JP2007012954A

JP2007012954A - 露光装置

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Publication number: JP2007012954A
Application number: JP2005193326A
Authority: JP
Inventors: Keiko Chiba; 啓子千葉; Sunao Mori; 直森; Keisui Banno; 渓帥坂野
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2005-07-01
Filing date: 2005-07-01
Publication date: 2007-01-18

Abstract

【課題】高解像度で高品位な露光を行う露光装置を提供する。
【解決手段】液体を供給するための供給ノズルによって被露光体の表面と当該被露光体の表面に最も近い投影光学系の最終面との間に前記液体を満たし、前記液体を回収するための回収ノズルによって前記液体を回収し、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、前記回収ノズルの前記被露光体側の面と前記液体との接触角は、前記最終面と前記液体との接触角以下、かつ、前記供給ノズルの前記被露光体側の面と前記液体との接触角以下であ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、高解像度で高品位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（例えば、特許文献１を参照のこと）。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（例えば、特許文献２及び３を参照のこと）。ローカルフィル方式の露光装置では、液体供給装置が供給ノズルを介して投影光学系の最終面とウェハの表面との間に液体を供給し、液体回収装置が回収ノズルを介して供給された液体を回収する。この場合、ローカルフィル方式で投影光学系に対してウェハを移動させながら露光すると、投影光学系に液体が残って気泡や乱流が発生するおそれがある。気泡は、露光光の進行を妨げ、乱流は投影光学系の最終面に圧力を加えて微小変形させて収差をもたらす。このため、転写性能の劣化を防止するために、投影光学系の液体と接触する部分に、液体との親水性を調整する表面処理が施された露光装置が提案されている（例えば、特許文献４を参照のこと）。
米国特許第５１２１２５６号明細書特開平０６−１２４８７６号公報国際公開第ＷＯ９９／４９５０４号パンフレット特開２００４−２０７７１１号公報

しかしながら、特許文献４のように親水加工を施された最終レンズであると、液体が最終レンズの最終面で維持されやすくなる。しかし、液浸液に対する接触角が、最終レンズ最終面とその保持部よりもノズル表面が大きい場合（特に１０°以上差がある場合）、液体回収ノズルに液体が行きにくくなり、液体回収が滞る恐れがある。この場合、レジスト等からの溶出した不純物を含む液体が最終レンズの最終面に残存してしまう。また、投影光学系に対して基板を移動しながら露光する場合、最終レンズとその保持部よりも接触角が大きい（特に１０°以上差がある）ノズル表面に液浸液が接触する際に、気泡を生じたり、乱流を生じるという事態も発生した。その結果、転写性能が劣化して高品位な露光を提供できなくなるという問題が発生する。

従って、高解像度で高品位な露光を行う露光装置の需要が存在する。

本発明の一側面としての露光装置は、液体を供給するための供給ノズルによって被露光体の表面と当該被露光体の表面に最も近い投影光学系の最終面との間に前記液体を満たし、前記液体を回収するための回収ノズルによって前記液体を回収し、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、前記回収ノズルの前記被露光体側の面と前記液体との接触角は、前記最終面と前記液体との接触角以下、かつ、前記供給ノズルの前記被露光体側の面と前記液体との接触角以下であ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、液体を供給するための供給ノズルによって被露光体の表面と当該被露光体の表面に最も近い投影光学系の最終面との間に前記液体を満たし、前記液体を回収するための回収ノズルによって前記液体を回収し、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、前記回収ノズルの前記被露光体側の面と前記液体との接触角は、前記最終面と前記液体との接触角に１０°を加えた角度以下であることを特徴とする。

本発明の別の側面としてのデバイス製造方法は、上記露光装置を用いて被露光体を露光するステップと、当該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。

本発明によれば、高品位に露光することができる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について説明する。ここで、図１は、本発明の露光装置１の構成を示す概略断面図である。

露光装置１は、投影光学系３０のウェハ４０側にある最終面（最終光学素子）３０ａとウェハ４０との間に供給される液体（液浸液）ＬＷ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・スキャン方式又はステップ・アンド・リピート方式でウェハ４０に露光する液浸型の投影露光装置である。かかる露光装置は、サブミクロンやクオーターミクロン以下のリソグラフィー工程に好適であり、以下、本実施形態では、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。）を例に説明する。ここで、「ステップ・アンド・スキャン方式」とは、レチクルに対してウェハを連続的にスキャン（走査）してレチクルパターンをウェハに露光すると共に、１ショットの露光終了後ウェハをステップ移動して、次の露光領域に移動する露光方法である。また、「ステップ・アンド・リピート方式」とは、ウェハの一括露光ごとにウェハをステップ移動して次の露光領域に移動する露光方法である。

