JP2007194484A - 液浸露光方法 - Google Patents

Abstract

【課題】露光工程のスループット向上を図ることができるとともに被露光基板上に液体が残留するおそれが殆ど無い液浸露光方法を提供する。
【解決手段】液浸移動露光ならびに第一および第二の液浸移動の各工程を含む液浸露光方法とする。液浸移動露光では、被露光基板５と露光装置１の投影光学系４との間に液体１１を介在させて基板５を光学系４に対して相対的に移動させつつ基板表面５ａ上の複数の露光領域１０に対して露光処理を行う。第一液浸移動では、隣接する各露光領域１０間において基板５と光学系４との間に液体１１を介在させつつ露光処理を行わずに基板５を光学系４に対して相対的に移動させる。第二液浸移動では、第一液浸移動よりも長い距離において基板５と光学系４との間に液体１１を介在させつつ露光処理を行わずに第一液浸移動での移動速度よりも遅い速度で基板５を光学系４に対して相対的に移動させる。
【選択図】 図３

Description

本発明は、半導体装置の製造工程に用いられるリソグラフィー技術のうちの露光技術に係り、特に露光装置の投影光学系と露光処理が施される被処理基板との間に液体を介在させつつ露光工程を行う、いわゆる液浸露光方法に関する。

最近、液浸露光方法と呼ばれる露光方法が注目されている。この液浸露光方法とは、露光装置の投影光学系（投影レンズ）と露光処理が施される被露光基板上に形成されているレジスト膜との間を液体（液浸液）で満たしつつ、レジスト膜の表面にパターンを露光する露光方法である。この液浸露光方法に用いられる露光装置は、液浸型露光装置と呼ばれている。液浸型露光装置の一例が、特許文献１に開示されている。

特許文献１には、液浸液である水を供給可能なステージの中で、被露光基板全体を水没させた状態でステージを露光装置に対して相対的に移動させつつ露光を行う液浸型露光装置が開示されている。このような形態の液浸型露光装置では、ステージ全体に液体が供給されるので、ステージを高速で移動させる際にステージから液浸液が溢れ易いなどの問題がある。このため、ステージを高速駆動できないという問題がある。

このようなステージ移動による液体の乱れへの対策として、被露光基板上の露光を行う部分に対して局所的に液浸液を供給しつつステージを駆動する手法が、例えば非特許文献１に開示されている。この方式によれば、ステージを高速で移動させる際にステージから液浸液が溢れるおそれが殆どないので、ステージの高速移動が可能となる。ただし、このような手法を用いる場合、レジスト膜の表面上に局所的に介在させた液浸露光用の液膜を高速で移動させるためには、例えばレジスト膜の表面を撥水性にする必要がある。あるいは、レジスト膜の表面上に他の撥水性の膜を設ける必要がある。これらの撥水処理により、露光装置の光学系に対するステージの高速な相対移動が可能になる。ひいては、露光工程のスループット向上を図ることができる。

また、他の液浸露光工程では、レジスト膜に露光されるパターンの像質に影響を与えない単なる被露光基板の移動工程におけるステージの移動速度を、パターンの像質に影響を与える液浸移動露光工程におけるステージの移動速度よりも早くする。すなわち、レジスト膜にパターンを露光せずにステージを移動させる移動工程の移動速度を、レジスト膜にパターンを露光しつつステージを移動させる液浸移動露光工程の移動速度よりも早くする。これにより、露光工程のスループット向上を図ることができる。この際、レジスト膜にパターンを露光せずに移動する移動工程においては、ステージを最高速度で移動させることが望ましいのはもちろんである。

ところが、ただ単純にステージを高速で移動させると、被露光基板に対する露光装置の投影光学系および液浸液の相対的な移動軌跡に沿って、被露光基板上に液浸液の液滴が残留し易い。被露光基板上に液浸液の液滴が残留すると、レジスト膜に形成されるレジストパターンが劣化して欠陥が発生し易くなるという問題が生じる。ひいては、このような欠陥を有するレジストパターンに基づいて製造される半導体装置は、その性能、品質、あるいは信頼性などが低下するおそれが高くなる。
特開平１０−３０３１１４号公報 Soichi Owa and Hiroyuki Nagasaka, Immersion lithography; its potential performance and issues, Proc. of SPIE Vol. 5040, pp.724-733

本発明においては、露光処理が施される被露光基板と露光装置の投影光学系との間の局所的な領域に液体を介在させて露光処理を行う液浸露光方法において、露光工程のスループット向上を図ることができるとともに被露光基板上に液体が残留するおそれが殆ど無い液浸露光方法を提供する。

前記課題を解決するために、本発明の一態様に係る液浸露光方法は、露光処理が施される被露光基板と前記露光処理を行う露光装置の投影光学系との間に液体を介在させるとともに、前記被露光基板を前記投影光学系に対して相対的に移動させつつ前記被露光基板の表面上に設定された複数の露光領域に対して前記露光処理を行う液浸移動露光工程と、前記各露光領域のうち隣接する前記各露光領域間において、前記被露光基板と前記投影光学系との間に前記液体を介在させつつ前記露光処理を行わずに前記被露光基板を前記投影光学系に対して相対的に移動させる第一の液浸移動工程と、この第一の液浸移動工程における移動距離よりも長い距離において、前記被露光基板と前記投影光学系との間に前記液体を介在させつつ前記露光処理を行わずに、前記第一の液浸移動工程における移動速度よりも遅い速度で前記被露光基板を前記投影光学系に対して相対的に移動させる第二の液浸移動工程と、を含むことを特徴とするものである。

また、前記課題を解決するために、本発明の他の態様に係る液浸露光方法は、露光処理が施される被露光基板と前記露光処理を行う露光装置の投影光学系との間に液体を介在させるとともに、前記被露光基板を前記投影光学系に対して相対的に移動させつつ前記被露光基板の表面上に設定された複数の露光領域に対して前記露光処理を行う液浸移動露光工程と、前記各露光領域のうち隣接する前記各露光領域間において、前記被露光基板と前記投影光学系との間に前記液体を介在させつつ前記露光処理を行わずに前記被露光基板を前記投影光学系に対して相対的に移動させる第一の液浸移動工程と、前記第一の液浸移動工程における移動距離よりも長い距離において、前記被露光基板と前記投影光学系との間に前記液体を介在させつつ前記露光処理を行わずに前記被露光基板を前記投影光学系に対して相対的に移動させるとともに、前記被露光基板上に前記液体の残留が生じる前に前記投影光学系に対する前記被露光基板の移動速度および移動方向のうちの少なくとも一方を変更する第二の液浸移動工程と、を含むことを特徴とするものである。

さらに、前記課題を解決するために、本発明のさらに他の態様に係る液浸露光方法は、露光処理が施される被露光基板と前記露光処理を行う露光装置の投影光学系との間に液体を介在させるとともに、前記被露光基板を前記投影光学系に対して相対的に移動させつつ前記被露光基板の表面上に設定された複数の露光領域に対して前記露光処理を行う液浸移動露光工程を含むとともに、前記液体が前記被露光基板の周縁部上に位置する場合の前記投影光学系に対する前記被露光基板の移動速度を、前記液体が前記被露光基板の周縁部以外の上に位置する場合の前記投影光学系に対する前記被露光基板の移動速度よりも遅く設定することを特徴とするものである。

本発明によれば、露光処理が施される被露光基板と露光装置の投影光学系との間の局所的な領域に液体を介在させて露光処理を行う液浸露光方法において、露光工程のスループット向上を図ることができるとともに被露光基板上に液体が残留するおそれが殆ど無い液浸露光方法を提供することができる。

以下、本発明に係る各実施形態を図面を参照しつつ説明する。

（第１の実施の形態）
先ず、本発明に係る第１実施形態について図１〜図１１を参照しつつ説明する。本実施形態では、基板上の局所的な領域に液膜を介してパターン露光する液浸露光技術において、レジストパターンに欠陥が発生するおそれを抑制もしくは低減し得るレジストパターン形成方法について説明する。以下、詳しく説明する。

先ず、図１を参照しつつ、本実施形態に係る露光装置１について説明する。図１は、本実施形態に係る露光処理を行う露光装置１の構成の概略を模式的に示す図である。図１に示す露光装置１は、露光処理が施される被露光基板５と露光装置１の投影光学系４との間に液体を介在させた状態で露光を行う、いわゆる液浸露光を行うための液浸型の露光装置である。特に、本実施形態の液浸型露光装置１は、スキャン型（走査型）と称される液浸型露光装置の一種である。

