JP2005072132A - 露光装置及びデバイス製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 投影光学系と基板との間の液体を介して基板を露光する場合においても、その基板の周縁付近のショット領域に精度良くパターン転写できる露光装置を提供する。
【解決手段】 露光装置は、投影光学系と基板Ｐとの間に液体の液浸領域を形成した状態で基板Ｐ上の複数のショット領域Ｓ１〜Ｓ３２を順次露光するものであって、基板Ｐの周囲に、基板Ｐ表面とほぼ同じ高さの平坦部４１Ａを有している。基板Ｐ上の周縁部に位置する第１ショット領域Ｓ２９と第２ショット領域Ｓ３０とを順次露光するときに、−Ｘ方向に基板Ｐを移動しながら第１ショット領域Ｓ２９を露光し、＋Ｘ方向に基板Ｐを移動しながら第２ショット領域Ｓ３０を露光する。
【選択図】 図４

Description

本発明は、投影光学系の像面側を局所的に液体で満たした状態で投影光学系を介して基板にパターンを露光する露光装置、及びこの露光装置を用いるデバイス製造方法に関するものである。

半導体デバイスや液晶表示デバイスは、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、所謂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ィ工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化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であるが、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Ｒ、及び焦点深度δはそれぞれ以下の式で表される。
Ｒ＝ｋ_１・λ／ＮＡ … （１）
δ＝±ｋ_２・λ／ＮＡ^２ … （２）
ここで、λは露光波長、ＮＡは投影光学系の開口数、ｋ_１、ｋ_２はプロセス係数である。（１）式、（２）式より、解像度Ｒを高めるために、露光波長λ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。

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、露光動作時のフォーカス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１／ｎ（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。
国際公開第９９／４９５０４号パンフレット

ところで、上記従来技術には以下に述べる問題が存在する。上記従来技術は、投影光学系の像面側の端面と基板（ウエハ）との間を局所的に液体で満たす構成であるため、図６の模式図に示すように、基板Ｐ上に設定された複数のショット領域ＳＨのうち、その基板Ｐの周縁付近のショット領域（エッジショット）ＳＨＥを露光しようとすると、投影光学系と基板Ｐとの間を液体で満たすことができない場合があり、そのエッジショットＳＨＥに投影されるパターンの像が劣化してしまうおそれがある。

本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであって、投影光学系と基板との間の液体を介して基板を液浸露光処理する場合においても、その基板の周縁付近のショット領域（エッジショット）に精度良くパターン転写できる露光装置、及びこの露光装置を用いるデバイス製造方法を提供することを目的とする。

上記の課題を解決するため、本発明は実施の形態に示す図１〜図５に対応付けした以下の構成を採用している。
本発明の露光装置（ＥＸ）は、投影光学系（ＰＬ）の投影領域（ＡＲ１）を含む基板（Ｐ）上の一部に液浸領域（ＡＲ２）を形成し、投影光学系（ＰＬ）と基板（Ｐ）との間の液体（５０）及び投影光学系（ＰＬ）を介してパターン像を所定の投影領域（ＡＲ１）に投影すると共に、投影領域（ＡＲ１）に対して基板（Ｐ）を走査方向（Ｘ）に移動することによって、基板（Ｐ）上の複数のショット領域（Ｓ１〜Ｓ３２）の各々を露光する走査型露光装置において、基板（Ｐ）の周囲に、基板（Ｐ）表面とほぼ同じ高さの平坦部（４１、４１Ａ）が形成され、基板（Ｐ）上の周縁部に位置する第１ショット領域（例えばＳ２９）と第２ショット領域（例えばＳ３０）とを順次露光するときに、走査方向（Ｘ）と平行な第１方向（−Ｘ）に基板（Ｐ）を移動しながら第１ショット領域（Ｓ２９）を露光し、第１方向（−Ｘ）と逆向きの第２方向（＋Ｘ）に基板（Ｐ）を移動しながら第２ショット領域（Ｓ３０）を露光することを特徴とする。また、本発明のデバイス製造方法は、上記記載の露光装置（ＥＸ）を用いることを特徴とする。

本発明によれば、基板の周縁付近のショット領域（エッジショット）を液浸法を用いて走査露光するときにも、少なくとも投影領域には安定して液浸領域を形成することができ、良好なパターンの像を基板上に形成することができる。また液浸法を用いて走査露光する場合にも、スループットを低下させることなく、基板上の複数のショット領域の露光が可能となる。したがって、不良ショット（チップ）の発生を抑えつつ、高スループットでデバイス製造が可能となる。

