JP2008300774A - 露光装置の管理方法、露光装置、及びデバイス製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】液浸露光装置を良好に管理できる管理方法を提供する。
【解決手段】管理方法は、光学部材と基板との間の露光光の光路を液体で満たした状態で、露光光で基板を露光する露光装置を管理する。管理方法は、露光光の光路を気体空間にするために露光光の光路からの液体除去動作の開始を指令する第１信号が出力された第１時点より前の所定期間における露光装置の状態を解析することを含む。
【選択図】図１

Description

本発明は、露光装置の管理方法、露光装置、及びデバイス製造方法に関する。

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、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

液浸露光装置を管理するために、例えば装置の状態の解析処理、ダウンタイムの計測処理等を実行する場合、管理を良好に実行するために、上述の処理を効率良く実行できる技術の案出が望まれる。

本発明は、液浸露光装置を良好に管理できる管理方法を提供することを目的とする。また本発明は、装置の状態の解析処理、タウンタイムの計測処理等を効率良く実行できる露光装置、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。

本発明の第１の態様に従えば、光学部材と基板との間の露光光の光路を液体で満たした状態で、露光光で基板を露光する露光装置の管理方法であって、露光光の光路を気体空間にするために露光光の光路からの液体除去動作の開始を指令する第１信号が出力された第１時点より前の所定期間における露光装置の状態を解析することを含む管理方法が提供される。

本発明の第２の態様に従えば、光学部材と基板との間の露光光の光路を液体で満たした状態で、露光光で基板を露光する露光装置の管理方法であって、露光光の光路を気体空間にするために露光光の光路からの液体除去動作の開始を指令する第１信号が出力された第１時点と、第１時点の後、露光光の光路を液体で満たすために露光光の光路への液体供給動作の開始を指令する第２信号が出力された第２時点とに基づいて、露光不可能時間を導出することを含む管理方法が提供される。

本発明の第３の態様に従えば、光学部材と基板との間の露光光の光路を液体で満たした状態で、露光光で基板を露光する露光装置であって、露光光の光路を気体空間にするために露光光の光路からの液体除去動作の開始を指令する第１信号を出力する第１出力装置と、第１信号が出力された第１時点より前の所定期間における装置状態を解析する解析装置と、を備えた露光装置が提供される。

本発明の第４の態様に従えば、光学部材と基板との間の露光光の光路を液体で満たした状態で、露光光で基板を露光する露光装置であって、露光光の光路を気体空間にするために露光光の光路からの液体除去動作の開始を指令する第１信号を出力する第１出力装置と、第１信号が出力された第１時点の後、露光光の光路を液体で満たすために露光光の光路への液体供給動作の開始を指令する第２信号を出力する第２出力装置と、第１時点と、第２信号が出力された第２時点とに基づいて、露光不可能時間を導出する解析装置と、を備えた露光装置が提供される。

本発明の第５の態様に従えば、上記態様の露光装置を用いて基板を露光することと、露光された基板を現像することと、を含むデバイス製造方法が提供される。

本発明によれば、液浸露光装置を良好に管理でき、デバイスを効率良く製造できる。

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。なお、以下の説明においては、ＸＹＺ直交座標系を設定し、このＸＹＺ直交座標系を参照しつつ各部材の位置関係について説明する。そして、水平面内の所定方向をＸ軸方向、水平面内においてＸ軸方向と直交する方向をＹ軸方向、Ｘ軸方向及びＹ軸方向のそれぞれと直交する方向（すなわち鉛直方向）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。

図１は、本実施形態に係る露光装置ＥＸの一例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１と、基板Ｐを保持して移動可能な基板ステージ２と、マスクステージ１を移動可能な第１駆動システム３と、基板ステージ２を移動可能な第２駆動システム４と、マスクステージ１及び基板ステージ２の位置情報を計測するレーザ干渉計５Ａ、５Ｂを含む干渉計システム５と、マスクＭを露光光ＥＬで照明する照明系ＩＬと、露光光ＥＬで照明されたマスクＭのパターンの像を基板Ｐに投影する投影光学系ＰＬと、少なくとも露光光ＥＬが通過する空間６Ｓの環境を調整するチャンバユニット６と、露光装置ＥＸ全体の動作を制御するコントローラ７とを備えている。

なお、基板Ｐは、デバイスを製造するための基板であって、例えば半導体ウエハ等の基材に感光膜が形成されたものを含む。マスクＭは、基板Ｐに投影されるデバイスパターンが形成されたレチクルを含む。

本実施形態において、コントローラ７には、メインコントローラ８が接続されている。メインコントローラ８は、作業者がアクセス可能な位置に設けられている。作業者は、メインコントローラ８に対して指令信号を入力可能である。コントローラ７は、メインコントローラ８に対して指令信号を出力可能である。また、メインコントローラ８は、コントローラ７に対して指令信号を出力可能である。

