WO2005069355A1 - 露光装置及びデバイスの製造方法 - Google Patents

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WO2005069355A1
WO2005069355A1 PCT/JP2005/000228 JP2005000228W WO2005069355A1 WO 2005069355 A1 WO2005069355 A1 WO 2005069355A1 JP 2005000228 W JP2005000228 W JP 2005000228W WO 2005069355 A1 WO2005069355 A1 WO 2005069355A1
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optical system
projection optical
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exposure apparatus
axis direction
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PCT/JP2005/000228
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Toshihiko Tsuji
Kenichi Shiraishi
Hiroyuki Nagasaka
Katsushi Nakano
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Nikon Corporation
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Priority to JP2005517035A priority patent/JP4710611B2/ja
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    • G03F7/7085—Detection arrangement, e.g. detectors of apparatus alignment possibly mounted on wafers, exposure dose, photo-cleaning flux, stray light, thermal load

Definitions

  • the present invention relates to a technique relating to an exposure device used in a lithographic process for manufacturing a highly integrated semiconductor circuit element.
  • Semiconductor devices and liquid crystal display devices are manufactured by a so-called photolithography technique in which a pattern formed on a mask is transferred onto a photosensitive substrate.
  • An exposure apparatus used in the photolithography process has a mask stage for supporting a mask and a substrate stage for supporting a substrate, and sequentially moves the mask stage and the substrate stage to project a pattern of the mask through a projection optical system. Transfer to the substrate.
  • the resolution of the projection optical system increases as the exposure wavelength used decreases and as the numerical aperture of the projection optical system increases. For this reason, the exposure wavelength used in the exposure apparatus is becoming shorter year by year, and the numerical aperture of the projection optical system is also increasing.
  • the mainstream exposure wavelength is 248 nm of KrF excimer laser, and 193 nm of short wavelength ArF excimer laser is also being put into practical use.
  • the depth of focus is reduced.
  • the depth of focus ⁇ becomes too narrow, it becomes difficult to match the substrate surface with the image plane of the projection optical system, and there is a possibility that the margin during the exposure operation becomes insufficient.
  • a liquid immersion method disclosed in Patent Document 1 below has been proposed.
  • the space between the lower surface of the projection optical system and the substrate surface is filled with a liquid such as water or an organic solvent, and the wavelength of the exposure light in the liquid is changed to lZn (n is the refractive index of the liquid) in the air.
  • the resolution is improved by utilizing the fact that it is usually about 1.2-1.6), and the depth of focus is expanded to about ⁇ times.
  • Patent Document 1 International Publication No. 99Z49504 pamphlet
  • the distance between the projection optical system and the substrate or the distance between the liquid supply unit and the liquid recovery unit and the substrate needs to be close to, for example, about 1 mm.
  • the substrate may be slightly inclined with respect to the projection optical system due to various factors. Therefore, when the substrate is moved together with the substrate stage in a plane orthogonal to the projection optical system, there is a problem that the substrate and the projection optical system interfere (collide) and damage the substrate and the exposure apparatus. .
  • the substrate stage and the projection optical system may interfere (collide) with the liquid supply unit and the like, and the exposure apparatus may be damaged.
  • anomalies occur very rarely, if they do occur, the production of semiconductor devices will be stopped for a long period of time because it takes a long time to restore the damaged exposure equipment. And a great deal of damage occurs.
  • the present invention has been made in view of the above circumstances, and even when the distance between the projection optical system and the substrate is short, the projection optical system and the substrate or the substrate stage can be easily formed. It is an object of the present invention to provide an exposure apparatus capable of avoiding a collision with the exposure apparatus.
  • a detection unit (81) for detecting the position of the stage or the substrate along the optical axis direction
  • a control device (70) for stopping or reversing the movement of the substrate stage based on the detection result of the detection unit.
  • the risk of collision between the substrate or the substrate stage and the projection optical system can be detected in advance by the detection unit. Therefore, by stopping or reversing the movement of the substrate stage, the substrate or the substrate stage can be connected to the projection optical system. Collision can be avoided beforehand.
  • an elevating device (47) for moving the substrate stage (42) in the direction of the optical axis (AX) is provided, and the control device (70) is based on the detection result of the detection unit (81)!
  • the detection unit detects the danger of collision
  • the lifting device of the substrate stage is driven by moving the substrate stage along the optical axis direction by operating the lifting device. By doing so, the substrate and the substrate stage can be moved away from the projection optical system, so that collision between the substrate or the substrate stage and the projection optical system can be avoided.
  • the detection unit (81) is located at a plurality of positions (D) apart from the stop distance (S) of the substrate stage (42) in a direction substantially orthogonal to the optical axis (AX) direction from the projection optical system (30).
  • a plurality of detectors are arranged at positions farther than the stopping distance of the substrate stage, so that the substrate stage traveling in a direction toward the projection optical system is stopped before colliding with the projection optical system. You can do it.
  • an anti-vibration device (300) that supports the projection optical system (30) so as to be movable along the optical axis (AX) direction is provided, and the control device (70) controls the detection result of the detection unit (81).
  • the projection optical system is raised in the direction of the optical axis by operating the anti-vibration device on the basis of the detection optical system. Since the substrate and the substrate stage force are moved away from each other, collision between the substrate or the substrate stage and the projection optical system can be avoided.
  • a second vibration isolator (400) that supports the substrate stage (42) so as to be movable along the optical axis (AX) direction is provided, and the control device (70) controls the detection result of the detector (81).
  • the second vibration isolator is operated to lower the substrate stage in the optical axis direction. Since the substrate and the substrate stage can be kept away from the projection optical system, collision between the substrate or the substrate stage and the projection optical system can be avoided.
  • an exposure apparatus EX, EX2
  • an opposing member (30, 91, 92) arranged at a distance
  • a control device 70 for moving the object and the opposing member away from each other along the optical axis direction in response to notification of occurrence of an abnormality.
  • a collision between an object and an opposing member can be avoided even in a so-called liquid immersion type exposure apparatus.
  • control device (70) moves the object (W, 42) and the opposing member (30, 91, 92) along the optical axis (AX) direction in response to the notification of the occurrence of the earthquake.
  • the exposure apparatus can be prevented from being damaged by the earthquake, the exposure processing can be restarted early even if the exposure processing is stopped due to the earthquake.
  • the object (W, 42) is movable in a plane orthogonal to the optical axis (AX), and the control device (70) responds to the notification of the abnormal operation of the object by responding to the notification of the abnormal operation of the object.
  • 91, 92) can be avoided along the optical axis direction to avoid collision between the object and the opposing member.
  • the control device (70) controls at least one of the elevating device and the driving device to move the object and the opposing member along the optical axis direction
  • the elevating device and the driving device oppose the object. Since the members can be moved away from each other, it is possible to reliably avoid collision between the object and the opposing member.
  • the first base (110) that supports the opposing members (30, 91, 92) is provided, and the drive If the device is an anti-vibration device (300) that movably supports the opposing member in the optical axis (AX) direction via the first gantry, the opposing member must be moved in the optical axis direction using an existing device. Therefore, it is possible to avoid collision between the object and the opposing member while suppressing the equipment cost.
  • the apparatus further includes a second vibration isolator (400) for supporting the object (W, 42) movably along the optical axis (AX) direction.
  • a second vibration isolator (400) for supporting the object (W, 42) movably along the optical axis (AX) direction.
  • the driving device (93) drives the opposing members (91, 92) in the optical axis (AX) direction with respect to the projection optical system (30), the opposing members disposed around the projection optical system are moved.
  • the driving device (93) drives the opposing members (91, 92) in the optical axis (AX) direction with respect to the projection optical system (30)
  • the opposing members disposed around the projection optical system are moved.
  • the object (W, 42) is a substrate (W) on which the pattern (PA) is exposed or a substrate stage (42) that can hold the substrate and can move in at least three degrees of freedom, the substrate or the substrate stage Collision with the opposing member can be avoided.
  • a facing member (91, 92) includes a liquid supply device (91) for supplying a liquid between the projection optical system (30) and the object (W, 42) or a liquid recovery device (92) for recovering the liquid.
  • a liquid supply device (91) for supplying a liquid between the projection optical system (30) and the object (W, 42)
  • a liquid recovery device (92) for recovering the liquid.
  • the exposure apparatus (EX) of the first invention is used in the lithographic process. According to the present invention, it is possible to manufacture a device having a fine pattern while avoiding collision between the substrate or the substrate stage and the projection optical system. The invention's effect
  • the first invention is a projection optical system that projects and transfers a pattern formed on a mask onto a substrate, and a projection optical system that is disposed below the projection optical system and supports the substrate and is substantially orthogonal to the optical axis direction of the projection optical system.
  • Exposure apparatus having a substrate stage that moves in the direction of A detection unit that is arranged around the projection optical system and detects a position of the substrate stage or the substrate along the optical axis direction, and a control that stops or reverses the movement of the substrate stage based on the detection result of the detection unit.
  • a detection unit that is arranged around the projection optical system and detects a position of the substrate stage or the substrate along the optical axis direction, and a control that stops or reverses the movement of the substrate stage based on the detection result of the detection unit.
  • the danger of collision between the substrate or the substrate stage and the projection optical system can be detected in advance by the detection unit. Therefore, by stopping or reversing the movement of the substrate stage, the substrate or the substrate stage and the projection optical system can be detected. Collision can be avoided beforehand. Further, since the frequency of repair of the exposure apparatus can be reduced, the operation rate of the exposure apparatus can be improved. [0011] Further, even in the case of a so-called liquid immersion type exposure apparatus, it is possible to avoid the danger of collision between the substrate or the substrate stage and the projection optical system. In particular, the danger of collision between a liquid supply device or a liquid recovery device disposed around the projection optical system and the substrate or the substrate stage can be avoided.
  • the exposure apparatus according to the first invention is used in the lithographic process. According to the present invention, since the collision between the projection optical system and the substrate stage can be avoided, the operation rate of the exposure apparatus is improved, and the device can be manufactured efficiently.
  • FIG. 1 is a schematic diagram showing a configuration of an exposure apparatus according to a first embodiment.
  • FIG. 2 A perspective view showing a wafer stage.
  • FIG. 3A Schematic diagram showing a detection system and the like
  • FIG. 3B Schematic diagram showing a detection system and the like
  • FIG. 5 is a schematic view showing a configuration of an exposure apparatus according to a second embodiment.
  • FIG. 6 is a flowchart showing an example of a semiconductor device manufacturing process.
  • Anti-vibration unit (anti-vibration device) 310 air mount (drive unit)
  • FIG. 1 is a schematic diagram showing a configuration of an exposure apparatus EX according to the first embodiment of the present invention.
  • the exposure apparatus EX moves a reticle (mask) R and a wafer (substrate, object) W synchronously in a one-dimensional direction, and simultaneously applies a circuit pattern PA formed on the reticle R via a projection optical system 30 to a wafer W.
  • Step-and-scan type scanning exposure apparatus for transferring to the above shot areas, that is, a so-called scanning stepper.
  • the direction coincident with the optical axis AX of the projection optical system 30 is defined as the Z-axis direction
  • the direction of the synchronous movement (scanning direction) between the reticle R and the wafer W in a plane perpendicular to the Z-axis direction is defined as the Y-axis.
  • the direction perpendicular to the Z-axis direction and the Y-axis direction is the X-axis direction.
  • directions around the X axis, the Y axis, and the Z axis are defined as 0X, 0Y, and 0Z directions, respectively.
  • the exposure apparatus EX includes an illumination optical system 10 for illuminating the reticle R with illumination light, a reticle stage 20 for holding the reticle R, a reticle car, a projection optical system 30 for projecting the emitted illumination light onto the wafer W, and a wafer W.
  • a wafer stage 40 for holding the wafer a control device 70, a detection system 80, and the like. Each of these devices is supported on the main body frame 100 or the base frame 200 via anti-vibration units 300 and 400 and the like.
  • the exposure apparatus EX substantially shortens the exposure wavelength to improve the resolution and focus.
  • a liquid supply device (opposite member) 91 for supplying liquid onto W and a liquid recovery device (opposite member) 92 for recovering liquid on wafer W are provided.
  • the exposure apparatus EX is configured such that at least while the image of the pattern PA of the reticle R is being transferred onto the wafer W, the liquid supplied from the liquid supply unit 91 partially covers the projection area of the projection optical system 30 on the wafer W.
  • a liquid immersion area is formed at the bottom.
  • the exposure apparatus EX fills a liquid between the optical element at the tip of the projection optical system 30 and the surface of the wafer W, and fills the liquid between the projection optical system 30 and the wafer W with the projection optical system.
  • the image of the pattern PA of the reticle R is projected onto the wafer W via the system 30 to expose the wafer W.
  • the illumination optical system 10 includes a relay lens system, an optical path bending mirror, a condenser lens system, and other optical components (all not shown) arranged in a predetermined positional relationship within the housing 11.
  • a light source 5 and an illumination optical system separation unit 6 that are separated from the exposure apparatus EX body are installed at the rear of the exposure apparatus EX body (right side in FIG. 1) so that vibration is not transmitted.
  • the laser beam emitted from the light source 5 is incident on the illumination optical system 10 via the illumination optical system separation unit 6, where the laser beam is shaped into a slit shape or a rectangular shape (polygonal shape) while the illuminance is increased.
  • the illumination light (exposure light) EL having a substantially uniform distribution is emitted onto the reticle R.
  • the exposure light EL emitted from the illumination optical system 10 includes, for example, a deep ultraviolet ray such as an ultraviolet bright line (g-line, h-line, i-line) and a KrF excimer laser beam (wavelength: 248 nm) that also emits the power of a mercury lamp.
  • a deep ultraviolet ray such as an ultraviolet bright line (g-line, h-line, i-line) and a KrF excimer laser beam (wavelength: 248 nm) that also emits the power of a mercury lamp.
