JP2009088037A - 露光方法及びデバイス製造方法、並びに露光装置 - Google Patents

Abstract

【課題】液体の外部への漏れ出しを抑制する。
【解決手段】 露光装置は、ウエハＷを保持してＸＹ平面内で移動可能なウエハテーブルＷＴＢと、投影光学系ＰＬとウエハＷとの間に液体Ｌｑを供給して液浸領域を形成するノズルユニット１６と、液浸領域に少なくとも一部が接触した状態で、ウエハテーブルＷＴＢのＸＹ平面内での移動と並行して、ウエハテーブルＷＴＢと同一方向に移動可能な緩衝部材３０とを備えている。この場合、ウエハＷ表面との境界近傍の液体Ｌｑの緩衝板３０との境界近傍の液体Ｌｑに対する相対移動量は、緩衝部材が無い場合の、ウエハＷ表面との境界近傍の液体Ｌｑのノズルユニット１６（又はレンズ２６）との境界近傍の液体Ｌｑの相対移動量に比べて小さくなる。
【選択図】図２

Description

本発明は、露光方法及びデバイス製造方法、並びに露光装置に係り、更に詳しくは、光学系と液体とを介してエネルギビームにより物体を露光する露光方法及び該方法を用いるデバイス製造方法、並びに前記露光方法を実施するのに好適な露光装置に関する。

従来、半導体素子（集積回路等）、液晶表示素子等の電子デバイス（マイクロデバイス）を製造するリソグラフィ工程では、マスク（レチクル、フォトマスク等）に形成されたパターンを、投影光学系を介して、レジスト等の感応剤が塗布された基板（ウエハ、ガラスプレート等）上に転写する、例えばステッパ又はスキャナなどの投影露光装置が用いられている。

半導体素子は、年々高集積化するとともにデバイスルール（実用最小線幅）が微細化し、これに伴って、投影露光装置には、より高い解像力（解像度）が年々要求されるようになってきた。かかる要請に応えるべく、露光装置メーカでは、露光波長の短波長化とともに、投影光学系の開口数（ＮＡ）の増大化（いわゆる高ＮＡ化）が推し進められてきた。そして、最近では、実質的に露光波長を短くして、かつ空気中に比べて焦点深度を大きく（広く）する、特許文献１などに開示される液浸法を利用した液浸露光装置が実用化されるに至っている。特許文献１に開示される液浸露光装置は、投影光学系の下面と基板表面との間を水又は有機溶媒等の液体で局所的に満たした状態で露光を行う、局所液浸露光装置である。

しかるに、上記の局所液浸露光装置では、基板を保持するステージが、所定速度以上で所定距離以上移動すると、液浸領域を形成している液体が、外部に漏れ出すことがあることが最近になって判明した。

国際公開第９９／４９５０４号パンフレット

発明者は、上記の液体の漏れ出しを防止すべく、鋭意研究を行った結果、液浸領域に一部が接触した状態で、板等の部材を、基板を保持するステージの移動方向と同一方向に移動させることで、液体の漏れ出しを抑制できることを見出した。

本発明は、上記の発明者の新規知見に基づいてなされたもので、第１の観点からすると、光学系と液体とを介してエネルギビームにより物体を露光する露光方法であって、前記物体を移動させるのと並行して、前記物体の移動方向と同一方向に、前記光学系と物体との間に保持された前記液体に少なくとも一部が接触している緩衝部材を移動させる工程を含む露光方法である。

これによれば、物体表面との境界近傍の液体が物体と共に所定方向に移動するとき、これと並行して緩衝部材との境界近傍の液体も所定方向（物体と同一方向）に移動する。この場合、物体表面との境界近傍の液体の緩衝部材との境界近傍の液体に対する相対移動量は、緩衝部材が無い場合の、物体表面との境界近傍の液体の光学系との境界近傍の液体の相対移動量に比べて小さくなり、この結果、液体の外部への漏れ出しを抑制することが可能になる。

本発明は、第２の観点からすると、上記露光方法を用いて物体を露光し、前記物体上にパターンを形成する工程と；前記パターンが形成された物体に処理を施す工程と；を含むデバイス製造方法である。

これによれば、液体の漏れ出し及びその液体の残存などの影響をうけることなく、物体を露光して、該物体上にパターンを精度良く形成することができ、このパターンが精度良く形成された物体に処理を施すことで、デバイスの生産性（歩留まりを含む）の向上を図ることが可能になる。

本発明は、第３の観点からすると、光学系と液体とを介してエネルギビームにより物体を露光する露光装置であって、前記物体を保持して所定の平面内で移動可能な移動体と；前記光学系と前記物体との間に前記液体を供給して液浸領域を形成する液浸ユニットと；前記液浸領域に少なくとも一部が接触した状態で、前記移動体の前記平面内での移動と並行して、前記移動体の移動方向と同一方向に移動可能な緩衝部材と；を備える露光装置である。

これによれば、その上面に液浸領域が形成された物体を保持する移動体が所定方向に移動するとき、緩衝部材が液浸領域に少なくとも一部が接触した状態で、移動体の移動と並行して移動する。これにより、物体表面との境界近傍の液体が物体と共に所定方向に移動するとき、これと並行して緩衝部材との境界近傍の液体も所定方向（物体と同一方向）に移動する。この場合、物体表面との境界近傍の液体の緩衝部材との境界近傍の液体に対する相対移動量は、緩衝部材が無い場合の、物体表面との境界近傍の液体の光学系との境界近傍の液体の相対移動量に比べて小さくなり、この結果、液体の外部への漏れ出しを抑制することが可能になる。

