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1. WO2005041276 - EXPOSURE APPARATUS, EXPOSURE METHOD, AND DEVICE PRODUCING METHOD

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明 細書

露光装置、露光方法、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のうち、転写ェ 程で用、られる露光装置に関する技術である。

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。また、露光を行う際には、 解像度と同様に焦点深度 (DOF)も重要となる。解像度及び焦点深度 δはそれ ぞれ以下の式で表される。

R=k · λ /ΝΑ … (1)

δ = ±k 2 - λ /ΝΑ2 … (2)

ここで、 λは露光波長、 ΝΑは投影光学系の開口数、 k 1、 k 2はプロセス係数である。 式(1) , (2)より、解像度 Rを高めるために、露光波長えを短くして、開口数 NAを大き くすると、焦点深度 δが狭くなることが分かる。

[0003] 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 n倍に拡大するというものである。

本国際出願で指定した指定国 (又は選択した選択国)の国内法令で許される限りに おいて、下記パンフレットの開示を援用して本明細書の記載の一部とする。

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

[0004] ところで、投影光学系の下面と基板表面との間の液体は、投影光学系と基板とを相 対移動させると、液浸領域の液体が基板の移動に方向に引き摺られて移動し始める 。特に、スループットを向上させるために、高速に相対移動させると、液体が投影光 学系の下面力も剥がれてしまうという現象が発生する。このため、液浸領域に供給す る液体の流量を増加させて、投影光学系の下面力の液体の剥離を防止している。 し力しながら、液体の流量を増加させると、液体の移動に伴う振動や気泡が発生し て、回路パターンの形成に支障を来してしまうという問題がある。

[0005] 本発明は、上述した事情に鑑みてなされたもので、投影光学系の下面と基板表面 との間に配置される液体が、投影光学系と基板との相対移動に伴って投影光学系の 下面力剥離することを防止することができる露光装置、露光方法、及びデバイスの 製造方法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、露光方法、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の態様は、基板 (W)上の一部に液体 (L)を供給して液浸領域 (AR2)を形成し 、前記液体を介して前記基板上に所定のパターンを形成する露光装置 (EX)におい て、前記液浸領域の外周に、前記基坂上に液体の一部を保持可能な予備檀浸領域 (AR3)が形成されるようにした。

また、投影光学系 (PL)を有し、該影光学系と前記基板 (W)との間に位置する液体 (L)及び前記投影光学系を介して前記基板の露光を行うことで前記所定のパターン を形成し、前記液浸領域 (AR2)及び前記予備液浸領域 (AR3)の液体は、前記投 影光学系と前記基板とが相対移動した際に、相対移動の方向に応じて、それぞれの 領域 (AR2、 AR3)の液体の一部が他方の領域 (AR2、 AR3)に移動できるようにし た。

[0007] また、予備液浸領域 ( AR3)の液体 (L)が、液浸領域 ( AR2)の外周に所定の間隔 を空けて設けられた液体保持部(80, 90)により保持されるようにした。

また、液体保持部 (80, 90)が、投影光学系(PL)の下面 (PLa)に形成された略円 環形の溝部(70)の外周に設けられるようにした。

液体保持部(80, 90)としては、例えば、略円環形の壁部(80)で構成することがで きる。

また、液体保持部 (80, 90)を略円環形に配置された複数の突起部 (90)で構成す ることちでさる。

また、液体保持部(80, 90)が、弾性材料により形成されるようにした。

また、液体保持部(80, 90)が複数設けられるようにした。

また、液体保持部(80, 90)に親液性領域が形成されるようにした。

[0008] また、液体保持部(80, 90)の外周に液体を回収する液体回収部(24)が設けられ るよつにした。

また、溝部(70)の底面(70b)に液体 (L)を回収する液体回収部(23)が設けられ るよつにした。

[0009] 基板 (W)と投影光学系 (PL)との間を液体 (L)で満たし、投影光学系 (PL)と液体( L)とを介して基板 (W)上にパターン像を投影することによって基板 (W)を露光する 露光装置 (EX)において、投影光学系 (PL)の投影領域 (AR1)を含み、露光動作中 は常に液体 (L)で満たされる液浸領域 (AR2)と、液浸領域 (AR2)の外周に設けら れた予備液浸領域 (AR3)とを備え、予備液浸領域 (AR3)は、露光中、液体 (L)が 存在する第 1領域と液体 (L)が存在しない第 2領域が形成されるとともに、露光動作 に伴って予備液浸領域 (AR3)内における第 1領域と第 2領域の位置が変化するよう にした。

[0010] 本発明はまた、基板 (W)上の一部に液体 (L)を供給して液浸領域を形成し、前記 液体を介してパターン像を前記基板上に投影して該基板を露光する露光装置 (EX) であって、前記液浸領域は、前記パターン像が投影される領域を含む第 1領域 (AR 2)と、該第 1領域に隣接し、該第 1領域との間で前記液体が相互に移動可能な第 2 領域 (AR3)と、を含む露光装置も提供する。

本発明は更に、基板 (W)上の一部に液体 (L)を供給して液浸領域を形成し、前記 液体を介してパターン像を前記基板上に投影して該基板を露光する露光装置 (EX) であって、前記液浸領域を形成するための液体保持部材 (60)を備え、前記液浸 領域は、露光時に常に液体が保持される第 1領域 (AR2)と、露光時に前記液浸保 持部材との間で相対移動可能な第 2領域 (AR3)と、を含む露光装置を提供する。

[0011] 第 2の態様は、投影光学系(PL)の投影領域 (AR1)を含む基板 (W)上の一部に 液体 (L)を供給して液浸領域 ( AR2)を形成し、投影光学系 (PL)と基板 (W)との間 に位置する液体 (L)及び投影光学系(PL)を介してパターンの像を基板 (W)上に投 影して、基板 (W)を露光する露光方法にお!ヽて、液浸領域 (AR2)の外周に形成さ れた予備液浸領域 (AR3)に、基板 (W)上に供給された液体 (L)の一部を配置する 工程を有するようにした。

[0012] また、予備液浸領域 (AR3)に液体 (L)の一部を配置する工程が、基板 (W)の露 光に先立って行われるようにした。

また、液浸領域 (AR2)及び予備液浸領域 (AR3)に液体 (L)を供給及び回収する 工程を含み、液浸領域 (AR2)及び予備液浸領域 (AR3)に供給される液体量が回 収される液体量よりも多くなるようにした。

[0013] 第 3の態様は、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 1、て第 1の態様の露光装置 (EX)、或いは第 2の態様の露光方法を用いるよう にした。

