JP4366407B2 - 露光装置及びデバイス製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、投影光学系の最終面とステージに保持された基板との間隙に満たされた液体を介して基板を露光する露光装置及びデバイス製造方法に関する。

半導体デバイス等のデバイスを製造するための露光装置に対しては、常に解像力の向上が要求されている。露光装置の解像力を向上させるために、投影光学系の高ＮＡ化と、露光光の波長の短波長化が進んでいる。露光光の波長については、３６５ｎｍのｉ線から２４８ｎｍの波長を有するＫｒＦエキシマレーザ光に移行し、近年では１９３ｎｍの波長を有するＡｒＦエキシマレーザ光に移行しつつある。

現在、更なる解像力の向上のための技術として、液浸露光方式が注目されている（特許文献１）。液浸露光方式の露光装置の１つとして、投影光学系の端面の少なくとも一部の領域と基板ステージ上の基板との間の空間に液体を満たした状態で基板を露光する露光装置がある。このような露光装置では、投影光学系の周囲に配置された供給ノズルから前記空間に液体を供給するとともに、投影光学系の周囲に配置された回収ノズルを通して前記空間から液体を回収されうる。
再公表特許Ｗ０９９／４９５０４号公報

上記のような液浸露光方式の露光装置では、例えば、基板上又は基板ステージ上にある異物が液体と共に回収ノズルに向けて流れるために回収ノズルに異物が付着しうる。このような異物は、基板の露光時などにおいて、回収ノズルから遊離して露光ビームを遮ったり、基板や投影光学系の端面等に再付着したりしうる。基板に再付着する異物は、ランダムな不良の原因となり、投影光学系の端面に再付着する異物は、複数ショット領域又は複数基板に共通した不良の原因となりうる。

本発明は、上記の課題認識を契機としてなされたものであり、例えば、露光に影響を与える異物を低減する機能を有する露光装置を提供することを目的とする。

本発明は、基板を保持するステージと、原版からの光を前記基板に投影する投影光学系とを有し、前記投影光学系の最終面と前記基板との間隙に満たされた液体を介して前記基板を露光する露光装置に関する。前記露光装置は、前記投影光学系の最終面と前記基板ステージとの間隙へ液体を供給するための第１ノズルと、第１モードにおいては前記投影光学系の最終面と前記基板ステージとの間隙から液体を回収し、第２モードにおいては前記投影光学系の最終面と前記ステージとの間隙へ液体を供給するための第２ノズルと、前記第２モードにおいて、少なくとも前記第２ノズルを介して供給された液体を回収する第３ノズルとを有する。

本発明によれば、例えば、露光に影響を与える異物を低減する機能を有する露光装置が提供される。

以下、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態を説明する。

図１は、本発明の好適な実施形態の露光装置の概略構成を示す図である。図１に示す露光装置１００は、原版（レチクル）Ｒを保持する原版ステージＲＳと、原版Ｒを照明する照明光学系ＩＬと、基板Ｗを保持する基板ステージＷＳと、原版Ｒのパターン情報を含む原版Ｒからの光を基板Ｗに投影する投影光学系ＰＯとを備える。露光装置１００は、例えば、原版Ｒと基板Ｗとを走査駆動しながらスリットによって整形された露光ビームＥＢで基板を走査露光する露光装置として、或いは、原版Ｒ及び基板Ｗを静止させた状態で露光ビームＥＢで基板を露光する露光装置として構成されうる。基板ステージＷＳは、基板Ｗを保持する基板チャック（不図示）を有し、基板チャックで基板Ｗを保持し且つ移動する。基板ステージＷＳは、ステージ定盤ＳＰ上で例えば６軸方向に駆動されうる。

露光装置１００は、投影光学系ＰＯの最終面ＥＳの少なくとも一部の領域と基板ステージＷＳ上の基板Ｗとの間の空間（間隙）Ｓに液体Ｌを満たした状態で基板Ｗを露光する。ここで、投影光学系ＰＯの最終面ＥＳの少なくとも一部の領域は、露光ビームＥＢの光路を含む。投影光学系ＰＯの最終面ＥＳは、投影光学系ＰＯを構成する複数の光学素子のうち最も基板ステージＷＳ又は基板Ｗに近い光学素子（最終光学素子）ＦＯの２面のうち基板ステージＷＳ又は基板Ｗに対面する面である。露光装置１００は、投影光学系ＰＯの最終面ＥＳと基板ステージＷＳに保持された基板Ｗとの空間（間隙）Ｓに満たされた液体を介して基板Ｗを露光する。

