JP2006270057A

JP2006270057A - 露光装置

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Publication number: JP2006270057A
Application number: JP2006026249A
Authority: JP
Inventors: Akiko Iimura; 晶子飯村; Takayasu Hasegawa; 敬恭長谷川; Sunao Mori; 直森
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2005-02-28
Filing date: 2006-02-02
Publication date: 2006-10-05
Also published as: US20060192930A1

Abstract

【課題】高解像度で高品位な露光を実現することができる露光装置を提供する。
【解決手段】レチクルのパターンを被処理体に投影する投影光学系を備え、前記被処理体と前記投影光学系の最終光学素子との間に液体を満たし、前記投影光学系及び前記液体を介して前記被処理体を露光する露光装置であって、前記被処理体の周囲に配置され、前記被処理体の表面と同じ高さの表面を持ち、前記液体を保持する液体保持部を有し、前記液体保持部の表面は、前記液体と前記被処理体の表面との第１の接触角が前記液体と前記液体保持部の表面との第２の接触角以下になるように、処理されていることを特徴とする露光装置を提供する。
【選択図】図１

Description

本発明は、一般には、露光装置に係り、特に、投影光学系の最終光学素子と被処理体との間を液体で満たし、投影光学系及び液体を介して被処理体を露光する、所謂、液浸露光装置に関する。

レチクル（マスク）に描画された回路パターンを投影光学系によってウェハ等に投影して回路パターンを転写する投影露光装置は従来から使用されており、近年では、高解像度で高品位な露光の要請がますます激化している。

高解像度の要請に応えるための一手段として液浸露光が注目されている（例えば、特許文献１参照）。液浸露光は、投影光学系のウェハ側の媒質を液体にすることによって投影光学系の開口数（ＮＡ）の増加を更に進めるものである。投影光学系のＮＡは、媒質の屈折率をｎとすると、ＮＡ＝ｎ・ｓｉｎθであるので、空気の屈折率よりも高い屈折率（ｎ＞１）の媒質を満たすことでＮＡをｎまで大きくすることができる。この結果、プロセス定数ｋ_１と光源の波長λによって表される露光装置の解像度Ｒ（Ｒ＝ｋ_１（λ／ＮＡ））を小さくすることができる。

液浸露光では、投影光学系の最終面とウェハの表面との間に局所的に液体を充填するローカルフィル方式が提案されている（例えば、特許文献２参照）。ローカルフィル方式で投影光学系に対してウェハを移動させながら露光すると、投影光学系に液体が残って気泡や乱流が発生する場合がある。気泡は、露光光の進行を妨げる。乱流は、投影光学系の最終面に圧力を加えてしまうため、微少変形による収差をもたらしてしまう。そこで、転写性能の劣化を防止するために、投影光学系の液体と接触する部分に、液体との親和性を調整する表面処理を施した露光装置が提案されている（例えば、特許文献３参照）。

また、ローカルフィル方式でウェハ端部のショットを露光する際に、液体がこぼれないように、ウェハの周囲にウェハと略同一な高さを有する液体保持部を配置した露光装置も提案されている（例えば、特許文献４参照）。
米国特許第５１２１２６号国際公開第ＷＯ９９／４９５０４号パンフレット特開２００４−２０５６９８号公報特開２００４−２８９１２８号公報

しかしながら、ローカルフィル方式において、ウェハをウェハの周囲に配置された液体保持部と共に移動させながら露光すると、かかる液体保持部に液体が残留し、ウェハ端部のショットを露光する際に気泡や乱流が発生してしまう。この結果、転写性能が劣化し、高品位な露光を提供できなくなるという問題が発生しうる。

そこで、本発明は、高解像度で高品位な露光を実現することができる露光装置を提供することを例示的目的とする。

上記目的を達成するために、本発明の一側面としての露光装置は、レチクルのパターンを被処理体に投影する投影光学系を備え、前記被処理体と前記投影光学系の最終光学素子との間に液体を満たし、前記投影光学系及び前記液体を介して前記被処理体を露光する露光装置であって、前記被処理体の周囲に配置され、前記被処理体の表面と同じ高さの表面を持ち、前記液体を保持する液体保持部を有し、前記液体保持部の表面は、前記液体と前記被処理体の表面との第１の接触角が前記液体と前記液体保持部の表面との第２の接触角以下になるように、処理されていることを特徴とする。

