JP2017107215A - 露光装置及びデバイス製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】露光装置は、投影光学系と液体とを介して基板上にパターンの像を投影し、基板を露光する露光装置であって、投影光学系の像面付近に配置された部品上に残留した液体を除去する液体除去機構を備えている。
【選択図】図3
Description
R=k1・λ/NA … (1)
δ=±k2・λ/NA2 … (2)
ここで、λは露光波長、NAは投影光学系の開口数、k1、k2はプロセス係数である。(1)式、(2)式より、解像度Rを高めるために、露光波長λを短くして、開口数NAを大きくすると、焦点深度δが狭くなることが分かる。
化した後に投影光学系の先端の光学素子に付着跡(所謂ウォーターマーク)を残し、次の露光処理の際に基板上に形成されるパターンに悪影響を及ぼす可能性がある。また、露光処理以外にも基板ステージ上の基板の周りに配置されている基準平面部材や基準マーク部材を使うときに液浸領域を形成することが考えられるが、それらの液浸領域の液体を十分に回収しきれず、それらの部材上に付着跡が残ったり、それらの部材上に残った液体が飛散する可能性がある。
応じて適切な処置、例えば部品表面の異物除去などを行うことができる。
図1において、露光装置EXは、マスクMを支持するマスクステージMSTと、基板Pを支持する基板ステージPSTと、マスクステージMSTに支持されているマスクMを露光
光ELで照明する照明光学系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ステージPSTに支持されている基板Pに投影露光する投影光学系PLと、露光装置EX全体の動作を統括制御する制御装置CONTとを備えている。
光)などが用いられる。本実施形態では、ArFエキシマレーザ光が用いられる。上述したように、本実施形態における液体1は純水であって、露光光ELがArFエキシマレーザ光であっても透過可能である。また、純水は紫外域の輝線(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)も透過可能である。
れ接続された第1、第2液体回収部33、34とを備えている。第1、第2回収ノズル31、32は液浸露光中において液浸領域AR2の液体1に接触する。第1、第2液体回収部33、34は例えば真空ポンプ等の吸引装置、及び回収した液体1を収容するタンク等を備えており、基板P上の液体1を第1、第2回収ノズル31、32、及び回収管33A、34Aを介して回収する。第1、第2液体回収部33、34の液体回収動作は制御装置CONTにより制御され、制御装置CONTは第1、第2液体回収部33、34による単位時間あたりの液体回収量を制御可能である。
設けられており、液体1が所定量溜まったら排出流路27Aより排出されるようになっている。そして、液体回収装置20は、ポンプ29を駆動し、液体吸収部材21で回収された液体1を、タンク27に吸い込むようにして集める。
ONTは基準部材7の表面(基準面)の表面情報をフォーカス検出系4により検出する(ステップSA4)。この基準部材7の表面の検出処理の完了により、基準部材7表面と基板P表面との関係が求められたことになる。
2外部に設けられている管路46の一端部に接続されている。一方、管路46の他端部は、Zステージ52外部に設けられたタンク47及びバルブ48を介して吸引装置であるポンプ49に接続されている。タンク47には排出流路47Aが設けられており、液体1が所定量溜まったら排出流路47Aより排出されるようになっている。そして、第1液体除去装置40は、気体供給部41Aを駆動するとともにポンプ49を駆動し、液体吸収部材42で回収された液体1を、タンク47に吸い込むようにして集める。
