JP2009071124A - Exposure apparatus and device manufacturing method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、投影光学系の最終レンズとウェハ等の被露光体の表面との間の液体を介して被露光体を露光する液浸露光装置に関する。 The present invention relates to an immersion exposure apparatus that exposes an object to be exposed through a liquid between a final lens of a projection optical system and a surface of the object to be exposed such as a wafer.
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おり、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装置が注目されている。
液浸露光装置は、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の屈折率よりも高い屈折率(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。
この液体は、純水を使用することが一般的である。しかし、近年、より解像度の高い液浸露光装置が要求され、液体LWの屈折率を水よりもさらに大きなものを用いることが検討されてきている。
具体的には、炭化水素液体等の炭素と水素を含む化合物を含む液体を用いる液浸露光が提案されている。
より具体的には、特開2006-173295号公報(特許文献1)にて、デカリン等の脂環式炭化水素化合物を含む液体が提案されている。
また、特開2006-4964号公報(特許文献2)にて、シクロプロパン、シクロペンタン、シクロブタン、シクロヘキサン、シクロヘプタン、シクロオクタン、シクロノナン、シクロデカン等に飽和環式炭化水素またはその誘導体等を含む液体が提案されている。
A projection exposure apparatus that exposes a circuit pattern drawn on a reticle (mask) onto a wafer by a projection optical system has been used in the past. In recent years, an exposure apparatus that has high resolution and excellent transfer accuracy and throughput has been increasingly used. It is requested.
An immersion exposure apparatus has attracted attention as a means for meeting the demand for high resolution.
The immersion exposure apparatus further increases the numerical aperture (NA) of the projection optical system by making the medium on the wafer side of the projection optical system a liquid.
The NA of the projection optical system is NA = n × sin θ where n is the refractive index of the medium. Therefore, a medium having a higher refractive index (n> 1) than the refractive index of air is provided between the projection optical system and the wafer. By satisfying this, NA can be increased to n.
The resolution R (R = k1 × (λ / NA)) of the exposure apparatus expressed by the process constant k1 and the wavelength λ of the light source is to be reduced.
As the liquid, pure water is generally used. However, in recent years, an immersion exposure apparatus with higher resolution has been demanded, and it has been studied to use a liquid LW having a higher refractive index than water.
Specifically, immersion exposure using a liquid containing a compound containing carbon and hydrogen such as a hydrocarbon liquid has been proposed.
More specifically, JP 2006-173295 A (Patent Document 1) proposes a liquid containing an alicyclic hydrocarbon compound such as decalin.
Further, in JP-A-2006-4964 (Patent Document 2), a liquid containing a saturated cyclic hydrocarbon or a derivative thereof in cyclopropane, cyclopentane, cyclobutane, cyclohexane, cycloheptane, cyclooctane, cyclononane, cyclodecane, etc. Has been proposed.
液浸露光においては、投影光学系の最終レンズ面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、例えば、国際公開公報第99/49504号(特許文献3)にて提案されている。
また、国際公開公報第2005/031842号(特許文献4)において、メタルノズル、メタルメッシュ、金属多孔質等で液体を除電する方法が開示されている。
また、最終レンズの下面にリング状の除電装置(電極)を設ける方法が開示されている。
水よりも炭化水素など炭素と水素を含む化合物を含む液体の方が短時間で酸素を吸収し透過率低下が深刻である。
さらに、特開2006−173295号公報(特許文献1)においては、高屈折液体(炭素と水素を含む化合物を含む液体)にて液浸露光を行う際、酸素が液体に混入し透過率が低下するのを防止する技術が開示されている。
この従来例は、液体の周囲に低酸素濃度の気体を吹き付け、透過率の低下を防ぐ。
In immersion exposure, a local fill method in which a liquid is locally filled between the final lens surface of the projection optical system and the wafer is proposed in, for example, International Publication No. 99/49504 (Patent Document 3). ing.
In addition, International Publication No. 2005/031842 (Patent Document 4) discloses a method of discharging a liquid with a metal nozzle, a metal mesh, a metal porous material or the like.
Also disclosed is a method of providing a ring-shaped static elimination device (electrode) on the lower surface of the final lens.
A liquid containing a compound containing carbon and hydrogen, such as a hydrocarbon, absorbs oxygen in a shorter time than water, and the transmittance decrease is more serious.
Furthermore, in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2006-173295 (Patent Document 1), when immersion exposure is performed with a highly refractive liquid (a liquid containing a compound containing carbon and hydrogen), oxygen is mixed into the liquid and the transmittance is reduced. Techniques for preventing this are disclosed.
In this conventional example, a gas having a low oxygen concentration is blown around the liquid to prevent a decrease in transmittance.
半導体露光装置等の微細加工を行う装置では、極めて高精度で温度調節を行う必要があることから、その温度調節のための空調部が設けられている。
例えば、設定温度に対し±0.1℃の範囲というきわめてシビアな温度調節を行う必要から空調系は循環系とする必要がある。
また半導体製造装置においては、清浄度を保つ必要から、露光本体部が収納された本体チャンバ内部の圧力は陽圧に保つ必要がある。このため外部に気体が洩れる。
特開平9−82623号公報(特許文献5)において、これを補うため一部外部からエアを取り入れながら循環されている。
また、特開2004−289126号公報(特許文献6)において、ステージの高速移動時などに液体の飛散を防止することを目的として、投影光学系の最終面とウェハとの間の周囲に気体を吹き付けて液体を止めるガスカーテン方式が提案されている。
For example, the air conditioning system needs to be a circulation system because it is necessary to perform extremely severe temperature control within a range of ± 0.1 ° C. with respect to the set temperature.
