JP2008235620A - 液浸露光装置 - Google Patents

Abstract

【課題】投影レンズと基板（例えばウエハ）との間に供給された液体を基板とともに的確に移動させ、液体があるべき空間以外にその液体を滞留させることのない液浸露光装置を提供する。
【解決手段】上記課題を解決する液浸露光装置１００は、投影光学機構１４０とウエハ５０との間に形成された液体保持空間への液体の給排を行う液体給排装置２００を有し、その液体給排装置２００は、液体保持空間に液体Ｌを供給する液体供給装置２１０と、液体保持空間に供給された液体Ｌを回収する液体回収装置２２０と、液体保持空間に供給された液体Ｌを保持するための撥水特性を有する液体保持部材２３０と、液体保持部材２３０に電圧を印加する電圧印加手段２４０と、を有する。
【選択図】図１

Description

本発明は、例えば、ＩＣやＬＳＩ等の半導体チップ等の各種デバイスの製造に用いられる露光装置に関し、さらに詳しくは、例えばレンズとウエハとの間に液体を浸して解像度を上げる露光装置に関する。

近年、半導体集積回路の高密度化、高速化に伴い、集積回路のパターン線幅が縮小され、よりいっそうの高精細化が求められている。こうした要求に対し、半導体の製造方法の研究開発が行われ、例えば半導体製造工程中のリソグラフィー工程で用いられる露光装置においては、光源にＫｒＦレーザ（２４８ｎｍ）、ＡｒＦレーザ（１９３ｎｍ）のような短波長レーザを用い、レジストパターンの高精細化を実現している。さらに短波長化として、Ｆ_２（フッ素ダイマー）レーザ（１５７ｎｍ）やＥＵＶ（１３．５ｎｍ）等の極紫外線を用いた露光装置の開発が行われている。

しかしながら、Ｆ_２レーザを用いた露光装置には、非常に厳しいスペックが要求されており、開発に非常に時間を要している一方、半導体デバイスの微細化への要求は増しており、半導体製造現場からの要求に露光装置開発が追いつかない状況が生まれつつある。

そこで、最近では、ＡｒＦレーザを用いて回路パターンの更なる高精細化を達成する手段として、投影レンズの下面と被露光基板との間を液体で満たす方法が提案されている。液体は、一般に屈折率が１より大きいため、投影露光光学系のＮＡが見かけ上「１」以上となり、従来の解像限界を超えた解像度を達成することができる。また、この方法においては、投影レンズと被露光基板の間に満たす液体（一般には「液浸剤」と言われる。）は、水が良いとされている。

従来、このような方法においては、所定の機構を用いて又はエアーを用いて投影レンズと被露光基板との間に液体の供給及び除去を行う方法（例えば、特許文献１を参照）、投影レンズの周囲に基被露光板が設置される面と平行となる面を有する部材にてエアーカーテンを構成し、供給された液体の充填性を高める方法（例えば、特許文献２を参照）、又は、被露光基板が可動する範囲全体を覆うカバーを設置する方法（例えば、特許文献３を参照）等が報告されている。
特開２００５−４５２２３号公報 特開２００５−１６６７７６号公報 特開２００６−６００１６号公報

しかしながら、特許文献１又は２に記載の方法では、供給された液体に空気が混入し、当該液体を介して構成される画像、すなわち、当該液体にて形成されるレンズを介して構成される画像に乱れが生じ、被露光基板に集積回路のパターンを高精細に形成することができない場合がある。

また、特許文献３に記載の方法では、被露光基板の移動速度を高速にした場合、液体が乱流状態になって液体が被露光基板上に残り、被露光基板に集積回路のパターンを高精細に形成することができないだけでなく、当該液体が外部にはじき出され、露光装置の他の部分に悪影響を与えることにもなる。

本発明は、上記課題を解決するためになされたものであって、その目的は、投影レンズと基板（例えばウエハ）との間に供給された液体を基板とともに的確に移動させ、液体があるべき空間以外にその液体を滞留させることのない液浸露光装置を提供することにある。

上記課題を解決するための本発明に係る請求項１に記載の液浸露光装置は、液体を用いて被露光体に回路パターンを露光する液浸露光装置であって、前記被露光体を保持する被露光体保持部材と、光源から所定のパターンを有する遮光材に光を照射する照射手段と、前記光にて照射されて形成される遮光材のパターンを前記被露光体に投影する投影手段と、前記被露光体と前記投影手段との間に構成される空間に前記液体を供給する液体供給手段と、前記空間に供給された液体を排出する液体排出手段と、前記投影手段の周囲に設けられ、当該投影手段における被露光体に対する露光位置が変化する際に、前記空間内に供給された液体を当該露光位置に保持するための液体保持部材と、を備え、前記液体保持部材が撥水特性を有する構成をしている。

この構成により、請求項１に記載の発明は、投影手段と被露光体との間に構成される空間を囲う液体保持部材が撥水特性を有しているので、投影手段における被露光体に対する露光位置が変化した場合に、液体保持部材も移動し、それに伴って液体も移動する。したがって、この発明によれば、投影手段（投影レンズ）と被露光体（基板）との間に供給された液体を露光位置の変化に伴って的確に移動させることができ、前記空間外の被露光体上への液体の流出を防止することができる。

また、請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の液浸露光装置において、前記液体保持部材が、前記被露光体の上面に対して垂直に構成される垂直面と、前記被露光体の上面と鋭角を形成する面であって、前記光源からの光路軸方向に傾斜を有する傾斜面と、を備える構成を有している。

