JP2013105781A - 基板保持装置、露光装置、デバイス製造方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】基板保持装置の撥水性を制御して、基板の周辺への液浸液の流出を抑制し、露光不良の発生を防止する。
【解決手段】基板保持装置は、液体を介して露光光が照射される基板を保持する第1保持部材と、第1保持部材に保持されている基板の周囲の少なくとも一部に配置されているカバー部材で構成され、基板の中心から外周に向う方向に関して外側に向うにつれて液体に対する接触角が減少し(A2)、中間部で増加する領域(A1)を含む面(40)を備える。
【選択図】図5
【解決手段】基板保持装置は、液体を介して露光光が照射される基板を保持する第1保持部材と、第1保持部材に保持されている基板の周囲の少なくとも一部に配置されているカバー部材で構成され、基板の中心から外周に向う方向に関して外側に向うにつれて液体に対する接触角が減少し(A2)、中間部で増加する領域(A1)を含む面(40)を備える。
【選択図】図5
Description
本発明は、基板保持装置、露光装置、デバイス製造方法に関する。
半導体デバイス、電子デバイス等のマイクロデバイスの製造工程において、例えば下記特許文献に開示されているような、液体を介して露光光で基板を露光する露光装置が使用される。露光装置は、基板を保持して移動可能な基板ステージを備え、基板ステージに保持された基板を露光する。
液浸露光装置において、例えば基板の周辺に液体が溢れ出すと、露光不良が発生する可能性がある。その結果、不良デバイスが発生する可能性がある。
本発明の態様は、露光不良の発生を抑制できる基板保持装置及び露光装置を提供することを目的とする。また本発明の態様は、不良デバイスの発生を抑制でき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、液体を介して露光光が照射される基板を保持する第1保持部材と、第1保持部材に保持されている基板の周囲の少なくとも一部に配置され、基板の中心から外周に向う方向に関して外側に向うにつれて液体に対する接触角が増加する領域を含む面と、を備える基板保持装置が提供される。
本発明の第2の態様に従えば、第1の態様の基板保持装置を備える露光装置が提供される。
本発明の第3の態様に従えば、第2の態様の露光装置によっ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。
本発明の第1の態様は、露光不良の発生を抑制できる基板保持装置を提供することができる。本発明の第2の態様は、露光不良の発生を抑制できる露光装置を提供することができる。本発明の第3の態様は、不良デバイスの発生を抑制できるデバイス製造方法を提供することができる。
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。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の位置関係について説明する。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2は、本実施形態に係る基板ステージ2P及び計測ステージ2Cの一例を示す平面図である。
本実施形態の露光装置EXは、液体LQを介して露光光ELで基板Pを露光する液浸露光装置である。本実施形態においては、露光光ELの光路の少なくとも一部が液体LQで満たされるように液浸空間LSが形成される。液浸空間とは、液体で満たされた部分(空間、領域)をいう。基板Pは、液浸空間LSの液体LQを介して露光光ELで露光される。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、本実施形態の露光装置EXは、例えば米国特許第6897963号明細書、及び欧州特許出願公開第1713113号明細書等に開示されているような、基板ステージ2Pと計測ステージ2Cとを備えた露光装置である。
図1及び図2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2Pと、基板Pを保持せずに、露光光ELを計測する計測器(計測部材)を搭載して移動可能な計測ステージ2C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、基板Pに照射される露光光ELの光路が液体LQで満たされるように基板Pとの間で液体LQを保持して液浸空間LSを形成する液浸部材3と、露光装置EX全体の動作を制御する制御装置4と、制御装置4に接続され、露光に関する各種の情報を記憶する記憶装置5とを備えている。記憶装置5は、例えばRAM等のメモリ、ハードディスク、CD−ROM等の記録媒体を含む。記憶装置5には、コンピュータシステムを制御するオペレーティングシステム(OS)がインストールされ、露光装置EXを制御するためのプログラムが記憶されている。
また、本実施形態の露光装置EXは、例えば米国特許出願公開第2007/0288121号明細書に開示されているような、基板ステージ2Pが有するスケール部材22を用いてその基板ステージ2Pの位置を計測するエンコーダシステム6を備えている。
また、本実施形態の露光装置EXは、基板Pの表面の位置を検出する第1検出システム7と、基板Pの位置を検出する第2検出システム8と、マスクステージ1、基板ステージ2P、及び計測ステージ2Cの位置を計測する干渉計システム9とを備えている。
また、本実施形態において、露光装置EXは、基板Pを搬送する搬送システム10を備えている。搬送システム10は、基板ステージ2Pに基板Pを搬入する処理、及び基板ステージ2Pから基板Pを搬出する処理を実行可能である。
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。マスクMは、例えばガラス板等の透明板と、その透明板上にクロム等の遮光材料を用いて形成されたパターンとを有する透過型マスクを含む。なお、マスクMとして、反射型マスクを用いることもできる。
基板Pは、デバイスを製造するための基板である。基板Pは、例えば半導体ウエハ等の基材と、その基材上に形成された感光膜とを含む。感光膜は、感光材(フォトレジスト)の膜である。また、基板Pが、感光膜に加えて別の膜を含んでもよい。例えば、基板Pが、反射防止膜を含んでもよいし、感光膜を保護する保護膜(トップコート膜)を含んでもよい。
照明系ILは、所定の照明領域IRに露光光ELを照射する。照明領域IRは、照明系ILから射出される露光光ELが照射可能な位置を含む。照明系ILは、照明領域IRに配置されたマスクMの少なくとも一部を、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、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F2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エキシマレーザ光を用いる。
マスクステージ1は、マスクMを保持した状態で、照明領域IRを含むベース部材11のガイド面11G上を移動可能である。本実施形態において、ガイド面11GとXY平面とは実質的に平行である。マスクステージ1は、例えば米国特許第6452292号明細書に開示されているような平面モータを含む駆動システムの作動により移動する。平面モータは、マスクステージ1に配置された可動子と、ベース部材11に配置された固定子とを有する。本実施形態においては、マスクステージ1は、駆動システムの作動により、ガイド面11G上において、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。なお、マスクステージ1を移動させる駆動システムは、平面モータでなくてもよい。例えば、駆動システムが、リニアモータを含んでもよい。
投影光学系PLは、所定の投影領域PRに露光光ELを照射する。投影領域PRは、投影光学系PLから射出される露光光ELが照射可能な位置を含む。投影光学系PLは、投影領域PRに配置された基板Pの少なくとも一部に、マスクMのパターンの像を所定の投影倍率で投影する。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。
投影光学系PLは、投影光学系PLの像面に向けて露光光ELが射出される射出面12を有する。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13が、射出面12を有する。投影領域PRは、射出面12から射出される露光光ELが照射可能な位置を含む。本実施形態において、射出面12は、−Z側を向いており、XY平面と平行である。なお、−Z側を向いている射出面12は、凸面であってもよいし、凹面であってもよい。終端光学素子13の光軸は、Z軸と平行である。本実施形態において、射出面12から射出される露光光ELは、−Z側に進行する。
