JP2006332531A - 投影光学系、露光装置、及びデバイスの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】光学素子の光射出面側の空間に液浸領域が形成された際に、該液浸領域内の液体が光学素子の光入射面側の空間側に漏出することを抑制できる投影光学系、露光装置、及びデバイスの製造方法を提供する。
【解決手段】投影光学系ＰＬは複数のレンズエレメントを備えており、これら各レンズエレメントのうち最も像面側の第１特定レンズエレメントＬＳ７以外のレンズエレメントは、鏡筒１３内に収容されている。第１特定レンズエレメントＬＳ７に露光光ＥＬの光軸方向において隣り合う第２特定レンズエレメントＬＳ６と、この第２特定レンズエレメントＬＳ６の光射出面側の空間１６に純水ＬＱを供給するための第２ノズル部材２１との間には、隙間Ｓ１が形成されている。そして、この隙間Ｓ１を介して第２特定レンズエレメントＬＳ６におけるフランジ部ＬＳ６Ｂの下面ＬＳ６ｄと対向する第２ノズル部材２１の上面２１ｂには、第２環状溝２８が形成されている。
【選択図】 図２

Description

本発明は、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、該投影光学系を備える露光装置、及び該露光装置を用いたデバイスの製造方法に関するものである。

従来、この種の露光装置として、例えば特許文献１に記載の露光装置が提案されている。特許文献１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、マスクにより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、特許文献１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（「光路空間」ともいう）に気体よりも屈折率の高い液体（純水）を供給して、液浸領域を形成するようになっている。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ようになっている。
国際公開第９９／４９５０４号パンフレット

ところで、特許文献１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、基板と相対する表面の大部分が液体と接触している。そのため、例えば露光装置（投影光学系）が振動した場合に、液浸領域内の液体の一部が、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。すなわち、液浸領域内の液体の一部が、液浸領域外（鏡筒内の他の光路空間）に漏出してしまう可能性があった。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、光学素子の光射出面側の空間に液浸領域が形成された際に、該液浸領域内の液体が光学素子における光入射面側の空間側に漏出することを抑制できる投影光学系、露光装置、及びデバイスの製造方法を提供することにある。

上記目的を達成させるために、投影光学系に係る請求項１に記載の発明は、複数の光学素子を有し、該各光学素子のうち特定光学素子の光射出面側の空間に液浸領域を形成可能な投影光学系において、前記特定光学素子の光射出面のうち、光が通過する第１領域の面とは異なる第２領域の面に対して所定間隔の隙間を空けて配置される環状部材を備え、該環状部材における前記特定光学素子の第２領域の面と対向する対向面に、前記液浸領域の液体を排出するための排出溝を設けたことを要旨とする。

この請求項１に記載の発明によれば、特定光学素子の光射出面側の空間に液浸領域を形成した場合に、この液浸領域を形成する液体の一部が環状部材と特定光学素子との間の隙間に浸入したとしても、その液体は、環状部材に形成された排出溝内に流入して排出される。したがって、特定光学素子の光射出面側の空間に液浸領域が形成された際に、該液浸領域内の液体が特定光学素子の光入射面側の空間側に漏出することを抑制できる。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の投影光学系において、前記排出溝は、環状をなすように形成されていることを要旨とする。この請求項２に記載の発明によれば、環状部材において特定光学素子の第２領域の面と対向する対向面に排出溝が環状をなすように形成されているため、環状部材と特定光学素子との間の隙間に浸入した液体を、確実に排出溝内に流入させることができる。

請求項３に記載の発明は、請求項１又は請求項２に記載の投影光学系において、前記隙間は、その幅が１ｍｍ未満に設定されていることを要旨とする。この請求項３に記載の発明によれば、環状部材と光学素子との間の隙間が１ｍｍ未満に設定されているため、この隙間内に液浸領域を形成する液体を浸入させにくくすることができる。

請求項４に記載の発明は、請求項１〜請求項３のうち何れか一項に記載の投影光学系において、前記環状部材の対向面及び前記特定光学素子の前記第２領域の面のうち、少なくとも一方には、撥水処理が施されていることを要旨とする。この請求項４に記載の発明によれば、環状部材と特定光学素子との間の隙間に液浸領域を形成する液体の一部を、環状部材の対向面及び特定光学素子の前記第２領域の面のうち少なくとも一方が発揮する撥水効果により、浸入させにくくすることができる。

