JP6319402B2 - 露光装置、デバイス製造方法及び露光方法 - Google Patents
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Description
本願は、2004年6月9日に出願された特願2004−171115号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。
また、露光を行う際には、解像度と同様に焦点深度(DOF)も重要となる。解像度R、及び焦点深度δはそれぞれ以下の式で表される。
R=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。
ては、そのショット領域の露光精度が劣化している等の不具合が発生しているおそれがあるが、その場合には、前記記憶情報を使って不具合の発生原因を特定することができる。したがって、特定された不具合の発生原因に応じた適切な処置を迅速に施すことができ、液体を介した露光処理及び計測処理を精度良く行うことができる。
焦点深度を実質的に広くするために液浸法を適用した液浸露光装置であって、投影光学系PLの像面側に液体LQを供給する液体供給機構10と、液体LQを回収する第1液体回収機構20及び第2液体回収機構30とを備えている。露光装置EXは、少なくともマスクMのパターン像を基板P上に転写している間、液体供給機構10から供給した液体LQにより投影光学系PLの投影領域AR1を含む基板P上の一部に、投影領域AR1よりも大きく且つ基板Pよりも小さい液浸領域AR2を局所的に形成する。具体的には、露光装置EXは、投影光学系PLの像面側端部の光学素子2と、その像面側に配置された基板P表面との間に液体LQを満たす局所液浸方式を採用し、この投影光学系PLと基板Pとの間の液体LQ及び投影光学系PLを介してマスクMを通過した露光光ELを基板Pに照射することによってマスクMのパターンを基板Pに投影露光する。制御装置CONTは、液体供給機構10を使って基板P上に液体LQを所定量供給するとともに、第1液体回収機構20を使って基板P上の液体LQを所定量回収することで、基板P上に液体LQの液浸領域AR2を局所的に形成する。また、第2液体回収機構30は、液体供給機構10より供給され、第1液体回収機構20で回収しきれなかった液体LQを回収する。
ト状に設定する可変視野絞り等を有している。マスクM上の所定の照明領域は照明光学系ILにより均一な照度分布の露光光ELで照明される。照明光学系ILから射出される露光光ELとしては、例えば水銀ランプから射出される紫外域の輝線(g線、h線、i線)及びKrFエキシマレーザ光(波長248nm)等の遠紫外光(DUV光)や、ArFエキシマレーザ光(波長193nm)及びF2レーザ光(波長157nm)等の真空紫外光
(VUV光)などが用いられる。本実施形態においてはArFエキシマレーザ光が用いられる。
ンコラム1の下側段部8に防振装置47を介して支持されている。すなわち、投影光学系PLは、防振装置47及び鏡筒定盤5を介してメインコラム1(下側段部8)に支持された構成となっている。また、防振装置47によって、メインコラム1の振動が、投影光学系PLを支持する鏡筒定盤5に伝わらないように、鏡筒定盤5とメインコラム1とが振動的に分離されている。
影光学系PLの下に液体LQを保持することができる。
なる。
80は、第2ノズル保持部材53に保持されており、その第2ノズル保持部材53はメインコラム1の下側段部8に接続されている。第1ノズル部材70と第2ノズル部材80とは互いに独立した部材である。
る。真空系36を有する第2液体回収部31の駆動により、基板P上の液体LQは、その基板Pの上方に設けられている第2回収口32を介して環状流路34Kに鉛直上向き(+Z方向)に流入する。環状流路34Kに+Z方向に流入した液体LQは、マニホールド流路34Mで集合された後、マニホールド流路34Mを流れる。その後、液体LQは、回収管33を介して第2液体回収部31に吸引回収される。また、本実施形態においては、制御装置CONTは、第2液体回収機構30による液体回収動作(吸引動作)を、基板Pの液浸露光中及び露光前後において常時行う。
る。
