JP2009054858A - 液浸露光装置およびデバイス製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】撥液性材料の劣化が抑えられた液浸露光装置を提供する。
【解決手段】液浸露光装置は、原版のパターンを投影光学系および液体を介して基板に投影して該基板を露光するように構成され、基板を保持する基板ステージに配置された基板基準プレートと、前記基板基準プレートに照射される計測光を制限する視野絞りを駆動する駆動部とを備える。前記基板基準プレートは、撥液性材料でコーティングされた撥液性領域と、撥液性材料でコーティングされていない非撥液性領域２８とを含み、前記非撥液性領域２８に計測光で計測されるべきマークＥＭが配置されている。前記視野絞りは、前記非撥液性領域２８に配置された前記マークには照射され、前記撥液性領域には照射されないように、前記基板基準プレートに照射される計測光を制限する。
【選択図】図７

Description

本発明は、露光装置に係り、特に、原版のパターンを投影光学系および液体を介して基板に投影して該基板を露光する液浸露光装置に関する。

ＳＩあるいは超ＬＳＩなどの微細パターンで構成される半導体デバイスの製造工程において、原版に形成されたパターンを感光剤が塗布された基板上に縮小投影して転写する縮小型投影露光装置が使用されている。

半導体デバイスにおける集積密度の向上に伴いパターンの更なる微細化が要求され、レジストプロセスの発展と同時に露光装置の微細化への対応がなされてきた。露光装置の解像力を向上させるアプローチとしては、露光波長を短くする方法と、投影光学系の開口数（ＮＡ）を大きくする方法とが一般的である。露光波長については、３６５ｎｍのｉ線から２４８ｎｍ付近の発振波長を有するＫｒＦエキシマレーザ光に移行しつつあり、更には１９３ｎｍ付近の発振波長を有するＡｒＦエキシマレーザの開発が進んでいる。更に、１５７ｎｍ付近の発振波長を有するフッ素（Ｆ_２）エキシマレーザの開発も行なわれている。

一方、これらとは全く別な解像力向上技術として液浸法を用いた投影露光方法が注目されつつある。従来は、投影光学系の最終面と露光対象基板（例えばウエハ）面との間の空間は気体で満たされていたが、液浸法ではこの空間を液体で満たして投影露光を実施する。液浸法の利点は、従来と同一波長の光源を用いても、解像力が従来法よりも向上することである。

例えば、投影光学系とウエハとの間の空間に提供される液体を純水（屈折率１．４４）とし、基板に結像する光線の最大入射角が液浸法と従来法で等しいと仮定した場合において、液浸法の解像力は従来法の１．４４倍に向上する。これは従来法の投影光学系のＮＡを１．４４倍にすることと等価であり、液浸法によれば、従来法では不可能なＮＡ＝１以上の解像力を得ることが可能である。

特許文献１には、基板ステージの上に受光器を配置した液浸露光装置が開示されている。露光装置は、投影光学系の像面に配置された基板に対して投影光学系と液体とを介して露光光を照射することによって基板を露光する。特許文献１に開示さえた露光装置は、投影光学系の像面に配置されたスリット板を介して投影光学系を通過した光を受光する受光器と、投影光学系とスリット板との間に満たされた液体の温度情報を検出する温度センサとを備えている。受光器による検出結果と、温度センサによる測定結果に基づいて結像性能を含む性能情報が算出され、これが露光時に反映される。

特許文献２には、基板ステージの上に基板とほぼ同一の高さに撥液性の平坦面を有する平面板を備えること、および、この平面板を交換可能にすることが開示されている。特許文献２には、更に、基板ステージの上に配置された基準マークを有する基準部材の表面も撥液性であり、該基準部材が交換可能であることが開示されている。特許文献２には、更に、撥液性材料として、ポリ四フッ化エチレンを使用することが開示されている。

特許文献３，４には、ガラス面に撥液性処理を行う方法が開示されている。特許文献３には、ガラスの表面にアルコキシシランを含有する反応性水性エマルジョンを塗布して乾燥させて撥液性膜を形成することが開示されている。特許文献４には、フルオロカーボンシラン加水分解物含有水性エマルジョンが開示されている。
特開２００５−１１６５７０号公報 特開２００５―１９１５５７号公報 特開平１０−１６７７６７号公報 特開２００１−３３５６９３号公報

図１は、基板ステージ（ウエハステージ）ＷＳＴの構成例を示す平面図である。基板（ウエハ）Ｗの外側周辺には、基板基準プレート（ウエハ基準プレート）ＷＦＰ又は計測部（不図示）が配置されうる。液浸露光装置では、液浸領域ＩＭＬは、露光領域（不図示）よりも大きい。そして、接液領域ＩＭＷは、液浸領域ＩＭＬよりも大きい。接液領域ＩＭＷは、液浸領域ＩＭＬが露光動作に伴って移動することによって、液に接する領域である。接液領域ＩＭＷの中には、基板基準プレートＷＦＰが含まれうる。

