JP4506674B2 - 露光装置及びデバイス製造方法 - Google Patents
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Description
R=k1・λ/NA … (1)
δ=±k2・λ/NA2 … (2)
ここで、λは露光波長、NAは投影光学系の開口数、k1、k2はプロセス係数である。(1)式、(2)式より、解像度Rを高めるために、露光波長λを短くして、開口数NAを大きくすると、焦点深度δが狭くなることが分かる。
本発明の露光装置(EX)は、投影光学系(PL)と液体(LQ)とを介して基板(P)上に露光光(EL)を照射して基板(P)を露光する露光装置において、投影光学系(PL)の先端よりも下方に配置された物体(P、PST、300、400、500など)上に液体(LQ)が有るか否かを検出する検出装置(60)を備えたことを特徴とする。
同様に、所望位置以外の位置に液体が流出・付着している場合には、検出装置の検出結果に基づいて、例えば液体の供給を止めたり、その液体を除去するなど適切な処置を施すことで、高い露光精度及び計測精度を維持することができる。
本発明によれば、液体を介した露光処理及び計測処理を良好に行うことができる露光装置を使って、所望の性能を発揮するデバイスを製造することができる。
図1は本発明の露光装置の一実施形態を示す概略構成図である。
図1において、露光装置EXは、マスクMを支持するマスクステージMSTと、基板Pを支持する基板ステージPSTと、マスクステージMSTに支持されているマスクMを露光光ELで照明する照明光学系ILと、露光光ELで照明されたマスクMのパターン像を基板ステージPSTに支持されている基板Pに投影露光する投影光学系PLと、投影光学系PLの像面側先端部よりも下方に配置された物体上に液体LQが有るか否かを検出する検出装置60と、露光装置EX全体の動作を統括制御する制御装置CONTとを備えている。制御装置CONTには、露光処理に関して異常が生じたときに警報を発する警報装置Kが接続されている。更に、露光装置EXは、マスクステージMST及び投影光学系PLを支持するメインコラム3を備えている。メインコラム3は、床面に水平に載置されたベースプレート4上に設置されている。メインコラム3には、内側に向けて突出する上側段部3A及び下側段部3Bが形成されている。
そして、可動子48Bが固定子48Aに対して駆動することでXガイドステージ44が基板ステージPSTとともにY軸方向に移動する。また、Yリニアモータ48、48のそれぞれの駆動を調整することでXガイドステージ44はθZ方向にも回転移動可能となっている。したがって、このYリニアモータ48、48により基板ステージPSTがXガイドステージ44とほぼ一体的にY軸方向及びθZ方向に移動可能となっている。
本実施形態において、流路形成部材70は2つの液体回収口22A、22Bを有している。液体回収口22A、22Bは流路形成部材70の下面70Aに設けられている。
なお、基板P(基板ステージPST)上に局所的に液浸領域AR2を形成するための機構は、上述に限られず、例えば米国特許公開第2004/020782号公報に開示されている機構を採用することもでき、本国際出願で指定または選択された国の法令で許容される限りにおいて、これらの文献の記載内容を援用して本文の記載の一部とする。
図2において、平面視矩形状の基板ステージPSTの互いに垂直な2つの縁部に移動鏡45が配置されている。また、投影光学系PLの投影領域AR1は、Y軸方向を長手方向とし、X軸方向を短手方向とした平面視矩形状に設定されている。
まず、マスクMがマスクステージMSTに搬入(ロード)されるとともに、露光対象である基板Pが基板ステージPSTに搬入(ロード)される(ステップS1)。
基板Pを基板ステージPSTにロードするとき、制御装置CONTは、基板ステージPSTを投影光学系PLに対して離れた位置に設定されているロード位置に移動する。基板Pはロード位置において不図示の搬送系(ローダ装置)によりロードされる。