露光装置１は、図１に示すように、照明装置１０と、レチクル２０を載置する図示しないレチクルステージと、投影光学系３０と、ウェハ４０を載置するウェハステージ４５と、図示しない測距装置と、図示しないステージ制御部と、液体保持部５０と、液体制御部１００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、光源部１２と、照明光学系１４とを有する。

光源部１２は、本実施形態では、光源として、波長１９３ｎｍのＡｒＦエキシマレーザーを使用する。但し、光源部１２は、ＡｒＦエキシマレーザーに限定されず、例えば、波長約２４８ｎｍのＫｒＦエキシマレーザー、波長約１５７ｎｍのＦ_２レーザーを使用してもよいし、光源の個数も限定されない。また、光源部１２に使用可能な光源はレーザーに限定されるものではなく、一又は複数の水銀ランプやキセノンランプなどのランプも使用可能である。

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。例えば、コンデンサーレンズ、開口絞り、コンデンサーレンズ、スリット、結像光学系の順で整列する等である。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、光学ロッドや回折素子に置換される場合もある。

レチクル２０は、図示しないレチクル搬送系により露光装置１の外部から搬送され、図示しないレチクルステージ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から発せられた回折光は、投影光学系３０を通り、ウェハ４０上に投影される。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る。露光装置１は、スキャナーであるため、レチクル２０とウェハ４０を縮小倍率比の速度比で走査することにより、レチクル２０のパターンをウェハ４０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（「ステッパー」とも呼ばれる。）の場合は、レチクル２０とウェハ４０を静止させた状態で露光が行われる。

レチクルステージは、レチクルステージを固定するための図示しない定盤に取り付けられている。レチクルステージは、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及びステージ制御部によって移動制御される。図示しない移動機構は、リニアモーターなどで構成され、Ｘ軸方向にレチクルステージを駆動することでレチクル２０を移動することができる。

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ウェハ４０上に結像する機能を有する。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）とを有する光学系等を使用することができる。色収差の補正が必要な場合には、互いに分散値（アッベ値）の異なるガラス材からなる複数のレンズ素子を使用したり、回折光学素子をレンズ素子と逆方向の分散が生じるように構成したりする。また、投影光学系３０の最終面３０ａとウェハ４０との間隔は、液体ＬＷが安定に形成かつ除去できる程度に小さいことが望ましく、例えば、１．０ｍｍとすれば良い。更に、投影光学系３０の最終面３０ａは、後述する回収ノズル１２１の回収面１２２の接触角以上の接触角を有する。尚、接触角については後述する。

ウェハ４０は、図示しないウェハ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。ウェハ４０は、本実施形態ではウェハであるが、液晶基板、その他の被処理体を広く含む。ウェハ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、ウェハステージ４５を固定するための定盤４７に取り付けられて、ウェハチャック４６を介してウェハ４０を支持する。ウェハステージ４５は、ウェハ４０の上下方向（鉛直方向）の位置や回転方向、傾きを調整する機能を有し、ステージ制御部によって制御される。露光時は、ステージ制御部により投影光学系３０の焦点面にウェハ４０の表面が常に高精度に合致するようにウェハステージ４５が制御される。

測距装置は、レチクルステージの位置及びウェハステージ４５の二次元的な位置を、図示しない参照ミラー、レーザー干渉計を介してリアルタイムに計測する。測距装置による測距結果は、ステージ制御部に伝達され、レチクルステージ及びウェハステージ４５は、位置決めや同期制御のために、ステージ制御部の制御の下で一定の速度比率で駆動される。

ステージ制御部は、レチクルステージ及びウェハステージ４５の駆動制御を行う。

液体保持部５０は、ウェハ４０との面を同一面にするための板であり、ウェハステージ４５上に配置され、ウェハ４０と略同一な高さである。

液体制御部１００は、液体ＬＷを供給するための後述する供給ノズル１１１によってウェハ（被露光体）４０の表面と投影光学系の最終面３０ａとの間に液体ＬＷを満たし、液体ＬＷを回収するための後述する回収ノズル１２１によって液体ＬＷを回収する。液体制御部１００は、図示しない生成装置、温度制御装置及び制御部と、脱気装置１０５と、液体供給部１１０と、液体回収部１２０とを有する。

生成装置は、図示しない原料水供給源から供給される原料水中に含まれる金属イオン、微粒子及び有機物などの不純物を低減し、液体ＬＷを生成する。生成装置により生成された液体ＬＷは、脱気装置に供給される。

温度制御装置は、液体ＬＷを所定の温度に制御する機能を有する。

制御部は、ウェハステージ４５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部から取得して、これらの情報に基づいて、液浸露光に係る制御を行う。制御部は、液体ＬＷの供給及び回収の切り換え、停止、供給及び回収する液体ＬＷの量の制御等の制御指令を、後述する液体供給部１１０や液体回収部１２０に与える。

