JP2009212464A - 露光装置及びデバイス製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】液浸材として高屈折液を使用した場合であっても、ランニングコストの増大やスループットの低下を抑制することができる露光装置を提供する。
【解決手段】液体を介して基板を露光する露光装置であって、レチクルのパターンを前記基板に投影する投影光学系と、前記投影光学系と前記基板との間に前記液体を供給する液体供給部と、前記投影光学系の前記基板側の周囲に配置され、前記投影光学系と前記基板との間に供給された前記液体の周囲に気体を吹き付ける吹付ノズルと、前記投影光学系と前記基板との間に供給された前記液体と吹付ノズルとの間の空間の気体を排気する排気部と、を有し、前記排気部は、前記空間の気体に含まれる前記液体から揮発する揮発成分を除去する除去部材を含むことを特徴とする露光装置を提供する。
【選択図】図１

Description

本発明は、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ー技術を用いて半導体メモリや論理回路などの微細な半導体デバイスを製造する際に、露光装置が従来から使用されている。露光装置は、レチクル（マスク）に形成された回路パターンを投影光学系によってウエハ等の基板に投影して回路パターンを転写する。

露光装置で転写できる最小の寸法（解像度）は、露光光の波長に比例し、投影光学系の開口数（ＮＡ）に反比例する。従って、半導体デバイスの微細化への要求に伴い露光光の短波長化及び投影光学系の高ＮＡ化が進んでいる。また、近年では、露光装置の解像度を向上させる技術として、投影光学系の最終レンズ（最終面）とウエハとの間を液体で満たす、所謂、液浸技術が注目されている（特許文献１参照）。例えば、投影光学系の最終レンズとウエハとの間を純水（屈折率＝１．３３）で満たした場合、投影光学系の最終レンズとウエハとの間が気体（空気）であるときと比べて露光装置の解像度は１．３３倍となる。なお、投影光学系の最終レンズとウエハとの間を満たす液体（以下、「液浸材」とする）として、純水の屈折率よりも高い屈折率を有する液体（高屈折液）の開発も進んでいる（特許文献２参照）。例えば、Ｈ_３ＰＯ_４などの無機酸や塩を添加した水、グリセロールなどのアルコール誘導体、炭化水素系有機液体などが液浸材として提案されている。

一方、露光装置は、一般的には、装置環境を安定させるために、内部の気体を温調して循環させる温調循環系や内部の化学的不純物を除去するケミカルフィルターなどが構成されたチャンバに収納されている（特許文献３参照）。なお、特許文献３には、複数の薄型のフィルターを重ね合わせてケミカルフィルターを構成する技術が開示されている。これにより、化学的不純物に対する除去能力の低下した上流側のフィルターのみを廃棄して下流側のフィルターは利用することで、ケミカルフィルターの除去能力を効率的に活用することができる。

また、スループット（生産性）やアライメント精度の向上を目的として、複数のウエハステージを備えた露光装置も提案されている（特許文献４参照）。
特開２００５−１９８６４号公報 特開２００７−１８０４５０号公報 特開平９−２８０６４０号公報 特開２００６−１０８５８１号公報

露光装置においてケミカルフィルターを使用する場合、ケミカルフィルターのランニングコストを抑えることは重要である。しかしながら、液浸材として特許文献２に開示された高屈折液を用いた液浸露光装置でケミカルフィルターを使用する場合、以下のような問題が生じてしまう。

高屈折液から揮発した揮発成分（揮発成分を含む気体）は温調循環系に構成されたケミカルフィルターで除去されるが、高屈折液は非常に揮発しやすいため、ケミカルフィルターの寿命が短くなり（即ち、交換頻度が多くなり）、ランニングコストが増大してしまう。なお、ケミカルフィルターを交換する際には温調循環系を含めて露光装置を停止しなければならず、ケミカルフィルターの交換頻度が多くなることで、露光装置のスループットが低下してしまう。

また、高屈折液の揮発成分は有害である（例えば、引火しやすいなど）ことが多いため、露光装置の全体に拡散することを防止しなければならない。更に、露光装置の内部の気体（即ち、揮発成分を含む気体）を外部に排気する場合には、揮発成分を確実に除去又は低減させてから排気しなければならない。

また、液浸露光装置が複数のウエハステージを備えている場合、ステージ空間が広くなり、例えば、かかる空間の温度環境を安定させるためには、温調した気体を大量に供給しなければならず、装置内を循環する気体の流量が増大する。従って、温調循環系に構成するケミカルフィルターを大型化したり、ケミカルフィルターを頻繁に交換したりしなければならず、ランニングコストが増大してしまう。

また、露光装置においてシール材として使用されている樹脂系の材料は、一般的に、高屈折液の揮発成分に対して耐性がないため、シール材の劣化によるシール機能の低下が引き起こされてしまう。

そこで、本発明は、このような従来技術の課題に鑑みて、液浸材として高屈折液を使用した場合であっても、ランニングコストの増大やスループットの低下を抑制することができる露光装置を提供することを例示的目的とする。

上記目的を達成するために、本発明の第１の側面としての露光装置は、液体を介して基板を露光する露光装置であって、レチクルのパターンを前記基板に投影する投影光学系と、前記投影光学系と前記基板との間に前記液体を供給する液体供給部と、前記投影光学系の前記基板側の周囲に配置され、前記投影光学系と前記基板との間に供給された前記液体の周囲に気体を吹き付ける吹付ノズルと、前記投影光学系と前記基板との間に供給された前記液体と吹付ノズルとの間の空間の気体を排気する排気部と、を有し、前記排気部は、前記空間の気体に含まれる前記液体から揮発する揮発成分を除去する除去部材を含むことを特徴とする。

