JP4992718B2 - 解析方法、露光方法及びデバイス製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、液体を介して露光された基板の露光不良を解析する解析方法、露光方法及びデバイス製造方法に関するものである。
本願は、２００５年９月９日に出願された特願２００５−２６１８８７号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。

フォトリソグラフィ工程で用いられる露光装置において、下記特許文献に開示されているような、液体を介して基板を露光する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

液浸法に基づいて露光した基板に露光不良が発生した場合、例えば露光不良の原因を特定し、適切な処置を講ずることが重要である。そのため、液浸法に基づいて露光された基板の露光不良を的確に解析する方法の案出が望まれる。

本発明は、液浸法に基づいて露光された基板の露光不良を解析する解析方法を提供することを目的とする。また、その解析方法により基板の状態を解析し、基板を露光する露光方法、並びにその露光方法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。

本発明は実施の形態に示す各図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、液体（ＬＱ）を介して露光された基板（Ｐ）の露光不良を解析する解析方法において、基板（Ｐ）を現像する現像工程（ＳＡ６０）と、現像される前の基板（Ｐ）の異常を計測する第１計測工程（ＳＡ５０）と、現像された後の基板（Ｐ）の異常を計測する第２計測工程（ＳＡ７０）と、第１計測工程（ＳＡ５０）の計測結果及び第２計測工程（ＳＡ７０）の計測結果に基づいて、液体（ＬＱ）を介して露光された基板（Ｐ）の露光不良を解析する解析工程（ＳＡ８０）と、を含む解析方法が提供される。

本発明の第１の態様によれば、液体を介して露光された基板の露光不良を的確に解析することができる。

本発明の第２の態様に従えば、液体（ＬＱ）を介して基板（Ｐ）を露光する露光方法において、上記態様の解析方法により基板（Ｐ）の状態を解析する工程を有する露光方法が提供される。

本発明の第２の態様によれば、基板の露光不良を解析した結果を用いて基板を良好に露光することができる。

本発明の第３の態様に従えば、液体（ＬＱ）を介して基板（Ｐ）を露光する露光方法において、基板（Ｐ）の露光前に、基板（Ｐ）の最表層を形成する膜（例えばＴｃ）上における液体（ＬＱ）の後退接触角と露光後の基板の欠陥レベルとの関係を取得する露光方法が提供される。

本発明の第３の態様によれば、液体の後退接触角と露光後の基板の欠陥レベルとの関係を用いて基板を良好に露光することができる。

本発明の第４の態様に従えば、上記態様の露光方法を用いるデバイス製造方法が提供される。

本発明の第４の態様によれば、基板を良好に露光できる露光方法を用いてデバイスを製造することができる。

本発明によれば、液体を介して露光された基板の露光不良を的確に解析することができ、その解析結果を用いて基板を良好に露光することができる。したがって、所望の性能を有するデバイスを製造することができる。

第１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を示す概略構成図である。 基板の一例を模式的に示す断面図である。 第１実施形態に係る露光装置を示す概略構成図である。 液浸システムを説明するための図である。 液浸領域と基板を保持した基板ステージとの位置関係の一例を説明するための図である。 膜に生じた異常の一例を説明するための模式図である。 膜に生じた異常の一例を説明するための模式図である。 膜に生じた異常の一例を説明するための模式図である。 膜に生じた異常の一例を説明するための模式図である。 膜に生じた異常の一例を説明するための模式図である。 膜に生じた異常の一例を説明するための模式図である。 第１実施形態に係る解析方法を説明するためのフローチャート図である。 基板の異常を計測する計測処理を説明するための図である。 計測処理により得られた光学像の一例を示す図である。 計測処理により得られた光学像の一例を示す図である。 計測処理により得られた光学像の一例を示す図である。 計測処理により得られた光学像の一例を示す図である。 第２実施形態に係る解析方法を説明するためのフローチャート図である。 第３実施形態に係る後退接触角を説明するための図である。 基板表面における液体の後退接触角と欠陥レベルとの関係を示す図である。 マイクロデバイスの製造工程の一例を説明するためのフローチャート図である。

符号の説明

１…液浸システム、７…制御装置、ＥＬ…露光光、ＥＸ…露光装置、ＬＱ…液体、ＬＲ…液浸領域、Ｐ…基板、Ｒｇ…第１膜、Ｔｃ…第２膜、Ｗ…基材

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実施形態＞
第１実施形態について説明する。図１は第１実施形態に係る露光装置ＥＸを備えたデバイス製造システムＳＹＳ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と、露光装置ＥＸに接続されたコータ・デベロッパ装置ＣＤとを備えている。

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３と、基板Ｐを保持する基板ホルダ４Ｈを有し、基板ホルダ４Ｈに基板Ｐを保持して移動可能な基板ステージ４と、マスクステージ３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のパターン像を基板Ｐ上に投影する投影光学系ＰＬと、露光装置ＥＸ全体の動作を制御する制御装置７とを備えている。

本実施形態では、露光装置ＥＸとしてマスクＭと基板Ｐとを走査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Ｙ軸方向、水平面内においてＹ軸方向と直交する方向をＸ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と平行な方向を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。

本実施形態の露光装置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る。露光装置ＥＸにおいて、基板ステージ４に保持された基板Ｐ上に液体ＬＱの液浸領域ＬＲを形成し、液浸領域ＬＲの液体ＬＱ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。本実施形態では、液体ＬＱとして、水（純水）を用いる。

コータ・デベロッパ装置ＣＤは、露光処理される前の基板Ｐの基材上に所定の膜を被覆するコーティング装置、及び露光処理された後の基板Ｐを現像するデベロッパ装置を含む。露光装置ＥＸとコータ・デベロッパ装置ＣＤとはインターフェースＩＦを介して接続されている。基板Ｐは不図示の搬送装置により、露光装置ＥＸとコータ・デベロッパ装置ＣＤとの間でインターフェースＩＦを介して搬送可能である。