脱気装置１０５は、液体ＬＷに脱気処理を施し、液体ＬＷ中の溶存ガスを低減する。脱気装置１０５は、例えば、膜モジュールと真空ポンプによって構成される。脱気装置１０５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、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装置が好適である。

液体ＬＷは、露光光の吸収が少ないものの中から選択され、更に、出来るだけ高い屈折率を有することが好ましい。具体的には、液体ＬＷは、純水、機能水、フッ化液（例えば、フルオロカーボン）、有機系液体などが使用される。また、液体ＬＷは、予め、後述する脱気装置１０５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。また、液体ＬＷは、微量の添加物を加えた水を含む液体や炭化水素系の有機液体でも良い。

液体供給部１１０は、投影光学系３０とウェハ４０との間の空間或いは間隙に液体ＬＷを供給する機能を有し、供給ノズル１１１を有する。換言すれば、液体供給部１１０は、投影光学系３０の最終面３０ａの周囲に配置された供給ノズル１１１を介して液体ＬＷを供給し、投影光学系３０とウェハ４０との間の空間に液体ＬＷの液膜を形成する。

尚、液体供給部１１０は、例えば、液体又は気体を貯めるタンク、液体又は気体を送り出す圧送装置、液体又は気体の供給流量の制御を行う流量制御装置を含みうる。

供給ノズル１１１は、脱気装置１０５及び温度制御装置によって脱気処理及び温度制御が施された液体ＬＷを投影光学系３０とウェハ４０との間の空間に供給するために使用される。供給ノズル１１１は、図２に示すように、投影光学系３０の最終面３０ａの周りを囲むように供給面１１２を形成している。また、供給ノズル１１１は、複数のノズルや可動式のノズルであっても良い。この場合、ノズルを複数にすることで、ウェハ４０の移動方向に合わせて、液浸液の供給方向を変えることができる。それにより、ウェハステージ４５による移動にあわせて、投影光学系３０の下面でウェハ４０の上面に液体ＬＷを保持することが可能となる。ここで、図２は、液体制御部１００の構成図であり、図２（ａ）は、供給ノズル１１１、回収ノズル１２１及び最終面３０ａの底面図であり、図２（ｂ）は、供給ノズル１１１、回収ノズル１２１及び最終面３０ａの断面図である。

供給面１１２は、供給ノズル１１１の接液部分であり、リング形状を有する。供給面１１２は、本実施形態では、ＳｉＣの多孔質体が用いられる。また、供給面１１２には、ＡｌＯ、ＳｉＮなどの他のセラミックス材料、石英他ガラス材、電解研磨したステンレスなどの金属が用いられてもよい。更に、供給面１１２は、後述する回収ノズル１２１の回収面１２２の接触角以上の接触角を有する。また、供給面１１２と液体ＬＷとの接触角は、最終面３０ａと液体ＬＷとの接触角に１０°を加えた角度以下であることが望ましい。尚、接触角については後述する。

尚、供給面１１２及び後述する回収面１２２が汚れてくると、汚れが液浸液に溶け込み影響を与えたり、接触角の値が変化したりする。そのため、機械的洗浄（ブラシなどでこする）、化学的洗浄（ＵＶ／０３洗浄、薬品による洗浄）等、汚れに適した洗浄を定期的に行うことが好ましい。

液体回収部１２０は、液体供給部１１０によって供給された液体ＬＷを回収する機能を有し、本実施形態では、回収ノズル１２１を有する。液体回収部１２０は、例えば、回収した液体ＬＷを一時的に貯めるタンク、液体ＬＷを吸い取る吸引部、液体ＬＷの回収流量を制御するための流量制御装置などから構成される。

回収ノズル１２１は、液体供給部１１０によって供給された液体ＬＷを回収するために使用される。回収ノズル１２１は、図２に示すように、投影光学系３０の最終面３０ａの周りを囲むように回収面１２２を形成している。また、回収ノズル１２１は、複数のノズルや可動式のノズルであっても良い。この場合、ノズルを複数にすることで、ウェハ４０の移動方向に合わせて、液浸液の回収方向を変えることができる。それにより、ウェハステージ４５による移動にあわせて、投影光学系３０の下面でウェハ４０の上面に液体ＬＷを保持することが可能となる。

回収面１２２は、回収ノズル１２１の接液部分であり、リング形状を有する。回収面１２２は、本実施形態では、ＳｉＣの多孔質体が用いられる。また、回収面１２２には、ＡｌＯ、ＳｉＮなどの他のセラミックス材料、石英他ガラス材、電解研磨したステンレスなどの金属が用いられてもよい。