この構成により、請求項２に記載の発明は、撥水特性を有する面が、液体が供給される面に対向しているので、液体保持部材の撥水特性に基づく液体の表面張力と液体の粘性とを利用することにより、投影手段における被露光体に対する露光位置を変化させれば液体保持部材が移動し、それに伴って液体も移動させることができる。したがって、この発明によれば、投影手段（投影レンズ）と被露光体（基板）との間に供給された液体を露光位置の変化に伴って的確に移動させることができ、前記空間外の被露光体上におけるの液体の流出を防止することができる。

また、請求項３に記載の発明は、請求項１に記載の液浸露光装置において、前記液体保持部材が、前記被露光体の上面に対して垂直に構成される垂直面と、前記被露光体の上面と鋭角を形成する面であって、前記光源からの光路軸を中心とした半径方向に傾斜を有する傾斜面と、を備える構成を有している。

この構成により、請求項３に記載の発明は、撥水特性を有する面が、液体が空間外の面に対向しているので、液体保持部材の撥水特性に基づく液体の表面張力と液体の粘性とを利用することにより、投影手段における被露光体に対する露光位置を変化させれば液体保持部材が移動し、それに伴って液体保持部材に接した液体を適宜吸着させることができる。したがって、この発明によれば、投影手段（投影レンズ）と被露光体（基板）との間に供給された液体を露光位置の変化に伴って的確に移動させることができるので、前記空間外の被露光体上におけるの液体の流出や滞留を防止することができる。

また、請求項４に記載の発明は、請求項１乃至３の何れか一項に記載の液浸露光装置において、前記液体保持部材に静電界を印加する印加手段をさらに備える構成を有している。

この構成により、請求項４に記載の発明は、液体が高抵抗である場合には、電界が当該液体内部へ浸透せずに液体外部に集中するため撥水効果をより向上させることができるので、投影手段（投影レンズ）と被露光体（基板）との間に供給された液体を露光位置の変化に伴ってさらに確実に移動させることができる。

また、請求項５に記載の発明は、請求項２又は３に記載の液浸露光装置において、前記液体供給手段が、前記傾斜面に設けられている構成を有している。

この構成により、請求項５に記載の発明は、空間の中心に向けて液体の供給を行うことができるとともに、当該液体保持部材の撥水特性により、供給された液体が空間外部にはみ出すのを防止することができるので、当該空間内に液体を安定的に供給することができる。したがって、この発明によれば、光にて照射されて形成される高解像度の遮光材のパターンを的確に被露光体に形成させることができるので、高精細の回路パターンを被露光体に形成することができる。

また、請求項６の発明は、請求項２又は３に記載の液浸露光装置において、前記液体保持部材に、前記垂直面と傾斜面とによって形成される円形上の突起部分に接合され、前記光路軸方向にその先端部が傾斜する円形リングが設けられている構成を有している。

この構成により、請求項６に記載の発明は、投影手段における被露光体に対する露光位置が変化する場合に、液体保持部材が突起部分も伴って移動するので、露光位置に保持された液体を液体保持部材の移動方向に移動するようにガイドさせることができる。したがって、この発明によれば、さらに確実に液体を移動させることができる。

また、上記課題を解決するための本発明に係る請求項７に記載の液浸露光装置は、液体を用いて被露光体に回路パターンを露光する液浸露光装置であって、前記被露光体を保持する被露光体保持部材と、光源から所定のパターンを有する遮光材に光を照射する照射手段と、前記光にて照射されて形成される遮光材のパターンを前記被露光体に投影する投影手段と、前記被露光体と前記投影手段との間に構成される空間に前記液体を供給する液体供給手段と、前記空間に供給された液体を排出する液体排出手段と、前記投影手段と、前記投影手段の周囲に設けられ、当該投影手段における被露光体に対する露光位置が変化する際に、前記空間内に供給された液体を当該露光位置に保持するための液体保持部材と、を備え、前記液体保持部材が親水特性を有する構成をしている。

この構成により、請求項７に記載の発明は、投影手段と被露光体との間に構成される空間を囲う液体保持部材が親水特性を有しているので、投影手段における被露光体に対する露光位置が変化した場合に、液体保持部材も移動し、それに伴って液体も移動する。したがって、この発明によれば、投影手段（投影レンズ）と被露光体（基板）との間に供給された液体を露光位置の変化に伴って的確に移動させることができ、前記空間外の被露光体上への液体の流出や滞留を防止することができる。

また、請求項８に記載の発明は、請求項７に記載の液浸露光装置において、前記液体保持部材が、前記被露光体の上面に対して垂直に構成される垂直面と、前記被露光体の上面と鋭角を形成する面であって、前記光源からの光路軸方向に傾斜を有する傾斜面と、を備える構成を有している。

この構成により、請求項８に記載の発明は、親水特性を有する面が、液体が供給される面に対向しているので、液体保持部材の親水特性に基づく液体の表面張力と液体の粘性とを利用することにより、投影手段における被露光体に対する露光位置を変化させれば液体保持部材が移動し、それに伴って液体も移動させることができる。したがって、この発明によれば、投影手段（投影レンズ）と被露光体（基板）との間に供給された液体を露光位置の変化に伴って的確に移動させることができ、前記空間外の被露光体上におけるの液体の流出を防止することができる。

また、請求項９に記載の発明は、請求項７に記載の液浸露光装置において、前記液体保持部材が、前記被露光体の上面に対して垂直に構成される垂直面と、前記被露光体の上面と鋭角を形成する面であって、前記光源からの光路軸を中心とした半径方向に傾斜を有する傾斜面と、備える構成を有している。