本発明の第２の側面としての露光装置は、液体を介して基板を露光する露光本体部を備える露光装置であって、前記露光本体部を収納するチャンバと、前記チャンバの内部の気体を排気経路を介して外部に排気する排気部と、を有し、前記排気部は、前記気体に含まれる前記液体から揮発する揮発成分を除去する除去部材を含むことを特徴とする。

本発明の第３の側面としての露光装置は、液体を介して基板を露光する露光本体部を備える露光装置であって、前記露光本体部を収納するチャンバと、前記チャンバの内部の気体を排気経路を介して外部に排気する排気部と、前記排気部の排気経路に配置され、前記気体に含まれる前記液体から揮発する揮発成分が結露する温度以下となるように、前記気体を冷却する熱交換器と、前記熱交換器によって冷却されて結露した液体を回収する回収部と、を有することを特徴とする。

本発明の第４の側面としての露光装置は、液体を介して基板を露光する露光本体部を備える露光装置であって、前記露光本体部を収納するチャンバと、前記チャンバの内部の気体を排気経路を介して外部に排気する排気部と、前記排気部の排気経路において、前記気体に含まれる前記液体から揮発する揮発成分を分解する分解部と、を有することを特徴とする。

本発明の第５の側面としての露光装置は、液体を介して基板を露光する露光本体部を備える露光装置であって、前記露光本体部を収納するチャンバと、前記チャンバの内部の気体の流動経路に配置され、前記気体に含まれる化学的不純物を除去するケミカルフィルターと、前記気体の流動方向に関して前記ケミカルフィルターの上流側に配置され、前記ケミカルフィルターとは異なる化学的性質を有して前記気体に含まれる前記液体から揮発する揮発成分を除去する除去部材と、を有することを特徴とする。

本発明の第６の側面としての露光装置は、液体を介して基板を露光する露光装置であって、前記基板を保持して前記基板を計測する計測エリアと前記基板を露光する露光エリアとの間で移動可能なステージと、前記露光エリアの気体を排気する排気部と、を有し、前記排気部は、前記露光エリアの気体に含まれる前記液体から揮発する揮発成分を除去する除去部材を含むことを特徴とする。

本発明の更なる目的又はその他の側面は、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されるであろう。

本発明によれば、例えば、ランニングコストの増大やスループットの低下を抑制する露光装置を提供することができる。

以下、添付図面を参照して、本発明の好適な実施の形態について説明する。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。

図１は、本発明の一側面としての露光装置１の構成を示す概略図である。露光装置１は、投影光学系とウエハなどの基板との間に供給される液体を介して、レチクルのパターンをステップ・アンド・スキャン方式で基板に転写する液浸型の露光装置（液浸露光装置）である。但し、露光装置１は、ステップ・アンド・リピート方式やその他の露光方式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、露光本体部１０と、チャンバ２０と、温調循環系３０とを備える。

露光本体部１０は、図２に示すように、光源１０２と、整形光学系１０４、ハエの目レンズ１０６、コンデンサーレンズ１０８、視野絞り１１０、可動ブラインド（可変視野絞り）１１２及びリレーレンズ系１１４を含む照明光学系とを有する。また、露光本体部１０は、レチクル１１６及び基準プレート１２０を載置するレチクルステージ１１８と、干渉計１２２と、投影光学系１２４と、ウエハ１２６を載置するウエハステージ１２８とを有する。更に、露光本体部１０は、干渉計１３２と、液体給排機構１３４と、液体保持板１３６と、アライメント検出系１３８と、可動ブラインド制御部１４０と、レチクルステージ制御部１４２と、ウエハステージ制御部１４４と、主制御部１４６とを有する。ここで、図２は、露光本体部１０の構成を示す概略図である。

光源１０２は、波長約２４８ｎｍのＫｒＦエキシマレーザー、波長約１９３ｎｍのＡｒＦエキシマレーザー、波長約１５７ｎｍのＦ_２レーザーなどを使用する。また、光源１０２は、金属蒸気レーザーやＹＡＧレーザーなどのパルス光源、或いは、水銀ランプと楕円ミラーとを組み合わせた連続光源なども使用することができる。

光源１０２がパルス光源である場合、露光のオン又はオフはパルス光源に供給する電力の制御によって切り換える。光源１０２が連続光源である場合、露光のオン又はオフは整形光学系１０４に配置されたシャッタによって切り換えられる。但し、露光装置１は、本実施形態では、可動ブラインド１１２を有しているため、可動ブラインド１１２の開閉によって露光のオン又はオフを切り換えてもよい。

整形光学系１０４は、光源１０２からの光（照明光）を整形して（例えば、光束径を所定の大きさに整形して）ハエの目レンズ１０６に導光する。

ハエの目レンズ１０６は、多数の２次光源を射出面に形成する。

コンデンサーレンズ１０８は、ハエの目レンズ１０６の射出面に形成された多数の２次光源からの光を集光し、視野絞り１１０を介して、可動ブラインド１１２に導光する。

視野絞り１１０は、本実施形態では、可動ブラインド１１２よりもコンデンサーレンズ１０８側に配置されているが、リレーレンズ系１１４側に配置してもよい。視野絞り１１０は、スリット形状の開口部を形成する。視野絞り１１０を通過した光は、スリット形状の断面を有する光となり、リレーレンズ系１１４に入射する。