液体供給機構10による液体供給を停止するとともに、基板ステージPSTに設けられた第2液体回収装置20の回収口23が投影光学系PLと対向するように基板ステージPSTを移動する。そして、制御装置CONTは、液体回収機構(第1液体回収装置)30と第2液体回収装置20とを併用して、投影光学系PLの下に形成されている液体1の回収を行う(ステップSA9)。このように、基板ステージPSTの上方に回収口が配置されている液体回収機構(第1液体回収装置)30と、基板ステージPST上に回収口が配置されている第2液体回収装置20とで同時に液浸領域AR2の液体1を回収するようにしているので、投影光学系PLの先端や基板P上に液体1が残留するのを低減することができる。
た実施形態と同一又は同等の構成部分については同一の符号を付し、その説明を簡略もしくは省略する。図6において、第1液体除去装置40は、基準部材7上に付着している液体1を吸引する吸引装置81を備えている。吸引装置81は、タンク及びポンプを含む吸引部81Aと、吸引部81Aに接続された吸引ノズル82とを備えている。そして、吸引ノズル82の吸い込み口82Aが基準部材7に近接して配置されている。基準部材7上に残留した液体1を除去する際には、吹き付け装置41が基準部材7に対して気体を吹き付けるとともに、吸引装置81が基準部材7上の液体1を吸引する。
長手方向とするスリット状であり(図3参照)、回収装置62の回収口65は吹き出し口64Aの+X側に隣接する位置に、Y軸方向を長手方向とする矩形状に形成されている。そして、第2液体除去装置60は、基板Pの露光終了後に、基板Pの露光中に液浸領域AR2の液体1に接触した投影光学系PLの先端のみならず、液体供給機構10の供給ノズル(部品)13、14、液体回収機構30の回収ノズル(部品)31、32に残留した液体1の除去も行う。もちろん、投影光学系PLの先端のみ、あるいはノズルのみの液体の除去をすることができる。
にノズル部64及び回収口67を配置したことにより、気体を吹き付けられた液体1の周囲への飛散を溝部72で抑制することができる。
PLの先端の光学素子2が洗浄される。そして、洗浄処理が終了した後、上述したように、第2液体除去装置60を使って、投影光学系PLの先端の光学素子2に残留した液体1が除去される。
図16は、第1液体除去装置を用いた露光装置の別の実施形態を示す図である。本実施形態においては、Zステージ52に、投影光学系PLを介してその像面側(基板P側)に照射される光を受光する照度ムラセンサ(計測系)138の一部を構成する板部材(上板)138Aが設けられ、更にその近傍に板部材138Aから除去された液体を回収する液体吸収部材142が追加されている。液体吸収部材142はZステージ52に形成された溝部144に配置されている。また、板部材138Aは、ガラス板の表面にクロムなどの遮光性材料を含む薄膜でパターニングし、その中央部にピンホール138Pを設けたものである。また、板部材138Aの上面は撥液性を有している。本実施形態においては、フッ素系化合物などの撥液性を有する材料が板部材138Aの表面にコーティングされている
。
よい。また、照度ムラセンサ138の板部材138Aの上面に限らず、基板ステージPST上の他の部品の表面も撥液性にしておいてもよい。但し、第1液体除去装置40により除去能力が十分高い場合には、必ずしも撥液性にする必要はない。
図18は、第3液体除去装置を用いた露光装置の別の実施形態を示す模式図である。図18において、フォーカス検出系4は発光部4aと受光部4bとを備えている。本実施形態においては、投影光学系PLの先端部近傍にはフォーカス検出系4の発光部4aから射出された検出光を透過可能な第1光学部材151と、基板P上で反射した検出光を透過可能な第2光学部材152とが設けられている。第1光学部材151及び第2光学部材152は、投影光学系PL先端の光学素子2とは分離した状態で支持されており、第1光学部材151は光学素子2の−X側に配置され、第2光学部材152は光学素子2の+X側に配置されている。第1、第2光学部材151、152は、露光光ELの光路及び基板Pの移動を妨げない位置において液浸領域AR2の液体1に接触可能な位置に設けられている。
