曝光方法以及器件制造方法
【专利说明】曝光方法以及器件制造方法
[0001]本分案申请是基于申请号为200480005148.9，申请日为2004年2月26日，发明名称为“曝光装置、曝光方法以及器件制造方法”的中国专利申请的分案申请。更具体地说，本分案申请是基于申请号为201210012709.4，申请日为2004年2月26日(分案提交日为2012年I月16日)，发明名称为“曝光装置、曝光方法以及器件制造方法”的分案申请的再次分案申请。
技术领域
[0002]本发明涉及在投影光学系统和基板之间形成有液浸区域的状态下在基板上曝光图案的曝光装置和器件制造方法。
【背景技术】
[0003]半导体器件和液晶显示器件用把形成在掩模上的图案转印到感光性的基板上的所谓的光刻法的方法制造。在该光刻法工序中使用的曝光装置具有支撑掩模的掩模载台和支撑基板的基板载台，是一边逐次移动掩模载台以及基板载台一边经由投影光学系统把掩模的图案转印到基板上的装置。近年，为了与器件图案的进一步的高集成化对应，希望投影光学系统的进一步的高解像度化。所使用的曝光波长越短，或者投影光学系统的数值孔径越大，投影光学系统的解像度越高。因此，在曝光装置中使用的曝光波长一年年在短波长化，投影光学系统的数值孔径也在增大。然而，现在主流曝光波长是KrF准分子激光的248nm，而更短波长的ArF准分子激光的193nm也已实用化。此外，在进行曝光时，焦深(DOF)也和解像度一样重要。解像度R以及焦深S分别用以下的式子表示。
[0004]R = Ii1.λ /NA(I)
[0005]δ = ±k2.λ /NA2(2)
[0006]在此，λ是曝光波长，NA是投影光学系统的数值孔径，kP k2是工艺系数。从(I)式、(2)式可知，为了提高解像度R，如果缩短曝光波长λ，增大数值孔径NA，则焦深δ变窄。
[0007]如果焦深δ过窄，则难以相对投影光学系统的像面来匹配基板表面，曝光动作时的裕度有可能不足，因而，作为实际缩短曝光波长，并且扩大焦深的方法，例如，提出了在国际公开第99/49504号公报中公开的液浸法。该液浸法的方法是，用水和有机溶剂等的液体充满投影光学系统的下面和基板表面之间形成液浸区域，在利用在液体中的曝光光束的波长是空气中的1/η(η是液体的折射率，一般是1.2?1.6左右)这一点提高解像度的同时，把焦深扩大约η倍。
[0008]可是，在上述以往技术中存在以下所述的问题。上述以往技术因为在一边向规定方向移动基板一边扫描曝光时可以在投影光学系统和基板之间形成液浸区域所以有效，而其结构是相对基板的移动方向，在投影掩模的图案的像的投影区域跟前提供液体，液体从投影区域的跟前侧沿着基板的移动方向在单方向上流动。然而也可以是这样的结构，在从上述规定方向向相反方向切换基板的移动方向时，也可以切换提供液体的位置(喷嘴)。可是已明确知道的是，因为在该切换时对投影区域迅速停止来自一方向的液体提供，开始来自另一方向的液体的提供，所以在投影光学系统和基板之间发生液体的振动(所谓的水锤现象)，或者在液体供给装置自身(供给管和供给喷嘴等)间发生振动，产生引起图案像的劣化的问题，此外，因为其结构是相对投影区域从单一方向流过液体，所以还存在在投影光学系统和基板之间不能充分形成液浸区域这样的问题。
[0009]此外，在上述以往技术中，因为其结构是回收液体的回收部只在上述基板的移动方向上流动液体的下游侧回收液体，所以还产生不能充分回收液体的问题。如果不能充分回收液体则在基板上残存液体，由该残存的液体的原因引起发生曝光模糊的可能。此外，如果不能彻底回收液体，则残存的液体飞溅到周边的机械部件上，还产生使其生锈等的异常。进而，如果液体残存或者飞溅，则随着放置基板的环境(湿度等)的变化，由于引起在载台位置测量中使用的光干涉计的检测光的光路上的折射率的变化等原因，还有产生不能得到所希望的图案转印精度的危险。
