JP2004241478A - Exposure method and apparatus, and device manufacturing method - Google Patents

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an exposure method and an exposure apparatus for adequately eliminating light absorbing substance from the space provided between a projection optical system and a substrate, and measuring accurately the position of a stage using the optical beam for measuring the position. <P>SOLUTION: The exposure apparatus is provided with a reflection member 47a provided on a stage 46 on which a substrate W is placed for reflecting the optical beam for measuring the position used for position measurement of the stage 46, a gas supplying system 50 provided in the space between the substrate W and projection optical system PL for supplying the predetermined gas which transmits the energy beam, and an absorbing mechanism 95 for absorbing the gas including the predetermined gas via a groove on the stage 46 formed between the substrate W and the reflection member 47a. Flow of the predetermined gas to the optical path for the optical beam for position measurement can be controlled. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO&NCIPI

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、エネルギービームにより投影光学系を介してマスクのパターンを基板に転写する露光方法及びその装置に係り、特に、半導体素子、液晶表示素子、撮像素子（ＣＣＤ等）、薄膜磁気ヘッド等の電子デバイスを製造するための技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体素子や液晶表示素子等の電子デバイスをフォトリソグラフィ工程で製造する際に、パターンが形成されたマスクあるいはレチクル（以下、レチクルと称する）のパターン像を投影光学系を介して感光材（レジスト）が塗布された基板上の各投影（ショット）領域に投影する投影露光装置が使用されている。電子デバイスの回路は、上記投影露光装置で被露光基板上に回路パターンを露光することにより転写され、後処理によって形成される。
【０００３】
近年、集積回路の高密度集積化、すなわち、回路パターンの微細化が進められている。そのため、投影露光装置における露光用照明ビーム（露光光）が短波長化される傾向にある。すなわち、これまで主流だった水銀ランプに代わって、ＫｒＦエキシマレーザ（波長：２４８ｎｍ）といった短波長の光源が用いられるようになり、さらに短波長のＡｒＦエキシマレーザ（１９３ｎｍ）を用いた露光装置の実用化も最終段階に入りつつある。また、さらなる高密度集積化をめざして、Ｆ_２レーザ（１５７ｎｍ）を用いた露光装置の開発が進められている。
【０００４】
波長約１９０ｎｍ以下のビームは真空紫外域に属し、これらのビームは、空気を透過しない。これは、空気中に含まれる酸素分子・水分子・二酸化炭素分子などの物質（以下、吸光物質と称する）によってビームのエネルギーが吸収されるからである。
【０００５】
真空紫外域の露光光を用いた露光装置において、被露光基板上に露光光を十分な照度で到達させるには、露光光の光路上の空間から吸光物質を低減もしくは排除する必要がある。そのため、露光装置では、光路上の空間を筐体で囲い、露光光を透過する透過性のガスでその筐体内の空間を充填している場合が多い。この場合、例えば全光路長を１０００ｍｍとすると、光路上の空間内の吸光物質濃度は、１ｐｐｍ程度以下が実用的とされている。
【０００６】
しかしながら、露光装置では、基板が頻繁に交換されることから、光路上の空間のうち、投影光学系と基板との間の空間の吸光物質を排除するのに困難が伴う。例えば、この空間を筐体で囲うには、基板を保持する基板ステージも含めて囲えるような大型の筐体を設置するのが好ましいものの、この場合、筐体の大型化に伴って筐体内に充填するガスの消費量が多くなってまう。
【０００７】
そのため、露光装置では、投影光学系の射出端側に、露光光を透過する透過性のガスを供給することにより、光路上の空間から吸光物質を排除する技術を用いる場合がある（例えば、特許文献１参照）。
【０００８】
【特許文献１】
特開平６−２６０３８５号公報
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
上記技術では、供給したガスが基板の周囲に漏れやすいことから、その漏れた透過性のガスが周辺の機器に影響を及ぼす恐れがある。例えば、露光装置では、基板を保持するステージを制御するのにレーザ光を用いた干渉計システムが用いられる場合が多いが、透過性ガスが上記干渉計の光路上に流入すると、それまでの気体と透過性ガスとの屈折率の差によりレーザ光の光路長が変化し、干渉計システムの制御精度が低下する恐れがある。
【００１０】
本発明は、上述する事情に鑑みてなされたものであり、投影光学系と基板との間の空間から適切に吸光物質を排除するとともに、位置計測用ビームを用いたステージの位置計測を精度よく行うことができる露光方法及び露光装置を提供することを目的とする。
また、本発明の他の目的は、パターン精度の向上を図ることができるデバイス製造方法を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明の露光方法は、エネルギービームにより投影光学系（ＰＬ）を介してマスク（Ｒ）のパターンを基板（Ｗ）に転写する露光方法において、前記基板と前記投影光学系との間の空間に、前記エネルギービームを透過する所定ガスを供給し、前記所定ガスを含む気体を、前記基板が載置されるステージ（４６）の位置計測に用いられる位置計測用ビームを反射する反射部材（４７ａ）と前記基板との間から吸引することを特徴とする。
この露光方法では、基板と投影光学系との間の空間に透過性の所定ガスを供給することにより、その空間から吸光物質が排除される。また、位置計測用ビームを反射する反射部材と基板との間から、その所定ガスを含む気体を吸引することにより、位置計測用ビームの光路上への前記所定ガスの流入が抑制される。そのため、位置計測用ビームを用いたステージの位置計測が精度よく行われる。
【００１２】
上記の露光方法において、前記気体を、前記ステージ（４６）に設けられた溝部を介して吸引するとよい。
ステージに設けられた溝部を介することにより、ステージの移動時にも、前記反射部材と基板との間から、前記気体を確実に吸引できる。
【００１３】
また、上記の露光方法において、前記気体は、前記基板（Ｗ）と前記投影光学系（ＰＬ）との間の空間（ＷＤ）とは異なる外部空間の外気を含んでもよい。
前記外部空間の外気は、例えば、前記外部空間で前記ステージが前記基板を交換する際、前記吸引口に滞留する。この外気を吸引することにより、基板と投影光学系との間の空間への吸光物質の流入が防止される。
【００１４】
本発明の露光装置は、エネルギービームにより投影光学系（ＰＬ）を介してマスク（Ｒ）のパターンを基板（Ｗ）に転写する露光装置（１０）において、前記基板が載置されるステージ（４６）に設けられ、該ステージの位置計測に用いられる位置計測用ビームを反射する反射部材（４７ａ）と、前記基板と前記投影光学系との間の空間に、前記エネルギービームを透過する所定ガスを供給するガス供給系（５０）と、前記基板と前記反射部材との間に設けられ、前記所定ガスを含む気体を吸引する吸引機構（９５）とを備えることを特徴とする。
この露光装置では、上記構成により、上記した本発明の露光方法を実施できる。すなわち、この露光装置では、吸引機構によって基板と投影光学系との間の空間から透過性の所定ガスを吸引することにより、位置計測用ビームの光路上への前記所定ガスの流入が抑制される。そのため、位置計測用ビームを用いたステージの位置計測が精度よく行われる。
【００１５】
上記の露光装置において、前記気体は、前記基板（Ｗ）と前記投影光学系（ＰＬ）との間の空間（ＷＤ）とは異なる外部空間の外気を含んでもよい。
この場合、前記吸引機構（９５）は、前記ステージ（４６）に設けられた吸引口（９６）を有することにより、ステージの移動時にも、前記反射部材（４７ａ）と基板（Ｗ）との間から、前記気体を確実に吸引できる。
また、前記外部空間の外気は、例えば、前記外部空間で前記ステージが前記基板を交換する際、前記吸引口に滞留する。この外気を吸引することにより、基板と投影光学系との間の空間への吸光物質の流入が防止される。
【００１６】
また、上記の露光装置において、前記吸引口（９６）が、前記ステージ（４６）上に形成された溝の底部に設けられることにより、前記気体をより確実に吸引できる。また、溝の内部に気体が滞留するのを防止できる。
【００１７】
また、上記の露光装置において、前記吸引口（１１０）が、前記投影光学系（ＰＬ）に対する前記ステージ（４６）の相対位置に応じて、前記気体を吸引する領域が変化可能に形成されていてもよい。
気体を吸引する領域が変化可能に形成されていることにより、気体の流れの制御を行いやすい。そのため、投影光学系に対してステージが相対的に移動する場合にも、位置計測用ビームの光路上への前記所定ガスの流入を確実に抑制できる。
【００１８】
また、上記の露光装置において、前記ステージ（４６）には、前記基板（Ｗ）の表面高さと同一高さの平滑な面を形成するための平滑化部材（９０）が配されるとよい。
平滑化部材によってウエハの表面高さと同一高さの平滑な面が形成されることにより、ステージ上における気体の流れに対する抵抗が少なくなり、気体の流れの制御が容易に行える。
【００１９】
また、上記の露光装置において、前記吸引口（９６）は、前記平滑化部材（９０）の縁の周りに形成される隙間（９８）を介して前記気体を吸引することにより、その隙間を介して前記気体をより確実に吸引できる。また、隙間を介して気体が滞留するのを防止できる。
【００２０】
また、本発明のデバイス製造方法は、上記露光装置を用いて、前記マスク（Ｒ）上に形成されたデバイスパターンを前記基板（Ｗ）上に転写する工程を含むことを特徴とする。
このデバイス製造方法では、露光装置において、位置計測用ビームを用いたステージの位置計測が精度よく行われることから、パターン精度の向上を図ることができる。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る露光装置の実施形態の第１例について図面を参照して説明する。本例は、露光用のエネルギビームとして真空紫外光を用いるステップ・アンド・スキャン方式の投影露光装置に本発明を適用したものである。
【００２２】
