JP2007096050A - 露光装置 - Google Patents

Abstract

【課題】高解像度と高スループットを実現する露光装置を提供する。
【解決手段】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隙間を液体で満たし、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、前記隙間の第１の間隔よりも小さい第２の間隔を前記被露光体又は前記被露光体に隣接した部材との間に形成して前記液体の移動を制限する移動規制部と、当該突起部を前記第２の間隔が広がるように移動させる移動手段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（最終レンズ）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を露光する所謂液浸露光装置に関する。

レチクル（又はマスク）パターンを投影光学系を介してウェハ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、高解像度で高スループットな露光装置が益々要求されている。高解像度の要請に応える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ｋ１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＝ｋ１（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表面との隙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１を参照のこと）。しかし、かかる狭い隙間に液体を充填することはしばしば困難であり、また、露光中にウェハを高速で移動することによって充填された液体が周囲に飛散する。この結果、隙間の液体の充填が不十分となり、気泡が混入して露光光を乱反射する。露光光の乱反射は露光量を減少させ、スループットを低下させる。そこで、隙間の周囲にガスを吹き付け、液体を隙間に封じ込めるエアカーテン方式が提案されている（例えば、特許文献２を参照のこと）。
国際公開第９９／４９５０４号パンフレット 特開２００４−２８９１２６号公報

しかし、エアカーテン方式では、ガス圧が低いと液体を隙間に留める力が弱く、ガス圧が高いと逆に隙間から液体を飛散させてしまう。このため、エアカーテンのみでは液体の閉じ込め制御は実際には困難である。

本発明は、高解像度と高スループットを実現する露光装置を提供する。

本発明の一側面としての露光装置は、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隙間を液体で満たし、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、前記隙間の第１の間隔よりも小さい第２の間隔を前記被露光体又は前記被露光体に隣接した部材との間に形成して前記液体の移動を制限する移動規制部と、当該突起部を前記第２の間隔が広がるように移動させる移動手段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デバイス製造方法は、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、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。

本発明の他の目的及び更なる特徴は、以下の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、高解像度と高スループットを実現す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１について説明する。ここで、図１は、露光装置１の概略ブロック図である。露光装置１は、投影光学系３０のウェハ４０側にある最終面（最終レンズ）とウェハ４０との間に供給される液体ＬＷを介して、レチクルパターンをウェハ４０に露光する液浸型の投影露光装置である。本実施例は、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。）を例に説明するが、本発明はステップ・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。）にも適用可能である。

露光装置１は、照明装置１０と、レチクルステージ２５と、投影光学系３０と、ウェハステージ４５と、測距装置５０と、ステージ制御部６０とを有する。更に、露光装置１は、媒体供給部７０と、液浸制御部８０と、液体回収部９０と、鏡筒１００と、移動機構１１０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、波長約１９３ｎｍのＡｒＦエキシマレーザーを使用する。但し、光源は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、オプティカルインテグレーター、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、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、ステッパーの場合は、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２５は定盤２７に固定される。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及びステージ制御部６０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、走査方向（本実施形態では、Ｘ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。投影光学系３０は、複数のレンズ素子のみからなるダイプトリック光学系、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カタディオプトリック光学系、ミラーのみからなるカトプトリック光学系等を使用する。投影光学系３０は鏡筒１００に収納される。

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、被露光体の一例であり、本発明の被露光体は液晶基板やその他の被露光体を広く含む。ウェハ４０には、フォトレジストが塗布されている。

同面板４４は、ウェハステージ４５に支持されたウェハ４０の表面とウェハ４０の外側の領域（ウェハステージ４５）とを同一面にするための板であり、ウェハ４０と略同一な高さを有する。また、同面板４４は、一般的に、液浸露光を行う場合に使用され、ウェハ４０の外側の領域においても液膜を形成することを可能にする。

ウェハステージ４５は、定盤４７に固定されており、図示しないウェハチャックを介してウェハ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、即ち、Ｚ軸方向）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６０によって制御される。ウェハステージ４５は、露光時において、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、ステージ制御部６０によって制御される。

測距装置５０は、レチクルステージ２５及びウェハステージ４５の２次元的な位置を、参照ミラー５２及び５４、及び、レーザー干渉計５６及び５８を介してリアルタイムに計測する。測距装置５０による測距結果は、ステージ制御部６０に伝達される。ステージ制御部６０は、かかる測距結果に基づいて、位置決めや同期制御のために、レチクルステージ２５及びウェハステージ４５を一定の速度比率で駆動する。

