JP2006319367A - 露光装置及びデバイス製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 液浸方式による露光装置の生産性を向上させる。
【解決手段】 投影光学系を有し、投影光学系と基板との間に液体を介在させて、原版と投影光学系とを介して基板を露光する露光装置は、基板に対するアライメント計測およびフォーカス計測と、基板の露光とが行われる第１のチャンバーと、露光の後に、基板の乾燥が行われる、第１のチャンバーとは隔離された第２のチャンバーと、露光の後の基板を第１のチャンバーから第２のチャンバーへ搬送する搬送ユニットとを有する。
【選択図】 図１３

Description

本発明は、露光装置及びデバイス製造方法に関するものである。

ＬＳＩあるいは超ＬＳＩなどの超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、マスク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さなれてきた。

露光装置の解像力を向上させる手段として、露光波長を短くする方法と、投影光学系の開口数を大きくする方法が挙げられる。後者の場合、投影光学系の最終面と露光対象となる基板（例えば、ウエハ）面との間に液体の層を介在させることにより、液体の屈折率（１以上）と等価な開口数を実現する液浸方式の露光装置が提案されている。従来の液浸方式の露光装置に関しては、例えば、特許文献１において、ウエハ搬送手段と液曹を設けた液浸露光装置が示されている。また、特許文献２には、ウエハを液浸カセットに入れ、カセットを搬送する内容が示されている。

図１は、従来における液浸方式の露光装置の概略的な構造を示す図である。同図において、１０１は照明系ユニットであり、この照明系ユニットの内部には露光光を発する露光光源が備えられている。１０２は露光パターンの原版であるレチクルを搭載したレチクルステージである。１０３は縮小投影レンズであり、原版の露光パターンを基板（ウエハ）に対して所定の縮小露光倍率比で縮小投影する。１０４は露光装置本体であり、レチクルステージ１０２及び縮小投影レンズ１０３等を支持する。

１０５は露光ステージであり、露光ステージベース１０５Ｂ上において、ウエハを保持したウエハチャック１０５ＣをＸＹ方向に搬送し、位置決めをするためのステージである。

１０６はアライメントスコープ（顕微鏡）であり、ウエハ上のアライメントマーク及びウエハチャック１０５Ｃ上のアライメント用の基準マークを計測し、ウエハチャック１０５Ｃに保持されたウエハのアライメント計測を行う。１０７はフォーカススコープであり、ウエハの面形状及び光軸方向のフォーカス計測を行う。アライメント計測及びフォーカス計測が終了した後、上述の露光ステージ１０５は、露光ステージベース１０５Ｂ上の所定の液浸位置に移動して、ウエハチャック１０５Ｃを位置決めする。

１１３はウエハをウエハステージ１０５上のウエハチャック１０５Ｃに供給し（ウエハロード）、露光処理の終了したウエハをウエハチャック１０５Ｃから回収（ウエハアンロード）するウエハ搬送ロボットである。

１１４は液浸液タンクで、このタンクに液浸液を貯蔵し、液浸液滴下回収ユニット１１５は、露光処理前においては、露光ステージ１０５によって位置決めされたウエハチャック１０５Ｃに液浸液を滴下し、露光処理の終了後においては、液浸液滴下回収ユニット１１５は、液浸液をウエハチャック１０５Ｃから回収する。

図２は、図１における露光装置の処理の流れを説明するフローチャートである。まず、露光をするための露光エリア内にウエハをロード（Ｓ２１）してからアライメント計測・フォーカス計測をし（Ｓ２２）、ステップＳ２２の計測が終了した後に、露光ステージ１０５を移動させてステージ上のウエハチャック１０５Ｃを所定の液浸液の滴下を受けるための液浸位置に露光ステージ１０５を位置決めし、位置決め完了に従い液浸液滴下回収ユニット１１５は液浸液を滴下する（Ｓ２３）。

次に、液浸液の滴下が完了すると、露光ステージ１０５は露光位置にステージ１０５を移動させて、露光ステージの移動完了に従い、露光装置は露光処理を開始する（Ｓ２４）。

露光処理が終了すると、露光ステージ１０５は露光処理済みのウエハを排出（アンローディング）するために、ウエハを排出するための位置に移動し、露光ステージ１０５の移動完了に従い、ウエハ搬送ロボット１１３は、ウエハチャック１０５Ｃ上に保持されているウエハを把持して、露光エリア内からウエハを排出（アンローディング）する（Ｓ２５）。そして、アンローディングが終了すると（Ｓ２５）、ウエハチャック１０５Ｃ内の液浸液を、液浸液滴下回収ユニット１１５により回収して、ウエハを乾燥する（Ｓ２６）。

以上説明したとおり、従来の液浸による露光装置による構成では、ステップＳ２１からステップＳ２６における処理に関する一連の動作が直列した処理になるため、結果として、図３に示すように露光エリア内において１枚のウエハの処理に要する時間は、ステップＳ２１〜ステップＳ２５における処理時間の総和となる。
特開平６−１２４８７３号公報 特開平６−１６８８６６号公報

