JP2007005571A - 露光装置及びデバイス製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】液体を含む光学系の光学特性の劣化を抑制し高精度な露光を実現する。
【解決手段】主制御装置５０が、照明光ＩＬの照射状況に応じて複数のペルチェ素子への電流供給を制御し、液体Ｌｑ２の少なくとも一部の温度を調整（管理）するので、照射状況が変わっても液体Ｌｑ２の温度を所望の状態に維持することができる。これにより、液体Ｌｑ２の温度が変動することによる液体を含む光学系の光学特性の劣化を抑制することが可能であり、高精度な露光を行うことが可能となる。
【選択図】図１

Description

本発明は露光装置及びデバイス製造方法に係り、更に詳しくは、液体を介して物体上にエネルギビームを照射して、物体を露光する露光装置及び該露光装置を用いるリソグラフィ工程を含むデバイス製造方法に関する。

従来より、半導体素子（集積回路等）、液晶表示素子等の電子デバイスを製造するリソグラフィ工程では、マスク（又はレチクル）のパターンの像を投影光学系を介して、レジスト（感光剤）が塗布されたウエハ又はガラスプレート等の感光性の物体（以下、「ウエハ」と呼ぶ）上の複数のショット領域の各々に転写するステップ・アンド・リピート方式の縮小投影露光装置（いわゆるステッパ）や、ステップ・アンド・スキャン方式の投影露光装置（いわゆるスキャニング・ステッパ（スキャナとも呼ばれる））などが、主として用いられている。

また、最近、実質的に露光波長を短くして、かつ空気中に比べて焦点深度を大きく（広く）する方法として、液浸法を利用した露光装置が、注目されるようになってきた。この液浸法を利用した露光装置として、投影光学系の下端面、すなわちウエハに対向する投影光学系の終端に位置する光学部材の下面とウエハ表面との間の空間を水又は有機溶媒等の液体で局所的に満たした状態で露光を行うものが知られている（例えば、下記特許文献１参照）。

また、液浸法を利用した露光装置として、終端の光学部材を平行平板とし、該平行平板の下面側の空間を液体で満たすとともに、平行平板の上面側の空間も液体で満たす技術が提案されている（例えば、下記特許文献２参照）。

このような液浸露光装置では、露光を行うことにより、液体の温度は、照明光の照射により変動する。また、照明光の光路はレチクルや照明系の照明条件等の種々の条件に応じて変更される。したがって、レチクルや照明条件等の変更により液体の温度分布は変化するため、例えば液体全体を常時交換するなどして温度変動を抑制しようとしても、適切な温度管理を行えず、液体を含む光学系の光学特性を適切な状態に維持することができないおそれがある。

国際公開第９９／４９５０４号パンフレット 国際公開第２００４／０１９１２８号パンフレット

本発明は、上述した事情の下になされたものであり、第１の観点からすると、液体を含む光学系を介して物体上にエネルギビームを照射して、前記物体を露光する露光装置であって、前記液体の少なくとも一部の温度を管理する管理装置を備え、前記管理装置は、前記エネルギビームの照射状況に応じて、前記液体の少なくとも一部の温度を管理することを特徴とする露光装置である。

これによれば、管理装置が、エネルギビームの照射状況に応じて液体の少なくとも一部の温度を管理するので、照射状況が変更した場合でも適切な液体の温度管理をすることができる。これにより、液体を含む光学系の光学特性の変動を効果的に抑制できるので、高精度な露光を実現することが可能である。

また、リソグラフィ工程において、本発明の露光装置を用いて基板上にデバイスパターンを転写することにより、高集積度のマイクロデバイスの生産性を向上することが可能である。従って、本発明は、更に別の観点からすると、本発明の露光装置を用いるデバイス製造方法であるとも言える。

《第１の実施形態》
以下、本発明の第１の実施形態を図１〜図５に基づいて説明する。

図１には、本第１の実施形態に係る露光装置１００の構成が概略的に示されている。この露光装置１００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ナである。

露光装置１００は、光源１６及び照明光学系１２を含む照明系、該照明系から射出される露光用のエネルギビームとしての露光用照明光ＩＬにより照明されるレチクルＲを保持して所定の走査方向（ここでは、図１における紙面内左右方向であるＹ軸方向とする）に移動するレチクルステージＲＳＴ、レチクルＲのパターンを物体としてのウエハＷ上に投影する投影光学系ＰＬを含む投影ユニットＰＵ、ウエハＷを保持して水平面（ＸＹ平面内）を移動するウエハステージＷＳＴを含むステージ装置１５０及び液浸機構、並びにこれらを制御する制御系等を備えている。

光源１６としては、一例として波長２００ｎｍ〜１７０ｎｍの真空紫外域の光を発するパルス光源であるＡｒＦエキシマレーザ（出力波長１９３ｎｍ）が用いられている。

前記照明光学系１２は、所定の位置関係で配置された、ビーム整形光学系１８、エネルギ粗調器２０、オプティカル・インテグレータ（ユニフォマイザ、又はホモジナイザ）２２、照明系開口絞り板２４、ビームスプリッタ２６、第１リレーレンズ２８Ａ、第２リレーレンズ２８Ｂ、固定レチクルブラインド３０Ａ、可動レチクルブラインド３０Ｂ、光路折り曲げ用のミラーＭ及びコンデンサレンズ３２等を含む。なお、オプティカル・インテグレータ２２としては、フライアイレンズ、内面反射型インテグレータ、又は回折光学素子などが用いられるが、図１ではフライアイレンズを用いているので、以下では「フライアイレンズ」とも呼ぶ。

