JP2007096199A - 露光装置及びデバイス製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】基板を移動しつつ露光するときにも、液体の流出等の不具合の発生を抑制し、基板を良好に露光することができる露光装置を提供する。
【解決手段】露光装置は、基板Ｐの表面と対向するように、且つ露光光の光路Ｋを囲むように設けられ、基板Ｐの表面との間で液体ＬＱを保持可能な下面７１Ａ、７２Ａを有する所定部材７０と、露光光の光路Ｋと交差する方向に基板Ｐを移動する基板ステージと、基板Ｐが移動するときに、下面７１Ａ、７２Ａのうち基板Ｐの移動方向前方側が基板Ｐの表面に近づくように所定部材７０を支持する支持装置１０とを備えている。
【選択図】 図２

Description

本発明は、基板を露光する露光装置、及び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、露光光の光路を液体で満たし、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

露光装置においては、デバイスの生産性向上等を目的として、基板の移動速度の高速化が要求される。ところが、露光光の光路を液体で満たした状態で基板を高速で移動した場合、例えば、光路に満たされた液体が流出したり、基板上に液体が残留する等の不具合が生じる可能性がある。そのような不具合が生じた場合、基板を良好に露光することができなくなる可能性がある。

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、基板を移動しつつ露光するときにも、液体の流出等の不具合の発生を抑制し、基板を良好に露光することができる露光装置、及びその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）を露光する露光装置において、基板（Ｐ）の表面と対向するように、且つ露光光（ＥＬ）の光路（Ｋ）を囲むように設けられ、基板（Ｐ）の表面との間で液体（ＬＱ）を保持可能な所定面（７１Ａ、７２Ａ）を有する所定部材（７０）と、露光光（ＥＬ）の光路（Ｋ）と交差する方向に基板（Ｐ）を移動する移動装置（４）と、基板（Ｐ）が移動するときに、所定面（７１Ａ、７２Ａ）のうち基板（Ｐ）の移動方向前方側が基板（Ｐ）の表面に近づくように所定部材（７０）を支持する支持装置（１０）と、を備えた露光装置（ＥＸ）が提供される。

本発明の第１の態様によれば、基板を移動しつつ露光した場合にも、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２の態様によれば、基板を良好に露光することができる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、液体の流出等の不具合の発生を抑制し、基板を良好に露光することができる。

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。

＜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を示す概略構成図である。図１において、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。なお、ここでいう基板は半導体ウエハ等の基材上に感光材（フォトレジスト）を塗布したものを含み、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。なお、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。

本実施形態では、露光装置ＥＸとしてマスクＭと基板Ｐとを走査方向に同期移動しつつマスクＭに形成されたパターンを基板Ｐに露光する走査型露光装置（所謂スキャニングステッパ）を使用する場合を例にして説明する。以下の説明において、水平面内においてマスクＭと基板Ｐとの同期移動方向（走査方向）をＹ軸方向、水平面内においてＹ軸方向と直交する方向をＸ軸方向（非走査方向）、Ｘ軸及びＹ軸方向に垂直で投影光学系ＰＬの光軸ＡＸと平行な方向を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。

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、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、投影光学系ＰＬの像面側の露光光ＥＬの光路Ｋを液体ＬＱで満たす。本実施形態においては、液体ＬＱとして水（純水）を用いる。投影光学系ＰＬは複数の光学素子を有しており、液体ＬＱ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と基板Ｐとの間の露光光ＥＬの光路Ｋに満たされる。また、本実施形態においては、露光光ＥＬの光路ＫはＺ軸方向とほぼ平行となっている。

露光装置ＥＸは、基板ステージ４に保持された基板Ｐの表面と対向するように、且つ露光光ＥＬの光路Ｋを囲むように設けられ、基板Ｐの表面との間で液体ＬＱを保持可能な下面を有する所定部材７０と、所定部材７０を支持する支持装置１０とを備えている。支持装置１０は、所定部材７０と基板Ｐとが接触しないように、且つ所定部材７０と最終光学素子ＦＬとが接触しないように、所定部材７０を支持する。露光装置ＥＸは、所定部材７０と基板Ｐとの間の第１空間Ｋ１、及び所定部材７０と最終光学素子ＦＬとの間の第２空間Ｋ２を液体ＬＱで満たす。第１、第２空間Ｋ１、Ｋ２は、露光光ＥＬの光路Ｋを含む空間であり、露光装置ＥＸは、第１、第２空間Ｋ１、Ｋ２を液体ＬＱで満たすことによって、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と光路Ｋを満たす液体ＬＱとを介してマスクＭを通過した露光光ＥＬを基板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、光路Ｋを満たす液体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。