図１に示すように、液浸型露光装置１は、レチクル（マスク）２を支持するためのレチクル支持具（マスク支持具）としてのレチクルステージ（マスクステージ）３を具備している。また、図示は省略するが、液浸型露光装置１は、露光光（照明光）を発生させる露光光源（照明光源）、およびこの照明光源が発生させた照明光をレチクル２に導くための照明レンズ系（照明光学系）を備えている。レチクルステージ３は、照明光源および照明レンズ系の光路の下方に配置されている。それとともに、レチクルステージ３は、液浸型露光装置１の光軸に直交する方向に沿って平行順方向または平行逆方向に移動可能に設定されている。レチクル２は、レチクルステージ３の照明光源および照明レンズ系と対向する側の主面（表面、上面）上に設けられている。また、図示は省略するが、レチクル２には、被露光基板５の表面５ａに露光して形成する所定の形状からなるパターン（マスクパターン）が少なくとも１個形成されている。

また、液浸型露光装置１は、レチクル２を通過（透過）した露光光を被露光基板５の表面５ａに導くための投影レンズ系（投影光学系）４を具備している。投影レンズ系４は、レチクルステージ３の光路の下方に配置されている。

また、液浸型露光装置１は、露光処理が施される被露光基板（ウェーハ、半導体基板）５を支持するための被露光基板支持具（ウェーハ支持具）としての被露光基板ステージ（ウェーハステージ）６を具備している。ウェーハステージ６は、投影レンズ系４の光路の下方に配置されている。また、ウェーハステージ６は、レチクルステージ３と同様に、液浸型露光装置１の光軸に直交する方向に沿ってウェーハ５とともに平行順方向または平行逆方向に移動可能に設定されている。これにより、ウェーハステージ６およびウェーハステージ６上に載置（搭載）されたウェーハ５は、投影レンズ系４に対して相対的に移動することができる。また、逆の視点から見ると、投影レンズ系４は、ウェーハステージ６およびウェーハステージ６上に載置されたウェーハ５に対して相対的に移動することができる。ウェーハ５は、ウェーハステージ６の投影レンズ系４と対向する側の主面（表面、上面）上に載置されている。

また、ウェーハステージ６の表面上には、ウェーハ５がウェーハステージ６とともに移動する際にウェーハ５がずれないように保持するための被露光基板保持具（ウェーハ保持具）としてのサポート板（サポート部材）７が設けられている。サポート板７は、ウェーハ５の周縁部（外縁部）５ｂを囲んで設けられている。

また、投影レンズ系４の先端部４ａには、投影レンズ系４とウェーハ５との間に供給される露光処理用の液体（液浸液）を、ウェーハ５の表面５ａ上において所望の領域内に保持するための液体保持具（液浸液保持具）としてのフェンス８が設けられている。それととともに、投影レンズ系４の側方には、フェンス８内に液体を供給する液体供給装置９ａと、液体をフェンス８内から排出する液体排出装置９ｂとからなる液体給排装置（液浸液給排装置）９が設けられている。本実施形態においては、図１中投影レンズ系４の右側に配置されている液体供給装置９ａからフェンス８内に液体を供給する設定とする。それとともに、投影レンズ系４の左側に配置されている液体排出装置９ｂにより液体をフェンス８内から排出する設定とする。本実施形態においては、液浸液（第１の薬液）としては、一般的な液浸露光工程と同様に、純水を用いることとする。したがって、液体給排装置９は、単に水供給・排出器とも称される。同様に、液体供給装置９ａおよび液体排出装置９ｂは、それぞれ単に給水器９ａおよび排水器９ｂとも称される。

このような設定により、少なくとも液浸露光を行う際には、投影レンズ系４の先端部４ａとウェーハ５の表面５ａとの間のフェンス８で囲まれた空間は、純水からなる液膜（水膜）１１で満たされる。この投影レンズ系４とウェーハ５との間の水膜１１で満たされる領域は、液浸領域１２とも称される。これに伴って、投影レンズ系４の先端部４ａを液浸ヘッドとも称することとする。なお、図１においては、図面を見易くするために液浸液の図示を省略した。

さらに、図示は省略するが、投影レンズ系４の脇には、アライメントマークの検出を行うためのアライメントマークの検出装置が設けられている。このアライメントマーク検出装置も、投影レンズ系４と同様に、ウェーハステージ６が投影レンズ系４に対して相対的に動くことにより、ウェーハステージ６およびウェーハ５に対して相対的に移動することができる。アライメントマークの検出は、露光精度を高めるためにウェーハ５に液浸露光処理を施すのに先立って行われる。

図示は省略するが、照明光源から発せられた照明光は照明レンズ系を経てレチクル２に到達する。レチクル２に到達した照明光は、レチクル２に形成されているマスクパターンを通過することにより所定のパターン形状に成形される。そして、所定のパターン形状に成形された照明光（露光光）は投影レンズ系４に入射する。投影レンズ系４に入射した露光光は、投影レンズ系４の先端部（液浸ヘッド）４ａから射出された後、液浸領域１２を通過してウェーハ５の表面５ａ上に設定された所望の照射領域（露光領域）に到達する。より詳しくは、ウェーハ５の表面５ａ上に設けられている図示しないフォトレジストの表面にマスクパターンの像が露光および投影されて、マスクパターンの潜像が形成される。すなわち、ウェーハ５の表面５ａに液浸露光処理が施される。

次に、主に図２を参照しつつ、本実施形態に係る液浸露光方法について説明する。図２は、本実施形態に係る液浸露光方法をフローチャートにして示す図である。

先ず、図２中最上段に示すように、露光処理が施される被露光基板としてのウェーハ（半導体基板）５を用意する。

次に、露光処理を施すのに先立って、図示しない反射防止膜をウェーハ５の表面５ａ上に予め設ける。この反射防止膜は、例えば図示しない塗布装置を用いてスピンコート法により成膜される。すなわち、回転しているウェーハ５の表面５ａの中心部に反射防止膜用の塗布材料を滴下して表面５ａ全体に広げた後、加熱処理を行う。これにより、ウェーハ５の表面５ａ上に反射防止膜が形成される。本実施形態では、膜厚が約５０ｎｍの反射防止膜をウェーハ５の表面５ａ上に設ける。この工程をステップ１０１（ＳＴ１０１）とする。

次に、反射防止膜の表面上に図示しないレジスト膜を設ける。本実施形態においては、レジスト膜として、酸発生材を含むＡｒＦ化学増幅型レジスト膜を採用する。このレジスト膜は、反射防止膜と同様の方法により成膜される。すなわち、スピンコート法により反射防止膜上に化学増幅型レジストの塗布材料を広げる。続けて、この化学増幅型レジスト用の塗布材料が設けられたウェーハ５に加熱処理を施すことにより、塗布材料中に含まれる溶剤を気化させて除去する。これにより、反射防止膜の表面上にＡｒＦ化学増幅型レジスト膜が形成される。この工程をステップ１０２（ＳＴ１０２）とする。

なお、本実施形態においては、表面の親水性が比較的高いＡｒＦ化学増幅型レジスト膜を採用する。背景技術において説明したように、一般的な液浸露光では、ウェーハ５上に設けられている液浸液と直接接する部材は、疎水性（撥水性）が高い方が好ましいとされている。したがって、本実施形態においては、レジスト膜上にアルカリ現像液に対して溶解性を有する疎水性の膜を設ける。この膜は、液浸液からレジスト膜内へ水分が浸透したり、あるいはレジスト膜から液浸液内へレジスト膜構成物質が溶出したりするのを抑制するために設けられる。このため、この膜は、液浸露光用保護膜とも称される。この工程をステップ１０３（ＳＴ１０３）とする。

また、本実施形態と異なり、疎水性（撥水性）が高いレジスト膜を採用する場合には、前述したステップ１０３を省いても構わないのはもちろんである。この場合、図２中破線矢印で示すように、前述したステップ１０２から後述するステップ１０４に直接進めばよい。

次に、ＡｒＦ化学増幅型レジスト膜が設けられたウェーハ５を、塗布装置から前述した液浸型露光装置１まで搬送する。この工程をステップ１０４（ＳＴ１０４）とする。

次に、塗布装置から搬送されたウェーハ５を、露光装置１のウェーハステージ（露光ステージ）６上に載置する。続けて、ウェーハ５をサポート板７により保持する。この工程をステップ１０５（ＳＴ１０５）とする。

