JP2004282023A - 露光装置及びデバイス製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 投影光学系と基板との間に液体を満たして露光処理する際、液体中の気泡に起因するパターン像の劣化を抑えることができる露光装置を提供する。
【解決手段】 露光装置は、投影光学系と基板との間の少なくとも一部を液体５０で満たすための液体供給装置１を備え、投影光学系を介してパターンの像を基板上に投影して、基板を露光する。液体供給装置１は、液体５０中における気泡の発生を抑制する脱気装置２１を備えている。
【選択図】 図４

Description

本発明は、投影光学系と基板との間の少なくとも一部を液体で満たした状態で、投影光学系によって投影したパターン像で基板を露光する露光装置、及びこの露光装置を用いるデバイス製造方法に関するものである。

半導体デバイスや液晶表示デバイスは、マスク上に形成されたパターンを感光性の基板上に転写する、いわゆるフォトリソグラフィの手法により製造される。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くなる程、また投影光学系の開口数が大きい程高くなる。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＝ｋ_１・λ／ＮＡ … （１）
δ＝±ｋ_２・λ／ＮＡ^２ … （２）
ここで、λは露光波長、ＮＡは投影光学系の開口数、ｋ_１、ｋ_２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。

焦点深度δが狭くなり過ぎると、投影光学系の像面に対して基板表面を合致させることが困難となり、露光動作時のフォーカスマージンが不足する恐れがある。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、例えば国際公開第９９／４９５０４号公報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、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するとともに、焦点深度を約ｎ倍に拡大するというものである。
国際公開第９９／４９５０４号パンフレット

ところで、投影光学系の下面と基板表面との間に液体を満たした状態において、投影光学系の下面や基板表面に気泡が付着する等、露光中に投影光学系と基板との間の液体中に気泡が存在すると、基板上に像を形成するための光が基板上に到達しない、あるいは基板上に像を形成するための光が基板上の所望の位置に到達しないなどの現象が生じ、基板上に形成されるパターン像が劣化してしまう。

本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであって、投影光学系と基板との間に液体を満たして露光処理する際、液体中の気泡に起因するパターン像の劣化を抑えることができる露光装置、及びこの露光装置を用いるデバイス製造方法を提供することを目的とする。

上記の課題を解決するため、本発明は実施の形態に示す図１〜図９に対応付けした以下の構成を採用している。

本発明の第１の態様に従えば、所定パターンの像で基板を露光する露光装置であって、
上記所定パターンの像を基板に投影する投影光学系（ＰＬ）と；
上記投影光学系と基板との間に液体を供給する液体供給装置（１）と；
上記投影光学系と基板との間に供給される液体中に含まれる気体成分を除去するための気体除去装置（２１）と；を備える露光装置が提供される。

本発明の露光装置では、液体から気体成分を除去するための気体除去装置を備えるので、気体成分が充分に除去された液体が投影光学系と基板との間に供給されることが可能となる。さらに、投影光学系と基板との間（露光光の光路中）に存在する液体のみならず、気体除去装置から投影光学系と基板との間に至るまでの液体流路内において存在する液体中で気泡が発生することが抑制される。気体除去装置は、上記液体中の空気濃度が望ましくは０．０１６ｃｍ^３／ｃｍ^３以下になるように上記液体から気体成分を除去する。気体除去装置は、加熱装置、減圧装置若しくは脱気膜またはそれらの組合せを用い得る。気体除去装置は、液体供給装置内またはその外部に配置し得、露光装置のチャンバの外側に配置してもよい。

液体供給装置は、投影光学系と基板との間に液体を供給する複数の供給ノズルと、投影光学系と基板との間に供給された液体を回収する複数の回収ノズルとを有し得る。複数のノズルを用いることによって、投影領域に均一に液体を供給し得る。露光装置は、基板を載置して移動するステージを備え得る。ステージが投影光学系から投影される像に対して基板を移動している間に露光が行われ得る（スキャン露光）。この場合、供給ノズルは液体を基板の移動方向に噴射するのが、供給液体の流入抵抗を低下し、ステージの移動に影響を及ぼさない点で好ましい。

本発明の露光装置は、さらに、上記液体供給装置から供給される液体の温度を調整するための温度調整装置を備え得る。温度調整装置は液体の温度を露光装置内、例えば露光装置を収容するチャンバ内の雰囲気温度になるように調整するのが望ましい。こうすることで、温度調整された液体が投影光学系と基板との間に供給されることにより、基板の温度を制御し得る。

本発明の第２の態様に従えば、投影光学系（ＰＬ）によりパターンの像を基板（Ｐ）上に投影して、前記基板を露光する露光装置（ＥＸ）であって、
前記投影光学系（ＰＬ）と基板（Ｐ）との間の少なくとも一部を液体（５０）で満たすための液体供給装置（１）と；
前記液体中における気泡の発生を抑制する気泡抑制装置（２１）とを有する露光装置（ＥＸ）が提供される。

本発明によれば、投影光学系と基板との間の液体中における気泡の発生を抑制する気泡抑制装置を設けたので、露光光の光路上の液体中に気泡を存在させない状態で露光処理できるので、気泡に起因するパターン像の劣化を防止し、高いパターン精度を有するデバイスを製造することができる。例えば、投影光学系と基板との間に液体を供給する液体供給装置に、液体中における気泡の発生を抑制する気泡抑制装置を設けた場合には、液体中の気泡の発生を十分に抑制してからこの液体を投影光学系と基板との間に供給することができる。したがって、投影光学系と基板との間に満たされた液体からは気泡が発生しない。また、投影光学系の下面や基板表面など液体が流れる流路中に仮に気泡が発生していても、気泡の発生を十分に抑制された液体が流路中を流れることにより、液体はこの流路中に発生した気泡を吸収し除去できる。このように、露光光の光路上の液体中に気泡を存在させない状態で露光処理できるので、気泡に起因するパターン像の劣化を防止し、高いパターン精度を有するデバイスを製造することができる。

本発明の露光装置では、前記気泡抑制装置は液体中の気体を除去する脱気装置を含むことが好ましい。また、前記脱気装置は液体を加熱する加熱装置を含むことが好ましい。前記加熱装置は液体の温度Ｔを３０℃＜Ｔ≦１００℃に設定し得る。さらに、前記脱気装置は、液体が保持された装置内部を減圧する減圧装置を含んでもよい。前記減圧装置は液体の温度に応じて圧力を設定し得る。また、前記脱気装置は、前記投影光学系と前記基板との間の液体の少なくとも一部の温度変化によって気泡が発生しないように脱気レベルを決定することが好ましい。また、前記脱気装置は、前記投影光学系と前記基板との間の液体に対する圧力変化によって気泡が発生しないように脱気レベルを決定してもよい。

さらに、本発明では、前記脱気装置が膜脱気装置であることが好ましい。また、前記膜脱気装置は中空糸部材を有することが好ましい。前記中空糸部材は、気体透過性であり、且つ液体不透過性であればよい。さらに、前記液体供給装置は、前記膜脱気装置に供給する液体を加熱して、前記膜脱気装置に供給する液体中の気体の溶存濃度を低下させる加熱装置を含むことが好ましい。