しかしながら、従来における、液浸による露光装置では、ウエハのローディング、アライメント計測・フォーカス計測、液浸位置への移動及び液浸液滴下、露光処理、ウエハのアンローディング、液浸液の回収そして乾燥動作にわたる一連の処理がシリアルに進められていたことから、露光装置のスループット（生産性）は、液浸方式によらない通常の露光装置に比べて低くなるという課題が生じる。

本発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであり、液浸による方式を適用した露光装置の生産性を向上させることを目的とするものである。

上記目的を達成するために、本発明の係る露光装置は主として以下の構成を有することを特徴とする。

すなわち、投影光学系を有し、前記投影光学系と基板との間に液体を介在させて、原版と前記投影光学系とを介して前記基板を露光する露光装置は、
前記基板に対するアライメント計測およびフォーカス計測と、前記基板の露光とが行われる第１のチャンバーと、
前記露光の後に、前記基板の乾燥が行われる、前記第１のチャンバーとは隔離された第２のチャンバーと、
前記露光の後の前記基板を前記第１のチャンバーから前記第２のチャンバーへ搬送する搬送手段と、
を有することを特徴とする。

あるいは、投影光学系を有し、基板チャックに液体を供給することにより前記投影光学系と基板との間に液体を介在させて、原版と前記投影光学系とを介して前記基板を露光する露光装置は、
前記基板に対するアライメント計測およびフォーカス計測と、前記基板の露光とが行われる第１のチャンバーと、
前記露光の後に、前記基板チャックからの前記液体の回収と、前記基板の乾燥とが行われる、前記第１のチャンバーとは隔離された第２のチャンバーと、
前記露光の後の前記基板を保持した前記基板チャックを前記第１のチャンバーから前記第２のチャンバーへ搬送する搬送手段と、
を有することを特徴とする。

本発明の効果として、液浸方式による露光装置の生産性を向上させることができる。

本発明の露光装置は、例えば、露光光として紫外光を用い、縮小投影レンズと基板（例えば、ウエハ）間に液体を介在させる液浸法が適用されるあらゆる露光方法及び露光装置に有用である。そのような露光装置には、例えば、基板を静止させた状態で基板に原版パターンを投影転写する露光装置や、基板と原版とを同期スキャンしながら基板に原版パターンをスリット光によりスキャン露光する露光装置が含まれうる。

以下、本発明の好適な実施形態を例示的に説明する。ここで、図４Ａは、本発明の好適な実施形態の構成を概略的に示す図であり、図４Ｂは、基板（例えば、ウエハ）のローディング、アライメント計測、液浸液滴下、アライメント計測エリアから露光エリアへの搬送、露光、露光処理が完了したウエハのアンローディングを行う搬送ロボット及びステージの構成を示す図であり、図４Ｃは、機構を制御するための制御ブロック図である。

＜露光装置の全体構造＞
図４Ａにおいて、露光装置には、露光処理を行う露光エリアと、アライメント計測及び液浸液の滴下等を行うためのアライメント計測エリアが設けられている。処理の対象となるウエハを搭載して所定の位置に位置決めをする露光ステージ５とアライメントステージ６がそれぞれのエリアにおいて駆動して、各エリアにおける処理を並列に実行することができる。

アライメント計測エリアにおける、フォーカス計測及びアライメント計測は、液浸液が無い状態で、大気中における処理として実行され、アライメント計測エリアから露光エリアへのウエハチャックの搬送において、液浸液が滴下され、露光エリアには液浸液を収容したウエハチャックが搬送される。露光エリアにおいて、ウエハチャック上に載置されたウエハと投影光学系との間に液浸液を介在させた露光処理が実行される。アライメント計測エリアにおける処理と、露光エリアにおける処理と、を並列に処理することで、スループットの高い液浸方式の露光を実現することが可能となる。

以下、液浸方式による露光装置の構成について、図面を参照しつつ説明する。１は照明系ユニットであり、この照明系ユニットの内部には露光光を発する露光光源が備えられている。この照明系ユニットは、露光光源から照射された光が、原版(以下、「レチクル」
という。)上の露光パターン領域以外を照明しないように露光光をマスキングして露光光
を整形し、整形した露光光をレチクルに照射する機能を有する。照明制御部４０１（図４Ｃ）は、露光光源を制御して、所定のタイミングで露光光を照射制御する。

２は露光パターンの原版であるレチクルを搭載したレチクルステージである。３は縮小投影レンズであり、原版の露光パターンを基板（例えば、ウエハ）に対して所定の縮小露光倍率比で縮小投影する。４は露光装置本体であり、レチクルステージ２及び縮小投影レンズ３等を支持する。