次に、ウェーハステージ６上に載置されたウェーハ５に液浸露光処理を施すのに先立って、ウェーハ５上に設定されているアライメントマークの検出を行う。このアライメントマークの検出は、前述した露光装置１が備えるアライメントマーク検出装置を用いて行われる。アライメントマークの検出は、ウェーハ表面５ａ（レジスト膜表面）に投影されるレチクルパターンの位置精度、すなわち露光精度を高めるために行われる。

アライメントマークを検出する場合においても、ウェーハ５に液浸露光処理を施す場合と同様に、投影レンズ系４とウェーハ５との間の空間に液浸領域１２が形成されている。したがって、アライメントマーク検出工程においても、液浸露光処理工程と同様に、投影レンズ系４に対してウェーハステージ６が相対的に移動するのに伴って、液浸領域１２がウェーハ５の表面５ａ上を移動する。このような投影レンズ系４および液浸領域１２に対するウェーハステージ６の相対的な移動を繰り返し行うとともに、マーク位置にアライメントマーク検出機能を配置して計測することにより、アライメントマークの検出を行う。この結果、チップ位置情報を得る。この工程をステップ１０６（ＳＴ１０６）とする。

次に、得られたチップ位置情報に基づいて、マスクパターンに対するウェーハ５の合わせ露光を行う。そして、レジスト膜にマスクパターンの潜像を形成する。この工程をステップ１０７（ＳＴ１０７）とする。

次に、マスクパターンの潜像が形成されたウェーハ５をステージ６上から取り外して、露光装置１から図示しない加熱器（ベーカー）の処理室内に搬送する。この工程をステップ１０８（ＳＴ１０８）とする。

次に、加熱器を用いてウェーハ５に対して加熱処理（焼き締め処理、ＰＥＢ）を施す。この加熱処理により、液浸露光工程（液浸露光段階）においてレジスト膜内に発生した酸の拡散反応および増幅反応を促進させる。この工程をステップ１０９Ａ（ＳＴ１０９Ａ）とする。

次に、ＰＥＢが施されたウェーハ５を加熱器から取り出す。この後、液浸露光用保護膜をレジスト膜上から剥離させて除去する。この工程をステップ１１０Ａ（ＳＴ１１０Ａ）とする。

次に、液浸露光用保護膜が除去されたウェーハ５を図示しない現像処理装置（現像ユニット）に搬送して現像処理を行う。これにより、レジスト膜上の保護膜を除去しつつレジスト膜に図示しないＡｒＦレジストパターンが形成される。この工程をステップ１１１Ａ（ＳＴ１１１Ａ）とする
この後、図示を伴う詳細かつ具体的な説明は省略するが、ＡｒＦレジストパターンが形成されたウェーハ５を、所定の加工工程に流す。すなわち、ＡｒＦレジストパターンが形成されたウェーハ５を、トランジスタ製造工程や配線形成工程などの他の前工程（ Front End Of the Line：ＦＥＯＬ）に流す。続けて、前工程を経たウェーハ５を、さらにダイシング、チップマウンティング、ボンディング、およびモールディング等の後工程（ Back End Of the Line：ＢＥＯＬ）に流す。この工程をステップ１１２（ＳＴ１１２）とする。

ステップ１１２を経ることにより、本実施形態に係る図示しない所望の半導体装置を得る。すなわち、本実施形態の液浸型露光装置１を用いる液浸露光方法によりパターン形成されたウェーハ５を具備する半導体装置を得る。

なお、溶剤非可溶性の液浸露光用保護膜を用いる場合には、前述したＳＴ１０８からＳＴ１０９Ａ、ＳＴ１１０Ａ、およびＳＴ１１１Ａを経てＳＴ１１２に至る工程（形態、ルート）を経る必要はない。図２中破線矢印で示すように、ＳＴ１０９Ａ、ＳＴ１１０Ａ、およびＳＴ１１１Ａを経ずに、ＳＴ１０８からＳＴ１０９Ｂ、ＳＴ１１０Ｂ、およびＳＴ１１１Ｂを経てＳＴ１１２に至る工程を選択することもできる。

具体的には、先ず、ＳＴ１０８を経たウェーハ５を、液浸露光用保護膜の剥離および除去工程に回す。この工程をステップ１０９Ｂ（ＳＴ１０９Ｂ）とする。

次に、液浸露光用保護膜が除去されたウェーハ５をＰＥＢ工程に回す。この工程をステップ１１０Ｂ（ＳＴ１１０Ｂ）とする。

次に、ＰＥＢ工程を経たウェーハ５を現像工程に回して、レジスト膜にＡｒＦレジストパターンを形成する。この工程をステップ１１１Ｂ（ＳＴ１１１Ｂ）とする。

この後、ＡｒＦレジストパターンが形成されたウェーハ５を加工工程（ＳＴ１１２）に流す。このような工程によっても、前述した前述したＳＴ１０８からＳＴ１０９Ａ、ＳＴ１１０Ａ、およびＳＴ１１１Ａを経てＳＴ１１２に至る工程を選択する場合と同様に、本実施形態の液浸型露光装置１を用いる液浸露光方法によりパターン形成されたウェーハ５を具備する半導体装置を得ることができる。

すなわち、前述したように、溶剤可溶性の液浸露光用保護膜を用いる場合には、先ずＰＥＢ工程（ＳＴ１０９Ａ）を行う。続けて、溶剤で液浸露光用保護膜を剥離する（ＳＴ１１０Ａ）。この後、アルカリ性の現像液でレジスト膜の現像（ＳＴ１１１Ａ）を行うとよい。ただし、必ずしもこの順番で工程を進める必要はない。場合によっては、先ず、溶剤で液浸露光用保護膜を剥離する（ＳＴ１０９Ｂ）。続けて、ＰＥＢ工程（ＳＴ１１０Ｂ）を行う。この後、アルカリ性の現像液でレジスト膜の現像（ＳＴ１１１Ｂ）を行っても構わない。

また、液浸露光用保護膜を用いずに、レジスト膜に対して直接液浸領域１２を接触させて露光を行っても構わない。この場合には、液浸露光用保護膜の剥離工程（ＳＴ１１０Ａ、ＳＴ１０９Ｂ）を省略しても構わないのは勿論である。

また、図示を伴う詳細かつ具体的な説明は省略するが、本発明者らは、前述したＳＴ１０１〜ＳＴ１０８の各工程、およびＳＴ１０９Ａ〜ＳＴ１１１ＡもしくはＳＴ１０９Ｂ〜ＳＴ１１１Ｂの各工程を経たウェーハ５に対して配線を形成する試作実験を行った。すなわち、前記各工程を経て作製されたウェーハ５に対して、レジスト膜をマスクとして配線パターンを形成した。この結果によれば、パターンショートなどの液浸移動工程に伴う欠陥は発見されなかった。また、残留液滴がレジスト膜に染み込まないため、従来の液浸露光を用いた場合に比べて寸法精度の良い配線パターンを得ることができた。すなわち、本実施形態によれば、デバイスとしての信頼性、品質、および性能等が従来技術に係る半導体装置に比較して高い半導体装置を得ることができることが分かった。それとともに、そのような半導体装置を高い歩留まりで効率よく、かつ容易に製造することができることが分かった。

次に、図３〜図１２を参照しつつ、本実施形態における投影レンズ系４および液浸領域１２とウェーハステージ６およびウェーハ５との相対的な移動について詳しく説明する。

図３は、本実施形態に係るウェーハ５に対する液浸ヘッド４ａの相対的な移動軌跡を、移動の形態ごとに分類して示す平面図である。すなわち、図３には、ウェーハ５上における投影レンズ系４の先端部４ａに設定された液浸領域１２の移動軌跡を、移動の形態ごとに分類して示す。ただし、図３においては、ウェーハ５の表面５ａのうち、中心部Ｃおよび外周の約１／４を含む扇形状の領域のみを示す。また、図３に示す複数の矩形状（長方形状）の枠は、ウェーハ５の表面５ａに設定された複数の露光領域１０を示す。一般的な露光工程と同様に、本実施形態においても、ウェーハ５（レジスト膜）に対する露光工程は各露光領域１０ごとに行われる。また、図３中黒塗りの丸は、ウェーハ５の表面５ａ上に設定されている複数個のアライメントマークの位置Ｐを示している。図３には、各アライメントマークＰのうちＰ１〜Ｐ３までの３個のアライメントマークの位置を示す。さらに、図３中実線で示す複数の矢印、破線で示す複数の矢印、および一点鎖線で示す複数の矢印は、それぞれ投影レンズ系４の中心（第一の液膜の中心）がウェーハ５に対して相対的に移動する際の軌跡を示している。以下、具体的に説明する。