出可能であればよく、例えば回収管33の内側に設けられた液体有無センサであってもよい。また、液体有無センサの設置位置としては、回収管33の途中に限られず、例えば第2ノズル部材80の第2回収口32近傍や第2回収流路34の内側であってもよい。また、検出装置90として、例えば回収管33の途中にマスフローコントローラと呼ばれる流量制御器(流量検出器)等を設けておき、マスフローコントローラの検出結果に基づいて、第2回収口32を介して液体LQが回収されたか否かが判断されるようにしてもよい。
能である。更に上記の場合において、複数の露光装置EXで共用する液体供給部11または純水製造装置16を、露光装置EXが設置された床とは異なる床(たとえば、床下)に配置すれば、露光装置EXが設置されるクリーンルームの空間をより有効に用いることができる。
して基板P上に投影露光する。
に付着し、デバイスの動作不良を引き起こす等の不都合が生じる可能性がある。また、液体LQ中のイオンを個別に見ると、金属イオンが許容値(一例として3ppt、より好ましくは1ppt)よりも多く含まれる場合、ホウ素が許容値(一例として3ppt、より好ましくは1ppt)よりも多く含まれる場合、シリカが許容値(一例として1ppt、より好ましくは0.75ppt)よりも多く含まれる場合、陰イオンが許容値(一例として400ppt)よりも多く含まれる場合には、上記と同様の汚染が生じ、デバイスの動作不良を引き起こす等の不都合を生じる可能性がある。また、液体LQ中の全有機体炭素の値が許容値(一例として、5.0ppb、より好ましくは1.0ppb)よりも大きい場合(異常である場合)、液体LQの光透過率が低下している可能性がある。その場合、液体LQを介した露光精度や、液体LQを介した光計測部による計測精度が劣化する。具体的には、液体LQの光透過率が下がると基板P上での露光量が変動し、基板P上に形成される露光線幅にばらつきが生じてしまう。また光透過率の低下により、液体LQは光透過率低下分だけ多くの光エネルギーを吸収していることになるので、液体温度が上昇する。この温度上昇に起因して、投影光学系PLの焦点位置にばらつきが生じてしまう。このように、液体LQの光透過率の低下は露光精度の悪化を招く。そこで、これらの事情を考慮して、液体LQには所定の光透過率が要求され、これに対応して全有機炭素(TOC)の値が規定されている。一例として、液体LQに要求される光透過率は、液体LQの厚さ1mmあたり99%以上であり、これに対応して液体LQに必要とされるTOCは1.0ppb以下である。また、液体LQ中の微粒子又は気泡を含む異物の量が許容値(一例として、大きさが0.1μm以上のものが1m1中に0.1個、より好ましくは0.02個)よりも多い場合(異常である場合)、液体LQを介して基板P上に転写されるパターンに欠陥が生じる可能性が高くなる。また、液体LQ中の溶存酸素及び溶存窒素を含む溶存気体(溶存気体濃度)の値が許容値(一例として、溶存酸素の場合、3ppb、より好ましくは1ppb。溶存窒素の場合、一例として3ppm)よりも大きい場合(異常である場合)、例えば供給口12を介して基板P上に供給された液体LQが大気開放されたときに、液体LQ中の溶存気体によって液体LQ中に気泡が生成される可能性が高くなる。液体LQ中に気泡が生成されると、上述同様、基板P上に転写されるパターンに欠陥が生じる可能性が高くなる。また、生菌の量が許容値(一例として、1.0cfu/L、より好ましくは0.1cfu/L)よりも大きい場合(異常である場合)、液体LQが汚染されて光透過率が劣化する。更に、生菌の量が多い場合、液体LQに接触する部材(ノズル部材70、光学素子2、基板ステージPST、供給管13、回収管23、33等)が汚染する。また、レジストから溶出したPAG(Photo Acid Generator:光酸発生剤)が許容値(一例として、7.4×10-13mol/cm2)よりも多い場合、アミン類が許容値(一例として、3.1×10-13mol/cm2)よりも多い場合には、投影光学系PLの光学素子2にウォーターマークが付着したり曇りを生じたりする。