本発明によれば、投影光学系と基板との間に液体を満たした状態においても基板上にパターンを良好に転写でき、高い精度を有するデバイスを製造することができる。

以下、本発明の露光装置及びデバイス製造方法について図面を参照しながら説明する。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において、露光装置ＥＸは、マスクＭを支持するマスクステージＭＳＴと、基板Ｐを支持する基板ステージＰＳＴと、マスクステージＭＳＴに支持されているマスクＭを露光光ＥＬで照明する照明光学系ＩＬと、露光光ＥＬで照明されたマスクＭのパターンの像を基板ステージＰＳＴに支持されている基板Ｐ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とを備えている。

ここで、本実施形態では、露光装置ＥＸとしてマスクＭと基板Ｐとを走査方向における互いに異なる向き（逆方向）に同期移動しつつマスクＭに形成されたパターンを基板Ｐに露光する走査型露光装置（所謂スキャニングステッパ）を使用する場合を例にして説明する。以下の説明において、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マスクＭと基板Ｐとの同期移動方向（走査方向）をＸ軸方向、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。また、Ｘ軸、Ｙ軸、及びＺ軸まわりの回転（傾斜）方向をそれぞれ、θＸ、θＹ、及びθＺ方向とする。なお、ここでいう「基板」は半導体ウエハ上にレジストを塗布したものを含み、「マスク」は基板上に縮小投影されるデバイスパターンを形成されたレチクルを含む。

本実施形態の露光装置ＥＸは、露光波長を実質的に短くして解像度を向上するとともに焦点深度を実質的に広くするために液浸法を適用した液浸露光装置であって、基板Ｐ上に液体５０を供給する液体供給装置１と、基板Ｐ上の液体５０を回収する液体回収装置２とを備えている。露光装置ＥＸは、少なくともマスクＭのパターン像を基板Ｐ上に転写している間、液体供給装置１から供給した液体５０により投影光学系ＰＬの投影領域ＡＲ１を含む基板Ｐ上の一部に液浸領域ＡＲ２を形成する。具体的には、露光装置ＥＸは、投影光学系ＰＬの先端部の光学素子６０の先端面（最下面）７と基板Ｐの表面との間を液体５０で満たし、この投影光学系ＰＬと基板Ｐとの間の液体５０及び投影光学系ＰＬを介してマスクＭのパターン像を基板Ｐ上に投影することによって基板Ｐを露光する。

照明光学系ＩＬは、マスクステージＭＳＴに支持されているマスクＭ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によるマスクＭ上の照明領域をスリット状に設定する可変視野絞り等を有している。マスクＭ上の所定の照明領域は照明光学系ＩＬにより均一な照度分布の露光光ＥＬで照明される。照明光学系ＩＬから射出される露光光ＥＬとしては、例えば水銀ランプから射出される紫外域の輝線（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１５７ｎｍ）等の真空紫外光（ＶＵＶ光）などが用いられる。本実施形態では、ＡｒＦエキシマレーザ光を用いる。

マスクステージＭＳＴは、マスクＭ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θＺ方向に微小回転可能である。マスクステージＭＳＴはリニアモータ等のマスクステージ駆動装置ＭＳＴＤにより駆動される。マスクステージ駆動装置ＭＳＴＤは制御装置ＣＯＮＴにより制御される。マスクステージＭＳＴ上には移動鏡５６が設けられている。また、移動鏡５６に対向する位置にはレーザ干渉計５７が設けられている。マスクステージＭＳＴ上のマスクＭの２次元方向の位置、及び回転角はレーザ干渉計５７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。制御装置ＣＯＮＴはレーザ干渉計の計測結果に基づいてマスクステージ駆動装置ＭＳＴＤを駆動することでマスクステージＭＳＴに支持されているマスクＭの位置決めを行う。

投影光学系ＰＬは、マスクＭのパターンを所定の投影倍率βで基板Ｐに投影露光するものであって、複数の光学素子（レンズ）で構成されており、これら光学素子は金属部材からなる鏡筒ＰＫで支持されている。本実施形態において、投影光学系ＰＬは、投影倍率βが例えば１／４あるいは１／５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、本実施形態の投影光学系ＰＬの先端側（基板Ｐ側）には、液体５０と接する光学素子（レンズ素子）６０が鏡筒ＰＫより露出している。この光学素子６０は鏡筒基板ＰＫに対して着脱（交換）可能に設けられている。

