JP2008205310A - 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。
【解決手段】基板を保持するステージと、レチクルからの光を前記ステージに保持された該基板に投影する投影光学系とを有し、前記投影光学系の最終面と該基板との間隙に満たされた液体を介して該基板を露光する露光装置は、間隙に液体を満たすためのノズルを含み、投影光学系の最終光学素子の周囲に配されたノズル部材を有し、ノズル部材は、当該ノズル部材におけるノズルより外側の部分の下面が、少なくとも一部において、ステージの天板の表面から５ｍｍ以上の距離を有するように、構成されている。
【選択図】 図２

Description

本発明は、投影光学系の最終面と基板との間隙に満たされた液体を介して基板を露光する露光装置に関するものである。

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）を増加させるものである。投影光学系のＮＡは、媒質の屈折率をｎとすると、ＮＡ＝ｎ×ｓｉｎθで表される。従って、投影光学系とウェハとの間を空気（ｎ＝１）よりも高い屈折率（ｎ＞１）の媒質で満たすことで、ＮＡをｎ倍にすることができる。液浸露光は、このようにしてＮＡを大きくすることにより、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、高解像度化を図るものである。

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（特許文献１参照）。ローカルフィル方式において、ウェハ上の液浸領域を極力小さくすることは重要である。なぜならば、液体とウェハの接触面積に比例してウェハ上からの溶出物が増加し、液体が汚染されるためである。液中の不純物は、最終レンズの透過率劣化やパーティクル発生の原因となる。また、液浸領域が大きい場合には、ウェハを保持するステージの大型化という問題も発生する。

液浸領域を小さくすることを目的として、投影光学系の最終レンズ形状を工夫することが提案されている（特許文献２参照）。これは、最終レンズ内の有効径が、レチクル側とウェハ側で大きく異なることを利用した提案である。このような最終レンズを用いることによって、液浸領域を縮小することが可能であり、液体の汚染やステージの大型化といった問題を回避することが可能となる。
国際公開第９９／４９５０４号パンフレット 特開２００５−２８６０２６号公報

特許文献２に記載された液浸露光装置では、最終レンズのウェハ側の小さな有効径の部分に液体を満たせばよいので、リング状の液体供給口と液体回収口の各々の径は投影光学系の鏡筒の径と比較して小さくなる。そのため、液体供給口と液体回収口を有するノズルユニットは、投影光学系の鏡筒の径よりも小さくなる。従って、ノズルユニットを投影光学系の鏡筒に固定するために、液体回収口の外側（ノズルユニットの外側）に外周部を設け、この外周部を鏡筒と接続する必要がある。なお、ノズルユニットの外周部が接続される部材は、鏡筒に限定されず、他の部材であっても構わない。

しかしながら、特許文献２に示されているように液体回収口と同じ高さで液体回収口の外側に伸びる外周部を設けた場合、基板を高速移動すると液体は液体回収口の外側に伸び、外周部の下面に接触してしまう可能性がある。このように外周部の下面に接触した液体はちぎれて基板上に残留し、例えば、液体が水の場合、ウェハ上の残液はステインと呼ばれる欠陥の原因となる。ステインは、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には、液中に気泡が発生する。投影光学系下に発生した気泡は露光光を乱反射するため、露光量を減少させ、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。

本発明は、転写精度及びスループットを向上させることを例示的目的とする。

上記の目的を達成するための本発明の一態様による露光装置は以下の構成を備える。即ち、
基板を保持するステージと、レチクルからの光を前記ステージに保持された該基板に投影する投影光学系とを有し、前記投影光学系の最終面と該基板との間隙に満たされた液体を介して該基板を露光する露光装置であって、
該間隙に該液体を満たすためのノズルを含み、前記投影光学系の最終光学素子の周囲に配されたノズル部材を有し、
前記ノズル部材は、前記ノズル部材における前記ノズルより外側の部分の下面が、少なくとも一部において、前記ステージの天板の表面から５ｍｍ以上の距離を有するように、構成されていることを特徴とする露光装置。