  • Light DUV light
  • ArF excimer laser light wavelength 193 nm
  • Vacuum ultraviolet light such as (wavelength 157 nm) is used.
  • ArF excimer laser light is used.
  • the illumination optical system 10 is supported via an illumination system support member 12 fixed to the upper surface of a second support board 120 constituting the main body frame 100.
  • the reticle stage 20 includes a reticle fine movement stage that holds the reticle R, a reticle coarse movement stage that moves together with the reticle fine movement stage with a predetermined stroke in the X-axis direction that is the scanning direction, and a linear motor that moves these stages. Etc. (all not shown).
  • the reticle fine movement stage has a rectangular opening, which is provided around the opening.
  • the reticle is held by vacuum suction or the like by the reticle suction mechanism.
  • the two-dimensional position and rotation angle of the reticle fine movement stage, and the position of the reticle coarse movement stage in the X-axis direction are measured with high accuracy by a laser interferometer (not shown). Position and speed are controlled.
  • the reticle stage 20 is levitated and supported on the upper surface of a second support plate 120 constituting the main body frame 100 via a non-contact bearing (not shown) (for example, a gas static pressure bearing).
  • the projection optical system (opposing member) 30 has a reduction system in which both the object plane side (reticle side) and the image plane side (wafer side) are telecentric, and a predetermined projection magnification j8 (j8 is, for example, 1Z5) is used. Used. Therefore, when the reticle is irradiated with illumination light (ultraviolet pulsed light) from the illumination optical system 10, an image forming light flux of a partial force illuminated by the ultraviolet pulsed light in the pattern area formed on the reticle R is formed.
  • illumination light ultraviolet pulsed light
  • the pattern PA is incident on the projection optical system 30, and a partial inverted image of the pattern PA is slit or rectangular in the X-axis direction at the center of the visual field on the image plane side of the projection optical system 30 each time each pulse of the ultraviolet pulse light is irradiated. (Rectangular).
  • the projected partial inverted image of the pattern PA is reduced and transferred to one of the plurality of shot areas on the wafer W arranged on the imaging plane of the projection optical system 30.
  • the optical element 32 disposed at the lower end of the projection optical system 30 is made of fluorite. Since the fluorite has a high affinity for water, the liquid supplied between the projection optical system 30 and the liquid crystal can be brought into close contact with almost the entire lower surface of the optical element.
  • the optical element arranged at the lower end of the projection optical system 30 has a high affinity for water, and may be quartz! Further, the lower surface side of the optical element may be subjected to a hydrophilic (lyophilic) treatment to further increase the affinity with the liquid.
  • a flange 31 is provided on the outer wall of the projection optical system 30.
  • the flange 31 is inserted into a hole 113 provided in a first support board 110 constituting the main body frame 100, and is supported via the flange 31.
  • a kinematic mount (not shown) is provided between the projection optical system 30 and the first support board 110, and the tilt angle of the projection optical system 30 can be adjusted.
  • the first support board 110 (main body frame 100) is supported on the base frame 200 almost horizontally via the vibration isolating unit 300. The details of the vibration isolation unit 300 will be described later.
  • a detection system 80 is arranged on the lower side surface of the projection optical system 30, a detection system 80 is arranged. The distance between ENO and the wafer W placed on the stage 40 is measured (see FIGS. 3A and 3B). The detection system 80 will be described later.
  • FIG. 2 is a perspective view showing the wafer stage 40.
  • the wafer stage 40 minutely drives the wafer holder 41 for holding the wafer W, and the three degrees of freedom in the Z-axis direction, the 0X direction, and the 0Y direction for leveling and focusing the wafer W.
  • the wafer table (substrate stage, object) 42 and the wafer table 42 move continuously in the Y-axis direction and move stepwise in the X-axis direction.
  • the XY stage 43 and the XY stage 43 can be moved in two-dimensional directions along the XY plane. It is equipped with a wafer surface plate 44 that supports the XY stage 43 and an X guide bar 45 that supports the XY stage 43 so as to be relatively movable.
  • a plurality of air bearings (air pads) 46 (not shown in FIG. 2; see FIG. 1), which are non-contact bearings, are fixed to the bottom surface of the XY stage 43. 43 is floated and supported on the wafer surface plate 44 with a clearance of, for example, about several microns.
  • the wafer surface plate 44 is supported substantially horizontally on a support plate 210 of the base frame 200 via an anti-vibration unit 400 (see FIG. 1). The details of the anti-vibration unit 400 will be described later.
  • the X guide bar 45 is formed in an elongated shape along the X direction, and movers 51 formed of armature units are provided at both ends in the length direction.
  • a stator 52 having a magnet unit corresponding to these movers 51 is provided on a support portion 53 projecting from a support plate 210 of the base frame 200. (Not shown in FIG. 2, see FIG. 1. In FIG. 1, the mover 51 and the stator 52 are simply shown in FIG. 1.)
  • the mover 51 and the stator 52 form a linear motor 50.
  • the mover 51 is driven by electromagnetic interaction with the stator 52, so that the X guide bar 45 moves in the Y direction, and the linear motor 50 is moved.
  • the motor 50 is rotated in the ⁇ Z direction. That is, the XY stage 43 is driven in the Y direction and the 0Z direction almost integrally with the X guide bar 45 by the linear motor 50.
  • the mover of the X trim motor 54 is attached to the X guide bar 45 in the X direction. ing.
  • the X trim motor 54 adjusts the position of the X guide bar 45 in the X direction by generating a thrust in the X direction.
  • a stator (not shown) is provided on the base frame 200.
  • the XY stage 43 is relative to the X guide bar 45 in the X direction via a magnet and a magnetic guide such as an actuator that maintains a predetermined gap in the Z direction between the X guide bar 45 and the X guide bar 45. It is movably supported and held without contact.
  • the XY stage 43 is driven in the X direction by an electromagnetic interaction of an X linear motor 55 having a stator embedded in an X guide bar 45.
  • the mover (not shown) of the X linear motor 55 is attached to the back side of the XY stage 43.
  • the X linear motor 55 is arranged at a position close to the wafer W mounted on the XY stage 43, and the movable element of the X linear motor 55 is fixed to the XY stage 43. For this reason, it is desirable that the X linear motor 55 be a moving magnet type linear motor using a coil as a heat source as a stator.
  • the linear motor 50 requires a much larger thrust than the X linear motor 55 because the X linear motor 55, the X guide bar 45, and the XY stage 43 are integrally driven. Therefore, a large amount of power is required and the amount of heat generated is larger than that of the X linear motor 55. Therefore, it is desirable to use a moving coil type linear motor as the linear motor 50. However, since the moving coil type linear motor needs to circulate the coolant through the mover 51, if there is a problem in the device configuration, a moving magnet type in which a magnet is provided on the mover 51 side is used. It is OK to use a linear motor.
  • the wafer table 42 is placed on an XY stage 43 via a Z drive unit (elevator) (not shown in FIG. 2, see FIG. 3A).
  • the Z drive unit 47 is composed of a voice coil motor (VCM), and is disposed at three positions on the XY stage 43 to move the wafer table 42 with respect to the XY stage 43 in the Z-axis direction, 0 X direction, and 0 Y direction. Drive in the direction.
  • VCM voice coil motor
  • the position of the wafer table 42 in the X direction is fixed to the end of the wafer table 42 in the X direction.
  • the measurement is performed in real time with a predetermined resolution by a laser interferometer 61 (see FIG. 1) that measures a change in the position of the fixed movable mirror 62.
  • the position of the wafer table 42 in the Y direction is measured by a moving mirror 63 and a laser interferometer (not shown) which are arranged substantially orthogonal to the moving mirror 62 and the laser interferometer 61.
  • At least one of these laser interferometers is a multi-axis interferometer having two or more measuring axes, and based on the measured values of these laser interferometers! It is also possible to determine the rotation amount and leveling amount of the wafer table 42 (and thus the wafer W) in the 0 Z direction.
  • control device 70 controls the exposure apparatus EX in a comprehensive manner.
  • a storage unit for recording various information, an input / output unit, etc. Is provided. Then, for example, based on the detection results of the laser interferometers provided on the reticle stage 20 and the wafer stage 40, the positions of the reticle R and the wafer W are controlled to form an image of the pattern PA formed on the reticle R. The exposure operation for transferring to the shot area on the wafer W is repeated.
  • the wafer stage 40 or the vibration isolating units 300 and 400 are controlled to avoid collision between the projection optical system 30 and the wafer stage 40.
  • FIG. 3A and 3B are schematic views showing the detection system 80 and the like, FIG. 3A is a side view, and FIG. 3B is a view of the projection optical system 30 as viewed from below.
  • FIG. 4 is an enlarged view of the lower end portion of the projection optical system 30.
  • the detection system 80 is mounted on the wafer table 42 or on the wafer table 42 by four position detection sensors (detection units) 81 installed at the lower end of the projection optical system 30 as shown in FIGS. 3A and 3B.
  • This device detects the position of the wafer W in the Z direction.
  • the four position detection sensors 81 are arranged on both sides of the projection optical system 30 in the scanning direction (X direction) and the non-scanning direction (Y direction), and detect light, ultrasonic waves, capacitance, eddy current, and the like. To detect the position of the wafer W in the Z direction in a non-contact manner. When the wafer W is not placed, the position detection sensor 81 detects the position of the wafer holder 41 in the Z direction.
  • the four position detection sensors 81 are each longer than the stop distance S of the XY stage 43 from the optical element 32 provided at the lower end of the projection optical system 30. ⁇ It is located at a distance D.
  • the stopping distance S means that the XY stage 43 moves before a sudden brake (dynamic brake such as a linear motor for driving the XY stage 43) is applied to the moving XY stage 43 and stopped.
  • the stopping distance is defined as the distance that the XY stage 43 moves before the dynamic brake is activated (idle running distance) when the XY stage 43 is determined to be stopped, and the XY distance after the dynamic brake is activated. It is divided into the distance that the stage 43 moves before stopping (braking distance).
  • the stopping distance S depends on the moving speed of the XY stage 43, the stopping distance S increases as the moving speed of the XY stage 43 increases. Therefore, the arrangement position of the position detection sensor 81, that is, the distance D from the outer peripheral portion of the optical element 32 to the position detection sensor 81 is determined according to the maximum speed of the XY stage 43. The reason why the four position detection sensors 81 are separated from the optical element 32 of the projection optical system 30 by a distance D longer than the stop distance S will be described later.
  • the height information obtained from the four position detection sensors 81 is sent to the control device 70.
  • the main body frame 100 includes a first support plate 110 that supports the projection optical system 30 and a second support plate 120 that supports the reticle stage 20 and the like disposed above the projection optical system 30. And a plurality of columns 130 erected between the first support plate 110 and the second support plate 120.
  • the first support plate 110 has the hole 113 formed slightly larger than the outer diameter of the cylindrical projection optical system 30.
  • the first support plate 110 or the second support plate 120 and the plurality of columns 130 may be integrally connected to each other, in addition to a structure in which the first support plate 110 or the second support plate 120 is connected by fastening means or the like.
  • the main body frame 100 is supported on the base frame 200 via the vibration isolation unit 300.
  • the base frame 200 has, on its upper surface, a support board 210 that supports the wafer stage 40 via an anti-vibration unit 400, a standing frame on the support board 210, and a main frame 100 via the anti-vibration unit 300. And a plurality of columns 220 that support The support plate 210 and the support 220 may be connected by fastening means or the like, or may be formed integrally. Yes.
  • the base frame 200 is installed on the floor surface F of the clean room via the feet 215 substantially horizontally.
  • the anti-vibration unit (anti-vibration device, drive device) 300 is disposed at each corner of the first support board 110, and includes an air mount 310 capable of adjusting the internal pressure and a voice coil motor 320 as shown in FIG.
  • the anti-vibration unit (second anti-vibration device, elevating device) 400 has an anti-vibration unit 400, which is arranged at each corner of the wafer surface plate 44, as shown in FIG.
  • the voice coil motor 420 is an active anti-vibration table arranged in parallel on the support board 210. In FIG. 1, only the vibration isolating units 400 arranged in the X direction are shown, and the vibration isolating units arranged in the Y direction are not shown.
  • the main body frame 100 and the wafer surface plate 40 which are supported by the vibration isolation units 300 and 400 are provided with standing acceleration sensors 330 and 430, respectively. These position and calorie velocity sensors 330 and 430 detect the position and acceleration of the main body frame 100 and the wafer surface plate 40, and the respective detection results are output to the control device 70.
  • the anti-vibration unit 300 is driven based on the detection result of the position acceleration sensor 330 installed on the main body frame 100, and is driven by the main body frame 100 (therefore, the projection optical system 30) through the basic frame 200. The vibration transmitted to) is damped.
  • the anti-vibration unit 400 is driven based on the detection result of the position acceleration sensor 430 installed on the wafer base 44, and is moved via the base frame 200 to the wafer stage 40 (the wafer W). The vibration transmitted to) is damped.
  • vibration isolation units 300 and 400 can drive the air mounts 310 and 410 based on a command from the control device 70 to raise and lower the support position of the main body frame 100 or the wafer stage 40 to be supported. it can. That is, the anti-vibration unit 300 can raise or lower the main body frame 100 and the anti-vibration unit 400 can raise or lower the wafer stage 40 in the Z direction.
  • a collision avoidance method using the exposure apparatus EX having the above configuration, particularly the detection system 80 will be described.
  • a reticle alignment using a reticle microscope, an optics alignment sensor, etc. (both not shown), and a baseline of the alignment sensor.
  • Predetermined preparation work such as measurement is performed.
  • the fine alignment of the wafer W using the alignment sensor is completed, and the array coordinates of the plurality of shot areas on the wafer W are changed. Desired.
