JP2007335662A - 露光装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 転写精度及びスループットに優れた露光装置を提供すること。
【解決手段】 レチクルのパターンを基板に投影する投影光学系を備え、前記投影光学系と前記基板との間に供給される液体を介して、前記基板を露光する露光装置において、前記投影光学系の前記液体と接触するレンズの周辺に配置されたノズルユニットを備え、前記ノズルユニットの前記基板側の表面には、前記液体を回収する液体回収口と、前記レンズと前記液体回収口との間に配置され前記液体を供給する液体供給口と、が設けられ、前記表面のうち、前記液体回収口の内側の第１部分の前記液体に対する静的接触角と比べて、前記液体回収口の外側の第２部分の前記液体に対する静的接触角は２０°以上大きく、該第２部分の前記液体に対する転落角は２０°以下であることを特徴とする構成とした。
【選択図】 図２

Description

本発明は、一般に、露光装置に係り、特に、投影光学系の最終レンズと感光基板の間に液体を満たし、投影光学系及び液体を介して感光基板を露光する、所謂、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に露光する投影露光装置は従来から使用されている。近年では、高解像度であると共に、転写精度及びスループットに優れた露光装置が益々要求されている。高解像度の要求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。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、投影光学系とウェハとの間を空気よりも高い屈折率（ｎ＞１）の媒質で満たすことでＮＡをｎまで大きくすることができる。そして、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。

液浸露光においては、投影光学系の最終レンズとウェハとの間に液体を局所的に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１参照）。ローカルフィル方式においては、液体に浸漬した後のウェハ上に液体が残留しないことが求められる。例えば、液体が水の場合、ウェハ上の残液はウォーターマークと呼ばれる欠陥の原因となる。ウォーターマークは、残液中に雰囲気内の不純物やレジスト中の成分が溶け込んだ後、蒸発することによって発生すると考えられている。また、ウェハ上の残液が投影光学系の下の液体と衝突した場合、液中に気泡が発生する。気泡は露光光を乱反射するため、露光量が減少し、スループットの低下を招くと共に、露光光がウェハに到達することを妨げて転写精度を悪化させる。また、水のように蒸発潜熱の大きい液体の場合には、残液の蒸発に伴ってウェハの温度が局所的に低下する。温度分布に応じてウェハは変形するため、転写精度が悪化する。

かかる問題を解決するために、液体を保持するための部材に疎水性及び親水性の層を付加したり、基板に対する相対角度が可変な液体を保持するための部材を使用したりする方式が提案されている（例えば、特許文献２及び特許文献３参照）。
国際公開第９９／４９５０４号パンフレット 特開２００５−１５０７３４号公報 特開２００５−２８６２８６号公報

特許文献２の露光装置は、投影光学系に固定されたシール部材によって液体を保持し、シール部材の底部に親水性及び疎水性の層を使用したものである。液体が浸漬する部分の接触角を低く、その部分より外側の接触角を高くすることによって、液体の漏出を抑制している。しかし、この構成は特にステージを低速で動作させる際に有効であり、ステージを高速で長距離移動すると液体はウェハに大きく引きずられ、接触角の高い層にも液体が接触する。一旦接触した液体を短時間で元の位置に戻すためには高い滑水性が必要であり、具体的には転落角を小さくしなければならない。静的な接触角が高いだけでは短時間のうちに液体を元に戻すことはできず、液体はちぎれてウェハ上に残留する。液体がウェハ上に残留すると、上述のような問題を引き起こす。

また、特許文献３には、液体を供給回収するノズル部材の外側に、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）製シート等のシート状部材を設けた露光装置が記載されている。ウェハ表面の接触角に応じて、シート状部材のウェハに対する相対角度を調整することによって、浸漬液の圧力変動を抑制している。しかし、ウェハ上への液体の残留を抑制するためには、特許文献２に記載されているように、接触角の高い表面をウェハ表面に対して平行に設置することが好ましい。接触角の高い表面と液体の接触面積が大きくなるため、液体の伸び出す長さを効果的に抑制することができるからである。シート状部材がウェハ表面に対して平行でない場合、平行な場合と比べて液体はウェハ上に残留しやすくなる。液体がウェハ上に残留した場合、上述のような問題を引き起こす。