ステージ制御部６０は、レチクルステージ２５及びウェハステージ４５の駆動を制御する。

媒体供給部７０は、液体ＬＷを供給すると共に液体ＬＷを投影光学系３０とウェハ４０の隙間に閉じ込めるエアカーテンを形成する。媒体供給部７０は、図示しないタンク、図示しない圧送装置、図示しない流量制御装置、図示しない脱気装置、図示しない精製装置、図示しない温度制御装置と、液体供給配管７２と、気体供給配管７４とを有する。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、石英や蛍石などの屈折系光学素子と同程度の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）などが使用される。

タンクは、液体ＬＷ及び気体ＰＧを貯蔵する。圧送装置は液体ＬＷ及び気体ＰＧを送り出す。流量制御装置は、液体ＬＷ及び気体ＰＧの供給流量を制御する。脱気装置は、液体ＬＷの溶存ガスを十分に除去する。これにより、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。例えば、液体ＬＷに溶存可能な窒素及び酸素の８０％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。脱気装置は、常時液体中の溶存ガスを除去してもよい。脱気装置は、例えば、膜モジュールと真空ポンプを含む。ガス透過性の膜を隔てて、一方に液体ＬＷを流し、他方を真空にして液体ＬＷ中の溶存ガスをその膜を介して真空中に追い出す。精製装置は、例えば、タンクの原料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、原料を精製する。精製装置により精製された液体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。

液体供給配管７２は、投影光学系３０の最終面の周囲に配置され、図２に示すように、液体ＬＷを、鏡筒１００に形成された液体供給口１０１に接続される。これにより、液体供給配管７２は、投影光学系３０とウェハ４０の隙間に液体ＬＷを供給し、液体ＬＷの液膜を形成する。投影光学系３０とウェハ４０との間の隙間は、液体ＬＷの液膜を安定に形成できる程度であり、例えば、１．０ｍｍとするとよい。ここで、図２は、投影光学系３０とウェハ４０近傍の概略拡大断面図である。

液体供給配管７２は、液体ＬＷを汚染しないように、溶出物質が少ないテフロン樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂などで構成されることが好ましい。液体ＬＷに純水以外の液体を用いる場合には、液体ＬＷに耐性を有し、且つ、溶出物質が少ない材料で液体供給配管７２を構成する。

気体供給配管７４は、図２に示すように、鏡筒１００に形成された気体供給口１０２に接続され、液体ＬＷを投影光学系３０の最終面とウェハ４０の隙間の周囲に供給する。この結果、液体ＬＷを前記隙間に閉じ込めるエアカーテンを形成し、隙間外部の環境を液体ＬＷから保護すると共に隙間外部の気体の液体ＬＷへの接触を防止する。気体供給配管７４は、各種樹脂やステンレスなどの金属から構成され、気体ＰＧの流量が規制される電磁弁１１５が取り付けられている。

気体ＰＧとしては、窒素、ヘリウム、ネオン、アルゴンなどの不活性ガス又は水素を使用される。気体ＰＧは、液体ＬＷを前記隙間に閉じ込めるとともに、露光への影響が大きい酸素を液体ＬＷから遮断する。不活性ガス又は水素は液体ＬＷに溶解しても露光への屈折率変化などの影響が少なく、転写性能の劣化は少ない。

液浸制御部８０は、ウェハステージ４５の現在位置、速度、加速度、目標位置及び移動方向などの情報をステージ制御部６０から取得する。かかる情報に基づいて、液浸制御部８０は、液体ＬＷの供給及び回収の切り替え、停止、供給及び回収する液体ＬＷの量を制御する。液浸制御部８０は、制御指令を、媒体供給部７０や媒体回収部９０に与える。

媒体回収部９０は、媒体供給部７０が供給する液体ＬＷ及び気体ＰＧを回収する機能を有し、本実施形態では、液体回収配管９２と気体回収配管９４とを有する。また、媒体回収部９０は、回収した液体ＬＷ及び気体ＰＧを一時的に貯蔵するタンク、液体ＬＷ及び気体ＰＧを吸い取る吸引部、液体ＬＷ及び気体ＰＧの回収流量を制御するための流量制御装置などを更に有する。

液体回収配管９２は、鏡筒１００に形成された液体回収口１０３を介して、供給された液体ＬＷを主に回収する。液体回収配管９２は、液体ＬＷを汚染しないように、溶出物質が少ないテフロン樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂などの樹脂で構成することが好ましい。液体ＬＷに純水以外の液体を用いる場合には、液体ＬＷに耐性を有し、且つ、溶出物質が少ない材料で液体回収配管９２を構成する。