＜ステージの機構、制御＞
５は露光ステージであり、露光エリアにおいて、ウエハを所定の露光位置に位置決めする。６はアライメントステージであり、アライメント計測エリア内において、ウエハチャック６Ｃが保持するウエハの位置を計測するために、所定の計測位置に位置決めをするステージである。露光ステージ５及びアライメントステージ６のＸＹ平面における二次元的な位置は、それぞれ、Ｘバーミラー（１８、１６、：図４Ｂ）、Ｙバーミラー（１９、１７、：図４Ｂ）と、不図示のレーザ干渉計によりリアルタイムに 計測される。この計測値に基づいて、駆動制御部４０２（図４Ｃ）は露光ステージ５、アライメントステージ６の位置決め制御を行う。また、レチクルステージ２に関しても同様に位置計測が行われ、その結果に基づいて、駆動制御部４０２は、レチクルステージ２の位置決めを行い、レチクルステージ２と露光ステージ５の制御を行う。

駆動制御部４０２（図４Ｃ）は、ステージ単体の駆動を制御するだけでなく、ステージ相互間で同期した駆動制御を行うことができ、更に、搬送制御部４０３と相互に通信して、チャック搬送ロボット（１１、１２、１３）と同期したステージの駆動を実現するための制御を行う。

例えば、ウエハチャックに保持されたウエハをアライメント計測エリアにローディングする際には、チャック搬送ロボット１１と、アライメントステージ６と、が同期をとり、所定のローディング位置にアライメントステージ６を位置決めして、新しくローディングされるウエハチャック６Ｃをチャック搬送ロボット１１から受け取るために、駆動制御部４０２は、アライメントステージ６を位置決め制御する。また、搬送制御部４０３は、位置決め制御されたアライメントステージ６にウエハチャック６Ｃを載置するために、搬送制御部４０３は、チャック搬送ロボット１１を制御する。

アライメント計測エリアから露光エリアにウエハチャック６Ｃを搬送する際には、駆動制御部４０２は搬送制御部４０３と相互に通信して、チャック搬送ロボット１２の動きと同期したアライメントステージ６、露光ステージ５の位置決め制御を実行する。所定の位置にアライメントステージ６を位置決めして、チャック搬送ロボット１２にウエハチャックを受け渡し、そしてチャック搬送ロボット１２は、そのウエハチャックを搬送し、露光エリア内の露光ステージ５にウエハチャックを載置する。

アライメント計測エリアから露光エリアにウエハチャックを搬送する際には、チャック搬送ロボット１２を制御する搬送制御部４０３と液浸液の滴下を制御する液浸制御部４０４は相互に通信をして、各制御部（４０３、４０４）は、チャック搬送ロボットの動きと、液浸液を滴下注入するための動作を同期して行うための制御を実行する。

＜アライメント計測エリアの処理＞
アライメント計測エリア内で、所定の計測位置に位置決めされたアライメントステージ６上に保持されたウエハ２０に関するアライメントは、ウエハチャック６Ｃ上に設けられた基準マーク１４を用いて、アライメントスコープ７（例えば、顕微鏡）により計測される。８はフォーカススコープであり、ウエハチャック６Ｃに保持されたウエハ２０の面形状や光軸方向（Ｚ方向）の焦点深度に関する計測を行う。計測制御部４０７はアライメント計測エリアにおける計測処理を制御し、これらの計測結果は、全体制御部４０５に提供され、メモリ４０８に格納される。

露光ステージ５及びアライメントステージ６には、ウエハ２０の面内方向（ＸＹ方向）の位置や上下方向（Ｚ方向）の角度を調整するための駆動装置が内蔵されており、駆動制御部４０２はメモリ露光リアにおける露光ステージ５を制御する駆動制御部４０２は、メモリに格納されている計測結果を参照して、露光ステージ５の面内（ＸＹ平面）の位置及び高さ方向（Ｚ方向）の角度を露光光の焦点面にウエハ２０の露光領域が常に高精度に合致するように調整することができる。

＜液浸液に関する機構、制御＞
９は液浸液タンクであり、このタンク内に液浸液が貯蔵される。このタンクには液浸液を送り出す圧送装置４１０、液体の供給流量を制御する流量制御装置４１１、貯蔵する液浸液の温度を制御するための温度制御装置４１２が含まれ、これらは、液浸制御部４０４（図４Ｃ）により制御される。液浸用の液体としては、被露光体であるウエハに一定の照射量を確保するために露光光の吸収が少ないものが好ましく、更には、液浸液の滴下により液中に気泡が介在しないように、予め脱気処理が施されたものがより好ましい。また、露光処理の終了後には、乾燥を短時間で済ませることができるように速乾性に優れていることがこのましい。

図４Ａにおける１０は液浸液滴下ユニットであり、液浸液タンク９から搬送管３０を介して液浸液をウエハチャックに対して供給することができる。液浸制御部４０４の制御の下、液浸液タンク９内の液浸液が圧送装置４１０、流量制御装置４１１により、滴下開始と滴下流量が制御される。液浸制御部４０４は、搬送制御部４０３と相互に通信をして、チャック搬送ロボット１２による搬送動作と同期して、滴下開始と滴下流量を制御する。

搬送制御部４０３は、液浸液滴下ユニット１０の直下にチャック搬送ロボット１２の軌道を生成し、液浸液滴下ユニット１０から滴下される液浸液をウエハチャック内に充填するための位置決め制御を行う。また、搬送制御部４０３は、露光エリア内で所定の露光処理が全て完了した後のウエハチャックを、露光ステージ５から受け取り、液浸液回収乾燥チャンバー３０１（図４Ｅを参照）に搬送するためにチャック搬送ロボット１３を制御する。