この構成により、請求項９に記載の発明は、親水特性を有する面が空間外の面に対向しているので、液体保持部材の親水特性に基づく液体の表面張力と液体の粘性とを利用することにより、投影手段における被露光体に対する露光位置を変化させれば液体保持部材が移動し、それに伴って液体保持部材に接した液体を適宜吸着させることができる。したがって、この発明によれば、投影手段（投影レンズ）と被露光体（基板）との間に供給された液体を露光位置の変化に伴って的確に移動させることができるので、前記空間外の被露光体上におけるの液体の流出や滞留を防止することができる。

また、請求項１０に記載の発明は、請求項７乃至９の何れか一項に記載の液浸露光装置において、前記液体保持部材に静電界を印加する印加手段をさらに備える構成を有している。

この構成により、請求項１０に記載の発明は、液体が高抵抗である場合には、電界が当該液体内部へ浸透せずに液体外部に集中するため親水効果をより向上させることができるので、投影手段（投影レンズ）と被露光体（基板）との間に供給された液体を露光位置の変化に伴ってさらに確実に移動させることができる。

また、請求項１１に記載の発明は、請求項８又は９に記載の液浸露光装置において、前記液体排出手段が、前記傾斜面に設けられている構成を有している。

この構成により、請求項１１に記載の発明は、当該液体保持部材の親水特性により、空間の中心から外部に向かって流出するおそれのある液体が空間外に流出する前に回収することができ、当該空間外への液体の流出を防止することができるので、投影手段と被露光体との間に供給された液体を安定的に保持することができる。したがって、この発明によれば、光にて照射されて形成される高解像度の遮光材のパターンを的確に被露光体に形成させることができるので、高精細の回路パターンを被露光体に形成することができる。

また、請求項１２に記載の発明は、請求項１０又は１１に記載の液浸露光装置において、前記液体排出手段が、前記垂直面に設けられている構成を有している。

この構成により、請求項１２に記載の発明は、空間内から流出した液体をも回収することができるので、当該空間内に液体を安定的に保持することができる。したがって、この発明によれば、光にて照射されて形成される高解像度の遮光材のパターンを的確に被露光体に形成させることができる。

また、請求項１３に記載の発明は、請求項８又は９に記載の液浸露光装置において、前記液体保持部材に、前記垂直面と傾斜面とによって形成される円形上の突起部分に接合され、前記光路軸を中心とした半径方向の外側方向に傾斜する円形リングが設けられている構成を有している。

この構成により、請求項１３に記載の発明は、投影手段における被露光体に対する露光位置が変化する場合に、液体保持部材が突起部分も伴って移動するので、露光位置に保持された液体を液体保持部材の移動方向に移動するようにガイドさせることができる。したがって、この発明によれば、さらに確実に液体を移動させることができる。

本発明の第１の観点に係る液浸露光装置によれば、液体が供給される空間であって投影手段と被露光体との間に構成される空間を囲うように撥水特性を有する液体保持部材が配置されているので、投影手段（投影レンズ）と被露光体との間に供給された液体を露光位置の変化に伴って的確に移動させることができ、空間外の被露光体上への液体の流出を防止することができる。

本発明の第２の観点に係る液浸露光装置によれば、液体が供給される空間であって投影手段と被露光体との間に構成される空間を囲うように親水特性を有する液体保持部材が配置されているので、投影手段（投影レンズ）と被露光体との間に供給された液体を露光位置の変化に伴って的確に移動させることができ、空間外の被露光体上への液体の流出や滞留を防止することができる。

次に、本発明に好適な実施の形態について、図面に基づいて説明する。なお、本発明は、その技術的特徴を有する範囲を包含し、以下に示す図面等に限定されない。

以下に説明する実施の形態は、投影光学機構の被露光体側にある最終面（最終光学素子）と被露光体との間に供給される液体を介して、マスク（以下、「レチクル」という。）に形成された回路パターンをステップ・アンド・リピート方式やステップ・アンド・スキャン方式にて被露光体に露光する液浸型の投影露光装置に対して本願発明を適用した場合の実施形態である。

本実施形態の液浸露光装置は、サブミクロンやクオーターミクロン以下のリソグラフィー工程に好適であり、本実施形態では、ステップ・アンド・スキャン方式の露光装置（「スキャナー」とも呼ばれる。）を例に説明する。

「ステップ・アンド・スキャン方式」とは、レチクルに対して被露光体の被露光体（基板）を連続的にスキャン（走査）してレチクルパターンを被露光体に露光するとともに、１ショットの露光終了後に被露光体をステップ移動して、次の露光領域に移動する露光方法である。

「ステップ・アンド・リピート方式」とは、被露光体の一括露光ごとに当該被露光体をステップ移動して次のショットの露光領域に移動する露光方法である。

以下の説明においては、被露光体としてウエハを用いて説明するが、当該被露光体には液晶基板その他の被露光体を含む。

〔第１実施形態〕
まず、図１から図５を用いて本発明に係る液浸露光装置の第１実施形態について説明する。特に、本実施形態では、液浸露光装置の構成を説明しつつ、第１実施形態について説明する。

図１は、本実施形態の液浸露光装置の構成を示すブロック図であり、図２は、本実施形態の液体保持部材におけるＡ−Ａ’を基準とした上部断面図である。また、図３は、本実施形態の液体保持部材におけるＡ−Ａ’を基準とした側方断面図である。

本実施形態の液浸露光装置１００は、図１に示すように、光を照射する光照射装置１１０と、ウエハ５０に転写すべき回路パターンを有するレチクル１２０と、レチクル１２０を載置するレチクルステージ１３０と、レチクル１２０に形成された回路パターンをウエハ５０に投影する投影光学機構１４０と、を備える。