露光装置１００は、液体を制御するための構成として次のような構成を備えうる。即ち、露光装置１００は、第１ノズル１１と、第２ノズル１２と、第３ノズル１３とを備える。第１ノズル１１は、投影光学系ＰＯの周囲に配置され、空間（間隙）Ｓを満たすべき液体Ｌを空間Ｓに供給する。第１ノズル１１は、空間Ｓに向けて液体を排出されるように構成されてもよいし、第１ノズル１１から排出された液体が移動することによって空間Ｓに液体が満たされるように構成されてもよい。第２ノズル１２は、投影光学系ＰＯの周囲に配置され、第１モードにおいては空間Ｓから液体Ｌを回収し、第２モードにおいては、基板ステージＷＳ上或いは空間Ｓに液体を供給する。即ち、第２ノズル１２は、空間Ｓからの液体の回収、及び投影光学系ＰＯの最終面ＥＳと基板ステージＷＳとの間の空間Ｓへの液体の供給を選択的に行うために使用される。第３ノズル１３は、第２モードにおいて、空間Ｓに供給された液体を回収する。ここで、第３ノズル１３によって回収される液体には、少なくとも、第２ノズル１２を介して空間Ｓに供給された液体が含まれる。第３ノズル１３は、更に第１モードにおいても液体を回収するように利用されてもよい。

ここで、第１モードは、基板Ｗを露光ビームＥＢで露光する露光モードを含むが、他のモードを含んでもよい。第２モードは、露光に影響を与える異物を低減するクリーニングモードを含むが、他のモードを含んでもよい。第１モード、第２モードは、この明細書では、液体をどのように流すモードであるかを区別するために使用される用語である。

第１ノズル１１は、典型的には、第２ノズル１２よりも投影光学系ＰＯに近い位置に配置される。１つの実施形態において、第１ノズル１１及び第２ノズル１２は、リング形状を有しうる。他の実施形態において、第１ノズル１１及び第２ノズル１２は、直線形状を有しうる。

第１ノズル１１は、液体ライン（液体供給ライン）２１の一端に連通していて、液体ライン２１には、バルブ２２及びポンプ２３が配置されている。バルブ２２の開閉及び／又は開度、並びに、ポンプ２３の動作は、制御ユニット５０によって制御される。液体ライン２１の他端は、液体の供給源（例えば、供給タンク）に接続されている。

第２ノズル１２は、液体ライン３１に連通している。液体ライン３１は、液体ライン（液体回収ライン）３２と液体ライン（液体供給ライン）３３とに分岐している。液体ライン３２には、バルブ３４及びポンプ３５が配置されている。バルブ３４の開閉及び／又は開度、並びに、ポンプ３５の動作は、制御ユニット５０によって制御される。液体ライン３２は、液体の回収部（例えば、回収タンク）に接続されている。液体ライン３３には、バルブ３６及びポンプ３７が配置されている。バルブ３６の開閉及び／又は開度、並びに、ポンプ３７の動作は、制御ユニット５０によって制御される。液体ライン３３は、液体の供給源（例えば、供給タンク）に接続されている。液体ライン２１及び液体ライン３３は、共通の供給源に接続されていてもよい。

第３ノズル１３は、基板ステージＷＳに配置されうる。第３ノズル１３は、液体ライン（液体回収ライン）４１の一端に連通していて、液体ライン４１には、バルブ４２、異物検査ユニット（検出器）４３及びポンプ４４が配置されている。バルブ４２の開閉及び／又は開度、異物検査ユニット４３の動作、並びに、ポンプ４４の動作は、制御ユニット５０によって制御される。液体ライン４１の他端は、液体の回収部（例えば、回収タンク）に接続されている。液体ライン４１の一部は、基板ステージＷＳの移動を可能にするようにフレキシブルチューブによって構成されうる。

異物検査ユニット４３は、第３ノズル１３を通して回収された液体の中の異物を検査する。異物検査ユニット４３は、例えば、液体に光を照射し、該液体からの散乱光の強度で異物を検出する。異物検査ユニット４３からの出力、即ち検査結果は、制御ユニット５０に提供される。