前記エネルギ粗調器２０は、ビーム整形光学系１８後方のレーザビームＬＢの光路上に配置され、回転板（レボルバ）３４の周囲に透過率（＝１−減光率）の異なる複数個（例えば６個）のＮＤフィルタ（図１ではそのうちの２個のＮＤフィルタが示されている）を配置し、その回転板３４を駆動モータ３８で回転することにより、入射するレーザビームＬＢに対する透過率を１００％から複数段階で切り換えることができるようになっている。駆動モータ３８は、主制御装置５０によって制御される。なお、エネルギ粗調器２０を、複数個のＮＤフィルタを備えた２段のレボルバ、又は透過率の異なる複数のメッシュフィルタ等を備えた１段若しくは複数段のフィルタ交換部材より構成しても良い。

エネルギ粗調器２０の後方では、円板状部材から成る照明系開口絞り板２４がフライアイレンズ２２を介して配置されている。この照明系開口絞り板２４には、等角度間隔で、例えば通常の円形開口より成る開口絞り（通常絞り）、小さな円形開口より成りコヒーレンスファクタであるσ値を小さくするための開口絞り（小σ絞り）、輪帯照明用の輪帯状の開口絞り、及び変形光源法用に複数の開口を偏心させて配置して成る変形開口絞り（図１ではこのうちの２種類の開口絞りのみが図示されている）等が配置されている。この照明系開口絞り板２４は、主制御装置５０により制御されるモータ等の駆動装置４０により回転されるようになっており、これによりいずれかの開口絞りが照明光ＩＬの光路上に選択的に設定される。

前記照明系開口絞り板２４後方の照明光ＩＬの光路上に、反射率が小さく透過率の大きなビームスプリッタ２６が配置され、更にこの後方の光路上に、固定レチクルブラインド（固定視野絞り）３０Ａ及び可動レチクルブラインド（可動視野絞り）３０Ｂを介在させて第１リレーレンズ２８Ａ及び第２リレーレンズ２８Ｂを含むリレー光学系が配置されている。

固定レチクルブラインド３０Ａは、レチクルＲのパターン面に対する共役面から僅かにデフォーカスした面に配置され、レチクルＲ上の照明領域ＩＡＲを規定する矩形開口が形成されている。また、この固定レチクルブラインド３０Ａの近傍に可変の開口部を有する可動レチクルブラインド３０Ｂが配置され、走査露光の開始時及び終了時にその可動レチクルブラインド３０Ｂを用いて照明領域ＩＡＲを更に制限することによって、不要な露光が防止されるようになっている。

第２リレーレンズ２８Ｂ後方の照明光ＩＬの光路上には、当該第２リレーレンズ２８Ｂを通過した照明光ＩＬをレチクルＲに向けて反射する折り曲げミラーＭが配置され、このミラーＭの後方の照明光ＩＬの光路上にコンデンサレンズ３２が配置されている。

一方、ビームスプリッタ２６の一方の面（表面）で反射された照明光ＩＬは、集光レンズ４４を介して光電変換素子より成るインテグレータセンサ４６で受光され、インテグレータセンサ４６の光電変換信号が、不図示のホールド回路及びＡ／Ｄ変換器などを介して出力ＤＳ（digit/pulse）として主制御装置５０に供給される。インテグレータセンサ４６としては、例えば遠紫外域や真空紫外域で感度があり、且つ光源１６からのパルス光を検出するために高い応答周波数を有するＰＩＮ型のフォトダイオード等が使用できる。

また、ビームスプリッタ２６の他方の面（裏面）で反射した光を受光するために、照明光学系１２の瞳面と共役な位置に光電変換素子よりなる反射量モニタ４７が配置されている。本実施形態では、ウエハＷで反射された照明光ＩＬ（反射光）は、投影光学系ＰＬ、コンデンサレンズ３２、ミラーＭ、リレー光学系を介してビームスプリッタ２６に戻り、ビームスプリッタ２６で反射された光が反射量モニタ４７で受光され、反射量モニタ４７の検出信号が主制御装置５０に供給されるようになっている。反射量モニタ４７は、後述する光学系の照明光吸収による結像特性（諸収差）の変動、いわゆる照射変動を算出するための基礎となるウエハ反射率の測定に用いられる。

従って、インテグレータセンサ４６の出力信号よりレチクルＲを介して投影光学系ＰＬ及び該投影光学系ＰＬとウエハＷとの間に満たされた液体Ｌｑ１を通過する照明光ＩＬの光量（第１光量とする）がモニタされ、反射量モニタ４７の検出信号よりウエハＷで反射されて液体Ｌｑ１及び投影光学系ＰＬを再び通過する反射光の光量（第２光量とする）がモニタできるため、その第１光量と第２光量とに基づいて、投影光学系ＰＬに入射する光の全光量がそれぞれ正確にモニタできるようになっている。後述するように、本実施形態では、投影光学系ＰＬを構成する最も像面に近い光学素子とこれに隣接する光学素子との間の空間にも液体Ｌｑ２（図３参照）が満たされるようになっているが、ここでは、液体Ｌｑ２は、投影光学系ＰＬを構成する光学素子の一部であるとみなしている。なお、本実施形態においては、第１光量と第２光量とから液体Ｌｑ２に入射する光の全光量もモニタすることができる。

前記レチクルステージＲＳＴ上には、レチクルＲが載置され、不図示のバキュームチャック等を使って吸着保持されている。レチクルステージＲＳＴは、例えばリニアモータ方式のレチクルステージ駆動系４８によって、水平面（ＸＹ平面）内で微小駆動可能であるとともに、走査方向（ここでは図１の紙面左右方向であるＹ軸方向とする）に所定ストローク範囲で走査される。レチクルステージＲＳＴの位置は、レチクルステージＲＳＴの鏡面加工された側面（反射面）を使って外部のレチクルレーザ干渉計５３によって計測され、このレチクルレーザ干渉計５３の計測値が主制御装置５０に供給される。