請求項５に記載の発明は、請求項１〜請求項４のうち何れか一項に記載の投影光学系において、前記環状部材には、前記排出溝内と外部とを連通する排出通路が形成されていることを要旨とする。この請求項５に記載の発明によれば、排出溝内に流入した液体を投影光学系の外部に排出通路を介して容易に排出することができる。

請求項６に記載の発明は、請求項１〜請求項５のうち何れか一項に記載の投影光学系において、前記特定光学素子は、前記各光学素子のうち前記投影光学系の像面に最も近い光学素子であることを要旨とする。この請求項６に記載の発明によれば、特定光学素子と投影光学系の像面との間に液浸領域が形成されるため、露光パターンの歪みなどを良好に抑制できる。

請求項７に記載の発明は、請求項１〜請求項５のうち何れか一項に記載の投影光学系において、前記特定光学素子は、前記各光学素子のうち前記投影光学系の像面に最も近い光学素子に次いで前記投影光学系の像面に近い光学素子であることを要旨とする。この請求項７に記載の発明によれば、投影光学系の像面に２番目に近い光学素子が特定光学系であるため、液浸領域は、投影光学系の像面に比較的近い位置に形成されることになる。すなわち、露光パターンの歪みなどを良好に抑制できる。

一方、露光装置に係る請求項８に記載の発明は、所定のパターンを介した露光光を基板に照射して、前記基板を露光する露光装置において、請求項１〜請求項７のうち何れか一項に記載の投影光学系と、前記特定光学素子の光射出面側の空間に液体を供給する液体供給装置と、前記特定光学素子の光射出面側の空間から液体を回収する液体回収装置とを備えたことを要旨とする。この請求項８に記載の発明によれば、液体供給装置から液浸領域を形成するために供給された液体の液浸領域から液浸領域外への漏出が抑制されるため、露光装置全体のメンテナンスが不要に増加することを抑制できる。

請求項９に記載の発明は、請求項８に記載の露光装置において、前記投影光学系が備える環状部材には、前記液体供給装置に接続される供給用開口部及び前記液体回収装置に接続される回収用開口部のうち少なくとも一方が形成されていることを要旨とする。この請求項９に記載の発明によれば、液浸領域を形成するための部材を、環状部材と別体に設ける必要が無いため、部品点数の増加を抑制できる。

さらに、デバイスの製造方法に係る請求項１０に記載の発明は、リソグラフィ工程を含むデバイスの製造方法において、前記リソグラフィ工程で請求項８又は請求項９に記載の露光装置を用いて露光を行うことを要旨とする。この請求項１０に記載の発明によれば、高集積度のデバイスを歩留まりよく生産することができる。

本発明によれば、光学素子の光射出面側の空間に液浸領域が形成された際に、該液浸領域内の液体が光学素子の光入射面側の空間側に漏出することを抑制できる。

以下に、本発明の投影光学系、露光装置、及びデバイスの製造方法を、半導体素子を製造するための投影光学系、露光装置、及びデバイスの製造方法に具体化した一実施形態について図１〜図５に基づき説明する。

図１に示すように、本実施形態の露光装置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ようになっている。つまり、本実施形態の露光装置１１は、ステップ・アンド・スキャン方式の走査型露光措置、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を保持するようになっている。また、本実施形態の露光光源としては、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との間で、そのレチクル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（露光光ＥＬの出射側であって、図１では下側）のレンズエレメント（以下、「第１特定レンズエレメント」と示す。）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、光軸が一致すると共に、それぞれの光入射面側及び光射出面側に光路空間（単に、「空間」ともいう。）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の光路と交差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。

ちなみに、本実施形態の露光装置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には、第１特定レンズエレメントＬＳ７における光射出面側の空間１５及び光入射面側の空間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、露光装置１１には、空間１５，１６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が形成されるようになっている。そして、この液浸領域ＬＴ１を形成する純水ＬＱは、第１液体回収装置１９の駆動に基づき空間１５から回収されるようになっている。また、第１特定レンズエレメントＬＳ７と、この第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ＬＳ６との間の空間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が形成されるようになっている。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の駆動に基づき空間１６から回収されるようになっている。