本発明の露光装置では、前記気泡抑制装置によって気泡の発生を抑制された液体は、気体との接触なしに、前記投影光学系と前記基板との間に供給されることが好ましい。

本発明では、本発明の第１又第２の態様の露光装置を用いることを特徴とするデバイス製造方法が提供される。

本発明によれば、投影光学系と基板との間の液体中における気泡の発生を抑制する気泡抑制装置を設けたので、露光光の光路上の液体中に気泡を存在させない状態で露光処理できるので、気泡に起因するパターン像の劣化を防止し、高いパターン精度を有するデバイスを製造することができる。

以下、本発明の露光装置及びデバイス製造方法について図面を参照しながら説明する。図１は、本発明の露光装置の一実施形態を示す概略構成図である。

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のパターンの像を基板ステージ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。

ここで、本実施形態では、露光装置ＥＸとしてマスクＭと基板Ｐとを走査方向における互いに異なる向き（逆方向）に同期移動しつつマスクＭに形成されたパターンを基板Ｐに露光する走査型露光装置（所謂スキャニングステッパ）を使用する場合を例にして説明する。以下の説明において、投影光学系ＰＬの光軸ＡＸと一致する方向をＺ軸方向、Ｚ軸方向に垂直な平面内でマスクＭと基板Ｐとの同期移動方向（走査方向）をＸ軸方向、Ｚ軸方向及びＹ軸方向に垂直な方向（非走査方向）をＹ軸方向とする。また、Ｘ軸、Ｙ軸、及びＺ軸まわり方向をそれぞれ、θＸ、θＹ、及びθＺ方向とする。なお、ここでいう「基板」は半導体ウエハ上にレジストを塗布したものを含み、「マスク」は基板上に縮小投影されるデバイスパターンを形成されたレチクルを含む。

照明光学系ＩＬは、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で照明するものであり、露光用光源、露光用光源から射出された光束の照度を均一化するオプティカルインテグレータ、オプティカルインテグレータからの露光光ＥＬを集光するコンデンサレンズ、リレーレンズ系、露光光ＥＬによるマスクＭ上の照明領域をスリット状に設定する可変視野絞り等を有している。マスクＭ上の所定の照明領域は照明光学系ＩＬにより均一な照度分布の露光光ＥＬで照明される。照明光学系ＩＬから射出される露光光ＥＬとしては、例えば水銀ランプから射出される紫外域の輝線（ｇ線、ｈ線、ｉ線）及びＫｒＦエキシマレーザ光（波長２４８ｎｍ）等の遠紫外光（ＤＵＶ光）や、ＡｒＦエキシマレーザ光（波長１９３ｎｍ）及びＦ_２レーザ光（波長１５７ｎｍ）等の真空紫外光（ＶＵＶ光）などが用いられる。本実施形態では、ＡｒＦエキシマレーザ光を用いる。

マスクステージＭＳＴは、マスクＭを支持するものであって、投影光学系ＰＬの光軸ＡＸに垂直な平面内、すなわちＸＹ平面内で２次元移動可能及びθＺ方向に微小回転可能である。マスクステージＭＳＴは、リニアモータ等のマスクステージ駆動装置ＭＳＴＤにより駆動される。マスクステージ駆動装置ＭＳＴＤは、制御装置ＣＯＮＴにより制御される。マスクステージＭＳＴ上のマスクＭの２次元方向の位置、及び回転角はレーザ干渉計によりリアルタイムで計測され、計測結果は制御装置ＣＯＮＴに出力される。制御装置ＣＯＮＴは、レーザ干渉計の計測結果に基づいてマスクステージ駆動装置ＭＳＴＤを駆動することでマスクステージＭＳＴに支持されているマスクＭの位置決めを行う。

投影光学系ＰＬは、マスクＭのパターンを所定の投影倍率βで基板Ｐに投影露光するものであって、複数の光学素子（レンズ）で構成されており、これら光学素子は金属部材としての鏡筒ＰＫで支持されている。本実施形態において、投影光学系ＰＬは、投影倍率βが例えば１／４あるいは１／５の縮小系である。なお、投影光学系ＰＬは等倍系及び拡大系のいずれでもよい。また、本実施形態の投影光学系ＰＬの先端側（基板Ｐ側）には、光学素子（レンズ）６０が鏡筒ＰＫより露出している。この光学素子６０は鏡筒ＰＫに対して着脱（交換）可能に設けられている。

基板ステージＰＳＴは、基板Ｐを支持するものであって、基板Ｐを基板ホルダを介して保持するＺステージ５１と、Ｚステージ５１を支持するＸＹステージ５２と、ＸＹステージ５２を支持するベース５３とを備えている。基板ステージＰＳＴは、リニアモータ等の基板ステージ駆動装置ＰＳＴＤにより駆動される。基板ステージ駆動装置ＰＳＴＤは、制御装置ＣＯＮＴにより制御される。Ｚステージ５１を駆動することにより、Ｚステージ５１に保持されている基板ＰのＺ軸方向における位置（フォーカス位置）、及びθＸ、θＹ方向における位置が制御される。また、ＸＹステージ５２を駆動することにより、基板ＰのＸＹ方向における位置（投影光学系ＰＬの像面と実質的に平行な方向の位置）が制御される。すなわち、Ｚステージ５１は、基板Ｐのフォーカス位置及び傾斜角を制御して基板Ｐの表面をオートフォーカス方式、及びオートレベリング方式で投影光学系ＰＬの像面に合わせ込み、ＸＹステージ５２は基板ＰのＸ軸方向及びＹ軸方向における位置決めを行う。なお、ＺステージとＸＹステージとを一体的に設けてよいことは言うまでもない。

基板ステージＰＳＴ（Ｚステージ５１）上には、基板ステージＰＳＴとともに投影光学系ＰＬに対して移動する移動鏡５４が設けられている。また、移動鏡５４に対向する位置にはレーザ干渉計５５が設けられている。基板ステージＰＳＴ上の基板Ｐの２次元方向の位置、及び回転角はレーザ干渉計５５によりリアルタイムで計測され、計測結果は制御装置ＣＯＮＴに出力される。制御装置ＣＯＮＴは、レーザ干渉計５５の計測結果に基づいて基板ステージ駆動装置ＰＳＴＤを駆動することで基板ステージＰＳＴに支持されている基板Ｐの位置決めを行う。

本実施形態では、露光波長を実質的に短くして解像度を向上するとともに、焦点深度を実質的に広くするために、液浸法を適用する。そのため、少なくともマスクＭのパターンの像を基板Ｐ上に転写（投影）している間は、基板Ｐの表面と投影光学系ＰＬの基板Ｐ側の光学素子（レンズ）６０の先端面（下面）７との間に所定の液体５０が満たされる。上述したように、投影光学系ＰＬの先端側にはレンズ６０が露出しており、液体５０はレンズ６０のみに接触するように後述する供給ノズルにより供給される。これにより、金属からなる鏡筒ＰＫの腐蝕等が防止されている。本実施形態において、液体５０には純水が用いられる。純水は、ＡｒＦエキシマレーザ光のみならず、露光光ＥＬを例えば水銀ランプから射出される紫外域の輝線（ｇ線、ｈ線、ｉ線）及びＫｒＦエキシマレーザ光（波長２４８ｎｍ）等の遠紫外光（ＤＵＶ光）とした場合、この露光光ＥＬを透過可能である。

