JP2007073587A - 露光方法及び露光装置、並びにデバイス製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】露光不良の発生を抑え、基板を良好に露光することができる露光方法を提供する。
【解決手段】基板の基材上に所定の膜Ｔｃを被覆する被覆工程と、膜Ｔｃ上に液体ＬＱの液浸領域ＬＲを形成して露光光を照射する露光工程とを有し、膜Ｔｃの露光光に対する屈折率と液体ＬＱの露光光に対する屈折率とをほぼ同じにして露光する。
【選択図】 図５

Description

本発明は、基板を露光する露光方法及び露光装置、並びにデバイス製造方法に関するものである。

フォトリソグラフィ工程で用いられる露光装置において、下記特許文献に開示されているような、基板上に液体の液浸領域を形成し、その液体を介して基板を露光する液浸露光装置が案出されている。
国際公開第９９／４９５０４号パンフレット

液浸法に基づいて基板を露光する場合、液浸領域の液体が基板に影響を及ぼす可能性がある。例えば液体が基板上に形成されている膜に影響を及ぼした場合、基板に形成されるパターンに欠陥が生じる等、露光不良が発生する不具合が生じる可能性がある。

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、露光不良の発生を抑え、基板を良好に露光することができる露光方法及び露光装置、並びにその露光方法及び露光装置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。

上記の課題を解決するため、本発明は実施の形態に示す各図に対応付けした以下の構成を採用している。但し、各要素に付した括弧付き符号はその要素の例示に過ぎず、各要素を限定するものではない。

本発明の第１の態様に従えば、基板（Ｐ）上に露光光（ＥＬ）を照射して基板（Ｐ）を露光する露光方法において、基板（Ｐ）の基材（Ｗ）上に所定の膜（Ｔｃ）を被覆する被覆工程と、膜（Ｔｃ）上に液体（ＬＱ）の液浸領域（ＬＲ）を形成して露光光（ＥＬ）を照射する露光工程とを有し、膜（Ｔｃ）の露光光（ＥＬ）に対する屈折率と液体（ＬＱ）の露光光（ＥＬ）に対する屈折率とをほぼ同じにする露光方法が提供される。

本発明の第１の態様によれば、液浸領域の液体を介して基板を露光する際、露光不良の発生を抑え、基板を良好に露光することができる。

本発明の第２の態様に従えば、上記態様の露光方法を用いるデバイス製造方法が提供される。

本発明の第２の態様によれば、露光不良の発生が抑えられた露光方法を用いてデバイスを製造することができる。

本発明の第３の態様に従えば、基板（Ｐ）上に露光光（ＥＬ）を照射して基板（Ｐ）を露光する露光装置において、基板（Ｐ）の基材（Ｗ）上には所定の膜（Ｔｃ）が被覆されており、膜（Ｔｃ）上に液浸領域（ＬＲ）を形成するための液体（ＬＱ）を供給する液体供給装置（１２など）を備え、液体供給装置（１２など）は、膜（Ｔｃ）の露光光（ＥＬ）に対する屈折率とほぼ同じ屈折率を有する液体（ＬＱ）を供給する露光装置（ＥＸ）が提供される。

本発明の第３の態様によれば、液浸領域の液体を介して基板を露光する際、露光不良の発生を抑え、基板を良好に露光することができる。

本発明の第４の態様に従えば、上記態様の露光装置（ＥＸ）を用いるデバイス製造方法が提供される。

本発明の第４の態様によれば、露光不良の発生が抑えられた露光装置を用いてデバイスを製造することができる。

本発明によれば、露光不良の発生を抑え、基板を良好に露光することができ、所望の性能を有するデバイスを製造することができる。

以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明するが、本発明はこれに限定されない。なお、以下の説明においては、ＸＹＺ直交座標系を設定し、このＸＹＺ直交座標系を参照しつつ各部材の位置関係について説明する。そして、水平面内における所定方向をＸ軸方向、水平面内においてＸ軸方向と直交する方向をＹ軸方向、Ｘ軸方向及びＹ軸方向のそれぞれに直交する方向（すなわち鉛直方向）をＺ軸方向とする。また、Ｘ軸、Ｙ軸、及びＺ軸まわりの回転（傾斜）方向をそれぞれ、θＸ、θＹ、及びθＺ方向とする。

＜第１実施形態＞
第１実施形態について説明する。図１は第１実施形態に係る露光装置ＥＸを備えたデバイス製造システムＳＹＳを示す図である。図１において、デバイス製造システムＳＹＳは、露光装置ＥＸと、露光装置ＥＸに接続されたコータ・デベロッパ装置ＣＤとを備えている。

露光装置ＥＸは、マスクＭを保持して移動可能なマスクステージ３と、基板Ｐを保持する基板ホルダ４Ｈを有し、基板ホルダ４Ｈに基板Ｐを保持して移動可能な基板ステージ４と、マスクステージ３に保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のパターン像を基板Ｐ上に投影する投影光学系ＰＬと、露光装置ＥＸ全体の動作を制御する制御装置７とを備えている。

