JP4984747B2

JP4984747B2 - 光学素子、それを用いた露光装置及びマイクロデバイスの製造方法

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Inventors: 崇生國分; 隆一星加
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Description

本発明は、撥液機能膜を備える光学素子、露光光の光軸方向に沿って形成される複数の光路空間のうち特定の光路空間に液浸領域が形成される投影光学系を備える露光装置及びマイクロデバイスの製造方法に関する。

従来、この種の露光装置として、例えば国際公開第９９／４９５０４号に記載の露光装置が提案されている。この文献の露光装置は、露光光源から出射された露光光をフォトマスク、レチクル等のマスクに照射させる照明光学系と、マスクに形成された露光パターンを感光性材料（レジスト）の塗布されたウエハ、ガラスプレート等の基板に投影させる投影光学系とを備えている。照明光学系及び投影光学系は鏡筒をそれぞれ有しており、各鏡筒内にはそれぞれ少なくとも１つの光学素子（レンズなど）が収容されている。

また、国際公開第９９／４９５０４号の露光装置においては、デバイスの高密度化及び基板上に形成されるパターンの微細化に対応すべく、投影光学系と基板との間の空間である光路空間に気体よりも屈折率の高い液体（純水）を供給して、液浸領域を形成している。そのため、投影光学系を通過した露光光は、液浸領域内を通過した後に基板を照射する。

ところで、国際公開第９９／４９５０４号の露光装置では、投影光学系において最も基板側に配置された光学素子の表面のうち、基板と対向する表面が液体と接触しているため、例えば液体の供給制御機構などにおいて想定外に多量の液体が供給された場合等に、液浸領域内の液体の一部が、光学素子の側面を伝い、光学素子とその光学素子を鏡筒に保持するホルダ（保持部材）との間の隙間を通過して鏡筒内に浸入する可能性があった。また、液浸露光という過酷な条件で使用される光学素子は長期間に渡って適切な特性を維持することが望まれる。

本発明の第１の目的は、光学素子が使用される環境への液体の浸入を有効に防止することができる新規な光学素子及びそれを備えた露光装置、並びにそのような露光装置を用いる露光方法を提供することにある。本発明の第２の目的は、光学素子の光学特性に影響を及ぼすことなく、液浸領域内の液体が鏡筒内に浸入するのを防止できる投影光学系を備える露光装置及び該露光装置を用いたマイクロデバイスの製造方法を提供することである。

本発明の第１の態様に従えば、露光ビームを基板に照射する露光装置であって、前記露光ビームが照射され、露光ビームの射出面側の光路空間が液体で満たされる光学素子と、前記光学素子の有効領域外の表面の少なくとも一部に設けられた撥液機能膜とを備え、前記撥液機能膜は、前記光学素子の表面に形成された遮光膜と該遮光膜の表面に形成された撥液膜を備え、前記撥液機能膜は、前記遮光膜と前記撥液膜との間、あるいは前記光学素子の基材と前記遮光膜との間に、第三の機能性膜をさらに備える露光装置が提供される。

この露光装置によれば、撥液機能膜により、液浸領域の液体が特定光学素子の側面を介して特定光学素子の光入射面側の空間に流通することを長期間に亘って防止することができる。

本発明の第２の態様に従えば、マスクに形成されたパターンで基板を露光する露光装置であって、複数の光学素子を有し、最も感光性基板側の光学素子の光出射面側の光路空間に液浸領域を形成し、前記パターンを前記感光性基板に投影する投影光学系と、前記複数の光学素子の１以上の光学素子の有効領域外の表面の一部に設けられた遮光膜及び撥液膜とを有する露光装置が提供される。

第２の態様の露光装置によれば、光学素子に形成された撥液膜により、液浸領域の液体が光学素子の側面を介して光学素子の光入射面側の空間に流通することを防止することができる。また、遮光膜により撥液膜の機能を長期間に亘って維持することができる。

本発明の第３の態様に従えば、第１または第２の態様の露光装置を用いて所定のパターンを感光性基板上に露光する露光工程と、前記露光工程により露光された前記感光性基板を現像する現像工程とを含むマイクロデバイスの製造方法が提供される。このマイクロデバイスの製造方法によれば、長期間に亘って良好なマイクロデバイスの製造を行うことができる。

本発明の第４の態様に従えば、液体を介して基板を露光する液浸露光装置に使用される光学素子であって、前記光学素子の基材と、前記基材のフランジ部の有効領域の外の表面の少なくとも一部に設けられた撥液部材と、前記基材と撥液部材の間に設けられ、光を減光して光の照射から撥液部材を保護する減光部材とを備える光学素子が提供される。本発明の光学素子は撥液部材とその撥液性を維持するための減光部材を同時に備えるために、光学素子が使用される環境への意図しない浸水を長期間に渡って防止することができる。

本発明の第５の態様に従えば、液体を介して基板を露光する液浸露光装置に使用される光学系であって、第４の態様に従う光学素子を含む光学系が提供される。この光学系を液浸露光装置内で使用することにより液浸露光装置内での意図しない浸水を長期間に渡って防止することができる。

本発明の第６の態様に従えば、第５の態様に従う光学系を含む液浸露光装置が提供される。従って、液浸露光装置は長期間に渡って良好な液浸露光を継続することができる。

本発明の第７の態様に従えば、第６の態様に従う液浸露光装置を用いる露光方法が提供される。この露光方法によれば、長期間に渡って良好な液浸露光を継続することができる。

本発明の第８の態様に従えば、第７の態様に従う露光方法により基板を露光することと、露光された基板を現像することと、現像した基板を加工することを含むデバイスの製造方法が提供される。このデバイスの製造方法により、高精度なデバイスを長期間に渡って製造することができる。

