JP2012222052A

JP2012222052A - 液浸露光装置の管の洗浄方法及びデバイス製造方法

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Publication number: JP2012222052A
Application number: JP2011084075A
Authority: JP
Inventors: Masayuki Tanabe; 正幸田邉; Keiko Chiba; 啓子千葉; Tatsuya Hayashi; 林　　達也
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2011-04-05
Filing date: 2011-04-05
Publication date: 2012-11-12
Also published as: US20120257180A1

Abstract

【課題】液浸領域に液浸液を安定して供給できる状態を迅速に確立する。
【解決手段】液浸露光装置の液浸液の供給管を洗浄する方法は、前記供給管を通して洗浄液の流量を増加させる増加工程と前記流量を減少させる減少工程とを含むサイクルを含み、前記液浸露光装置を設置若しくはメンテナンスした後、又は、少なくとも１枚の基板の露光を終えた後であって、前記液浸露光装置を用いて新たな基板の第１ショット領域を露光する前に、前記サイクルを複数回実行する。
【選択図】図５

Description

本発明は、液浸露光装置の管の洗浄方法及びデバイス製造方法に関する。

従来、半導体メモリや論理回路などの微細な半導体素子を製造するためのリソグラフィー方法として、紫外線を用いた縮小投影露光が行なわれてきた。近年、半導体素子の高集積化が進むにつれ、パターンサイズはますます縮小され、半導体製造方法にも一層の高性能化が要求されてきている。特に、ウエハ上へのパターン転写における解像力の向上は最重要視されており、いろいろな転写方式の研究開発が進められている。

その中で、液浸露光法と呼ばれる手法により露光光の波長を実質的に短くすることができることが知られている。液浸露光法では、投影光学系の最終光学素子のウエハ側の面（最終面）とウエハ表面との間隙を空気の代わりに空気より高屈折率の液体（液浸液）で満たした状態でウエハを露光する。ウエハと投影光学系の最終レンズとの間隙を液体で満たす際には、その周囲に液体がこぼれることがないように液体を供給する必要がある。また、液体中の残留気体が露光欠陥の原因となる可能性があるため、液体に気体が残らないように液体を供給する必要がある。特許文献１には、多孔質部材の回収管を通じて液浸領域の液体を回収するときに、液体に空気が混入してノイズが発生することを抑制するために、回収管中の流体圧力を例えば１０００Ｐａ以下の低圧とすることが記載されている。

特表２００７−５０４６６２号公報

液浸露光装置の露光処理を開始する場合に、その前に投影光学系の最終面とウエハとの間の液浸領域に液浸液を安定して供給する必要がある。液浸液を安定して供給するためには、液浸液の供給管を気泡の残留を伴わずに液浸液を供給できる状態とする必要がある。供給管中に充填させた液浸液に気泡が残留すると、残留気泡が露光中に投影光学系の最終面とウエハとの間の光路に移動して露光欠陥を発生してしまうことがある。供給管からこれらの残留気体を除去するために液浸液を充填するのに長い時間を要すると、液浸露光装置のスループットが低下してしまう。

そこで、本発明は、液浸領域に液浸液を安定して供給しうる状態を迅速に確立することを目的とする。

本発明の１つの側面は、原版のパターンを基板に投影する投影光学系と、液体を前記投影光学系の最終面と前記基板との間隙に供給する供給管とを有し、前記間隙に前記液体を満たした状態で前記基板を露光する液浸露光装置の前記供給管を洗浄する方法であって、前記供給管を通して洗浄液の流量を増加させる増加工程と前記流量を減少させる減少工程とを含むサイクルを含み、前記液浸露光装置を設置若しくはメンテナンスした後、又は、少なくとも１枚の基板の露光を終えた後であって、前記液浸露光装置を用いて新たな基板の第１ショット領域を露光する前に、前記サイクルを複数回実行する、ことを特徴とする。