本実施形態の露光装置ＥＸ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した液浸露光装置であって、基板ステージ４に保持された基板Ｐ上に液体ＬＱの液浸領域ＬＲを形成し、液浸領域ＬＲの液体ＬＱを介して基板Ｐ上に露光光ＥＬを照射して基板Ｐを露光する。本実施形態では、液体ＬＱとして、水（純水）を用いる。

コータ・デベロッパ装置ＣＤは、露光処理される前の基板Ｐの基材上に所定の膜を被覆するコーティング装置、及び露光処理された後の基板Ｐを現像するデベロッパ装置を含む。露光装置ＥＸとコータ・デベロッパ装置ＣＤとはインターフェースＩＦを介して接続されており、基板Ｐは不図示の搬送装置により、露光装置ＥＸとコータ・デベロッパ装置ＣＤとの間でインターフェースＩＦを介して搬送可能である。

図２はコータ・デベロッパ装置ＣＤのコーティング装置によって所定の膜が被覆された基材を含む基板Ｐの一例を示す図である。図２において、基板Ｐは、半導体ウエハ等の基材Ｗと、その基材Ｗ上に被覆された第１膜Ｒｇと、その第１膜Ｒｇ上に被覆された第２膜Ｔｃとを有している。第１膜Ｒｇは、感光材（フォトレジスト）からなる膜である。第２膜Ｔｃは、トップコート膜と呼ばれる膜であって、例えば液体ＬＱから第１膜Ｒｇや基材Ｗを保護する機能などを有しており、液体ＬＱに対して撥液性（撥水性）を有している。また、撥液性の膜である第２膜Ｔｃを設けることにより、液体ＬＱの回収性を高めることもできる。第１膜Ｒｇは、例えばスピンコーティング方式によって、基材Ｗ上に感光材（フォトレジスト）を塗布することによって形成される。同様に、第２膜Ｔｃも、トップコート膜を形成するための材料を塗布することによって形成される。液体ＬＱの液浸領域ＬＲは、基板Ｐの第２膜Ｔｃ上に形成されるため、基板Ｐのうち、第２膜Ｔｃが、液浸領域ＬＲの液体ＬＱと接触する液体接触面を形成する。

次に、図３を参照しながら露光装置ＥＸについて説明する。図３は本実施形態に係る露光装置ＥＸを示す概略構成図である。露光装置ＥＸは、投影光学系ＰＬの像面近傍の露光光ＥＬの光路Ｋを液体ＬＱで満たして液浸領域ＬＲを形成する液浸システム１を備えている。液浸システム１の動作は制御装置７に制御される。液浸システム１は、投影光学系ＰＬの複数の光学素子のうち、投影光学系ＰＬの像面に最も近い最終光学素子ＦＬの下面と、投影光学系ＰＬの像面側に配置された基板ホルダ４Ｈ上の基板Ｐの表面との間の露光光ＥＬの光路Ｋを液体ＬＱで満たすように基板Ｐ上に液浸領域ＬＲを形成する。

露光装置ＥＸは、少なくともマスクＭのパターン像を基板Ｐに投影している間、液浸システム１を用いて、露光光ＥＬの光路Ｋを液体ＬＱで満たす。露光装置ＥＸは、投影光学系ＰＬと露光光ＥＬの光路Ｋに満たされた液体ＬＱとを介してマスクＭを通過した露光光ＥＬを基板ホルダ４Ｈに保持された基板Ｐ上に照射することによって、マスクＭのパターン像を基板Ｐ上に投影して、基板Ｐを露光する。また、本実施形態の露光装置ＥＸは、最終光学素子ＦＬと基板Ｐとの間の露光光ＥＬの光路Ｋに満たされた液体ＬＱが、投影光学系ＰＬの投影領域ＡＲを含む基板Ｐ上の一部の領域に、投影領域ＡＲよりも大きく且つ基板Ｐよりも小さい液体ＬＱの液浸領域ＬＲを局所的に形成する局所液浸方式を採用している。

なお、液浸領域ＬＲは、基板Ｐ上だけでなく、投影光学系ＰＬの像面側において、最終光学素子ＦＬの下面と対向する位置に配置された物体上、例えば基板ステージ４の一部などにも形成可能である。

照明光学系ＩＬは、マスクＭ上の所定の照明領域を均一な照度分布の露光光ＥＬで照明するものである。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。本実施形態においてはＡｒＦエキシマレーザ光が用いられる。

マスクステージ３は、リニアモータ等のアクチュエータを含むマスクステージ駆動装置３Ｄの駆動により、マスクＭを保持した状態で、Ｘ軸、Ｙ軸、及びθＺ方向に移動可能である。マスクステージ３（ひいてはマスクＭ）の位置情報は、レーザ干渉計３Ｌによって計測される。レーザ干渉計３Ｌは、マスクステージ３上に設けられた移動鏡３Ｋを用いてマスクステージ３の位置情報を計測する。制御装置７は、レーザ干渉計３Ｌの計測結果に基づいてマスクステージ駆動装置３Ｄを駆動し、マスクステージ３に保持されているマスクＭの位置制御を行う。なお、ここでいう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。また、本実施形態においては、マスクとして透過型のマスクを用いるが、反射型のマスクを用いてもよい。