また、この液浸露光装置１００は、ウエハ５０を載置するウエハステージ１５０と、レチクルステージ１３０とウエハステージ１５０の位置を測定する測距手段１６０と、レチクルステージ１３０とウエハステージ１５０の位置を制御するステージ制御部１７０と、液体Ｌをウエハ５０の上面に形成された所定の空間に供給及び排出を行う液体給排装置２００と、液体給排装置２００を制御する液浸制御部１８０と、を備える。

なお、例えば、本実施形態の光照射装置１１０は、本発明の照射手段を構成し、レチクル１２０は、本発明の遮光材を構成する。また、例えば、本実施形態の投影光学機構１４０は、本発明の投影手段を構成し、ウエハステージ１５０は、本発明の被露光体保持部材を構成する。さらに、例えば、本実施形態の液体給排装置２００は、本発明の液体供給手段、液体排出手段及び液体保持部材を構成する。

光照射装置１１０は、光源を有し、ウエハ５０に転写するための転写用の回路パターンが形成されたレチクル１２０に光を照射するようになっている。

例えば、本実施形態の光照射装置１１０は、波長約１９３ｎｍのＡｒＦエキシマレーザ、波長約２４８ｎｍのＫｒＦエキシマレーザ等のレーザを照射する半導体レーザ回路を光源として有している。

本実施形態の光照射装置１１０は、エキシマレーザに限定されず、例えば、波長約１５７ｎｍのＦ_２レーザを光源とする半導体レーザ回路を有していてもよいし、複数の光源を有していてもよい。この光照射装置１１０は、レーザを照射するものに限定せずに、一又は複数の水銀ランプやキセノンランプ等のランプにて構成されていてもよい。

また、本実施形態の光照射装置１１０は、レンズ、ミラー、オプティカルインテグレータ、絞り等を有し、例えば、コンデンサーレンズ、ハエの目レンズ、開口絞り、スリット、結像光学機構の順で構成される。

なお、オプティカルインテグレータは、基本的には、ハエの目レンズや２組のシリンドリカルレンズアレイ（又はレンチキュラーレンズ）板を重ねることによって構成されるインテグレータを含むが、当該オプィカルインテグレータに代えて光学ロッドや回折素子を用いてもよい。

レチクル１２０は、図示しないレチクル搬送機構により液浸露光装置１００の外部から搬送され、所定の範囲を移動可能にレチクルステージ１３０に支持される。このレチクル１２０は、例えば、石英製で、その上にはウエハ５０に転写されるべき回路パターンが形成されており、光が照射された際に発光し、投影光学機構１４０を介してウエハ５０上に回路パターンを投影させる。

このレチクル１２０は、ウエハ５０と光学的に共役の関係になるように配置されており、当該ウエハ５０とともに縮小倍率比の速度比にて走査される。

なお、これにより、本実施形態の液浸露光装置１００は、レチクル１２０のパターンをウエハ５０上に転写することができるようになっている。ただし、ステップ・アンド・リピート方式の液浸露光装置１００（「ステッパー」とも呼ばれる。）は、レチクル１２０とウエハ５０を静止させた状態にて露光を行うようになっている。

レチクルステージ１３０は、定盤１３１に取り付けられており、図示しないレチクルチャックを介してレチクル１２０を支持し、図示しない移動機構及びステージ制御部１７０によって移動制御される。

なお、図示しない移動機構は、リニアモーター等で構成され、Ｘ軸方向にレチクルステージ１３０を駆動することでレチクル１２０を移動させる。

投影光学機構１４０は、レチクル１２０に形成されたパターンを経た回折光をウエハ５０上に結像する機能を有し、複数のレンズ素子のみからなる光学機構と、複数のレンズ素子と少なくとも一枚の凹面鏡とを有する光学機構（カタディオプトリック光学機構）と、複数のレンズ素子と少なくとも一枚のキノフォーム等の回折光学素子とを有する光学機構と、により構成される。

なお、本実施形態の投影光学機構１４０は、色収差の補正が必要な場合には、互いに分散値（アッベ値）の異なるガラス材からなる複数のレンズ素子を用いる、又は、回折光学素子をレンズ素子と逆方向の分散が生じるように構成する。図１中、符号１４１は、投影光学機構１４０の最終面（下面）に位置するレンズ面であり、そのレンズ面１４１は、ウエハ５０上の液体Ｌに接触するように配置される。

ウエハ５０は、図示しないウエハ搬送機構により液浸露光装置１００の外部から搬送され、所定の範囲を移動可能にウエハステージ１５０に支持される。このウエハ５０にはフォトレジストが塗布されている。

なお、ウエハ５０の端部から露光を開始するためには、ウエハ５０の端部が露光領域（露光光が照射される領域）に到達する前に投影光学機構１４０の最終面（下面）の下に液膜を満たす必要があるので、本実施形態では、ウエハ５０の外側に、ウエハ５０とほぼ同じ高さの同面板（平面板）５１が設けてある。

ウエハステージ１５０は、定盤１５１に載置され、ウエハ５０を支持する。このウエハステージ１５０は、ウエハ５０の上下方向（鉛直方向）の位置や回転方向、傾きを調整、変更或いは制御する駆動装置を内蔵し、露光時には、駆動装置により投影光学機構１４０の焦点面にウエハ５０上の露光領域が常に高精度に合致するように制御される。

なお、ウエハ５０上の面の位置（上下方向位置と傾き）は、図示しない光フォーカスセンサーによって計測され、ステージ制御部１７０に提供される。このとき、ウエハステージ１５０は、ウエハ５０の所望のエリアを投影光学機構１４０の直下へ移動することや姿勢補正を行う。