本実施形態の露光装置ＥＸは、投影光学系ＰＬの複数の光学素子のうち、投影光学系ＰＬの像面に最も近い終端光学素子９と、その終端光学素子９と対向する基板Ｐとの間の露光光ＥＬの光路を液体ＬＱで満たした状態で、露光光ＥＬで基板Ｐを露光する液浸露光装置である。露光装置ＥＸは、終端光学素子９と基板Ｐとの間の露光光ＥＬの光路を液体ＬＱで満たすように液浸空間ＬＳを形成する液浸部材１０を備えており、終端光学素子９と基板Ｐとの間の露光光ＥＬの光路は、液浸部材１０で形成される液浸空間ＬＳの液体ＬＱで満たされる。なお、液浸空間ＬＳは、液体ＬＱで満たされた空間である。本実施形態においては、液体ＬＱとして、水（純水）を用いる。

また、液浸部材１０は、終端光学素子９及び液浸部材１０と、終端光学素子９及び液浸部材１０と対向する位置に移動可能な物体との間に液浸空間ＬＳを形成可能である。液浸部材１０は、終端光学素子９の近傍に配置されており、終端光学素子９と対向する位置に移動可能な物体は、液浸部材１０と対向する位置に移動可能である。本実施形態において、終端光学素子９及び液浸部材１０と対向する位置に移動可能な物体は、基板ステージ２及び基板ステージ２に保持された基板Ｐの少なくとも一方を含む。

照明系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。照明系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）、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）等が用いられる。本実施形態においては、露光光ＥＬとして、紫外光（真空紫外光）であるＡｒＦエキシマレーザ光が用いられる。

マスクステージ１は、第１駆動システム３により、マスクＭを保持した状態で、Ｘ軸、Ｙ軸、及びθＺ方向の３つの方向に移動可能である。第１駆動システム３は、例えば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１（マスクＭ）のＸ軸、Ｙ軸、及びθＺ方向の位置情報は、干渉計システム５のレーザ干渉計５Ａによって計測される。レーザ干渉計５Ａは、マスクステージ１に設けられた計測ミラー１Ｒを用いてマスクステージ１の位置情報を計測する。コントローラ７は、レーザ干渉計５Ａの計測結果に基づいて、第１駆動システム５を用いてマスクステージ１（マスクＭ）の移動を制御する。

投影光学系ＰＬは、マスクＭのパターンの像を所定の投影倍率で基板Ｐに投影する。投影光学系ＰＬの複数の光学素子は、鏡筒に保持されている。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、又は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。本実施形態においては、投影光学系ＰＬの光軸ＡＸはＺ軸と平行である。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２は、第２駆動システム４により、基板Ｐを保持した状態で、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸、θＸ、θＹ、及びθＺ方向の６つの方向に移動可能である。第２駆動システム４は、例えばリニアモータ等のアクチュエータを含む。基板ステージ２は、ＸＹ平面とほぼ平行な定盤１１のガイド面１２に沿って移動可能である。基板ステージ２は、基板Ｐを保持する基板ホルダ２Ｈと、基板ホルダ２Ｈの周囲に配置される上面２Ｆとを有する。基板ホルダ２Ｈは、基板Ｐの表面とＸＹ平面とがほぼ平行となるように、基板Ｐを保持する。本実施形態においては、基板ホルダ２Ｈの周囲に配置される基板ステージ２の上面２Ｆと基板ホルダ２Ｈに保持された基板Ｐの表面とは、ほぼ同一平面内に配置される（面一である）。基板ステージ２（基板Ｐ）のＸ軸、Ｙ軸、及びθＺ方向の位置情報は、干渉計システム５のレーザ干渉計５Ｂによって計測される。レーザ干渉計５Ｂは、基板ステージ２に設けられた計測ミラー２Ｒを用いて基板ステージ２の位置情報を計測する。また、基板ステージ２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、フォーカス・レベリング検出システム（不図示）によって検出される。コントローラ７は、レーザ干渉計５Ｂの計測結果及びフォーカス・レベリング検出システムの検出結果に基づいて、第２駆動システム４を用いて基板ステージ２（基板Ｐ）の移動を制御する。

チャンバユニット６は、少なくとも露光光ＥＬが通過する空間６Ｓを形成し、その空間６Ｓの環境（温度、湿度、クリーン度等）を調整する。図１に示すように、本実施形態においては、チャンバユニット６によって形成される空間６Ｓに、照明系ＩＬの少なくとも一部、マスクステージ１、投影光学系ＰＬ、及び基板ステージ２のそれぞれが配置される。