投影光学系ＰＬは、マスクＭのパターン像を所定の投影倍率で基板Ｐに投影するものであって、複数の光学素子を有しており、それら光学素子は鏡筒ＰＫで保持されている。本実施形態の投影光学系ＰＬは、その投影倍率が例えば１／４、１／５、１／８等の縮小系である。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。本実施形態では、投影光学系ＰＬの光軸ＡＸはＺ軸方向と平行となっている。また、投影光学系ＰＬは、反射光学素子を含まない屈折系、屈折光学素子を含まない反射系、反射光学素子と屈折光学素子とを含む反射屈折系のいずれであってもよい。また、投影光学系ＰＬは、倒立像と正立像とのいずれを形成してもよい。

基板ステージ４は、基板Ｐを保持する基板ホルダ４Ｈを有しており、リニアモータ等のアクチュエータを含む基板ステージ駆動装置４Ｄの駆動により、基板ホルダ４Ｈに基板Ｐを保持した状態で、ベース部材ＢＰ上で、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸、θＸ、θＹ、及びθＺ方向の６自由度の方向に移動可能である。基板ホルダ４Ｈは、基板ステージ４上に設けられた凹部４Ｒに配置されており、基板ステージ４のうち凹部４Ｒ以外の上面４Ｆは、基板ホルダ４Ｈに保持された基板Ｐの表面とほぼ同じ高さ（面一）になるような平坦面となっている。なお、基板ホルダ４Ｈに保持された基板Ｐの表面と、基板ステージ４の上面４Ｆとの間に段差があってもよい。

基板ステージ４（ひいては基板Ｐ）の位置情報は、レーザ干渉計４Ｌによって計測される。レーザ干渉計４Ｌは、基板ステージ４に設けられた移動鏡４Ｋを用いて、基板ステージ４のＸ軸、Ｙ軸、及びθＺ方向に関する位置情報を計測する。また、基板ステージ４に保持されている基板Ｐの表面の面位置情報（Ｚ軸、θＸ、及びθＹ方向に関する位置情報）は、不図示のフォーカス・レベリング検出系によって検出される。制御装置７は、レーザ干渉計４Ｌの計測結果及びフォーカス・レベリング検出系の検出結果に基づいて、基板ステージ駆動装置４Ｄを駆動し、基板ステージ４に保持されている基板Ｐの位置制御を行う。

次に、液浸システム１について図４を参照しながら説明する。図４は図３の要部を示す拡大図である。液浸システム１は、投影光学系ＰＬの最終光学素子ＦＬと、その最終光学素子ＦＬと対向する位置に配置され、基板ホルダ４Ｈに保持された基板Ｐとの間の露光光ＥＬの光路Ｋを液体ＬＱで満たす。液浸システム１は、最終光学素子ＦＬと基板Ｐとの間の露光光ＥＬの光路Ｋの近傍に設けられ、その光路Ｋに対して液体ＬＱを供給するための供給口１２及び液体ＬＱを回収するための回収口２２を有するノズル部材７１と、供給管１３、及びノズル部材７１の内部に形成された供給流路１４を介して供給口１２に液体ＬＱを供給する液体供給装置１１と、ノズル部材７１の回収口２２から回収された液体ＬＱを、ノズル部材７１の内部に形成された回収流路２４、及び回収管２３を介して回収する液体回収装置２１とを備えている。供給口１２と供給管１３とは供給流路１４を介して接続されており、回収口２２と回収管２３とは回収流路２４を介して接続されている。本実施形態においては、ノズル部材７１は、露光光ＥＬの光路Ｋを囲むように環状に設けられており、液体ＬＱを供給する供給口１２は、ノズル部材７１のうち、露光光ＥＬの光路Ｋを向く内側面に設けられ、液体ＬＱを回収する回収口２２は、ノズル部材７１のうち、基板Ｐの表面と対向する下面に設けられている。また、本実施形態においては、回収口２２には多孔部材（メッシュ）２５が配置されている。

液体供給装置１１は、供給する液体ＬＱの温度を調整する温度調整装置、液体ＬＱ中の気体成分を低減する脱気装置、及び液体ＬＱ中の異物を取り除くフィルタユニット等を備えており、清浄で温度調整された液体ＬＱを送出可能である。また、液体回収装置２１は、真空系等を備えており、液体ＬＱを回収可能である。液体供給装置１１及び液体回収装置２１の動作は制御装置７に制御される。液体供給装置１１から送出された液体ＬＱは、供給管１３、及びノズル部材７１の供給流路１４を流れた後、供給口１２より露光光ＥＬの光路Ｋに供給される。また、液体回収装置２１を駆動することにより回収口２２から回収された液体ＬＱは、ノズル部材７１の回収流路２４を流れた後、回収管２３を介して液体回収装置２１に回収される。制御装置７は、液浸システム１を制御して、液体供給装置１１による液体供給動作と液体回収装置２１による液体回収動作とを並行して行うことで、最終光学素子ＦＬと基板Ｐとの間の露光光ＥＬの光路Ｋを液体ＬＱで満たし、基板Ｐ上の一部の領域に液体ＬＱの液浸領域ＬＲを局所的に形成する。