可動ブラインド１１２は、走査方向（Ｘ軸方向）の幅を規定する２つの遮光板１１２ａ及び１１２ｂと、走査方向に垂直な方向（非走査方向、即ち、Ｙ軸方向）の幅を規定する２つの遮光板（不図示）とを含む。遮光板１１２ａ及び１１２ｂは、互いに独立して走査方向に駆動できるように構成される。同様に、非走査方向の幅を規定する２つの遮光板も、互いに独立して非走査方向に駆動できるように構成される。本実施形態では、視野絞り１１０によって規定されるレチクル１１６上の照明領域において、可動ブラインド１１２によって規定される露光領域のみに光が照射される。

リレーレンズ系１１４は、可動ブラインド１１２とレチクル１１６（詳細には、レチクル１１６のパターン面）とを共役にするレンズ系である。リレーレンズ系１１４は、両側テレセントリックな光学系であり、レチクル１１６上の照明領域ではテレセントリック性が維持されている。

レチクル１１６は、回路パターンを有し、レチクルステージ１１８に保持及び駆動される。レチクル１１６は、光源１０２及び照明光学系で形成されたスリット形状の照明領域によって均一な照度で照明される。なお、レチクル１１６は、図１に示すように、レチクル収納部ＲＣに収納されており、レチクル搬送系ＲＴによって取り出されてレチクルアライメント部ＲＡに搬送される。レチクルアライメントＲＡに搬送されたレチクル１１６は、アライメントされてレチクルステージ１１８に保持される。

レチクルステージ１１８は、レチクル１１６と共に、校正用の基準マークが形成された基準プレート１２０を保持する。レチクルステージ１１８は、レチクル１１６を走査方向（Ｘ軸方向）に走査する。

干渉計１２２は、レチクルステージ１１８の位置（例えば、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向、Ｘ軸周りの回転方向及びＹ軸周りの回転方向の位置）を検出する。

投影光学系１２４は、レチクル１１６の回路パターン（詳細には、スリット形状の照明領域において、可動ブラインド１１２によって規定された露光領域に位置する回路パターン）をウエハ１２６に投影する。

ウエハ１２６は、ウエハステージ１２８に保持され、レチクル１１６の回路パターンが投影（転写）される基板である。但し、ウエハ１２６は、ガラスプレートやその他の基板に置換することもできる。なお、ウエハ１２６は、図１に示すように、ウエハ収納部ＷＣに収納されており、ウエハ搬送系ＷＴによって取り出される。ウエハ搬送系ＷＴによって取り出されたウエハ１２６は、ウエハ送り込み部を介して搬送され、ウエハステージ１２８に保持される。

ウエハステージ１２８は、ウエハチャックを介してウエハ１２６を真空吸着してウエハ１２６を保持する。ウエハステージ１２８は、投影光学系１２４の光軸に垂直な面内でウエハ１２６を位置決めすると共に走査方向（Ｘ軸方向）に走査するＸＹステージ及び投影光学系１２４の光軸方向においてウエハ１２６を位置決めするＺステージで構成される。ウエハステージ１２８には、校正用又はウエハ１２６の位置合わせ用の基準マーク１３０が形成されている。また、ウエハステージ１２８は、投影光学系１２４の結像性能やウエハ１２６上の照度などを計測可能な計測部（不図示）が配置されている。

干渉計１３２は、ウエハステージ１２８の位置（例えば、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向、Ｘ軸周りの回転方向及びＹ軸周りの回転方向の位置）を検出する。

液体給排機構１３４は、投影光学系１２４とウエハ１２６との間に液体Ｌを供給する液体供給部及び投影光学系１２４とウエハ１２６との間に供給された液体Ｌを回収する液体回収部で構成される。液体供給部は、液体供給用の配管、ポンプ、液体温調部及びフィルターなどを含む。また、液体回収部は、液体回収用の配管、ポンプ及び気液分離装置などを含む。

液体Ｌは、露光光に対する透過率が高く、石英やフッ化カルシウムの屈折率よりも大きい屈折率を有することが好ましい。液体Ｌは、本実施形態では、１．３３よりも大きい屈折率を有する液体（有機液体）を使用する。

液体保持板１３６は、ウエハステージ１２８に真空吸着されてウエハ１２６の周囲に配置され、ウエハ１２６の表面の高さと同じ高さの表面を有する。液体保持板１３６は、ウエハ１２６の周辺部において、投影光学系１２４とウエハ１２６との間に供給された液体Ｌを保持する。

アライメント検出系１３８は、本実施形態では、オフアクシス方式の検出系であって、ウエハ１２６に形成されているアライメントマークを検出する。

可動ブラインド制御部１４０は、可動ブラインド１１２（即ち、走査方向の幅を規定する２つの遮光板１１２ａ及び１１２ｂ、非走査方向の幅を規定する２つの遮光板）の駆動を制御する。

レチクルステージ制御部１４２は、干渉計１２２によって検出されたレチクルステージ１１８の位置に基づいてレチクルステージ１１８の駆動（レチクルステージ１１８の位置決め動作及び走査動作など）を制御する。

ウエハステージ制御部１４４は、干渉計１３２によって検出されたウエハステージ１２８の位置やアライメント検出系１３８の検出結果に基づいてウエハステージ１２８の駆動（ウエハステージ１２８の位置決め動作及び走査動作など）を制御する。