Further, in the semiconductor manufacturing apparatus, since the cleanliness needs to be maintained, the pressure inside the main body chamber in which the exposure main body is stored needs to be maintained at a positive pressure. For this reason, gas leaks outside.
In Japanese Patent Laid-Open No. 9-82623 (Patent Document 5), in order to compensate for this, a part of the air is circulated while taking in air.
Further, in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2004-289126 (Patent Document 6), for the purpose of preventing liquid scattering when the stage is moved at a high speed, a gas is introduced around the final surface of the projection optical system and the wafer. A gas curtain system has been proposed in which the liquid is stopped by spraying.
炭化水素液体等の炭素と水素を含む化合物を含む液体を用いる液浸露光では、酸素が容易に溶解し、その結果透過率が落ちる。
例えば、脂環式炭化水素化合物の酸素の拡散係数は、水(水の拡散係数は約3×10−9
(m2/sec))に比べ、二桁も大きい。
これは炭化水素液体などの炭素と水素を含む化合物を含む液体を用いる場合すぐに酸素が液体中に溶解してしまうことを示している。
また、酸素の飽和濃度は、水が約10ppmにくらべ脂環式炭化水素化合物では一桁多い。
また、脂環式炭化水素化合物以外の炭化水素液体などの炭素と水素を含む化合物を含む液体においても同程度の値である。
例えば、水で酸素が飽和濃度に達しても、酸素の193nm(ArFの露光波長)における吸収係数は0.003(/mm/ppm)程度であるから、10ppmの酸素濃度において、0.03(/mm)程度の吸収係数となる。
これは純水そのものの吸収係数0.03に比べても小さく問題とはならない。
しかし脂環式炭化水素化合物では飽和酸素濃度は概略100ppm程度である。
これは吸収係数にすれば、概略0.3(/mm)程度となる。
In immersion exposure using a liquid containing a compound containing carbon and hydrogen, such as a hydrocarbon liquid, oxygen is easily dissolved, resulting in a decrease in transmittance.
For example, the diffusion coefficient of oxygen in the alicyclic hydrocarbon compound is water (the diffusion coefficient of water is about 3 × 10 −9.
(m 2 / sec)) is two orders of magnitude larger.
This indicates that oxygen is immediately dissolved in the liquid when a liquid containing a compound containing carbon and hydrogen such as a hydrocarbon liquid is used.
In addition, the saturation concentration of oxygen is an order of magnitude higher for alicyclic hydrocarbon compounds than for water at about 10 ppm.
Moreover, it is the same value also in the liquid containing the compound containing carbon and hydrogen, such as hydrocarbon liquids other than an alicyclic hydrocarbon compound.
For example, even when oxygen reaches a saturation concentration in water, the absorption coefficient of oxygen at 193 nm (ArF exposure wavelength) is about 0.003 (/ mm / ppm), so that at an oxygen concentration of 10 ppm, 0.03 ( / mm) absorption coefficient.
This is small and does not cause a problem even when compared with the absorption coefficient 0.03 of pure water itself.
However, in the case of alicyclic hydrocarbon compounds, the saturated oxygen concentration is about 100 ppm.
This is approximately 0.3 (/ mm) in terms of absorption coefficient.
脂環式炭化水素化合物等、炭化水素液体などの炭素と水素を含む化合物を含む液体においては、その液体本来の吸収係数が0.05(/mm)程度であるので、数倍程度の透過率劣化が酸素溶解によって生じ、像性能劣化を引き起こす。
このため実用上水は不活性ガスによりパージしなくても問題ないが、炭化水素液体などの炭素と水素を含む化合物を含む液体を用いる場合は露光動作中に透過率が低下してしまい、像性能が劣化する。
このため少なくとも液浸部周辺で窒素等の不活性ガスまたは露光する光での吸収の少ないガスでパージが必要である。
例えば、ガスカーテンを使用する場合はガスカーテンから供給するガスとして窒素などの不活性ガスなど、使用波長において吸収の少ないガスを用いればよい。
しかし、このようなガスでパージすると水蒸気の量も減るため、抵抗率の高い炭化水素系などの炭素と水素を含む化合物を含む液体では特に帯電しやすくなる。
例えば、脂環式炭化水素化合物の抵抗率は、10−15((Ω・cm2)−1)程度であり、水の、10−8((Ω・cm2)−1)程度に比べ7桁違い抵抗率が非常に大きい。
このような炭化水素液体などの炭素と水素を含む化合物を含む液体で液浸露光を行う場合、流動摩擦等により、液体保持部分の気液界面付近、液体や接液部材が帯電しやすい。
In liquids containing compounds containing carbon and hydrogen, such as hydrocarbon liquids, such as alicyclic hydrocarbon compounds, the original absorption coefficient of the liquid is about 0.05 (/ mm), so the transmittance is several times higher. Degradation occurs due to oxygen dissolution, and causes image performance degradation.