図１は、本例の露光装置１０の概略構成を示す一部を切り欠いた構成図であり、この図１において、本例の露光装置の機構部は、照明光学系２１、レチクル操作部２２、投影光学系ＰＬ、及びウエハ操作部２３に大きく分かれている。照明光学系２１、レチクル操作部２２、投影光学系ＰＬは、それぞれ箱状の照明系チャンバ２５、レチクル室２６、及び鏡筒２７の内部に外気（ここでは後述のチャンバ内の気体）から隔離されて密閉度が高められた状態で収納されている。また、本例の露光装置１０は全体として、内部の気体の温度が所定の目標範囲内に制御された一つの大きいチャンバ（不図示）の内部に収納されている。
【００２３】
照明光学系２１において、露光光源２０として真空紫外域の波長１５７ｎｍのパルスレーザ光を発生するＦ_２レーザ光源が使用されており、露光光源２０の射出端が照明系チャンバ２５の下部に取り付けられている。露光時に露光光源２０から照明系チャンバ２５内に射出された露光光ＩＬ（エネルギビーム）は、ミラー３０で上方に反射され、振動等による光軸ずれをあわせるための不図示の自動追尾部、及び照明系の断面形状の整形と光量制御とを行うビーム整形光学系３１を介してオプティカル・インテグレータ（ホモジナイザー）としてのフライアイレンズ（又はロッドレンズ）３２に入射する。フライアイレンズ３２の射出面には開口絞り（不図示）が配置され、フライアイレンズ３２から射出されてその開口絞りを通過した露光光ＩＬは、ミラー３４によってほぼ水平方向に反射されて、リレーレンズ３５を介して視野絞り（レチクルブラインド）３６に達する。
【００２４】
視野絞り３６の配置面は露光対象のレチクルＲのパターン面と光学的にほぼ共役であり、視野絞り３６は、そのパターン面での細長い長方形の照明領域の形状を規定する固定ブラインドと、走査露光の開始時及び終了時に不要な部分への露光を防止するためにその照明領域を閉じる可動ブラインドとを備えている。視野絞り３６を通過した露光光ＩＬは、リレーレンズ３７、ミラー３８、及び照明系チャンバ２５の先端部に固定されたコンデンサレンズ系３９を介してレチクルＲのパターン面上の長方形（スリット上）の照明領域を均一な照度分布で照明する。露光光源２０〜コンデンサレンズ系３９により照明光学系２１が構成され、照明光学系２１内の露光光ＩＬの光路、すなわち露光光源２０からコンデンサレンズ系３９までの光路が照明系チャンバ２５によって密閉されている。
【００２５】
照明光学系２１からの露光光ＩＬのもとで、レチクルＲの照明領域内のパターンの像が投影光学系ＰＬを介して投影倍率β（βは例えば１／４，１／５等）で、感光材（フォトレジスト）が塗布されたウエハＷ上に投影される。ウエハＷは例えば半導体（シリコン等）又はＳＯＩ（ｓｉｌｉｃｏｎ ｏｎ ｉｎｓｕｌａｔｏｒ）等の円板状の基板である。
【００２６】
ここで、本例のように露光光ＩＬがＦ_２レーザ光である場合には、透過率の良好な光学硝材は蛍石（ＣａＦ_２の結晶）、フッ素や水素等をドープした石英ガラス、及びフッ化マグネシウム（ＭｇＦ_２）等に限られるため、投影光学系ＰＬを屈折光学部材のみで構成して所望の結像特性（色収差特性等）を得るのは困難である。そこで、本例の投影光学系ＰＬでは、屈折光学部材と反射鏡とを組み合わせた反射屈折系を採用している。以下、投影光学系ＰＬの光軸ＡＸと交差する方向にＸ軸を取り、図１の紙面に垂直にＹ軸を取って説明する。本例のレチクルＲ上の照明領域はＸ方向に細長い長方形であり、露光時のレチクルＲ及びウエハＷの走査方向はＹ方向である。
【００２７】
レチクル操作部２２において、レチクルＲはレチクルステージ４０上に保持されている。レチクルステージ４０は不図示のレチクルベース上で後述のウエハステージと同期してＹ方向にレチクルＲを連続移動するとともに、Ｘ方向、Ｙ方向及び回転方向に同期誤差を低減させるようにレチクルＲを微小駆動する。レチクルステージ４０の位置及び回転角は不図示のレーザ干渉計によって高精度に計測され、この計測値及び装置全体の動作を統括制御するコンピュータよりなる主制御系２４からの制御情報に基づいてレチクルステージ４０が駆動される。レチクルステージ４０、及び不図示のレチクルベースやレチクルローダ等からレチクル操作部２２が構成され、レチクル操作部２２内の露光光ＩＬの光路、すなわちコンデンサレンズ系３９から投影光学系ＰＬまでの光路がレチクル室２６によって密閉されている。
【００２８】
投影光学系ＰＬにおいて、複数の光学部材（光学素子）が鏡筒２７内に密閉されて収納されており、投影光学系ＰＬのレチクル側の光学部材からウエハ側の光学部材までの光路が鏡筒２７内に密閉されている。
【００２９】
ウエハ操作部２３において、ウエハＷはウエハホルダ４５上の載置面に吸着保持され、ウエハホルダ４５はウエハステージ４６上に固定されている。ウエハステージ４６は不図示のウエハベース上で前述したレチクルステージと同期してＹ方向にウエハＷを連続移動するとともに、Ｘ方向及びＹ方向にウエハＷをステップ移動する。また、ウエハステージ４６は、不図示のオートフォーカスセンサによって計測されるウエハＷ表面の光軸ＡＸ方向の位置（フォーカス位置）に関する情報に基づいて、オートフォーカス方式でウエハＷの表面を投影光学系ＰＬの像面に合焦させる。ウエハステージ４６のＸ方向、Ｙ方向の位置、及びＸ軸の回りの回転角（ピッチング量）、Ｙ軸の回りの回転角（ローリング量）、Ｚ軸の回りの回転角（ヨーイング量）はレーザ干渉計４７によって高精度に計測され、この計測値及び主制御系２４からの制御情報に基づいてステージ駆動系４８を介してウエハステージ４６が駆動される。なお、ウエハステージ４６（ウエハホルダ４５）に取り付けられ、レーザ干渉計４７からのレーザビーム（位置計測用ビーム）を反射する反射部材としての移動鏡４７ａは、別々の角柱状のミラーからなる構成、一体型のＬ字型のミラーからなる構成、ウエハステージ（ウエハホルダ）の側面を鏡面加工してミラーとして用いる構成等、様々の構成が適用されうる。また、ウエハホルダ４５、ウエハステージ４６、及びウエハベース等によりウエハ操作部２３が構成され、ウエハ操作部２３の側方には、搬送系としてのウエハローダ等（不図示）が配置されている。
【００３０】
ここで、本例の露光光ＩＬは波長１５７ｎｍの真空紫外光であるため、その露光光ＩＬに対する吸光物質としては、酸素（Ｏ_２）、水（水蒸気：Ｈ_２Ｏ ）、一酸化炭素（ＣＯ）、炭酸ガス（二酸化炭素：ＣＯ_２）、有機物、及びハロゲン化物等がある。一方、露光光ＩＬが透過する気体（エネルギ吸収がほとんど無い物質）としては、窒素ガス（Ｎ_２）、水素（Ｈ_２）、ヘリウム（Ｈｅ）、ネオン（Ｎｅ）、アルゴン（Ａｒ）、クリプトン（Ｋｒ）、キセノン（Ｘｅ）、ラドン（Ｒｎ）よりなる希ガスがある。以降、この窒素ガス及び希ガスをまとめて「透過性ガス」と呼ぶことにする。
【００３１】
本例の露光装置は、光路上の空間、すなわち、照明系チャンバ２５、レチクル室２６、及び鏡筒２７の各内部に、真空紫外域のビームに対してエネルギー吸収の少ない上記透過性ガスを供給して満たし、その気圧を大気圧と同程度もしくはより高く（例えば、大気圧に対し０．００１〜１０％の範囲内で高く）するガス供給・排気系５０を備えている。ガス供給・排気系５０は、排気用の真空ポンプ５１Ａ，５１Ｂ及び５１Ｃ、透過性ガスが高純度の状態で圧縮又は液化されて貯蔵されたボンベ５３、及び開閉制御されるバルブ５２Ａ，５２Ｂ及び５２Ｃ等を含む。なお、これらの数及び設置場所については図に示したものに限定されない。窒素ガスは波長が１５０ｎｍ程度以下の光に対しては吸光物質として作用し、ヘリウムガスは波長１００ｎｍ程度まで透過性ガスとして使用することができる。また、ヘリウムガスは熱伝導率が窒素ガスの約６倍であり、気圧変化に対する屈折率の変動量が窒素ガスの約１／８であるため、特に高透過率と光学系の結像特性の安定性や冷却性とで優れている。なお、ヘリウムガスは高価であるため、露光光の波長がＦ_２レーザのように１５０ｎｍ以上であれば、運転コストを低減させるためにその透過性ガスとして窒素ガスを使用してもよい。
【００３２】
また、本例では、ワーキング・ディスタンス部ＷＤ、すなわち投影光学系ＰＬの先端とウエハＷとの間の空間にも、ガス供給・排気系５０によって上記透過性ガスが供給され、光路上から吸光物質を排除している。すなわち、ガス供給・排気系５０は、ワーキング・ディスタンス部ＷＤ用として、排気用の真空ポンプ６０、排気配管６１、ガス供給配管６２、及びバルブ６３等を備える。図２にワーキング・ディスタンス部ＷＤ付近を側方から見た様子を模式的に示す。
【００３３】
図２に示すように、ワーキング・ディスタンス部ＷＤにおいて、投影光学系ＰＬの射出端側、すなわち投影光学系ＰＬの最下段に配される光学素子（投影光学系ＰＬの内部空間と外部空間との境界に配置される境界光学素子８０）の下方には、透過性ガスが供給される空間を形成する第１隔壁部８１が設けられている。第１隔壁部８１は、略箱型に形成される板状の部材等からなり、境界光学素子８０の表面を覆う空間（第１空間８２）を形成する。第１隔壁部８１は、投影光学系ＰＬに直接固定されるか、投影光学系ＰＬに振動を伝えないようにベローズ（金属ベローズ、フィルム状のベローズ、弾性材で形成されるベローズ等）を介して固定されるか、あるいは投影光学系ＰＬを支持するフレーム等の他の静止物体に固定されている。また、第１隔壁部８１には、上記ガス供給配管６２が接続されており、ガス供給口６５を介して上記第１空間８２に透過性ガスが供給される。また、第１隔壁部８１には、上記排気配管６１が接続されており、排気口６６を介して上記第１空間８２から上記透過性ガスを含む気体が排気される。ガス供給口６５からの透過性ガスの供給量、及び排気口６６からの排気量は、第１空間８２の気圧が大気圧より高く（例えば、大気圧に対し０．００１〜１０％の範囲内で高く）なるように調整される。
【００３４】
また、上記第１隔壁部８１には、露光光用の開口８１ａが形成されており、投影光学系ＰＬからの露光光は、この開口８１ａを介してウエハＷ上に照射される。第１空間８２は大気圧より高い気圧に調整されることから、第１空間８２内の気体の一部は、開口８１ａを介してウエハＷに向けて流れる。
【００３５】
第１隔壁部８１の周囲には、ウエハステージ４６の上面、すなわち、境界光学素子８０側の面の大きさとほぼ同じ大きさ、あるいは境界光学素子８０側の面を含む大きさを有する第２隔壁部８５が配設されている。第２隔壁部８５は、ウエハステージ４６の上面と略平行に配される板状部材を含み、第１隔壁部８１、及びウエハステージ４６とともに、投影光学系ＰＬとウエハＷとの間に、空間（第２空間８６）を形成する。第２空間８６には、第１隔壁部８１の内部空間である上記第１空間８２から透過性ガスが流入する。また、第１隔壁部８１と第２隔壁部８５との間には、上記排気配管６１に接続される排気口８７が第１隔壁部８１（第１空間８２）を囲うように環状に設けられており、第２空間８６の気体の一部は排気口８７を介して排気される。
【００３６】
図３は、ウエハステージ４６を投影光学系の側から見た様子を模式的に示す平面図である。
ウエハステージ４６には、ウエハＷの表面高さと同一高さの平滑な面を形成するための平滑化部材９０が配設されている。ウエハステージ４６上には、ウエハステージ４６の位置決めのための基準となる基準マークが形成された基準マーク板９１、上記ウエハホルダ４５、及び照度量モニタ用の光量計（不図示）などの物体が設置されており、平滑化部材９０は、これらの物体によって形成されるウエハステージ４６上の段差（凹凸）を埋めるように配設される。なお、基準マーク板９１の上面に形成された基準マークは、不図示の検出手段によって検出されることから、平滑化部材９０には基準マーク板９１の上面部分が検出可能となるように開口９０ａが形成されている。また、ウエハステージ４６は高加速度で移動することから、平滑化部材９０は軽量かつ移動時の空気抵抗が少ない形状に形成されるのが好ましい。平滑化部材９０の材質としては、例えば、アルミニウムなどの軽金属や樹脂などが用いられる。
【００３７】