図２はコータ・デベロッパ装置ＣＤのコーティング装置によって所定の膜が被覆された基材を含む基板Ｐの一例を示す図である。図２において、基板Ｐは、半導体ウエハ等の基材Ｗと、その基材Ｗ上に被覆された第１膜Ｒｇと、その第１膜Ｒｇ上に被覆された第２膜Ｔｃとを有している。第１膜Ｒｇは、感光材（フォトレジスト）からなる膜である。第２膜Ｔｃは、トップコート膜と呼ばれる膜であって、例えば感光材からなる第１膜Ｒｇや基材Ｗを液体ＬＱから保護する機能等を有しており、液体ＬＱに対して撥液性（撥水性）を有している。撥液性の膜である第２膜Ｔｃを設けることにより、液体ＬＱの回収性を高めることもできる。第１膜Ｒｇは、例えばスピンコーティング方式によって、基材Ｗ上に感光材（フォトレジスト）を塗布することによって形成される。同様に、第２膜Ｔｃも、トップコート膜を形成するための材料を塗布することによって形成される。液体ＬＱの液浸領域ＬＲは、基板Ｐの第２膜Ｔｃ上に形成されるため、基板Ｐのうち、第２膜Ｔｃが、液浸領域ＬＲの液体ＬＱと接触する液体接触面を形成する。

次に、図３を参照しながら露光装置ＥＸについて説明する。図３は本実施形態に係る露光装置ＥＸを示す概略構成図である。露光装置ＥＸは、投影光学系ＰＬの像面近傍の露光光ＥＬの光路空間Ｋを液体ＬＱで満たして液浸領域ＬＲを形成する液浸システム１を備えている。液浸システム１の動作は制御装置７に制御される。液浸システム１は、投影光学系ＰＬの複数の光学素子のうち、投影光学系ＰＬの像面に最も近い最終光学素子ＦＬの下面と、投影光学系ＰＬの像面側に配置された基板ホルダ４Ｈ上の基板Ｐの表面との間の露光光ＥＬの光路空間Ｋを液体ＬＱで満たすように基板Ｐ上に液浸領域ＬＲを形成する。

露光装置ＥＸは、少なくともマスクＭのパターン像を基板Ｐに投影している間、液浸システム１を用いて、露光光ＥＬの光路空間Ｋを液体ＬＱで満たす。露光装置ＥＸは、投影光学系ＰＬと露光光ＥＬの光路空間Ｋに満たされた液体ＬＱとを介してマスクＭを通過した露光光ＥＬを基板ホルダ４Ｈに保持された基板Ｐ上に照射することによって、マスクＭのパターン像を基板Ｐ上に投影して、基板Ｐを露光する。また、本実施形態の露光装置ＥＸは、最終光学素子ＦＬと基板Ｐとの間の露光光ＥＬの光路空間Ｋに満たされた液体ＬＱが、投影光学系ＰＬの投影領域ＡＲを含む基板Ｐ上の一部の領域に、投影領域ＡＲよりも大きく且つ基板Ｐよりも小さい液体ＬＱ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。

なお、液浸領域ＬＲは、基板Ｐ上だけでなく、投影光学系ＰＬの像面側において、最終光学素子ＦＬの下面と対向する位置に配置された物体上、例えば基板ステージ４の一部などにも形成可能である。

照明光学系ＩＬは、マスクＭ上の所定の照明領域を均一な照度分布の露光光ＥＬで照明するものである。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）、ＡｒＦエキシマレーザ光（波長１９３ｎｍ）及びＦ_２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。

マスクステージ３は、リニアモータ等のアクチュエータを含むマスクステージ駆動装置３Ｄの駆動により、マスクＭを保持した状態で、Ｘ軸、Ｙ軸、及びθＺ方向に移動可能である。マスクステージ３（ひいてはマスクＭ）の位置情報は、レーザ干渉計３Ｌによって計測される。レーザ干渉計３Ｌは、マスクステージ３上に設けられた移動鏡３Ｋを用いてマスクステージ３の位置情報を計測する。制御装置７は、レーザ干渉計３Ｌの計測結果に基づいてマスクステージ駆動装置３Ｄを駆動し、マスクステージ３に保持されているマスクＭの位置制御を行う。なお、ここでいう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。また、本実施形態においては、マスクとして透過型のマスクを用いるが、反射型のマスクを用いてもよい。

なお、移動鏡３Ｋは平面鏡のみでなくコーナーキューブ（レトロリフレクタ）を含むものとしてもよいし、移動鏡３Ｋをマスクステージ３に固設する代わりに、例えばマスクステージ３の端面（側面）を鏡面加工して形成される反射面を用いてもよい。また、マスクステージ３は、例えば特開平８−１３０１７９号公報（対応米国特許第６，７２１，０３４号）に開示される粗微動可能な構成としてもよい。

投影光学系ＰＬは、マスクＭのパターン像を所定の投影倍率で基板Ｐに投影するものであって、複数の光学素子を有しており、それら光学素子は鏡筒ＰＫで保持されている。本実施形態の投影光学系ＰＬは、その投影倍率が例えば１／４、１／５、１／８等の縮小系であり、前述の照明領域と共役な投影領域ＡＲにマスクパターンの縮小像を形成する。なお、投影光学系ＰＬは縮小系、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、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。

基板ステージ４は、基板Ｐを保持する基板ホルダ４Ｈを有しており、リニアモータ等のアクチュエータを含む基板ステージ駆動装置４Ｄの駆動により、基板ホルダ４Ｈに基板Ｐを保持した状態で、ベース部材ＢＰ上で、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。基板ホルダ４Ｈは、基板ステージ４上に設けられた凹部４Ｒに配置されており、基板ステージ４のうち凹部４Ｒ以外の上面４Ｆは、基板ホルダ４Ｈに保持された基板Ｐの表面とほぼ同じ高さ（面一）になるような平坦面となっている。これは、例えば基板Ｐの露光動作時、液浸領域ＬＲの一部が基板Ｐの表面からはみ出して上面４Ｆに形成されるためである。なお、基板ステージ４の上面４Ｆの一部、例えば基板Ｐを囲む所定領域（液浸領域ＬＲがはみ出す範囲を含む）のみ、基板Ｐの表面とほぼ同じ高さとしてもよい。また、投影光学系ＰＬの像面側の光路空間Ｋを液体ＬＱで満たし続けることができる（即ち、液浸領域ＬＲを良好に保持できる）ならば、基板ホルダ４Ｈに保持された基板Ｐの表面と、基板ステージ４の上面４Ｆとの間に段差があってもよい。さらに、基板ホルダ４Ｈを基板ステージ４の一部と一体に形成してもよいが、本実施形態では基板ホルダ４Ｈと基板ステージ４とを別々に構成し、例えば真空吸着などによって基板ホルダ４Ｈを凹部４Ｒに固定している。