制御ユニット５０は、第１モードにおいて、空間Ｓに液体が第１ノズル１１を通して供給されるようにバルブ２２及びポンプ２３を制御する。制御ユニット５０はまた、第１モードでは第２ノズル１２を通して空間Ｓから液体Ｌが回収されるように、第２モードでは第２ノズル１２を通して基板ステージＷＳ上或いは空間Ｓに液体が供給されるように、バルブ３４及び３６並びにポンプ３５及び３７を制御する。制御ユニット５０はまた、第２モードにおいて、第３ノズル１３を通して基板ステージＷＳ上の液体が回収されるようにバルブ４２及びポンプ４４を制御する。

図１には、第１モードにおける液体の流れが例示されている。第１モード（露光モード）では、投影光学系ＰＯの最終面ＥＳの少なくとも一部の領域と基板ステージＷＳ上の基板Ｗとの間の空間Ｓに液体Ｌを満たした状態で基板Ｗが露光される。第１ノズル１１を通して液体が排出されるようにバルブ２２及びポンプ２３を制御し、第２ノズル１２を通して空間Ｓから液体Ｌが回収されるようにバルブ３４及びポンプ３５を制御することによって、液体Ｌは、基板Ｗの露光中に連続的に入れ替えられる。

図２は、第２モードにおける液体の流れの１つの例が示されている。第２モード（クリーニングモード）では、第２ノズル１２から基板ステージＷＳ上或いは空間Ｓに液体（クリーニング用の液体）が供給されるようにバルブ３４及び３６並びにポンプ３５及び３７が制御される。第２モードではまた、第３ノズル１３を通して基板ステージＷＳ上の液体が回収されるようにバルブ４２及びポンプ４４が制御される。これにより、第２ノズル１２に付着している異物が第２ノズル１２から遊離して液体とともに移動して第３ノズル１３を通して回収されうる。また、第２ノズル１２に付着している異物のほか、他の部材（例えば、投影光学系ＰＯ、基板ステージＷＳ）に付着している異物についても、液体の流れによって当該他の部材から遊離して第３ノズル１３を通して回収されうる。

図３は、第２モードにおける液体の流れの他の例が示されている。この例の第２モード（クリーニングモード）では、第２ノズル１２を介した空間Ｓへの液体の供給に並行して第１ノズル１１を介した空間Ｓへの液体の供給がなされるようにバルブ２２、３４及び３６並びにポンプ２３、３５及び３７が制御される。また、第３ノズル１３を通して基板ステージＷＳ上の液体が回収されるようにバルブ４２及びポンプ４４が制御される。第２ノズル１２に付着している異物が第２ノズル１２から遊離して液体とともに移動して第３ノズル１３を通して回収されうる。この例では、更に、第２ノズル１２から遊離した異物が第１ノズル１１に付着することが抑制される。

制御ユニット５０は、第２モードにおいて、異物検査ユニット４３による検査結果に基づいて、第２ノズル１２及び第３ノズル１３を通して流れる液体を制御する。更に、図３に例示するように、第２モードにおいて第１ノズル１１を通して液体を排出する場合には、制御ユニット５０は、異物検査ユニット４３による検査結果に基づいて、第１ノズル１１、第２ノズル１２及び第３ノズル１３を通して流れる液体を制御する。

第２モードは、図２及び図３に例示するように、典型的には、第２ノズル１２で囲まれた領域内に第３ノズル１３が入るように基板ステージＷＳを位置決めしてなされる。

制御ユニット５０は、第２モードにおいて、異物検査ユニット４３によって検出される異物の量が規定値を下回るまで、第２ノズル１２から液体が排出されかつ第３ノズル１３を通して液体が回収されるように液体を制御することが好ましい。なお、液体の制御は、前述のように、バルブ及びポンプを制御することによってなされる。なお、第２モードにおいて、基板Ｗに異物を付着させることがないよう、基板ステージＷＳが基板Ｗを保持していないことが好ましい。その際、基板ステージＷＳが基板Ｗに代わるクリーニング用の基板（ダミー基板）を保持するようにしてもよい。

次に上記の露光装置を利用したデバイス製造方法を説明する。図４は、半導体デバイスの全体的な製造プロセスのフローを示す図である。ステップ１（回路設計）では半導体デバイスの回路設計を行う。ステップ２（レチクル作製）では設計した回路パターンに基づいてレチクル（原版またはマスクともいう）を作製する。一方、ステップ３（ウエハ製造）ではシリコン等の材料を用いてウエハ（基板ともいう）を製造する。ステップ４（ウエハプロセス）は前工程と呼ばれ、上記のレチクルとウエハを用いて、リソグラフィー技術によってウエハ上に実際の回路を形成する。次のステップ５（組み立て）は後工程と呼ばれ、ステップ４によって作製されたウエ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）等の組み立て工程を含む。ステップ６（検査）ではステップ５で作製された半導体デバイスの動作確認テスト、耐久性テスト等の検査を行う。こうした工程を経て半導体デバイスが完成し、これを出荷（ステップ７）する。