この際、露光ステージ５を制御する駆動制御部４０２と、チャック搬送ロボット１３を制御する搬送制御部４０３とは、相互に通信を行い、ステージ５の位置決めと、搬送ロボット１３の駆動とが同期して行えるように制御する。

＜ウエハチャック＞
図４Ｄは、ウエハチャック６Ｃ（５Ｃ）の断面形状を概略的に示す図であり、ＸＺ断面に関して凹形状を有している。ウエハチャック６Ｃ（５Ｃ）は、基板保持部材４０８上にウエハ２０を保持した状態で、滴下注入された液浸液４０９により、ウエハ２０を浸した状態にして被露光対象であるウエハを保持することができる。

＜ウエハチャックの搬送搬送＞
次に、ウエハを、アライメント計測エリア、露光エリアにおいて搬送するためのチャック搬送ロボットについて説明する。図４Ｂにおいて、１１はウエハ２０を載せたウエハチャック６Ｃをアライメント計測エリア（図４Ａ参照）内のアライメントステージ６に供給するチャック搬送ロボットであり、１２はアライメント計測エリアと露光エリア（図４Ａ参照）の間に位置するチャック搬送ロボットであり、アライメント計測が終了したウエハチャック６Ｃをアライメント計測アリアから排出し、搬送経路において液浸液を充填したウエハチャックを露光エリア内の露光ステージ５に供給することができる。ここで、図４Ｂにおけるウエハチャック５Ｃは、チャック搬送ロボット１２により供給されたウエハチャックである。

アライメント計測エリアから露光エリアへの搬送において、チャック搬送ロボット１２は、上述の液浸液滴下ユニット１０の直下にウエハチャック６Ｃを位置決めして、液浸制御部４０４は位置決め完了に従い、液浸液の滴下を開始する。液浸液の滴下注入が終了すると、搬送制御部４０３は、再びチャック搬送ロボット１２を駆動して、液浸液を満たしたウエハチャックを露光ステージ５に供給する。

１３は、露光処理が終了したウエハを保持するウエハチャック５Ｃを露光エリアから液浸液回収乾燥チャンバー３０１に搬送するチャック搬送ロボットである。チャック搬送ロボット（１１、１２、１３）は、リンク機構（４４ａ，４５ａ，４４ｂ，４５ｂ，４４ｃ，４５ｃ）により構成されており、各リンクの旋回を制御することにより、チャック把持機構（４１、４２、４３）を並進方向に移動させることができる。また、チャック搬送ロボット（１１、１２、１３）は、不図示の上下駆動機構を備えており、チャック把持機構（４１、４２、４３）をＺ方向に上昇、降下させて、ステージ（５，６）上のウエハチャック（５Ｃ、６Ｃ）を把持するための位置決めを行うことができる。

＜露光処理＞
露光エリア内の露光ステージ５にウエハチャック６Ｃ（以下、露光エリアにおいては、「ウエハチャック５Ｃ」とする。）がセットされると、ウエハチャック５Ｃに設けられている照度センサに１５により、露光前に露光光の照度がキャリブレーションされ、キャリブレーションにより補正された露光光が照射される（１、４０１）。露光光がレチクル（原版）を照明している間、レチクルを保持しているレチクルステージ（原版ステージ）２とウエハ（基板）２０を保持する露光ステージ５は同期しながら動作をし、この同期を通して、レチクル上の露光パターン全体がウエハ２０上に結像し、ウエハ２０の表面に塗布されたレジストが感光される。

露光制御部４０６（図４Ｃ）は、設定された露光条件、例えば、ウエハサイズや、露光時間（露光光の照射量）などの条件に従い露光処理を制御する。

露光処理が終了した露光ステージ５は、駆動制御部４０２の制御の下、露光ステージベース５Ｂ上の所定の位置に移動し、露光ステージ５の位置決め完了後に、チャック搬送ロボット１３はウエハチャック５Ｃを把持して、露光エリアからウエハチャック５Ｃを排出し、液浸液回収乾燥チャンバー３０１（図４Ｅ）にウエハチャック５Ｃを搬送する。

以上は、露光装置を構成する各機構に着目した説明であるが、次に、アライメント計測エリアと露光エリアにおける動作の流れを図５〜７を用いて説明する。

＜ 動作シーケンス＞
図５（ａ）から（ｇ）は、ＸＹ平面内において、図４Ａに示すアライメント計測エリア及び露光エリアにおけるチャック搬送ロボット（１１、１２、１３）と、アライメントステージベース６Ｂ、アライメントステージ６、露光ステージベース５Ｂ、露光ステージ５、そして液浸液滴下ユニット１０の動作の関係を示す図である。