図２に戻り、ウエハステージ４６には、ウエハＷ又はウエハホルダ４５と、平滑化部材９０の縁の周りとの間に形成される隙間を介して気体を吸引する吸引口９６が配設されている。本例では、吸引口９６は、ウエハステージ４６に配設された管状部材（パイプ）の開口であり、平滑化部材９０とウエハホルダ４５との隙間９８に対して配設されている。より具体的には、管状部材は、単数あるいは複数からなり、ウエハホルダ４５の周囲に環状に配され、平滑化部材９０とウエハホルダ４５との隙間９８に形成される溝の底部に位置している。吸引口９６は、真空ポンプ９７に接続されており、吸引口９６、及び真空ポンプ９７等により本発明の吸引機構９５が構成される。なお、吸引口９６の配置位置は、レーザ干渉計の移動鏡４７ａとウエハＷとの間であればよく、上記例に限定されず、例えばウエハステージ４６上の他の位置でもよい。また、真空ポンプ９７は、上述したガス供給・排気系５０と共用してもよい。
【００３８】
本例の露光装置では、露光時において、ガス供給・排気系５０により、ワーキング・ディスタンス部ＷＤ（第１空間８２及び第２空間８６）が透過性ガスで満たされる。すなわち、ガス供給口６５を介して第１空間８２に透過性ガスが供給されるとともに、排気口６６から透過性ガスを含む気体が排気され、第１空間８２が透過性ガスに充填される。また、第１空間８２の透過性ガスは開口８１ａを介して第２空間８６に供給され、第２空間８６が透過性ガスに充填される。ワーキング・ディスタンス部ＷＤに存在する吸光物質は、透過性ガスとともに排気口６６あるいは排気口８７を介して排気される。また、ワーキング・ディスタンス部ＷＤ内に新たに侵入しようとする気体は、ワーキング・ディスタンス部ＷＤの外側に配置された排気口８７を介して、透過性ガスとともに排気される。これらにより、ワーキング・ディスタンス部ＷＤにおいて吸光物質が排除された状態が維持されるとともに、ガス供給口６５から供給された透過性ガスが排気口６６及び排気口８７から確実に排気され、ワーキング・ディスタンス部ＷＤから周辺への透過ガスの漏れが防止される。そのため、レーザ干渉計４７（図１参照）の光路上への透過性ガスの流入が防止される。
【００３９】
また、本例の露光装置では、平滑化部材９０によってウエハＷの表面高さと同一高さの平滑な面が形成されることから、ウエハステージ４６上における気体の流れ（第２空間８６の気体の流れ）に対する抵抗が少なく、第２空間８６の気体が上記排気口８７を介して良好に排気される。そのため、ワーキング・ディスタンス部ＷＤから周辺への透過性ガスの漏れが確実に防止される。
【００４０】
さらに、本例の露光装置では、平滑化部材９０とウエハホルダ４５との隙間９８を介して第２空間８６の気体が吸引されることから、透過性ガスの漏れがより確実に防止される。すなわち、平滑化部材９０とウエハホルダ４５との隙間９８に位置する溝部の底部には吸引口９６が配されており、第２空間８６の気体の一部は上記隙間９８を通り、吸引口９６を介して排気される。ウエハＷの上方にある排気口８７に加え、ウエハＷとほぼ同じ高さでありかつウエハＷの周囲にある上記隙間９８を介して、第２空間８６の気体が排気されることにより、ワーキング・ディスタンス部ＷＤから外部空間への気体の漏れがより確実に防止される。吸引口９６は、レーザ干渉計の移動鏡４７ａとウエハＷとの間に配置されることから、吸引口９６を介した透過性ガスの排気により、レーザ干渉計４７（図１参照）の光路上への透過性ガスの流入が確実に防止される。また、ウエハＷ上の気体のみならず、ウエハＷの周囲にある気体の一部も、上記隙間９８を介して排気される。これにより、ウエハＷ上への外気の流入が防止され、露光光の光路上への吸光物質の流入による照度低下や照度ムラが防止される。
【００４１】
ここで、ウエハステージ４６は、露光時には、投影光学系ＰＬの下方に配置される一方で、ウエハＷの交換時には、投影光学系ＰＬの下方位置と交換位置との間を移動する。そのため、ウエハＷの交換直後において、ウエハＷと投影光学系ＰＬとの間の空間であるワーキング・ディスタンス部ＷＤ、特に上記第２空間８６には、ウエハステージ４６の移動に伴ってその空間とは異なる外部空間の外気が含まれる。すなわち、ウエハＷと投影光学系ＰＬとの間の空間のうち、上述した第１空間８２は、ウエハＷの交換時にも、第１隔壁部８１によって囲われ、透過性ガスに満たされた状態にあり、上記外気の流入はほとんどない。一方、第２空間８６は、ウエハＷの交換時、ウエハステージ４６の移動によって開放状態となることから、吸光物質を含む外気が流入するおそれがある。
【００４２】
ウエハＷの交換時に第２空間８６に流入した外気は、投影光学系ＰＬの下方位置にウエハステージ４６が配置された後、第１空間８２からの透過性ガスの供給、及び排気口８７及び吸引口９６を介した排気によって第２空間８６から排除される。特に、第２空間８６に流入した外気のうち、平滑化部材９０の下方、すなわち、平滑化部材９０とウエハホルダ４５との隙間に流れ込む外気は、主に吸引口９６を介して吸引される。例えば、ウエハＷの交換時、ウエハステージ４６の移動に伴って、平滑化部材９０の縁の周りに形成される隙間、特に平滑化部材９０とウエハホルダ４５との隙間９８に位置する溝部には、第２空間８６とは異なる外部空間の外気が滞留するが、この外気は、ウエハステージ４６の移動時、あるいはウエハステージ４６が投影光学系ＰＬの下方位置に配置された後に、吸引口９６を介して排除される。ウエハステージ４６上における吸光物質の滞留が防止されることから、露光時において、吸光物質の露光光の光路上への流入が防止され、それに伴う照度低下や照度ムラが防止される。
【００４３】
このように、本例の露光装置では、ガス供給・排気系５０により、ワーキング・ディスタンス部ＷＤ（第１空間８２及び第２空間８６）を透過性ガスで満たすとともに、ウエハＷの周囲にある吸引口９６を介して透過性ガスを含む気体を排気することにより、露光光の光路上から吸光物質が確実に排除されかつ、レーザ干渉計４７（図１参照）の光路上への透過性ガスの流入が防止される。そのため、レーザ干渉計を用いたウエハステージ４６の位置計測を精度よく行うことができる。
【００４４】
図４は、本発明に係る露光装置の実施形態の第２例を示しており、本例の露光装置では、ウエハＷと移動鏡４７ａとの間から気体を吸引する吸引口１００がウエハホルダ４５に設けられている。なお、本例において、上述した実施例と同一の機能を有するものは同一の符号を付し、その説明を省略または簡略化する。
【００４５】
図４において、ウエハホルダ１０１の外径は、ウエハＷに比べて大きく形成されている。ウエハホルダ１０１の上面（ウエハ載置面）において、ウエハＷが配置される領域の外側には、上記吸引口１００が設けられている。また、上記吸引口１００のさらに外側の領域は、平滑化部材９０によって覆われている。吸引口１００は、単数あるいは複数からなり、平滑化部材９０の内側に形成される隙間１０２に形成される溝の底部に位置している。また、吸引口１００は、真空ポンプ１０３に接続されており、吸引口１００及び真空ポンプ１０３等により本発明の吸引機構１０４が構成される。なお、ウエハホルダ１０１には、ウエハＷを吸着するための吸着孔が設けられており、この吸着孔と吸引口１００とを類似する構成としてもよい。例えば、上記吸着孔と吸引口１００とで真空ポンプを共用してもよい。
【００４６】
本例においても、ガス供給・排気系５０により、ワーキング・ディスタンス部ＷＤ（第１空間８２及び第２空間８６）が透過性ガスで満たされ、ワーキング・ディスタンス部ＷＤに存在する吸光物質は、透過性ガスとともに排気口６６あるいは排気口８７を介して排気される。また、ワーキング・ディスタンス部ＷＤ内に新たに侵入しようとする気体は、ワーキング・ディスタンス部ＷＤの外側に配置された排気口８７を介して、透過性ガスとともに排気される。さらに、ウエハホルダ１０１に設けられる吸引口１００を介して透過性ガスを含む気体が吸引され、透過性ガスのウエハステージ４６周辺への漏れ、及びワーキング・ディスタンス部ＷＤへの吸光物質の侵入が確実に防止される。これにより、露光光の光路上から吸光物質が確実に排除されかつ、レーザ干渉計４７（図１参照）の光路上への透過性ガスの流入が確実に防止される。
【００４７】
また、本例では、吸引口１００がウエハホルダ１０１に設けられていることから、前述した実施例に比べて構成の簡素化が図られる。また、ウエハホルダ１０１の周縁は、平滑化部材９０で覆われているため、平滑化部材９０とウエハホルダ１０１との間を流れる気体に対する抵抗が大きく、第２空間８６から平滑化部材９０の下方への気体の流れ込みや、平滑化部材９０の下方からウエハＷ上への気体の漏れが生じにくい。そのため、ウエハステージ４６上における吸光物質の滞留が防止されるとともに、平滑化部材９０の下方からウエハＷ上への吸光物質の漏れが防止される。
【００４８】
図５（ａ）及び（ｂ）は、本発明に係る露光装置の実施形態の第３例を示しており、本例の露光装置では、吸引口１１０により気体を吸引する領域が変化可能に形成されている。なお、本例においても、上述した実施例と同一の機能を有するものは同一の符号を付し、その説明を省略または簡略化する。
【００４９】
図５（ａ）及び（ｂ）において、ウエハホルダ１１１の外径は、先の図４に示した実施形態例と同様に、ウエハＷに比べて大きく形成されており、ウエハホルダ１１１の上面（ウエハ載置面）において、ウエハＷが配置される領域の外側には、上記吸引口１１０が設けられている。本例では、吸引口１１０は、複数からなり、それぞれが平滑化部材９０の内側に形成される隙間１１２に形成される溝の底部に位置している。また、複数の吸引口１１０はそれぞれ、バルブ１１３ａ，１１３ｂ…を介して真空ポンプ１１４に接続されている。なお、実際には、複数の吸引口１１０のそれぞれに対応して個別にバルブが設けられているが、図５（ａ）では代表的にバルブ１１３ａ，１１３ｂが示されている。上記吸引口１１０、バルブ１１３ａ，１１３ｂ…、及び真空ポンプ１１４等により本発明の吸引機構１１５が構成される。
【００５０】
本例では、ウエハステージ４６の動きに応じて複数のバルブ１１３ａ，１１３ｂ…が開閉制御される。すなわち、投影光学系ＰＬに対するウエハステージ４６の相対位置に基づいて、複数の吸引口１１０のうちのいずれかのバルブが開となり、残りの吸引口のバルブが閉となり、これにより、吸引口１１０による気体の吸引領域が変化する。
【００５１】
図６（ａ）及び（ｂ）は、上記吸引領域の変化の様子の一例を示す図である。本例では、複数の吸引口１１０のうちの投影光学系ＰＬの下方に位置する吸引口から気体が吸引されるように吸引領域が変化する。
すなわち、図６（ａ）及び（ｂ）に示すように、ウエハＷの端のショット領域を露光する場合など、複数の吸引口１１０の一部が投影光学系ＰＬの下方から外れる場合には、投影光学系ＰＬの下方に配される吸引口１１０のバルブが開となり、投影光学系ＰＬの下方から外れて配される吸引口１１０のバルブが閉となる。図６（ａ）の例ではバルブ１１３ｂが開、バルブ１１３ａが閉となり、図６（ｂ）の例ではバルブ１１３ａが開、バルブ１１３ｂが閉となる。投影光学系ＰＬの下方から外れた吸引口１１０からの気体の吸引が停止されることで、外気の巻き込みが抑制され、ワーキング・ディスタンス部ＷＤへの吸光物質の流入を防止することができる。
【００５２】
このように、本例では、投影光学系ＰＬに対するウエハステージ４６の位置に応じて、吸引口１１０により気体を吸引する領域が変化可能に形成されていることから、ワーキング・ディスタンス部ＷＤにおける給排気制御の最適化を図りやすい。つまり、投影光学系ＰＬに対してウエハステージ４６が相対的に移動する場合にも、ワーキング・ディスタンス部ＷＤにおける気体の流れを適切に制御できる。投影光学系ＰＬに対するウエハステージ４６の位置に応じて、給排気制御の最適化を図り、気体の流れを適切に制御することにより、ワーキング・ディスタンス部ＷＤへの吸光物質の流入や、レーザ干渉計４７（図１参照）の光路上への透過性ガスの流入をより確実に防止することができる。なお、バルブ１１３ａ，１１３ｂ…の制御は開閉制御に限定されず、流量制御を行ってもよい。すなわち、複数の吸引口１１０のそれぞれにおける気体の吸引量を個別に制御してもよい。
【００５３】
以上、添付図面を参照しながら本発明に係る好適な実施形態例について説明したが、本発明は係る例に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
【００５４】
また、本発明は、上述した各実施形態例の技術的思想を組み合わせた形態についても当然に含むものとする。