そこで、本発明は、転写精度及びスループットに優れた露光装置を提供することを例示的目的とする。

本発明の一側面としての露光装置は、レチクルのパターンを基板に投影する投影光学系を備え、前記投影光学系と前記基板との間に供給される液体を介して、前記基板を露光する露光装置において、前記投影光学系の前記液体と接触するレンズの周辺に配置されたノズルユニットを備え、前記ノズルユニットの前記基板側の表面には、前記液体を回収する液体回収口と、前記レンズと前記液体回収口との間に配置され前記液体を供給する液体供給口と、が設けられ、前記表面のうち、前記液体回収口の内側（レンズに近い側）の第１部分の前記液体に対する静的接触角と比べて、前記液体回収口の外側（レンズから遠い側）の第２部分の前記液体に対する静的接触角は２０°以上大きく、前記第２部分の前記液体に対する転落角は２０°以下であることを特徴とする。

また、本発明の別の一側面としての露光装置は、レチクルのパターンを基板に投影する投影光学系を備え、前記投影光学系と前記基板との間に供給される液体を介して、前記基板を露光する露光装置において、前記投影光学系の前記液体と接触するレンズの周辺に配置されたノズルユニットを備え、前記ノズルユニットの前記基板側の表面には、前記液体を回収する液体回収口と、前記レンズと前記液体回収口との間に配置され前記液体を供給する液体供給口と、が設けられ、前記ノズルユニットは、前記液体供給口と前記液体回収口を含む本体部と、前記表面のうち前記液体回収口の外側の部分を含む可動部と、前記可動部を駆動することにより前記本体部に対して前記可動部を相対的に変位させる駆動部と、を有し、前記可動部の前記基板側の表面は前記基板の表面と平行に保たれ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基板を露光するステップと、露光された前記基板を現像するステップとを有することを特徴とする。

本発明の更なる目的又はその他の特徴は、以下、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、転写精度及びスループットに優れた露光装置を提供することができる。

以下に、本発明の実施の形態を添付の図面に基づいて詳細に説明する。なお、各図において、同一の部材については同一の参照番号を付し、重複する説明は省略する。

ここで、図１は、本実施形態の露光装置１の構成を示す概略図である。

露光装置１は、投影光学系３０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・スキャン方式でウェハ４０に露光する液浸露光装置である。なお、本発明は、ステップ・アンド・リピート方式の露光装置にも適用することができる。

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を載置するレチクルステージ２５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、測距装置５０と、ステージ制御部６０と、その他の部材を有する。その他の部材は、媒体供給部７０と、液浸制御部８０と、液体回収部９０と、ノズルユニット１００を含む。

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Ｆ２レーザーを使用してもよい。

照明光学系１４は、光源部１２からの光でレチクル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。

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からの光は、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は、光学的に共役の関係に配置される。露光装置１は、ステップ・アンド・スキャン方式の露光装置であるため、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、レチクルステージ２５を固定するための定盤２７に取り付けられている。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のパターンの像をウェハ４０上に結像する機能を有する。投影光学系３０は、複数のレンズのみからなる屈折光学系、複数のレンズと凹面鏡とを有する反射屈折光学系等を使用することができる。

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、基板であり、液晶基板、その他の基板を広く含む。ウェハ４０には、フォトレジストが塗布されている。

同面板（液体保持部）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）とをほぼ同一面にし、液体液体ＬＷを保持するための板である。同面板４４は、ウェハ４０の周囲に配置され、ウェハ４０の表面と同じ高さの表面を有する。また、同面板４４は、ウェハ４０の表面とほぼ同じ高さであることで、一般的に、ウェハ４０の外周付近のショットを露光する際に、ウェハ４０の外側の領域においても液体ＬＷを保持する（液膜を形成する）ことを可能にする。

同面板４４の液体ＬＷと接する面に対しては、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）コートを施すことが好ましい。また、同面板４４の液体ＬＷと接する面に対しては、ＰＴＦＥとポリパーフルオロアルコキシエチレン、及びその共重合体（ＰＦＡ）及びその誘導体であるフッ素系樹脂の改質層を施してもよい。ＰＦＡ材料は、一般的に、１００度程度の接触角を有するが、重合比の調整及び誘導体や官能基の導入等によって、接触角を改質する（向上させる）ことができる。また、パーフルオロアルキル基含有シラン（ヘプタデカフルオロデシルシラン）などのシランカップリング剤で表面処理をしてもよい。