本実施形態では、前記投影ユニットＰＵは、図１に示されるようにレチクルステージＲＳＴの下方に配置されている。投影ユニットＰＵは、鏡筒１４０と、該鏡筒１４０内に所定の位置関係で保持された複数の光学素子を有する投影光学系ＰＬとを含む。また、本実施形態では、前記投影光学系ＰＬとしては、反射屈折系（カタディ・オプトリック系）が用いられている。

本実施形態の露光装置１００では、後述するように液浸法を適用した露光が行われるため、開口数ＮＡが実質的に増大することに伴いレチクル側の開口が大きくなる。このため、レンズのみで構成する屈折光学系においては、ペッツヴァルの条件を満足することが困難となり、投影光学系が大型化する傾向にある。かかる投影光学系の大型化を避けるために、投影光学系ＰＬとして反射屈折系を採用したものである。

図２には、投影光学系ＰＬの構成例が、レチクルＲ（レチクルステージＲＳＴ）及びウエハＷ（ウエハステージＷＳＴ）とともに示されている。この投影光学系ＰＬは、前述の鏡筒１４０の内部に、所定の位置関係で配置された３つの結像光学系Ｇ１、Ｇ２、Ｇ３等を含み、全体として縮小光学系（投影倍率は、例えば１／４倍、１／５倍又は１／８倍）である。

投影光学系ＰＬは、レチクルＲに形成されたパターンの一次像を形成する屈折型の第１結像光学系Ｇ１と、当該一次像を再結像して二次像を形成する反射屈折型の第２結像光学系Ｇ２と、当該二次像をウエハ上に再結像して最終像を形成する第３結像光学系Ｇ３とを備える。第１結像光学系Ｇ１と第２結像光学系Ｇ２との間の光路中及び第２結像光学系Ｇ２と第３結像光学系Ｇ３との間の光路中には、光路折曲げ鏡ＦＭが配置される。第１結像光学系Ｇ１の光軸ＡＸ１と第３結像光学系Ｇ３の光軸ＡＸ３とは共軸であり、これらの光軸ＡＸ１，ＡＸ３と第２結像光学系Ｇ２の光軸ＡＸ２とは一点で交差する。この交差点には、光路折曲げ鏡ＦＭが有する２つの反射面の仮想的な頂点（稜線）が位置する。

この投影光学系ＰＬでは、第２結像光学系Ｇ２の一部を構成する凹面反射鏡Ｍ１が正の屈折力を持ちつつペッツヴァル和への寄与は負レンズと同様であるため、凹面反射鏡Ｍ１と正レンズとの組み合わせによりペッツヴァル和の補正が容易に可能であり、像面湾曲を良好に補正できる。これにより、大きな像側開口数ＮＡであっても、有効結像領域（実効露光領域）の全体に亘って球面収差やコマ収差を良好に補正できる。そして、第２結像光学系Ｇ２中には１以上の負レンズが配置されており、これらの負レンズと凹面反射鏡Ｍ１との協働によって、第１結像光学系Ｇ１および第３結像光学系Ｇ３で生じる色収差を補償している。

この投影光学系ＰＬのような反射屈折系を用いる場合には、凹面反射鏡Ｍ１に向かって進む光と凹面反射鏡Ｍ１で反射されて戻る光とを如何に分離するかが課題になる。本実施形態の投影光学系ＰＬは、図４に示されるように光軸ＡＸ（すなわち光軸ＡＸ１，ＡＸ３）に対して−Ｙ側に距離Ａだけ偏心した実効露光領域（有効結像領域）ＩＡを有しており、光路中に２つの中間像を形成している。そして、２つの中間像の近傍に光路分離用の平面反射鏡、すなわち光路折曲げ鏡ＦＭの２つの反射面を配置して、凹面反射鏡Ｍ１に向かって進む光と凹面反射鏡Ｍ１で反射されて戻る光とを容易に分離している。この構成により、露光領域（すなわち実効露光領域）ＩＡの光軸ＡＸからの距離Ａすなわち軸外し量を小さく設定できる。これは、収差補正の点で有利となるだけでなく、投影光学系ＰＬの小型化、光学調整、機械設計、製造コストなどの点でも有利となる。そして、２つの中間像を光路折曲げ鏡ＦＭよりも凹面反射鏡Ｍ１側に形成することにより、さらに軸はずし量を小さく設定できる。

また、レチクルＲ上では、上記の実効露光領域ＩＡの偏心に対応して、光軸ＡＸから−Ｙ方向に軸外し量Ａに対応する所定距離だけ離れた位置に形成され、実効露光領域ＩＡに対応した大きさおよび形状を有する矩形状の照明領域（すなわち実効照明領域）ＩＡＲが形成される（図２参照）。

投影光学系ＰＬの複数の光学素子のうち、終端光学素子１９１を除く、最もウエハに近い位置に配置された光学素子である境界レンズ１９２（以下、適宜、「光学素子１９２」とも記述する）は、レチクル側に凸面を有する。換言すれば、境界レンズ１９２のレチクル側の面は、正の屈折力を有する。そして、境界レンズ１９２とウエハＷとの間の光路中には、平行平面板から成る終端光学素子１９１が配置されている。さらに、境界レンズ１９２と終端光学素子１９１との間の光路および終端光学素子１９１とウエハＷとの間の光路は、１．１よりも大きい屈折率を有する液体で満たされている。本実施形態では、いずれの光路もＡｒＦエキシマレーザ光すなわち波長１９３ｎｍの照明光ＩＬに対する屈折率が１．４４の純水で満たされている。純水はＡｒＦエキシマレーザ光のみならず、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）も透過可能である。