[0010]此外，在用液体回收喷嘴回收基板上的液体时，有可能在液体回收装置自身(回收管和回收喷嘴等)间发生振动。该振动如果传递到投影光学系统和基板载台，或者用于测量基板载台的位置的干涉计的光学部件等上，则有可能不能在基板上高精度地形成电路图案。
【发明内容】
[0011]本发明就是鉴于上述情况而提出的，其目的在于提供一种在投影光学系统和基板之间形成有液浸区域的状态下进行曝光处理时，在稳定地形成液浸区域的同时可以良好地回收该液体，防止液体向周边的流出或飞溅等可以高精度曝光处理的曝光装置、曝光方法以及器件制造方法。此外，本发明的目的在于提供一种在投影光学系统和基板之间形成有液浸区域的状态下曝光处理时，不受在液体的供给或者回收时产生的振动的影响，可以高精度曝光处理的曝光装置以及器件制造方法。
[0012]为了解决上述问题，本发明采用与实施方式所示的图1?图21对应的以下的结构。但是，附加在各要素上的带括号的符号只不过是该要素的示例，没有限定各要素的意图。
[0013]如果采用本发明的第I形态，则提供一种曝光装置(EX)，它通过隔着液体⑴把规定的图案的像投影到基板(P)上曝光基板，包括:
[0014]在基板上投影上述图案的像的投影光学系统(PL);
[0015]为了在包含投影光学系统(PL)的投影区域(ARl)的基板(P)上的一部分上形成液浸区域(AR2)，从在不同的多个方向上与投影区域(ARl)隔开的多个位置上，向基板(P)上同时进行液体(I)的供给的液体供给机构(10、11、12、13、13A、14、14A)。
[0016]如果采用本发明，则用于形成液浸区域的液体供给机构因为从在不同的多个方向上与投影区域隔开的位置上(即，投影区域的不同的多侧上，例如如果是矩形的投影区域则从X侧，一 X侧，+Y侧、一 Y侧的至少二侧区域)同时进行液体的供给，可以在投影光学系统和基板之间形成所希望的液浸区域。此外，因为在多个方向上隔开的多个位置上同时进行液体的供给，所以在一边移动基板一边曝光处理时，即使改变基板的移动方向也可以始终良好地形成液浸区域。如果在投影区域的两侧同时提供液体，因为不需要切换液体的供给位置，所以可以防止液体的振动(水锤)的发生，可以把图案像高精度地投影到基板上。
[0017]如果采用本发明的第2方式，则提供通过隔着液体⑴把规定图案的像投影到基板(P)上曝光基板的曝光装置(EX)，包括:
[0018]在基板上投影上述图案的像的投影光学系统(PL);
[0019]为了在包含投影光学系统(PL)的投影区域(ARl)的基板(P)上的一部分上形成液浸区域(AR2)，向基板(P)上提供液体(I)的液体供给机构(10、11、12、13、13A、14、14A)；
[0020]从在不同的多个方向上与投影区域(ARl)隔开的多个位置上同时进行基板⑵上的液体(I)的回收的液体回收机构(20、21、22、22A)。
[0021]如果采用本发明，则用于回收液体的液体回收机构因为从在不同的多个方向上与投影区域隔开的多个位置上(即，投影区域的不同的多侧，例如，如果是矩形的投影区域则是从X侧、一 X侧、+Y侧、一 Y侧的至少二侧)同时进行液体的回收，所以可以可靠地进行液体的回收。因而，可以防止在基板上残留液体的状态的发生，可以防止曝光模糊的发生和放置基板的环境变化，可以把图案像高精度地投影到基板上。
[0022]如果采用本发明的第3方式，则提供通过隔着液体(I)把规定图案的像投影到基板(P)上曝光基板的曝光装置(EX)，