アライメント処理においては、制御装置CONTは、例えば上記基板アライメント系を使って基準部材300に形成されている基準マークPFMを検出するとともに、マスクアライメント系を使って投影光学系PLを介して基準部材300に形成されている基準マークMFMを検出することで、基板ステージPSTの移動を規定する座標系における基板アライメント系の検出基準位置とマスクMのパターン像の投影位置との距離(位置関係)であるベースライン量を求める。マスクアライメント系を使って基準部材300上の基準マークMFMを検出するとき、制御装置CONTは、投影光学系PLと基準部材300の上面301Aとを対向させた状態で、液体供給機構10及び液体回収機構20を使って、液体LQの供給及び回収を行い、投影光学系PLの先端部の光学素子2と基準部材300の上面301A上との間に液体LQの液浸領域AR2を形成する。そして、制御装置CONTは、投影光学系PLと液体LQとを介して、マスクアライメント系により基準部材300上の基準マークMFMを検出する。
この場合、検出装置60が液体LQを検出しなくなるまで、制御装置CONTは液体回収機構20による液体回収動作を継続する。これにより、液体LQを介した計測処理後において、基準部材300上を含む基板ステージPST上に液体LQが残留する不都合の発生が回避される。ただし、検出装置60の検出結果に基づく一度の液体回収作業で液体LQの回収が完了したと判断し、検出装置60による検出を再度実行しなくてもよい。
これにより、液体LQは良好に回収される。一方、液体LQの大きさが小さい場合(量が少ない場合)、制御装置CONTは、液体回収機構20の回収力を低下させたり、あるいは回収時間を短くする。これにより、液体回収動作のスループットが向上される。
これにより、例えば基準部材300の上面301A上から液体LQが流出する等の異常が生じた場合、検出装置60は、その液体LQの流出を検出することができる。制御装置CONTは、検出装置60の検出結果に基づいて、液体LQが流出するなどの異常が生じたと判断したとき、例えば液体供給機構10による単位時間当たりの液体供給量を低減したり、あるいは液体供給機構10による液体LQの供給を停止する。液体供給機構10による液体LQの供給を停止するときは、液体供給部11の駆動を停止してもよいし、バルブ15A、15Bを使って供給管13A、13Bの流路を閉じるようにしてもよい。あるいは、制御装置CONTは、液体回収機構20による単位時間当たりの液体回収量を増やす。また、基板ステージPSTを停止するようにしてもよい。
なお、アライメント処理及び計測処理(ステップS2)の終了後に液体LQを回収せずに、投影光学系PLの像面側に液体LQを保持したまま、基板Pの液浸露光処理動作に移行してもよい。
ただし、検出装置60の検出結果に基づく一度の液体回収作業で液体LQの回収が完了したと判断し、検出装置60による検出を再度実行しなくてもよい。
基板Pを基板ステージPSTからアンロードするとき、制御装置CONTは、基板ステージPSTを投影光学系PLに対して離れた位置に設定されているアンロード位置に移動する。基板Pはアンロード位置において不図示の搬送系(アンローダ装置)によりアンロードされる。なお、ロード位置とアンロード位置とは同じ位置でもよいし別の位置でもよい。
cosθ = 1−(ρ×g×h2)/(2×σ) …(1A)の関係が成り立つ。ここで、
θ:物体表面に対する液体LQの接触角、
ρ:液体の密度、
h:液体(液滴)の高さ、
σ:表面張力係数、
g:重力加速度、である。本実施形態において液体LQは水であるため、ρ=998〔kg/m3〕、σ=73×10−3〔N/m〕である。上記(1A)式を変形すると、
h = 〔(2×σ)×(1−cosθ)/(ρ×g)〕1/2 …(2A)となる。物体表面が十分な撥液性を有しており、θ=180°(cosθ=−1)とすると、h=5.46×10−3〔m〕、すなわち約5.5mmとなる。
つまり、予め設定されている液浸領域AR2の目標形状又は大きさに応じて、液浸領域AR2のエッジ部LG近傍に照射される複数の検出光Laの光路のそれぞれが設定されている。