本発明によれば、液浸領域に液浸液を安定して供給しうる状態を迅速に確立することができる。

液浸露光装置の全体概略図である。液浸露光装置の液浸領域周囲の概略断面図である。液浸露光装置の液浸領域から投影光学系と供給管、回収管を見た概略図である。第１および第２実施形態における供給管、回収管を洗浄する様子を示した図である。第１および第２実施形態における供給管、回収管から洗浄する様子を示した図である。第１〜３実施形態において供給管、回収管を洗浄するときに供給管、回収管に対する液浸液の供給量の時間変化を示した図である。第３実施形態における供給管、回収管を洗浄する様子を示した図である。第３実施形態における供給管、回収管を洗浄する様子を示した図である。

以下、図面を参照して、液浸露光装置の投影光学系の最終面と基板との間隙（液浸領域）に液体（液浸液）を供給する供給管、前記間隙から液体を回収する回収管を洗浄する方法について説明する。本発明の洗浄方法は、液浸露光装置を設置又はメンテナンスした後であって、液浸露光装置を用いて最初の基板の第１ショット領域を露光する前に行われる。第１〜第３実施形態では、供給管および回収管の双方を同時に洗浄するが、本発明は、供給管のみを洗浄する場合にも適用可能である。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、ステップ・アンド・スキャン方式のＡｒＦ液浸露光装置の概略構成を示したものである。液浸露光装置は、照明系１と、レチクルステージ（原版ステージ）２２と、投影光学系３１と、ウエハステージ（基板ステージ）５３と、液浸領域１００に液浸液を供給する供給管４２と、液浸領域１００から液浸液を回収する回収管４３とを有する。パターンが形成されたレチクル(原版)２１を照明する照明系１は、光源部と照明光学系とを有する。光源部は、光源１１とビーム整形光学系１２を含む。光源１１は、本実施形態では、波長約１９３ｎｍのＡｒＦエキシマレーザーである。レチクル２１は、レチクルステージ２２に支持され、駆動される。レチクル２１とウエハ５１とは光学的に共役の関係に配置される。

投影光学系３１は、レチクル２１のパターンをウエハ（基板）５１に投影する。投影光学系３１は、複数のレンズ素子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ミラー素子を有する反射屈折光学系などを使用することができる。ウエハ５１には、レジストが塗布されており、チャック等の保持部５２を介してウエハステージ５３に支持される。投影光学系３１の最もウエハ５１側に配置された最終レンズの表面（最終面）と基板との間隙（液浸領域）に液浸液を満たした状態で、液浸露光装置は、ウエハ５１を露光する。投影光学系３１の最終面とウエハ５１との間に液浸領域１００には供給部１０１から供給管４２を通して液浸液が供給され、液浸領域１００から液浸液が回収管４３を通して回収部１０２に回収される。液浸液は、露光波長の透過率がよく、レジストプロセスとのマッチングがよく、投影光学系３１に汚れを付着しない物質が選択される。液浸液は、例えば、水や有機系液体であり、露光光の波長やウエハ５１に塗布したレジストなどとの関係によって選定される。

図２は、液浸領域１００の周辺を示したものである。図３は、液浸領域１００側から投影光学系３１の最終レンズ３２、ノズル４１を見た概略図である。ノズル４１は、投影光学系３１を取り囲むように、円環状の形状になっている。ノズル４１は、投影光学系３１とは別に、支持部材４４で支持されており、供給管４２と回収管４３との先端部分を含んでいる。供給管４２の先端に形成された供給口１１１は、ウエハステージ５３に対面するように、円環状に配置され、供給管４２を介して供給部１０１と通じている。回収管４３の先端に形成された回収口１１２は、ウエハステージの５３に対面するように、円環状に配置され、回収管４３を介して回収部１０２と通じている。液浸露光処理を行うとき、液浸液は、供給部１０１から矢印３０１方向に流れ、供給管４２、供給口１１１を通して液浸領域１００に供給される。また、液浸液は、回収口１１２、回収管４３を通して矢印３０２、３０３の方向に流れ、回収部１０２に回収される。