Therefore, in practice, there is no problem even if water is not purged with an inert gas, but when a liquid containing a compound containing carbon and hydrogen, such as a hydrocarbon liquid, is used, the transmittance decreases during the exposure operation, and the image Performance deteriorates.
Therefore, it is necessary to purge with an inert gas such as nitrogen or a gas with little absorption by the light to be exposed at least around the liquid immersion portion.
For example, when a gas curtain is used, a gas that absorbs less at the wavelength used, such as an inert gas such as nitrogen, may be used as the gas supplied from the gas curtain.
However, since purging with such a gas also reduces the amount of water vapor, a liquid containing a compound containing carbon and hydrogen, such as a hydrocarbon having a high resistivity, is particularly easily charged.
For example, the resistivity of the alicyclic hydrocarbon compound is about 10 −15 ((Ω · cm 2 ) −1 ), which is 7 compared to about 10 −8 ((Ω · cm 2 ) −1 ) of water. The resistivity is very large.
When immersion exposure is performed with a liquid containing a compound containing carbon and hydrogen such as a hydrocarbon liquid, the liquid and the liquid contact member are likely to be charged near the gas-liquid interface of the liquid holding portion due to fluid friction or the like.
この結果、ウェハが帯電することによりデバイス破壊し、帯電部の放電時に発生する電気的ノイズによる電気部品の誤動作、損傷が発生し、さらに、帯電によりウェハや液体にパーティクルが付着し、この装置により作製する素子の歩留まりが低下する。
たとえ、供給ノズルをアースしても摩擦部の帯電は防げない。この対策として、パージガスに水蒸気を補うことがある。
水蒸気を補うと、この部分から漏れ出した水蒸気によって干渉計付近の水蒸気濃度が不均一化し、気体の揺らぎが発生し、干渉計によるステージ位置の計測精度が劣化し、アライメント誤差やフォーカス誤差が大きくなる。
そこで、本発明は、静電気による製品の不良が少なく、アライメント誤差やフォーカス誤差が小さい液浸露光装置を提供することを目的とする。
As a result, the device is destroyed when the wafer is charged, and malfunctions and damages of electrical components due to electrical noise generated during discharge of the charged part occur, and further, particles adhere to the wafer and liquid due to charging. The yield of manufactured elements is reduced.
Even if the supply nozzle is grounded, charging of the friction part cannot be prevented. As a countermeasure against this, the purge gas may be supplemented with water vapor.
When the water vapor is supplemented, the water vapor leaking from this area causes the water vapor concentration near the interferometer to become non-uniform, causing gas fluctuations, degrading the measurement accuracy of the stage position by the interferometer, and causing large alignment and focus errors. Become.
Accordingly, an object of the present invention is to provide an immersion exposure apparatus in which there are few product defects due to static electricity and alignment errors and focus errors are small.
上記課題を達成するための本発明の露光装置は、投影光学系の基板に最も近接したレンズと前記基板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、前記液体は、炭素と水素を含む化合物を含み、前記基板とレンズの間にある液体の周囲に供給される酸素を含まない気体に第1の水蒸気を添加する第1の水蒸気添加機構と、前記基板の位置を計測する測距装置に使用する光の光路を含むチャンバ内の気体に第2の水蒸気を添加する第2の水蒸気添加機構と、を有することを特徴とする。 The exposure apparatus of the present invention for achieving the above object is an exposure apparatus that exposes the substrate through a liquid supplied between the lens closest to the substrate of the projection optical system and the substrate. A first water vapor addition mechanism for adding a first water vapor to a gas that contains a compound containing carbon and hydrogen and does not contain oxygen and is supplied around a liquid between the substrate and the lens; and a position of the substrate. And a second water vapor addition mechanism for adding the second water vapor to the gas in the chamber including the optical path of the light used for the distance measuring device to be measured.
本発明によれば、静電気による製品の不良が少なく、アライメント誤差やフォーカス誤差が小さい。 According to the present invention, there are few product defects due to static electricity, and alignment errors and focus errors are small.
以下、添付図面を参照して、本発明の実施例を説明する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings.
以下、添付図面を参照して、本発明の実施例1の露光装置について説明する。
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、本発明の実施例1の露光装置1の概略構成図である。
本実施例1の露光装置1は、基板であるウェハ40に最も近接した投影光学系30の最終レンズとウェハ40の間に供給される液浸液である液体LWを介してウェハ40を露光する装置である。
また、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に露光する液浸型の投影露光装置である。
露光装置1はステップ・アンド・リピート方式にも適用することができる。
露光装置1は、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、を有する。
さらに、媒体供給部70と、液浸制御部80と、媒体回収部90と、鏡筒100を有する。
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、本実施例では、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し、水銀ランプやキセノンランプなどのランプを使用してもよい。
照明光学系14は、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。
例えば、コンデンサーレンズ、オプティカルインテグレーター、開口絞り、コンデンサーレンズ、スリット、結像光学系の順で整列する等である。
Hereinafter, an exposure apparatus according to a first embodiment of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
In addition, in each figure, the same reference number is attached | subjected about the same member and the overlapping description is abbreviate | omitted.