基板基準プレートＷＦＰは、露光装置の校正用のマーク、又は、原版（レチクル）と基板Ｗとの位置合わせに使用するマークを含みうる。基板基準プレートＷＦＰに含まれるマークは、基板ステージＷＳＴの上方に配置されるオフアクシス検出系、基板表面の高さ傾きを検出する斜入射検出系によって、又は、投影光学系を介して検出されうる。基板基準プレートＷＦＰの下には、マークを透過した光束を受光する受光部が配置されている。基板基準プレートＷＦＰは、ガラスプレートの上にマークを描画することによって構成されうる。一般に、ガラスは、非撥液性であるため、基板の露光時や基板基準プレートＷＦＰを使った計測時に基板基準プレートＷＦＰが液浸領域ＩＭＬの中に移動し、その後、液浸領域ＩＭＬの外に移動すると、基板基準プレートＷＦＰの上に液が残ってしまう。更に、その状態から露光動作が継続されると、残った液が飛散し、露光装置の内部の環境を変動させたり錆を発生させたりしうる。

液浸領域ＩＭＬが基板基準プレートＷＦＰ上を移動する速度を低下させることによってある程度は液の残留量を低減させることできるが、なくすことは困難である。また、仮に残留液をなくすことができたとしても、基板Ｗの周辺部の露光を行う際に基板ステージＷＳＴの速度を低下させる必要があるので、スループットが低下するという問題が生じる。

特許文献２には、前述のように、基準マークを有する基準部材（基板基準プレート）撥液性とすること、撥液性が劣化した時点で基準部材を交換すること、および、撥液性材料としてポリ四フッ化エチレンを使用することが開示されている。しかしながら、ポリ四フッ化エチレンにエキシマレーザ光、特にＡｒＦエキシマレーザ光を照射すると、撥液性の低下と同時に汚染が発生してしまい、基板の露光時に欠陥の原因となりうる。

また、基準部材（基板基準プレート）をポリ四フッ化エチレンでコーティングした場合、表面形状が安定的ではないため、斜入射検出系で基準部材の表面を計測する際に誤差が生じうる。更に、ポリ四フッ化エチレンは、露光光およびオフアクシス検出系の検出光波長に対する透過率が低いため、計測精度が低下しうる。

本発明は、上記の課題認識を契機としてなされたものであり、例えば、撥液性材料の劣化が抑えられた液浸露光装置を提供することを目的とする。

本発明の液浸露光装置は、原版のパターンを投影光学系および液体を介して基板に投影して該基板を露光するように構成され、基板を保持する基板ステージに配置された基板基準プレートと、前記基板基準プレートに照射される計測光を制限する視野絞りを駆動する駆動部とを備え、前記基板基準プレートは、撥液性材料でコーティングされた撥液性領域と、撥液性材料でコーティングされていない非撥液性領域とを含み、前記非撥液性領域に計測光で計測されるべきマークが配置され、前記視野絞りは、前記非撥液性領域に配置された前記マークには照射され、前記撥液性領域には照射されないように、前記基板基準プレートに照射される計測光を制限する。

本発明によれば、例えば、撥液性材料の劣化が抑えられた液浸露光装置が提供される。

以下、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態を説明する。

［第１実施形態］
図２は、本発明の好適な実施形態の露光装置の概略構成を示す図である。図２に示す露光装置は、原版（レチクル）Ｒのパターンを投影光学系１３および液体Ｌを介して基板（ウエハ）Ｗに投影して基板Ｗを露光するように構成されている。この実施形態の露光装置は、走査露光装置（スキャナー）として構成されているが、本発明の露光装置は、例えば、ステッパとしても構成されうる。

原版（レチクル）Ｒは、光源１から提供される光を使って照明光学系ＩＬによって照明される。照明光学系ＩＬは、例えば、整形光学系２、フライアイレンズ３、コンデンサーレンズ４、視野絞り５、可動ブラインド７、および、リレーレンズ８などを含む。

照明光学系ＩＬは、投影光学系１３の物体面におけるスリット状の照明領域２１を均一な照度で照明する。該物体面には、原版ステージＲＳＴによって保持される原版Ｒが配置され、照明領域２１内における原版Ｒの回路パターンが投影光学系１３、および、投影光学系１３と基板Ｗとの間に配置された液体Ｌによって基板Ｗに投影される。

光源１としては、Ｆ_２エキシマレーザー、ＡｒＦエキシマレーザ又はＫｒＦエキシマレーザ等のエキシマレーザ光源が好適である。また、金属蒸気レーザ光源、ＹＡＧレーザ光源、又は、水銀ランプも使用できる。

光源１から提供される光は、整形光学系２により光束径が所定の大きさに設定されてフライアイレンズ３に達する。フライアイレンズ３の射出面には多数の２次光源が形成され、これらの２次光源からの照明光は、コンデンサーレンズ４によって集光され、固定視野絞り５を経て可動ブラインド７に達する。図２では、固定視野絞り５は、可動ブラインド７よりもコンデンサーレンズ４側に配置されているが、固定視野絞り５は、リレーレンズ８側に配置されてもよい。