まず、図５（ａ）では、チャック搬送ロボット１１によりウエハチャック６Ｃがアライメントステージ６にセットされ、チャック搬送ロボット１２によりウエハチャック５Ｃが露光ステージ５にセットされた状態を示し、各ステージはホームポジションからアライメント計測、露光処理のために、それぞれ並列に移動を開始することができる。１方のエリアでアライメント計測中に、他方の露光エリアにおいて、露光処理を行うことができるので、両処理を並列して行うことができる分だけ、処理時間の短縮を図ることが可能になる。

図５（ｂ）で、アライメントステージ６に搬送されたウエハ２０−１に対して、アライメント計測及びフォーカス計測を行うために、駆動制御部４０２はアライメントステージ６を制御して所定の計測位置にアライメントステージ６を位置決めし、アライメントスコープ７及びフォーカススコープ８によりアライメント計測、フォーカス計測が行われる。アライメント計測及びフォーカス計測の際に、液浸液があるとレジストと液浸液間の屈折率差及び液浸液面とレジスト面との反射率差が少ないことからフォーカス計測検出が困難になることから、アライメント計測領域においては、液浸液を滴下せずにアライメント計測及びフォーカス計測を行う。

一方、露光エリアにおいては、アライメント計測が終了し、液浸液が滴下されたウエハチャック５Ｃが露光ステージ５にセットされており、順次所定の露光位置にステージを移動させて、レチクル上の露光パターン全体がウエハ上に結像し、ウエハの表面に塗布されたレジストを感光する露光処理が実行される。図５（ｂ）におけるアライメント計測と露光処理とは並列して実行することが可能な処理であり、各制御部（４０１〜４０４）及び全体制御部４０５は、この並列処理を実行するために、チャック搬送ロボット（１１、１２、１３）、アライメントステージ６、露光ステージ５、液浸液滴下ユニット１０の可動タイミングを制御し、各エリアにおいて処理対象であるウエハが滞留することなく、各エリアの処理が次工程における処理を遅延させることが無いように各機構部（５、６、１０、１１、１２、１３等）を制御する。

次に、図５（ｃ）はアライメント計測及び露光処理が終了した状態を示しており、駆動制御部４０２は処理済みのウエハチャック（６Ｃ、５Ｃ）をそれぞれチャック搬送ロボット１２、１３により回収するために、所定の位置にアライメントステージ６、露光ステージ５を移動させる。

図５（ｄ）は、チャック搬送ロボット１２、１３がそれぞれのエリアで、計測処理、露光処理が済んだウエハチャック６Ｃ、５Ｃを把持した状態を示している。この状態からチャック搬送ロボット１２は、ウエハチャック６Ｃを液浸液滴下ユニット１０の直下位置まで搬送し、チャック搬送ロボット１３は、ウエハチャック５Ｃを露光装置における露光エリアから、液浸液回収、乾燥エリアにおけるチャンバ３０１に搬送する。

このとき、チャック搬送ロボット１１は、新しいウエハ２０−３を載せたウエハチャック６ｅを把持している。搬送制御部４０３は、他の制御部（４０１、４０２、４０４、４０５）と通信をして、他の駆動機構（５、６）、や液浸液滴下ユニット（１０）、露光処理部（１、３、４０１）と同期したウエハ（２０−１、２０−２、２０−３）のローディング、アンローディングを行うことができる。

＜液浸液の滴下処理＞
ここで、図５（ｅ）における状態で、ウエハチャック６Ｃに対して行う液浸液滴下を図６を用いて説明する。

図６（ａ）は、アライメント計測領域において、チャック搬送ロボット１２がウエハチャック６Ｃを把持した状態を示しており、図６（ｂ）は、液浸液滴下ユニット１０の直下に移動したウエハチャック６Ｃに対して液浸液が滴下される状態を示している。チャック搬送ロボット１２の位置決めを制御する搬送制御部４０３と液浸制御部４０４は相互に通信をし、同期した制御を実行することができる。チャック搬送ロボット１２の位置決め完了に基づいて、所定の流量制御のもと、液浸液は圧送され（４１０、４１１）、搬送管３０を介して液浸液滴下ユニット１０から液浸液がウエハチャック６Ｃに滴下される。ウエハ２０−１の上面には屈折率が１以上の液浸液が一定の深さをもって満たされる。

そして、図６（ｃ）に示すように、液浸液が注入されたウエハチャック６Ｃが、チャック搬送ロボット１２により露光エリア内に搬送され、露光ステージ５上にセットされる。

露光ステージ５上にセットされたウエハチャック６Ｃ（図４Ａの５Ｃに相当する。）は、露光ステージ５の位置決めによりＺ方向の高さが制御され、図６（ｄ）に示すように、縮小投影レンズ３の最終面とウエハチャック６Ｃ（５Ｃ）上の露光対象となるウエハ２０−１との間が液浸液で満たされた状態になる。ウエハに結像する光線の最大入射角が液浸による方法と、液浸によらない方法とで等しいと仮定した場合において、同一波長の光源を用いても、液浸による露光方式の解像力は、液浸によらない（従来）方式に比べて液浸液の屈折率（ｎ＞１）倍向上する。これは、従来の投影光学系の開口数（ＮＡ）を屈折率ｎにすることと等価であり、液浸方式の露光によれば、従来方式で不可能であったＮＡ＞１以上の解像力を得ることが可能になる。