のうち少なくとも露光光ELが通過する領域にウォーターマークが形成される不都合を防止することができる。この実施形態において、気体ノズル160及びその付属装置は第3液体除去装置として機能する。
ることができる。あるいは、第1光学部材151(あるいは第2光学部材152)の一部に流路163を形成するとともにその流路163に接続する気体ノズル164を第1光学部材151の端面に設け、流路163及び気体ノズル164を介した気体を、第1光学部材151の端面に上方から吹き付けることも可能である。なお流路163は、フォーカス検出系4の検出光の光路を妨げない位置に形成される。
図22は第4液体除去装置を備える露光装置の実施形態を示す図である。図22において、供給管172の途中には、例えば三方バルブ等の流路切替装置182を介して気体供給管181の一端部が接続されている。一方、気体供給管181の他端部は気体供給部180に接続されている。流路切替装置182は、液体供給部171と供給口174とを接続する流路を開けているとき、気体供給部180と供給口174とを接続する流路を閉じる。一方、流路切替装置182は、液体供給部171と供給口174とを接続する流路を閉じているとき、気体供給部180と供給口174とを接続する流路を開ける。同様に、回収管176の途中には、流路切替装置185を介して気体供給管184の一端部が接続されており、他端部は気体供給部183に接続されている。流路切替装置185は、液体回収部175と回収口178とを接続する流路を開けているとき、気体供給部183と回収口178とを接続する流路を閉じる。一方、流路切替装置185は、液体回収部175と回収口178とを接続する流路を閉じているとき、気体供給部183と回収口178とを接続する流路を開ける。
図23は第3液体除去装置を用いた露光装置の別の実施形態を示す図である。図23において、吹出口161を有する気体ノズル160は液体受け部材190に取り付けられている。液体受け部材190は皿状の部材であって、光学素子2、ノズル173、177、及び第1、第2光学部材151、152の占有面積よりも大きく形成されており、これら各部材から滴り落ちた液体1を受けることができるようになっている。また、液体受け部材190の底部には、多孔質体やスポンジ状部材からなる液体吸収部材199が交換可能に設けられている。液体吸収部材199により液体1を良好に補集・保持することができる。また、液体受け部材190は周壁部191を有しており、補集された液体1の流出は周壁部191によって防止されている。
アクチュエータ部195に接続されている。また、アクチュエータ部195は、軸部196を介して、例えば露光装置EXのボディや投影光学系PLを支持するコラム等の所定の支持部CLに吊り下げられるように取り付けられている。アクチュエータ部195が駆動することで、アーム部194の一端部に取り付けられている液体受け部材190は、軸部196を旋回中心としてθZ方向に旋回する。制御装置CONTは、駆動機構193のアクチュエータ部195を駆動して液体受け部材190を旋回することで、投影光学系PLの下方領域に対して液体受け部材190を進退することができる。また、アクチュエータ部195はアーム部194を介して液体受け部材190をZ軸方向に移動可能であるとともに、XY方向にも移動することができる。
図24は第3液体除去装置を用いた露光装置の別の実施形態を示す側面図である。図24において、基板ステージPSTは、基板ステージPSTの平面視ほぼ中央部に設けられ、Z軸方向に移動可能なセンターテーブル250を備えている。センターテーブル250は
、不図示の駆動機構によりZ軸方向に移動可能であって、基板ステージPST(Zステージ52)の上面より出没可能に設けられている。またセンターテーブル250の上面250Aには吸着孔251が設けられている。吸着孔251は基板ステージPST内部に設けられた流路252の一端部に接続されている。一方、流路252の他端部は流路切替装置253を介して第1流路254の一端部及び第2流路255の一端部のいずれか一方に接続可能となっている。第1流路254の他端部は真空系256に接続され、第2流路255の他端部は気体供給部257に接続されている。流路切替装置253は、流路252と第1流路254とを接続して真空系256と吸着孔251とを接続する流路を開けているとき、気体供給部257と吸着孔251とを接続する流路を閉じる。一方、流路切替装置253は、流路252と第2流路255とを接続して気体供給部257と吸着孔251とを接続する流路を開けているとき、真空系256と吸着孔251とを接続する流路を閉じる。
