投影光学系３０側）に液体ＦＬ１の液膜を形成する。また、第１の液体供給回収機構６０Ａ及び６０Ｂは、投影光学系３０とプレート５０との間に供給した液体ＦＬ１を回収する。

第２の液体供給回収機構７０Ａ及び７０Ｂは、供給回収管７２Ａ及び７２Ｂ、及び、供給回収管７２Ａ及び７２Ｂの先端部に形成されたノズル７４Ａ及び７４Ｂを介して、被処理体４０とプレート５０との間に液体ＦＬ２を供給する。換言すれば、第２の液体供給回収機構７０Ａ及び７０Ｂは、ノズル７４Ａ及び７４Ｂを介して液体ＦＬ２を供給し、プレート５０の下面（被処理体４０側）に液体ＦＬ２の液膜を形成する。また、第２の液体供給回収機構７０Ａ及び７０Ｂは、被処理体４０とプレート５０との間に供給した液体ＦＬ２を回収する。

ノズル７４Ａ及び７４Ｂは、通常、プレート５０の外周近傍に配置されているが、図３に示すように、プレート５０が被処理体４０の外周上にある場合、例えば、ノズル７４Ａ（ノズル７４Ｂも同様）は、必要に応じてプレート５０の下にもぐり込むようにプレート５０の外周近傍まで移動する。同様に、ノズル６４Ａ及び６４Ｂは、通常、投影光学系３０の最終レンズ３６の外周近傍に配置されているが、投影光学系３０の最終レンズ３６がプレート５０の外周上にある場合、ノズル６４Ａ及び６４Ｂは、必要に応じて最終レンズ３６の下にもぐり込むようにプレート５０の外周近傍まで移動する。ここで、図３は、第２の液体供給回収機構７０Ａのノズル７４Ａの構成を示す概略断面図である。

本実施形態では、液体ＦＬ１及び液体ＦＬ２のそれぞれに対して、２つの液体供給回収機構、供給回収管及びノズルが設けられている。しかし、実際には、被処理体４０及びプレート５０は、ＸＹ平面上であらゆる方向に移動する。従って、被処理体４０及びプレート５０のあらゆる方向の移動に対応して液体ＦＬ１及び液体ＦＬ２を安定して保持するために、更に複数の液体供給回収機構、供給回収管及びノズルを設けることが好ましい。

第１の液体供給回収機構６０Ａ及び６０Ｂ、及び、第２の液体供給回収機構７０Ａ及び７０Ｂは、液体ＦＬ１及びＦＬ２とそれぞれの上下の部材の相対速度に応じて液体ＦＬ１及びＦＬ２の供給及び回収の速度（量）を調整する。例えば、液体ＦＬ２に関しては、液体ＬＦ２の下の部材、即ち、被処理体４０が＋Ｙ方向に移動する場合、第２の液体供給回収機構７０Ａが供給回収管７２Ａ及びノズル７４Ａを介して液体ＦＬ２を供給し、第２の液体供給回収機構７０Ｂが供給回収管７２Ｂ及びノズル７４Ｂを介して液体ＦＬ２を回収する。第２の液体供給回収機構７０Ａ及び７０Ｂは、被処理体４０の走査速度（移動速度）が速いほど液体ＦＬ２の供給及び回収の速度が速くなるように、後述する制御部９０に制御される。被処理体４０が−Ｙ方向に移動する場合、第２の液体供給回収機構７０Ｂが液体ＦＬ２を供給し、第２の液体供給回収機構７０Ａが液体ＦＬ２を回収すればよい。これにより、液体ＦＬ２の液膜は、被処理体４０とプレート５０との間に維持される。

液体ＦＬ１に関しても同様に、制御部９０を介して、第１の液体供給回収機構６０Ａ及び６０Ｂの液体ＦＬ１の供給及び回収を制御することにより、投影光学系３０の最終レンズ３４とプレート５０との間に液体ＦＬ１の液膜を維持することができる。

本実施形態では、第１の液体供給回収機構６０Ａ及び６０Ｂと第２の液体供給回収機構７０Ａ及び７０Ｂが、液体ＦＬ１及びＦＬ２を供給する機能と回収する機能を兼ねているが、供給と回収の機能とを独立させてもよい。