したがって、本実施形態では、第１特定レンズエレメントＬＳ７から見た場合には、空間１５が光射出面側の空間に該当すると共に、空間１６が光入射面側の空間に該当する。また、第２特定レンズエレメントＬＳ６から見た場合には、空間１６が光射出面側の空間に該当すると共に、鏡筒１３内の空間ＳＰが光入射面側の空間に該当する。

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、そのフランジ部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。そして、本実施形態では、露光光通過部ＬＳ６Ａの下面ＬＳ６ｃが第２特定レンズエレメントＬＳ６における光射出面の第１領域の面として機能し、フランジ部ＬＳ６Ｂの下面ＬＳ６ｄが第２特定レンズエレメントＬＳ６における光射出面の第２領域の面として機能するようになっている。なお、露光光通過部ＬＳ６Ａの下面ＬＳ６ｃとフランジ部ＬＳ６Ｂの下面ＬＳ６ｄとの間の側面ＬＳ６ａが、第２特定レンズエレメントＬＳ６における光射出面の第２領域の面として機能するようにしてもよい。

一方、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ＬＳ６ｂ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、そのフランジ部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。そして、本実施形態では、露光光通過部ＬＳ７Ａの下面ＬＳ７ｃが第１特定レンズエレメントＬＳ７における光射出面の第１領域の面として機能し、フランジ部ＬＳ７Ｂの下面ＬＳ７ｄが第１特定レンズエレメントＬＳ７における光射出面の第２領域の面として機能するようになっている。なお、露光光通過部ＬＳ７Ａの下面ＬＳ７ｃとフランジ部ＬＳ７Ｂの下面ＬＳ７ｄとの間の側面ＬＳ７ａが、第１特定レンズエレメントＬＳ７における光射出面の第２領域の面として機能するようにしてもよい。

本実施形態の投影光学系ＰＬにおいて、鏡筒１３とレンズホルダ１４との間には、環状部材としてのノズル部材（以下、ウエハＷ側から２つ目の空間である空間１６に純水ＬＱを供給するものであるから「第２ノズル部材」と示す。）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、この第２ノズル部材２１の下面側には、スペーサＡを介してレンズホルダ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おり、第２ノズル部材２１の下面とレンズホルダ１４の上面１４ａとの間には、一定幅（１ｍｍ以下の幅）のギャップＧが形成されている。

また、第２ノズル部材２１は、図２に示すように、その内側面２１ａが第２特定レンズエレメントＬＳ６の側面ＬＳ６ａと対向すると共に、その上面２１ｂが第２特定レンズエレメントＬＳ６におけるフランジ部ＬＳ６Ｂの下面ＬＳ６ｄと対向するように配置されている。そして、第２ノズル部材２１は、その内側面２１ａと、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との間に、所定間隔の隙間Ｓ１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、隙間Ｓ１は、その幅が１ｍｍ未満（本実施形態では、約１０μｍ）に設定されている。しかも、本実施形態において、第２ノズル部材２１の内側面２１ａ及び上面２１ｂと、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とには、それぞれフッ素樹脂コーティングなどの撥水処理が施されている。

また、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２１ａ側に形成された供給用開口部２４を介して空間１６内に流入するようになっている。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、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２１ａ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に回収されるようになっている。なお、回収用開口部２７は、液浸領域ＬＴ２よりも投影光学系ＰＬの物体面側（図２では上方）に形成されている。

そして、第２液体供給装置１８の駆動に基づき空間１６内に純水ＬＱが供給された場合、図３に示すように、その純水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Ｓ１内に浸入するようになっている。この際、この隙間Ｓ１内においては、下記の各条件式（１），（２）を満たす純水ＬＱの圧力（水圧）が発生する。