更に、フッ素樹脂コート等を施した同面板４４の表面に、凹凸又は針状の微細構造を設け、表面粗さを調整してもよい。同面板４４の表面に微細構造（凹凸）を設けることにより、濡れ易い材料をより濡れ易く、濡れにくい材料をより濡れにくくすることができる。換言すれば、同面板４４の表面に微細構造（凹凸）を設けることにより、同面板４４の接触角を見掛け上大きくすることができる。

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の位置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、図２に示すように、投影光学系３０の最終レンズ３１とウェハ４０との間の空間又は間隙に液体ＬＷを供給する機能を有する。媒体供給部７０は、本実施形態では、図示しない精製装置と、脱気装置と、温度制御装置と、液体供給配管７２とを有する。換言すれば、媒体供給部７０は、投影光学系３０の最終レンズ３１の周囲に配置された液体供給配管７２（の液体供給口１０１）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。なお、投影光学系３０とウェハ４０との間の空間は、液体ＬＷの液膜を安定に形成、且つ、除去できる程度であることが好ましく、例えば、１．０ｍｍとするとよい。

媒体供給部７０は、例えば、液体ＬＷを貯めるタンク、液体ＬＷを送り出す圧送装置、液体ＬＷの供給流量を制御する流量制御装置を含む。

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）、高級飽和炭化水素などが使用される。また、液体ＬＷは、予め、図示しない脱気装置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。これにより、液体ＬＷは、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、空気中に多く含まれる窒素及び酸素を対象とし、液体ＬＷに溶存可能なガス量の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。勿論、図示しない脱気装置を露光装置に備えて、常に液体中の溶存ガスを取り除きながら媒体供給部７０に液体ＬＷを供給してもよい。

精製装置は、図示しない原料液供給源から供給される原料液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。

脱気装置は、液体ＬＷに脱気処理を施し、液体ＬＷの溶存酸素及び溶存窒素を低減する。脱気装置は、例えば、膜モジュールと真空ポンプによって構成される。脱気装置としては、例えば、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装置が好適である。

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、脱気装置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、後述するノズルユニット１００に形成された液体供給口１０１を介して投影光学系３０とウェハ４０との間の空間に供給する。即ち、液体供給配管７２は、液体供給口１０１に接続されている。液体供給配管７２は、液体ＬＷを汚染しないように、溶出物質が少ないポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）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供給配管７２を構成すればよい。

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から取得し、かかる情報に基づいて、液浸露光に係る制御を行う。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の流量制御等の制御指令を、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、液体回収配管９２を有する。媒体回収部９０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。

液体回収配管９２は、供給された液体ＬＷを後述するノズルユニット１００に形成された液体回収口１０３を介して回収する。液体回収配管９２は、液体ＬＷを汚染しないように、溶出物質が少ないポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）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を構成すればよい。

ノズルユニット１００のウェハ４０側（基板側）には液体供給口１０１と、液体回収口１０３とが形成される。液体供給口１０１は、液体ＬＷを供給するための供給口であり、液体供給配管７２に接続する。本実施例では液体供給口１０１はウェハ４０に対向している。液体供給口１０１は、投影光学系３０の近傍に形成されており、同心円状に配置される。液体供給口１０１は、本実施形態では、同心円状に形成されているが、それぞれが断続的に形成されてもいてもよい。

図２の液体供給口１０１は、スポンジなどの多孔質材料を嵌め込んでもよいし、スリット状の開口であってもよい。多孔質部材としては、特に、繊維状や粒状（粉状）の金属材料や無機材料を焼結した多孔質体が好適である。なお、かかる多孔質体に使用される材料（少なくとも表面を構成する材料）としては、ステンレス、ニッケル、アルミナ、ＳｉＯ２、ＳｉＣ、熱処理によって表面のみにＳｉＯ２を有するＳｉＣなどが好適である。

液体回収口１０３は、供給した液体ＬＷを回収するための開口であり、液体回収配管９２に接続する。液体回収口１０３は気体を回収することもできる。本実施例では液体回収口１０３はウェハ４０に対向している。液体回収口１０３は、同心円状の開口を有する。なお、液体回収口１０３は、スポンジなどの多孔質材料を嵌め込んでもよいし、スリット状の開口であってもよい。多孔質部材としては、特に、繊維状や粒状（粉状）の金属材料や無機材料を焼結した多孔質体が好適である。なお、かかる多孔質体に使用される材料（少なくとも表面を構成する材料）としては、ステンレス、ニッケル、アルミナ、ＳｉＯ２、ＳｉＣ、熱処理によって表面のみにＳｉＯ２を有するＳｉＣなどが好適である。液体回収口１０３は、図２に示すように、液体供給口１０１よりも外側に形成される。なお、本願において、「外側」とは投影光学系３０の最終レンズ３１に対して遠い側を指し、「内側」とは投影光学系３０の最終レンズ３１に対して近い側を指す。液体回収口１０３が液体供給口１０１よりも外側にあることにより、液体ＬＷが投影光学系３０の周辺部に漏れだしにくくなる。液体回収口１０３は、本実施形態では、同心円状に形成されているが、それぞれが断続的に形成されていてもよい。