基板ステージ４（ひいては基板Ｐ）の位置情報は、レーザ干渉計４Ｌによって計測される。レーザ干渉計４Ｌは、基板ステージ４に設けられた移動鏡４Ｋを用いて、基板ステージ４のＸ軸、Ｙ軸、及びθＺ方向に関する位置情報を計測する。また、基板ステージ４に保持されている基板Ｐの表面の面位置情報（Ｚ軸、θＸ、及びθＹ方向に関する位置情報）は、不図示のフォーカス・レベリング検出系によって検出される。制御装置７は、レーザ干渉計４Ｌの計測結果及びフォーカス・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４Ｄを駆動し、基板ステージ４に保持されている基板Ｐの位置制御を行う。

なお、レーザ干渉計４Ｌは基板ステージ４のＺ軸方向の位置、及びθＸ、θＹ方向の回転情報をも計測可能としてよく、その詳細は、例えば特表２００１−５１０５７７号公報（対応国際公開第１９９９／２８７９０号パンフレット）に開示されている。さらに、移動鏡４Ｋを基板ステージ４に固設する代わりに、例えば基板ステージ４の一部（側面など）を鏡面加工して形成される反射面を用いてもよい。

また、フォーカス・レベリング検出系はその複数の計測点でそれぞれ基板ＰのＺ軸方向の位置情報を計測することで、基板ＰのθＸ及びθＹ方向の傾斜情報（回転角）を検出するものであるが、この複数の計測点はその少なくとも一部が液浸領域ＬＲ（又は投影領域ＡＲ）内に設定されてもよいし、あるいはその全てが液浸領域ＬＲの外側に設定されてもよい。さらに、例えばレーザ干渉計４Ｌが基板ＰのＺ軸、θＸ及びθＹ方向の位置情報を計測可能であるときは、基板Ｐの露光動作中にそのＺ軸方向の位置情報が計測可能となるようにフォーカス・レベリング検出系を設けなくてもよく、少なくとも露光動作中はレーザ干渉計４Ｌの計測結果を用いてＺ軸、θＸ及びθＹ方向に関する基板Ｐの位置制御を行うようにしてもよい。

次に、液浸システム１について図４を参照しながら説明する。図４は図３の要部を示す拡大図である。液浸システム１は、投影光学系ＰＬの最終光学素子ＦＬと、その最終光学素子ＦＬと対向する位置に配置され、基板ホルダ４Ｈに保持された基板Ｐとの間の露光光ＥＬの光路空間Ｋを液体ＬＱで満たす。液浸システム１は、最終光学素子ＦＬと基板Ｐとの間の露光光ＥＬの光路空間Ｋの近傍に設けられ、その光路空間Ｋに対して液体ＬＱを供給するための供給口１２及び液体ＬＱを回収するための回収口２２を有するノズル部材７１と、供給管１３、及びノズル部材７１の内部に形成された供給流路１４を介して供給口１２に液体ＬＱを供給する液体供給装置１１と、ノズル部材７１の回収口２２から回収された液体ＬＱを、ノズル部材７１の内部に形成された回収流路２４、及び回収管２３を介して回収する液体回収装置２１とを備えている。供給口１２と供給管１３とは供給流路１４を介して接続されている。回収口２２と回収管２３とは回収流路２４を介して接続されている。本実施形態においては、ノズル部材７１は、露光光ＥＬの光路空間Ｋを囲むように環状に設けられている。液体ＬＱを供給する供給口１２は、ノズル部材７１のうち、露光光ＥＬの光路空間Ｋを向く内側面に設けられている。液体ＬＱを回収する回収口２２は、ノズル部材７１のうち、基板Ｐの表面と対向する下面に設けられている。本実施形態においては、回収口２２には多孔部材（メッシュ）２５が配置されている。

液体供給装置１１は、供給する液体ＬＱの温度を調整する温度調整装置、液体ＬＱ中の気体成分を低減する脱気装置、及び液体ＬＱ中の異物を取り除くフィルタユニット等を備えており、清浄で温度調整された液体ＬＱを送出可能である。また、液体回収装置２１は、真空系等を備えており、液体ＬＱを回収可能である。液体供給装置１１及び液体回収装置２１の動作は制御装置７に制御される。液体供給装置１１から送出された液体ＬＱは、供給管１３、及びノズル部材７１の供給流路１４を流れた後、供給口１２より露光光ＥＬの光路空間Ｋに供給される。また、液体回収装置２１を駆動することにより回収口２２から回収された液体ＬＱは、ノズル部材７１の回収流路２４を流れた後、回収管２３を介して液体回収装置２１に回収される。制御装置７は、液浸システム１を制御して、液体供給装置１１による液体供給動作と液体回収装置２１による液体回収動作とを並行して行うことで、最終光学素子ＦＬと基板Ｐとの間の露光光ＥＬの光路空間Ｋを液体ＬＱで満たし、基板Ｐ上の一部の領域に液体ＬＱの液浸領域ＬＲを局所的に形成する。

次に、上述の露光装置ＥＸを用いて基板Ｐを露光する方法について説明する。コータ・デベロッパ装置ＣＤのコーティング装置において、基材Ｗの上面に感光材からなる第１膜Ｒｇを被覆（塗布）する処理が行われる。次いで、基材Ｗの上面の周縁領域や側面などの感光材を例えば溶剤などを使って除去する処理（エッジリンス処理）、ベーク処理などを含む所定の処理が施される。

次いで、基材Ｗ上の第１膜Ｒｇ上にトップコート膜となる第２膜Ｔｃを被覆（塗布）する処理が行われる。上述したように、第２膜Ｔｃは、基材Ｗ上に形成されている感光材からなる第１膜Ｒｇを液体ＬＱから保護する機能を有する。次いで、必要に応じてエッジリンス処理が行われた後、ベーク処理を含む所定の処理が施される。

その後、基板Ｐは所定の搬送装置によって露光装置ＥＸへ搬送される。露光装置ＥＸは、基板Ｐの第２膜Ｔｃ上に液体ＬＱの液浸領域ＬＲを形成して基板Ｐに露光光ＥＬを照射する。