液体ＦＬ１及びＦＬ２は、本実施形態では、共に純水を使用しているが、同じ液体を使用する必要はなく、必要に応じて屈折率や粘度などの性質の異なる液体を使用してもよい。但し、液体ＦＬ２は、被処理体４０のフォトレジストに影響を与えないように純水を使用することが望ましい。一方、液体ＦＬ１には、そのような制限はなく、純水よりも屈折率が高いオイルなどを使用してもよい。なお、使用する液体ＦＬ１及びＦＬ２の屈折率に応じて投影光学系３０の設計（光学特性）を調整する必要がある。また、複数の異なる屈折率の液体を入れ替えて使用するのであれば、液体ＦＬ１及びＦＬ２の屈折率の変化に応じて投影光学系３０のレンズ群の一部を駆動して光学特性を調整し、液体ＦＬ１及びＦＬ２の屈折率の変化に対応させなければならない。投影光学系３０の光学特性を液体ＦＬ１及びＦＬ２の屈折率の変化に対応させる方法としては、液体ＦＬ１及びＦＬ２の厚さを変化させる（即ち、プレート５０をＺ軸方向に移動させる）方法や材質や厚さの異なるプレート５０に換える方法などが考えられる。

保持機構８０は、少なくともＹ軸方向に自由度を有するように、プレート５０を保持する。換言すれば、保持機構８０は、プレート５０を保持すると共に、プレート５０をＹ軸方向に駆動する。保持機構８０は、図２に示すように、アーム８１ａ及び８１ｂと、アクチュエータ８２ａ及び８２ｂと、フレーム８３ａ及び８３ｂと、調整機構８４ａ及び８４ｂと、リニアエンコーダ８５とを有する。

アーム８１ａ及び８１ｂは、プレート５０を保持し、それぞれアクチュエータ８２ａ及び８２ｂによってＹ軸方向に駆動される。なお、アーム８１ａ及び８１ｂは、プレート５０を着脱可能に保持することができ、例えば、プレート５０が汚染された場合には、プレート５０を交換することができる。

フレーム８３ａ及び８３ｂは、それぞれアクチュエータ８２ａ及び８２ｂを支持し、投影光学系３０と共通する図示しないフレームに接続されている。調整機構８４ａ及び８４ｂは、それぞれフレーム８３ａ及び８３ｂの長さを調整する機能を有し、プレート５０のＺ軸方向の位置を調整する。

リニアエンコーダ８５は、アーム８１ａの変位、即ち、プレート５０のＹ軸方向の変位を計測し、計測結果を後述する制御部９０に送信する。

制御部９０は、図示しないＣＰＵ、メモリ９２を有し、露光装置１の動作を制御する。制御部９０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）、第１の液体供給回収機構６０Ａ及び６０Ｂ、第２の液体供給回収機構７０Ａ及び７０Ｂ及び保持機構８０と電気的に接続されている。また、制御部９０は、製造ラインを統括するホストコンピュータＨとも通信可能に接続されている。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９２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。

制御部９０は、本実施形態では、リニアエンコーダ８５の計測結果からプレート５０の位置を求め、投影光学系３０の最終レンズ８６の被処理体４０に対する相対位置と速度の変化に応じて、プレート５０の位置及び速度を適切に制御する。これにより、プレート５０が存在しない場合と比較して、液体ＦＬ１及びＦＬ２を容易に維持することができる。また、制御部９０は、第１の液体供給回収機構６０Ａ及び６０Ｂが供給及び回収する液体ＦＬ１の量や供給と回収との切り替え、第２の液体供給回収機構７０Ａ及び６０Ｂが供給及び回収する液体ＦＬ２の量や供給と回収との切り替えも制御する。

ここで、制御部９０によるプレート５０の具体的な駆動方法（即ち、露光方法）を説明する。まず、液体ＦＬ１及びＦＬ２の維持に関して留意すべき事項を挙げる。

まず、一般的に、液体ＦＬ１及びＦＬ２を挟む上下の部材間の相対速度が大きくなると、液体ＦＬ１及びＦＬ２と空気との境界面から気泡が混入しやすくなり、液体ＦＬ１及びＦＬ２の維持が難しくなる。従って、液体ＦＬ１及び液体ＦＬ２を維持するためには、液体ＦＬ１及びＦＬ２を挟む上下の部材間の相対速度を小さくすることが望ましい。