図４に示すように、液体ＬＱの液浸領域ＬＲは、基板Ｐの第２膜Ｔｃ上に形成され、基板Ｐのうち、第２膜Ｔｃが、液浸領域ＬＲの液体ＬＱと接触する。第２膜Ｔｃに接触した液体ＬＱが第２膜Ｔｃの内部に浸入する可能性があり、第２膜Ｔｃに影響を及ぼす可能性がある。

例えば、図５の模式図に示すように、液体ＬＱが第２膜Ｔｃの内部に浸入する（染み込む）可能性がある。図５に示す例では、第２膜Ｔｃの内部に浸入した液体ＬＱは、第１膜Ｒｇと第２膜Ｔｃとの間に存在している。このような状態で、基板Ｐに露光光ＥＬが照射された場合、浸入した液体ＬＱによって、第１膜Ｒｇ（又は基材Ｗ）に対する露光光ＥＬの照射状態が変動する可能性がある。すなわち、第２膜Ｔｃの内部に浸入した液体部分で、露光光ＥＬの光路が変化する可能性がある。第２膜Ｔｃの露光光ＥＬに対する屈折率と、液体ＬＱの露光光ＥＬに対する屈折率とが大きく異なっている場合、第２膜Ｔｃの内部に浸入した液体部分、具体的には、第２膜Ｔｃの内部に浸入した液体ＬＱと第２膜Ｔｃとの界面において、露光光ＥＬが大きく屈折し、露光光ＥＬの照射状態が大きく変動する可能性がある。第２膜Ｔｃの内部に浸入した液体部分で露光光ＥＬの光路が変化した場合、第１膜Ｒｇの所望位置に露光光ＥＬが到達せず、所望のパターン像が形成できず、基材Ｗに形成されるパターンに欠陥が生じる等、露光不良が発生する不具合が生じる可能性がある。また、第２膜Ｔｃの内部に浸入した液体ＬＱと第２膜Ｔｃとの界面において、露光光ＥＬの一部が反射し、所望の光量（強度）を有する露光光ＥＬで第１膜Ｒｇを照射できなくなる不具合が生じる可能性もある。また、浸入した液体部分によって、露光光ＥＬが乱反射する可能性もある。

また、図６に示すように、第２膜Ｔｃの内部に浸入した液体ＬＱによって、第２膜Ｔｃが膨潤するなどして、第２膜Ｔｃの形状が局所的に変化する可能性もある。図６においても、その第２膜Ｔｃの内部に浸入した液体部分で、露光光ＥＬの光路が変化するなどの不具合が生じ、第１膜Ｒｇに対する露光光ＥＬの照射状態が変動する可能性がある。そして、第２膜Ｔｃの露光光ＥＬに対する屈折率と、液体ＬＱの露光光ＥＬに対する屈折率とが大きく異なっている場合、露光光ＥＬの照射状態の変動は大きくなる可能性があり、露光不良が発生する可能性がある。

また、露光光ＥＬのみならず、露光に関する所定の計測を行うために基板Ｐ上に計測光を照射する場合、第２膜Ｔｃの内部に浸入した液体ＬＱによって、その計測光の照射状態が変動したり、計測光の光路が変動し、計測精度が劣化するなどの不具合が生じる可能性がある。

そこで、本実施形態では、露光不良の発生を抑えるために、第２膜Ｔｃの露光光ＥＬに対する屈折率と、液体ＬＱの露光光ＥＬに対する屈折率とをほぼ同じにする。こうすることにより、第２膜Ｔｃの内部に液体ＬＱが浸入したとしても、その第２膜Ｔｃの内部に浸入した液体部分で露光光ＥＬの光路が変化することを抑えることができ、その浸入した液体ＬＱに起因する露光光ＥＬの照射状態の変動を抑えることができる。また、露光光ＥＬの一部が反射することを抑えることができる。

なお、本実施形態においては、露光光ＥＬに対する液体ＬＱの屈折率をｎとして、露光光ＥＬに対する屈折率Ｎが０．９５ｎ＜Ｎ＜１．０５ｎとなる第２膜Ｔｃが使用される。

次に、上述の構成を有する露光装置ＥＸを用いて基板Ｐを露光する方法について図７のフローチャート図を参照しながら説明する。

コータ・デベロッパ装置ＣＤのコーティング装置において、基材Ｗの上面に感光材からなる第１膜Ｒｇを被覆（塗布）する処理が行われる（ステップＳＡ１）。次いで、基材Ｗの上面の周縁領域や側面などの感光材を例えば溶剤などを使って除去する処理（エッジリンス処理）が行われた後、ベーク処理を含む所定の処理が施される（ステップＳＡ２）。