液体回収口１０３による回収の速度が均一になるように、バッファ層１３０を液体回収配管９２の途中に設けてもよい。バッファ層１３０には気体と液体の両方が回収され、これが振動を発生させるため、バッファ層１３０は鏡筒１００以外に構成されるのが好ましい。

気体回収配管９４は、鏡筒１００に形成された気体回収口１０４に接続され、供給された気体ＰＧを主に回収し、液体ＬＷの一部も回収する。気体回収配管９４は、各種樹脂やステンレスなどの金属から構成される。

鏡筒１００は、投影光学系３０を保持する機能を有し、図２に示すように、液体供給口１０１と、気体供給口１０２と、液体回収口１０３と、気体回収口１０４とが形成され、凸部１００ａを有する。供給口１０１及び１０２と、回収口１０３及び１０４は、それぞれ、図３に示すように、２つの同心円で挟まれた形状を有する開口であり、スポンジなどの多孔質部材を嵌め込んでもよいし、空洞でもよい。ここで、図３は、鏡筒１００の概略底面図である。供給口１０１及び１０２と、回収口１０３及び１０４は、２つの同心円の代わりに、２つの相似の多角形で挟まれた形状、その他の形状を有してもよい。

開口１０１乃至１０４は、開口１０１、１０３、１０４及び１０２の順番で中心から径方向に配置される。

液体供給口１０１は、液体供給配管７２に接続して液体ＬＷを供給するための開口であるため、開口１０１乃至１０４の中で投影光学系３０に最も近接して配置される。液体回収口１０３は、液体回収配管９２に接続し、供給した液体ＬＷを回収するための開口であるため、液体供給１０１の近傍外側に設けられる。

一方、気体供給口１０２は、気体供給配管７４に接続して気体ＰＧを供給するための開口である。即ち、気体供給口１０２はエアカーテンを構成するためのものであるから、本実施例では、開口１０１乃至１０４の中で最外周（後述する凸部１００ａ）に設けられる。気体回収口１０４は、供給した気体ＰＧを回収するための開口であり、気体回収配管９４に接続する。このため、気体回収口１０４は、気体供給口１０２の近傍に設けられる。気体回収口１０４を気体供給口１０２の内側に設けることで気体ＰＧの流路を外側から内側に向けている。

凸部１００ａは、投影光学系３０の最終面よりもウェハ方向に突出し、投影光学系３０とウェハ４０との間隔よりも小さい間隔を形成する。これによって、凸部１００ａは、液体ＬＷの移動を制限することによってエアカーテンによる液体ＬＷの閉じ込め効果の実効を図っている。投影光学系３０の最終面とウェハ４０との隙間は１ｍｍ程度であるが、凸部１００ａとそれに対応するウェハ４０又は同面板４４との距離ｈは０．４ｍｍ程度である。エアカーテンの吹き付け力が大き過ぎると隙間内の液体ＬＷが飛散する可能性があるために、拭き付け力の上限は制限される。しかし、かかる上限では１ｍｍの隙間に液体ＬＷを留めておくには不十分であるので凸部１００ａによって距離ｈを１ｍｍよりも小さくして気体ＰＧの吹き付け力の低下を防止している。

エアカーテンによる液体ＬＷの閉じ込め機能が確保されるので、液体ＬＷに高屈折率を有する有機系・無機系材料を使用したとしても材料が蒸発して露光装置１の内外の雰囲気を汚染することを防止することができる。

しかし、小さい距離ｈでは、停電、地震、振動などの場合に、凸部１００ａとウェハ４０とが接触するおそれがある。そこで、本実施例の露光装置１は、移動機構１１０を有している。移動機構１１０は、凸部１００ａがウェハ４０に衝突することを防止することを目的として凸部１００ａを移動する。移動機構１１０は、図２に示すように、駆動部１１１と、計測部１１３と、電磁弁１１５と、制御部１１７とを有する。