基板ステージＰＳＴは、基板Ｐを支持するものであって、基板Ｐを基板ホルダを介して保持するＺステージ５１と、Ｚステージ５１を支持するＸＹステージ５２とを備えている。Ｚステージ５１及びＸＹステージ５２を含む基板ステージＰＳＴはステージベース５３に支持されている。基板ステージＰＳＴはリニアモータ等の基板ステージ駆動装置ＰＳＴＤにより駆動される。基板ステージ駆動装置ＰＳＴＤは制御装置ＣＯＮＴにより制御される。Ｚステージ５１を駆動することにより、Ｚステージ５１に保持されている基板ＰのＺ軸方向における位置（フォーカス位置）、及びθＸ、θＹ方向における位置が制御される。また、ＸＹステージ５２を駆動することにより、基板Ｐ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５１は、基板Ｐのフォーカス位置及び傾斜角を制御して基板Ｐの表面をオートフォーカス方式、及びオートレベ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５２は、基板Ｐ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よいことは言うまでもない。

基板ステージＰＳＴ（Ｚステージ５１）上には移動鏡５４が設けられている。また、移動鏡５４に対向する位置にはレーザ干渉計５５が設けられている。基板ステージＰＳＴ上の基板Ｐの２次元方向の位置、及び回転角はレーザ干渉計５５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。制御装置ＣＯＮＴはレーザ干渉計５５の計測結果に基づいて基板ステージ駆動装置ＰＳＴＤを駆動することで基板ステージＰＳＴに支持されている基板Ｐの位置決めを行う。

基板Ｐの周囲には、基板Ｐの表面とほぼ同じ高さの平坦面（平坦部）４１Ａを形成された補助プレート４１が設けられている。基板Ｐのエッジと補助プレート４１との間には１〜２ｍｍ程度の隙間があるが、液体５０の表面張力によりその隙間に液体５０が流れ込むことは殆どない。平坦面４１Ａを有する補助プレート４１により、基板Ｐの周縁部付近を露光する場合にも投影光学系ＰＬの下に液体５０を保持することができる。

露光装置ＥＸは、投影光学系ＰＬの先端面（光学素子６０の先端面）７と基板Ｐとの間、すなわち投影光学系ＰＬの像面側に所定の液体５０を供給する液体供給装置１と、その像面側の液体５０を回収する液体回収装置２とを備えている。液体供給装置１は、液体５０を収容するタンク、加圧ポンプ、及び供給する液体５０の温度を調整可能な温度調整装置等を備えている。液体供給装置１には供給管３の一端部が接続され、供給管３の他端部には供給ノズル４が接続されている。液体供給装置１は供給管３及び供給ノズル４を介して投影光学系ＰＬと基板Ｐとの間に液体５０を供給する。

液体回収装置２は、吸引ポンプ、及び回収した液体５０を収容するタンク等を備えている。液体回収装置２には回収管６の一端部が接続され、回収管６の他端部には回収ノズル５が接続されている。液体回収装置２は回収ノズル５及び回収管６を介して投影光学系ＰＬと基板Ｐとの間の液体５０を回収する。投影光学系ＰＬと基板Ｐとの間に液体５０を満たす際、制御装置ＣＯＮＴは液体供給装置１を駆動し、供給管３及び供給ノズル４を介して投影光学系ＰＬと基板Ｐとの間に単位時間当たり所定量の液体５０を供給するとともに、液体回収装置２を駆動し、回収ノズル５及び回収管６を介して単位時間当たり所定量の液体５０を回収する。これにより、投影光学系ＰＬの先端面７と基板Ｐとの間に液体５０が配置される。液体５０の温度は、例えば露光装置ＥＸが収容されるチャンバ内の温度と同程度に設定される。

本実施形態において、液体５０には純水が用いられる。純水は、ＡｒＦエキシマレーザ光のみならず、露光光ＥＬを例えば水銀ランプから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）とした場合、この露光光ＥＬを透過可能である。