また、回収面１２２の接触角Ａは、最終面３０ａと液体ＬＷとの接触角Ｃ以下、かつ、供給面１１２と液体ＬＷとの接触角Ｂ以下である。これにより、回収面１２２に液体ＬＷが保持され易くなるので、液体ＬＷの回収が滞ることがなく、レジスト等からの溶出した不純物を含む液体ＬＷが投影光学系３０の最終面３０ａに残存することを防止できる。その結果、転写性能が劣化せず高品位な露光を提供することができる。また、上記条件でなくとも、液体ＬＷが回収面１２２に保持され易くなるには、回収面１２２と液体ＬＷとの接触角Ａが最終面３０ａと液体ＬＷとの接触角Ｃに１０°を加えた角度以下であればよいということが、実験により分った。

上記条件を満たすために、回収面１２２に使用される部材の変更及び表面処理が行われる。本実施形態では、最終面３０ａの接触角Ｃは、約１０°であった。そのため、回収面１２２の接触角Ａは、約２０°以下であれば、円滑に液体ＬＷを回収することができる。そのため、回収面１２２は、表面処理が施され、表面にＳｉＣＯまたはＳｉＯ_２が使用されている。ＳｉＯ_２の製法としては、ＳｉＯ_２を蒸着やスパッタを用いて成膜する。その場合、ノズル表面の接触角は、同等の約１０°であった。また、ＳｉＣをＯ_２プラズマ処理するなど酸化処理を施して、ＳｉＣＯとしてもよい。その場合の接触角Ａは、約１５°であった。

回収面１２２に、微小な凹凸を設けることにより、表面積を増加させ、最終面３０ａと同一材料(例えば、ＳｉＯ_２)を用いても、接触角をより小さくすることができる。この場合、接触角Ａは、約５°であった。また、ＳｉＣＯを使用した場合は、接触角が１０°となり、最終面３０ａの接触角Ｃと同等の接触角となった。また、回収面１２２に、アルミナまたは、ＳｉＮ、ＳｉＣなどのセラミックスに表面が酸化処理されたものが用いられた場合、いずれも、１０乃至１５°の接触角をもつことができる。更に、回収面１２２に微小凹凸形成をおこなうことによって更に接触角を低くすることができる。

これにより、回収面１２２に液体ＬＷが保持され易くなるので、液体ＬＷの回収が滞ることがなく、レジスト等からの溶出した不純物を含む液体ＬＷが投影光学系３０の最終面３０ａに残存することを防止できる。その結果、転写性能が劣化せず高品位な露光を提供することができる。

尚、供給面１１２と液体ＬＷとの接触角Ｂは、最終面３０ａと液体ＬＷとの接触角に１０°を加えた角度以下であってもよい。

以下、図３を参照して、液体制御部１００の別の実施形態である液体制御部１００Ａについて説明する。ここで、図３は、液体制御部１００Ａの構成図であり、図３（ａ）は、供給ノズル１１１Ａ、回収ノズル１２１Ａ及び最終面３０ａの底面図であり、図３（ｂ）は、供給ノズル１１１Ａ、回収ノズル１２１Ａ及び最終面３０ａの断面図である。

液体制御部１００Ａは、一体型のノズルで構成されている点が液体制御部１００と異なる。

液体制御部１００Ａは、液体ＬＷを供給するための後述する供給ノズル１１０Ａによってウェハ（被露光体）４０の表面と投影光学系の最終面３０ａとの間に液体ＬＷを満たし、液体ＬＷを回収するための後述する回収ノズル１２１Ａによって液体ＬＷを回収する。液体制御部１００Ａは、液体供給部１１０Ａと、液体回収部１２０Ａとを有する。

液体供給部１１０Ａは、投影光学系３０とウェハ４０との間の空間或いは間隙に液体ＬＷを供給する機能を有し、供給ノズル１１１Ａを有する。換言すれば、液体供給部１１０Ａは、投影光学系３０の最終面３０ａの周囲に配置された供給ノズル１１１Ａを介して液体ＬＷを供給し、投影光学系３０とウェハ４０との間の空間に液体ＬＷの液膜を形成する。

尚、液体供給部１１０Ａは、例えば、液体又は気体を貯めるタンク、液体又は気体を送り出す圧送装置、液体又は気体の供給流量の制御を行う流量制御装置を含みうる。

供給ノズル１１１Ａは、脱気装置１０５及び温度制御装置によって脱気処理及び温度制御が施された液体ＬＷを投影光学系３０とウェハ４０との間の空間に供給するために使用される。供給ノズル１１１Ａは、図３に示すように、投影光学系３０の最終面３０ａの周りを囲むように供給面１１２Ａを形成している。また、供給ノズル１１１Ａは、複数のノズルや可動式のノズルであっても良い。この場合、ノズルを複数にすることで、ウェハ４０の移動方向に合わせて、液浸液の供給方向を変えることができる。それにより、ウェハステージ４５による移動にあわせて、投影光学系３０の下面でウェハ４０の上面に液体ＬＷを保持することが可能となる。