本発明の第９の態様に従えば、液浸露光装置を製造する方法であって、照明光学系を提供する工程と、光学素子を鏡筒内の所定位置に備える投影光学系を提供する工程と、基板を載置するステージを提供する工程と、前記投影光学系と前記基板との間に液体を供給する液体供給系を提供する工程と、光源からの光が、照明光学系及び投影光学系の順に透過し、基板に到達するように、照明光学系、投影光学系及びステージの配置を調整する調整工程と、を含み、前記投影光学系を提供する工程は、前記光学素子の表面の少なくとも一部に減光部材を設ける工程と、前記減光部材の上に撥液部材を設ける工程とを含む露光装置の製造方法が提供される。この製造方法により本発明の光学素子を備える露光装置を製造することができる。

以下、図面を参照して、本発明の実施の形態に係る露光装置について説明する。図１に示すように、本実施の形態の露光装置１１は、マスクとしてのレチクルＲと基板としてのウエハＷとを一次元方向（ここでは、図１における紙面内左右方向）に同期移動させつつ、レチクルＲに形成された回路パターンを、投影光学系ＰＬを介してウエハＷ上の各ショット領域に転写する。即ち、本実施の形態の露光装置１１は、ステップ・アンド・スキャン方式の走査型露光装置、すなわちいわゆるスキャニング・ステッパである。

露光装置１１は、露光光源（図示略）、照明光学系１２、レチクルステージＲＳＴ、投影光学系ＰＬ、及びウエハステージＷＳＴなどを備えている。そして、レチクルステージＲＳＴはレチクルＲを保持すると共に、ウエハステージＷＳＴはウエハＷを保持する。また、本実施の形態の露光光源には、ＡｒＦエキシマレーザ光（波長１９３ｎｍ）を露光光ＥＬとして発光する光源が用いられている。

照明光学系１２は、図示しないフライアイレンズやロッドレンズなどのオプティカルインテグレータ、リレーレンズ、及びコンデンサレンズなどの各種レンズ系及び開口絞りなどを含んで構成されている。そして、図示しない露光光源から出射された露光光ＥＬは、照明光学系１２を通過することにより、レチクルＲ上のパターンを均一に照明するように調整される。

レチクルステージＲＳＴは、照明光学系１２と投影光学系ＰＬとの間に、レチクルＲの載置面が光路と略直交するように配置されている。すなわち、レチクルステージＲＳＴは、投影光学系ＰＬの物体面側（露光光ＥＬの入射側であって、図１では上側）に配置されている。

投影光学系ＰＬは、複数（図１では７枚のみ図示）のレンズエレメントＬＳ１，ＬＳ２，ＬＳ３，ＬＳ４，ＬＳ５，ＬＳ６，ＬＳ７を備えている。これら各レンズエレメントＬＳ１〜ＬＳ７のうち最もウエハＷ側のレンズエレメント（以下、第１特定レンズエレメントという。）ＬＳ７以外のレンズエレメントＬＳ１〜ＬＳ６は、鏡筒１３内に保持されている。そして、鏡筒１３内における各レンズエレメントＬＳ１〜ＬＳ６間は、パージガス（例えば窒素）が充填されている。また、鏡筒１３の下端部には、第１特定レンズエレメント（第１特定光学素子）ＬＳ７を保持するためのレンズホルダ１４が配設されている。なお、各レンズエレメントＬＳ１〜ＬＳ７は、露光光ＥＬが入射する光入射面と、入射した露光光ＥＬが射出する光射出面とを有している。そして、各レンズエレメントＬＳ１〜ＬＳ７は、光軸（Ｏ）が略一致すると共に、それぞれの光入射面側及び光射出面側に光路空間が形成されるように配置されている。

ウエハステージＷＳＴは、投影光学系ＰＬの像面側において、ウエハＷの載置面が露光光ＥＬの光路と略直交するように配置されている。そして、露光光ＥＬにて照明されたレチクルＲ上のパターンの像が、投影光学系ＰＬを通して所定の縮小倍率に縮小された状態で、ウエハステージＷＳＴ上のウエハＷに投影転写される。

ここで、本実施の形態に係る露光装置１１は、露光光ＥＬを実質的に短波長化して解像度を向上させると共に焦点深度を実質的に広くするために液浸法を適用したいわゆる液浸露光装置である。そのため、露光装置１１は、液浸機構を備える。液浸機構には、液体供給系として、第１特定レンズエレメントＬＳ７の光射出面側の光路空間１５及び光入射面側の光路空間１６に純水ＬＱを個別に供給するための第１液体供給装置１７及び第２液体供給装置１８が設けられている。また、液浸機構には、光路空間１５及び光路空間１６に供給された純水ＬＱを個別に回収するための第１液体回収装置１９及び第２液体回収装置２０が設けられている。

図２に示すように、第１特定レンズエレメントＬＳ７とウエハＷとの間の光路空間１５には、第１液体供給装置１７から純水ＬＱが供給されることにより、液浸領域ＬＴ１が形成される。そして、液浸領域ＬＴ１を形成する純水ＬＱは、第１液体回収装置１９の駆動に基づき光路空間１５から回収される。また、第１特定レンズエレメントＬＳ７と、第１特定レンズエレメントＬＳ７に対して投影光学系ＰＬの物体面側に配置されたレンズエレメント（第２特定光学素子）ＬＳ６との間の光路空間１６には、第２液体供給装置１８から純水ＬＱが供給されることにより、液浸領域ＬＴ２が形成される。すなわち、レンズエレメントＬＳ６は、第１特定レンズエレメントＬＳ７に次いで投影光学系ＰＬの像面に近い第２特定レンズエレメントとして構成されている。そして、この液浸領域ＬＴ２を形成する純水ＬＱは、第２液体回収装置２０の駆動に基づき光路空間１６から回収される。