例えば、上記実施形態の第３例では、ウエハステージの端部を露光するときに、排気用吸引口に接続されたバルブの開閉によってガスの吸引量を場所ごとに制御し、干渉計による測長空間へのパージガスの漏れ出しを低減する技術を用いているが、この技術を上記実施形態の第１例に適用してもよい。すなわち、上記実施形態の第１例において、排気用の複数の吸引口のそれぞれにバルブ（あるいは流量制御機構）を接続しておき、それらの開閉や流量を制御・調整し、ウエハ端部を露光する際の測長空間へのパージガスの漏れ出しを低減する構成としてもよい。
【００５５】
また、上述した各実施形態例では、平滑化部材９０とウエハステージ４６の上面との間に空間が形成されているが、この空間を埋めるように物体を設置してもよい。平滑化部材９０の下方の空間の体積が低減されることで、ウエハステージ４６上における吸光物質の滞留が抑制され、露光光の光路上への吸光物質の流入による照度低下や照度ムラがより確実に防止される。
【００５６】
また、上記各実施形態例において、ウエハの中央付近を露光する時と、ウエハの端部を露光する時とで、ガス供給口からの透過性ガスの供給量や、排気口（及び吸引口）からの気体の排気量を変化させてもよい。ウエハの交換時においても同様である。
【００５７】
また、ワーキング・ディスタンス部の吸光物質の濃度を計測する濃度計を設置し、その計測結果に基づいて透過性ガスの供給量や排気量を調整するなど、濃度管理を行ってもよい。
【００５８】
また、ウエハ上に塗布された感光材（フォトレジスト）からの吸光物質を含む脱ガスは、感光材の種類や温度等によって量、種類ともに異なる。これに伴い、投影光学系ＰＬの境界光学素子８０に付着する脱ガスの量、種類も異なることになり、境界光学素子８０の曇りによる照度低下量も異なる。この場合、感光材からの脱ガスの量、種類を予め調査しておき、感光材によって透過性ガスの供給量を調整するとよい。これにより、ワーキング・ディスタンス部から確実に吸光物質を排除する一方で、一般に高価な透過性ガスの消費量を必要最小限に抑えることが可能となる。
【００５９】
また、光路上から吸光物質を排除するには、予め構造材料表面からの脱ガス量を低減する処置を施しておくことが好ましい。例えば、（１）構造材料の表面積を小さくする、（２）構造材料表面を機械研磨、電解研磨、バル研磨、化学研磨、又はＧＢＢ（Ｇｌａｓｓ Ｂｅａｄｓ Ｂｌａｓｔｉｎｇ）といった方法によって研磨し、構造材料の表面粗さを低減しておく、（３）超音波洗浄、クリーンドライエア等の流体の吹き付け、真空加熱脱ガス（ベーキング）などの手法によって、構造材料表面を洗浄する、（４）炭化水素やハロゲン化物を含む電線被膜物質やシール部材（Ｏリング等）、接着剤等を光路空間に可能な限り設置しない、等の方法がある。
【００６０】
また、照明系チャンバからウエハ操作部のカバーを構成する筐体（筒状体等も可）や、透過性ガスを供給する配管は、不純物ガス（脱ガス）の少ない材料、例えばステンレス鋼、チタン合金、セラミックス、四フッ化エチレン、テトラフルオロエチレン−テルフルオロ（アルキルビニルエーテル）、又はテトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロペン共重合体等の各種ポリマーで形成することが望ましい。
【００６１】
また、各筐体内の駆動機構（レチクルブラインドやステージ等）などに電力を供給するケーブルなども、同様に上述した不純物ガス（脱ガス）の少ない材料で被服することが望ましい。
【００６２】
なお、本発明は走査露光型の投影露光装置のみならず、一括露光型（ステッパー型）の投影露光装置等にも適用できることは明らかである。これらに備えられる投影光学系は、反射屈折系のみならず、屈折系や反射系であってもよい。さらに、投影光学系の倍率は縮小倍率のみならず、等倍や拡大であってもよい。
【００６３】
また、本発明はエネルギビームとして、ＡｒＦエキシマレーザ光（波長１９３ｎｍ）を使用する場合や、Ｋｒ_２レーザ光（波長１４６ｎｍ）、Ａｒ_２レーザ光（波長１２６ｎｍ）、ＹＡＧレーザ等の高調波、又は半導体レーザの高調波等の波長が２００ｎｍ〜１００ｎｍ程度の真空紫外光にも適用できる。
【００６４】
また、エキシマレーザやＦ_２レーザ等の代わりに、ＤＦＢ（Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ ｆｅｅｄｂａｃｋ：分布帰環型）半導体レーザ又はファイバーレーザから発振される赤外域、又は可視域の単一波長レーザを、例えばエルビウム（Ｅｒ）（又はエルビウムとイッテルビウム（Ｙｂ）との両方）がドープされたファイバーアンプで増幅し、非線形光学結晶を用いて紫外光に波長変換した高調波を用いてもよい。
【００６５】
また、露光装置の用途としては半導体製造用の露光装置に限定されることなく、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。
【００６６】
また、ウエハステージや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。
【００６７】
また、ステージの駆動装置として平面モ−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い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。
【００６８】
また、ウエ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。本発明は、このような構造を備えた露光装置においても適用可能である。
【００６９】
また、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。本発明は、このような構造を備えた露光装置においても適用可能である。
【００７０】
以上のように、本願実施形態の露光装置は、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。
【００７１】
そして、上記のように露光が行われたウエハＷが、現像工程、パターン形成工程、ボンディング工程、パッケージング等を経ることによって、半導体素子等の電子デバイスが製造される。
【００７２】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の露光方法及び露光装置によれば、基板と投影光学系との間の空間に、エネルギービームを透過する所定ガスを供給するとともに、位置計測用ビームを反射する反射部材と基板との間から、その所定ガスを含む気体を吸引することにより、投影光学系と基板との間の空間から適切に吸光物質を排除するとともに、位置計測用ビームを用いたステージの位置計測を精度よく行うことができる。
また、本発明のデバイス製造方法によれば、露光装置において、位置計測用ビームを用いたステージの位置計測が精度よく行われることから、パターン精度の向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本例に係る露光装置の実施形態の第１例を示す構成図である。
【図２】第１実施形態例におけるワーキング・ディスタンス部付近の構成を模式的に示す側面図である。
【図３】ウエハステージを投影光学系の側から見た様子を模式的に示す平面図である。
【図４】本発明に係る露光装置の実施形態の第２例を示しており、ワーキング・ディスタンス部付近の構成を模式的に示す側面図である。
【図５】本発明に係る露光装置の実施形態の第３例を示しており、ワーキング・ディスタンス部付近の構成を模式的に示す側面図である。
【図６】吸引領域の変化の様子の一例を示す図である。
【符号の説明】
Ｒ…レチクル（マスク）、Ｗ…ウエハ（基板）、ＩＬ…露光光（エネルギービーム）、ＰＬ…投影光学系、ＡＸ…光軸、１０…露光装置、ＷＤ…ワーキング・ディスタンス部（投影光学系と基板との間の空間）、４５，１０１，１１１…ウエハホルダ、４６…ウエハステージ、４７ａ…移動鏡（反射部材）、５０…ガス供給・排気系（ガス供給系）、９０…平滑化部材、９８…隙間、９５，１０４，１１５…吸引機構、９６，１００，１１０…吸引口。[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to an exposure method and an apparatus for transferring a mask pattern onto a substrate via a projection optical system by using an energy beam, and particularly relates to a semiconductor device, a liquid crystal display device, an imaging device (such as a CCD), and a thin film magnetic head. The present invention relates to a technology for manufacturing an electronic device.
[0002]
[Prior art]
When an electronic device such as a semiconductor element or a liquid crystal display element is manufactured by a photolithography process, a pattern image of a mask or a reticle (hereinafter, referred to as a reticle) having a pattern formed thereon is exposed to a photosensitive material (resist) via a projection optical system. There is used a projection exposure apparatus that projects onto each projection (shot) area on a substrate coated with. The circuit of the electronic device is transferred by exposing a circuit pattern on a substrate to be exposed by the projection exposure apparatus, and is formed by post-processing.
[0003]
In recent years, high-density integration of integrated circuits, that is, miniaturization of circuit patterns, has been promoted. Therefore, the wavelength of the exposure illumination beam (exposure light) in the projection exposure apparatus tends to be shorter. That is, a short wavelength light source such as a KrF excimer laser (wavelength: 248 nm) is used instead of a mercury lamp that has been mainstream until now, and a practical use of an exposure apparatus using a short wavelength ArF excimer laser (193 nm) is practical. Is also entering the final stage. Also, with the aim of achieving even higher density integration, F ₂ Exposure equipment using a laser (157 nm) has been developed.