  • a liquid (pure water or the like) is supplied from the liquid supply device 91 to form a liquid immersion area on a part of the wafer W including the projection area of the projection optical system 30. I do. Specifically, the space between the optical element 32 at the tip of the projection optical system 30 and the surface of the wafer W is filled with liquid.
  • the control device 70 monitors the measurement values of the X-axis laser interferometer 61 and the Y-axis laser interferometer on the wafer W side, and the first shot (first shot area) of the wafer W
  • the XY stage 43 is moved by instructing the wafer drive system (such as the linear motor 50) to the acceleration start position (scanning start position) for the exposure.
  • the controller 70 instructs the reticle driving system and the wafer driving system to start scanning in the Y-axis direction with the reticle stage 20 and the wafer stage 40 (XY stage 43).
  • the controller 70 instructs the reticle driving system and the wafer driving system to start scanning in the Y-axis direction with the reticle stage 20 and the wafer stage 40 (XY stage 43).
  • the pattern area of the reticle R is irradiated with the exposure light EL, and scanning exposure is started.
  • the control device 70 causes the XY stage 43 to move stepwise in the X and Y axis directions and to the acceleration start position for exposure in the second shot area. That is, an inter-shot stepping operation is performed. Then, the above-described scanning exposure is performed on the second shot area.
  • the scanning exposure of the shot area of the wafer W and the stepping operation for the exposure of the next shot area are repeatedly performed, and the reticle-scale circuit pattern PA is sequentially formed on all the exposure target shot areas on the wafer W. Transcribed.
  • the projection optical system 30 and the wafer W on the wafer stage 40 are separated from each other with a gap of about 1 mm.
  • the wafer W moving directly below the projection optical system 30 may be slightly inclined with respect to the optical axis direction (Z direction) of the projection optical system 30 for various reasons. Therefore, when the inclined wafer W moves directly below the projection optical system 30, the wafer W and the optical element 32 at the lower end of the projection optical system 30 may interfere (collide).
  • the detection system 80 detects the position of the wafer W in the Z direction, and when the value exceeds a predetermined threshold, the movement of the XY stage 43 is forcibly stopped.
  • the operation is performed as follows.
  • the position A1 is a position where the position in the Z direction is substantially the same as the position of the optical element 32 at the lower end of the projection optical system 30.
  • the detection system 80 detects the position of the wafer W in the Z direction, and the control device 70 constantly compares the detection result from each position detection sensor 81 with the threshold Z.
  • the device 70 controls the linear motor 50, the X trim motor 54, and the X linear motor 55 that drive the XY stage 43 of the wafer stage 40 to apply a dynamic brake. That is, a force in the direction opposite to the moving direction is applied to the XY stage 43 to forcibly stop the XY stage 43.
  • the XY stage 43 stops before colliding with the optical element 32 of the projection optical system 30.
  • the XY stage 43 advances by a distance (stop distance) S before stopping by the dynamic brake, but since the distance D between the optical element 32 and the position detection sensor 81 is larger than the distance S, the XY stage 43 Stops reliably before the optical element 32. In this way, collision between the wafer stage 40 and the projection optical system 30 can be reliably avoided.
  • the process from detection by the position detection sensor 81 to activation of the dynamic brake may be controlled by software, but may be controlled by hardware processing alone.
  • linear motor 50, X trim motor 54, and X linear motor 55 which simply move the linear motor 50, X trim motor 54, and X linear motor 55 May be driven in different directions to cause the XY stage 43 to invert, or to change directions in a direction that does not collide (that is, in a direction away from the projection optical system 30).
  • the wafer table 42 may be lowered simply by forcibly stopping the XY stage 43 or the like. That is, the collision between the wafer W or the wafer table 42 and the projection optical system 30 is avoided by lowering the wafer table 42 so as to move the wafer W away from the optical element 32 of the projection optical system 30.
  • the wafer table 42 is driven by the Z drive unit 47 constituted by the VCM, it is possible to move the wafer W away from the optical element 32 at high speed.
  • the stroke of the wafer table 42 is small, the collision between the wafer W or the wafer table 42 and the projection optical system 30 cannot be avoided only by driving the wafer table 42. It is desirable to combine with
  • the projection optical system 30 may be lifted by driving the image stabilizing unit 300. That is, by raising the support position of the main body frame 100 by the air mount 310 of the vibration isolation unit 300, the projection optical system 30 is moved away from the wafer W, and collision between the wafer table 42 and the projection optical system 30 is avoided.
  • the stroke of the anti-vibration unit 300 is larger than that of the wafer table 42, the wafer stage 40 and the projection optical system 30 can be largely separated.
  • it is difficult to lift the projection optical system 30 or the like, which is a heavy object, at a high speed it is not possible to avoid collision between the wafer stage 40 and the projection optical system 30 only by driving the vibration isolation unit 300. It is desirable to combine this with a method of forcibly stopping the XY stage 43 or lowering the wafer table 42.
  • the vibration isolation unit 400 may be driven to lower the wafer stage 40. That is, the support position of the wafer stage 40 by the air mount 410 of the vibration isolation unit 400 is lowered. By doing so, the wafer table 42 and the wafer W are moved away from the projection optical system 30 to avoid collision between the wafer table 42 and the projection optical system 30.
  • the stroke of the anti-vibration unit 400 is larger than the stroke in the Z direction of the wafer table 42 in the Z direction due to the VCM, so that the projection / stage 40 and the projection optical system 30 can be largely separated from each other.
  • the lowering of the wafer stage 40 is more effective than the case where the projection optical system 30 is raised by the anti-vibration unit 300 because the lowering of the wafer stage 40 is effective.
  • the collision between the wafer stage 40 and the projection optical system 30 is not avoided only by driving the anti-vibration unit 400. It is desirable to combine this with a method such as forcibly stopping the stage 43 or lowering the wafer table 42.
  • the detection system 80 for detecting the position of the wafer W in the Z direction is arranged around the projection optical system 30, and the XY stage 43 is forcibly stopped based on the detection result.
  • the XY stage 43 is forcibly stopped based on the detection result.
  • the distance between the projection optical system 30 and the wafer stage 40 can be reduced, and it becomes possible to expose a fine pattern PA on the wafer W.
  • forces at which the position detection sensors 81 are disposed on both sides in the scanning direction (X direction) and the non-scanning direction (Y direction) are not limited thereto. Further, more position detection sensors 81 may be provided. For example, eight position detection sensors 81 may be evenly arranged on the outer periphery of the projection optical system 30.
  • the invention is not limited to this.
  • a plurality of position detection sensors 81 may be arranged respectively.
  • the detection result of the position detection sensor 81 disposed farthest from the projection optical system 30 exceeds a threshold
  • the movement speed of the XY stage 43 is limited (decelerated), and the projection optical system
  • the XY stage 43 may be forcibly stopped when the detection result of the position detection sensor 81 disposed at the position closest to 30 exceeds the threshold value. That is, the movement of the XY stage 43 may be controlled step by step to avoid collision.
  • a plurality of thresholds for avoiding collision may be provided. For example, as shown in FIG. 4, when the risk of collision exceeds the threshold Z corresponding to the position A2 where the risk of collision is low,
  • the collision is avoided by lowering the wafer table 42. If the risk of collision exceeds the threshold value Z corresponding to the position A1, the XY stage 43 is forcibly stopped, and the wafer
  • the collision may be avoided by combining the lowering of the bull 42 and the driving of the vibration isolation units 300 and 400. That is, the collision may be avoided by selecting the avoidance means step by step.
  • the optical element 32 of the projection optical system 30 is closest to the wafer W, but components other than the projection optical system 30, for example, a wafer alignment system
  • the present invention can also be applied to a device configuration in which the focus system is closest to the wafer W.
  • the position sensor 81 may be arranged at the center of the portion closest to the weno and W.
  • pure water is supplied as a liquid for immersion exposure.
  • Pure water has the advantage that it can be obtained easily and in large quantities at semiconductor manufacturing plants and the like, and that there is no adverse effect on the forest, optical elements (lenses), etc. on the eno and W.
  • pure water has no adverse effect on the environment and has an extremely low impurity content, so that the surface of the wafer W and the surface of the optical element provided on the tip end surface of the projection optical system 30 are cleaned. Can also be expected.
  • the refractive index n of pure water (water) for exposure light having a wavelength of about 193 nm is said to be approximately 1.44.
  • ArF excimer laser light wavelength 193 nm
  • the wavelength is shortened to lZn, ie, 134 nm, on the wafer W, and a high resolution is obtained.
  • the depth of focus is about n times that of air, that is, about 1.44 times. It is enlarged.
  • FIG. 5 is a diagram illustrating a configuration of an exposure apparatus EX2 according to the second embodiment of the present invention.
  • the exposure apparatus EX2 of the present embodiment includes an abnormality detection unit 71.
  • the abnormality detection unit 71 detects an error that occurs in each control unit included in the control device 70, and detects whether or not an abnormality has occurred in the exposure apparatus EX2.
  • the abnormality refers to the members of the projection optical system 30, the liquid supply device 91, the liquid recovery device 92, etc., disposed above the wafer W (opposing members), the wafer table 42, the projection optical system 30 such as the wafer W, etc.
  • the XY stage 43 runs away due to jumps (miscounts, etc.) in the measured values of the laser interferometer 61 or noise mixed in the drive command values of the linear motors 50 and 55. This is the operation.
  • the vibration isolating unit 300 cannot be controlled, and the main body frame 100 cannot be controlled.
  • the operation is such that the position is undefined.
  • the interferometer error and the control error of the XY stage 43 are respectively provided to the individual control units such as the interferometer control unit, the wafer stage control unit, and the anti-vibration unit control unit included in the control device 70. Since the positioning error of the anti-vibration unit 300 has occurred, the abnormality detecting unit 71 detects these errors and determines whether or not an abnormality has occurred, and determines whether or not there is a possibility that the exposure apparatus EX2 may be damaged. Occurs, the control unit 70 is notified of this.
  • an earthquake detection device 72 provided outside the exposure device EX2 is connected to the control device 70.
  • the earthquake detection device 72 is installed on the floor F on which the exposure apparatus EX2 is installed, and when detecting an abnormal vibration of the floor F due to an earthquake or the like, notifies the control device 70 of the occurrence of the abnormality.
  • the earthquake detector 72 notifies the controller 70 of the occurrence of abnormal vibration only when the vibration exceeds abnormal vibration that may cause damage to the exposure unit EX2, By analyzing the width, frequency, etc., when it is determined that the vibration is local vibration that does not cause damage to the exposure apparatus EX (for example, vibration due to luggage traffic near the earthquake detection device 72), a notification is made. Absent.
  • a liquid supply device 91 and a liquid recovery device 92 provided around the projection optical system 30 are supported by a first support board 110 via a driving device 93.
  • the drive unit 93 arranges the liquid supply unit 91 and the liquid recovery unit 92 at predetermined positions separated by a predetermined distance from the wafer W when the exposure apparatus EX2 is operating normally. Then, in response to a command from the control device 70, the liquid supply device 91 and the liquid recovery device 92 are raised along the optical axis direction (Z direction) of the projection optical system 30.
  • the driving device 93 places the liquid supply device 91 and the liquid recovery device 92 at predetermined positions separated from the wafer W surface by a predetermined distance. .
  • the error detection unit 71 detects an error that has occurred in the control device 70, and checks whether the detected error corresponds to a previously stored error. If so, the controller 70 is notified of the abnormality.
  • the error stored in advance is an error that may cause damage to the exposure apparatus EX2.
  • the control device 70 that has received the notification from the abnormality detection unit 71 drives the driving device 93 in response to the notification, and raises the liquid supply device 91 and the liquid recovery device 92 to move them away from the wafer W.
  • the control device 70 controls the anti-vibration unit 300 to raise the main body frame 100, and controls the anti-vibration unit 400 to lower the wafer surface plate 44. Further, the controller 70 controls the Z drive unit 47 to lower the wafer table 42.
  • the control device 70 that has received the notification that the earthquake has occurred performs the same control as described above.
  • control device 70 that has received the notification of the occurrence of the abnormality performs the above-described control, so that the liquid supply device 91 and the liquid recovery device 92 and the like and the wafer W move away from each other.
  • the exposure unit EX2 is not damaged by the interference between the collection unit 92 and the wafer W, etc. Vice production can be resumed quickly.
  • abnormality detecting section 71 is provided separately from control device 70. However, it is not always necessary to separately provide abnormality detecting section 71 as a dedicated device. If the abnormality detection unit 71 is not provided separately, of the individual control units constituting the control device 70, the lower control unit that directly controls each operation unit of the exposure apparatus EX2 is set as the abnormality detection unit, and the lower control unit The occurrence of an abnormality may be notified to a higher-level control unit that supervises and controls the units. Then, the higher-level control unit that has received the notification may issue a control command to each lower-level control unit to perform the above-described operation.
  • the force earthquake detection device 72 described in the example in which the earthquake detection device 72 is installed on the floor F on which the exposure device EX2 is installed may be installed in other places. For example, it may be installed on the ground where the building housing the exposure apparatus EX2 is built.
  • control device 70 that has received the notification of the occurrence of the abnormality, raises the liquid supply device 91 and the liquid recovery device 92, raises the main body frame 100, lowers and lowers the wafer platen 44, Although the case where the four operations of lowering the wafer table 42 are performed has been described, it is sufficient to perform at least one operation that does not necessarily need to perform all of these operations. However, since these operations are performed when an error occurs, the scheduled operation may not be able to be performed due to the occurrence of an error. Therefore, it is desirable that control device 70 perform as many operations as possible when notified of the occurrence of the abnormality. Also, an optimal operation may be selected and executed according to the abnormality that has occurred. Needless to say, the control device 70 may control the exposure device EX2 to perform other necessary operations in order to avoid damage to the exposure device EX2.
  • the above operation may be performed by software without using software.
  • a compressed air tank is connected to the air mount 310 of the vibration isolation unit 300 via a normally open type electromagnetic valve.