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形態によって明らかになるであろう。

本発明によれば、例えば、転写精度及びスループットを向上させることができる。

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。

＜第１実施形態＞
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を有する。露光装置１は、液体ＬＷを投影光学系３０とウェハ４０との間に供給して液浸露光を実現するための構成として、媒体供給部７０、液浸制御部８０、媒体回収部９０、及び投影光学系３０の最終レンズ（最終光学素子）の周囲を囲むノズルユニット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を照明する装置であって、光源部１２と、照明光学系１４とを有する。

照明装置１０は光源部１２と照明光学系１４を含む。本実施形態では、光源部１２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。また、照明光学系１４は、光源部１２からの光（露光光）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に保持される。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を透過した露光光は、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とを投影光学系の縮小倍率比（例えば、４：１）と同じ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、定盤２７により支持されている。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を保持し、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としては、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。投影光学系３０の最もウェハ４０側に配置された最終レンズのウェハ４０側の面は、当該最終レンズのレチクル側の面に比べて１／４未満の面積を持つ。

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に保持される。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（液体保持部または天板ともいう）４４は、ウェハステージ４５に支持されたウェハ４０の表面（感光面）とほぼ同一な面（ほぼ同一な高さ）を有して液体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との共重合体（ＰＦＡ）、又はその誘導体であるフッ素系樹脂の層を施してもよい。ＰＦＡ材料は、一般的に、１００度程度の接触角（静的接触角）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、定盤４７により支持されており、図示しないウェハチャックを介してウェハ４０を保持する。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、液体供給配管７２及び液体供給口１０１を介して、液体ＬＷを供給する機能を有する。即ち、投影光学系３０の最終面と基板（ウェハ４０）との間隙に満たされた液体を介して該基板が露光される。ノズル部材としてのノズルユニット１００は、間隙に該液体を満たすためのノズルとしての液体供給口１０１を含み、投影光学系３０の最終光学素子の周囲に配されている。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との間隙に液体ＬＷの液膜を形成する。なお、投影光学系３０とウェハ４０との間隙の大きさは、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とするのがよい。

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、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。

図２に示されるように、媒体回収部９０は、ノズルユニット１００に形成された液体回収口１０３及び液体回収配管９２を介して、供給された液体ＬＷを回収する。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。

図２に示されるように、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に接続される。本実施形態では液体供給口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、環状（必ずしも円環状でなくてもよい）に配置される。尚、液体供給口１０１は、本実施形態では、環状に連続した供給口として形成されているが、環上に断続的に形成された供給口であってもよい。このことは第１実施形態にかぎられるものではなく、後述の各実施形態でも同様である。

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。本実施形態では液体回収口１０３はウェハ４０に対向している。液体回収口１０３は、環状（必ずしも円環状でなくてもよい）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、本明細書において、「外側」とは投影光学系３０の最終レンズ３１から遠い側を指し、「内側」とは投影光学系３０の最終レンズ３１から近い側を指す。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の下部からその周辺部へ漏れだしにくくなる。尚、液体回収口１０３は、本実施形態では、リング状に連続した回収口として形成されているが、環上に断続的に形成された回収口であってもよい。このことは第１実施形態にかぎられるものではなく、後述の各実施形態でも同様である。

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に示す。ここで、図２は、露光装置１のノズルユニット１００を表す概略断面図である。

ノズルユニット１００は外周部１２０を有する。即ち、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外周部１２０が設けられており、外周部１２０によりノズルユニット１００の全体が投影光学系３０の鏡筒３２に固定されている。そして、本実施形態では、外周部１２０の下面とウェハ４０の表面との距離は５ｍｍ以上２０ｍｍ以下とする。これは以下の理由による。