駆動部１１１は、凸部１００ａを駆動する機能を有し、本実施例では、引っ張りバネから構成される。駆動部１１１は、移動可能に凸部１００ａを鏡筒１００に接続し、駆動部１１１が配置される空間αは気体供給配管７４と連通している。そのため、駆動部１１１は、気体供給配管７４から供給される気体ＰＧの圧力によって凸部１００ａを移動させることができる。気体ＰＧが空間αに供給されると、空間αの圧力が上がり、凸部１００ａはウェハ４０方向に移動する。そして、気体ＰＧの供給が停止すると、空間αの圧力が下がり、ばねの力により凸部１００ａは鏡筒１００方向に移動する。凸部１００ａが移動する位置は、凸部１００ａに形成された図示しないストッパによって規制してもよい。凸部１００ａがバネ力によって引き上げられた状態では、凸部１００ａとウェハ４０との間隔ｈは、投影光学系３０の最終面とウェハ４０との間隔と略同等となる。また、液体ＬＷは、アライメント時に、特に漏れやすくなるため、アライメント時には、凸部１００ａを下げる必要がある。勿論、アライメント時以外でも、凸部１００ａを引き上げてもよい。

計測部１１３は、投影光学系３０の最終面とウェハ４０との距離を計測する測距センサであり、例えば、鏡筒１００又はウェハステージ４５に取り付けられる。計測部１１３は、計測結果を後述する制御部１１７に伝達する。

ストッパ１１９ｂは、水平方向に突起する突起であり、凸部１００ａがウェハ４０方向に移動する下限を規定する。そのため、凸部１００ａにも水平方向に突起する突起１２４ａが形成されている。

電磁弁１１５は、後述する制御部１１７の駆動制御と図示しない電源からの電力供給により、電磁力により気体供給配管７４を開閉する。電磁弁１１５は通電中に気体供給配管７４を開口し、通電停止時に気体供給配管７４を閉口する。図示しない電源による通電は、後述する制御部１１７によって制御されている。

制御部１１７は、計測部１１３の計測結果に基づいて電磁弁１１５への通電を制御し、気体ＰＧの供給を制御する。この結果、制御部１１７は空間αの圧力を制御することによって凸部１００ａの光軸方向の移動を制御する。

ウェハステージ４５の誤動作や図示しない除振装置の誤動作時などの場合に、凸部１００ａとウェハ４０が異常接近するおそれがあるが、かかる異常の有無を気体ＰＧの流量低下によって判断することができる。制御部１１７が電磁弁１１５を制御することによって誤動作時の凸部１００ａとウェハ４０との接触を回避することができる。

以上のように、露光装置１は、投影光学系３０とウェハ４０の隙間よりも凸部１００ａとウェハ４０又は同面板４４との距離を小さくすることによって、液体ＬＷを隙間に閉じ込めることができる。その結果、露光装置１は、気泡による露光量の低下を防止してスループットを向上させることができる。

また、凸部１００ａは移動機構１１０によって上下移動が可能であるため、異常時や誤動作などの場合に凸部１００ａとウェハ４０との衝突を防止して信頼性を向上することができる。

以下、図４及び図５を参照して、鏡筒１００及び移動機構１１０の別の実施例である鏡筒１００Ａ及び移動機構１１０Ａを説明する。ここで、図４は、鏡筒１００Ａ及び移動機構１１０Ａの断面図である。図５は、鏡筒１００Ａ及び移動機構１１０Ａの部分拡大断面図である。鏡筒１００Ａは、投影光学系３０を保持する機能を有する。本実施例の露光装置は、図４及び図５に示すように、液体供給口１０１と、気体供給口１０２Ａと、液体回収口１０３と、回収口１０５及び１０６と、凸部１２０を有する。気体供給口１０２Ａの機能は気体供給口１０２と実質的に同様である。

凸部１２０は、液体ＬＷを投影光学系３０とウェハ４０との隙間に閉じ込める機能を有し、鏡筒１００Ａと別体に設けられ、気体供給口１０２Ａ、回収口１０５及び１０６が形成されている。また、凸部１２０は、移動機構１１０Ａによって移動可能に保持されている。

回収口１０５は、ウェハステージ４５の停止時に周辺雰囲気を吸引し、ウェハステージ４５の移動時にスキャン方向に漏れ出した液膜を回収するための開口であり、気体回収配管９４と接続される。（気体）回収口１０６は、供給した気体ＰＧを回収するための開口であり、外部と連通している。回収口１０６に不図示の気体回収配管を接続することで、供給した気体ＰＧと蒸発した液体ＬＷを回収することができる。気体回収口１０６は、回収口１０５と気体供給口１０２Ａの間に設けられ、液体ＬＷで塞がれない程度に大きく断面積をとった気体の流路として機能する。

回収口１０５及び１０６は、２つの同心円に挟まれた形状を有する開口であり、スポンジなどの多孔質部材がはめ込まれてもよいし、空洞でもよい。回収口１０５及び１０６は、気体供給口１０２Ａよりも内側に形成され、２つの同心円の代わりに、２つの相似の多角形で挟まれた形状、その他の形状を有してもよい。