次いで、基材Ｗ上の第１膜Ｒｇ上にトップコート膜となる第２膜Ｔｃを被覆（塗布）する処理が行われる（ステップＳＡ３）。ここで、上述したように、本実施形態においては、液体ＬＱとして水（純水）が用いられる。そこで、第２膜Ｔｃとしては、その露光光ＥＬに対する屈折率が、液体（水）ＬＱの露光光ＥＬに対する屈折率とほぼ同じものが用いられる。次いで、必要に応じてエッジリンス処理が行われた後、ベーク処理を含む所定の処理が施される（ステップＳＡ４）。

本実施形態では、基板Ｐ上に形成された第２膜Ｔｃ上に、更にトップコート膜となる第２膜Ｔｃを被覆（塗布）する処理が行われる（ステップＳＡ５）。第２膜Ｔｃとしては、その露光光ＥＬに対する屈折率が、液体（水）ＬＱの露光光ＥＬに対する屈折率とほぼ同じものが用いられる。次いで、必要に応じてエッジリンス処理が行われた後、ベーク処理を含む所定の処理が施される（ステップＳＡ６）。

その後、基板Ｐは所定の搬送装置によって露光装置ＥＸへ搬送される。露光装置ＥＸは、基板Ｐの第２膜Ｔｃ上に液体ＬＱの液浸領域ＬＲを形成して基板Ｐに露光光ＥＬを照射する（ステップＳＡ７）。液体ＬＱの屈折率に応じた屈折率を有する第２膜Ｔｃを設け、第２膜Ｔｃの露光光ＥＬに対する屈折率と、液体ＬＱの露光光ＥＬに対する屈折率とをほぼ同じにした状態で、基板Ｐに露光光ＥＬを照射するので、露光光ＥＬの光路の変化を含む露光光ＥＬの照射状態の変動を抑えた状態で、基板Ｐを露光することができる。

以上説明したように、膜の露光光ＥＬに対する屈折率と、液体ＬＱの露光光ＥＬに対する屈折率とをほぼ同じにすることで、膜の内部に液体ＬＱが浸入した場合でも、その浸入した液体ＬＱに起因する露光光ＥＬの照射状態の変動や反射状態の変動、露光光ＥＬの光路の変化を抑え、露光不良の発生を抑えることができる。

また、本実施形態では、図７に示したステップＳＡ３、ＳＡ５のように、トップコート膜となる第２膜Ｔｃを塗布する工程を２回行っている。これにより、基板Ｐ上の第２膜Ｔｃの厚さを厚くすることができ、液体ＬＱの第２膜Ｔｃの内部への浸入（染み込み）を抑制する効果が期待できる。

第２膜Ｔｃを塗布し（ステップＳＡ３）、ベーク処理することにより（ステップＳＡ４）、第２膜Ｔｃにクラックが形成される可能性がある。クラックが形成された状態で第２膜Ｔｃ上に液浸領域ＬＲを形成した場合、第２膜Ｔｃの内部に液体ＬＱが浸入し易くなる可能性がある。本実施形態では、第２膜Ｔｃの屈折率と液体ＬＱの屈折率とをほぼ同じにしているものの、第１膜Ｒｇに液体ＬＱが浸入することは好ましくない。そこで、第２膜Ｔｃを塗布し（ステップＳＡ３）、ベークした後（ステップＳＡ４）、更にその上に第２膜Ｔｃを塗布することで（ステップＳＡ５）、第１層目の第２膜Ｔｃにクラックが形成されていても、第２層目の第２膜Ｔｃでそのクラックを埋める（補修する）ことができる可能性がある。このように、トップコート膜となる第２膜Ｔｃを塗布する工程を２回以上行うことにより、第１層目の第２膜Ｔｃのクラックに起因する液体ＬＱの第２膜Ｔｃの内部への浸入（染み込み）を抑制する効果が期待できる。また、第２層目の第２膜Ｔｃをベーク処理（ステップＳＡ６）することにより、その第２層目の第２膜Ｔｃにもクラックが形成されることが考えられるが、第１層目の第２膜Ｔｃに形成されたクラックの位置と、第２層目の第２膜Ｔｃに形成されたクラックの位置とが一致する確率は非常に低いため、第２膜Ｔｃを複数回塗布することにより、液体ＬＱの浸入を抑えることができる可能性がある。

なお、本実施形態では、第２膜Ｔｃを塗布する工程を２回行っているが、もちろん、３回以上の任意の複数回行うことができる。また、液体ＬＱの浸入を抑制できる、あるいは許容できるのであれば、第２膜Ｔｃを塗布する工程は１回でもよい。

また、第２膜Ｔｃを複数回塗布することによって液体ＬＱの浸入が抑制できる場合には、液体ＬＱの屈折率と第２膜Ｔｃの屈折率とがほぼ同じでなくてもよい。

なお、本実施形態においては、液体ＬＱとして水を用いており、第２膜Ｔｃとしては、その屈折率が、水の屈折率とほぼ同じものが用いられているが、液体ＬＱとして、水以外のものを用いた場合には、上述のステップＳＡ３、ＳＡ５においては、その液体ＬＱに応じた（その液体ＬＱとほぼ同じ）屈折率を有する第２膜Ｔｃを被覆すればよい。