説明を図５（ｆ）に戻し、露光処理済みのウエハチャック５Ｃは露光ステージ５から、チャック搬送ロボット１３により、液浸液回収乾燥チャンバー３０１に搬送される。また、液浸液が滴下されたウエハチャック６Ｃは、次のウエハ露光用としてチャック搬送ロボット１２により露光ステージ５にセットされる。また、チャック搬送ロボット１１により、次のアライメント計測用として、新しいウエハ２０−３を載せたウエハチャック６ｅがアライメントステージ６にセットされる。

そして、図５（ｇ）において、液浸液が滴下されたウエハチャック６Ｃが露光ステージ５にセットされると、駆動制御部４０２は露光ステージ５を制御して露光エリア内における露光処理のために露光ステージ５の移動と位置決めを制御する。一方、新たに、ウエハチャック６ｅがアライメントステージ６にセットされると、駆動制御部４０２はアライメントステージ６を制御してアライメント計測エリア内における計測処理のためにアライメントステージ６の移動と位置決めを制御する。

以上が、アライメント計測と露光処理を並列的に行う場合の処理の流れであり、これら処理の一連の動作を従来例における場合（図２、図３）と比較するために、フローチャート及びウエハ１枚あたりの処理に着目したタイミングチャートを図示すると図７及び図８のようになる。

図７は、本実施形態にかかる液浸による露光を行うための動作の流れを示すフローチャートであり、図８は、図７のフローチャートにおける各ステップに要する処理時間の分布を、ウエハ１枚あたりの処理に着目したタイミングチャートとして示す図である。

本実施形態にかかる露光装置によれば、図７に示すように、アライメント計測・フォーカス計測に関する処理（Ｓ７０３）と、露光に関する処理（Ｓ７０４）と、を２つのエリアに分けて並列に処理することで、処理に要する時間を短縮することが可能となる。これら２つの処理を並列に行うためには、処理の対象となるウエハ及びウエハチャックの搬送を工程間（Ｓ７１０と、Ｓ７１１及びＳ７１２、Ｓ７１３）で同期して行う必要があり、処理の並列化に対応した搬送機構及びその制御が不可欠である。本実施形態の場合、露光ステージ５、アライメントステージ６、チャック搬送ロボット（１１、１２、１３）、液浸液滴下ユニット１０、およびそれらの動作を同期させるための制御部（４０２、４０３、４０４）により、供給されたウエハ（Ｓ７０１）をウエハチャック（６Ｃ）に保持して（Ｓ７０２）、アライメント計測・フォーカス計測を行い（Ｓ７０３）、液浸液滴下（Ｓ７０４）、そして露光処理（Ｓ７０５）を施し、露光処理が済んだウエハ２０を保持するウエハチャック５Ｃを、液浸液回収乾燥チャンバー３０１に搬送して液浸液を回収し（Ｓ７０６）、乾燥（Ｓ７０７）後、ウエハ等を回収する（Ｓ７０８、Ｓ７０９）。

図８のタイミングチャートにおいて、未処理のＮ＋１枚目のウエハをアライメント計測エリアに供給する処理と（Ｓ７０１、Ｓ７０２：ステップ番号は図７を参照のこと）、計測処理が済んだＮ枚目のウエハをアライメント計測エリアから露光エリアに搬送する処理（Ｓ７１１、Ｓ７０４、Ｓ７１２）と、露光処理済みのＮ−１枚目のウエハを、露光エリアから液浸液回収乾燥チャンバー３０１に搬送する処理（Ｓ７１３）と、は同期した搬送の制御により並列に処理される。

搬送に要する時間の同期を図ることにより、次工程の処理待ち状態によりスループットが遅延するのを防止できる。

また、図８のタイミングチャートにおいて、Ｎ枚目のウエハを露光する時間以内に、Ｎ＋１枚目のウエハの計測処理を完了させる必要がある。計測処理工程における処理の遅延が拘束条件となって、露光処理の工程のスループットが低下することを防止するためである。

そのため、装置の全体制御部４０５は、図９Ａに示すようなフローチャートにより、各制御部（４０１〜４０４、４０６、４０７）の動作を全体的に制御するためのプランを生成し、このプランを満たすように各制御部は具体的な制御を実行する。例えば、ステップＳ９０１において、ウエハサイズや、露光時間（露光光の照射量）などの露光条件が設定されると、全体制御部４０５は、図４Ｃに示す各制御部（４０１〜４０４、４０６、４０７）に要求する動作プラン（例えば、処理Ａを時間Ｔ１、処理Ｂを時間Ｔ２で処理をする、等）を生成し（Ｓ９０２）、これを受けて各制御部（４０１〜４０４、４０６、４０７）は、ステップＳ９０２で生成された動作プランに従い、具体的な制御を実行するための条件（例えば、処理Ａを時間Ｔ１で処理するために、ステージを駆動する加速、減速パターンやステージを位置決めするための整定条件等）を具体的に決定する。