発明の効果

[0014] 本発明によれば以下の効果を得ることができる。

第 1の態様は、基板上の一部に液体を供給して液浸領域を形成し、前記液体を介 して前記基板上に所定のパターンを形成する露光装置にぉ、て、前記液浸領域の

外周に、前記基板上に液体の一部を保持可能な予備液浸領域が形成されるようにし た。これにより、液浸領域の外周に更に液体を保持する予備液浸領域が形成される ので、例えば、液浸領域の液体の量が不足した場合には、予備液浸領域の液体が 液浸領域に供給されるので、液量不足による露光不良を回避することができる。 また、投影光学系を有し、該投影光学系と前記基板との間に位置する液体及び前 記投影光学系を介して前記基板の露光を行うことで前記所定のパターンを形成し、 前記液浸領域及び前記予備液浸領域の液体は、前記投影光学系と前記基板とが相 対移動した際に、相対移動の方向に応じて、それぞれの領域の液体の一部が他方 の領域に移動するようにしたので、投影光学系と基板との相対移動に伴い液浸領域 の液体が投影光学系の下面力移動し始めても、予備液浸領域の液体が投影光学 系の下面に供給されるので、特別な処理を行うことなぐ常に投影光学系の下面を液 体で満たすことができる。

また、予備液浸領域の液体が、液浸領域の外周に所定の間隔を空けて設けられた 液体保持部により保持されるようにしたので、簡易な機構により液浸領域の外周に確 実に予備液浸領域を形成することができるので、装置コストの上昇を抑えることができ る。

また、液体保持部が、投影光学系の下面に形成された略円環形の溝部の外周に 設けられるようにしたので、簡単な構造により、液体を保持する 2つの部位、すなわち 投影光学系の下面と液体保持部とを物理的に離間させることができ、容易に液浸領 域と予備液浸領域を形成することができる。

また、液体保持部が、略円環形の壁部で構成されるようにしたので、簡単な構造で 液浸領域の外周で液体を保持することができる。

また、液体保持部が、略円環形に配置された複数の突起部で構成されるようにした ので、簡単な構造で液浸領域の外周で液体を保持することができる。

また、液体保持部が、弾性材料により形成されるようにしたので、液体保持部と基板 等との干渉が発生した際の基板等の損傷を最小限に抑えることができる。

また、液体保持部が複数設けられようにしたので、より確実に液体を保持することが でき、予備液浸領域の外側への液体の漏れを防止して、露光装置の不具合を防止

することができる。

また、液体保持部に親液性領域が形成されるようにしたので、液体の分子と結合し やすくなり、液体との密着性が増して、液体保持力が増加する。これにより、予備液 浸領域の外側への液体の漏れを防止して、露光装置の不具合を防止することができ る。

[0016] また、液体保持部の外周に液体を回収する液体回収部が設けられるようにしたので 、予備液浸領域の外側に漏れ出した液体を回収することができ、露光装置の不具合 を防止することができる。

また、溝部の底面に液体を回収する液体回収部が設けられるようにしたので、液浸 領域及び予備液浸領域の液体をより回収しやすくなり、予備液浸領域の外側への液 体の漏れが防止でき、露光装置の不具合を防止することができる。

[0017] また、基板と投影光学系との間を液体で満たし、投影光学系と液体とを介して基板 上にパターン像を投影することによって基板を露光する露光装置において、投影光 学系の投影領域を含み、露光動作中は常に液体で満たされる液浸領域と、液浸領 域の外周に設けられた予備液浸領域とを備え、予備液浸領域は、露光中、液体が存 在する第 1領域と液体が存在しない第 2領域が形成されるとともに、露光動作に伴つ て予備液浸領域内における第 1領域と第 2領域の位置が変化するようにした。これに より、液浸領域の外周に形成された予備液浸領域の液体が基板の移動に伴ってそ の位置を変化させて、例えば、液浸領域の液体の量が不足した場合には、予備液浸 領域の液体が液浸領域に供給し、一方、液浸領域から漏れ出した液体を回収するこ とにより、液浸領域を常に液体で満たすことができる。

[0018] 第 2の態様は、投影光学系の投影領域を含む基板上の一部に液体を供給して液 浸領域を形成し、投影光学系と基板との間に位置する液体及び投影光学系を介して パターン像を基板上に投影して、基板を露光する露光方法において、液浸領域の外 周に形成された予備液浸領域に、基板上に供給された液体の一部を配置する工程 を有するようにした。これにより、液浸領域の液体の量が不足した際に、予備液浸領 域の液体が液浸領域に供給されるので、液量不足による露光不良を回避することが でき、歩留まりを向上させることができる。

[0019] また、予備液浸領域に液体の一部を配置する工程が、基板の露光に先立って行わ れるようにしたので、露光処理の当初から液量不足による露光不良を回避することが でき、歩留まりを向上させることができる。

また、液浸領域及び予備液浸領域に液体を供給及び回収する工程を含み、液浸 領域及び予備液浸領域に供給される液体量を回収される液体量よりも多くしたので、 液体の一部が液浸領域から溢れだすが、予備液浸領域により保持されるので、液体 の漏れによる露光装置の不具合が回避できる。したがって、液浸領域の液量を厳密 に一定に制御する必要がなくなり、流量制御が容易になる。

[0020] 第 3の態様は、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 程にぉ、て第 1の態様の露光装置、或いは第 2の態様の露光方法を用いるようにし た。これにより、露光不良の発生が抑制され、歩留まりを向上させることができる。した がって、デバイスの製造コストを抑えることができる。

図面の簡単な説明

[0021] [図 1]本発明に係る露光装置を示す概略構成図。

[図 2A]液浸領域近傍を示す拡大図であって、投影光学系 PLを含む側面断面図。

[図 2B]投影光学系 PLの下面側をウェハステージ WST側から見た図。

[図 3A]投影光学系の下面側をウェハステージ側力見た斜視図。

[図 3B]変形例において、液浸領域近傍を示す拡大図であって、投影光学系 PLを含 む側面断面図。

[図 4]露光開始時に液浸領域及び予備液浸領域に配置される液体の形状例を示す 図。

[図 5]液浸領域及び予備液浸領域の液体の移動の様子を示す図。

[図 6]溝部の変形例を示す図。

[図 7A]壁部の変形例を示す図。

[図 7B]壁部の別の変形例を示す図。

[図 8A]溝部の底面に液体を回収する液体回収機構を設けた例を示す図であって、 投影光学系 PLを含む側面断面図。

[図 8B]同例において、投影光学系 PLの下面側をウェハステージ WST側から見た図 [図 9A]予備液浸領域を形成する壁部等を複数設けた例を示す図であって、投影光 学系 PLを含む側面断面図。

[図 9B]同例において、投影光学系 PLの下面側をウェハステージ WST側から見た図

[図 10]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

[0022] 23 回収口(液体回収部)、 24 回収ノズル (液体回収部)、 70 溝部、 70b 底面、 80 壁部 (液体保持部)、 90 突起部 (液体保持部)、 EX 露光装置、 P L 投影光学系、 PLa 下面、 AR1 投影領域、 AR2 液浸領域、 AR3 予備 液浸領域、 L 液体、 R レチクル(マスク)、 AR パターン、 W ウェハ(基板)。 発明を実施するための最良の形態