例えば、ウェハ４０の表面に接触角１２０度のトップコートを塗布した場合、ウェハ４０を６００ｍｍ／秒で移動した際に伸びだす液体ＬＷの厚みは４．５ｍｍ程度となる。伸びだす液体ＬＷの厚みは、ウェハ４０表面の接触角が高いほど厚く、接触角が低いほど薄い。また、ウェハ４０の移動速度や加速度によっても、伸びだす液体ＬＷの厚みは変化する。外周部１２０下面とウェハ４０表面の距離が５ｍｍ未満の場合、伸びだした液体ＬＷが外周部１２０に接触する可能性が生じ、ウェハ４０上へ液体が残留する原因となる。一方、ノズルユニット１００の外周部１２０とウェハ４０の距離を２０ｍｍよりも長くすることは困難である。なぜならば、投影光学系の鏡筒３２とウェハ４０の距離は通常３０ｍｍ程度であり、外周部１２０とウェハ４０の距離を２０ｍｍより長くした場合、外周部１２０が薄くなってしまうためである。外周部１２０の内部には液体供給および回収用の配管があるため、厚みが１０ｍｍ未満の場合には所望の径で配管を組み込むことができなくなる。但し、上限値の２０ｍｍは、鏡筒３２とウェハ４０の距離が長ければ、更に大きな値とすることができる。

図２は、ウェハステージ４５を図示した方向に高速移動し、液体ＬＷが伸び出した直後のノズルユニット１００周辺の様子を示している。伸び出した液体ＬＷはウェハ４０表面の接触角に応じて盛り上がる。しかし、外周部１２０とウェハ４０の距離は５ｍｍ以上のため、液体ＬＷは外周部１２０の下面に接触し難い。したがって、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、外周部１２０とウェハ４０の距離が５ｍｍ未満の場合、液体ＬＷは外周部１２０と接触し、液体ＬＷの一部がウェハ４０上に残留してしまう可能性が大となる。

＜第２実施形態＞
以下、図３を参照して、第２実施形態によるノズルユニット１００を説明する。

図３の（ａ）は、第２実施形態によるノズルユニット１００を示す概略断面図である。第１実施形態と同様に、ノズルユニット１００は、液体供給口１０１と液体回収口１０３を備え、液体回収口１０３の外側の外周部１２０により鏡筒３２と接続されている。図３の（ｂ）に示されるように、液体回収口１０３の外縁から５ｍｍ以下より、外側５０ｍｍまでの範囲において、外周部１２０の下面とウェハ４０表面の距離は５ｍｍ以上２０ｍｍ以下となるように構成されている。５０ｍｍより外側の最外周においては、外周部１２０の下面とウェハ表面の距離が５ｍｍ以下となってもよい。ここで、外周部１２０の最外周を厚くしている理由は、ノズルユニット１００と液体供給配管７２や液体回収配管９２を接続する継手を設けるためである。なお、上記理由でなくとも、液体回収口１０３の外側から５０ｍｍよりも遠い範囲であれば、外周部１２０の下面とウェハ表面の距離が５ｍｍ未満になるようにしても構わない。

図３は、ウェハ４０表面に接触角１２０度のトップコートを塗布し、ウェハ４０を高速で移動した際の液体ＬＷの様子を示した模式図である。伸びだす液体ＬＷの厚みは４．５ｍｍ程度であるが、液体ＬＷの伸びだす範囲における外周部１２０とウェハ４０の距離は５ｍｍ以上のため、液体ＬＷは外周部１２０に接触しない。また、外周部１２０の最外周下面とウェハ４０の距離は５ｍｍ未満であるが、液体回収口１０３からの距離が５０ｍｍよりも長いため、液体ＬＷと接触する可能性は低い。したがって、ノズルユニット１００の外周部１２０下面に液体ＬＷが接触する可能性はきわめて低く、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。