本実施形態では、投影光学系ＰＬの複数のレンズのうちの特定の複数のレンズ、例えば第１結像光学系Ｇ１に含まれる複数のレンズのうちの例えば５枚のレンズ（以下、「可動レンズ」と呼ぶ）は、主制御装置５０からの指令に基づいて、図１に示される結像特性補正コントローラ５２によって駆動され、投影光学系ＰＬを含む光学系の光学特性（結像特性を含む）、例えば倍率、ディストーション、コマ収差、及び像面湾曲（像面傾斜を含む）などを調整できるようになっている。

前記ステージ装置１５０は、図１に示されるように、不図示のベース盤と、該ベース盤の上方に非接触で支持されたウエハステージＷＳＴ及び計測ステージＭＳＴと、これらのステージＷＳＴ、ＭＳＴの位置を計測する干渉計システム５６（図５参照）と、リニアモータ等を使ってステージＷＳＴ、ＭＳＴを駆動するステージ駆動系１２４（図５参照）と、を備えている。

ステージＷＳＴ、ＭＳＴのそれぞれは、ステージ駆動系１２４（図５参照）によって、ＸＹ面内で互いに独立して駆動（θｚ回転を含む）され、ウエハステージＷＳＴ、及び計測ステージＭＳＴのステージ移動面（ＸＹ平面）内の位置、及び各座標軸回りの回転位置は、干渉計システム５６により検出される。干渉計システム５６の計測値は、主制御装置５０に送られ、主制御装置５０は、干渉計システム５６の計測値に基づいてステージ駆動系１２４を介してウエハステージＷＳＴ、及び計測ステージＭＳＴの位置（及び速度）を制御する（図５参照）。

前記ウエハステージＷＳＴ上には、不図示の真空吸着機構などを使ってウエハＷが保持されている。

前記計測ステージＭＳＴには、不図示ではあるが、各種計測用部材が設けられている。この計測用部材としては、例えば、特開平５−２１３１４号公報（対応する米国特許第５，２４３，１９５号）などに開示される複数の基準マークが形成された基準マーク板や投影光学系ＰＬを介して照明光ＩＬを受光するセンサなどが含まれている。センサとしては、例えば特開平６−２９１０１６号公報（対応する米国特許第５，７２１，６０８号）などに開示される投影光学系ＰＬの像面上で照明光ＩＬを受光する所定面積の受光部を有する照度モニタや、特開昭５７−１１７２３８号公報（対応する米国特許第４，４６５，３６８号）などに開示される投影光学系ＰＬの像面上で照明光ＩＬを受光するピンホール状の受光部を有する照度むらセンサ、特開２００２−１４００５号公報（対応する米国特許出願公開第２００２／００４１３７７号明細書）などに開示される投影光学系ＰＬにより投影されるパターンの空間像（投影像）の光強度を計測する空間像計測器、及び国際公開第９９／６０３６１号パンフレット（対応する欧州特許第１，０７９，２２３号明細書）などに開示される波面収差計測器１２７などを採用することができる。

なお、本実施形態では、投影光学系ＰＬと液体とを介して露光光（照明光）ＩＬによりウエハＷを露光する液浸露光が行われるのに対応して、上記の照度モニタ、照度むらセンサ、空間像計測器、波面収差計測器では、投影光学系ＰＬ及び液体を介して照明光ＩＬを受光することとなる。また、各センサは、例えば光学系などの一部だけが計測ステージＭＳＴに搭載されていても良いし、センサ全体を計測ステージＭＳＴに配置するようにしても良い。

前記投影ユニットＰＵの近傍（例えば＋Ｙ側）には、ウエハＷ上のアライメントマークなどの検出対象マークを光学的に検出するオフアクシス・アライメント系（以下、「アライメント系」と略述する）ＡＬＧ（図１では不図示、図５参照）が設けられている。なお、アライメント系ＡＬＧとしては、各種方式のセンサを用いることができるが、本実施形態においては、画像処理方式のセンサが用いられている。なお、画像処理方式のセンサは、例えば特開平４−６５６０３号公報に開示されており、ここでは詳細説明を省略する。アライメント系ＡＬＧからの撮像信号は、主制御装置５０に供給される（図５参照）。

また、図１では不図示であるが、レチクルＲの上方には、投影光学系ＰＬを介してレチクルＲ上の一対のレチクルアライメントマークとこれらに対応する前述の計測ステージＭＳＴ上の基準マーク板に設けられた一対の基準マークとの位置関係を露光波長の光を用いて検出する一対のＴＴＲ（Through The Reticle）アライメント系から成る一対のレチクルアライメント検出系ＲＡａ，ＲＡｂ（図５参照）がＸ軸方向に所定距離隔てて設けられている。レチクルアライメント検出系ＲＡａ，ＲＡｂとしては、例えば特開平７−１７６４６８号公報（対応する米国特許第５，６４６，４１３号）などに開示されるものと同様の構成のものが用いられている。

図１に戻り、前記液浸機構は、第１液体供給ユニット６８、第２液体供給ユニット７２、第１液体回収ユニット６９、第２液体回収ユニット７３及びノズル部材７０、並びにこれら各部に接続された配管系等を備えている。

前記ノズル部材７０は、ウエハＷ（ウエハステージＷＳＴ）の上方において鏡筒１４０の下端部の周りを囲むように設けられた環状部材である。このノズル部材７０は、投影ユニットＰＵを防振装置（不図示）を介して保持する不図示のメインコラムに不図示の支持部材を介して支持されている。

前記第１液体供給ユニット６８は、供給管６６を介してノズル部材７０に接続されている。この第１液体供給ユニット６８は、供給管６６を介して液体Ｌｑ１を投影光学系ＰＬの最も像面に近い終端光学素子１９１（図３参照）とウエハＷ（ウエハステージＷＳＴ）との間の第１空間Ｋ１（図３参照）に供給するためのものである。この第１液体供給ユニット６８は、液体Ｌｑ１を収容するタンク、供給する液体Ｌｑ１の温度を調整する温度調整装置、液体Ｌｑ１中の異物を除去するフィルタ装置、及び加圧ポンプ、並びに供給する液体Ｌｑ１の流量を制御する流量制御弁等を含む。この第１液体供給ユニット６８は、主制御装置５０に制御されるようなっており、ウエハＷ上に液浸領域ＡＲ（図３参照）を形成する際、液体Ｌｑ１をウエハＷ上に供給する。なお、露光装置１００の第１液体供給ユニット６８に、タンク、温度調整装置、フィルタ装置、加圧ポンプのすべてを設けずに、それらの少なくとも一部を露光装置１００が設置される工場などの設備で代用しても良い。