[0023] 以下、本発明の露光装置、露光方法、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は本発明の露光装置の一実施形態を示す概略構成図である。図 1におヽて、 露光装置 EXは、デバイスパターンが形成されたレチクル (マスク) Rを支持するレチク ルステージ RSTと、感光性材料であるフォトレジストが塗布されたウェハ(基板) Wを 支持するウェハステージ WSTと、レチクルステージ RSTに支持されて!、るレチクル R を露光光 ELで照明する照明光学系 ILと、露光光 ELで照明されたレチクル Rのバタ ーン ARの像をウェハステージ WSTに支持されているウェハ Wに投影露光する投影 光学系 PLと、露光装置 EX全体の動作を統括制御する制御装置 CONTとを備える。 ここで、本実施形態では、露光装置 EXとしてレチクル Rとウェハ Wとを走査方向に おける互いに異なる向き (逆方向)に同期移動しつつレチクル Rに形成されたパター ン ARをウェハ Wに露光する走査型露光装置 (所謂スキャニングステツパ)を使用する 場合を例にして説明する。また、以下の説明において、投影光学系 PL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 X軸方向、 Z軸方向及び X軸方向に垂直な方向(非走査方 向)を Y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。

[0024] 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 Lを供給する液体供給機構 10と、ウェハ W上の液体 Lを回収する液体回 収機構 20とを備える。

そして、露光装置 EXは、少なくともレチクル Rのパターン ARの像をウェハ W上に転 写している間は、液体供給機構 10から供給した液体 Lにより投影光学系 PLの投影 領域 AR1を含むウェハ W上の一部に液浸領域 AR2及び予備液浸領域 AR3を形成 する。具体的には、露光装置 EXは、投影光学系 PLの先端 (下端)部の光学素子 2と ウエノ、 Wの表面との間に液体 Lを満たして液浸領域 AR2を形成する。また、投影光 学系 PLの先端部における光学素子 2の外周にも液体 Lを満たして予備液浸領域 AR 3を形成する。そして、投影光学系 PL及び液浸領域 AR2の液体 Lを介してレチクル Rのパターン ARの像をウェハ W上に投景し、ウェハ Wを露光する。

なお、液体供給機構 10から液浸領域 AR2及び予備液浸領域 AR3に液体 Lを供 給するとともに、液体回収機構 20により液浸領域 AR2及び予備液浸領域 AR3の液 体 Lを回収することにより、液浸領域 AR2及び予備液浸領域 AR3の液体 Lは常に循 環されて、液体 Lの汚染防止や温度管理等が厳密に行われる。

また、本実施形態において、液体 Lには純水が用いられる。純水は、例えば、水銀 ランプ力射出される紫外域の輝線 (g線、 h線、 i線)、 KrFエキシマレーザ光 (波長 2 48nm)等の遠紫外光(DUV光)、 ArFエキシマレーザ光(波長 193nm)等の真空紫 外光 (VUV光)を透過可能である。

[0025] 照明光学系 ILはレチクルステージ RSTに支持されて!、るレチクル Rを露光光 ELで 照明するものであり、露光用光源、露光用光源から射出された光束の照度を均一化 するオプティカルインテグレータ、オプティカルインテグレータからの露光光 ELを集 光するコンデンサレンズ、リレーレンズ系、露光光 ELによるレチクル R上の照明領域 をスリット状に設定する可変視野絞り等 (いずれ不図示)を有している。そして、レチク ル R上の所定の照明領域は照明光学系 ILにより均一な照度分布の露光光 ELで照 明される。

照明光学系 IL力射出される露光光 ELとしては、例えば水銀ランプ力射出され 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 2レーザ光(波長 1

57nm)等の真空紫外光 (VUV光)などが用いられる。本実施形態にぉヽては ArF エキシマレーザ光が用いられる。

[0026] レチクルステージ RSTはレチクル Rを支持するものであって、投影光学系 PLの光 軸 AXに垂直な平面内、すなわち XY平面内で 2次元移動可能及び θ Z方向に微小 回転可能である。レチクルステージ RSTは、制御装置 CONTにより制御されたリニア モータ等のレチクルステージ駆動部 RSTDにより駆動される。

レチクルステージ RST上には移動鏡 50が設けられ。また、移動鏡 50に対向する位 置にはレーザ干渉計 51が設けられる。そして、レチクルステージ RST上のレチクル R の 2次元方向の位置及び回転角は、レーザ干渉計 51によりリアルタイムで計測され、 計測結果は制御装置 CONTに出力される。

そして、制御装置 CONTはレーザ干渉計 51の計測結果に基づヽてレチクルステ ージ駆動部 RSTDを駆動することでレチクルステージ RSTに支持されているレチク ル Rの位置決めを行う。

[0027] 投影光学系 PLはレチクル Rのパターン ARを所定の投影倍率 βでウェハ Wに投影 露光するものであって、ウェハ W側の先端部に設けられた光学素子 2を含む複数の 光学素子で構成されており、これら光学素子は鏡筒 ΡΚで支持される。本実施形態に おいて、投影光学系 PLは、投影倍率 j8が例えば 1Z4あるいは 1Z5の縮小系であ る。なお、投影光学系 PLは等倍系及び拡大系のいずれでもよい。また、投影光学系 PLの先端部の光学素子 2は鏡筒 PKに対して着脱 (交換)可能に設けられており、光 学素子 2には液浸領域 AR2の液体 Lが接触する。

光学素子 2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 2の 液体接触面 2aのほぼ全面に液体 Lを密着させることができる。すなわち、光学素子 2 の液体接触面 2aとの親和性が高、液体 (水) Lを供給するようにして、るので、光学 素子 2の液体接触面 2aと液体 Lとの密着性が高ぐ光学素子 2とウェハ Wとの間の光 路を液体 Lで確実に満たすことができる。なお、光学素子 2は水との親和性が高い石 英であってもよ!/ヽ。また光学素子 2の液体接触面 2aに親水化 (親液化)処理を施して 、液体 Lとの親和性をより高めるようにしてもよい。

また、光学素子 2を取り囲んで保持する鏡筒 PKの下面 (以下、液体接触面 PKaと いう)は、親液性の高い材料、例えば、アルマイト処理を施したアルミニウム等で形成 され、液体 Lとの親和性が高められる。これにより、光学素子 2及び鏡筒 PKの液体接 触面 2a, PKaとカゝらなる投影光学系 PLの下面 PLaとウェハ Wとの間を液体 Lで確実 に満たすことができる。

[0028] また、投影光学系 PLの下端部には、鏡筒 PKを取り囲むように円環形の予備液浸 領域形成部材 60 (図 1では図示略)が固着される。そして、予備液浸領域形成部材 6 0の下面の一部とウェハ Wとの間に液体 Lが供給されて予備液浸領域 AR3が形成さ れる。鏡筒 PKと同様に、予備液浸領域形成部材 60は、親液性の高い材料で形成さ れ、液体 Lとの親和性が高められる。これにより、予備液浸領域形成部材 60とウェハ Wとの間に満たされる液体 Lで確実に保持し、予備液浸領域形成部材 60の外側へ の液漏れを抑制する。

なお、予備液浸領域形成部材 60には、後述する液体供給機構 10の供給口 13と、 液体回収機構 20の回収口 23が形成され、供給口 13及び回収口 23を介して、液浸 領域 AR2及び予備液浸領域 AR3の液体 Lが供給及び回収される。