露光装置ＥＸは、投影光学系ＰＬの先端面（レンズ６０の先端面）７と基板Ｐとの間の空間５６に所定の液体５０を供給する液体供給装置１と、空間５６の液体５０を回収する液体回収装置２とを備えている。液体供給装置１は、投影光学系ＰＬと基板Ｐとの間の少なくとも一部を液体５０で満たすためのものであって、液体５０を収容するタンク、加圧ポンプなどを備えている。液体供給装置１には供給管３の一端部が接続され、供給管３の他端部には供給ノズル４が接続されている。液体供給装置１は、供給管３及び供給ノズル４を介して空間５６に液体５０を供給する。

液体回収装置２は、吸引ポンプ、回収した液体５０を収容するタンクなどを備えている。液体回収装置２には回収管６の一端部が接続され、回収管６の他端部には回収ノズル５が接続されている。液体回収装置２は、回収ノズル５及び回収管６を介して空間５６の液体５０を回収する。空間５６に液体５０を満たす際、制御装置ＣＯＮＴは液体供給装置１を駆動し、供給管３及び供給ノズル４を介して空間５６に対して単位時間当たり所定量の液体５０を供給するとともに、液体回収装置２を駆動し、回収ノズル５及び回収管６を介して単位時間当たり所定量の液体５０を空間５６より回収する。これにより、投影光学系ＰＬの先端面７と基板Ｐとの間の空間５６に液体５０が保持される。

図２は、露光装置ＥＸの投影光学系ＰＬの下部、液体供給装置１、及び液体回収装置２等を示す図１の部分拡大図である。図２において、投影光学系ＰＬの最下端のレンズ６０は、先端部６０Ａが走査方向に必要な部分だけを残してＹ軸方向（非走査方向）に細長い矩形状に形成されている。走査露光時には、先端部６０Ａの直下の矩形の投影領域にマスクＭの一部のパターン像が投影され、投影光学系ＰＬに対して、マスクＭが−Ｘ方向（又は＋Ｘ方向）に速度Ｖで移動するのに同期して、ＸＹステージ５２を介して基板Ｐが＋Ｘ方向（又は−Ｘ方向）に速度β・Ｖ（βは投影倍率）で移動する。そして、１つのショット領域への露光終了後に、基板Ｐのステッピングによって次のショット領域が走査開始位置に移動し、以下、ステップ・アンド・スキャン方式で各ショット領域に対する露光処理が順次行われる。本実施形態では、基板Ｐの移動方向と平行に、基板Ｐの移動方向と同一方向に液体５０を流すように設定されている。

図３は、投影光学系ＰＬのレンズ６０の先端部６０Ａと、液体５０をＸ軸方向に供給する供給ノズル４（４Ａ〜４Ｃ）と、液体５０を回収する回収ノズル５（５Ａ、５Ｂ）との位置関係を示す図である。図３において、レンズ６０の先端部６０Ａの形状はＹ軸方向に細長い矩形状となっており、投影光学系ＰＬのレンズ６０の先端部６０ＡをＸ軸方向に挟むように、＋Ｘ方向側に３つの供給ノズル４Ａ〜４Ｃが配置され、−Ｘ方向側に２つの回収ノズル５Ａ、５Ｂが配置されている。そして、供給ノズル４Ａ〜４Ｃは供給管３を介して液体供給装置１に接続され、回収ノズル５Ａ、５Ｂは回収管４を介して液体回収装置２に接続されている。また、供給ノズル４Ａ〜４Ｃと回収ノズル５Ａ、５Ｂとを先端部６０Ａの中心に対して略１８０°回転した位置に、供給ノズル８Ａ〜８Ｃと、回収ノズル９Ａ、９Ｂとが配置されてい。供給ノズル４Ａ〜４Ｃと回収ノズル９Ａ、９ＢとはＹ軸方向に交互に配列され、供給ノズル８Ａ〜８Ｃと回収ノズル５Ａ、５ＢとはＹ軸方向に交互に配列され、供給ノズル８Ａ〜８Ｃは供給管１０を介して液体供給装置１に接続され、回収ノズル９Ａ、９Ｂは回収管１１を介して液体回収装置２に接続されている。なおノズルからの液体の供給は、投影光学系ＰＬと基板Ｐとの間に気体部分が生じないように行う必要がある。

図４は、液体供給装置１の構成図である。図４に示すように、液体供給装置１は、液体５０中における気泡の発生を抑制する気泡抑制装置としての脱気装置２１を備えている。図４に示す脱気装置２１は液体５０を加熱する加熱装置を備えている。ここで、本実施形態において、液体５０は液体供給装置１と液体回収装置２との間で循環するようになっており、液体回収装置２からの液体５０は循環管１２を介して液体供給装置１に戻されるようになっている。液体供給装置１には、その上流側に液体を送り出す加圧ポンプ１５が設けられている。

液体供給装置１は、基板Ｐや投影光学系ＰＬの汚染を防止するために、あるいは基板Ｐ上に投影されるパターン像の劣化を防止するために、例えば液体回収装置２で回収された液体５０をフィルタリングして、液体回収装置２で回収された液体５０内の異物等を除去するためのフィルタ２０と、フィルタ２０を通過した液体５０を所定の温度（例えば９０℃）に加熱する加熱装置２１と、加熱装置２１により加熱された液体５０の温度を所望の温度に調整する温度調整装置２２とを備えている。また、図４には不図示であるが、液体供給装置１は液体５０を所定量保持可能なタンク等の容器を備えている。ここで、液体供給装置１に設けられている温度調整装置２２は、空間５６に供給する液体５０の温度を、例えば露光装置ＥＸが収容されているチャンバ内の温度（例えば２３℃）と同程度に設定する。温度調整装置２２には供給管３、１０が接続されており、温度調整装置２２により温度調整された液体５０は加圧ポンプ１５により供給管３（１０）を介して空間５６に供給される。

加熱装置２１は、例えばタンク等の収容装置内部に液体５０を収容し、この収容装置を加熱することで液体５０を加熱するものであって、この収容装置には排気装置の一部を構成する排気管１３が接続されている。加熱装置２１の動作は、制御装置ＣＯＮＴにより制御されるようになっている。加熱装置２１は液体５０を所定の温度に加熱することで、この液体５０中に溶解している気体を液体５０から除去（脱気）する。取り出された気体成分は、排気管１３より装置外部に排出される。液体５０は、加熱装置２１で脱気されることにより気泡の発生が抑制される。加熱装置２１は、例えば、液体５０を保持可能なステンレススティールの容器の外側に電熱ヒーターを巻き付けて、その電熱ヒータの温度を制御する、あるいはステンレススティール製の螺旋管を温度制御された高温液体中に浸し、その螺旋管中に液体５０を流すなどの手法を採用し得るのように構成し得る。