Fで報知する(ステップSA7)。例えば液体LQ中に含まれているTOCや溶存気体濃度の時間経過に伴う変動量に関する情報や、複数のショット領域S1〜S24のうちあるショット領域(例えばショット領域S15)を露光しているときの液体LQ中に含まれているTOCや溶存気体濃度に関する情報を、表示装置を含んで構成されている報知装置INFで表示することができる。また、計測装置60の計測結果が異常であると判断したとき、制御装置CONTは、報知装置INFで警報(警告)を発するなど、計測結果が異常である旨を報知装置INFで報知することができる。また、計測装置60が供給管13に沿った複数の位置に同一種類の計測器を有する場合、制御装置CONTは、それらの計測器の計測結果に基づいて、どの区間で異常が発生しているかを特定することができる。そして、ある区間で異常が発生している旨を報知装置INFで報知して当該区間の調査を促すことができ、不具合からの早期回復を図ることができる。
であった旨を第2ログ情報として記憶装置MRYに記憶する。そして、全てのショット領域S1〜S24を露光した後、記憶装置MRYで記憶した第2ログ情報に基づいて、制御装置CONTは、液体LQの異常(異物の存在)に起因してパターン転写不良が生じている可能性のあるショット領域S15を、取り除いたり、あるいは次の重ね合わせ露光のときは露光しないようにする等の処置を施すことができる。また、ショット領域S15を検査し、形成されたパターンに異常がない場合には、ショット領域S15を取り除くことなく、そのショット領域S15を使ったデバイス形成を継続する。あるいは、制御装置CONTは、そのショット領域S15に対応付けて、パーティクルカウンタの計測結果が異常であった旨を報知装置INFで報知するようにしてもよい。このように、制御装置CONTは、計測装置60の計測結果をモニタ情報としてリアルタイムに報知装置INFで表示する構成の他に、ログ情報を報知装置INFで表示することも可能である。
のメンテナンス等)を迅速に施すことで、良好な露光精度及び計測精度を維持することができる。また、パーティクルカウンタ62の計測結果に基づいて、液体LQ中の異物の量が異常であると判断した場合には、その異物の量を所望値にするための適切な処置(パーティクルフィルタのメンテナンス等)を迅速に施すことで、転写されるパターンに欠陥が生じる等の不都合の発生を防止することができる。また、DO計63(あるいはDN計)の計測結果に基づいて、液体LQ中の溶存酸素(溶存窒素)の値が異常であると判断した場合には、その溶存酸素(溶存窒素)の値を所望値にするための適切な処置(脱気ポンプのメンテナンス等)を迅速に施すことで、気泡の発生を防ぎ、転写されるパターンに欠陥が生じる等の不都合の発生を防止することができる。同様に、生菌分析器の分析結果に基づいて、その生菌の量を所望値にするための適切な処置を迅速に施したり、シリカ計の計測結果に基づいて、シリカ濃度の値を所望値にするための適切な処置を施すことで、液体(純水)の水質を維持でき、液体LQを介した露光精度及び計測精度を維持することができる。
)において、第2液体供給機構30が液体LQを回収したか否かは、検出装置90によって常時検出(モニタ)されている。検出装置90の検出結果は制御装置CONTに出力され、制御装置CONTは、検出装置90の検出結果(モニタ情報)を記憶装置MRYに記憶する(ステップSA8)。
理を継続してしまうことに起因して不良ショット(不良基板)が多量に形成されてしまう等の不都合を防止することができる。
それら複数のショット領域が露光されてしまうこととなる。そこで、第1のショット領域の露光後に待ち時間を設け、検出装置90が第2液体回収機構30により回収される液体を検出しなくなるまで待った後(振動がおさまるまで待った後)、ショット領域に対する露光動作を再開することで、不良ショットの発生を抑制することができる。なお、例えば第2ノズル部材80に加速度センサ(振動センサ)を設けておき、第1のショット領域を露光後、振動センサの検出値が許容値以下になるのを待った後、第2のショット領域を露光するようにしてもよい。
が悪化したかを特定することができる。したがって、露光不良の発生原因を時間経過に対応付けて解析することができる。