ウェハステージ４５の高速移動に伴って液体ＬＷが移動する際の様子を図２及び図３に示す。ここで、図２及び図３は、露光装置１のノズルユニット１００周辺を表す概略断面図である。

液体回収口１０３の外側には、ウェハ４０表面に対して平行に配置した撥液表面１２０を設けた。撥液表面（第２部分）１２０の液体ＬＷに対する静止接触角は、液体回収口１０３より内側のノズル下面（第１部分）１２１の静止接触角よりも２０°以上大きい。また、撥液表面１２０の液体ＬＷに対する転落角は２０°以下である。なお、静止接触角は、液体５μＬを滴下したときの基板と液滴の接触角と定義した。一方、転落角は、液体５０μＬを滴下し、基板を１°／秒の速度で傾斜させ、液滴が基板上をすべり始めたときの基板の傾斜角度と定義した。なお、静止接触角と転落角は独立した指標であり、静止接触角の大小と転落角の大小は関連しない。例えば、自動車等の塗装面に塗布するワックスは高い撥水性を有しており、その静的接触角は１００°を越える。しかし、動的な撥水性である滑水性は悪く、転落角は３０°程度と大きい。つまり、静止接触角は大きいが、転落角も大きい。このような表面を撥液表面１２０に適用した場合、以下に述べる効果は得られない。したがって、撥液表面１２０の特性は、上述のとおり転落角によって規定されなければならない。

撥液表面１２０は、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）コートを施すことが好ましい。ノズルユニット１００は、ステンレス、ニッケル、アルミナ、ＳｉＯ２、ＳｉＣなどの材料で製作される。そのため、撥液表面１２０にＰＴＦＥコートを施すことによって、撥液表面１２０の液体ＬＷに対する静止接触角は、ノズル下面１２１の静止接触角よりも２０°以上高くすることが可能である。また、ＰＴＦＥとポリパーフルオロアルコキシエチレン、及びその共重合体（ＰＦＡ）及びその誘導体であるフッ素系樹脂の改質層を施してもよい。

ＰＦＡ材料は、一般的に、１００°程度の静止接触角と１０°程度の転落角を有するが、重合比の調整及び誘導体や官能基の導入等によって、静止接触角や転落角を改質する（向上させる）ことができる。また、パーフルオロアルキル基含有シラン（ヘプタデカフルオロデシルシラン）などのシランカップリング剤で表面処理をしてもよい。なお、コーティングを施す面の面粗さは十分に小さくしておく必要がある。面粗さの大きい面上にコーティングを施した場合、面粗さが小さい場合と比べて静止接触角は向上するが、転落角が大きくなる場合が多いためである。この傾向は、表面に微細な凹凸形状をもつ撥液表面についても同様であり、静止接触角は高いものの、転落角が大きいことが多い。

図２は、ウェハステージ４５をＸ方向に高速移動し、液体ＬＷがＸ方向に伸び出した直後のノズルユニット１００周辺の様子を示す。伸び出した液体ＬＷが撥液表面１２０に接触すると、撥液表面１２０のない場合に比べて伸び出す液体ＬＷの長さ（伸び出し長さ）を低減することが可能である。また、図３は、伸び出した液体が戻る途中の様子を示す。撥液表面１２０は転落角の低い表面になっているため、伸び出した液体ＬＷはスムーズに液体回収口１０３の位置に戻ることができる。なお、撥液表面１２０の静止接触角がノズル下面１２１の静止接触角と同等の場合、液体ＬＷは撥液表面１２０に溢れ出し、液体ＬＷの一部がウェハ４０上に残留してしまう。また、撥液表面１２０の転落角が４０°以上の場合には、伸び出した液体ＬＷはスムーズに液体回収口１０３の位置に戻ることができず、ウェハ４０上に残留してしまう。