図４は、供給管４２および回収管４３を洗浄するために供給管４２および回収管４３に洗浄液としての液浸液を供給する様子を示したものである。図１に記載したステージ制御部２００は、液浸露光時に投影光学系３１の最終レンズ３２の下方にあったウエハステージ５３を他の場所に移動して、最終レンズ３２の下方に液浸液を充填するためのステージ６１を移動させる。図４に示したように、供給部１０１から矢印３１１の向きに液浸液が流れ、液浸液が供給管４２に供給される。また、供給部１０１から矢印３１２の向きに液浸液が流れ、液浸液が回収管４３に供給される。供給管４２および回収管４３のそれぞれを流れる液浸液の流量は、流量ＦＡ１である。供給部１０１から供給された液浸液は、供給管４２および供給口１１１を通して、また、回収管４３および回収口１１２を通して、ステージ６１に流れる。ステージ６１には、回収口６２があり、配管を介して回収部１３１に通じている。ステージ６１上の液浸液は、回収口６２から矢印３１３の向きに流れ、回収部１３１に回収される。液浸液の矢印３１３の向きの流れは、制御部２０３により制御されるバルブ１２３の開閉により制御される。

その後、時刻ＴＡ１になると、図５に示したように、制御部２０１によってバルブ１２１が開き、供給管４２に供給されていた液浸液の一部が矢印３１４の向きに流れて、回収部１０２に回収される。このとき、供給管４２に供給される液浸液の流量は流量ＦＡ２に減少される。同時に、制御部２０２によってバルブ１２２が開き、回収管４３に供給されていた液浸液の一部が矢印３１５、３１６の向きに流れて、液回収部１０２に回収される。この時、回収管４３に供給される液浸液の流量は流量ＦＡ２に減少される。更に、時刻ＴＡ２になると、制御部２０１によってバルブ１２１が閉じて、図４の矢印３１１の方向にのみ液浸液が流れ、供給管４２に流す液浸液の流量が増加されて再び流量ＦＡ１となる。同時に、制御部２０２によってバルブ１２２が閉じ、図４の矢印３１２の方向にのみ液浸液が流れ、回収管４３に流す液浸液が増加されて再び流量ＦＡ１となる。

このように、供給管４２および回収管４３を通して流す液浸液の流量を増加させる増加工程と減少させる減少工程とを含むサイクル（サイクルおよび第２サイクル）を複数回実行する。流量ＦＡ２は、減少工程で減少された第１流量であり、流量ＦＡ１は、増加工程で増加され、第１流量より大きな第２流量である。図６の６Ａには、本実施形態における供給管４２および回収管４３に対する液浸液の流量の時間変化を示した。例えば、時刻ＴＡ１で、流量を流量ＦＡ１から流量ＦＡ２まで減少させる減少工程が、時刻ＴＡ１から時刻ＴＡ２までの間で流量を一定に維持する維持工程が、時刻ＴＡ２で、流量を流量ＦＡ２から流量ＦＡ１まで増加させる増加工程が実行される。これらの増加工程、維持工程、減少工程を含むサイクルが所定回実行した後、ステージ制御部２００によって、液浸液充填ステージ６１を最終レンズ３２の下方から他の場所に移動して、ウエハステージ５３を最終レンズ３２の下方に移動させる。サイクルを実行する回数は、供給管４２、回収管４３に残存する気泡の数を計測する計測器を取り付け、その計測結果をもとに決定してもよい。その後、液浸液を供給部１０１から供給口１１１を介して供給して、最終面３２とウエハ５１との間隙に液浸領域１００が形成される。その後、液浸露光装置を用いて、装置を設置若しくはメンテナンスした後、最初のウエハ５１の第１ショット領域に対する露光処理が開始される。

第１実施形態の液浸露光装置においては、液浸液を供給する供給管４２と液浸液を回収する回収管４３とに対して液浸液の流量を増加させる増加工程と流量を減少させる減少工程との切り換えを繰り返し行いながら液浸液を供給する。そうすることで、供給管４２、回収管４３中から気泡を効率的に除去することができ、気泡の残留による影響を液浸露光装置に及ぼさない。また、短時間で気泡の除去を行えることから、液浸露光装置のスループットを低下させない。