前記第１液体回収ユニット６９は、回収管６７を介してノズル部材７０に接続されている。この第１液体回収ユニット６９は、上記第１空間Ｋ１に供給された液体Ｌｑ１を回収するためのものである。この第１液体回収ユニット６９は、例えば真空ポンプ等の真空系（吸引装置）、回収された液体Ｌｑ１と気体とを分離する気液分離器、及び回収した液体Ｌｑ１を収容するタンク、回収される液体の流量を制御するための流量制御弁等を含んで構成されている。なお、露光装置１００に真空系、気液分離器、タンク、流量制御弁の全てを設けずに、それらの少なくとも一部を露光装置１００が配置される工場の設備で代用しても良い。第１液体回収ユニット６９は、主制御装置５０に制御されるようなっており、ウエハＷ上に液浸領域ＡＲを形成するために、第１液体供給ユニット６８より供給されたウエハＷ上の液体Ｌｑ１を所定量回収する。

前記第２液体供給ユニット７２は、供給管７４を介してノズル部材７０より僅かに上方の位置で鏡筒１４０の＋Ｙ側の側面に接続されている。この第２液体供給ユニット７２は、液体Ｌｑ２を投影光学系ＰＬの終端光学素子１９１の上面側に形成された第２空間Ｋ２（図３参照）に供給するためのものである。この第２液体供給ユニット７２は、液体Ｌｑ２を収容するタンク、供給する液体Ｌｑ２の温度を調整する温度調整装置、液体Ｌｑ２中の異物を除去するフィルタ装置、及び加圧ポンプ等を備えている。なお、露光装置１００の第２液体供給ユニット７２に、タンク、温度調整装置、フィルタ装置、加圧ポンプのすべてを設けずに、それらの少なくとも一部を露光装置１００が設置される工場などの設備で代用してもよい。

前記第２液体回収ユニット７３は、回収管７５を介してノズル部材７０より僅かに上方の位置で鏡筒１４０の−Ｙ側の側面に接続されている。この第２液体回収ユニット７３は、上記第２空間Ｋ２に供給された液体Ｌｑ２を回収するためのものである。この第２液体回収ユニットは、例えば真空ポンプ等の真空系（吸引装置）、回収された液体Ｌｑ２と気体とを分離する気液分離器、及び回収した液体Ｌｑ２を収容するタンク等を備えている。なお、露光装置１００に真空系、気液分離器、タンクの全てを設けずに、露光装置１００が配置される工場などの設備を代用しても良い。

図３には、投影光学系ＰＬの像面側及びノズル部材７０近傍の断面図が示され、図４にはノズル部材７０を下から見た図が示されている。ここで、これら図３及び図４に基づいて、ノズル部材７０近傍の構成等について説明する。

図３及び図４において、終端光学素子１９１及びその上方に配置された境界レンズ１９２は、鏡筒１４０に支持されている。終端光学素子１９１は平行平面板であって、該終端光学素子１９１の下面１９１ａは鏡筒１４０の下面１４０ａとほぼ面一となっている。鏡筒１４０に支持された終端光学素子１９１の上面１９１ｂ及び下面１９１ａはＸＹ平面とほぼ平行となっている。また、終端光学素子（平行平面板）１９１はほぼ水平に支持されており、無屈折力である。また、鏡筒１４０と終端光学素子１９１とのギャップはシールされている。すなわち、終端光学素子１９１の下側の第１空間Ｋ１と終端光学素子１９１の上側の第２空間Ｋ２とは互いに独立した空間であり、第１空間Ｋ１と第２空間Ｋ２との間での液体の流通が阻止されている。上述したように、第１空間Ｋ１は、終端光学素子１９１とウエハＷ（又はウエハステージＷＳＴ）との間の空間であって、その第１空間Ｋ１の液体Ｌｑ１で液浸領域ＡＲが形成される。一方、第２空間Ｋ２は、鏡筒１４０の内部空間の一部であって、終端光学素子１９１の上面１９１ｂとその上方に配置された境界レンズ１９２の下面１９２ａとの間の空間である。

なお、図３においては、終端光学素子１９１の上面１９１ｂの面積は、その上面１９１ｂと対向する境界レンズ１９２の下面１９２ａの面積とほぼ同一、もしくは下面１９２ａの面積よりも小さく、第２空間Ｋ２を液体Ｌｑ２で満たした場合、終端光学素子１９１の上面１９１ｂのほぼ全面が液体Ｌｑ２で覆われる。しかしながら、終端光学素子１９１の上面１９１ｂの面積を、境界レンズ１９２の下面１９２ａの面積よりも大きくしてもよい。この場合、終端光学素子１９１の上面１９１ｂの一部のみを液浸Ｌｑ２で覆うようにしても良い。

また、終端光学素子１９１は、鏡筒１４０に対して容易に取り付け・取り外しが可能となっている。すなわち、終端光学素子１９１が交換可能な構成が採用されている。

ノズル部材７０は、図３に示されるように、ウエハＷ（ウエハステージＷＳＴ）の上方で鏡筒１４０の下端部を囲むように配置されている。このノズル部材７０は、その中央部に投影ユニットＰＵ（鏡筒１４０）の下端部を所定の隙間を介して配置可能な穴部７０ｈを有している。本実施形態では、投影光学系ＰＬの投影領域、すなわち実効露光領域ＩＡは、図４に示されるように、Ｘ軸方向（非走査方向）を長手方向とする矩形状に設定されている。