このような図９Ａの処理は、図９Ｂに示すように、ネットワーク９００を介して情報処理装置９０５と、全体制御部４０５が通信をして、露光装置の動作プランや各制御部の具体的動作パターンをデータとして受信して設定することもできる。また、複数の露光装置（９０１〜９０４）からなる生産ラインにおいて、各露光装置の動作プランや各露光装置における各制御部の具体的動作パターンをデータとして情報処理装置９０５から送信して、各露光装置に設定してもよい。

以上説明したとおり、本実施形態にかかる液浸液を用いた露光装置によれば、アライメント計測及び露光処理と、を並列に行うことが可能となり、かかる構成により、露光装置のスリープットを向上させることが可能となる。

また、本実施形態にかかる、露光装置では、液浸液滴下ユニット１０及び圧送装置４１０、流量制御装置４１１、温度制御装置４１２を、露光エリア内以外の大気環境に配置することにより、かかる液浸液に関する機器の保守等を容易に行うことが可能となる。

＜変形例１＞
露光対象となるウエハ２０を液浸液に浸す構成の変形例１を、図１０に示す。実施形態において示した構成（図４Ａ：図４Ａと同一の参照番号が付されている構成要素に関しては説明を省略する）では、ウエハチャック６Ｃをアライメント計測エリアから露光エリアに搬送する際に、液浸液滴下ユニット１０から液浸液をウエハチャックに滴下させてウエハを液浸液で浸す構成を示したが、例えば、露光ステージ５の移動部機構を防水のためにシールして、露光エリアにおいて、ウエハチャックを浸漬する液浸液槽２１を設け、この液浸液槽２１の液浸液の中にウエハチャックが没するような状態にして、ウエハを液浸液に浸すようもしてもよい。この際、液浸液滴下ユニット１０は液浸液槽２１の液補充を行うように、液浸制御部４０４により制御される。本変形例１では、予め液浸液を露光エリア内に準備することにより、液浸液をウエハ毎に滴下する必要が無くなり、実施形態に比べて、液浸液の滴下に要する時間を短縮化することが可能になる。

＜変形例２＞
露光対象となるウエハ２０を液浸液により浸す構成の変形例２を、図１１に示す。液浸液タンク９には、液浸液をウエハに供給するための液浸液供給ポンプ２７が接続しており、液浸液供給配管２５を介して液浸液供給ノズル２２から露光エリアにセットされているウエハ上に液浸液を供給し、ウエハ表面に液膜を形成するようにしてもよい。この場合、供給された液浸液は液浸液回収ノズル２３から、液浸液回収配管２６を介して液浸液回収ポンプ２８により回収され、液浸液タンク９に戻される。

本変形例２では、露光の対象となる部分のみを液浸液により浸すことで、ウエハ全体を液浸液により浸す実施形態に比べて、液浸に要する時間を短縮化することが可能になる。

＜変形例３＞
露光対象となるウエハ２０を液浸液により浸す構成の変形例３を、図１２に示す。上述の変形例２では、ウエハチャック６Ｃをチャック搬送ロボット１２により搬送して、露光エリアにウエハを供給していたが、図１２に示すように露光ステージ５０とアライメントステージ６０が、交互にアライメント計測エリアと露光エリアとの間を移動するようにしてもよい。

図１２（ａ）は、液浸液の供給と回収に関する構成を図１１の変形例２で示した構成のものを例示しているが、ウエハチャックを移動させるための構成と、液浸液を供給するための構成と、の組合せはこれに限定されるものではなく、例えば、図１２（ｂ）に示されるとおり、アライメント計測エリアから露光エリアにアライメントステージ６０を移動させる際に、液浸液滴下ユニット１０から、アライメントステージ６０上のウエハチャック６０Ｃに液浸液を滴下するようにしてもよい。

本変形例は、ウエハチャックを保持する、アライメントステージ６０及び露光ステージ５０を、交互に各エリア間を移動するようにすることで、チャック搬送ロボット１２の移載動作を兼ねたウエハチャックの移動を可能にする。

＜変形例４＞
上述の実施形態、および変形例１〜３において、液浸液乾燥時の温度上昇及び液浸液の気化による湿度上昇が外乱として、アライメント計測エリア及び露光エリアにおける処理に及ぼす影響を排除するために、アライメント計測エリアと露光エリアを遮蔽された温度調設空間としての温調チャンバー２９内に設け、また、液浸液乾燥・回収エリアを液浸液回収乾燥チャンバー３０１内に設け、温調チャンバー２９と隔離することにより、液浸液回収、乾燥時の温度及び湿度上昇による影響が外乱として、アライメント計測エリア及び露光エリアにおける処理に影響を及ぼすことが無いよう環境は管理されているものとする（図１３）。

＜半導体デバイスの製造＞
次に上述した露光装置を利用した半導体デバイスの製造プロセスを説明する。図１４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なう。ステップ２（露光制御データ作製）では設計した回路パターンに基づいて露光装置の露光制御データを作製する。

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、上記用意したマスクとウエハを用いて、リソグラフィ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なう。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。