露光装置ＥＸは、床面上に設けられたベースＢＰと、そのベースＢＰ上に設置されたメインコラム６とを備えている。照明光学系ＩＬは、メインコラム６の上部に固定された支持フレーム６Ｆにより支持されている。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、マスクステージ定盤３Ｂ上で、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は、エアベアリング３Ａによりマスクステージ定盤３Ｂの上面（ガイド面）に対して非接触支持されている。マスクステージ定盤３Ｂは、メインコラム６の内側に向かって突出する上側支持部６Ａに防振装置３Ｓを介して支持されている。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。

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５で保持されている。鏡筒５はフランジ５Ｆを有しており、投影光学系ＰＬはフランジ５Ｆを介して鏡筒定盤５Ｂに支持されている。鏡筒定盤５Ｂは、メインコラム６の内側に向かって突出する下側支持部６Ｂに防振装置５Ｓを介して支持されている。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。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、基板ステージ定盤４Ｂ上で、基板ホルダ４Ｈに保持した基板Ｐの表面を、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。基板ステージ４は、エアベアリング４Ａにより基板ステージ定盤４Ｂの上面（ガイド面）に対して非接触支持されている。基板ステージ定盤４Ｂは、ベースＢＰに防振装置４Ｓを介して支持されている。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（基板ホルダ４Ｈ）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（基板ホルダ４Ｈ）に保持されている基板Ｐの位置制御を行う。また、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。

図２は所定部材７０近傍を示す図である。図２において、所定部材７０は、基板ステージ４に保持された基板Ｐの表面と対向するように、且つ露光光ＥＬの光路Ｋを囲むように設けられ、基板Ｐの表面との間で液体ＬＱを保持可能な下面７１Ａ、７２Ａを有している。所定部材７０の下面７１Ａ、７２Ａは、基板ステージ４に保持された基板Ｐの表面と対向するように設けられる。下面７１Ａ、７２Ａは、光路Ｋを満たす液体ＬＱと接触するようになっている。また、最終光学素子ＦＬの下面、及び所定部材７０の最終光学素子ＦＬと対向する上面も、光路Ｋを満たす液体ＬＱと接触するようになっている。

所定部材７０の下面７１Ａは、基板Ｐがほぼ静止している状態において、基板Ｐに最も近い位置に設けられ、基板Ｐの表面（ＸＹ平面）とほぼ平行に設けられた平坦な面である。また、下面７２Ａは、光路Ｋに対して下面７１Ａの外側に設けられ、基板Ｐがほぼ静止している状態において、光路Ｋから外側に向かうにつれて基板Ｐの表面との間隔が漸次大きくなるように下面７１Ａに対して傾斜した面である。以下の説明においては、下面７１Ａを、第１面７１Ａ、と適宜称し、下面７２Ａを、第２面７２Ａ、と適宜称する。

本実施形態の所定部材７０は、第１面７１Ａを有する第１部材７１と、第２面７２Ａを有する第２部材７２とを有している。所定部材７０のうち、第１部材７１の一部は、最終光学素子ＦＬと基板Ｐとの間に配置されており、第１部材７１の中央には、露光光ＥＬが通過可能な開口７０Ｋが設けられている。第１面７１Ａは、開口７０Ｋ（光路Ｋ）を囲むように設けられている。開口７０Ｋは、露光光ＥＬが照射される投影領域ＡＲ（露光光ＥＬの断面）よりも大きく形成されている。

本実施形態においては、第２部材７２は、第１部材７１を囲むように複数設けられている。図には、光路Ｋ（第１部材７１）に対して、＋Ｙ側及び−Ｙ側のそれぞれに設けられた第２部材７２が示されている。なお、本実施形態においては、第２部材７２は、光路Ｋ（第１部材７１）に対して、＋Ｘ側及び−Ｘ側のそれぞれにも設けられている。

第１、第２部材７１、７２を含む所定部材７０は、支持装置１０によって支持されている。支持装置１０は、所定部材７０と基板Ｐとが接触しないように（離れるように）、且つ所定部材７０と最終光学素子ＦＬとが接触しないように（離れるように）、所定部材７０を支持する。