本発明の別の側面としての露光装置は、レチクルのパターンを被処理体に投影する投影光学系を備え、前記被処理体の表面と前記投影光学系の最終光学素子との間に液体を満たし、前記投影光学系及び前記液体を介して前記被処理体を露光する露光装置であって、前記被処理体の周囲に配置され、前記被処理体の表面と同じ高さの表面を持ち、前記液体を保持する液体保持部を有し、前記液体保持部の表面は、前記液体と前記被処理体の表面との第１の後退接触角が前記液体と前記液体保持部の表面との第２の後退接触角以下になるように、処理されていることを特徴とする。

本発明の更に別の側面としてのデバイス製造方法は、上述の露光装置を用いて被処理体を露光するステップと、露光された前記被処理体を現像するステップとを有することを特徴とする。デバイス製造方法の請求項は、中間及び最終結果物であるデバイス自体にもその効力が及ぶ。また、かかるデバイスは、ＬＩＳやＶＬＳＩなどの半導体チップ、ＣＣＤ、ＬＣＤ、磁気センサー、薄膜磁気ヘッドなどを含む。

本発明の更なる目的又はその他の特徴は、以下、添付図面を参照して説明される好ましい実施例によって明らかにされるであろう。

本発明によれば、従来よりも、高解像度で高品位な露光を実現することができる露光装置を提供することができる。

以下、添付図面を参照して、本発明の一側面としての露光装置について説明する。ここで、図１は、露光装置１００の構成を示す概略ブロック図である。
露光装置１００は、図１に示すように、照明光学系１１０と、レチクル（マスク）１２０を載置するレチクルステージと、投影光学系１３０と、ウェハ１４０を載置するウェハステージ１４２と、液体供給回収機構１５０とを有する。

露光装置１００は、投影光学系１３０のウェハ１４０に最も近いレンズ（最終光学素子）１３２の最終面が部分的に又は全体的に液体Ｌに浸漬し、液体Ｌを介してレチクル１２０に形成されたパターンをウェハ１４０に露光する液浸露光装置である。本実施形態の露光装置１００は、ステップ・アンド・スキャン方式の投影露光装置であるが、本発明はステップ・アンド・リピート方式その他の露光方式にも適用することができる。

照明光学系１１０は、図示しない光源部からの露光光を利用してレチクル１２０を照明する光学系である。光源部は、本実施形態では、レーザーと、ビーム整形系とを含む。レーザーは、波長約１９３ｎｍのＡｒＦエキシマレーザー、波長約２４８ｎｍのＫｒＦエキシマレーザー、波長約１５７ｎｍのＦ_２レーザーなどのパルスレーザーを使用することができる。ビーム整形系は、例えば、複数のシリンドリカルレンズを備えるビームエクスパンダ等を使用することができる。

照明光学系は、例えば、集光光学系と、オプティカルインテグレーターと、開口絞りと、集光レンズと、マスキングブレードと、結像レンズとを含む。照明光学系は、従来の照明、輪帯照明、四重極照明などのような様々な照明モードも実現できる。

レチクル１２０は、その上に転写されるべきパターンが形成され、図示しないレチクルステージに支持及び駆動される。レチクル１２０から発せられた回折光は投影光学系１３０を通りウェハ１４０上に投影される。ウェハ１４０は、被処理体であり、レジストがウェハ１４０上に塗布されている。レチクル１２０とウェハ１４０とは光学的に共役の関係に配置される。露光装置１００はステップ・アンド・スキャン方式の露光装置であるため、レチクル１２０とウェハ１４０とを走査することによりレチクル１２０のパターンをウェハ１４０上に転写する。なお、ステップ・アンド・リピート方式の露光装置（即ち、ステッパー）であれば、レチクル１２０とウェハ１４０とを静止させた状態で露光を行う。

レチクルステージは、レチクル１２０を支持し、図示しない移動機構に接続されている。移動機構はリニアモータなどで構成され、ＸＹ方向にレチクルステージを駆動することでレチクル１２０を移動することができる。

投影光学系１３０は、レチクル１２０に形成されたパターンを経た回折光をウェハ１４０上に結像する機能を有する。本実施形態では、投影光学系１３０は、ウェハ１４０に最も近い位置に配置されたレンズ１３２として、パワーを有する平凸レンズを有する。但し、本発明は、投影光学系１３０の最終光学素子を平凸レンズに限定するものではなく、メニスカスレンズ等の他のレンズでもよい。平凸レンズ１３２は、下側の面１３２ａが平坦であるために、走査時に液体Ｌの乱流とそれによる気泡の混入を防止することができる。平凸レンズ１３２の最終面１３２ａには、液体Ｌからの影響を保護するために、コーティングを施す。