Here, FIG. 1 is a schematic block diagram of an exposure apparatus 1 according to the first embodiment of the present invention.
The exposure apparatus 1 according to the first embodiment exposes the
Further, it is an immersion type projection exposure apparatus that exposes the circuit pattern formed on the
The exposure apparatus 1 can also be applied to a step-and-repeat method.
The exposure apparatus 1 includes an
Furthermore, it has a medium supply unit 70, an
The
In the present embodiment, the
However, the
The illumination
For example, a condenser lens, an optical integrator, an aperture stop, a condenser lens, a slit, and an imaging optical system are arranged in this order.
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から発せられた回折光は、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(本実施例では、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に形成されたパターンを経た回折光をウェハ40上に結像する機能を有する。
投影光学系30は、複数のレンズ素子のみからなる屈折光学系、複数のレンズ素子と少なくとも一枚の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。
The
The
Diffracted light emitted from the
The
Since the exposure apparatus 1 is a step-and-scan type exposure apparatus, the pattern of the
In the case of a step-and-repeat type exposure apparatus, exposure is performed with the
The
The
A moving mechanism (not shown) is constituted by a linear motor or the like, and can move the
The projection
The projection
The
ウェハ40は、被露光体であり、液晶基板、その他の被露光体を広く含む。ウェハ40には、フォトレジストが塗布されている。
液体保持部である同面板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の外側の領域であるウェハステージ45の領域とを同一面にし、液体LWを保持するための板である。
同面板44は、ウェハ40の表面と同じ高さであることで、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を保持し、液膜を形成する。
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、レーザー光を反射する参照ミラー52及び54、及び、レーザー光を使うレーザー干渉計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。
The
The
Since the
The
The
The
The
A distance measurement result obtained by the
The
媒体供給部70は、図2に示されるように投影光学系30の最終レンズとウェハ40との間の空間又は間隙に液体LWを供給すると共に、液体LWの周囲に気体PGを供給する。
この液体LWの周囲への供給される気体PGは、窒素ガス、希ガスの中から一つまたは複数選ばれたガスに、後述される第1の水素添加機構により第1の水蒸気が添加される。
媒体供給部70は、本実施例では、図示しない生成装置と、脱気装置と、温度制御装置と、液体供給配管72と、気体供給配管74とを有する。
換言すれば、媒体供給部70は、投影光学系30の最終レンズ面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の最終レンズとウェハ40との間の空間に液体LWの液膜を形成する。
また液体LWは液体回収ノズル103により回収される。
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。
液体LWは、純水を使用することが一般的であるが、より解像度の高い露光装置が要求されるため、液体LWの屈折率が、水よりもさらに大きな液体である炭化水素液体等の少なくとも炭素と水素を含む化合物を含む液体を用いる。
液体LWは、有機化合物、少なくとも脂環基を含む化合物、あるいは、脂環式炭化水素化合物である。具体的には、デカリン等の脂環式炭化水素化合物を用いる。
さらには、シクロプロパン、シクロペンタン、シクロブタン、シクロヘキサン、シクロヘプタン、シクロオクタン、シクロノナン、シクロデカン等の飽和環式炭化水素またはその誘導体を用いる場合がある。
As shown in FIG. 2, the medium supply unit 70 supplies the liquid LW to the space or gap between the final lens of the projection
As the gas PG supplied to the periphery of the liquid LW, the first water vapor is added to one or a plurality of gases selected from nitrogen gas and rare gas by a first hydrogenation mechanism described later. .
In this embodiment, the medium supply unit 70 includes a generation device (not shown), a deaeration device, a temperature control device, a
In other words, the medium supply unit 70 supplies the liquid LW via the
The liquid LW is recovered by the
The liquid LW is selected from those that absorb less exposure light, and preferably has a refractive index comparable to that of a refractive optical element such as quartz or fluorite.
As the liquid LW, pure water is generally used, but since an exposure apparatus with higher resolution is required, the liquid LW has at least a refractive index of the liquid LW that is larger than water, such as a hydrocarbon liquid. A liquid containing a compound containing carbon and hydrogen is used.
The liquid LW is an organic compound, a compound containing at least an alicyclic group, or an alicyclic hydrocarbon compound. Specifically, an alicyclic hydrocarbon compound such as decalin is used.
Furthermore, a saturated cyclic hydrocarbon such as cyclopropane, cyclopentane, cyclobutane, cyclohexane, cycloheptane, cyclooctane, cyclononane, cyclodecane, or a derivative thereof may be used.
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。
また、より液体LWを効率よく投影光学系30とウェハ40との間の空間に閉じ込めるために以下に示すようなガスカーテンを用いることができる。
媒体供給部70は、気体供給配管74の気体供給口102によって液体LWの周囲に気体PGを供給し、ガスカーテンを形成し、液体LWの飛散を防止する。
また、供給された気体PGの一部は気体回収口104より回収される。
気体回収口104より回収された気体PG中には、液体LWが混入していることがあるため、図示しない気液分離装置を取り付けてもよい。
また、液体LWの蒸気が混入するため、これを除去する不図示のフィルターを設けてもよい。
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、0.5〜1.0mmとする。
媒体供給部70は、液体LW又は気体PGを貯めるタンク、液体LW又は気体PGを送り出す圧送装置、液体LW又は気体PGの供給流量を制御する流量制御装置を含む。
The liquid LW is preferably a liquid LW from which dissolved gas has been sufficiently removed in advance using a degassing device (not shown).