以下、図４を参照して、ノズルユニット１００の別の実施形態を説明する。ここで、図４は、ノズルユニット１００の別の実施形態を示す概略断面図である。ノズルユニット１００は、図４に示すように、ウェハ側の表面に液体供給口１０１と液体回収口１０３を有する本体部と、ウェハ側の表面に撥液表面１２０を有する可動部材（可動部）１２２で構成される。撥液表面１２０の液体ＬＷに対する静止接触角は、液体回収口１０３より内側の表面１２１の静止接触角よりも２０°以上大きい。併せて、撥液表面１２０の液体ＬＷに対する転落角は、２０°以下である。ノズルユニット１００は、図２乃至３に示すノズルユニット１００と比較して、撥液表面１２０がノズルユニット１００と分離した可動部材１２２となっている点で異なる。そして、可動部材１２２は、上下駆動機構（駆動部）１２３により、本体部に対して相対的に変位可能となっている。

図４は、ウェハステージ４５の高速移動に伴って伸び出した液体ＬＷの伸び出し長さを抑制するために、撥液表面１２０のウェハ４０に対する高さを高く設定している図である。逆に図５は撥液表面１２０のウェハ４０に対する高さを低く設定している図である。

撥液表面１２０のウェハ４０に対する高さは、ウェハ４０表面の液体ＬＷに対する静止接触角によって決定されるのが好ましい。更に、ウェハステージ４５の移動速度や移動距離も考慮して決定されることがより好ましい。例えば、ウェハ４０表面の静止接触角が１２０°、ウェハステージ４５の移動速度が６００ｍｍ／秒、移動距離が１００ｍｍの場合、撥液表面１２０のウェハ４０に対する高さは３ｍｍ以上４．５ｍｍ以下とすることが好ましい。撥液表面１２０のウェハ４０に対する高さを５ｍｍよりも高くした場合、伸び出した液体ＬＷは撥液表面１２０に触れることができない。結果として、伸び出し長さが大きくなり、伸び出した液体ＬＷの一部がちぎれて、ウェハ４０の表面に残留することになる。また、撥液表面１２０のウェハ４０に対する高さを２ｍｍより低くした場合、撥液表面１２０とウェハ４０の間に収まる液体ＬＷの体積が小さくなるため、伸び出し長さは大きくなってしまう。結果として、伸び出した液体ＬＷの一部がちぎれて、ウェハ４０の表面に残留することになる。

また、ウェハ４０表面の静止接触角が８０°、ウェハステージ４５の移動速度が６００ｍｍ／秒、移動距離が１００ｍｍの場合、撥液表面１２０のウェハ４０に対する高さは１．５ｍｍ以上２．５ｍｍ以下にすることが好ましい。ウェハ４０表面の接触角が比較的低い場合には、伸び出した液体ＬＷの厚みが薄くなるため、撥液表面１２０のウェハ４０に対する高さを低くしなければならない。また、ウェハステージ４５の移動速度が高いほど、あるいは移動距離が長いほど、撥液表面１２０のウェハ４０に対する高さを高くした方がよい。

本実施例のように、ウェハ４０表面の静止接触角に応じて撥液表面１２０のウェハ４０に対する高さを適宜調整することにより、液体ＬＷの伸び出し長さを抑制することが可能である。また、撥液表面１２０は、転落角２０°以下の特性を有しているため、伸び出した液体ＬＷはスムーズに液体回収口１０３の下まで戻ることができる。

以下、図６を参照して、ノズルユニット１００の別の実施形態を説明する。ここで、図６は、ノズルユニット１００の別の実施形態を示す概略断面図である。

先の実施例との違いはノズルユニット１００と分離した可動部材１２２に第２の回収口１０５が設けられている点である。可動部材１２２のウェハ４０に対向する表面のうち、回収口１０５以外の表面は撥液表面１２０となっている。撥液表面１２０の液体ＬＷに対する静止接触角は、液体回収口（第１の液体回収口）１０３より内側の表面１２１の静止接触角よりも２０°以上大きい。併せて、撥液表面１２０の液体ＬＷに対する転落角は、２０°以下である。