[0004]
Beams with a wavelength of about 190 nm or less belong to the vacuum ultraviolet region, and these beams do not transmit air. This is because the energy of the beam is absorbed by substances (hereinafter, referred to as light absorbing substances) such as oxygen molecules, water molecules, and carbon dioxide molecules contained in the air.
[0005]
In an exposure apparatus that uses exposure light in a vacuum ultraviolet region, in order for the exposure light to reach the substrate to be exposed with sufficient illuminance, it is necessary to reduce or eliminate light-absorbing substances from a space on the optical path of the exposure light. Therefore, in an exposure apparatus, the space on the optical path is often surrounded by a housing, and the space in the housing is filled with a transparent gas that transmits the exposure light. In this case, for example, assuming that the total optical path length is 1000 mm, the concentration of the light absorbing substance in the space on the optical path is practically about 1 ppm or less.
[0006]
However, in the exposure apparatus, since the substrate is frequently replaced, it is difficult to eliminate the light absorbing material in the space between the projection optical system and the substrate in the space on the optical path. For example, in order to enclose this space with a casing, it is preferable to install a large casing that encloses the substrate stage that holds the substrate, but in this case, the inside of the casing is increased with the enlargement of the casing. The consumption of the gas to be filled in is increased.
[0007]
Therefore, in the exposure apparatus, there is a case where a technique is used in which a light-transmitting gas that transmits the exposure light is supplied to the exit end side of the projection optical system to remove the light-absorbing substance from the space on the optical path (for example, see Patent Reference 1).
[0008]
[Patent Document 1]
JP-A-6-260385
[0009]
[Problems to be solved by the invention]
In the above technique, since the supplied gas easily leaks around the substrate, the leaked permeable gas may affect peripheral devices. For example, in an exposure apparatus, an interferometer system using laser light is often used to control a stage that holds a substrate. However, when a permeable gas flows into the optical path of the interferometer, the gas before that is used. There is a possibility that the optical path length of the laser light changes due to the difference in the refractive index between the laser beam and the permeable gas, and the control accuracy of the interferometer system decreases.
[0010]
The present invention has been made in view of the above-described circumstances, and appropriately eliminates a light absorbing substance from a space between a projection optical system and a substrate, and accurately performs position measurement of a stage using a position measurement beam. An object of the present invention is to provide an exposure method and an exposure apparatus that can be performed.
Another object of the present invention is to provide a device manufacturing method capable of improving pattern accuracy.
[0011]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above-mentioned problems, an exposure method according to the present invention is directed to an exposure method for transferring a pattern of a mask (R) onto a substrate (W) via a projection optical system (PL) using an energy beam. A predetermined gas that transmits the energy beam is supplied to a space between the optical system and a gas containing the predetermined gas, and a gas for use in position measurement of a stage (46) on which the substrate is mounted is used. Suction is performed between a reflection member (47a) that reflects the light and the substrate.
In this exposure method, a light-transmitting predetermined gas is supplied to a space between the substrate and the projection optical system, so that a light-absorbing substance is eliminated from the space. Further, the gas containing the predetermined gas is sucked from between the reflection member that reflects the position measurement beam and the substrate, whereby the flow of the predetermined gas into the optical path of the position measurement beam is suppressed. Therefore, position measurement of the stage using the position measurement beam is performed with high accuracy.
[0012]
In the above exposure method, the gas may be sucked through a groove provided in the stage (46).
Through the groove provided in the stage, the gas can be reliably sucked from between the reflective member and the substrate even when the stage moves.
[0013]
In the above-described exposure method, the gas may include outside air in an external space different from a space (WD) between the substrate (W) and the projection optical system (PL).
The outside air in the external space stays in the suction port when the stage exchanges the substrate in the external space, for example. The suction of the outside air prevents the light absorbing substance from flowing into the space between the substrate and the projection optical system.
[0014]
The exposure apparatus according to the present invention is directed to an exposure apparatus (10) for transferring a pattern of a mask (R) onto a substrate (W) through a projection optical system (PL) by an energy beam. ), A reflecting member (47a) for reflecting a position measurement beam used for position measurement of the stage, and a predetermined gas that transmits the energy beam to a space between the substrate and the projection optical system. It is characterized by comprising a gas supply system (50) for supplying and a suction mechanism (95) provided between the substrate and the reflection member, for sucking a gas containing the predetermined gas.
With this exposure apparatus, the above configuration allows the above-described exposure method of the present invention to be implemented. That is, in this exposure apparatus, the suction of the predetermined gas that is permeable from the space between the substrate and the projection optical system by the suction mechanism suppresses the flow of the predetermined gas onto the optical path of the position measurement beam. . Therefore, position measurement of the stage using the position measurement beam is performed with high accuracy.
[0015]
In the above exposure apparatus, the gas may include outside air in an external space different from a space (WD) between the substrate (W) and the projection optical system (PL).
In this case, the suction mechanism (95) has a suction port (96) provided in the stage (46), so that even when the stage is moved, the suction mechanism (95) can move between the reflection member (47a) and the substrate (W). Thus, the gas can be reliably sucked.
The outside air in the external space stays in the suction port when the stage exchanges the substrate in the external space, for example. The suction of the outside air prevents the light absorbing substance from flowing into the space between the substrate and the projection optical system.
[0016]
In the above exposure apparatus, the gas can be more reliably sucked by providing the suction port (96) at the bottom of the groove formed on the stage (46). Further, it is possible to prevent the gas from staying inside the groove.
[0017]
Further, in the above-described exposure apparatus, the suction port (110) is formed so that a region for sucking the gas can be changed according to a relative position of the stage (46) with respect to the projection optical system (PL). Is also good.
Since the gas suction region is formed so as to be changeable, the gas flow can be easily controlled. Therefore, even when the stage moves relatively to the projection optical system, it is possible to reliably suppress the flow of the predetermined gas into the optical path of the position measurement beam.
[0018]
In the above exposure apparatus, the stage (46) may be provided with a smoothing member (90) for forming a smooth surface having the same height as the surface height of the substrate (W).
By forming the smooth surface having the same height as the surface height of the wafer by the smoothing member, the resistance to the gas flow on the stage is reduced, and the gas flow can be easily controlled.
[0019]
In the above-described exposure apparatus, the suction port (96) sucks the gas through a gap (98) formed around an edge of the smoothing member (90), so that the gas passes through the gap. Thus, the gas can be more reliably sucked. In addition, the gas can be prevented from staying through the gap.
[0020]
Further, the device manufacturing method of the present invention includes a step of transferring a device pattern formed on the mask (R) onto the substrate (W) using the exposure apparatus.
In this device manufacturing method, the position of the stage is accurately measured using the position measurement beam in the exposure apparatus, so that the pattern accuracy can be improved.
[0021]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, a first example of an embodiment of an exposure apparatus according to the present invention will be described with reference to the drawings. In this example, the present invention is applied to a step-and-scan type projection exposure apparatus using vacuum ultraviolet light as an energy beam for exposure.
[0022]
FIG. 1 is a partially cut-away configuration diagram illustrating a schematic configuration of an exposure apparatus 10 of the present embodiment. In FIG. 1, a mechanical unit of the exposure apparatus of the present embodiment includes an illumination optical system 21 and a reticle operation unit 22. , The projection optical system PL, and the wafer operation unit 23. The illumination optical system 21, the reticle operation unit 22, and the projection optical system PL are isolated from outside air (here, gas in a chamber described later) inside a box-shaped illumination system chamber 25, a reticle chamber 26, and a lens barrel 27, respectively. It is housed in a state with a high degree of sealing. Further, the exposure apparatus 10 of the present embodiment is housed in one large chamber (not shown) in which the temperature of the gas inside is controlled within a predetermined target range as a whole.
[0023]
In the illumination optical system 21, an F which generates a pulse laser beam having a wavelength of 157 nm in a vacuum ultraviolet region as the exposure light source 20 ₂ A laser light source is used, and an emission end of the exposure light source 20 is attached to a lower part of the illumination system chamber 25. Exposure light IL (energy beam) emitted from the exposure light source 20 into the illumination system chamber 25 at the time of exposure is reflected upward by the mirror 30, and an automatic tracking unit (not shown) for adjusting the optical axis shift due to vibration or the like, and The light enters a fly-eye lens (or rod lens) 32 as an optical integrator (homogenizer) via a beam shaping optical system 31 for shaping the cross-sectional shape of the illumination system and controlling the amount of light. An aperture stop (not shown) is arranged on the exit surface of the fly-eye lens 32. Exposure light IL emitted from the fly-eye lens 32 and passing through the aperture stop is reflected in a substantially horizontal direction by a mirror 34, and is relayed. The light reaches a field stop (reticle blind) 36 via a lens 35.
[0024]
The arrangement surface of the field stop 36 is substantially optically conjugate with the pattern surface of the reticle R to be exposed. The field stop 36 has a fixed blind defining the shape of an elongated rectangular illumination area on the pattern surface, and a scanning exposure. And a movable blind that closes the illumination area to prevent exposure of unnecessary parts at the start and end of the lighting. The exposure light IL that has passed through the field stop 36 passes through a relay lens 37, a mirror 38, and a condenser lens system 39 fixed to the distal end of the illumination system chamber 25 to form a rectangle (on a slit) on the pattern surface of the reticle R. The illumination area is illuminated with a uniform illuminance distribution. The illumination optical system 21 is configured by the exposure light source 20 to the condenser lens system 39, and the optical path of the exposure light IL in the illumination optical system 21, that is, the optical path from the exposure light source 20 to the condenser lens system 39 is sealed by the illumination system chamber 25. I have.
[0025]
Under the exposure light IL from the illumination optical system 21, an image of the pattern in the illumination area of the reticle R is projected through the projection optical system PL at a projection magnification β (β is, for example, 1/4, 1/5, etc.). The light is projected onto the wafer W to which the photosensitive material (photoresist) is applied. The wafer W is a disk-shaped substrate such as a semiconductor (silicon or the like) or an SOI (silicon on insulator).
[0026]
Here, the exposure light IL is F ₂ In the case of laser light, the optical glass material having a good transmittance is fluorite (CaF ₂ Crystal), quartz glass doped with fluorine or hydrogen, and magnesium fluoride (MgF ₂ ), It is difficult to obtain the desired imaging characteristics (such as chromatic aberration characteristics) by configuring the projection optical system PL with only the refractive optical member. Therefore, the projection optical system PL of this example employs a catadioptric system combining a refractive optical member and a reflecting mirror. Hereinafter, the description will be made by taking the X axis in a direction intersecting with the optical axis AX of the projection optical system PL and the Y axis perpendicular to the plane of FIG. The illumination area on the reticle R in this example is a rectangle elongated in the X direction, and the scanning direction of the reticle R and the wafer W during exposure is in the Y direction.