次に、図２を参照しながら、液浸部材１０について説明する。図２は、液浸部材１０の近傍を示す断面図である。液浸部材１０は、液体ＬＱを供給するための供給口１３と、液体ＬＱを回収するための回収口１４とを備えている。供給口１３は、流路１５を介して、液体供給装置１６と接続されている。液体供給装置１６は、清浄で温度調整された液体ＬＱを送出可能である。液体供給装置１６から送出された液体ＬＱは、流路１５を介して、供給口１３に供給される。供給口１３は、液体供給装置１６からの液体ＬＱを露光光ＥＬの光路に供給する。回収口１４は、流路１７を介して、液体回収装置１８と接続されている。液体回収装置１８は、真空システムを含み、液体ＬＱを吸引して回収可能である。液体回収装置１８が作動することによって、基板Ｐ（基板ステージ２）上の液体ＬＱが回収口１４より回収される。回収口１４より回収された液体ＬＱは、流路１７を介して、液体回収装置１８に回収される。

液浸部材１０は、環状の部材であって、露光光ＥＬの光路（終端光学素子９）の周囲に配置されている。終端光学素子９は、投影光学系ＰＬの像面に向けて露光光ＥＬを射出する下面（射出面）９Ｔを有しており、基板Ｐ（基板ステージ２）は、終端光学素子９の下面９Ｔと対向する位置に移動可能である。また、液浸部材１０は、基板Ｐ（基板ステージ２）と対向する下面１０Ｔを有する。回収口１４は、液浸部材１０の下面１０Ｔの少なくとも一部に配置されている。液浸空間ＬＳは、終端光学素子９の下面９Ｔ及び液浸部材１０の下面１０Ｔと、終端光学素子９の下面９Ｔ及び液浸部材１０の下面１０Ｔと対向する位置に配置された基板Ｐ（基板ステージ２）との間に形成される。

図１に示すように、本実施形態においては、チャンバユニット６が、コントローラ７、液体供給装置１６、及び液体回収装置１８のそれぞれを含む。液体供給装置１６及び液体回収装置１８の動作は、コントローラ７に制御される。コントローラ７は、供給口１３を用いる液体供給動作と並行して回収口１４を用いる液体回収動作を実行して、終端光学素子９及び液浸部材１０と基板Ｐとの間に液浸空間ＬＳを形成する。

本実施形態においては、終端光学素子９の下面９Ｔ及び液浸部材１０の下面１０Ｔと対向する位置に配置された基板Ｐ（基板ステージ２）の表面の一部の領域（局所的な領域）が液体ＬＱで覆われるように液浸空間ＬＳが形成され、その基板Ｐの表面９Ｔと液浸部材１０の下面１０Ｔとの間に液体ＬＱの界面(メニスカス、エッジ)が形成される。基板Ｐの露光時には、投影光学系ＰＬの投影領域を含む基板Ｐ上の一部の領域が液体ＬＱで覆われるように液浸空間ＬＳが形成される。すなわち、本実施形態の露光装置ＥＸは、局所液浸方式を採用する。

次に、上述した構成を有する露光装置ＥＸの動作の一例について説明する。基板ステージ２に保持されている基板Ｐを露光するために、コントローラ７は、終端光学素子９及び液浸部材１０と基板Ｐとの間に液浸空間ＬＳを形成した状態で、照明系ＩＬを用いてマスクＭを露光光ＥＬで照明する。マスクＭに照射された露光光ＥＬは、投影光学系ＰＬ及び液体ＬＱを介して基板Ｐに照射される。これにより、基板Ｐは露光光ＥＬで露光され、マスクＭのパターンの像が投影光学系ＰＬ及び液体ＬＱを介して基板Ｐに投影される。

本実施形態の露光装置ＥＸは、マスクＭと基板Ｐとを所定の走査方向に同期移動しつつ、マスクＭのパターンの像を基板Ｐに投影する走査型露光装置である。本実施形態においては、基板Ｐの走査方向（同期移動方向）をＹ軸方向とし、マスクＭの走査方向（同期移動方向）もＹ軸方向とする。コントローラ７は、基板Ｐを投影光学系ＰＬの投影領域に対してＹ軸方向に移動するとともに、その基板ＰのＹ軸方向への移動と同期して、照明光学系ＩＬの照明領域に対してマスクＭをＹ軸方向に移動しつつ、投影光学系ＰＬと液体ＬＱとを介して基板Ｐに露光光ＥＬを照射する。基板Ｐを露光するとき、コントローラ７は、マスクステージ１の移動を制御するために、干渉計システム５のレーザ干渉計５Ａを用いてマスクステージ１の位置を計測するとともに、基板ステージ２の移動を制御するために、干渉計システム５のレーザ干渉計５Ｂを用いて基板ステージ２の位置を計測する。

少なくとも基板Ｐの液浸露光中、干渉計システム８の計測信号はコントローラ７に常時出力されており、コントローラ７は干渉計システム８の計測信号をモニタしている。また、基板ステージ２を移動するための第２駆動システム４の制御信号（指令信号）はコントローラ７に常時出力されており、コントローラ７は第２駆動システム４の制御信号をモニタしている。

