JP4665712B2 - 基板処理方法、露光装置及びデバイス製造方法 - Google Patents

基板処理方法、露光装置及びデバイス製造方法 Download PDF

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Description

本発明は、基板を露光する工程を含む基板処理方法、露光装置及びデバイス製造方法に関するものである。
半導体デバイスや液晶表示デバイス等のマイクロデバイスの製造工程の一つであるフォトリソグラフィ工程では、マスク上に形成されたパターンを感光性の基板上に投影露光する露光装置が用いられる。この露光装置は、マスクを支持するマスクステージと基板を支持する基板ステージとを有し、マスクステージ及び基板ステージを逐次移動しながらマスクのパターンを投影光学系を介して基板に投影露光するものである。マイクロデバイスの製造においては、デバイスの高密度化のために、基板上に形成されるパターンの微細化が要求されている。この要求に応えるために露光装置の更なる高解像度化が望まれている。その高解像度化を実現するための手段の一つとして、下記特許文献1に開示されているような、投影光学系と基板との間を液体で満たして液浸領域を形成し、その液浸領域の液体を介して露光処理を行う液浸露光装置が案出されている。
国際公開第99/49504号パンフレット
液体が基板上に残留して気化すると、基板上に付着跡(所謂ウォーターマーク)が形成される可能性がある。付着跡は異物として作用するため、基板上に付着跡が形成された状態で、その基板に対して現像処理等を含む各種プロセス処理を実行すると、パターン欠陥等の不都合が生じる。また、基板上に付着跡が形成された状態で搬出すると、基板を搬出する搬送系が汚染されたり、基板を収容するキャリアが汚染される等の不都合が生じる。
本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであって、基板上に付着した異物(液体の付着跡など)に起因する不都合の発生を抑制できる基板処理方法、露光装置、及びその露光装置を用いるデバイス製造方法を提供することを目的とする。
上記の課題を解決するため、本発明は実施の形態に示す図1〜図19に対応付けした以下の構成を採用している。但し、各要素に付した括弧付き符号はその要素の例示に過ぎず、各要素を限定するものではない。
本発明の第1の態様に従えば、基板処理方法であって、第1の液体(LQ1)の液浸領域(LR)を基板(P)上に形成し、第1の液体(LQ1)を介して基板(P)上に露光光(EL)を照射して基板(P)を露光する露光工程と、露光好転の前に、基板(P)を第2の液体(LQ2)に浸漬する浸漬工程とを含む基板処理方法が提供される。
本発明の第1の態様によれば、第1の液体を介して基板上に露光光を照射する前に(露光工程の前工程で)、基板を第2の液体に浸漬することで、基板上に付着跡が形成される不都合の発生を抑制することができる。なお、浸漬工程において基板を第2液体に浸漬することは、露光工程において液浸露光のために基板を第1液体に接触させることとは異なる動作である。
本発明の第2の態様に従えば、基板処理方法であって、第1の液体(LQ1)を介して基板(P)上に露光光(EL)を照射して基板(P)を露光する露光工程と、基板(P)より第1の液体(LQ1)中に溶出した溶出物に起因して基板(P)上に付着した異物を小型化又は除去するために、第1の液体(LQ1)に接触した後の基板(P)を、第2の液体(LQ2)で洗浄する洗浄工程とを含む基板処理方法が提供される。
本発明の第2の態様によれば、第1の液体に接触した後の基板を、第2の液体で洗浄することで、基板より第1の液体中に溶出した溶出物に起因して基板上に付着した異物(液体の付着跡など)を小型化又は除去することができる。したがって、そのような異物に起因する不都合の発生を抑制できる。
本発明の第3の態様に従えば、基板処理方法であって、基板(P)をホルダ(PH)に保持することと、第1の液体(LQ1)を介して基板に露光光を照射して前記基板(P)を露光する露光工程と、前記露光した基板(P)をホルダ(PH)に保持したまま、第2の液体(LQ2)で洗浄する洗浄工程とを含む基板処理方法が提供される。
本発明の第3の態様によれば、第1の液体に接触した後の基板を基板ホルダに保持したまま第2の液体で洗浄することで、基板上に付着した異物を小型化又は除去することができる。したがって、そのような異物に起因する不都合の発生を抑制できる。
本発明の第4の態様に従えば、第1〜第3の態様のいずれか一つの基板処理方法を含むデバイスの製造方法が提供される。
本発明の第4の態様に従うデバイス製造方法によれば、異物(液体の付着跡など)に起因する不都合の発生を抑制しつつ、基板を処理できるので、所望の性能を有するデバイスを製造することができる。
本発明の第5の態様に従えば、基板ホルダ(PH)に保持された基板(P)上に第1の液体(LQ1)の液浸領域(LR)を形成し、第1の液体(LQ1)を介して基板(P)上に露光光(EL)を照射して基板(P)を露光する露光装置において、第1の液体(LQ1)を介して基板(P)上に露光光(EL)を照射する前に、基板(P)を第2の液体(LQ2)に浸漬する浸漬装置(30)を備えた露光装置(EX−SYS)が提供される。
本発明の第5の態様によれば、第1の液体を介して基板上に露光光を照射する前に、浸漬装置が基板を第2の液体に浸漬することで、基板上に付着した異物(液体の付着跡など)に起因する不都合の発生を抑制することができる。
本発明の第6の態様に従えば、第1の液体(LQ1)の液浸領域(LR)を基板(P)上に形成し、第1の液体(LQ1)を介して基板(P)上に露光光(EL)を照射して基板(P)を露光する露光装置において、基板(P)より第1の液体(LQ1)中に溶出した溶出物に起因して基板(P)上に付着した異物を小型化又は除去するために、第1の液体(LQ1)に接触した後の基板(P)を、第2の液体(LQ2)で洗浄する洗浄装置(100、30等)を備えた露光装置(EX−SYS)が提供される。
本発明の第6の態様によれば、第1の液体に接触した後の基板を、洗浄装置が第2の液体で洗浄することで、基板より第1の液体中に溶出した溶出物に起因して基板上に付着した異物(液体の付着跡など)を小型化又は除去することができる。したがって、そのような異物起因する不都合の発生を抑制できる。
本発明の第7の態様に従えば、上記態様の露光装置(EX)を用いるデバイス製造方法が提供される。
本発明の第7の態様によれば、基板に付着した異物(液体の付着跡など)に起因する不都合を発生を抑制しつつ、基板を処理できるので、所望の性能を有するデバイスを製造することができる。
本発明によれば、基板に対して所定の処理を良好に施すことができ、所望の性能を有するデバイスを製造できる。
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。
<第1の実施形態>
図1は、第1の実施形態に係る露光装置を備えたデバイス製造システムの一実施形態を示す図である。図1において、デバイス製造システムSYSは、露光装置EX−SYSと、コータ・デベロッパ装置C/D−SYSと、基板Pを搬送する搬送系Hとを備えている。露光装置EX−SYSは、コータ・デベロッパ装置C/D−SYSとの接続部を形成するインターフェース部IFと、第1液体LQ1の液浸領域LRを基板P上に形成し、第1液体LQ1を介して基板P上に露光光ELを照射して基板Pを露光する露光装置本体EXと、露光装置EX−SYS全体の動作を統括制御する制御装置CONTとを備えている。コータ・デベロッパ装置C/D−SYSは、露光処理される前の基板Pの基材に対して感光材(レジスト)を塗布する塗布装置、及び露光装置本体EXにおいて露光処理された後の基板Pを現像処理する現像装置を含むコータ・デベロッパ本体C/Dを備えている。露光装置本体EXは、クリーン度が管理された第1チャンバ装置CH1内部に配置されている。一方、塗布装置及び現像装置を含むコータ・デベロッパ本体C/Dは、第1チャンバ装置CH1とは別の第2チャンバ装置CH2内部に配置されている。そして、露光装置本体EXを収容する第1チャンバ装置CH1と、コータ・デベロッパ本体C/Dを収容する第2チャンバ装置CH2とは、インターフェース部IFを介して接続されている。
搬送系Hは、インターフェース部IFと露光装置本体EXとの間で基板Pを搬送する第1搬送系H1と、インターフェース部IFとコータ・デベロッパ本体C/Dとの間で基板Pを搬送する第2搬送系H2とを備えている。第1搬送系H1は、露光装置EX−SYSの一部を構成し、第2搬送系H2はコータ・デベロッパ装置C/D−SYSの一部を構成している。第1搬送系H1は、第1チャンバ装置CH1内部に設けられ、第2搬送系H2は、第2チャンバ装置CH2内部に設けられている。
搬送系Hの搬送経路の途中には、基板Pを第2液体LQ2に浸漬する浸漬装置30と、基板Pの温度調整を行う温度調整機構40とが設けられている。本実施形態においては、浸漬装置30及び温度調整機構40は、コータ・デベロッパ装置C/D−SYSに設けられている。浸漬装置30及び温度調整機構40は、第2チャンバ装置CH2内部において、第2搬送系H2の搬送経路の途中に設けられている。
第1搬送系H1は、露光処理される前の基板Pを、露光装置本体EXの基板ステージPSTに搬入(ロード)するとともに、露光処理された後の基板Pを露光装置本体EXの基板ステージPSTから搬出(アンロード)する機能を有する。コータ・デベロッパ本体C/Dの塗布装置で感光材の塗布処理を施された基板Pは、浸漬装置30及び温度調整機構40によって所定の処理を施された後、第2搬送系H2によってインターフェース部IFを介して第1搬送系H1に渡される。ここで、第1、第2チャンバ装置CH1、CH2それぞれのインターフェース部IFと対面する部分には開口部及びこの開口部を開閉するシャッタが設けられている。基板Pのインターフェース部IFに対する搬送動作中にはシャッタが開放される。第1搬送系H1は、露光処理される前の基板Pを、露光装置本体EXの基板ステージPSTにロードする。露光処理された後の基板Pは第1搬送系H1により基板ステージPSTからアンロードされる。第1搬送系H1は、アンロードした基板Pを、インターフェース部IFを介して、コータ・デベロッパ装置C/D−SYSの第2搬送系H2に渡す。第2搬送系H2は、露光処理された後の基板Pをコータ・デベロッパ本体C/Dの現像装置に搬送する。コータ・デベロッパ本体C/Dの現像装置は、渡された基板Pに対して現像処理を施す。
次に、図2を参照しながら露光装置本体EXについて説明する。図2は、露光装置本体EXを示す概略構成図である。図2において、露光装置本体EXは、マスクMを保持して移動可能なマスクステージMSTと、基板Pを保持する基板ホルダPHを有し、基板Pを保持した基板ホルダPHを移動可能な基板ステージPSTと、マスクステージMSTに保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P上に投影する投影光学系PLとを備えている。