本実施例のように、液体回収口１０３の外縁より外側に５ｍｍ乃至５０ｍｍの範囲における外周部１２０下面とウェハ４０表面の距離を５ｍｍ以上２０ｍｍ以下とすることにより、液体ＬＷは外周部１２０の下面に接触しない。したがって、ウェハ４０上に液体ＬＷの一部が残留することが起こり難く、ウェハ４０を高速で移動することが可能となる。結果的に欠陥の抑制と高いスループットを両立した露光装置および露光プロセスを提供することができる。液体回収口１０３の外側で、液体回収口１０３の高さを保つ部分は、５ｍｍ以下としている。尚、第２実施形態の構成は、以下の第３〜第５実施形態にも適用できる。

＜第３実施形態＞
以下、図４を参照して、第３実施形態によるノズルユニット１００を説明する。

図４は、第３実施形態によるノズルユニット１００を示す概略図であり、ノズルユニット１００を下側（ウェハ４０側）から見た図である。ノズルユニット１００は、投影光学系３０の最終レンズ３１の外周に配置された液体供給口１０１と液体回収口１０３を備え、液体回収口１０３の外側の外周部１２０において鏡筒３２と接続されている。なお、第３実施形態では、ウェハ４０の移動方向をＸ方向とＹ方向に限定し、最終レンズ３１のＸ方向と−Ｘ方向、Ｙ方向と−Ｙ方向において外周部１２０の下面とウェハ４０の距離が５ｍｍ以上２０ｍｍ以下となるよう構成している（１２０ａ）。尚、外周部１２０の下面とウェハ４０の距離が５ｍｍ以上２０ｍｍ以下となる部分を、第３実施形態のように、液体回収口１０３の外側５ｍｍ乃至５０ｍｍの範囲としてもよい。また、それ以外の範囲の外周部１２０（１２０ｂ）とウェハ４０の距離は５ｍｍ未満となってもよい。

外周部１２０ａと外周部１２０ｂの決定方法は次のとおりである。図４に示されるように、液体供給口１０１及び液体回収口１０３は同心のリング形状を有している。そして、例えば、液体回収口１０３が形成する曲線の接線とウェハ４０の移動方向（本実施形態ではＸ又はＹ方向）とがなす角度の大きいほうの値が１２０度以下となる部分を決定する。そして、この部分を当該移動方向へ移動した場合に、この部分が通過する領域が外周部１２０ａとなる。例えば、図４においてＹ方向へウェハ４０を移動した場合、液体回収口１０３が形成する曲線の接線とＹ方向とがなす角度の大きいほうの値が１２０度以下となる部分として、液体回収口１０３の参照番号１２２ａ、１２２ｂで示される部分が決定される。その結果、部分１２２ａをＹ方向（上）へ移動した場合の部分１２２ａの通過領域（部分１２２ａの軌跡）、部分１２２ｂをＹ方向（下）へ移動した場合の部分１２２ｂの通過領域（部分１２２ｂの軌跡）がそれぞれ外周部１２０ａに決定される。

第３実施形態によれば、外周部１２０ｂの厚みを十分に厚くすることができるので、液体供給口１０１と液体供給配管７２と、液体回収口１０３と液体回収配管９２とをそれぞれ接続する配管を容易に設けることができる。なお、上記理由でなくとも、ウェハ４０の移動方向以外の範囲（１２０ｂ）において外周部１２０の下面とウェハ表面の距離を５ｍｍ未満にしても構わない。

図４のノズルユニット１００を用いることにより、ウェハ４０をＸ又はＹ方向に高速で移動した際、液体ＬＷは外周部１２０ａに接触しない。また、外周部１２０ｂの下面とウェハ４０との距離は５ｍｍ未満であるが、ウェハ４０の移動方向、つまり液体ＬＷの伸びだす方向と異なるため、液体ＬＷと接触することはない。したがって、ノズルユニット１００の外周部１２０下面に液体ＬＷが接触することはなく、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。