供給面１１２Ａは、供給ノズル１１１Ａの接液部分であり、リング形状を有する。供給面１１２Ａは、本実施形態では、ＳｉＣの多孔質体が用いられる。また、供給面１１２Ａには、ＡｌＯ、ＳｉＮなどの他のセラミックス材料、石英他ガラス材、電解研磨したステンレスなどの金属が用いられてもよい。更に、供給面１１２Ａは、後述する回収ノズル１２１Ａの回収面１２２Ａの接触角以上の接触角を有する。また、供給面１１２Ａと液体ＬＷとの接触角は、最終面３０ａと液体ＬＷとの接触角に１０°を加えた角度以下であってもよい。尚、接触角については後述する。

尚、供給面１１２Ａ及び後述する回収面１２２Ａが汚れてくると、汚れが液浸液に溶け込み影響を与えたり、接触角の値が変化したりする。そのため、機械的洗浄（ブラシなどでこする）、化学的洗浄（ＵＶ／０３洗浄、薬品による洗浄）等、汚れに適した洗浄を定期的に行うことが好ましい。

液体回収部１２０Ａは、液体供給部１１０Ａによって供給された液体ＬＷを回収する機能を有し、本実施形態では、回収ノズル１２１Ａを有する。液体回収部１２０Ａは、例えば、回収した液体ＬＷを一時的に貯めるタンク、液体ＬＷを吸い取る吸引部、液体ＬＷの回収流量を制御するための流量制御装置などから構成される。

回収ノズル１２１Ａは、液体供給部１１０Ａによって供給された液体ＬＷを回収するために使用される。回収ノズル１２１Ａは、図３に示すように、投影光学系３０の最終面３０ａの周りを囲むように回収面１２２Ａを形成している。また、回収ノズル１２１Ａは、複数のノズルや可動式のノズルであっても良い。この場合、ノズルを複数にすることで、ウェハ４０の移動方向に合わせて、液浸液の回収方向を変えることができる。それにより、ウェハステージ４５による移動にあわせて、投影光学系３０の下面でウェハ４０の上面に液体ＬＷを保持することが可能となる。

回収面１２２Ａは、回収ノズル１２１Ａの接液部分であり、リング形状を有する。回収面１２２Ａは、本実施形態では、ＳｉＣの多孔質体が用いられる。また、回収面１２２Ａには、ＡｌＯ、ＳｉＮなどの他のセラミックス材料、石英他ガラス材、電解研磨したステンレスなどの金属が用いられてもよい。

また、回収面１２２Ａの接触角Ａは、最終面３０ａと液体ＬＷとの接触角Ｃ以下、かつ、供給面１１２Ａと液体ＬＷとの接触角Ｂ以下である。ここで、本実施形態では、供給ノズル１１１Ａと回収ノズル１２１Ａが一体的に形成されているため、回収面１２２Ａは、最外周から供給ノズル１１１Ａと回収ノズル１２１Ａとの間までの面と定義される。また、供給面１１２Ａは、供給ノズル１１１Ａと回収ノズル１２１Ａとの間から投影光学系３０の最終面３０ａまでの面と定義される。これにより、回収面１２２Ａに液体ＬＷが保持され易くなるので、液体ＬＷの回収が滞ることがなく、レジスト等からの溶出した不純物を含む液体ＬＷが投影光学系３０の最終面３０ａに残存することを防止できる。その結果、転写性能が劣化せず高品位な露光を提供することができる。また、上記条件でなくとも、液体ＬＷが回収面１２２Ａに保持され易くなるには、回収面１２２Ａと液体ＬＷとの接触角Ａが、最終面３０ａと液体ＬＷとの接触角Ｃに１０°を加えた角度以下であればよいということが、実験により分った。

上記条件を満たすために、回収面１２２Ａに使用される部材の変更及び表面処理が行われる。本実施形態では、最終面３０ａの接触角Ｃは、約１０°であった。そのため、回収面１２２Ａの接触角Ａは、約２０°以下であれば、円滑に液体ＬＷを回収することができる。そのため、回収面１２２Ａは、表面処理が施され、表面にＳｉＣＯまたはＳｉＯ_２が使用されている。ＳｉＯ_２の製法としては、ＳｉＯ_２を蒸着やスパッタを用いて成膜する。その場合、ノズル表面の接触角は、同等の約１０°であった。また、ＳｉＣをＯ_２プラズマ処理するなど酸化処理を施して、ＳｉＣＯとしてもよい。その場合の接触角Ａは、約１５°であった。