ここで、第２特定レンズエレメントＬＳ６は、屈折力（レンズ作用）を有する光学素子であって、その下面ＬＳ６ｃは平面状であり、その上面ＬＳ６ｂは投影光学系ＰＬの物体面側に向かって凸状に形成され、正の屈折力を有している。また、第２特定レンズエレメントＬＳ６は、上面視略円形状をなしており、その上面ＬＳ６ｂの外径は下面ＬＳ６ｃの外径よりも大きく形成されている。すなわち、第２特定レンズエレメントＬＳ６は、その中央部分が露光光ＥＬを通過させる露光光通過部（有効領域）ＬＳ６Ａであると共に、その露光光通過部ＬＳ６Ａの外周側にフランジ部ＬＳ６Ｂが形成されている。そして、フランジ部ＬＳ６Ｂを介して第２特定レンズエレメントＬＳ６は鏡筒１３に支持されている。なお、本願において、光学素子の「有効領域（effective area）とは、光学素子にフレア光や迷光等の不要光以外の光が照射または射出されることが予定された領域であり、光学設計時に設定されている領域である。例えば当該光学素子が投影光学系等の結像光学系(an imaging optical system)に組み込まれている場合には、結像光学系の像面上において実用的に収差補正されている領域であるイメージフィールド内の全ての像点から最大開口数の光束を逆光線追跡したときに（＝像点から光線追跡（ray tracing）したとき）、その光学素子の光学面に到達する(逆光線追跡された)光束が当該光学面上で占める領域をその光学面の有効領域とする。ここで、光学素子が複数の光学面を備えている場合には、それぞれの有効領域がその光学素子の有効領域となる（光学素子が複数の有効領域を備えることになる）。

また、第１特定レンズエレメントＬＳ７は、露光光ＥＬを透過可能な無屈折力の平行平板であって、その下面ＬＳ７ｃと上面ＬＳ７ｂとは平行である。また、第１特定レンズエレメントＬＳ７は、上面視略円形状をなしており、その上面ＬＳ７ｂの外径は下面ＬＳ７ｃの外径よりも大きく形成されている。すなわち、第１特定レンズエレメントＬＳ７は、その中央部分が露光光ＥＬを通過させる露光光通過部（有効領域）ＬＳ７Ａであると共に、その露光光通過部ＬＳ７Ａの外周側にフランジ部ＬＳ７Ｂが形成されている。そして、フランジ部ＬＳ７Ｂを介して第１特定レンズエレメントＬＳ７はレンズホルダ１４に支持されている。

本実施の形態の投影光学系ＰＬにおいて、鏡筒１３とレンズホルダ１４との間には、環状をなすノズル部材（以下、ウエハＷ側から２つ目の光路空間１６に純水（pure water）ＬＱを供給するものであるから「第２ノズル部材」という。）２１が露光光ＥＬの光路を囲むように配設されている。この第２ノズル部材２１は、鏡筒１３の下端部にねじ（図示略）によって固定されている。そして、第２ノズル部材２１の下面側にレンズホルダ１４が複数本（図２では２本のみ図示）のねじＳＣによって固定されている。

また、第２ノズル部材２１は、図２に示すように、その内側面２１ｂが第２特定レンズエレメントＬＳ６の下面ＬＳ６ｃと下面ＬＳ６ｄとの間の側面ＬＳ６ａと対向すると共に、その上面２１ｃが第２特定レンズエレメントＬＳ６の下面ＬＳ６ｄと対向するように配置されている。ここで、第２ノズル部材２１の上面２１ｃには、環状をなす凸部２１ｄが形成されており、この凸部２１ｄにより、凸部２１ｄの上面と第２特定レンズエレメントＬＳ６の下面ＬＳ６ｄとの間には、極めて狭い隙間が形成されている。即ち、第２ノズル部材２１は、その内側面２１ｂと第２特定レンズエレメントＬＳ６の側面ＬＳ６ａとの間、及び第２ノズル部材２１の凸部２１ｄの上面と第２特定レンズエレメントＬＳ６の下面ＬＳ６ｄとの間に隙間を形成することにより、第２特定レンズエレメントＬＳ６と接触しないように配置される。

また、第２特定レンズエレメントＬＳ６の側面ＬＳ６ａ及びフランジ部ＬＳ６Ｂの下面ＬＳ６ｄ、即ち、第２特定レンズエレメントＬＳ６の有効領域外の表面、すなわち、第２特定レンズエレメントＬＳ６の光軸（Ｏ）とは交わらない領域には、撥液機能膜である撥水機能膜２８が形成されている。図３に示すように、撥水機能膜２８は、第２特定レンズエレメントＬＳ６の側面ＬＳ６ａ及び下面ＬＳ６ｄの表面に形成された遮光膜２８ａと、この遮光膜２８ａの表面に形成された撥液膜である撥水膜２８ｂとにより構成されている。ここで、撥水機能膜２８を構成する撥水膜２８ｂは、低温で成膜可能なフッ素樹脂材料、ポリ四フッ化エチレン等のフッ素系樹脂材料、アクリル系樹脂材料またはシリコン系樹脂材料により形成され、撥水機能膜２８を構成する遮光膜２８ａは、光学濃度ＯＤ１以上の金属膜または金属酸化膜である。撥水膜２８bとして、例えば、旭硝子株式会社（英語表記 ASAHI GLASS CO., LTD.）製サイトップ（英語表記ＣＹＴＯＰ）を使用してもよい。金属膜は、具体的には、Ａｕ，Ｐｔ，Ａｇ，Ｎｉ，Ｔａ，Ｗ，Ｐｄ，Ｍｏ，Ｔｉ，Ｓｉ及びＣｒからなる群から選ばれた少なくとも１種の金属により形成される膜にし得る。また、金属酸化膜は、具体的には、ＺｒＯ_２，ＨｆＯ_２，ＴｉＯ_２，Ｔａ_２Ｏ_５，ＳｉＯ及びＣｒ_２Ｏ_３からなる群から選ばれた少なくとも１種の物質により形成される膜にし得る。すなわち、それらの酸化物群から選ばれた単一の物質でもよく、あるいはそれらの任意の混合物であってもよい。