ウエハＷに対向するノズル部材７０の下面７０ａには、その中央部にＸ軸方向を長手方向とする凹部７８が形成されている。この凹部７８の内部底面７８ａの中央部に前述の穴部７０ｈの開口端が形成されている。凹部７８の内部底面７８ａは、ＸＹ平面と略平行であり、ウエハステージＷＳＴに支持されたウエハＷと対向するキャビティ面とされている。また、凹部７８の側壁内面７８ｂは、ＸＹ平面に対してほぼ直交するように設けられている。

ノズル部材７０の下面７０ａに形成された凹部７８の側壁内面７８ｂには、投影光学系ＰＬの終端光学素子１９１（投影領域ＩＡ）を挟んでＹ軸方向の一側と他側に第１供給口８０ａ、８０ｂがそれぞれ形成されている。第１供給口８０ａ，８０ｂは、ノズル部材７０の内部に形成された第１供給流路８２の一端部にそれぞれ接続されている。この第１供給流路８２は、複数（２つ）の第１供給口８０ａ，８０ｂのそれぞれにその他端部を接続可能なように途中から分岐している。また、前記第１供給流路８２の他端部は、前述の供給管６６の一端に接続されている。

第１液体供給ユニット６８の液体供給動作は主制御装置５０により制御される。液浸領域ＡＲを形成するために、主制御装置５０は、第１液体供給ユニット６８より液体Ｌｑ１を送出する。第１液体供給ユニット６８より送出された液体Ｌｑ１は、供給管６６を流れた後、ノズル部材７０の内部に形成された第１供給流路８２の一端部に流入する。そして、第１供給流路８２の一端部に流入した液体Ｌｑ１は途中で分岐した後、ノズル部材７０に形成された複数（２つ）の第１供給口８０ａ，８０ｂから、終端光学素子１９１とウエハＷとの間の第１空間Ｋ１に供給される。なお、本実施形態においては、第１供給口８０ａ，８０ｂから供給される液体Ｌｑ１は、ウエハＷ表面とほぼ平行に噴き出されているが、下向きに液体Ｌｑ１が供給されるように第１供給口を形成しても良い。

また、第１供給口を、終端光学素子１９１のＸ軸方向の両側に設けても良いし、第１供給口は１箇所であっても良い。

ノズル部材７０の下面７０ａにおいて、投影光学系ＰＬの投影領域ＩＡを基準として凹部７８の外側には第１回収口８１が設けられている。この第１回収口８１は、ウエハＷに対向するノズル部材７０の下面７０ａにおいて投影光学系ＰＬの投影領域ＩＡに対して第１供給口８０ａ、８０ｂの外側に設けられており、投影領域ＩＡ、及び第１供給口８０ａ、８０ｂを囲むように環状に形成されている。また、第１回収口８１には多孔体８１Ｐが設けられている。

前述の回収管６７の一端部は、図３に示されるように、ノズル部材７０の内部に形成された第１回収流路８３の一部を構成するマニホールド流路８３Ｍの一端部に接続されている。一方、マニホールド流路８３Ｍの他端部は、第１回収口８１に接続され、第１回収流路８３の一部を構成する環状流路８３Ｋの一部に接続されている。

第１液体回収ユニット６９の液体回収動作は主制御装置５０に制御される。主制御装置５０は、液体Ｌｑ１を回収するために、第１液体回収ユニット６９を駆動する。第１液体回収ユニット６９の駆動により、ウエハＷ上の液体Ｌｑ１は、そのウエハＷの上方に設けられている第１回収口８１を介して流路８３を流れる。その後、回収管６７を介して第１液体回収ユニット６９に吸引回収される。

鏡筒１４０の側壁内面１４０ｃには、第２供給口８６が設けられている。第２供給口８６は、第２空間Ｋ２の近傍位置に形成されており、投影光学系ＰＬの光軸ＡＸに対して＋Ｙ側に設けられている。この第２供給口８６は、鏡筒１４０の側壁内部に形成された第２供給流路８４の一端に接続され、第２供給流路８４の他端部に前述の供給管７４の一端が接続されている。

また、鏡筒１４０の側壁内面１４０ｃの第２供給口８６にほぼ対向する位置には、第２回収口８７が設けられている。第２回収口８７は、第２空間Ｋ２の近傍位置に形成されており、投影光学系ＰＬの光軸ＡＸに対して−Ｙ側に設けられている。この第２回収口８７は、鏡筒１４０の側壁に形成された第２回収流路８５の一端に接続され、第２回収流路８５の他端部に前述の回収管７５の一端が接続されている。

第２液体供給ユニット７２の液体供給動作は主制御装置５０により制御される。主制御装置５０が、第２液体供給ユニット７２より液体Ｌｑ２を送出すると、その送出された液体Ｌｑ２は、供給管７４を流れた後、鏡筒１４０の内部に形成された第２供給流路８４の一端部に流入する。そして、第２供給流路８４の一端部に流入した液体Ｌｑ２は、鏡筒１４０の側壁内面１４０ｃに形成された第２供給口８６から、光学素子１９２と終端光学素子１９１との間の第２空間Ｋ２に供給される。この場合、第２供給口８６からは、終端光学素子１９１の上面１９１ｂと略平行、すなわちＸＹ平面と略平行に（横方向に）液体Ｌｑ２が噴き出される。

第２液体回収ユニット７３の液体回収動作は主制御装置５０に制御される。主制御装置５０は、液体Ｌｑ２を回収するために、第２液体回収ユニット７３を駆動する。第２液体回収ユニット７３の駆動により、第２空間Ｋ２の液体Ｌｑ２は、第２回収口８７を介して第２回収流路８５に流入し、その後、回収管７５を介して第２液体回収ユニット７３に吸引回収される。