回収口１０５から液体ＬＷを吸い込み始めると回収口１０５における吸引量は減少するため、吸引しきれない液体ＬＷは外側に漏れ出そうとする。しかし、回収口１０５の更に外側に設けた気体供給口１０２Ａから気体ＰＧを液体ＬＷに吹き付けて閉じ込めることができる。

回収口１０５が液体ＬＷで塞がれて回収口１０６がないと気体供給口１０２Ａから鏡筒１００Ａの中央に向かう気体ＰＧの循環がなくなるため、エアカーテンを維持できなくなる。また、気体供給口１０２Ａから気体ＰＧを吹き付ける際に液膜が乱れて気泡が発生することがあるが、かかる気泡は液膜と共に回収口１０５で回収される。また、ウェハステージ４５の移動方向が逆転し、上記気泡が回収口１０５で回収しきれなかった場合にも、液体供給口１０１の外側で発生した気泡が液体供給口１０１の内側に進入することを抑えることができる。その結果、更に液体ＬＷを外部へと逃がし難くすることができる。

液体回収口１０３は気体も同時に吸い込むため、凸部１１０とウェハ４０との距離が狭いと、液体空間の圧力が上昇してしまう。それにより、鏡筒１００Ａとウェハ４０とが吸引し合い、例えば、ウェハ４０が持ち上がるなどの問題が発生し得る。しかし、本実施例の場合、凸部１２０と鏡筒１００Ａの間に隙間Ｐがあり、この部分が圧力抜きとして働くので好ましい。

回収口１０５が液体ＬＷと気体ＰＧを同時に吸い上げる際に振動が発生する。この振動を投影光学系３０に伝えないようにするために、本実施例では、鏡筒１００Ａと回収口１０５を別体に設けている。更に振動を抑える必要があれば、露光中に回収口１０５からの吸引と気体供給口１０２Ａからの気体ＰＧの供給を停止してもよい。

移動機構１１０Ａは、凸部１２０がウェハ４０に衝突することを防止する。移動機構１１０Ａは、図５に示すように、駆動部１１１と、計測部１１３Ａと、電磁弁１１５と、制御部１１７と、筐体１１９とを有する。移動機構１１０Ａは筐体１１９を有する点で移動機構１１０と相違する。

計測部１１３Ａは計測対象が計測部１１３と異なる。計測部１１３Ａは、気体ＰＧの流量若しくは圧力を計測し、計測可能な位置に配置される。また、計測部１１３Ａは、空間αの圧力又は空間αに流入する気体ＰＧを計測する。計測部１１３Ａは、制御部１１７と電気的に接続され、計測結果を制御部１１７に通知する。なお、計測部１１３Ａは、凸部１２０とウェハ４０の間の距離ｈを計測する変位センサであってもよい。制御部１１７は、凸部１２０の移動を制御する。制御部１１７は、計測部１１３Ａの計測結果を利用する以外は制御部１１７と同様の機能を有する。

筐体１１９は、凸部１２０を移動可能に保持する機能を有し、鏡筒１００Ａと別体に設けられ、ストッパ１１９ａを有する。ストッパ１１９ａは、水平方向に突起する突起であり、凸部１２０がウェハ４０方向に移動する下限を規定する。そのため、凸部１２０にも水平方向に突起する突起１１２Ａが形成されている。

以上のように、本実施例は、凸部１２０によって液体ＬＷを投影光学系３０とウェハ４０の隙間に閉じ込め、気泡による露光量の低下を防止してスループットを向上させることができる。また、移動機構１１０によって凸部１２０が上下移動できるため、異常時や誤動作時に凸部１２０を退避させることができる。その結果、本実施例は凸部１２０とウェハ４０との衝突を防止して信頼性の高い露光装置を提供することができる。

なお、図４では気体供給口１０２Ａのウェハ４０からの高さが投影光学系３０の最終レンズよりも低いが、図６に示すように、ウェハ４０からの気体供給口１０２Ｂの高さが、投影光学系３０の最終レンズよりも高くてもよい。図６では、回収口１０５が気体供給口１０２よりも低い位置にあることで、気体供給口１０２Ｂから供給される気体ＰＧによる液体ＬＷの乱れが抑えられる。そのため、図４の実施例と同様にウェハステージ４５のスキャンに伴う液体ＬＷの漏れを抑えることができる。ここで、図６は、図４に示す気体供給口１０２Ａの変形例を示す概略断面図である。