Thereby, the liquid LW suppresses generation | occurrence | production of a bubble, and even if a bubble generate | occur | produces, it can absorb in a liquid immediately.
Further, in order to more efficiently confine the liquid LW in the space between the projection
The medium supply unit 70 supplies the gas PG around the liquid LW through the
A part of the supplied gas PG is recovered from the
Since the liquid LW may be mixed in the gas PG recovered from the
Moreover, since the vapor | steam of the liquid LW mixes, you may provide the filter not shown which removes this.
The space between the projection
The medium supply unit 70 includes a tank that stores the liquid LW or gas PG, a pressure feeding device that sends out the liquid LW or gas PG, and a flow rate control device that controls the supply flow rate of the liquid LW or gas PG.
液体LWは、デカリンのような脂環式炭化水素化合物の炭化水素であるため、容易に酸素を吸収し短時間で透過率が劣化する。
そのため、気体供給口102から露光波長に対し吸収の少ないガス、例えば、193nmの波長であれば窒素等を供給することにより酸素の溶解を防止できる。
あるいは、シクロプロパン、シクロペンタン、シクロブタン、シクロヘキサン、シクロヘプタン、シクロオクタン、シクロノナン、シクロデカン等の飽和環式炭化水素またはその誘導体でも同様である。
しかし、窒素等の気体は水蒸気を含まない状態で供給されるため、気体PGと液体LWの界面付近が乾燥した状態になる。
水と異なり、デカリンのような脂環式炭化水素化合物の炭化水素液体は抵抗率が、水の7桁程度高いために流動摩擦等で高電圧の静電気が発生する。
また、シクロプロパン、シクロペンタン、シクロブタン、シクロヘキサン、シクロヘプタン、シクロオクタン、シクロノナン、シクロデカン等の飽和環式炭化水素またはその誘導体でも同様である。
これを避けるためには、窒素等の気体に水蒸気を、例えば、60%程度添加すると静電気の発生を抑制することができる。
本実施例では、ガスカーテンから供給される気体に水蒸気を添加するが、液体の閉じ込めを目的としないノズルを、気液界面付近に設けて、露光波長の光を吸収しない窒素などの気体に水蒸気を添加して供給してもよい。
Since the liquid LW is a hydrocarbon of an alicyclic hydrocarbon compound such as decalin, it easily absorbs oxygen and deteriorates the transmittance in a short time.
Therefore, dissolution of oxygen can be prevented by supplying gas from the
Alternatively, the same applies to saturated cyclic hydrocarbons such as cyclopropane, cyclopentane, cyclobutane, cyclohexane, cycloheptane, cyclooctane, cyclononane, cyclodecane, or derivatives thereof.
However, since a gas such as nitrogen is supplied without containing water vapor, the vicinity of the interface between the gas PG and the liquid LW is in a dry state.
Unlike water, a hydrocarbon liquid of an alicyclic hydrocarbon compound such as decalin has a high resistivity of about seven digits of water, so high voltage static electricity is generated due to fluid friction.
The same applies to saturated cyclic hydrocarbons such as cyclopropane, cyclopentane, cyclobutane, cyclohexane, cycloheptane, cyclooctane, cyclononane, and cyclodecane, or derivatives thereof.
In order to avoid this, generation of static electricity can be suppressed by adding, for example, about 60% of water vapor to a gas such as nitrogen.
In this embodiment, water vapor is added to the gas supplied from the gas curtain, but a nozzle not intended to confine the liquid is provided in the vicinity of the gas-liquid interface, and water vapor is applied to a gas such as nitrogen that does not absorb light of the exposure wavelength. May be added and supplied.
図3を参照して、本実施例1の露光装置における第1の水蒸気を添加する第1の水蒸気添加機構を含む供給系を説明する。
第1の水蒸気添加機構である加湿調湿器305は、ウェハ40と投影光学系30の最終レンズの間にある液体LWの周囲に供給される酸素を含まない気体PGに第1の水蒸気を添加する装置である。
露光波長の光を吸収しない窒素などの酸素を含まない気体PGを気体取り込み口304より供給する。
供給源としては液体窒素を気化させたもの、あるいは、窒素ボンベ等を用いる。装置内の汚染を考えるとなるべく高純度の気体が望ましい。
コンダクタンスバルブ303により流量を制御し、加湿調湿器305により湿度を調整し、ヒーター306で温度が調整される。
ポンプ307により気体を送り出しヘパフィルタ308によってパーティクルの除去を行い、ノズル102に第1の水蒸気を、例えば、60%添加した窒素ガスが供給される。
また、気体回収口104から排出され、液体LWの周囲から回収された気体PGは、液体LWの第1の水蒸気を除去するためのケミカルフィルター309を通り、コンダクタンスバルブ301を経て気体放出口302より外部に放出される。フィルター309により外部のケミカル的環境が保たれる。
With reference to FIG. 3, the supply system including the first water vapor addition mechanism for adding the first water vapor in the exposure apparatus of the first embodiment will be described.