図５は、上記ウエハプロセスの詳細なフローを示す図である。ステップ１１（酸化）ではウエハの表面を酸化させる。ステップ１２（ＣＶＤ）ではウエハ表面に絶縁膜を成膜する。ステップ１３（電極形成）ではウエハ上に電極を蒸着によって形成する。ステップ１４（イオン打込み）ではウエハにイオンを打ち込む。ステップ１５（ＣＭＰ）ではＣＭＰ工程によって絶縁膜を平坦化する。ステップ１６（レジスト処理）ではウエハに感光剤を塗布する。ステップ１７（露光）では上記の露光装置を用いて、回路パターンが形成されたマスクを介し感光剤が塗布されたウエハを露光してレジストに潜像パターンを形成する。ステップ１８（現像）ではウエハ上のレジストに形成された潜像パターンを現像してレジストパターンを形成する。ステップ１９（エッチング）ではレジストパターンが開口した部分を通してレジストパターンの下にある層又は基板をエッチングする。ステップ２０（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、ウエハ上に多重に回路パターンを形成する。

本発明の好適な実施形態の露光装置の概略構成及び第１モードにおける液体の流れを例示する図である。 第２モードにおける液体の流れを例示する図である。 第２モードにおける液体の流れを例示する図である。 半導体デバイスの全体的な製造プロセスのフローを示す図である。 ウエハプロセスの詳細なフローを示す図である。

符号の説明

ＩＬ 照明光学系
Ｒ 原版
ＲＳ 原版ステージ
ＥＢ 露光ビーム
ＰＯ 投影光学系
ＦＯ 最終光学部材
ＥＳ 投影光学系の最終面
Ｗ 基板
ＷＳ 基板ステージ
ＳＰ ステージ定盤
Ｓ 空間
Ｌ 液体
１１ 第１ノズル
１２ 第２ノズル
１３ 第３ノズル
２１、３１、３２、３３、４１ 液体ライン
２２、３２、３４、３６ バルブ
２３、３５、３７、４４ ポンプ
４３ 異物検査ユニット
５０ 制御ユニット
１００ 露光装置

Claims (8)

1. 基板を保持するステージと、原版からの光を前記基板に投影する投影光学系とを有し、前記投影光学系の最終面と前記基板との間隙に満たされた液体を介して前記基板を露光する露光装置であって、
   前記投影光学系の最終面と前記基板ステージとの間隙へ液体を供給するための第１ノズルと、
   第１モードにおいては前記投影光学系の最終面と前記基板ステージとの間隙から液体を回収し、第２モードにおいては前記投影光学系の最終面と前記ステージとの間隙へ液体を供給するための第２ノズルと、
   前記第２モードにおいて、少なくとも前記第２ノズルを介して供給された液体を回収する第３ノズルと、
   を有することを特徴とする露光装置。
2. 前記第３ノズルが前記ステージに配置され、前記第２モードにおいて前記第３ノズルが前記投影光学系の下に位置するように前記ステージが配置されることを特徴とする請求項１に記載の露光装置。
3. 前記第３ノズルを介して回収された液体の中の異物を検出する検出器を有し、
   前記検出器の出力に基づき、前記第２ノズルを介した液体の供給及び前記第３ノズルを介した液体の回収を行う、ことを特徴とする請求項１又は２に記載の露光装置。
4. 前記検出器によって検出される異物の量が規定値を下回るまで、前記第２ノズルを介した液体の供給及び前記第３ノズルを介した液体の回収を行う、ことを特徴とする請求項３に記載の露光装置。
5. 前記検出器は、液体に光を照射し、且つ該液体からの散乱光に基づいて異物を検出する、ことを特徴とする請求項３又は４に記載の露光装置。
6. 前記第２ノズルを介した液体の供給に並行して前記第１ノズルを介した液体の供給を行う、ことを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の露光装置。
7. 前記第２ノズルを介したクリーニング用の液体の供給を行う、ことを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の露光装置。
8. 請求項１乃至７のいずれか１項に記載の露光装置を用いて基板を露光する工程と、
   該露光された基板を現像する工程と、
   を有することを特徴とするデバイス製造方法。

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