図２は、露光装置ＥＸの投影光学系ＰＬの下部、液体供給装置１、及び液体回収装置２などを示す正面図である。図２において、投影光学系ＰＬの最下端の光学素子６０は、先端部６０Ａが走査方向に必要な部分だけを残してＹ軸方向（非走査方向）に細長い矩形状に形成されている。走査露光時には、先端部６０Ａの直下の矩形の投影領域ＡＲ１にマスクＭの一部のパターン像が投影され、投影光学系ＰＬに対して、マスクＭが−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５２を介して基板Ｐが＋Ｘ方向（又は−Ｘ方向）に速度β・Ｖ（βは投影倍率）で移動する。そして、１つのショット領域への露光終了後に、基板Ｐのステッピングによって次のショット領域が走査開始位置に移動し、以下、ステップ・アンド・スキャン方式で各ショット領域に対する露光処理が順次行われる。本実施形態では、基板Ｐの移動方向に沿って液体５０を流すように設定されている。

図３は、投影光学系ＰＬの投影領域ＡＲ１と、液体５０をＸ軸方向に供給する供給ノズル４（４Ａ〜４Ｃ）と、液体５０を回収する回収ノズル５（５Ａ、５Ｂ）との位置関係を示す図である。図３において、投影光学系ＰＬの投影領域ＡＲ１はＹ軸方向に細長い矩形状（スリット状）となっており、その投影領域ＡＲ１をＸ軸方向に挟むように、＋Ｘ側に３つの供給ノズル４Ａ〜４Ｃが配置され、−Ｘ側に２つの回収ノズル５Ａ、５Ｂが配置されている。そして、供給ノズル４Ａ〜４Ｃは供給管３を介して液体供給装置１に接続され、回収ノズル５Ａ、５Ｂは回収管４を介して液体回収装置２に接続されている。また、供給ノズル４Ａ〜４Ｃと回収ノズル５Ａ、５Ｂとをほぼ１８０°回転した配置に、供給ノズル８Ａ〜８Ｃと、回収ノズル９Ａ、９Ｂとが配置されている。供給ノズル４Ａ〜４Ｃと回収ノズル９Ａ、９ＢとはＹ軸方向に交互に配列され、供給ノズル８Ａ〜８Ｃと回収ノズル５Ａ、５ＢとはＹ軸方向に交互に配列され、供給ノズル８Ａ〜８Ｃは供給管１０を介して液体供給装置１に接続され、回収ノズル９Ａ、９Ｂは回収管１１を介して液体回収装置２に接続されている。

そして、矢印Ｘａで示す走査方向（−Ｘ方向）に基板Ｐを移動させて走査露光を行う場合には、供給管３、供給ノズル４Ａ〜４Ｃ、回収管４、及び回収ノズル５Ａ、５Ｂを用いて、液体供給装置１及び液体回収装置２により液体５０の供給及び回収が行われる。すなわち、基板Ｐが−Ｘ方向に移動する際には、供給管３及び供給ノズル４（４Ａ〜４Ｃ）を介して液体供給装置１から液体５０が投影光学系ＰＬと基板Ｐとの間に供給されるとともに、回収ノズル５（５Ａ、５Ｂ）、及び回収管６を介して液体５０が液体回収装置２に回収され、光学素子６０と基板Ｐとの間を満たすように−Ｘ方向に液体５０が流れる。一方、矢印Ｘｂで示す走査方向（＋Ｘ方向）に基板Ｐを移動させて走査露光を行う場合には、供給管１０、供給ノズル８Ａ〜８Ｃ、回収管１１、及び回収ノズル９Ａ、９Ｂを用いて、液体供給装置１及び液体回収装置２により液体５０の供給及び回収が行われる。すなわち、基板Ｐが＋Ｘ方向に移動する際には、供給管１０及び供給ノズル８（８Ａ〜８Ｃ）を介して液体供給装置１から液体５０が投影光学系ＰＬと基板Ｐとの間に供給されるとともに、回収ノズル９（９Ａ、９Ｂ）、及び回収管１１を介して液体５０が液体回収装置２に回収され、光学素子６０と基板Ｐとの間を満たすように＋Ｘ方向に液体５０が流れる。このように、制御装置ＣＯＮＴは、液体供給装置１及び液体回収装置２を用いて、基板Ｐの移動方向に沿って基板Ｐの移動方向と同一方向に液体５０を流す。この場合、例えば液体供給装置１から供給ノズル４を介して供給される液体５０は基板Ｐの−Ｘ方向への移動に伴って投影光学系ＰＬと基板Ｐとの間の空間に引き込まれるようにして流れるので、液体供給装置１の供給エネルギーが小さくても液体５０を投影光学系ＰＬと基板Ｐとの間に容易に供給できる。そして、走査方向に応じて液体５０を流す方向を切り替えることにより、＋Ｘ方向、又は−Ｘ方向のどちらの方向に基板Ｐを走査する場合にも、光学素子６０の先端面７と基板Ｐとの間を液体５０で満たすことができ、高い解像度及び広い焦点深度を得ることができる。