また、基板ステージPSTを傾斜させた状態で図17に示した検出装置60を使って液体LQの滴の形状を求めることによって、基板ステージPST(基板P)上における液体LQの動的な接触角や転落角を求めることもできる。
また、上述の実施形態において、検出装置60として、撮像装置を適用することもでき、オペレータなどが基板ステージPST(基板P)上に配置されている液体や付着している液体の状態を容易に把握することできる。
また、本発明は、ウエハ等の被処理基板を保持して移動可能な露光ステージと、各種の基準部材や計測センサなどの計測部材を備えた計測ステージとを備えた露光装置にも適用することができる。この場合、上述の実施形態において基板ステージPSTに配置されている基準部材や各種計測センサの少なくとも一部を計測ステージに配置することができ、検出装置60は計測ステージ上の液体LQの検出に用いることができる。露光ステージと計測ステージとを備えた露光装置は、例えば特開平11−135400号に記載されており、本国際出願で指定または選択された国の法令で許容される限りにおいて、この文献の記載内容を援用して本文の記載の一部とする。
また、上述の液浸法を適用した露光装置は、投影光学系PLの終端光学素子2の光射出側の光路空間を液体(純水)で満たして基板Pを露光する構成になっているが、国際公開第2004/019128号に開示されているように、投影光学系PLの終端光学素子2の光入射側の光路空間も液体(純水)で満たすようにしてもよい。
マスクステージMSTの移動により発生する反力は、投影光学系PLに伝わらないように、特開平8−330224号公報(USP5,874,820)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。
Claims (59)
- 投影光学系と液体とを介して基板上に露光光を照射して前記基板を露光する露光装置において、
前記投影光学系の先端よりも下方に配置された物体上に液体が有るか否かを検出する検出装置を備えたことを特徴とする露光装置。 - 前記検出装置は、検出光を射出する射出部と、前記検出光に対して所定位置に配置された受光部とを有することを特徴とする請求項1記載の露光装置。
- 前記射出部から複数位置に検出光を照射し、前記受光部の受光結果に基づいて、前記液体の大きさ及び形状のうち少なくとも一方を求めることを特徴とする請求項2記載の露光装置。
- 前記検出装置の検出光と前記物体とを相対的に移動しながら検出することを特徴とする請求項2記載の露光装置。
- 前記物体は、前記投影光学系に対して移動可能であることを特徴とする請求項4記載の露光装置。
- 前記物体は、前記基板、前記基板を保持して移動可能な基板ステージ、及び前記基板ステージ上の所定部材のうち少なくとも一つを含むことを特徴とする請求項5記載の露光装置。
- 前記検出装置の検出光の光路を折り曲げる折り曲げ部を有することを特徴とする請求項2記載の露光装置。
- 前記検出装置の検出光は、前記物体表面とほぼ平行に照射されることを特徴とする請求項2記載の露光装置。
- 前記受光部の受光結果に基づいて、前記検出光の光路上に液体が有るか否かを検出することを特徴とする請求項8記載の露光装置。
- 前記検出光は、前記物体表面より5.5mm以内の離れた領域を通過することを特徴とする請求項8記載の露光装置。
- 前記受光部の受光結果に基づいて、前記物体上における前記液体の位置を求めることを特徴とする請求項2〜10のいずれか一項記載の露光装置。
- 前記検出装置は、前記投影光学系と前記物体との間に形成された液体の液浸領域に対して検出光を照射することを特徴とする請求項2〜11のいずれか一項記載の露光装置。
- 前記検出装置は、前記物体表面に対して検出光を照射することを特徴とする請求項2〜7のいずれか一項記載の露光装置。
- 前記受光部は前記物体表面からの光を受光し、該受光結果に基づいて前記物体表面の液体を検出することを特徴とする請求項13記載の露光装置。