支持装置１０は、第１部材７１を支持する第１支持機構（不図示）と、第２部材７２を支持する第２支持機構１２とを備えている。第１支持機構は、第１部材７１の第１面７１Ａと基板Ｐの表面（ＸＹ平面）とがほぼ平行となるように、第１部材７１を動かないように支持する。第１支持機構は、例えば下側支持部６Ｂと第１部材７１とを接続して、最終光学素子ＦＬに対する第１部材７１の位置を固定する。

第１部材７１と第２部材７２とは接続機構１５を介して接続されている。接続機構１５は、第１部材７１に対して第２部材７２を移動可能に支持する。接続機構１５は、第１部材７１の所定位置と、第２部材７２の光路Ｋに近い端（以下、第１の位置Ｔ１、と称する）とを接続している。本実施形態においては、接続機構１５はヒンジ機構を備えており、第２部材７２は、第１の位置Ｔ１を中心として第１部材７１に対して回転（傾斜）可能となっている。

支持装置１０の第２支持機構１２は、メインコラム６の下側支持部６Ｂに対して第２部材７２を揺動可能に支持する（図１参照）。第２支持機構１２は、メインコラム６の下側支持部６Ｂに接続された支持部材１３と、支持部材１３と第２部材７２とを接続する弾性部材１４とを備えている。すなわち、第２部材７２は、支持部材１３及び弾性部材１４を含む第２支持機構１２を介して下側支持部６Ｂに接続されている。本実施形態においては、弾性部材１４はばね（コイルばね）を含み、弾性部材１４を含む第２支持機構１２は、第２部材７２を揺動可能に支持する。第２支持機構１２の弾性部材１４は、第２部材７２の光路Ｋに対して遠い端（以下、第２の位置Ｔ２、と称する）に接続されている。第２部材７２のそれぞれは、第２支持機構１２に第２の位置Ｔ２を支持された状態で、第１の位置Ｔ１を中心として、回動（傾斜）可能となっている。

支持装置１０（第２支持機構１２）は、基板Ｐがほぼ静止している状態において、第２面７２Ａが第１面７１Ａに対して所定の角度θ_１で傾斜するように、第２部材７２の第２の位置Ｔ２を支持している。第２部材７２には、第１、第２空間Ｋ１、Ｋ２を満たす液体ＬＱの力（液体ＬＱの表面張力に起因する力、液体ＬＱの重みなど）、第２支持機構１２の弾性部材１４による力（弾性力、上方への付勢力）、及び重力（自重による下方への力）などが作用するが、本実施形態においては、基板Ｐがほぼ静止している状態において、第２面７２Ａが第１面７１Ａに対して所定の角度θ_１で傾斜するように、液体ＬＱの力及び重力などを考慮して、第２支持機構１２の弾性部材１４の弾性力（上方への付勢力）が最適化されている。換言すれば、弾性部材１４を含む支持装置１０は、基板Ｐがほぼ静止している状態において、第２面７２Ａが第１面７１Ａに対して所定の角度θ_１で傾斜した状態を維持するように、第２部材７２の第２の位置Ｔ２を上方へ付勢しつつ支持している。

なお、図には、光路Ｋ（第１部材７１）に対して＋Ｙ側及び−Ｙ側のそれぞれに設けられた２つの第２部材７２が示されており、それら第２部材７２のそれぞれは、第２支持機構１２に支持された状態で、第１の位置Ｔ１を中心としてθＸ方向に回転（傾斜）可能であるが、上述のように、第２部材７２は、第１部材７１を囲むように複数設けられる。例えば光路Ｋ（第１部材７１）に対して＋Ｘ側及び−Ｘ側のそれぞれに設けられている第２部材７２は、第２支持機構１２に支持された状態で、第１の位置Ｔ１を中心として、θＹ方向に回転（傾斜）可能となっている。

また、所定部材７０の所定位置には、光路Ｋを含む第１、第２空間Ｋ１、Ｋ２に液体ＬＱを供給するための不図示の液体供給口、及び液体ＬＱを回収するための液体回収口が設けられている。上述のように、第１空間Ｋ１は所定部材７０と基板Ｐとの間の空間であり、第２空間Ｋ２は、所定部材７０と最終光学素子ＦＬとの間の空間である。制御装置７は、液体供給口を介した液体供給動作及び液体回収口を介した液体回収動作を行うことによって、露光光ＥＬの光路Ｋを含む第１、第２空間Ｋ１、Ｋ２を液体ＬＱで満たす。