基板ステージ2Pは、基板Pを保持した状態で、投影領域PRを含むベース部材14のガイド面14G上を移動可能である。本実施形態において、ガイド面14GとXY平面とは実質的に平行である。計測ステージ2Cは、計測器(計測部材)を搭載した状態で、投影領域PRを含むベース部材14のガイド面14G上を移動可能である。基板ステージ2P及び計測ステージ2Cは、例えば米国特許第6452292号明細書に開示されているような平面モータを含む駆動システムの作動により移動する。平面モータは、基板ステージ2P及び計測ステージ2Cのそれぞれに配置された可動子と、ベース部材14に配置された固定子とを有する。本実施形態においては、基板ステージ2P及び計測ステージ2Cのそれぞれは、駆動システムの作動により、ガイド面14G上において、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。なお、基板ステージ2P及び計測ステージ2Cを移動させる駆動システムは、平面モータでなくてもよい。例えば、駆動システムが、リニアモータを含んでもよい。
干渉計システム9は、マスクステージ1に配置された計測ミラーを用いてそのマスクステージ1の位置を計測するレーザ干渉計ユニット9Aと、基板ステージ2Pに配置された計測ミラー及び計測ステージ2Cに配置された計測ミラーを用いてその基板ステージ2P及び計測ステージ2Cの位置を計測するレーザ干渉計ユニット9Bとを有する。レーザ干渉計ユニット9A、9Bの計測結果は、制御装置4に出力される。
基板ステージ2Pは、基板Pをリリース可能に保持する第1保持部材20を有する。また、本実施形態において、基板ステージ2Pは、第1保持部材20の周囲の少なくとも一部に配置されるカバー部材21を有する。また、本実施形態において、基板ステージ2Pは、カバー部材21の周囲の少なくとも一部に配置されるスケール部材22を有する。スケール部材22は、基板ステージ2Pが移動することによって、移動する。例えば、スケール部材22は、基板ステージ2Pがガイド面14Gに沿ってXY平面内を移動するとき、移動する。基板ステージ2Pが移動することによって、スケール部材22も移動する。例えば基板ステージ2Pがガイド面14Gに沿ってXY平面内を移動するとき、スケール部材22も移動する。
本実施形態において、基板ステージ2Pは、第1保持部材20の周囲の少なくとも一部に配置される第2保持部材23を有する。第2保持部材23は、カバー部材21をリリース可能に保持する。第2保持部材23に保持されているカバー部材21は、第1保持部材20に保持されている基板Pの周囲の少なくとも一部に配置される。本実施形態において、カバー部材21は、開口24を有する。本実施形態において、第1保持部材20に保持されている基板Pは、第2保持部材23に保持されているカバー部材21の開口24の内側に配置される。すなわち、本実施形態において、第2保持部材23に保持されているカバー部材21は、第1保持部材20に保持されている基板Pを環状に囲むように、配置される。
本実施形態において、第2保持部材23は、スケール部材22をリリース可能に保持する。スケール部材22は、カバー部材21と独立して第2保持部材23から取り外すことができる。第2保持部材23に保持されているスケール部材22は、第2保持部材23に保持されているカバー部前記の周囲の少なくとも一部に配置される。第2保持部材23に保持されているカバー部材21は、第1保持部材20に保持されている基板Pと第2保持部材23に保持されているスケール部材22の間の少なくとも一部に配置される。本実施形態において、スケール部材22は、開口25を有する。本実施形態において、第2保持部材23に保持されているカバー部材21は、第2保持部材23に保持されているスケール部材22の開口25の内側に配置される。本実施形態において、第2保持部材23に保持されているスケール部材22は、第2保持部材23に保持されているカバー部材21を環状(枠状)に囲むように、配置される。
本実施形態において、スケール部材22は、Y軸方向に関する基板ステージ2Pの位置を計測するためのYスケール26及びYスケール27と、X軸方向に関する基板ステージ2Pの位置を計測するためのXスケール28及びXスケール29と、を含む。Yスケール26は、開口24(第1保持部材20の中心)に対して−X側に配置される。Yスケール27は、開口24に対して+X側に配置される。Xスケール28は、開口24に対して−Y側に配置される。Xスケール29は、開口24に対して+Y側に配置される。
Yスケール26、27のそれぞれは、X軸方向に長く、Y軸方向に所定ピッチで配置された複数の格子(格子線)を含む。すなわち、Yスケール26、27は、Y軸方向を周期方向とする一次元格子を含む。Xスケール28とXスケール29のそれぞれは、Y軸方向に長く、X軸方向に所定ピッチで配置された複数の格子(格子線)を含む。すなわち、Xスケール28とXスケール29は、X軸方向を周期方向とする一次元格子を含む。
本実施形態において、格子は、回折格子である。すなわち、本実施形態において、Yスケール26とYスケール27は、Y軸方向を周期方向とする回折格子を有する。Xスケール28とXスケール29は、X軸方向を周期方向とする回折格子を有する。また、本実施形態においては、Yスケール26とYスケール27は、Y軸方向を周期方向とする反射型格子(反射回折格子)が形成された反射型スケールである。Xスケール28とXスケール29は、X軸方向を周期方向とする反射型格子(反射回折格子)が形成された反射型スケールである。
本実施形態において、搬送システム10は、基板ステージ2Pに基板Pを搬入(ロード)する第1搬送部材10Aと、基板ステージ2Pから基板Pを搬出(アンロード)する第2搬送部材10Bとを有する。第1搬送部材10Aは、例えば露光前の基板Pを基板ステージ2Pの第1保持部材20に搬入する。第2搬送部材10Bは、例えば露光後の基板Pを基板ステージ2Pの第1保持部材20から搬出する。
本実施形態において、基板ステージ2Pは、少なくとも一部が射出面12と対向する位置EPと、射出面12と対向しない位置CP1と、射出面12と対向しない位置CP2との間を移動可能である。
本実施形態においては、位置EPに配置された物体に、射出面12から射出された露光光ELが照射可能である。本実施形態においては、位置CP1において、露光前の基板Pを第1保持部材20に搬入する処理が実行される。位置CP2において、第1保持部材20から露光後の基板Pを搬出する処理が実行される。
以下の説明において、位置EPを適宜、露光位置EP、と称する。また、以下の説明において、位置CP1を適宜、第1基板交換位置CP1、と称し、位置CP2を適宜、第2基板交換位置CP2、と称する。
本実施形態において、第1、第2基板交換位置CP1、CP2は、露光位置EPに対して+Y側の位置である。本実施形態において、第1基板交換位置CP1は、第2基板交換位置CP2に対して−X側の位置である。
第1保持部材20に基板Pを搬入するとき、制御装置4は、基板ステージ2Pを第1基板交換位置CP1に移動する。制御装置4は、第1搬送部材10Aを用いて、第1基板交換位置CP1に配置された基板ステージ2Pの第1保持部材20に、基板Pを搬入する。
第1保持部材20から基板Pを搬出するとき、制御装置4は、基板ステージ2Pを第2基板交換位置CP2に移動する。制御装置4は、第2搬送部材10Bを用いて、第2基板交換位置CP2に配置された基板ステージ2Pの第1保持部材20から、基板Pを搬出する。
図3は、エンコーダシステム6、第1検出システム7、及び第2検出システム8の一例を示す平面図である。
第1検出システム7は、例えば米国特許第5448332号明細書等に開示されているような、所謂、斜入射方式の多点フォーカス・レベリング検出システムを含む。第1検出システム7は、検出光を射出する照射装置7Aと、検出光を受光可能な受光装置7Bとを有する。第1検出システム7は、照射装置7Aから射出される検出光を検出領域AFに照射して、その検出領域AFに配置された物体の表面(被検面)の位置を検出する。物体の表面に照射された照射装置7Aからの検出光は、その物体の表面で反射する。物体の表面で反射した検出光の少なくとも一部は、受光装置7Bに受光される。第1検出システム7は、受光装置7Bの受光結果に基づいて、例えばZ軸、θX、及びθY方向に関する物体の表面の位置を検出する。