[0023]包括:在基板上投影上述图案的像的投影光学系统(PL);
[0024]为了在包含投影光学系统(PL)的投影区域(ARl)的基板(P)上的一部分上形成液浸区域(AR2)，向基板(P)上提供液体(I)的液体供给机构(10、11、12、13、13A、14、14A)；
[0025]在多个位置上同时进行基板(P)上的液体(I)的回收的液体回收机构(20、21、22、22A、22D、24)，
[0026]液体回收机构(20、21、22、22A、22D、24)根据液体回收位置用不同的回收力回收液体。
[0027]如果采用本发明，则在基板上的多个位置同时进行液体的回收的液体回收机构因为与液体回收位置相应以不同的回收力回收液体，所以可以平滑地进行液体回收动作。因而，可以以适宜的量的液体充满投影光学系统和基板间，可以在基板上的所希望的区域内形成液浸区域。例如，通过对于基板的移动(扫描)方向把前方侧(下游侧)的液体的回收力设定为比后方侧(上游侧)大，可以平滑地进行液体回收动作。或者，通过使沿着基板的移动(扫描)方向的位置配置的液体回收机构的液体回收力，比沿着和移动方向交叉的方向的位置配置的液体回收机构的液体回收力大，也可以平滑地进行液体回收动作。
[0028]如果采用本发明的第4方式，则提供通过隔着液体(I)把规定图案的像投影到基板(P)上曝光基板的曝光装置(EX)，包括:
[0029]在基板上投影上述图案的像的投影光学系统(PL);
[0030]为了在包含投影光学系统(PL)的投影区域(ARl)的基板⑵上的一部分上形成液浸区域(AR2)，向基板(P)上提供液体(I)的液体供给机构(10、11、12、13、13A、14、14A)；
[0031]在从投影区域(ARl)隔开的回收位置上进行基板(P)上的液体(I)的回收的液体回收机构(20、21、22、22A)，
[0032]相对投影区域(ARl)被配置在液体回收机构(20，21，22，22A)的液体回收位置的外侧上，形成有捕捉液体(I)的液体收集面(31)的收集部件(30)。
[0033]如果采用本发明，则在液体回收机构的液体回收位置的外侧上，通过设置形成有捕捉液体的规定长度的液体收集面的收集部件，即使假设液体回收机构不能彻底回收液体，通过用该收集部件捕捉液体，也可以防止液体向周围的流出或飞溅等的异常的发生。因而，可以防止配置有基板的环境的变化的发生，可以以所希望的图案精度把图案像投影到基板上。
[0034]如果采用本发明的第5方式，则提供通过把规定的图案的像隔着液体⑴投影到基板(P)上曝光基板的曝光装置(EX):
[0035]包括:把上述图案的像投影到基板上的投影光学系统(PL);
[0036]为了在包含投影光学系统(PL)的投影区域(ARl)的基板⑵上的一部分上形成液浸区域(AR2)，向基板(P)上提供液体(I)的液体供给机构(10，11，12，13，13A，14，14A)；
[0037]在从投影区域(ARl)隔开的回收位置上进行基板(P)上的液体(I)的回收的液体回收机构(20，21，22，22A)，
[0038]通过液体供给机构(10、11、12、13、13A、14、14A)进行的液体(I)的供给在液体回收机构(20、21、22、22A)的液体回收位置和投影区域(ARl)之间进行。
[0039]如果采用本发明，则因为液体提供机构进行的液体的提供在液体回收机构的液体回收位置和投影区域之间进行，所以在把液体平滑地提供给投影区域的同时，可以把已提供的液体从基板上平滑地回收。
[0040]如果采用第6方式，则提供通过隔着液体(I)把规定图案的像投影到基板(P)上曝光基板的曝光方法，包括:
[0041]为了在包含投影光学系统(PL)的投影区域(ARl)的基板⑵上的一部分上形成液浸区域(AR2)，提供和投影光学系统(PL)的前端的液体接触面(2a)的亲和性比和基板(P)表面的亲和性还高的液体(I);
[0042]经由提供给上述液浸区域(AR2)的液体⑴把规定图案的像投影到基板⑵上。
[0043]如果采用本发明，则可以使液体与投影光学系统的前端的液体接触面密实接触，在可以把投影光学系统和基板之间的光路设置成稳定的液浸状态的同时，可以平滑地回收基板上的液体。
[0044]本发明的器件制造方法其特征在于:使用上述形态的曝光装置(EX)或者曝光方法。如果采用本发明则具有以良好的图案精度形成的图案，可以提供能够发挥所希望的性能的器件。
[0045]如果采用本发明的第7方式，则提供隔着液体⑴把规定图案的像投影到基板(P)上曝光基板的曝光装置(EX):
[0046]在基板上投影上述图案的像的投影光学系统(PL);
[0047]具有向基板(P)上提供液体(I)的供给流路(94A，95A，94B，95B)的液体供给机构(10，11，12，41，42)；
[0048]具有回收所提供的液体的回收流路(96A，97A，98A，99A，96B，97B，98B，99B，96T，97T，98T，99T)的液体回收机构(20，61，62，63，64，71，72，73，74)，
[0049]上述供给流路以及回收流路的至少一方被形成在叠层了多块板状部件(91，92，93)的叠层部件上。
[0050]在液浸曝光期间，需要把均匀的液体流提供给液浸区域并且需要从那里回收，而本发明的曝光装置具备的叠层部件通过把分别形成有流路的多块板状部件如这些流路连通分别形成供给流路以及回收流路的至少一方那样叠层形成。因而，即使是复杂的流路构造，也可以极其紧凑、容易、并且低成本地形成。
[0051]如果采用本发明的第8方式，则提供通过隔着液体⑴把规定的图案像投影到基板(P)上曝光基板的曝光装置(EX):
[0052]包括:把上述图案的像投影到基板上的投影光学系统(PL);
[0053]为了在包含投影光学系统(PL)的投影区域(ARl)的基板⑵上的一部分上形成液浸区域(AR2)，向基板⑵上提供液体⑴的液体供给机构(10)，
[0054]液体供给机构(10)和投影光学系统(PL)在振动性上彼此隔离。
[0055]如果采用根据第8方式的曝光装置，则把投影光学系统和液体供给机构在振动性上彼此隔离。即，即使在液体供给机构中发生振动，该振动也不会传递到投影光学系统。因而，可以防止由于投影光学系统振动导致图案像劣化的异常的发生，可以把图案像高精度地投影到基板上。
[0056]曝光装置进一步包括:支撑光学系统(PL)的第I支撑部件(100);和第I支撑部件(100)在振动性上彼此隔离，支撑液体供给机构(10)的第2支撑部件(102)。如果采用该结构，则因为支撑投影光学系统的第I支撑部件，和支撑液体供给机构的第2支撑部件分离振动，所以在液体供给机构中发生的振动不会传递到投影光学系统。此外，例如通过设置成把用于测量基板载台的位置信息的干涉计安装在第I支撑部件上，把参照镜(固定镜)安装在投影光学系统的镜筒上等的结构，因为不向这些干涉计和参照镜传递振动，所以可以高精度地进行基板载台的位置信息的测量和基于该测量结果的位置控制。
[0057]如果采用本发明的第9方案，则提供隔着液体⑴把规定图案的像投影到基板(P)上曝光基板的曝光装置(EX):
[0058]把上述图案的像投影到基板上的投影光学系统(PL);
[0059]回收提供给包含投影光学系统(PL)的投影区域(ARl)的基板⑵上的一部分的液体(I)的液体回收机构(20)，