ウェハ１４０は、別の実施形態では、液晶基板、その他の被処理体に置換される。ウェハ１４０の表面には、フォトレジストが塗布されている。ウェハ１４０は、ウェハチャックを介してウェハステージ１４２に支持される。ウェハステージ１４２は、当業界で周知のいかなる構成をも適用することができ、６軸同軸を有することが好ましい。例えば、ウェハステージ１４２は、リニアモータを利用して、ＸＹＺ方向にウェハ１４０を移動する。

図２は、ウェハ１４０及び液体保持板１４４の概略平面図である。図２に示すように、ウェハステージ１４２に載置されたウェハ１４０の周囲には、液体保持部（又は液体保持板）１４４が設けられている。液体保持板１４４は、ウェハ１４０の表面と略同じ高さの表面を有し、液体Ｌを保持することが可能である。露光が終了し、ウェハ１４０を交換する際に、レンズ１３２とウェハ１４０との間に保持されている液体Ｌは、ウェハステージ１４２の移動に伴って、ウェハ１４０上から液体保持板１４４上に移動する。液体保持板１４４には、液体Ｌの回収口（スリット又は多孔）１４５が配置されている。回収口１４５を液体保持板１４４の下面から吸引することで、移動してきた液体Ｌを回収口１４５から排出することができる。

液体供給回収機構１５０は、液体Ｌを投影光学系１３０のレンズ１３２とウェハ１４０との間に供給及び回収する機能を有する。

図６は、投影光学系１３０のレンズ１３２の近傍の拡大断面図である。図６は、液体Ｌがウェハ１４０上に供給され、ウェハステージ１４２が停止している状態を示している。供給ノズル１５２と回収ノズル１５４は、レンズ１３２の外周を取り囲むように円周上に配置されている。給水ノズル１５２は、回収ノズル１５４の内側に配置される。給水ノズル１５２や回収ノズル１５４のノズル口は、単なる開口でもよい。但し、給水ノズル１５２や回収ノズル１５４のノズル口は、液体Ｌの給水量や排水量の場所によるムラを少なくして液ダレを防止するために微小孔を複数有する多孔板や繊維状や粉状の金属材料又は無機材料を焼結した多孔質体が好適である。これらに使用される材料には液体Ｌへの溶出を考慮してステンレス、ニッケル、アルミナ、石英ガラスを使用することができる。更に、給水ノズル１５２や回収ノズル１５４のノズル口の下面（例えば、多孔質体の接液面）は、そのノズル口を保持するための保持部材の接液面と段差がないように構成するのが望ましい。そのように構成することで、段差により生じる液体Ｌへの気泡の巻き込みを低減することができる。

このように、液体供給回収機構１５０は、投影光学系１３０とウェハ１４０との間の空間のみを液体Ｌで満たしており、ローカルフィル方式を採用している。液体Ｌの周囲は、図示しないエアカーテンによって保持されている。

液体Ｌは、露光光の波長に対する透過率がよく、更に、石英や蛍石などの硝材とほぼ同程度の屈折率を有することが望まれる。また、液体Ｌは、投影光学系１３０に汚れを付着させず、レジストプロセスとのマッチングがよい物質を選択する。液体Ｌは、例えば、純水、機能水、フッ化液（例えば、フルオロカーボン）、高屈折材であり、ウェハ１４０に塗布されたレジストや露光光の波長に応じて選定することができる。なお、高屈折材は、例えば、ＭｇＯ、ＣａＯ、ＳｒＯ、ＢａＯなどのアルカリ土類酸化物、Ｈ_３ＰＯ_４などの無機酸、塩を添加した水、グリセロールなどのアルコール誘導体、炭化水素系有機液体などを含む。

液体Ｌは、予め脱気装置を用いて溶存ガスを十分に取り除かれたものであることが好ましい。かかる液体Ｌは、気泡の発生を抑制し、また、気泡が発生しても即座に液体中に吸収できるからである。例えば、環境気体中に多く含まれる窒素、酸素を対象とし、液体Ｌに溶存可能なガス量の８０％以上を除去すれば、十分に気泡の発生を抑制することができる。図示しない脱気装置を露光装置に備えて、常に、液体Ｌの溶存ガスを取り除きながら液体Ｌを供給してもよい。脱気装置としては、例えば、ガス透過性の膜を隔てて、一方に液体を流し、他方を真空にして液体Ｌの溶存ガスを、かかる膜を介して真空中に追い出す真空脱気装置が好ましい。