The humidifier /
A gas PG not containing oxygen such as nitrogen that does not absorb light of the exposure wavelength is supplied from the
As the supply source, a vaporized liquid nitrogen, a nitrogen cylinder or the like is used. Considering the contamination in the apparatus, a gas with a high purity as much as possible is desirable.
The flow rate is controlled by the
Gas is sent out by the
Further, the gas PG discharged from the
通常、露光装置では例えば±0.1℃以下の温度制御が必要であり、図4に示されるように空気を循環しながら温調を行っている。
空気はポンプ409によりヘパフィルタ410を通してパーティクルの除去を行い、測距装置50および液体LWの周囲を含むチャンバ401に供給される。
この時、チャンバ401内は陽圧に保つと、外部からの汚染された空気がチャンバ401内に入ることを防ぐ。
空気はリターン部402よりチャンバ401から吸い出される。次に、ポンプ409の吸引力により再びヘパフィルタ410を通りチャンバ401内へ導入される。
この時、チャンバ401の隙間等から失われた空気を補うため、空気取り込み口406よりコンダクタンスバルブ405を通して、空気を導入する。
また、内部の圧力の調整等のため、コンダクタンスバルブ403を通して空気を放出口404を通して外部に放出してもよい。
従って、チャンバ401内の湿度は外部の湿度に近い湿度となる。通常、外部(クリーンルーム内)は40〜50%程度の湿度に調整されている。
このようにチャンバ401内は空気であり、気体供給口102から湿度60%の窒素を供給した場合、湿度の違いによる気体屈折率の揺らぎが発生し測距装置50の計測精度が劣化する。
このため、基板であるウェハ40の位置を計測する測距装置50に使用する光の光路を含むチャンバ401内の気体に第2の水蒸気を添加する第2の水蒸気添加機構である加湿調湿器501を設ける。
空気の循環系に設けられる加湿調湿器501は、チャンバ401内の湿度を、気体供給口102から供給される湿度と同じ湿度、例えば60%に保つ。
このように構成することにより、測距装置50付近での気体屈折率の揺らぎを防ぐことができる。
Normally, the exposure apparatus needs temperature control of, for example, ± 0.1 ° C. or less, and performs temperature control while circulating air as shown in FIG.
The air removes particles through the
At this time, if the inside of the
Air is sucked out of the
At this time, air is introduced from the
Further, air may be discharged through the
Therefore, the humidity in the
As described above, the
For this reason, the humidifier / humidifier is a second water vapor addition mechanism for adding the second water vapor to the gas in the
The humidifier /
By constituting in this way, fluctuation of the gas refractive index in the vicinity of the
本実施例1において、第1の水蒸気添加機構である加湿調湿器305と、第2の水蒸気添加機構である加湿調湿器501は、各々独立して第1の水蒸気および第2の水蒸気の分圧をコントロールする。
また、第1の水蒸気添加機構である加湿調湿器305と、第2の水蒸気添加機構である加湿調湿器501は、同一の加湿装置より第1の水蒸気および第2の水蒸気が供給される。
また、液体LWの周囲への気体PGの供給量を減らし、または、停止する場合に、液体LWの周囲への気体PGの供給量と同流量の気体をチャンバ401内の領域に放出し、あるいは、ガス循環系に戻すことの少なくともいずれかを行う。
さらに、チャンバ401内の領域は、鏡筒100が配置される空間、あるいは、レチクル20が配置される空間の少なくともいずれかを含まない。
上説明したように、本実施例によれば、静電気による製品の不良が少なく、アライメント誤差やフォーカス誤差が小さく、さらに、ランニングコストが少なく、スループットが優れる。
In the first embodiment, the humidifier /
In addition, the humidifier /
Further, when the supply amount of the gas PG to the periphery of the liquid LW is reduced or stopped, the gas having the same flow rate as the supply amount of the gas PG to the periphery of the liquid LW is discharged to the region in the
Further, the region in the
As described above, according to the present embodiment, there are few product defects due to static electricity, alignment errors and focus errors are small, running costs are low, and throughput is excellent.
次に、図5を参照して、本発明の実施例2について説明する。
以下に説明する構成以外は実施例1と同じ露光装置である。
まず、気体導入口601より、酸素を含まない不活性ガス、例えば、窒素を導入する。
コンダクタンスバルブ602を通して第2の水蒸気添加機構である加湿調湿器603によって湿度を、例えば、60%にする。
さらに、ヒーター604により温度をコントロールしポンプ605によって気体を送風する。
ここで気体は分岐され、一方はヘパフィルタ606を通りチャンバ611へ導入される。
チャンバ611内には測距装置50が備えられている。さらにチャンバ611に導入された気体は気体回収口612を通りチャンバ外に送られる。
分岐されたもう一方の気体はヘパフィルタ614を通過し三方弁607によりノズル102へ導入される。
三方弁607のもう一方の出口はチャンバ611内に開放されており、状況に応じどちらかの出口へ気体が導かれるよう切り替えができるようになっている。
気体供給口102から放出された気体の一部はチャンバ611内へ放出され、一部は気体回収口104から排出される。
この気体は三方弁610へ導かれその後気体回収口615を通してチャンバ611の外部へ導かれる。
気体供給口102から酸素を含まない不活性ガス、たとえば窒素に水蒸気が添加された気体が吹き付けられるため、炭化水素等の液体LWの液膜は保持される。
また、第1の水蒸気が添加されているので静電気は発生しない。また、酸素を含まない気体であるので透過率の劣化も起こらない。
Next, Embodiment 2 of the present invention will be described with reference to FIG.