本実施形態において、第1検出システム7の検出領域AFは、第1、第2基板交換位置CP1、CP2と露光位置EPとの間に配置される。第1検出システム7は、第1、第2基板交換位置CP1、CP2と露光位置EPとの間において、物体の表面の位置を検出する。換言すれば、第1検出システム7は、第1、第2基板交換位置CP1、CP2と露光位置EPとの間に配置される物体の表面の位置を検出する。
本実施形態においては、第1検出システム7は、例えば第1保持部材20に保持された基板Pの表面の位置、及びスケール部材22の表面の位置を検出可能である。なお、第1検出システム7が、計測ステージ2Cの表面の位置を検出してもよい。
第2検出システム8は、例えば米国特許5493403号明細書に開示されているような、基板Pの感光膜を感光させないブロードバンドな検出光を対象マークに照射し、その対象マークで反射した検出光により受光面に結像された対象マークの像と指標の像とをCCD等の撮像素子を用いて撮像し、それらの撮像信号を画像処理することで対象マークの位置を計測するFIA(Field Image Alignment)方式のアライメント装置を含む。本実施形態において、第2検出システム8は、複数のアライメント装置8A〜8Eを含む。本実施形態において、複数のアライメント装置8A〜8Eは、X軸方向に配置される。
アライメント装置8Aは、検出光を検出領域ALAに照射して、その検出領域ALAに配置された対象マークの位置を検出する。対象マークに照射された検出光は、その対象マークで反射する。対象マークで反射した検出光に基づく対象マークの像は、撮像素子で撮像される。アライメント装置8Aは、撮像素子の撮像結果に基づいて、例えば例えばZ軸、θX、及びθY方向に関する対象マークの位置を検出する。同様に、アライメント装置8B〜8Eのそれぞれは、検出領域ALB〜ALEに検出光を照射して、検出領域ALB〜ALBのそれぞれに配置された対象マークの位置を検出する。
本実施形態において、第2検出システム8の検出領域ALA〜ALEは、X軸方向に配置される。また、検出領域ALA〜ALEは、第1、第2基板交換位置CP1、CP2と露光位置EPとの間に配置される。第2検出システム8は、第1、第2基板交換位置CP1、CP2と露光位置EPとの間において、対象マークの位置を検出する。換言すれば、第2検出システム8は、第1、第2基板交換位置CP1、CP2と露光位置EPとの間に配置される対象マークの位置を検出する。
また、本実施形態において、第2検出システム8は、第1検出システム7よりも+Y側に配置される。本実施形態において、検出領域ALA〜ALEは、検出領域AFよりも+Y側に配置される。換言すれば、検出領域ALA〜ALEは、第1、第2基板交換位置CP1、CP2と検出領域AFとの間に配置される。
本実施形態においては、第2検出システム8は、例えば第1保持部材20に保持された基板Pのアライメントマークの位置を検出可能である。なお、第2検出システム8が、例えば計測ステージ2Cに配置されたマークの位置を検出してもよい。
エンコーダシステム6は、例えば米国特許出願公開第2007/0288121号明細書に開示されているような、計測光を射出する照射装置及び計測光を受光する受光装置を有し、スケール部材22が有する格子(スケール、格子線)に照射装置からの計測光を照射し、その格子を介した計測光を受光装置で受光して、その格子の位置を計測するエンコーダヘッド15を有する。
本実施形態において、エンコーダシステム6は、エンコーダヘッド15を複数有する。
エンコーダシステム6は、X軸方向に配置された複数のエンコーダヘッド15を含み、終端光学素子13(液浸部材3)の−X側に配置されるリニアエンコーダ6Aと、Y軸方向に配置された複数のエンコーダヘッド15を含み、終端光学素子13(液浸部材3)の−Y側に配置されるリニアエンコーダ6Bと、X軸方向に配置された複数のエンコーダヘッド15を含み、終端光学素子13(液浸部材3)の+X側に配置されるリニアエンコーダ6Cと、Y軸方向に配置された複数のエンコーダヘッド15を含み、終端光学素子13(液浸部材3)の+Y側に配置されるリニアエンコーダ6Dとを有する。
エンコーダシステム6は、X軸方向に配置された複数のエンコーダヘッド15を含み、終端光学素子13(液浸部材3)の−X側に配置されるリニアエンコーダ6Aと、Y軸方向に配置された複数のエンコーダヘッド15を含み、終端光学素子13(液浸部材3)の−Y側に配置されるリニアエンコーダ6Bと、X軸方向に配置された複数のエンコーダヘッド15を含み、終端光学素子13(液浸部材3)の+X側に配置されるリニアエンコーダ6Cと、Y軸方向に配置された複数のエンコーダヘッド15を含み、終端光学素子13(液浸部材3)の+Y側に配置されるリニアエンコーダ6Dとを有する。
本実施形態において、リニアエンコーダ6Aとリニアエンコーダ6Cは、Yスケール26とYスケール27を用いて、Y軸方向に関する基板ステージ2Pの位置を計測する。リニアエンコーダ6Bとリニアエンコーダ6Dは、Xスケール28とXスケール29を用いて、X軸方向に関する基板ステージ2Pの位置を計測する。
リニアエンコーダ6A〜6D(エンコーダヘッド15)は、スケール部材22の表面が対向可能な位置に配置される。スケール部材22は、リニアエンコーダ6A〜6Dのエンコーダヘッド15と対向する位置に移動可能である。エンコーダヘッド15は、照射装置から射出される計測光を計測領域に照射して、その計測領域に配置されたスケール部材22の格子を検出する。スケール部材22に照射された照射装置からの計測光の少なくとも一部は、そのスケール部材22で反射する。スケール部材22で反射した計測光の少なくとも一部は、受光装置に受光される。エンコーダシステム6は、リニアエンコーダ6A〜6Dのそれぞれが有する複数のエンコーダヘッド15の受光装置の受光結果に基づいて、例えばX軸、Y軸、及びθZ方向に関するスケール部材22(基板ステージ2P)の位置を計測する。
本実施形態において、リニアエンコーダ6Dの少なくとも一部は、第1、第2基板交換位置CP1、CP2と、露光位置EPとの間に配置される。リニアエンコーダ6Dは、第1、第2基板交換位置CP1、CP2と露光位置EPとの間において、基板ステージ2Pの位置を計測する。換言すれば、リニアエンコーダ6Dは、第1、第2基板交換位置CP1、CP2と露光位置EPとの間に配置されるスケール部材(基板ステージ2P)の位置を計測する。
本実施形態において、リニアエンコーダ6A〜6Cは、検出領域AFよりも−Y側に配置される。すなわち、本実施形態において、リニアエンコーダ6A〜6Cは、検出領域AF及び検出領域ALA〜ALEよりも、第1、第2基板交換位置CP1、CP2から離れている。
図4は、本実施形態に係る液浸部材3及び基板ステージ2Pの一例を示す側断面図である。なお、図4においては、投影領域PR(終端光学素子13及び液浸部材3と対向する位置)に、基板Pが配置されている。露光装置EXは、計測ステージ2Cを投影領域PRに配置することもできるし、基板ステージ2P及び計測ステージ2Cを投影領域PRに配置することもできる。
本実施形態において、基板Pは、表面(上面P1)と、表面の反対を向く裏面(下面P2)とを有する。本実施形態において、上面P1は、実質的に平坦である。本実施形態において、第1保持部材20は、基板Pの上面P1とXY平面とが実質的に平行となるように、基板Pの下面P2を保持する。
なお、基板Pの上面P1の少なくとも一部は、平坦でなくてもよく、例えば凹部、凸部、曲面等を含んでもよい。また、基板Pは、上面P1の少なくとも一部がXY平面と非平行になるように、露光装置EXに配置されてもよい。
本実施形態において、第1保持部材20は、例えばピンチャック機構のような吸着機構を有する。第1保持部材20は、基板ステージ2Pの支持面31Sに配置された周壁部35と、周壁部35の内側の支持面31Sに配置された支持部36と、支持面31Sに配置された吸引口37とを有する。周壁部35は、基板Pの下面P2が対向可能である。支持部36は、基板Pの下面P2に接触する複数のピン部材を含む。吸引口37は、流体吸引装置と接続され、流体を吸引する。この流体吸引装置は、制御装置4に制御される。
本実施形態において、周壁部35の上面は、基板Pの下面P2と対向可能である。周壁部35は、基板Pの下面P2との間の少なくとも一部に負圧空間を形成可能である。制御装置4は、基板Pの下面P2と周壁部35の上面とが接触された状態で、吸引口37の吸引動作を実行することによって、周壁部35と基板Pの下面P2と支持面31Sとで形成される空間31Hを負圧にすることができる。これにより、基板Pが第1保持部材20に保持される。また、吸引口37の吸引動作が解除されることによって、基板Pは第1保持部材20から解放される。