また、第１面７１Ａ及び第２面７２Ａは、液体ＬＱに対して親液性を有している。本実施形態においては、第１部材７１及び第２部材７２は、チタンによって形成されている。チタンの表面は、液体ＬＱに対して親液性（親水性）を有しており、第１面７１Ａ及び第２面７２Ａは、第１空間Ｋ１を満たす液体ＬＱと良好に密着することができる。チタンは、その表面に光触媒作用を有する不動態膜を形成可能であり、その表面の親液性（親水性）を維持することができる。そのため、第１面７１Ａにおける液体ＬＱの接触角、及び第２面７２Ａにおける液体ＬＱの接触角のそれぞれは、例えば２０°以下に維持される。

なお、第１面７１Ａ及び第２面７２Ａに液体ＬＱに対して親液性を有する材料膜を被覆するなど、第１面７１Ａ及び第２面７２Ａに液体ＬＱに対して親液性を付与する表面処理（親液化処理）を施すようにしてもよい。例えば、第１面７１Ａ及び第２面７２Ａをステンレス（例えばＳＵＳ３１６）で形成し、その表面に酸化クロムを付着する処理を行ってもよい。そのような処理としては、例えば株式会社神鋼環境ソリューションの「GOLDEP」処理あるいは「GOLDEP WHITE」処理が挙げられる。

そして、後述するように、支持装置１０は、基板Ｐの表面と第２面７２Ａとの間に存在する液体ＬＱが、第２面７２Ａから離れないように（剥離しないように）、第２部材７２を支持している。具体的には、光路Ｋを含む第１空間Ｋ１を液体ＬＱで満たした状態で基板Ｐを移動した場合において、基板Ｐの表面と第２面７２Ａとの間に存在する液体ＬＱが第２面７２Ａから離れないように（剥離しないように）、基板Ｐの移動に応じて第２面７２Ａが基板Ｐの表面に近づくように、第２部材７２が支持装置１０で支持されている。

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説明する。

基板Ｐを露光するために、制御装置７は、露光光ＥＬの光路Ｋを含む第１、第２空間Ｋ１、Ｋ２を液体ＬＱで満たす。第１空間Ｋ１を満たす液体ＬＱは、基板Ｐ上に液浸領域ＬＲを局所的に形成する。また、図２に示すように、露光光ＥＬの光路Ｋを含む第１、第２空間Ｋ１、Ｋ２が液体ＬＱで満たされ、基板Ｐがほぼ静止している状態においては、支持装置１０は、第１面７１Ａに対して第２面７２Ａが所定の角度θ_１で傾斜するように、第２部材７２を支持している。露光光ＥＬの光路ＫからＹ軸方向（Ｘ軸方向）に離れるにつれて基板Ｐとの間隔が大きくなるように傾斜した第２面７２Ａを設けたことにより、液体ＬＱを第１面７１Ａと基板Ｐの表面との間、すなわち光路Ｋ近傍に集めることができる。

制御装置７は、露光光ＥＬの光路Ｋを液体ＬＱで満たした状態で、投影光学系ＰＬと基板Ｐとを相対的に移動しながらマスクＭのパターン像を投影光学系ＰＬ及び光路Ｋの液体ＬＱを介して基板Ｐ上に投影する。上述のように、本実施形態の露光装置ＥＸは、Ｙ軸方向を走査方向とする走査型露光装置であるため、制御装置７は、基板ステージ４を制御して、基板Ｐを所定速度でＹ軸方向に移動しつつ基板Ｐ上に露光光ＥＬを照射して、基板Ｐを露光する。

このような走査型露光装置において、例えば基板Ｐの表面と対向する所定部材７０の構造によっては、例えば基板Ｐの走査速度（移動速度）の高速化に伴って、光路Ｋを満たす液体ＬＱが流出したり、基板Ｐ上に薄膜を形成する等の不具合が生じる。

例えば、図３の模式図に示すように、所定部材７０のＹ軸方向の下面に、ＸＹ平面に対して大きな角度の斜面が形成された状態で、液浸領域ＬＲに対して基板Ｐを−Ｙ方向に所定速度で所定距離だけ移動した場合、所定部材７０の下面と基板Ｐとの間に存在する液体ＬＱの一部が所定部材７０の下面から離れ（剥離し）、基板Ｐ上に液体ＬＱの薄膜を形成する可能性がある。その液体ＬＱの薄膜は、所定部材７０とは離れているため、所定部材７０に設けられた液体回収口を用いて回収することが困難となる状況が生じる可能性がある。すると、液体ＬＱが基板Ｐと所定部材７０との間の第１空間Ｋ１よりも外側に流出したり、あるいは液体ＬＱの薄膜がちぎれ、滴となって基板Ｐ上に残留する不具合が生じる可能性がある。そして、基板Ｐの移動速度の高速化に伴って、基板Ｐ上に液体ＬＱの薄膜が形成される可能性が高くなるため、基板Ｐの移動の高速化に伴って、液体回収口を用いて液体ＬＱを十分に回収することができなる可能性が高くなる。