上記ステップ４のウエハプロセスは以下のステップを有する。ウエハの表面を酸化させるステップ、ウエハ表面に絶縁膜を成膜するＣＶＤステップ、ウエハ上に電極を蒸着によって形成する電極形成ステップ、ウエハにイオンを打ち込むイオン打ち込みステップ、ウエハに感光剤を塗布するレジスト処理ステップ、上記説明した露光装置によって回路パターンをレジスト処理ステップ後のウエハに転写する露光ステップ、露光ステップで露光したウエハを現像する現像ステップ、現像ステップで現像したレジスト像以外の部分を削り取るエッチングステップ、エッチングが済んで不要となったレジストを取り除くレジスト剥離ステップ。これらのステップを繰り返し行なうことによって、ウエハ上に多重に回路パターンを形成する。

本発明は、液浸液を用いた露光装置及び、その露光装置の制御などに利用することができる。

従来における液浸方式の露光装置の概略的な構造を示す図である。 図１における露光装置の処理の流れを説明するフローチャートである。 図１の露光装置の露光エリア内において１枚のウエハの処理に要する時間を示す図である。 本発明の好適な実施形態の構成を概略的に示す図である。 基板のローディング、アライメント計測、液浸液滴下、アライメント計測エリアから露光エリアへの搬送、露光、露光処理が完了したウエハのアンローディングを行う搬送ロボット及びステージの構成を示す図である。 機構を制御するための制御ブロック図である。 ウエハチャック６Ｃ（５Ｃ）の断面形状を概略的に示す図である。 アライメント計測エリアと露光エリアと液浸液回収・乾燥エリアとを示す図である。 （ａ）から（ｇ）は、ＸＹ平面内において、図４Ａに示すアライメント計測エリア及び露光エリアにおけるチャック搬送ロボットと、アライメントステージベース６Ｂ、アライメントステージ６、露光ステージベース５Ｂ、露光ステージ５、そして液浸液滴下ユニット１０の動作の関係を示す図である。 液浸液の滴下処理を説明する図である。 本実施形態にかかる液浸による露光を行うための動作の流れを示すフローチャートである。 図７のフローチャートにおける各ステップに要する処理時間の分布を、ウエハ１枚あたりの処理に着目したタイミングチャートとして示す図である。 露光装置を制御するための動作プラン及び動作パターンの決定に関する処理を説明するためのフローチャートである。 ネットワークと接続する露光装置の構成を説明する図である。 露光対象となるウエハ２０を液浸液に浸す構成の変形例１を示す図である。 露光対象となるウエハ２０を液浸液に浸す構成の変形例２を示す図である。 露光対象となるウエハ２０を液浸液に浸す構成の変形例３を示す図である。 温調チャンバーと液浸液回収乾燥チャンバーの構成例を示す図である。 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：照明系ユニット
２：レチクルステージ
３：縮小投影レンズ
４：露光装置本体
５：露光ステージ
５Ｃ：ウエハチャック
６：アライメントステージ
６Ｃ：ウエハチャック
７：アライメントスコープ
８：フォーカススコープ
９：液浸液タンク
10：液浸液滴下ユニット
11：チャック搬送ロボット
12：チャック搬送ロボット
13：チャック搬送ロボット
14：基準マーク
15：照度センサー
16：Ｘバーミラー
17：Ｙバーミラー
18：Ｘバーミラー
19：Ｙバーミラー
20：ウエハ
21：液浸液槽
22：液浸液供給ノズル
23：液浸液回収ノズル
24：液浸液
25：液浸液供給配管
26：液浸液回収配管
27：液浸液供給ポンプ
28：液浸液回収ポンプ
29：温調チャンバー
30：液浸回収乾燥チャンバー

Claims (3)

1. 投影光学系を有し、前記投影光学系と基板との間に液体を介在させて、原版と前記投影光学系とを介して前記基板を露光する露光装置であって、
   前記基板に対するアライメント計測およびフォーカス計測と、前記基板の露光とが行われる第１のチャンバーと、
   前記露光の後に、前記基板の乾燥が行われる、前記第１のチャンバーとは隔離された第２のチャンバーと、
   前記露光の後の前記基板を前記第１のチャンバーから前記第２のチャンバーへ搬送する搬送手段と、
   を有することを特徴とする露光装置。
2. 投影光学系を有し、基板チャックに液体を供給することにより前記投影光学系と基板との間に液体を介在させて、原版と前記投影光学系とを介して前記基板を露光する露光装置であって、
   前記基板に対するアライメント計測およびフォーカス計測と、前記基板の露光とが行われる第１のチャンバーと、
   前記露光の後に、前記基板チャックからの前記液体の回収と、前記基板の乾燥とが行われる、前記第１のチャンバーとは隔離された第２のチャンバーと、
   前記露光の後の前記基板を保持した前記基板チャックを前記第１のチャンバーから前記第２のチャンバーへ搬送する搬送手段と、
   を有することを特徴とする露光装置。
3. 請求項１または２に記載の露光装置を用いて基板を露光するステップを有することを特徴とするデバイス製造方法。

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