例えば基板Ｐの液浸露光中において、露光装置ＥＸの異常が発生する可能性がある。本実施形態において、露光装置ＥＸの異常は、液浸空間ＬＳを形成することが困難な状況を引き起こす異常を含む。例えば、露光装置ＥＸの異常は、基板ステージ２の制御異常を含む。基板ステージ２の制御異常は、レーザ干渉計８Ｂの計測エラーを含む。

例えば、基板ステージ２の移動（位置）の制御が不可能になる状況が発生する可能性がある。例えば、第２駆動システム４の作動、第２駆動システム４から出力される制御信号等が異常となり、基板ステージ２の移動（位置）の制御が不可能になる状況が発生する可能性がある。また、例えば干渉計システム５のレーザ干渉計５Ｂの作動、レーザ干渉計５Ｂから出力される計測信号等が異常となり、レーザ干渉計８Ｂの計測エラーが発生する可能性がある。レーザ干渉計５Ｂの計測エラーが発生すると、レーザ干渉計５Ｂの計測結果に基づく基板ステージ２の移動（位置）の制御を良好に実行できなくなり、基板ステージ２の制御異常となる。

このように、レーザ干渉計８Ｂの計測エラーを含む基板ステージ２の制御異常が発生すると、終端光学素子９の下面９Ｔ及び液浸部材１０の下面１０Ｔと対向する位置に基板ステージ２を配置できなくなる可能性があり、その結果、終端光学素子９の下面９Ｔ及び液浸部材１０の下面１０Ｔと、基板Ｐ及び基板ステージ２との間に液浸空間ＬＳを形成することが困難となる可能性が高くなる。

本実施形態においては、少なくとも基板Ｐの液浸露光中、レーザ干渉計８Ｂの計測信号がコントローラ７に常時出力されており、レーザ干渉計８Ｂの計測エラー等の異常が発生した場合、レーザ干渉計８Ｂは、異常信号をコントローラ７に出力する。また、少なくとも基板Ｐの液浸露光中、基板ステージ２を移動するための第２駆動システム４の制御信号がコントローラ７に常時出力されており、第２駆動システム４から出力される制御信号が異常となった場合、第２駆動システム４は、異常信号をコントローラ７に出力する。すなわち、本実施形態においては、露光装置ＥＸの異常が発生したときに、発生した異常に応じた異常信号がコントローラ７に出力される。

なお、本実施形態においては、レーザ干渉計８Ｂ、第２駆動システム４のみならず、露光装置ＥＸの各種機器が異常となった場合、それら各種機器それぞれは、異常信号をコントローラ７に出力する。

次に、露光装置ＥＸの異常が発生したときの露光装置ＥＸの動作の一例について、図３のフローチャート、及び図４のタイミングチャートを参照して説明する。

上述のように、基板ステージ２の制御異常等、液浸空間ＬＳを形成することが困難となるような、露光装置ＥＸの異常が発生したとき（ステップＳＰ１）、異常信号がコントローラ７に出力される。コントローラ７は、露光装置ＥＸの異常が発生したときに、露光光ＥＬの光路を気体空間にするために露光光ＥＬの光路からの液体ＬＱの除去動作の開始を指令する第１信号Ｓ１を出力する（ステップＳＰ２）。本実施形態においては、コントローラ７は、第１信号Ｓ１を、液体供給装置１６及び液体回収装置１８に出力するとともに、メインコントローラ８に出力する。

メインコントローラ８は、タイマーを含み、第１信号Ｓ１が出力された第１時点Ｔ１からの経過時間Ｔの計測を開始する（ステップＳＰ３）。

コントローラ７から出力される第１信号Ｓ１は、液体ＬＱの供給動作の停止の指令を含む。コントローラ７から出力された第１信号Ｓ１に基づいて、液体供給装置１６は、液体ＬＱの供給動作を停止する。また、コントローラ７から出力される第１信号Ｓ１は、液体ＬＱの回収動作の継続（実行）の指令を含む。コントローラ７から出力された第１信号Ｓ１に基づいて、液体回収装置１８は、液体ＬＱの回収動作を継続（実行）する。すなわち、コントローラ７から出力された第１信号Ｓ１に基づいて、回収口１４を用いる液体回収動作が実行されている状態で、供給口１３を用いる液体供給動作が停止される。これにより、露光光ＥＬの光路から液体ＬＱが除去され、露光光ＥＬの光路が気体空間となる。すなわち、第１信号Ｓ１に基づいて、露光光ＥＬの光路を非液浸状態にするための処理が実行され、露光光ＥＬの光路は、非液浸状態となる。