以上のように、第３実施形態によれば、液体回収口１０３からウェハ４０の走査方向（移動方向）に５ｍｍ乃至５０ｍｍ外側の範囲における外周部１２０下面とウェハ４０表面の距離を５ｍｍ以上２０ｍｍ以下としている。このため、液体ＬＷが外周部１２０の下面に接触する可能性が低減される。したがって、ウェハ４０上に液体ＬＷの一部が残留することが起こり難く、ウェハ４０を高速で移動することが可能となる。結果的に欠陥の抑制と高いスループットを両立した露光装置および露光プロセスを提供することができる。

以上のように、第１実施形態から第３実施形態では、外周部１２０の下面の少なくともの一部の範囲において、下面と基板の表面との距離が５ｍｍ以上となるように外周部１２０が形成されている。より具体的には、第１実施形態では、外周部１２０の下面の全範囲、第２実施形態では外周部１２０の下面の液体回収口１０３の外側から５ｍｍ乃至５０ｍｍの範囲において、下面と基板の表面との距離が５ｍｍ以上となるように外周部１２０が形成されている。また、第３実施形態では、外周部１２０の下面の基板走査方向により決まる特定の範囲において、下面と基板の表面との距離が５ｍｍ以上となるように外周部１２０が形成されている。以上の実施形態では、外周部１２０の下面の、少なくとも基板の移動に伴って液体が伸びだすと推定される部分において、前記下面と前記基板の表面との距離が５ｍｍ以上となるように外周部１２０が形成されることが重要である。そしてこのような構成により、露光処理時の欠陥の抑制と高いスループットを両立するという効果が得られるのである。

＜第４実施形態＞
以下、図５を参照して、第４実施形態によるノズルユニット１００を説明する。

図５は、第４実施形態によるノズルユニット１００を示す概略断面図である。ノズルユニット１００は、液体供給口１０１と第１の液体回収口１０３と第２の液体回収口１０５を備え、第２の液体回収口１０５外側の外周部１２０において鏡筒３２と接続されている。そして、第２の液体回収口１０５の外側５０ｍｍまでの範囲における外周部１２０下面とウェハ４０表面の距離が５ｍｍ以上２０ｍｍ以下となるように外周部１２０が構成されている。本実施形態によるノズルユニット１００は、第１の液体回収口１０３に加えて第２の液体回収口１０５を備えるため、液体回収口１０５の外側へ伸びだす液体ＬＷの量を抑えることが可能である。

図５は、ウェハ４０表面に接触角１２０度のトップコートを塗布し、ウェハ４０を高速で移動した際の液体ＬＷの様子を示した模式図である。伸びだす液体ＬＷの厚みは４．５ｍｍ程度であるが、液体ＬＷの伸びだす範囲における外周部１２０とウェハ４０の距離は５ｍｍ以上のため、液体ＬＷは外周部１２０に接触しない。よって、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。

第４実施形態のように、第２の液体回収口１０５の外側５ｍｍ乃至５０ｍｍの範囲における外周部１２０の下面とウェハ４０の表面の距離を５ｍｍ以上２０ｍｍ以下とすることにより、液体ＬＷが外周部１２０の下面に接触する可能性が低減される。したがって、ウェハ４０上に液体ＬＷの一部が残留することが起こり難く、ウェハ４０を高速で移動することが可能となり、結果的に欠陥の抑制と高いスループットを両立した露光装置および露光プロセスを提供することができる。

＜第５実施形態＞
以下、図６を参照して、第５実施形態によるノズルユニット１００を説明する。

図６は、第５実施形態によるノズルユニット１００を示す概略断面図である。ノズルユニット１００は、液体供給口１０１と液体回収口１０３を備え、液体回収口１０３の外側の外周部１２０において鏡筒３２と接続されている。液体回収口１０３の外側５ｍｍ乃至５０ｍｍの範囲における外周部１２０下面とウェハ４０表面の距離は５ｍｍ以上２０ｍｍ以下とした。