本実施形態において、カバー部材21は、プレート状の部材である。本実施形態において、カバー部材21は、表面(上面40)と、表面の反対を向く裏面(下面41)とを有する。カバー部材21の上面40は、実質的に平坦である。第2保持部材23は、カバー部材21の上面40がXY平面と実質的に平行となるように、カバー部材21の下面41を保持する。本実施形態において、第2保持部材23に保持されているカバー部材21の上面40の少なくとも一部は、終端光学素子13の射出面12と対向可能である。本実施形態において、カバー部材21の上面40は、開口24の縁の少なくとも一部を含む内周部42と、外周43の縁の少なくとも一部を含む外周部44とを有する。本実施形態において、内周部42は、開口24の縁に沿った環状(枠状)の部分であり、外周部44は、内周部42を環状(枠状)に囲む部分である。
本実施形態において、カバー部材21の上面40(内周部42)は、第1保持部材20に保持されている基板Pの上面P1の周囲の少なくとも一部に配置される。カバー部材21の上面40は、第1保持部材20に保持されている基板Pの上面P1を環状に囲むように、配置される。第2保持部材23に保持されているカバー部材21の上面40は、基板Pの上面P1と間隙Gaを介して隣接する。間隙Gaは、第1保持部材20に保持されている基板Pと第2保持部材23に保持されているカバー部材21との間の間隙を含む。
本実施形態において、第2保持部材23に保持されているカバー部材21の上面40は、第1保持部材20に保持されている基板Pの上面P1と実質的に平行である。第1保持部材20に保持されている基板Pの上面P1と、第2保持部材23に保持されているカバー部材21の上面40とは、実質的に同一平面内に配置される(面一である)。
なお、カバー部材21は、プレート状の部材でなくてもよく、例えばブロック状の部材であってもよい。また、カバー部材21の上面40の少なくとも一部は、平坦でなくてもよく、例えば凹部、凸部、曲面等を含んでもよい。また、第2保持部材23に保持されているカバー部材21の上面40の少なくとも一部は、第1保持部材20に保持されている基板Pに対して、傾斜していてもよい。
なお、第2保持部材23に保持されているカバー部材21の上面40は、第1保持部材20に保持されている基板Pの上面P1の周囲に離散的に配置されていてもよい。例えば、露光装置EXは、複数のカバー部材21を備え、第1保持部材20に保持されている基板Pの上面P1を囲むように、複数のカバー部材21の上面40が配置されてもよい。また、カバー部材21は、複数の第1の部材に分割可能であってもよい。例えば、複数の第1の部材が第2保持部材23に保持され、カバー部材21の上面40は、複数の第1の部材の上面によって形成されてもよい。また、第2保持部材23に保持されているカバー部材21の上面40は、第1保持部材20に保持されている基板Pの上面P1の周囲の一箇所のみに配置されていてもよい。
なお、第2保持部材23に保持されているカバー部材21の上面40の少なくとも一部は、第1保持部材20に保持されている基板Pの上面P1に対して段差を有していてもよい。例えば、第2保持部材23に保持されているカバー部材21の上面40の少なくとも一部は、第1保持部材20に保持されている基板Pの上面P1に対して上方(+Z側)又は下方(−Z側)に配置されてもよい。
本実施形態において、スケール部材22は、プレート状の部材である。本実施形態において、スケール部材22は、表面(上面45)と、表面の反対を向く裏面(下面46)とを有する。スケール部材22の上面45は、実質的に平坦である。第2保持部材23は、スケール部材22の上面45がXY平面と実質的に平行となるように、スケール部材22の下面46を保持する。本実施形態において、スケール部材22の上面45は、開口25の縁の少なくとも一部を含む内周部47と、外周48の縁の少なくとも一部を含む外周部49とを有する。本実施形態において、内周部47は、開口25の縁に沿った環状(枠状)の部分であり、外周部49は、内周部47を環状(枠状)に囲む部分である。
本実施形態において、スケール部材22の上面45(内周部47)は、第2保持部材23に保持されているカバー部材21の上面40(外周部44)の周囲の少なくとも一部に配置される。スケール部材22の上面45は、第2保持部材23に保持されているカバー部材21の上面40を環状に囲むように、配置される。第2保持部材23に保持されているスケール部材22の上面45は、第2保持部材23に保持されているカバー部材21の上面40と間隙Gbを介して隣接する。間隙Gbは、第2保持部材23に保持されているカバー部材21と第2保持部材23に保持されているスケール部材22との間の間隙を含む。
本実施形態において、第2保持部材23に保持されているスケール部材22の上面45は、第2保持部材23に保持されているカバー部材21の上面40と実質的に平行である。第2保持部材23に保持されているスケール部材22の上面45は、第2保持部材23に保持されているカバー部材21の上面40に対して、段差Gcを有している。本実施形態において、第2保持部材23に保持されているスケール部材22の上面45の少なくとも一部は、第2保持部材23に保持されているカバー部材21の上面40よりも上方(+Z側)に配置される。第2保持部材23に保持されているスケール部材22の上面45の内周部47は、第2保持部材23に保持されているカバー部材21の上面40の外周部44よりも上方に配置される。スケール部材22の上面45の内周部47は、第2保持部材23に保持されているカバー部材21の上面40の外周部44を環状に囲む部分である。本実施形態において、スケール部材22の上面45の内周部47は、第2保持部材23に保持されているカバー部材21の上面40の外周のいずれの位置においても、カバー部材21の上面40の外周に対して上方に配置されている。
なお、スケール部材22は、プレート状の部材でなくてもよく、例えばブロック状の部材であってもよい。また、スケール部材22の上面45の少なくとも一部は、平坦でなくてもよく、例えば凹部、凸部、曲面等を含んでもよい。また、第2保持部材23に保持されているスケール部材22の上面45の少なくとも一部は、第2保持部材23に保持されているカバー部材21に対して、傾斜していてもよい。
なお、第2保持部材23に保持されているスケール部材22の上面45は、第2保持部材23に保持されているカバー部材21の上面40の周囲において、離散的に配置されていてもよい。例えば、露光装置EXは、複数のスケール部材22を備え、複数のスケール部材22の上面45は、第2保持部材23に保持されているカバー部材21の上面40を囲むように、配置されてもよい。また、スケール部材22は、複数の第2の部材に分割可能であってもよい。例えば、複数の第2の部材が第2保持部材23に保持され、スケール部材22の上面45は、複数の第2の部材の上面を含んでいてもよい。複数の第2の部材は、例えば、Xスケールを有する部材とYスケールを有する部材の一方又は双方を含んでいてもよい。また、第2保持部材23に保持されているスケール部材22の上面45は、第2保持部材23に保持されているカバー部材21の上面40の周囲の一箇所のみに配置されていてもよい。
なお、第2保持部材23に保持されているスケール部材22の上面45の少なくとも一部は、第2保持部材23に保持されているカバー部材21の上面40の下方(−Z側)に配置されてもよい。また、第2保持部材23に保持されているスケール部材22の上面45と、第2保持部材23に保持されているカバー部材21の上面40とは、実質的に同一平面内に配置されてもよい(面一であってもよい)。また、例えばスケール部材22とカバー部材21とが一体的に形成又は接合されており、第2保持部材23に保持されているスケール部材22の上面45と、第2保持部材23に保持されているカバー部材21の上面40は、実質的に間隙Gbを有していなくてもよい。
本実施形態において、第2保持部材23は、例えばピンチャック機構等のような吸着機構を有する。第2保持部材23は、基板ステージ2Pの支持面32Sにおいて周壁部35を囲むように配置された周壁部38と、支持面32Sにおいて周壁部38を囲むように配置された周壁部39と、周壁部38と周壁部39との間の支持面32Sに配置された支持部33と、支持面32Sに配置された吸引口34とを有する。周壁部38及び周壁部39は、カバー部材21の下面41が対向可能である。支持部33は、カバー部材21の下面41に接触する複数のピン部材を含む。吸引口34は、流体吸引装置と接続され、流体を吸引する。この流体吸引装置は、制御装置4に制御される。