回収面１２２Ａに、微小な凹凸を設けることにより、表面積を増加させ、最終面３０ａと同一材料(例えば、ＳｉＯ_２)を用いても、接触角をより小さくすることができる。この場合、接触角Ａは、約５°であった。また、ＳｉＣＯを使用した場合は、接触角が１０°となり、最終面３０ａの接触角Ｃと同等の接触角となった。また、回収面１２２Ａに、アルミナまたは、ＳｉＮ、ＳｉＣなどのセラミックスに表面が酸化処理されたものが用いられた場合、いずれも、１０乃至１５°の接触角をもつことができる。更に、回収面１２２Ａに微小凹凸形成をおこなうことによって更に接触角を低くすることができる。

これにより、回収面１２２Ａに液体ＬＷが保持され易くなるので、液体ＬＷの回収が滞ることがなく、レジスト等からの溶出した不純物を含む液体ＬＷが投影光学系３０の最終面３０ａに残存することを防止できる。その結果、転写性能が劣化せず高品位な露光を提供することができる。

尚、供給面１１２Ａと液体ＬＷとの接触角Ｂは、最終面３０ａと液体ＬＷとの接触角Ｃに１０°を加えた角度以下であってもよい。また、本実施形態では、回収面１２２Ａが最外周に構成されているので、最外周の面だけ接触角を高くしても良い。つまり、回収面１２２Ａの接触角Ａ´を、最終面３０ａの接触角Ｃに３０°加えた角度よりも大きくしても良い。この場合、接触角Ａ´を有する回収面以外の回収面だけ、接触角Ｃに１０°を加えた角度以下の接触角とする。

接触角Ａ´をもつ回収面１２２Ａの部分は、回収面１２２Ａに使用される部材（例えば、セラミクス）が高い接触角をもつものであれば、そのままでも構わないが、より接触角を大きくするために、樹脂を形成（塗布、蒸着、貼付）してもよい。ＳｉＣなどのセラミックスを用いると、洗浄状態にもよるが、接触角５０°程度、フッ素系の塗布型の樹脂を用いると、１００°などの疎水表面を得ることもできる。

以下、図４を参照して、液体制御部１００の別の実施形態である液体制御部１００Ｂについて説明する。ここで、図４は、液体制御部１００Ｂの構成図であり、図４（ａ）は、供給ノズル１１１Ｂ、回収ノズル１２１Ｂ及び最終面３０ａの底面図であり、図４（ｂ）は、供給ノズル１１１Ｂ、回収ノズル１２１Ｂ及び最終面３０ａの断面図である。

液体制御部１００Ｂは、一体型のノズルで構成されている点と２つの回収ノズル１２１ａＢ及び１２１ｂＢを有する点が液体制御部１００と異なる。

液体制御部１００Ｂは、液体ＬＷを供給するための後述する供給ノズル１１０Ｂによってウェハ（被露光体）４０の表面と投影光学系の最終面３０ａとの間に液体ＬＷを満たし、液体ＬＷを回収するための後述する回収ノズル１２１Ｂによって液体ＬＷを回収する。液体制御部１００Ｂは、液体供給部１１０Ｂと、液体回収部１２０Ｂとを有する。

液体供給部１１０Ｂは、投影光学系３０とウェハ４０との間の空間或いは間隙に液体ＬＷを供給する機能を有し、供給ノズル１１１Ｂを有する。換言すれば、液体供給部１１０Ｂは、投影光学系３０の最終面３０ａの周囲に配置された供給ノズル１１１Ｂを介して液体ＬＷを供給し、投影光学系３０とウェハ４０との間の空間に液体ＬＷの液膜を形成する。

尚、液体供給部１１０Ｂは、例えば、液体又は気体を貯めるタンク、液体又は気体を送り出す圧送装置、液体又は気体の供給流量の制御を行う流量制御装置を含みうる。

供給ノズル１１１Ｂは、脱気装置１０５及び温度制御装置によって脱気処理及び温度制御が施された液体ＬＷを投影光学系３０とウェハ４０との間の空間に供給するために使用される。供給ノズル１１１Ｂは、図４に示すように、投影光学系３０の最終面３０ａの周りを囲むように供給面１１２Ｂを形成している。また、供給ノズル１１１Ｂは、複数のノズルや可動式のノズルであっても良い。この場合、ノズルを複数にすることで、ウェハ４０の移動方向に合わせて、液浸液の供給方向を変えることができる。それにより、ウェハステージ４５による移動にあわせて、投影光学系３０の下面でウェハ４０の上面に液体ＬＷを保持することが可能となる。