図３中実線で示す複数の矢印は、ウェーハ５を投影レンズ系４に対して相対的に移動させつつ各露光領域１０に対して液浸露光処理を行う際の、ウェーハ５上における液浸ヘッド４ａ（液浸領域１２）の中心部の移動の軌跡を表す。以下の説明において、このような液浸露光処理を行う際の液浸ヘッド４ａの移動工程を、液浸移動露光工程と称することとする。また、図３中破線で示す複数の矢印は、各露光領域１０のうち隣接する各露光領域１０間において、ウェーハ５と投影レンズ系４との間に液浸液を介在させつつ、露光処理を行わずにウェーハ５を投影レンズ系４に対して相対的に移動させる際の、ウェーハ５上における液浸ヘッド４ａの中心部の移動の軌跡を表す。以下の説明において、このような隣接する各露光領域１０間における液浸露光処理を伴わない液浸ヘッド４ａの移動工程を、第一の液浸移動工程と称することとする。

また、図３中細い一点鎖線で示す複数の矢印は、第一の液浸移動工程における液浸ヘッド４ａの移動距離よりも長い距離において、ウェーハ５と投影レンズ系４との間に液浸液を介在させつつ、露光処理を行わずにウェーハ５を投影レンズ系４に対して相対的に移動させる際の、ウェーハ５上における液浸ヘッド４ａの中心部の移動の軌跡を表す。具体的には、図３中細い一点鎖線で示す複数の矢印は、少なくとも１つの露光領域１０を跨ぐ液浸ヘッド４ａの中心部の移動の軌跡を表す。以下の説明において、このような第一の液浸移動工程の移動距離より長い距離の移動における液浸露光処理を伴わない液浸ヘッド４ａの移動工程を、第二の液浸移動工程と称することとする。

また、図３中太い一点鎖線で示す複数の矢印は、各アライメントマークＰ１、Ｐ２、Ｐ３をチェックする際のウェーハ５上における液浸ヘッド４ａの中心部の移動の軌跡を表す。図３に示すように、各アライメントマークＰ１〜Ｐ３は、ウェーハ５の表面５ａ上において互いに複数の露光領域１０を隔てた位置に設定されている。したがって、アライメントマーク検出工程における液浸ヘッド４ａの移動工程も、第二の液浸移動工程の一種に分類される。

次に、図４を参照しつつ、第一および第二の各液浸移動工程の定義についてより具体的かつ詳細に説明する。図４は、本実施形態に係る第一および第二の各液浸移動工程を示す平面図である。具体的には、図４（ａ）には、第一の液浸移動工程における液浸ヘッド４ａ（液浸領域１２）の移動方向および移動距離の一例を示す。また、図４（ｂ）には、第二の液浸移動工程における液浸ヘッド４ａの移動方向および移動距離の一例を示す。また、図４（ａ）、（ｂ）において、複数の矩形状（長方形状）の枠で囲まれた部分は、それぞれウェーハ５の表面５ａに設定された複数の露光領域（液浸移動露光領域）１０を示す。

図４（ａ）に示すように、第一の液浸移動工程では、液浸ヘッド４ａは、基準点（始点）Ｓが設けられている液浸移動露光領域１０内で移動する。あるいは、液浸ヘッド４ａは、基準点Ｓから基準点Ｓが設けられている液浸移動露光領域１０に隣接する液浸移動露光領域１０内に移動する。この際、液浸ヘッド４ａは、基準点Ｓに対して図４（ａ）中縦方向（上下方向）、横（左右方向）、および斜め方向のいずれかの方向に移動する。

また、図４（ｂ）に示すように、第二の液浸移動工程では、液浸ヘッド４ａは、基準点Ｓから少なくとも基準点Ｓが設けられている液浸移動露光領域１０に隣接する液浸移動露光領域１０を跨いで移動する。すなわち、第一の液浸移動工程と異なり、この第二の液浸移動工程では、液浸ヘッド４ａは、基準点Ｓから少なくとも一つの液浸移動露光領域１０を隔てた位置まで移動する。ただし、第一の液浸移動工程と同様に、この第二の液浸移動工程においても、液浸ヘッド４ａは、基準点Ｓに対して図４（ｂ）中縦方向（上下方向）、横（左右方向）、および斜め方向のいずれかの方向に移動する。

次に、図５を参照しつつ、アライメントマーク検出時における液浸ヘッド４ａの移動工程について説明する。図５は、本実施形態に係るウェーハ５に対する液浸ヘッド４ａのアライメントマーク検出時における移動軌跡を示す平面図である。図５には、ウェーハ５の表面５ａ内に設定された各アライメントマークＰ１〜Ｐ８をチェックする際の、ウェーハ５に対する液浸領域１２（液浸ヘッド４ａ）の中心の相対的な移動の軌跡を模式的に示す。図５中一点鎖線で示す複数の矢印が、それぞれアライメントマーク検出時における液浸ヘッド４ａの中心の各回ごとの移動軌跡を表す。

図５に示すように、アライメントマーク検出を開始すると、液浸ヘッド４ａは、先ず第１のアライメントマークＰ１を検出するために、ウェーハ５の外側に設定されている図示しない液浸ヘッド待機場所（液浸ヘッド待機位置）から第１のアライメントマークＰ１に向かって移動する。第１のアライメントマークＰ１を検出した後、液浸ヘッド４ａは、第２のアライメントマークＰ２〜第８のアライメントマークＰ８について同様の工程を繰り返す。第８のアライメントマークＰ８を検出した後、液浸ヘッド４ａは液浸ヘッド待機場所に戻る。図５に示す各一点鎖線矢印の長さから明らかなように、本実施形態においては、これらの液浸ヘッド４ａの移動は、全ての少なくとも一つの液浸移動露光領域１０を跨ぐ移動である。したがって、アライメントマーク検出時における液浸ヘッド４ａの移動工程は、前述したように全て第二の液浸移動工程とみなすことができる。

背景技術において説明したように、非露光時の液浸移動工程においては、ステージ（ウェーハ）の移動速度はレジスト潜像の質に影響を殆ど与えない。このため、従来では、露光工程のスループットを上げるためにステージを最大速度で移動させていた。ところが、その場合、液浸領域１２の移動軌跡に沿ってウェーハ上に液滴が残留する問題が生じていた。これに対して、非露光時の液浸移動工程よりも遅い速度でステージを移動させる露光領域内の液浸移動露光工程では、液滴残留が殆ど認められなかった。以下、このメカニズムについて図６〜図１１を参照しつつ具体的かつ詳細に説明する。

先ず、図６を参照しつつ、ウェーハ５と液浸液１１との動的接触角の定義について説明する。図６は、本実施形態に係るステージ６の移動方向とウェーハ５に対する液体１１の接触角との関係を示す断面図である。具体的には、図６（ａ）はウェーハ５と液浸液１１との後退接触角θ１を説明するための図面である。また、図６（ｂ）はウェーハ５と液浸液１１との前進接触角θ２を説明するための図面である。

図６（ａ）中白抜き矢印で示すように、ステージ６上に載置されたウェーハ５を図６（ａ）中左方向に移動させる。すると、液浸ヘッド４ａとウェーハ５との間の液浸領域１２に設けられた液浸液１１のうちステージ移動方向前方に位置する部分は、このステージ移動の開始時に図６（ａ）に示すような形状となる。このような状態において、図６（ａ）中θ１で示す角度をウェーハ５と液浸液１１との動的後退接触角と定義する。また、図６（ｂ）中白抜き矢印で示すように、ステージ６上に載置されたウェーハ５を図６（ｂ）中右方向に移動させる。すると、液浸ヘッド４ａとウェーハ５との間の液浸領域１２に設けられた液浸液１１のうちステージ移動方向後方に位置する部分は、このステージ移動の開始時に図６（ｂ）に示すような形状となる。このような状態において、図６（ｂ）中θ２で示す角度をウェーハ５と液浸液１１との動的前進接触角と定義する。一般に、後退接触角θ１および前進接触角θ２の２つの動的接触角のうち、後退接触角θ１が小さい程、液浸液１１がウェーハ５に馴染み易く、液滴残留が生じ易いと言われている。