＜第２実施形態＞
次に第２実施形態について説明する。第１実施形態では、第２膜Ｔｃを被覆するときの被覆工程において、基材Ｗ（基板Ｐ）上に、液体ＬＱに応じた屈折率を有する第２膜Ｔｃを被覆しているが、第２実施形態の特徴的な部分は、基板Ｐ上に液浸領域ＬＲを形成して基板Ｐを露光する露光工程において、露光装置ＥＸの液体供給装置１１が、第２膜Ｔｃに応じた屈折率を有する液体ＬＱを供給する点にある。すなわち、本実施形態の特徴的な部分は、液体供給装置１１が、第２膜Ｔｃの露光光ＥＬに対する屈折率とほぼ同じ屈折率を有する液体ＬＱを供給する点にある。以下の説明において、上述の第１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、その説明を簡略若しくは省略する。

図８は第２実施形態に係る液体供給装置１１を示す概略構成図である。液体供給装置１１は、第２膜Ｔｃ上に液浸領域ＬＲを形成するための液体ＬＱを供給するが、第２膜Ｔｃの露光光ＥＬに対する屈折率とほぼ同じ屈折率を有する液体ＬＱを供給する。液体供給装置１１は、例えば水などの第１の液体を供給可能な第１液体供給器１１Ａと、第１の液体の屈折率を調整するための第２の液体を供給する第２液体供給器１１Ｂと、第１の液体と第２の液体とを混合する混合器１１Ｃとを備えており、混合器１１Ｃで生成された液体ＬＱが、供給口１２を介して光路Ｋ（基板Ｐ上）に供給される。第２の液体は、第１の液体の屈折率を変えることができる添加剤であってもよい。制御装置７は、第１の液体と第２の液体との混合比を調整可能であり、これにより、供給口１２を介して基板Ｐ上に供給される液体ＬＱの露光光ＥＬに対する屈折率を調整可能である。そして、制御装置７は、基板Ｐを露光する露光工程において、供給口１２から供給する液体ＬＱの露光光ＥＬに対する屈折率（具体的には上述の混合比）が、第２膜Ｔｃの露光光ＥＬに対する屈折率とほぼ同じになるように調整する。こうすることにより、第２膜Ｔｃの内部に液体ＬＱが浸入したとしても、その内部に浸入した液体部分での露光光ＥＬの光路の変化を抑え、露光不良の発生を抑えることができる。

なお、本実施形態においては、露光光ＥＬに対する第２膜Ｔｃの屈折率をＮとして、露光光ＥＬに対する屈折率ｎが０．９５Ｎ＜ｎ＜１．０５Ｎとなるように、液体ＬＱの屈折率ｎの調整が行われる。

また、ここでは、２種類の液体を混合しているが、もちろん、３種類以上の任意の複数種類の液体を混合してもよい。また、互いに異なる屈折率を有する液体を複数種類用意しておき、第２膜Ｔｃの屈折率に応じて、複数種類の液体のうちの１つの液体を基板Ｐ上に供給するようにしてもよい。

また、液体ＬＱの温度を調整して、液体ＬＱの露光光ＥＬに対する屈折率と第２膜Ｔｃの露光光ＥＬに対する屈折率とがほぼ同じになるようにしてもよい。

なお、上述の実施形態において、露光装置ＥＸで使用される液体ＬＱの種類（屈折率）が、例えばロット毎に変更される場合には、露光装置ＥＸで使用される液体ＬＱの情報をコータ・デベロッパ装置ＣＤに送信することができる。例えば、図９の模式図に示すように、露光装置ＥＸに、コータ・デベロッパ装置ＣＤと通信可能な通信装置ＣＯＭを設けておき、その通信装置ＣＯＭを介して、液体ＬＱに関する情報（液体ＬＱの屈折率に関する情報）を送信する。コータ・デベロッパ装置ＣＤは、その情報に基づいて、液体ＬＱとほぼ同じ屈折率を有する膜（第２膜Ｔｃ）を被覆することができる。このように、露光装置ＥＸは、使用する液体ＬＱに応じて、コータ・デベロッパ装置ＣＤに対して、指令信号を送ることができる。また、例えばオペレータが、露光装置ＥＸで用いられる液体ＬＱの情報を、コータ・デベロッパ装置ＣＤに対して所定の入力装置（キーボードなど）を介して入力するようにしてもよい。

また、上述の第２実施形態において、液体供給装置１１が、第２膜Ｔｃに応じた液体ＬＱを供給する際、露光装置ＥＸに入力装置（キーボード）を設けておき、例えばオペレータが、コータ・デベロッパ装置ＣＤで基板Ｐに被覆される第２膜Ｔｃに関する情報（第２膜Ｔｃの屈折率に関する情報）を、露光装置ＥＸに対して入力装置を介して入力するようにしてもよい。