図６がウェハステージ４５の高速移動に伴って伸び出した液体ＬＷの伸び出し長さを低減するために、第２の回収口１０５および撥液表面１２０と液体ＬＷを接触させている図である。第２の回収口１０５および撥液表面１２０のウェハ４０に対する高さは、ウェハ４０表面の液体ＬＷに対する静止接触角によって決定されるのが好ましい。更に、ウェハステージ４５の移動速度や移動距離も考慮して決定されることがより好ましい。例えば、ウェハ４０表面の静止接触角が１２０°、ウェハステージ４５の移動速度が６００ｍｍ／秒、移動距離が１００ｍｍの場合、第２の回収口１０５および撥液表面１２０のウェハ４０に対する高さは３ｍｍ以上４．５ｍｍ以下とすることが好ましい。第２の回収口１０５および撥液表面１２０のウェハ４０に対する高さを５ｍｍよりも高くした場合、伸び出した液体ＬＷは第２の回収口１０５および撥液表面１２０に触れることができない。結果として、伸び出し長さが大きくなり、伸び出した液体ＬＷの一部がちぎれて、ウェハ４０の表面に残留することになる。また、第２の回収口１０５及び撥液表面１２０のウェハ４０に対する高さを２ｍｍより低くした場合、第２の回収口１０５及び撥液表面１２０とウェハ４０の間に収まる液体ＬＷの体積が小さくなるため、伸び出し量が同じでも、伸び出し長さが大きくなってしまう。結果として、伸び出した液体ＬＷの一部がちぎれて、ウェハ４０の表面に残留することになる。

また、ウェハ４０表面の静止接触角が８０°、ウェハステージ４５の移動速度が６００ｍｍ／秒、移動距離が１００ｍｍの場合、第２の回収口１０５および撥液表面１２０のウェハ４０に対する高さは１．５ｍｍ以上２．５ｍｍ以下にすることが好ましい。ウェハ４０表面の接触角が比較的低い場合には、伸び出した液体ＬＷの厚みが薄くなるため、第２の回収口１０５および撥液表面１２０のウェハ４０に対する高さを低くしなければならない。また、ウェハステージ４５の移動速度が高いほど、あるいは移動距離が長いほど、撥液表面１２０のウェハ４０に対する高さを高くした方がよい。

本実施例のように、ウェハ４０表面の静止接触角に応じて第２の回収口１０５および撥液表面１２０のウェハ４０に対する高さを適宜調整することにより、液体ＬＷの伸び出し長さを抑制することが可能である。また、撥液表面１２０は、転落角２０°以下の特性を有しているため、伸び出した液体ＬＷの一部はスムーズに第２の回収口１０５によって回収され、他の一部は液体回収口１０３の位置に戻ることができる。

なお、本実施例では、可動部材１２２に第２の回収口１０５および撥液表面１２０を設けたが、第２の回収口１０５のみでも構わない。また、第２の回収口１０５の外側に気体を吐出する気体噴出し口を設けてもよい。

以下、図７を参照して、ノズルユニット１００の別の実施形態を説明する。ここで、図７は、ウェハステージ４５の移動速度と図６に記載した第２の回収口１０５および撥液表面１２０のウェハ４０に対する高さを、時間に対して表した図である。

実施例２に記載した第２の回収口１０５および撥液表面１２０のウェハ４０に対する高さは、ウェハ４０表面の接触角によって決定され、ウェハステージ４５の移動速度や移動距離によって微調整される。本実施例では、第２の回収口１０５および撥液表面１２０のウェハ４０に対する高さを、ウェハステージ４５と同期してダイナミックに制御する。図７において、ウェハステージ４５は、時間ＡからＢまでの間に一定の加速度で加速し、時間ＢからＣまでの間に一定の速度で移動する。その後、時間ＣからＤまでの間に減速し、時間Ｄでは静止する。ウェハステージ４５の移動と同期して、第２の回収口１０５および撥液表面１２０のウェハ４０に対する高さは、時間ＢからＣまでの間下げていく。その後、時間ＣからＤの減速時に次第に上昇させ、時間Ｄでは第２の回収口１０５および撥液表面１２０のウェハ４０に対する高さを高くした。以上のようにノズルユニット１００の可動部分の高さを制御した結果、時間Ａで静止していた液体ＬＷは、時間ＡからＤの間に伸び出し、低い位置に配置された第２の回収口１０５および撥液表面１２０に接触する。液体ＬＷは第２の回収口１０５および撥液表面１２０に一端接触すると、位置をウェハ４０から遠ざけても短時間であれば接触したままちぎれにくい。また、第２の回収口１０５および撥液表面１２０のウェハ４０に対する高さを高くすることによって、第２の回収口１０５および撥液表面１２０とウェハ４０に挟まれた部分の体積を増すことができる。そうすることにより、伸び出した液体ＬＷの多くをここに保持し、伸び出し長さを抑制することが可能である。なお、第２の回収口１０５および撥液表面１２０のウェハ４０に対する高さとウェハステージ４５の移動速度の関係は図７に限定されるものではない。液体ＬＷがウェハ４０上に残留しないように適宜関係を調整することが好ましい。また、ウェハ４０を露光光で走査している間に第２の回収口１０５および撥液表面１２０のウェハ４０に対する高さを調整しても、もちろん良い。