ここで、加熱装置２１は、液体５０の温度を３０℃以上１００℃以下に設定する。すなわち、液体５０は温度調整装置２２で設定される温度（チャンバ内の温度である例えば２３℃）より高い温度、且つ液体の沸点以下の温度範囲で加熱される。加熱装置２１は上記温度範囲で液体５０を加熱することで脱気し、空間５６に供給される液体５０中における気泡の発生を抑制する。特に、加熱装置２１は、液体５０をその沸点まで加熱することにより十分に脱気することができる。

なお、液体５０は加熱装置２１においてチャンバ内（空間５６）の温度より高く且つ沸点以下の温度に設定されることが好ましいため、液体５０が水以外の液体である場合、加熱装置２１はこの液体の沸点に応じた温度に加熱する。

次に、上述した露光装置ＥＸを用いてマスクＭのパターンを基板Ｐに露光する手順について説明する。

マスクＭがマスクステージＭＳＴにロードされるとともに、基板Ｐが基板ステージＰＳＴにロードされた後、制御装置ＣＯＮＴは液体供給装置１を駆動し、空間５６に対する液体供給動作を開始する。液体供給装置１において、液体５０は、フィルタ２０を通過することにより異物等を除去された状態で加熱装置２１に供給される。加熱装置２１に供給された液体５０は、所定の温度に加熱される。液体５０は、加熱装置２１で所定の温度に加熱されることにより脱気される。除去された気体成分は、排気装置の一部を構成する排気管１３を介して装置外部に排出される。脱気された液体５０は温度調整装置２２に供給され、例えばチャンバ内の温度とほぼ等しい温度に調整された後、供給管３及び供給ノズル４を介して空間５６に供給される。ここで、加熱装置２１と温度調整装置２２とを接続する管１４、温度調整装置２２、及び供給管３等の液体５０の流路は密閉されており、液体５０はこの流路を十分に満たした状態で流れる。すなわち、この流路を流れる液体５０は気体との接触なしに空間５６に供給されるようになっている。また加熱装置２１から空間５６に供給されるまでの流路を形成する供給管３などの内壁面（液体との接触面）は親水性になっており、加熱装置２１から空間５６までの流路で液体中に気泡が発生することを抑制している。その場合、例えば供給管３として、電解研磨されたステンレスのパイプを用いるとよい。なお、脱気された状態の液体５０を気体に接触させない貯蔵容器やパイプ中に保存しておき、所望のタイミングで空間５６に供給するようにしてもよい。この場合、加熱装置２１の他に前記流路や前記貯蔵容器、あるいは前記パイプも気泡抑制装置の一部として機能する。

そして、矢印Ｘａ（図３参照）で示す走査方向（−Ｘ方向）に基板Ｐを移動させて走査露光を行う場合には、供給管３、供給ノズル４Ａ〜４Ｃ、回収管４、及び回収ノズル５Ａ、５Ｂを用いて、液体供給装置１及び液体回収装置２により液体５０の供給及び回収が行われる。すなわち、基板Ｐが−Ｘ方向に移動する際には、供給管３及び供給ノズル４（４Ａ〜４Ｃ）を介して液体供給装置１から気泡の発生を抑制された液体５０が投影光学系ＰＬと基板Ｐとの間に供給されるとともに、回収ノズル５（５Ａ、５Ｂ）、及び回収管６を介して液体５０が液体回収装置２に回収され、レンズ６０と基板Ｐとの間を満たすように−Ｘ方向に液体５０が流れる。一方、矢印Ｘｂで示す走査方向（＋Ｘ方向）に基板Ｐを移動させて走査露光を行う場合には、供給管１０、供給ノズル８Ａ〜８Ｃ、回収管１１、及び回収ノズル９Ａ、９Ｂを用いて、液体供給装置１及び液体回収装置２により液体５０の供給及び回収が行われる。すなわち、基板Ｐが＋Ｘ方向に移動する際には、供給管１０及び供給ノズル８（８Ａ〜８Ｃ）を介して液体供給装置１から脱気された液体５０が投影光学系ＰＬと基板Ｐとの間に供給されるとともに、回収ノズル９（９Ａ、９Ｂ）、及び回収管１１を介して液体５０が液体回収装置２に回収され、レンズ６０と基板Ｐとの間を満たすように＋Ｘ方向に液体５０が流れる。このように、制御装置ＣＯＮＴは、液体供給装置１及び液体回収装置２を用いて、基板Ｐの移動方向に沿って液体５０を流す。この場合、例えば液体供給装置１から供給ノズル４を介して供給される液体５０は基板Ｐの−Ｘ方向への移動に伴って空間５６に引き込まれるようにして流れるので、液体供給装置１の供給エネルギーが小さくでも液体５０を空間５６に容易に供給できる。そして、走査方向に応じて液体５０を流す方向を切り替えることにより、＋Ｘ方向、又は−Ｘ方向のどちらの方向に基板Ｐを走査する場合にも、レンズ６０の先端面７と基板Ｐとの間を液体５０で満たすことができ、高い解像度及び広い焦点深度を得ることができる。

以上説明したように、露光装置に、特に、投影光学系ＰＬと基板Ｐとの間に液体５０を供給する液体供給装置１に、液体５０を加熱する加熱装置２１を設けたので、液体５０を十分に脱気してからこの液体５０を投影光学系ＰＬと基板Ｐとの間に供給することができる。したがって、露光処理中、投影光学系ＰＬと基板Ｐとの間に満たされた液体５０中の気泡の発生を抑制できる。また、加熱装置（脱気装置）２１と空間５６との間の流路中や、投影光学系ＰＬの先端面７、あるいは基板Ｐ表面などに何らかの原因で仮に気泡が発生していても、十分に脱気された液体５０が流路や空間５６を流れることにより、液体５０はこの流路中に存在する気泡を吸収し除去できる。また投影光学系ＰＬと基板Ｐとの間の空間５６に供給された液体５０は、その周囲の気体（空気）に触れることになるため、液体５０中に周囲の気体（空気）が溶け込むおそれがあるが、液体５０中への気体（空気）の溶解には数分程度かかるため、液体供給装置１から供給された液体５０は、その脱気された性質を失う前に、液体回収装置２に回収される。したがって、空間５６における液体５０中への気体（空気）の溶解によって、投影光学系ＰＬと基板Ｐとの間の液体５０に気泡が生じることもない。このように、露光光ＥＬの光路上の液体５０中に気泡を存在させない状態で露光処理できるので、気泡に起因するパターン像の劣化を防止し、高いパターン精度を有するデバイスを製造することができる。なお、加熱装置２１は、液体供給装置１内に設けずに、液体供給装置１から離れた場所に設けてもよく、露光装置チャンバ内部または外部に設けてもよい。

また、液体５０は温度調整装置２２により温度調整された状態で空間５６に供給されるので、基板Ｐ表面の温度調整が行われ、露光の際に生じる熱による基板Ｐの熱膨張によるアライメント精度等の低下を防止することができる。