撥水膜／遮光膜の組み合わせの例として次の例が挙げられる。

フッ素樹脂1.0μm /Si:200nm
フッ素樹脂1.0μm /Ｔａ200nm
フッ素樹脂0.5μm /Cr2O3:50nm/Cr:150nm
フッ素樹脂0.5μm /W:100nm/Cr:100nm
これらの組み合わせはいずれも、光学濃度ＯＤ１以上とし得る組み合わせである。

第２特定レンズエレメントＬＳ６に撥液機能膜２８を設ける方法について以下に説明する。まず、光学素子ＬＳ６の表面の有効領域の外側に、遮光膜２８ｂを成膜する。遮光膜２８ｂとして前述の金属膜または金属酸化膜を成膜する場合には、真空蒸着法（vacuum vapor deposition method）、イオンビームアシスト蒸着法（ion beam assisted vapor deposition method）、ガスクラスターイオンビームアシスト蒸着法（gas cluster ion beam assisted vapor deposition method）、イオンプレーティング法（ion plating method）、イオンビームスパッタリング法（ion beam sputtering method）、マグネトロンスパッタリング法（magnetron sputtering method）、バイアススパッタリング法（bias sputtering method）、ＲＦスパッタリング法（radio frequency sputtering method）などの乾式の成膜方法を用い得る。成膜レート等の成膜条件と成膜時間により膜厚を調整し、それにより得られる膜の反射、吸収から光学濃度（optical density）ＯＤ１以上とすることが好ましい。遮光膜２８ｂは、典型的には１００ｎｍ〜３００ｎｍにし得る。表面の有効領域の外側に膜を設けるには、光学素子ＬＳ６の有効領域をあらかじめシールなどでマスクして成膜するマスク方法や、蒸着装置等の装置内に遮蔽部材を設けて有効領域への堆積物を防止する方法などを使用することが出来る。

次に、遮光膜に重ねて撥液膜２８ａを成膜する方法について説明する。湿式で成膜する方法としては、スピンコート法、ディップコート法などを使用することが出来る。この際、樹脂の溶液の濃度やコートする際の回転数や引き上げ速度などを調整して適切な撥液機能を有する膜を形成することができる。撥液膜２８ａは、典型的には０．１μｍ〜２．０μｍにし得る。本発明においては、液浸露光などで使用される液体に対して接触角が９０度以上であれば十分な撥液機能を有するといえる。これらの方法で撥液膜を塗布した後に、加熱することにより膜の強度を向上させることにより、耐久性を向上させても良い。

撥水機能膜２８は、第２特定レンズエレメントＬＳ６の表面に形成された遮光膜２８ａを有するため、撥水膜２８ｂに露光光ＥＬであるレーザ光などに起因する光が照射されるのを防止することができる。撥水膜２８ｂは第２特定レンズエレメントＬＳ６の有効領域外に形成されているので、通常、露光光ＥＬは直接照射されることはない。しかし、意図しない反射光や迷光が撥水膜２８ｂに照射されることがあり、遮光膜２８ａにより撥水膜２８ｂの光劣化を防止することができる。特に、第２特定レンズエレメントＬＳ６を通って撥水膜２８ｂに入射する迷光を防止するために、遮光膜２８ａは撥水膜２８ｂと第２特定レンズエレメントＬＳ６の光射出面との間に設ける必要がある。ここで遮光膜２８ａに金属膜を用いる場合には、金属膜が反射膜であるため、遮光膜２８ａのエネルギー吸収を抑制でき、遮光膜２８ａの温度上昇に伴う第２特定レンズエレメントＬＳ６の光学特性の悪化を防止することができる。また、遮光膜２８ａに金属酸化膜を用いる場合には、金属酸化膜が吸収膜であるため、遮光膜２８ａからの反射で生じるであろう迷光を防止することができる。

第２ノズル部材２１は、液体供給管２２を介して第２液体供給装置１８に連結されている。第２ノズル部材２１内には液体供給管２２と連通する液体供給通路２３が形成されており、液体供給管２２及び液体供給通路２３を流動した純水ＬＱは、第２ノズル部材２１の内側面２１ｂ側に形成された供給用開口部２４を介して光路空間１６内に流入する。また、第２ノズル部材２１は、液体回収管２５を介して第２液体回収装置２０に連結されている。第２ノズル部材２１内には、液体回収管２５と連通する液体回収通路２６が形成されている。そして、光路空間１６内で液浸領域ＬＴ２を形成する純水ＬＱは、第２ノズル部材２１の内側面２１ｂ側において供給用開口部２４と対向する側に形成された回収用開口部２７を介して第２液体回収装置２０に回収される。なお、回収用開口部２７は、液浸領域ＬＴ２よりも物体面側（図２では上方）に形成されている。