なお、本実施形態では、鏡筒１４０の側壁の内部に流路８４，８５がそれぞれ形成されているが、鏡筒１４０の一部に貫通孔を設けておき、そこに流路となる配管を通すようにしても良い。また、本実施形態においては、供給管７４及び回収管７５は、ノズル部材７０とは別に設けられているが、供給管７４及び回収管７５の代わりにノズル部材７０の内部に供給路及び回収路を設けて、鏡筒１４０内部に形成された流路８４，８５のそれぞれと接続するようにしても良い。

なお、液浸機構（ノズル部材７０、液体供給ユニット６８，７２、液体回収ユニット６９，７３など）の構造および配置は、上述のものに限られず、照明光ＩＬの光路中の所定空間を液体で満たすことができれば、いろいろな形態の液浸機構を適用することができる。

境界レンズ１９２の下面１９２ａ及び終端光学素子１９１の上面１９１ｂには第２空間Ｋ２に満たされた液体Ｌｑ２が接触し、終端光学素子１９１の下面１９１ａには第１空間Ｋ１の液体Ｌｑ１が接触する。本実施形態においては、少なくとも光学素子１９１、１９２は石英によって形成されている。石英は、液体Ｌｑ１、Ｌｑ２すなわち純水との親和性が高いので、液体接触面である境界レンズ１９２の下面１９２ａ、終端光学素子１９１の上面１９１ｂ及び下面１９１ａのほぼ全面に液体Ｌｑ１、Ｌｑ２を密着させることができる。したがって、光学素子１９２、１９１の液体接触面１９２ａ、１９１ｂ及び１９１ａに液体Ｌｑ２、Ｌｑ１を密着させて、光学素子１９２と終端光学素子１９１との間の光路、及び終端光学素子１９１とウエハＷとの間の光路を液体Ｌｑ２、Ｌｑ１で確実に満たすことができる。

なお、光学素子１９２、１９１の少なくとも一方は、水との親和性が高い蛍石であっても良い。また、例えば残りの光学素子を蛍石で形成し、光学素子１９２、１９１を石英で形成しても良いし、全ての光学素子を石英（あるいは蛍石）で形成しても良い。

また、光学素子１９２、１９１の液体接触面１９２ａ、１９１ｂ、１９１ａに、親水化（親液化）処理を施して、液体Ｌｑ２、Ｌｑ１との親和性をより高めるようにしても良い。

また、本実施形態においては、鏡筒１４０の側壁内面１４０ｃ、及び境界レンズ１９２の側面１９２ｂのそれぞれは、撥液化処理されて撥液性を有している。鏡筒１４０の側壁内面１４０ｃ、及び境界レンズ１９２の側面１９２ｂのそれぞれを撥液性にすることで、側壁内面１４０ｃと側面１９２ｂとの間に形成される間隙に第２空間Ｋ２の液体Ｌｑ２が浸入することが防止される。

上記撥液化処理としては、例えば、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、シリコン系樹脂材料等の撥液性材料を塗布、あるいは前記撥液性材料からなる薄膜を貼付する等の処理が挙げられる。

また、鏡筒１４０の側壁外面１４０ｂとノズル部材７０の穴部７０ｈの側壁内面７０ｋとのそれぞれに撥液処理を施しても良い。側壁外面１４０ｂと側壁内面７０ｋとを撥液性にすることにより、側壁外面１４０ｂと側壁内面７０ｋとの間に形成される間隙に第１空間Ｋ１の液体Ｌｑ１が浸入することが防止される。

また、本実施形態においては、境界レンズ１９２の下側、かつ終端光学素子１９１の上側の鏡筒１４０の内周面近傍には、複数のペルチェ素子２６９（図３では１つのペルチェ素子のみを開示）が設けられている。複数のペルチェ素子２６９は、鏡筒１４０の内周面に沿って所定間隔で設けられており、それぞれに対して個別に電流供給を行うことができる。したがって、複数のペルチェ素子２６９それぞれに対する電流供給を制御することで、ペルチェ素子の冷却効果によって液体Ｌｑ２の温度分布を調整することが可能となっている。

更に、本実施形態の露光装置１００では、図１では不図示であるが、照射系１１０ａ及び受光系１１０ｂ（図５参照）を含んで構成される、例えば特開平６−２８３４０３号公報（対応米国特許第５，４４８，３３２号）等に開示されるものと同様の斜入射方式の多点焦点位置検出系が設けられている。なお、本実施形態の多点焦点位置検出系は、ウエハＷ表面の位置調整を行うために、ウエハＷの露光中に、ウエハＷ表面の位置情報の検出を行っているが、ウエハＷの露光を開始する前に、ウエハＷ表面の位置情報を検出し、ウエハＷの露光中に多点焦点位置検出を使わずにウエハＷ表面の位置調整を行うようにしても良い。この場合、ウエハＷが投影ユニットＰＵの直下に配置されていない状態で、多点焦点位置検出系によるウエハＷ表面の位置情報の検出を行っても良い。

制御系は、図１中、主制御装置５０を含み、主制御装置５０は、ＣＰＵ（中央演算処理装置）、ＲＯＭ（リード・オンリ・メモリ）、ＲＡＭ（ランダム・アクセス・メモリ）等から成るいわゆるマイクロコンピュータ（又はミニコンピュータ）を含んで構成され、装置全体を統括的に制御する。主制御装置５０には、メモリ５１が接続されている。