図５は基板Ｐを露光するときの液浸領域ＬＲと基板Ｐを保持した基板ステージ４との位置関係の一例を説明するための図である。図５に示すように、基板Ｐ上にはマトリクス状に複数のショット領域Ｓ１〜Ｓ２１が設定されている。上述のように、本実施形態の露光装置ＥＸは、マスクＭと基板ＰとをＹ軸方向（走査方向）に移動しながらマスクＭのパターンを基板Ｐに投影露光するものである。基板Ｐのショット領域Ｓ１〜Ｓ２１のそれぞれを露光するとき、制御装置７は、図５中、例えば矢印ｙ１で示すように、投影光学系ＰＬの投影領域ＡＲ及びそれを覆う液体ＬＱの液浸領域ＬＲと基板Ｐとを相対的に移動しつつ、液浸領域ＬＲの液体ＬＱを介して基板Ｐ上に露光光ＥＬを照射する。制御装置７は、投影光学系ＰＬの投影領域ＡＲ（露光光ＥＬ）が基板Ｐ上で矢印ｙ１に沿って移動するように、基板ステージ４の動作を制御する。制御装置７は、１つのショット領域の露光終了後に、基板Ｐ（基板ステージ４）をステッピング移動して次のショット領域を露光開始位置に移動し、以下、ステップ・アンド・スキャン方式で基板Ｐを移動しながら各ショット領域Ｓ１〜Ｓ２１を順次走査露光する。

露光された基板Ｐには、露光不良が発生する可能性がある。露光不良は、露光によって基板Ｐ上に形成されたパターンの欠陥を含む。露光不良（パターンの欠陥）が発生する原因には、基板Ｐの表面に形成された第２膜Ｔｃの異常、及び液体ＬＱ中の異物（気泡、パーティクル）の少なくとも一方が含まれる。

第２膜Ｔｃの異常は、第２膜Ｔｃに液体ＬＱが染み込んだ状態、第２膜Ｔｃの内部に異物（気泡、パーティクル）が存在する状態、第２膜Ｔｃの一部が剥離した状態、及び第２膜Ｔｃに異物（パーティクル）が付着した状態の少なくとも一つを含む。

基板Ｐを液浸露光するときには、液浸領域ＬＲの液体ＬＱと基板Ｐの表面に形成された第２膜Ｔｃとが接触するが、例えば、図６の模式図に示すように、基板Ｐ上の第２膜Ｔｃに接触した液体ＬＱが、第２膜Ｔｃの内部に染み込む（浸入する）可能性がある。図６に示す例では、第２膜Ｔｃの内部に染み込んだ液体ＬＱは、第１膜Ｒｇと第２膜Ｔｃとの間に存在している。このような状態で、基板Ｐに露光光ＥＬが照射された場合、染み込んだ液体ＬＱによって、第１膜Ｒｇ（又は基材Ｗ）に対する露光光ＥＬの照射状態が変動する可能性がある。すなわち、第２膜Ｔｃと染み込んだ液体との界面で、露光光ＥＬの光路が変化する可能性がある。第２膜Ｔｃと染み込んだ液体との界面で露光光ＥＬの光路が変化した場合、第１膜Ｒｇの所望位置に露光光ＥＬが到達せず、所望のパターン像が形成されないため、基材Ｗに形成されるパターンに欠陥が生じる等、露光不良が発生する可能性がある。また、第２膜Ｔｃの内部に染み込んだ液体ＬＱと第２膜Ｔｃとの界面において、露光光ＥＬの一部が反射し、所望の光量（強度）を有する露光光ＥＬで第１膜Ｒｇを照射できなくなる不具合が生じる可能性もある。また、染み込んだ液体ＬＱによって、露光光ＥＬが乱反射する可能性もある。

また、図７の模式図に示すように、第２膜Ｔｃの内部に染み込んだ液体ＬＱによって、第２膜Ｔｃが膨潤するなどして、第２膜Ｔｃの形状が局所的に変化する可能性もある。図７においても、露光光ＥＬの光路が変化するなどの不具合が生じ、基材Ｗ上に形成されるパターンに欠陥が生じる等、露光不良が発生する可能性がある。

また、図８の模式図に示すように、第２膜Ｔｃの内部に、気泡、パーティクル等の異物が存在すると、その異物（気泡、パーティクル）によって、露光光ＥＬの光路が変化するなどの不具合が生じ、基材Ｗ上に形成されるパターンに欠陥が生じる等、露光不良が発生する可能性がある。

また、図９の模式図に示すように、第２膜Ｔｃの一部が剥離した場合、その剥離した部分によって、露光光ＥＬの光路が変化するなどの不具合が生じ、基材Ｗ上に形成されるパターンに欠陥が生じる等、露光不良が発生する可能性がある。

また、図１０の模式図に示すように、第２膜Ｔｃ上に付着したパーティクル等の異物によって、露光光ＥＬの光路が変化するなどの不具合が生じ、基材Ｗ上に形成されるパターンに欠陥が生じる等、露光不良が発生する可能性がある。なお、第２膜Ｔｃ上に付着する異物としては、ウォーターマークも挙げられる。

また、図１１の模式図に示すように、液浸領域ＬＲの液体ＬＱ中に存在する気泡、パーティクル等の異物によって、露光光ＥＬの光路が変化するなどの不具合が生じ、基材Ｗ上に形成されるパターンに欠陥が生じる等、露光不良が発生する可能性がある。

本実施形態では、液体ＬＱを介して露光された基板Ｐの露光不良の解析を行い、露光不良の原因を特定する。

液体ＬＱを介して露光された基板Ｐの露光不良を解析する方法について、図１２のフローチャート図を参照しながら説明する。

液体ＬＱを介した基板Ｐの露光処理（ステップＳＡ３０）が終了した後、その基板Ｐに対してベーク処理（ポストベーク）が施される（ステップＳＡ４０）。次いで、現像される前の基板Ｐの異常を計測する第１の計測処理が行われる（ステップＳＡ５０）。

第１の計測処理では、露光された後であって現像される前の基板Ｐ上の第２膜Ｔｃの異常が計測され、異常が生じている位置が特定されるとともに、その異常が生じている位置近傍の画像（光学像）が所定の計測装置（欠陥検査装置）を用いて取得される。なお、計測装置（欠陥検査装置）としては、例えば特表２００２−５１９６６７号公報の従来技術や発明の実施形態の欄に記載されている装置を用いることができる。