なお、予備液浸領域形成部材 60は、本実施形態に示すように、鏡筒 PKと異なる部 材により形成して、投影光学系 PLの下端部に固定してもよいし、或いは鏡筒 PKに一 体に形成してもよい。

[0029] ウェハステージ WSTはウェハ Wを支持するものであって、ウェハ Wをウェハホルダ を介して保持する Zステージ 52と、 Zステージ 52を支持する XYステージ 53と、 XYス テージ 53を支持するベース 54とを備えている。ウェハステージ WSTは、制御装置 C ONTにより制御されるリニアモータ等のウェハステージ駆動部 WSTDにより駆動さ れる。そして、 Zステージ 52を駆動することにより、 Zステージ 52に保持されているゥ ェハ Wの Z軸方向における位置(フォーカス位置)、及び 0 X、 0 Y方向における位 置が制御される。

また、 XYステージ 53を駆動することにより、ウェハ Wの XY方向における位置(投影 光学系 PLの像面と実質的に平行な方向の位置)が制御される。すなわち、 Zステー ジ 52は、ウェハ Wのフォーカス位置及び傾斜角を制御してウェハ Wの表面をオート フォーカス方式、及びオートレべリング方式で投影光学系 PLの像面に合わせ込み、 XYステージ 53はウェハ Wの X軸方向及び Y軸方向における位置決めを行う。なお、 Zステージと XYステージとを一体的に設けてもよい。

ウェハステージ WST(Zステージ 52)上には移動鏡 55が設けられ、また、移動鏡 5 5に対向する位置にはレーザ干渉計 56が設けられる。そして、ウェハステージ WST 上のウェハ Wの 2次元方向の位置、及び回転角はレーザ干渉計 56によりリアルタイ ムで計測され、計測結果は制御装置 CONTに出力される。

そして、制御装置 CONTはレーザ干渉計 56の計測結果に基づ、てウェハステー ジ駆動部 WSTDを駆動することでウェハステージ WSTに支持されているウェハ Wの 位置決めを行う。

[0030] また、ウェハステージ WST(Zステージ 52)上には、ウェハ Wを囲むように補助プレ ート 57力 S設けられている。補助プレート 57はウェハホルダに保持されたウェハ Wの 表面とほぼ同じ高さの平面を有している。なお、ウェハ Wのエッジと補助プレート 57と の間には 1一 2mm程度の隙間があるが、液体 Lの表面張力によりその隙間に液体 L が流れ込むことはほとんどなぐウェハ Wの周縁近傍を露光する場合にも、補助プレ ート 57により投影光学系 PLの下面 PLaに液体 Lを保持することができる。

[0031] 液体供給機構 10は、所定の液体 Lをウェハ W上に供給するものであって、液体 Lを 供給可能な液体製造部 11と、ウェハ Wの表面に近接して配置された複数の供給口 13と、液体製造部 11と各供給口 13を接続する供給管 12とを備える。なお、複数の 供給口 13は、上述した予備液浸領域形成部材 60に形成される。また、液体製造部 1 1は、純水 (液体 L)を製造する超純水装置、液体 Lを収容するタンク、及び加圧ボン プ等を備えており、供給管 12及び供給口 13を介してウェハ W上に液体 Lを供給する

なお、液体供給機構 10を構成する各部材のうち少なくとも液体 Lが流通する部材 は、例えばポリ四フッ化工チレン等の合成樹脂により形成される。これにより、液体し に不純物が含まれることを抑制できる。

そして、液体製造部 11の液体供給動作は制御装置 CONTにより制御され、制御 装置 CONTは液体製造部 11によるウェハ W上に対する単位時間あたりの液体供給 量の制御が可能である。

[0032] 液体回収機構 20はウェハ W上の液体 Lを回収するものであって、液体 Lを吸引可 能な液体吸引部 21と、ウェハ Wの表面に近接して配置された複数の回収口 23及び 回収ノズル 24と、液体吸引部 21と各回収口 23及び回収ノズル 24とを接続する回収 管 22とを備える。(図 1では省略されている力回収口 23も回収管 22に接続されて いる。)なお、複数の回収口 23は、上述した予備液浸領域形成部材 60に形成される 。また、液体吸引部 21は、例えば真空ポンプ等の吸引装置、及び回収した液体 Lを 収容するタンク等を備えており、ウェハ W上の液体 Lを回収口 23及び回収管 22を介 して吸引、回収する。

なお、液体供給機構 10と同様に、液体 Lに不純物が含まれることを抑制するために 、液体回収機構 20を構成する各部材のうち少なくとも液体 Lが流通する部材は、例 えばポリ四フッ化工チレン等の合成樹脂により形成される。

そして、液体吸引部 21の液体回収動作は制御装置 CONTにより制御され、制御 装置 CONTは液体吸引部 21による単位時間あたりの液体回収量を制御可能である

[0033] 図 2A及び 2Bは、液浸領域 AR2近傍を詳細に示す拡大図であり、図 2Aは投影光 学系 PLを含む側面断面図、図 2Bは投影光学系 PLの下面側をウェハステージ WS T側から見た図である。また、図 3Aは、投影光学系 PLの下面側をウェハステージ W ST側力 見た斜視図である。

図 2A及び 2B,図 3Aに示すように、投影光学系 PLの下端部には、液浸領域 AR2 を形成する光学素子 2と鏡筒 PKの一部が配置される。

また、投影光学系 PLの下端部の外周には、予備液浸領域 AR3を形成する予備液 浸領域形成部材 60が配置される。予備液浸領域形成部材 60の下面 60aの内周側 には、円環形の溝部 70と、溝部 70の外側に配置された円環形の壁部 80 (円環状の 凸部)が形成される。

溝部 70は、鏡筒 PKを取り囲み、投影光学系 PLの下面 PLaから Z方向に所定の間 隔だけ窪むように形成される。

壁部 (液体保持部) 80は、液浸領域 AR2を形成する投影光学系 PLの下面 PLaか ら半径方向に所定の間隔を空けて、且つ投影光学系 PLの下面 PLaを取り囲むよう に、溝部 70の底面 70bからウェハ Wに向けて立設される。なお、壁部 80の下面 80a とウェハ Wとの距離力投影光学系 PLの下面 PLaとウェハ Wとの距離と略同一とな るように形成される。ただし、両者は距離は異なっていてもよい。例えば、壁部 80の 下面 80aとウェハ Wとの距離を、投景光学系 PLの下面 PLaとウェハ Wとの距離よりも 小さくなるようにしてもよいし、その逆の関係にしてもよい。なお、壁部 80の下面 80aと ウエノ、 Wとの距離は、できるだけ近い(狭い)方が好ましい。距離が近いほど液体しの 表面張力により液体 Lを確実に保持でき、外側への液漏れを防止できるからである。 しかしながら、壁部 80の下面 80aとウェハ Wとの距離が近いほど、ウェハ W等との干 渉の可能性があるので、本実施形態に示すように、壁部 80の下面 80aが投影光学 系 PLの下面 PLaと略同一の位置 (Z方向)となるように形成したり、或いは壁部 80を ゴム等の弾性材料で形成したりしてもょ、。