第１実施形態では、液浸液の流量の切り換えは、図６の６Ａに示したように瞬時に行ったが、６Ｂに示したように、ΔＴ１の時間をかけて流量を減少させて、ΔＴ２の時間をかけて流量を増加させてもよい。また、第１実施形態では、供給管４２と回収管４３に供給する液浸液の流量を同一としたが、異なる流量でも構わない。第１実施形態では、供給管４２と回収管４３とに対する液浸液の流量切り換えを同時に行ったが、異なるタイミングで行ってもよい。また、供給管４２と回収管４３との一方の管に対して液浸液による洗浄を行ってもよい。また、ステージ６１を上下動することによって、供給管４２、回収管４３への供給流量を切り換えてもよい。また、ノズル支持部４４を上下動することでノズル４１の位置を変化させることにより、供給管４２、回収管４３への供給流量を切り換えてもよい。

本実施形態では、供給管、回収管の液浸液による洗浄を、液浸露光装置を設置若しくはメンテナンスした後であって、最初の基板の第１ショット領域に対する露光処理の開始前に行った。しかし、洗浄処理の時期を、液浸露光装置を用いて少なくとも１枚の基板の露光を終えた後であって、新たな基板の第１ショット領域に対する露光処理の開始前、例えば、ロットの最初の基板の第１ショット領域に対する露光処理の開始前としてもよい。本実施形態では、供給管、回収管の液浸液による洗浄をステージ６１上で行ったが、ウエハステージ５３上で行ってもよい。また、気泡の残留がないように液浸液により洗浄する態様について述べたが、洗浄液、リンス液、装置停止中における部材の劣化を防止するための保護液などを用いて洗浄してもよい。また、本実施形態は、ステップ・アンド・スキャン方式のＡｒＦ液浸露光装置に限らず、ステップ・アンド・リピート方式の露光装置、ＫｒＦやＦ２レーザー光や紫外線ランプを光源に用いた液浸露光装置に適用しても同様の効果を得ることができる。

［第２実施形態］
第２実施形態を図４、図５及び図６の６Ｃを用いて説明する。図４に示したように、供給部１０１から矢印３１１の向きに液浸液が流れ、液浸液が供給管４２、供給口１１１を通してステージ６１に供給される。また、供給部１０１から矢印３１２の向きに液浸液が流れ、液浸液が回収管４３、回収口１１２を通してステージ６１に供給される。それぞれの流量は、流量ＦＣ１である。ステージ６１に供給された液浸液は、回収口６２から矢印３１３の向きに流れ、回収部１３１に回収される。その後、時刻ＴＣ１になると、図５に示したように、制御部２０１によってバルブ１２１が開き、矢印３１４の向きに液浸液が流れ、液浸液はすべて回収部１０２に回収される。このとき、供給管４２に供給される液浸液の流量はゼロになる。同時に、制御部２０２によってバルブ１２２が開き、矢印３１５、３１６の向きに液浸液が流れ、液浸液はすべて回収部１０２に回収される。このとき、回収管４３に供給される液浸液の流量はゼロになる。

更に、時刻ＴＣ２になると、制御部２０１によってバルブ１２１が閉じ、図４の矢印３１１の向きに液浸液が流れ、供給管４２を通して液浸液が供給される。同時に、制御部２０２によってバルブ１２２が閉じ、図４の矢印３１２の向きに液浸液が流れ、回収管４３を通して液浸液が供給される。供給管４２、回収管４３それぞれへの流量（第２流量）は、流量ＦC１である。このように、供給管４２および回収管４３への液浸液の供給と停止を繰り返す。図６の６Ｃには、第２実施形態における供給管４２および回収管４３への液浸液の供給・停止の時間変化を示した。

第２実施形態の液浸露光装置においては、供給管４２と回収管４３に対して液浸液の供給および停止を繰り返すことで、供給管４２、回収管４３中から気泡を効率的に除去することができ、気泡の残留による影響を液浸露光装置に及ぼさない。また、短時間に気泡の除去を行えることから、液浸露光装置のスループットを低下させない。