本実施形態においては、支持装置１０（第２支持機構１２）は、基板Ｐが移動するときに、第２面７２Ａのうち基板Ｐの移動方向前方側が基板Ｐの表面に近づくように、所定部材７０の第２部材７２を支持している。基板Ｐが露光光ＥＬの光路Ｋに対して交差する方向、すなわちＹ軸方向（又はＸ軸方向）に移動した場合において、その基板Ｐの移動に応じて、基板Ｐの表面に第２面７２Ａが近づくことにより、所定部材７０の第２面７２Ａから液体ＬＱが離れないように（剥離しないように）することができる。

図４（Ａ）に示すように、所定部材７０の下面７１Ａ、７２Ａと基板Ｐの表面との間で液体ＬＱを保持した状態で、基板Ｐを−Ｙ方向に移動したとき、基板Ｐの移動に応じて生じる液体ＬＱの力（圧力）によって、光路Ｋに対して＋Ｙ側及び−Ｙ側のそれぞれに設けられた第２部材７２の第２面７２Ａの、基板Ｐの移動方向前方側、すなわち光路Ｋに対して−Ｙ側の第２部材７２の第２面７２Ａが基板Ｐの表面に近づく現象が生じる。基板Ｐの−Ｙ方向への移動によって、光路Ｋ（第１空間Ｋ１）を満たす液体ＬＱは、基板Ｐの表面に引きずられるようにして−Ｙ方向へ移動しようとするが、その際の液体ＬＱの表面張力、重力等によって、光路Ｋに対して−Ｙ側の第２面７２Ａが基板Ｐの表面に近づくように第２部材７２が動く現象が生じる。

第２支持機構１２の弾性部材１４による上方への付勢力は最適化されており、基板Ｐの移動に応じて生じる液体ＬＱの力（下方への力）が、弾性部材１４による上方への付勢力に打ち勝って、光路Ｋに対して−Ｙ側の第２部材７２の第２面７２Ａが基板Ｐの表面に近づくようになっている。

第２部材７２の第２面７２Ａが基板Ｐの表面に近づくことにより、基板Ｐの表面と第２面７２Ａとの間に存在する液体ＬＱは、第２面７２Ａに密着しやすくなる。すなわち、露光光ＥＬの光路Ｋを液体ＬＱで満たした状態で基板Ｐを移動した場合、基板Ｐの移動に伴って第２部材７２の第２面７２Ａが基板Ｐの表面に近づくことにより、基板Ｐの表面と第２面７２Ａとの間に存在する液体ＬＱが第２面７２Ａから離れない（剥離しない）ようになる。したがって、図３を参照して説明したような、基板Ｐ上に液体ＬＱの薄膜が形成される等の不具合の発生を抑制することができ、液体ＬＱの流出や、基板Ｐ上での液体ＬＱの残留を抑制することができる。

このように、支持装置１０は、基板Ｐの表面と第２部材７２の第２面７２Ａとの間に存在する液体ＬＱが、第２面７２Ａから離れないように、第２部材７２を支持している。また、第２面７２Ａは親液性であるため、液体ＬＱを良好に保持することができる。

また、基板Ｐの−Ｙ方向への移動に伴って、光路Ｋに対して＋Ｙ側の第２部材７２の第２面７２Ａと基板Ｐの表面との間の液体ＬＱの量が減少すると、光路Ｋに対して＋Ｙ側の第２部材７２を支持する弾性部材１４による上方への付勢力が、液体ＬＱの力（圧力）に打ち勝って、＋Ｙ側の第２部材７２の第２面７２Ａは、基板Ｐの表面から離れる。光路Ｋに対して＋Ｙ側に存在していた液体ＬＱは、第１面７１Ａと基板Ｐの表面との間に移動する。したがって、第１面７１Ａと基板Ｐの表面との間には液体ＬＱが良好に満たされる。上述のように、第１面７１Ａは基板Ｐの表面とほぼ平行な平坦面であって親液性を有しており、基板Ｐの表面と第１面７１Ａとの間に存在する液体ＬＱは第１面７１Ａに密着し、露光光ＥＬの光路Ｋを満たすための液体ＬＱは、第１面７１Ａと基板Ｐの表面との間において良好に保持される。