  • a normally open solenoid valve is also installed on the air mount 410 of the vibration isolation unit 400, and one end of the valve is opened to the atmosphere. In the normal state, any of the solenoid valves is energized and is in the closed state. The control to open the valve to the knowledge is automatically performed without the intervention of software.
  • the driving device 93 drives another member facing the force wafer W described in the example of driving the liquid supply device 91 and the liquid recovery device 92.
  • You may.
  • an autofocus system or a wafer alignment system can be driven.
  • the liquid supply device 91 and the liquid recovery device 92 may be supported by a drive device 93 via an elastic body (rubber, panel, or the like) for absorbing an impact so that the liquid supply device 91 and the liquid recovery device 92 are not damaged by a slight contact.
  • the projection optical system 30 which has transparency to exposure light and has a refractive index as high as possible, and is stable with respect to the photoresist applied to the surface of the wafer W. It is also possible to use one.
  • F2 laser light When F laser light is used as exposure light, F2 laser light can be transmitted as liquid.
  • a fluorinated liquid such as fluorinated oil or perfluorinated polyether (PFPE) may be used.
  • PFPE perfluorinated polyether
  • Japanese Patent Application Laid-Open No. 6-124873 discloses a power using an exposure apparatus that locally fills the space between the projection optical system 30 and the wafer W with a liquid.
  • the present invention is also applicable to a liquid immersion exposure apparatus that holds a wafer therein.
  • the present invention provides an exposure stage having two stages that are independently movable and have different functions. Page. Specifically, an exposure stage that can move while holding the wafer w
  • the present invention is applied to an exposure apparatus having two stages, a measurement stage having a measurement function for measuring the imaging performance and the like of a projection optical system, and when an abnormality occurs in one of the stages, The above-described avoidance operation can be performed.
  • the numerical aperture NA of the projection optical system may be 0.9-11.3.
  • the numerical aperture NA of the projection optical system is large, it has been conventionally used as exposure light! /, And with random polarized light, the imaging performance may be degraded due to the polarization effect. Therefore, it is desirable to use polarized illumination. In that case, linearly polarized light is illuminated according to the longitudinal direction of the line pattern of the reticle line 'and' space pattern, and the S (polarized light along the longitudinal direction of the line pattern) is emitted from the mask (reticle) pattern. It is preferable that a large amount of diffracted light of the (directional component) is emitted.
  • the contrast is improved compared to when the space between the projection optical system and the resist is filled with gas (air). Since the transmittance of the diffracted light of the S-polarized light component contributing to the light intensity on the resist surface increases, high imaging performance can be obtained even when the numerical aperture NA of the projection optical system exceeds 1.0. Further, it is more effective to appropriately combine a phase shift mask such as an oblique incidence illumination method (particularly a dipole illumination method) adapted to the longitudinal direction of a line pattern as disclosed in JP-A-6-188169.
  • a phase shift mask such as an oblique incidence illumination method (particularly a dipole illumination method) adapted to the longitudinal direction of a line pattern as disclosed in JP-A-6-188169.
  • a tangent (circumference) of a circle centered on the optical axis in which only linearly polarized light (S-polarized light) aligned with the longitudinal direction of the reticle line pattern is used.
  • a combination of a polarized illumination method in which light is linearly polarized in a direction and an oblique incidence illumination method is also effective.
  • the reticle pattern is centered on the optical axis as disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 53120/1994.
  • the combined use of the polarized light illumination method of linearly polarized light in the tangential direction of the circle and the annular illumination method makes it possible to obtain high imaging performance even when the numerical aperture NA of the projection optical system is large.
  • the exposure apparatus to which the present invention is applied is not limited to an immersion exposure apparatus.
  • the mask pattern is exposed while the mask and the substrate are kept stationary, and the substrate is sequentially stepped.
  • a proximity exposure apparatus that exposes a pattern of a mask by bringing a mask and a substrate into close contact without using a projection optical system may be used.
  • the use of the exposure apparatus is not limited to the exposure apparatus for manufacturing semiconductor devices.
  • an exposure apparatus for a liquid crystal for exposing a liquid crystal display element pattern on a square glass plate, a thin film magnetic head It can be widely applied to an exposure apparatus for manufacturing the same.
  • the light source of the exposure apparatus to which the present invention is applied includes g-line (436 nm), i-line (365 nm), KrF excimer laser (248 nm), ArF excimer laser (193 nm), and F laser (157 nm).
  • charged particle beams such as X-rays and electron beams can be used.
  • thermionic emission type lanthanum hexabolite (LaB6) or tantalum (Ta) can be used as the electron gun.
  • a configuration using a mask or a configuration in which a pattern is directly formed on a substrate without using a mask may be used.
  • the magnification of the projection optical system may be not only a reduction system but also any one of an equal magnification and an enlargement system.
  • a material that transmits far ultraviolet rays such as quartz or fluorite is used as the glass material.
  • a laser or X-ray use a catadioptric or refractive optical system (in this case, use a reticle or a reflection type optical system).
  • An electron optical system having a lens and a deflector may be used. It goes without saying that the optical path through which the electron beam passes is set to a vacuum state.
  • the stage may be of a type that moves along a guide or a guideless type that does not have a guide.
  • a planar motor is used as the stage driving device, one of the magnet unit (permanent magnet) and the armature unit is connected to the stage, and the other of the magnet unit and the armature unit is connected to the moving surface of the stage. (Base).
  • the reaction force generated by the movement of the wafer stage may be mechanically released to the floor (ground) using a frame member as described in JP-A-8-166475.
  • reaction force generated by the movement of the wafer stage may be offset by moving the counter mass in a direction opposite to the direction of movement of the wafer stage.
  • the reaction force generated by the movement of the reticle stage may be mechanically released to the floor (ground) using a frame member as described in JP-A-8-330224.