また、図４乃至図６において、気体供給口１０２Ａ及び１０２Ｂからの気体ＰＧの供給方向がウェハ４０表面に対して約４５度で傾斜しているが、この角度はウェハ４０表面に垂直に近づけてもよい。この場合、凸部１２０の鏡筒側の壁面の垂直方向の長さはそれに応じて長くなる。

ウェハ４０又は同面板４４の接触角が高ければ、以下の２種類の方法でも、液体ＬＷの閉じ込め効果の実効を図ることができる。第１の方法は、投影光学系３０の最終レンズの高さ以上の位置に気体供給口１０２と回収口１０６を設け、回収口１０５を無くす方法である。第２の方法は、凸部１２０から気体供給口１０２と回収口１０６を無くして回収口１０５のみを設ける方法である。この場合、ウェハ４０又は同面板４４の接触角が高ければ液体ＬＷが広がる距離が短く、広がった液体ＬＷも厚い。そのため、低い位置に回収口１０５を設ければ広がった液体ＬＷを回収することができる。

以下、図７及び図８を参照して、鏡筒１００及び移動機構１１０の別の実施例である鏡筒１００Ｂ及び移動機構１１０Ｂを説明する。ここで、図７は、鏡筒１００Ｂ及び移動機構１１０Ｂの概略断面図である。図８は、鏡筒１００Ｂ及び移動機構１１０Ｂの部分拡大断面図である。鏡筒１００Ｂは、投影光学系３０を保持する機能を有する。本実施例の露光装置は、図７及び図８に示すように、液体供給口１０１と、気体供給口１０２Ａと、液体回収口１０３Ｂと、回収口１０５及び１０６とが形成され、凸部１２２を有する。

凸部１２２は、液体ＬＷを投影光学系３０とウェハ４０との隙間に閉じ込める機能を有し、鏡筒１００Ｂと別体に設けられ、気体供給口１０２Ａ、回収口１０５及び１０６が形成されている。また、凸部１２０は、移動機構１１０Ｂによって移動可能に保持されている。

液体回収口１０３Ｂは液体回収口１０３と実質的に同様の機能を有するが、本実施例は鏡筒１００Ｂと別体に設け、液体回収口１０３Ｂが液体ＬＷ及び／又は気体ＰＧを吸い上げた際の振動から投影光学系３０を保護している。

液体回収口１０３Ｂは気体も同時に吸い込むため、凸部１１０とウェハ４０との距離が狭いと、液体空間の圧力が上昇してしまう。それにより、鏡筒１００Ａとウェハ４０とが吸引し合い、例えば、ウェハ４０が持ち上がるなどの問題が発生し得る。しかし、本実施例の場合、凸部１２２と鏡筒１００Ｂの間に隙間Ｐがあり、この部分が圧力抜きとして働くので好ましい。

回収口１０５が液体ＬＷと気体ＰＧを同時に吸い上げる際に振動が発生する。この振動を投影光学系３０に伝えないようにするために、本実施例では、鏡筒１００Ｂと回収口１０５を別体に設けている。更に振動を抑える必要があれば、露光中に回収口１０５からの吸引と気体供給口１０２Ａからの気体ＰＧの供給を停止してもよい。

移動機構１１０Ｂは、凸部１２２がウェハ４０に衝突することを防止する。移動機構１１０Ｂは、図８に示すように、駆動部１１１と、計測部１１３Ｂと、電磁弁１１５と、制御部１１７と、筐体１１９Ｂとを有する。筐体１１９Ｂの機能は筐体１１９と実質的に同様である。

以上のように、本実施例は、凸部１２２によって液体ＬＷを投影光学系３０とウェハ４０の隙間に閉じ込め、気泡による露光量の低下を防止してスループットを向上させることができる。また、移動機構１１０Ｂによって凸部１２２が上下移動できるため、異常時や誤動作時に凸部１２２を退避させることができる。その結果、本実施例は凸部１２２とウェハ４０との衝突を防止して信頼性の高い露光装置を提供することができる。

以下、図９を参照して、鏡筒１００及び移動機構１１０の別の実施例である鏡筒１００Ｃ及び移動機構１１０Ｃを説明する。ここで、図９は、鏡筒１００Ｃ及び移動機構１１０Ｃの断面図である。鏡筒１００Ｃは、投影光学系３０を保持する機能を有する。本実施例の露光装置は、図９に示すように、液体供給口１０１と、液体回収口１０３と、回収口１０７とが形成され、凸部１２４を有する。鏡筒１００Ｃは回収口１０７と凸部１２４を有する点で鏡筒１００と相違する。