また、第５実施形態では、外周部１２０の下面に撥液面１２１が設けられている。第５実施形態では、撥液面１２１の材料としては、接触角が９０度以上、転落角が２０度以下の材料が用いられている。なお、本実施形態において、接触角及び転落角は次のように定義される。即ち、接触角とは、液体５μＬを滴下したときの基板と液滴の静的接触角である。また、転落角は、液体５０μＬを滴下し、基板を１度／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である。なお、静的接触角と転落角は独立した指標であり、静的接触角の大小と転落角の大小は関連しない。

撥液面１２１の具体的な材料としては、例えば、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）が好ましい。また、ＰＴＦＥとポリパーフルオロアルコキシエチレンとの共重合体（ＰＦＡ）、又はその誘導体であるフッ素系樹脂の層を施してもよい。ＰＦＡ材料は、一般的に、１００度程度の接触角と１０度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、接触角や転落角を改質する（改善する）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。

図６は、ウェハ４０表面に接触角１２０度のトップコートを塗布し、ウェハ４０を高速で移動した際の液体ＬＷの様子を示している。伸びだす液体ＬＷの厚みは４．５ｍｍ程度であるが、液体ＬＷの伸びだす範囲における外周部１２０とウェハ４０の距離は５ｍｍ以上のため、液体ＬＷは外周部１２０に接触しない。また、偶発的な要因等により外周部１２０の下面に液体ＬＷが接触した場合でも、撥液面１２１が設けられているために、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。

第５実施形態のように、液体回収口１０３の外側５ｍｍ乃至５０ｍｍの範囲における外周部１２０の下面とウェハ４０の表面の距離を５ｍｍ以上２０ｍｍ以下とすることにより、液体ＬＷが外周部１２０の下面に接触する可能性が低減される。更に、外周部１２０の下面に、液体ＬＷに関し接触角９０度以上、転落角２０度以下の撥液面１２１を設けることにより、液体ＬＷが外周部１２０の下面に接触した場合にも、液体ＬＷをスムーズに回収できる。したがって、ウェハ４０上に液体ＬＷの一部が残留することが起こり難く、ウェハ４０を高速で移動することが可能となり、結果的に欠陥の抑制と高いスループットを両立した露光装置および露光プロセスを提供することができる。

＜デバイス製造方法の説明＞
次に、図７及び図８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７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Ｓ１（回路設計）では、デバイスの回路設計を行う。ステップＳ２（レチクル製作）では、設計した回路に基づくパターンを形成したレチクル（原版又はマスクともいう）を製作する。ステップＳ３（ウェハ製造）では、シリコンなどの材料を用いてウェハ（基板ともいう）を製造する。ステップＳ４（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Ｓ５（組み立て）は、後工程と呼ばれ、ステップＳ４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Ｓ６（検査）では、ステップＳ５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Ｓ７）される。

図８は、ステップＳ４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Ｓ１１（酸化）では、ウェハの表面を酸化させる。ステップＳ１２（ＣＶＤ）では、ウェハの表面に絶縁膜を形成する。ステップＳ１３（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Ｓ１４（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Ｓ１５（レジスト処理）では、ウェハに感光剤を塗布する。ステップＳ１６（露光）では、上述の露光装置を用い、レチクルに形成されたパターンを介してウェハを露光する。ステップＳ１７（現像）では、露光したウェハを現像する。ステップＳ１８（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Ｓ１９（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。

実施形態による露光装置の構成を示す概略図である。 第１実施形態によるノズルユニット及びその周辺を表す概略断面図である。 第２実施形態によるノズルユニット及びその周辺を表す概略断面図である。 第３実施形態によるノズルユニット及びその周辺を表す概略断面図である。 第４実施形態によるノズルユニット及びその周辺を表す概略断面図である。 第５実施形態によるノズルユニット及びその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７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
３２ 鏡筒
４０ ウェハ
７０ 媒体供給部
９０ 媒体回収部
１００ ノズルユニット
１０１ 液体供給口
１０３ 液体回収口
１２０ 外周部

Claims (13)