本実施例のように、ウェハステージ４５と同期して第２の回収口１０５および撥液表面１２０のウェハ４０に対する高さを制御することにより、液体ＬＷの伸び出し長さを抑制することが可能である。また、撥液表面１２０は、転落角２０°以下の特性を有しているため、伸び出した液体ＬＷの一部はスムーズに第２の回収口１０５によって回収され、他の一部は液体回収口１０３の位置に戻ることができる。

なお、本実施例では、可動部材１２２に第２の回収口１０５および撥液表面１２０を設けたが、第２の回収口１０５のみでも構わない。また、第２の回収口１０５の外側に気体を吐出する気体噴出し口を設けてもよい。

以下、図８を参照して、ノズルユニット１００の別の実施形態を説明する。ここで、図８は、ノズルユニット１００の別の実施形態を示す概略断面図である。

先の実施例との違いは、ノズルユニット１００が第２の回収口１０５を備え、第２の回収口１０２の外側に撥液表面１２０をウェハ４０の表面に平行に配置してある点である。撥液表面１２０の液体ＬＷに対する静止接触角は、第２の回収口１０５より内側のノズル下面１２１の静止接触角よりも２０°以上大きい。また、撥液表面１２０の液体ＬＷに対する転落角は２０°以下である。

図８は、ウェハステージ４５をＸ方向に高速移動し、液体ＬＷがＸ方向に伸び出した直後のノズルユニット１００周辺の様子を示す。伸び出した液体ＬＷを撥液表面１２０に接触させることにより、液体ＬＷの伸び出し長さを抑制することが可能である。また、撥液表面１２０は、転落角２０°以下の特性を有しているため、伸び出した液体ＬＷはスムーズに第２の回収口１０５の位置まで戻ることが可能である。なお、撥液表面１２０の静止接触角がノズル下面１２１の静止接触角と同等の場合、液体ＬＷは撥液表面１２０に溢れ出し、液体ＬＷの一部がウェハ４０上に残留してしまう。また、撥液表面１２０の転落角が４０°以上の場合には、伸び出した液体ＬＷはスムーズに液体回収口１０３の位置に戻ることができず、ウェハ４０上に残留してしまう。

なお、本実施例の撥液表面１２０は可動式ではないが、図４と同様に可動部材１２２に撥液表面１２０を設け、更に上下駆動機構１２３に接続する構造としてもよい。

以下、図９を参照して、ノズルユニット１００の別の実施形態を説明する。ここで、図９は、ノズルユニット１００の別の実施形態を示す概略断面図である。先の実施例との違いは、撥液表面１２０に液体ＬＷが接触したことを検知する検知手段１２４を備えた点である。

露光装置１でウェハ４０を処理する際、ノズルユニット１００とウェハ４０の間に保持した液体ＬＷの様子を観察することは困難である。一方、実施例１乃至４のノズルユニット１００は、ウェハ４０表面の静止接触角やウェハステージの移動速度あるいは移動距離に応じて、撥液表面１２０のウェハ４０に対する高さを調整しなければならない。高さの調整は、あらかじめ接触角計でウェハ４０表面の静止接触角を測定しておき、その接触角を露光装置１に入力することによって行うことができる。しかし、伸び出した液体ＬＷの厚みは、液体ＬＷの種類やウェハステージの加速度あるいは移動シーケンス等にも複雑に依存するため、撥液表面１２０に液体ＬＷが接触したことを検知する検知手段１２４を設けることが好ましい。検知手段１２４としては、撥液表面１２０に液体吸引口を配置して、吸引量から液体ＬＷの接触を検知する方法が好ましい。また、液体ＬＷの接触を電気的に、あるいは圧力変化として検知する方法でも構わない。

本実施例のように、撥液表面１２０に液体ＬＷの接触を検知する検知手段１２４を備えることにより、高精度に撥液表面１２０のウェハ４０に対する高さを調整することができる。結果として、液体ＬＷの伸び出し長さを抑制することが可能である。また、撥液表面１２０は、転落角２０°以下の特性を有しているため、伸び出した液体ＬＷをスムーズに回収し、ウェハ４０上に液体ＬＷが残留しないようにすることができる。