Except for the configuration described below, the exposure apparatus is the same as that of the first embodiment.
First, an inert gas not containing oxygen, for example, nitrogen is introduced from the
Humidity is adjusted to 60%, for example, by the humidifier /
Further, the temperature is controlled by the
Here, the gas is branched, and one is introduced into the
A
The other branched gas passes through the
The other outlet of the three-
A part of the gas discharged from the
This gas is led to the three-
Since an inert gas not containing oxygen, for example, a gas in which water vapor is added to nitrogen, is blown from the
Further, since the first water vapor is added, static electricity is not generated. Further, since the gas does not contain oxygen, the transmittance does not deteriorate.
三方弁610のもう一方の気体導入口はチャンバ611に対し開放される。状況に応じどちらかの気体導入口を選択し、切り替えができるようになっている。
気体回収口612と気体回収口615からチャンバ611の外部に導かれた気体は合流する。
合流した後、気体は分岐される。一方の分岐は、フィルター613により残留している液浸液蒸気を取り除いた後、コンダクタンスバルブ614を通して排出口615より外部に排出される。
合流した後、もう一方の分岐はフィルター616により残留している液浸液蒸気を取り除いた後循環系へ戻される。
残留している液浸液蒸気を取り除いた後気体導入口601から導入した気体と合流し、再び加湿調湿器603へと導かれる。
一連の露光動作を行う際、振動を抑制したいなど一時的に気体導入口への気体供給を止める場合もある。
この時、分岐しているところの圧力バランスが崩れ調湿がうまく行なわれなくなる場合がある。
これに対処するために、気体供給口102からの供給を停止する場合に以下の動作を行う。
まず、三方弁607を切り替えチャンバ611に開放された放出口608をオープンする。
同時に三方弁610を切り替えチャンバ611に開放された吸気口609をオープンする。
このようにすれば循環系の圧力バランスは崩れず、常に一様な湿度を保つことができ、測距装置50の精度は劣化しない。
本実施例では、放出口608、吸気口609をチャンバ611内に開放していたが、放出口608と吸気口609をチャンバ611へ開放せず、閉じた配管で接続してもよい。
本実施例も循環系の圧力バランスは崩れず、常に一様な湿度を保つことができ、測距装置50の精度は劣化しない。
The other gas inlet of the three-
The gases guided from the
After merging, the gas is branched. One branch is discharged from the
After the merge, the other branch is returned to the circulation system after removing the immersion liquid vapor remaining by the
After the remaining immersion liquid vapor is removed, it merges with the gas introduced from the
When performing a series of exposure operations, the gas supply to the gas inlet may be temporarily stopped, for example, to suppress vibration.
At this time, there is a case where the pressure balance at the branch point is lost and the humidity control is not performed well.
In order to cope with this, when the supply from the
First, the three-
At the same time, the three-
In this way, the pressure balance of the circulatory system is not lost, and uniform humidity can always be maintained, and the accuracy of the
In this embodiment, the
In this embodiment as well, the pressure balance of the circulatory system is not lost, and uniform humidity can always be maintained, and the accuracy of the
図6を参照して、本発明の実施例3について説明する。
以下に説明する構成以外は実施例1と同じ露光装置である。
チャンバ710は実施例1のチャンバ401、あるいは実施例2のチャンバ611に相当する。実施例1あるいは実施例2と同様の気体循環系(不図示)を持っている。
本実施例の場合はさらに、照明系チャンバ708および投影系チャンバ709が別になっており、チャンバ710とは別の気体循環装置が装着されている。
投影系および照明系は強力な紫外線に晒されるため、湿度を最適にしないと内部のコンタミネーションによりレンズの曇りや装置劣化を引き起こすことがあるためである。
なお照明系チャンバには、照明系光学部品716が収納されており、また投影系チャンバには投影系光学部品715が収納され、図1のウェハ44にレチクル20の像を投影する。
空気取り込み口701からコンダクタンスバルブ702を通して外部から空気を導入する。導入された空気は除湿および調湿器703を経てヒーター704で温調される。
ポンプ705によりヘパフィルタ706、707を通して、それぞれ照明系チャンバと投影系チャンバに導入される。
さらに、それぞれリターン部712、711を通してチャンバ708、709よりチャンバ外部に導かれる。
その後、リターン部712、711より出た気体は合流し、再び、気体放出口714と循環系に分岐される。循環系に戻った気体は再び除湿および調湿器703へと導かれる。
本実施例によれば、液体の周囲の静電気を防止し、液体への酸素混入を防ぎ、測距装置の揺らぎも防止しつつ、照明光学系、投影光学系の劣化を防止することができる。
A third embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
Except for the configuration described below, the exposure apparatus is the same as that of the first embodiment.