以下、本発明の一実施形態について、図１〜図３（Ｂ）に基づいて説明する。

図１には、一実施形態に係る露光装置１００の構成が概略的に示されている。この露光装置１００は、ステップ・アンド・スキャン方式の縮小投影露光装置、すなわちいわゆるスキャナである。また、露光装置１００は、後述するように投影光学系ＰＬの下面とウエハＷ表面との間を液体Ｌｑで局所的に満たした状態で露光を行う、局所液浸露光装置である。以下においては、投影光学系ＰＬの光軸ＡＸと平行な方向をＺ軸方向、これに直交する面内でレチクルＲとウエハＷとが相対走査される方向をＹ軸方向、Ｚ軸及びＹ軸に直交する方向をＸ軸方向とし、Ｘ軸、Ｙ軸、及びＺ軸回りの回転（傾斜）方向をそれぞれθｘ、θｙ、及びθｚ方向として説明を行う。

この露光装置１００は、照明系ＩＯＰ、該照明系ＩＯＰからの露光用照明光（以下、「照明光」又は「露光光」と呼ぶ）ＩＬにより照明されるレチクルＲを保持するレチクルステージＲＳＴ、レチクルＲから射出された照明光ＩＬをウエハＷ上に投射する投影光学系ＰＬを含む投影ユニットＰＵ、ウエハステージＷＳＴ、及びこれらの制御系等を含んでいる。ウエハステージＷＳＴ上には、ウエハＷが載置されている。

投影ユニットＰＵは、鏡筒１２と、該鏡筒１２内に所定の位置関係で保持された複数の光学素子から成る投影光学系ＰＬとを含んでいる。投影光学系ＰＬとしては、例えばＺ軸に平行な光軸ＡＸ方向に沿って配列された複数のレンズ（レンズエレメント）から成る屈折光学系が用いられている。この投影光学系ＰＬは、例えば両側テレセントリックで所定の投影倍率（例えば１／４倍、１／５倍又は１／８倍など）を有する。

なお、本実施形態の露光装置１００では、液浸法を適用した露光が行われるため、ペッツヴァルの条件を満足させ易くし、かつ投影光学系の大型化を避けるために、ミラーとレンズとを含んで構成される反射屈折系（カタディ・オプトリック系）を用いても良い。

また、露光装置１００では、液浸法を適用した露光を行うため、投影ユニットＰＵの下端部近傍に局所液浸装置１４が設けられている。この局所液浸装置１４は、図２に示されるように、ノズルユニット（局所液浸ユニット）１６、液体供給装置１８、複数の液体供給管２０、液体回収装置２２、及び液体回収管２４等を含んでいる。

ノズルユニット１６は、投影光学系ＰＬを構成する最も像面側（ウエハＷ側）の光学素子、ここではレンズ（以下、「先端レンズ」ともいう）２６を保持する鏡筒１２の下端部周囲を取り囲むように、設けられている。

ノズルユニット１６は、その中央部にＺ軸方向に沿って貫通形成された貫通孔１６ａを有する略円環状の部材から成る。このノズルユニット１６の貫通孔１６ａ近傍には、複数の液体供給路１６ｂが形成されている（ただし、図２では、貫通孔１６ａの＋Ｙ側及び−Ｙ側近傍に形成された２つの液体供給路１６ｂのみが図示されている）。複数の液体供給路１６ｂは、その上側（＋Ｚ側）の開口端が貫通孔１６ａの外周縁に沿って所定間隔となるように形成されている。また、ノズルユニット１６の下面（−Ｚ側の面）には、円環状の凹部から成る液体回収口１６ｃが形成されている。液体回収口１６ｃの下端部には、液体回収口１６ｃの下端部と同一形状の多孔部材２８が設けられている。本実施形態では、多孔部材２８の下面のＺ位置と、ノズルユニット１６の下面中央部１６ｄのＺ位置とが一致した状態となっている。

複数の液体供給路１６ｂの上側（＋Ｚ側）の開口端それぞれには、その一端が、液体供給装置１８に接続された液体供給管２０の他端が接続されている。また、液体回収口１６ｃには、その一端が、液体回収装置２２に接続された液体回収管２４の他端が接続されている。

本実施形態においては、図２に示されるように、投影ユニットＰＵ下方にウエハＷが存在する場合に、主制御装置５０（図１参照）の指示の下、液体供給装置１８から、複数の液体供給管２０及び複数の液体供給路１６ｂを介して、先端レンズ２６とウエハＷとの間に液体が供給されるとともに、供給される液体の量と同一量の液体が、先端レンズ２６とウエハＷとの間から液体回収口１６ｃ及び液体回収管２４を介して、液体回収装置２２によって回収される。これにより、先端レンズ２６とウエハＷとの間に、一定量の液体Ｌｑが保持される。この液体Ｌｑにより形成される液浸領域は、平面視（＋Ｚ方向から見て）円形となっている。この場合、先端レンズ２６とウエハＷとの間に保持された液体Ｌｑは、常に入れ替わっている。

なお、本実施形態では、液体Ｌｑとして、照明光ＩＬとして用いられる後述のＡｒＦエキシマレーザ光（波長１９３ｎｍの光）が透過する純水を用いるものとする。ＡｒＦエキシマレーザ光に対する純水の屈折率ｎは、ほぼ１．４４であり、この純水の中では、照明光ＩＬの波長は、１９３ｎｍ×１／ｎ＝約１３４ｎｍに短波長化される。

本実施形態では、先端レンズ２６の下面（液体接触面）が液体Ｌｑとの親液性（親水性）を有するように、例えば、先端レンズ２６を純水との親和性が高い蛍石で形成するとともに、ノズルユニット１６の下面（液体接触面）が液体Ｌｑとの親液性（親水性）を有するように、例えば、ノズルユニット１６の下面に所定の親液化処理を施すこととしている。ノズルユニット１６の親液化処理としては、例えば、ＭｇＦ₂、Ａｌ₂Ｏ₃、ＳｉＯ₂などの親液性材料をノズルユニット１６の下面（液体接触面）にコーティングする処理を採用することができる。また、本実施形態のように液体Ｌｑとして純水を用いる場合には、純水の極性が大きいことを利用して、極性の大きい分子構造を有する物質（例えばアルコールなど）から成る薄膜を、ノズルユニット１６の下面に設ける処理を親液化処理として採用することも可能である。