- 前記検出光が照射される前記物体表面は、前記物体上に形成された凹部を含むことを特徴とする請求項13記載の露光装置。
- 前記凹部は前記基板を保持して移動可能な基板ステージ上に設けられ、該凹部には前記基板を保持する基板ホルダが配置されることを特徴とする請求項15記載の露光装置。
- 前記基板ホルダに対する前記検出光の照射は、前記基板ホルダに基板を載置する前に行われることを特徴とする請求項16記載の露光装置。
- 前記検出光は、所定波長の赤外光であることを特徴とする請求項2〜17のいずれか一項記載の露光装置。
- 前記検出光は、前記液体のうち所定の大きさ以上の領域を覆うように照射されるシート状光束を含むことを特徴とする請求項2記載の露光装置。
- 液体を供給する液体供給機構と、
液体を回収する液体回収機構とを備え、
前記検出装置の検出結果に基づいて、前記液体供給機構及び前記液体回収機構のうち少なくとも一方の動作が制御されることを特徴とする請求項1記載の露光装置。 - 前記検出装置の検出結果が異常と判断されたときに、前記液体供給機構による液体の供給が停止されることを特徴とする請求項20記載の露光装置。
- 前記検出装置の検出結果に基づいて、露光動作が制御されることを特徴とする請求項1記載の露光装置。
- 前記検出装置の検出結果が異常と判断されたときに、警告を発することを特徴とする請求項1記載の露光装置。
- 前記検出装置は、前記物体上に異物があるか否かをも検出することを特徴とする請求項1記載の露光装置。
- 前記検出装置は、前記物体上に存在するものが前記液体か前記異物かを判別することを特徴とする請求項24記載の露光装置。
- 前記検出装置は、検出光を射出する射出部と、前記検出光を受光する受光部とを有し、前記受光部が受光した受光量に基づいて、前記液体か前記異物かを判別することを特徴とする請求項25記載の露光装置。
- 液体回収機構と、異物除去機構とを更に備え、
前記検出装置の判別結果に基づいて前記液体回収機構と前記異物除去機構とのいずれか一方が作動することを特徴とする請求項25または26記載の露光装置。 - 前記物体は、前記基板を保持して移動可能な基板ステージ、および前記基板ステージ上に設けられた光計測用センサを含むことを特徴とする請求項1記載の露光装置。
- 前記光計測用センサは光を通過する光通過部が形成された上板を含み、
前記上板は前記基板ステージの上面に配置されることを特徴とする請求項28記載の露光装置。 - 前記上板は、前記基板ステージの上面と面一に設けられることを特徴とする請求項29記載の露光装置。
- 前記基板ステージは前記基板を保持する基板保持部を有し、
前記光計測用センサは前記基板保持部が保持した前記基板の外側に配置されることを特徴とする請求項28から30のいずれか一項に記載の露光装置。 - 前記物体は、前記基板を保持して移動可能な基板ステージを含み、
前記検出装置は、検出光を射出する射出部と、前記検出光を受光する受光部とを有し、
前記射出部と前記受光部との少なくとも一方が前記基板ステージに設けられることを特徴とする請求項1記載の露光装置。 - 前記検出装置は、前記受光部の受光結果に基づいて、前記検出光の光路上に液体が有るか否かを検出することを特徴とする請求項32記載の露光装置。
- 前記検出装置が前記液体の存在を検出した際、前記液体を除去する液体除去機構を有することを特徴とする請求項33記載の露光装置。
- 投影光学系と液体とを介して基板上に露光光を照射して前記基板を露光する露光装置において、
前記投影光学系と前記投影光学系の像面側に配置された物体との間に形成された液浸領域に対して検出光を射出する射出部と、前記検出光に対して所定位置に配置された受光部とを有し、前記受光部の受光結果に基づいて前記液浸領域の大きさ及び形状のうち少なくとも一方を求める検出装置を備えたことを特徴とする露光装置。 - 前記液浸領域の複数位置のそれぞれに照射した前記検出光の受光結果に基づいて、前記液浸領域の大きさ及び形状のうち少なくとも一方を求めることを特徴とする請求項35記載の露光装置。
- 前記検出装置による検出は前記基板の露光と並行して行われることを特徴とする請求項35記載の露光装置。