同様に、図４（Ｂ）に示すように、光路Ｋを液体ＬＱで満たした状態で、基板Ｐを＋Ｙ方向へ移動した場合には、基板Ｐの移動に応じて生じる液体ＬＱの力によって、光路Ｋに対して＋Ｙ側の第２部材７２が、第２面７２Ａを基板Ｐの表面に近づけるように動く。これにより、基板Ｐ上に液体ＬＱの薄膜が形成されたり、液体ＬＱの滴が基板Ｐ上に残留する等の不具合の発生が抑制される。

以上説明したように、基板Ｐが移動するときに、第２面７２Ａのうち基板Ｐの移動方向前方側が基板Ｐの表面に近づくように第２部材７２を支持する支持装置１０を設けたので、基板Ｐ上に液体ＬＱの薄膜が形成されたり、液体ＬＱが滴となって基板Ｐ上に残留したり、第１空間Ｋ１から液体ＬＱが流出する等の不具合の発生を抑えることができる。したがって、基板Ｐを良好に露光することができる。

また、所定部材７０は、第１面７１Ａを有しているため、基板Ｐとの間で液体ＬＱを良好に保持することができる。したがって、基板Ｐの露光中等においても、露光光ＥＬの光路Ｋを液体ＬＱで確実に満たすことができ、光路Ｋから液体ＬＱが無くなってしまう状態（液切れ状態）、すなわち光路Ｋに気体部分が生成されてしまうといった不具合を防止することができる。

また、第１面７１Ａに対して傾斜した第２面７２Ａを設けたことにより、液体ＬＱを第１面７１Ａと基板Ｐの表面との間に良好に集めることができ、光路Ｋを液体ＬＱで良好に満たすことができる。

なお、本実施形態においては、基板ＰをＹ軸方向（スキャン方向）に移動する場合を例にして説明したが、もちろん、基板ＰをＸ軸方向（非スキャン方向）に移動する場合においても同様である。支持装置１０（第２支持機構１２）に支持された第２部材７２を光路Ｋに対して＋Ｘ側及び−Ｘ側のそれぞれに設けておくことにより、基板ＰをＸ軸方向に移動する場合にも、液体ＬＱの薄膜が形成される等の不具合の発生を抑制することができる。また、Ｘ軸方向及びＹ軸方向に限らず、ＸＹ平面内においてＸ軸方向（Ｙ軸方向）と傾斜した所定方向に基板Ｐを移動する場合にも同様である。

＜第２実施形態＞
次に第２実施形態について説明する。以下の説明において、上述の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５は第２実施形態に係る所定部材７０を示す図である。図５に示すように、本実施形態においては、第１面７１Ａ及び第２面７２Ａは１つの所定部材７０に形成されている。すなわち、本実施形態においては、所定部材７０は１つの部材によって形成されている。第１面７１Ａは、基板Ｐがほぼ静止している状態において、所定部材７０のうち、基板Ｐに最も近い位置に設けられ、基板Ｐの表面とほぼ平行に設けられた平坦な面である。第２面７２Ａは、光路Ｋに対して第１面７１Ａの外側に設けられ、光路Ｋから外側に向かうにつれて基板Ｐの表面との間隔が漸次大きくなるように第１面７１Ａに対して傾斜した面である。所定部材７０を支持する支持装置１０は、弾性部材１４を備えており、所定部材７０を揺動可能に支持する。

図６（Ａ）に示すように、光路Ｋを含む第１、第２空間Ｋ１、Ｋ２を液体ＬＱで満たした状態で、基板Ｐを−Ｙ方向に移動することにより、基板Ｐの移動に応じて生じる液体ＬＱの力によって、所定部材７０の下面７１Ａ、７２Ａの光路Ｋに対して−Ｙ側が基板Ｐの表面に近づく。本実施形態においては、下面７１Ａ、７２Ａは１つの所定部材７０に形成されているため、基板Ｐの移動に応じて、下面７１Ａ、７２Ａ全体が傾斜する。また、図６（Ｂ）に示すように、光路Ｋを含む第１、第２空間Ｋ１、Ｋ２を液体ＬＱで満たした状態で、基板Ｐを＋Ｙ方向に移動することにより、基板Ｐの移動に応じて生じる液体ＬＱの力によって、所定部材７０の下面７１Ａ、７２Ａの光路Ｋに対して＋Ｙ側が基板Ｐの表面に近づく。