なお、先端レンズ２６は、水との親和性が高い石英で形成することとしても良い。また、先端レンズ２６の下面に、上述したノズルユニット１６と同様の親液化処理を施すこととしても良い。

このように、先端レンズ２６の下面及びノズルユニット１６の下面が親液性を有することにより、液体Ｌｑの表面張力を利用して、液体Ｌｑの液浸領域を、先端レンズ２６の下面及びノズルユニット１６の下面と、ウエハＷの上面、及び後述する撥液プレートの上面との間で良好に形成することができる。

また、ノズルユニット１６の下方には、中央に矩形の開口（又は円形の開口）が形成されたＸ軸方向及びＹ軸方向の各一対の対向辺を有する矩形の板部材から成る緩衝板３０が、ＸＹ平面に平行に配置されている。緩衝板３０は、ここでは、ウエハＷの表面と、ノズルユニット１６の下面との間の高さ方向のほぼ中央の位置に配置されている。緩衝板３０は、絶縁体材料により形成されている。

この緩衝板３０の上方には、複数、例えば４つのエアベアリング静電ドライブユニット（以下、静電ドライブユニットと略述する）３２が配置されている。この場合、静電ドライブユニット３２は、ノズルユニット１６の＋Ｘ側、−Ｘ側、＋Ｙ側、−Ｙ側に各１つ配置されている（図２では、このうち＋Ｙ側及び−Ｙ側の静電ドライブユニット３２のみ図示）。各静電ドライブユニット３２は、緩衝板３０を数μｍのクリアランスを介して非接触で上方から保持する真空予圧型のエアベアリングと、緩衝板３０を静電気を利用して駆動する静電モータ（いずれも不図示）とを含む。静電モータとして、例えば特開平１０−２４８２７０号公報などに開示される静電モータを用いることができる。本実施形態では、４つの静電ドライブユニット３２のうち、ノズルユニット１６の＋Ｙ側、−Ｙ側にそれぞれ位置する、図２に示される２つの静電ドライブユニット３２が、緩衝板３０をＸＹ平面に平行な面内でＹ軸方向に往復駆動する。また、ノズルユニット１６の＋Ｘ側、−Ｘ側にそれぞれ位置する、２つの静電ドライブユニット３２が、緩衝板３０をＸＹ平面に平行な面内でＸ軸方向に往復駆動する。すなわち、４つの静電ドライブユニット３２によって、緩衝板３０はＸＹ平面に平行な面内で自在に駆動可能である。

なお、本実施形態では、４つの静電ドライブユニット３２を用いて、緩衝板３０をＸＹ２次元方向に駆動するものとしているが、静電ドライブユニット３２として、２次元駆動が可能な静電ドライブユニットを用いる場合には、２つ又は３つの静電ドライブユニットを用いて、緩衝板３０をＸＹ２次元方向に駆動することとしても良い。

本実施形態では、ウエハテーブルＷＴＢが投影ユニットＰＵの下方で停止している状態では、図２に示されるように、緩衝板３０の内周縁部の上下両面が液浸領域の液体Ｌｑに接するように、緩衝板３０の中央の開口の大きさが設定されている。また、緩衝板３０の素材として、液体との親和性が良い素材を用いない場合には、その緩衝板３０の表面には、前述と同様の親液化処理が施される。

また、図２では図示は省略されているが、各静電ドライブユニット３２は、ノズルユニット１６と共に、投影ユニットＰＵとは別の保持部材によって保持されている。このため、静電モータの駆動時に該モータに生じる振動や、液体の供給、回収動作時にノズルユニットによって生じる振動が、投影光学系ＰＬに伝達されるおそれがないようになっている。

図１に戻り、ウエハステージＷＳＴの底面には、例えば真空予圧型空気静圧軸受（以下、エアベアリングと呼ぶ）が複数ヶ所に設けられている。これらのエアベアリングにより、ウエハステージＷＳＴは、不図示のベース盤の上方に数μｍ程度のクリアランスを介して非接触で支持されている。

ウエハステージＷＳＴは、例えば複数のリニアモータによりＸＹ平面内、すなわちＸ軸方向、Ｙ軸方向及びθｚ方向に移動可能なステージ本体９１と、該ステージ本体９１上に不図示のＺ・レベリング機構（例えばボイスコイルモータなど）を介して搭載され、ステージ本体９１に対してＺ軸方向、θｘ方向及びθｙ方向に相対的に微小駆動されるウエハテーブルＷＴＢとを含んでいる。

ウエハテーブルＷＴＢ上には、ウエハＷを真空吸着等によって保持するウエハホルダ（不図示）が設けられている。また、ウエハテーブルＷＴＢの上面には、ウエハホルダ上に載置されるウエハＷとほぼ面一であって、外形（輪郭）が矩形でその中央部にウエハホルダよりも一回り大きな円形の開口が形成された撥液プレート１２８が設けられている。

ウエハテーブルＷＴＢの＋Ｙ端面，−Ｘ端面には、それぞれ鏡面加工が施されて反射面が形成されている。これらの反射面には、干渉計システムを構成するウエハステージ位置計測用のＸ軸干渉計及びＹ軸干渉計（図１では、Ｙ軸干渉計１１６のみを図示）からの干渉計ビーム（測定ビーム）が投射され、その反射光を各干渉計で受光することにより、各反射面の基準位置（一般には投影ユニットＰＵ側面に設けられた固定鏡の鏡面を基準面とする）からの変位が計測され、この計測値が主制御装置５０に供給される。これにより、主制御装置５０は、ウエハステージＷＳＴの２次元位置を計測することができる。

