JP4600286B2 - ステージ装置、露光装置、及び露光方法 - Google Patents
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Description
このフォトリソグラフィ工程で使用される露光装置は、マスクを支持するマスクステージと基板を支持する基板ステージとを有し、マスクステージ及び基板ステージを逐次移動しながらマスクのパターンを投影光学系を介して基板に転写するものである。近年、デバイスパターンのより一層の高集積化に対応するために投影光学系の更なる高解像度化が望まれている。投影光学系の解像度は、使用する露光波長が短いほど、また投影光学系の開口数が大きいほど高くなる。そのため、露光装置で使用される露光波長は年々短波長化しており、投影光学系の開口数も増大している。そして、現在主流の露光波長はKrFエキシマレーザの248nmであるが、更に短波長のArFエキシマレーザの193nmも実用化されつつある。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。
そこで、実質的に露光波長を短くして、且つ焦点深度を広くする方法として、例えば下記特許文献1に開示されている液浸法が提案されている。この液浸法は、投影光学系の下面と基板表面との間を水や有機溶媒等の液体で満たして液浸領域を形成し、液体中での露光光の波長が空気中の1/n(nは液体の屈折率で通常1.2〜1.6程度)になることを利用して解像度を向上させるとともに、焦点深度を約n倍に拡大するというものである。
上記従来技術は、投影光学系の像面側の端面と基板(ウエハ)との間を局所的に液体で満たす構成であり、基板の中央付近のショット領域を露光する場合には液体の基板外側への流出は生じない。しかしながら、図12に示す模式図のように、基板Pの周辺領域(エッジ領域)Eに投影光学系の投影領域100をあててこの基板Pのエッジ領域Eを露光しようとすると、液体は基板Pの外側へ流出して液浸領域が良好に形成されず、投影されるパターン像を劣化させるという不都合が生じる。また、流出した液体により、基板Pを支持する基板ステージ周辺の機械部品等に錆びが生じたり、あるいはステージ駆動系等の漏電を引き起こすといった不都合も生じる。更に、流出した液体が基板の裏面に回り込んで、基板と基板ステージ(基板ホルダ)との間に浸入すると、基板ステージは基板を良好に保持できないという不都合も生じる。また、基板Pと基板ステージとの間の段差や隙間に液体が浸入した場合にも、錆びや漏電を引き起こす可能性がある。
本発明のステージ装置は、基板を保持して移動可能なステージ装置であって、前記基板の外周よりも内側で前記基板の前記裏面を保持する保持部を有した基板ホルダと、前記基板ホルダとは別に前記基板ホルダを囲んで設けられた撥液部材とを有し、前記撥液部材は、前記保持部に保持された前記基板の表面と略面一の平坦部と、前記基板の外周部において前記裏面と対向する撥液面と、前記平坦部と前記撥液面との間に形成された段部と、前記段部と前記基板の側面と前記撥液面とで形成される空間と連通する流路と、を備えたことを特徴とするものである。
また、本発明では、撥液部材を用いる場合に、投影光学系を介して照射された露光光が基板により遮光され撥液部材の基板との対向部分に到達しない。そのため、撥液部材の撥液性が露光光の照射により損なわれることを防ぐことができ、基板の裏面と撥液部材との間への液体の浸入防止を維持することが可能となる。
(第1実施形態)
図1において、露光装置EXは、マスクMを支持するマスクステージMSTと、基板Pを支持する基板ステージPSTと、マスクステージMSTに支持されているマスクMを露光光ELで照明する照明光学系ILと、露光光ELで照明されたマスクMのパターン像をステージ装置としての基板ステージPSTに支持されている基板Pに投影露光する投影光学系PLと、露光装置EX全体の動作を統括制御する制御装置CONTとを備えている。
具体的には、露光装置EXは、投影光学系PLの先端部の光学素子2と基板Pの表面(露光面)との間に液体1を満たし、この投影光学系PLと基板Pとの間の液体1及び投影光学系PLを介してマスクMのパターン像を基板P上に投影し、基板Pを露光する。