主制御部１４６は、図示しないＣＰＵやメモリを含み、可動ブラインド制御部１４０、レチクルステージ制御部１４２及びウエハステージ制御部１４４などを制御して、露光本体部１０を含む露光装置１の動作を制御する。また、主制御部１４６は、液体給排機構１３４を介して、液体Ｌの供給及び回収を制御する。

レチクル１１６の回路パターンをウエハ１２６の各ショット領域に転写する際には、視野絞り１１０によって規定されるスリット形状の照明領域に対してＸ軸方向（例えば、−方向）にレチクル１１６を速度ＶＲで走査する。また、レチクル１１６の走査と同期して、Ｘ軸方向（例えば、＋方向）にウエハ１２６を速度β・ＶＲ（但し、投影光学系１２４の投影倍率をβとする）で走査する。これにより、ウエハ１２６の各ショット領域にレチクル１１６の回路パターンが逐次転写される。

図１に戻って、チャンバ２０は、露光本体部１０を含む露光装置１の全体を収納する。詳細には、チャンバ２０は、露光装置１の全体を略気密構造の複数の空間に分離して収納し、本実施形態では、露光本体部空間、レチクル収納部空間、ウエハ収納部空間、レチクルステージ空間及びウエハステージ空間の５つの空間に分離して収納する。ここで、露光本体部空間は、光源１０２、レチクルステージ１１８及びウエハステージ１２８を除く露光本体部１０を収納する空間である。レチクル収納部空間は、レチクル収納部ＲＣやレチクル搬送系ＲＴなどを収納する空間である。ウエハ収納部空間は、ウエハ収納部ＷＣやウエハ搬送系ＷＴなどを収納する空間である。レチクルステージ空間は、レチクルステージ１１８を収納する空間である。ウエハステージ空間は、ウエハステージ１２８を収納する空間である。

温調循環系３０は、チャンバ２０の内部を含む循環経路において、チャンバ２０の内部の気体を温調して循環させる。温調循環系３０は、本実施形態では、露光本体部空間、レチクル収納部空間、ウエハ収納部空間、レチクルステージ空間及びウエハステージ空間の５つの空間ごとに気体を温調する。温調循環系３０は、各空間の気体の温度を計測する温度計、気体の温度を調整するための温度調整部、温度計の計測結果に基づいて温度調整部などの各部を制御する（即ち、気体の温度を制御する）温調循環系制御部などを備える。なお、温度調整部には、冷媒循環器、熱交換器及び温調器などを有する。

露光本体部空間においては、温調循環系制御部３０２による制御下で、冷媒循環器３０４、熱交換器３０６、温調器３０８及び温度計３１０によって温調された気体が送風ファン３１２を介して供給される。この際、露光本体部空間に供給される気体は、チャンバ２０の内部の気体の流動経路に配置されたケミカルフィルター３１４及び塵埃除去用フィルター３１６を通過しているため、クリーンな気体になっている。ケミカルフィルターとは、チャンバ２０の内部の気体に含まれる化学的不純物を除去するフィルターである。露光本体部空間に供給された気体は、リターン部３１８を介して、温度調整部に戻り、冷媒循環器３０４、熱交換器３０６、温調器３０８及び温度計３１０によって再び温調されることになる。なお、露光本体部空間は、上述したように、略気密構造であって、チャンバ２０の外部に対して陽圧となるように構成されている。また、本実施形態では、露光本体部空間からの気体の漏れを低減するために、チャンバ２０の外部の空気（外気）を取り込むための外気取込部３２０が構成されている。

レチクル収納部空間及びウエハ収納部空間のそれぞれにおいては、露光本体部空間と同様に、温調循環系制御部３０２による制御下で、冷媒循環器、熱交換器、温調器、温度計、送風ファンによって循環系が構成されている。また、レチクル収納部空間及びウエハ収納部空間のそれぞれに供給される気体は、塵埃除去用フィルター３２２及び３２４を通過しているため、クリーンな気体になっている。レチクル収納部空間及びウエハ収納部空間のそれぞれに供給された気体は、リターン部３１８を介して、温度調整部に戻る。

レチクルステージ空間においては、温調循環系制御部３０２による制御下で、冷媒循環器３０４、熱交換器３０６、温調器３２６及び温度計３２８によって温調された気体が送風ファン３３０及びダクト３３２を介して供給される。この際、レチクルステージ空間に供給される気体は、塵埃除去用フィルター３３４を通過しているため、クリーンな気体になっている。レチクルステージ空間に供給された気体は、リターン部３１８を介して、温度調整部に戻る。

ウエハステージ空間においては、温調循環系制御部３０２による制御下で、冷媒循環器３０４、熱交換器３０６、温調器３３６及び温度計３３８によって温調された気体が送風ファン３４０及びダクトを介して供給される。この際、レチクルステージ空間に供給される気体は、塵埃除去用フィルター３４４を通過しているため、クリーンな気体になっている。