本実施形態の露光装置本体EXは、露光波長を実質的に短くして解像度を向上するとともに焦点深度を実質的に広くするために液浸法を適用した液浸露光装置であって、投影光学系PLの像面側における露光光ELの光路空間を第1液体LQ1で満たすための液浸機構100を備えている。液浸機構100は、投影光学系PLの像面側近傍に設けられ、第1液体LQ1を供給する供給口12及び第1液体LQ1を回収する回収口22を有するノズル部材70と、ノズル部材70に設けられた供給口12を介して投影光学系PLの像面側に第1液体LQ1を供給する液体供給機構10と、ノズル部材70に設けられた回収口22を介して投影光学系PLの像面側の第1液体LQ1を回収する液体回収機構20とを備えている。ノズル部材70は、基板P(基板ステージPST)の上方において、投影光学系PLを構成する複数の光学素子のうち、投影光学系PLの像面に最も近い第1光学素子LS1を囲むように環状に形成されている。
露光装置本体EXは、少なくともマスクMのパターン像を基板P上に転写している間、液体供給機構10から供給した第1液体LQ1により投影光学系PLの投影領域ARを含む基板P上の一部に、投影領域ARよりも大きく且つ基板Pよりも小さい第1液体LQ1の液浸領域LRを局所的に形成する局所液浸方式を採用している。具体的には、露光装置本体EXは、投影光学系PLの像面に最も近い第1光学素子LS1の下面LSAと、投影光学系PLの像面側に配置された基板P上面との間の光路空間を第1液体LQ1で満たし、この投影光学系PLと基板Pとの間の第1液体LQ1及び投影光学系PLを介してマスクMを通過した露光光ELを基板Pに照射することによってマスクMのパターンを基板Pに投影露光する。制御装置CONTは、液体供給機構10を使って基板P上に第1液体LQ1を所定量供給するとともに、液体回収機構20を使って基板P上の第1液体LQ1を所定量回収することで、基板P上に第1液体LQ1の液浸領域LRを局所的に形成する。
本実施形態では、露光装置本体EXとしてマスクMと基板Pとを走査方向における互いに異なる向き(逆方向)に同期移動しつつマスクMに形成されたパターンを基板Pに露光する走査型露光装置(所謂スキャニングステッパ)を使用する場合を例にして説明する。以下の説明において、水平面内においてマスクMと基板Pとの同期移動方向(走査方向)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(非走査方向)、X軸及びY軸方向に垂直で投影光学系PLの光軸AXと一致する方向を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。なお、ここでいう「基板」は半導体ウエハ等の基材上に感光材(レジスト)を塗布したものを含み、「マスク」は基板上に縮小投影されるデバイスパターンを形成されたレチクルを含む。
照明光学系ILは、露光用光源、露光用光源から射出された光束の照度を均一化するオプティカルインテグレータ、オプティカルインテグレータからの露光光ELを集光するコンデンサレンズ、リレーレンズ系、及び露光光ELによるマスクM上の照明領域を設定する視野絞り等を有している。マスクM上の所定の照明領域は照明光学系ILにより均一な照度分布の露光光ELで照明される。照明光学系ILから射出される露光光ELとしては、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)や、ArFエキシマレーザ光(波長193nm)及びFレーザ光(波長157nm)等の真空紫外光(VUV光)などが用いられる。本実施形態においてはArFエキシマレーザ光が用いられる。
本実施形態においては、液浸領域LRを形成する第1液体LQ1として純水が用いられている。純水は、ArFエキシマレーザ光のみならず、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)も透過可能である。
マスクステージMSTは、マスクMを保持して移動可能である。マスクステージMSTは、マスクMを真空吸着(又は静電吸着)により保持する。マスクステージMSTは、制御装置CONTにより制御されるリニアモータ等を含むマスクステージ駆動装置MSTDの駆動により、マスクMを保持した状態で、投影光学系PLの光軸AXに垂直な平面内、すなわちXY平面内で2次元移動可能及びθZ方向に微少回転可能である。マスクステージMST上には移動鏡91が設けられている。また、移動鏡91に対向する位置にはレーザ干渉計92が設けられている。マスクステージMST上のマスクMの2次元方向の位置、及びθZ方向の回転角(場合によってはθX、θY方向の回転角も含む)はレーザ干渉計92によりリアルタイムで計測される。レーザ干渉計92の計測結果は制御装置CONTに出力される。制御装置CONTは、レーザ干渉計92の計測結果に基づいてマスクステージ駆動装置MSTDを駆動し、マスクステージMSTに保持されているマスクMの位置制御を行う。
投影光学系PLは、マスクMのパターンを所定の投影倍率βで基板Pに投影露光するものであって、複数の光学素子で構成されており、それら光学素子は鏡筒PKで保持されている。本実施形態において、投影光学系PLは、投影倍率βが例えば1/4、1/5、あるいは1/8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。また、投影光学系PLは屈折系、反射系、反射屈折系のいずれであってもよい。また、本実施形態においては、投影光学系PLを構成する複数の光学素子のうち、投影光学系PLの像面に最も近い第1光学素子LS1は、鏡筒PKより露出している。
基板ステージPSTは、基板Pを保持する基板ホルダPHを有し、投影光学系PLの像面側において、ベース部材BP上で移動可能である。基板ホルダPHは、例えば真空吸着等により基板Pを保持する。基板ステージPST上には凹部96が設けられており、基板Pを保持するための基板ホルダPHは凹部96に配置されている。そして、基板ステージPSTのうち凹部96以外の上面97は、基板ホルダPHに保持された基板Pの上面とほぼ同じ高さ(面一)になるような平坦面(平坦部)となっている。
基板ステージPSTは、制御装置CONTにより制御されるリニアモータ等を含む基板ステージ駆動装置PSTDの駆動により、基板Pを基板ホルダPHを介して保持した状態で、ベース部材BP上でXY平面内で2次元移動可能及びθZ方向に微小回転可能である。更に基板ステージPSTは、Z軸方向、θX方向、及びθY方向にも移動可能である。したがって、基板ステージPSTに支持された基板Pの上面は、X軸、Y軸、Z軸、θX、θY、及びθZ方向の6自由度の方向に移動可能である。基板ステージPSTの側面には移動鏡93が設けられている。また、移動鏡93に対向する位置にはレーザ干渉計94が設けられている。基板ステージPST上の基板Pの2次元方向の位置、及び回転角はレーザ干渉計94によりリアルタイムで計測される。また、露光装置EXは、例えば特開平8−37149号公報に開示されているような、基板ステージPSTに支持されている基板Pの上面の面位置情報を検出する斜入射方式のフォーカス・レベリング検出系(不図示)を備えている。フォーカス・レベリング検出系は、基板Pの上面の面位置情報(Z軸方向の位置情報、及び基板PのθX及びθY方向の傾斜情報)を検出する。なお、フォーカス・レベリング検出系は、静電容量型センサを使った方式のものを採用してもよい。レーザ干渉計94の計測結果は制御装置CONTに出力される。フォーカス・レベリング検出系の検出結果も制御装置CONTに出力される。制御装置CONTは、フォーカス・レベリング検出系の検出結果に基づいて、基板ステージ駆動装置PSTDを駆動し、基板Pのフォーカス位置(Z位置)及び傾斜角(θX、θY)を制御して基板Pの上面を投影光学系PLの像面に合わせ込むとともに、レーザ干渉計94の計測結果に基づいて、基板PのX軸方向、Y軸方向、及びθZ方向における位置制御を行う。
次に、液浸機構100の液体供給機構10及び液体回収機構20について説明する。液体供給機構10は、第1液体LQ1を投影光学系PLの像面側に供給するためのものであって、第1液体LQ1を送出可能な液体供給部11と、液体供給部11にその一端部を接続する供給管13とを備えている。供給管13の他端部はノズル部材70に接続されている。ノズル部材70の内部には、供給管13の他端部と供給口12とを接続する内部流路(供給流路)が形成されている。液体供給部11は、第1液体LQ1を収容するタンク、加圧ポンプ、及び第1液体LQ1中の異物を取り除くフィルタユニット等を備えている。液体供給部11の液体供給動作は制御装置CONTにより制御される。なお、液体供給機構10のタンク、加圧ポンプ、フィルタユニット等は、その全てを露光装置本体EXが備えている必要はなく、露光装置本体EXが設置される工場等の設備を代用してもよい。
液体回収機構20は、投影光学系PLの像面側の第1液体LQ1を回収するためのものであって、第1液体LQ1を回収可能な液体回収部21と、液体回収部21にその一端部を接続する回収管23とを備えている。回収管23の他端部はノズル部材70に接続されている。ノズル部材70の内部には、回収管23の他端部と回収口22とを接続する内部流路(回収流路)が形成されている。液体回収部21は例えば真空ポンプ等の真空系(吸引装置)、回収された第1液体LQ1と気体とを分離する気液分離器、及び回収した第1液体LQ1を収容するタンク等を備えている。なお、液体回収機構20の真空系、気液分離器、タンク等は、その全てを露光装置本体EXが備えている必要はなく、露光装置本体EXが設置される工場等の設備を代用してもよい。
第1液体LQ1を供給する供給口12及び第1液体LQ1を回収する回収口22はノズル部材70の下面70Aに形成されている。ノズル部材70の下面70Aは、基板Pの上面、及び基板ステージPSTの上面97と対向する位置に設けられている。ノズル部材70は、第1光学素子LS1の側面を囲むように設けられた環状部材であって、供給口12は、ノズル部材70の下面70Aにおいて、投影光学系PLの第1光学素子LS1(投影光学系PLの光軸AX)を囲むように複数設けられている。また、回収口22は、ノズル部材70の下面70Aにおいて、第1光学素子LS1に対して供給口12よりも外側に離れて設けられており、第1光学素子LS1及び供給口12を囲むように設けられている。
そして、制御装置CONTは、液体供給機構10を使って基板P上に第1液体LQ1を所定量供給するとともに、液体回収機構20を使って基板P上の第1液体LQ1を所定量回収することで、基板P上に第1液体LQ1の液浸領域LRを局所的に形成する。第1液体LQ1の液浸領域LRを形成する際、制御装置CONTは、液体供給部11及び液体回収部21のそれぞれを駆動する。制御装置CONTの制御のもとで液体供給部11から第1液体LQ1が送出されると、その液体供給部11から送出された第1液体LQ1は、供給管13を流れた後、ノズル部材70の供給流路を介して、供給口12より投影光学系PLの像面側に供給される。また、制御装置CONTのもとで液体回収部21が駆動されると、投影光学系PLの像面側の第1液体LQ1は回収口22を介してノズル部材70の回収流路に流入し、回収管23を流れた後、液体回収部21に回収される。