上述したように、本実施形態における液体５０は純水を用いた。純水は、半導体製造工場等で容易に大量に入手できるとともに、基板Ｐ上のフォトレジストや光学素子（レンズ）等に対する悪影響がない利点がある。また、純水は環境に対する悪影響がないとともに、不純物の含有量が極めて低いため、基板Ｐの表面、及び投影光学系ＰＬの先端面に設けられている光学素子の表面を洗浄する作用も期待できる。

そして、波長が１９３ｎｍ程度の露光光ＥＬに対する純水（水）の屈折率ｎはほぼ１．４４〜１．４７程度と言われており、露光光ＥＬの光源としてＡｒＦエキシマレーザ光（波長１９３ｎｍ）を用いた場合、基板Ｐ上では１／ｎ、すなわち約１３１〜１３４ｎｍ程度に短波長化されて高い解像度が得られる。更に、焦点深度は空気中に比べて約ｎ倍、すなわち約１．４４〜１．４７倍程度に拡大されるため、空気中で使用する場合と同程度の焦点深度が確保できればよい場合には、投影光学系ＰＬの開口数をより増加させることができ、この点でも解像度が向上する。

本実施形態では、投影光学系ＰＬの先端にレンズ６０が取り付けられているが、投影光学系ＰＬの先端に取り付ける光学素子としては、投影光学系ＰＬの光学特性、例えば収差（球面収差、コマ収差等）の調整に用いる光学プレートであってもよい。あるいは露光光ＥＬを透過可能な平行平面板であってもよい。液体５０と接触する光学素子を、レンズより安価な平行平面板とすることにより、露光装置ＥＸの運搬、組立、調整時等において、投影光学系ＰＬの透過率、基板Ｐ上での露光光ＥＬの照度、及び照度分布の均一性を低下させる物質（例えばシリコン系有機物等）がその平行平面板に付着しても、液体５０を供給する直前にその平行平面板を交換するだけでよく、液体５０と接触する光学素子をレンズとする場合に比べてその交換コストが低くなるという利点がある。すなわち、露光光ＥＬの照射によりレジストから発生する飛散粒子、または液体５０中の不純物の付着などに起因して液体５０に接触する光学素子の表面が汚れるため、その光学素子を定期的に交換する必要があるが、この光学素子を安価な平行平面板とすることにより、レンズに比べて交換部品のコストが低く、且つ交換に要する時間を短くすることができ、メンテナンスコスト（ランニングコスト）の上昇やスループットの低下を抑えることができる。

また、液体５０の流れによって生じる投影光学系ＰＬの先端の光学素子と基板Ｐとの間の圧力が大きい場合には、その光学素子を交換可能とするのではなく、その圧力によって光学素子が動かないように堅固に固定してもよい。

なお、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５０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５０を満たす構成であってもよい。

なお、本実施形態の液体５０は水であるが、水以外の液体であってもよい。例えば、露光光ＥＬの光源がＦ_２レーザである場合、このＦ_２レーザ光は水を透過しないので、液体５０としては、Ｆ_２レーザ光を透過可能な、例えばフッ素系オイル（フッ素系の液体）や過フッ化ポリエーテル（ＰＦＰＥ）であってもよい。また、液体５０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。

第２実施形態
次に、本発明の露光装置ＥＸの第２の実施形態について、図５を参照しながら説明する。ここで、以下の説明において、上述した実施形態と同一又は同等の構成部分については同一の符号を付し、その説明を簡略もしくは省略する。本実施形態に係る特徴的な部分は、加熱装置２１に代えて減圧装置２３が設けられている点である。

図５に示すように、液体供給装置１は、基板Ｐや投影光学系ＰＬの汚染を防止するために、あるいは基板Ｐ上に投影されるパターン像の劣化を防止するために、例えば液体回収装置２で回収された液体５０をフィルタリングして、液体５０中の異物を除去するフィルタ２０と、フィルタ２０で異物を除去された液体５０を減圧することでこの液体５０を脱気する減圧装置２３と、減圧装置２３で脱気処理された液体５０をチャンバ内の温度とほぼ同じ温度に調整する温度調整装置２２と加圧ポンプ２５とを備えている。減圧装置２３は、液体５０を保持する容器を有し、この容器内部を減圧することで液体５０を脱気する。このように、液体５０を加熱する代わりに減圧することによっても液体５０を脱気することができる。減圧装置５０は、例えば、液体５０を所定量保持可能な容器と、その容器に接続され、その容器内で液体５０に接している気体の圧力を減圧する真空ポンプから構成し得る。

なお、液体５０を脱気するために、液体５０に対する加熱処理と減圧処理とを同時に行ってもよい。すなわち、液体５０を保持可能な容器を有する減圧装置２３に、この容器を加熱する加熱装置を設ける構成とすることができる。減圧装置２３は容器に液体５０を収容し、この容器を減圧しつつ前記加熱装置を用いて液体５０を加熱することで液体５０を脱気することができる。

このとき、減圧装置２３は、液体５０の温度に応じて圧力を設定する。すなわち、液体５０は沸点まで加熱されることにより十分な脱気効果を得られるが、液体５０の沸点は圧力に依存するため、液体５０の温度に応じて圧力を設定することで液体５０を効率良く且つ良好に脱気できる。例えば、液体５０としての水の沸点が１００℃となるときの圧力（沸騰圧力）は、大気圧（１０１３２５Ｐａ）である。沸点が９０℃となるときの沸騰圧力は、７０１２１Ｐａである。同様に、沸点８０℃では沸騰圧力４７３７７Ｐａ、沸点５０℃では沸騰圧力１２３４５Ｐａ、沸点３０℃では沸騰圧力４２４４．９Ｐａ、沸点２０℃では沸騰圧力２３３８．１Ｐａである。したがって、減圧装置２３は、液体５０の温度が例えば加熱装置により１００℃に設定されている場合には、減圧処理を行わずに大気圧下で液体５０を沸騰させて脱気できる。一方、液体５０の温度が９０℃である場合には、減圧装置２３は圧力を大気圧〜温度９０℃での沸騰圧力（７０１２１Ｐａ）の範囲に設定することで、液体５０を沸騰させて脱気できる。同様に、例えば液体５０の温度が３０℃では、減圧装置２３は圧力を大気圧〜沸騰圧力（４２４４．９Ｐａ）に設定することで、液体５０を沸騰させて脱気できる。このように、液体５０の沸点は圧力により変動するので、減圧装置２３は液体５０の温度に応じて圧力を設定することで液体５０を良好に脱気できる。