供給面１１２Ｂは、供給ノズル１１１Ｂの接液部分であり、リング形状を有する。供給面１１２Ｂは、本実施形態では、ＳｉＣの多孔質体が用いられる。また、供給面１１２Ｂには、ＡｌＯ、ＳｉＮなどの他のセラミックス材料、石英他ガラス材、電解研磨したステンレスなどの金属が用いられてもよい。更に、供給面１１２Ｂは、後述する回収ノズル１２１Ｂの回収面１２２Ｂの接触角以上の接触角を有する。また、供給面１１２Ｂと液体ＬＷとの接触角は、最終面３０ａと液体ＬＷとの接触角に１０°を加えた角度以下であってもよい。尚、接触角については後述する。

尚、供給面１１２Ｂ及び後述する回収面１２２Ｂが汚れてくると、汚れが液浸液に溶け込み影響を与えたり、接触角の値が変化したりする。そのため、機械的洗浄（ブラシなどでこする）、化学的洗浄（ＵＶ／０３洗浄、薬品による洗浄）等、汚れに適した洗浄を定期的に行うことが好ましい。

液体回収部１２０Ｂは、液体供給部１１０Ｂによって供給された液体ＬＷを回収する機能を有し、本実施形態では、回収ノズル１２１Ｂを有する。液体回収部１２０Ｂは、例えば、回収した液体ＬＷを一時的に貯めるタンク、液体ＬＷを吸い取る吸引部、液体ＬＷの回収流量を制御するための流量制御装置などから構成される。

回収ノズル１２１Ｂは、液体供給部１１０Ｂによって供給された液体ＬＷを回収するために使用される。回収ノズル１２１Ｂは、図４に示すように、２つの回収ノズル１２１ａＢ及び１２１ｂＢにより構成され、投影光学系３０の最終面３０ａの周りを囲むように回収面１２２Ｂを形成している。

回収面１２２Ｂは、回収ノズル１２１Ｂの接液部分であり、２つの回収面１２１ａＢ及び１２１ｂＢから構成され、リング形状を有する。回収面１２２Ｂは、本実施形態では、ＳｉＣの多孔質体が用いられる。また、回収面１２２Ｂには、ＡｌＯ、ＳｉＮなどの他のセラミックス材料、石英他ガラス材、電解研磨したステンレスなどの金属が用いられてもよい。

また、回収面１２２Ｂの接触角Ａ１及びＡ２は、最終面３０ａと液体ＬＷとの接触角Ｃ以下、かつ、供給面１１２Ｂと液体ＬＷとの接触角Ｂ以下である。ここで、本実施形態では、供給ノズル１１１Ｂと２つの回収ノズル１２１Ｂが一体的に形成されているため、回収面１２２ａＢは、投影光学系３０の最終面３０ａから供給ノズル１１１Ｂと回収ノズル１２１ａＢとの間までの面と定義される。また、供給面１１２Ｂは、供給ノズル１１１Ｂと回収ノズル１２１ａＢとの間から回収ノズル１２１ｂＢと供給ノズル１１１Ｂとの間の面と定義される。更に、回収面１２２ｂＢは、回収ノズル１２１ｂＢと供給ノズル１１１Ｂとの間から最外周までの面と定義される。

これにより、回収面１２２Ｂに液体ＬＷが保持され易くなるので、液体ＬＷの回収が滞ることがなく、レジスト等からの溶出した不純物を含む液体ＬＷが投影光学系３０の最終面３０ａに残存することを防止できる。その結果、転写性能が劣化せず高品位な露光を提供することができる。また、上記条件でなくとも、液体ＬＷが回収面１２２Ｂに保持され易くなるには、回収面１２２Ｂと液体ＬＷとの接触角Ａが最終面３０ａと液体ＬＷとの接触角Ｃに１０°を加えた角度以下であればよいということが、実験により分った。

上記条件を満たすために、回収面１２２Ｂに使用される部材の変更及び表面処理が行われる。本実施形態では、最終面３０ａの接触角Ｃは、約１０°であった。そのため、回収面１２２Ｂの接触角Ａは、約２０°以下であれば、円滑に液体ＬＷを回収することができる。そのため、回収面１２２Ｂは、表面処理が施され、表面にＳｉＣＯまたはＳｉＯ_２が使用されている。ＳｉＯ_２の製法としては、ＳｉＯ_２を蒸着やスパッタを用いて成膜する。その場合、ノズル表面の接触角は、同等の約１０°であった。また、ＳｉＣをＯ_２プラズマ処理するなど酸化処理を施して、ＳｉＣＯとしてもよい。その場合の接触角Ａ１及びＡ２は、約１５°であった。