図4において、基板テーブル52(プレート部30)は、凹部32を形成する側壁部73を有している。図5に示すように、−Y側に位置する側壁部73は、基板ホルダPHの凹部71に対応して、V字形状で内周側へ突設された凸部74を有している。そして、側壁部73は、この凸部74を含めて基板ホルダPHとギャップCを隔てるように、すなわち基板ホルダPHに保持された基板P(の外周)と平面的に幅Bの長さで重なる形状で形成されている。
本実施形態において、感光材90はArFエキシマレーザ用の感光材(例えば、東京応化工業株式会社製TARF-P6100)であって撥液性(撥水性)を有しており、その接触角は70〜80°程度である。
また、本実施形態において、基板Pの側面PBは撥液処理(撥水処理)されている。具体的には、基板Pの側面PBにも、撥液性を有する上記感光材90が塗布されている。更に、基板Pの裏面PCにも上記感光材90が塗布されて撥液処理されている。
撥液性にするための撥液性材料としては液体1に対して非溶解性の材料が用いられる。なお、撥液性を有する材料(フッ素系樹脂など)で基板テーブル52を形成してもよい。
図4に示すように、基板Pのエッジ領域Eを液浸露光する際、液浸領域AR2の液体1が、基板Pの表面PAの一部及びプレート部30の平坦面31の一部に配置される。このとき、露光対象となるエッジ領域Eが基板Pのノッチ部PVではない位置にある場合、基板Pの側面PB及びこの側面PBに対向する段部36は撥液処理されており、またこれらの間のギャップも大きくないため、図4に示すように、液浸領域AR2の液体1はギャップAに浸入し難く、その表面張力によりギャップAに流れ込むことがほとんどない。
また、このときプレート部30の平坦面31も撥液処理されているので、液浸領域AR2を形成する液体1のプレート部30外側への過剰な濡れ拡がりが防止され、液浸領域AR2を良好に形成可能であるとともに、液体1の流出や飛散等の不都合を防止することができる。
しかも、本実施の形態では、第2空間39に浸入した液体1を回収装置60で回収するため、基板Pの交換時等に第2空間39に存在する液体が凹部32や基板ホルダPHに飛散することを防止できる。
この場合、ノッチ部の位置、有無に拘わらずに基板Pを基板ホルダPHに保持させて、裏面側への液体の回り込みを防ぐことが可能になり、汎用性を高めることができる。
この場合、基板Pの変形や、プレート部30を介して基板Pに伝わる熱や振動等の悪影響が生じる虞があるものの、基板Pの裏面側への液体の回り込みを防止することができる。
図8は、本発明のステージ装置の第2の実施の形態を示す図である。
第1実施形態では基板Pの裏面と対向する撥液面72により液体の浸入を阻止する構成としたが、第2実施形態では基板Pに当接する弾性部材により液体の浸入を阻止する構成を採っている。
以下、図8を参照して説明する。
なお、図8において、図4等で示した第1実施形態の構成要素と同一の要素については同一符号を付し、その説明を省略する。
また、本実施形態における回収装置60は、シール部材76と基板Pとの当接部の外側の空間39(に浸入した液体)を吸引する。
他の構成は、上記第1実施形態と同様である。
この場合、ノッチ部の位置、有無に拘わらずに基板Pを基板ホルダPHに保持させて、裏面側への液体の回り込みを防ぐことが可能になり、汎用性を高めることができる。
基板Pの側面PB及び裏面PCの撥液処理としては、撥液性を有する感光材90を塗布しているが、側面PBや裏面PCには感光材90以外の撥液性(撥水性)を有する所定の材料を塗布するようにしてもよい。例えば、基板Pの露光面である表面PAに塗布された感光材90の上層にトップコート層と呼ばれる保護層(液体から感光材90を保護する膜)を塗布する場合があるが、このトップコート層の形成材料(例えばフッ素系樹脂材料)は、例えば接触角110°程度で撥液性(撥水性)を有する。従って、基板Pの側面PBや裏面PCにこのトップコート層形成材料を塗布するようにしてもよい。もちろん、感光材90やトップコート層形成用材料以外の撥液性を有する材料を塗布するようにしてもよい。