The chamber 710 corresponds to the
In the case of the present embodiment, the
This is because the projection system and the illumination system are exposed to strong ultraviolet rays, and unless the humidity is optimized, the internal contamination may cause fogging of the lens and deterioration of the apparatus.
The illumination system chamber houses an illumination system
Air is introduced from the outside through the
The
Further, they are led to the outside of the chamber from the
Thereafter, the gases that have exited from the
According to this embodiment, it is possible to prevent deterioration of the illumination optical system and the projection optical system while preventing static electricity around the liquid, preventing oxygen from being mixed into the liquid, and preventing fluctuation of the distance measuring device.
次に、図7及び図8を参照して、上述の本実施例1の露光装置1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本発明のリソグラフィ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。
Next, with reference to FIGS. 7 and 8, an embodiment of a device manufacturing method using the above-described exposure apparatus 1 of the first embodiment will be described.
FIG. 7 is a flowchart for explaining how to fabricate devices (ie, semiconductor chips such as IC and LSI, LCDs, CCDs, etc.).
Here, the manufacture of a semiconductor chip will be described as an example.
In step 1 (circuit design), a device circuit is designed.
In step 2 (reticle fabrication), a reticle on which the designed circuit pattern is formed is fabricated.
In step 3 (wafer manufacture), a wafer is manufactured using a material such as silicon.
Step 4 (wafer process) is called a pre-process, and an actual circuit is formed on the wafer by the lithography technique of the present invention using the reticle and the wafer.
Step 5 (assembly) is called a post-process, and is a process for forming a semiconductor chip using the wafer created in
In step 6 (inspection), inspections such as an operation confirmation test and a durability test of the semiconductor device created in step 5 are performed.
Through these steps, the semiconductor device is completed and shipped (step 7).
図8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1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を製造することができる。
FIG. 8 is a detailed flowchart of the wafer process in
In step 11 (oxidation), the surface of the wafer is oxidized.
In step 12 (CVD), an insulating film is formed on the surface of the wafer.
In step 13 (electrode formation), an electrode is formed on the wafer by vapor deposition or the like.
Step 14 (ion implantation) implants ions into the wafer.
In step 15 (resist process), a photosensitive agent is applied to the wafer.
Step 16 (exposure) uses the exposure apparatus 1 to expose a reticle circuit pattern onto the wafer.
In step 17 (development), the exposed wafer is developed.
In step 18 (etching), portions other than the developed resist image are removed.
In step 19 (resist stripping), the resist that has become unnecessary after the etching is removed.
By repeatedly performing these steps, multiple circuit patterns are formed on the wafer.
According to this device manufacturing method, it is possible to manufacture a higher quality device than before.
1: 露光装置 20: レチクル 30: 投影光学系
40: ウェハ 70: 媒体供給部 101: 液体供給口
102:気体供給口 103: 液体回収口 104: 気体回収口
1: Exposure apparatus 20: Reticle 30: Projection optical system 40: Wafer 70: Medium supply unit 101: Liquid supply port 102: Gas supply port 103: Liquid recovery port 104: Gas recovery port
Claims (10)
前記液体は、炭素と水素を含む化合物を含み、前記基板とレンズの間にある液体の周囲に供給される酸素を含まない気体に第1の水蒸気を添加する第1の水蒸気添加機構と、
前記基板の位置を計測する測距装置に使用する光の光路を含むチャンバ内の気体に第2の水蒸気を添加する第2の水蒸気添加機構と、を有することを特徴とする露光装置。 In an exposure apparatus that exposes the substrate via a liquid supplied between the lens closest to the substrate of the projection optical system and the substrate,
The liquid includes a compound containing carbon and hydrogen, and a first water vapor addition mechanism that adds the first water vapor to a gas that does not contain oxygen and is supplied around the liquid between the substrate and the lens;
An exposure apparatus comprising: a second water vapor addition mechanism for adding a second water vapor to a gas in a chamber including an optical path of light used for a distance measuring device for measuring the position of the substrate.
前記液体の周囲への前記気体の供給量を減らしたり、前記液体の周囲への前記気体の供給を停止する場合に、前記液体の周囲への前記気体の供給量と同流量の気体を前記チャンバ内に放出する動作あるいは該同流量の気体をガス循環系に戻す動作の少なくとも一方を行うことを特徴とする請求項1または2記載の露光装置。 The first water vapor addition mechanism and the second water vapor addition mechanism are supplied with the first water vapor and the second water vapor from the same humidifier,
When the supply amount of the gas around the liquid is reduced or the supply of the gas around the liquid is stopped, a gas having the same flow rate as the supply amount of the gas around the liquid is supplied to the chamber. 3. An exposure apparatus according to claim 1, wherein at least one of an operation of releasing the gas into the gas and an operation of returning the gas having the same flow rate to the gas circulation system is performed.
前記露光した基板を現像する工程と、を備えることを特徴とするデバイス製造方法。
A step of exposing a substrate using the exposure apparatus according to claim 1;
And a step of developing the exposed substrate.
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