いる。露光処理対象である基板Pの裏面をセンターテーブル250の上面250Aで吸着保持するときは、基板Pの裏面と上面250Aとを当接した状態で真空系256を駆動し、基板Pの裏面と溝部258とで形成される空間を負圧にすることで、基板Pをセンターテーブル250で吸着保持することができる。一方、液体受け部材DPをセンターテーブル250で保持するときも、開口部264や溝部258の形状や大きさ、あるいは吸着孔251の大きさや位置などを最適に設定することで、液体受け部材DPをセンターテーブル250で保持することができる。あるいは、吸着孔251とは別の液体受け部材DPを吸着保持するための専用の吸着孔及びこれに対応する溝部をセンターテーブル250の上面250Aに設けておき(図25の符号251’及び258’参照)、この吸着孔251’を使って液体受け部材DPを上面250Aに対して吸着保持するようにしてもよい。そして、このセンターテーブル250を使って、液体受け部材DPを、露光処理対象である基板Pと同様に、基板ステージPSTに対してロード・アンロードすることができる。そして、光学素子2等の液体除去作業を行うときは、基板ステージPST上に液体受け部材DPがロードされ、液体除去作業が終了したときは、基板ステージPST上の液体受け部材DPがアンロードされる。また、液体受け部材DPを基板ホルダのピンチャック機構で吸着保持するときも、液体受け部材DPのうち開口部264以外の裏面との間において略密閉空間を形成できるように、例えばピンチャック機構において負圧化される領域を複数に分割しておき、前記開口部264に対応する領域以外の領域において選択的に負圧化を行うことで、液体受け部材DPを基板ホルダに吸着保持することができる。
が得られる。更に、焦点深度は空気中に比べて約n倍、すなわち約1.44倍に拡大されるため、空気中で使用する場合と同程度の焦点深度が確保できればよい場合には、投影光学系PLの開口数をより増加させることができ、この点でも解像度が向上する。
イル等のフッ素系流体であってもよい。この場合、液体1と接触する部分には、例えばフッ素を含む極性の小さい分子構造の物質で薄膜を形成することで親液化処理する。また、液体1としては、その他にも、露光光ELに対する透過性があってできるだけ屈折率が高く、投影光学系PLや基板P表面に塗布されているフォトレジストに対して安定なもの(例えばセダー油)を用いることも可能である。この場合も表面処理は用いる液体1の極性に応じて行われる。
Lを使って、微細なライン・アンド・スペースパターン(例えば25〜50nm程度のライン・アンド・スペース)を基板P上に露光するような場合、マスクMの構造(例えばパターンの微細度やクロムの厚み)によっては、Wave guide効果によりマスクMが偏光板として作用し、コントラストを低下させるP偏光成分(TM偏光成分)の回折光よりS偏光成分(TE偏光成分)の回折光が多くマスクMから射出されるようになる。この場合、上述の直線偏光照明を用いることが望ましいが、ランダム偏光光でマスクMを照明しても、投影光学系PLの開口数NAが0.9〜1.3のように大きい場合でも高い解像性能を得ることができる。
分)よりも大きくなる可能性もあるが、例えばArFエキシマレーザを露光光とし、1/4程度の縮小倍率の投影光学系PLを使って、25nmより大きいライン・アンド・スペースパターンを基板P上に露光するような場合には、S偏光成分(TE偏光成分)の回折光がP偏光成分(TM偏光成分)の回折光よりも多くマスクMから射出されるので、投影光学系PLの開口数NAが0.9〜1.3のように大きい場合でも高い解像性能を得ることができる。