  • the exposure apparatus to which the present invention is applied is capable of controlling various subsystems including the respective constituent elements recited in the claims of the present application with predetermined mechanical accuracy, electrical accuracy, and optical accuracy. So, it is manufactured by assembling. To ensure these various precisions, before and after this assembly, adjustments to achieve optical precision for various optical systems, adjustments to achieve mechanical precision for various mechanical systems, Adjustments are made to achieve electrical accuracy for various electrical systems.
  • Various subsystems The process of assembling the lithography system includes mechanical connections, electrical circuit wiring connections, and pneumatic circuit piping connections between the various subsystems. It goes without saying that there is an individual assembly process for each subsystem before the assembly process for the exposure system. After the process of assembling the various subsystems into the exposure apparatus is completed, comprehensive adjustments are made to ensure various precisions of the exposure apparatus as a whole. It is desirable to manufacture the exposure apparatus in a clean room in which the temperature, cleanliness, etc. are controlled.
  • a step 501 for designing the function and performance of the device a step 502 for manufacturing a mask (reticle) based on the design step, and a step for manufacturing a wafer from a silicon material 503, a wafer processing step 504 of exposing a reticle pattern to a wafer with the exposure apparatus of the above-described embodiment, a device assembling step 505 (including a dicing step, a bonding step, and a knocking step), and an inspection step 506.
  • a device assembling step 505 including a dicing step, a bonding step, and a knocking step

Landscapes

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Abstract

　投影光学系と基板との距離が近接している場合であっても、容易に投影光学系と基板或いは基板ステージとの衝突を回避することができる露光装置を提供する。マスク（Ｒ）に形成されたパターン（ＰＡ）を基板（Ｗ）上に投影して転写する投影光学系（３０）と、投影光学系（３０）の下方に配置され、基板（Ｗ）を支持しつつ投影光学系（３０）の光軸（ＡＸ）方向に略直交する方向に移動する基板ステージ（４２）とを有する露光装置ＥＸにおいて、投影光学系（３０）の外周に配置され、基板ステージ（４２）或いは基板Ｗの光軸（ＡＸ）方向に沿った位置を検出する検出部（８１）と、検出部（８１）の検出結果に基づいて基板ステージ（４２）の移動を停止或いは反転させる制御装置（７０）とを備える。

Description

露光装置及びデバイスの製造方法
技術分野
[0001] 本発明は、高集積半導体回路素子の製造のためのリソグラフイエ程で用いられる露 光装置に関する技術である。
本願は、 2004年 1月 15日に出願された特願 2004-7948号に対し優先権を主張 し、その内容をここに援用する。
背景技術
[0002] 半導体デバイスや液晶表示デバイスは、マスク上に形成されたパターンを感光性の 基板上に転写する、いわゆるフォトリソグラフィの手法により製造される。このフォトリソ グラフイエ程で使用される露光装置は、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転写するものである。
近年、デバイスパターンのより一層の高集積ィ匕に対応するために投影光学系の更 なる高解像度化が望まれている。投影光学系の解像度は、使用する露光波長が短く なるほど、また投影光学系の開口数が大きいほど高くなる。そのため、露光装置で使 用される露光波長は年々短波長化しており、投影光学系の開口数も増大している。 そして、現在主流の露光波長は、 KrFエキシマレーザの 248nmである力 更に短波 長の ArFエキシマレーザの 193nmも実用化されつつある。
しかしながら、露光波長を短くするとともに開口数を大きくすると、焦点深度が狭くな る。特に、焦点深度 δが狭くなり過ぎると、投影光学系の像面に対して基板表面を合 致させることが困難となり、露光動作時のマージンが不足する恐れがある。
そこで、実質的に露光波長を短くして、且つ焦点深度を広くする方法として、例え ば下記特許文献 1に開示されている液浸法が提案されている。この液浸法は、投影 光学系の下面と基板表面との間を水や有機溶媒等の液体で満たし、液体中での露 光光の波長が、空気中の lZn (nは液体の屈折率で通常 1. 2-1. 6程度）になるこ とを利用して解像度を向上するとともに、焦点深度を約 η倍に拡大するというものであ る。
特許文献 1：国際公開第 99Z49504号パンフレット
発明の開示
発明が解決しょうとする課題
[0003] ところで、液浸法を適用した場合等には、投影光学系と基板との距離、又は液体供 給部及び液体回収部と基板との距離を、例えば lmm程度に近接させる必要がある。 また、基板は様々な要因から投影光学系に対して微少に傾斜させる場合がある。 このため、基板を基板ステージと共に投影光学系に対して直交する平面内を移動 させると、基板と投影光学系とが干渉 (衝突)し、基板及び露光装置を損傷させてしま うという問題がある。
[0004] また、基板ステージ位置の誤計測や電気的ノイズ等により基板ステージが制御不能 となって暴走したり、或いは地震が起こる等の異常が発生した場合にも、基板ステー ジと投影光学系、或いは基板ステージと液体供給部等とが干渉 (衝突)し、露光装置 が損傷してしまうおそれがある。このような異常が発生するのは極めて稀であるが、万 がー、発生してしまった場合には、損傷した露光装置の復帰に長時間を要するため 、半導体デバイス等の生産が長期にわたり停止し、多大な被害が発生する。
[0005] 本発明は、上述した事情に鑑みてなされたもので、投影光学系と基板との距離が 近接して ヽる場合であっても、容易に投影光学系と基板或 、は基板ステージとの衝 突を回避することができる露光装置を提供することを目的とする。
課題を解決するための手段
[0006] 本発明に係る露光装置及びデバイスの製造方法では、上記課題を解決するために 以下の手段を採用した。
第 1の発明は、マスク (R)に形成されたパターン (PA)を基板 (W)上に投影して転 写する投影光学系（30)と、投影光学系の下方に配置され、基板を支持しつつ投影 光学系の光軸 (AX)方向に略直交する方向に移動する基板ステージ (42)とを有す る露光装置 (EX, EX2)において、投影光学系の周囲に配置され、基板ステージ或 いは基板の光軸方向に沿った位置を検出する検出部（81)と、検出部の検出結果に 基づ 、て基板ステージの移動を停止或 、は反転させる制御装置（70)とを備えるよう にした。この発明によれば、基板或いは基板ステージと投影光学系との衝突危険性 を検出部により予め検出できるので、基板ステージの移動を停止或いは反転させるこ とにより、基板或いは基板ステージと投影光学系との衝突を未然に回避することがで きる。
[0007] また、基板ステージ (42)を光軸 (AX)方向に移動させる昇降装置 (47)を備え、制 御装置（70)は、検出部（81)の検出結果に基づ!/、て昇降装置を動作させて基板ス テージを光軸方向に沿って投影光学系（30)力も遠ざけるものでは、検出部により衝 突危険性が検出された際には、基板ステージの昇降装置を駆動することにより、基板 及び基板ステージを投影光学系から遠ざけることができるので、基板或いは基板ステ ージと投影光学系との衝突を回避することができる。
また、検出部（81)は、投影光学系（30)から光軸 (AX)方向に略直交する方向に 基板ステージ (42)の停止距離 (S)よりも離れた複数の位置 (D)に配置されるもので は、検出部が基板ステージの停止距離よりも離れた位置に複数配置されるので、投 影光学系に向力つて走行する基板ステージを投影光学系に衝突する前に停止させ ることがでさる。
また、投影光学系（30)を光軸 (AX)方向に沿って移動可能に防振支持する防振 装置 (300)を備え、制御装置 (70)は、検出部 (81)の検出結果に基づいて防振装 置を動作させて投影光学系を光軸方向に上昇させるものでは、検出部により衝突危 険性が検出された際には、防振装置を駆動することにより、投影光学系を基板及び 基板ステージ力 遠ざけられるので、基板或いは基板ステージと投影光学系との衝 突を回避することができる。
また、基板ステージ (42)を光軸 (AX)方向に沿って移動可能に防振支持する第 2 防振装置 (400)を備え、制御装置 (70)は、検出部 (81)の検出結果に基づいて第 2 防振装置を動作させて基板ステージを光軸方向に降下させるものでは、検出部によ り衝突危険性が検出された際には、第 2防振装置を駆動することにより、基板及び基 板ステージを投影光学系から遠ざけることができるので、基板或いは基板ステージと 投影光学系との衝突を回避することができる。
[0008] また、パターン (PA)を物体 (W, 42)上に投影する投影光学系（30)と投影光学系 の像面側に配置された物体との間に液体を満たし、液体を介してパターンの露光を 行う露光装置 (EX, EX2)において、物体に対して投影光学系の光軸 (AX)方向に 離間して配置された対向部材（30, 91, 92)と、異常の発生を知らせる通知に対応し て、物体と対向部材とを光軸方向にそって遠ざける制御装置（70)と、を備えるもので は、所謂液浸型露光装置であっても、物体と対向部材との衝突を回避することができ る。
また、制御装置（70)が、地震の発生を知らせる通知に対応して、物体 (W, 42)と 対向部材（30, 91, 92)とを光軸 (AX)方向に沿って遠ざけるものでは、地震による 露光装置の損傷を防止できるので、地震により露光処理が停止した場合であっても、 早期に露光処理を再開することができる。
また、物体 (W, 42)が光軸 (AX)と直交する平面内を移動可能であり、制御装置（ 70)が物体の異常動作を知らせる通知に対応して、物体と対向部材（30, 91, 92)と を光軸方向に沿って遠ざけるものでは、物体と対向部材との衝突を回避することがで きる。
また、物体 (W, 42)を光軸 (AX)方向に移動させる昇降装置 (47)と、対向部材 (3 0, 91, 92)を光軸方向に駆動する駆動装置（300, 93)とを有し、制御装置（70)が 昇降装置と駆動装置との少なくとも一方を制御して物体と対向部材とを光軸方向に 沿って遠ざけるものでは、昇降装置及び駆動装置とにより、物体と対向部材とを互い に遠ざけることができるので、確実に物体と対向部材との衝突を回避することができる また、対向部材 (30, 91, 92)を支持する第 1架台（110)を備え、駆動装置が第 1 架台を介して対向部材を光軸 (AX)方向に移動可能に支持する防振装置 (300)で あるものでは、既存の装置を用いて対向部材を光軸方向に移動させることができるの で、設備コストを抑えつつ、物体と対向部材との衝突回避を実現できる。
また、物体 (W, 42)を光軸 (AX)方向に沿って移動可能に支持する第 2防振装置 ( 400)を更に有し、制御装置 (70)が昇降装置 (47)と防振装置 (300)と第 2防振装置 (400)とのうちの少なくとも 1つを制御して物体と対向部材とを光軸方向に沿って遠 ざけるものでは、既存の装置を用いて物体を光軸方向に移動させることができるので 、設備コストを抑えつつ、物体と対向部材との衝突回避を実現できる。
また、駆動装置 (93)が、対向部材 (91, 92)を投影光学系（30)に対して光軸 (AX )方向に駆動するものでは、投影光学系の周辺に配置される対向部材を光軸方向に 駆動することにより、更に確実に物体と対向部材との衝突回避を実現できる。
また、物体 (W, 42)が、パターン (PA)が露光される基板 (W)又は基板を保持して 少なくとも 3自由度で移動可能な基板ステージ (42)であるものでは、基板又は基板 ステージと対向部材との衝突を回避することができる。
また、対向部材 (91, 92)が、投影光学系（30)と物体 (W, 42)との間に液体を供 給する液体供給装置（91)又は液体を回収する液体回収装置（92)の少なくとも一方 を含むものでは、投影光学系の周辺に配置された液体供給装置又は液体回収装置 と基板又はテーブルとの衝突を回避することができる。
[0009] 第 2の発明は、リソグラフイエ程を含むデバイスの製造方法において、リソグラフイエ 程において第 1の発明の露光装置 (EX)を用いるようにした。この発明によれば、基 板或いは基板ステージと投影光学系との衝突を回避しつつ、微細なパターンを備え るデバイスを製造することができる。 発明の効果
[0010] 本発明によれば以下の効果を得ることができる。
第 1の発明は、マスクに形成されたパターンを基板上に投影して転写する投影光学 系と、投影光学系の下方に配置され、基板を支持しつつ投影光学系の光軸方向に 略直交する方向に移動する基板ステージとを有する露光装置にお！ヽて、投影光学 系の周囲に配置され、基板ステージ或いは基板の光軸方向に沿った位置を検出す る検出部と、検出部の検出結果に基づいて基板ステージの移動を停止或いは反転 させる制御装置とを備えるようにした。
この発明によれば、基板或いは基板ステージと投影光学系との衝突危険性を検出 部により予め検出できるので、基板ステージの移動を停止或いは反転させることによ り、基板或いは基板ステージと投影光学系との衝突を未然に回避することができる。 また、露光装置の修理の頻度を低減できるので、露光装置の稼働率を向上させるこ とがでさる。 [0011] また、所謂液浸型露光装置の場合であっても、基板或いは基板ステージと投影光 学系との衝突危険性を回避することができる。特に、投影光学系の周辺に配置される 液体供給装置又は液体回収装置等と基板或いは基板ステージとの衝突危険性も回 避することができる。
[0012] 第 2の発明は、リソグラフイエ程を含むデバイスの製造方法において、リソグラフイエ 程において第 1の発明の露光装置を用いるようにした。この発明によれば、投影光学 系と基板ステージとの衝突を回避することができるので、露光装置の稼働率が向上し 、デバイスを効率よく製造することができる。
図面の簡単な説明
[0013] [図 1]第 1の実施形態に係る露光装置の構成を示す模式図
[図 2]ウェハステージを示す斜視図
[図 3A]検出系等を示す模式図
[図 3B]検出系等を示す模式図
圆 4]投影光学系の下端部の拡大図
[図 5]第 2の実施形態に係る露光装置の構成を示す模式図
[図 6]半導体デバイスの製造工程の一例を示すフローチャート図
符号の説明
[0014] 30 投影光学系 (対向部材）
42 ウェハテーブル (基板ステージ，物体）
43 XYテーブル (ステージ）
47 昇降装置
70 制御装置
81 位置検出センサ (検出部）
91 液体供給装置 (対向部材）
92 液体回収装置 (対向部材）
93 駆動装置
110 第 1支持盤 (第 1架台）
300 防振ユニット (防振装置） 310 エアマウント (駆動装置）
400 防振ユニット (第 2防振装置）
410 エアマウント (昇降装置）
S 停止距離
D 距離
R レチクノレ（マスク）
W ウェハ（基板，物体）
PA パターン
AX 光軸
EX, EX2 露光装置
発明を実施するための最良の形態
[0015] 以下、本発明の露光装置及びデバイスの製造方法の実施形態について図を参照 して説明する。