固定視野絞り５には、長方形のスリット状の開口部が形成され、固定視野絞り５を通過した照明光は、スリット状の断面を有する光束となり、リレーレンズ８に入射する。スリットの長手方向はＸ方向に平行である。リレーレンズ８は、可動ブラインド７と原版Ｒのパターンが形成された面とを共役にするレンズ系である。また、リレーレンズ８は、両側テレセントリックな光学系であり、原版Ｒのスリット状の照明領域２１ではテレセントリック性が維持されている。

可動ブラインド（露光視野絞り）７は、走査方向（Ｙ方向）の幅を規定する２枚の羽根（遮光板）７ａ，７ｂ、及び走査方向に垂直な非走査方向（Ｘ方向）の幅を規定する２枚の羽根（不図示）より構成されている。走査方向の幅を規定する羽根７ａ及び７ｂは、それぞれ駆動部６ａ及び６ｂにより独立に走査方向に移動できるように支持され、不図示の非走査方向の幅を規定する２枚の羽もそれぞれ独立に駆動できるように支持されている。

この実施形態では、固定視野絞り５により制限されたスリット状照明領域を可動ブラインド（露光視野絞り）７により更に制限された露光領域が露光光で照明される。原版Ｒの照明領域２１内の回路パターンは、投影光学系１３および液体Ｌによって基板Ｗに投影される。

原版Ｒは、原版ステージＲＳＴに保持されている。原版ステージＲＳＴは、干渉計２２によって位置が検出され、原版ステージ駆動部１０によって駆動される。

原版ステージＲＳＴの上には、原版基準プレート（レチクル基準プレート）ＲＦＰが配置されている。原版基準プレートＲＦＰには、露光装置を校正するためのマーク、原版ステージＲＳＴと基板ステージＷＳＴとの位置合わせを行うための基準マーク、および、投影光学系１３の光学性能を測定するための基準マークが配置されている。

ここで、この明細書では、投影光学系１３の光軸に平行な方向がＺ方向、該光軸に垂直な２次元平面内において原版Ｒを走査する方向が＋Ｙ方向（又は−Ｙ方向）、Ｙ方向およびＺ方向に直交する方向がＸ方向である。

原版Ｒを保持している原版ステージＲＳＴは、原版ステージ駆動部１０によって走査方向（＋Ｙ方向又は−Ｙ方向）に駆動される。露光視野絞りである可動ブラインド７は、可動ブラインド制御部１１により制御される駆動部６ａおよび６ｂを含む駆動機構によって駆動される。原版ステージ駆動部１０および可動ブラインド制御部１１は、主制御系１２によって制御される。

基板Ｗは、不図示の搬送装置により搬送され、基板ステージ（ウエハステージ）ＷＳＴの上に配置された基板チャック（ウエハチャック）ＷＣによって真空吸着される。基板ステージＷＳＴは、投影光学系１３の光軸に垂直な面内で基板Ｗの位置決めを行うＺステージと、基板ＷをＸ方向およびＹ方向に走査可能なＸステージおよびＹステージ等を含んで構成される。

基板ステージＷＳＴの位置は、干渉計２３により検出される。図２には、代表的に１つの干渉計２３のみが示されているが、Ｘ、Ｙ方向、Ｘ軸まわりの回転方向、Ｙ軸まわりの回転方向が干渉計によって検出される。

基板ステージＷＳＴの上には、基板基準プレート（ウエハ基準プレート）ＷＦＰが配置されている。基板基準プレートＷＦＰには、露光装置の校正用のマーク、原版ステージＲＳＴと基板ステージＷＳＴとの位置合わせを行うための基準マーク、投影光学系１３の光学性能を測定するための基準マークが配置されている。図２には示されていないが、基板基準プレートＷＦＰの下には、基準マークを透過した光を受光する受光部が配置されている。更に、基板Ｗの周辺には、基板Ｗの表面とほぼ同じ高さの表面を有する同面板ＷＰが配置されている。同面板ＷＰは、例えば、基板ステージＷＳＴに真空吸着によって固定されている。

基板Ｗの上方かつ投影光学系１３の像面側には、液供給回収部ＮＺが配置されている。液供給回収部ＮＺは、不図示の液供給管、ポンプ、温調部、フィルタ等を含む供給部、および、液回収用管、ポンプ、気液分離機を含む回収部に接続されている。該供給部および回収部は、主制御系１２により制御される。

基板Ｗの上方には、オフアクシス検出系（不図示）、および斜入射検出系（不図示）が配置されている。オフアクシス検出系により基板Ｗおよび基板基準プレートＷＦＰに配置されたアライメントマークが検出され、斜入射検出系により基板Ｗ、および基板基準プレートＷＦＰの高さ、傾きが検出される。これらの情報は、主制御系１２に送られる。