次に、図７を参照しつつ、アライメントマーク検出工程（評価工程）における後退接触角θ１の変化について説明する。より具体的には、アライメントマーク評価時において、ステージ６の移動速度を最大速度に設定した場合の、液浸液１１の後退接触角θ１の変化を本発明者らが調べた結果について説明する。図７は、本実施形態に係るステージ６の移動速度を最大にした場合の、ウェーハ５に対する液浸液１１の後退接触角θ１とウェーハ５に対する液浸液１１の相対的な移動距離との関係をグラフにして示す図である。この図７には、先に参照した図５に示す第１〜第８の各アライメントマークＰ１〜Ｐ８間における移動工程のうち、第２〜第７までの各アライメントマークＰ２〜Ｐ７間の移動工程における後退接触角θ１とウェーハ５に対する液浸液１１の相対的な移動距離との関係をグラフにして示す。

この図７に示すグラフによれば、第２アライメントマークＰ２〜第７アライメントマークＰ７までのいずれの移動区間においても、移動工程の後半で後退接触角θ１がウェーハ５の表面５ａ上に液滴残留が生じる閾値を下回ることが分かった。すなわち、第２アライメントマークＰ２〜第７アライメントマークＰ７までのいずれの移動区間においても、移動工程の後半でウェーハ５の表面５ａ上に液滴が残存することが分かった。

次に、図８を参照しつつ、液浸液１１（液浸領域１２）とウェーハ５との間の相対移動速度に対する残留液滴発生距離および後退接触角θ１の関係について、本発明者らが調べた結果について説明する。図８は、本実施形態に係る液浸領域１２とウェーハ５との間の相対的な移動速度に対する残留液滴発生距離およびウェーハ５に対する液浸液１１の後退接触角θ１の関係をグラフにして示す図である。より具体的には、図８には、ウェーハ５の表面５ａ上に設けられたＡｒＦ化学増幅型レジスト膜上に設けた液浸露光用保護膜と液浸領域１２との間における相対速度と、ウェーハ５が等速移動状態に入り角度が安定した後の動的後退接触角θ１との関係を細い実線でグラフにして示す。それとともに、図８には、液浸露光用保護膜と液浸領域１２との間における相対速度と、残留液滴が生じるまでの移動距離の逆数との関係を太い実線でグラフにして示す。

図８中太い実線で示すグラフによれば、液浸露光用保護膜と液浸領域１２との間における相対速度がステージ６の最大移動速度（ａ）である場合には、前述したアライメントマーク評価工程における液浸ヘッド４ａの移動距離（第二の液浸移動距離）の最大値以下で残留液滴が生じることが分かった。それとともに、図８中太い実線で示すグラフによれば、液浸露光用保護膜と液浸領域１２との間における相対速度がステージ６の最大移動速度（ａ）である場合には、前述した第一の液浸移動工程における液浸ヘッド４ａの移動距離よりも短い距離で残留液滴が発生することが分かった。

これらの結果を鑑みて、本発明者らは、液浸移動露光工程における液浸ヘッド４ａの移動速度（ｂ）で第二の液浸移動工程を行った場合においても、残留液滴が生じると予想した。この予想に対して本発明者らが行った検証実験によれば、実際にアライメントマーク評価時の液浸ヘッド４ａの移動速度を液浸移動露光工程における移動速度に設定したところ、例えばＰ４〜Ｐ５のように移動距離が比較的短い区間では残留液滴はなくなるものの、例えばＰ２〜Ｐ３のように移動距離が比較的長い区間では残留液滴が観測された。

次に、図９を参照しつつ、ステージ６の移動速度を液浸移動露光工程における速度に設定した場合の後退接触角θ１の変化について、本発明者らが調べた結果について説明する。すなわち、液浸移動露光工程と同じ速度で第二の液浸移動工程を行った場合の後退接触角θ１の変化について、本発明者らが調べた結果について説明する。図９は、本実施形態に係るステージ６の移動速度を最大速度よりも小さくした場合で、具体的には図８における移動速度（ｂ）とした場合のウェーハ５に対する液浸液１１の後退接触角θ１と液浸液１１に対するウェーハ５の相対的な移動距離との関係をグラフにして示す図である。また、この図９には、先に参照した図７と同様に、第１〜第８の各アライメントマークＰ１〜Ｐ８間における移動工程のうち、第２〜第７までの各アライメントマークＰ２〜Ｐ７間の移動工程における後退接触角θ１とウェーハ５に対する液浸領域１２の相対的な移動距離との関係をグラフにして示す。

この図９に示すグラフによれば、第２アライメントマークＰ２〜第７アライメントマークＰ７までの各移動区間のうち移動距離が比較的小さい（短い）区間では、後退接触角θ１は残留液滴が生じる下限（閾値）を終始上回っていることが分かった。具体的には、第２アライメントマークＰ２〜第７アライメントマークＰ７までの各移動区間のうち、第４アライメントマークＰ４〜第５アライメントマークＰ５まで、および第５アライメントマークＰ５〜第６アライメントマークＰ６までの各移動区間では、後退接触角θ１は残留液滴が生じる閾値を終始上回っていることが分かった。

これに対して、第２アライメントマークＰ２〜第７アライメントマークＰ７までの各移動区間のうち移動距離が比較的大きい（長い）区間では、各移動工程の終盤で後退接触角θ１が残留液滴が生じる閾値を下回ることが分かった。具体的には、第２アライメントマークＰ２〜第７アライメントマークＰ７までの各移動区間のうち、第２アライメントマークＰ２〜第３アライメントマークＰ３まで、第３アライメントマークＰ３〜第４アライメントマークＰ４まで、および第６アライメントマークＰ６〜第７アライメントマークＰ７までの各移動区間では、各移動工程の終盤で後退接触角θ１が残留液滴が生じる閾値を下回ることが分かった。また、図示を伴った詳しい説明は省略するが、本発明者らが行った欠陥評価実験によっても、これら第２アライメントマークＰ２〜第３アライメントマークＰ３、第３アライメントマークＰ３〜第４アライメントマークＰ４、および第６アライメントマークＰ６〜第７アライメントマークＰ７の各移動区間において、各露光領域１０上に液滴が残存したと思われる痕跡が確認された。

一般的に、動的後退接触角θ１の値は、ステージ６（ウェーハ５）が加速する際に図示しない静的接触角の値から急激に変化して減少する。それだけでなく、動的後退接触角θ１の値は、ステージ６の加速移動が終わって等速移動に移っても、液浸液１１自体の粘性や液浸液１１とウェーハ５の表面５ａとの摩擦などにより緩やかに変化し続ける。前述した液浸移動露光工程においては、図３および図４（ａ）に示すように、ステージ６の等速移動区間が第二の液浸移動工程に比べて短い。このため、動的後退接触角θ１が緩やかに変化する途中の過程で、ステージ６が次の動作である減速移動に移る。このような理由により、ステージ６の移動速度を同一の大きさに設定した場合、液浸移動露光工程よりも長距離移動となる第二の液浸移動工程に比較して、液浸移動露光工程では、動的後退接触角θ１の大きさを残留液滴が生じる閾値を上回る高い値に維持し易い。

この結果から、ステージ６（ウェーハ５）と液浸液１１（液浸領域１２）との間で長距離の相対的な移動を実行する場合には、動的後退接触角θ１が液浸液１１自体の粘性や液浸液１１とウェーハ５の表面５ａとの摩擦などにより緩やかに変化し続けることを考慮して、ステージ６の移動速度を決定することが好ましいことが分かった。具体的には、ウェーハ５と液浸領域１２との間で長距離の相対的な移動を実行する場合には、ステージ６の移動速度を液浸移動露光工程におけるステージ６の移動速度よりも小さい値に設定することが好ましいことが分かった。これにより、液浸移動露光工程よりも長距離移動となる第二の液浸移動工程中においても、動的後退接触角θ１の大きさを液滴が残留する接触角の下限を下回らない大きさに維持することができる。すなわち、本実施形態によれば、従来では非露光時の液浸移動工程において殆ど必ず発生していた液滴残留を殆どなくすことができる。