また、壁部 80の下面 80aの面積は、液体 Lの保持量などの条件に応じて設定され る。例えば、下面 80aの面積が大きい程、液体 Lとの接触面積が増えて保持できる液 体 Lの液量が増す。なお、下面 80aは、必ずしも平坦である必要はない。例えば、半 球形等であってもよ、。表面張力により液体 Lが保持できればょ、からである。

また、壁部 80と液浸領域 AR2との間隔、すなわち溝部 70の幅を調整することによ つても保持できる液体 Lの液量を増減させることができる。

例えば、保持する液体 Lの量にもよる力壁部 80の下面 80aとウェハ Wとの距離に 対して下面 80aの幅を 5倍以上に設定してもよい。また、壁部 80の下面 80aとウェハ Wとの距離に対して溝部 70の幅を 5倍以上に設定してもよい。この場合、壁部 80の 下面 80aとウェハ Wとの距離を 1一 2mmに設定したとすると、下面 80aの幅は 5— 10 mmまたはそれ以上に設定すればよぐ溝部 70の幅についても 5— 10mmまたはそ れ以上に設定すればよい。

溝部 70の底面 70bには、液体 Lをウェハ W上に供給する液体供給機構 10の一部 である供給口 13と、ウェハ W上の液体 Lを回収する液体回収機構 20の一部である

回収口 23とが形成される。

供給口 13は、図 2B及び図 3Aに示すように、溝部 70の底面 70bであって、ウェハ Wの走査方向の両側(+X方向、 X方向)に、投影光学系 PLの鏡筒 PKの外周に 沿った 2つのアーチ形のスリット孔として形成される。

また、回収口 23は、図 2B及び図 3Aに示すように、溝部 70の底面 70bであって供 給口(液体回収部) 13の外周に、略円環形のスリット孔として形成される。回収口 23 を略円環形に形成するのは、ウエノ、 W上の液体 Lを漏れなく回収するためである。な お、回収口 23が形成される溝部 70の底面 70bは、図 3Bに示すように、多孔体 25で 形成してもよい。多孔体 25を介して液体 Lを回収することにより、回収管 22に気体( 空気)を吸い込みづらくなり、気泡混入に伴う振動発生を防止できる力もである。 また、溝 70の底面 70bを全周にわたって多孔体 25としておき、この多孔体 25に接 続された回収口 23から液体 Lを回収するようにしてもよい。その際、例えば、回収口 2 3に接続された液体排出機構 20 (図 9A、図 9Bでは図示略、図 1参照)によって一定 の圧力で液体 Lを吸、込むようにしておくと、予備液浸領域 AR3内の液体 Lが増減し て多孔体 25と液体 Lとの接触面積が変化しても、多孔体 25と接触した部分では常に 液体 Lの回収が行われるので、液体 Lの所定領域外への流出を防止できる。そして、 液体 Lの回収は常に多孔体 25を介して行われるので回収管 22に気体が吸い込まれ 難くなり、気泡混入に伴う振動発生も防止できる。

更に、壁部 80の外周にも、液体 Lを回収する複数の回収ノズル (液体回収部) 24が 配置される。壁部 80の外周側に漏れ出した液体 Lを回収し、露光装置 EXの不具合 発生を防止するためである。回収ノズル 24の形状、配置、数量等は、液漏れの量等 に応じて適宜、変更可能である。

そして、供給口 13からウェハ W上に液体 Lを供給することにより、光学素子 2及び鏡 筒 PKの液体接触面 2a, PKaからなる投影光学系 PLの下面 PLaとウェハ Wとの間に 液体 Lが満たされて、液浸領域 AR2が形成される。なお、液浸領域 AR2は、図 2Bに 示すように、 Y軸方向 (非走査方向)を長手方向とする矩形状に設定された投影光学 系 PLの投影領域 AR1を含む。上述したように、光学素子 2及び鏡筒 PKの液体接触 面 2a, PKaは、液体 Lとの親和性が高い材料で形成されるので、液体 Lと密着して、 液体 Lを液体 Lの表面張力により保持する。

更に、供給口 13からウェハ W上に供給した液体 Lは、予備液浸領域形成部材 60 の下面 60aとウェハ Wとの間であって、壁部 80に取り囲まれた領域の一部にも流れ 込み、この領域が液体 Lで満たされて、予備液浸領域 AR3が形成される。なお、液 浸領域 AR2の外周領域は、全領域が常に液体で満たされるわけではなぐその一部 が液体 Lで満たされて、予備液浸領域 AR3が形成される(図 4参照)。

このように、液浸領域 AR2の外周に溝部 70と、更にその外側に所定の隙間を空け て壁部 80を設けたので、液浸領域 AR2の外周に更に液体 Lを保持する予備液浸領 域 AR3が形成される。

なお、液浸領域 AR2の液体 Lと予備液浸領域 AR3の液体 Lとは、密接しており、液 体 Lは液浸領域 AR2と予備液浸領域 AR3の間を行き来 (流通)可能である。なぜな らば、光学素子 2等と同様に、壁部 80及び溝部 70は、液体 Lとの親和性 (親液性)が 高!、材料で形成されるので、液浸領域 AR2の液体 Lと予備液浸領域 AR3の液体 Lと が離間することなぐ連続的に連通した状態となるからである。

また、予備液浸領域 AR3の周囲 (液浸領域 AR2に接しない側)は、ウェハステージ WSTや投影光学系 PLが設置される空間内の気体 (例えば、空気や窒素ガス等の不 活性ガス)と接した状態になる。

次に、上述した露光装置 EXを用いてレチクル Rのパターン ARの像をウェハ Wに露 光する方法にっ、て図を用いて説明する。

図 4は、露光開始時に液浸領域 AR2及び予備液浸領域 AR3に配置される液体 L の形状例を示す図である。図 5は、液浸領域 AR2及び予備液浸領域 AR3の液体 L の移動の様子を示す図である。

まず、レチクル Rがレチクルステージ RSTにロードされるとともに、ウェハ Wがウェハ ステージ WSTにロードされると、走査露光処理を行うに際し、制御装置 CONTは液 体供給機構 10を動作させて、ウェハ W上に対する液体供給動作を開始する。

液体供給機構 10を動作させると、液体製造部 11から供給された液体 Lは、供給管 12を流通した後、予備液浸領域形成部材 60の溝部 70の底面 70bにおける走査方 向の両側に形成した供給口 13から同時にウェハ W上に供給される。ウェハ W上に供 給された液体 Lは、鏡筒 PKの表面に沿って流れ、投影光学系 PLの下面 PLaの領域 を液体 Lで満たし、液浸領域 AR2を形成する。

更に、液浸領域 AR2を形成した後も、液体 Lを供給し続け、図 4に示すように、液浸 領域 AR2の外周領域の一部も液体 Lで満たし、予備液浸領域 AR3を形成する。 そして、液浸領域 AR2及び予備液浸領域 AR3を形成した後は、液体回収機構 20 も動作させて、液体 Lの供給量と回収量とが略同一或いは供給量が回収量をやや上 回る程度に設定して、その状態を維持する。