［第３実施形態］
第３実施形態を図６の６Ｄと図７、図８を用いて説明する。図７に示したように、液浸液が供給部１０１から矢印３１１の向きに流れ、供給管４２に供給される。また、供給部１０１から矢印３１２の向きに液浸液が流れて、液浸液が回収管４３に供給される。このとき、回収管４３に流れる液浸液の流量は、流量ＦD１である。これらの液浸液は、供給管４２および供給口１１１を介して、また回収管４３および回収口１１２を介して、ステージ６１に流れる。ステージ６１上の液は、回収口６２から矢印３１３の向きに流れ回収部１３１に回収される。

その後、時刻ＴＤ１になると、図８に示したように、制御部２０４によってバルブ１２４が制御されて、液浸液は矢印３１７の向きに流れて回収部１０２に回収される。これにより、回収管４３を流れる液浸液の向きが反転して、その流量はＦＤ２になる。更に、時刻ＴＤ２になると、制御部２０４によってバルブ１２４が制御され、図７の矢印３１２の向きに液浸液が流れ、回収管４３を流れる液浸液の向きが再び反転する。このように、回収管４３へ供給する液浸液の流れ方向の切り換えを繰り返す。図６の６Ｄには、矢印３１２の方向を正、矢印３１３の方向を負として、回収管４３に流れる液浸液の流量の時間変化を示した。第３実施形態では、第１増加工程と第１減少工程と第２増加工程と第２減少工程とを含むサイクルを複数回実行することで回収管４３を洗浄する。第１増加工程では、回収管４３の第１方向に流す液浸液の流量を増加させる。第１減少工程では、第１方向に流す流量を減少させる。第２増加工程では、液浸液を流す方向を第１方向から該第１方向と反対方向の第２方向に切り替えて第２方向に流す流量を増加させる。第２減少工程では、第２方向に流す流量を減少させる。第３実施形態におけるサイクルは、第１増加工程と第１減少工程と第２増加工程と第２減少工程に加えて、第１増加工程で増加された流量を維持する工程と、第２増加工程で増加された流量を維持する工程とを含んでいる。

第３実施形態の液浸露光装置においては、回収管４３に液浸液を流す方向を第１方向と該第１方向と反対方向の第２方向とに切り替えることを繰り返して行うことで、回収管４３から気泡を除去することができ、気泡による影響を液浸露光装置に及ぼさない。また、また、短時間に気泡の除去を行えることから、液浸露光装置のスループットを低下させない。

本実施形態では、回収管４３を洗浄の対象としたが、供給管４２、また、供給管４２および回収管４３の双方を洗浄の対象としてもよい。本実施形態では、回収管４３に供給する液浸液の流れの向きを繰り返し反転させたが、回収管４３内の流れ方向を局所的に変化させてもよい。その方法としては、ノズル支持部４４を駆動させて回収管４３の位置を変化させたり、ステージ６１を上下動させたりする方法がある。また、供給口１１１および回収口１１２を増やして、液浸液を供給する口と回収する口を繰り返し切り換えることによって、ノズル内の液の流れを変化させてもよい。

［デバイス製造方法］
本発明の一実施形態のデバイス（半導体デバイス、液晶表示デバイス等）の製造方法について説明する。半導体デバイスは、ウエハ（基板）に集積回路を作る前工程と、前工程で作られたウエハ上の集積回路チップを製品として完成させる後工程を経ることにより製造される。前工程は、前述の液浸露光装置を使用して感光剤が塗布されたウエハを露光する工程と、前記工程で露光されたウエハを現像する工程を含む。後工程は、アッセンブリ工程（ダイシング、ボンディング）と、パッケージング工程（封入）を含む。液晶表示デバイスは、透明電極を形成する工程を経ることにより製造される。透明電極を形成する工程は、透明導電膜が蒸着されたガラス基板に感光剤を塗布する工程と、前述の露光装置を使用して感光剤が塗布されたガラス基板を露光する工程と、ガラス基板を現像する工程を含む。本実施形態の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。

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。例えば、液体供給の流量・流れ方向を変化させる方法として、上記の各実施例に記載の方法を適宜組み合わせてもよい。