図 1は、本発明の第 1の実施形態に係る露光装置 EXの構成を示す模式図である。 露光装置 EXは、レチクル (マスク) Rとウェハ（基板，物体) Wとを一次元方向に同期 移動しつつ、レチクル Rに形成された回路パターン PAを投影光学系 30を介してゥェ ハ W上の各ショット領域に転写するステップ ·アンド'スキャン方式の走査型露光装置 、すなわちいわゆるスキャニング'ステツパである。
なお、以下の説明において、投影光学系 30の光軸 AXと一致する方向を Z軸方向 、 Z軸方向に垂直な平面内でレチクル Rとウェハ Wとの同期移動方向（走査方向）を Y軸方向、 Z軸方向及び Y軸方向に垂直な方向（非走査方向）を X軸方向とする。更 に、 X軸、 Y軸、及び Z軸まわり方向をそれぞれ、 0 X、 0 Y、及び 0 Z方向とする。
[0016] 露光装置 EXは、照明光によりレチクル Rを照明する照明光学系 10、レチクル Rを 保持するレチクルステージ 20、レチクルカ 射出される照明光をウェハ W上に投射 する投影光学系 30、ウェハ Wを保持するウェハステージ 40、制御装置 70、検出系 8 0等を備える。そして、これらの各装置は、本体フレーム 100或いは基礎フレーム 200 上に防振ユニット 300, 400等を介して支持される。
また、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って、ウェハ
W上に液体を供給する液体供給装置 (対向部材） 91とウェハ W上の液体を回収する 液体回収装置 (対向部材） 92とを備える。また、露光装置 EXは、少なくともレチクル R のパターン PAの像をウェハ W上に転写している間、液体供給装置 91から供給した 液体により投影光学系 30の投影領域を含むウェハ W上の一部に液浸領域を形成す る。具体的には、露光装置 EXは、投影光学系 30の先端部の光学素子とウェハ Wの 表面との間に液体を満たし、この投影光学系 30とウェハ Wとの間の液体及び投影光 学系 30を介してレチクル Rのパターン PAの像をウェハ W上に投景し、ウェハ Wを露 光する。
[0017] 照明光学系 10は、ハウジング 11内に所定の位置関係で配置されたリレーレンズ系 、光路折り曲げ用ミラー、コンデンサレンズ系等力 成る光学部品（いずれも不図示） を備える。また、露光装置 EX本体の後部（図 1の右側）には、振動の伝達がないよう に、露光装置 EX本体と分離された光源 5と照明光学系分離部 6が設置される。 そして、光源 5から射出されたレーザビームは、照明光学系分離部 6を介して照明 光学系 10に入射され、レーザビームの断面形状力スリット状又は矩形状 (多角形）に 整形されるとともに照度分布がほぼ均一な照明光 (露光光) ELとなってレチクル R上 に照射される。
なお、照明光学系 10から射出される露光光 ELとしては、例えば水銀ランプ力も射 出される紫外域の輝線 (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）や、 ArFエキシマレーザ光（波長 193nm)及び Fレーザ光
2
(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!、て は ArFエキシマレーザ光が用いられる。
この照明光学系 10は、本体フレーム 100を構成する第 2支持盤 120の上面に固定 された照明系支持部材 12を介して支持される。
[0018] レチクルステージ 20は、レチクル Rを保持するレチクル微動ステージと、レチクル微 動ステージと一体に走査方向である X軸方向に所定ストロークで移動するレチクル粗 動ステージと、これらを移動させるリニアモータ等 (いずれも不図示）を備える。そして 、レチクル微動ステージには、矩形開口が形成されており、開口周辺部に設けられた レチクル吸着機構によりレチクルが真空吸着等により保持される。また、レチクル微動 ステージの 2次元的な位置及び回転角、並びにレチクル粗動ステージの X軸方向の 位置は、不図示のレーザ干渉計により高精度に計測され、この計測結果に基づいて レチクル Rの位置及び速度が制御される。
このレチクルステージ 20は、本体フレーム 100を構成する第 2支持盤 120の上面に 不図示の非接触ベアリング (例えば気体静圧軸受け)を介して浮上支持される。 投影光学系（対向部材) 30は、物体面側（レチクル側）と像面側（ウェハ側）の両方 がテレセントリックであり、所定の投影倍率 j8 ( j8は、例えば 1Z5)で縮小する縮小系 が用いられる。このため、レチクルに照明光学系 10から照明光 (紫外パルス光）が照 射されると、レチクル R上に形成されたパターン領域のうちの紫外パルス光によって 照明された部分力もの結像光束が投影光学系 30に入射し、そのパターン PAの部分 倒立像が紫外パルス光の各パルス照射の度に投影光学系 30の像面側の視野中央 に X軸方向に細長いスリット状又は矩形状 (多角形）に制限されて結像される。これに より、投影されたパターン PAの部分倒立像は、投影光学系 30の結像面に配置され たウェハ W上の複数のショット領域のうちの 1つのレジスト層に縮小転写される。 なお、投影光学系 30の下端に配置される光学素子 32は螢石で形成される。螢石 は水との親和性が高いので、光学素子の下面側のほぼ全面に、投影光学系 30とゥ エノ、 Wとの間に供給される液体を密着させることができる。なお、投影光学系 30の下 端に配置される光学素子は水との親和性が高 、石英であってもよ!/、。また光学素子 の下面側に親水化 (親液化)処理を施して、液体との親和性をより高めるようにしても よい。
また、投影光学系 30の外壁にはフランジ 31が設けられ、本体フレーム 100を構成 する第 1支持盤 110に設けられた穴部 113に挿入されて、フランジ 31を介して支持さ れる。なお、投影光学系 30と第 1支持盤 110の間には、不図示のキネマティックマウ ントが設けられ、投影光学系 30のあおり角を調整することができる。そして、第 1支持 盤 110 (本体フレーム 100)は、防振ユニット 300を介して、基礎フレーム 200上にほ ぼ水平に支持される。なお、防振ユニット 300の詳細については、後述する。
また、投影光学系 30の下部側面には、検出系 80が配置され、投影光学系 30とゥ エノ、ステージ 40上に戴置されたウェハ Wとの距離が測定される（図 3A, B参照)。な お、検出系 80については、後述する。
[0020] ここで、ウェハステージ 40について、図を参照して詳述する。図 2は、ウェハステー ジ 40を示す斜視図である。
ウェハステージ 40は、ウェハ Wを保持するウェハホルダ 41、ウェハ Wのレべリング 及びフォーカシングを行うためにウェハホルダ 41を Z軸方向、 0 X方向、及び 0 Y方 向の 3自由度方向に微小駆動するウェハテーブル (基板ステージ，物体) 42、ウェハ テーブル 42を Y軸方向に連続移動するとともに X軸方向にステップ移動する XYステ ージ 43、 XYステージ 43を XY平面に沿った 2次元方向に移動可能に支持するゥェ ハ定盤 44、 XYステージ 43を相対移動自在に支持する Xガイドバー 45等を備える。
XYステージ 43の底面には、非接触ベアリングである複数のエアベアリング（エアパ ッド） 46 (図 2には不図示、図 1参照）が固定されており、これらのエアベアリング 46に よって XYステージ 43がウェハ定盤 44上に、例えば数ミクロン程度のクリアランスを介 して浮上支持される。
また、ウェハ定盤 44は、基礎フレーム 200の支持盤 210上に、防振ユニット 400を 介してほぼ水平に支持されている（図 1参照）。なお、防振ユニット 400の詳細につい ては、後述する。
[0021] Xガイドバー 45は、 X方向に沿った長尺形状に形成されており、その長さ方向両端 には電機子ユニットからなる可動子 51がそれぞれ設けられている。これらの可動子 5 1に対応する磁石ユニットを有する固定子 52は、基礎フレーム 200の支持盤 210に 突設された支持部 53に設けられている。（図 2には不図示、図 1参照。なお、図 1にお Vヽては可動子 51及び固定子 52を簡略して図示して 、る）。
これらの可動子 51及び固定子 52によってリニアモータ 50が構成され、可動子 51 が固定子 52との間の電磁気的相互作用により駆動されることで Xガイドバー 45が Y 方向に移動し、リニアモータ 50の駆動を調整することで θ Z方向に回転移動する。即 ち、このリニアモータ 50によって Xガイドバー 45とほぼ一体的に XYステージ 43が Y 方向及び 0 Z方向に駆動される。
また、 Xガイドバー 45の X方向側には、 Xトリムモータ 54の可動子が取り付けられ ている。 Xトリムモータ 54は、 X方向に推力を発生することで Xガイドバー 45の X方向 の位置を調整するものであって、その固定子（不図示）は基礎フレーム 200に設けら れている。このようにして、 XYステージ 43を X方向に駆動する際の反力は、基礎フレ ーム 200に伝達される。
[0022] XYステージ 43は、 Xガイドバー 45との間に Z方向に所定量のギャップを維持する 磁石及びァクチユエ一タカゝらなる磁気ガイドを介して、 Xガイドバー 45に X方向に相 対移動自在に非接触で支持'保持されている。また、 XYステージ 43は、 Xガイドバー 45に埋設された固定子を有する Xリニアモータ 55による電磁気的相互作用により X 方向に駆動される。なお、 Xリニアモータ 55の可動子（不図示）は、 XYステージ 43の 裏面側に取り付けられている。ここで、 Xリニアモータ 55は、 XYステージ 43上に載置 されるウェハ Wに近 、位置に配置され、し力も Xリニアモータ 55の可動子が XYステ ージ 43に固定されている。このため、 Xリニアモータ 55は、発熱源であるコイルを固 定子とするムービングマグネット型のリニアモータを用いることが望ましい。
また、リニアモータ 50は、 Xリニアモータ 55、 Xガイドバー 45、及び XYステージ 43 を一体として駆動するため、 Xリニアモータ 55より遙かに大きい推力を必要とする。そ のため、多くの電力を必要とし発熱量も Xリニアモータ 55より大きくなる。従って、リニ ァモータ 50は、ムービングコイル型のリニアモータを用いることが望ましい。しかしな がら、ムービングコイル型のリニアモータは可動子 51に冷却液を循環させる必要があ るため、装置構成上の不具合がある場合には、可動子 51側にマグネットを設けるム 一ビングマグネット型のリニアモータを用いても良 、。
[0023] ウェハテーブル 42は、 Z駆動部（昇降装置) 47 (図 2には不図示、図 3A参照）を介 して XYステージ 43上に戴置される。 Z駆動部 47は、ボイスコイルモータ（VCM)で 構成され、 XYステージ 43上の 3箇所に配置されてウェハテーブル 42を XYステージ 43に対して Z軸方向、 0 X方向及び 0 Y方向の 3方向に駆動する。これにより、ゥェ ハテーブル 42上にウェハホルダ 41を介して支持したウェハ Wを投影光学系 30の結 像面に一致させることができると共に、必要に応じてウェハテーブル 42を下方 (一 Z方 向）〖こ退避させることができる。
ウェハテーブル 42の X方向の位置は、ウェハテーブル 42上の X方向の端部に固 定された移動鏡 62の位置変化を計測するレーザ干渉計 61 (図 1参照）によって所定 の分解能でリアルタイムに計測される。なお、移動鏡 62、レーザ干渉計 61とほぼ直 交するように配置された移動鏡 63と不図示のレーザ干渉計によってウェハテーブル 42の Y方向の位置が計測される。なお、これらレーザ干渉計の少なくとも一方は、測 長軸を 2軸以上有する多軸干渉計であり、これらレーザ干渉計の計測値に基づ！/、て ウェハテーブル 42 (ひいてはウェハ W)の 0 Z方向の回転量及びレべリング量も求め ることがでさる。
[0024] 図 1に戻り、制御装置 70は、露光装置 EXを統括的に制御するものであり、各種演 算及び制御を行う演算部の他、各種情報を記録する記憶部や入出力部等を備える。 そして、例えば、レチクルステージ 20及びウェハステージ 40に設けられたレーザ干 渉計の検出結果に基づ 、てレチクル R及びウェハ Wの位置を制御して、レチクル R に形成されたパターン PAの像をウェハ W上のショット領域に転写する露光動作を繰 り返し行う。
また、後述する検出系 80からの計測結果に基づいて、ウェハステージ 40或いは防 振ユニット 300, 400を制御して、投影光学系 30とウェハステージ 40との衝突を回避 する。
[0025] 図 3A, Bは検出系 80等を示す模式図であって、図 3Aは側面図、図 3Bは投影光 学系 30を下面側から見た図である。また、図 4は投影光学系 30の下端部の拡大図 である。
検出系 80は、図 3A, Bに示すように、投影光学系 30の下端に設置された 4つの位 置検出センサ（検出部） 81により、ウェハテーブル 42、又はウェハテーブル 42上に 戴置されたウェハ Wの Z方向の位置を検出する装置である。 4つの位置検出センサ 8 1は、投影光学系 30の走査方向（X方向）及び非走査方向（Y方向）のそれぞれの両 側に配置され、光、超音波、静電容量、渦電流等を用いてウェハ Wの Z方向の位置 を非接触に検出する。なお、ウェハ Wが戴置されていない場合には、位置検出セン サ 81はウェハホルダ 41の Z方向の位置を検出する。
また、図 3B及び図 4に示すように、 4つの位置検出センサ 81は、それぞれ投影光 学系 30の下端に設けられる光学素子 32から、 XYステージ 43の停止距離 Sよりも長 ヽ距離 Dだけ離隔した位置に配置される。
ここで、停止距離 Sとは、移動中の XYステージ 43に急ブレーキ（XYステージ 43を 駆動するリニアモータ等のダイナミックブレーキ）をかけて停止させるまでに、 XYステ ージ 43が移動してしまう距離を言う。なお、停止距離は、 XYステージ 43を停止させ ると判断した時力 ダイナミックブレーキが作用し始めるまでの間に XYステージ 43が 移動する距離 (空走距離）と、ダイナミックブレーキが作用してから XYステージ 43が 停止するまでの間に移動する距離 (制動距離)とに分けられる。
そして、停止距離 Sは、 XYステージ 43の移動速度等に依存するので、 XYステー ジ 43の移動速度が大きいと停止距離 Sも大きくなる。したがって、位置検出センサ 81 の配置位置、すなわち光学素子 32の外周部から位置検出センサ 81までの距離 Dは 、 XYステージ 43の最高速度に応じて決められる。なお、 4つの位置検出センサ 81を 投影光学系 30の光学素子 32から停止距離 Sよりも長い距離 Dだけ離隔させる理由 については後述する。
そして、 4つの位置検出センサ 81から得られた高さ情報は、制御装置 70に送られ る。
[0026] 図 1に戻り、本体フレーム 100は、投影光学系 30を支持する第 1支持盤 110と、投 影光学系 30の上方に配置されるレチクルステージ 20等を支持する第 2支持盤 120と 、第 1支持盤 110と第 2支持盤 120との間に立設する複数の支柱 130とから構成され る。第 1支持盤 110は、上述したように、円筒状の投影光学系 30の外径よりもやや大 きく形成された穴部 113が形成される。なお、第 1支持盤 110或いは第 2支持盤 120 と複数の支柱 130とは、締結手段等で連結される構造である場合の他、一体に形成 される場合であってもよい。
そして、上述したように、本体フレーム 100は、防振ユニット 300を介して基礎フレー ム 200上に支持される。
[0027] 基礎フレーム 200は、その上面に防振ユニット 400を介してウェハステージ 40を支 持する支持盤 210と、支持盤 210上に立設するとともに防振ユニット 300を介して本 体フレーム 100を支持する複数の支柱 220とから構成される。支持盤 210と支柱 220 とは、締結手段等で連結される構造であっても、一体に形成される構造であってもよ い。
そして、基礎フレーム 200は、クリーンルームの床面 F上に足部 215を介して略水 平に設置される。
防振ユニット (防振装置，駆動装置) 300は、第 1支持盤 110の各コーナーに配置さ れ、図 1に示すように、内圧が調整可能なエアマウント 310とボイスコイルモータ 320 とが基礎フレーム 200の支柱 220上に配置されたアクティブ防振台である。なお、図 1においては、 X方向に配置された防振ユニット 300のみを図示しており、 Y方向に配 置された防振ユニットは図示を省略している。
防振ユニット (第 2防振装置，昇降装置) 400は、防振ユニット 400は、ウェハ定盤 4 4の各コーナーに配置され、図 1に示すように、内圧が調整可能なエアマウント 410と ボイスコイルモータ 420とが支持盤 210上に並列に配置されたアクティブ防振台であ る。なお、図 1においては、 X方向に配置された防振ユニット 400のみを図示しており 、 Y方向に配置された防振ユニットは図示を省略して 、る。