液体供給回収機構１５０は、液体Ｌの液面に接触する供給ノズル１５２と回収ノズル１５４を含む。供給ノズル１５２は、図示しない液体Ｌを貯めるタンク、液体Ｌを送り出す圧送装置、液体Ｌの供給流量の制御を行う流量制御装置を含む液体供給系の一部を構成する。回収ノズル１５４は、回収した液体Ｌを一時的に貯めるタンク、液体Ｌを吸い取る吸引装置、液体の回収流量を制御するための流量制御装置を含む液体回収系の一部を構成する。なお、本実施例では液体供給回収機構１５０は、投影光学系１３０の鏡筒に設けられているが、投影光学系１３０とは別体として設けられていてもよい。

ステージ１４２を移動させることにより、ウェハ１４０は移動し、液体Ｌは変形する。図１において、本実施例の液体Ｌには純水を、ウェハ１４０にはシリコンウェハ基板を用いた。液体保持板１４４の材質には、ステンレス、アルミ、鋳物に無電解メッキを施したものと、表面にポリテトラフルオロエチレン（以下ＰＴＦＥ）コートを施したものを用意した。それぞれの水に対する接触角は、ステンレスで５５°、アルミで５５°、無電解ＫＮメッキで５０°、ＰＴＦＥコートで１０８°であった。

シリコンウェハ基板の水に対する接触角は清浄なほど小さく、ＲＣＡ洗浄やＵＶ/Ｏ_３洗浄を施した直後の状態は１０°未満である。しかし、実際露光を行う際にはレジスト塗布工程を通っており、レジスト面の水に対する接触角はプロセス及びレジスト材料で変わる。本実施例においては、プロセス工程において水に対する接触角が７０°乃至８０°の範囲内にあるレジスト材料を用いた。

図６に示すように、投影光学系１３０は、液体供給回収機構１５０の一部（ウェハ１４０の表面と略平行な面）とレンズ（最終光学素子）１３２とで構成される接液部で、液体Ｌに接する。液体供給回収機構１５０のウェハ１４０と平行な面には、供給ノズル１５２と回収ノズル１５４のノズル口の表面、及びそれらのノズル口を保持する保持部材の表面が含まれる。ノズル口の材質には、ステンレス、アルミ、鋳物に無電解メッキを施したものを用いた。また、レンズ１３２の材質には石英材料を用いた。これらの水に対する接触角は清浄なほど小さく、ＲＣＡ洗浄やＵＶ／Ｏ_３洗浄等、適した洗浄を施した直後は１０°未満である。本実施例における露光工程中、これら接液部材の接触角は６０°未満に保たれた。

図７及び図８は、図６にＡで示す回収ノズル１５４のノズル口の周辺部分の拡大断面図である。図７（ａ）及び図８（ａ）は、ウェハステージ１４２を左方向に移動させたときの液体Ｌの形状変化を示している。図７（ｂ）及び図８（ｂ）は、ウェハステージ１４２を右方向に移動させたときの液体Ｌの形状変化を示している。なお、図７は、液体Ｌの液体供給回収機構１５０の一部やレンズ１３２に対する接触角（第３の接触角）が、液体Ｌのウェハ１４０に対する接触角（第１の接触角）より小さい場合の液体Ｌの形状変化を示した図である。図８は、第３の接触角が第１の接触角より大きい場合の液体Ｌの形状変化を示した図である。

一般に、液体とその液体とが接する部材の付着力と接触角との関係は、接触角が小さい方が付着力は大きい。

第３の接触角が第１の接触角より小さい場合には、液体Ｌの形状は、ウェハステージ１４２を左方向に移動させた後、右方向に移動させることで、図７（ａ）から図７（ｂ）に変化する。ウェハ１４０に対して、液体供給回収機構１５０の一部とレンズ１３２の液体Ｌの付着力が大きいため、液体Ｌはウェハ１４０の移動に伴う移動量が小さい。従って、ウェハステージ１４２が反転した際にも液体Ｌの界面の変動が小さく、界面が安定している。

一方、第３の接触角が第１の接触角より大きい場合には、液体Ｌの形状は、ウェハステージ１４２を左方向に移動させた後、右方向に移動させることで、図８（ａ）から図８（ｂ）に変化する。ウェハ１４０に対して、液体供給回収機構１５０の一部とレンズ１３２の液体Ｌの付着力が小さいため、液体Ｌはウェハ１４０の移動に伴う移動量が大きくなる。従って、ウェハステージ１４２が反転した際に液体Ｌの界面が大きく変動し、液体Ｌ中に気泡を巻き込む。

このように、投影光学系１３０の接液部分の接触角をウェハ１４０の接液部分の接触角以下にすることで、液体Ｌの界面の変動を抑え、液体Ｌ中に気泡が巻き込まれることを抑制することが可能である。