照明系ＩＯＰは、例えば特開２００１−３１３２５０号公報（対応する米国特許出願公開第２００３／００２５８９０号明細書）などに開示されるように、光源、オプティカルインテグレータ等を含む照度均一化光学系、レチクルブラインド等（いずれも不図示）を含んでいる。この照明系ＩＯＰでは、レチクルブラインドで規定されたレチクルＲ上のスリット状の照明領域を照明光（露光光）ＩＬによりほぼ均一な照度で照明する。ここで、照明光ＩＬとしては、一例としてＡｒＦエキシマレーザ光（波長１９３ｎｍ）が用いられている。また、オプティカルインテグレータとしては、フライアイレンズ、ロッドインテグレータ（内面反射型インテグレータ）あるいは回折光学素子などを用いることができる。

レチクルステージＲＳＴ上には、回路パターンなどがそのパターン面（図１における下面）に形成されたレチクルＲが、例えば真空吸着により固定されている。レチクルステージＲＳＴは、例えばリニアモータ等を含むレチクルステージ駆動系５５によって、ＸＹ平面内で微少駆動可能であるとともに、所定の走査方向（ここでは図１における紙面内左右方向であるＹ軸方向）に指定された走査速度で駆動可能となっている。

レチクルステージＲＳＴのステージ移動面内の位置（Ｚ軸回りの回転を含む）は、レチクルレーザ干渉計（以下、「レチクル干渉計」という）５３によって、移動鏡６５（実際には、Ｙ軸方向に直交する反射面を有するＹ移動鏡とＸ軸方向に直交する反射面を有するＸ移動鏡とが設けられている）を介して、例えば０．５〜１ｎｍ程度の分解能で常時検出される。このレチクル干渉計５３の計測値は、主制御装置５０に送られ、主制御装置５０では、このレチクル干渉計５３の計測値に基づいてレチクルステージ駆動系５５を介してレチクルステージＲＳＴのＸ軸方向、Ｙ軸方向及びθｚ方向の位置（及び速度）を制御する。

本実施形態の露光装置１００では、図示が省略されているが、例えば特開平６−２８３４０３号公報（対応する米国特許第５，４４８，３３２号明細書）等に開示されるものと同様の照射系と受光系とから成る斜入射方式の多点焦点位置検出系が設けられている。

本実施形態の露光装置における制御系は、装置全体を統括的に制御するマイクロコンピュータ（又はワークステーション）から成る主制御装置５０を中心として構成されている。

露光装置１００では、照明系ＩＯＰからの照明光ＩＬによって照明領域ＩＡＲが照明されると、投影光学系ＰＬの第１面（物体面）とパターン面がほぼ一致して配置されるレチクルＲを通過した照明光ＩＬにより、投影光学系ＰＬを介してその照明領域ＩＡＲ内のレチクルの回路パターンの縮小像（回路パターンの一部の縮小像）が、その第２面（像面）側に配置される、表面にレジスト（感応剤）が塗布されたウエハＷ上の照明領域ＩＡＲに共役な領域（以下、露光領域とも呼ぶ）ＩＡに形成される。そして、レチクルステージＲＳＴとウエハステージＷＳＴとの同期駆動によって、照明領域ＩＡＲ（照明光ＩＬ）に対してレチクルを走査方向（Ｙ軸方向）に相対移動するとともに、露光領域ＩＡ（照明光ＩＬ）に対してウエハＷを走査方向（Ｙ軸方向）に相対移動することで、ウエハＷ上の１つのショット領域（区画領域）の走査露光が行われ、そのショット領域にレチクルのパターンが転写される。すなわち、本実施形態では照明系ＩＯＰ、レチクルＲ及び投影光学系ＰＬによってウエハＷ上にパターンが生成され、照明光ＩＬによるウエハＷ上の感応層（レジスト層）の露光によってウエハＷ上にそのパターンが形成される。

また、上記の走査露光中、主制御装置５０により、前述の多点焦点位置検出系の出力に基づいて、露光領域ＩＡに対応するウエハＷ表面を、投影光学系ＰＬの焦点深度の範囲内に極力一致させるべく、ウエハテーブルＷＴＢを、Ｚ軸方向、θｘ方向及びθｚ方向に微小駆動する、ウエハＷのフォーカス・レベリング制御が行われている。

次に、主制御装置５０による４つの静電ドライブユニット３２を介した緩衝板３０の制御動作の一例及びその緩衝板３０の役割等について説明する。ここでは、一例として、図２に示されるように、ウエハテーブルＷＴＢ（ウエハステージＷＳＴ）を＋Ｙ方向に速度２Ｖで駆動し、これとほぼ同期して緩衝板３０を＋Ｙ方向に速度Ｖで駆動する場合について説明する。

この場合、ウエハテーブルＷＴＢとノズルユニット１６との相対速度は、２Ｖであり、ウエハテーブルＷＴＢと緩衝板３０、緩衝板３０とノズルユニット１６との相対速度は、ともにＶである。従って、ウエハテーブルＷＴＢが、静止状態から距離２Ｌだけ＋Ｙ方向に駆動されるものとすると、緩衝板３０は同一方向にその半分の距離Ｌだけ駆動される。

この結果、図３（Ａ）に簡略化して示される状態から、図３（Ｂ）に簡略化して示されるような状態となる。この図３（Ｂ）には、緩衝板３０が存在しないときの液浸領域（液体Ｌｑ）の＋Ｙ側の先端部分の形状が、点線ＤＬにて示され、緩衝板３０が速度Ｖで駆動された場合の液浸領域（液体Ｌｑ）の＋Ｙ側の先端部分の形状が、実線ＦＬ１、ＦＬ２で示されている。