ΔＰ＝γ／Ｒ…（１）
Ｒ＝−gap ／（ cosθ₁ ＋ cosθ₂ ）…（２）
ただし、ΔＰ：隙間Ｓ１内における純水ＬＱの圧力，γ：純水ＬＱの表面張力（＝７．２８×１０^-2（Ｎｍ^-1）），Ｒ：隙間Ｓ１内における純水ＬＱの曲率半径，gap …隙間Ｓ１の幅（＝１０（μｍ）），θ₁ ：純水ＬＱと第２特定レンズエレメントＬＳ６との接触角，θ₂ ：純水ＬＱと第２ノズル部材２１との接触角
また、第２ノズル部材２１における第２特定レンズエレメントＬＳ６のフランジ部ＬＳ６Ｂの下面ＬＳ６ｄと対向する上面２１ｂには、排出溝としての環状溝（以下、第２ノズル部材２１に形成されていることから「第２環状溝」と示す。）２８が形成されている。さらに、第２ノズル部材２１には、第２環状溝２８内と外部とを連通させるための排出通路２９が第２環状溝２８の底面２８ａから延びるように形成されている。そして、第２環状溝２８内は、排出通路２９及びドレーン管（図示略）を介してドレーンタンク（図示略）内と連通している。なお、本実施形態の排出通路２９は、第２ノズル部材２１内に形成された液体供給通路２３や液体回収通路２６とは連通していない。

また、第２ノズル部材２１の下面及びレンズホルダ１４の上面１４ａのうち少なくとも一方の面には、フッ素樹脂コーティングなどの撥水処理が施されている。レンズホルダ１４の上面１４ａには、環状溝１４Ａが形成されている。さらに、レンズホルダ１４には、環状溝１４Ａ内と外部とを連通させるための排出通路Ｂが環状溝１４Ａの底面１４Ｂから延びるように形成されている。そして、環状溝１４Ａ内は、排出通路Ｂ及びドレーン管（図示略）を介してドレーンタンク（図示略）内と連通している。

一方、レンズホルダ１４とウエハＷとの間には、環状部材としてのノズル部材（以下、ウエハＷ側から１つ目の空間である空間１５に純水ＬＱを供給するものであるから「第１ノズル部材」と示す。）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、この第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に接触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３０ａが第１特定レンズエレメントＬＳ７の側面ＬＳ７ａと対向すると共に、その上面３０ｂ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３０ａと、第１特定レンズエレメントＬＳ７の下面ＬＳ７ｃと下面ＬＳ７ｄとの間の側面ＬＳ７ａとの間に、所定間隔の隙間Ｓ２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。また、隙間Ｓ２は、その幅が１ｍｍ未満（本実施形態では、約１０μｍ）に設定されている。しかも、本実施形態において、第１ノズル部材３０の内側面３０ａ及び上面３０ｂと、第１特定レンズエレメントＬＳ７の側面ＬＳ７ａ及びフランジ部ＬＳ７Ｂの下面ＬＳ７ｄには、それぞれフッ素樹脂コーティングなどの撥水処理が施されている。

また、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。

また、第１ノズル部材３０における第１特定レンズエレメントＬＳ７のフランジ部ＬＳ７Ｂの下面ＬＳ７ｄと対向する上面３０ｂには、排出溝としての環状溝（以下、第１ノズル部材３０に形成されていることから「第１環状溝」と示す。）３８が形成されている。さらに、第１ノズル部材３０には、第１環状溝３８内と外部とを連通させるための排出通路３９が第１環状溝３８の底面３８ａから延びるように形成されている。そして、第１環状溝３８内は、排出通路３９及びドレーン管（図示略）を介してドレーンタンク（図示略）内と連通している。なお、本実施形態の排出通路３９は、第１ノズル部材３０内に形成された液体供給管３１や液体回収通路３５と連通していない。

次に、本実施形態の露光装置１１の作用について、各空間１５，１６に純水ＬＱを供給した際の作用を中心に以下説明する。
さて、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からは純水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を介して空間１５内に供給される。同時に、第２液体供給装置１８からは純水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を空間１５内に供給すると、その駆動を停止する。その結果、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を空間１６内に供給すると、その駆動を停止する。その結果、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、空間１６内においては、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Ｓ１内に浸入することがある（図３参照）。そして、もし仮に純水ＬＱの一部がさらに隙間Ｓ１内の奥方に（すなわち、第２ノズル部材２１の上面２１ｂまで）浸入したとすると、その純水ＬＱは、第２環状溝２８内に流入し、この第２環状溝２８内から排出通路２９及びドレーン管を介してドレーンタンク内に回収される。そのため、空間１６内に供給された純水ＬＱが、第２特定レンズエレメントＬＳ６における光入射面側の鏡筒１３の空間ＳＰ内に漏入することはない。