上記トップコート層は、液浸領域AR2の液体1が感光材90に浸透するのを防止するために設けられる場合が多いが、例えばトップコート層上に液体1の付着跡(所謂ウォーターマーク)が形成されても、液浸露光後にこのトップコート層を除去することにより、ウォーターマークをトップコート層とともに除去した後に現像処理等の所定のプロセス処理を行うことができる。ここで、トップコート層が例えばフッ素系樹脂材料から形成されている場合、フッ素系溶剤を使って除去することができる。これにより、ウォーターマークを除去するための装置(例えばウォーターマーク除去用基板洗浄装置)等が不要となり、トップコート層を溶剤で除去するといった簡易な構成で、ウォーターマークを除去した後に所定のプロセス処理を良好に行うことができる。
なお、液体1としてPFPE(過フッ化ポリエーテル)を用いてもよい。
また、本実施形態では、投影光学系PLと基板P表面との間は液体1で満たされている構成であるが、例えば基板Pの表面に平行平面板からなるカバーガラスを取り付けた状態で液体1を満たす構成であってもよい。
また、液体1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1の極性に応じて行われる。
マスクステージMSTの移動により発生する反力は、投影光学系PLに伝わらないように、特開平8−330224号公報(USP No. 5,874,820)に記載されているように、フレーム部材を用いて機械的に床(大地)に逃がしてもよい。また、特開平8−63231号公報(USP No. 6,255,796)に記載されているように運動量保存則を用いて反力を処理してもよい。
Claims (10)
- 基板を保持して移動可能なステージ装置であって、
前記基板の外周よりも内側で前記基板の前記裏面を保持する保持部を有した基板ホルダと、
前記基板ホルダとは別に前記基板ホルダを囲んで設けられた撥液部材とを有し、
前記撥液部材は、前記保持部に保持された前記基板の表面と略面一の平坦部と、前記基板の外周部において前記裏面と対向する撥液面と、前記平坦部と前記撥液面との間に形成された段部と、前記段部と前記基板の側面と前記撥液面とで形成される空間と連通する流路と、を備えたステージ装置。 - 請求項1記載のステージ装置において、
前記撥液部材の前記撥液面が、前記基板の裏面とは非接触であるステージ装置。 - 請求項1または2記載のステージ装置において、
前記基板の外周には当該基板の位置合わせ用の切欠部が形成されており、
前記撥液部材が、前記基板の外周に応じた形状を有しているステージ装置。 - 請求項3記載のステージ装置において、
前記ホルダが、前記切欠部に応じた凹部を有し、
前記撥液部材が、前記凹部に対応した凸部を有しているステージ装置。 - 請求項1から4のいずれか一項に記載のステージ装置において、
前記平坦部は、少なくとも一部が撥液性を有しているステージ装置。 - 請求項1から5のいずれか一項に記載のステージ装置において、
前記流路に連通する吸引装置を有するステージ装置。 - 投影光学系により基板にパターンを露光する露光装置において、
請求項1から6のいずれか一項に記載のステージ装置を備える露光装置。 - 請求項7記載の露光装置において、
前記投影光学系と前記基板との間に液体を供給する供給装置を備える露光装置。 - ホルダに保持された基板にパターンを露光する露光方法において、
前記ホルダは前記基板の外周よりも内側で前記基板の裏面を保持し、
前記ホルダが前記基板を保持するよりも外側で、前記基板の裏面に撥液面を対向させ、
前記基板に液体を供給して前記パターンを露光するとともに、前記基板と前記撥液面とが対向する位置よりも外側で前記液体の一部を回収する露光方法。 - 請求項9に記載の露光方法において、前記撥液面は前記ホルダとは別の撥液部材に形成され、前記撥液部材を介して前記液体の一部を回収する露光方法。
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