また、ウェハ１４０よりも液体供給回収機構１５０の一部とレンズ１３２への液体Ｌの付着力が大きくなるため、液体Ｌはウェハ１４０の移動に伴う移動量が小さくなる。従って、投影光学系１３０がウェハ１４０上のあるショットを露光しようとする間に液体Ｌがちぎれず、別のショットに液体Ｌがちぎれて残ってしまうことを抑制することができる。

また、一般に液体とその液体とが接する部材の付着力と接触角の関係は接触角が小さいほうが、付着力は大きい。そのため、前述したように前記液体と前記投影光学系１３０の接液部分の接触角を６０度未満と親液性にすることで、液体Ｌがちぎれて残ってしまうことを抑制することができる。

また、図１に示すウェハ又は液体保持板１４４の表面に対して傾斜している液体供給回収機構１５０の外周部である側面１６０（図６に示す液体供給回収機構の接液部の周辺部１６０）と前記液体Ｌとの第４の接触角は、第３の接触角よりも高いことが好ましい。液体供給回収機構１５０の側面へ液体Ｌが接触することを抑制すると共に、液体供給回収機構１５０の側面に接触した液体Ｌがそのまま側面に残らないようにするからである。

また、一般に液体とその液体とが接する部材の付着力と接触角の関係は、接触角が大きいほうが付着力は小さい。そのため、前述したように前記液体Ｌと前記液体供給回収機構１５０の側面１６０との第４の接触角を９０度以上にすることで、より液体Ｌが前記側面に残りにくくすることができる。換言すれば、速やかに液体供給回収機構１５０に形成される回収ノズル１５４で残った液体Ｌを回収するためである。

図９は、図６にＡで示す回収ノズル１５４のノズル口の周辺部分の拡大断面図である。図９は、液体Ｌがウェハ１４０と液体保持板１４４の間に供給された状態から、右側にウェハステージ１４２を移動させた際の液体Ｌの形状変化を示した図である。液体Ｌのウェハ１４０に対する接触角を第１の接触角、液体Ｌの液体保持板１４４に対する接触角を第２の接触角とした際に、図９（ａ）は、第１の接触角が第２の接触角より小さい場合の液体Ｌの形状変化を示す図である。図９（ｂ）は、第１の接触角が第２の接触角より大きい場合の液体Ｌの形状変化を示す図である。

図９（ａ）では、液体Ｌの付着力が、ウェハ１４０よりも液体保持板１４４の方が小さく、液体保持板１４４の上面に液体Ｌが残りにくい。一方、図９（ｂ）では、液体Ｌの付着力がウェハ１４０よりも液体保持板１４４の方が大きく、液体保持板１４４の上面に液体Ｌがちぎれて残ってしまう。

このため、液体保持板１４４が、接触角の比較的小さいステンレス、アルミ、無電解ＫＮメッキの材質の場合、露光中の液体Ｌが液体保持板１４４に残ったり、発泡したりして、ウェハ１４０の端部で露光不良となる。

一方、本実施形態では、ステンレス、アルミ、無電解ＫＮメッキを材料とする液体保持板１４４の表面に、接触角を調整するためのＰＴＦＥコートを施している。これにより、液体保持板１４４の液体Ｌに対する接触角が、ウェハ１４０の液体Ｌに対する接触角よりも大きくなる（即ち、液体保持板１４４がウェハ１４０よりも撥液性が高くなる）。この結果、液体Ｌは、液体保持板１４４に残らずにウェハ１４０と共に移動するようになる。

なお、本実施形態では、液体保持板１４４の液体Ｌと接する面に対してＰＴＦＥコートを施した。しかし、その他にもＰＴＦＥとポリパーフルオロアルコキシエチレン、及びその共重合体（ＰＦＡ）及びその誘導体を代表とするフッ素系樹脂やポリパラキシリレン樹脂（パリレン）の改質層を施してもよい。代表的ＰＦＡ材料の接触角は1００°程度であるが、その重合比の調整及びその誘導体、官能基の導入等を行うことで本発明の範囲内において改質を行うことができる。また、ポリパラキシリレン樹脂（パリレン）についても、同様にその誘導体、官能基の導入等を行うことで本発明の範囲内において改質を行うことができる。また、パーフルオロアルキル基含有シランを代表とするシランカップリング剤で表面処理をしたりしてもよい。