本実施形態において、周壁部38の上面及び周壁部39の上面は、カバー部材21の下面41と対向可能である。周壁部38及び周壁部39は、カバー部材21の下面41との間の少なくとも一部に負圧空間を形成可能である。制御装置4は、周壁部38の上面及び周壁部39の上面がカバー部材21の下面41と接触された状態で、吸引口34の吸引動作を実行することによって、周壁部38と周壁部39とカバー部材21の下面41と支持面32Sとで形成される空間を負圧にすることができる。これにより、カバー部材21が第2保持部材23に保持される。また、吸引口34の吸引動作が解除されることによって、カバー部材21は第2保持部材23から解放される。
本実施形態において、第2保持部材23は、基板ステージ2Pの支持面32Sにおいて周壁部39を囲むように配置された周壁部50と、支持面32Sにおいて周壁部50を囲むように配置された周壁部51と、周壁部50と周壁部51との間の支持面32Sに配置された支持部52と、支持面32Sに配置された吸引口54とを有する。周壁部50及び周壁部51は、スケール部材22の下面46が対向可能である。支持部52は、スケール部材22の下面46に接触する複数のピン部材を含む。吸引口54は、流体吸引装置と接続され、流体を吸引する。この流体吸引装置は、制御装置4に制御される。
本実施形態において、周壁部50の上面及び周壁部51の上面は、スケール部材22の下面46と対向可能である。周壁部50及び周壁部51は、スケール部材22の下面46との間の少なくとも一部に負圧空間を形成可能である。制御装置4は、周壁部50の上面及び周壁部51の上面がスケール部材22の下面46と接触された状態で、吸引口54の吸引動作を実行することによって、周壁部50と周壁部51とスケール部材22の下面46と支持面32Sとで形成される空間を負圧にすることができる。これにより、スケール部材22が第2保持部材23に保持される。また、吸引口54の吸引動作が解除されることによって、スケール部材22は第2保持部材23から解放される。
なお、本実施形態においては、カバー部材21及びスケール部材22は、基板ステージ2Pからリリース可能であるが、カバー部材21とスケール部材22の少なくとも一方の部材は、基板ステージ2Pからリリース不能であってもよい。例えば、基板ステージ2Pは、カバー部材21及びスケール部材22が基板ステージ2Pからリリース不能であって、第2保持部材23を有していなくてもよい。
なお、本実施形態においては、第2保持部材23は、カバー部材21及びスケール部材22を保持するが、カバー部材21とスケール部材22の一方の部材を保持し、カバー部材21とスケール部材22の他方の部材を保持しなくてもよい。例えば、基板ステージ2Pは、カバー部材21とスケール部材22の一方の部材を第2保持部材23が保持し、カバー部材21とスケール部材22の他方の部材を第2保持部材23と別の第3保持部材が保持してもよい。
なお、本実施形態においては、カバー部材21は、スケール部材22と別の部材であるが、スケール部材22と一体的に形成された部材でもよいし、スケール部材22と接合された部材でもよい。また、本実施形態においては、カバー部材21は、スケール部材22と独立して第2保持部材23から取り外し可能であるが、例えばスケール部材22と一体的に形成又は接合されており、スケール部材22とともに第2保持部材23から取り外し可能であってもよい。
図5は、本実施形態の基板ステージ2Pの上面における接触角の分布の例を示す図である。本実施形態において、カバー部材21の上面40は、第1領域A1及び第2領域A2を有する。
本実施形態において、第2保持部材23に保持されているカバー部材21の第1領域A1は、第1保持部材20に保持されている基板Pの周囲の少なくとも一部に配置される。本実施形態において、第1領域A1は、カバー部材21の外周部44の上面の少なくとも一部を含む。
本実施形態において、第2保持部材23に保持されているカバー部材21の第2領域A2は、第1保持部材20に保持されている基板Pと第1領域A1との間の少なくとも一部に配置される。本実施形態において、第2領域A2は、第1領域A1に隣接している。本実施形態において、第2領域A2は、内周部42の上面の少なくとも一部を含む。本実施形態において、第2保持部材23に保持されているカバー部材21の第2領域A2は、第1保持部材20に保持されている基板Pを環状に囲むように、配置される。
本実施形態において、液体LQに対する第2領域A2(内周部42)の撥液性は、液体LQに対する第1領域A1(外周部44)の撥液性よりも相対的に小さい(親和性が高い)。本実施形態において、液体LQに対する第2領域A2の接触角は、液体LQに対する第1領域A1の接触角よりも相対的に小さい。すなわち、第1領域A1及び第2領域A2を含む領域(上面40)において、液体LQに対する接触角は、第1保持部材20に保持されている基板Pの中心から外周に向う方向(図6に示す放射方向R)に関して、外側に向うにつれて増加する。上面40は、第1保持部材20に保持されている基板Pと第1領域A1とを結ぶ線に沿って基板Pから離れるにつれて、液体LQに対する接触角が連続的に大きくなる領域を含む。なお、放射方向Rは、Z軸方向から見て、第1保持部材20の中心から第2保持部材23へ向う方向であってもよい。
本実施形態において、第2領域A2は、液体LQに対する接触角が基板Pよりも小さい領域を含む。本実施形態において、液体LQに対する第2領域A2の接触角は、放射方向Rに関する外側に向うにつれて、基板Pに対する液体LQの接触角γ1よりも小さい範囲で連続的に減少する。
本実施形態において、第2領域A2と第1領域A1の境界の位置における接触角γ2は、液体LQに対する基板Pの接触角γ1よりも小さい。本実施形態において、液体LQに対する第1領域A1の接触角は、放射方向Rに関する外側に向うにつれて、接触角γ2から接触角γ3の範囲で連続的に増加する。本実施形態において、接触角γ3は、液体LQに対する基板Pの接触角γ1よりも大きい。すなわち、第1領域A1は、液体LQに対する接触角が基板Pよりも大きい領域を含む。このように、本実施形態においては、第1領域A1及び第2領域A2を含む領域(上面40)において、液体LQに対する接触角の分布が極小値を有している。
本実施形態において、カバー部材21の上面40は、上述のような接触角の分布を有している。接触角が空間的に変化するようなカバー部材21の上面40は、例えば、表面改質処理等の処理条件を上面40における位置に応じて調整すること、上面40の材質を上面40における位置に応じて変化させること等によって、形成できる。
本実施形態において、放射方向Rに関して第1領域A1の外側に配置される第3領域A3は、液体LQに対する接触角が基板Pよりも大きい領域を含む。本実施形態において、第3領域A3は、スケール部材22の上面45の少なくとも一部を含む。すなわち、第2保持部材23に保持されているスケール部材22の少なくとも一部は、放射方向Rに関して、第2領域A2よりも外側に配置されている。また、本実施形態において、第2保持部材23に保持されているスケール部材22の少なくとも一部は、放射方向Rに関して、第1領域A1よりも外側に配置されている。本実施形態において、第3領域A3は、液体LQに対する接触角が実質的に変化しない領域を含む。本実施形態において、この領域(スケール部材22の上面45)における接触角は、接触角γ3以上である。本実施形態において、スケール部材22の上面45における接触角は、接触角γ3と実質的に同じである。
本実施形態において、スケール部材22の上面45は、液体LQに対して撥液性である。本実施形態において、液体LQに対する上面45の接触角は、90度よりも大きい。液体LQに対する上面45の接触角は、例えば100度以上でもよいし、110度以上でもよい。本実施形態において、スケール部材22は、フッ素を含む撥液性の材料がコーティングされている。すなわち、本実施形態において、上面45は、撥液性の材料を含有する膜を含む。撥液性の材料は、例えばPFA(Tetra fluoro ethylene-perfluoro alkylvinyl ether copolymer)、PTFE(Poly tetra fluoro ethylene)、PEEK(polyetheretherketone)、テフロン(登録商標)等の各種材料の1又は2以上を含んでいてもよい。
図4に示すように、本実施形態の液浸部材3は、少なくとも一部が終端光学素子13の射出面12と対向する対向部60と、少なくとも一部が終端光学素子13の周囲に配置される本体部61とを含む。対向部60は、射出面12と対向する位置に孔(開口)62を有する。対向部60は、少なくとも一部が射出面12とギャップを介して対向する上面63と、基板P(物体)が対向可能な下面64とを有する。孔62は、上面63と下面64とを結ぶように形成される。上面63は、孔62の上端の周囲に配置され、下面64は、孔62の下端の周囲に配置される。射出面12から射出された露光光ELは、孔62を通過して、基板Pに照射可能である。