但し、ウエハステージ空間には、液体Ｌが収納されているため、液体Ｌから揮発した揮発成分が含まれている。従って、ウエハステージ空間から温度調整部に戻る気体には、液体Ｌから揮発した揮発成分が含まれることになる。そこで、本実施形態では、温調循環系３０の循環経路であって、チャンバ２０の内部の気体の流動方向に関してケミカルフィルター３１４の上流側に、液体Ｌから揮発する揮発成分を除去する除去部材３４２を配置している。除去部材３４２としては、例えば、ケミカルフィルター３１４とは異なる化学的性質を有して液体Ｌから揮発する揮発成分を吸着し、ケミカルフィルター３１４よりも安価な活性炭を使用することができる。これにより、ウエハステージ空間から温度調整部に戻った液体Ｌから揮発した揮発成分を含む気体は、除去部材３４２で液体Ｌから揮発した揮発成分が除去された後で、ケミカルフィルター３１４を通過することになる。従って、ケミカルフィルター３１４において液体Ｌから揮発した揮発成分が除去されることがなくなり、液体Ｌから揮発した揮発成分に起因してケミカルフィルター３１４の寿命が短くなること（即ち、交換頻度が多くなること）を防止することができる。その結果、１．３３よりも大きい屈折率を有する液体（有機液体）を液体Ｌとして使用した場合であっても、ランニングコストの増大やスループットの低下を抑制することができる。なお、除去部材３４２において液体Ｌから揮発した揮発成分を除去（吸着）することで、チャンバ２０の内部の気体に含まれる揮発成分の濃度が上昇することを防止することができる。

また、図３に示すように、投影光学系１２４とウエハ１２６との間に供給される液体Ｌの周囲の気体、即ち、液体Ｌから揮発した揮発成分を多く含む気体をチャンバ２０の外部に排気するようにしてもよい。液体Ｌの周囲には気体との界面が存在し、かかる界面から液体Ｌは揮発する。また、ウエハステージ１２８を駆動することで、液体Ｌはウエハ１２６上又は液体保持板１３６上を移動するため、液体Ｌがウエハ１２６又は液体保持板１３６に残留して揮発する。従って、液体Ｌの周囲には、液体Ｌから揮発した揮発成分を多く含む気体が存在することになる。図３は、投影光学系１２４の最終面（最もウエハ１２６側の面）の近傍の拡大断面図である。

図３を参照するに、投影光学系１２４の最終面の近傍には、液体給排機構１３４の液体供給用の配管１３４２及び液体回収用の配管１３４４が配置されている。また、液体回収用の配管１３４４の外側（即ち、投影光学系１２４の基板側の周囲）には、投影光学系１２４とウエハ１２６との間に供給された液体Ｌを安定して維持するために、液体Ｌの周囲に気体を吹き付ける吹付ノズル１３４６が配置されている。吹付ノズル１３４６は、液体Ｌの周囲に気体を吹き付けることでエアカーテンを形成し、液体Ｌから揮発した揮発成分を多く含む気体が存在する空間を部分的な空間に限定している。従って、図３に示すように、液体回収用の配管１３４４と吹付ノズル１３４６との間に排気部４０を配置して、エアカーテンによって形成される空間の気体を排気することで、液体Ｌから揮発した揮発成分を多く含む気体を効率的に排気することができる。更に、排気部４０の排気経路には、液体Ｌから揮発する揮発成分を除去する除去部材４０２が配置されており、揮発成分を除去又は低減させてから排気することができる。除去部材４０２は、除去部材３４２と同様に、活性炭を使用する。

また、液体Ｌから揮発した揮発成分を確実に除去又は低減させてから排気するためには、排気部４０は、図４に示すような構成を有することが好ましい。図４に示す排気部４０は、除去部材４０２に加えて、液体Ｌから揮発する揮発成分の濃度を検出する濃度検出部４０４と、排気経路を遮断する遮断部４０６と、除去部材４０２が排気経路に配置されているかどうかを検出する検出部４０８とを有する。図４は、排気部４０の構成の一例を示す概略図である。図４において、矢印は、排気部４０によって排気される液体Ｌから揮発した揮発成分を含む気体の流れ（流動方向）を示している。

図４を参照するに、液体Ｌから揮発した揮発成分を含む気体は、除去部材４０２で除去されてチャンバ２０の外部に排気される。但し、除去部材４０２は、液体Ｌから揮発した揮発成分を除去するにつれて、かかる揮発成分に対する除去能力が低下する。従って、除去部材４０２は、液体Ｌから揮発した揮発成分を十分に除去又は低減させることができなくなる場合がある。このような場合、排気部４０は、液体Ｌから揮発した揮発成分を含んだままの気体を排気してしまう。

そこで、排気部４０の排気経路であって、除去部材４０２の下流側に濃度検出部４０４を配置して、除去部材４０２を通過した気体に含まれる揮発成分の濃度を検出する。そして、濃度検出部４０４によって検出された揮発成分の濃度が閾値以上である場合には、排気経路を遮断部４０６で遮断して排気を停止する。これにより、液体Ｌから揮発した揮発成分の濃度が閾値以上である気体がチャンバ２０の外部に排気されることを防止することができる。換言すれば、液体Ｌから揮発した揮発成分が確実に除去又は低減された気体のみをチャンバ２０の外部に排気することができる。なお、濃度検出部４０４によって除去部材４０２を通過した気体に含まれる酸素の濃度を検出し、かかる酸素の濃度が所定濃度以下である場合には、気体に含まれる揮発成分の濃度が閾値以上であるとみなすことも可能である。

また、除去部材４０２が寿命に達した場合（即ち、揮発成分に対する除去能力がなくなった場合）には、気体に含まれる液体Ｌから揮発した揮発成分を除去することができなくなる。従って、除去部材４０２は、交換のために、排気部４０の排気経路に着脱可能に構成されている。寿命に達した除去部材４０２の交換を実施する場合には、除去部材４０２が排気部４０の排気経路に配置されていない状態になるため、液体Ｌから揮発する揮発成分を含んだ気体がそのまま排気されてしまう。