凸部１２４は、液体ＬＷを投影光学系３０とウェハ４０との隙間に閉じ込める機能を有し、鏡筒１００Ｃと一体に投影光学系３０の最終面よりもウェハ方向に突出して設けられている。また、凸部１２０は、移動機構１１０Ｃによって移動可能に保持されている。

回収口１０７は気体を回収するための開口であり、液体ＬＷが充填される空間と外部とを接続している。液体回収口１０３は、液体と気体の両方を吸引してしまうため、凸部１２４とウェハ４０との隙間の液体充填空間の圧力が上昇してウェハ４０が持ち上がる等の問題が発生し得る。そこで、回収口１０７は液体充填空間の圧力を下げている。

回収口１０７は、２つの同心円に挟まれた形状を有する開口であり、スポンジなどの多孔質部材がはめ込まれてもよいし、空洞でもよい。回収口１０７は、液体回収口１０３よりも外側に形成され、２つの同心円の代わりに、２つの相似の多角形で挟まれた形状、その他の形状を有してもよい。

移動機構１１０Ｃは、鏡筒１００Ｃに部分的に一体となり、凸部１２４がウェハ４０に衝突することを防止する。移動機構１１０Ｃは、図９に示すように、駆動部１１１と、計測部１１３Ｃと、電磁弁１１５と、制御部１１７Ｃと、ストッパ１１９ｂとを有する。

計測部１１３Ｃは、投影光学系３０の最終面とウェハ４０との距離を計測する測距センサであり、例えば、鏡筒１００Ｃ又はウェハステージ４５に取り付けられる。計測部１１３Ｃは、計測結果を後述する制御部１１７Ｃに伝達する点は計測部１１３と同様である。制御部１１７Ｃは、凸部１２４の移動を制御する。制御部１１７Ｃは、計測部１１３Ｃの計測結果を利用する以外は制御部１１７と同様の機能を有する。

ストッパ１１９ｂは、水平方向に突起する突起であり、凸部１２４がウェハ４０方向に移動する下限を規定する。そのため、凸部１２４にも水平方向に突起する突起１２４ａが形成されている。ストッパ１１９ｂと突起１２４ａのペアの機能はストッパ１１９ａと突起１１２Ａと実質的に同様である。

以上のように、本実施例は、凸部１２４によって液体ＬＷを投影光学系３０とウェハ４０の隙間に閉じ込め、気泡による露光量の低下を防止してスループットを向上させることができる。また、移動機構１１０Ｃによって凸部１２４が上下移動できるため、異常時や誤動作時に凸部１２４を退避させることができる。その結果、本実施例は凸部１２４とウェハ４０との衝突を防止して信頼性の高い露光装置を提供することができる。

以下、図１０を参照して、鏡筒１００及び移動機構１１０の別の実施例である鏡筒１００Ｄ及び移動機構１１０Ｄを説明する。ここで、図１０は、鏡筒１００Ｄ及び移動機構１１０Ｄの部分拡大断面図である。鏡筒１００Ｄは、投影光学系３０を保持する機能を有する。本実施例の露光装置は、図１０に示すように、液体供給口１０１と、液体回収口１０３Ｄとが形成され、凸部１２６を有する。本実施例の露光装置は図８に示す露光装置と筐体１１９Ｄがエアカーテン形成機構を有しない点で筐体１１９Ｂと異なる以外は同様である。即ち、液体回収口１０３Ｄは液体回収口１０３Ｂと実質的に同様の機能を有する。凸部１２６も凸部１２２と実質的に同様の機能を有し、移動機構１１０Ｄによって移動可能に保持されている。

移動機構１１０Ｄは、凸部１２６がウェハ４０に衝突することを防止する。移動機構１１０Ｄは、図１０に示すように、駆動部１１１と、計測部１１３Ｃと、電磁弁１１５と、制御部１１７Ｃと、筐体１１９Ｄとを有する。筐体１１９Ｄは筐体１１９Ｂと実質的に同様の機能を有し、ストッパ１１９ｃを有する。また、凸部１２６は突起１２６ａを有する。ストッパ１１９ｃと突起１２６ａのペアの機能はストッパ１１９ａと突起１１２Ａと実質的に同様である。