本実施形態において、上面63及び下面64のそれぞれは、光路Kの周囲に配置される。本実施形態において、下面64は、平坦面である。下面64は、基板P(物体)との間で液体LQを保持可能である。以下の説明において、下面64を適宜、保持面65と称する。
また、液浸部材3は、液体LQを供給可能な供給口66と、液体LQを回収可能な回収口67とを有する。供給口66は、例えば基板Pの露光時において液体LQを供給する。回収口67は、例えば基板Pの露光時において液体LQを回収する。なお、供給口66は、基板Pの露光時及び非露光時の一方又は双方において液体LQを供給可能である。また、回収口67は、基板Pの露光時及び非露光時の一方又は双方において液体LQを回収可能である。
供給口66は、射出面12から射出される露光光ELの光路Kの近傍において、その光路Kに面するように配置されている。なお、供給口66は、射出面12と孔62との間の空間及び終端光学素子13の側面の一方又は双方に面していればよい。本実施形態において、供給口66は、上面63と射出面12との間の空間に液体LQを供給する。供給口66から供給された液体LQは、その上面63と射出面12との間の空間を流れた後、孔62を介して、基板P(物体)上に供給される。
供給口66は、流路68を介して、液体供給装置69と接続されている。液体供給装置69は、清浄で温度調整された液体LQを送出可能である。流路68は、液浸部材3の内部に形成された供給流路70、及びその供給流路70と液体供給装置69とを接続する供給管で形成される流路を含む。液体供給装置69から送出された液体LQは、流路68を介して供給口66に供給される。少なくとも基板Pの露光において、供給口66は、液体LQを供給する。
回収口67は、液浸部材3の下面64と対向する物体上の液体LQの少なくとも一部を回収可能である。回収口67は、露光光ELが通過する孔62の周囲の少なくとも一部に配置される。本実施形態においては、回収口67は、保持面65の周囲の少なくとも一部に配置される。回収口67は、物体の表面と対向する液浸部材3の所定位置に配置されている。少なくとも基板Pの露光において、回収口67に基板Pが対向する。基板Pの露光において、回収口67は、基板P上の液体LQを回収する。
本実施形態において、本体部61は、基板P(物体)に面する開口71を有する。開口71は、保持面65の周囲の少なくとも一部に配置される。本実施形態において、液浸部材3は、開口71に配置された多孔部材72を有する。本実施形態において、多孔部材72は、複数の孔(openingsあるいはpores)を含むプレート状の部材である。なお、開口71に、網目状に多数の小さい孔が形成された多孔部材であるメッシュフィルタが配置されてもよい。
本実施形態において、多孔部材72は、基板P(物体)が対向可能な下面73と、下面73の反対方向を向く上面74と、上面74と下面73とを結ぶ複数の孔とを有する。下面73は、保持面65の周囲の少なくとも一部に配置される。本実施形態において、液浸部材3の下面64の少なくとも一部は、保持面65及び下面73を含む。
本実施形態において、回収口67は、多孔部材72の孔を含む。本実施形態において、基板P(物体)上の液体LQは、多孔部材72の孔(回収口67)を介して回収される。なお、液浸部材3は、多孔部材72を備えていなくてもよい。
回収口67は、流路75を介して、液体回収装置76と接続されている。液体回収装置76は、回収口67を真空システムに接続可能であり、回収口67を介して液体LQを吸引可能である。流路75は、液浸部材3の内部に形成された回収流路77、及び回収流路77と液体回収装置76とを接続する回収管で形成される流路を含む。回収口67から回収された液体LQは、流路75を介して、液体回収装置76に回収される。
本実施形態においては、制御装置4は、供給口66からの液体LQの供給動作と並行して、回収口67からの液体LQの回収動作を実行することによって、一方側の終端光学素子13及び液浸部材3と、他方側の物体との間に液体LQで液浸空間LSを形成可能である。
なお、液浸部材3として、例えば米国特許出願公開第2007/0132976号明細書、欧州特許出願公開第1768170号明細書に開示されているような液浸部材(ノズル部材)を用いることができる。
次に、露光装置EXの動作の一例について説明する。本実施形態において、第1保持部材20に保持されている基板Pを露光するために、基板ステージ2Pは、露光位置EPに移動される。制御装置4は、終端光学素子13及び液浸部材3と基板ステージ2P(基板P)との間に液体LQで液浸空間LSが形成された後、基板Pの露光処理を開始する。
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(所謂スキャニングステッパ)である。本実施形態において、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。制御装置4は、基板Pを投影光学系PLの投影領域PR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、照明系ILの照明領域IR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と基板P上の液浸空間LSの液体LQとを介して基板Pに露光光ELを照射する。これにより、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、基板Pは、液体LQを介して露光光ELで露光される。
図6は、第1保持部材20(基板ステージ2P)に保持された基板Pの一例を示す図である。本実施形態において、基板P上の露光対象領域であるショット領域Sは、マトリクス状に複数配置されている。制御装置4は、基板P上に定められた複数のショット領域Sを順次露光する。
本実施形態の露光装置EXは、基板Pのショット領域Sを露光するとき、終端光学素子13及び液浸部材3と基板Pとが対向され、終端光学素子13と基板Pとの間の露光光ELの光路Kが液体LQで満たされるように液浸空間LSが形成される。本実施形態において、露光装置EXは、基板Pの複数のショット領域Sを順次露光するとき、終端光学素子13及び液浸部材3を含む第1部と、第1部に対向する第2面との間との間に液体LQで液浸空間LSが形成されている状態で、基板ステージ2PがXY平面内において移動される。上記の第2面は、基板Pの上面P1及び基板ステージ2Pの上面2Uの一方又は双方を含む。制御装置4は、終端光学素子13及び液浸部材3を含む第1部と、第1部に対向する第2面との間との間に液体LQで液浸空間LSが形成されている状態で、基板ステージ2Pを移動しながら、基板Pの露光を実行する。
本実施形態において、制御装置4は、基板P上の複数のショット領域Sのうち最初のショット領域(第1のショット領域)Sを露光するために、その第1のショット領域Sを露光開始位置に移動する。制御装置4は、液浸空間LSが形成された状態で、第1のショット領域S(基板P)を投影光学系PLの投影領域PRに対してY軸方向に移動しながら、その第1のショット領域Sに対して露光光ELを照射する。
本実施形態において、制御装置4は、第1のショット領域Sの露光が終了した後、次の第2のショット領域Sを露光するために、液浸空間LSが形成された状態で、基板PをX軸方向(あるいはXY平面内においてX軸方向に対して傾斜する方向)に移動し、第2のショット領域Sを露光開始位置に移動する。制御装置4は、第1のショット領域Sと同様に、第2のショット領域Sを露光する。
本実施形態において、制御装置4は、スキャン露光動作とステッピング動作とを繰り返しながら、基板P上の複数のショット領域Sを、投影光学系PL及び液浸空間LSの液体LQを介して順次露光する。露光光ELは、基板Pの複数のショット領域Sに対して、次照射される。なお、上記のスキャン露光動作は、投影領域PRに対してショット領域SをY軸方向に移動しながらそのショット領域Sに露光光ELを照射する動作を含む。また、ステッピング動作は、今回のショット領域Sの露光が終了した後、次回のショット領域Sを露光開始位置に移動するための動作を含む。
本実施形態において、制御装置4は、投影光学系PLの投影領域PRと基板Pとが、図6中に矢印R1で示す移動軌跡に沿って相対的に移動するように基板ステージ2Pを移動しつつ投影領域PRに露光光ELを照射して、液体LQを介して基板Pの複数のショット領域Sを露光光ELで順次露光する。