第１信号Ｓ１がコントローラ７からメインコントローラ８に出力され、露光光ＥＬの光路が非液浸状態となった後、例えば第２駆動システム４をリセットする処理、干渉計システム５をリセットする処理等、所定の処理（復旧作業）が実行される（ステップＳＰ４）。なお、復旧作業中においても、メインコントローラ８は、第１時点Ｔ１からの経過時間Ｔを計測している。なお、復旧作業時に、露光装置ＥＸの各種メンテナンス処理等を実行することができる。

復旧作業が終了すると、例えば作業者によって、基板Ｐの液浸露光を開始（再開）するための指令信号がメインコントローラ８に入力される。メインコントローラ８は、基板Ｐの液浸露光を開始（再開）するために、露光光ＥＬの光路を液体ＬＱで満たすために露光光ＥＬの光路への液体供給動作の開始を指令する第２信号Ｓ２を出力する（ステップＳＰ５）。メインコントローラ８は、コントローラ７に、第２信号Ｓ２を出力する。

メインコントローラ８は、コントローラ７が第１信号Ｓ１を出力した第１時点Ｔ１から、第２信号Ｓ２を出力した第２時点Ｔ２になるまでの時間ＴＮを導出する（ステップＳＰ６）。

また、メインコントローラ８から出力された第２信号Ｓ２に基づいて、コントローラ７は、液体供給装置１６に、液体供給動作の開始（再開）を指令する。コントローラ７は、液体供給装置１６を用いる液体供給動作と並行して、液体回収装置１８を用いる液体回収動作を実行して、露光光ＥＬの光路を液体ＬＱで満たすように液浸空間ＬＳを形成する。これにより、露光光ＥＬの光路が液浸状態となり、基板Ｐの液浸露光を実行可能な状態となる。すなわち、第２信号Ｓ２に基づいて、露光光ＥＬの光路を液浸状態にするための処理が実行され、露光光ＥＬの光路は、液浸状態となる。

図４に示すように、第１時点Ｔ１と第２時点Ｔ２との間においては、露光光ＥＬの光路は非液浸状態であり、時間ＴＮは、露光光ＥＬの光路が非液浸状態である時間と等価である。第１時点Ｔ１と第２時点Ｔ２との間においては、露光装置ＥＸは、基板Ｐを液浸露光することができず、第１時点Ｔ１と第２時点Ｔ２との間の時間ＴＮは、露光不可能時間（ダウンタイム）である。このように、メインコントローラ８は、第１信号Ｓ１が出力された第１時点Ｔ１と、第２信号Ｓ２が出力された第２時点Ｔ２とに基づいて、露光不可能時間ＴＮを導出することができる。

また、本実施形態においては、第１信号Ｓ１が出力された第１時点Ｔ１より前の所定期間ＴＳにおける露光装置ＥＸの状態が解析される（ステップＳＰ７）。本実施形態において、所定期間ＴＳは、第１時点Ｔ１を含む期間である。露光装置ＥＸの状態の解析は、例えばメインコントローラ８によって実行される。

例えば、所定期間ＴＳにおいて、装置の異常（エラー）の解析が実行される。例えば、第１信号Ｓ１が出力されたとき、その第１信号Ｓ１が出力される直前において、上述したような基板ステージ２の制御異常等、液浸空間ＬＳを形成することが困難となる重度の異常が発生したと考えられる。第１時点Ｔ１を含む第１時点Ｔ１直前の所定期間ＴＳにおける露光装置ＥＸの状態を重点的に解析することによって、液浸空間ＬＳを形成することが困難となる重度の異常を効率良く解析でき、例えば、その異常の種類、原因等を効率良く特定したり、推定したりすることができる。

本実施形態においては、第２駆動システム４からの異常信号、レーザ干渉計５Ｂからの異常信号のみならず、各種機器それぞれからの異常信号がコントローラ７に常時出力される。これら異常信号は、露光処理に及ぼす影響が小さい軽度の異常に基づく異常信号、液浸空間ＬＳを形成することが困難となる重度の異常に基づく異常信号等、様々なレベルの異常信号を含む。液浸空間ＬＳを形成することが困難な重度の異常の種類、原因等を特定、又は推定するために、コントローラ７に出力される全ての異常信号を解析することは、時間がかかり、効率が低い。本実施形態においては、液浸空間ＬＳを形成することが困難な重度の異常の種類、原因等を特定、又は推定するために、第１信号Ｓ１が出力された第１時点Ｔ１の直前の所定期間ＴＳにおける露光装置ＥＸの状態を解析することによって、異常の種類、原因等の特定、又は推定を効率良く実行できる。