[0060]液体回收机构20和投影光学系统(PL)在振动性上彼此隔离。
[0061]如果采用本发明的第9方式的曝光装置，则因为投影光学系统和液体回收机构在振动性上彼此隔离，所以即使在液体回收机构中发生振动，该振动也不会传递到投影光学系统。因而，可以防止因投影光学系统振幅导致图案像劣化的异常的发生，可以高精度地把图案的像投影到基板上。
[0062]第9方式的曝光装置(EX)可以进一步包括:支撑投影光学系统(PL)的第I支撑部件(100);和第I支撑部件(100)在振动性上彼此隔离，支撑液体回收机构(20)的第2支撑部件(102)。如果采用该结构，因为支撑投影光学系统的第I支撑部件，和支撑液体回收机构的第2支撑部件被在振动性上彼此隔离，所以在液体回收机构上发生的振动不会传递到投影光学系统。此外，例如通过设置成把用于测量基板载台的位置信息的干涉计安装在第I支撑部件上，把参照镜筒(固定镜)安装在投影光学系统的镜筒上等的结构，因为不会向这些干涉计和参照镜传递振动，所以可以高精度地进行基板载台的位置信息的测量和基于该测量结果的位置控制。
[0063]如果采用本发明的第10方式，则提供把规定图案的像隔着液体(I)投影到基板(P)上，顺序曝光该基板上的多个拍摄区域的曝光装置(EX):
[0064]包括:把上述图案的像投影到上述基板上的投影光学系统(PL);
[0065]为了在包含该投影光学系统的投影区域的基板上的一部分上形成液浸区域，从配置成和上述基板相对的供给口(13A，14A)提供液体的液体供给机构(10，11，12，13，14)，
[0066]该液体供给机构在进行上述基板上的多个拍摄区域的曝光处理期间从上述供给口连续提供液体。
[0067]如果采用本发明的第10方式的曝光装置，则在进行基板上的多个拍摄区域的曝光处理期间，因为不按照基板的移动方向，而是从被配置在规定位置上的供给口连续提供液体，所以可以防止液体供给机构自身的振动和液体的振动(水锤现象)，可以高精度地把图案像投影到基板上。
[0068]如果采用本发明的第11方式，则提供把规定图案的像隔着液体(I)投影到基板(P)上，顺序曝光该基板上的多个拍摄区域的曝光装置(EX):
[0069]把上述图案的像投影到上述基板上的投影光学系统(PL);
[0070]为了在包含该投影光学系统的投影区域的基板上的一部分上形成液浸区域，从配置在规定位置上的供给口(13A，14A)提供液体的液体供给机构(10，11，12，13，14)，
[0071]具有被配置成和上述基板相对的回收口(22A)，回收从上述液体供给机构提供的液体的液体回收机构(20，21，22)，
[0072]该液体供给机构在进行上述基板上的多个拍摄区域的曝光处理期间从上述供给口连续回收液体。
[0073]如果采用本发明的第11方式的曝光装置，则在进行基板上的多个拍摄区域的曝光处理期间，不按照基板的移动方向，而是从回收口连续回收液体。由此，在可以更可靠地回收液体的同时，可以抑制随着回收开始和停止的液体回收机构自身的振动，可以高精度地把图案像投影到基板上。
[0074]本发明的器件制造方法的特征在于使用上述形态的曝光装置(EX)。如果采用本发明，则可以提供具有以良好的图案精度形成的图案，可以发挥所希望性能的器件。
[0075]如果采用本发明，则即使在投影光学系统和基板之间形成了液浸区域的状态下曝光处理时也可以高精度地曝光处理。
【附图说明】
[0076]图1是展示本发明的曝光装置的一种实施方式的概略构成图。
[0077]图2是展示作为本发明的特征部分的液体供给机构以及液体回收机构的概略构成的平面图。
[0078]图3是展示作为本发明的特