測距手段１６０は、レチクルステージ１３０及びウエハステージ１５０の二次元的な位置を参照ミラー１６１、１６２及びレーザ干渉計１６３、１６４を介してリアルタイムに計測し、測距結果をステージ制御部１７０に伝達する。

ステージ制御部１７０は、図示しないシステム制御部の制御の下、位置決めや同期制御等レチクルステージ１３０とウエハステージ１５０の両ステージを一定の速度比率で駆動制御するようになっている。

液浸制御部１８０は、ウエハステージ１５０の現在位置、速度、加速度、目標位置、移動方向といった情報をステージ制御部１７０から取得して、これらの情報に基づいて、液浸露光に係る制御を行う。すなわち、液浸制御部１８０は、液体Ｌの供給及び回収の切り替え、停止、供給及び回収する液体Ｌの量の制御等、制御指令を液体給排装置２００の液体供給装置２１０や液体回収装置２２０に提供するようになっている。

なお、液浸露光装置１００は、図示しない環境チャンバの中に設置されており、当該液浸露光装置１００を取り巻く環境が所定の温度に保たれており、レチクルステージ１３０、ウエハステージ１５０、レーザ干渉計１６３、１６４及びそれらを取り巻く空間や、投影光学機構１４０を取り巻く空間には、さらに個別に温度制御された空調空気が吹き込まれて、環境温度がさらに高精度に維持されている。

液体給排装置２００は、投影光学機構１４０とウエハ５０との間の空間或いは間隙（以下、「液体保持空間」という。）を液体Ｌで充填する機能を有し、この液体保持空間に液体Ｌを供給する液体供給装置２１０と、当該液体保持空間に供給された液体Ｌを回収する液体回収装置２２０と、当該液体保持空間に供給された液体Ｌを保持するための撥水特性を有する液体保持部材２３０と、液体保持部材２３０に電圧を印加する電圧印加手段２４０と、を有する。

なお、本実施形態においては、液体Ｌは、露光光の吸収が少ないものが選ばれ、さらに石英や蛍石等の屈折系光学素子とほぼ同程度の屈折率を有することが望まれる。具体的には、液体Ｌとしては、超純水、機能水、フッ化液（例えば、フルオロカーボン）等が候補として挙げられる。また、屈折率の高い液体を用いてもよく、解像度を向上させることが可能となる。屈折率の高い液体は特に限定されないが、炭化水素系の高屈折率材料を挙げることができる。

ただし、この液体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Ｌ中に吸収できるように、あるいは液体外へ排出できるように、予め脱気装置を用いて溶存ガスが十分に取り除かれたものが好ましい。したがって、本実施形態では、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ようになっている。もちろん、図示しない脱気装置を液浸露光装置１００に備えて、常に液体Ｌ中の溶存ガスを取り除きながら液体供給装置２１０に液体Ｌを供給するように構成してもよい。

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Ｌを流し、もう一方を真空にして液体Ｌ中の溶存ガスをその膜を介して真空中に追い出す、真空脱気装置が好適である。

例えば、本実施形態の液体供給装置２１０は、本発明の液体供給手段を構成し、液体回収装置２２０は、本発明の液体排出手段を構成する。また、例えば、本実施形態の液体保持部材２３０は、本発明の液体保持部材を構成する。

液体保持部材２３０は、撥水特性を有している。本実施形態の液体保持部材２３０は、電圧が印加されていない場合であっても撥水特性を有するが、電圧が印加された場合には、その撥水特性が向上するようになっている。

なお、本実施形態の液体保持部材２３０は、アルミやステンレス鋼など、構成されているが、その表面（少なくとも、液体Ｌと対向する表面）にフッ素系樹脂等の撥水コーティング剤が塗布されていてもよい。また、本実施形態において、電圧が印加された場合であって、フッ化樹脂等の場合には、表面にアルミ等を塗布した構造材から形成されている。

また、この液体保持部材２３０は、投影光学機構１４０の周囲に設けられ、当該投影光学機構１４０におけるウエハ５０に対する露光位置が変化する際に、液体保持空間内に供給された液体Ｌを当該露光位置に保持する構成を有している。

具体的には、本実施形態の液体保持部材２３０は、図２に示すように、投影光学機構１４０を囲うように、当該投影光学機構１４０にて形成される光路空間Ｃの中心を基準に所定の高さ（投影光学機構１４０の最終面からウエハ５０の方向に所定の長さ）を有するリング形状またはレーストラック状にて構成されている。

また、この液体保持部材２３０における外側の壁面（以下、単に「外側壁面」という。）２３１は、ウエハ５０上面に対して垂直に形成されているとともに、内側の壁面、すなわち、光路空間Ｃ側に形成された側壁面（以下、単に「内側壁面」という。）２３２は、光路空間Ｃの中心方向へ所定の角度の傾斜を有し、外側壁面２３１と内側壁面２３２にてエッジ形状を構成している。すなわち、本実施形態の液体保持部材２３０は、外側壁面２３１と内側壁面２３２とで形成される断面が鋭角の三角形状を有しウエハ５０上面に対向するように設けられ、光路空間Ｃの中心を基準としてリング形状またはレーストラック状にて構成されている。

なお、本実施形態の液体保持部材２３０において、外側壁面２３１と内側壁面２３２とで形成される頂点２３３は、ウエハ５０面と接触しないように構成され、例えば、液体保持部材２３０は、当該頂点２３３がウエハ５０面から０．１ｍｍ程度の離隔した位置に配設されるように形成される。

一方、本実施形態の液体保持部材２３０は、液体供給装置２１０から液体保持空間に液体Ｌを供給するための供給管２５０及び供給口２５１を有している。この供給口２５１は、内壁面の周方向に対して所定の間隔毎に設けられるとともに、図３に示すように、ウエハ５０面の垂直方向に上下に設けられている。また、供給管２５０は、各供給口２５１に接続されるとともに、他端が液体供給装置２１０に接続されている。