次に、上述した露光装置本体EXを備えたデバイス製造システムSYSの動作について、図3のフローチャート図を参照しながら説明する。
まず、コータ・デベロッパ本体C/Dの塗布装置において、シリコンウエハ(半導体ウエハ)を含む基材に対して感光材を塗布する塗布処理が行われる(ステップS1)。塗布処理においては、例えばスピンコート法等の所定の塗布方法によって基材上に感光材が塗布される。なお、基材上に感光材を塗布する前に、この基材に対して所定の前処理が行われる。前処理としては、基材上の異物を除去するための洗浄処理、洗浄後の基材を乾燥する乾燥処理、基材と感光材との密着性を向上するための表面改質処理等が挙げられる。表面改質処理としては、例えば基材上にヘキサメチルジシラザン(HMDS)等を塗布する処理等が挙げられる。また、前処理として、基材上(感光材の下層)に反射防止膜(bottom ARC(Anti-Reflective Coating))を被覆するようにしてもよい。
図4は、コータ・デベロッパ本体C/Dにおいて塗布処理が行われた後の基板Pの一例を示す図である。図4において、基板Pは、基材1と、その基材1の上面1Aの一部に被覆された感光材2とを有している。上述したように、基材1は、例えばシリコンウエハを含むものである。感光材2は、基材1の上面1Aの中央部の殆どを占める領域に、所定の厚み(例えば200nm程度)で被覆されている。一方、基材1の上面1Aの周縁部1Asには感光材2は被覆されておらず、その上面1Aの周縁部1Asにおいては、基材1が露出している。また、基材1の側面1Cや下面(裏面)1Bにも感光材2は被覆されていない。本実施形態においては、感光材2として化学増幅型レジストが用いられている。
スピンコート法等の所定の塗布方法で基材1上に感光材2を設けた場合、基材1の周縁部にも感光材2が塗布される。この部分は基板Pを搬送する搬送系の搬送アームや、基板Pを保管しておくキャリアの棚(基板支持部)に接触する。この機械的な接触により、基材1の周縁部の感光材2が剥離する虞がある。感光材2が剥離すると、それが異物となって搬送アームやキャリアが汚染されるばかりでなく、その汚染物が清浄な基板Pと再び接触することによって汚染が拡大する可能性もある。また、基材1の周縁部において感光材2が中央部より盛り上がるように多量に設けられる現象が生じる場合がある。その基材1の周縁部の感光材2は剥離し易く、剥離した感光材2は異物となり、その異物が基板P上に付着するとパターン転写精度に影響を及ぼす。そこで、基材1上に所定の塗布方法で感光材2を設けた後、露光処理を行う前に、周縁部1Asの感光材2を例えば溶剤を使って除去する処理(所謂エッジリンス)が行われる。これにより、基材1(基板P)の周縁部においては感光材2が除去され、図4に示すように、その周縁部1Asにおいて基材1が露出する。
基材1に対する感光材2の塗布処理が行われた後、基板Pに対する熱処理(プリべーク)が行われる(ステップS2)。プリベークによって、感光材2中に残存する溶媒が揮発される。
次に、基板Pを第2液体LQ2に浸漬する浸漬処理が行われる(ステップS3)。浸漬処理は、コータ・デベロッパ装置C/D−SYSに設けられている浸漬装置30によって行われる。浸漬装置30は、基板Pに関する情報に基づいて、予め定められた所定の浸漬条件で、基板Pを第2液体LQ2に浸漬する。
図5は、浸漬装置30を示す図である。図5において、浸漬装置30は、基板Pの下面(基材1の下面1B)の中央部を保持するホルダ部31と、ホルダ部31に接続する軸部33と、基板Pを保持したホルダ部31を軸部33を介して回転する回転機構32と、液体の飛散を防止するためにホルダ部31に保持された基板Pの周囲を囲むように設けられたリング状部材34と、供給部材35の供給口35Aを介して基板P上に第2液体LQ2を供給する液体供給部36とを備えている。ホルダ部31には、プリベークを施された基板Pが、第2搬送系H2によってロードされる。ホルダ部31の上面にはバキューム装置の一部を構成する真空吸着孔が設けられており、ホルダ部31は基板Pの下面中央部を吸着保持する。回転機構32は、モータ等のアクチュエータを含んで構成されており、ホルダ部31に接続された軸部33を回転することで、ホルダ部31に保持された基板Pを回転する。回転機構32は、基板Pを保持したホルダ部31を単位時間当たり所定の回転数で、図中、θZ方向に回転する。供給部材35は、ホルダ部31に保持された基板Pの上方に配置されており、第2液体LQ2を供給する供給口35Aを有している。液体供給部36から送出された第2液体LQ2は、供給部材35の供給口35Aを介して、基板Pの上方より、基板Pの上面に供給される。また、供給部材35は、不図示の駆動機構により、X軸、Y軸、Z軸、θX、θY、及びθZ方向に移動可能となっている。すなわち、供給部材35は、ホルダ部31に保持された基板Pに対して相対的に移動可能となっている。浸漬装置30は、供給部材35を基板Pに対して相対的に移動することによって、基板Pの表面全体を第2液体LQ2で浸漬することができる。また、浸漬装置30は、供給部材35を基板Pに対して相対的に移動することにより、基板Pに対して第2液体LQ2を供給する方向や、供給口35Aと基板Pとの距離等を調整することができる。また、液体供給部36は、供給部材35の供給口35Aを介して基板P上に第2液体LQ2を連続的あるいは間欠的に供給可能である。また、液体供給部36は、供給する第2液体LQ2の温度や、単位時間当たりに供給する第2液体LQ2の量(流量、流速を含む)等を調整可能である。なお、供給部材35と基板Pとの相対的な移動は、供給部材35の移動に限らず、基板Pを動かしてもよいし、その両方を動かすようにしてもよい。
浸漬装置30は、ホルダ部31に保持された基板Pに対して、供給部材35の供給口35Aより第2液体LQ2を供給し、基板Pを第2液体LQ2に浸漬する。基板Pのうち基材1の上面1Aに被覆された感光材2は、供給部材35より供給された第2液体LQ2によって十分に浸漬される。
本実施形態においては、浸漬装置30は、回転機構32によってホルダ部31に保持された基板Pを、図中、θZ方向に回転しながら、ホルダ部31に保持された基板Pに対して供給部材35をX軸方向に相対的に移動しつつ、供給部材35より第2液体LQ2を連続的に供給する。これにより、基板Pの上面のほぼ全面に第2液体LQ2が供給される。したがって、浸漬装置30は、感光材2のほぼ全面を第2液体LQ2で浸漬することができる。また、ホルダ部31に保持された基板Pの周囲にはリング状部材34が設けられているので、リング状部材34によって基板Pの回転に起因する第2液体LQ2の飛散を防止することができる。
本実施形態において、浸漬処理に用いられる第2液体LQ2は、液浸露光処理のために基板P上に形成される液浸領域LRを形成するための第1液体LQ1と同じものである。すなわち、本実施形態においては、第2液体LQ2は、第1液体LQ1同様、所定の純度(清浄度)及び所定の温度に管理された純水である。もちろん、第1液体LQ1に基板Pを浸けたときに溶出する物質を予め溶出させることができるものであれば、第2液体LQ2は第1液体LQ1と異なるものであってもよい。例えば、第2液体LQ2としてオゾン水を用いることができる。
図6は、基板Pの感光材2が第2液体LQ2に浸漬されている状態を示す模式図である。上述したように、本実施形態の感光材2は、化学増幅型レジストであって、その化学増幅型レジストは、ベース樹脂、ベース樹脂中に含まれる光酸発生剤(PAG:Photo Acid Generator)、及びクエンチャーと呼ばれるアミン系物質を含んで構成されている。そのような感光材2が液体に接触すると、感光材2の一部の成分、具体的にはPAGやアミン系物質等が液体中に溶出する。以下の説明において、感光材2に含まれる物質のうち、液体(LQ1、LQ2)中に溶出する可能性のある物質(PAGやアミン系物質等)を適宜、「所定物質」と称する。
図6において、感光材2は第2液体LQ2に浸漬されており、感光材2からは、PAGやアミン系物質等の所定物質が第2液体LQ2中に溶出する。ここで、感光材2の上面と第2液体LQ2とが接触したとき、感光材2の上面から所定厚み(例えば5〜10nm程度)の第1領域2Uに存在する所定物質(PAGやアミン系物質等)は、第2液体LQ2中に溶出するものの、その下層の第2領域2Sに存在する所定物質は、第2液体LQ2中にほぼ溶出しないことが確認されている。また、感光材2の上面と第2液体LQ2とを接触させてから、所定時間(例えば数秒〜数十秒程度)経過後においては、第1領域2Uから第2液体LQ2に対して溶出する所定物質はほぼ存在しない。すなわち、感光材2の上面と第2液体LQ2とを接触させてから所定時間経過後においては、感光材2の第1領域2Uに存在する所定物質はほぼ溶出し尽くした状態となり、感光材2から第2液体LQ2に所定物質がほぼ溶出しなくなる。そして、この所定時間は感光材2に応じて変化する。
したがって、後述するように、第2液体LQ2で所定時間浸漬処理された後の基板P(感光材2)上に第1液体LQ1の液浸領域LRを形成しても、基板P(感光材2)から第1液体LQ1に所定物質が殆ど溶出しない。
基板Pに対する浸漬処理が行われた後、基板P上の第2液体LQ2の除去処理が行われる(ステップS4)。第2液体LQ2の除去処理を行う際、浸漬装置30は、液体供給部36による第2液体LQ2の供給を停止し、あるいは供給量を徐々に少なくしてゆきながら、基板Pを保持したホルダ部31を回転機構32で回転する。浸漬装置30は、回転機構32を使って基板Pを単位時間当たり所定の回転数で回転することにより、基板Pに付着していた第2液体LQ2を遠心力の作用によって基板Pより飛散させて除去する。すなわち、本実施形態においては、浸漬装置30が、第2液体LQ2を除去するための液体除去機構としての機能も有している。
ステップS3において、基板Pを浸漬処理するための浸漬条件は、基板Pに関する情報に応じて設定される。浸漬条件には、基板Pを第2液体LQ2に浸漬する浸漬時間、すなわち、ステップS3において第2液体LQ2を基板Pに接触させてから、ステップS4において基板P上より第2液体LQ2を除去するまでの時間が含まれる。また、基板Pに関する情報には、感光材2の情報が含まれる。感光材2の情報には、感光材2を形成する形成材料に関する情報や、第2液体LQ2中への感光材2の一部の所定物質の溶出時間が含まれる。なお、感光材2を形成する形成材料とは、上述のベース樹脂、PAG、アミン系物質等を含むものである。感光材2と第2液体LQ2とを接触させてから、感光材2(感光材2の第1領域2U)より所定物質がほぼ全て溶出するまでの時間(溶出時間)は、感光材2を形成する形成材料の物性、PAG等の所定物質の含有量などに応じて変化する。また、感光材2と第2液体LQ2とを接触させてから、所定物質の溶出が開始されるまでの時間(溶出時間)も、感光材2に応じて変化する。したがって、浸漬時間を含む浸漬条件を、感光材2の情報を含む基板Pに関する情報に応じて最適に設定することにより、上述の所定物質を感光材2(第1領域2U)から第2液体LQ2中にほぼ全て溶出させることができる。