図１３は所定の計測装置を用いて基板Ｐの異常を計測する動作を説明するための模式図である。図１３に示すように、基板Ｐ上には複数のショット領域が設定されており、計測装置は、現像される前の基板Ｐ上の第２膜Ｔｃの異常を計測する。計測装置は、所定の計測エリアＭＡを有しており、計測エリアＭＡ内の基板Ｐ表面（第２膜Ｔｃ）の画像（光学像）を取得する。本実施形態では、計測装置は、基板Ｐの表面に座標系（ＸＹ座標系）を設定し、計測エリアＭＡと基板Ｐとを相対的に移動しつつ、基板Ｐ上に設定した座標系の各位置における第２膜Ｔｃの画像（光学像）を取得する。そして、例えば隣り合う計測エリアＭＡ内の画像どうしを比較し、その比較した結果に基づいて、第２膜Ｔｃのうち、異常が生じている位置を特定する。計測装置は、基板Ｐの表面のほぼ全域を計測する。

また、本実施形態では、基板Ｐ上の第２膜Ｔｃのうち、計測装置によって特定された、異常が生じている位置近傍の画像が、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）によって更に高精度で取得される。計測装置は、第２膜Ｔｃ上において異常が生じている位置情報を走査型電子顕微鏡に出力する。走査型電子顕微鏡は、計測装置から出力された位置情報に基づいて、異常が生じている位置近傍の画像を効率良く取得することができる。

第１の計測処理が終了した後、その基板Ｐに対して現像処理が施される（ステップＳＡ６０）。基板Ｐは、コータ・デベロッパ装置ＣＤのデベロッパ装置において現像処理される。これにより、第２膜Ｔｃが除去されるとともに、第１膜Ｒｇがポジ型レジストである場合には、露光光ＥＬが照射された部分が除去される。なお、第１膜Ｒｇがネガ型レジストの場合には、露光光ＥＬが照射された部分が残存する。エッチング処理等の所定の処理を基板Ｐに対して施すことにより、基板Ｐ（基材Ｗ）上にパターン（配線パターン）が形成される。

次いで、現像された後の基板Ｐの異常を計測する第２の計測処理が行われる（ステップＳＡ７０）。第２の計測処理では、上述の計測装置（欠陥検査装置）を用いて、基板Ｐ（基材Ｗ）上のほぼ全域の異常が計測される。計測装置は、基板Ｐ（基材Ｗ）のうち、異常（パターンの欠陥、露光不良）が生じている位置を特定する。また、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）が、基板Ｐ（基材Ｗ）のうち、異常が生じている位置近傍の画像を取得する。

次いで、第１の計測処理の計測結果及び第２の計測処理の計測結果に基づいて、液体ＬＱを介して露光された基板Ｐの露光不良を解析する解析処理が行われる（ステップＳＡ８０）。解析処理では、第１の計測処理の計測結果及び第２の計測処理の計測結果に基づいて、露光不良（パターンの欠陥）の原因の特定が行われる。

本実施形態の解析処理では、露光不良（パターンの欠陥）の原因が、第２膜Ｔｃの異常に起因するか否か、あるいは液体ＬＱ中の異物に起因するか否かが判別される。

例えば、図６、図７に示したような第２膜Ｔｃの内部に液体ＬＱが染み込んだ状態、図８に示したような第２膜Ｔｃの内部に異物（気泡、パーティクル）が存在する状態、図９に示したような第２膜Ｔｃの一部が剥離した状態、及び図１０に示したような第２膜Ｔｃに異物（パーティクル）が付着した状態等、第２膜Ｔｃに異常が生じている場合には、現像される前の基板Ｐを計測する第１の計測処理においては、その異常が生じている基板Ｐ（第２膜Ｔｃ）の位置近傍の画像として、例えば図１４Ａに示すような画像が取得される。

なお、本実施形態では、計測装置は、第２膜Ｔｃを画像として取得しているので、図６、図７に示したような液体ＬＱが染み込んだ状態、図８に示したような第２膜Ｔｃの内部に異物が存在する状態、図９に示したような第２膜Ｔｃの一部が剥離した状態、及び図１０に示したような第２膜Ｔｃに異物が付着した状態のいずれが生じているのかを判断することができる。

現像された後の基板Ｐを計測する第２の計測処理において、基板Ｐ（基材Ｗ）のうち、第２膜Ｔｃの異常が生じている位置に対応する位置近傍の画像として、図１４Ｂに示すような画像が取得された場合、第２膜Ｔｃの異常に起因して、基板Ｐ（基材Ｗ）にパターンの欠陥（露光不良）が生じたと判断することができる。図１４Ｂには、基板Ｐ（基材Ｗ）上に形成された配線パターンの一部が断線、あるいはその線幅が不均一となるパターンの欠陥が発生している状態の画像が示されている。

このように、現像される前の基板Ｐ（第２膜Ｔｃ）の所定位置に異常が有り、現像された後の基板Ｐ（基材Ｗ）のうち、第２膜Ｔｃの異常が生じている位置に対応する位置に異常（パターンの欠陥）が有る場合には、その基板Ｐのパターンの欠陥（露光不良）の原因が、第２膜Ｔｃの異常に起因すると判断することができる。

一方、図１５Ａに示すように、現像される前の基板Ｐ（第２膜Ｔｃ）に異常が無く、図１５Ｂに示すように、現像された後の基板Ｐ（基材Ｗ）に異常（パターンの欠陥）が有る場合には、その基板Ｐのパターンの欠陥（露光不良）の原因が、液体ＬＱ中の異物（気泡、パーティクル）に起因すると判断することができる。液体ＬＱ中の異物は、第２膜Ｔｃに影響を与えず、第１の計測処理では計測されないため、現像される前の基板Ｐ（第２膜Ｔｃ）に異常が無く、現像された後の基板Ｐ（基材Ｗ）の所定位置にパターンの欠陥が有る場合には、その基板Ｐのパターンの欠陥（露光不良）の原因が、液体ＬＱ中の異物に起因すると判断することができる。