主制御系１２は、基板ステージ駆動部１８を介して基板ステージＷＳＴの位置決め動作及び走査動作を制御する。原版Ｒに形成されたパターンを走査露光方式で基板Ｗの各ショット領域に転写する際には、固定視野絞り５により設定されるスリット状の照明領域２１に対して−Ｙ方向（又は＋Ｙ方向）に原版が速度ＶＲで走査される。投影光学系１３の投影倍率をβとすると、原版Ｒの走査と同期して、＋Ｙ方向（又は−Ｙ方向）に基板Ｗが速度ＶＷ(＝β・ＶR)で走査される。これにより、基板Ｗのショット領域にレチクルＲの回路パターン像が逐次転写される。

図１は、基板ステージＷＳＴの平面図である。基板Ｗの周辺には、基板基準プレートＷＦＰが配置されている。図１では、基板ステージＷＳＴの上に２個の基板基準プレートＷＦＰが配置されているが、１個又は３個以上の基板基準プレートＷＦＰが配置されてもよい。

接液領域ＩＭＷは、基板Ｗの露光時に液浸領域ＩＭＬに接する部分である。基板基準プレートＷＦＰの少なくとも一部の領域が接液領域ＩＭＷの中に位置するので、基板Ｗの露光時に基板基準プレートＷＦＰが接液領域ＩＭＷに接することになる。

図３は、基板基準プレートＷＦＰの構成例を示す平面図である。基板基準プレートＷＦＰは、露光光の波長と同一の波長を含む計測光（以下、単に計測光という）を使って検出されるマーク領域ＥＸＰ、オフアクシス検出系によって検出されるマーク領域ＯＡ、斜入射検出系によって検出される領域ＦＯを含む。

マーク領域ＥＸＰは、計測光を使って原版基準プレートＲＦＰ上の基準マークを照明して投影光学系１３を介して原版ステージＲＳＴと基板ステージＷＳＴとの位置合わせをするための位置合わせマークを含みうる。マーク領域ＥＸＰは、更に、投影光学系１３の光学性能を評価するための評価マーク、照度を計測するための計測マークを含んでもよい。

図４は、マーク領域ＥＸＰの拡大図である。ここでは、一例として、位置合わせマークＥＭを示す。複数個（例えば、２個）の位置合わせマークを同時に計測することにより、原版ステージＲＳＴと基板ステージＷＳＴとの位置合わせをより正確に行うことができるほか、基板ステージＷＳＴ又は基板基準プレートＷＦＰの傾き、回転も計測することもできる。

一方、前述の通り、液浸露光装置における基板基準プレートＷＦＰの表面は、そこに液体が残ることを防止する観点では、撥液性であることが望ましい。しかし、複数の位置合わせマークＥＭを含む領域２４を撥液性にしてしまうと、領域２４に露光光を照射した場合に汚染が発生してしまう。汚染の発生を防ぐ方法として、領域２４にのみコーティングを施さないことが考えられる。しかし、この方法では、基板基準プレートＷＦＰ上に撥液性の低い領域が含まれることとなり、領域２４が液浸領域ＩＭＬに接した場合に基板基準プレートＷＦＰ上に残留液を発生させてしまう可能性がある。

そこで、位置合わせマークＥＭを除く領域には撥液性を高くするコーティングを施し、可動ブラインド７、２７（図４）で照射領域を矩形に制限し、複数の位置合わせマークＥＭを個別に照明する方法も考えられる。しかし、この方法では、位置合わせマークＥＭを計測するたびに、走査方向における可動ブラインド７と非走査方向における可動ブラインドの駆動が必要である。また、この方法では、複数の位置合わせ用マークＥＭを同時に計測することができないため、露光装置の処理速度（スループット）が低下してしまうことがある。

そこで、本発明の第１実施形態では、可動ブラインド７とは異なる計測用可動ブラインド（計測視野絞り）２５が照明光学系ＩＬ内に設けられている。計測用可動ブラインド２５は、原版ステージＲＳＴと基板ステージＷＳＴとの位置合わせを行う場合など、基板基準プレートＷＦＰ上のマークを計測光で計測する際に使用されうる。計測時に可動ブラインド（露光視野絞り）７と計測用可動ブラインド（計測視野絞り）２５との双方により制限される計測光の照射領域は、マークの計測に必要最低限な領域とすることで、基板基準プレートＷＦＰ上の残留液の量を最小限に抑えることができる。

図５は、計測用可動ブラインド２５の構成例を示す図である。図５に示す例では、計測用可動ブラインド２５は、可動ブラインド７とほぼ同位置に配置されている。計測用可動ブラインド２５は、駆動部２６により、可動ブラインド７とは、独立してＹ方向に駆動することができるように構成されている。図５に示す例では、コンデンサーレンズ４から固定視野絞り５、可動ブラインド（露光視野絞り）７、計測用可動ブラインド（計測用視野絞り）２５の順番に配置されているが、配置順はこれに従わなくてもよい。