以上説明したように、本実施形態によれば、第１信号Ｓ１が出力された第１時点Ｔ１より前の所定期間ＴＳにおける露光装置ＥＸの状態を解析することによって、液浸露光が不可能となる重度の異常を効率良く解析し、例えばその異常の種類、原因等を特定したり、推定したりすることができる。異常の解析を効率良く実行することによって、露光装置ＥＸを良好に管理できる。また、露光装置ＥＸの性能の評価を実行でき、例えば露光装置ＥＸの稼動率を向上できるような、装置の運用の改善等を実行することができる。

また、本実施形態によれば、第１時点Ｔ１と第２時点Ｔ２とに基づいて、露光不可能時間ＴＮを効率良く求めることができる。これにより、露光装置ＥＸを良好に管理できる。本実施形態の露光装置ＥＸは、液浸露光装置であり、露光光ＥＬの光路が非液浸状態な時間は、露光不可能時間ＴＮである。本実施形態においては、液体ＬＱの除去動作の開始を指令する第１信号Ｓ１が出力された第１時点Ｔ１と、液体ＬＱの供給動作の開始の開始を指令する第２信号Ｓ２が出力された第２時点Ｔ２とに基づいて、露光光ＥＬの光路が非液浸状態な時間、すなわち液浸露光装置ＥＸが露光不可能時間（ダウンタイム）ＴＮを効率良く導出することができる。

また、露光不可能時間ＴＮを求めることによって、露光装置ＥＸが使用可能な時間ＴＡを求めることができ、露光装置ＥＸの性能を評価できる。そして、その性能に応じた露光装置ＥＸの運用の改善等を行うことにより、露光装置ＥＸの稼動率の低下を抑制することができる。露光光ＥＬの光路が液浸状態な時間を増やすことによって、露光装置ＥＸが使用可能な時間ＴＡを増やすことができる。

また、露光装置ＥＸが使用可能な時間ＴＡと、実際に基板Ｐの露光処理が実行されている時間とに基づいて、露光装置ＥＸが実質的に稼動していない時間（液浸状態であるが、基板Ｐの露光処理が実行されていない時間）を求めることができる。また、この求めた時間に基づいて、実際に基板Ｐの露光処理が実行される時間が増えるように、露光装置ＥＸの運用の改善等を実行することができる。

なお、本実施形態においては、液浸空間ＬＳを形成することが困難な状況を引き起こす露光装置ＥＸの異常（重度な異常）が、基板ステージ２の制御異常である場合を例にして説明したが、露光装置ＥＸの異常としては、例えば液体供給装置１６の制御異常も挙げられる。例えば、液体供給装置１６の制御が不可能となり、大量の液体ＬＱが供給されると、所望の液浸空間ＬＳを形成することが困難となり、例えば液体ＬＱが漏出する等の不具合が発生する可能性がある。液体供給装置１６の異常が発生したとき、コントローラ７が、液体供給装置１６の供給動作を強制的に終了し、第１信号Ｓ１を出力することによって、液体ＬＱの漏出等を抑制できるとともに、その後の異常の解析を効率良く実行することができる。

なお、本実施形態においては、コントローラ７とメインコントローラ８との間で信号の送信及び受信が行われているが、コントローラ７とメインコントローラ８とが一体でもよい。

なお、上述の各実施形態において、投影光学系ＰＬは、終端光学素子９の射出側（像面側）の光路空間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、終端光学素子９の入射側（物体面側）の光路空間も液体ＬＱで満たす投影光学系を採用することもできる。

なお、上述の実施形態の液体ＬＱは水であるが、水以外の液体であってもよい。液体ＬＱとしては、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、あるいは基板の表面を形成する感光材（フォトレジスト）の膜に対して安定なものが好ましい。例えば、液体ＬＱとして、ハイドロフロロエーテル（ＨＦＥ）、過フッ化ポリエーテル（ＰＦＰＥ）、フォンブリンオイル、セダー油等を用いることも可能である。また、液体ＬＱとして、屈折率が１．６〜１．８程度のものを使用してもよい。更に、石英及び蛍石よりも屈折率が高い（例えば１．６以上）材料で、液体ＬＱと接触する投影光学系ＰＬの光学素子（終端光学素子など）を形成してもよい。また、液体ＬＱとして、種々の流体、例えば、超臨界流体を用いることも可能である。

また、例えば露光光ＥＬがＦ_２レーザ光である場合、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もの、例えば、過フッ化ポリエーテル（ＰＦＰＥ）、フッ素系オイル等のフッ素系流体を用いることができる。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。

なお、上述の各実施形態の基板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、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。

さらに、ステップ・アンド・リピート方式の露光において、第１パターンと基板Ｐとをほぼ静止した状態で、投影光学系を用いて第１パターンの縮小像を基板Ｐ上に転写した後、第２パターンと基板Ｐとをほぼ静止した状態で、投影光学系を用いて第２パターンの縮小像を第１パターンと部分的に重ねて基板Ｐ上に一括露光してもよい（スティッチ方式の一括露光装置）。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、例えば特表２００４−５１９８５０号公報（対応米国特許第６，６１１，３１６号）に開示されているように、２つのマスクのパターンを、投影光学系を介して基板上で合成し、１回の走査露光によって基板上の１つのショット領域をほぼ同時に二重露光する露光装置などにも本発明を適用することができる。また、プロキシミティ方式の露光装置、ミラープロジェクション・アライナーなどにも本発明を適用することができる。