以上説明したように、液体ＬＱを介して露光され、現像される前の基板Ｐの異常を計測した計測結果と、現像された後の基板Ｐの異常を計測した計測結果とに基づいて、露光不良（パターンの欠陥）が、第２膜Ｔｃの異常に起因して発生したのか、第２膜Ｔｃの異常以外の異常に起因して発生したのかを判断することができる。第１の計測処理で基板Ｐ（第２膜Ｔｃ）の異常を検出した場合には、露光不良（パターンの欠陥）の原因が第２膜Ｔｃの異常に起因したものであると判断することができ、第１の計測処理では異常が検出されず、第２の計測処理で基板Ｐ（基材Ｗ）の異常（パターンの欠陥）を検出した場合には、露光不良の原因（パターンの欠陥）が液体ＬＱ中の異物に起因したものであると判断することができる。

制御装置７は、解析結果に基づいて、露光条件を設定し、設定した露光条件で基板Ｐを露光することができる。露光条件は、露光光ＥＬの光路空間Ｋを液体ＬＱで満たすときの液浸条件、及び光路空間Ｋに対する基板Ｐの移動条件の少なくとも一方を含む。液浸条件としては、露光光ＥＬの光路空間Ｋを満たすための液体ＬＱを供給するときの供給条件、及び液体ＬＱを回収するときの回収条件の少なくとも一方を含む。また、基板Ｐの移動条件は、移動速度、加速度（減速度）、移動方向（移動軌跡）、及び所定の一方向へ移動するときの移動距離の少なくとも一つを含む。

例えば、露光不良（パターンの欠陥）の原因が、液体ＬＱ中の異物（気泡）に起因したものであると判断された場合には、制御装置７は、液体ＬＱ中の気泡の発生を抑えるために、例えば露光光ＥＬの光路空間Ｋを液体ＬＱで満たすときの液浸条件を調整したり、液体ＬＱで満たされた光路空間Ｋに対する基板Ｐの移動条件を調整する。具体的には、例えば液浸領域ＬＲを形成する液体ＬＱ中の気泡の発生を抑えるために、液体供給装置１１の脱気装置の脱気能力を高めたり、供給口１２から光路空間Ｋに供給される単位時間当たりの液体供給量を調整する。あるいは、液浸領域ＬＲを形成する液体ＬＱ中の気泡の発生を抑えるために、回収口２２を介した単位時間当たりの液体回収量を調整するようにしてもよい。また、液浸領域ＬＲの液体ＬＱに対する基板Ｐの移動速度や加速度等を調整することによっても、液浸領域ＬＲを形成する液体ＬＱ中の気泡の発生を抑えることができる。また、基板Ｐの液体接触面（すなわち第２膜Ｔｃ）と液体ＬＱとの接触角を調整することによっても、液浸領域ＬＲを形成する液体ＬＱ中の気泡の発生を抑えることができる。

また、露光不良（パターンの欠陥）の原因が、第２膜Ｔｃの異常に起因したものであると判断された場合には、例えば、第２膜Ｔｃの材料の再選定を行ったり、コーティング装置で第２膜Ｔｃを塗布するときの塗布条件を調整する等、適切な処置を講ずることができる。また、上述の液浸条件や基板Ｐの移動条件を調整することによって、第２膜Ｔｃと液体ＬＱとの接触時間の調整等を行って、第２膜Ｔｃの異常の発生を抑えることができる可能性がある。

＜第２実施形態＞
次に、第２実施形態について図１６のフローチャート図を参照しながら説明する。以下の説明において、上述の第１実施形態と同一又は同等の構成部分には同一の符号を付し、その説明を簡略若しくは省略する。

上述の第１実施形態においては、露光した後の基板Ｐの異常を計測しているが、第２実施形態においては、露光する前の基板Ｐの異常の計測が追加されている。すなわち、図１６において、まず、露光される前の基材（ウエハ）Ｗの異常が、上述の計測装置（欠陥検査装置）等を用いて計測される（ステップＳＡ１）。次に、例えば基材Ｗ上に反射防止膜が塗布され（ステップＳＡ２）、その反射防止膜の異常が計測される（ステップＳＡ３）。次いで、反射防止膜上に感光材からなる第１膜Ｒｇが塗布され（ステップＳＡ１０）、その第１膜Ｒｇの異常が計測される（ステップＳＡ１５）。次いで、第１膜Ｒｇ上にトップコート膜となる第２膜Ｔｃが塗布され（ステップＳＡ２０）、その第２膜Ｔｃの異常が計測される（ステップＳＡ２５）。そして、基板Ｐの露光（ステップＳＡ３０）、露光された後の基板Ｐに対するポストベーク処理（ステップＳＡ４０）、第１の計測処理（ステップＳＡ５０）、現像（ステップＳＡ６０）、第２の計測処理（ステップＳＡ７０）、及び解析処理（ステップＳＡ８０）が順次行われる。

このように、露光後のみならず、露光前の基板Ｐ上に塗布される各膜の異常の有無を計測し、その計測結果と、第１の計測処理の計測結果と、第２の計測結果とに基づいて、露光不良（パターンの欠陥）の原因をより的確に特定することができる。

なお、上述の第１、第２実施形態において、現像される前の基板Ｐを計測する第１の計測処理で異常が検出され、現像された後の基板Ｐを計測する第２の計測処理でも異常が検出された場合には、露光不良の原因が第２膜Ｔｃの異常に起因すると判断される。また、第１及び第２実施形態において、現像される前の基板Ｐを計測する第１の計測処理で異常が検出されず、現像された後の基板Ｐを計測する第２の計測処理で異常が検出された場合には、露光不良の原因が液体ＬＱ中の異物に起因すると判断されている。しかし、第１及び第２実施形態において、現像される前の基板Ｐを計測する第１の計測処理で異常が検出され、現像された後の基板Ｐを計測する第２の計測処理で異常が検出されない状況が生じる可能性がある。例えば、図５において、基板Ｐ上に設定された複数のショット領域Ｓ１〜Ｓ２１のうち、例えば第１のショット領域Ｓ１上に液浸領域ＬＲを形成し、その液浸領域ＬＲの液体ＬＱを介して第１のショット領域Ｓ１を露光しているときには、第１のショット領域Ｓ１の第２膜Ｔｃには異常が無かったが、他のショット領域（例えば、第１のショット領域Ｓ１に隣接するショット領域Ｓ２、Ｓ６、Ｓ７、Ｓ８など）を露光しているときに、それら他のショット領域を覆う液浸領域ＬＲの液体ＬＱが第１ショット領域Ｓ１に接触する可能性がある。その場合、第１ショット領域Ｓ１の第２膜Ｔｃは長時間、液体ＬＱと接触することとなり、図６、図７に示したように、第２膜Ｔｃの内部に液体ＬＱが染み込む可能性がある。すなわち、第１のショット領域Ｓ１に露光光ＥＬを照射しているときには、その第１のショット領域Ｓ１の第２膜Ｔｃには異常が無く、第１のショット領域Ｓ１は露光不良を生じることなく良好に露光されるが、露光が終了した後、その第１のショット領域Ｓ１の第２膜Ｔｃに異常が生じる可能性がある。このような状況が生じた場合、第１の計測処理においては、第１のショット領域Ｓ１の第２膜Ｔｃの異常が検出されるが、第２の計測処理においては、第１のショット領域Ｓ１の基材Ｗの異常は検出されない。このような第２膜Ｔｃに関しては、液体ＬＱと接触している時間が所定時間以下である場合には、液体ＬＱの浸入（染み込み）が生じず、液体ＬＱと接触している時間が所定時間以上である場合に、液体ＬＱの浸入（染み込み）が生じると判断することができる。したがって、その所定時間を考慮して、露光条件を設定したり、第２膜Ｔｃの再選定を行うことができる。