る。例えば液体LQ中に生菌の量が多く含まれている等、液体LQが所望状態ではなく汚染していると、その液体LQに接触する各部材、具体的には、第1ノズル部材70の液体接触面70A、第2ノズル部材80の液体接触面80A、第1ノズル部材70の内部流路である供給流路14及び第1回収流路24、第2ノズル部材80の内部流路である第2回収流路34、第1ノズル部材70に接続する流路形成部材としての供給管13、回収管23、第2ノズル部材80に接続する回収管33、光学素子2の液体接触面2A、基板ステージPSTの上面51、基板ステージPST上の計測部材300及び光計測部400、500、600等が汚染する可能性がある。そして、前記部材が汚染すると、液体供給部11より清浄な液体LQを供給したとしても、その部材に接触することで液体LQは汚染され、その汚染された液体LQで液浸領域AR2が形成されると、液体LQを介した露光精度及び計測精度の劣化を招く。
第2液体回収機構30の第2回収口32を介して液浸領域の機能液LKを回収させる。こうすることにより、第2回収口32を介して回収された機能液LKは、第2回収流路34及び回収管33を流れた後、第2液体回収部31に回収される。このように、機能液LKが第1、第2液体回収機構20、30の流路を流れることで、それら流路が洗浄される。また、第1、第2回収口22、32を介して回収された機能液LKは、第1、第2液体回収部21、31に回収される代わりに、第1、第2液体回収部21、31とは別の回収部で回収されるようにしてもよい。また、回収した機能液LKは、再び液体供給部11に戻されてもよいし、廃棄されてもよい。このようにして、液体LQが機能液LKに置換される(ステップSB2)。
料を塗布、あるいは前記撥液性材料からなる薄膜を貼付する等の撥液化処理を行うことで、上面51を撥液性にしてもよい。
機能液LKを温調装置17よりも下流に供給する構成とすることもできる。これによれば、機能液LKを供給する際に純水製造装置16のイオン交換膜を除去する必要はない。
成分)よりも大きくなる可能性もあるが、例えばArFエキシマレーザを露光光とし、1/4程度の縮小倍率の投影光学系PLを使って、25nmより大きいライン・アンド・スペースパターンを基板P上に露光するような場合には、S偏光成分(TE偏光成分)の回折光がP偏光成分(TM偏光成分)の回折光よりも多くマスクMから射出されるので、投影光学系PLの開口数NAが0.9〜1.3のように大きい場合でも高い解像性能を得ることができる。
QとしてはF2レーザ光を透過可能な例えば、過フッ化ポリエーテル(PFPE)やフッ
素系オイル等のフッ素系流体であってもよい。この場合、液体LQと接触する部分には、例えばフッ素を含む極性の小さい分子構造の物質で薄膜を形成することで親液化処理する。また、液体LQとしては、その他にも、露光光ELに対する透過性があってできるだけ屈折率が高く、投影光学系PLや基板P表面に塗布されているフォトレジストに対して安定なもの(例えばセダー油)を用いることも可能である。この場合も表面処理は用いる液体LQの極性に応じて行われる。
T、MSTを駆動する平面モータを用いてもよい。この場合、磁石ユニットと電機子ユニットとのいずれか一方をステージPST、MSTに接続し、磁石ユニットと電機子ユニットとの他方をステージPST、MSTの移動面側に設ければよい。
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 (20)
- 投影光学系と基板と間の液体を介して前記基板を露光する露光装置において、
液体供給口と液体回収口を有するノズル部材と、
前記液体供給口から供給される液体の性質及び成分のうち少なくともいずれか一方を計測する計測装置と、
前記液体供給口から供給される液体の温度を調整する温度調整装置と、備え、
前記温度調整装置は、前記温度調整装置に供給された液体の温度を調整するラフ調整器と、前記ラフ調整器で温度調整された液体を、前記ラフ調整器よりも高い精度で温度調整するファイン調整器とを有し、
前記ファイン調整器で温度調整された液体を前記液体供給口から供給しつつ、前記液体回収口を介して回収することにより前記基板の表面の一部に液浸領域を形成し、前記液浸領域の液体を介して前記基板を露光する露光装置。 - 前記計測装置は、前記温度調整装置で温度調整された液体の性質及び成分のうち少なくともいずれか一方を計測する請求項1記載の露光装置。