また、防振ユニット 300, 400が支持する対象である本体フレーム 100及びウェハ 定盤 40〖こは、それぞ; ^立置加速度センサ 330, 430が設置される。これらの位置カロ 速度センサ 330, 430は、本体フレーム 100及びウェハ定盤 40の位置及び加速度を 検出するものであり、それぞれの検出結果は制御装置 70に出力される。
そして、防振ユニット 300は、本体フレーム 100上に設置した位置加速度センサ 33 0の検出結果に基づ!/、て駆動され、基礎フレーム 200を介して本体フレーム 100 (ひ いては投影光学系 30)に伝わる振動が制震される。同様に、防振ユニット 400は、ゥ ェハ定盤 44上に設置した位置加速度センサ 430の検出結果に基づいて駆動され、 基礎フレーム 200を介してウェハステージ 40 (ひ!/ヽてはウェハ W)に伝わる振動が制 震される。
また、これら防振ユニット 300, 400は、制御装置 70からの指令に基づいて、エアマ ゥント 310, 410を駆動して、支持対象である本体フレーム 100或いはウェハステー ジ 40の支持位置を上下させることができる。すなわち、防振ユニット 300は本体フレ ーム 100を、防振ユニット 400はウェハステージ 40を、それぞれ Z方向に上昇或いは 降下させることができる。 続いて、以上のような構成を備えた露光装置 EX、特に検出系 80を用いた衝突回 避方法について説明する。
まず、各種の露光条件が設定された後に、制御装置 70の管理の下で、レチクル顕 微鏡及びオファクシス ·ァライメントセンサ等（ともに不図示）を用 ヽたレチクルァラィメ ント、ァライメントセンサのベースライン計測等の所定の準備作業が行われる。その後 、制御装置 70の管理の下、ァライメントセンサを用いたウェハ Wのファインァライメント (ェンハンスト ·グローバル ·ァライメント（EGA)等）が終了し、ウェハ W上の複数のシ ヨット領域の配列座標が求められる。
ウェハ Wの露光のための準備作業が終了すると、液体供給装置 91から液体 (純水 等)を供給し、投影光学系 30の投影領域を含むウェハ W上の一部に液浸領域を形 成する。具体的には、投影光学系 30の先端部の光学素子 32とウェハ Wの表面との 間に液体を満たす。
そして、制御装置 70がァライメント結果に基づ 、てウェハ W側の X軸レーザ干渉計 61及び Y軸レーザ干渉計の計測値をモニタしつつ、ウェハ Wのファーストショット（第 1番目のショット領域)の露光のための加速開始位置（走査開始位置）にウェハ駆動 系（リニアモータ 50等）に指令して XYステージ 43を移動させる。
次いで、制御装置 70がレチクル駆動系及びウェハ駆動系に指令して、レチクルス テージ 20及びウェハステージ 40 (XYステージ 43)との Y軸方向の走査を開始し、レ チクルステージ 20,ウェハステージ 40がそれぞれの目標走査速度に達すると、露光 光 ELによってレチクル Rのパターン領域が照射され、走査露光が開始される。
そして、レチクル Rのパターン領域の異なる領域が露光光 ELで逐次照明され、パタ ーン領域全面に対する照明が完了することにより、ウェハ W上のファーストショット領 域に対する走査露光が終了する。これにより、レチクル Rの回路パターン PAが投影 光学系 30を介してウェハ W上のファーストショット領域のレジスト層に縮小転写される 。このファーストショット領域に対する走査露光が終了すると、制御装置 70により、 XY ステージ 43が X, Y軸方向にステップ移動し、セカンドショット領域の露光のための加 速開始位置に移動する。すなわち、ショット間ステッピング動作が行われる。そして、 セカンドショット領域に対して上述した走査露光を行う。 このようにして、ウェハ Wのショット領域の走査露光と次ショット領域の露光のための ステッピング動作とが繰り返し行われ、ウェハ W上の全ての露光対象ショット領域にレ チクル尺の回路パターン PAが順次転写される。
[0030] このような露光処理が行われる際には、投影光学系 30とウェハステージ 40上のゥ エノ、 Wとは約 lmm程度の隙間を空けて離間される。ところが、投影光学系 30の直下 を移動するウェハ Wは、様々な理由により、投影光学系 30の光軸方向（Z方向）に対 して、微少に傾斜している場合がある。このため、傾斜したウェハ Wが投影光学系 30 の直下を移動すると、ウェハ Wと投影光学系 30の下端の光学素子 32とが干渉 (衝突 )してしまう可能性がある。
そこで、上述した検出系 80により、ウェハ Wの Z方向の位置を検出し、その値が所 定の閾値を越えた場合には、 XYステージ 43の移動を強制的に停止させる。
[0031] 具体的には、以下のように動作させる。
まず、図 4における位置 A1の Z方向の位置を閾値 Z として、制御装置 70に記憶さ
A1
せる。なお、位置 A1は、投影光学系 30の下端の光学素子 32と Z方向の位置が略同 一の位置とする。
そして、上述した露光作業等を行う間、検出系 80はウェハ Wの Z方向の位置を検 出し、制御装置 70は各位置検出センサ 81からの検出結果と閾値 Z との比較を常
A1
時行う。
そして、位置検出センサ 81からの検出結果が閾値 Z を越えた場合には、制御装
A1
置 70は、ウェハステージ 40の XYステージ 43を駆動するリニアモータ 50、 Xトリムモ ータ 54、 Xリニアモータ 55に指令して、ダイナミックブレーキを掛けるように制御する。 すなわち、 XYステージ 43に移動方向と逆向きの力を作用させて、 XYステージ 43を 強制的に停止させる。
これにより、 XYステージ 43は、投影光学系 30の光学素子 32に衝突する前に停止 する。すなわち、 XYステージ 43は、ダイナミックブレーキにより停止するまでに距離（ 停止距離) Sだけ進んでしまうが、光学素子 32と位置検出センサ 81との距離 Dが距 離 Sよりも大きいので、 XYステージ 43は光学素子 32の手前で確実に停止する。この ようにして、ウェハステージ 40と投影光学系 30との衝突を確実に回避することができ る。この場合において、位置検出センサ 81による検出からダイナミックブレーキが作 動するまでをソフトウェアにより制御しても構わないが、ハードウェア処理のみで制御 しても構わない。
なお、 XYステージ 43を駆動するリニアモータ 50、 Xトリムモータ 54、 Xリニアモータ 55にダイナミックブレーキを掛けて停止させるだけでなぐリニアモータ 50、 Xトリムモ ータ 54、 Xリニアモータ 55を移動方向とは異なる方向に駆動し、 XYステージ 43を反 転させたり、衝突しない方向（すなわち、投影光学系 30から遠ざ力る方向）に方向転 換させたりしてもよい。
[0032] また、 XYステージ 43を強制的に停止等させるだけでなぐウェハテーブル 42を降 下させてもよい。すなわち、ウェハ Wを投影光学系 30の光学素子 32から遠ざけるよう に、ウェハテーブル 42を降下させることにより、ウェハ W又はウェハテーブル 42と投 影光学系 30との衝突を回避する。特に、ウェハテーブル 42は VCMで構成された Z 駆動部 47により駆動されるので、高速にウェハ Wを光学素子 32から遠ざけることが 可能である。ただし、ウェハテーブル 42のストロークは小さいので、ウェハテーブル 4 2の駆動のみによりウェハ W又はウェハテーブル 42と投影光学系 30との衝突を回避 するのではなぐ上述した XYステージ 43の強制停止等の方法と組み合わせることが 望ましい。
[0033] また、防振ユニット 300を駆動して、投影光学系 30を持ち上げてもよい。すなわち、 防振ユニット 300のエアマウント 310による本体フレーム 100の支持位置を上昇させ ることにより、投影光学系 30をウェハ Wから遠ざけて、ウェハテーブル 42と投影光学 系 30との衝突を回避する。特に、防振ユニット 300のストロークはウェハテーブル 42 に比べて大きいので、ウェハステージ 40と投影光学系 30とを大きく離間させることが できる。ただし、重量物である投影光学系 30等を高速に持ち上げることは困難である ため、防振ユニット 300の駆動のみによりウェハステージ 40と投影光学系 30との衝 突を回避するのではなぐ上述した XYステージ 43の強制停止やウェハテーブル 42 の降下等の方法と組み合わせることが望まし 、。
[0034] また、防振ユニット 400を駆動して、ウェハステージ 40を下降させてもよい。すなわ ち、防振ユニット 400のエアマウント 410によるウェハステージ 40の支持位置を降下 させることにより、ウェハテーブル 42及びウェハ Wを投影光学系 30から遠ざけて、ゥ ェハテーブル 42と投影光学系 30との衝突を回避する。特に、防振ユニット 400のスト ロークはウェハテーブル 42の VCMによる Z方向ストロークに比べて大き!/、ので、ゥェ ノ、ステージ 40と投影光学系 30とを大きく離間させることができる。し力も、防振ュ-ッ ト 300により投影光学系 30を上昇させる場合に比べて、ウェハステージ 40を下降さ せる方が高速に行えるので有効である。
ただし、 XYステージ 43の高速移動に対応することが困難である場合があるので、 防振ユニット 400の駆動のみによりウェハステージ 40と投影光学系 30との衝突を回 避するのではなぐ上述した XYステージ 43の強制停止やウェハテーブル 42の降下 等の方法と組み合わせることが望まし 、。
[0035] 以上、説明したように、投影光学系 30の周囲にウェハ Wの Z方向の位置を検出す る検出系 80を配置し、その検出結果に基づいて、 XYステージ 43の強制停止、ゥェ ハテーブル 42の降下、防振ユニット 300, 400の駆動等すること〖こより、投影光学系 30とウェハステージ 40との衝突を確実に回避することができる。なお、上述したよう に、 XYステージ 43の強制停止、ウェハテーブル 42の降下、防振ユニット 300, 400 の駆動等の方法を組み合わせてもよ 、。
これにより、投影光学系 30とウェハステージ 40との距離を近接させることができ、ゥ エノ、 W上に微細なパターン P Aを露光することが可能となる。
[0036] なお、上述した実施の形態にぉ 、て示した動作手順、あるいは各構成部材の諸形 状や組み合わせ等は一例であって、本発明の主旨から逸脱しない範囲においてプ ロセス条件や設計要求等に基づき種々変更可能である。本発明は、例えば以下のよ うな変更をも含むものとする。
[0037] 本実施形態では、位置検出センサ 81を走査方向（X方向）と非走査方向（Y方向） の両側にそれぞれ配置した力 これに限らない。更に多くの位置検出センサ 81を配 置してもよい。例えば、 8つの位置検出センサ 81を投影光学系 30の外周上に均等配 置してちょい。
[0038] また、複数の位置検出センサ 81を投影光学系 30から同一距離の円周上に配置し たが、これに限らない。例えば、投影光学系 30からの距離が異なる複数の円周上に それぞれ複数の位置検出センサ 81を配置してもよい。これにより、例えば、投影光学 系 30からの最も離れた位置に配置した位置検出センサ 81の検出結果が閾値を越え た場合には、 XYステージ 43の移動速度を制限 (減速)し、投影光学系 30からの最も 近!、位置に配置した位置検出センサ 81の検出結果が閾値を越えた場合には、 XY ステージ 43を強制停止させてもよい。すなわち、段階的に XYステージ 43の移動を 制御して、衝突を回避してもよい。
[0039] また、衝突を回避するための閾値 (Z方向の距離)を複数設けてもよい。例えば、図 4に示すように、衝突の危険度が低い位置 A2に対応する閾値 Z を越えた場合には
A2
、ウェハテーブル 42の降下により衝突を回避する。また、衝突の危険度がより高い位 置 A1に対応する閾値 Z を越えた場合には、 XYステージ 43の強制停止、ウェハテ
A1
一ブル 42の降下及び防振ユニット 300, 400の駆動を組み合わせて、衝突を回避す るようにしてもよい。すなわち、段階的に回避手段を選択して、衝突を回避してもよい
[0040] また、本実施形態では、投影光学系 30の光学素子 32がウェハ Wに最も接近して いる例で説明したが、投影光学系 30以外の構成物、例えばウェハァライメント系ゃォ 一トフォーカス系がウェハ Wに最も接近している装置構成の場合にも、本発明を適用 することができる。この場合、位置センサ 81をウエノ、 Wに最も接近している部分を中 心に配置すればよい。
[0041] 上述したように、本実施形態においては露光光として ArFエキシマレーザ光を用い ているため、液浸露光用の液体として純水が供給される。純水は、半導体製造工場 等で容易かつ大量に入手できるとともに、ウエノ、 W上のフォレストや光学素子（レンズ )等に対する悪影響がない点で利点がある。また、純水は、環境に対する悪影響がな いと共に、不純物の含有量が極めて低いため、ウェハ Wの表面及び投影光学系 30 の先端面に設けられている光学素子の表面を浄ィ匕する作用も期待できる。
波長が 193nm程度の露光光に対する純水（水）の屈折率 nは、略 1. 44といわれて いる。本実施形態のように露光光の光源として ArFエキシマレーザ光（波長 193nm) を用いた場合、ウェハ W上では、 lZn、すなわち 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。
次に、本発明に係る露光装置の第 2の実施形態について、図を参照しながら説明 する。なお、先に説明し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、その説明を省略又は簡略化する。
図 5は、本発明の第 2の実施形態に係る露光装置 EX2の構成を示す図である。本 実施形態の露光装置 EX2は、異常検知部 71を備えている。異常検知部 71は、制御 装置 70を構成する個々の制御部に発生するエラーを検知し、露光装置 EX2に異常 が発生して 、な 、か検知する。
ここで異常とは、投影光学系 30、液体供給装置 91、液体回収装置 92等のウェハ Wの上部に配置された部材 (対向部材）と、ウェハテーブル 42、ウェハ W等の投影 光学系 30の下部に配置された部材 (物体)とが衝突するような、装置の損傷を招く可 能性がある動作をいう。具体的には、レーザ干渉計 61の計測値に飛び (ミスカウント 等）が発生したり、リニアモータ 50, 55の駆動指令値にノイズが混入したりすることに より、 XYステージ 43が暴走するような動作である。若しくは、防振ユニット 300を構成 するエアマウント 310の内圧の異常やボイスコイルモータ 320の駆動指令値にノイズ が混入したりすることにより、防振ユニット 300の制御が出来なくなり、本体フレーム 1 00の位置が不定となるような動作である。
このような異常が発生する場合には、制御装置 70が備える干渉計制御部やウェハ ステージ制御部、防振ユニット制御部等の個々の制御部に、それぞれ干渉計エラー や XYステージ 43の制御エラー、防振ユニット 300の位置決めエラー等が発生して ヽ るので、異常検出部 71は、これらのエラーを検知して異常の発生の有無を判断し、 露光装置 EX2の損傷を招くおそれのある異常が発生して 、る場合には、制御装置 7 0に対してその旨通知する。
また、制御装置 70には、露光装置 EX2の外部に設けられた地震検知装置 72が接 続されている。地震検知装置 72は、露光装置 EX2が設置されている床面 Fに設置さ れ、地震等による床面 Fの異常振動を検知すると、その異常の発生を制御装置 70に 通知する。なお、地震検知装置 72は、露光装置 EX2の損傷を招くおそれのある異常 振動を超える場合にのみ制御装置 70に異常振動の発生を通知し、振動の方向、振 幅、周波数等を解析することにより、露光装置 EXの損傷を招くおそれのない局所的 な振動 (例えば、地震検出装置 72近傍の荷物通行等による振動)であると判断した 場合には通知を行わない。
また、投影光学系 30の周囲に設けられた液体供給装置 91及び液体回収装置 92 は、駆動装置 93を介して第 1支持盤 110に支持されている。駆動装置 93は、露光装 置 EX2が正常に動作している場合には、液体供給装置 91及び液体回収装置 92を ウェハ W面力 所定の距離だけ離間した所定位置に配置している。そして、制御装 置 70からの指令に対応して液体供給装置 91及び液体回収装置 92を投影光学系 3 0の光軸方向（Z方向）に沿って上昇させる。
次に、本発明の第 2実施形態に係る露光装置 EX2の動作について説明する。上述 のとおり、露光装置 EX2が正常に動作している場合には、駆動装置 93は、液体供給 装置 91及び液体回収装置 92をウェハ W面から所定の距離だけ離間した所定位置 に配置している。
ここで、露光装置 EX2に異常が発生した場合、異常検知部 71は、制御装置 70で 発生しているエラーを検知し、検知したエラーが予め記憶しているエラーに該当する か照合し、該当する場合には、制御装置 70に異常を通知する。ここで、予め記憶し て 、るエラーは、露光装置 EX2の損傷を招くおそれのあるエラーである。