そこで、検出部４０８を配置して、除去部材４０２が排気部４０の排気経路に配置されているかどうかを検出する。そして、検出部４０８によって除去部材４０２が排気部４０の排気経路に配置されていないと検出された場合には、排気経路を遮断部４０６で遮断して排気を停止する。これにより、液体Ｌから揮発する揮発成分を含んだ気体がそのまま排気されることを防止することができる。換言すれば、液体Ｌから揮発した揮発成分が確実に除去又は低減された気体のみをチャンバ２０の外部に排気することができる。なお、遮断部４０６は、検出部４０８によって除去部材４０２が排気部４０の排気経路に配置されていると検出されるまで、排気経路を遮断する。

このような液体Ｌから揮発した揮発成分が確実に除去又は低減された気体のみをチャンバ２０の外部に排気する構成（濃度検出部４０４、遮断部４０６及び検出部４０８）は、図１に示す除去部材３４２にも適用することができる。これにより、液体Ｌから揮発した揮発成分の濃度が閾値以上である気体がチャンバ２０の内部で循環することを防止することができる。

また、液体Ｌから揮発した揮発成分は、除去部材３４２としての活性炭で吸着するのではなく、図５に示すように、液体Ｌから揮発した揮発成分を含む気体を冷却することで除去することができる。図５は、排気部４０の構成の一例を示す概略図である。図５に示す排気部４０は、熱交換器４１２と、冷媒循環系４１４と、回収部４１６とを有する。図５において、矢印は、排気部４０によって排気される液体Ｌから揮発した揮発成分を含む気体の流れ（流動方向）を示している。

図５を参照するに、液体Ｌから揮発した揮発成分を含む気体は、熱交換器４１２で冷却される。熱交換器４１２は、冷媒循環系４１４によって、液体Ｌから揮発した揮発成分が結露する温度以下の温度に設定されている。従って、気体に含まれている液体Ｌから揮発した揮発成分は、熱交換器４１２で結露して気体から除去される。熱交換器４１２で結露した揮発成分（即ち、液体Ｌ）は、例えば、ドレンパンやドレンなどで構成される回収部４１６に回収される。このように、図５に示す排気部４０は、液体Ｌから揮発した揮発成分を含む気体を所定温度（揮発成分が結露する温度）以下に冷却することで、かかる揮発成分を除去又は低減させてから排気することができる。なお、熱交換器４１２の下流側に、図４に示したような濃度検出部４０４や遮断部４０６を配置して、液体Ｌから揮発した揮発成分の濃度が閾値以上である気体がチャンバ２０の外部に排気されることを防止してもよい。

また、液体Ｌから揮発した揮発成分は、一般には、有機成分であるため、図６に示すように、光化学反応を利用して揮発成分を化学的に分解することで、気体に含まれる液体Ｌから揮発した揮発成分を除去することができる。図６は、排気部４０の構成の一例を示す概略図である。図６に示す排気部４０は、照射部としての紫外線ランプ４２２と、光触媒部材４２４とを含む分解部４２０を有する。紫外線ランプ４２２は、排気部４０の排気経路において、光触媒（例えば、酸化チタン）の薄膜を表面に有する光触媒部材４２４に対向して配置される。図６において、矢印は、排気部４０によって排気される液体Ｌから揮発した揮発成分を含む気体の流れ（流動方向）を示している。

図６を参照するに、液体Ｌから揮発した揮発成分を含む気体は、紫外線ランプ４２２から紫外線が照射されて励起された光触媒部材４２４に接触する。これにより、気体に含まれている液体Ｌから揮発した揮発成分が酸化分解されて気体から除去されるため、図６に示す排気部４０は、揮発成分を除去又は低減させてから排気することができる。なお、本実施形態では、分解部４２０として紫外線ランプ４２２及び光触媒部材４２４を用いて揮発成分を分解しているが、気体に紫外線を照射することで発生するオゾンによって揮発成分を酸化分解してもよい。また、分解部４２０の下流側に、図４に示したような濃度検出部４０４や遮断部４０６を配置して、液体Ｌから揮発した揮発成分の濃度が閾値以上である気体がチャンバ２０の外部に排気されることを防止してもよい。

本実施形態では、排気部４０は、投影光学系１２４とウエハ１２６との間に供給される液体Ｌの周囲の気体を排気しているが、チャンバ２０の内部の気体を循環させずに外部に排気する場合にも適用することができる。

また、露光本体部１０は、図７に示すように、複数のウエハステージ（例えば、２つのウエハステージ１２８及び１２８’）を有する場合もある。図７は、露光本体部１０の別の構成を示す概略図である。２つのウエハステージ１２８及び１２８’は、ウエハ１２６を露光する露光エリアとウエハ１２６を計測する計測エリアとの間を移動可能に構成されている。ウエハ１２６に形成されているアライメントマークを検出するアライメント検出系１３８は、計測エリアに配置されている。また、計測エリアには、ウエハ１２６の高さや傾きなどの表面状態を検出する表面検出系１５２なども配置されている。

図７に示すように、露光エリアと計測エリアとの間には、露光エリアと計測エリアとを分離するための分離板１５４が配置されている。分離板１５４は、上下方向に駆動可能に構成され、分離板制御部１５６によって制御される。例えば、分離板１５４は、分離板制御部１５６による制御下で、ウエハステージ１２８及び１２８’が露光エリアと計測エリアとの間を移動する際には上方に駆動される。

露光エリアにおいてウエハ１２６を露光する場合には、投影光学系１２４とウエハ１２６との間への液体Ｌの供給及び投影光学系１２４とウエハ１２６との間に供給された液体Ｌの回収が行われる。従って、露光エリアの液体Ｌの周辺の空間には、液体Ｌから揮発した揮発成分を多く含む気体が存在する。