[0027]
In the reticle operation unit 22, the reticle R is held on a reticle stage 40. The reticle stage 40 continuously moves the reticle R in the Y direction on a reticle base (not shown) in synchronization with a later-described wafer stage, and moves the reticle R minutely so as to reduce synchronization errors in the X, Y, and rotation directions. Drive. The position and the rotation angle of the reticle stage 40 are measured with high precision by a laser interferometer (not shown), and the reticle stage 40 is controlled based on the measured values and control information from a main control system 24 composed of a computer that controls the overall operation of the apparatus. 40 is driven. The reticle operation unit 22 is configured by a reticle stage 40, a reticle base, a reticle loader, and the like (not shown). It is closed by the chamber 26.
[0028]
In the projection optical system PL, a plurality of optical members (optical elements) are hermetically housed in a lens barrel 27, and the optical path from the optical member on the reticle side of the projection optical system PL to the optical member on the wafer side is a lens barrel. 27.
[0029]
In the wafer operating section 23, the wafer W is suction-held on a mounting surface on a wafer holder 45, and the wafer holder 45 is fixed on a wafer stage 46. The wafer stage 46 continuously moves the wafer W in the Y direction on a wafer base (not shown) in synchronization with the above-described reticle stage, and moves the wafer W stepwise in the X direction and the Y direction. Further, the wafer stage 46 projects the surface of the wafer W in a projection optical system PL using an autofocus method based on information on the position (focus position) of the surface of the wafer W in the optical axis AX direction measured by an autofocus sensor (not shown). Focus on the image plane. The position of the wafer stage 46 in the X and Y directions, the rotation angle (pitching amount) around the X axis, the rotation angle (rolling amount) around the Y axis, and the rotation angle (yawing amount) around the Z axis are laser. The wafer stage 46 is measured by the interferometer 47 with high precision, and the wafer stage 46 is driven via the stage drive system 48 based on the measured values and the control information from the main control system 24. The movable mirror 47a, which is attached to the wafer stage 46 (wafer holder 45) and reflects the laser beam (position measurement beam) from the laser interferometer 47, is configured as a separate prism-shaped mirror. Various configurations such as a configuration including a body-shaped L-shaped mirror and a configuration in which a side surface of a wafer stage (wafer holder) is mirror-finished and used as a mirror can be applied. Further, the wafer operation unit 23 is configured by the wafer holder 45, the wafer stage 46, the wafer base, and the like, and a wafer loader or the like (not shown) as a transfer system is disposed beside the wafer operation unit 23.
[0030]
Here, since the exposure light IL of this example is vacuum ultraviolet light having a wavelength of 157 nm, oxygen (O ₂ ), Water (steam: H ₂ O 2), carbon monoxide (CO), carbon dioxide (carbon dioxide: CO ₂ ), Organic substances, and halides. On the other hand, as a gas (substance having little energy absorption) through which the exposure light IL passes, a nitrogen gas (N ₂ ), Hydrogen (H ₂ ), Helium (He), neon (Ne), argon (Ar), krypton (Kr), xenon (Xe), and radon (Rn). Hereinafter, the nitrogen gas and the rare gas will be collectively referred to as “permeable gas”.
[0031]
The exposure apparatus of the present example supplies the above-mentioned permeable gas having little energy absorption to the beam in the vacuum ultraviolet region to the space on the optical path, that is, each of the illumination system chamber 25, the reticle chamber 26, and the lens barrel 27. A gas supply / exhaust system 50 is provided which makes the pressure equal to or higher than the atmospheric pressure (for example, within a range of 0.001 to 10% of the atmospheric pressure). The gas supply / exhaust system 50 includes an exhaust vacuum pumps 51A, 51B and 51C, a cylinder 53 in which a permeable gas is compressed or liquefied in a high-purity state and stored, and valves 52A, 52B and 52C whose opening and closing are controlled. And so on. Note that the numbers and installation locations are not limited to those shown in the drawings. Nitrogen gas acts as a light absorbing substance for light having a wavelength of about 150 nm or less, and helium gas can be used as a transparent gas up to a wavelength of about 100 nm. Helium gas has a thermal conductivity that is about six times that of nitrogen gas, and the amount of change in the refractive index with respect to a change in atmospheric pressure is about 1/8 that of nitrogen gas. Excellent in stability and cooling. Since helium gas is expensive, the wavelength of the exposure light is F ₂ If the thickness is 150 nm or more as in a laser, nitrogen gas may be used as the permeable gas in order to reduce operating costs.
[0032]
In this example, the gas supply / exhaust system 50 also supplies the transparent gas to the working distance unit WD, that is, the space between the tip of the projection optical system PL and the wafer W, and absorbs light from the optical path. Has been eliminated. That is, the gas supply / exhaust system 50 includes an exhaust vacuum pump 60, an exhaust pipe 61, a gas supply pipe 62, a valve 63, and the like for the working distance unit WD. FIG. 2 schematically shows the vicinity of the working distance portion WD viewed from the side.
[0033]
As shown in FIG. 2, in the working distance unit WD, an optical element disposed at the exit end side of the projection optical system PL, that is, the lowermost stage of the projection optical system PL (between the internal space and the external space of the projection optical system PL) Below the boundary optical element 80) disposed at the boundary, a first partition 81 that forms a space to which a permeable gas is supplied is provided. The first partition portion 81 is formed of a substantially box-shaped plate-shaped member or the like, and forms a space (first space 82) that covers the surface of the boundary optical element 80. The first partition 81 is directly fixed to the projection optical system PL or via a bellows (a metal bellows, a film-shaped bellows, a bellows formed of an elastic material, or the like) so as not to transmit vibration to the projection optical system PL. Or is fixed to another stationary object such as a frame supporting the projection optical system PL. Further, the gas supply pipe 62 is connected to the first partition wall 81, and a permeable gas is supplied to the first space 82 via the gas supply port 65. The first partition 81 is connected to the exhaust pipe 61, and the gas including the permeable gas is exhausted from the first space 82 through the exhaust port 66. The supply amount of the permeable gas from the gas supply port 65 and the exhaust amount from the exhaust port 66 are such that the pressure in the first space 82 is higher than the atmospheric pressure (for example, in the range of 0.001 to 10% with respect to the atmospheric pressure). To be higher).
[0034]
An opening 81a for exposure light is formed in the first partition 81, and exposure light from the projection optical system PL is irradiated onto the wafer W through the opening 81a. Since the first space 82 is adjusted to a pressure higher than the atmospheric pressure, a part of the gas in the first space 82 flows toward the wafer W via the opening 81a.
[0035]
Around the first partition 81, a second partition having substantially the same size as the upper surface of the wafer stage 46, that is, the surface on the boundary optical element 80 side, or including the surface on the boundary optical element 80 side. A part 85 is provided. The second partition 85 includes a plate-like member arranged substantially in parallel with the upper surface of the wafer stage 46, and a space between the projection optical system PL and the wafer W together with the first partition 81 and the wafer stage 46. (Second space 86) is formed. A permeable gas flows into the second space 86 from the first space 82, which is the internal space of the first partition 81. An exhaust port 87 connected to the exhaust pipe 61 is annularly provided between the first partition 81 and the second partition 85 so as to surround the first partition 81 (first space 82). A part of the gas in the second space 86 is exhausted through the exhaust port 87.
[0036]
FIG. 3 is a plan view schematically showing a state where the wafer stage 46 is viewed from the side of the projection optical system.
The wafer stage 46 is provided with a smoothing member 90 for forming a smooth surface having the same height as the surface height of the wafer W. On the wafer stage 46, objects such as a reference mark plate 91 on which a reference mark serving as a reference for positioning the wafer stage 46 is formed, the wafer holder 45, and a light meter (not shown) for monitoring an illuminance amount are provided. The smoothing member 90 is provided so as to fill a step (unevenness) on the wafer stage 46 formed by these objects. Since the fiducial mark formed on the upper surface of fiducial mark plate 91 is detected by a detecting means (not shown), opening 90a is provided on smoothing member 90 so that the upper surface of fiducial mark plate 91 can be detected. Is formed. Further, since the wafer stage 46 moves at a high acceleration, it is preferable that the smoothing member 90 be formed in a shape that is lightweight and has low air resistance during movement. As a material of the smoothing member 90, for example, a light metal such as aluminum or a resin is used.
[0037]
Returning to FIG. 2, the wafer stage 46 is provided with a suction port 96 for sucking gas through a gap formed between the wafer W or the wafer holder 45 and around the edge of the smoothing member 90. . In this example, the suction port 96 is an opening of a tubular member (pipe) provided on the wafer stage 46, and is provided for a gap 98 between the smoothing member 90 and the wafer holder 45. More specifically, the tubular member is composed of one or more tubular members, is annularly disposed around the wafer holder 45, and is located at the bottom of a groove formed in the gap 98 between the smoothing member 90 and the wafer holder 45. The suction port 96 is connected to a vacuum pump 97, and the suction port 96, the vacuum pump 97, and the like constitute a suction mechanism 95 of the present invention. The position of the suction port 96 may be between the movable mirror 47a of the laser interferometer and the wafer W, and is not limited to the above example. For example, another position on the wafer stage 46 may be used. Further, the vacuum pump 97 may be shared with the gas supply / exhaust system 50 described above.
[0038]
In the exposure apparatus of this example, at the time of exposure, the working distance portion WD (the first space 82 and the second space 86) is filled with the permeable gas by the gas supply / exhaust system 50. That is, the permeable gas is supplied to the first space 82 via the gas supply port 65, and the gas containing the permeable gas is exhausted from the exhaust port 66, so that the first space 82 is filled with the permeable gas. The permeable gas in the first space 82 is supplied to the second space 86 through the opening 81a, and the second space 86 is filled with the permeable gas. The light absorbing material present in the working distance portion WD is exhausted together with the permeable gas through the exhaust port 66 or the exhaust port 87. Further, a gas that is to newly enter the working distance section WD is exhausted together with the permeable gas through an exhaust port 87 arranged outside the working distance section WD. As a result, the state in which the light absorbing substance is eliminated in the working distance section WD is maintained, and the permeable gas supplied from the gas supply port 65 is reliably exhausted from the exhaust port 66 and the exhaust port 87, so that the working distance Leakage of the permeated gas from the portion WD to the periphery is prevented. Therefore, inflow of the permeable gas into the optical path of the laser interferometer 47 (see FIG. 1) is prevented.
[0039]
Further, in the exposure apparatus of the present example, since the smoothing member 90 forms a smooth surface having the same height as the surface height of the wafer W, the gas flow on the wafer stage 46 (the gas flow in the second space 86). Therefore, the gas in the second space 86 is satisfactorily exhausted through the exhaust port 87. Therefore, leakage of the permeable gas from the working distance portion WD to the periphery is reliably prevented.