以上説明したように、１つの所定部材７０に下面７１Ａ、７２Ａが形成されていてもよい。そして、基板Ｐが移動するときに、下面７１Ａ、７２Ａのうち基板Ｐの移動方向前方側が基板Ｐの表面に近づくように所定部材７０を支持装置１０で支持することにより、液体ＬＱの薄膜が形成される等の不具合の発生を抑制することができる。

なお、本実施形態においては、基板ＰをＹ軸方向（スキャン方向）に移動する場合を例にして説明したが、もちろん、基板ＰをＸ軸方向（非スキャン方向）に移動する場合においても同様である。所定部材７０のうち、光路Ｋに対して＋Ｘ側及び−Ｘ側のそれぞれにも、下面７１Ａ、７２Ｂを設け、基板ＰのＸ軸方向への移動に応じて、所定部材７０が動くようにすればよい。また、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向に限らず、ＸＹ平面内において、Ｘ軸方向（Ｙ軸方向）と傾斜した所定方向に基板Ｐを移動する場合にも同様である。

＜第３実施形態＞
次に、第３実施形態について説明する。図７は第３実施形態を説明するための図である。図７において、所定部材７０は、第１面７１Ａと第２面７２Ａとを有している。本実施形態の所定部材７０は、上述の第１実施形態同様、第１面７１Ａを有する第１部材７１と、第２面７２Ａを有する第２部材７２とを含んでいる。第１部材７１と第２部材７２とは、ヒンジ機構を含む接続機構１５を介して接続されている。

本実施形態の支持装置１０は、所定部材７０を駆動する駆動装置１６を備えている。駆動装置１６は、第２部材７２の第２の位置Ｔ２に接続されており、第２の位置Ｔ２をほぼ上下方向（ほぼＺ軸に沿う方向）に駆動可能である。制御装置７は、駆動装置１６を用いて第２部材７２を駆動することができる。第２部材７２は、駆動装置１６の駆動により、第１の位置Ｔ１を中心として回転（傾斜）することができる。

光路Ｋを含む第１、第２空間Ｋ１、Ｋ２を液体ＬＱで満たした状態で、基板Ｐを例えば−Ｙ方向に移動しながら露光する場合には、制御装置７は、第２面７２Ａのうち基板Ｐの移動方向前方側（−Ｙ側）が基板Ｐの表面に近づくように、駆動装置１６を用いて第２部材７２を駆動する。制御装置７は、基板Ｐの移動方向を例えばレーザ干渉計４Ｌの出力などから求めることができ、基板Ｐの移動方向に応じて駆動装置１６を制御する。制御装置７は、光路Ｋに対して−Ｙ側の第２面７２Ａを有する第２部材７２を駆動可能な駆動装置１６を用いて、その第２部材７２を駆動することにより、第２面７２Ａを基板Ｐの表面に近づけることができる。また、基板Ｐを＋Ｙ方向に移動しながら露光する場合には、制御装置７は、第２面７２Ａのうち基板Ｐの移動方向前方側（＋Ｙ側）が基板Ｐの表面に近づくように、駆動装置１６を用いて第２部材７２を駆動する。

以上説明したように、基板Ｐの移動に応じて、駆動装置１６を用いて第２面７２Ａを有する第２部材７２を能動的に駆動することによって、第２面７２Ａの基板Ｐの移動方向前方側を基板Ｐの表面に近づけるようにしてもよい。この場合でも、液体ＬＱの薄膜が形成される等の不具合の発生を抑制し、基板Ｐを良好に露光することができる。

なお、制御装置７は、基板Ｐの移動速度に応じて、駆動装置１６を制御し、第１面７１Ａに対する第２面７２Ａの角度を調整するようにしてもよい。

なお、本実施形態においては、所定部材７０は第１、第２部材７１、７２を有しており、駆動装置１６は第２部材７２を駆動しているが、第２実施形態で説明したような、下面７１Ａ、７２Ａを有する１つの所定部材７０を駆動装置１６で駆動するようにしてもよい。