また、プレート５０が被処理体４０の外周部を横切るようにして被処理体４０の内側に向かって移動する場合には、被処理体４０の外周部から気泡が混入しやすい。従って、プレート５０が被処理体４０の外周部を横切って移動することをできるだけ避けることが望ましい。

更に、被処理体４０にはフォトレジストが塗布されている。フォトレジストの親水性の度合いはフォトレジストの種類によって異なるため、液体ＦＬ２を維持することができるプレート５０の限界駆動速度はフォトレジストの種類に依存する。このようなフォトレジストの特性の違いに寄らずに常に液体ＦＬ２を維持するためには、被処理体４０に対するプレート５０の相対速度をできるだけ小さくすることが望ましい。

以上を鑑みたプレート５０の駆動制御は種々考えられ、液体ＦＬ１及び液体ＦＬ２のどちらを優先的に維持するかに応じて異なる制御を選択することができる。一方、実際に作製することができるプレート５０の大きさには限界があるため、プレート５０の大きさを考慮して制御を選択することが必要である。

まず、プレート５０の幅が、１つの露光ショットにおける投影光学系３０の最終レンズ３４の走査範囲の幅よりも大きい場合に選択できる制御ＣＡについて説明する。１つの露光ショットを走査する間、最終レンズ３４がプレート５０からはみ出さないように制御する。これにより、液体ＦＬ１の維持が容易となる。更に、１つの露光ショットを走査する間、プレート５０を被処理体４０に対して同じ位置に固定する。これにより、液体ＦＬ２を確実に維持することができる。

次に、プレート５０の幅が、投影光学系３０の最終レンズ３４の直径よりも十分に大きい場合に選択できる制御ＣＢについて説明する。１つの露光ショットを走査する間、投影光学系３０の最終レンズ３４がプレート５０からはみ出さないように制御する。これにより、液体ＦＬ１の維持が容易となる。更に、プレート５０と被処理体４０との相対速度を最終レンズ３４と被処理体４０との相対速度よりも小さく保つ。これにより、液体ＦＬ２の維持が容易となる。

更に、プレート５０の幅が、露光領域の幅よりも十分に大きい場合に選択できる制御ＣＣについて説明する。プレート５０と被処理体４０との相対速度を投影光学系３０の最終レンズ３４と被処理体４０との相対速度より小さく保つ。換言すれば、被処理体４０の動きに対してプレート５０がゆっくり追随するように動作を制御することにより、液体ＦＬ１及びＦＬ２のそれぞれの上下の部材の相対速度を小さくする。これにより、液体ＦＬ１及びＦＬ２の維持が容易となる。

なお、制御ＣＡ乃至ＣＣは、制御ＣＡ＞制御ＣＢ＞制御ＣＣの順に大きなプレート５０が必要となる。

図４は、制御ＣＡに従った場合のプレート５０の位置を示す概略平面図である。図４は、露光ショットＳ２の露光が終了し、露光ショットＳ３を露光（走査露光）する様子を示している。なお、図４では、被処理体４０の位置を固定して示しているが、実際の露光工程ではウェハステージ４５の駆動によって被処理体４０が移動する。また、図４において、４２は被処理体４０の外周部を示している。本実施形態は、１つの露光ショットの走査に要する幅よりも広い幅を有するプレート５０を使用している。投影光学系３０の最終レンズ３４は、駆動パターンＤＰに従って移動する。

まず、図４（ａ）に示すように、露光ショットＳ３の隣接位置に投影光学系３０の最終レンズ３４を移動させる。更に、投影光学系３０の最終レンズ３４の走査範囲を覆う位置にプレート５０を移動させる。

次いで、図４（ｂ）に示すように、投影光学系３０の最終レンズ３４を露光ショットＳ３の左端まで移動させ、露光光を照射することによって露光領域ＳＬにレチクル２０の像を投影する。そして、レチクル２０と被処理体４０を互いに反対の方向に走査し、露光領域ＳＬが露光ショットＳ３の右端にくる位置まで投影光学系３０の最終レンズ３４を移動させる。このとき、露光ショットＳ３の露光は終了している（図４（ｃ）参照）。