液体供給装置２１０は、液体保持部材２３０に設けられた供給管２５０を介して液体保持空間に液体Ｌを供給するようになっており、例えば、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、液体Ｌの供給温度を制御するための温度制御装置等を有している。

液体回収装置２２０は、液体保持空間に保持されている液体Ｌを、回収管２６０を介して回収するようになっており、例えば、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Ｌの回収流量を制御するための流量制御装置等を有している。

なお、本実施形態の回収管２６０に接続された回収口２６１は、図３に示すように、投影光学機構１４０の中心を基準に液体保持部材２３０の内側に設けられている。

電圧印加手段２４０は、図示しないシステム制御部の制御の下、５Ｖから１０Ｖ程度の電圧を液体保持部材２３０に印加するようになっている。

なお、本実施形態の電圧印加手段２４０は、液浸露光装置１００が動作中に常に液体保持部材２３０に電圧を印加するようにしてもよいし、図示しないシステム制御部の制御の下、印加のタイミング又は電圧値等を切り換えるようにしてもよい。

以上、本実施形態の液浸露光装置１００は、投影光学機構１４０とウエハ５０との間に構成される液体保持空間を囲う液体保持部材２３０が撥水特性を有しているので、投影光学機構１４０におけるウエハ５０に対する露光位置が変化した場合に、液体保持部材２３０が移動し、それに伴って液体Ｌを移動させることができる。すなわち、本実施形態の液浸露光装置１００は、液体保持部材２３０の撥水特性に基づく液体Ｌの表面張力と液体Ｌの粘性とを利用することによって、投影光学機構１４０におけるウエハ５０に対する露光位置が変化した場合に、それに伴って液体Ｌを移動させることができる。

したがって、本実施形態の液浸露光装置１００は、投影光学機構１４０とウエハ５０との間に供給された液体Ｌを露光位置の変化に伴って的確に移動させることができ、液体保持空間外のウエハ５０上への液体の流出や当該液体の液体保持空間外における液体の滞留を防止することができる。

また、本実施形態の液浸露光装置１００は、液体保持部材２３０に静電界を印加すれば、液体Ｌが高抵抗である場合には、液体中の電界エネルギーは外部空間より小さくなるので、一層撥水効果を向上させることができる。その結果、投影光学機構１４０とウエハ５０との間に供給された液体Ｌを露光位置の変化に伴ってさらに確実に移動させることができる。

また、本実施形態の液浸露光装置１００は、供給口２５１を内側壁面２６１に設けることにより、液体保持空間の外部への液体Ｌの流出を防止することができるので、光にて照射されて形成される高解像度の遮光材のパターンを的確にウエハ５０に形成させることができる。

なお、本実施形態の液浸露光装置１００において、図４に示すような突起部分２３５を設けるようにしてもよい。

具体的には、この突起部分２３５は、外側壁面２３１と内側壁面２３２とで形成される頂点２３３の部分に接合され、光路軸方向にその先端部が傾斜する円形リングを設けるようになっている。すなわち、この突起部分２３５は、図４に示すように、ウエハ５０が光路軸を中心に半径方向外側に移動する場合には、当該移動方向と対向する方向に当該突起部分２３５が移動するため、液体Ｌを露光位置の変化に伴ってさらに確実に移動させることができるようになる。ただし、この場合であっても、この突起部分２３５は、ウエハ５０面と接触しないように構成され、例えば、当該頂点２３３がウエハ５０面から０．１ｍｍ程度の離隔した位置に配設されるように形成される。

また、本実施形態の液浸露光装置１００において、図５に示すように、光路空間Ｃの中心を基準に液体保持部材２３０の外側にさらに補助的な液体保持部材（以下、「補助的保持部材」という。）４３０を設け、当該補助的保持部材４３０に電圧を印加するようにしてもよい。

この場合において、補助的保持部材４３０の液体保持部材２３０の内側壁面２３２からの距離ｄ_１と液体保持部材２３０の内側壁面２３２から外側壁面２３１の距離ｄ_２との関係は（式１）に示すように定義され、投影光学機構１４０の外側の面の位置Ｘから液体保持部材２３０の内側壁面２３２の距離ｒは、（式２）のように機種によってベストな値を決定するようになっている。

ｄ_１＞ｄ_２ ・・・（式１）

Ｘ≦ｒ≦１０ｍｍ ・・・（式２）

また、本実施形態の液浸露光装置１００は、撥水特性を有する部材にて液体保持部材２３０を構成しているが、親水特性を有する部材にて当該液体保持部材を構成するようにしてもよい。

この場合において、一方、本実施形態の液体保持部材２３０は、後述する第２実施形態と同様に、供給口２５１に代えて、液体保持空間に液体Ｌを回収するための回収管及び回収口を備えており、回収管は、各回収口に接続されるとともに、他端が液体回収装置に接続されている。このため、液体Ｌは、液体Ｌを回収口を介して回収することができるようになっている。

〔第２実施形態〕
次に、図６及び図７を用いて本発明に係る液浸露光装置の第２実施形態について説明する。

本実施形態の液浸露光装置は、液体保持部材が撥水特性ではなく親水特性を有する点及びそのリング状の形状が異なる点を除き、第１実施形態と同様の構成をするため、同一部材には同一符号を付してその説明を省略する。

ここでは、図６及び図７を用いて本実施形態の液浸露光装置の液体保持部材について説明する。図６は、本実施形態の液体保持部材におけるＡ−Ａ’を基準とした上部断面図であり、図７は、本実施形態の液体保持部材におけるＡ−Ａ’を基準とした側方断面図である。