更に、フッ素樹脂コート等を施した液体保持板１４４の表面に、凹凸又は針状の微細構造を設け、表面粗さを調整してもよい。これにより、表面に微細構造（凹凸）を設けると、濡れ易い素材をますます濡れやすく、濡れにくい素材をますます濡れにくくすることができる。従って、微細構造（凹凸）を設けることで、液体保持板１４４の接触角を見かけ上より大きくすることができ、また、液体Ｌの液体供給回収機構１５０を形成する部材の接触角を見かけ上より小さくすることが可能である。

また、ノズル口の材質として、ＳｉＯ_２（接触角１０°）、ＳｉＣ（接触角５７°）、ＳｉＣを熱処理し、その表面のみをＳｉＯ_２にしたものを用いてもよい。但し、ウェハ１４０の周辺を露光する際、ウェハステージ１４２の移動速度が速い場合や、ウェハ１４０の交換時に数百ｍｍ以上の長距離を移動すると共に、ウェハステージ１４２の移動速度が速い場合は、液体保持板１４４上に液体Ｌがちぎれて残りやすくなる。

このような場合、前記液体と前記液体保持部との第２の接触角は９０°以上であることが好ましい。一般に、液体とその液体とが接する部材の付着力と接触角との関係は、接触角が大きい方が付着力は小さく、撥液性にすることで、液体保持板１４４上に液体Ｌがちぎれて残りにくくすることができる。

また、液体保持板１４４上に液体Ｌがちぎれて残った場合でも、液体保持板１４４に残った液体Ｌは、ウェハステージ１４２の移動に伴って、液体保持板１４４の外側に飛び出す可能性がある。このような場合でも、回収口１４５を用いることにより、液体保持板１４４の外周部まで移動してきた液体Ｌを回収し、液体Ｌがウェハステージ１４２近傍にまき散ることを低減することが可能である。

実施例１では、液体Ｌに対するウェハ１４０と液体保持板１４４の接触角の違いによる効果について説明した。しかし、同じ値の接触角でも付着力が異なることで、液体Ｌの形状変化が異なる。図１０は、ウェハ１４０が移動した際の液体Ｌの形状変化を示す概略断面図である。

図１０において、液体Ｌは、ウェハステージ１４２の移動方向と逆方向に変形する。従って、ウェハステージ１４２の移動方向Ｄと逆の方向の動的接触角が前進接触角ＣＡ_１、ウェハステージ１４２の移動方向１００と同じ方向の接触角が後退接触角ＣＡ_２となる。かかる動的接触角は、ウェハステージ１４２の移動速度によっても変化する。

図１１及び図１２は、図６にＡで示す液体回収ノズル１５４のノズル口の周辺部分の拡大断面図である。図１１及び図１２は、液体Ｌがウェハ１４０と液体保持板１４４の間に供給された状態から、右側にウェハステージ１４２を移動させた場合の液体Ｌの形状変化を示した図である。

図１１と図１２とは、ウェハ１４０の材料が同じである。但し、液体保持板１４４の後退接触角が、図１１に対して図１２の方が小さくなるようにしている。

図１１（ａ）は、ウェハ１４０と液体保持板１４４との隙間が液体Ｌの下に存在する状態を、図１１（ｂ）は、ウェハ１４０と液体保持板１４４との隙間が液体Ｌの下から通過した状態を示す。また、図１２（ａ）は、ウェハ１４０と液体保持板１４４との隙間が液体Ｌの下に存在する状態を、図１２（ｂ）は、ウェハ１４０と液体保持板１４４との隙間が液体Ｌの下から通過した状態を示す。

図１１では、液体Ｌの付着力が、ウェハ１４０よりも液体保持板１４４の方が小さい。従って、液体保持板１４４の上面に液体Ｌが残りにくい。一方、図１２では、液体Ｌの付着力が、ウェハ１４０よりも液体保持板１４４の方が大きい。従って、液体保持板１４４の上面に液体Ｌがちぎれて残ってしまう。

このように、ウェハ１４０の後退接触角を液体保持板１４４の後退接触角以下にすることで、液体保持板１４４の上面に液体Ｌが残りにくくすることができる。

図３に、投影光学系１３０のレンズ１３２とウェハ１４０の間に平行平板（最終光学素子）１３４を挿入した露光装置１００の変形例を示す。平行平板１３４は、レンズ１３２の面１３２ａを汚染から保護する機能を有し、例えば、円板形状を有する。平行平板１３４がない場合、ウェハ１４０に塗布されたレジストからＰＡＧ剤や酸などの汚染物質が液体Ｌに溶出して面１３２ａに付着し、投影光学系１３０の透過率低下などの光学性能の劣化を引き起こすおそれがある。投影光学系１３０のレンズ１３２を交換する代わりに、汚染した平行平板１３４を交換すればよいので保守が容易となり、経済的である。なお、平行平板１３４は、パワーを有しない光学素子であれば、これに限定されるものではない。平行平板１３４は、例えば、平行平面形状を有する光学素子（例えば、フィルター）などでもよい。平行平板１３４は、投影光学系１３０の鏡筒に結合されていてもよいし、結合されていなくてもよい。換言すれば、平行平板１３４は、投影光学系１３０の一部であってもよいし、別個の部材であってもよい。本実施形態の平行平板１３４は、露光中に停止している。