例えば、アライメントマーク評価工程において、図５に示す第１アライメントマークＰ１〜第８アライメントマークＰ８までの各移動区間のうち比較的移動距離が長い区間におけるステージ６の移動速度を、図８中太い実線のグラフで示す関係を考慮して移動速度（ｃ）に設定する。具体的には、アライメントマーク評価工程において、第１アライメントマークＰ１〜第８アライメントマークＰ８までの各移動区間のうち、比較的移動距離が短い第１アライメントマークＰ１〜第２アライメントマークＰ２まで、第４アライメントマークＰ４〜第５アライメントマークＰ５まで、および第５アライメントマークＰ５〜第６アライメントマークＰ６までの３区間を除く他の移動区間におけるステージ６の移動速度を、移動速度（ｃ）に設定する。

このような設定の下で本発明者らが実験を行った結果、図１０に示すように、アライメントマーク評価工程においても液浸移動露光工程と同様に、第２アライメントマークＰ２〜第７アライメントマークＰ７までの各移動区間における動的後退接触角θ１の値を、液滴残留下限以上の値に終始維持することができることが分かった。すなわち、長距離の液浸移動における残留液滴を、略０にすることができることが分かった。図１０は、本実施形態に係るステージ６の移動速度を最大移動速度よりもさらに小さくした場合のウェーハ５に対する液浸液１１の後退接触角θ１と液浸領域１２に対するウェーハ５の相対的な移動距離との関係をグラフにして示す図である。すなわち、図１０には、ステージ６と液浸領域１２との間の相対的な移動距離を考慮して第二の液浸移動工程（アライメントマーク評価工程）におけるステージ６の移動速度を決定した場合の、動的後退接触角θ１の値の変化の様子をグラフで示す。

このように、第二の液浸移動工程においては、ウェーハ５と液浸領域１２との間の相対的な移動距離が長くなるに連れてウェーハ５（ステージ６）の移動速度を小さくすることにより、パターン欠陥の原因となる残留液滴を大幅に低減することができる。望ましくは、図１１に示すように、液浸移動露光工程ならびに第一および第二の各液浸移動工程を行うのに先立って、ウェーハ５と液浸領域１２との間の相対的な移動速度に対する残留液滴発生距離の関係をウェーハ５の表面５ａ上の物質に対して予め取得する。そして、各種の第二の液浸移動工程における移動距離（ｘ１，ｘ２，ｘ３）に対して、残留液滴が生じない相対移動速度（ｖ１，ｖ２，ｖ３ ＜ ｖ０：第一の液浸移動速度）をそれぞれ決定する。この後、各第二の液浸移動工程の処理を実行する。これにより、ウェーハ５の表面５ａ上に設定されている各液浸露光領域１０間の液浸移動を、残留液滴が殆どない良好かつ適正な状態で行うことができる。

図１１は、本実施形態に係る第二の液浸移動の移動速度の決定方法をグラフにして示す図である。すなわち、図１１には、ウェーハ５と液浸領域１２との間の相対的な移動距離を考慮した上での、第二の液浸移動工程におけるステージ６の移動速度決定方法をグラフにして示す。なお、第二の液浸移動工程においてウェーハ５と液浸領域１２との間の相対的な移動速度を残留液滴が殆ど発生しない所望の値以上に保持する場合には、実際の液浸露光工程に先立って、実験やシミュレーションなどにより所望の速度に対する液滴発生距離を予め算出しておくことが好ましい。そして、この算出された液滴発生距離に基づいて、液浸ヘッド４ａ（液浸領域１２）に対するウェーハ５（ステージ６）の移動方向を、液滴発生距離内で所定の方向に変化させることが好ましい。このような方法によれば、残留液滴をより確実に殆どなくすことができる。

このように、本実施形態においては、ウェーハ５の表面５ａ上に設定された複数の露光領域１０上に設けられたレジスト膜の表面、またはこのレジスト膜上に形成された疎水膜の表面と露光装置１の投影レンズ系４との間に選択的に液膜１１を形成する。そして、この液膜１１を介してパターン露光を行う。この際、露光装置１の投影レンズ系４とレジスト膜または疎水膜とをそれらの間に液膜１１を介在させつつ相対的に移動させる液浸移動工程において、ウェーハ５が載置されたステージ６の移動速度を、その移動区間の距離に応じてレジスト膜または疎水膜の表面に液滴が残留しない速度に調節する。これにより、レジスト膜または疎水膜の表面に液膜（液体）１１を殆ど残存させずに液浸露光を行うことができる。この結果、残存液体によりレジストパターンの寸法精度が劣化したり、あるいはレジストパターン中に欠陥が発生したりするおそれを、殆ど防止することが可能になる。

具体的には、前述したように、露光を行わない液浸移動工程におけるステージ６（ウェーハ５）の移動速度を、液浸部１１の後退接触角θ１の大きさが、液滴が残留する接触角の下限値以上に保つ。すなわち、第二の液浸移動工程におけるステージ６の移動速度を、液浸移動露光工程におけるステージ６の移動速度や、第一の液浸移動工程におけるステージ６の移動速度より小さくする。これにより、レジストパターンの寸法精度が劣化したり、あるいはレジストパターン中に欠陥が発生したりする原因となる残留液滴が、ウェーハ５の表面５ａ上に発生するのを殆ど防止することができる。

また、ウェーハ５（ステージ６）と液浸領域１２（投影レンズ系４）との間における相対的な移動距離が、残留液滴が生じ易い長距離となる場合は、必ずしもアライメントマーク評価時の移動には限られない。例えば、ウェーハ５の外側に設定されているステージ６上の液浸ヘッド４ａの待機位置からウェーハ５の表面５ａ上に設定されている最初の露光領域１０への液浸領域１２の移動、ウェーハ５の表面５ａ上の最後の露光領域１０から液浸ヘッド４ａの待機位置への液浸領域１２の移動、あるいはウェーハ５の表面５ａ上の所定の露光領域１０から次ぎの露光領域１０への液浸領域１２の移動であって液浸移動露光工程よりも距離が長い移動などの場合にも、ウェーハ５に対する液浸領域１２の相対的な移動は残留液滴が生じ易い長距離移動となる。

これらの場合においても、前述した残留液滴の発生を防止するステージ６の移動速度の調節技術を適用可能であるのは勿論である。また、ステージ６の移動速度は、全ての液浸移動工程について最長移動距離で残留液滴が生じない速度にする必要はない。最長移動距離より短い移動区間に対しては、ステージ６の移動速度を最長移動距離において残留液滴が生じない速度より速く設定しても構わないのは勿論である。これにより、残留液滴が生じるおそれが殆どなく、かつスループットが高い液浸露光プロセスを実現することができる。ひいては、性能、品質、および信頼性などが向上された半導体装置を、高い歩留まりで効率よく、かつ容易に製造できる半導体装置の製造工程を実現することができる。

さらに、本実施形態ではアルカリ現像液に対して溶解性を有する疎水性の膜をレジスト膜上に形成する場合について説明したが、ウェーハ５上の膜構成はこれに限定されるものではない。本実施形態に係る技術は、溶剤に対して溶解性を有する疎水性の膜をレジスト膜上に形成する場合や、レジスト膜上に他の膜を設けない場合にも適用可能であるのは勿論である。これらの場合においても、隣接する各液浸移動露光領域１０間より長い距離の移動における液浸領域１２（ステージ６）の移動速度を、隣接する各液浸移動露光領域１０間における液浸領域１２の移動速度より低速に設定すればよい。これにより、レジスト膜上に他の膜を設けない場合においても、ウェーハ５上に残留液滴が生じるおそれを大幅に低減することができる。

以上説明したように、この第１実施形態によれば、露光処理が施される被露光基板５と露光装置１の投影光学系４との間の領域に局所的（選択的）に液体１１を介在させて露光処理を行う液浸露光方法において、露光工程のスループット向上を図ることができるとともに被露光基板５上に液浸液１１が残留するおそれが殆ど無い液浸露光方法を提供することができる。

（第２の実施の形態）
次に、本発明に係る第２実施形態について図１２を参照しつつ説明する。図１２は、本実施形態に係るウェーハに対する液浸ヘッドの相対的な移動軌跡を移動の形態ごとに分類して示す平面図である。なお、前述した第１の実施形態と同一部分には同一符号を付して、それらの詳しい説明を省略する。

本実施形態では、第１実施形態とは異なる方法で残留液滴の発生を抑制する技術について説明する。具体的には、第二の液浸移動工程において、液浸領域１２（ステージ６）の移動速度を考慮しつつ同一方向における最長の移動距離を算出して、その最長移動距離以下で液浸領域１２（ステージ６）をジグザグ移動させる。これにより、残留液滴の発生を抑制する。以下、具体的に説明する。