図３（Ａ）及び図３（Ｂ）からもわかるように、緩衝板３０が存在しないときには、液体Ｌｑの、ノズルユニット１６の下面との境界面の＋Ｙ側端部の点Ａと、ウエハＷの上面との境界面の＋Ｙ側の端部の点ＢとのＹ軸方向の距離は約２Ｌとなり、ノズルユニット１６の下面とウエハＷの上面との間隔をｈ、点線の傾きをαとすると、αは次式を満足する。

ｔａｎα≒ｈ／（２Ｌ）
これに対し、実線の傾きをβとすると、上記の速度の関係から、β≒２αであり、βは、次式を満足する。

ｔａｎβ≒ｈ／Ｌ
従って、液体Ｌｑの緩衝板３０上面との境界面の＋Ｙ側の端部の点Ｃと、点ＡとのＹ軸方向の距離はＬ／２となり、液体Ｌｑの緩衝板３０下面との境界の＋Ｙ側の端部の点Ｄと、点ＢとのＹ軸方向の距離はＬ／２となる。

従って、本実施形態によると、ウエハテーブルＷＴＢのＹ軸方向の駆動にほぼ同期して緩衝板３０をウエハテーブルＷＴＢのＹ軸方向の移動速度の１／２で同一方向に駆動することにより、液体Ｌｑの上下の境界面間のＹ軸方向の距離の差、すなわち液体Ｌｑが引き出される量が、緩衝板３０が存在しない場合の１／４に抑制されることがわかる。従って、ウエハテーブルの減速時に、引き出された液体Ｌｑが慣性力により漏れ出すことが抑制される。また、図３（Ｂ）に示されるように、ウエハテーブルＷＴＢの移動に伴って液浸領域の外部に引き出された液体Ｌｑが緩衝板３０とウエハＷとによって挟まれる。これによっても、液体Ｌｑの漏れ出しを効果的に抑制することができる。この場合、ウエハテーブルＷＴＢが反対方向へ移動し、これと並行して緩衝板３０がウエハテーブルＷＴＢの移動速度の１／２でウエハテーブルＷＴＢと同一方向へ移動することで、図３（Ａ）とほぼ同様の状態に戻る。

ウエハテーブルＷＴＢを−Ｙ方向に駆動する場合は勿論、＋Ｘ方向、−Ｙ方向に駆動する場合にも、主制御装置５０が、ウエハテーブルＷＴＢの駆動にほぼ同期して、緩衝板３０をウエハテーブルＷＴＢの移動速度の１／２で同一方向に駆動することにより、液体Ｌｑが引き出される量を、緩衝板３０が無い場合の１／４に抑制でき、同様に、液体Ｌｑの漏れ出しを効果的に抑制することができる。

露光装置１００では、主制御装置５０により、事前に行われた例えばエンハンスト・グローバル・アライメント（ＥＧＡ）などのウエハアライメントの結果等に基づいて、ウエハステージＷＳＴ上のウエハＷに対するステップ・アンド・スキャン方式の露光が行われる。このステップ・アンド・スキャン方式の露光は、ウエハＷ上の各ショット領域の露光のための走査開始位置（加速開始位置）へウエハステージＷＳＴを移動するショット間移動動作と、各ショット領域に対しレチクルＲのパターンを走査露光方式で転写する走査露光動作とを繰り返すことにより、行われる。なお、上記の露光動作は、先端レンズ２６とウエハＷとの間に液体Ｌｑを保持した状態で行われる。

図１には、ウエハステージＷＳＴ上のウエハＷ（ここでは、一例として、あるロット（１ロットは２５枚又は５０枚）の最後のウエハとする）に対するステップ・アンド・スキャン方式の露光動作が行われている状態が示されている。

本実実施形態では、上記のＥＧＡ及びステップ・アンド・スキャン方式の露光動作中に、主制御装置５０により、ウエハステージＷＳＴの移動に同期して静電ドライブユニットを介して緩衝板３０がウエハステージＷＳＴの移動速度の１／２の速度で同一方向に駆動される。これにより、液体Ｌｑの漏れ出しをほぼ確実に防止できるようになっている。

そして、ウエハＷに対する露光が終了した段階で、主制御装置５０は、干渉計システムの計測値に基づいて、ウエハステージＷＳＴを所定のウエハ交換位置に向けて駆動する動作を開始する。このようにして、主制御装置５０により、ウエハステージＷＳＴが駆動されると、そのウエハステージＷＳＴの移動に伴って、投影ユニットＰＵの先端レンズ２６とウエハＷとの間に保持されていた液体Ｌｑが、ウエハＷ上から撥液プレート１２８上に移動し、撥液プレート１２８の一部に設けられている所定領域と先端レンズ２６との間に液体Ｌｑが保持された状態となる。

主制御装置５０は、ウエハ交換位置で、ウエハステージＷＳＴ上のウエハＷから次のロットの最初のウエハへの交換を行う。その後、主制御装置５０は、新たなウエハに対してウエハアライメント、ステップ・アンド・スキャン方式の露光動作を実行し、ウエハ上の複数のショット領域にレチクルパターンを順次転写する。以降、同様の動作を繰り返し行う。

以上説明したように、本実施形態に係る露光装置１００によると、前述のＥＧＡ及びステップ・アンド・スキャン方式の露光動作中に、主制御装置５０により、ウエハステージＷＳＴの移動と並行して静電ドライブユニットを介して緩衝板３０がウエハステージＷＳＴと同一方向に駆動される。