図６は、計測用可動ブラインド２５を用いて位置合わせマークＥＭを計測する場合における可動ブラインド７および計測用可動ブラインド２５の配置をリレーレンズ８側から見た様子を示す図である。走査方向の幅を規定する可動ブラインド７（７ａ、７ｂ）と非走査方向の幅を規定する可動ブラインド（露光視野絞り）２７（２７ａ、２７ｂ）とにより、図４に例示する領域２４が規定される。更に、計測用可動ブラインド２５が光路に挿入されるにより、２つの位置合わせマークＥＭの間の領域（撥液性領域）に計測光が照射されないように、２つの位置合わせ用マークＥＭの間の当該領域が遮光される。計測用可動ブラインド２５を光路に挿入することで照明領域が図４に例示する領域２４と比べ、図７に非撥液性領域２８として例示するように縮小される。したがって、撥液性を高くするための撥液性材料によるコーティングを２つの位置合わせ用マークＥＭの間の領域にも施すことができる。ここで、非撥液性領域２８は、撥液性材料でコーティングがされていない領域であり、マーク領域ＥＸＰのうち非撥液性領域２８以外の領域は、撥液性材料でコーティングがされた撥液性領域である。複数の非撥液性領域２８は、撥液性領域で互いに分離されている。非撥液性領域２８は、計測光で計測されるべきマークとして、位置合わせマークＥＭを含む。この実施形態では、計測時に、可動ブラインド（露光視野絞り）７と計測用可動ブラインド（計測視野絞り）２５との双方により、位置合わせマークＥＭの計測のための視野絞りを構成される。該視野絞りは、非撥液性領域２８に配置された位置合わせマークＥＭには照射され、非撥液性領域２８以外の領域である撥液性領域には照射されないように、基板基準プレートＷＦＰに照射される計測光を制限する。

理想的には、可動ブラインド７および計測用可動ブラインド２５は位置合わせマークＥＭと共役な関係にある位置に配置されることが望ましい。しかし、露光装置内の空間的な制約から、これらを共役な位置に配置することができない場合には、光学的なボケの影響により照射領域が広がってしまうことがある。この場合は、可動ブラインド７、計測用可動ブラインド２５、リレーレンズ８の配置関係から予め照射領域の広がりを考慮し、撥液性材料でコーティングがなされた撥液性領域に計測光が照射されないように、コーティングを施さない非撥液性領域を広げればよい。

この実施形態によると、可動ブラインド（７ａ、７ｂ、２７ａ、２７ｂ）と計測用可動ブラインド２５とにより、基板基準プレートＷＦＰに複数の照射領域を形成することが可能であり、複数の位置合わせマークＥＭを同時に計測することができる。これにより、基板Ｗの露光処理のスループットを向上させることができる。

また、それぞれの可動ブラインドを駆動させることにより、照射領域の大きさを変えることが可能であり、照射領域を位置合わせマークＥＭの計測に最低限必要な微小な領域とすることができる。

また、この実施形態によると、計測光が照射される照射領域以外に撥液性を高くするために撥液性材料でコーティングを施しているので、基板基準プレートＷＦＰ上の撥液性の低下と汚染の発生を抑えることができる。照射領域には、撥液性を高くするためのコーティングは施さないが、照射領域を微小な領域としているので、基板基準プレート上の残留液は、露光装置の内部の環境を変動させたり錆を発生させたりすることのない量に抑えられる。

発明者等は、基板基準プレートＷＦＰ上に、領域２４を除く領域に撥液性を高くするコーティングを施したものと、非撥液性領域２８を除く領域に撥液性を高くするコーティングを施したものとを準備した。そして、発明者等は、それぞれの領域が液浸領域に接した場合、前者では多くの残留液が発生するのに対し、後者では残留液の発生がない、あるいは前者と比較し残留液の量が極端に少ないことを実験により確認した。

図４には、領域２４に２つの位置合わせマークＥＭが含まれている場合が例示されているが、領域２４に３以上の位置合わせマークＥＭが含まれている場合においても、本発明は適用可能である。

例えば領域２４に４つの位置合わせマークＥＭが含まれている場合では、４つの照射領域を形成ために、図８に例示するように、独立にＹ方向に駆動可能な計測用可動ブラインド２９を追加する。そして、可動ブラインド７と計測用可動ブラインド２９とにより形成される照射領域外に、撥液性を高くするために撥液性材料でコーティングを施せばよい。計測用可動ブラインド２９は、共通の駆動部によって駆動されるように構成されていてもよいし、個別の駆動部によって駆動されるように構成されてもよい。

計測用可動ブラインド２５、２９は、Ｘ方向にも駆動可能であってもよく、視野絞り５により制限される領域を照明する必要があるときには、照明領域を遮らないように、視野絞り５の外側まで退避可能である。

また、複数の照射領域を形成する必要がない場合には、１つの照射領域を微小な大きさにするための視野絞りを用いることができる。

一方、領域ＯＡ、領域ＦＯには露光光が照射されないため、撥液性を高くするために撥液性材料でコーティングを行うことがきる。

撥液性領域を形成するためのコーティングとしては、フルオロカーボンシラン加水分解物含有水性エマルジョンを塗布乾燥することにより形成された被覆層を使用することができる。撥液性材料としては、例えば、デュポン株式会社製のゾニールＴＣコートが好適である。この場合、膜厚は２０〜３０ｎｍ程度といった薄膜状態でコーティングが可能であり、基材平面度と同等の平面度が確保できるため、計測系で計測する場合にも非常に有利である。