なお、上述の各実施形態においては、第１の計測処理及び第２の計測処理において、計測装置（欠陥検査装置）で基板Ｐの異常を計測するとともに、その異常が生じている位置を特定し、その位置近傍の画像を走査型電子顕微鏡で更に高精度に取得しているが、基板Ｐの異常を計測できるのであれば、必ずしも走査型電子顕微鏡を用いる必要はなく、任意の構成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、基板Ｐは、基材Ｗ上に形成された感光材からなる第１膜Ｒｇを覆う第２膜（トップコート膜）Ｔｃを有しているが、第２膜Ｔｃを設けない構成とすることもできる。その場合、第１の計測処理で、現像される前の基板Ｐ上の第１膜Ｒｇの異常が計測され、第２の計測処理で、現像された後の基板Ｐの異常が計測される。

＜第３実施形態＞
次に、第３実施形態について説明する。本実施形態の特徴は、基板Ｐ表面における液体ＬＱの後退接触角θ_Ｒに基づいて、基板Ｐの最表層の膜（第２膜Ｔｃ、又は第１膜Ｒｇ）が、露光不良（パターンの欠陥）が少ない膜であるかを判断する点にある。

図１７の模式図を参照しながら後退接触角θ_Ｒについて説明する。後退接触角θ_Ｒとは、物体の表面（ここでは基板Ｐの表面）に液体ＬＱの液滴を付着させた状態で、その物体の表面を水平面に対して傾斜させたとき、物体の表面に付着していた液体ＬＱの液滴が、重力作用によって下方に滑り出す（移動を開始する）ときの、液滴の後側の接触角を言う。換言すれば、後退接触角θ_Ｒとは、液体ＬＱの液滴が付着した物体の表面を傾けたとき、その液滴が滑り落ちる滑落角αの臨界角度における、液滴の後側の接触角を言う。なお、物体の表面に付着していた液体ＬＱの液滴が、重力作用によって下方に滑り出す（移動を開始する）ときとは、液滴が移動を開始する瞬間を意味するが、移動を開始する直前、及び移動を開始する直後の少なくとも一部の状態であってもよい。なお、後退接触角θ_Ｒは、公知の計測装置を用いて容易に計測可能である。

本願の発明者は、それぞれ最表層に異なる材料の膜が形成された複数の基板Ｐを液浸露光し、第１実施形態、第２実施形態で説明した方法を用いて、基板Ｐのパターンの欠陥（露光不良）を解析し、それぞれの基板Ｐのパターンの欠陥レベル（欠陥密度、欠陥数の少なくとも一方を含む）を検査したところ、基板Ｐ表面における液体ＬＱの後退接触角θ_Ｒに応じて、欠陥レベルが異なることを見出した。より具体的には、本願の発明者は、基板Ｐ表面における液体ＬＱの後退接触角θ_Ｒが大きいほど、欠陥レベルが低下することを見出した。

図１８は、基板Ｐ表面における液体ＬＱの後退接触角θ_Ｒと欠陥レベルとの関係、より具体的には、後退接触角θ_Ｒと欠陥密度と欠陥数との関係の一例を示す図である。図１８では、上述の各基板Ｐの検査結果に対応する点と、それら検査結果をフィッティングした近似曲線とが示されている。図１８に示すように、後退接触角θ_Ｒが大きくなるほど、欠陥密度、欠陥数ともに減少する。

したがって、図１８に示すような後退接触角と欠陥レベルとの関係を示す情報（近似曲線など）を予め準備しておけば、露光される基板Ｐの最表層の膜上における後退接触角θ_Ｒを計測するだけで、上述の第１実施形態、第２実施形態で述べたような方法を実施しなくても、その基板Ｐの液浸露光後の欠陥レベル（欠陥密度、欠陥数など）を推測することができ、液浸露光法を用いたデバイスパターンの形成に適した膜であるか否かを判断することができる。図１８より、後退接触角θ_Ｒが、例えば約７０度以上の膜を用いることが望ましいことが分かる。

また、基板Ｐの最表層の膜の選定の指標として、後退接触角θ_Ｒを用いてもよい。例えば、複数種類の膜の後退接触角θ_Ｒを計測することで、その中から露光不良（パターンの欠陥）が少ないと推測されるいくつかの膜をピックアップすることができる。したがって、そのピックアップされた膜に対してのみ詳細な調査（液浸露光及び欠陥検査等）を行って、最適な膜を選定することができる。このように、全ての種類の膜に対して詳細な調査（液浸露光及び欠陥検査等）を行うことなく、露光不良（パターンの欠陥）を生じ難い最適な膜を効率的に選定することができる。