ところで、液浸空間LSの液体の一部は、例えば液浸部材3(終端光学素子13)と基板ステージ2Pとの相対移動等によって、液浸空間LSから分離することがありえる。液浸空間LSから分離した液滴等の液体(以下、分離液体という)は、放射方向Rに関するカバー部材21の外側に流れて、カバー部材21の外側に配置される部材において不都合の発生を招くことがありえる。例えば、分離液体は、カバー部材21の外側に配置されたスケール部材22を濡らすことによって、スケール部材22を利用した計測の精度を低下させることがありえる。結果として、露光不良が発生することがある。
本実施形態において、カバー部材21の上面40は、第1保持部材20に保持されている基板Pの中心から外側に向う放射方向Rにおいて、液体LQに対する接触角が増加する領域を含んでいる。そのため、分離液体は、カバー部材21の外側に流れることが抑制され、例えばスケール部材22に到達することが抑制される。結果として、露光不良の発生が抑制される。
なお、本実施形態において、エンコーダヘッド15は、基板ステージ2Pに設けられているスケール部材22の表面が対向可能な位置に配置されているが、基板ステージ2Pに設けられていてもよい。例えば、露光装置EXは、エンコーダヘッド15が放射方向Rに関してカバー部材21よりも外側に配置されており、スケール部材22がエンコーダヘッド15と対向可能な位置に配置されていてもよい。この場合に、露光装置EXは、エンコーダヘッド15が分離液体で濡れることが抑制されるので、露光不良が発生することが抑制される。
なお、露光装置EXは、放射方向Rに関してカバー部材21よりも外側にスケール部材22以外の部材が配置されていてもよい。また、露光装置EXは、スケール部材22を備えていなくてもよい。例えば、露光装置EXは、基板ステージ2Pにおいて放射方向Rに関してカバー部材21よりも外側に配置され、露光光を計測するための計測部材を備えていてもよい。この計測部材は、例えば、受光素子等を含むセンサーであってもよく、露光光の照度の分布等を計測可能であってもよい。この場合に、露光装置EXは、計測部材が分離液体で濡れることが抑制されるので、露光不良が発生すること等が抑制される。また、露光装置EXは、放射方向Rに関してカバー部材21よりも外側に配置された電子機器を備えていてもよい。この場合に、露光装置EXは、この電子機器が分離液体で濡れることが抑制されるので、電子機器における故障等の不都合の発生が抑制される。基板ステージ2Pの上面は、上記のようなエンコーダヘッド15の表面、計測部材の表面、電子機器の表面の少なくとも1つを含んでいてもよい。また、上記のようなエンコーダヘッド15の表面、計測部材の表面、電子機器の表面の少なくとも1つは、光が通過する部材に覆われており、基板ステージ2Pの上面は、この光が通過する部材の表面を含んでいてもよい。
ところで、分離液体は、例えば液滴となって基板P上に残留することがありえる。分離液体は、基板P上に残留していると、例えばウォーターマークの発生を招くことがある。結果として、露光不良が発生する可能性がある。
本実施形態において、カバー部材21の上面40は、第1保持部材20に保持されている基板Pの中心から外側に向う放射方向Rにおいて、第1保持部材20に保持されている基板Pの上面よりも液体LQに対する接触角が小さい領域を含んでいる。そのため、分離液体は、基板Pの上面からカバー部材21に流れやすくなり、例えば基板Pの上面に残留することが抑制される。結果として、露光不良の発生が抑制される。
なお、上述したような液浸空間LSからの液体の分離は、例えば、カバー部材21の上面40とスケール部材22の上面45との間の間隙Gaを液体の界面が通る際に発生することがある。本実施形態において、カバー部材21の上面40における液体LQに対する接触角は、基板Pの上面P1における液体LQに対する接触角と連続的に変化している。そのため、液浸空間LSと外部(例えば気体)との界面は、カバー部材21の上面40と基板Pの上面P1との間を移動する際の安定性が向上する。結果として、例えば液体の分離による液滴の発生、気泡の発生等が抑制され、露光不良の発生が抑制される。
また、本実施形態において、カバー部材21の上面40における液体LQに対する接触角は、スケール部材22の上面45における液体LQに対する接触角と連続的に変化している。そのため、液浸空間LSと外部(例えば気体)との界面は、カバー部材21の上面40とスケール部材22の上面45との間を移動する際の安定性が向上する。結果として、例えば液体の分離による液滴の発生、気泡の発生等が抑制され、露光不良の発生が抑制される。
また、本実施形態において、カバー部材21の上面40における液体LQに対する接触角は、スケール部材22の上面45に隣接する部分において、スケール部材22の上面45における液体LQに対する接触角以下である。そのため、液体LQは、スケール部材22の上面45からカバー部材21の上面40へ流れやすくなり、スケール部材22の上面45に残留しにくくなる。
次に、変形例1の基板ステージ2Pにおける液体LQに対する接触角の分布の例について説明する。図7は、変形例1の基板ステージ2Pの上面2Uにおける接触角の分布の例を示す図である。
本変形例において、液体LQに対する第1領域A1の接触角γ4は、実質的に均一である。変形例において、接触角γ4は、液体LQに対する基板Pの上面P1の接触角γ1よりも大きい。本変形例において、接触角γ4は、液体LQに対するスケール部材22の上面45の接触角γ3よりも小さい。本変形例において、液体LQに対する接触角は、第1領域A1とスケール部材22の上面45とで不連続である。
本変形例において、液体LQに対する第2領域A2の接触角γ5は、実質的に均一である。本変形例において、液体LQに対する第2領域A2の接触角γ5は、液体LQに対する基板Pの上面P1の接触角γ1よりも小さい。本変形例において、液体LQに対する接触角は、第1保持部材20に保持されている基板Pの上面P1と第2領域A2とで不連続である。また、本変形例において、液体LQに対する接触角は、第1領域A1と第2領域A2とで不連続である。すなわち、本変形例において、基板ステージ2Pの上面2Uは、第1保持部材20に保持されている基板Pと第1領域A1とを結ぶ線に沿って基板Pから離れるにつれて、液体LQに対する接触角が段階的に大きくなる領域を含む。
本変形例において、基板ステージ2Pの上面2Uは、放射方向Rに関して外側に向うにつれて液体LQに対する接触角が大きく領域を含んでいるので、この領域よりも放射方向Rに関して外側に配置される部材に不都合が発生することが抑制される。また、液体LQに対する第2領域A2の接触角γ5は、放射方向Rに関して第2領域A2よりも内側に配置される領域(基板Pの上面P1)の液体LQに対する接触角よりも小さいので、放射方向Rに関して第2領域A2よりも内側に配置される領域において液体が残留することが抑制される。
なお、液体LQに対する第1領域A1の接触角γ4は、第1領域A1において不均一であってもよい。例えば、第1領域A1は、液体LQに対する接触角が連続的又は段階的に増加する領域を含んでいてもよいし、液体LQに対する接触角が連続的又は段階的に減少する領域を含んでいてもよい。また、液体LQに対する第2領域A2の接触角γ5は、第2領域A2において不均一であってもよい。例えば、第2領域A2は、液体LQに対する接触角が連続的又は段階的に増加する領域を含んでいてもよいし、液体LQに対する接触角が連続的又は段階的に減少する領域を含んでいてもよい。
次に、変形例2の基板ステージ2Pにおける液体LQに対する接触角の分布の例について説明する。図8は、変形例2の基板ステージ2Pの上面2Uにおける接触角の分布の例を示す図である。
本変形例において、第1領域A1は、第2保持部材23に保持されているスケール部材22の上面45の少なくとも一部を含む。本変形例において、液体LQに対する第1領域A1の接触角γ6は、実質的に均一である。変形例において、接触角γ6は、液体LQに対する基板Pの上面P1の接触角γ1よりも大きい。
本変形例において、第2領域A2は、第2保持部材23に保持されているカバー部材21の上面40を含む。本変形例において、液体LQに対する第2領域A2の接触角γ7は、実質的に均一である。本変形例において、液体LQに対する第2領域A2の接触角γ7は、液体LQに対する基板Pの上面P1の接触角γ1よりも小さい。本変形例において、液体LQに対する接触角は、第1保持部材20に保持されている基板Pと第2領域A2とで、不連続である。本変形例において、液体LQに対する接触角は、第2保持部材23に保持されているスケール部材22と第2領域A2とで、不連続である。本変形例において、基板ステージ2Pの上面2Uは、第1保持部材20に保持されている基板Pと第1領域A1とを結ぶ線に沿って基板Pから離れるにつれて、液体LQに対する接触角が段階的に大きくなる領域を含む。