[0040]
Furthermore, in the exposure apparatus of this example, since the gas in the second space 86 is sucked through the gap 98 between the smoothing member 90 and the wafer holder 45, the leakage of the permeable gas is more reliably prevented. That is, a suction port 96 is provided at the bottom of the groove located in the gap 98 between the smoothing member 90 and the wafer holder 45, and a part of the gas in the second space 86 passes through the gap 98 and passes through the suction port 96. Exhausted through. In addition to the exhaust port 87 above the wafer W, the working space is exhausted through the gap 98 substantially at the same height as the wafer W and around the wafer W so that the working space is exhausted. Leakage of gas from the distance portion WD to the external space is more reliably prevented. Since the suction port 96 is disposed between the movable mirror 47a of the laser interferometer and the wafer W, the exhaust of the permeable gas through the suction port 96 causes the suction port 96 to be on the optical path of the laser interferometer 47 (see FIG. 1). The inflow of the permeable gas into the fuel cell is reliably prevented. Further, not only the gas on the wafer W but also a part of the gas around the wafer W is exhausted through the gap 98. Thereby, the inflow of outside air onto the wafer W is prevented, and the decrease in illuminance and the unevenness in illuminance due to the inflow of the light-absorbing substance on the optical path of the exposure light are prevented.
[0041]
Here, the wafer stage 46 is arranged below the projection optical system PL during exposure, and moves between a position below the projection optical system PL and an exchange position when exchanging the wafer W. Therefore, immediately after the replacement of the wafer W, the working distance portion WD, which is the space between the wafer W and the projection optical system PL, particularly the second space 86, The outside air of different external spaces is included. That is, of the space between the wafer W and the projection optical system PL, the above-mentioned first space 82 is surrounded by the first partition wall 81 even when the wafer W is replaced, and is in a state filled with the permeable gas. There is almost no inflow of the outside air. On the other hand, since the second space 86 is opened by the movement of the wafer stage 46 when the wafer W is replaced, there is a possibility that outside air containing a light absorbing substance flows in.
[0042]
The outside air that has flowed into the second space 86 during the replacement of the wafer W is supplied with the permeable gas from the first space 82 and exhausted through the exhaust port 87 after the wafer stage 46 is disposed below the projection optical system PL. The air is exhausted from the second space 86 through the port 96. In particular, of the outside air flowing into the second space 86, the outside air flowing below the smoothing member 90, that is, into the gap between the smoothing member 90 and the wafer holder 45, is mainly sucked through the suction port 96. For example, at the time of replacement of the wafer W, a gap formed around the edge of the smoothing member 90 with movement of the wafer stage 46, particularly a groove located in a gap 98 between the smoothing member 90 and the wafer holder 45, Outside air in an external space different from the second space 86 stays, but this outside air passes through the suction port 96 when the wafer stage 46 is moved or after the wafer stage 46 is arranged at a position below the projection optical system PL. Be eliminated. Since the stagnation of the light-absorbing substance on the wafer stage 46 is prevented, the flow of the exposure light of the light-absorbing substance onto the optical path during exposure is prevented, and the resulting reduction in illuminance and uneven illuminance are prevented.
[0043]
As described above, in the exposure apparatus of the present example, the working distance portion WD (the first space 82 and the second space 86) is filled with the permeable gas by the gas supply / exhaust system 50, and the suction around the wafer W is performed. By exhausting the gas containing the permeable gas through the port 96, the light absorbing material is reliably removed from the optical path of the exposure light, and the permeable gas is evacuated to the optical path of the laser interferometer 47 (see FIG. 1). Inflow is prevented. Therefore, the position measurement of the wafer stage 46 using the laser interferometer can be accurately performed.
[0044]
FIG. 4 shows a second example of the embodiment of the exposure apparatus according to the present invention. In the exposure apparatus of this example, a suction port 100 for sucking gas from between the wafer W and the moving mirror 47a is provided in the wafer holder 45. Is provided. In the present embodiment, components having the same functions as those of the above-described embodiments are denoted by the same reference numerals, and the description thereof will be omitted or simplified.
[0045]
In FIG. 4, the outer diameter of the wafer holder 101 is formed larger than the wafer W. On the upper surface (wafer mounting surface) of the wafer holder 101, the suction port 100 is provided outside a region where the wafer W is arranged. Further, a region further outside the suction port 100 is covered with a smoothing member 90. The suction port 100 is composed of one or more suction ports, and is located at the bottom of a groove formed in the gap 102 formed inside the smoothing member 90. The suction port 100 is connected to a vacuum pump 103, and the suction port 100 and the vacuum pump 103 constitute a suction mechanism 104 of the present invention. Note that the wafer holder 101 is provided with a suction hole for sucking the wafer W, and the suction hole and the suction port 100 may have a similar configuration. For example, the suction hole and the suction port 100 may share a vacuum pump.
[0046]
Also in this example, the working distance portion WD (the first space 82 and the second space 86) is filled with the permeable gas by the gas supply / exhaust system 50, and the light absorbing material present in the working distance portion WD is transmitted. It is exhausted through the exhaust port 66 or the exhaust port 87 together with the reactive gas. Further, a gas that is to newly enter the working distance section WD is exhausted together with the permeable gas through an exhaust port 87 arranged outside the working distance section WD. Further, the gas containing the permeable gas is sucked through the suction port 100 provided in the wafer holder 101, and the leakage of the permeable gas to the periphery of the wafer stage 46 and the intrusion of the light-absorbing substance into the working distance portion WD are surely performed. Is prevented. Thus, the light absorbing material is reliably removed from the optical path of the exposure light, and the inflow of the permeable gas into the optical path of the laser interferometer 47 (see FIG. 1) is reliably prevented.
[0047]
Further, in this embodiment, since the suction port 100 is provided in the wafer holder 101, the configuration can be simplified as compared with the above-described embodiment. Further, since the peripheral edge of the wafer holder 101 is covered with the smoothing member 90, the resistance to the gas flowing between the smoothing member 90 and the wafer holder 101 is large, and the resistance from the second space 86 to the lower side of the smoothing member 90 is increased. It is difficult for gas to flow in and for gas to leak onto the wafer W from below the smoothing member 90. Therefore, the stagnation of the light absorbing substance on the wafer stage 46 is prevented, and the leakage of the light absorbing substance from below the smoothing member 90 onto the wafer W is prevented.
[0048]
FIGS. 5A and 5B show a third example of the embodiment of the exposure apparatus according to the present invention. In the exposure apparatus of the present example, the region where the gas is sucked by the suction port 110 is formed so as to be changeable. Have been. In this embodiment, components having the same functions as those of the above-described embodiment are denoted by the same reference numerals, and the description thereof will be omitted or simplified.
[0049]
5A and 5B, the outer diameter of the wafer holder 111 is formed larger than the wafer W as in the embodiment shown in FIG. On the mounting surface), the suction port 110 is provided outside a region where the wafer W is disposed. In this example, a plurality of suction ports 110 are provided, each of which is located at the bottom of a groove formed in a gap 112 formed inside the smoothing member 90. The plurality of suction ports 110 are connected to a vacuum pump 114 via valves 113a, 113b,. In practice, valves are individually provided corresponding to each of the plurality of suction ports 110, but FIG. 5A typically shows valves 113a and 113b. The suction port 110, the valves 113a, 113b,... And the vacuum pump 114 constitute a suction mechanism 115 of the present invention.
[0050]
In this example, the plurality of valves 113a, 113b... Are controlled to open and close according to the movement of the wafer stage 46. That is, based on the relative position of the wafer stage 46 with respect to the projection optical system PL, one of the plurality of suction ports 110 is opened, and the remaining suction ports are closed. The gas suction area changes.
[0051]
FIGS. 6A and 6B are diagrams showing an example of the state of the change of the suction area. In this example, the suction area changes so that the gas is sucked from the suction port of the plurality of suction ports 110 located below the projection optical system PL.
That is, as shown in FIGS. 6A and 6B, when a part of the plurality of suction ports 110 comes off from below the projection optical system PL, such as when exposing a shot area at the end of the wafer W, The valve of the suction port 110 provided below the projection optical system PL is opened, and the valve of the suction port 110 provided outside the projection optical system PL is closed. In the example of FIG. 6A, the valve 113b is open and the valve 113a is closed. In the example of FIG. 6B, the valve 113a is open and the valve 113b is closed. By stopping the suction of the gas from the suction port 110 coming off from below the projection optical system PL, the entrainment of the outside air is suppressed, and the inflow of the light absorbing substance into the working distance unit WD can be prevented.
[0052]
As described above, in this example, the region where the gas is sucked by the suction port 110 is formed so as to be variable depending on the position of the wafer stage 46 with respect to the projection optical system PL. It is easy to optimize control. That is, even when the wafer stage 46 moves relatively to the projection optical system PL, the flow of gas in the working distance unit WD can be appropriately controlled. By optimizing the air supply / exhaust control according to the position of the wafer stage 46 with respect to the projection optical system PL and appropriately controlling the gas flow, the flow of the light-absorbing substance into the working distance unit WD and the laser interferometer 47 (see FIG. 1) can be more reliably prevented from flowing into the optical path. The control of the valves 113a, 113b... Is not limited to the opening and closing control, and the flow rate control may be performed. That is, the amount of gas suction in each of the plurality of suction ports 110 may be individually controlled.
[0053]
As described above, the preferred embodiments according to the present invention have been described with reference to the accompanying drawings. However, it is needless to say that the present invention is not limited to the embodiments. It is clear that those skilled in the art can conceive various changes or modifications within the scope of the technical idea described in the claims. It is understood that it belongs to.
[0054]
In addition, the present invention naturally includes embodiments in which the technical ideas of the above-described embodiments are combined.
For example, in the third example of the above embodiment, when exposing the end of the wafer stage, the amount of gas suction is controlled for each location by opening and closing a valve connected to an exhaust suction port, and the length measurement by an interferometer is performed. Although a technique for reducing the leakage of the purge gas into the space is used, this technique may be applied to the first example of the above embodiment. That is, in the first example of the above embodiment, a valve (or a flow rate control mechanism) is connected to each of a plurality of suction ports for exhaust, and the opening / closing and flow rate thereof are controlled / adjusted to expose the wafer end. It is also possible to adopt a configuration in which leakage of the purge gas into the length measurement space during the measurement is reduced.
[0055]
Further, in each of the above-described embodiments, a space is formed between the smoothing member 90 and the upper surface of the wafer stage 46, but an object may be installed so as to fill this space. Since the volume of the space below the smoothing member 90 is reduced, the stagnation of the light absorbing material on the wafer stage 46 is suppressed, and the decrease in illuminance and the uneven illuminance due to the inflow of the light absorbing material into the optical path of the exposure light are more reliable. Is prevented.
[0056]
Further, in each of the above embodiments, the amount of supply of the permeable gas from the gas supply port and the exhaust port (and the suction port) are different between when exposing near the center of the wafer and when exposing the edge of the wafer. May be changed. The same applies when replacing a wafer.
[0057]
Alternatively, a concentration meter for measuring the concentration of the light-absorbing substance in the working distance portion may be installed, and the concentration may be controlled by adjusting the supply amount and the exhaust amount of the permeable gas based on the measurement result.
[0058]
Further, the amount and type of degassing containing a light-absorbing substance from a photosensitive material (photoresist) applied on a wafer differ depending on the type and temperature of the photosensitive material. Accordingly, the amount and type of degassing adhering to the boundary optical element 80 of the projection optical system PL also differ, and the amount of decrease in illuminance due to fogging of the boundary optical element 80 also differs. In this case, the amount and type of outgassing from the photosensitive material may be investigated in advance, and the supply amount of the permeable gas may be adjusted depending on the photosensitive material. This makes it possible to reliably eliminate the light absorbing material from the working distance portion, while minimizing the consumption of generally expensive permeable gas.