また、もし仮に空間１５（液浸領域ＬＴ１）内の純水ＬＱが隙間Ｓ２内に浸入した場合も、同様に、その純水ＬＱは、第１環状溝３８内に流入し、この第１環状溝３８内から排出通路３９及びドレーン管を介してドレーンタンク内に回収される。そのため、空間１５内に供給された純水ＬＱが、空間１６（液浸領域ＬＴ２）内へ漏入することはない。

次に、上述した露光装置１１をリソグラフィ工程で使用したデバイスの製造方法の実施形態について説明する。
図４は、デバイス（ＩＣやＬＳＩ等の半導体チップ、液晶パネル、ＣＣＤ、薄膜磁気ヘッド、マイクロマシン等）の製造例のフローチャートを示す図である。

図４に示すように、まず、ステップＳ１０１（設計ステップ）において、デバイス（マイクロデバイス）の機能・性能設計（例えば、半導体デバイスの回路設計等）を行い、その機能を実現するためのパターン設計を行う。引き続き、ステップＳ１０２（マスク製作ステップ）において、設計した回路パターンを形成したマスク（レクチルＲ、フォトマスク等）を製作する。一方、ステップＳ１０３（基板製造ステップ）において、シリコン、ガラス等の材料を用いて基板（ウエハＷ、ガラスプレート等）を製造する。

次に、ステップＳ１０４（基板処理ステップ）において、ステップＳ１０１〜Ｓ１０３で用意したマスクと基板を使用して、後述するように、リソグラフィ技術等によって基板上に実際の回路等を形成する。次いで、ステップＳ１０５（デバイス組立ステップ）において、ステップＳ１０４で処理された基板を用いてデバイス組立を行う。このステップＳ１０５には、ダイシング工程、ボンディング工程、及びパッケージング工程（チップ封入）等の工程が必要に応じて含まれる。

最後に、ステップＳ１０６（検査ステップ）において、ステップＳ１０５で作製されたデバイスの動作確認テスト、耐久性テスト等の検査を行う。こうした工程を経た後にデバイスが完成し、これが出荷される。

図５は、半導体デバイスの場合における、図４のステップＳ１０４の詳細なフローの一例を示す図である。図５において、ステップＳ１１１（酸化ステップ）では、ウエハＷ（基板）の表面を酸化させる。ステップＳ１１２（ＣＶＤステップ）では、ウエハＷ表面に絶縁膜を形成する。ステップＳ１１３（電極形成ステップ）では、ウエハＷ上に電極を蒸着によって形成する。ステップＳ１１４（イオン打込みステップ）では、ウエハＷにイオンを打ち込む。以上のステップＳ１１１〜Ｓ１１４のそれぞれは、ウエハ処理の各段階の前処理工程を構成しており、各段階において必要な処理に応じて選択されて実行される。

ウエハプロセスの各段階において、上述の前処理工程が終了すると、以下のようにして後処理工程が実行される。この後処理工程では、まず、ステップＳ１１５（レジスト形成ステップ）において、ウエハＷにフォトレジスト等の感光剤を塗布する。引き続き、ステップＳ１１６（露光ステップ）において、先に説明したリソグラフィシステム（露光装置１１）によってレチクルＲの回路パターンをウエハＷ上に転写する。次に、ステップＳ１１７（現像ステップ）では露光されたウエハＷを現像し、ステップＳ１１８（エッチングステップ）において、レジストが残存している部分以外の部分の露出部材をエッチングにより取り去る。そして、ステップＳ１１９（レジスト除去ステップ）において、エッチングが済んで不要となったレジストを取り除く。