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、米国特許６，３４１，００７号、米国特許６，４００，４４１号、米国特許６，５４９，２６９号、及び米国特許６，５９０,６３４号、米国特許６，２０８，４０７号、米国特許６，２６２，７９６号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、例えば特開平１１−１３５４００号公報（対応国際公開第１９９９／２３６９２号パンフレット）、米国特許第６，８９７，９６３号等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及び／又は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。また、複数の基板ステージと計測ステージとを備えた露光装置にも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）、マイクロマシン、ＭＥＭＳ、ＤＮＡチップ、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、上述の各実施形態においては、レーザ干渉計５Ａ、５Ｂを含む干渉計システム５を用いてマスクステージ１及び基板ステージ２の各位置情報を計測するものとしたが、これに限らず、例えば各ステージ１、２に設けられるスケール（回折格子）を検出するエンコーダシステムを用いてもよい。この場合、干渉計システムとエンコーダシステムとの両方を備えるハイブリッドシステムとし、干渉計システムの計測結果を用いてエンコーダシステムの計測結果の較正（キャリブレーション）を行うことが好ましい。また、干渉計システムとエンコーダシステムとを切り換えて用いる、あるいはその両方を用いて、ステージの位置制御を行うようにしてもよい。

また、上述の各実施形態では、露光光ＥＬとしてＡｒＦエキシマレーザ光を発生する光源装置として、ＡｒＦエキシマレーザを用いてもよいが、例えば、国際公開第１９９９／４６８３５号パンフレット（対応米国特許７,０２３,６１０号）に開示されているように、ＤＦＢ半導体レーザ又はファイバーレーザなどの固体レーザ光源、ファイバーアンプなどを有する光増幅部、及び波長変換部などを含み、波長１９３ｎｍのパルス光を出力する高調波発生装置を用いてもよい。さらに、上記実施形態では、前述の各照明領域と、投影領域がそれぞれ矩形状であるものとしたが、他の形状、例えば円弧状などでもよい。

なお、上述の各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可変成形マスク（電子マスク、アクティブマスク、あるいはイメージジェネレータとも呼ばれる）を用いてもよい。可変成形マスクは、例えば非発光型画像表示素子（空間光変調器）の一種であるＤＭＤ（Digital Micro-mirror Device）等を含む。また、可変成形マスクとしては、ＤＭＤに限られるものでなく、ＤＭＤに代えて、以下に説明する非発光型画像表示素子を用いても良い。ここで、非発光型画像表示素子は、所定方向へ進行する光の振幅（強度）、位相あるいは偏光の状態を空間的に変調する素子であり、透過型空間光変調器としては、透過型液晶表示素子（ＬＣＤ：Liquid Crystal Display）以外に、エレクトロクロミックディスプレイ（ＥＣＤ）等が例として挙げられる。また、反射型空間光変調器としては、上述のＤＭＤの他に、反射ミラーアレイ、反射型液晶表示素子、電気泳動ディスプレイ（ＥＰＤ：Electro Phonetic Display）、電子ペーパー（または電子インク）、光回折型ライトバルブ（Grating Light Valve）等が例として挙げられる。

また、非発光型画像表示素子を備える可変成形マスクに代えて、自発光型画像表示素子を含むパターン形成装置を備えるようにしても良い。この場合、照明系は不要となる。ここで自発光型画像表示素子としては、例えば、ＣＲＴ（Cathode Ray Tube）、無機ＥＬディスプレイ、有機ＥＬディスプレイ（ＯＬＥＤ：Organic Light Emitting Diode）、ＬＥＤディスプレイ、ＬＤディスプレイ、電界放出ディスプレイ（ＦＥＤ：Field Emission Display）、プラズマディスプレイ（ＰＤＰ：Plasma Display Panel）等が挙げられる。また、パターン形成装置が備える自発光型画像表示素子として、複数の発光点を有する固体光源チップ、チップを複数個アレイ状に配列した固体光源チップアレイ、または複数の発光点を１枚の基板に作り込んだタイプのもの等を用い、該固体光源チップを電気的に制御してパターンを形成しても良い。なお、固体光源素子は、無機、有機を問わない。

上述の各実施形態においては、投影光学系ＰＬを備えた露光装置を例に挙げて説明してきたが、投影光学系ＰＬを用いない露光装置及び露光方法に本発明を適用することができる。このように投影光学系ＰＬを用いない場合であっても、露光光はレンズ等の光学部材を介して基板に照射され、そのような光学部材と基板との間の所定空間に液浸空間が形成される。