[0059]
Further, in order to remove the light absorbing substance from the optical path, it is preferable to perform a treatment for reducing the amount of outgas from the surface of the structural material in advance. For example, (1) the surface area of the structural material is reduced, (2) the surface of the structural material is polished by a method such as mechanical polishing, electrolytic polishing, ball polishing, chemical polishing, or GBB (Glass Beads Blasting) to obtain a surface roughness of the structural material. (3) cleaning the surface of the structural material by means of ultrasonic cleaning, spraying a fluid such as clean dry air, or vacuum degassing (baking); (4) removing hydrocarbons and halides There is a method in which a wire coating material, a sealing member (such as an O-ring), an adhesive and the like are not installed in the optical path space as much as possible.
[0060]
In addition, a casing (a cylindrical body or the like) constituting a cover of the wafer operation unit from the illumination system chamber and a pipe for supplying a permeable gas are made of a material with a small amount of impurity gas (degassing), for example, stainless steel or titanium. It is desirable to form with various polymers such as alloys, ceramics, ethylene tetrafluoride, tetrafluoroethylene-terfluoro (alkyl vinyl ether), or tetrafluoroethylene-hexafluoropropene copolymer.
[0061]
Also, it is desirable that a cable for supplying electric power to a drive mechanism (reticle blind, stage, etc.) in each housing is similarly covered with the above-mentioned material with a small amount of impurity gas (degas).
[0062]
It is clear that the present invention can be applied not only to a scanning exposure type projection exposure apparatus, but also to a batch exposure type (stepper type) projection exposure apparatus. The projection optical system provided therein may be not only a catadioptric system but also a dioptric system or a reflective system. Further, the magnification of the projection optical system may be not only the reduction magnification but also an equal magnification or an enlargement.
[0063]
Also, the present invention relates to a case where an ArF excimer laser beam (wavelength 193 nm) is used as an energy beam, ₂ Laser light (wavelength 146 nm), Ar ₂ The present invention can also be applied to vacuum ultraviolet light having a wavelength of about 200 nm to 100 nm, such as laser light (having a wavelength of 126 nm), a harmonic such as a YAG laser, or a harmonic of a semiconductor laser.
[0064]
Excimer laser or F ₂ Instead of a laser or the like, a single-wavelength laser in an infrared region or a visible region oscillated from a DFB (Distributed feedback) semiconductor laser or a fiber laser, for example, erbium (Er) (or erbium and ytterbium (Yb) And a) may be amplified by a doped fiber amplifier, and a harmonic converted to ultraviolet light using a nonlinear optical crystal may be used.
[0065]
Further, the application of the exposure apparatus is not limited to an exposure apparatus for manufacturing a semiconductor. For example, an exposure apparatus for a liquid crystal that exposes a liquid crystal display element pattern to a square glass plate, and a method for manufacturing a thin film magnetic head. Widely applicable to the above exposure apparatus.
[0066]
When a linear motor is used for the wafer stage or the reticle stage, either an air levitation type using an air bearing or a magnetic levitation type using Lorentz force or reactance force may be used. Further, the stage may be of a type that moves along a guide, or may be a guideless type in which a guide is not provided.
[0067]
When a plane 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 stage moving surface ( Base).
[0068]
Further, the reaction force generated by the movement of the wafer stage may be mechanically released to the floor (ground) by using a frame member as described in JP-A-8-166475. The present invention is also applicable to an exposure apparatus having such a structure.
[0069]
Further, 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 present invention is also applicable to an exposure apparatus having such a structure.
[0070]
As described above, the exposure apparatus of the embodiment of the present application provides various subsystems including the components listed in the claims of the present application, so as to maintain predetermined mechanical accuracy, electrical accuracy, and optical accuracy. It is manufactured by assembling. Before and after this assembly, adjustments to achieve optical accuracy for various optical systems, adjustments to achieve mechanical accuracy for various mechanical systems, and various electric systems to ensure these various accuracy Are adjusted to achieve electrical accuracy. The process of assembling the exposure apparatus from the various subsystems includes mechanical connection, wiring connection of an electric circuit, and piping connection of a pneumatic circuit among the various subsystems. It goes without saying that there is an assembling process for each subsystem before the assembling process from these various subsystems to the exposure apparatus. When the process of assembling the various subsystems into the exposure apparatus is completed, comprehensive adjustment is performed, and various precisions of the entire exposure apparatus are secured. It is desirable that the manufacture of the exposure apparatus be performed in a clean room in which the temperature, cleanliness, and the like are controlled.
[0071]
Then, the wafer W exposed as described above undergoes a developing step, a pattern forming step, a bonding step, packaging, and the like, whereby an electronic device such as a semiconductor element is manufactured.
[0072]
【The invention's effect】
As described above, according to the exposure method and the exposure apparatus of the present invention, a predetermined gas that transmits an energy beam is supplied to a space between a substrate and a projection optical system, and a reflection that reflects a position measurement beam is provided. By sucking a gas containing the predetermined gas from between the member and the substrate, the light absorbing material is appropriately removed from the space between the projection optical system and the substrate, and the position of the stage using the position measurement beam is removed. Measurement can be performed accurately.
Further, according to the device manufacturing method of the present invention, in the exposure apparatus, the position measurement of the stage using the position measurement beam is performed with high accuracy, so that the pattern accuracy can be improved.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a configuration diagram showing a first example of an embodiment of an exposure apparatus according to the present example.
FIG. 2 is a side view schematically showing a configuration near a working distance section in the first embodiment.
FIG. 3 is a plan view schematically showing a state where a wafer stage is viewed from a projection optical system side.
FIG. 4 is a side view showing a second example of the embodiment of the exposure apparatus according to the present invention, and schematically showing a configuration near a working distance section.
FIG. 5 is a side view showing a third example of the embodiment of the exposure apparatus according to the present invention, and schematically showing a configuration near a working distance section.
FIG. 6 is a diagram illustrating an example of a change in a suction area.
[Explanation of symbols]
R: reticle (mask), W: wafer (substrate), IL: exposure light (energy beam), PL: projection optical system, AX: optical axis, 10: exposure apparatus, WD: working distance unit (with projection optical system) 45, 101, 111: wafer holder, 46: wafer stage, 47a: movable mirror (reflective member), 50: gas supply / exhaust system (gas supply system), 90: smoothing member, 98 ... gaps, 95, 104, 115 ... suction mechanisms, 96, 100, 110 ... suction ports.

Claims (13)

エネルギービームにより投影光学系を介してマスクのパターンを基板に転写する露光方法において、
前記基板と前記投影光学系との間の空間に、前記エネルギービームを透過する所定ガスを供給し、
前記所定ガスを含む気体を、前記基板が載置されるステージの位置計測に用いられる位置計測用ビームを反射する反射部材と前記基板との間から吸引することを特徴とする露光方法。In an exposure method for transferring a pattern of a mask to a substrate via a projection optical system by an energy beam,
To the space between the substrate and the projection optical system, to supply a predetermined gas that transmits the energy beam,
An exposure method, wherein a gas containing the predetermined gas is sucked from between a substrate and a reflecting member that reflects a position measurement beam used for position measurement of a stage on which the substrate is mounted. 前記気体を、前記ステージに設けられた溝部を介して吸引することを特徴とする請求項１に記載の露光方法。2. The exposure method according to claim 1, wherein the gas is sucked through a groove provided on the stage. 前記気体は、前記基板と前記投影光学系との間の空間とは異なる外部空間の外気を含むことを特徴とする請求項１に記載の露光方法。The exposure method according to claim 1, wherein the gas includes outside air in an external space different from a space between the substrate and the projection optical system. 前記外部空間の外気は、前記外部空間で前記ステージが前記基板を交換する際、前記溝部に滞留することを特徴とする請求項３に記載の露光方法。The exposure method according to claim 3, wherein the outside air in the external space stays in the groove when the stage exchanges the substrate in the external space. エネルギービームにより投影光学系を介してマスクのパターンを基板に転写する露光装置において、
前記基板が載置されるステージに設けられ、該ステージの位置計測に用いられる位置計測用ビームを反射する反射部材と、
前記基板と前記投影光学系との間の空間に、前記エネルギービームを透過する所定ガスを供給するガス供給系と、
前記基板と前記反射部材との間に設けられ、前記所定ガスを含む気体を吸引する吸引機構とを備えることを特徴とする露光装置。In an exposure apparatus that transfers a pattern of a mask to a substrate via a projection optical system by an energy beam,
A reflecting member that is provided on a stage on which the substrate is mounted and reflects a position measurement beam used for position measurement of the stage,
A gas supply system that supplies a predetermined gas that transmits the energy beam to a space between the substrate and the projection optical system,
An exposure apparatus, comprising: a suction mechanism provided between the substrate and the reflection member, for suctioning a gas containing the predetermined gas. 前記気体は、前記基板と前記投影光学系との間の空間とは異なる外部空間の外気を含むことを特徴とする請求項５に記載の露光装置。6. The exposure apparatus according to claim 5, wherein the gas includes outside air in an external space different from a space between the substrate and the projection optical system. 前記吸引機構は、前記ステージに設けられた吸引口を有することを特徴とする請求項６に記載の露光装置。The exposure apparatus according to claim 6, wherein the suction mechanism has a suction port provided in the stage. 前記外部空間の外気は、前記外部空間で前記ステージが前記基板を交換する際、前記吸引口に滞留することを特徴とする請求項７に記載の露光装置。The exposure apparatus according to claim 7, wherein the outside air in the external space stays in the suction port when the stage exchanges the substrate in the external space. 前記吸引口は、前記ステージ上に形成された溝の底部に設けられることを特徴とする請求項７または請求項８に記載の露光装置。9. The exposure apparatus according to claim 7, wherein the suction port is provided at a bottom of a groove formed on the stage. 前記吸引口は、前記投影光学系に対する前記ステージの相対位置に応じて、前記気体を吸引する領域が変化可能に形成されていることを特徴とする請求項７から請求項９のうちのいずれか一項に記載の露光装置。10. The suction port according to claim 7, wherein an area for sucking the gas is changeable according to a relative position of the stage with respect to the projection optical system. The exposure apparatus according to claim 1. 前記ステージには、前記基板の表面高さと同一高さの平滑な面を形成するための平滑化部材が配されることを特徴とする請求項５から請求項１０のうちのいずれか一項に記載の露光装置。11. The stage according to claim 5, wherein a smoothing member for forming a smooth surface having the same height as the surface height of the substrate is provided on the stage. 12. Exposure apparatus according to the above. 前記吸引口は、前記平滑化部材の縁の周りに形成される隙間を介して前記気体を吸引することを特徴とする請求項１１に記載の露光装置。12. The exposure apparatus according to claim 11, wherein the suction port sucks the gas through a gap formed around an edge of the smoothing member. 請求項５から請求項１２のうちのいずれか一項に記載の露光装置を用いて、前記マスク上に形成されたデバイスパターンを前記基板上に転写する工程を含むことを特徴とするデバイス製造方法。13. A device manufacturing method, comprising a step of transferring a device pattern formed on the mask onto the substrate using the exposure apparatus according to any one of claims 5 to 12. .

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