これらの前処理工程と後処理工程とを繰り返し行うことによって、ウエハＷ上に多重に回路パターンが形成される。
本実施形態では、以下に示す効果を得ることができる。

（１）第２特定レンズエレメントＬＳ６の光射出面側の空間１６に液浸領域ＬＴ２を形成する純水ＬＱの一部が、第２ノズル部材２１と第２特定レンズエレメントＬＳ６との間の隙間Ｓ１内の奥方に浸入したとしても、その純水ＬＱは、第２ノズル部材２１に形成された第２環状溝２８内に流入する。そのため、空間１６から鏡筒１３内の空間ＳＰ内に純水ＬＱが漏入することはない。また、第１特定レンズエレメントＬＳ７の光射出面側の空間１５に液浸領域ＬＴ１を形成する純水ＬＱの一部が、第１特定レンズエレメントＬＳ７と第１ノズル部材３０との間の隙間Ｓ２内の奥方に浸入したとしても、その純水ＬＱは、第１ノズル部材３０に形成された第１環状溝３８内に流入する。そのため、空間１５から空間１６に純水ＬＱが漏入することはない。したがって、光射出面側の空間１５，１６に液浸領域ＬＴ１，ＬＴ２が形成された際に、液浸領域ＬＴ１，ＬＴ２内の純水ＬＱが光入射面側の空間１６，ＳＰ側に漏出することを抑制できる。

（２）ノズル部材２１，３０には環状溝２８，３８が形成されているため、ノズル部材２１，３０と特定レンズエレメントＬＳ６，ＬＳ７との間の隙間Ｓ１，Ｓ２に浸入した純水ＬＱを、確実に排水することができる。

（３）ノズル部材２１，３０と特定レンズエレメントＬＳ６，ＬＳ７との間の隙間Ｓ１，Ｓ２が１ｍｍ未満（約１０μｍ）に設定されているため、隙間Ｓ１，Ｓ２内に液浸領域ＬＴ１，ＬＴ２を形成する純水ＬＱを浸入させにくくすることができる。

（４）ノズル部材２１，３０の内側面２１ａ，３０ａ及び上面２１ｂ，３０ｂと、特定レンズエレメントＬＳ６，ＬＳ７の側面ＬＳ６ａ，ＬＳ７ａ及びフランジ部ＬＳ６Ｂ，ＬＳ７Ｂの下面ＬＳ６ｄ、ＬＳ７ｄには、撥水処理が施されている。そのため、ノズル部材２１，３０と特定レンズエレメントＬＳ６，ＬＳ７との間の隙間Ｓ１，Ｓ２に液浸領域ＬＴ１，ＬＴ２を形成する純水ＬＱの一部が浸入しようとする場合にも、撥水効果により浸入させにくくすることができる。

なお、本実施形態は以下のような別の実施形態（別例）に変更してもよい。
・実施形態において、第１特定レンズエレメントＬＳ７の光射出面側の空間１５のみに、液浸領域を形成するようにしてもよい。

・実施形態において、排出通路２９内を通過した純水ＬＱが第２液体回収装置２０内に回収されるようにしてもよい。同様に、排出通路３９内を通過した純水ＬＱが第１液体回収装置１９内に回収されるようにしてもよい。

・実施形態において、ノズル部材２１，３０には、排出通路２９，３９を設けなくてもよい。
・実施形態において、第２ノズル部材２１の内側面２１ａ及び上面２１ｂと、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とのうち少なくとも一方のみに、撥水処理を施すようにしてもよい。同様に、第１ノズル部材３０の内側面３０ａ及び上面３０ｂと、第１特定レンズエレメントＬＳ７の側面ＬＳ７ａ及びフランジ部ＬＳ７Ｂの下面ＬＳ７ｄとのうち少なくとも一方のみに、撥水処理を施すようにしてもよい。

・実施形態において、ノズル部材２１，３０と特定レンズエレメントＬＳ６，ＬＳ７との間の隙間Ｓ１，Ｓ２は、その幅が１ｍｍ未満であれば、任意の幅（例えば、３０μｍ）であってもよい。

・実施形態において、第２ノズル部材２１に形成される排出溝は、図６に示すように、環状ではなく、露光光ＥＬの光路を包囲する複数の排出溝５０であってもよい。同様に、第１ノズル部材３０に形成される排出溝は、環状ではなく、露光光ＥＬの光路を包囲する複数の排出溝であってもよい。

・実施形態において、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。

・実施形態において、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）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。

・実施形態では、本発明を半導体素子製造用の走査露光型の露光装置に具体化したが、例えばステップ・アンド・リピート方式により一括露光を行う露光装置に具体化してもよい。