本実施形態では、液体Ｌは、レンズ１３２と平行平板１３４との間に充填される液体Ｌ１と、平行平板１３４とウェハ１４０との間に充填される液体Ｌ２とを含む。液体Ｌ１と液体Ｌ２とは、同じであってもよいし、異なってもよい。液体Ｌ１及びＬ２の周囲は、図示しないエアカーテンによって保持されている。

液体供給回収機構１５０Ａは、液体Ｌ１用の液体供給回収機構と、液体Ｌ２用の液体供給回収機構とを有する。液体Ｌ１用の液体供給回収機構は、カバー１５１と、一対の供給ノズル１５２ａと、一対の回収ノズル１５４ａとを有する。液体Ｌ２用の液体供給回収機構は、カバー１５１と、一対の供給ノズル１５２ｂと、一対の回収ノズル１５４ｂとを有する。カバー１５１は、投影光学系１３０の鏡筒に結合されていてもよいし、結合されていなくてもよい。換言すれば、カバー１５１は、投影光学系１３０の一部であってもよいし、別個の部材であってもよい。なお、実施例１と同様に、供給ノズル１５２ａ及び１５２ｂは、液体供給系の一部を構成し、回収ノズル１５４ａ及び１５４ｂは、液体回収系の一部を構成する。

本実施形態では、平行平板１３４の接触角がウェハ１４０の接触角以下であり、ウェハ１４０の接触角は液体保持部１４４の接触角以下であるように、液体保持部１４４は表面処理されている。表面処理の材質は、実施例１と同様ものを適用することができる。これにより、本実施形態でも露光不良を防止することができる。

露光において、光源部から発せられた光束は照明光学系１１０に入射し、照明光学系１１０はレチクル１２０を均一に照明する。レチクル１２０を通過した光束は、投影光学系１３０によって、ウェハ１４０上に所定倍率で投影される。露光装置１００は、スキャナーであるので投影光学系１３０を固定して、レチクル１２０とウェハ１４０を同期走査してショット全体を露光する。更に、ウェハステージ１４２をステップして、次のショットに移り、新しいスキャンがなされる。このスキャンとステップを繰り返し、ウェハ１４０上に多数のショットを露光転写する。

投影光学系１３０のウェハ１４０側の最終面は、空気よりも屈折率の高い液体Ｌに浸漬されているので、投影光学系１３０のＮＡは高くなり、ウェハ１４０に形成される解像度も微細になる。液体Ｌは、投影光学系１３０とウェハ１４０との間に存在し、ウェハ１４０の移動と共に移動する。その際、液体保持部１４４やウェハ１４０の他のショットに液体Ｌが残ったり、引きずられたりすることはない。従って、露光装置１００は、投影光学系１３０とウェハ１４０との間の液体Ｌが不足して気泡が混入したり、乱流が発生したりすることを防止することができる。これにより、露光装置１００はレジストへのパターン転写を高精度に行って高品位なデバイス（半導体素子、ＬＣＤ素子、撮像素子（ＣＣＤなど）、薄膜磁気ヘッドなど）を提供することができる。

次に、図４及び図５を参照して、露光装置１００を利用したデバイス製造方法の実施例を説明する。図４は、半導体デバイス（ＩＣやＬＳＩ等の半導体チップ、あるいは液晶パネルやＣＣＤ等）の製造を説明するためのフローチャートである。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（レチクル製作）では、設計した回路パターンを形成したレチクルを製作する。一方、ステップ３（ウェハ製造）では、シリコン等の材料を用いてウェハを製造する。ステップ４（ウェハプロセス）は、前工程と呼ばれ、上記用意したレチクルとウェハを用いて、リソグラフィ技術によってウェ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ェ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、これが出荷（ステップ７）される。