また、基板Ｐの最表層の膜上における後退接触角θ_Ｒに基づいて、基板Ｐの露光条件を決定するようにしてもよい。例えば、露光条件には、基板Ｐの移動条件及び／又は液浸条件（液体ＬＱの供給量と回収量との少なくとも一方を含む）が含まれる。例えば、基板Ｐの速度を変化させることによって、露光不良（パターンの欠陥）が減少する場合には、後退接触角θ_Ｒに応じて、露光不良（パターンの欠陥）が減少するように、基板Ｐの走査露光中における移動速度を設定することができる。なお、基板Ｐの移動速度だけでなく、基板Ｐの後退接触角θ_Ｒに応じて、露光不良（パターンの欠陥）が減少するように、基板Ｐの加速度、減速度、移動方向の少なくとも一つを変えてもよい。また、液体ＬＱの供給量（及び／又は回収量）を変化させることによって、露光不良（パターンの欠陥）が減少する場合には、後退接触角θ_Ｒに応じて、露光不良（パターンの欠陥）が減少するように、液体ＬＱの供給量（及び／又は回収量）を設定するようにしてもよい。

上記各実施形態では、液体ＬＱとしては純水が用いられる。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及び光学素子（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。

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。

上記各実施形態では、投影光学系ＰＬの先端に光学素子ＦＬ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（カバーガラスなど）であってもよい。

なお、液体ＬＱ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、上記各実施形態では、投影光学系ＰＬと基板Ｐ表面との間は液体ＬＱ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、上記実施形態では、投影光学系の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、先端の光学素子の物体面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、上記各実施形態の液体ＬＱ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_２レーザである場合、このＦ_２レーザ光は水を透過しないので、液体ＬＱとしてはＦ_２レーザ光を透過可能な例えば、過フッ化ポリエーテル（ＰＦＰＥ）、あるいは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ＬＱ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及び基板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。

また、液体ＬＱとしては、屈折率が１．６〜１．８程度のものを使用してもよい。更に、石英あるいは蛍石よりも屈折率が高い（例えば１．６以上）材料で光学素子ＦＬを形成してもよい。

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、上記各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。投影光学系を用いない場合であっても、露光光はマスク又はレンズなどの光学部材を介して基板に照射され、そのような光学部材と基板との間の所定空間に液浸領域が形成される。

また、本発明は、例えば特開平１０−１６３０９９号公報及び特開平１０−２１４７８３号公報（対応米国特許第６，５９０，６３４号）、特表２０００−５０５９５８号公報（対応米国特許第５，９６９，４４１号）、米国特許第６，２０８，４０７号など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にも適用できる。

更に、特開平１１−１３５４００号公報（対応国際公開１９９９／２３６９２）、及び特開２０００−１６４５０４号公報（対応米国特許第６，８９７，９６３号）等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及び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、例えば特開平６−１２４８７３号公報、特開平１０−３０３１１４号公報、米国特許第５，８２５，０４３号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、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、上記各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６，７７８，２５７号公報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電子マスク（可変成形マスクとも呼ばれ、例えば非発光型画像表示素子（空間光変調器）の一種であるＤＭＤ（Digital Micro-mirror Device）などを含む）を用いてもよい。

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。

さらに、例えば特表２００４−５１９８５０号公報（対応米国特許第６，６１１，３１６号）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回のスキャン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にも本発明を適用することができる。

なお、本国際出願で指定又は選択された国の法令で許容される限りにおいて、上記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。

以上のように、本願実施形態の露光装置ＥＸは、本願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工程、露光した基板を現像する工程、現像した基板の加熱（キュア）及びエッチング工程などの基板処理プロセスを含むステップ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。

Claims (16)

1. 液体を介して露光された基板の露光不良を解析する解析方法において、
   前記基板を現像する現像工程と、
   前記現像される前の前記基板の異常を計測する第１計測工程と、
   前記現像された後の前記基板の異常を計測する第２計測工程と、
   前記第１計測工程の計測結果及び前記第２計測工程の計測結果に基づいて、前記液体を介して露光された前記基板の露光不良を解析する解析工程と、を含み、
   前記液体を介した前記基板の露光は、前記第１計測工程および前記第２計測工程の前に行なわれる解析方法。
2. 液体を介して露光された基板の露光不良を解析する解析方法において、
   前記基板を現像する現像工程と、
   前記現像される前の前記基板の表面に関する情報を取得する第１計測工程と、
   前記現像された後の前記基板の前記表面に関する情報を取得する第２計測工程と、
   前記第１計測工程の計測結果及び前記第２計測工程の計測結果に基づいて、前記液体が前記基板の前記表面に接触した状態で露光された前記基板の露光不良を解析する解析工程と、を含み、
   前記液体を介した前記基板の露光は、前記第１計測工程および前記第２計測工程の前に行なわれる解析方法。
3. 前記露光不良は、前記露光によって前記基板上に形成されたパターンの欠陥を含む請求項１又は２記載の解析方法。
4. 前記解析工程において、前記露光不良の原因を特定する請求項１〜３のいずれか一項に記載の解析方法。
5. 前記基板の表面には所定の膜が形成され、
   前記解析工程において、前記露光不良の原因が、前記膜の異常に起因するか否かを判別する請求項４記載の解析方法。
6. 前記膜は、前記基板に形成されている感光材の膜を前記液体から保護する保護膜を含む請求項５記載の解析方法。
7. 前記膜の異常は、前記膜に液体が染み込んだ状態、及び前記膜に異物が付着した状態の少なくとも一方を含む請求項５又は６記載の解析方法。
8. 前記解析工程において、前記露光不良の原因が、前記液体中の異物に起因するか否かを判別する請求項４〜７のいずれか一項記載の解析方法。
9. 前記異物は、気泡を含む請求項８記載の解析方法。
10. 液体を介して基板を露光する工程と、
    請求項１〜請求項９のいずれか一項記載の解析方法により前記基板の状態を解析する工程とを有する露光方法。
11. 前記解析結果に基づいて露光条件を設定する工程をさらに有する請求項１０記載の露光方法。
12. 前記露光条件は、前記基板の移動条件を含む請求項１１に記載の露光方法。
13. 前記露光条件は、前記基板上に前記液体の液浸領域を形成するための液浸条件を含む請求項１１又は１２に記載の露光方法。
14. 前記液浸条件は、前記基板上に前記液体を供給するための供給条件を含む請求項１３に記載の露光方法。
15. 前記液浸条件は、前記基板上に形成された前記液浸領域から前記液体を回収するための回収条件を含む請求項１３または１４に記載の露光方法。
16. 請求項１０〜１５のいずれか一項に記載の露光方法を用いるデバイス製造方法。

Images