また、レンズホルダ１４とウエハＷとの間には、環状をなすノズル部材（以下、ウエハＷ側から１つ目の光路空間１５に純水ＬＱを供給するものであるから「第１ノズル部材」という。）３０が露光光ＥＬの光路を囲むように配設されている。そして、第１ノズル部材３０は、図示しない支持部材によって第１特定レンズエレメントＬＳ７及びレンズホルダ１４に当接しないように支持されている。

また、第１ノズル部材３０は、その内側面３０ｂが第１特定レンズエレメントＬＳ７における下面ＬＳ７ｃと下面ＬＳ７ｄとの間の側面ＬＳ７ａと対向すると共に、その上面３０ｃが第１特定レンズエレメントＬＳ７におけるフランジ部ＬＳ７Ｂの下面ＬＳ７ｄと対向するように配置されている。そして、第１ノズル部材３０は、その内側面３０ｂと第１特定レンズエレメントＬＳ７の側面ＬＳ７ａとの間に隙間を形成することにより、第１特定レンズエレメントＬＳ７と接触しないように配置される。

ここで第１特定レンズエレメントＬＳ７の上面の周縁部ＬＳ７ｅ、即ち、第１特定レンズエレメントＬＳ７の光入射面側の有効領域外に第１特定レンズエレメントＬＳ７の縁部に沿って設けられた円周状の境界形状である段差形状５０と、円周状の段差形状５０の外側の第１特定レンズエレメントＬＳ７の表面に設けられた低温で成膜可能なフッ素樹脂により構成される撥水膜５１とを備えている。なお、第１特定レンズエレメントＬＳ７の有効領域外（例えば側面ＬＳ７ａ）に、撥水膜あるいは遮光膜と撥水膜を設けてもよい。

第１ノズル部材３０は、液体供給管３１を介して第１液体供給装置１７に連結されている。第１ノズル部材３０内には液体供給管３１と連通する液体供給通路３２が形成されると共に、第１ノズル部材３０の下面側には液体供給通路３２と連通する供給用開口部３３が環状をなすように形成されている。また、第１ノズル部材３０は、液体回収管３４を介して第１液体回収装置１９に連結されている。第１ノズル部材３０内には液体回収管３４と連通する液体回収通路３５が形成されると共に、第１ノズル部材３０の下面側には液体回収通路３５に連通する回収用開口部３６が環状をなすように形成されている。この回収用開口部３６は、供給用開口部３３の外側に供給用開口部３３を包囲するように形成されている。なお、回収用開口部３６には、多数の孔が形成されてなる多孔部材３７が設けられている。

次に、本実施の形態の露光装置１１の各光路空間１５，１６に純水ＬＱを供給した際の作用について説明する。ウエハステージＷＳＴに載置されたウエハＷが露光光ＥＬの光路上に配置されると、第１液体供給装置１７及び第２液体供給装置１８が駆動を開始する。すると、第１液体供給装置１７から純水ＬＱが供給され、この純水ＬＱは、液体供給管３１及び液体供給通路３２内を流動して、供給用開口部３３を介して光路空間１５内に供給される。同時に、第２液体供給装置１８から純水ＬＱが供給され、この純水ＬＱは、液体供給管２２及び液体供給通路２３内を流動して、供給用開口部２４を介して光路空間１６内に供給される。

そして、第１液体供給装置１７は、所定容量の純水ＬＱを光路空間１５内に供給すると、その駆動を停止する。その結果、光路空間１５内には、純水ＬＱからなる液浸領域ＬＴ１が形成される。また、第２液体供給装置１８は、所定容量の純水ＬＱを光路空間１６内に供給すると、その駆動を停止する。その結果、光路空間１６内には、純水ＬＱからなる液浸領域ＬＴ２が形成される。

この際に、光路空間１６内における純水ＬＱの一部が、第２特定レンズエレメントＬＳ６と第２ノズル部材２１との間の隙間に浸入するが、第２特定レンズエレメントＬＳ６の表面には、撥水機能膜２８が形成されているため、撥水機能膜２８の撥水効果により、純水ＬＱが上方の光路空間に浸入することが防止される。撥水機能膜２８が第２特定レンズエレメントＬＳ６の表面に形成されていないことで純水ＬＱが上方の光路空間に侵入した場合は、第２特定レンズエレメントＬＳ６の物体面側に向かって凸状に形成された上面ＬＳ６ｂに成膜された光学薄膜に純水ＬＱが浸透して、光学薄膜の光学特性が悪化することが懸念される。また、純水ＬＱによって光学薄膜が溶解し、所望の性能が維持出来なくなる。そこで、純水ＬＱが第２特定レンズエレメントＬＳ６の上方の光路空間に侵入することを防ぐため、撥水機能膜２８が必要となる。

上述の実施の形態にかかる露光装置では、照明光学装置によってマスク（レチクル）Ｒを照明し（照明工程）、投影光学系ＰＬを用いてマスクＲに形成された転写用のパターンを感光性基板（ウエハ）Ｗに転写する（転写工程）ことにより、マイクロデバイス（半導体素子、撮像素子、液晶表示素子、薄膜磁気ヘッド等）を製造することができる。以下、上述の実施の形態にかかる露光装置を用いて感光性基板としてのウエハＷ等に所定の回路パターンを形成することによって、マイクロデバイスとしての半導体デバイスを得る際の手法の一例につき図４のフローチャートを参照して説明する。