・また、半導体素子などのマイクロデバイスだけでなく、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。

・もちろん、半導体素子の製造に用いられる露光装置だけでなく、液晶表示素子（ＬＣＤ）などを含むディスプレイの製造に用いられてデバイスパターンをガラスプレート上へ転写する露光装置にも、本発明を適用することができる。また、薄膜磁気ヘッド等の製造に用いられて、デバイスパターンをセラミックウエハ等へ転写する露光装置、及びＣＣＤ等の撮像素子の製造に用いられる露光装置などにも本発明を適用することができる。

本実施形態における露光装置を示す概略構成図。 本実施形態における露光装置の一部を拡大した概略構成図。 第２ノズル部材と第２特定レンズエレメントとの間の隙間周辺をさらに拡大した概略構成図。 マイクロデバイスの製造例のフローチャート。 半導体素子の場合における図４の基板処理に関する詳細なフローチャート。 別例の溝を示す概略平面図。

符号の説明

１１…露光装置、１５，１６…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（環状部材）、２１ｂ…上面（対向面）、２４，３３…供給用開口部、２７，３６…回収用開口部、２８…第２環状溝（排出溝）、２９，３９…排出通路、３０…第１ノズル部材（環状部材）、３０ｂ…上面（対向面）、３８…第１環状溝（排出溝）、５０…排出溝、ＥＬ…露光光、ＬＳ１〜ＬＳ５…レンズエレメント（光学素子）、ＬＳ６…第２特定レンズエレメント（特定光学素子）、ＬＳ６ｃ，ＬＳ７ｃ…下面（第１領域の面）、ＬＳ６ｄ，ＬＳ７ｄ…下面（第２領域の面）、ＬＳ７…第１特定レンズエレメント（特定光学素子）、ＬＴ１，ＬＴ２…液浸領域、ＰＬ…投影光学系、Ｓ１，Ｓ２…隙間、ＳＰ…鏡筒内の空間、Ｗ…ウエハ（基板）。

Claims (10)

1. 複数の光学素子を有し、該各光学素子のうち特定光学素子の光射出面側の空間に液浸領域を形成可能な投影光学系において、
   前記特定光学素子の光射出面のうち、光が通過する第１領域の面とは異なる第２領域の面に対して所定間隔の隙間を空けて配置される環状部材を備え、該環状部材における前記特定光学素子の第２領域の面と対向する対向面に、前記液浸領域の液体を排出するための排出溝を設けた投影光学系。
2. 前記排出溝は、環状をなすように形成されている請求項１に記載の投影光学系。
3. 前記隙間は、その幅が１ｍｍ未満に設定されている請求項１又は請求項２に記載の投影光学系。
4. 前記環状部材の対向面及び前記特定光学素子の前記第２領域の面のうち、少なくとも一方には、撥水処理が施されている請求項１〜請求項３のうち何れか一項に記載の投影光学系。
5. 前記環状部材には、前記排出溝内と外部とを連通する排出通路が形成されている請求項１〜請求項４のうち何れか一項に記載の投影光学系。
6. 前記特定光学素子は、前記各光学素子のうち前記投影光学系の像面に最も近い光学素子である請求項１〜請求項５のうち何れか一項に記載の投影光学系。
7. 前記特定光学素子は、前記各光学素子のうち前記投影光学系の像面に最も近い光学素子に次いで前記投影光学系の像面に近い光学素子である請求項１〜請求項５のうち何れか一項に記載の投影光学系。
8. 所定のパターンを介した露光光を基板に照射して、前記基板を露光する露光装置において、
   請求項１〜請求項７のうち何れか一項に記載の投影光学系と、
   前記特定光学素子の光射出面側の空間に液体を供給する液体供給装置と、
   前記特定光学素子の光射出面側の空間から液体を回収する液体回収装置とを備えた露光装置。
9. 前記投影光学系が備える環状部材には、前記液体供給装置に接続される供給用開口部及び前記液体回収装置に接続される回収用開口部のうち少なくとも一方が形成されている請求項８に記載の露光装置。
10. リソグラフィ工程を含むデバイスの製造方法において、
    前記リソグラフィ工程で請求項８又は請求項９に記載の露光装置を用いて露光を行うデバイスの製造方法。

Images