また、第２膜Ｔｃの種類（屈折率）が、例えばロット毎に変更される場合には、露光装置ＥＸに、コータ・デベロッパ装置ＣＤからの指令信号を受信可能な受信装置を設けておき、コータ・デベロッパ装置ＣＤから送信された第２膜Ｔｃに関する情報を受信するようにしてもよい。露光装置ＥＸは、受信装置を介して受信した第２膜Ｔｃに関する情報に基づいて、液体供給装置１１から供給する液体ＬＱの屈折率を調整することができる。また、使用される第２膜Ｔｃが予め分かっている場合には、その第２膜Ｔｃに関する情報を、露光装置ＥＸの制御装置７に接続されている記憶装置に記憶しておいてもよい。露光装置ＥＸは、記憶装置に記憶されている第２膜Ｔｃに関する情報に基づいて、液体供給装置１１から基板Ｐ上に供給する液体ＬＱの屈折率を調整することができる。

なお、上述の各実施形態において、液体ＬＱの露光光ＥＬに対する屈折率と、第２膜Ｔｃの露光光ＥＬに対する屈折率とをほぼ同じにすることによって、第２膜Ｔｃの露光光ＥＬに対する屈折率と第１膜Ｒｇの露光光ＥＬに対する屈折率との差が大きくなり、第２膜Ｔｃと第１膜Ｒｇとの界面で露光光ＥＬの一部が反射するなどして、露光光ＥＬが所望の状態で第１膜Ｒｇに入射しない可能性がある。このような場合には、第２膜Ｔｃと第１膜Ｒｇとの間に、露光光ＥＬの光路（第１膜Ｒｇへの入射角）を調整するために、露光光ＥＬに対して所定の屈折率を有する膜を形成してもよい。

また、上述の各実施形態においては、第１膜Ｒｇ上に第２膜Ｔｃが形成されているが、第２膜Ｔｃを形成しなくてもよい。この場合には、第１膜Ｒｇが液体ＬＱと接触することになるので、第１膜Ｒｇの露光光ＥＬに対する屈折率と液体ＬＱの露光光ＥＬに対する屈折率とをほぼ同じにしておくことが望ましい。

上述の第１実施形態においては、液体ＬＱとして純水を用いている。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。なお工場等から供給される純水の純度が低い場合には、露光装置が超純水製造器を持つようにしてもよい。

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１．４４程度と言われており、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１３４ｎｍ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１．４４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。

本実施形態では、投影光学系ＰＬの先端に光学素子ＦＬが取り付けられており、この光学素子により投影光学系ＰＬの光学特性、例えば収差（球面収差、コマ収差等）の調整を行うことができる。なお、投影光学系ＰＬの先端に取り付ける光学素子としては、投影光学系ＰＬの光学特性の調整に用いる光学プレートであってもよい。あるいは露光光ＥＬを透過可能な平行平面板であってもよい。

なお、液体ＬＱ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との間の圧力が大きい場合には、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。

なお、本実施形態では、投影光学系ＰＬと基板Ｐ表面との間は液体ＬＱで満たされている構成であるが、例えば基板Ｐの表面に平行平面板からなるカバーガラスを取り付けた状態で液体ＬＱを満たす構成であってもよい。

また、上述の実施形態の投影光学系は、先端の光学素子の像面側の光路を液体で満たしているが、国際公開第２００４／０１９１２８号パンフレットに開示されているように、先端の光学素子の物体面側の光路も液体で満たす投影光学系を採用することもできる。

なお、上述のように、液体ＬＱとしては、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、液体ＬＱとしてはＦ_２レーザ光を透過可能な例えば、過フッ化ポリエーテル（ＰＦＰＥ）やフッ素系オイル等のフッ素系流体であってもよい。この場合、液体ＬＱと接触する部分には、例えばフッ素を含む極性の小さい分子構造の物質で薄膜を形成することで親液化処理する。また、液体ＬＱ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。

また、液体ＬＱとしては、屈折率が１．６〜１．８程度のものを使用してもよい。更に、石英や蛍石よりも屈折率が高い（例えば１．６以上）材料で光学素子ＦＬを形成してもよい。

なお、上記各実施形態の基板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。

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、露光装置ＥＸとしては、第１パターンと基板Ｐとをほぼ静止した状態で第１パターンの縮小像を投影光学系（例えば１／８縮小倍率で反射素子を含まない屈折型投影光学系）を用いて基板Ｐ上に一括露光する方式の露光装置にも適用できる。この場合、更にその後に、第２パターンと基板Ｐとをほぼ静止した状態で第２パターンの縮小像をその投影光学系を用いて、第１パターンと部分的に重ねて基板Ｐ上に一括露光するスティッチ方式の一括露光装置にも適用できる。また、スティッチ方式の露光装置としては、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し、基板Ｐを順次移動させるステップ・アンド・スティッチ方式の露光装置にも適用できる。

