[发明专利]曝光装置和器件加工方法

说明书

本申请是国际申请日为2004年8月27日、申请号为200480024379.4、发明名称为“曝光装置和器件加工方法”的PCT国际申请进入中国国家阶段的中国发明专利申请的分案申请。

要求日本专利申请No.2003-307025(2003年8月29日递交)的优先权，这里通过引用将其内容包含进来。

技术领域

本发明涉及通过投射光学系统和液体对衬底上的图案进行曝光的曝光装置，以及器件加工方法。

背景技术

半导体器件和液晶显示设备是通过所谓的光刻(photolithography)技术来加工的，其中形成在掩膜上的图案被转印到光敏衬底上。此光刻过程所使用的曝光装置包括支撑掩膜的掩膜台和支撑衬底的衬底台，并且在逐步移动掩膜台和衬底台的同时经由投射光学系统将掩膜的图案转印到衬底上。近年来出现了对分辨率更高的投射光学系统的需求，以便处理更高程度的器件图案集成。所使用的曝光波长越短，投射光学系统的数值孔径越大，投射光学系统的分辨率就越高。因此，曝光装置中使用的曝光波长逐年被缩短，投射光学系统的数值孔径也被增大。此外，当前的主流曝光波长是248nmKrF受激准分子激光，但是波长更短的193nm ArF受激准分子激光也正在商业化。此外，在执行曝光时，除了分辨率外，聚焦深度(DOF)也是很重要的。以下方程分别表达了分辨率R和聚焦深度δ。

R＝k₁·λ/NA，    (1)

δ＝k₂·λ/NA²，  (2)

其中，λ是曝光波长，NA是投射光学系统的数值孔径，k₁和k₂是处理系数。方程(1)和(2)教导，如果曝光λ缩短并且数值孔径NA增大以增强分辨率R，则聚焦深度δ变窄。

如果聚焦深度δ变得过窄，则可能难以将衬底表面与投射光学系统的像平面对准，并且在曝光操作期间可能会有聚焦裕量不足的危险。因此，例如以下的PCT国际公布WO99/49504中所公开的，已经提出了一种液体浸润方法，作为用于大大缩短曝光波长和增大聚焦深度的方法。此液体浸润方法在投射光学系统的下表面和衬底的表面之间填充液体，例如水或有机溶剂，从而利用液体中的曝光用光的波长是空气中的1/n这一事实(其中n是液体的折射率，通常约为1.2至1.6)，因此将分辨率提高了约n倍，并且将聚焦深度增大了约n倍。在此在本国际专利申请指定的指定国(或选定州)的国家法律和法规所允许的程度内，通过引用将上述国际公布的内容全部包含进来。

顺便说一下，上述相关技术具有下述问题。

上述PCT国际公布No.WO99/49504中公开的曝光装置具有这样的构造：液体被提供和回收以使得浸润区域被形成在衬底的一个部分上；但是，如果在浸润曝光完成之后浸润区域中的液体未被充分回收的状态下，例如衬底台被移动到加载/卸载位置(衬底更换位置)以便将衬底卸载到衬底台上并且加载新衬底，则残余(附着)在投射光学系统前部的液体或者供液喷头、回收喷头等中的液体可能滴落到周边器件上，例如台的导轨面、台干涉计的反射镜等。

此外，如果液体残余在投射光学系统的前部处的光学元件上，则有可能在残余的液体已蒸发之后附着的残余物(所谓的水印)会留在投射光学系统的前部处的光学元件上，并且将会在执行下一曝光过程时不利地影响形成在衬底上的图案。此外，可以想象到，即使在不执行曝光过程时，当使用布置在衬底台上的衬底周围的参考平面构件、基准标构件等时，将会形成浸润区域，并且有可能这些浸润区域中的液体不会被充分回收，并且附着的残余物将会留在这些构件上，或者残余在这些构件上的液体将会扩散开来。

此外，还可以想象到，曝光期间来自衬底上的浸润区域的液体将会扩散开来，并且附着到周边的装置、构件等上。如果曝光期间从衬底扩散开来的液体附着到例如每个台干涉计的反射镜上，则可能会有使得干涉计所测量的台位置的精度下降的危险。

发明内容

本发明是在考虑到这种情况的同时做出的，并且本发明的一个目的是提供这样一种曝光装置，其能够在经由投射光学系统和液体将图案投射和曝光到衬底上时充分去除和/或回收不必要的液体并且在衬底上形成所需器件图案，以及提供一种使用此曝光装置的器件加工方法。

为解决上述问题，本发明采用了与描述实施例的图1至22相对应的下述构造。另外，为了帮助理解，将用描述一个实施例的附图中的相应符号来说明本发明，但是本发明不限于此实施例。