本変形例において、基板ステージ2Pの上面2Uは、放射方向Rに関して外側に向うにつれて液体LQに対する接触角が大きく領域を含んでいるので、この領域よりも放射方向Rに関して外側に配置される部材に不都合が発生することが抑制される。また、液体LQに対する第2領域A2の接触角γ7は、放射方向Rに関して第2領域A2よりも内側に配置される領域(基板Pの上面P1)の液体LQに対する接触角よりも小さいので、放射方向Rに関して第2領域A2よりも内側に配置される領域において液体が残留することが抑制される。
なお、上記の実施形態、変形例1、変形例2において、第1領域A1は、液体LQに対する接触角が基板Pの上面P1よりも小さい領域を含んでいてもよいし、液体LQに対する接触角が第2領域A2よりも小さい領域を含んでいてもよく、液体LQに対する接触角が第3領域A3(スケール部材22の上面45)よりも大きい領域を含んでいてもよい。また、第2領域A2は、液体LQに対する接触角が基板Pの上面P1よりも大きい領域を含んでいてもよいし、液体LQに対する接触角が第1領域A1よりも大きい領域を含んでいてもよく、液体LQに対する接触角が第3領域A3(スケール部材22の上面45)よりも大きい領域を含んでいてもよい。
なお、上述の各実施形態においては、投影光学系PLの終端光学素子13の射出側(像面側)の光路が液体LQで満たされているが、例えば国際公開第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13の入射側(物体面側)の光路も液体LQで満たされる投影光学系PLを採用することができる。
なお、上述の各実施形態においては、液体LQとして水を用いているが、水以外の液体であってもよい。液体LQとしては、露光光ELに対して透過性であり、露光光ELに対して高い屈折率を有し、投影光学系PLあるいは基板Pの表面を形成する感光材(フォトレジスト)など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等を用いることも可能である。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。
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、例えば米国特許第6611316号明細書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、上述の各実施形態において、露光装置EXが、米国特許第6341007号明細書、米国特許第6208407号明細書、米国特許第6262796号明細書等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でもよい。その場合、終端光学素子13との間で液浸空間LSを形成可能な物体は、複数の基板ステージの少なくとも一つを含む。
なお、上述の各実施形態において、露光装置EXが、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でもよい。
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、例えば各ステージ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各ステージの位置を計測することとしたが、エンコーダシステムがなくてもよい。
なお、上述の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6778257号明細書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。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。
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。例えば、レンズ等の光学部材と基板との間に液浸空間を形成し、その光学部材を介して、基板に露光光を照射することができる。
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。
上述の実施形態の露光装置EXは、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9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、マスクのパターンからの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。異物除処理(クリーニング処理)は、例えば基板処理ステップ204において実行される。
なお、上述の実施形態、変形例の要件は、適宜組み合わせることができる。また、一部の構成要素を用いない場合もある。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。
2P・・・基板ステージ、4・・・制御装置、6・・・エンコーダシステム、15・・・エンコーダヘッド、20・・・第1保持部材、21・・・カバー部材、22・・・スケール部材、23・・・第2保持部材、A1・・・第1領域、A2・・・第2領域、EL・・・露光光、EX・・・露光装置、LQ・・・液体、LS・・・液浸空間、P・・・基板、R・・・放射方向
Claims (17)
- 液体を介して露光光が照射される基板を保持する第1保持部材と、
前記第1保持部材に保持されている基板の周囲の少なくとも一部に配置され、前記基板の中心から外周に向う方向に関して外側に向うにつれて前記液体に対する接触角が増加する領域を含む面と、を備える基板保持装置。 - 前記面は、
前記第1保持部材に保持されている基板の周囲の少なくとも一部に配置される第1領域と、
前記第1保持部材に保持されている基板と前記第1領域との間の少なくとも一部に配置され、前記液体に対する接触角が前記第1領域よりも小さい第2領域とを有する
請求項1記載の基板保持装置。 - 前記第2領域の少なくとも一部は、前記液体に対する接触角が前記基板よりも小さい
請求項2記載の基板保持装置。 - 前記第1領域の少なくとも一部は、前記液体に対する接触角が前記基板よりも大きい
請求項2又は3記載の基板保持装置。 - 前記面は、前記第1保持部材に保持されている基板と前記第1領域とを結ぶ線に沿って前記基板から離れるにつれて、前記液体に対する接触角が連続的に大きくなる領域を含む
請求項2から4のいずれか一項記載の基板保持装置。 - 前記面は、前記第1保持部材に保持されている基板と前記第1領域とを結ぶ線に沿って前記基板から離れるにつれて、前記液体に対する接触角が段階的に大きくなる領域を含む
請求項2から5のいずれか一項記載の基板保持装置。 - 前記第1保持部材に保持されている基板の外側へ向う方向に関して、前記第2領域よりも外側に配置され、計測装置の少なくとも一部を構成する計測部材を備える
請求項1から6のいずれか一項記載の基板保持装置。 - 前記計測装置は、前記面の位置を計測する
請求項7記載の基板保持装置。 - 前記計測部材は、光学センサーによって読み取り可能なパターンが形成されたスケール部材を含む
請求項7又は8記載の基板保持装置。 - 前記計測部材は、スケール部材に形成されたパターンを読み取り可能な光学センサーを含む
請求項7から9のいずれか一項記載の基板保持装置。 - 前記計測装置は、前記露光光を計測する
請求項7記載の基板保持装置。 - 前記計測部材の少なくとも一部は、前記方向に関して前記第1領域よりも外側に配置されている
請求項7から11のいずれか一項記載の基板保持装置。 - 前記計測部材の少なくとも一部は、前記第1領域に配置されている
請求項7から12のいずれか一項記載の基板保持装置。 - 前記第2領域は、前記第1保持部材に保持されている基板を環状に囲んで配置される
請求項2から13のいずれか一項記載の基板保持装置。 - 前記面の少なくとも一部は、交換可能に配置されている
請求項1から14のいずれか一項記載の基板保持装置。 - 請求項1から15のいずれか一項記載の基板保持装置を備える露光装置。
- 請求項16に記載の露光装置によって基板を露光することと、
前記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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JP2020181200A (ja) * | 2015-12-08 | 2020-11-05 | エーエスエムエル ネザーランズ ビー.ブイ. | 基板テーブル、リソグラフィ装置、及びリソグラフィ装置を操作する方法 |
-
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