以上のように、本実施例は、凸部１２６によって液体ＬＷを投影光学系３０とウェハ４０の隙間に閉じ込め、気泡による露光量の低下を防止してスループットを向上させることができる。また、移動機構１１０によって凸部１２６が上下移動できるため、異常時や誤動作時に凸部１２６を退避させることができる。その結果、本実施例は凸部１２６とウェハ４０との衝突を防止して信頼性の高い露光装置を提供することができる。

露光においては、光源部１２から発せられた光束は、照明光学系１４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ＬＷを介してウェハ４０に結像される。露光装置１は液体ＬＷにより高解像度の露光を施すことができ、凸部１００ａ、１２０乃至１２６（以下、単に「参照番号１００ａ」で代表させる。）によって液体ＬＷを投影光学系３０とウェハ４０の隙間に閉じ込めることができる。その結果、露光装置１は、気泡の混入による露光量の低下を防止してスループットを向上させることができる。また、移動機構１１０乃至１１０Ｄ（以下、単に「参照番号１１０」で代表させる。）によって凸部１００ａが上下移動できるため、異常時や誤動作時に凸部１００ａを退避させることができる。その結果、本実施例は凸部１００ａとウェハ４０との衝突を防止して信頼性の高い露光装置を提供することができる。

次に、図１１及び図１２を参照して、上述の露光装置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１１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（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。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１２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。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、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。

本発明の一側面としての露光装置の概略ブロック図である。 図１に示す露光装置の投影光学系とウェハ近傍の概略拡大断面図である。 図１に示す露光装置の鏡筒の概略底面図である。 図１に示す鏡筒と移動機構の別の実施例の概略断面図である。 図４に示す鏡筒と移動機構の部分拡大断面図である。 図４に示す気体供給口の変形例を示す概略断面図である。 図１に示す鏡筒と移動機構の更に別の実施例の概略断面図である。 図７に示す鏡筒と移動機構の部分拡大断面図である。 図１に示す鏡筒と移動機構の更に別の実施例の概略断面図である。 図１に示す鏡筒と移動機構の更に別の実施例の部分拡大断面図である。 図１に示す露光装置を利用するデバイス（ＩＣやＬＳＩなどの半導体チップ、ＬＣＤ、ＣＣＤ等）の製造方法のフローチャートである。 図１１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

１ 露光装置
３０ 投影光学系
４０ ウェハ（被露光体）
１００−１００Ｄ 鏡筒
１００ａ、１２０、１２２、１２４、１２６ 凸部
１０２ 気体供給口
１０４ 気体回収口
１１０−１１０Ｄ 移動機構

Claims (10)

1. 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隙間を液体で満たし、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、
   前記隙間の第１の間隔よりも小さい第２の間隔を前記被露光体又は前記被露光体に隣接した部材との間に形成して前記液体の移動を制限する移動規制部と、
   当該突起部を前記第２の間隔が大きくなるように移動することができる移動手段とを有することを特徴とする露光装置。
2. 前記露光装置は、前記液体を前記隙間に閉じ込めるために前記液体に気体を吹き付ける吹付手段を更に有し、
   前記移動手段は前記気体の圧力を利用することを特徴とする請求項１記載の露光装置。
3. 前記移動手段は、
   前記気体の圧力又は流量を計測する計測手段と、
   前記計測手段の計測結果に基づいて前記移動規制部の移動を制御する制御部とを有することを特徴とする請求項２記載の露光装置。
4. 前記移動手段は、
   前記移動規制部と前記被露光体又は部材との距離を計測する計測手段と、
   前記計測手段の計測結果に基づいて前記移動規制部の移動を制御する第２の制御部とを有することを特徴とする請求項１記載の露光装置。
5. 前記移動手段は、前記移動規制部の前記被露光体又は部材に向かう移動を制限する規制手段を有することを特徴とする請求項１記載の露光装置。
6. 前記露光装置は、
   前記投影光学系を収納する第１の筐体と、
   前記液体を前記隙間に閉じ込めるために前記液体に気体を吹き付ける吹付手段と、
   前記気体を回収する回収手段と、
   前記吹付手段及び前記回収手段の少なくとも一方を収納し、前記第１の筐体とは離間した第２の筐体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。
7. 前記投影光学系を収納する第１の筐体と、
   前記液体を回収する回収手段と、
   前記回収手段を収納し、前記第１の筐体とは離間した第２の筐体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。
8. 前記移動規制部に設けられ、前記液体又は気体を回収する回収手段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。
9. 前記隙間を前記投影光学系の外部の圧力と同一にする手段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。
10. 請求項１乃至９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。