す露光装置を採用しているが、本発明は、特開平6−124873号公報に開示されているような露光対象の基板を保持したステージを液槽の中で移動させる液浸露光装置にも適用可能である。
またはリアクタンス力を用いた磁気浮上型のどちらを用いてもよい。また、各ステージPST、MSTは、ガイドに沿って移動するタイプでもよく、ガイドを設けないガイドレスタイプであってもよい。
生する反力は、投影光学系PLに伝わらないように、特開平8−330224号公報(USS/N 08/416,558)に記載されているように、フレーム部材を用いて機械的に床(大地)
に逃がしてもよい。
、31、32…回収ノズル(部品)、40…第1液体除去装置、41…吹き付け装置、60…第2液体除去装置、61…吹き付け装置、62…吸引装置、65…回収口、81…吸引装置、AR1…投影領域、AR2…液浸領域、EX…露光装置、P…基板、PL…投影光学系、PST…基板ステージ
Claims (40)
- 投影光学系と液体とを介して基板上にパターンの像を投影し、前記基板を露光する露光装置において、
前記投影光学系の像面付近に配置された部品上に残留した液体を除去する液体除去機構を備えたことを特徴とする露光装置。 - 前記液体除去機構は前記部品に付着した液体を吸引する吸引装置を有することを特徴とする請求項1記載の露光装置。
- 前記液体除去機構は前記部品に気体を吹き付けることを特徴とする請求項1又は2記載の露光装置。
- 前記部品は、前記投影光学系の先端の部品を含むことを特徴とする請求項1〜3のいずれか一項記載の露光装置。
- 液体の供給を行う液体供給機構を更に備え、
前記部品は、前記液体供給機構の供給ノズルを含むことを特徴とする請求項1〜4のいずれか一項記載の露光装置。 - 液体の回収を行う液体回収機構を更に備え、
前記部品は、前記液体回収機構の回収ノズルを含むことを特徴とする請求項1〜5のいずれか一項記載の露光装置。 - 前記部品は、前記基板の露光中に液体に接触することを特徴とする請求項1〜6のいずれか一項記載の露光装置。
- 前記投影光学系の像面側で移動可能なステージを更に含むことを特徴とする請求項1〜7のいずれか一項記載の露光装置。
- 前記部品は、前記ステージの少なくとも一部、又は前記ステージに設けられている部品を含むことを特徴とする請求項8記載の露光装置。
- 前記部品は、前記基板ステージに設けられている計測部材を含むことを特徴とする請求項9記載の露光装置。
- 前記部品は、前記基板ステージに設けられている基準部材を含むことを特徴とする請求項9又は10記載の露光装置。
- 前記投影光学系からの露光光を透過する光透過部を有する上板と、該上板の光透過部を通過した光を受光する受光系とを有する計測系を更に備え、
前記部品は、前記計測系の上板を含むことを特徴とする請求項9〜11のいずれか一項記載の露光装置。 - 前記液体除去機構の少なくとも一部は、前記基板ステージに設けられていることを特徴とする請求項8〜12のいずれか一項記載の露光装置。
- 前記部品表面は撥液性であることを特徴とする請求項1〜13のいずれか一項記載の露光装置。
- 前記液体除去機構は、前記部品表面の所定領域に残留している液体を、その所定領域の外側へ移動させることを特徴とする請求項1、3〜14のいずれか一項記載の露光装置。
- 前記液体除去機構は、清浄な気体又は乾燥気体を使って、前記液体の除去を行うことを特徴とする請求項1、3〜15のいずれか一項記載の露光装置。
- 前記液体除去機構は、清浄な窒素ガスを使用することを特徴とする請求項16記載の露光装置。
- 前記液体除去機構は、前記部品を洗浄した後に液体除去を行うことを特徴とする請求項1〜17のいずれか一項記載の露光装置。
- 前記部品表面の状態を検出する検出装置を更に備えたことを特徴とする請求項1〜18のいずれか一項記載の露光装置。
- 前記液体除去機構は、露光前または露光後に、前記投影光学系の像面付近に配置された部品上に残留した液体を除去することを特徴とする請求項1〜19のいずれか一項記載の露光装置。