このようにして、露光開始時には、例えは、液浸領域 AR2の液体 Lの約 10— 20% 程度以上と同量の液体 Lが予備液浸領域 AR3に配置される。

次に、各種の露光条件が設定された後に、制御装置 CONT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 ライメント、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、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 一バル'ァライメント (EGA)等)が終了し、ウェハ W上の複数のショット領域の配列座 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、制御装置 CONTがァライメント結 果に基づ、てウェハ W側のレーザ干渉計 56の計測値をモニタしつつ、ウェハ Wのフ アーストシヨット(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、ウェハステージ駆動部 WSTDに指令してウェハステージ WSTを移動させる

次 、で、制御装置 CONTがレチクルステージ駆動部 RSTD及びウェハステージ駆 動部 WSTDに指令して、レチクルステージ RST及びウェハステージ WSTとの X軸方 向の走査を開始し、レチクルステージ RST、ウェハステージ WST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 查露光が開始される。

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のパターン ARが投影光学

系 PL及び液体 L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 CONTにより 、ウェハステージ WST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ような走査露光を行う。

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 Rのパターン ARが順次転写される。

[0038] ウェハ Wの露光処理が完了したら、液体供給機構 10の動作を停止し、かつ液体回 収機構 20により液体しの回収量を増やし、液浸領域 AR2及び予備液浸領域 AR3の 全ての液体 Lを回収する。

そして、液体 Lの回収後に、ウェハ Wの交換が行われ、新たなウェハ Wの露光処理 が再開される。

このような処理を繰り返すことにより、複数のウェハ Wの露光が行われる。

[0039] 上述したように、露光装置 EXは、走査露光時には、投影光学系 PLに対して、レチ クル Rがー X方向(又は +X方向)に速度 Vで移動するのに同期して、 XYステージ 53 を介してウェハ Wを +X方向(又は X方向)に速度 β ·Υ ( βは投影倍率)で移動さ せる。更に、走査露光の後は、次ショット領域の露光のためのステッピング動作が繰り 返し行われる。すなわち、所謂ステップ ·アンド'スキャン方式でウェハ Wを移動させな がら各ショット領域に対する走査露光処理を順次行う。

このように、投影光学系 PLに対して、ウェハ Wが XY方向に移動すると、投影光学 系 PLの下面 PLa、すなわち液浸領域 AR2に配置された液体 Lは、ウェハ Wの移動 に引きずられて、ウェハ Wの移動方向に移動し始める。特に、露光走査時には、ゥェ ハ Wが高速移動(例えば、 300mmZs程度)するので、液体 Lの移動量が大きくなる

従来の露光装置では、液体 Lがウェハ Wとともに移動すると、投影光学系 PLの下 面 PLaの一部(ウェハ Wの移動方向の反対側)において、液体 Lの剥離が発生し、こ れにより露光光 ELの波長が変化して、露光不良が発生するおそれがあった。

し力しながら、本実施形態の露光装置 EXにおいては、液浸領域 AR2の外周に更 に予備液浸領域 AR3を設けたため、図 5に示すように、ウェハ Wが移動すると、液浸 領域 AR2の液体 Lがウェハ Wの移動方向の予備液浸領域 AR3に流れ込む。それと 同時に、ウェハ Wの移動方向の反対側の予備液浸領域 AR3の液体 Lが液浸領域 A R2に流れ込む。

すなわち、予備液浸領域 AR3が液浸領域 AR2の予備タンクのように機能して、ゥ エノ、 Wの移動に伴って、液浸領域 AR2から溢れた液体 Lを回収し、一方では液浸領 域 AR2に向けて液体 Lを供給する。これにより、液浸領域 AR2の液体 Lの不足を補 い、常に液浸領域 AR2を液体 Lで満たすことができる。なお、予備液浸領域 AR3が 形成される領域、すなわち壁部 80に囲まれた領域は、全領域が完全に液体 Lで満た されて、な、ので、液浸領域 AR2から予備液浸領域 AR3に回収された液体 Lが壁 部 80の外側に漏れだすことなぐ壁部 80に囲まれた領域内に留まることができる。 そして、更に、ウェハ Wの移動方向が反転した場合等には、予備液浸領域 AR3に 回収された液体 Lが液浸領域 AR2に戻され、一方、液浸領域 AR2の液体 Lが予備 液浸領域 AR3に戻されるように移動する。また、ウェハ Wが非走査方向に往復移動 する場合や、走査方向の移動と非走査方向の移動を繰り返すような場合であっても、 同様に液体 Lは、液浸領域 AR2と予備液浸領域 AR3との間で行き来して、常に液浸 領域 AR2を液体 Lで満たすことができる。

このように、液浸領域 AR2の外周に更に予備液浸領域 AR3を設けることにより、ゥ ェハ Wの移動に伴う液浸領域 AR2の液体 Lの不足を容易かつ確実に回避して、液 浸領域 AR2を常に液体 Lで満たすことができる。また、ウェハ Wの移動方向が変化し ても、液浸領域 AR2と予備液浸領域 AR3に配置された液体 Lが互ヽに液浸領域 A R2と予備液浸領域 AR3との間を行き来して、常に投影光学系 PLの下面 PLaを液体 Lで満たし、露光光 ELの波長を一定に維持することができる。これにより、露光不良 の発生を防止できる。

したがって、従来の露光装置のように、ウェハ Wの移動方向や速度に応じて、複数 の供給口から供給する液体 Lの流量を供給口毎に個別に制御する等の特別な処理 を行う必要がなくなり、制御装置 CONTへの負担を少なくすることができ、露光装置 EXの設備コストを抑えることができる。

[0040] ところで、露光処理中に液浸領域 AR2及び予備液浸領域 AR3に配置される液体 Lの液量は、常に一定である必要はない。つまり、液体供給機構 10から供給される液 体 Lの供給量と液体回収機構 20により回収される液体 Lの回収量とが同一であって もよいし、供給量を回収量よりも多くしてもよい。例えば、露光開始時には、予備液浸 領域 AR3に液浸領域 AR2の液体 Lの約 10— 20%程度の液量と同量の液体 Lを配 置し、露光処理中には予備液浸領域 AR3に供給される液体 Lを徐々に増やし、そし て、ウェハ Wの露光処理が完了時には予備液浸領域 AR3が完全に液体 Lで満たさ れるようにしてもよい。

このように、液体 Lの供給量を回収量よりも多くすることができると、従来の露光装置 の場合のように、液浸領域 AR2からの液漏れ及び液体不足を防止するために供給 量と回収量とを厳密に略一定に制御する必要がなくなり、制御装置 CONTへの負担 が少、なくなる。

したがって、露光装置 EXにおいては、液体 Lの供給量が回収量を下回らないこと に注意しつつ、露光処理に伴う液体 Lの温度上昇が所定範囲内となるように最低限 の流量制御を行えばよぐ露光装置 EXの制御(運転)が容易化できる。