1. 基板を保持するステージと、レチクルからの光を前記ステージに保持された該基板に投影する投影光学系とを有し、前記投影光学系の最終面と該基板との間隙に満たされた液体を介して該基板を露光する露光装置であって、
   該間隙に該液体を満たすためのノズルを含み、前記投影光学系の最終光学素子の周囲に配されたノズル部材を有し、
   前記ノズル部材は、前記ノズル部材における前記ノズルより外側の部分の下面が、少なくとも一部において、前記ステージの天板の表面から５ｍｍ以上の距離を有するように、構成されていることを特徴とする露光装置。
2. 前記ノズルは、液体を供給するための供給口と、液体を回収するための回収口とを含み、
   前記供給口と前記回収口とはそれぞれ環状に配され、且つ前記回収口が前記供給口の外側に配されている、ことを特徴とする請求項１に記載の露光装置。
3. 少なくとも前記回収口の外縁より外側に５ｍｍの位置から該外縁より外側に５０ｍｍの位置までの範囲において、該下面と該天板の表面との距離が５ｍｍ以上である、ことを特徴とする請求項２に記載の露光装置。
4. 前記回収口は円環状に配され、前記回収口の外縁が形成する曲線の、該曲線の接線と前記基板の移動方向とがなす角度のうち大きいほうが１２０度以下である部分を、該移動方向に移動させた場合の該部分の軌跡と該下面とが重なり合う部分において、前記下面と該天板の表面との距離が５ｍｍ以上である、ことを特徴とする請求項２に記載の露光装置。
5. 前記供給口と前記回収口との間に、液体を回収するための別の回収口を有する、ことを特徴とする請求項２乃至４のいずれか１項に記載の露光装置。
6. 前記ノズル部材は、少なくとも該一部において、該液体に関し、静的接触角が９０度以上で且つ転落角が２０度以下であるように、構成されている、ことを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の露光装置。
7. 該距離が２０ｍｍ以下である、ことを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の露光装置。
8. 基板を保持するステージと、レチクルからの光を前記ステージに保持された該基板に投影する投影光学系とを有し、前記投影光学系の最終面と該基板との間隙に満たされた液体を介して該基板を露光する露光装置であって、
   該間隙に該液体を満たすためのノズルを含み、前記投影光学系の最終光学素子の周囲に配されたノズル部材を有し、
   前記ノズル部材は、前記ノズル部材における前記ノズルより外側の部分の下面が、少なくとも一部において、該液体に関し、静的接触角が９０度以上で且つ転落角が２０度以下であるように、構成されている、
   ことを特徴とする露光装置。
9. 基板を保持するステージと、レチクルからの光を前記ステージに保持された該基板に投影する投影光学系とを有し、前記投影光学系の最終面と該基板との間隙に満たされた液体を介して該基板を露光する露光装置であって、
   該間隙に該液体を満たすためのノズルを含み、前記投影光学系の最終光学素子の周囲に配されたノズル部材を有し、
   前記ノズル部材は、前記ノズル部材における前記ノズルより外側の部分の下面が、少なくとも一部において、前記ノズルの部分の下面より、前記ステージの天板の表面から大きな距離を有するように、構成されている、
   ことを特徴とする露光装置。
10. 前記ノズルは、液体を供給するための供給口と、液体を回収するための回収口とを含み、
    前記供給口と前記回収口とはそれぞれ環状に配され、且つ前記回収口が前記供給口の外側に配されている、ことを特徴とする請求項８又は請求項９に記載の露光装置。
11. 少なくとも該一部において、該下面と該天板の表面との距離が５ｍｍ以上である、ことを特徴とする請求項８乃至１０のいずれか１項に記載の露光装置。
12. 前記供給口と前記回収口との間に、液体を回収するための別の回収口を有する、ことを特徴とする請求項１０に記載の露光装置。
13. 請求項１乃至１２のいずれか１項に記載の露光装置を用いて基板を露光するステップと、
    該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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