すなわち、その上面に液浸領域が形成されたウエハＷを保持するウエハステージＷＳＴがＸＹ平面内の所定方向に移動するとき、緩衝板３０が液浸領域に開口周辺部が接触した状態で、ウエハステージＷＳＴ（ウエハＷ）の移動と並行して移動する。これにより、ウエハＷ表面との境界近傍の液体（水）ＬｑがウエハＷと共に所定方向に移動するのと並行して緩衝板３０との境界近傍の水Ｌｑも所定方向（ウエハＷと同一方向）に移動する。この場合、図３（Ａ）及び図３（Ｂ）を用いて先に説明した如く、ウエハＷ表面との境界近傍の液体Ｌｑの緩衝板３０下面との境界近傍の液体Ｌｑに対する相対移動量、及び緩衝板３０上面との境界近傍の液体Ｌｑのノズルユニット１６下面との境界近傍の液体Ｌｑに対する相対移動量は、緩衝板３０が無い場合の、ウエハＷ表面との境界近傍の液体Ｌｑのノズルユニット１６下面（又は先端レンズ２６下面（ノズルユニット１６下面と面先端レンズ２６下面とが面一の場合））との境界近傍の液体Ｌｑの相対移動量に比べて小さくなり、この結果、液体Ｌｑの液浸領域外部への漏れ出しを抑制することが可能になる。

なお、上記実施形態では、緩衝部材として中央に開口を有する矩形の板部材から成る緩衝板３０を用いる場合について説明したが、本発明がこれに限定されるものではない。すなわち、緩衝部材は、板状に限らず、断面三角形状、断面多角形状などは勿論、その他の形状、例えば一部が板状に突出した断面形状など、種々の形状の部材を用いることができる。ただし、ウエハＷに対向する面が、ＸＹ平面にほぼ平行である部材を緩衝部材として用いることが望ましい。かかる場合には、液体Ｌｑの液浸領域外への漏れ出しを抑制できるとともに、前述と同様に、液体Ｌｑを緩衝部材とウエハＷとで挟み込むことができる。

また、上記実施形態では、ウエハＷ（ウエハテーブルＷＴＢ）にほぼ同期して該ウエハＷと同一方向に緩衝板３０を移動させる場合について説明したが、これに限らず、緩衝板３０（緩衝部材）は、僅かに遅れてウエハＷに追従して移動させることとしても良い。また、緩衝板３０を、ウエハＷ上に液浸領域が形成されている場合に、ウエハテーブルＷＴＢの移動時には常にこれと並行して同一方向へ移動させても良いが、これに限らず、例えばウエハテーブルＷＴＢがＸ軸方向及びＹ軸方向の少なくとも一方に関して所定距離以上移動する場合にのみ、並行して緩衝板３０（緩衝部材）を移動させることとしても良い。

また、上記実施形態では、緩衝板３０を、ウエハＷの１／２の速度でウエハＷを保持するウエハステージＷＳＴと同一方向へ移動させるものとしたが、これは、緩衝板３０の配置面が、ノズルユニット１６とウエハＷとの間隔のほぼ半分の高さ位置にあることを考慮してこのようにしたものに過ぎず、緩衝板３０の配置面が異なる場合には、配置面のウエハＷ表面からの高さを考慮して、移動速度を適宜設定することとしても良い。液体Ｌｑの液浸領域中心からの相対移動量を抑制する観点からは、緩衝板３０の移動速度は、ウエハＷの移動速度より遅い速度であることが望ましい。

なお、上記実施形態と同様に板状の緩衝部材を用いる場合であっても、該緩衝部材を必ずしもＸＹ平面に平行な面内で駆動する必要は無く、例えば、その緩衝部材を、ＸＹ平面に対して斜めに交差する面内で駆動しても良い。要は、アライメント時及び露光時などに、ウエハＷ（ウエハステージＷＳＴ）を移動させるのと並行して、ウエハＷの移動方向と同一方向の速度成分を有する方向に緩衝部材を移動させれば良い。この場合も、ウエハＷの移動方向と同一方向の速度成分の大きさがウエハＷの移動速度よりも小さい方が望ましい。

また、上記実施形態では、中央に開口を有する矩形の緩衝板３０を用いる場合について説明したが、これに限らず、露光領域ＩＡのＹ軸方向両側及びＸ軸方向両側に各１つの緩衝部材を配置しても良いし、Ｙ軸方向両側にのみ、あるいはＸ軸方向両側にのみ緩衝部材を配置しても良い。

また、上記実施形態では、ウエハＷの上方に緩衝板３０が一段のみ配置される場合について説明したが、これに限らず、ウエハＷ（ウエハテーブルＷＴＢの上面）の上方に、２段以上の緩衝板を配置しても良い。この場合、各緩衝板の駆動速度を、少なくとも一部異ならせても良いし、全て同じにしても良い。

また、上記実施形態では、複数のエアベアリング静電ドライブユニット３２を用いて、緩衝板３０を駆動する場合について例示したが、これ限らず、その他の駆動装置を用いて緩衝板３０を駆動しても良い。例えば、リニアモータ又はボイスコイルモータなどを用いて緩衝板３０を駆動しても良い。この場合には、これらのモータの可動子と一体的に緩衝板３０が、固定子に対して駆動されることとなる。

なお、上記実施形態では、ウエハが対向して配置される下面を有するノズルユニットを用いるものとしたが、これに限らず、例えば、国際公開第９９／４９５０４号パンフレットに開示されるように、ノズルを多数有する構成を採用することとしても良い。要は、投影光学系ＰＬを構成する最下端の光学部材（先端レンズ）２６とウエハＷとの間に液体を供給することができ、かつその液体によって形成される液浸領域に少なくとも一部が接した状態でウエハＷの移動方向に緩衝部材を配置できるのであれば、その構成はいかなるものであっても良い。例えば、国際公開第２００４／０５３９５５号パンフレットに開示されている液浸機構、欧州特許公開第１４２０２９８号公報に開示されている液浸機構も本実施形態の露光装置に適用することができる。いずれの構成を適用しても、上記実施形態と同様に、緩衝板３０をウエハステージＷＳＴの駆動に追従（完全追従又は少し遅れた追従）して同一方向にウエハステージＷＳＴの速度より遅い速度で駆動することで、同等の効果を得ることができる。