なお、投影光学系ＰＬと基板Ｐとの間に供給する液体５０の脱気レベル、すなわち液体５０の溶存気体濃度は、液体５０の使用条件（露光条件など）に応じて決めるとよい。液浸露光の場合、露光光ＥＬの照射により、あるいは露光光ＥＬの照射により暖められた基板Ｐの熱によって、投影光学系ＰＬと基板Ｐとの間の液体５０の温度が露光中に全体的、あるいは部分的に上昇する。液体５０の温度上昇は、露光光ＥＬの強度などによっても異なり、数℃（１〜３℃）程度であるが、液体５０の脱気レベルが低いと、液体５０の温度上昇によって液体５０中に溶け込んでいた気体が気泡となって発生してしまう可能性がある。したがって、投影光学系ＰＬと基板Ｐとの間で液体５０に温度上昇が生じても気泡が発生しないように、液体５０の脱気レベルを設定する必要がある。例えば、上述したように、投影光学系ＰＬと基板Ｐとの間に２３℃程度に温度制御された液体を供給する場合には、安全を見越して、例えば液体の温度が３０℃に上昇しても気泡が発生しないように脱気レベルを設定すればよい。具体的には、液体５０、すなわち水の脱気レベルを、３０℃における水の空気溶解飽和量０．０１６ｃｍ^３／ｃｍ^３以下（質量比で言えば、Ｎ_２は１３ｐｐｍ以下、Ｏ_２は７．８ｐｐｍ以下）に設定すればよい。なお、「ｃｍ^３／ｃｍ^３」は水１ｃｍ^３に溶解する空気の体積ｃｍ^３を示すものである。

また液浸露光の場合、投影光学系ＰＬと基板Ｐとの間の液体５０に流れが生じると、液体５０の圧力変化が生じる。その圧力変化は、液体の供給量、回収量、基板Ｐの移動速度などによっても異なり、数百Ｐａ（１００〜３００Ｐａ）程度であるが、液体５０の脱気レベルが低いと液体５０に対する圧力変化によって液体５０中で気泡が発生してしまう可能性がある。したがって、液体５０の脱気レベルは、液体５０の数百Ｐａの圧力変化によっても気泡が発生しないように設定しておけばよい。

また、脱気レベルを上げることが困難な場合には、投影光学系ＰＬと基板Ｐとの間の液体に気泡を発生させる温度変化や圧力変化が起きないように露光条件を決めてもよい。露光条件としては、液体の供給量、回収量、基板Ｐの移動速度、露光光強度、露光パルス光の発射周期（パルス間隔）、露光パルス光のパルス幅のうちの少なくとも一つが含まれる。なお、液体の温度変化や圧力変化を考慮して露光条件を決定する場合には、気泡の発生防止ばかりでなく、液体の屈折率変化に起因するパターン像の結像劣化の防止も踏まえて決める必要があることは言うまでもない。

第３実施形態
本発明の露光装置ＥＸの第３の実施形態について、図６及び７を参照しながら説明する。この実施形態の露光装置では、第１実施形態における液体供給装置における加熱装置に代えて、図６に示すような膜脱気装置２４及び加熱装置２５を備える。以下の説明において上述の実施形態と同一又は同等の構成部分については同一の符号を付し、その説明を簡略もしくは省略する。

図６は、液体供給装置１の構成図である。図６に示すように、液体供給装置１は、基板Ｐや投影光学系ＰＬの汚染を防止するために、あるいは基板Ｐ上に投影されるパターン像の劣化を防止するために、例えば液体回収装置２で回収された液体５０をフィルタリングして、液体回収装置２で回収された液体５０内の異物等を除去するためのフィルタ２０と、フィルタ２０を通過した液体５０を所定の温度に加熱する加熱装置２５と、加熱装置２５により加熱された液体５０中の気体を除去する膜脱気装置２４と、膜脱気装置２４により脱気処理された液体５０の温度を所望の温度に調整する温度調整装置２２と、加圧ポンプ１５とを備えている。加熱装置２５によって溶存気体濃度を低下させた液体５０は、管１２を介して膜脱気装置２４に供給される。さらに膜脱気装置２４で脱気された液体５０は、管１４を介して温度調整装置２２に供給される。また、膜脱気装置２４は排気管１３に接続されており、液体５０から除去（脱気）された気体が排出される。また、温度調整装置２２は、空間５６に供給する液体５０の温度を、例えば露光装置ＥＸが収容されているチャンバ内の温度（例えば２３℃）と同程度に設定する。温度調整装置２２には供給管３、１０が接続されており、温度調整装置２２により温度調整された液体５０は加圧ポンプ１５により供給管３（１０）を介して空間５６に供給されるようになっている。なお、この膜脱気装置２４の動作も制御装置ＣＯＮＴにより制御される。

図７は、膜脱気装置２４の概略構成を示す断面図である。ハウジング７１の内部に筒状の中空糸束７２が所定空間７３を介して収容されている。中空糸束７２はストロー状の中空糸膜７４の複数を平行に束ねたものであり、各中空糸膜７４は、疎水性が高く気体透過性に優れた素材（例えば、ポリ４メチルペンテン１）で形成されている。ハウジング７１の両端には真空キャップ部材７５ａ，７５ｂが固定されており、ハウジング７１の両端外側に密閉空間７６ａ，７６ｂを形成している。真空キャップ部材７５ａ，７５ｂには不図示の真空ポンプに接続された脱気口７７ａ，７７ｂが設けられている。また、ハウジング７１の両端には、中空糸束７２の両端のみが密閉空間７６ａ，７６ｂに連結されるように封止部７８ａ，７８ｂが形成されており、脱気口７７ａ，７７ｂに接続された真空ポンプによりそれぞれの中空糸膜７４の内側を減圧状態にすることができる。中空糸束７２の内部には、管１２に接続された管７９が配置されている。管７９には複数の液体供給穴８０が設けられており、封止部７８ａ，７８ｂ及び中空糸束７２で囲まれた空間８１に、液体供給穴８０から液体５０が供給される。液体供給穴８０から空間８１に液体５０の供給を続けられると、液体５０は平行に束ねた中空糸膜７４の層を横切るように外側へ向かって流れ、液体５０が中空糸膜７４の外表面と接触する。前述したように中空糸膜７４はそれぞれ、疎水性が高く気体透過性に優れた素材で形成されているので、液体５０は中空糸膜７４の内側に入ることなく、各中空糸膜７４の間を通って中空糸束７２の外側の空間７３に移動する。一方、液体５０中に溶解している気体（分子）は、中空糸膜７４の内側が減圧状態（２０Ｔｏｒｒ程度）になっているので、各中空糸膜７４の内側へ移動する（吸収される）。このように、中空糸膜７４の層を横切る間に液体５０から除去（脱気）された気体成分は、矢印８３で示すように、中空糸束７２の両端から密閉空間７６ａ，７６ｂ介して脱気口７７ａ，７７ｂから排出される。また、脱気処理された液体５０は、ハウジング５１に設けられた液体出口８２から管１４を介して温度調整装置２２に供給される。

以上説明したように、投影光学系ＰＬと基板Ｐとの間に液体５０を供給する液体供給装置１に、液体５０中の気体を除去（脱気）する膜脱気装置２４を設けたので、液体５０を十分に脱気してからこの液体５０を投影光学系ＰＬと基板Ｐとの間に供給することができる。したがって、露光処理中、投影光学系ＰＬと基板Ｐとの間に満たされた液体５０中の気泡の発生を抑制できる。また、膜脱気装置２４と空間５６との間の流路中や、投影光学系ＰＬの先端面７、あるいは基板Ｐ表面などに何らかの原因で仮に気泡が発生していても、十分に脱気された液体５０が流路や空間５６を流れることにより、液体５０はこの流路中に存在する気泡を吸収し除去できる。このように、露光光ＥＬの光路上の液体５０中に気泡を存在させない状態で露光処理できるので、気泡に起因するパターン像の劣化を防止し、高いパターン精度を有するデバイスを製造することができる。