先ず、図４のステップＳ３０１において、１ロットのウエハＷ上に金属膜が蒸着される。次のステップＳ３０２において、その１ロットのウエハＷ上の金属膜上にフォトレジストが塗布される。その後、ステップＳ３０３において、上述の実施の形態にかかる露光装置を用いて、マスクＲ上のパターンの像がその投影光学系ＰＬを介して、その１ロットのウエハＷ上の各ショット領域に順次露光転写される。その後、ステップＳ３０４において、その１ロットのウエハＷ上のフォトレジストの現像が行われた後、ステップＳ３０５において、その１ロットのウエハＷ上でレジストパターンをマスクとしてエッチングを行うことによって、マスクＭ上のパターンに対応する回路パターンが、各ウエハＷ上の各ショット領域に形成される。

その後、更に上のレイヤの回路パターンの形成等を行うことによって、半導体素子等のデバイスが製造される。上述の半導体デバイス製造方法によれば、上述の実施の形態にかかる露光装置を用いているため、微細なパターンをウエハに良好に露光することができる。なお、ステップＳ３０１〜ステップＳ３０５では、ウエハＷ上に金属を蒸着し、その金属膜上にレジストを塗布、そして露光、現像、エッチングの各工程を行っているが、これらの工程に先立って、ウエハＷ上にシリコンの酸化膜を形成後、そのシリコンの酸化膜上にレジストを塗布、そして露光、現像、エッチング等の各工程を行っても良いことはいうまでもない。

また、上述の実施の形態にかかる露光装置では、プレート（ガラス基板）上に所定のパターン（回路パターン、電極パターン等）を形成することによって、マイクロデバイスとしての液晶表示素子を得ることもできる。以下、図５のフローチャートを参照して、このときの手法の一例につき説明する。図５において、パターン形成工程Ｓ４０１では、上述の実施の形態にかかる露光装置を用いてマスクＲのパターンを感光性基板（レジストが塗布されたガラス基板等）に転写露光する、所謂光リソグラフィ工程が実行される。この光リソグラフィ工程によって、感光性基板上には多数の電極等を含む所定パターンが形成される。その後、露光された基板は、現像工程、エッチング工程、レジスト剥離工程等の各工程を経ることによって、基板上に所定のパターンが形成され、次のカラーフィルタ形成工程Ｓ４０２へ移行する。

次に、カラーフィルタ形成工程Ｓ４０２では、Ｒ（Red）、Ｇ（Green）、Ｂ（Blue）に対応した３つのドットの組がマトリックス状に多数配列されたり、またはＲ、Ｇ、Ｂの３本のストライプのフィルタの組を複数水平走査線方向に配列されたりしたカラーフィルタを形成する。そして、カラーフィルタ形成工程Ｓ４０２の後に、セル組み立て工程Ｓ４０３が実行される。セル組み立て工程Ｓ４０３では、パターン形成工程Ｓ４０１にて得られた所定パターンを有する基板、およびカラーフィルタ形成工程Ｓ４０２にて得られたカラーフィルタ等を用いて液晶パネル（液晶セル）を組み立てる。セル組み立て工程Ｓ４０３では、例えば、パターン形成工程Ｓ４０１にて得られた所定パターンを有する基板とカラーフィルタ形成工程Ｓ４０２にて得られたカラーフィルタとの間に液晶を注入して、液晶パネル（液晶セル）を製造する。

その後、モジュール組み立て工程Ｓ４０４にて、組み立てられた液晶パネル（液晶セル）の表示動作を行わせる電気回路、バックライト等の各部品を取り付けて液晶表示素子として完成させる。上述の液晶表示素子の製造方法によれば、上述の実施の形態にかかる露光装置を用いているため、微細なパターンをウエハに良好に露光することができる。

なお、上述の実施の形態において、第１特定レンズエレメントＬＳ７と第２特定レンズエレメントＬＳ６とを一体的に形成し、一体的に形成された光学素子の光射出面側の空間のみに液浸領域を形成すると共に、一体的に形成された光学素子の有効領域外の表面の少なくとも一部に撥水機能膜を備えるようにしてもよい。

上記実施の形態において、光学素子の基材（レンズエレメント）上に、遮光膜及び撥液膜（撥水膜）だけを有する構造を挙げて説明してきたが、それに限らず、本発明の光学素子は、遮光膜及び撥液膜の間、基材と遮光膜の間に別の膜、例えば、保護層、遮光膜及び撥液膜の密着性を向上する層、機械的強度を補強する層のような別の機能性膜が設けられていてもよい。なお、撥液機能層の最上層には、その機能から撥液膜が存在する。

上記実施形態において、光学素子の基材（レンズエレメント）上に、遮光膜及び撥液膜を形成したが、膜状に限らず、種々の形態の遮光部材及び撥液部材を設けることができる。例えば、レンズエレメントの外側部分（有効領域の外側）を覆うフレーム状の成形部材であってもよい。このような成形部材は前述の遮光性の物質及び撥液性の物質から形成された一体性のものでもよく、あるいは遮光性の物質からできた部材と撥液性の物質から形成された部材を重ね合わせて用いてもよい。また、遮光性の物質に限らず撥液部材への入射光を減光させる減光部材であれば使用可能である。

上記実施形態において、レンズエレメントの有効領域外に遮光膜及び撥液膜を形成したが、有効領域外のすべての領域に遮光膜及び撥液膜を形成する必要はなく、一部の領域であってもよい。例えば、レンズエレメントの有効領域の半径方向外側の領域のうち、レンズエレメントの最外周に近い環状領域のみに遮光膜及び撥液膜を形成してもよい。また、遮光膜及び撥液膜は、レンズエレメントの光出射面以外に側面に設けてもよい。