次に、図４（ｄ）に示すように、露光光の照射を停止した状態で投影光学系３０の最終レンズ３４とプレート４０を露光ショットＳ４に向けて移動させる。図４（ｅ）は、移動中の最終レンズ３４とプレート４０とを示す。

更に、図４（ｆ）に示すように、投影光学系３０の最終レンズ３４を露光ショットＳ４が隣接する位置まで移動させる。また、露光ショットＳ４の露光に必要な走査範囲を覆う位置にプレート５０を移動させる。投影光学系３０の最終レンズ３４が露光ショットＳ４の右端に達し、露光ショットＳ４の露光を開始した様子を図４（ｇ）に示す。

このように、制御ＣＡに従ってプレート５０の位置を制御すれば、被処理体４０の外周部４２を露光する際にも投影光学系３０の最終レンズ３４を常に液浸した状態に保つことができる。また、露光中は、被処理体４０に対してプレート５０が静止しているため、液体ＦＬ１及びＦＬ２の維持が容易となる。

以下、制御ＣＡに関して、投影光学系３０の最終レンズ３４、プレート５０及び被処理体４０の位置関係及び液体ＦＬ１及びＦＬ２について説明する。図５は、露光ショットＳ３の走査（露光）の過程において、最終レンズ３４、プレート５０及び被処理体４０の位置関係を示す概略側面図である。

まず、図５（ａ）に示すように、露光ショットＳ３の隣接位置に投影光学系３０の最終レンズ３４を移動させると共に、露光ショットＳ３を露光する際の走査範囲を覆う位置にプレート５０を移動させる。被処理体４０に対するプレート５０の相対位置を固定した状態で露光を開始する。

図５（ｂ）は、露光ショットＳ３の中央部を露光している状態を示している。Ｖは、被処理体４０に対する投影光学系３０の最終レンズ３４の相対速度である。Ｖｐは、被処理体４０に対するプレート５０の相対速度である。この場合、Ｖｐ＝０であり、プレート５０と被処理体４０との相対位置は、露光ショットＳ３の露光開始時と変わっていない。

図５（ｃ）は、露光ショットＳ３の露光が終了した状態を示している。プレート５０と被処理体４０との相対位置は、露光ショットＳ３の露光開始時と変わっていない。

以上のように、被処理体４０と投影光学系３０の最終レンズ３４との相対位置に応じてプレート５０の位置を調整し、最終レンズ３４の全面が常に液浸された状態で露光すれば、液体ＦＬ１の維持は容易である。更に、プレート５０と被処理体５０との相対位置は固定されているため、被処理体４０の外周部４２の露光においても液体ＦＬ２は確実に維持される。

以下、制御ＣＢに関して、投影光学系３０の最終レンズ３４、プレート５０及び被処理体４０の位置関係及び液体ＦＬ１及びＦＬ２について説明する。図６は、露光ショットＳ３の走査（露光）の過程において、最終レンズ３４、プレート５０及び被処理体４０の位置関係を示す概略側面図である。

まず、図６（ａ）に示すように、露光ショットＳ３の隣接位置に投影光学系３０の最終レンズ３４を移動させると共に、プレート５０の左端近傍で投影光学系３０の最終レンズ３４の全面が液浸されるようにプレート５０を配置し、露光ショットＳ３の走査（露光）を開始する。最終レンズ３４が露光ショットＳ３を走査し終えたときに、プレート５０の右端近傍で最終レンズ３４の全面が液浸されるようにプレート５０の駆動速度は定められている。

図６（ｂ）は、露光ショットＳ３の中央部を露光している状態を示している。Ｖは、被処理体４０に対する投影光学系３０の最終レンズ３４の相対速度である。Ｖｐは、被処理体４０に対するプレート５０の相対速度であり、Ｖｐ＝Ｖ／２を満足するように制御される。

図６（ｃ）は、露光ショットＳ３の露光が終了した状態を示している。

以上のように、制御ＣＢでは、投影光学系３０の最終レンズ３４の全面が常に液浸されているため、液体ＦＬ１の維持は容易である。また、最終レンズ３４とプレート５０との相対速度及びプレート５０と被処理体４０の相対速度は、最終レンズ３４と被処理体４０との相対速度よりも遅い。従って、液体ＦＬ１及びＦＬ２の維持は、プレート５０がない場合と比較して、容易である。