なお、上述したノズルの形状は特に限定されるものでなく、例えば先端部６０Ａの長辺について２対のノズルで液体５０の供給又は回収を行うようにしてもよい。なお、この場合には、＋Ｘ方向、又は−Ｘ方向のどちらの方向からも液体５０の供給及び回収を行うことができるため、供給ノズルと回収ノズルとを上下に並べて配置してもよい。また、不図示ではあるが、液体５０の供給及び回収を行うノズルは、投影光学系ＰＬの光学素子６０の周りに所定間隔で設けられており、基板Ｐが走査方向（＋Ｘ方向、−Ｘ方向）以外の方向に移動する場合にも、基板Ｐの移動方向と平行に、基板Ｐの移動方向と同じ方向に液体５０を流すことができる。

次に、上述した露光装置ＥＸによる露光シーケンスの一例について図４を参照しながら説明する。図４に示すように、基板Ｐ上にはＸ軸方向（走査方向）及びＹ軸方向にそれぞれ所定ピッチで複数のショット領域Ｓ１〜Ｓ３２が設定されている。制御装置ＣＯＮＴは、基板Ｐ上の第１のショット領域Ｓ１から露光を開始し、その後ショット領域Ｓ２、Ｓ３、…、Ｓ３２を順次露光する。このとき、スリット状の投影領域ＡＲ１の走査軌跡は、矢印Ｕ１、Ｕ２、Ｕ３、…、Ｕ３２の順になる。つまり、本実施形態の露光シーケンスでは、連続した２つのショット領域を順次走査露光するときに、基板Ｐ（マスクＭ）が同一方向に移動しないように、各ショット領域の露光順序が決められており、制御装置ＣＯＮＴは、基板Ｐを＋Ｘ方向（第１方向）と−Ｘ方向（第２方向）とに交互に移動しながら、基板Ｐ上の露光対象の複数のショット領域Ｓ１〜Ｓ３２を順次露光する。なお実際には、基板Ｐが投影領域ＡＲ１に対して移動しながら各ショット領域の露光が行われるので、図４に示した矢印とは逆に基板Ｐが移動されることになる。

図４に示す例の場合、基板Ｐの周縁部に形成されているショット領域Ｓ１、Ｓ４、Ｓ５、Ｓ１０、Ｓ２３、Ｓ２８、Ｓ２９、Ｓ３２は、その一部が基板Ｐの外側にはみ出しており、また、ショット領域Ｓ２、Ｓ３、Ｓ３０、Ｓ３１においては、そのショット領域のエッジと基板Ｐのエッジとの距離が短くなっているが、基板Ｐの周囲には、平坦部４１Ａを有する補助プレート４１が設けられているので、投影光学系ＰＬの直下に液体５０を保持した状態で露光を行うことができる。

特に、本実施形態の露光シーケンスでは、基板Ｐ上の周縁部に位置する連続した２つのショット領域を順次走査露光するときに、基板Ｐ（マスクＭ）が同一方向に移動しないように、各ショット領域の露光順序が決められている。例えば、基板Ｐの周縁付近に位置する互いにＹ軸方向に関して隣り合っているショット領域Ｓ２９とＳ３０とを順次連続して露光するときに、ショット領域Ｓ２９を露光するときの基板Ｐ（マスクＭ）の移動方向を、ショット領域Ｓ３０を露光するときの基板Ｐ（マスクＭ）の移動方向と逆になるように決められている。図４に示す例では、ショット領域Ｓ２９を露光するときは、−Ｘ方向（第１方向）に基板Ｐを移動しながら露光し、ショット領域Ｓ３０を露光するときは、＋Ｘ方向（第２方向）に基板Ｐを移動しながら露光する。