また、浸漬条件には、第2液体LQ2の除去条件も含まれる。第2液体LQ2の除去条件としては、回転機構32による基板Pの単位時間当たりの回転数(回転速度)、回転加速度、基板Pの回転を実行している時間(回転時間)等が挙げられる。あるいは、第2液体LQ2の除去条件として、回転機構32の回転速度プロファイルや回転加速度プロファイル等も挙げられる。第2液体LQ2の除去条件により、第2液体LQ2が基板Pに接触している時間(すなわち浸漬時間)や基板P上での第2液体LQ2の挙動(移動速度等)が変化する。そのため、基板Pに関する情報に応じて、第2液体LQ2の除去条件を最適に設定することによって、上述の所定物質を感光材2(第1領域2U)から第2液体LQ2中にほぼ全て溶出させることができる。
また、浸漬条件としては、供給する第2液体LQ2の温度も挙げられる。また、本実施形態のように、供給部材35の供給口35Aより基板Pに対して第2液体LQ2を供給する形態の場合には、浸漬条件として、供給する第2液体LQ2の単位時間当たりの量(流量、流速を含む)、第2液体LQ2を供給するときの供給圧力、基板Pに対して第2液体LQ2を流す方向も挙げられる。
また、基板Pを液体(LQ1、LQ2)に浸漬した場合、感光材2に含まれる所定物質に限らず、基材1を構成する物質によっては、その一部が液体中に溶出する可能性がある。したがって、浸漬装置30は、基材1が液体(LQ1、LQ2)に浸かる可能性や、基材1を形成する材料(物質)の情報を基板Pに関する情報とすることもできる。
なおここでは、浸漬装置30は、基板Pを回転しつつ、基板P上に第2液体LQ2を供給しているが、基板P(感光材2)を第2液体LQ2に浸漬可能あれば、任意の構成を採用することができる。例えば、液槽に第2液体LQ2を満たしておき、その液漕中の第2液体LQ2に基板Pを浸漬するようにしてもよい。また、基板Pに対して第2液体LQ2を吹き付けるように供給することで、基板Pを第2液体LQ2に浸漬するようにしてもよい。第2液体LQ2を基板Pに吹き付ける形態の場合には、浸漬条件として、第2液体LQ2を吹き付けるときの圧力も挙げられ、その浸漬条件も、基板Pに関する情報に応じて設定される。
また、図7に示すように、基板P上の第2液体LQ2を除去するための液体除去機構39としては、気体を吹き出す吹出口37A、38Aを有する吹出部材37、38を、基板Pの上面側及び下面側のそれぞれに配置した構成であってもよい。液体除去機構39は、吹出部材37、38から吹き出した気体の力によって、基板Pに付着している第2液体LQ2を除去する。液体除去機構39を使って第2液体LQ2を除去する場合、吹出口37A、38Aから吹き出される気体の圧力や単位時間当たりの気体供給量(流速)などを浸漬条件(除去条件)とすることもできる。
第2液体LQ2を基板P上より除去した後、温度調整機構40により基板Pの温度調整が行われる(ステップS5)。基板P上に残留した第2液体LQ2を液体除去機構39を使って除去するとき、第2液体LQ2の気化熱に起因して、基板Pが温度変化し、所望温度に対して異なる温度となる可能性がある。したがって、温度調整機構40は、第2液体LQ2を除去するときの気化熱に起因する基板Pの温度変化を補償するために、基板Pの温度調整を行う。なお、基板Pの温度調整は、基板ホルダPHの温度、及び/又は第1液体LQの温度とほぼ同一となるように行われる。基板ホルダPHとほぼ同一温度となるように基板Pの温度調整を行うことによって、基板Pを基板ホルダPHにロードしたときの基板Pの温度変化に起因する基板Pの伸縮を抑えることができる。また、第1液体LQ1とほぼ同一温度となるように基板Pの温度調整を行うことによって、基板P上に第1液体LQ1の液浸領域LRを形成したときの第1液体LQ1の温度変化や、基板Pの温度変化に起因する基板Pの伸縮を抑えることができる。
図8は、温度調整機構40を示す図である。図8において、温度調整機構40は、基板Pを保持するホルダ部41と、ホルダ部41の内部に設けられた加熱装置及び冷却装置を含む温度調整器42と、ホルダ部41に保持された基板Pの温度を計測する温度センサ43と、温度センサ43の計測結果に基づいて、基板Pを保持したホルダ部41の温度調整を温度調整器42を介して行う温度制御装置44とを備えている。ホルダ部41には、浸漬処理を施された基板Pが、第2搬送系H2によってロードされる。温度調整機構40の温度制御装置44は、ホルダ部41に基板Pを保持した状態で、温度センサ43の計測結果に基づいて、温度調節器42を介してホルダ部41の温度調整を行うことにより、そのホルダ部41に保持された基板Pを所望温度に調整することができる。
なお、図9に示すように、温度調整機構40’として、基板Pを収容可能な収容室45と、収容室45内部の温度調整を行う温度調整器46とを備えた構成であってもよい。そして、所望温度に調整された収容室45の内部に基板Pが配置される。このように、所望温度に調整された雰囲気中に基板Pを配置するようにしてもよい。あるいは、図7に示したような吹出部材37、38より所定温度に調整された気体を基板Pに吹き付けることで、基板Pの温度調整を行ってもよい。
なお、図5を参照して説明した浸漬装置30のホルダ部31に、保持した基板Pの温度を調整可能な温度調整機能を持たせるようにしてもよい。そして、基板P上の第2液体LQ2を除去した後、浸漬装置30のホルダ部31を使って基板Pの温度調整を行うようにしてもよい。あるいは、第2液体LQ2を除去するときの気化熱に起因する基板Pの温度変化を考慮して、第2液体LQ2を除去する前に、浸漬装置30のホルダ部31を使って基板Pの温度調整を行うようにしてもよい。この場合、浸漬装置30には、使用する第2液体LQ2の物性及び除去条件等を含む第2液体LQ2に関する情報と、その第2液体L
Q2を除去したときの気化熱に起因する基板Pの温度変化との関係が予め記憶されている。ここで、前記関係は例えば実験やシミュレーションによって予め求めることができる。浸漬装置30は、前記記憶されている関係と、第2液体LQ2の除去処理を実行したときの除去条件とに基づいて、第2液体LQ2を除去するときの気化熱に起因する基板Pの温度変化を予測することができる。そして、浸漬装置30は、予測した結果に基づいて、第2液体LQ2を基板P上より除去する前に、基板Pの温度調整を行い、第2液体LQ2を除去した後の基板Pの温度を所望値にすることができる。例えば、浸漬装置30は、第2液体LQ2を除去するときの気化熱に起因する基板Pの温度低下を考慮して、基板Pの温度を所望値よりも高く設定することができる。もちろん、浸漬装置30のホルダ部31に載せる前に、基板Pの温度調整を行って、浸漬装置30で第2液体LQ2を除去するときの気化熱に起因する基板Pの温度を補償するようにしてもよい。
基板Pの温度調整が行われた後、第2搬送系H2は温度調整機構40より基板Pを搬出し、インターフェース部IFを介して、露光装置EX−SYSの第1搬送系H1に渡す。第1搬送系H1は、基板Pを露光装置本体EXの基板ホルダPHに搬送(ロード)する(ステップS6)。
露光装置EX−SYSの制御装置CONTは、液浸機構100を使って、基板ホルダPHに保持された状態の基板P上に第1液体LQ1の液浸領域LRを形成する。そして、制御装置CONTは、基板ホルダPHに保持された状態の基板P上に第1液体LQ1を介して露光光ELを照射し、基板Pを液浸露光する(ステップS7)。
図10は、基板ステージPSTの基板ホルダPHに保持された基板Pを液浸露光している状態を示す図である。図10において、基板ステージPSTは凹部96を有しており、凹部96の内側に、基板Pを保持するための基板ホルダPHが設けられている。基板ホルダPHは、基板Pの下面(基材1の下面1B)と所定距離だけ離れて対向する底面80Bを有するベース部材80と、ベース部材80上に形成され、基板Pの下面と対向する上面81Aを有する周壁部81と、周壁部81の内側の底面80B上に形成された支持部82とを備えている。周壁部81は、基板Pの形状に応じて略円環状に形成されている。周壁部81の上面81Aは、基板Pの下面の周縁部に対向するように形成されている。また、周壁部81の上面81Aは平坦面となっている。基板ホルダPHの支持部82は、周壁部81の内側において複数一様に設けられている。支持部82は複数の支持ピンを含んで構成されており、基板ホルダPHは、所謂ピンチャック機構を有している。基板ホルダPHのピンチャック機構は、基板ホルダPHのベース部材80と周壁部81と基板Pとで囲まれた空間83を負圧にする吸引口84を備えた吸引機構を備えており、空間83を負圧にすることによって基板Pを支持部83で吸着保持する。吸引口84はベース部材80の底面80B上に複数一様に設けられている。また、基板ホルダPHに保持された基板Pの側面(基材1の側面1C)と、その基板Pの周囲に設けられた基板ステージPSTの凹部96の内側面96Aとの間には、0.1〜1.0mm程度の距離を有するギャップAが形成されている。また、本実施形態においては、周壁部81の上面81Aは平坦面となっており、その上面81Aは、フッ素系樹脂材料等の撥液性材料を被覆されて撥液性を有している。また、周壁部81の上面81Aと基板Pの下面との間には所定のギャップBが形成されている。
本実施形態においては、第1液体LQ1を介して基板P上に露光光ELを照射する前に、ステップS3において、基板Pを第2液体LQ2に浸漬したので、上述したように、第2液体LQ2で浸漬処理された感光材2に、再び第1液体LQ1を接触させた場合においても、第1液体LQ1に感光材2から所定物質(PAG等)が殆ど溶出しない。
また、感光材2の第1領域2UにはPAGが殆ど存在しないが、図11の模式図に示すように、基板Pの感光材2に照射された露光光ELは、第1領域2Uを通過し、PAGが存在する第2領域2Sに到達することができる。
基板Pの液浸露光が終了した後、制御装置CONTは、液体供給機構10による第1液体LQ1の供給を停止するとともに、液体回収機構20の駆動を継続し、基板P上及び基板ステージPST上の第1液体LQ1を回収して除去する。次いで、制御装置CONTは、第1搬送系H1を使って基板P基板ホルダPHから搬出(アンロード)する。
基板ホルダPHからアンロードされた露光処理済みの基板Pは、PEB(Post Exposure Bake)と呼ばれる熱処理(ポストベーク)を施される(ステップS8)。化学増幅型レジストにおいては、露光光ELの照射によりPAGから酸が発生する。そして、露光光ELを照射された後の化学増幅型レジストに対してポストベークを行うことにより、露光光ELの照射領域(マスクMのパターン)に応じた領域に、アルカリ可溶性が発現する。基板Pのポストベークは、例えば図8や図9を参照して説明したような、コータ・デベロッパ装置CD−SYSに設けられた温度調整機構40を使って行うことができる。したがって、露光処理済みの基板Pは、第1搬送系H1によって基板ホルダPHよりアンロードされた後、インターフェース部IFを介して第2搬送系H2に渡される。第2搬送系H2は、基板Pを温度調整機構40のホルダ部41にロードする。温度調整機構40は、ホルダ部41にロードされた基板Pに対してポストベークを行う。なお、本実施形態においては、液体除去機構による液体除去を行った後の基板Pの温度調整と基板Pの露光後のポストベーク処理との両方を温度調整機構40で行うようにしているが、それぞれ別々の温度調整機構にしてもよいことはもちろんである。