本実施形態においては、加熱装置２５で液体を加熱し、溶存気体濃度を下げてから膜脱気装置２４に液体を供給することで、空間５６に供給される液体の脱気レベルを向上させるようにしているが、加熱装置２５の代わりに減圧装置を用いて溶存気体濃度を低下させてから膜脱気装置２４に液体を供給するようにしてもよい。また、膜脱気装置２４での脱気能力が十分に高い場合には、フィルタ２０を通過した液体を加熱装置や減圧装置を介さずに膜脱気装置２４に導くようにしてもよい。

上記各実施形態において、上述したノズルの形状は特に限定されるものでなく、例えば先端部６０Ａの長辺について２対のノズルで液体５０の供給又は回収を行うようにしてもよい。なお、この場合には、＋Ｘ方向、又は−Ｘ方向のどちらの方向からも液体５０の供給及び回収を行うことができるようにするため、供給ノズルと回収ノズルと上下に並べて配置してもよい。

また、図８に示すように、先端部６０Ａを挟んでＹ軸方向両側のそれぞれに供給ノズル３１、３２及び回収ノズル３３、３４を設けることもできる。この供給ノズル及び回収ノズルにより、ステップ移動する際の基板Ｐの非走査方向（Ｙ軸方向）への移動時においても、投影光学系ＰＬと基板Ｐとの間に液体５０を安定して供給することができる。
また上述の実施形態においては、気体除去装置（加熱装置２１，減圧装置２３，膜脱気装置２４）で気体の除去が行われた液体を、気体に接触させることなく、投影光学系ＰＬと基板Ｐとの間の空間５６に供給するようになっているが、気体除去が十分に行われ、液体に溶け込む気体量が少ないことがわかっていれば、一部もしくはすべての流路で気体に触れるようにしてもよい。すなわち、気体除去装置と空間５６との間で液体に触れないようにすることは、気泡抑制のために必須な構成ではない。

また、上述の実施形態においては、液体回収装置２で回収された液体を液体供給装置１へ戻す機構になっているが、必ずしもその必要はなく、液体供給装置１へは新しい純水を送り、液体回収装置２で回収された液体は廃棄するようにしてもよい。
また上述の実施形態においては、基板Ｐを露光するときに投影光学系ＰＬの像面側に液浸領域を形成する場合について説明したが、基板Ｐを露光するときのみならず、基板ステージＰＳＴ（Ｚステージ５１）上に設けられている各種の計測部材や計測センサを用いる場合にも投影光学系ＰＬの像面側に液体を配置して、その液体を介して各種の計測を行う場合がある。このような計測を行う場合にも、上述と同様に液体中の気泡の発生を抑制することによって気泡に起因する計測誤差などを防止することができる。
また、上述の実施形態における液体供給装置と液体回収装置は、投影光学系ＰＬの投影領域の両側に供給ノズルと回収ノズルとを有し、基板Ｐの走査方向に応じて、投影領域の一方側から液体を供給し、他方側で液体を回収する構成であるが、液体供給装置と液体回収装置の構成は、これに限られず、投影光学系ＰＬと基板Ｐとの間に液体を局所的に保持できればよい。

なお、上記各実施形態の基板Ｐとしては、半導体デバイス製造用の半導体ウエハのみならず、ディスプレイデバイス用のガラス基板や、薄膜磁気ヘッド用のセラミックウエハ、あるいは露光装置で用いられるマスクまたはレチクルの原版（合成石英、シリコンウエハ）等が適用される。

また、上述の実施形態においては、投影光学系ＰＬと基板Ｐとの間を局所的に液体で満たす露光装置を採用しているが、露光対象の基板を保持したステージを液槽の中で移動させる液浸露光装置や、ステージ上に所定深さの液体槽を形成し、その中に基板を保持する液浸露光装置にも本発明を適用可能である。露光対象の基板を保持したステージを液槽の中で移動させる液浸露光装置の構造及び露光動作は、例えば特開平６−１２４８７３号公報に詳細に記載されており、また、ステージ上に所定深さの液体槽を形成し、その中に基板を保持する液浸露光装置の構造及び露光動作は、例えば特開平１０−３０３１１４号公報に詳細に記載されており、それぞれ本国際出願で指定または選択された国の法令で許容される限りにおいて、本文の記載の一部とする。

露光装置ＥＸとしては、マスクＭと基板Ｐとを同期移動してマスクＭのパターンを走査露光するステップ・アンド・スキャン方式の走査型露光装置（スキャニングステッパ）の他に、マスクＭと基板Ｐとを静止した状態でマスクＭのパターンを一括露光し、基板Ｐを順次ステップ移動させるステップ・アンド・リピート方式の投影露光装置（ステッパ）にも適用することができる。また、本発明は基板Ｐ上で少なくとも２つのパターンを部分的に重ねて転写するステップ・アンド・スティッチ方式の露光装置にも適用できる。

また、本発明は、ツインステージ型の露光装置にも適用できる。ツインステージ型の露光装置の構造及び露光動作は、例えば特開平１０−１６３０９９号及び特開平１０−２１４７８３号（対応米国特許６，３４１，００７号、６，４００，４４１号、６，５４９，２６９号及び６，５９０,６３４号）、特表２０００−５０５９５８号（対応米国特許５，９６９，４４１号）あるいは米国特許６，２０８，４０７号に開示されており、それぞれ本国際出願で指定または選択された国の法令で許容される限りにおいて、本文の記載の一部とする。

露光装置ＥＸ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や、薄膜磁気ヘッド、撮像素子（ＣＣＤ）あるいはレチクル又はマスクなどを製造するための露光装置等にも広く適用できる。

基板ステージＰＳＴやマスクステージＭＳＴにリニアモータを用いる場合は、エアベアリングを用いたエア浮上型およびローレンツ力またはリアクタンス力を用いた磁気浮上型のどちらを用いてもよい。また、各ステージＰＳＴ、ＭＳＴは、ガイドに沿って移動するタイプでもよく、ガイドを設けないガイドレスタイプであってもよい。ステージにリニアモータを用いた例は、米国特許５,６２３,８５３及び５,５２８,１１８に開示されており、それぞれ本国際出願で指定または選択された国の法令で許容される限りにおいて、本文の記載の一部とする。

各ステージＰＳＴ、ＭＳＴの駆動機構としては、二次元に磁石を配置した磁石ユニットと、二次元にコイルを配置した電機子ユニットとを対向させ電磁力により各ステージＰＳＴ、ＭＳＴを駆動する平面モータを用いてもよい。この場合、磁石ユニットと電機子ユニットとのいずれか一方をステージＰＳＴ、ＭＳＴに接続し、磁石ユニットと電機子ユニットとの他方をステージＰＳＴ、ＭＳＴの移動面側に設ければよい。