- 前記液浸領域のエッジ部近傍に対して前記検出光が照射されることを特徴とする請求項35記載の露光装置。
- 前記液浸領域のエッジ部近傍の複数位置のそれぞれに前記検出光が照射されることを特徴とする請求項35記載の露光装置。
- 前記液浸領域の目標形状に応じて、前記エッジ部近傍に照射される複数の検出光の光路のそれぞれが設定されることを特徴とする請求項39記載の露光装置。
- 前記複数の検出光のうち少なくとも2つの検出光は、前記液浸領域の両側のエッジ部近傍のそれぞれに照射されることを特徴とする請求項39記載の露光装置。
- 液体を供給する液体供給機構と、
液体を回収する液体回収機構とを備え、
前記検出装置の検出結果に基づいて、前記液体供給機構及び前記液体回収機構のうち少なくともいずれか一方の動作が制御されることを特徴とする請求項35記載の露光装置。 - 前記検出装置の検出結果が異常と判断されたときに、前記液体供給機構による液体の供給が停止されることを特徴とする請求項42記載の露光装置。
- 投影光学系と基板との間に形成された液体の液浸領域が所定の大きさ以上になったとき、前記液体供給機構による液体の供給が停止されることを特徴とする請求項42記載の露光装置。
- 前記検出光は、所定波長の赤外光であることを特徴とする請求項35記載の露光装置。
- 前記検出光は、前記液体のうち所定の大きさ以上の領域を覆うように照射されるシート状光束を含むことを特徴とする請求項35記載の露光装置。
- 投影光学系と液体とを介して基板上に露光光を照射して前記基板を露光する露光装置において、
前記投影光学系の像面側で移動可能な物体上の液体の形状を求める形状検出装置を備えたことを特徴とする露光装置。 - 前記検出装置は、前記物体表面に対して垂直方向に複数並んだ検出光を射出する射出部と、前記検出光に対して所定位置に配置された受光部とを有し、前記受光部の受光結果に基づいて、前記液体の形状を求めることを特徴とする請求項47記載の露光装置。
- 前記求めた液体の形状に基づいて、前記物体に対する前記液体の親和性を求めることを特徴とする請求項47記載の露光装置。
- 前記求めた液体の形状に基づいて、前記物体に対する前記液体の接触角を求めることを特徴とする請求項47記載の露光装置。
- 前記検出装置は、前記物体上における前記液体の高さを検出し、該検出結果に基づいて、前記物体に対する前記液体の接触角を求めることを特徴とする請求項50記載の露光装置。
- 前記物体は、前記基板、前記基板を保持する基板ステージ、及び前記基板ステージ上の所定部材のうち少なくとも一つを含むことを特徴とする請求項47記載の露光装置。
- 投影光学系と液体とを介して基板上に露光光を照射して前記基板を露光する露光装置において、
前記基板を保持する基板ステージ上面の液体の、その基板ステージ上面に対する接触角を検出する検出装置を備えたことを特徴とする露光装置。 - 前記基板ステージ上面に対する液体の接触角を定期的に求めることを特徴とする請求項53記載の露光装置。
- 前記基板ステージ上面は、前記基板ステージに交換可能に配置された所定部材表面を含み、
前記検出された接触角に基づいて、前記所定部材が交換されることを特徴とする請求項53記載の露光装置。 - 前記基板ステージ上面は、前記基板ステージに保持された基板表面を含むことを特徴とする請求項53記載の露光装置。
- 液体を供給する液体供給機構と、
液体を回収する液体回収機構とを備え、
前記検出された接触角に基づいて、前記液体供給機構及び前記液体回収機構のうち少なくとも一方の動作が制御されることを特徴とする請求項53記載の露光装置。 - 前記検出装置は、前記基板ステージ上の液体に所定波長の赤外光を照射することによって、前記接触角を検出することを特徴とする請求項53記載の露光装置。
- 請求項1、請求項35、請求項47、請求項53のいずれか一項記載の露光装置を用いることを特徴とするデバイス製造方法。
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