そこで、露光エリアにおいてウエハ１２６を露光する場合には、露光エリアと計測エリアとの間に配置した分離板１５４を下方に駆動して、空間を露光エリアと計測エリアとに分離する。これにより、液体Ｌから揮発した揮発成分を含む気体が存在する空間を露光エリアに限定することができるため、液体Ｌから揮発した揮発成分を除去する除去部材４０２を有する排気部４０は露光エリアに配置すればよい。このように、複数のウエハステージを有することでウエハステージ空間が広くなっても、液体Ｌから揮発した揮発成分を含む気体が存在する空間を限定することで、排気部４０（除去部材４０２）の大型化を防止してランニングコストの増大を防止することができる。なお、分離板１５４は、露光エリアと計測エリアとを完全に分離することが好ましいが、分離板１５４が存在することで、計測エリアの気体に含まれる液体Ｌから揮発した揮発成分の濃度を低下させることができればよい。また、分離板１５４は、本実施形態では、上下方向に駆動可能に構成されているが、２つのウエハステージ１２８及び１２８’が露光エリアと計測エリアとの間で移動可能であるならば、固定されていてもよい。また、分離板１５４の代わりに、露光エリアと計測エリアとを分離するエアカーテンを形成する形成部を設けてもよい。

また、ウエハステージ空間は、上述したように、液体Ｌから揮発した揮発成分を多く含む気体が存在するため、図８に示すように、シール部材６２、６４及び６６を用いて気密空間にすることが好ましい。図８は、本発明の一側面としての露光装置１の構成を示す概略図である。

図８を参照するに、ウエハステージ空間は、シール部材６２、６４及び６６によって気密構造になっており、温調循環系３０から温調された気体がウエハステージ空間に供給されている。ウエハステージ空間に供給された気体は、ウエハ収納部空間を経て、リターン部３１８の経路とは異なる経路を有するリターン部３６２を介して、温度調整部に戻る。温度調整部において、ウエハステージ空間から戻った気体は、冷媒循環器３６４及び熱交換器３６６によって冷却され、例えば、活性炭で構成された除去部材３６８で液体Ｌから揮発した揮発成分が除去される。液体Ｌから揮発した揮発成分が除去された気体は、ケミカルフィルター３７０で化学的不純物が除去されると共に、温度計３３８や温調器３３６によって温調され、送風ファン３４０及びダクトを介してウエハステージ空間に供給される。

シール部材６２、６４及び６６は、ゴムや樹脂などの伸縮性及び柔軟性を有する材料を使用することが好ましいが、かかる材料は、一般的には、液体Ｌから揮発した揮発成分に対して耐性を有していない。そこで、本実施形態では、シール部材６２、６４及び６６を液体Ｌから揮発した揮発成分に対して耐性を有する蛇腹形状の金属で構成し、揮発成分によるシール部材６２、６４及び６６のシール機能の劣化を抑えて、ウエハステージ空間の気密性を維持している。また、シール部材６２、６４及び６６は、液体Ｌから揮発する揮発成分に対して耐性を有する金属を表面に有する柔軟部材（例えば、ゴムや樹脂など）で構成されていてもよい。なお、本実施形態では、３つのシール部材６２、６４及び６６を用いているが、これに限定するものではなく、例えば、４つのシール部材を用いてもよい。また、シール部材６２、６４及び６６は、ウエハステージ空間だけではなく、その他の空間を気密構造にするために使用されるシール部材として使用することが可能である。

このように、露光装置１によれば、投影光学系１２４とウエハ１２６との間に供給する液体Ｌとして高屈折液を使用した場合であっても、ランニングコストの増大やスループットの低下を抑制することができる。従って、露光装置１は、高いスループットで経済性よく高品位なデバイス（半導体集積回路素子、液晶表示素子等）を提供することができる。なお、デバイスは、上述の露光装置１を用いてフォトレジスト（感光剤）が塗布された基板（ウエハ、ガラスプレート等）を露光する工程と、露光された基板を現像する工程と、その他の周知の工程と、を経ることにより製造される。

以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明はこれらの実施形態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。

本発明の一側面としての露光装置の構成を示す概略図である。 図１に示す露光装置の露光本体部の構成を示す概略図である。 図１に示す露光装置の投影光学系の最終面（最もウエハ側の面）の近傍の拡大断面図である。 図３に示す排気部の構成の一例を示す概略図である。 図３に示す排気部の構成の一例を示す概略図である。 図３に示す排気部の構成の一例を示す概略図である。 図１に示す露光装置の露光本体部の別の構成を示す概略図である。 本発明の一側面としての露光装置の構成を示す概略図である。

符号の説明

１ 露光装置
１０ 露光本体部
１０２ 光源
１１６ レチクル
１１８ レチクルステージ
１２４ 投影光学系
１２６ ウエハ
１２８、１２８’ ウエハステージ
１３４ 液体給排機構
１３４６ 吹付ノズル
１４６ 主制御部
１５４ 分離板
２０ チャンバ
３０ 温調循環系
３０２ 温調循環系制御部
３０４ 冷媒循環器
３０６ 熱交換器
３０８、３２６、３３６ 温調器
３１０、３２８、３３８ 温度計
３１２、３３０、３４０ 送風ファン
３１４ ケミカルフィルター
３１６、３２２、３２４、３３４ 塵埃除去用フィルター
３１８ リターン部
３２０ 外気取込部
３３２ ダクト
３４２ 除去部材
４０ 排気部
４０２ 除去部材
４０４ 濃度検出部
４０６ 遮断部
４０８ 検出部
４１２ 熱交換器
４１４ 冷媒循環系
４１６ 回収部
４２０ 分解部
４２２ 紫外線ランプ
４２４ 光触媒部材
６２、６４、６６ シール部材
Ｌ 液体