本実施携帯の液体保持部材３３０は、親水特性を有している。また、本実施形態の液体保持部材３３０は、電圧が印加されていない場合であっても親水特性を有するが、電圧が印加された場合には、その親水特性がさらに向上するようになっている。

また、この液体保持部材３３０は、投影光学機構１４０の周囲に設けられ、当該投影光学機構１４０におけるウエハ５０に対する露光位置が変化する際に、液体保持空間内に供給された液体Ｌを当該露光位置に保持する構成を有している。

具体的には、本実施形態の液体保持部材３３０は、図６に示すように、投影光学機構１４０を囲うように、光路空間Ｃを基準に所定の高さを有するリング形状にて構成されている。

この液体保持部材３３０における内側の壁面（以下、単に「内側壁面」という。）３３２は、ウエハ５０上面に対して垂直に形成されているとともに、外側の壁面、すなわち、光路空間Ｃ側に形成された側壁面（以下、単に「内側壁面」という。）３３２は、中心方向へ所定の角度の傾斜を有し、外側壁面３３１と内側壁面３３２にてエッジ形状を構成している。すなわち、本実施形態の液体保持部材３３０は、第１実施形態とは外側壁面３３１と内側壁面３３２とで形状が反対になっており、当該外側壁面３３１と内側壁面３３２にて形成される鋭角の三角形状がウエハ５０上面に対向するように、光路空間Ｃの中心を基準としてリング形状にて構成されている。

本実施形態の液体保持部材３３０において、外側壁面３３１と内側壁面３３２とで形成される頂点３３３は、第１実施形態と同様に、ウエハ５０面と接触しないように構成され、例えば、液体保持部材３３０は、当該頂点３３３がウエハ５０面から０．１ｍｍ程度の離隔した位置に配設されるように形成される。

一方、本実施形態の液体保持部材３３０は、液体保持空間に液体Ｌを回収するための回収管２６０及び回収口２６１を有している。この回収口２６１は、内壁面の周方向に対して所定の間隔毎に設けられるとともに、図７に示すように、ウエハ５０面の垂直方向に上下に設けられている。また、回収管２６０は、各回収口２６１に接続されるとともに、他端が液体回収装置２２０に接続されている。

以上、本実施形態の液浸露光装置１００は、投影光学機構１４０とウエハ５０との間に構成される液体保持空間を囲う液体保持部材３３０が親水特性を有しているので、投影光学機構１４０におけるウエハ５０に対する露光位置が変化した場合に、液体保持部材３３０が移動し、それに伴って液体Ｌを移動させることができる。すなわち、本実施形態の液浸露光装置１００は、液体保持部材３３０の親水特性に基づく液体Ｌの表面張力と液体Ｌの粘性とを利用することによって、投影光学手段１４０におけるウエハ５０に対する露光位置の変化した場合に、それに伴って液体Ｌを移動させることができる。

したがって、本実施形態の液浸露光装置１００は、投影光学機構１４０とウエハ５０との間に供給された液体Ｌを露光位置の変化に伴って的確に移動させ、液体保持空間外のウエハ５０上への液体Ｌの流出や当該液体Ｌが液体保持空間外で滞留するのを防止することができる。

また、本実施形態の液浸露光装置１００は、液体保持部材３３０に静電界を印加すれば、液体Ｌが高抵抗である場合には、液体中の電界エネルギーは外部空間より小さくなるので、一層親水効果をより向上させることができる。その結果、液体保持空間に供給された液体Ｌを露光位置の変化に伴ってさらに確実に移動させることができる。

また、本実施形態の液浸露光装置１００は、回収口２６１を内側壁面３３２に配することによりに、液体保持空間外への液体Ｌの流出や滞留を防止し、高解像度の遮光材のパターンを的確にウエハ５０に形成させることができる。

なお、本実施形態の液浸露光装置１００は、液体保持部材３３０の内側壁面３３２に回収口２６１を配設してあるが、図６に示すように内側壁面３３２及び外側壁面３３１に又は外側壁面３３１のみに回収口２６１を配設してもよい。この場合に、液体Ｌが保持されている空間内からはみ出した液体Ｌをも回収することができるので、空間内に液体Ｌを安定的に保持することができる。

また、本実施形態の液浸露光装置１００において、図８に示すような突起部分３３５を設けるようにしてもよい。

具体的には、この突起部分３３５は、外側壁面３３１と内側壁面３３２とで形成される頂点３３３の部分に接合され、光路軸の中心を基準にその先端が半径方向外側に傾斜する円形リングを設けるようにしてもよい。すなわち、この突起部分３３５は、図８に示すように、ウエハ５０が光路軸の中心方向に移動する場合には、ウエハ５０の移動する方向と対向する方向に突起部分３３５が移動するため、液体Ｌを露光位置の変化に伴ってさらに確実に液体Ｌを回収することができるようになる。ただし、この場合であっても、この突起部分３３５は、ウエハ５０面と接触しないように構成され、例えば、当該頂点３３３がウエハ５０面から０．１ｍｍ程度の離隔した位置に配設されるように形成される。

また、本実施形態の液浸露光装置１００において、第１実施形態と同様に、図９に示すように、基準に液体保持部材３３０の外側にさらに補助的保持部材５３０を設け、当該補助的保持部材５３０に電圧を印加するようにしてもよい。

また、本実施形態の液浸露光装置１００は、親水特性を有する部材にて液体保持部材３３０を構成しているが、撥水特性を有する部材にて当該液体保持部材を構成するようにしてもよい。