また、例えば国際公開第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。

なお、上述の各実施形態の要件は、適宜組み合わせることができる。また、法令で許容される限りにおいて、上述の各実施形態及び変形例で引用した露光装置などに関する全ての公開公報及び米国特許の開示を援用して本文の記載の一部とする。

以上のように、本願実施形態の露光装置ＥＸは、本願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５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、上述の実施形態に従って、マスクのパターンを用いて露光光で基板を露光すること、及び露光された基板を現像することを含む基板処理（露光処理）を含む基板処理ステップ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、パッケージ工程などの加工プロセスを含む）２０５、検査ステップ２０６等を経て製造される。

本実施形態に係る露光装置の一例を示す概略構成図である。 本実施形態に係る液浸部材の一例を説明するための図である。 本実施形態に係る露光装置の動作の一例を説明するためのフローチャートである。 本実施形態に係る露光装置の動作の一例を説明するためのタイミングチャートである。 マイクロデバイスの製造工程の一例を示すフローチャート図である。

符号の説明

２…基板ステージ、５…干渉計システム、６…チャンバユニット、７…コントローラ、８…メインコントローラ、９…終端光学素子、ＥＬ…露光光、ＥＸ…露光装置、ＩＬ…照明系、ＬＱ…液体、ＬＳ…液浸空間、Ｐ…基板、ＰＬ…投影光学系

Claims (15)

1. 光学部材と基板との間の露光光の光路を液体で満たした状態で、前記露光光で前記基板を露光する露光装置の管理方法であって、
   前記露光光の光路を気体空間にするために前記露光光の光路からの液体除去動作の開始を指令する第１信号が出力された第１時点より前の所定期間における前記露光装置の状態を解析することを含む管理方法。
2. 前記第１信号は、前記液体の供給動作の停止の指令を含む請求項１記載の管理方法。
3. 前記所定期間は、前記第１時点を含む請求項１又は２記載の管理方法。
4. 前記露光装置の異常が発生したときに、前記第１信号が出力される請求項１〜３のいずれか一項記載の管理方法。
5. 前記異常は、前記光学部材と対向する位置に移動可能な物体の制御異常を含む請求項４記載の管理方法。
6. 前記露光装置は、前記物体の移動を制御するために前記物体の位置を計測する計測装置を備え、
   前記物体の制御異常は、前記計測装置の計測エラーを含む請求項５記載の管理方法。
7. 前記物体は、前記基板を保持して移動可能な可動部材を含む請求項５又は６記載の管理方法。
8. 光学部材と基板との間の露光光の光路を液体で満たした状態で、前記露光光で前記基板を露光する露光装置の管理方法であって、
   前記露光光の光路を気体空間にするために前記露光光の光路からの液体除去動作の開始を指令する第１信号が出力された第１時点と、前記第１時点の後、前記露光光の光路を液体で満たすために前記露光光の光路への液体供給動作の開始を指令する第２信号が出力された第２時点とに基づいて、露光不可能時間を導出することを含む管理方法。
9. 前記露光装置の異常が発生したときに、前記第１信号が出力される請求項８記載の管理方法。
10. 前記異常は、前記光学部材と対向する位置に移動可能な物体の制御異常を含む請求項９記載の管理方法。
11. 前記露光装置は、前記物体の移動を制御するために前記物体の位置を計測する計測装置を備え、
    前記物体の制御異常は、前記計測装置の計測エラーを含む請求項１０記載の管理方法。
12. 前記物体は、前記基板を保持して移動可能な可動部材を含む請求項１０又は１１記載の管理方法。
13. 光学部材と基板との間の露光光の光路を液体で満たした状態で、前記露光光で前記基板を露光する露光装置であって、
    前記露光光の光路を気体空間にするために前記露光光の光路からの液体除去動作の開始を指令する第１信号を出力する第１出力装置と、
    前記第１信号が出力された第１時点より前の所定期間における装置状態を解析する解析装置と、を備えた露光装置。
14. 光学部材と基板との間の露光光の光路を液体で満たした状態で、前記露光光で前記基板を露光する露光装置であって、
    前記露光光の光路を気体空間にするために前記露光光の光路からの液体除去動作の開始を指令する第１信号を出力する第１出力装置と、
    前記第１信号が出力された第１時点の後、前記露光光の光路を液体で満たすために前記露光光の光路への液体供給動作の開始を指令する第２信号を出力する第２出力装置と、
    前記第１時点と、前記第２信号が出力された第２時点とに基づいて、露光不可能時間を導出する解析装置と、を備えた露光装置。
15. 請求項１３又は１４記載の露光装置を用いて基板を露光することと、
    露光された基板を現像することと、を含むデバイス製造方法。

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