このように、基板Ｐの周囲に平坦部４１Ａを設けて、基板Ｐの周縁付近に位置するショット領域（エッジショット）を露光するときの基板Ｐの移動方向の制約をなくすことで、基板Ｐ（マスクＭ）の空戻し（露光に寄与しない基板Ｐ（マスクＭ）の移動）を無くし、スループットを低下させることなく、液浸法による走査露光を行うことができる。

上述したように、本実施形態における液体５０は純水により構成されている。純水は、半導体製造工場等で容易に大量に入手できるとともに、基板Ｐ上のフォトレジストや光学素子（レンズ）等に対する悪影響がない利点がある。また、純水は環境に対する悪影響がないとともに、不純物の含有量が極めて低いため、基板Ｐの表面、及び投影光学系ＰＬの先端面に設けられている光学素子の表面を洗浄する作用も期待できる。

そして、波長が１９３ｎｍ程度の露光光ＥＬに対する純水（水）の屈折率ｎはほぼ１．４４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、基板Ｐ上では１／ｎ、すなわち約１３４ｎｍに短波長化されて高い解像度が得られる。更に、焦点深度は空気中に比べて約ｎ倍、すなわち約１．４４倍に拡大されるため、空気中で使用する場合と同程度の焦点深度が確保できればよい場合には、投影光学系ＰＬの開口数をより増加させることができ、この点でも解像度が向上する。

本実施形態では、投影光学系ＰＬの先端にレンズ素子６０が取り付けられているが、投影光学系ＰＬの先端に取り付ける光学素子としては、投影光学系ＰＬの光学特性、例えば収差（球面収差、コマ収差等）の調整に用いる光学プレートであってもよい。あるいは露光光ＥＬを透過可能な平行平面板であってもよい。

また、液体５０の流れによって生じる投影光学系ＰＬの先端の光学素子と基板Ｐとの間の圧力が大きい場合には、その光学素子を交換可能とするのではなく、その圧力によって光学素子が動かないように堅固に固定してもよい。

なお、本実施形態の液体５０は水であるが、水以外の液体であってもよい、例えば、露光光ＥＬの光源がＦ_２レーザである場合、このＦ_２レーザ光は水を透過しないので、この場合、液体５０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や過フッ化ポリエーテル（ＰＦＰＥ）等のフッ素系の液体を用いればよい。また、液体５０としては、その他にも、露光光ＥＬに対する透過性があってできるだけ屈折率が高く、投影光学系ＰＬや基板Ｐ表面に塗布されているフォトレジストに対して安定なもの（例えばセダー油）を用いることも可能である。

なお、上記各実施形態の基板Ｐとしては、半導体デバイス製造用の半導体ウエハのみならず、ディスプレイデバイス用のガラス基板や、薄膜磁気ヘッド用のセラミックウエハ、あるいは露光装置で用いられるマスクまたはレチクルの原版（合成石英、シリコンウエハ）等が適用される。

また、上述の実施形態においては、投影光学系ＰＬと基板Ｐとの間を局所的に液体で満たす露光装置を採用しているが、特開平６−１２４８７３号公報に開示されているような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、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。

露光装置ＥＸとしては、マスクＭと基板Ｐとを同期移動してマスクＭのパターンを走査露光するステップ・アンド・スキャン方式の走査型露光装置（スキャニングステッパ）の他に、マスクＭと基板Ｐとを静止した状態でマスクＭのパターンを一括露光し、基板Ｐを順次ステップ移動させるステップ・アンド・リピート方式の投影露光装置（ステッパ）にも適用することができる。また、本発明は基板Ｐ上で少なくとも２つのパターンを部分的に重ねて転写するステップ・アンド・スティッチ方式の露光装置にも適用できる。

また、本発明は、特開平１０−１６３０９９号公報、特開平１０−２１４７８３号公報、特表２０００−５０５９５８号公報などに開示されているように、ウエハ等の被処理基板を別々に載置して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。

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

基板ステージＰＳＴやマスクステージＭＳＴにリニアモータ（USP5,623,853またはUSP5,528,118参照）を用いる場合は、エアベアリングを用いたエア浮上型およびローレンツ力またはリアクタンス力を用いた磁気浮上型のどちらを用いてもよい。また、各ステージＰＳＴ、ＭＳＴは、ガイドに沿って移動するタイプでもよく、ガイドを設けないガイドレスタイプであってもよい。