回収面１２２Ｂに、微小な凹凸を設けることにより、表面積を増加させ、最終面３０ａと同一材料(例えば、ＳｉＯ_２)を用いても、接触角をより小さくすることができる。この場合、接触角Ａ１及びＡ２は、約５°であった。また、ＳｉＣＯを使用した場合は、接触角が１０°となり、最終面３０ａの接触角Ｃと同等の接触角となった。また、回収面１２２Ｂに、アルミナまたは、ＳｉＮ、ＳｉＣなどのセラミックスに表面が酸化処理されたものが用いられた場合、いずれも、１０乃至１５°の接触角をもつことができる。更に、回収面１２２Ｂに微小凹凸形成をおこなうことによって更に接触角を低くすることができる。

これにより、回収面１２２Ｂに液体ＬＷが保持され易くなるので、液体ＬＷの回収が滞ることがなく、液体ＬＷの不足を防止することができる。そのため、液体回収ノズルから液体の代わりに気体が流入することを防止するので、液体での発泡や乱流を防止することができる。また、レジスト等からの溶出した不純物を含む液体ＬＷが投影光学系３０の最終面３０ａに残存することを防止できる。その結果、転写性能が劣化せず高品位な露光を提供することができる。

尚、供給面１１２Ｂと液体ＬＷとの接触角Ｂは、最終面３０ａと液体ＬＷとの接触角Ｃに１０°を加えた角度以下であってもよい。また、本実施形態では、回収面１２２ｂＢが最外周に構成されているので、最外周の面だけ接触角を高くしても良い。つまり、回収面１２２ｂＢの接触角Ａ２´を、最終面３０ａの接触角Ｃに３０°加えた角度よりも大きくしても良い。この場合、接触角Ａ２´を有する回収面以外の回収面だけ、接触角Ｃに１０°を加えた角度以下の接触角とする。

接触角Ａ２´をもつ回収面１２２ｂＢの部分は、回収面１２２ｂＢに使用される部材（例えば、セラミクス）が高い接触角をもつものであれば、そのままでも構わないが、より接触角を大きくするために、樹脂を形成（塗布、蒸着、貼付）してもよい。ＳｉＣなどのセラミックスを用いると、洗浄状態にもよるが、接触角５０°程度、フッ素系の塗布型の樹脂を用いると、１００°などの疎水表面を得ることもできる。更に、投影光学系３０の側面３０ｂ及び回収ノズルの投影光学系側の側面１２３ｃＢの接触角も最終面３０ａの接触角Ｃに３０°加えた角度よりも大きい方が好ましい。

次に、図５及び図６を参照して、上述の液浸露光装置１を利用したデバイスの製造方法の実施例を説明する。図５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マスクを製作する。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、マスクとウェハを用いて本発明の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６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、上述の液浸露光装置１によってマスク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。かかる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、液浸露光装置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。

本発明の露光装置を示す概略断面図である。図１に示す露光装置の液体制御部を示す概略部分構成図である。図２に示す別の実施形態としての液体制御部を示す概略部分構成図である。図２に示す別の実施形態としての液体制御部を示す概略部分構成図である。図１に示す本発明の液浸露光装置を使用したデバイス（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５に示すフローチャートのステップ４のウェハプロセスの詳細なフローチャートである。

符号の説明

１露光装置
１０照明装置
２０レチクル
３０投影光学系
４０ウェハ
４５ウェハステージ
５０液体保持部
１００液体制御部
１０５脱気装置
１１０液体供給部
１１１供給ノズル
１１２供給面
１２０液体回収部
１２１回収ノズル
１２２回収面

Claims

液体を供給するための供給ノズルによって被露光体と当該被露光体に最も近い投影光学系の最終面との間に前記液体を満たし、前記液体を回収するための回収ノズルによって前記液体を回収し、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、
前記回収ノズルの前記被露光体側の面と前記液体との接触角は、前記最終面と前記液体との接触角以下、かつ、前記供給ノズルの前記被露光体側の面と前記液体との接触角以下であることを特徴とする露光装置。
液体を供給するための供給ノズルによって被露光体と当該被露光体に最も近い投影光学系の最終面との間に前記液体を満たし、前記液体を回収するための回収ノズルによって前記液体を回収し、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、
前記回収ノズルの前記被露光体側の面と前記液体との接触角は、前記最終面と前記液体との接触角に１０°を加えた角度以下であることを特徴とする露光装置。
前記供給ノズルの前記被露光体側の面と前記液体との接触角は、前記最終面と前記液体との接触角に１０°を加えた角度以下であることを特徴とする請求項２記載の露光装置。
前記回収ノズルの前記被露光体側の面と前記液体との接触角は、前記供給ノズルの前記被露光体側の面と前記液体との接触角以下であることを特徴とする請求項２記載の露光装置。
前記回収ノズルの前記被露光体側の面は、ＳｉＯ_２、ＳｉＣＯ及びＡｌＯ等の酸化物から構成されることを特徴とする請求項１乃至４のうちいずれか一項記載の露光装置。
請求項１乃至５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、
当該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。