第二の液浸移動工程における液浸領域１２の移動速度を前述した残留液滴が発生しない値以上に保持するためには、例えば１つの残留液滴発生距離の間で液浸領域１２の移動方向を少なくとも１回変更するとよい。この際、液浸領域１２の移動方向は、次に述べる３通りの方法のうち少なくとも一方の方法を用いて行うのが好ましい。一つは、液浸領域１２の移動方向を、以前の移動方向に対して９０°〜２７０°の範囲で変更する方法である。また、他の一つは、液浸領域１２の移動方向を、液浸領域１２の移動軌跡が連続する折れ線形状（ジグザグ鎖状）となるように、ジグザグに変更する方法である。さらにまた、他の一つは、液浸領域１２の移動方向を、液浸領域１２の移動方向を緩やかに変更する蛇行方法である。

図１２には、第一の液浸移動工程における液浸領域１２の移動速度と同じ速度で液浸領域１２を移動させるとともに、１つの移動区間で液浸領域１２の移動方向を少なくとも１回変更させて第二の液浸移動工程を行う場合の液浸領域１２の移動軌跡を示す。より具体的には、本実施形態では、第一の液浸移動工程における液浸領域１２の移動速度と同じ速度で液浸領域１２を移動させつつ、液浸領域１２が概ね第一の液浸移動距離だけ移動した段階でウェーハ５に対する液浸領域１２の相対的な移動方向を以前の移動方向に対して±９０°で瞬時および緩やかに変化させて第二の液浸移動工程を行う。本発明者らが行ったジグザグ移動および蛇行移動実験によれば、このような設定においても残留液滴が殆ど生じない良好な結果を得ることができた。

なお、図１１に示す関係を用いる第二の液浸移動工程における液浸領域１２（ステージ６）の移動速度の決定方法は、第一の液浸移動工程における液浸領域１２の移動速度の決定に対しても同様に用いることができるのは勿論である。

以上説明したように、この第２実施形態によれば、前述した第１実施形態と同様の効果を得ることができる。また、第二の液浸移動工程における液浸領域１２の移動方向を、液浸部１２の動的後退接触角θ１が液滴が残留する接触角の下限値に達する前に変更する。これにより、ウェーハ５の表面５ａ上に残留液滴が生じるおそれを大幅に低減することができる。ひいては、レジストパターンの寸法精度が劣化したり、あるいはレジストパターン中に欠陥が発生したりするおそれを大幅に低減することができる。さらには、本実施形態の技術を適用してレジストパターンが形成されたウェーハ５を用いることにより、半導体装置の性能、品質、および信頼性などを向上させることができる。それとともに、そのような半導体装置を、より高い歩留まりでより効率よく、かつ容易に製造することができる。

（第３の実施の形態）
次に、本発明に係る第３実施形態について図１３を参照しつつ説明する。図１３は、本実施形態に係るウェーハに対する液浸ヘッドの相対的な移動軌跡を移動の形態ごとに分類して示す平面図である。なお、前述した第１および第２の各実施形態と同一部分には同一符号を付して、それらの詳しい説明を省略する。

本実施形態では、液浸領域１２が各露光領域１０上を通過する場合のみならず、露光領域１０が設定されていないウェーハ５の周縁部（外縁部、エッジ部）５ｂを液浸領域１２が通過する場合にも残留液滴の発生を抑制することができる技術について説明する。具体的には、ウェーハ５のエッジ部５ｂを液浸領域１２が通過する際に、ウェーハ５に対する液浸領域１２の相対的な移動速度を減速させる。以下、具体的に説明する。

先ず、ステップ１０１（ＳＴ１０１）〜ステップ１０７（ＳＴ１０７）までは第１実施形態と同様に実行する。ただし、ステップ１０８（ＳＴ１０８）は、一部第１実施形態とは異なる方法で実行する。以下、本実施形態に掛かる露光工程（ＳＴ１０８）について説明する。

図１３には、第１実施形態において参照した図３と同様に、ウェーハ５の表面５ａのうち、中心部Ｃおよび外周の約１／４を含む扇形状の領域のみを示す。それとともに、図１３には、ウェーハ５の表面５ａ上に設定された各露光領域１０、およびウェーハ５に対する液浸領域１２の中心の相対的な移動軌跡を示す。さらに、図１３には、本実施形態における液浸領域１２のウェーハ５の表面５ａ上での移動軌跡のうち、液浸領域１２の移動速度の制限を行う軌跡の一例を示す。

本発明者らが行った実験によれば、ウェーハ５の表面５ａ上の各露光領域１０のうち少なくとも最も外側の各露光領域１０を液浸露光する際には、露光領域１０が設定されていないウェーハ５の外縁部（周縁部、エッジ部）５ｂを液浸領域１２が通過することが分かっている。より具体的には、液浸領域１２の中心部が図１３中２点鎖線より外側の領域に位置する場合には、少なくとも液浸領域１２の一部がウェーハ５のエッジ部５ｂに掛かることが分かっている。

従来では、露光領域１０が設定されていないウェーハ５のエッジ部５ｂを液浸領域１２が通過すると、エッジ形状に起因する液体の乱れが生じて残留液滴が容易に生じていた。このような従来の問題点を回避するために、本実施形態では、液浸領域１２の中心部が図１３中２点鎖線より外側の領域を移動する際のウェーハ５に対する液浸領域１２の相対的な移動速度を、液浸領域１２の中心部が図１３中２点鎖線より内側の領域を移動する際のウェーハ５に対する液浸領域１２の相対的な移動速度よりも遅くする。すなわち、少なくとも液浸領域１２の一部がウェーハ５のエッジ部５ｂに掛かる場合のウェーハ５に対する液浸領域１２の相対的な移動速度を、液浸領域１２がウェーハ５のエッジ部５ｂに掛からない場合のウェーハ５に対する液浸領域１２の相対的な移動速度に比べて小さくする。

本発明者らが行った実験によれば、ウェーハ５に対する液浸領域１２の相対的な移動速度を前述した設定に基づいて制御することにより、露光領域１０の有無に拘らず、ウェーハ５の表面５ａ上のあらゆる領域において残留液滴を殆ど発生させなくすることができることが分かった。それとともに、ウェーハ５の表面５ａのうち、各露光領域１０上においては、液浸液１１（液浸領域１２）中に気泡が介入しない良好かつ適正な状態で液浸露光を行うことができることが分かった。

これに対して、液浸領域１２がウェーハ５のエッジ部５ｂに掛かる場合のウェーハ５に対する液浸領域１２の相対的な移動速度を、液浸領域１２がウェーハ５のエッジ部５ｂに掛からない場合のウェーハ５に対する液浸領域１２の相対的な移動速度と同じ速度に設定した場合、液膜１１に乱れが生じてウェーハ５の表面５ａ上に液滴が残留することが分かった。そして、この残留液滴に起因して、ウェーハ５の表面５ａ上に水跡（water-mark）が形成されるなどの表面荒れが生じることが分かった。また、残留液滴が生じることにより液膜１１中に気泡が取り込まれて、パターン転写時においてパターンの像質が劣化するなどの問題が生じることが分かった。ひいては、レジストパターンの寸法精度が劣化したり、あるいはレジストパターン中に欠陥が発生したりするなどの問題が多発することが分かった。

すなわち、従来の液浸露光技術によれば、半導体装置の性能、品質、あるいは信頼性などが著しく低下するおそれがあることが分かった。それとともに、半導体装置の製造歩留まりおよび生産効率が著しく低下するおそれがあることも分かった。

なお、図１３中二重の実線矢印で示す液浸領域１２の移動軌跡は、第１実施形態において説明した液浸移動露光工程のうち本実施形態に係る速度制御が必要な区間を示す。同様に、図１３中二重の破線矢印で示す液浸領域１２の移動軌跡は、第一の液浸移動工程のうち本実施形態に係る速度制御が必要な区間を示す。また同様に、図１３中二重の一点鎖線矢印で示す液浸領域１２の移動軌跡は、第二の液浸移動工程のうち本実施形態に係る速度制御が必要な区間を示す。

以上説明した設定でステップ１０８（ＳＴ１０８）を行った後、ステップ１０９Ａ（ＳＴ１０９Ａ）もしくはステップ１０９Ｂ（ＳＴ１０９Ｂ）に進む。以後、ステップ１０９Ａ（ステップ１０９Ｂ）からステップ１１２（ＳＴ１１２）までは、第１実施形態と同様である。