この場合において、一方、本実施形態の液体保持部材２３０は、第１実施形態と同様に、回収口２６１に代えて、供給口を設け、液体Ｌを適宜供給するようになっている。

本発明に係る液浸露光装置の第１実施形態の構成を示すブロック図である。 第１実施形態の液体保持部材におけるＡ−Ａ’を基準とした上部断面図である。 第１実施形態の液体保持部材におけるＡ−Ａ’を基準とした側方断面図である。 第１実施形態の液体保持部材のその他の例（ｉ）である。 第１実施携帯の液体保持部材のその他の例（ｉｉ）である。 第２実施形態の液体保持部材におけるＡ−Ａ’を基準とした上部断面図である。 第２実施形態の液体保持部材におけるＡ−Ａ’を基準とした側方断面図である。 第２実施形態の液体保持部材のその他の例（ｉ）である。 第２実施携帯の液体保持部材のその他の例（ｉｉ）である。

符号の説明

Ｃ…光路空間
Ｌ…液体
５０…ウエハ
１００…液浸露光装置
１１０…光照射装置
１２０…レチクル
１３０…レチクルステージ
１３１…定盤
１４０…投影光学機構
１４１…レンズ面
１５０…ウエハステージ
１５１…定盤
１６０…測距手段
１７０…ステージ制御部
１８０…液浸制御部
２００…液体給排装置
２１０…液体供給装置
２２０…液体回収装置
２３０、３３０…液体保持部材
２３１、３３１…外側壁面
２３２、３３２…内側壁面
２３３、３３３…頂点
２４０…電圧印加手段
２５０…供給管
２５１…供給口
２６０…回収管
２６１…回収口

Claims (13)

1. 液体を用いて被露光体に回路パターンを露光する液浸露光装置であって、
   前記被露光体を保持する被露光体保持部材と、
   光源から所定のパターンを有する遮光材に光を照射する照射手段と、
   前記光にて照射されて形成される遮光材のパターンを前記被露光体に投影する投影手段と、
   前記被露光体と前記投影手段との間に構成される空間に前記液体を供給する液体供給手段と、
   前記空間に供給された液体を排出する液体排出手段と、
   前記投影手段の周囲に設けられ、当該投影手段における被露光体に対する露光位置が変化する際に、前記空間内に供給された液体を当該露光位置に保持するための液体保持部材と、
   を備え、
   前記液体保持部材が撥水特性を有することを特徴とする液浸露光装置。
2. 請求項１に記載の液浸露光装置において、
   前記液体保持部材が、
   前記被露光体の上面に対して垂直に構成される垂直面と、
   前記被露光体の上面と鋭角を形成する面であって、前記光源からの光路軸方向に傾斜を有する傾斜面と、
   を備える液浸露光装置。
3. 請求項１に記載の液浸露光装置において、
   前記液体保持部材が、
   前記被露光体の上面に対して垂直に構成される垂直面と、
   前記被露光体の上面と鋭角を形成する面であって、前記光源からの光路軸を中心とした半径方向に傾斜を有する傾斜面と、
   を備える液浸露光装置。
4. 請求項１乃至３の何れか一項に記載の液浸露光装置において、
   前記液体保持部材に静電界を印加する印加手段をさらに備える液浸露光装置。
5. 請求項２又は３に記載の液浸露光装置において、
   前記液体供給手段が、前記傾斜面に設けられている液浸露光装置。
6. 請求項２又は３に記載の液浸露光装置において、
   前記液体保持部材に、前記垂直面と傾斜面とによって形成される円形上の突起部分に接合され、前記光路軸方向にその先端部が傾斜する円形リングが設けられている液浸露光装置。
7. 液体を用いて被露光体に回路パターンを露光する液浸露光装置であって、
   前記被露光体を保持する被露光体保持部材と、
   光源から所定のパターンを有する遮光材に光を照射する照射手段と、
   前記光にて照射されて形成される遮光材のパターンを前記被露光体に投影する投影手段と、
   前記被露光体と前記投影手段との間に構成される空間に前記液体を供給する液体供給手段と、
   前記空間に供給された液体を排出する液体排出手段と、
   前記投影手段の周囲に設けられ、当該投影手段における被露光体に対する露光位置が変化する際に、前記空間内に供給された液体を当該露光位置に保持するための液体保持部材と、
   を備え、
   前記液体保持部材が親水特性を有することを特徴とする液浸露光装置。
8. 請求項７に記載の液浸露光装置において、
   前記液体保持部材が、
   前記被露光体の上面に対して垂直に構成される垂直面と、
   前記被露光体の上面と鋭角を形成する面であって、前記光源からの光路軸方向に傾斜を有する傾斜面と、
   を備える液浸露光装置。
9. 請求項７に記載の液浸露光装置において、
   前記液体保持部材が、
   前記被露光体の上面に対して垂直に構成される垂直面と、
   前記被露光体の上面と鋭角を形成する面であって、前記光源からの光路軸を中心とした半径方向に傾斜を有する傾斜面と、
   を備える液浸露光装置。
10. 請求項８又は９に記載の液浸露光装置において、
    前記液体保持部材に静電界を印加する印加手段をさらに備える液浸露光装置。
11. 請求項８又は９に記載の液浸露光装置において、
    前記液体排出手段が、前記傾斜面に設けられている液浸露光装置。
12. 請求項１０又は１１に記載の液浸露光装置において、
    前記液体排出手段が、前記垂直面に設けられている液浸露光装置。
13. 請求項８又は９に記載の液浸露光装置において、
    前記液体保持部材に、前記垂直面と傾斜面とによって形成される円形上の突起部分に接合され、前記光路軸を中心とした半径方向の外側方向に傾斜する円形リングが設けられている液浸露光装置。

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