Claims (15)

1. 液体を介して基板を露光する露光装置であって、
   レチクルのパターンを前記基板に投影する投影光学系と、
   前記投影光学系と前記基板との間に前記液体を供給する液体供給部と、
   前記投影光学系の前記基板側の周囲に配置され、前記投影光学系と前記基板との間に供給された前記液体の周囲に気体を吹き付ける吹付ノズルと、
   前記投影光学系と前記基板との間に供給された前記液体と吹付ノズルとの間の空間の気体を排気する排気部と、
   を有し、
   前記排気部は、前記空間の気体に含まれる前記液体から揮発する揮発成分を除去する除去部材を含むことを特徴とする露光装置。
2. 液体を介して基板を露光する露光本体部を備える露光装置であって、
   前記露光本体部を収納するチャンバと、
   前記チャンバの内部の気体を排気経路を介して外部に排気する排気部と、
   を有し、
   前記排気部は、前記気体に含まれる前記液体から揮発する揮発成分を除去する除去部材を含むことを特徴とする露光装置。
3. 前記排気部の排気経路に配置され、前記除去部材を通過した気体に含まれる前記揮発成分の濃度を検出する濃度検出部と、
   前記濃度検出部によって検出された前記揮発成分の濃度が閾値以上である場合に、前記排気部の排気経路を遮断する遮断部と、
   を更に有することを特徴とする請求項２に記載の露光装置。
4. 前記除去部材が前記排気部の排気経路に配置されているかどうかを検出する検出部を更に有し、
   前記遮断部は、前記検出部によって前記除去部材が前記排気部の排気経路に配置されていないと検出された場合に、前記排気部の排気経路を遮断することを特徴とする請求項３に記載の露光装置。
5. 液体を介して基板を露光する露光本体部を備える露光装置であって、
   前記露光本体部を収納するチャンバと、
   前記チャンバの内部の気体を排気経路を介して外部に排気する排気部と、
   前記排気部の排気経路に配置され、前記気体に含まれる前記液体から揮発する揮発成分が結露する温度以下となるように、前記気体を冷却する熱交換器と、
   前記熱交換器によって冷却されて結露した液体を回収する回収部と、
   を有することを特徴とする露光装置。
6. 液体を介して基板を露光する露光本体部を備える露光装置であって、
   前記露光本体部を収納するチャンバと、
   前記チャンバの内部の気体を排気経路を介して外部に排気する排気部と、
   前記排気部の排気経路において、前記気体に含まれる前記液体から揮発する揮発成分を分解する分解部と、
   を有することを特徴とする露光装置。
7. 前記分解部は、
   前記排気部の排気経路に配置された光触媒と、
   前記光触媒に対向して配置されて前記光触媒に紫外線を照射する照射部と、
   を含み、
   前記照射部からの紫外線が照射された光触媒と前記気体との光化学反応によって、前記液体から揮発する揮発成分が分解されることを特徴とする請求項６記載の露光装置。
8. 液体を介して基板を露光する露光本体部を備える露光装置であって、
   前記露光本体部を収納するチャンバと、
   前記チャンバの内部の気体の流動経路に配置され、前記気体に含まれる化学的不純物を除去するケミカルフィルターと、
   前記気体の流動方向に関して前記ケミカルフィルターの上流側に配置され、前記ケミカルフィルターとは異なる化学的性質を有して前記気体に含まれる前記液体から揮発する揮発成分を除去する除去部材と、
   を有することを特徴とする露光装置。
9. 前記チャンバの内部を含む循環経路において、前記気体を温調して循環させる温調循環系を更に有し、
   前記ケミカルフィルター及び前記除去部材は、前記温調循環系の循環経路に配置されることを特徴とする請求項８に記載の露光装置。
10. 液体を介して基板を露光する露光装置であって、
    前記基板を保持して前記基板を計測する計測エリアと前記基板を露光する露光エリアとの間で移動可能なステージと、
    前記露光エリアの気体を排気する排気部と、
    を有し、
    前記排気部は、前記露光エリアの気体に含まれる前記液体から揮発する揮発成分を除去する除去部材を含むことを特徴とする露光装置。
11. 前記計測エリアと前記露光エリアとを分離する分離板又は前記計測エリアと前記露光エリアとを分離するエアカーテンを形成する形成部を更に有することを特徴とする請求項１０に記載の露光装置。
12. 前記除去部材は、前記液体から揮発する揮発成分を吸着する活性炭を含むことを特徴とする請求項１、２、３、４、８、９、１０及び１１のうちいずれか１項に記載の露光装置。
13. 前記液体を収納する空間を気密空間にするためのシール部材を更に有し、
    前記シール部材は、前記液体から揮発する揮発成分に対して耐性を有する蛇腹形状の金属、又は、前記液体から揮発する揮発成分に対して耐性を有する金属を表面に有する柔軟部材で構成されていることを特徴とする請求項１乃至１２のうちいずれか１項に記載の露光装置。
14. 前記液体は、１．３３よりも大きい屈折率を有することを特徴とする請求項１乃至１３のうちいずれか１項に記載の露光装置。
15. 請求項１乃至１４のうちいずれか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、
    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デバイス製造方法。

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