図12は、ポストベーク(PEB)が行われている感光材2の挙動の模式的に示した図である。ステップS3で行った浸漬処理により、感光材2の第1領域2UにはPAGが殆ど存在しないため、感光材2に露光光ELを照射した後、感光材2の第1領域2Uにおいては、PAGに起因する酸は殆ど発生しない。一方、感光材2の第2領域2SにはPAGが十分に存在するため、露光光ELの照射により、第2領域2Sにおいては、PAGから酸が十分に発生する。このような状態の感光材2を含む基板Pに対してポストベークを施すと、図12に示すように、第2領域2Sにある酸が第1領域2Uに拡散する現象が生じる。すなわち、露光後においては、第1領域2Uには酸が殆ど存在していないが、ポストベークを行うことにより、第1領域2Uには、第2領域2Sに存在する酸が補われる。そして、第1領域2Uに酸が補われた状態で、ポストベークを更に継続することにより、感光材2のうち、露光光ELの照射領域(マスクMのパターン)に応じた領域に、アルカリ可溶性を発現することができる。
そして、ポストベークを施された基板Pは、第2搬送系H2によってコータ・デベロッパ本体C/Dに搬送され、現像処理を施される(ステップS9)。
以上説明したように、第1液体LQ1を介して基板P上に露光光ELを照射する前に、基板Pを第2液体LQ2に浸漬することで、基板Pの液浸露光中においては、液浸領域LRの第1液体LQ1中にPAG等の所定物質が溶出することを抑制することができる。第1液体LQ1中にPAG等の所定物質が溶出して第1液体LQ1が汚染し、その汚染された第1液体LQ1が乾燥すると、基板P上に、前記所定物質に起因する付着跡(ウォーターマーク)が形成される虞がある。しかしながら、液浸領域LRの第1液体LQ1中には、基板Pからの所定物質がほぼ溶出しないので、基板P上に残留した第1液体LQ1が乾燥しても、基板P上に付着跡が形成される不都合の発生を抑制することができる。
そして、感光材2を含む基板P上に付着跡が形成される不都合が防止されるので、現像処理を行った場合においても、パターン欠陥の発生を防止できる。したがって、所望の性能を有するデバイスを製造できる。
また、液浸領域LRの第1液体LQ1の汚染が防止されているので、その第1液体LQ1に接触するノズル部材70、第1光学素子LS1、基板ステージPSTの上面97、基板ホルダPH、基板ステージPSTの上面97に設けられている光計測部等の汚染も防止することができ、精度良い露光処理及び計測処理を行うことができる。
また、ステップS3において、基板Pを浸漬した第2液体LQ2中にはPAG等の所定物質が溶出しており、第2液体LQ2はその所定物質によって汚染するが、ステップS4において、第2液体LQ2を基板Pより除去しているので、基板P上での異物(付着物)の発生を防止することができる。また、清浄な第2液体LQ2によって汚染された第2液体LQ2を洗い流した後に、基板Pの液体除去を行うようにすれば、仮に第2液体LQ2の滴などが基板P上に残留したとしても、第2液体LQ2中の汚染物質(溶出物質)の濃度が低下しているので、その残留している第2液体LQ2が乾燥しても、基板P上での異物(付着物)の発生を抑制することができる。
本実施形態においては、浸漬装置30は、コータ・デベロッパ装置C/D−SYSに設けれた構成であるが、もちろん、露光装置EX−SYSに設けられてもよい。例えば、浸漬装置30を、露光装置EX−SYSを構成する第1搬送系H1の搬送経路の途中に設けてもよい。これにより、露光装置EX−SYSにおいて、液浸露光処理前の基板Pを第2液体LQ2で浸漬することができる。あるいは、浸漬装置30をインターフェース部IFに設けてもよい。また、温度調整機構40を露光装置EX−SYSに設けることもできる。これにより、露光装置EX−SYSにおいて、第2液体LQ2を除去するときの気化熱に起因する基板Pの温度変化を補償するために、温度調整機構40を使って、基板Pの温度調整を行うことができる。温度調整機構40も浸漬装置30同様、第1搬送系H1の搬送経路の途中に設けることができる。もちろん、温度調整機構40をインターフェース部IFに設けることもできる。
なお、温度調整機構40は、浸漬装置30(液体除去機構)の近くに設置されていることが望ましいが、浸漬装置30をコータ・デベロッパ装置C/D−SYSに配置し、温度調整機構40を露光装置EX−SYSに配置するようにしてもよい。
また、気化熱に起因する基板Pの温度変化を補償する必要がない場合や、気化熱に起因する基板Pの温度変化が許容できる程度に小さい場合には、浸漬処理後の温度調整を省略することができる。
また、本実施形態においては、浸漬装置30は、搬送系H(H1、H2)の搬送経路の途中に設けられており、基板Pを基板ホルダPHに保持する前に、基板Pを第2液体LQ2に浸漬しているが、液浸機構100に浸漬装置としての機能を持たせ、基板Pを基板ホルダPHに保持した後、基板Pを第1液体LQ1で浸漬するようにしてもよい。すなわち、基板Pを基板ホルダPHにロードして保持した後、基板Pの液浸露光を開始する前に、ノズル部材70の供給口12より第1液体LQ1を基板P上に供給し、その供給された第1液体LQ1によって基板Pを浸漬する工程を設けてよい。制御装置CONTは、ノズル部材70の供給口12及び回収口22を介して第1液体LQ1の供給及び回収を行いつつ、ノズル部材70に対して基板ホルダPHに保持された基板PをXY方向に相対的に移動することで、基板Pの上面の広い領域を第1液体LQ1で浸漬することができる。そして、浸漬処理が終了した後、制御装置CONTは、液体回収機構20を使って第1液体LQ1を基板P上より回収(除去)し、第1液体LQ1の除去が完了した後、液浸機構100を使って、再度第1液体LQ1の液浸領域LRを基板P上に形成し、その第1液体LQ1を介して基板Pを露光する。このような構成とすることにより、搬送系Hの搬送経路の途中に浸漬装置30を設けることなく、基板Pの浸漬処理を行うことができる。したがって、装置構成の簡略化、及び装置コストの低減を図ることができる。
なお、液浸機構100を使っての浸漬処理を行う場合にも基板Pに関する情報に基づいて浸漬条件を最適にすることが望ましい。また、液浸機構100を使って浸漬条件を行う場合には、第1光学素子LS1等に悪影響を与えないように浸漬条件を設定する必要がある。例えば、液浸機構100を使って基板Pの浸漬処理を行う際には、液浸機構100による第1液体LQ1の単位時間当たりの供給量及び回収量を、液浸露光時における第1液体LQ1の単位時間当たりの供給量及び回収量よりも多くするとよい。これにより、浸漬処理時における第1液体LQ1の基板P上での流速を、液浸露光時における第1液体LQ1の基板P上での流速よりも速くすることができる。したがって、浸漬処理時において、第1液体LQ1中に溶出した汚染物質を回収口22から速やかに回収することができ、基板P上や基板ステージPSTの上面97や第1光学素子LS1等に、基板Pから溶出した所定物質に起因して異物が付着することを防止することができる。
なお、上述の動作においては、液浸機構100を用いた浸漬処理後に、液浸領域LRを形成している第1液体LQ1を全て回収し、再度第1液体LQ1で液浸領域LRを形成するようにしているが、液浸領域LRを形成したまま(例えば、液体の供給と回収を継続しながら)、浸漬処理(浸漬工程)に続けて液浸露光処理(露光工程)を行うようにしてもよい。この場合には、基板が第1液体に浸漬している時間を管理して、所定物質が溶出し終わった時間経過後に露光を開始すればよい。すなわち、基板P上に液体を供給し、基板Pから所定物質が溶出するのに十分な時間を経過後に、液浸露光を開始することによっても本発明の目的を達成することができる。但し、液体中には溶出した所定物質が含まれているので、液浸領域を維持しつつ、液体の浄化または回収動作を行うことが望ましい。
この実施形態において、液体回収機構20で回収された少なくとも一部の第1液体LQ1(及び/または第2液体LQ2)を液体供給機構10に戻してもよい。あるいは、液体回収機構20で回収された第1液体LQ1(または第2液体LQ2)を全て廃棄して、新しい清浄な第1液体LQ1(及び/または第2液体LQ2)を液体供給機構10から供給するようにしてもよい。なお、ノズル部材70などの液浸機構1の構造は、上述の構造に限られず、例えば、欧州特許公開第1420298号公報、国際公開第2004/055803号公報、国際公開第2004/057589号公報、国際公開第2004/057590号公報、国際公開第2005/029559号公報に記載されているものも用いることができる。
また、液浸機構100を用いて浸漬処理を行う場合にも、第1液体LQ1とは別の第2液体LQ2を用いることができる。
また、第1の実施形態において、浸漬処理を行った基板Pの液浸露光後に、基板ホルダPHから搬出された基板P上に残留した液体を除去する液体除去機構を配置することによって、基板P上での異物(付着物)の発生をより効果的に防止することができる。例えば、図7に示したように、基板Pの表面と裏面とに気体を吹き付けて液体を除去する機構を配置することができる。この場合、気体の吹出口37A、38Aを基板Pの周辺付近に配置して、基板Pの回転によって基板Pの周縁付近に残留した液体のみを除去するようにしてもよい。この場合、基板Pの液浸露光後に、基板ホルダPHから搬出された基板P上に残留した液体を検出する検出装置を配置し、基板P上の液体が検出された場合に、上述の液体除去機構を用いて基板Pに対する液体除去動作を実行するようにしてもよい。
なお、上述の第1実施形態においては、露光工程の前に基板Pを第2液体LQで浸漬して、基板Pから所定物質を第2液体LQ2中にほぼ全て溶出させるようにしているが、第1液体LQ1への所定物質の溶出が少量であれば許容される場合には、基板Pから所定物質を第2液体LQ2中にほぼ全て溶出させなくてもよい。
<第2の実施形態>
次に、第2の実施形態について図13のフローチャート図を参照しながら説明する。ここで、以下の説明において、上述した第1の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、その説明を簡略若しくは省略する。
第2の実施形態の特徴的な部分は、液浸露光終了後の基板Pに対して洗浄処理を施す点にある。以下の説明においては、基板Pを液浸露光する前に、基板Pに対して浸漬処理が行われていないものとして説明するが、もちろん、浸漬処理を施された基板Pを液浸露光した後、以下に述べるような洗浄処理を施してもよい。すなわち、この実施形態の露光装置及び露光方法では、浸漬装置及び浸漬工程は必須ではない。
上述の実施形態同様、基板ホルダPHに基板Pを保持した状態で、その基板Pに対して液浸露光処理が施される(ステップS7)。
液浸露光処理が終了した後、基板Pを基板ホルダPHに保持したまま、基板Pを洗浄する洗浄処理が行われる(ステップS7.1)。制御装置CONTは、液浸機構100による第1液体LQ1の供給及び回収を行いつつ、投影光学系PLの像面側に第1液体LQ1を保持したまま、ノズル部材70に対して基板ホルダPHに保持された基板Pを相対的に移動し、基板Pを第1液体LQ1を使って洗浄する。