図５は、図４のステップ４のウェハプロセスの詳細なフローチャートである。ステップ１１（酸化）では、ウェハの表面を酸化させる。ステップ１２（ＣＶＤ）では、ウェハ表面に絶縁膜を形成する。ステップ１３（電極形成）では、ウェハ上に電極を蒸着等によって形成する。ステップ１４（イオン打ち込み）ではウェハにイオンを打ち込む。ステップ１５（レジスト処理）ではウェハに感光材を塗布する。ステップ１６（露光）では、露光装置１００によってレチクルパターンをウェハに露光する。ステップ１７（現像）では露光したウェハを現像する。ステップ１８（エッチング）では、現像したレジスト像以外の部分を削り取る。ステップ１９（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、ウェハ上に多重に回路パターンが形成される。本実施例の製造方法を用いれば、従来は製造が難しかった高解像度のデバイス（半導体素子、ＬＣＤ素子、撮像素子（ＣＣＤなど）、薄膜磁気ヘッドなど）を経済性及び生産性よく製造することができる。また、このように、露光装置１００を使用するデバイス製造方法、並びに結果物（中間、最終生成物）としてのデバイスも本発明の一側面を構成する。

以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明はこれらの実施形態に限定されないことはいうまでもなく、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。

本発明の一側面としての露光装置の構成を示す概略ブロック図である。図１に示す露光装置のウェハ及び液体保持板の概略平面図である。図１に示す露光装置の変形例の部分拡大断面図である。デバイス（ＩＣやＬＳＩなどの半導体チップ、ＬＣＤ、ＣＣＤ等）の製造を説明するためのフローチャートである。図４に示すステップ４のウェハプロセスの詳細なフローチャートである。図１に示す投影光学系のレンズ（最終光学素子）の近傍の拡大断面図である。図６にＡで示す回収ノズルのノズル口の周辺部分の拡大断面図である。図６にＡで示す回収ノズルのノズル口の周辺部分の拡大断面図である。図６にＡで示す回収ノズルのノズル口の周辺部分の拡大断面図である。ウェハが移動した際の液体の形状変化を示す概略断面図である。図６にＡで示す液体回収ノズルのノズル口の周辺部分の拡大断面図である。図６にＡで示す液体回収ノズルのノズル口の周辺部分の拡大断面図である。

符号の説明

１００露光装置
１３０投影光学系
１３２レンズ（最終光学素子）
１３４平行平板
１４０ウェハ
１４４液体保持板
１５０液体供給回収機構
１５２供給ノズル
１５４回収ノズル
１６０液体供給回収機構の側面
Ｌ液体

Claims

レチクルのパターンを被処理体に投影する投影光学系を備え、前記被処理体と前記投影光学系の最終光学素子との間に液体を満たし、前記投影光学系及び前記液体を介して前記被処理体を露光する露光装置であって、
前記被処理体の周囲に配置され、前記被処理体の表面と同じ高さの表面を持ち、前記液体を保持する液体保持部を有し、
前記液体保持部の表面は、前記液体と前記被処理体の表面との第１の接触角が前記液体と前記液体保持部の表面との第２の接触角以下になるように、処理されていることを特徴とする露光装置。
前記液体と前記投影光学系の最終光学素子の表面との第３の接触角は、前記第１の接触角以下であることを特徴とする請求項１記載の露光装置。
レチクルのパターンを被処理体に投影する投影光学系を備え、前記被処理体の表面と前記投影光学系の最終光学素子との間に液体を満たし、前記投影光学系及び前記液体を介して前記被処理体を露光する露光装置であって、
前記被処理体の周囲に配置され、前記被処理体の表面と同じ高さの表面を持ち、前記液体を保持する液体保持部を有し、
前記液体保持部の表面は、前記液体と前記被処理体の表面との第１の後退接触角が前記液体と前記液体保持部の表面との第２の後退接触角以下になるように、処理されていることを特徴とする露光装置。
前記第２の接触角は、９０°以上であることを特徴とする請求項１又は２記載の露光装置。
前記第３の接触角は、６０°未満であることを特徴とする請求項２記載の露光装置。
前記液体を供給回収する液体供給回収機構を有し、前記液体と前記液体供給回収機構の接液部分の周辺部との第４の接触角が、前記第３の接触角以上であることを特徴とする請求項２又は５記載の露光装置。
前記液体を供給回収する液体供給回収機構を有し、前記液体と前記液体供給回収機構の前記被処理体又は前記液体保持部に対して傾いた外周部との第４の接触角が、前記第３の接触角以上であることを特徴とする請求項２又は５記載の露光装置。
前記第４の接触角が９０°以上であることを特徴とする請求項６又は７記載の露光装置。
請求項１乃至８のうちいずれか一項記載の露光装置を用いて被処理体を露光するステップと、
露光された前記被処理体を現像するステップとを有することを特徴とするデバイス製造方法。