なお、上記実施形態では、ウエハステージＷＳＴが、ステージ本体９１とウエハテーブルＷＴＢとを含むものとしたが、これに限らず、６自由度で移動可能な単一のステージをウエハステージＷＳＴとして採用しても良い。また、反射面に代えて、ウエハテーブルＷＴＢに平面ミラーから成る移動鏡を設けても良い。

なお、上記実施形態では、液体として純水（水）を用いるものとしたが、本発明がこれに限定されないことは勿論である。液体としては、化学的に安定で、照明光ＩＬの透過率が高く安全な液体、例えばフッ素系不活性液体を使用しても良い。このフッ素系不活性液体としては、例えばフロリナート（米国スリーエム社の商品名）が使用できる。このフッ素系不活性液体は冷却効果の点でも優れている。また、液体として、照明光ＩＬに対する屈折率が、純水（屈折率は１．４４程度）よりも高い、例えば１．５以上の液体を用いてもよい。この液体としては、例えば、屈折率が約１．５０のイソプロパノール、屈折率が約１．６１のグリセロール（グリセリン）といったＣ−Ｈ結合あるいはＯ−Ｈ結合を持つ所定液体、ヘキサン、ヘプタン、デカン等の所定液体（有機溶剤）が挙げられる。あるいは、これら所定液体のうち任意の２種類以上の液体が混合されたものであってもよいし、純水に上記所定液体が添加（混合）されたものであってもよい。あるいは、液体としては、純水に、Ｈ^＋、Ｃｓ^＋、Ｋ^＋、Ｃｌ⁻、ＳＯ_４ ^２−、ＰＯ_４ ^２−等の塩基又は酸を添加（混合）したものであってもよい。更には、純水にＡｌ酸化物等の微粒子を添加（混合）したものであってもよい。これら液体は、ＡｒＦエキシマレーザ光を透過可能である。また、液体としては、光の吸収係数が小さく、温度依存性が少なく、投影光学系（先端レンズ）、及び／又はウエハの表面に塗布されている感光剤（又は保護膜（トップコート膜）あるいは反射防止膜など）に対して安定なものであることが好ましい。また、Ｆ₂レーザを光源とする場合は、フォンブリンオイルを選択すれば良い。

また、上記実施形態で、回収された液体を再利用するようにしても良く、この場合は回収された液体から不純物を除去するフィルタを液体回収装置、又は回収管等に設けておくことが望ましい。さらに、上記実施形態では露光装置が前述した局所液浸装置１４の全てを備えるものとしたが、局所液浸装置１４の一部（例えば、液体供給装置及び／又は液体回収装置など）は、露光装置が備えている必要はなく、例えば露光装置が設置される工場等の設備を代用してもよい。

また、上記実施形態では、ステップ・アンド・スキャン方式等の走査型露光装置に本発明が適用された場合について説明したが、これに限らず、ステッパなどの静止型露光装置に本発明を適用しても良い。さらに、例えば特開平１０−１６３０９９号公報及び特開平１０−２１４７８３号公報（対応米国特許第６，５９０，６３４号）、特表２０００−５０５９５８号公報（対応米国特許第５，９６９，４４１号）、米国特許第６，２０８，４０７号などに開示されているように、複数のウエハステージを備えたマルチステージ型の露光装置にも本発明を適用できる。

また、上記実施形態では、例えば国際公開第２００５／０７４０１４号パンフレット、国際公開第１９９９／２３６９２号パンフレット、米国特許第６,８９７,９６３号明細書などに開示されているように、ウエハステージとは別に計測ステージを設け、ウエハの交換動作時などにウエハステージとの交換で計測ステージを投影光学系ＰＬの直下に配置して計測ステージと液浸ユニットとの間に液体を保持することとしても良い。

また、上記実施形態の露光装置における投影光学系は縮小系のみならず等倍及び拡大系のいずれでも良いし、投影光学系は屈折系、屈折系のみならず、反射系であっても良いし、その投影像は倒立像及び正立像のいずれでも良い。

また、上記実施形態においては、光透過性の基板上に所定の遮光パターン（又は位相パターン・減光パターン）を形成した光透過型マスク（レチクル）を用いたが、このレチクルに代えて、例えば米国特許第６，７７８，２５７号明細書に開示されているように、露光すべきパターンの電子データに基づいて、透過パターンまたは反射パターン、あるいは発光パターンを形成する電子マスク（可変成形マスクとも呼ばれ、例えば非発光型画像表示素子（空間光変調器）の一種であるＤＭＤ（Digital Micro-mirror Device）などを含む）を用いても良い。

さらに、例えば特表２００４−５１９８５０号公報（対応米国特許第６，６１１，３１６号）に開示されているように、２つのレチクルパターンを投影光学系を介してウエハ上で合成し、１回のスキャン露光によってウエハ上の１つのショット領域をほぼ同時に二重露光する露光装置にも本発明を適用することができる。

なお、上記実施形態でパターンを形成すべき物体（エネルギビームが照射される露光対象の物体）はウエハに限られるものではなく、ガラスプレート、セラミック基板、フィルム部材、あるいはマスクブランクスなど、他の物体でも良い。

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転写形成する液晶用の露光装置や、有機ＥＬ、薄型磁気ヘッド、撮像素子（ＣＣＤ等）、マイクロマシン及びＤＮＡチップなどを製造するための露光装置にも広く適用できる。また、半導体素子などのマイクロデバイスだけでなく、光露光装置、ＥＵＶ露光装置、Ｘ線露光装置、及び電子線露光装置などで使用されるレチクル又はマスクを製造するために、ガラス基板又はシリコンウエハなどに回路パターンを転写する露光装置にも本発明を適用できる。