基板Pの液浸露光中において、基板Pより、特にその感光材より、液浸領域LRの第1液体LQ1中に所定物質が溶出し、その第1液体LQ1中に溶出した所定物質(溶出物)に起因して基板P上に異物が付着する虞がある。制御装置CONTは、液浸領域LRを形成する第1液体LQ1に接触した後の基板Pを、第1液体LQ1で洗浄することで、基板Pより第1液体LQ1中に溶出した溶出物に起因して基板P上に付着した異物を小型化(分解、微粒化、微小化)又は除去することができる。したがって、基板P上に付着跡が形成される不都合を防止できる。なお、第1液体LQ1中に溶出した所定物質(溶出物)に起因して基板P上に付着した異物とは、第1実施形態で述べたようなPAGやアミン系物質のような感光材の成分を含む「所定物質」そのもの及びそのような「所定物質」が変質、結合し、または分解して生じた物質のことを意味する。そのような物質は、赤外線分光分析やTOF−SIMS分析などの分析方法により、PAGやアミン系物質そのものまたはそれらの化合物に特有の官能基など検出して同定することができる。
図14は、基板Pを洗浄している状態を模式的に示す平面図である。図14の矢印y1、y2で示すように、制御装置CONTは、ノズル部材70と基板ホルダPHに保持された基板PとをXY方向に相対的に移動しつつ、ノズル部材70の供給口12より第1液体LQ1を供給するとともに、回収口22より第1液体LQ1を回収する。こうすることにより、基板Pの上面のほぼ全域を良好に洗浄することができる。
また、本実施形態の基板Pの周縁部1Asにおいては基材1が露出しているため、制御装置CONTは、ノズル部材70の供給口12より供給される第1液体LQ1を使って、基板ホルダPHに保持された基板Pの周縁部1Asを重点的に洗浄する。
図15は、基板Pの周縁部1Asを洗浄している状態を示す断面図である。基板Pの周縁部1Asを第1液体LQ1を使って洗浄するとき、制御装置CONTは、基板Pの周縁部1As上に第1液体LQ1の液浸領域LRを形成する。そして、ノズル部材70と基板ステージPSTとを相対的に移動し、図14の矢印y3で示すように、第1液体LQ1の液浸領域LRを、ほぼ円環状に形成された周縁部1As(ギャップA)に沿って移動する。なお、矢印y3に沿った液浸領域LRの移動は、一回(一周)に限らず、任意の複数回(複数周)実行することができる。
基材1は、感光材2に比べて、第1液体LQ1に対して親液性を有していることが多いため、液浸露光のために使用した第1液体LQ1が、基材1の露出部である周縁部1As、あるいは側面1Cに残留する可能性が高くなる。また、周縁部1Asに残留した第1液体LQ1が乾燥して基材1の周縁部1Asに異物が付着したり、付着跡が形成される可能性が高くなる。そこで、液浸露光後において、基材1の周縁部1Asを重点的に洗浄することで、基板Pの周縁部1Asに異物が付着する不都合を防止でき、ひいては付着跡が形成される不都合を防止できる。あるいは、周縁部1Asに異物が付着しても、その異物を小型化又は除去することができる。また、本実施形態のように、第1液体LQ1の液浸領域LRをギャップAに沿って移動することで、基板Pの側面(基材1の側面1C)に異物が付着することを防止でき、仮に異物が付着していても、その付着した異物も小型化又は除去することができる。
そして、基板Pを基板ホルダPHで保持した状態での洗浄処理を所定時間行った後、制御装置CONTは、液体回収機構20を使って、洗浄処理のために使用した第1液体LQ1を回収し、除去する(ステップS7.2)。次いで、制御装置CONTは、その洗浄処理を施された基板Pを第1搬送系H1を使ってアンロードする。基板ホルダPH上で基板Pの洗浄処理が行われているので、基板Pをアンロードするときの第1搬送系H1の汚染が抑制される。そして、上述の実施形態同様、基板Pに対して、ポストベーク(ステップS8)、及び現像処理(ステップS9)が行われる。
以上のようにして、露光処理が行われた基板Pを基板ホルダPHから搬出する前に、基板ホルダPHに保持した状態で、ノズル部材70の供給口12より供給された第1液体LQ1を使って基板Pに対する洗浄処理が行われる。したがって、基板Pに付着した異物(付着物)を除去あるいは小型化することができる。また、洗浄処理後に第1液体LQ1の滴などが基板P上に残留したとしても、洗浄処理によって、その基板P上に残留している第1液体LQ1中の汚染物質(溶出物質)の濃度が低下しているので、その残留している第1液体LQ1が乾燥しても、基板P上での異物(付着物)の発生を防止(制御)することができる。したがって、搬送系Hの汚染が防止されるばかりでなく、コータ・デベロッパ装置CD−SYSで現像処理を行っても、パターン欠陥の発生を防止することができる。また、基板ステージPST(基板ホルダPH)から基板収納容器へ基板Pを搬出する場合にも、基板収納容器の汚染を防止することができる。特に、本実施形態においては、基板Pの周縁部分を重点的に洗浄するようにしているので、基板Pの周縁部を支持する搬送系や基板収納容器の汚染を効果的に防止することができる。
なお、第2の実施形態における洗浄処理を第1液体LQ1とは異なる第2液体LQ2を用いてもよい。この場合、第1液体LQ1を用いた液浸露光処理後に、第1液体LQ1を回収し、更に液浸機構100を用いて第2液体LQ2の供給及び回収を行うようにすればよい。なお、第2液体LQ2は、洗浄作用を有する成分を含む液を用いることができ、第1液体と同種の液体に洗浄作用を洗浄作用を有する成分、例えば、界面活性剤、水溶性有機溶剤などを含ませて第2液体を調製してもよい。
<第3の実施形態>
次に、第3の実施形態について説明する。第3の実施形態の特徴的な部分は、液浸露光済みの基板Pを基板ホルダPHからアンロードした後、その基板Pを第2液体LQ2で洗浄する点にある。本実施形態においても、洗浄処理のための第2液体LQ2と、液浸露光処理のための第1液体LQ1とは同じである。
図16は、基板ホルダPHから搬出された後の基板Pを洗浄する洗浄装置50を示す模式図である。洗浄装置50は、コータ・デベロッパ装置C/DーSYSの第2搬送系H2の途中に設けられており、基板Pの上面及び基板Pの下面(基材1の下面1B)を洗浄可能である。
洗浄装置50は、基板Pの上方に配置され、第2液体LQ2を基板Pの上面に供給する供給口51Aを有する第1供給部材51と、基板Pの下方に配置され、第2液体LQ2を基板Pの下面に供給する供給口52Aを有する第2供給部材52とを備えている。基板Pは不図示のホルダ部に保持されており、第1、第2供給部材51、52と基板Pとは相対的に移動可能となっている。そして、第1、第2供給部材51、52と基板Pとを相対的に移動しつつ、第1、第2供給部51、52より第2液体LQ2を基板Pに供給することにより、基板Pの上面(周縁部を含む)、下面、及び側面を第2液体LQ2で洗浄することができる。また、基板Pを回転しつつ、第2液体LQ2を供給することで、基板Pを洗浄するようにしてもよい。
また、洗浄処理後の基板Pに対して、例えば図7に示したような吹出部材37、38より基板Pに気体を吹き付けることで、基板Pに付着している第2液体LQ2を除去することができる。また、基板Pを洗浄するときに、第2液体LQ2の供給と、気体の供給とを並行して行ってもよい。
以上のようにして、露光処理が行われた基板Pを基板ホルダPHからアンロードした後に、洗浄装置50の供給部材51、52より供給された第2液体LQ2を使って基板Pを洗浄することもできる。基板Pを基板ホルダPHに保持した状態で基板Pを液浸露光した場合等において、ギャップA及びギャップB(図10参照)を介して基板Pの下面側に液体が浸入すると、基板Pの側面や下面に異物が付着したり、第1液体LQ1の付着跡が形成される虞がある。本実施形態においては、基板Pの側面や下面も良好に洗浄できるため、基板Pの側面や下面に異物が付着していても、その異物を小型化又は除去することができる。したがって、洗浄処理後において、基板Pの搬送系や基板Pをポストベーク(PEB)するために温度調整機構の汚染を防止することができる。また、その洗浄処理後に現像処理を行うことによって、パターン欠陥の発生を防止することもできる。
なお、第3の実施形態においても、第2液体LQ2としては、第1液体LQ1と異なるものを用いることができる。特に、第3の実施形態において、基板Pの側面(周縁部1As)や裏面(下面)など感光材2に影響しない部分のみを洗浄する場合には、シンナーなどの有機溶剤を第2液体LQ2として用いることができるので、基板Pの側面や裏面の付着物(異物)を効果的に除去したり、小径化することができる。
また、第3の実施形態においても、第1の実施形態で説明した浸漬処理を併用することができる。
なお本実施形態では、洗浄装置50は、コータ・デベロッパ装置C/D−SYSに設けられた構成であるが、もちろん、露光装置EX−SYSに設けられてもよい。例えば、洗浄装置50を、露光装置EX−SYSを構成する第1搬送系H1の搬送経路の途中に設けてもよい。これにより、露光装置EX−SYSにおいて、液浸露光処理後の基板Pを第2液体LQ2で洗浄することができる。あるいは、洗浄装置50をインターフェース部IFに設けても良い。
なお、上述の第2の実施形態及び第3の実施形態においては、液浸露光後の基板Pを洗浄する場合について述べているが、基板ステージPST(基板ホルダPH)において露光処理などの所望の処理が完了する前に、第1液体LQ1に接触した基板Pを基板ホルダPHから搬出しなければならないエラーが生じる場合もある。そのような場合にも、第2の実施形態及び第3の実施形態で説明したような洗浄処理を実行することができる。
また、液浸露光後の基板Pの表面の異物(液体、及び/又は液体の付着跡を含む)を検出する検出装置を設けて、基板Pの表面の許容できない異物が検出された場合のみ、洗浄装置50を使って基板Pの洗浄を行うようにしてもよい。
また、第2及び第3の実施形態において、洗浄処理の条件は、感光材2の種類など上述の基板Pに関する情報に基づいて設定することができる。
<第4の実施形態>
次に、第4の実施形態について、図17及び図18を参照しながら説明する。第4の実施形態の特徴的な部分は、図17に示すように、露光される基板P表面に感光材2を覆う薄膜3が形成されている点にある。この薄膜3としては、反射防止膜(top ARC)や、トップコート膜(保護膜)などがある。また、薄膜3は、感光材2上に形成された反射防止膜を覆っているトップコート膜の場合もある。トップコート膜は、液体から感光材2を保護するものであって、例えばフッ素系の撥液性材料で形成されている。
図18の模式図に示すように、薄膜3を設けることにより、基板Pが液体に接触しても、感光材2から液体に対して所定物質(PAG等)が溶出することを抑制することができる。したがって、感光材2が薄膜3に被覆されている場合には、第1の実施形態で説明した浸漬処理を行うときの浸漬条件を、感光材2が薄膜3に被覆されていない場合に対して、変えることができる。すなわち、薄膜3の有無を基板Pに関する情報として、薄膜3の情報に応じて、上述の浸漬装置30や液浸機構100を用いた浸漬処理の浸漬条件を設定することができる。具体的には、薄膜3の有無に応じて、浸漬条件のうち例えば浸漬時間を適宜設定することができる。例えば、薄膜3が有る場合には、感光材2から液体に対して所定物質はほぼ溶出しないため、浸漬時間を短くしたり、あるいは浸漬処理自体を省略することができる。