また、ウェハ Wに傷等があると、このウェハ W上に液体 Lが供給された際に、液体し 内に気泡が発生する場合がある。そして、ウェハ Wの移動に伴って、この気泡が液浸 領域 AR2に達すると、露光に影響を与える可能性がある。し力しながら、本実施形態 によると、気泡が予備液浸領域 AR3の外側に位置する場合では、ウエノ、 Wの移動に 伴ってウェハ Wに生じた気泡が液浸領域 AR2に向かってきても、その手前に位置す る予備液浸領域 AR3で気泡を補足することができる。そのため、気泡の液浸領域 A R2への侵入を阻止でき、露光への影響を回避することができる。

[0041] 以上説明したように、投影光学系 PLの下面 PLaを常に液体 Lで満たすことができる 。そして、液体 Lが純水であることから、半導体製造工場等で容易に大量に入手でき るとともに、ウェハ W上のフォトレジストや光学素子(レンズ)等に対する悪影響がない 利点がある。また、純水は環境に対する悪影響がないとともに、不純物の含有量が極 めて低いため、ウェハ Wの表面、及び投影光学系 PLの下面 PLaを洗浄する作用も 期待できる。

そして、波長が 193nm程度の露光光 ELに対する純水(水)の屈折率 nはほぼ 1. 4 7であるため、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 場合には、ウェハ W上では lZn、すなわち約 13 lnm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. 47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。

[0042] 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。

なお、図 6は溝部 70の変形例を示す図、図 7A及び 7Bは壁部 80の変形例を示す 図、図 8A及び 8Bは供給ノズル 14を壁部 80の外周に配置した例を示す図、図 9A及 び 9Bは予備液浸領域 AR3を形成する壁部 80等を複数設けた例を示す図である。

[0043] 予備液浸領域 AR3に配置される液体 Lの量 (保持量)は、ウェハ Wの移動速度によ つて調整することが望ましい。ウェハ Wの移動速度が高速である程、液浸領域 AR2と 予備液浸領域 AR3との間を移動する液体 Lの液量が多くなるため、多量の液体 Lを 予備液浸領域 AR3で保持すべきだカゝらである。

例えば、非走査方向のウェハ Wの移動速度が走査方向の移動速度に比べて高速 の場合には、図 6に示すように、走査方向の溝部 70の幅を非走査方向の幅よりも大 さくしてちょい。

[0044] また、本実施形態では、壁部 80が円環形に閉じた形状の場合にっ、て説明したが 、これに限らない。図 7Aに示すように、壁部 80に隙間が形成されていてもよい。液体 Lの表面張力により液体 Lが保持される程度の隙間であれば液漏れの問題がな、か らである。このように、壁部 80に隙間を形成した場合には、その隙間に回収ノズル 24 を配置してもよい。

また、略円環形の壁部 80に替えて、図 7Bに示すように、略円環形に配置された複 数の突起部 (液体保持部) 90を形成してもよい。各突起部 90の間隔が十分に狭けれ ば、液体 Lの表面張力により液体 Lを保持することができるからである。

[0045] また、本実施形態では、溝部 70の底面 70bに液体供給機構 10の供給口 13及び 液体回収機構 20の回収口 23を設ける場合について説明した力図 8A及び 8Bに示 すように、供給ノズル 14及び回収ノズル 24を壁部 80の外周に配置してもよ!/、。

また、図示しないが、供給口 13及び回収口 23を壁部 80の下面 80aに設けてもよい

[0046] また、予備液浸領域 AR3を形成する溝部 70及び壁部 80を複数設けてもょヽ。図 9 A及び 9Bに示すように、壁部 80の外周に更に液体 Lを保持する壁部 80等を複数設 けることにより、予備液浸領域 AR3の液体 Lを保持する保持力が増加して、予備液浸 領域 AR3の外側への液漏れを防止することができるからである。

この場合、隣り合う溝部 70同士の間にある壁部 80の下面 80aの幅を広く(面積を大 きく)すると、液浸領域 AR2での液体 Lの保持に有用である。

その際、複数の壁部 80における各下面 80aの幅は全て等しくする必要はなぐ例え ば、内側の壁の下面の幅を広くしてもよいし、その逆の関係にしてもよい。

さらに、各壁部 80は、その壁面がウェハ Wの表面と垂直になるように形成される必 要はなぐウエノ、 Wの表面と交差するような傾きをもった面であってもよい。

なお、図 9A及び 9Bに示すように、液体 Lを供給する供給口 13を最も内側の溝部 7 0の底面 70bに設け、一方、液体 Lを回収する回収口 23を 2つめの溝部 70の底面 70 bに設けるようにしてもよい。このように、供給口 13及び回収口 23の配置、数等は、適 宜、変更可能である。

[0047] 上述した実施形態では、投影光学系 PLの先端に光学素子 2としてレンズが取り付 けられており、このレンズにより投影光学系 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が、光学素子 2としてはレンズより安価な平行 平面板とすることも可能である。

光学素子 2を平行平面板とすることにより、露光装置 EXの運搬、組立、調整時等に おいて投影光学系 PLの透過率、ウェハ W上での露光光 ELの照度、及び照度分布 の均一性を低下させる物質 (例えばシリコン系有機物等)がその平行平面板に付着し ても、液体 Lを供給する直前にその平行平面板を交換するだけでよぐ液体 Lと接触 する光学素子をレンズとする場合に比べてその交換コストが低くなるという利点がある 。すなわち、露光光 ELの照射によりレジストから発生する飛散粒子、または液体 L中 の不純物の付着などに起因して液体 Lに接触する光学素子の表面が汚れるため、そ の光学素子を定期的に交換する必要があるが、この光学素子を安価な平行平面板と することにより、レンズに比べて交換部品のコストが低ぐ且つ交換に要する時間を短 くすることができ、メンテナンスコスト(ランニングコスト)の上昇やスループットの低下を 抑えることができる。

[0048] また、液体 Lの流れによって生じる投影光学系 PLの先端の光学素子 2とウェハ Wと の間の圧力が大きい場合には、その光学素子 2を交換可能とするのではなぐその圧 力によって光学素子 2が動かな、ように堅固に固定してもよ!/、。

[0049] また、上述した実施形態では、液体 Lとして水を用いた場合にっ、て説明したが、 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レーザである場合には

、 F 2レーザ光は水を透過しないので、液体 Lとしては F 2レーザ光を透過可能な例え ば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 L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 親液化処理することが望ま Uヽ。

また、液体 L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 屈折率が高ぐ投影光学系 PLやウェハ W表面に塗布されているフォトレジストに対し て安定なもの(例えばセダー油)を用いることも可能である。この場合も表面処理は用 V、る液体 Lの極性に応じて行われる。

さらに、上述の実施形態では、投影光学系 PLと基板 Pとの開に局所的に液体を満 たす露光装置を採用しているが、露光対象の基板を保持したステージを液槽の中で 移動させる液浸露光装置や、ステージ上に所定深さの液体槽を形成しその中に基板 を保持する液浸露光装置にも本発明を適用可能である。露光対象の基板を保持し たステージを液槽の中で移動させる液浸露光装置の構造及び露光動作については