オフアクシス検出系で使用される波長域は、例えば４００ｎｍ〜８００ｎｍ程度である。また、基板の高さ傾き検出系で使用される波長も同様である。基準マークの表面をゾニールＴＣコートでコーティングを行って計測に使用するためには、前記波長域において一定の反射率を有していることが必要である。

図９Ａ、図９Ｂに反射率測定サンプルを示す。図９Ａに示すサンプルは、石英ガラス基板３０に金属膜３１を蒸着したものに部分的に撥液性を大きくするコーティング膜３２を形成した。図９Ｂに示すサンプルは、石英ガラス基板３０に部分的にコーティング膜３２を形成した。

両サンプルに対して反射率測定を行った結果、前記波長域における平均反射率は、図９Ｂに示すサンプルでは、コーティングされた領域も、コーティングされていない領域もともに反射率が８％程度であった。図９Ａに示すサンプルでは、コーティングされた領域も、コーティングされていない領域もともに６０％程度の反射率を有している。基板基準プレートＷＦＰに構成されるマークは、一般的にＣｒ等の金属膜で構成される。上記の反射率の測定結果より、オフアクシス検出系によって基板基準プレートＷＦＰ上のマークを検出する場合には、５０％程度の反射率差が確保でき、画像処理によってマークを検出するために十分なコントラストを得ることが可能である。

斜入射検出系は、斜入射方式の光学系によって検出パターンあるいは検出光を検出面に照射し、該検出面からの反射光を検出するものである。斜入射検出系によって基板基準プレートＷＦＰ上を計測する場合にも、上記反射率が確保されていれば、マークを十分に検出可能である。

したがって、オフアクシス検出系用マーク、および斜入射検出系用の反射面にも撥液性を高くするコーティングが使用可能となる。

［第２実施形態］
本発明の第２の実施形態について説明する。ここでは、第１実施形態との相違点のみ説明し、基板基準プレートＷＦＰの構成や撥液性材料については、第１実施形態にしたがいうる。

本発明の第２の実施形態では、基板基準プレートＷＦＰ上の計測のための露光光を照射すべき領域に選択的に露光光を照射するための開口部が可動ブラインド７ａ、７ｂのいずれかに設けられている。更に、開口部の大きさを基板基準プレートＷＦＰ上のマークの大きさに対して最適化し、照射領域を計測に必要最低限な領域とすることで、基板基準プレートＷＦＰ上の残留液の量を最小限に抑えることができる。

図１０は、第２実施形態おける可動ブラインド７の一例を示す図である。図１０に示すように、可動ブラインド７ｂは、開口部３５を有している。第２実施形態では、位置合わせマークＥＭを計測する場合に、可動ブラインド７ｂの開口部３５を含む領域が計測光の光路に挿入される。計測光は、開口部３５を透過した光束のみが基板基準プレートＷＦＰを照明する。よって、第１実施形態と同様に、照明領域は、図４に示す領域２４と比べ、図７に非撥液性領域２８として示すように縮小することが可能となる。したがって、撥液性材料によるコーティングは、非撥液性領域２８を除く領域に施すことができる。

第１実施形態と比較して、本実施形態では、新たな可動ブラインドを追加する必要がなく、可動ブラインド７に開口部を追加するのみでよい。

理想的には、可動ブラインド７は位置合わせマークＥＭと共役な関係にある位置に配置されることが望ましいが、露光装置内の空間的な制約から、共役な位置に配置することができない場合、光学的なボケの影響により照射領域が広がってしまうことがある。このような場合は、可動ブラインド７とリレーレンズ８との配置関係から予め照射領域の広がりを考慮し、計測光が撥液性を高くするためのコーティングがなされた撥液性領域に照射されないように、コーティングを施さない非撥液性領域を広げればよい。

この実施形態によると、複数の開口部を構成することにより、複数の位置合わせマークＥＭを同時に計測することができる。開口部の大きさを位置合わせマークＥＭの大きさに対し最適化することで、照射領域を計測に最低限必要な微小な領域とすることもできる。

この実施形態によると、照射領域の外にのみ撥液性を高くするための撥液性材料によるコーティングを施しているので、基板基準プレートＷＦＰ上の撥液性の低下と汚染の発生を抑えることができる。照射領域には撥液性を高くするコーティングは施さないが、照射領域を微小な領域としているので、基板基準プレート上の残留液は、露光装置の内部の環境を変動させたり錆を発生させたりしない量に抑えられる。

図１０では、可動ブラインド７ｂにのみ２つの開口部３５を有する場合を示しているが、開口部は何れの可動ブラインドに構成されていてもよいし、その個数は１つでもよいし３つ以上でもよい。

また、可動ブラインド７、可動ブラインド２７の他に、走査方向と非走査方向との少なくとも一方に駆動可能、且つ、開口部を有するブラインドを新たに構成してもよい。ただし、何れの場合においても、基板Ｗの走査露光の際などに開口部から照明光が透過しないように、可動ブラインドの駆動範囲内において、視野絞り５により制限される領域よりも外側に開口部を配置する必要がある。