なお、上述の第１〜第３実施形態においては、第２面７２Ａは平面であるが、曲面であってもよい。あるいは、第２面７２Ａは複数の平面の組み合わせであってもよい。例えば、光路Ｋに対して第１面７１Ａの外側に、第２面７２Ａの一部として第１面７１Ａと第１の角度を有する第１平面を形成し、更に光路Ｋに対して第１平面の外側に、第２面７２Ａの一部として第１面７１Ａと第２の角度を有する第２平面を設けるようにしてもよい。

また、上述の第１〜第３実施形態においては、所定部材７０の一部を最終光学素子ＦＬと基板Ｐとの間に配置しているが、所定部材７０の一部が最終光学素子ＦＬとの間に介在しないように、最終光学素子ＦＬの周囲に所定部材７０を配置してもよい。

なお、上述の各実施形態においては、所定部材７０は、チタン、ステンレスなど、固い材料で形成されているが、基板Ｐの表面との間で液体ＬＱを保持可能な面を有していれば、例えば布状の部材、フィルム状の部材、あるいはゴム製の部材など、柔らかい部材（柔軟部材、可撓性部材、弾性部材）で形成されてもよい。所定部材７０を柔らかい部材で形成した場合においても、例えば基板Ｐの移動に応じて生じる液体ＬＱの力によって、その柔らかい部材の下面のうち基板Ｐの移動方向前方側を基板Ｐの表面に近づけることができる。また、その柔らかい部材を駆動装置を用いて駆動してもよい。

また、柔らかい部材を用いて所定部材７０を形成した場合には、例えばワイヤー等を含む傘の骨のような構造を構築し、その構造を用いて柔らかい部材を支持するようにしてもよい。これにより、その柔らかい部材が基板Ｐ及び最終光学素子ＦＬに接触しないように、すなわち、その柔らかい部材の形状を許容範囲内で維持することができる。

上述したように、本実施形態における液体ＬＱは純水により構成されている。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、本実施形態の液体ＬＱは水であるが、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。

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８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示す概略構成図である。 第１実施形態に係る露光装置の要部を示す図である。 液体の挙動の一例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装置の動作を説明するための図である。 第２実施形態に係る露光装置の要部を示す図である。 第２実施形態に係る露光装置の動作を説明するための図である。 第３実施形態に係る露光装置の要部を示す図である。 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

４…基板ステージ、１０…支持装置、１４…弾性部材、１６…駆動装置、７０…所定部材、７１…第１部材、７１Ａ…第１面、７２…第２部材、７２Ａ…第２面、ＥＬ…露光光、ＥＸ…露光装置、Ｋ…光路、ＬＱ…液体、ＬＲ…液浸領域、Ｐ…基板、ＰＬ…投影光学系

Claims (8)

1. 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、
   前記基板の表面と対向するように、且つ前記露光光の光路を囲むように設けられ、前記基板の表面との間で液体を保持可能な所定面を有する所定部材と、
   前記露光光の光路と交差する方向に前記基板を移動する移動装置と、
   前記基板が移動するときに、前記所定面のうち前記基板の移動方向前方側が前記基板の表面に近づくように前記所定部材を支持する支持装置と、を備えた露光装置。
2. 前記所定面は、前記基板がほぼ静止している状態において、前記所定部材のうち前記基板に最も近い位置に設けられ、前記基板の表面とほぼ平行に設けられた平坦な第１面と、前記光路に対して前記第１面の外側に設けられ、前記光路から外側に向かうにつれて前記基板の表面との間隔が漸次大きくなるように前記第１面に対して傾斜した第２面とを含む請求項１記載の露光装置。
3. 前記所定部材は、前記第１面を有する第１部材と、前記第２面を有する第２部材とを含み、前記支持装置は、前記第２部材を支持する請求項２記載の露光装置。
4. 前記支持装置は、前記所定部材を揺動可能に支持し、
   前記基板の移動に応じて生じる前記液体の力によって、前記所定面の前記移動方向前方側が前記基板の表面に近づく請求項１〜３のいずれか一項記載の露光装置。
5. 前記支持装置は、前記所定部材を駆動する駆動装置を含み、
   前記所定部材を駆動することによって、前記所定面の前記移動方向前方側を前記基板の表面に近づける請求項１〜３のいずれか一項記載の露光装置。
6. 前記支持装置は、前記基板の表面と前記所定面との間に存在する液体が、前記所定面から離れないように、前記所定部材を支持する請求項１〜５のいずれか一項記載の露光装置。
7. 前記所定面は、液体に対して親液性を有する請求項１〜６のいずれか一項記載の露光装置。
8. 請求項１〜請求項７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。
   

Images