また、薄膜3が有る場合、感光材2から液体への所定物質の溶出が抑制されているので、基板Pへの異物の付着や付着跡の形成を抑制することができる。したがって、薄膜3の有無に応じて、第2及び第3の実施形態で説明した洗浄処理の洗浄条件を適宜設定するようにしてもよい。例えば、薄膜3が有る場合には、洗浄時間を短したり、洗浄処理自体を省略することができる。
なお、薄膜3を構成する物質によっては、感光材2の所定物質が薄膜3を介して液体中へ溶出したり、薄膜3を形成する材料の物質が液体中に溶出する可能性もある。したがって、浸漬処理や洗浄処理の際には、基板Pに関する情報として、感光材2上の薄膜3の有無だけでなく、薄膜3の材料(物質)などの情報も考慮することが望ましい。
なお、第1の実施形態において、感光材2上に薄膜(top ARC、保護膜)3を形成する場合には、浸漬装置30を薄膜3の塗布(形成)装置と兼用してもよい。
また、第1、第2液体LQ1、LQ2としては、同じ材質(水)であって、性質又は成分(水質)が異なるものであってもよい。ここで、液体の性質又は成分の項目としては、液体の比抵抗値、液体中の全有機体炭素(TOC:total organic carbon)、液体中に含まれる微粒子(particle)あるいは気泡(bubble)を含む異物、溶存酸素(DO:dissolved oxygen)及び溶存窒素(DN:dissolved nitrogen)を含む溶存気体、金属イオン含有量、及び液体中のシリカ濃度、生菌などが挙げられる。例えば、液浸露光のための第1液体LQ1は十分な清浄度が必要であるが、浸漬処理のための第2液体LQ2は、第1液体LQ1に比べて低い清浄度であってもよい。
また、第1、第2液体LQ1、LQ2としては、同じ材質(水)であって、温度が異なるものであってもよい。
なお、上述した実施形態において、液浸露光終了後(ステップS7)からポストベーク開始(ステップS8)までの時間が、予め定められた所定時間以内におさまるように、洗浄処理時間(ステップS7.1)を設定することが好ましい。第1チャンバ装置CH1内部の雰囲気中にアンモニアなどの塩基性物質が存在していると、感光材2表面に吸着し、酸との中和反応を起こし、酸の失活現象が生じる虞がある。したがって、中和反応が促進される前に、ポストベークを行うことが好ましい。したがって、液浸露光終了後からポストベーク開始までの時間を考慮して洗浄処理時間を設定することで、中和反応が促進される前に、ポストベークを実行することができる。
なお、上述した実施形態においては、感光材2として化学増幅型レジストを使用した場合を例にして説明したが、PAGを含まない例えばノボラック樹脂系レジストであってもよい。その場合においても、浸漬処理を行うことにより、感光材上の異物を予め除去した後、液浸露光処理を行うことができる。また、液浸露光処理後において洗浄処理を行うことにより、付着跡の形成を防止できる。
また、上述の実施形態においては、説明を簡単にするために、基材1に感光材2が塗布されている場合について説明したが、既にいくつかの露光工程を経て、基材1上にパターン層が形成されている場合にも、上述のような浸漬処理や洗浄処理を行うことができる。この場合、パターン層を形成する材料の液体中への溶出を考慮してもよい。
上述したように、本実施形態における液体(第1液体)は純水である。純水は、半導体製造工場等で容易に大量に入手できるとともに、基板P上のフォトレジストや光学素子(レンズ)等に対する悪影響がない利点がある。また、純水は環境に対する悪影響がないとともに、不純物の含有量が極めて低いため、基板Pの表面、及び投影光学系PLの先端面に設けられている光学素子の表面を洗浄する作用も期待できる。なお工場等から供給される純水の純度が低い場合には、露光装置が超純水製造器を持つようにしてもよい。
そして、波長が193nm程度の露光光ELに対する純水(水)の屈折率nはほぼ1.44程度と言われており、露光光ELの光源としてArFエキシマレーザ光(波長193nm)を用いた場合、基板P上では1/n、すなわち約134nmに短波長化されて高い解像度が得られる。更に、焦点深度は空気中に比べて約n倍、すなわち約1.44倍程度に拡大されるため、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。
なお、上述したように液浸法を用いた場合には、投影光学系の開口数NAが0.9〜1.3になることもある。このように投影光学系の開口数NAが大きくなる場合には、従来から露光光として用いられているランダム偏光光では偏光効果によって結像性能が悪化することもあるので、偏光照明を用いるのが望ましい。その場合、マスク(レチクル)のライン・アンド・スペースパターンのラインパターンの長手方向に合わせた直線偏光照明を行い、マスク(レチクル)のパターンからは、S偏光成分(TE偏光成分)、すなわちラインパターンの長手方向に沿った偏光方向成分の回折光が多く射出されるようにするとよい。投影光学系PLと基板P表面に塗布されたレジストとの間が液体で満たされている場合、投影光学系PLと基板P表面に塗布されたレジストとの間が空気(気体)で満たされている場合に比べて、コントラストの向上に寄与するS偏光成分(TE偏光成分)の回折光のレジスト表面での透過率が高くなるため、投影光学系の開口数NAが1.0を越えるような場合でも高い結像性能を得ることができる。また、位相シフトマスクや特開平6−188169号公報に開示されているようなラインパターンの長手方向に合わせた斜入射照明法(特にダイポール照明法)等を適宜組み合わせると更に効果的である。特に、直線偏光照明法とダイポール照明法との組み合わせは、ライン・アンド・スペースパターンの周期方向が所定の一方向に限られている場合や、所定の一方向に沿ってホールパターンが密集している場合に有効である。例えば、透過率6%のハーフトーン型の位相シフトマスク(ハーフピッチ45nm程度のパターン)を、直線偏光照明法とダイポール照明法とを併用して照明する場合、照明系の瞳面においてダイポールを形成する二光束の外接円で規定される照明σを0.95、その瞳面における各光束の半径を0.125σ、投影光学系PLの開口数をNA=1.2とすると、ランダム偏光光を用いるよりも、焦点深度(DOF)を150nm程度増加させることができる。
また、直線偏光照明と小σ照明法(照明系の開口数NAiと投影光学系の開口数NApとの比を示すσ値が0.4以下となる照明法)との組み合わせも有効である。
また、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、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。
また、マスクM上の極微細なライン・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、Wire Grid効果によりP偏光成分(TM偏光成分)がS偏光成分(TE偏光成分)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。
更に、マスク(レチクル)のラインパターンの長手方向に合わせた直線偏光照明(S偏光照明)だけでなく、特開平6−53120号公報に開示されているように、光軸を中心とした円の接線(周)方向に直線偏光する偏光照明法と斜入射照明法との組み合わせも効果的である。特に、マスク(レチクル)のパターンが所定の一方向に延びるラインパターンだけでなく、複数の異なる方向に延びるラインパターンが混在(周期方向が異なるライン・アンド・スペースパターンが混在)する場合には、同じく特開平6−53120号公報に開示されているように、光軸を中心とした円の接線方向に直線偏光する偏光照明法と輪帯照明法とを併用することによって、投影光学系の開口数NAが大きい場合でも高い結像性能を得ることができる。例えば、透過率6%のハーフトーン型の位相シフトマスク(ハーフピッチ63nm程度のパターン)を、光軸を中心とした円の接線方向に直線偏光する偏光照明法と輪帯照明法(輪帯比3/4)とを併用して照明する場合、照明σを0.95、投影光学系PLの開口数をNA=1.00とすると、ランダム偏光光を用いるよりも、焦点深度(DOF)を250nm程度増加させることができ、ハーフピッチ55nm程度のパターンで投影光学系の開口数NA=1.2では、焦点深度を100nm程度増加させることができる。
更に、上述の各種照明法に加えて、例えば特開平4−277612号公報や特開2001−345245号公報に開示されている累進焦点露光法や、多波長(例えば二波長)の露光光を用いて累進焦点露光法と同様の効果を得る多波長露光法を適用することも有効である。
本実施形態では、投影光学系PLの先端に光学素子LS1が取り付けられており、この光学素子により投影光学系PLの光学特性、例えば収差(球面収差、コマ収差等)の調整を行うことができる。なお、投影光学系PLの先端に取り付ける光学素子としては、投影光学系PLの光学特性の調整に用いる光学プレートであってもよい。あるいは露光光ELを透過可能な平行平面板であってもよい。
なお、液体の流れによって生じる投影光学系PLの先端の光学素子と基板Pとの間の圧力が大きい場合には、その光学素子を交換可能とするのではなく、その圧力によって光学素子が動かないように堅固に固定してもよい。
なお、本実施形態では、投影光学系PLと基板P表面との間は液体で満たされている構成であるが、例えば基板Pの表面に平行平面板からなるカバーガラスを取り付けた状態で液体LQを満たす構成であってもよい。
また、上述の実施形態の投影光学系は、先端の光学素子の像面側の光路空間を液体で満たしているが、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、先端の光学素子のマスク側の光路空間も液体で満たす投影光学系を採用することもできる。
なお、本実施形態の液体(第1液体)は水であるが、水以外の液体であってもよい、例えば、露光光ELの光源がFレーザである場合、このFレーザ光は水を透過しないので、液体LQとしてはFレーザ光を透過可能な例えば、過フッ化ポリエーテル(PFPE)やフッ素系オイル等のフッ素系流体であってもよい。この場合、液体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LQ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LQの極性に応じて行われる。
なお、上記各実施形態の基板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や、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。