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ような複数の基板ステージを備えたツインステージ型の露光装置にも適用できる。

更に、特開平１１−１３５４００号公報や特開２０００−１６４５０４号公報に開示されているように、基板を保持する基板ステージと基準マークが形成された基準部材や各種の光電センサを搭載した計測ステージとを備えた露光装置にも本発明を適用することができる。

また、上述の実施形態においては、投影光学系ＰＬと基板Ｐとの間に局所的に液体を満たす露光装置を採用しているが、本発明は、特開平６−１２４８７３号公報、特開平１０−３０３１１４号公報、米国特許第５，８２５，０４３号などに開示されているような露光対象の基板の表面全体が液体中に浸かっている状態で露光を行う液浸露光装置にも適用可能である。

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。

なお、上述の実施形態においては、光透過性の基板上に所定の遮光パターン（又は位相パターン・減光パターン）を形成した光透過型マスクを用いたが、このマスクに代えて、例えば米国特許第６，７７８，２５７号公報に開示されているように、露光すべきパターンの電子データに基づいて透過パターン又は反射パターン、あるいは発光パターンを形成する電子マスクを用いてもよい。

また、国際公開第２００１／０３５１６８号パンフレットに開示されているように、干渉縞を基板Ｐ上に形成することによって、基板Ｐ上にライン・アンド・スペースパターンを露光する露光装置（リソグラフィシステム）にも本発明を適用することができる。

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。

半導体デバイス等のマイクロデバイスは、図１０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。

第１実施形態に係る露光装置を備えたデバイス製造システムを示す概略構成図である。 基板の一例を模式的に示す断面図である。 第１実施形態に係る露光装置を示す概略構成図である。 液浸システムを説明するための図である。 膜の内部に液体が浸入している様子を説明するための模式図である。 膜の内部に液体が浸入している様子を説明するための模式図である。 第１実施形態に係る露光方法を説明するためのフローチャート図である。 第２実施形態に係る露光装置の液体供給装置を説明するための図である。 デバイス製造システムの一例を説明するための模式図である。 マイクロデバイスの製造工程の一例を説明するためのフローチャート図である。

符号の説明

１…液浸システム、１１…液体供給装置、４…基板ステージ、７…制御装置、ＥＬ…露光光、ＥＸ…露光装置、ＬＱ…液体、ＬＲ…液浸領域、Ｐ…基板、Ｒｇ…第１膜、Ｔｃ…第２膜、Ｗ…基材

Claims (12)

1. 基板上に露光光を照射して前記基板を露光する露光方法において、
   前記基板の基材上に所定の膜を被覆する被覆工程と、
   前記膜上に液体の液浸領域を形成して前記露光光を照射する露光工程とを有し、
   前記膜の露光光に対する屈折率と前記液体の露光光に対する屈折率とをほぼ同じにする露光方法。
2. 前記被覆工程において、前記液体に応じた屈折率を有する膜を被覆する請求項１記載の露光方法。
3. 前記露光工程において、前記膜に応じた屈折率を有する液体を前記膜上に供給する請求項１記載の露光方法。
4. 露光不良の発生を抑えるために、前記膜の露光光に対する屈折率と前記液体の露光光に対する屈折率とをほぼ同じにする請求項１〜３のいずれか一項記載の露光方法。
5. 前記膜の内部に浸入した液体に起因する前記露光光の照射状態の変動を抑えるために、前記膜の露光光に対する屈折率と前記液体の露光光に対する屈折率とをほぼ同じにする請求項１〜４のいずれか一項記載の露光方法。
6. 前記膜の内部に浸入した液体部分で、前記露光光の光路の変化を抑えるために、前記膜の露光光に対する屈折率と前記液体の露光光に対する屈折率とをほぼ同じにする請求項５記載の露光方法。
7. 請求項１〜請求項６のいずれか一項記載の露光方法を用いるデバイス製造方法。
8. 基板上に露光光を照射して前記基板を露光する露光装置において、
   前記基板の基材上には所定の膜が被覆されており、
   前記膜上に液浸領域を形成するための液体を供給する液体供給装置を備え、
   前記液体供給装置は、前記膜の露光光に対する屈折率とほぼ同じ屈折率を有する液体を供給する露光装置。
9. 前記液体供給装置は、露光不良の発生を抑えるために、前記膜の露光光に対する屈折率とほぼ同じ屈折率を有する液体を供給する請求項８記載の露光装置。
10. 前記液体供給装置は、前記膜の内部に浸入した液体に起因する前記露光光の照射状態の変動を抑えるために、前記膜の露光光に対する屈折率とほぼ同じ屈折率を有する液体を供給する請求項８又は９記載の露光装置。
11. 前記液体供給装置は、前記膜の内部に浸入した液体部分で、前記露光光の光路の変化を抑えるために、前記膜の露光光に対する屈折率とほぼ同じ屈折率を有する液体を供給する請求項１０記載の露光装置。
12. 請求項８〜請求項１１のいずれか一項記載の露光装置を用いるデバイス製造方法。
    

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