以下、制御ＣＣに関して、投影光学系３０の最終レンズ３４、プレート５０及び被処理体４０の位置関係及び液体ＦＬ１及びＦＬ２について説明する。図７は、露光ショットＳ３の走査（露光）の過程において、最終レンズ３４、プレート５０及び被処理体４０の位置関係を示す概略側面図である。

まず、図７（ａ）に示すように、露光ショットＳ３の隣接位置に投影光学系３０の最終レンズ３４を移動させると共に、プレート５０が最終レンズ３４及び被処理体４０と重なり合うようにプレート５０を配置し、露光ショットＳ３の走査（露光）を開始する。

図７（ｂ）は、露光ショットＳ３の中央部を露光している状態を示している。Ｖは、被処理体４０に対する投影光学系３０の最終レンズ３４の相対速度である。Ｖｐは、被処理体４０に対するプレート５０の相対速度であり、Ｖｐ＝（２／３）Ｖを超えないように制御される。

図７（ｃ）は、露光ショットＳ３の露光が終了した状態を示している。

以上のように、制御ＣＣでは、投影光学系３０の最終レンズ３４が常に液浸されていないものの、最終レンズ３４とプレート５０との相対速度及びプレート５０と被処理体４０との相対速度が、最終レンズ３４と被処理体４０との相対速度よりも遅い。従って、液体ＦＬ１及びＦＬ２の維持は、プレート５０がない場合と比較して、容易である。

以上説明したように、露光装置１では、投影光学系３０の最終レンズ３４が平板部材５０によって被処理体４０と分離されているため、最終レンズ３４がフォトレジストの溶解物によって汚染されることを防止することができる。かかる効果は、プレート５０の駆動制御にかかわらず得ることができる。

また、プレート５０の大きさを適切に選択すると共に、プレート５０の位置及び速度を適切に制御することによって、投影光学系３０の最終レンズ３４と被処理体４０とが直接対向する場合と比較して、液体の上下の部材間の相対速度を小さくすることができる。更に、プレート５０の大きさを適切に選択すると共に、プレート５０の位置及び速度を適切に制御することによって、被処理体４０の外周部４２を露光する場合でも、最終レンズ３４の全面が液浸された状態を維持することができる。

露光において、図示しない光源部から発せされた光束は、図示しない照明光学系によりレチクル２０を、例えば、ケーラー照明する。レチクル２０を通過してレチクルパターンを反映する光は、投影光学系３０により、液体ＦＬ１、平板部材５０及び液体ＦＬ２を介して被処理体４０に結像される。露光装置１は、投影光学系３０の最終レンズ３４の汚染を防止すると共に、投影光学系３０の最終レンズ３４と被処理体４０との間に常に安定して液体を保持し（詳細には、最終レンズ３４と平板部材５０との間に常に安定して液体ＦＬ１を保持すると共に、平板部材５０と被処理体４０との間に常に安定して液体ＦＬ２を保持し）、優れた結像性能を実現することができる。これにより、露光装置１は、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。

次に、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（レチクル製作）では、設計した回路パターンを形成したレチクルを製作する。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、レチクル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。

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によってレチクル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。

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。例えば、本実施形態では、投影光学系を固定して被処理体を移動させているが、被処理体を固定して投影光学系を移動させてもよい。

本発明の一側面としての露光装置の構成を示す概略断面図である。 図１に示す投影光学系の最終部の近傍の拡大断面図である。 図１に示す第２の液体供給回収機構のノズルの構成を示す概略断面図である。 プレートの幅が、１つの露光ショットにおける投影光学系の最終レンズの走査範囲の幅よりも大きい場合の制御におけるプレートの位置を示す概略平面図である。 露光ショットの走査（露光）の過程において、最終レンズ、プレート及び被処理体の位置関係を示す概略側面図である。 露光ショットの走査（露光）の過程において、最終レンズ、プレート及び被処理体の位置関係を示す概略側面図である。 露光ショットの走査（露光）の過程において、最終レンズ、プレート及び被処理体の位置関係を示す概略側面図である。 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。 ステップ・アンド・スキャン方式の露光装置における露光順序を示す概略平面図である。 図１０に示す露光エリアの近傍の拡大平面図である。