また、露光装置EXとしては、第1パターンと基板Pとをほぼ静止した状態で第1パターンの縮小像を投影光学系(例えば1/8縮小倍率で反射素子を含まない屈折型投影光学系)を用いて基板P上に一括露光する方式の露光装置にも適用できる。この場合、更にその後に、第2パターンと基板Pとをほぼ静止した状態で第2パターンの縮小像をその投影光学系を用いて、第1パターンと部分的に重ねて基板P上に一括露光するスティッチ方式の一括露光装置にも適用できる。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、上記実施形態では投影光学系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。
また、本発明は、特開平10−163099号公報、特開平10−214783号公報、特表2000−505958号公報などに開示されているツインステージ型の露光装置にも適用できる。
更に、特開平11−135400号公報に開示されているように、基板を保持する基板ステージと基準マークが形成された基準部材や各種の光電センサを搭載した計測ステージとを備えた露光装置にも本発明を適用することができる。
また、上述の実施形態においては、投影光学系PLと基板Pとの間に局所的に液体を満たす露光装置を採用しているが、本発明は、特開平6−124873号公報や特開平10−303114号公報などに開示されているような露光対象の基板の表面全体が液体中に浸かっている状態で露光を行う液浸露光装置にも適用可能である。
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)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。
基板ステージPSTやマスクステージMSTにリニアモータ(USP5,623,853またはUSP5,528,118参照)を用いる場合は、エアベアリングを用いたエア浮上型およびローレンツ力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。
各ステージPST、MSTの駆動機構としては、二次元に磁石を配置した磁石ユニットと、二次元にコイルを配置した電機子ユニットとを対向させ電磁力により各ステージPST、MSTを駆動する平面モータを用いてもよい。この場合、磁石ユニットと電機子ユニットとのいずれか一方をステージPST、MSTに接続し、磁石ユニットと電機子ユニットとの他方をステージPST、MSTの移動面側に設ければよい。
基板ステージPSTの移動により発生する反力は、投影光学系PLに伝わらないように、特開平8−166475号公報(USP5,528,118)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。
マスクステージMSTの移動により発生する反力は、投影光学系PLに伝わらないように、特開平8−330224号公報(USP5,874,820)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。
以上のように、本願実施形態の露光装置EXは、本願特許請求の範囲に挙げられた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19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、前述した実施形態の露光装置EXによりマスクのパターンを基板に露光する露光処理(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、パッケージ工程を含む)205、検査ステップ206等を経て製造される。
第1の実施形態に係る露光装置を含むデバイス製造システムを示す図である。 露光装置本体を示す概略構成図である。 デバイス製造システムの動作の一例を示すフローチャート図である。 基板の一例を示す側断面図である。 浸漬装置の一例を示す図である。 浸漬処理が行われている基板の挙動を示す模式図である。 液体を除去する動作の一例を示す図である。 温度調整機構の一例を示す図である。 温度調整機構の別の例を示す図である。 基板ホルダに保持された基板を液浸露光している状態を示す図である。 基板に露光光が照射されている状態を示す模式図である。 熱処理が行われている基板の挙動を示す模式図である。 第2の実施形態に係るデバイス製造システムの動作の一例を示すフローチャート図である。 基板を洗浄する動作の一例を示す平面図である。 基板を洗浄する動作の一例を示す側断面図である。 第3の実施形態に係る基板を洗浄する動作の一例を示す図である。 第3の実施形態に係る基板の一例を示す側断面図である。 浸漬処理が行われている基板の挙動を示す模式図である。 マイクロデバイスの製造工程の一例を示すフローチャート図である。
符号の説明
1…基材、1As…周縁部、2…感光材、3…トップコート膜(保護膜)、10…液体供給機構、20…液体回収機構、12…供給口、22…回収口、30…浸漬装置、39…液体除去機構、40…温度調整機構、50…洗浄装置、70…ノズル部材、100…液浸機構、EL…露光光、EX…露光装置本体、EX−SYS…露光装置、C/D…コータ・デベロッパ本体、C/D−SYS…コータ・デベロッパ装置、H…搬送系、H1…第1搬送系、H2…第2搬送系、LQ1…第1液体、LQ2…第2液体、LR…液浸領域、P…基板、PH…基板ホルダ、SYS…デバイス製造システム

Claims (30)

  1. 基板処理方法であって、
    露光装置において、第1の液体の液浸領域を基板上に形成し、前記第1の液体を介して前記基板上に露光光を照射して前記基板を露光する露光工程と、
    前記露光工程の前であって前記露光装置に接続されたコータ・デベロッパ装置から前記基板が前記露光装置内に搬送される前に、前記コータ・デベロッパ装置において前記基板を第2の液体に浸漬する浸漬工程と
    前記露光工程の前であって、前記浸漬工程の後に、前記露光装置において前記基板の温度調整を行う温度調整工程と、を含む基板処理方法。
  2. 前記基板は、基材と該基材表面に被覆された感光材とを含み、
    前記基板に関する情報に応じて、浸漬条件が設定される請求項1記載の基板処理方法。
  3. 前記基板に関する情報は、前記感光材の情報を含む請求項2記載の基板処理方法。
  4. 前記基板に関する情報は、前記第2の液体中への前記感光材の一部の物質の溶出時間を含む請求項3記載の基板処理方法。
  5. 前記基板に関する情報は、前記感光材を覆う保護膜の情報を含む請求項2〜4のいずれか一項記載の基板処理方法。
  6. 前記基板に関する情報は、前記保護膜の有無を含む請求項5記載の基板処理方法。
  7. 前記浸漬条件は、浸漬時間を含む請求項2〜6のいずれか一項記載の基板処理方法。
  8. 前記浸漬工程の後に、前記基板から前記第2の液体を除去する工程をさらに含み、
    前記第2の液体を前記基板より除去した後に、前記温度調整工程が行われ、
    前記温度調整工程の後に、前記露光装置の基板ホルダに保持された前記基板上に前記第1の液体の液浸領域形成される請求項1〜のいずれか一項記載の基板処理方法。
  9. 前記浸漬条件は、前記第2の液体の除去条件を含む請求項記載の基板処理方法。
  10. 前記第2の液体を除去するときの気化熱に起因する前記基板の温度変化を補償するために前記基板の温度調整を行う請求項又は記載の基板処理方法。
  11. 前記浸漬工程の前に、前記基板を熱処理するプリベーク工程をさらに含む請求項1〜10のいずれか一項記載の基板処理方法。
  12. 前記第1の液体と前記第2の液体とは同じである請求項1〜11のいずれか一項記載の基板処理方法。
  13. 前記第1の液体と前記第2の液体とは異なる請求項1〜11のいずれか一項記載の基板処理方法。
  14. 前記第1の液体を介して前記基板上に露光光を照射した後、第3の液体で前記基板を洗浄する請求項1〜13のいずれか一項記載の基板処理方法。
  15. 前記第1の液体は純水である請求項1〜14のいずれか一項記載の基板処理方法。
  16. 基板処理方法であって、
    第1の液体を介して基板上に露光光を照射して前記基板を露光する露光工程と、
    前記基板より前記第1の液体中に溶出した溶出物に起因して前記基板上に付着した異物を小型化又は除去するために、前記第1の液体に接触した後の前記基板を、第2の液体で洗浄する洗浄工程とを含み、
    前記露光工程においては、前記基板を基板ホルダに保持した状態で前記基板に前記露光光が照射され、
    前記洗浄工程においては、前記基板を前記基板ホルダから搬出する前に、前記第2の液体で前記基板が洗浄される基板処理方法。
  17. 基板処理方法であって、
    基板をホルダに保持することと、
    第1の液体を介して基板に露光光を照射して前記基板を露光する露光工程と、
    前記露光した基板をホルダに保持したまま、第2の液体で洗浄する洗浄工程とを含む基板処理方法。
  18. 前記基板は、基材と該基材表面に被覆された感光材とを含み、
    前記溶出物は、前記感光材からの溶出物を含む請求項16又は17記載の基板処理方法。
  19. 前記第1の液体と前記第2の液体とは同じである請求項1618のいずれか一項記載の基板処理方法。
  20. 前記第1の液体と前記第2の液体とは異なる請求項1618のいずれか一項記載の基板処理方法。
  21. 請求項1〜20のいずれか一項に記載の基板処理方法を含むデバイス製造方法。
  22. 基板ホルダに保持された基板上に第1の液体の液浸領域を形成し、前記第1の液体を介して前記基板上に露光光を照射して前記基板を露光する露光装置において、
    前記第1の液体を介して前記基板上に露光光を照射する前に、前記基板を第2の液体に浸漬する浸漬装置と、
    前記基板ホルダに保持された前記基板上に前記第1の液体を供給する供給口を有するノズル部材と、を備え
    前記浸漬装置は、前記ノズル部材の供給口より前記第2の液体を供給する露光装置。
  23. 前記浸漬装置は、前記基板の情報に基づいて前記浸漬条件を設定する請求項22記載の露光装置。
  24. 前記第1の液体に接触した後の前記基板を洗浄する洗浄装置を備えた請求項22又は23記載の露光装置。
  25. コータ・デベロッパ装置から搬送された基板を基板ホルダに保持し、前記基板ホルダに保持された前記基板上に第1の液体の液浸領域を形成し、前記第1の液体を介して前記基板上に露光光を照射して前記基板を露光する露光装置において、
    前記基板ホルダに前記基板を保持する前に、前記コータ・デベロッパ装置において第2の液体に浸漬された前記基板の温度調整を行う温度調整機構を備えた露光装置。
  26. 前記コータ・デベロッパ装置において前記第2の液体を前記基板より除去した後に、前記基板が前記コータ・デベロッパ装置から搬送された前記基板の温度調整を前記温度調整機構で行う請求項25記載の露光装置。
  27. 前記第1の液体は、前記第2の液体と同じである請求項25又は26記載の露光装置。
  28. 前記第1の液体は、前記第2の液体とは異なる請求項25又は26記載の露光装置。
  29. 前記第1の液体は純水である請求項25〜28のいずれか一項記載の露光装置。
  30. 請求項2229のいずれか一項記載の露光装置を用いるデバイス製造方法。
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