- 更に、露光中に基板上の液体を回収する液体回収機構を備えることを特徴とする請求項1〜20のいずれか一項記載の露光装置。
- 前記液体除去機構は、前記ステージ上に設けられた部品上に残留した液体を除去する第1液体除去機構と、前記投影光学系の先端に残留した液体を除去する第2液体除去機構とを備えることを特徴とする請求項8〜21のいずれか一項記載の露光装置。
- 前記液体除去機構は、前記ステージに設けられ且つ前記ステージから上方に向かって気体を噴出す気体吹き付けノズルを備えることを特徴とする請求項8〜22のいずれか一項記載の露光装置。
- 前記液体除去機構を制御する制御装置を備え、
前記制御装置は基板のアンロード時に液体除去機構による液体除去を実行するように前記液体除去機構を制御することを特徴とする請求項1〜23のいずれか一項記載の露光装置。 - 更に、液浸領域の液体に接触する光学部材と、フォーカス検出系とを備え、前記フォーカス検出系から射出された光が光学部材と液体とを透過して基板に到達することを特徴とする請求項1記載の露光装置。
- 前記液体除去機構は、基板面方向に移動可能な気体噴出し部を有することを特徴とする請求項1記載の露光装置。
- 前記液体除去機構は、前記液体と気体とを選択的に噴射するノズルを備える装置であることを特徴とする請求項1記載の露光装置。
- 更に、前記液体を供給する液体供給機構を備え、液体供給機構からの液体と、前記液体除去機構のノズルからの気体との流路を切り換える流路切換装置を備えることを特徴とする請求項27記載の露光装置。
- 更に、前記気体噴出しノズルを備えた液体受け部材と、液体受け部材を投影光学系に相対
して移動させるアクチュエータとを備えることを特徴とする請求項26に記載の露光装置。 - 前記気体噴出し部に、基板に正又は負の圧力を選択的に加える系を備えることを特徴とする請求項26記載の露光装置。
- 基板上の一部に液浸領域を形成し、投影光学系と液体とを介して前記基板上にパターンの像を投影することによって、前記基板を露光する露光装置において、
前記基板を保持して移動可能な基板ステージと、
前記液浸領域を形成するために液体の供給を行う液体供給機構と、
前記基板上の液体を回収する第1液体回収機構と、
前記基板ステージに設けられた回収口を有し、前記基板の露光終了後に液体の回収を行う第2液体回収機構とを備えたことを特徴とする露光装置。 - 前記基板の露光終了後に、前記第1及び第2液体回収機構の両方を使って液体の回収を行うことを特徴とする請求項31記載の露光装置。
- 前記基板の露光中に前記液浸領域を形成するために、前記液体供給機構による液体供給と前記第1液体回収機構による液体回収とを同時に行うことを特徴とする請求項31又は32記載の露光装置。
- 前記第2液体回収機構は、前記基板の露光中に前記基板の外側に流出した液体の回収を行うことを特徴とする請求項31〜33のいずれか一項記載の露光装置。
- 更に、前記第1及び第2液体回収機構とは異なる液体除去機構を備えることを特徴とする請求項31〜34のいずれか一項記載の露光装置。
- 投影光学系と液体とを介して基板上に露光光を照射することによって、前記基板を露光する露光装置において、
前記投影光学系の像面側付近に配置される部品の表面状態を検出する検出装置を備えたことを特徴とする露光装置。 - 前記検出装置は、前記部品表面に付着した異物を検出することを特徴とする請求項36記載の露光装置。
- 前記部品表面は、前記投影光学系の最も像面側の光学素子表面を含むことを特徴とする請求項36又は37記載の露光装置。
- 更に、前記部品表面を洗浄する洗浄装置と、前記洗浄装置を制御する制御装置とを備え、前記制御装置は前記検出装置の検出結果に応じて洗浄装置を動作することを特徴とする請求項36〜38のいずれか一項記載の露光装置。
- 請求項1〜請求項39のいずれか一項記載の露光装置を用いることを特徴とするデバイス製造方法。
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