符号の説明

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
３２ 最終部
３４ 最終レンズ
４０ 被処理体
４２ 外周部
５０ プレート
６０Ａ及び６０Ｂ 第１の液体供給回収機構
７０Ａ及び７０Ｂ 第２の液体供給回収機構
８０ 保持機構
８１ａ及び８１ｂ アーム
８２ａ及び８２ｂ アクチュエータ
８３ａ及び８３ｂ フレーム
８４ａ及び８４ｂ 調整機構
８５ リニアエンコーダ
９０ 制御部
ＦＬ１及びＦＬ２ 液体
ＳＬ 露光領域
Ｓ１乃至Ｓ４ 露光ショット
ＤＰ 駆動パターン

Claims (12)

1. レチクルのパターンの像を被処理体に投影する投影光学系と、
   前記投影光学系の最も前記被処理体側の最終面と前記被処理体との間に配置された平板部材と、
   前記平板部材を、少なくとも前記投影光学系の光軸に垂直な方向に駆動可能に保持する保持機構とを有し、
   前記最終面と前記平板部材との間を満たす第１の液体、前記平行部材、及び前記平板部材と前記被処理体との間を満たす第２の液体を介して、前記被処理体を露光することを特徴とする露光装置。
2. 前記保持機構は、前記平板部材を着脱可能に保持することを特徴とする請求項１記載の露光装置。
3. 前記第１の液体を供給及び回収する第１の液体供給回収機構と、
   前記第２の液体を供給及び回収する第２の液体供給回収機構と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。
4. 前記最終面の前記被処理体に対する相対位置及び速度の変化に基づいて、前記平板部材の位置及び速度を制御する制御部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。
5. 前記被処理体は、複数の露光ショットを有し、
   前記制御部は、前記複数の露光ショットが露光される間において、前記最終面と前記平板部材との間が常に前記第１の液体に満たされるように制御することを特徴とする請求項４記載の露光装置。
6. 前記制御部は、前記最終面に対する前記平板部材の速度及び前記平板部材に対する前記被処理体の速度を、前記最終面に対する前記被処理体の速度よりも小さくなるように制御することを特徴とする請求項４記載の露光装置。
7. 前記露光装置は、走査型露光装置であって、
   前記制御部は、露光中における前記平板部材の前記被処理体に対する走査方向の速度が略ゼロとなるように制御することを特徴とする請求項４記載の露光装置。
8. 前記平板部材は、前記最終面の幅以上、且つ、前記被処理体の幅未満の大きさを有することを特徴とする請求項１記載の露光装置。
9. レチクルのパターンの像を被処理体に投影する投影光学系と、前記投影光学系の最も前記被処理体側の最終面と前記被処理体との間に配置された平板部材と、前記平板部材を少なくとも前記投影光学系の光軸に垂直な方向に駆動可能に保持する保持機構とを有し、前記最終面と前記平板部材との間を満たす第１の液体、前記平板部材、及び前記平板部材と前記被処理体との間を満たす第２の液体を介して、前記被処理体を露光する露光装置を用いた露光方法であって、
   前記被処理体の１つの露光ショットを露光する間において、前記最終面が前記平板部材からはみ出さないように制御するステップとを有することを特徴とする露光方法。
10. 前記被処理体の１つの露光ショットを露光する間において、前記平板部材を前記被処理体に対して相対的に同じ位置に固定するステップを更に有することを特徴とする請求項９記載の露光方法。
11. レチクルのパターンの像を被処理体に投影する投影光学系と、前記投影光学系の最も前記被処理体側の最終面と前記被処理体との間に配置された平板部材と、前記平板部材を少なくとも前記投影光学系の光軸に垂直な方向に駆動可能に保持する保持機構とを有し、前記最終面と前記平板部材との間を満たす第１の液体、前記平行部材、及び前記平板部材と前記被処理体との間を満たす第２の液体を介して、前記被処理体を露光する露光装置を用いた露光方法であって、
    前記平板部材と前記被処理体との相対速度を、前記最終面と前記被処理体との相対速度よりも小さく保つステップを有することを特徴とする露光方法。
12. 請求項１乃至８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、
    露光され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。