- 前記ラフ調整器と前記ファイン調整器との間には、流量制御器が配置されている請求項1または2記載の露光装置。
- 前記ラフ調整器と前記ファイン調整器との間には、液体中の異物を除去するフィルタが配置されている請求項1〜3のいずれか一項記載の露光装置。
- 前記液体供給口は、前記基板の表面が対向可能に配置され、
前記液体回収口は、前記液体供給口を囲むように配置されている請求項1〜4記載の露光装置。 - 前記液体供給口に接続する供給流路と、前記供給流路の途中から分岐する分岐流路とを備え、
前記計測装置は、前記分岐流路の液体の性質及び成分のうち少なくともいずれか一方を含む請求項1〜5のいずれか一項記載の露光装置。 - 前記計測装置は、露光動作と並行して、前記液体の性質及び成分のうち少なくともいずれか一方を計測する請求項1〜6のいずれか一項記載の露光装置。
- 前記計測装置の計測結果を時間経過に対応付けて記憶する記憶装置を備えた請求項1〜7のいずれか一項記載の露光装置。
- 前記基板上に設定された複数のショット領域が順次露光され、
前記計測装置の計測結果を前記ショット領域に対応付けて記憶する記憶装置を備えた請求項1〜8のいずれか一項記載の露光装置。 - 前記計測装置は、前記液体供給口から供給される液体の比抵抗値を計測する比抵抗計を含む請求項1〜9のいずれか一項記載の露光装置。
- 第1ノズル部材としての前記ノズル部材と、
前記基板の表面が対向可能な液体回収口を有する第2ノズル部材と、を備え、
前記第2ノズル部材の前記液体回収口は、前記投影光学系の先端部に対して前記第1ノズル部材の前記液体回収口の外側に配置されている請求項1〜10のいずれか一項記載の露光装置。 - 基板ホルダに保持された基板の表面とほぼ同一面となるように形成された上面を有する基板ステージをさらに備え、
前記基板の周縁近傍を露光する場合に、前記上面を使って前記投影光学系の下に液体を保持しつつ前記基板の表面の一部に前記液浸領域を形成する請求項1〜11のいずれか一項記載の露光装置。 - 請求項1〜12のいずれか一項に記載の露光装置を用いて基板を露光することを含むデバイス製造方法。
- ノズル部材の液体供給口からの液体供給を行いつつ前記ノズル部材の液体回収口から液体回収を行うことによって、投影光学系の像面側に液浸領域を形成し、基板の表面の一部を覆う前記液浸領域の液体と前記投影光学系とを介して前記基板を露光する露光方法において、
ラフ調整器で温度調整された液体を、前記ラフ調整器よりも高い精度で温度調整可能ファイン調整器を使って温度調整することと、
前記ファイン調整器で温度調整された液体を前記液体供給口から供給することと、
前記液体供給口から供給される液体の性質及び成分のうち少なくともいずれか一方を計測することと、
を含む露光方法。 - 前記計測は、前記ファイン調整器で温度調整された液体の性質及び成分のうち少なくともいずれか一方の計測を含む請求項14記載の露光方法。
- 前記液体供給口は、前記基板の表面が対向可能に配置され、
前記液体回収口は、前記基板の表面が対向可能に、かつ前記液体供給口を囲むように配置されている請求項14又は15記載の露光方法。 - 前記計測は、露光動作と並行して、前記液体の性質及び成分のうち少なくともいずれか一方を計測することを含む請求項14〜16のいずれか一項記載の露光方法。
- 前記計測の結果を時間経過に対応付けて、あるいは前記基板上に設定された複数のショット領域に対応付けて記憶する記憶装置を備えた請求項14〜17のいずれか一項記載の露光方法。
- 前記計測は、前記液体供給口から供給される液体の比抵抗値の計測を含む請求項14〜18のいずれか一項記載の露光方法。
- 前記基板は、前記基板の表面と同一面となるように形成された上面を有する基板ステージに保持され、
前記基板の周縁近傍を露光する場合に、前記上面を使って前記投影光学系の下に液体を保持しつつ前記基板の表面の一部に前記液浸領域を形成する請求項14〜19のいずれか一項記載の露光方法。
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