また、この実施形態では矩形の開口部を示したが、開口部の形状はこれに限らず、多角形状、円形状・楕円形状でも構わない。

［第３実施形態］
本発明の第３実施形態について説明する。第３実施形態においては、第１、第２実施形態との相違点のみ説明し、基板基準プレートＷＦＰの構成や撥液性材料は、第１実施形態にしたがいうる。

第の実施形態においても、原版ステージＲＳＴと基板ステージＷＳＴとの位置合わせを行う場合など、基板基準プレートＷＦＰ上のマークを計測光で計測する際に、照射領域を必要最低限とする。第３実施形態では、原版Ｒの回路パターン面または原版基準プレートＲＦＰの基準マーク面に遮光体を配置し、基板基準プレートＷＦＰ上の照射領域を縮小する。

この実施形態おける遮光体は、原版Ｒの回路パターン面上又は基盤基準プレートＲＦＰの基準マーク面上に構成され、金属膜の形態をとっている。図１１および図１２は、原版基準プレートＲＦＰの基準マーク面上に金属膜による遮光体３７を構成した例を示す図である。遮光体３７には開口部３９が構成され、計測用の視野絞りとして機能する。開口部３９内には原版ステージＲＳＴと基板ステージＷＳＴとの位置合わせを行うために用いる基準マーク（不図示）が含まれている。この実施形態によると、第１実施形態と同様に、照明領域は図４に示す領域２４と比べ、図７に非撥液性領域２８として示すように縮小することが可能となり、撥液性を高くするためのコーティングは非撥液性領域２８を除く領域に施すことができる。

第１、第２の実施形態と比較して第３実施形態では、現状の可動ブラインドの構成、駆動を変えずに、原版Ｒの回路パターン面上、あるいは原版基準プレートＲＦＰの基準マーク面上に金属膜を追加するのみでよい。したがって、新たな可動ブラインドの駆動の必要がないため、基板の露光処理の途中で位置合わせマークＥＭを計測する必要があったとしても、ウエハ処理速度を低下させることがない。

第３実施形態によると、基板基準プレートＷＦＰ上の照射領域を計測に最低限必要な微小な領域とすることができる。また、照射領域外にのみ撥液性を高くするコーティングを施しているので、基板基準プレートＷＦＰ上の撥液性の低下と汚染の発生を抑えることができる。照射領域には撥液性を高くするコーティングは施さないが、照射領域を微小な領域としているので、基板基準プレート上の残留液は、露光装置の内部の環境を変動させたり錆を発生させたりしない量に抑えられる。

［その他］
上記の各実施形態では、矩形の開口部を例示されたが、開口部の形状としては、これに限られず、種々の形状、例えば、多角形状、円形状・楕円形状が採用されうる。

本発明は、原版ステージと基板ステージとの位置合わせだけではなく、基板基準プレートに露光光を照射する必要がある場合、例えば、投影光学系の波面収差計測、複屈折計測、瞳透過率分布計測や基板面上での照度を計測する場合にも適用可能である。

また、これまで、第１〜第３実施形態を個別に構成してきたが、これらを組み合わせて使用してもよい。

また、上記の各実施形態では、１つの基板ステージを有する露光装置が例示されたが、露光装置は、複数の基板ステージを有してもよい。この場合、各基板ステージ上に配置される基板基準プレートが実施形態として例示された構成を備えうる。

［応用例］
次に上記の露光装置を利用したデバイス製造方法を説明する。図１３は、半導体デバイスの全体的な製造プロセスのフローを示す図である。ステップ１（回路設計）では半導体デバイスの回路設計を行う。ステップ２（レチクル作製）では設計した回路パターンに基づいてレチクル（原版またはマスクともいう）を作製する。一方、ステップ３（ウエハ製造）ではシリコン等の材料を用いてウエハ（基板ともいう）を製造する。ステップ４（ウエハプロセス）は前工程と呼ばれ、上記のレチクルとウエハを用いて、リソグラフィー技術によってウエハ上に実際の回路を形成する。次のステップ５（組み立て）は後工程と呼ばれ、ステップ４によって作製されたウエハを用いて半導体チップ化する工程であり、アッセンブリ工程（ダイシング、ボンディング）、パッケージング工程（チップ封入）等の組み立て工程を含む。ステップ６（検査）ではステップ５で作製された半導体デバイスの動作確認テスト、耐久性テスト等の検査を行う。こうした工程を経て半導体デバイスが完成し、これを出荷（ステップ７）する。