図示を伴う詳細かつ具体的な説明は省略するが、第１実施形態と同様に、本発明者らは、前述した各工程を経て作成されたウェーハ５に対して配線パターンを形成するなどの加工を施した。この結果によれば、第１実施形態と同様に、パターンショートなどの液浸移動工程に伴う欠陥は発見されなかった。また、残留液滴がレジスト膜に染み込まないため、従来の液浸露光を用いた場合に比べて寸法精度の良い配線パターンを得ることができた。すなわち、本実施形態によれば、第１実施形態と同様に、デバイスとしての信頼性、品質、および性能等が従来技術に係る半導体装置に比較して高い半導体装置を得ることができることが分かった。また、そのような半導体装置を高い歩留まりで効率よく、かつ容易に製造することができることが分かった。すなわち、前述したように、液浸露光のためにウェーハ５の表面５ａ上に選択的に設ける液膜１１の一部がウェーハ５のエッジ部５ｂを通過する際に、ウェーハ５（ステージ６）の移動速度を減速させることにより、低欠陥の液浸露光プロセス（半導体製造プロセス）を実現することができることが分かった。

以上説明したように、この第３実施形態によれば、液浸領域１２がウェーハ５のエッジ部５ｂ上に位置する場合の投影レンズ系４に対するウェーハ５の移動速度を、液浸領域１２がウェーハ５のエッジ部５ｂ以外に位置する場合の投影レンズ系４に対するウェーハ５の移動速度よりも遅く設定することにより、前述した第１および第２の各実施形態と同様の効果を得ることができる。

なお、本発明に係る液浸露光方法は、前述した第１〜第３の各実施形態には制約されない。本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、それらの構成、あるいは製造工程などの一部を種々様々な設定に変更したり、あるいは各種設定を適宜、適当に組み合わせて用いたりして実施することができる。

例えば、第１〜第３の各実施形態においては、ウェーハ（被露光基板）５の一方の主面であるウェーハ５の表面５ａ上にレジスト膜を設ける場合について説明したが、必ずしもウェーハ５の表面５ａ上にレジスト膜を設ける必要はない。ウェーハ５の表面５ａに直接前述した液浸露光処理を施しても構わない。このような方法でも、第１〜第３の各実施形態と同様の効果を得ることができるのは勿論である。

また、第１〜第３の各実施形態においては、ウェーハ５の表面５ａ上にレジスト膜を設けるとともに、このレジスト膜を覆ってさらに疎水性の液浸露光保護膜を設ける場合について説明したが、必ずしもウェーハ５の表面５ａ上にレジスト膜を設ける必要はない。すなわち、レジスト膜に疎水性（撥水性）の強いレジスト膜を採用する場合、レジスト膜上に疎水性の液浸露光保護膜を設ける必要はない。この場合、レジスト膜の表面に直接前述した液浸露光処理を施しても構わない。このような方法でも、第１〜第３の各実施形態と同様の効果を得ることができるのは勿論である。

第１実施形態に係る露光装置の構成の概略を模式的に示す図。 第１実施形態に係る液浸露光方法をフローチャートにして示す図。 第１実施形態に係るウェーハに対する液浸ヘッドの相対的な移動軌跡を移動の形態ごとに分類して示す平面図。 第１実施形態に係る第一および第二の各液浸移動工程を示す平面図。 第１実施形態に係るウェーハに対する液浸ヘッドのアライメントマーク検出時における移動軌跡を示す平面図。 第１実施形態に係るステージの移動方向とウェーハに対する液体の接触角との関係を示す断面図。 第１実施形態に係るステージの移動速度を最大にした場合のウェーハに対する液体の接触角とウェーハに対する液浸領域の相対的な移動距離との関係をグラフにして示す図。 第１実施形態に係る液浸領域とウェーハとの間の相対的な移動速度に対する残留液滴発生距離およびウェーハに対する液体の接触角の関係をグラフにして示す図。 第１実施形態に係るステージの移動速度を最大移動速度よりも小さくした場合のウェーハに対する液体の接触角と液浸領域に対するウェーハの相対的な移動距離との関係をグラフにして示す図。 第１実施形態に係るステージの移動速度を最大移動速度よりもさらに小さくした場合のウェーハに対する液体の接触角と液浸領域に対するウェーハの相対的な移動距離との関係をグラフにして示す図。 第１実施形態に係る第二の液浸移動の移動速度の決定方法をグラフにして示す図。 第２実施形態に係るウェーハに対する液浸ヘッドの相対的な移動軌跡を移動の形態ごとに分類して示す平面図。 第３実施形態に係るウェーハに対する液浸ヘッドの相対的な移動軌跡を移動の形態ごとに分類して示す平面図。

符号の説明

１…スキャン型液浸露光装置、４…投影レンズ系（投影光学系）、５…ウェーハ（半導体基板、被露光基板）、５ａ…ウェーハの表面（半導体基板の表面、被露光基板の表面）、５ｂ…ウェーハのエッジ部（半導体基板の外縁部、被露光基板の周縁部）、１０…液浸露光領域（露光領域）、１１…液浸液（純水、水膜、第１の薬液、液膜、液体）、１２…液浸領域（液浸液で満たされる領域、液体で満たされる領域）

Claims (5)

1. 露光処理が施される被露光基板と前記露光処理を行う露光装置の投影光学系との間に液体を介在させるとともに、前記被露光基板を前記投影光学系に対して相対的に移動させつつ前記被露光基板の表面上に設定された複数の露光領域に対して前記露光処理を行う液浸移動露光工程と、
   前記各露光領域のうち隣接する前記各露光領域間において、前記被露光基板と前記投影光学系との間に前記液体を介在させつつ前記露光処理を行わずに前記被露光基板を前記投影光学系に対して相対的に移動させる第一の液浸移動工程と、
   この第一の液浸移動工程における移動距離よりも長い距離において、前記被露光基板と前記投影光学系との間に前記液体を介在させつつ前記露光処理を行わずに、前記第一の液浸移動工程における移動速度よりも遅い速度で前記被露光基板を前記投影光学系に対して相対的に移動させる第二の液浸移動工程と、
   を含むことを特徴とする液浸露光方法。
2. 前記液浸移動露光工程における前記投影光学系に対する前記被露光基板の相対的な移動速度、および前記第二の液浸移動工程における前記投影光学系に対する前記被露光基板の相対的な移動速度を、前記被露光基板の移動の際に前記被露光基板上に前記液体が残留する速度より小さくすることを特徴とする請求項１に記載の液浸露光方法。
3. 露光処理が施される被露光基板と前記露光処理を行う露光装置の投影光学系との間に液体を介在させるとともに、前記被露光基板を前記投影光学系に対して相対的に移動させつつ前記被露光基板の表面上に設定された複数の露光領域に対して前記露光処理を行う液浸移動露光工程と、
   前記各露光領域のうち隣接する前記各露光領域間において、前記被露光基板と前記投影光学系との間に前記液体を介在させつつ前記露光処理を行わずに前記被露光基板を前記投影光学系に対して相対的に移動させる第一の液浸移動工程と、
   前記第一の液浸移動工程における移動距離よりも長い距離において、前記被露光基板と前記投影光学系との間に前記液体を介在させつつ前記露光処理を行わずに前記被露光基板を前記投影光学系に対して相対的に移動させるとともに、前記被露光基板上に前記液体の残留が生じる前に前記投影光学系に対する前記被露光基板の移動速度および移動方向のうちの少なくとも一方を変更する第二の液浸移動工程と、
   を含むことを特徴とする液浸露光方法。
4. 前記投影光学系に対する前記被露光基板の移動方向の変更を、前記被露光基板の以前の移動方向に対して９０°〜２７０°の範囲で変更する方法、および前記投影光学系に対する前記被露光基板の移動軌跡を折れ線形状または蛇行形状に設定する方法の少なくとも一方の方法で行うことを特徴とする請求項３記載の液浸露光方法。
5. 露光処理が施される被露光基板と前記露光処理を行う露光装置の投影光学系との間に液体を介在させるとともに、前記被露光基板を前記投影光学系に対して相対的に移動させつつ前記被露光基板の表面上に設定された複数の露光領域に対して前記露光処理を行う液浸移動露光工程を含むとともに、
   前記液体が前記被露光基板の周縁部上に位置する場合の前記投影光学系に対する前記被露光基板の移動速度を、前記液体が前記被露光基板の周縁部以外に位置する場合の前記投影光学系に対する前記被露光基板の移動速度よりも遅く設定することを特徴とする液浸露光方法。

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