基板ステージＰＳＴ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、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。この反力の処理方法は、例えば特開平８−１６６４７５号公報（米国特許５,５２８,１１８）に詳細に開示されており、本国際出願で指定または選択された国の法令で許容される限りにおいて、本文の記載の一部とする。

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、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。この反力の処理方法は、例えば特開平８−３３０２２４号公報（米国特許５,８７４,８２０）に詳細に開示されており、本国際出願で指定または選択された国の法令で許容される限りにおいて、本文の記載の一部とする。

以上のように、本願実施形態の露光装置ＥＸは、本願特許請求の範囲に挙げられた各構成要素を含む各種サブシステムを、所定の機械的精度、電気的精度、光学的精度を保つように、組み立てることで製造される。これら各種精度を確保するために、この組み立ての前後には、各種光学系については光学的精度を達成するための調整、各種機械系については機械的精度を達成するための調整、各種電気系については電気的精度を達成するための調整が行われる。各種サブシステムから露光装置への組み立て工程は、各種サブシステム相互の、機械的接続、電気回路の配線接続、気圧回路の配管接続等が含まれる。この各種サブシステムから露光装置への組み立て工程の前に、各サブシステム個々の組み立て工程があることはいうまでもない。各種サブシステムの露光装置への組み立て工程が終了したら、総合調整が行われ、露光装置全体としての各種精度が確保される。なお、露光装置の製造は温度およびクリーン度等が管理されたクリーンルームで行うことが望ましい。

半導体デバイス等のマイクロデバイスは、図９に示すように、マイクロデバイスの機能・性能設計を行うステップ２０１、この設計ステップに基づいたマスク（レチクル）を製作するステップ２０２、デバイスの基材である基板を製造するステップ２０３、前述した実施形態の露光装置ＥＸによりマスクのパターンを基板に露光する露光処理ステップ２０４、デバイス組み立てステップ（ダイシング工程、ボンディング工程、パッケージ工程を含む）２０５、検査ステップ２０６等を経て製造される。

本発明の露光装置の一実施形態を示す概略構成図である。 投影光学系の先端部と液体供給装置及び液体回収装置との位置関係を示す図である。 供給ノズル及び回収ノズルの配置例を示す図である。 液体供給装置の一実施形態を示す概略構成図である。 液体供給装置の他の実施形態を示す概略構成図である。 液体供給装置の更に異なる実施形態を示す概略構成図である。 膜脱気装置の概略構成を示す断面図である。 供給ノズル及び回収ノズルの配置例を示す図である。 半導体デバイスの製造工程の一例を示すフローチャート図である。

符号の説明

１…液体供給装置、２…液体回収装置、２１…加熱装置（気泡抑制装置、脱気装置）、
２３…減圧装置（気泡抑制装置、脱気装置）、５０…液体、ＥＸ…露光装置、
ＰＬ…投影光学系、Ｐ…基板

Claims (27)

1. 所定パターンの像で基板を露光する露光装置であって、
   上記所定パターンの像を基板に投影する投影光学系と；
   上記投影光学系と基板との間に液体を供給する液体供給装置と；
   上記投影光学系と基板との間に供給される液体中に含まれる気体成分を除去するための気体除去装置と；を備える露光装置。
2. 上記気体除去装置は、上記液体中の空気濃度が０．０１６ｃｍ^３／ｃｍ^３以下になるように上記液体から気体成分を除去する請求項１に記載の露光装置。
3. 上記気体除去装置が、加熱装置、減圧装置及び脱気膜の少なくとも一種である請求項１に記載の露光装置。
4. 上記液体供給装置が、投影光学系と基板との間に液体を供給する複数の供給ノズルと、投影光学系と基板との間に供給された液体を回収する複数の回収ノズルとを含む請求項１に記載の露光装置。
5. 露光装置が基板を載置して移動するステージを備え、該ステージが投影光学系から投影される像に対して基板を移動している間に露光が行われ、上記供給ノズルは液体を基板の移動方向に噴射する請求項４に記載の露光装置。
6. 上記供給ノズルと回収ノズルが交互に配列されている請求項４に記載の露光装置。
7. 上記交互に配列された供給ノズルと回収ノズルの組合せが、投影光学系の投影領域を挟んで対向している請求項６に記載の露光装置。
8. さらに、上記液体供給装置から供給される液体の温度を調整するための温度調整装置を備える請求項１〜４のいずれか一項に記載の露光装置。
9. 上記温度調整装置が液体の温度を露光装置内の温度になるように調整する請求項８に記載の露光装置。
10. 上記温度調整された液体が投影光学系と基板との間に供給されることにより、基板の温度が制御される請求項９に記載の露光装置。
11. 投影光学系によりパターンの像を基板上に投影して、前記基板を露光する露光装置であって、
    前記投影光学系と基板との間の少なくとも一部を液体で満たすための液体供給装置と；
    前記液体中における気泡の発生を抑制する気泡抑制装置とを有する露光装置。
12. 前記気泡抑制装置は液体中の気体を除去する脱気装置を含む請求項１１に記載の露光装置。
13. 前記脱気装置は液体を加熱する加熱装置を含む請求項１２に記載の露光装置。
14. 前記加熱装置は液体の温度Ｔを３０℃＜Ｔ≦１００℃に設定する請求項１３に記載の露光装置。
15. 前記脱気装置は、液体が保持された装置内部を減圧する減圧装置を含む請求項１２に記載の露光装置。
16. 前記減圧装置は液体の温度に応じて圧力を設定する請求項１５に記載の露光装置。
17. 前記脱気装置は、前記投影光学系と前記基板との間の液体の少なくとも一部の温度変化によって気泡が発生しないように脱気レベルを決定する請求項１２〜１６に記載の露光装置。
18. 前記脱気装置は、前記投影光学系と前記基板との間の液体に対する圧力変化によって気泡が発生しないように脱気レベルを決定する請求項１２〜１６に記載の露光装置。
19. 前記脱気装置が膜脱気装置である請求項１２に記載の露光装置。
20. 前記膜脱気装置は中空糸部材を有する請求項１９に記載の露光装置。
21. 前記中空糸部材は、気体透過性であり、且つ液体不透過性である請求項２０に記載の露光装置。
22. 前記膜脱気装置に供給する液体を加熱して、前記膜脱気装置に供給する液体中の気体の溶存濃度を低下させる加熱装置を含む請求項１９に記載の露光装置。
23. 前記気泡抑制装置によって気泡の発生を抑制された液体は、気体との接触なしに、前記投影光学系と前記基板との間に供給される請求項１１〜２２に記載の露光装置。
24. 前記液体供給装置は、前記投影光学系と前記基板との間に供給される液体をフィルタリングするフィルタ装置を備えたことを特徴とする請求項１２記載の露光装置。
25. 前記液体供給装置は、前記脱気装置によって脱気された液体の温度を調整する温度調整装置をさらに備えたことを特徴とする請求項２４記載の露光装置。
26. 前記液体供給装置は、前記脱気装置によって脱気された液体の温度を調整する温度調整装置をさらに備えたことを特徴とする請求項１２記載の露光装置。
27. 請求項１〜２６のいずれか一項に記載の露光装置を用いてデバイスを製造するデバイス製造方法。
    

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