各ステージＰＳＴ、ＭＳＴの駆動機構としては、二次元に磁石を配置した磁石ユニットと、二次元にコイルを配置した電機子ユニットとを対向させ電磁力により各ステージＰＳＴ、ＭＳＴを駆動する平面モータを用いてもよい。この場合、磁石ユニットと電機子ユニットとのいずれか一方をステージＰＳＴ、ＭＳＴに接続し、磁石ユニットと電機子ユニットとの他方をステージＰＳＴ、ＭＳＴの移動面側に設ければよい。

基板ステージＰＳＴの移動により発生する反力は、投影光学系ＰＬに伝わらないように、特開平８−１６６４７５号公報（USP5,528,118）に記載されているように、フレーム部材を用いて機械的に床（大地）に逃がしてもよい。マスクステージＭＳＴの移動により発生する反力は、投影光学系ＰＬに伝わらないように、特開平８−３３０２２４号公報（US S/N 08/416,558）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。

本実施形態の露光装置ＥＸは、本願特許請求の範囲に挙げられた各構成要素を含む各種サブシステムを、所定の機械的精度、電気的精度、光学的精度を保つように、組み立てることで製造される。これら各種精度を確保するために、この組み立ての前後には、各種光学系については光学的精度を達成するための調整、各種機械系については機械的精度を達成するための調整、各種電気系については電気的精度を達成するための調整が行われる。各種サブシステムから露光装置への組み立て工程は、各種サブシステム相互の、機械的接続、電気回路の配線接続、気圧回路の配管接続等が含まれる。この各種サブシステムから露光装置への組み立て工程の前に、各サブシステム個々の組み立て工程があることはいうまでもない。各種サブシステムの露光装置への組み立て工程が終了したら、総合調整が行われ、露光装置全体としての各種精度が確保される。なお、露光装置の製造は、温度およびクリーン度等が管理されたクリーンルームで行うことが望ましい。

半導体デバイス等のマイクロデバイスは、図５に示すように、マイクロデバイスの機能・性能設計を行うステップ２０１、この設計ステップに基づいたマスク（レチクル）を製作するステップ２０２、デバイスの基材である基板を製造するステップ２０３、前述した実施形態の露光装置ＥＸによりマスクのパターンを基板に露光する基板処理ステップ２０４、デバイス組み立てステップ（ダイシング工程、ボンディング工程、パッケージ工程を含む）２０５、検査ステップ２０６等を経て製造される。

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。 投影光学系の先端部と液体供給装置及び液体回収装置との位置関係を示す図である。 供給ノズル及び回収ノズルの配置例を示す図である。 本発明に係る露光シーケンスを説明するための図である。 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である。 従来の露光シーケンスの課題を説明するための図である。

符号の説明

１…液体供給装置、２…液体回収装置、４１…補助プレート（平坦部）、
４１Ａ…平坦面（平坦部）、５０…液体、ＥＸ…露光装置、ＡＲ１…投影領域、
ＡＲ２…液浸領域、Ｐ…基板、ＰＬ…投影光学系、ＰＳＴ…基板ステージ、
Ｓ１〜Ｓ３２…ショット領域

Claims (4)

1. 投影光学系の投影領域を含む基板上の一部に液浸領域を形成し、前記投影光学系と前記基板との間の液体及び前記投影光学系を介してパターン像を所定の投影領域に投影すると共に、前記投影領域に対して前記基板を走査方向に移動することによって、前記基板上の複数のショット領域の各々を露光する走査型露光装置において、
   前記基板の周囲に、前記基板表面とほぼ同じ高さの平坦部が形成され、
   前記基板上の周縁部に位置する第１ショット領域と第２ショット領域とを順次露光するときに、前記走査方向と平行な第１方向に前記基板を移動しながら前記第１ショット領域を露光し、前記第１方向と逆向きの第２方向に前記基板を移動しながら前記第２ショット領域を露光することを特徴とする露光装置。
2. 前記第１ショット領域と前記第２ショット領域とは、前記走査方向と交差する方向に隣合っていることを特徴とする請求項１記載の露光装置。
3. 前記基板を前記第１方向と前記第２方向とに交互に移動しながら、前記基板上の露光対象の複数のショット領域を順次露光することを特徴とする請求項１又は２記載の露光装置。
4. 請求項１〜請求項３のいずれか一項記載の露光装置を用いることを特徴とするデバイス製造方法。
   

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