上記実施形態において、遮光膜及び撥液膜を、光学素子として投影光学系ＰＬの第２レンズエレメントに適用したが、これに限らず、液体と接触する可能性のある投影光学系の別のレンズエレメントに適用することもできる。また本発明に従う遮光膜及び撥液膜を備える光学素子は、投影光学系ＰＬのレンズエレメントに限定されず、アライメント光学系や基板ステージ（あるいは後述する計測ステージ）に設けられた各種センサに設けられるレンズや光透過板などの光学素子に適用することができる。

また、例えば国際公開２００６／６４９００号に開示されているように、複数の回折格子を用いて感光性の基板上にパターンを露光する露光装置にも本発明を適用することができる。詳細には、国際公開２００６／６４９００号の図１８及び図１９に示される、回折格子が形成された透光性平板Ｐ１及びＰ２のうちの少なくとも一方に、上記実施の形態に示した遮光膜及び撥液膜を設けることができる
また、上述の実施の形態において、露光光源としては、Ｆ₂ レーザ（１５７ｎｍ）の他、例えばＫｒＦエキシマレーザ（２４８ｎｍ）、Ｋｒ₂ レーザ（１４６ｎｍ）、Ａｒ₂ レーザ（１２６ｎｍ）等を用いてもよい。

また、上述の実施の形態において、液体は、純水ＬＱ以外のものであってもよい。例えば、露光光源がＦ₂ レーザである場合には、Ｆ₂ レーザ光が純水ＬＱを透過しないことから、過フッ化ポリエーテル（ＰＦＰＥ＝perfluoropolyether）やフッ素系オイルなどのフッ素系液体であることが望ましい。この場合に要求されるのはフッ素系液体を弾く機能膜であり、用いる液体に対する接触角が高い物質からなる撥液機能膜を備える必要が有る。また、照明光学系１２あるいは投影光学系ＰＬを構成する光学素子の１枚あるいは複数の光学素子を、露光光ＥＬの有効領域外の表面に遮光膜と撥液膜を有する撥液機能膜を有する構成としてもよい。

上記実施形態では、単一の基板ステージを有する露光装置を例に挙げて説明したが、露光ステーションと計測ステーションを二つの基板ステージが移動するマルチステージ（ツインステージ）型の露光装置に本発明の光学系および光学素子を適用してもよい。そのようなマルチステージ型の露光装置は、米国特許６，３４１，００７、６，４００，４４１、６，５４９，２６９及び６，５９０,６３４、５，９６９，４４１に開示されており、それらの米国特許を援用して本文の記載の一部とする。

更に、例えば国際公開１９９９／２３６９２、米国特許第６，８９７，９６３号等に開示されているように、基板を保持する基板ステージと基準マークが形成された基準部材及び／又は各種の光電センサを搭載した計測ステージとを備えた露光装置にも本発明を適用することができる。米国特許第６，８９７，９６３号を援用して本文の記載の一部とする。

また、上述の実施形態においては、投影光学系ＰＬと基板Ｐとの間に局所的に液体を満たす露光装置を採用しているが、本発明は、例えば特開平６−１２４８７３号公報、特開平１０−３０３１１４号公報、米国特許第５，８２５，０４３号などに開示されているような露光対象の基板の表面全体が液体中に浸かっている状態で露光を行う液浸露光装置にも適用可能である。

上記実施形態では投影光学系ＰＬを備えた露光装置を例に挙げて説明してきたが、投影光学系ＰＬを用いない露光装置及び露光方法に本発明を適用することができる。このように投影光学系ＰＬを用いない場合であっても、露光光は回折光学素子、あるいはレンズなどの光学部材を介して基板に照射され、そのような光学部材と基板との間の所定空間に液浸領域が形成される。

また、例えば国際公開第２００１／０３５１６８号パンフレットに開示されているように、干渉縞を基板上に形成することによって、基板上にライン・アンド・スペースパターンを露光する露光装置、例えば特表２００４−５１９８５０号公報（対応米国特許第６,６１１,３１６号）に開示されているように、２つのマスクのパターンを、投影光学系を介して基板上で合成し、１回の走査露光によって基板上の１つのショット領域をほぼ同時に二重露光する露光装置などにも本発明を適用することができる。

また、露光装置の種類としては、基板Ｐに半導体素子パターンを露光する半導体素子などのマイクロデバイス製造用の露光装置に限られず、液晶表示素子製造用又はディスプレイ製造用の露光装置、薄膜磁気ヘッド、撮像素子（ＣＣＤ）、マイクロマシン、ＭＥＭＳ，ＤＮＡチップを製造するための露光装置などにも広く適用できる。

また、光露光装置、ＥＵＶ露光装置、Ｘ線露光装置、及び電子線露光装置などで使用されるレチクルまたはマスクを製造するために、マザーレチクルからガラス基板やシリコンウエハなどへ回路パターンを転写する露光装置にも本発明を適用できる。ここで、ＤＵＶ（深紫外）やＶＵＶ（真空紫外）光などを用いる露光装置では一般に透過型レチクルが用いられ、レチクル基板としては、石英ガラス、フッ素がドープされた石英ガラス、蛍石、フッ化マグネシウム、または水晶などが用いられる。また、プロキシミティ方式のＸ線露光装置や電子線露光装置などでは、透過型マスク（ステンシルマスク、メンバレンマスク）が用いられ、マスク基板としてはシリコンウエハなどが用いられる。

上述の実施形態においては、光透過性の基材上に所定の遮光パターン（又は位相パターン・減光パターン）を形成した光透過型マスクを用いたが、このマスクに代えて、例えば米国特許第６，７７８，２５７号公報に開示されているように、露光対象の基板上に形成すべきパターンの電子データに基づいて透過パターン又は反射パターン、あるいは発光パターンを形成する電子マスク（可変成形マスクとも呼ばれ、例えば非発光型画像表示素子（空間光変調器）の一種であるＤＭＤ（Digital Micro−mirror Device）などを含む）を用いてもよい。