Claims

原版のパターンを基板に投影する投影光学系と、液体を前記投影光学系の最終面と前記基板との間隙に供給する供給管とを有し、前記間隙に前記液体を満たした状態で前記基板を露光する液浸露光装置の前記供給管を洗浄する方法であって、
前記供給管を通して洗浄液の流量を増加させる増加工程と前記流量を減少させる減少工程とを含むサイクルを含み、
前記液浸露光装置を設置若しくはメンテナンスした後、又は、少なくとも１枚の基板の露光を終えた後であって、前記液浸露光装置を用いて新たな基板の第１ショット領域を露光する前に、前記サイクルを複数回実行する、ことを特徴とする方法。
前記液体を前記間隙から回収する回収管をさらに有し、
前記回収管を通して洗浄液の流量を増加させる増加工程と前記流量を減少させる減少工程とを含む第２サイクルをさらに含み、
前記液浸露光装置を設置若しくはメンテナンスした後、又は、少なくとも１枚の基板の露光を終えた後であって、前記液浸露光装置を用いて新たな基板の第１ショット領域を露光する前に、前記第２サイクルを複数回実行する、ことを特徴とする請求項１に記載の方法。
前記サイクルおよび前記第２サイクルは、前記流量を前記増加工程で増加された流量に維持する工程と前記流量を前記減少工程で減少された流量に維持する工程とをさらに含む、ことを特徴とする請求項２に記載の方法。
前記サイクルおよび前記第２サイクルの前記増加工程では、第１流量から前記第１流量より大きな第２流量に前記流量を増加させ、前記減少工程では、前記第２流量から前記第１流量に前記流量を減少させる、ことを特徴とする請求項２又は請求項３記載の方法。
前記サイクルおよび前記第２サイクルの前記増加工程では、ゼロから第２流量に前記流量を増加させ、前記減少工程では、前記第２流量からゼロに前記流量を減少させる、ことを特徴とする請求項２又は請求項３記載の方法。
原版のパターンを基板に投影する投影光学系と、液体を前記投影光学系の最終面と前記基板との間隙に供給する供給管とを有し、前記間隙に前記液体を満たした状態で前記基板を露光する液浸露光装置の前記供給管を洗浄する方法であって、
前記供給管を通して第１方向に流す洗浄液の流量を増加させる第１増加工程と、前記第１方向に流す流量を減少させる第１減少工程と、前記洗浄液を流す方向を前記第１方向から該第１方向と反対方向の第２方向に切り替えて前記第２方向に流す流量を増加させる第２増加工程と、前記第２方向に流す流量を減少させる第２減少工程と、を含むサイクルを含み、
前記液浸露光装置を設置若しくはメンテナンスした後、又は、少なくとも１枚の基板の露光を終えた後であって、前記液浸露光装置を用いて新たな基板の第１ショット領域を露光する前に、前記サイクルを複数回実行する、ことを特徴とする方法。
前記液体を前記間隙から回収する回収管をさらに有し、
前記回収管の第１方向に流す洗浄液の流量を増加させる第１増加工程と、前記第１方向に流す流量を減少させる第１減少工程と、前記洗浄液を流す方向を前記第１方向から該第１方向と反対方向の第２方向に切り替えて前記第２方向に流す流量を増加させる第２増加工程と、前記第２方向に流す流量を減少させる第２減少工程と、を含む第２サイクルをさらに含み、
前記液浸露光装置を設置若しくはメンテナンスした後、又は、少なくとも１枚の基板の露光を終えた後であって、前記液浸露光装置を用いて新たな基板の第１ショット領域を露光する前に、前記第２サイクルを複数回実行する、ことを特徴とする請求項６に記載の方法。
前記サイクルおよび前記第２サイクルは、前記流量を前記第１増加工程で増加された流量に維持する工程と前記流量を前記第２増加工程で増加された流量に維持する工程とをさらに含む、ことを特徴とする請求項７に記載の方法。
デバイスを製造する方法であって、
請求項１乃至請求項８のいずれか１項に記載の方法によって前記供給管が洗浄された液浸露光装置を用いて基板を露光する工程と、
前記工程で露光された基板を現像する工程と、
を含む方法。