図１４は、上記ウエハプロセスの詳細なフローを示す図である。ステップ１１（酸化）ではウエハの表面を酸化させる。ステップ１２（ＣＶＤ）ではウエハ表面に絶縁膜を成膜する。ステップ１３（電極形成）ではウエハ上に電極を蒸着によって形成する。ステップ１４（イオン打込み）ではウエハにイオンを打ち込む。ステップ１５（ＣＭＰ）ではＣＭＰ工程によって絶縁膜を平坦化する。ステップ１６（レジスト処理）ではウエハに感光剤を塗布する。ステップ１７（露光）では上記の露光装置を用いて、回路パターンが形成されたマスクを介し感光剤が塗布されたウエハを露光してレジストに潜像パターンを形成する。ステップ１８（現像）ではウエハ上のレジストに形成された潜像パターンを現像してレジストパターンを形成する。ステップ１９（エッチング）ではレジストパターンが開口した部分を通してレジストパターンの下にある層又は基板をエッチングする。ステップ２０（レジスト剥離）ではエッチングが済んで不要となったレジストを取り除く。これらのステップを繰り返し行うことによって、ウエハ上に多重に回路パターンを形成する。

基板ステージ（ウエハステージ）ＷＳＴの構成例を示す平面図である。 本発明の好適な実施形態の露光装置の概略構成を示す図である。 基板基準プレートＷＦＰの構成例を示す平面図である。 マーク領域ＥＸＰの拡大図である。 本発明の第１実施形態における計測用可動ブラインドの一例を示す概略図である。 本発明の第１実施形態における計測用可動ブラインドの一例を示す概略図である。 本発明の第１実施形態における非撥液性領域および撥液性領域を含むマーク領域ＥＸＰを示す図である。 本発明の第１の実施形態における計測用可動ブラインドの一例を示す概略図である。 反射率測定サンプルを示す図である。 反射率測定サンプルを示す図である。 本発明の第２実施形態における可動ブラインドの一例を示す概略図である。 本発明の第３実施形態における遮光体の構成を示す概略図である。 本発明の第３実施形態における遮光体を示す概略図である。 半導体デバイスの全体的な製造プロセスのフローを示す図である。 半導体デバイスの全体的な製造プロセスのフローを示す図である。

符号の説明

１ 光源
２ 整形光学系
３ フライアイレンズ
４ コンデンサーレンズ
５ 固定視野絞り
６ａ、６ｂ 駆動部
７ａ、７ｂ 羽根（可動ブラインド）
８ リレーレンズ
１０ 原版ステージ駆動部
１１ 可動ブラインド制御部
１２ 主制御系
１３ 投影光学系
２１ 照明領域
２２、２３ 干渉計
２５ 計測用可動ブラインド
２６ 駆動部
２７ａ、２７ｂ 可動ブラインド
２９ 計測用可動ブラインド
３１ 金属膜
３２ コーティング膜３２
３５ 開口部
３７ 遮光体
ＷＳＴ 基板ステージ
ＷＦＰ 基板基準プレート
ＩＭＬ 液浸領域
ＩＭＷ 接液領域
ＲＳＴ 基板ステージ
ＲＥＦ 基板基準プレート
ＥＸＰ マーク領域
ＥＭ 位置合わせ用マーク

Claims (9)

1. 原版のパターンを投影光学系および液体を介して基板に投影して該基板を露光する液浸露光装置であって、
   基板を保持する基板ステージに配置された基板基準プレートと、
   前記基板基準プレートに照射される計測光を制限する視野絞りを駆動する駆動部とを備え、
   前記基板基準プレートは、撥液性材料でコーティングされた撥液性領域と、撥液性材料でコーティングされていない非撥液性領域とを含み、前記非撥液性領域に計測光で計測されるべきマークが配置され、
   前記視野絞りは、前記非撥液性領域に配置された前記マークには照射され、前記撥液性領域には照射されないように、前記基板基準プレートに照射される計測光を制限する、
   ことを特徴とする液浸露光装置。
2. 前記視野絞りは、基板の露光時に該基板の露光領域を制限する露光視野絞りと、基板の露光時には使用されない計測視野絞りとを含み、計測時は、前記露光視野絞りと前記計測視野絞りの双方によって前記基板基準プレートに照射される計測光が制限される、ことを特徴とする請求項１に記載の液浸露光装置。
3. 前記視野絞りは、基板の露光時に該基板の露光領域を制限する露光視野絞りに開口部を設けることによって構成されている、ことを特徴とする請求項１に記載の液浸露光装置。
4. 前記視野絞りは、原版に設けられている、ことを特徴とする請求項１に記載の液浸露光装置。
5. 前記視野絞りは、原版を保持する原版ステージに設けられている、ことを特徴とする請求項１に記載の液浸露光装置。
6. 前記基板基準プレートは、撥液性領域で分離された複数の非撥液性領域を含み、各非撥液性領域に計測光で計測されるべきマークが配置されている、ことを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の液浸露光装置。
7. 前記視野絞りは、前記複数の非撥液性領域に同時に前記計測光が照射されるように構成されている、ことを特徴とする請求項６に記載の液浸露光装置。
8. 前記計測光は、露光光の波長と同一の波長を含む、ことを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載の液浸露光装置。
9. デバイス製造方法であって、
   請求項１乃至８のいずれか１項に記載の液浸露光装置を使って基板を露光する工程と、
   該基板を現像する工程と、
   を含むことを特徴とするデバイス製造方法。

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