また、上記実施形態の露光装置は、本願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。

なお、半導体デバイスは、デバイスの機能・性能設計を行うステップ、この設計ステップに基づいたレチクルを製作するステップ、シリコン材料からウエハを製作するステップ、上記各実施形態の露光装置を用いて、レチクルに形成されたパターンをウエハ等の物体上に転写するリソグラフィステップ、デバイス組み立てステップ（ダイシング工程、ボンディング工程、パッケージ工程を含む）、検査ステップ等を経て製造される。この場合、リソグラフィステップで、上記各実施形態の露光装置を用いて、物体上にデバイスパターンが形成されるので、高集積度のデバイスの生産性を向上することが可能である。

以上説明したように、本発明の露光方法及び露光装置は、ウエハ等の物体の露光に適している。また、本発明のデバイス製造方法は、マイクロデバイスの製造に適している。

一実施形態に係る露光装置の構成を概略的に示す図である。 図１の液浸装置の近傍の構成部分を一部断面して示す図である。 図３（Ａ）及び図３（Ｂ）は、緩衝板３０の役割等について説明するための図である。

符号の説明

１６…ノズルユニット、３０…緩衝板、３２…静電ドライブユニット、１００…露光装置、ＰＬ…投影光学系、Ｌｑ…液体、ＩＬ…照明光、Ｗ…ウエハ、ＷＴＢ…ウエハテーブル。

Claims (24)

1. 光学系と液体とを介してエネルギビームにより物体を露光する露光方法であって、
   前記物体を移動させるのと並行して、前記物体の移動方向と同一方向に、前記光学系と物体との間に保持された前記液体に少なくとも一部が接触している緩衝部材を移動させる工程を含む露光方法。
2. 前記緩衝部材は、前記物体に同期して該物体と同一方向に移動する請求項１に記載の露光方法。
3. 前記緩衝部材は、僅かに遅れて前記物体に追従して移動する請求項１に記載の露光方法。
4. 前記緩衝部材の前記物体の移動方向の速度成分は、前記物体の移動速度よりも小さい請求項１〜３のいずれか一項に記載の露光方法。
5. 前記緩衝部材として、前記物体に対向する、前記物体の移動面にほぼ平行な面を有する部材が用いられる請求項１〜４のいずれか一項に記載の露光方法。
6. 前記緩衝部材として、板状部材が用いられ、該板状部材は、前記物体の移動方向と同一方向の変位成分を有する方向に移動する請求項１〜５のいずれか一項に記載の露光方法。
7. 前記緩衝部材は、前記光学系と物体との間の中央の位置で、前記物体の移動面に平行な面に沿って移動する請求項６に記載の露光方法。
8. 前記緩衝部材は、前記物体の移動速度の１／２の速度で移動する請求項７に記載の露光方法。
9. 前記緩衝部材として、前記光学系と物体との間に保持された前記液体に周囲で接触する環状の緩衝部材が用いられる請求項７又は８に記載の露光方法。
10. 前記緩衝部材の表面は、親液性である請求項１〜９のいずれか一項に記載の露光方法。
11. 請求項１〜１０のいずれか一項に記載の露光方法を用いて物体を露光し、前記物体上にパターンを形成する工程と；
    前記パターンが形成された物体に処理を施す工程と；を含むデバイス製造方法。
12. 光学系と液体とを介してエネルギビームにより物体を露光する露光装置であって、
    前記物体を保持して所定の平面内で移動可能な移動体と；
    前記光学系と前記物体との間に前記液体を供給して液浸領域を形成する液浸ユニットと；
    前記液浸領域に少なくとも一部が接触した状態で、前記移動体の前記平面内での移動と並行して、前記移動体の移動方向と同一方向に移動可能な緩衝部材と；を備える露光装置。
13. 前記緩衝部材は、前記移動体の移動と同期して該移動体と同一方向に移動可能である請求項１２に記載の露光装置。
14. 前記緩衝部材は、僅かに遅れて前記移動体に追従して移動可能である請求項１２に記載の露光装置。
15. 前記緩衝部材は、前記移動体の移動方向の速度成分が、前記移動体の移動速度よりも小さい速度で移動可能である請求項１２〜１４のいずれか一項に記載の露光装置。
16. 前記緩衝部材は、前記物体に対向する、前記移動体の移動面にほぼ平行な面を有する部材である請求項１２〜１５のいずれか一項に記載の露光装置。
17. 前記緩衝部材は、板状部材であり、該板状部材は、前記移動体の移動方向と同一方向の変位成分を有する方向に移動可能である請求項１２〜１６のいずれか一項に記載の露光装置。
18. 前記緩衝部材は、前記液浸ユニットと前記物体との間の中央の位置で、前記平面に平行な面に沿って移動可能である請求項１７に記載の露光装置。
19. 前記緩衝部材は、前記移動体の移動速度の１／２の速度で移動可能である請求項１８に記載の露光装置。
20. 前記緩衝部材は、前記液浸領域にその内周部が接触する環状の緩衝部材である請求項１８又は１９に記載の露光装置。
21. 前記緩衝部材の表面は、親液性である請求項１２〜２０のいずれか一項に記載の露光装置。
22. 前記緩衝部材を非接触で駆動する駆動系をさらに備える請求項１２〜２１のいずれか一項に記載の露光装置。
23. 前記駆動系は、静電モータを含む請求項２２に記載の露光装置。
24. 前記駆動系及び前記液浸ユニットは、前記光学系を保持する保持部材とは別の保持部材に取付けられている請求項１２〜２３のいずれか一項に記載の露光装置。

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