実施の形態に係る露光装置を示す概略構成図である。実施の形態に係る露光装置の一部を拡大した概略構成図である。実施の形態に係る撥水機能膜の構成を示す図である。実施の形態に係るマイクロデバイスの製造方法を示すフローチャートである。実施の形態に係るマイクロデバイスの製造方法を示すフローチャートである。

符号の説明

１１…露光装置、１３…鏡筒、１４…レンズホルダ、１５…光路空間、１６…光路空間、１７…第１液体供給装置、１８…第２液体供給装置、１９…第１液体回収装置、２０…第２液体回収装置、２１…第２ノズル部材、２８…撥水機能膜、２８ａ…遮光膜、２８ｂ…撥水膜、３０…第１ノズル部材、５１…撥水膜、ＥＬ…露光光、ＬＳ１〜ＬＳ５…レンズエレメント、ＬＳ６…第２特定レンズエレメント、ＬＳ７…第１特定レンズエレメント、ＬＴ１，ＬＴ２…液浸領域、ＬＱ…純水（液体）、ＰＬ…投影光学系、Ｒ…レチクル（マスク）、Ｗ…ウエハ。

Claims

露光ビームを基板に照射する露光装置であって、
前記露光ビームが照射され、露光ビームの射出面側の光路空間が液体で満たされる光学素子と、
前記光学素子の有効領域外の表面の少なくとも一部に設けられた撥液機能膜とを備え、
前記撥液機能膜は、前記光学素子の表面に形成された遮光膜と該遮光膜の表面に形成された撥液膜を備え、
前記撥液機能膜は、前記遮光膜と前記撥液膜との間、あるいは前記光学素子の基材と前記遮光膜との間に、第三の機能性膜をさらに備える露光装置。
前記第三の機能性膜は、保護機能、密着性を向上させる機能、機械的強度を補強する機能のいずれかを備える、請求項１記載の露光装置。
前記光学素子は有効領域の外周にフランジ部が形成され、該フランジ部に撥液機能膜を備える請求項１記載の露光装置。
前記遮光膜は、光学濃度（optical density）ＯＤ１以上である請求項１〜３の何れか一項に記載の露光装置。
前記遮光膜は、金属膜または金属酸化膜により形成されている請求項１〜４の何れか一項に記載の露光装置。
前記金属膜は、Ａｕ，Ｐｔ，Ａｇ，Ｎｉ，Ｔａ，Ｗ，Ｐｄ，Ｍｏ，Ｔｉ，Ｓｉ及びＣｒからなる群から選ばれた少なくとも１種の金属により形成されている請求項５記載の露光装置。
前記金属酸化膜は、ＺｒＯ_２，ＨｆＯ_２，ＴｉＯ_２，Ｔａ_２Ｏ_５，ＳｉＯ及びＣｒ_２Ｏ_３からなる群から選ばれた少なくとも１種の物質により形成されている請求項５記載の露光装置。
前記撥液膜はフッ素樹脂である請求項１〜７の何れか一項に記載の露光装置。
前記撥液膜は湿式成膜法により成膜されたフッ素樹脂である請求項８記載の露光装置。
前記フッ素樹脂は０．１μｍ〜２．０μｍの厚さである請求項９記載の露光装置。
請求項１〜１０の何れか一項に記載の露光装置を用いて所定のパターンを感光性基板上に露光する露光工程と、
前記露光工程により露光された前記感光性基板を現像する現像工程と、
を含むことを特徴とするマイクロデバイスの製造方法。
液体を介して基板を露光する液浸露光装置に使用される光学素子であって、
前記光学素子の基材と、
前記基材のフランジ部の有効領域の外の表面の少なくとも一部に設けられた撥液部材と、
前記基材と撥液部材の間に設けられ、光を減光して光の照射から撥液部材を保護する減光部材とを備える光学素子。
前記減光部材は、光学素子の側面に設けられている請求項１２記載の光学素子。
前記減光部材は薄膜により形成される減光膜であり、または前記撥液部材は薄膜により形成される撥液膜である請求項１２記載の光学素子。
前記減光部材と前記撥液部材との間、あるいは前記光学素子の基材と前記減光部材との間に、第三の機能性膜をさらに備える請求項１２記載の光学素子。
前記第三の機能性膜は、保護機能、密着性を向上させる機能、機械的強度を補強する機能のいずれかを備える、請求項１５記載の光学素子。
前記減光部材は、遮光部材であって、
前記遮光部材は、光学濃度ＯＤ１以上である請求項１２〜１６の何れか一項に記載の光学素子。
前記減光部材は、金属膜または金属酸化膜により形成されている請求項１２記載の光学素子。
前記金属膜は、Ａｕ，Ｐｔ，Ａｇ，Ｎｉ，Ｔａ，Ｗ，Ｐｄ，Ｍｏ，Ｔｉ，Ｓｉ及びＣｒからなる群から選ばれた少なくとも１種の金属により形成されていることを特徴とする請求項１８記載の光学素子。
前記金属酸化膜は、ＺｒＯ_２，ＨｆＯ_２，ＴｉＯ_２，Ｔａ_２Ｏ_５，ＳｉＯ及びＣｒ_２Ｏ_３からなる群から選ばれた少なくとも１種により形成されている請求項１８記載の光学素子。
前記撥液部材は、湿式成膜法によって形成されたフッ素系樹脂である請求項１４記載の光学素子。
液体を介して基板を露光する液浸露光装置であって、請求項１２〜２１の何れか一項に記載の光学素子を含む液浸露光装置。