、例えば、特開平 6— 124873号公報に、ステージ上に所定深さの液体槽を形成して その中に基板を保持する液浸露光装置につ!、ては、例えば特開平 10— 303114号 公報や米国特許第 5,825,043号にそれぞれ開示されている。本国際出願で指定した 指定国 (又は選択した選択国)の国内法令で許される限りにおいて、上記公報または 米国特許における開示を援用して本明細書の記載の一部とする。

また、本発明は、特開平 11— 135400号に開示されているように、ウェハ等の被処 理基板を保持して移動可能な露光ステージと、各種の計測部材ゃセンサを備えた計 測ステージとを備えた露光装置にも適用することができる。本国際出願で指定した指 定国 (又は選択した選択国)の国内法令で許される限りにおいて、上記公報における 開示を援用して本明細書の記載の一部とする。

また、上述の液浸法を適用した露光装置は、投影光学系 PLの終端光学部材の射 出側の光路空間を液体 (純水)で満たしてウェハ W (基板 P)を露光する構成になって いる力国際公開第 2004Z019128号パンフレットに開示されているように、投影光 学系の終端光学部材の入射側の光路空間も液体 (純水)で満たすようにしてもょヽ。 本国際出願で指定した指定国 (又は選択した選択国)の国内法令で許される限りに おいて、上記パンフレットにおける開示を援用して本明細書の記載の一部とする。 なお、上述したように液浸法を用いた場合には、投影光学系の開口数 NA力一 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が大きくなる場合には、従来 力 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、マスク(レチタ ル)のライン 'アンド'スペースパターンのラインパターンの長手方向に合わせた直線 偏光照明を行い、マスク(レチクル)のパターンからは、 S偏光成分 (TE偏光成分)、 すなわちラインパターンの長手方向に沿った偏光方向成分の回折光が多く射出され るようにするとよい。投影光学系 PLと基板 P表面に塗布されたレジストとの開が液体で 満たされている場合、投影光学系 PLと基板 P表面に塗布されたレジストとの開が空気 (気体)で満たされている場合に比べて、コントラストの向上に寄与する S偏光成分( TE偏光成分)の回折光のレジスト表面での透過率が高くなるため、投影光学系の開 口数 NA力 S1.0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)などを適宜組み合わせるとより効 果的である。本国際出願で指定した指定国 (又は選択した選択国)の国内法令で許 される限りにおいて、上記公報における開示を援用して本明細書の記載の一部とす る。

また、例えば ArFエキシマレーザを露光光とし、 1/4程度の縮小倍率の投影光学系 PLを使って、微細なライン 'アンド'スペースパターン(例えば 25— 50nm程度の L/S)を 基板 P上に露光するような場合、マスク Mの構造 (例えばパターンの微細度やクロム の厚み)によっては、 Wave guide効果によりマスク Mが偏光板として作用し、コントラ ストを低下させる P偏光成分 (TM偏光成分)の回折光より S偏光成分 (TE偏光成分) の回折光が多くマスク力も射出されるようになる。この場合も、上述したような直線偏 光照明を用いるのが望ましいが、ランダム偏光光でマスク Mを照明しても、開口数 NA が 0.9— 1.3のように大き投影光学系を使って高!ヽ解像性能を得ることができる。 また、マスク M上の極微細なライン 'アンド'スペースパターンを基板 P上に露光する ような場合には、 Wire Grid効果により P偏光成分 (TM偏光成分)が S偏光成分 (TE偏 光成分)よりも大きくなる可能性もあるが、例えば ArFエキシマレーザを露光光とし、 1/4程度の縮小倍率の投影光学系を使って、 25 より大き、ライン 'アンド'スペース パターンを基板 P上に露光するような条件であれば、 S偏光成分 (TE偏光成分)の回 折光が P偏光成分 (TM偏光成分)の回折光よりも多くマスクから射出されるので、投 影光学系の開口数 NAが 0.9— 1 ,3のように大きい場合でも高い解像性能を得ることが できる。

さらに、マスク(レチクル)のラインパターンの長手方向に合わせた直線偏光照明(S 偏光照明)だけでなぐ光軸を中心とした円の接線 (周)方向に直線偏光する偏光照 明法と斜入射照明法との組み合わせも効果的である。特に、マスク(レチクル)のバタ ーンが所定の一方向に延びるラインパターンだけでなぐ複数の異なる方向に延びる ラインパターンが混在する場合には、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、場合でも高、結像性能を得ることができる。

[0051] また、ウェハ Wとしては、半導体デバイス製造用の半導体ウェハのみならず、デイス 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ェハ等が適用され る。

[0052] 露光装置 EXとしては、レチクルとウェハとを同期移動してレチクルのパターンを走 查露光するステップ ·アンド'スキャン方式の走査型露光装置 (スキャニングステツノ の他に、レチクルとウェハとを静止した状態でレチクルのパターンを一括露光し、ゥェ ハ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 (ステツパ )にも適用することができる。また、本発明はウェハ上で少なくとも 2つのパターンを部 分的に重ねて転写するステップ 'アンド'ステイッチ方式の露光装置にも適用できる。

[0053] また、本発明は、特開平 10— 163099号公報及びこれに対応する米国特許

6,341,007号、特開平 10— 214783号公報及びこれに対応する米国特許 6,341,007 号、特表 2000— 505958号公報及びこれに対応する米国特許 5,696,441号などに開 示されているツインステージ型の露光装置にも適用できる。なお、本国際出願で指定 した指定国 (又は選択した選択国)の国内法令で許される限りにおいて、上記公報に おける開示を援用して本明細書の記載の一部とする。

[0054] 露光装置 EXの種類としては、ウェハに半導体素子パターンを露光する半導体素 子製造用の露光装置に限られず、液晶表示素子製造用又はディスプレイ製造用の 露光装置や、薄膜磁気ヘッド、撮像素子 (CCD)あるいはレチクル又はマスクなどを 製造するための露光装置などにも広く適用できる。

[0055] 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。

[0056] 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号公報及びこれ に対応する米国特許 5,528,118号に記載されているようなフレーム部材を用いて機械 的に床(大地)に逃がすようにして投影光学系 PLに伝わらないようにしてもよい。本国 際出願で指定した指定国 (又は選択した選択国)の国内法令で許される限りにおい て、上記米国特許における開示を援用して本明細書の記載の一部とする。

[0057] 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号公報及びこ れに対応する米国特許 5,874,820号に記載されているようなフレーム部材を用いて機 械的に床(大地)に逃がすようにして投影光学系 PLに伝わらないようにしてもよい。本 国際出願で指定した指定国 (又は選択した選択国)の国内法令で許される限りにお いて、上記米国特許における開示を援用して本明細書の記載の一部とする。

[0058] また、本発明が適用される露光装置は、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、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。

[0059] また、半導体デバイス等のマイクロデバイスは、図 10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(レチタ ル)を製作するステップ 202、デバイスの基材である基板を製造するステップ 203、前 述した実施形態の露光装置 EXによりマスクのパターンを基板に露光する露光処理ス テツプ 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、パッケ一 ジ工程を含む) 205、検査ステップ 206等を経て製造される。