次に、図１０及び図１１を参照して、上述の露光装置を利用したデバイスの製造方法の実施例を説明する。図１０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レチクルを製作する。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、レチクルとウェハを用いて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１１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、上述の露光装置によってレチクル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（半導体デバイス、液晶表示デバイス等）を製造することができる。

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。

露光装置の構成を示す概略図である。 図１に示す露光装置のノズルユニット周辺を表す概略断面図である。 図１に示す露光装置のノズルユニット周辺を表す概略断面図である。 実施例１のノズルユニット周辺を表す概略断面図である。 実施例１のノズルユニット周辺を表す概略断面図である。 実施例２のノズルユニット周辺を表す概略断面図である。 ウェハステージの速度と撥液表面の高さの関係を示した図である。 実施例４のノズルユニット周辺を表す概略断面図である。 実施例５のノズルユニット周辺を表す概略断面図である。 デバイス製造方法を説明するためのフローチャートである。 図１０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
２０ レチクル（マスク）
３０ 投影光学系
３１ 最終レンズ
４０ ウェハ
７０ 媒体供給部
１００ ノズルユニット
１０１ 液体供給口
１０３ 液体回収口

Claims (9)

1. レチクルのパターンを基板に投影する投影光学系を備え、前記投影光学系と前記基板との間に供給される液体を介して、前記基板を露光する露光装置において、
   前記投影光学系の前記液体と接触するレンズの周辺に配置されたノズルユニットを備え、
   前記ノズルユニットの前記基板側の表面には、前記液体を回収する液体回収口と、前記レンズと前記液体回収口との間に配置され前記液体を供給する液体供給口と、が設けられ、
   前記表面のうち、前記液体回収口の内側の第１部分の前記液体に対する静的接触角と比べて、前記液体回収口の外側の第２部分の前記液体に対する静的接触角は２０°以上大きく、
   前記第２部分の前記液体に対する転落角は２０°以下であることを特徴とする露光装置。
2. 前記ノズルユニットは、前記液体供給口と前記第１部分と前記液体回収口とを含む本体部と、前記第２部分を含む可動部と、前記可動部を駆動することにより前記第１部分に対して前記第２部分を相対的に変位させる駆動部と、を有することを特徴とする請求項１記載の露光装置。
3. レチクルのパターンを基板に投影する投影光学系を備え、前記投影光学系と前記基板との間に供給される液体を介して、前記基板を露光する露光装置において、
   前記投影光学系の前記液体と接触するレンズの周辺に配置されたノズルユニットを備え、
   前記ノズルユニットの前記基板側の表面には、前記液体を回収する液体回収口と、前記レンズと前記液体回収口との間に配置され前記液体を供給する液体供給口と、が設けられ、
   前記ノズルユニットは、前記液体供給口と前記液体回収口を含む本体部と、前記表面のうち前記液体回収口の外側の部分を含む可動部と、前記可動部を駆動することにより前記本体部に対して前記可動部を相対的に変位させる駆動部と、を有し、
   前記可動部の前記基板側の表面は前記基板の表面と平行に保たれることを特徴とする露光装置。
4. 前記基板の表面の前記液体に対する静的接触角に応じて、前記可動部を駆動させて前記可動部の前記基板に対する高さを調整する制御部を更に備えることを特徴とする請求項２又は３記載の露光装置。
5. 前記制御部は、前記基板を走査している間に、前記可動部を駆動させて前記可動部の前記基板に対する高さを調整することを特徴とする請求項４記載の露光装置。
6. 前記制御部は、前記基板を保持するステージと同期して前記可動部を駆動し、前記可動部の前記基板に対する高さを調整することを特徴とする請求項５記載の露光装置。
7. 前記ノズルユニットの前記基板側の表面には、前記液体供給口（第１の液体回収口）と第２の液体回収口と、が設けられ、
   前記第２の液体回収口は、前記第１の液体回収口の外側に配置されることを特徴とする請求項１又は３記載の露光装置。
8. 前記液体回収口よりも外側にはみ出る前記液体を検知する検知手段を更に備えることを特徴とする請求項１又は３記載の露光装置。
9. 請求項１乃至８のいずれか一項記載の露光装置により基板を露光するステップと、前記露光された基板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。

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