異常検知部 71からの通知を受けた制御装置 70は、該通知に対応して駆動装置 9 3を駆動し、液体供給装置 91及び液体回収装置 92を上昇させてウェハ Wから遠ざ ける。同時に、制御装置 70は、防振ユニット 300を制御して本体フレーム 100を上昇 させるとともに、防振ユニット 400を制御してウェハ定盤 44を下降させる。更に、制御 装置 70は、 Z駆動部 47を制御してウェハテーブル 42を下降させる。
また、地震検知装置 72が地震を検知した場合にも、地震が発生した旨の通知を受 けた制御装置 70は、上記と同様の制御を行う。
以上説明したように、異常発生の通知を受けた制御装置 70が上記制御を行うこと により、液体供給装置 91及び液体回収装置 92等とウェハ W等とが互いに遠ざかる ので、液体供給装置 91及び液体回収装置 92等とウェハ W等とが干渉して露光装置 EX2が損傷を受けることはなぐ異常発生後の露光装置 EX2の復帰、及び半導体デ バイスの生産の再開を速やかに行うことが出来る。
[0044] 本実施の形態においては、異常検知部 71を制御装置 70とは別に設ける例につい て説明したが、必ずしも専用の装置として別個に異常検知部 71を設ける必要はない 。異常検知部 71を別個に設けない場合には、制御装置 70を構成する個々の制御部 のうち、露光装置 EX2の各動作部を直接制御する下位の制御部を異常検知部とし、 下位の制御部を統括して制御する上位の制御部に異常の発生を通知するようにす ればよい。そして、通知を受けた上位制御部は、下位の各制御部に対して、上述のよ うな動作を行うよう制御指令を出せばよい。
また、本実施の形態においては、地震検知装置 72を露光装置 EX2が設置された 床面 Fに設置した例について説明した力 地震検知装置 72はこれ以外の場所に設 置しても構わない。例えば、露光装置 EX2が収容されている建物が建てられている 地面に設置してもよい。
[0045] また、上記の説明では、異常の発生の通知を受けた制御装置 70は、液体供給装 置 91及び液体回収装置 92の上昇、本体フレーム 100の上昇、ウェハ定盤 44の下 降、及びウェハテーブル 42の下降という 4つの動作を行う場合について説明したが、 必ずしもこれらを全て行う必要はなぐ少なくとも一つの動作を行うようにすればよい。 ただし、これらの動作は、異常発生時に行うものであるので、エラーの発生により予定 している動作を実行することができない場合がある。したがって、制御装置 70は、異 常の発生の通知を受けた場合にできるだけ多くの動作を行うようにしておくのが望ま しい。また、発生している異常に応じて最適な動作を選択して実行するようにしてもよ い。なお、制御装置 70が露光装置 EX2の損傷を回避するために上記以外に必要な 動作を行うように制御してもよ 、ことは言うまでもな 、。
[0046] 更に、地震の発生に伴う停電等の事態に備えて、ソフトウェアを介することなぐノ、 一ドウエアにより上記動作を行うようにしてもよい。例えば、防振ユニット 300のエアマ ゥント 310にノーマルオープン型の電磁弁を介して圧搾空気タンクを接続する。また 、防振ユニット 400のエアマウント 410にもノーマルオープン型の電磁弁を設置し、一 端を大気開放しておく。いずれかの電磁弁も通常状態においては通電されて閉状態 となっているが、停電が発生した場合には、各電磁弁は通電の停止という異常の通 知に対して弁を開放するという制御をソフトウェアを介さずに自動的に行う。これによ つて、エアマウント 310には空気が送られ、エアマウント 410からは空気が抜けるので 、本体フレーム 100及び本体フレーム 100に支持されている液体供給装置 91、液体 回収装置 92及び投影光学系 30は上昇し、ウェハテーブル 42及びウェハ Wは下降 して、露光装置 EX2が損傷を受けるのを防止することができる。
[0047] また、本実施の形態においては、駆動装置 93が液体供給装置 91及び液体回収装 置 92を駆動する例について説明した力 ウェハ Wと対向している他の部材を駆動す るようにしてもよい。例えば、オートフォーカス系やウェハァライメント系を駆動するよう にすることもできる。また、多少の接触では破損しないように、液体供給装置 91及び 液体回収装置 92等を衝撃から吸収するための弾性体 (ゴム、パネ等)を介して駆動 装置 93で支持してもよい。
[0048] また、液体としては、その他にも、露光光に対する透過性があって、できるだけ屈折 率が高ぐ投影光学系 30や、ウェハ Wの表面に塗布されているフォトレジストに対し て安定なものを用いることも可能である。
また、露光光として Fレーザ光を用いる場合には、液体として F2レーザ光を透過可
2
能な、例えばフッ素系オイルや過フッ素ポリエーテル（PFPE)等のフッ素系の液体を 用いればよい。
[0049] また、上述の実施形態においては、投影光学系 30とウェハ Wとの間を局所的に液 体で満たす露光装置を採用している力 特開平 6— 124873号公報に開示されてい るような露光対象のウェハを保持したステージを液槽中で移動させる液浸露光装置 や、特開平 10— 303114号公報に開示されているようなステージ上に所定深さの液 体槽を形成し、その中にウェハを保持する液浸露光装置にも、本発明を適用可能で ある。
[0050] また、本発明は、特開平 10— 163099号公報、特開平 10— 214783号公報、特表 2 000— 505958号公報等に開示されているように、ウェハ等の被処理基板を別々に 戴置して XY方向に独立に移動可能な 2つの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。
また、本発明は、独立に移動可能で機能の異なる 2つのステージを備えた露光ステ ージにも適用できる。具体的には、ウェハ wを保持して移動可能な露光用ステージと
、投影光学系の結像性能等を計測するための計測機能を有する計測用ステージと の 2つのステージを備えた露光装置に本発明を適用し、いずれかのステージに異常 が発生した場合に、上述したような回避動作を行うようにすることができる。
[0051] 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 一 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が大ききなる場合には、 従来から露光光として用いられて!/、るランダム偏光光では、偏光効果によって結像性 能が悪ィ匕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、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 (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 とウェハ表面に塗布されたレジストとの間が液体で満たされて ヽる場合、投影光学系 とレジストのと間が気体 (空気)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を超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 、位相シフトマスクゃ特開平 6— 188169号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 とより効果的である。
また、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 )だけでなぐ特開平 6— 53120号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せも効果的であ る。特に、レチクルのパターンが所定の一定方向に延びるラインパターンだけでなぐ 複数の異なる方向に延びるパターンが混在する場合には、同じく特開平 6— 53120 号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 、結像性能を得ることができる。
[0052] 本発明が適用される露光装置としては、液浸型露光装置には限らない。
また、マスクと基板とを静止した状態でマスクのパターンを露光し、基板を順次ステ ップ移動させるステップ ·アンド ·リピート型の露光装置を用 V、てもよ 、。
[0053] また、本発明が適用される露光装置として、投影光学系を用いることなくマスクと基 板とを密接させてマスクのパターンを露光するプロキシミティ露光装置を用いてもょ ヽ
[0054] また、露光装置の用途としては半導体デバイス製造用の露光装置に限定されること なぐ例えば、角型のガラスプレートに液晶表示素子パターンを露光する液晶用の露 光装置や、薄膜磁気ヘッドを製造するための露光装置にも広く適当できる。
[0055] また、本発明が適用される露光装置の光源は、 g線 (436nm)、 i線（365nm)、 KrF エキシマレーザ（248nm)、 ArFエキシマレーザ（193nm)、 Fレーザ（157nm)の
2
みならず、 X線や電子線などの荷電粒子線を用いることができる。例えば、電子線を 用いる場合には電子銃として、熱電子放射型のランタンへキサボライト (LaB6)、タン タル (Ta)を用いることができる。さらに、電子線を用いる場合、マスクを用いる構成と してもょ ヽし、マスクを用いずに直接基板上にパターンを形成する構成としてもょ 、。 さらに、投影光学系の倍率は縮小系のみならず等倍および拡大系のいずれでもよい
[0056] また、投影光学系としては、エキシマレーザなどの遠紫外線を用いる場合は硝材と して石英や蛍石などの遠紫外線を透過する材料を用い、 Fレ
2 ーザや X線を用いる場 合は反射屈折系または屈折系の光学系にし (このとき、レチクルも反射型タイプのも のを用いる）、また、電子線を用いる場合には光学系として電子レンズおよび偏向器 力 なる電子光学系を用いればよい。なお、電子線が通過する光路は真空状態にす ることはいうまでもない。
[0057] また、ウェハステージゃレチクルステージにリニアモータを用いる場合は、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いい。また、ステージは、ガイドに沿って移動するタイプでも いいし、ガイドを設けないガイドレスタイプでもよい。さらに、ステージの駆動装置とし て平面モータを用いる場合、磁石ユニット (永久磁石）と電機子ユニットの 、ずれか一 方をステージに接続し、磁石ユニットと電機子ユニットの他方をステージの移動面側（ ベース）に設ければよい。 [0058] ウェハステージの移動により発生する反力は、特開平 8— 166475号公報に記載さ 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。
また、ウェハステージの移動により発生する反力は、カウンタマスをウェハステージ の移動方向と逆方向に移動させることにより相殺させてもょ 、。
[0059] レチクルステージの移動により発生する反力は、特開平 8— 330224号公報に記載 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。
[0060] また、本発明が適用される露光装置は、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 、ては機械的精度を達成するための調整、各種電気系につ 、ては電気 的精度を達成するための調整が行われる。各種サブシステム力 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力 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。
[0061] また、半導体デバイスは、図 6に示すように、デバイスの機能 ·性能設計を行う工程 501、この設計ステップに基づいたマスク（レチクル）を製作する工程 502、シリコン材 料からウェハを製造する工程 503、前述した実施形態の露光装置によりレチクルの パターンをウェハに露光するウェハ処理工程 504、デバイス組み立て工程 505 (ダイ シング工程、ボンディング工程、ノッケージ工程を含む）、検査工程 506等を経て製 造される。

Claims

請求の範囲
[1] マスクに形成されたパターンを基板上に投影して転写する投影光学系と、
前記投影光学系の下方に配置され、前記基板を支持しつつ前記投影光学系の光 軸方向に略直交する方向に移動する基板ステージと、を有する露光装置にぉ 、て、 前記投影光学系の周囲に配置され、前記基板ステージ或!、は前記基板の前記光 軸方向に沿った位置を検出する検出部と、
前記検出部の検出結果に基づいて前記基板ステージの移動を停止或いは反転さ せる制御装置と、を備えることを特徴とする露光装置。
[2] 前記基板ステージを前記光軸方向に移動させる昇降装置を備え、
前記制御装置は、前記検出部の検出結果に基づいて前記昇降装置を動作させて 前記基板ステージを前記光軸方向に沿って前記投影光学系から遠ざけることを特徴 とする請求項 1に記載の露光装置。
[3] 前記検出部は、前記投影光学系から前記光軸方向に略直交する方向に前記基板 ステージの停止距離よりも離れた複数の位置に配置されることを特徴とする請求項 1 又は請求項 2に記載の露光装置。
[4] 前記投影光学系を前記光軸方向に沿って移動可能に防振支持する防振装置を備 え、
前記制御装置は、前記検出部の検出結果に基づいて前記防振装置を動作させて 前記投影光学系を前記光軸方向に上昇させることを特徴とする請求項 1に記載の露 光装置。
[5] 前記基板ステージを前記光軸方向に沿って移動可能に防振支持する第 2防振装 置を備え、
前記制御装置は、前記検出部の検出結果に基づいて前記第 2防振装置を動作さ せて前記基板ステージを前記光軸方向に降下させることを特徴とする請求項 1に記 載の露光装置。
[6] マスクに形成されたパターンを基板上に投影して転写する投影光学系と、
前記投影光学系の下方に配置され、前記基板を支持しつつ前記投影光学系の光 軸方向に略直交する方向に移動する基板ステージとを有する露光装置にぉ 、て、 前記投影光学系の周囲に配置され、前記基板ステージ或!、は前記基板の前記光 軸方向に沿った位置を検出する検出部と、
前記投影光学系を前記光軸方向に沿って移動可能に防振支持する防振装置と、 前記基板ステージを前記光軸方向に沿って移動可能に防振支持する第 2防振装 置と、
前記検出部の検出結果に基づいて、前記防振装置と前記第 2防振装置との少なく とも一方を制御して前記基板ステージ或いは前記基板と前記投影光学系とを前記光 軸方向に沿って遠ざける制御装置とを備えることを特徴とする露光装置。
[7] パターンを物体上に投影する投影光学系と前記投影光学系の像面側に配置され た物体との間に液体を満たし、該液体を介して前記パターンの露光を行う露光装置 において、
前記物体に対して前記投影光学系の光軸方向に離間して配置された対向部材と、 異常の発生を知らせる通知に対応して、前記物体と前記対向部材とを前記光軸方 向にそって遠ざける制御装置と、を備えることを特徴とする露光装置。
[8] 前記制御装置は、地震の発生を知らせる通知に対応して、前記物体と前記対向部 材とを前記光軸方向に沿って遠ざけることを特徴とする請求項 7に記載の露光装置。
[9] 前記物体は、前記光軸と直交する平面内を移動可能であり、
前記制御装置は、前記物体の異常動作を知らせる通知に対応して、前記物体と前 記対向部材とを前記光軸方向に沿って遠ざけることを特徴とする請求項 8に記載の 露光装置。
[10] 前記物体を前記光軸方向に移動させる昇降装置と、
前記対向部材を前記光軸方向に駆動する駆動装置とを有し、
前記制御装置は、前記昇降装置と前記駆動装置との少なくとも一方を制御して前 記物体と前記対向部材とを前記光軸方向に沿って遠ざけることを特徴とする請求項 8又は請求項 9に記載の露光装置。
[11] 前記対向部材を支持する第 1架台を備え、
前記駆動装置は、前記第 1架台を介して前記対向部材を前記光軸方向に移動可 能に支持する防振装置であることを特徴とする請求項 10に記載の露光装置。
[12] 前記物体を前記光軸方向に沿って移動可能に支持する第 2防振装置を更に有し、 前記制御装置は、前記昇降装置と前記防振装置と前記第 2防振装置とのうちの少 なくとも 1つを制御して前記物体と前記対向部材とを前記光軸方向に沿って遠ざける ことを特徴とする請求項 11に記載の露光装置。
[13] 前記駆動装置は、前記対向部材を前記投影光学系に対して前記光軸方向に駆動 することを特徴とする請求項 10に記載の露光装置。
[14] 前記物体は、前記パターンが露光される基板又は前記基板を保持して少なくとも 3 自由度で移動可能な基板ステージであることを特徴とする請求項 7に記載の露光装 置。
[15] 前記対向部材は、前記投影光学系と前記物体との間に前記液体を供給する液体 供給装置又は前記液体を回収する液体回収装置の少なくとも一方を含むことを特徴 とする請求項 7に記載の露光装置。
[16] リソグラフイエ程を含むデバイスの製造方法にぉ 、て、前記リソグラフイエ程にぉ ヽ て請求項 1から請求項 15のうちいずれか一項に記載の露光装置を用いることを特徴 とするデバイスの製造方法。
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