上述のようにして構成された本第１の実施形態の露光装置１０では、液浸法を適用しない通常のスキャニング・ステッパと同様に、レチクルアライメント検出系ＲＡａ，ＲＡｂ、アライメント系ＡＬＧ及び計測ステージＭＳＴの各計測用部材等を用いた、各種アライメント処理などの所定の準備作業が行われた後、ステップ・アンド・スキャン方式の露光動作が行われ、ウエハＷ上の各ショット領域にレチクルＲのパターンが転写される。なお、これらの各動作は、前述したようにして液体Ｌｑ２を終端光学素子１９１と境界レンズ１９２との間（空間Ｋ２内）に保持し、かつ終端光学素子１９１とウエハＷとの間の空間（Ｋ１）に液体Ｌｑ１を保持した状態で、アライメント処理の一部及び露光動作が行われる点を除き、通常のスキャニング・ステッパの場合と大きく異なる点はないので、詳細説明については省略する。なお、終端光学素子１９１の下側の第１空間Ｋ１を液体Ｌｑ１で満たしている間、主制御装置５０は、第１液体供給ユニット６８から供給しつつ、第１液体回収ユニット６９によって回収しているので、例えば、ウエハＷの露光中に、終端光学素子１９１とウエハＷとの間の空間（Ｋ１）の液体は常時交換される（入れ替えられる）。一方、上側の液体Ｌｑ２の交換は、所定枚数のウエハを露光する毎（例えば１ロット毎）に行われるようになっている。なお、上述したように、照明光ＩＬが投影光学系ＰＬ及び液体Ｌｑ１、Ｌｑ２を介してウエハＷに照射されるので、以下においては、投影光学系ＰＬと液体Ｌｑ１，Ｌｑ２とを含んで、液体を含む光学系ＰＬＬと呼ぶものとする。

液浸露光装置においては、照明光ＩＬの照射により、光路中の液体の温度が上昇し、液体を含む光学系の光学特性（収差等）が変動する可能性がある。従って、本第１の実施形態においては、以下に説明するようにして、液体の温度を管理する。

本実施形態では、上述したように、図４に示されるような光軸ＡＸに対して偏心した実効露光領域（有効結像領域）ＩＡを有しているため、照明光ＩＬは、液体Ｌｑ２においてもこれに対応して光軸ＡＸに対して偏心した光路を通過する。この場合、照明光ＩＬの光路を中心として液体の温度が上昇する。

従って、主制御装置５０は、照明条件に基づいて液体Ｌｑ２を通過する照明光ＩＬの領域（位置、大きさ、形状など）を導き出すとともに、インテグレータセンサ４６の計測値と反射量モニタ４７の計測値とに基づいて照明光ＩＬの照射量（液体Ｌｑ２への入射光量）を導き出し、これらに基づいて、ペルチェ素子２６９それぞれに対する電流供給を制御して、液体Ｌｑ２の温度が照明光ＩＬの照射によって局所的に上昇するのを回避する。

具体的には、照明条件（この場合の照明条件としては、例えば可動レチクルブラインド３０Ｂの開口状態が挙げられる）と、予めシミュレーション等により求められている照明条件と照射領域との関係と、を用いて照明光ＩＬが液体Ｌｑ２を通過する領域が決定され、該決定された領域に応じて、いずれのペルチェ素子２６９に電流を供給するかを決定する（例えば、照明光ＩＬの光路近傍に配置されているペルチェ素子を選択する）。また、照明光ＩＬの照射量に応じて、ペルチェ素子２６９に対する電流供給量を決定する。

この場合、ペルチェ素子の温度（電流供給量）は、インテグレータセンサ４６の計測値及び反射量モニタ４７の計測値に基づいて算出される液体Ｌｑ２への照明光ＩＬの入射量に基づいて決定することができる。

このように、照射状況（照明光ＩＬの照射量、照明条件など）に応じて液体の温度を管理することにより、液体Ｌｑ２の適切な温度管理を行うことができるので、液体の温度上昇に起因する液体を含む光学系ＰＬＬの光学特性の変動を極力抑制することができる。

なお、照明光ＩＬが光学系ＰＬＬに入射すると、液体Ｌｑ２の温度のみならず、レンズ等の光学素子の温度も局所的に変動するが、本実施形態では、この変動を、例えば、特開平６−２９１０１６号公報に開示されているような公知の予測制御や例えば国際公開第２００５／０２２６１４号公報に開示されているような赤外線照射等を用いて抑制することとしている。

なお、液体Ｌｑ２を冷却せずに温めるようにすることも可能である。例えば、液体Ｌｑ２の温度上昇に起因する光学系ＰＬＬの収差変動が、照明光ＩＬの照射による投影光学系ＰＬのレンズの温度上昇に起因する光学系ＰＬＬの収差変動を打ち消すように発生する場合には、液体Ｌｑ２を温めても良い。この場合、上述したペルチェ素子２６９に代えて、投影ユニットＰＵの外部から赤外光照射用のファイバ（特に中空ガラス管の内面にアルミニウムをコートしたようなファイバ）を用いて、液体Ｌｑ２の所望部分を温めることができる。

すなわち、液体Ｌｑ２の周囲に沿って複数本の赤外光照射用のファイバの一端部を所定角度間隔で導入し、このファイバの他端部に投影ユニットＰＵの外部に設けられた不図示の赤外光照射源を接続する。この場合の赤外光照射源としては、例えばセレン化鉛硫黄、セレン化鉛錫、テルル化鉛錫等の化合物半導体を用いた半導体レーザを用いることができる。主制御装置５０による制御の下、赤外光照射源及び赤外光照射用のファイバを介して赤外光を、例えば液体Ｌｑ２の照明光ＩＬが通らない部分に照射することにより、照明光ＩＬの照射による光学系ＰＬＬの光学特性の変動を所望の状態に調整することができる。

また、赤外光照射源及び赤外光照射用のファイバに代えて、ヒータを液体Ｌｑ２の周囲に沿って所定間隔で設けることとしても良い。

以上詳細に説明したように、本第１の実施形態の露光装置によると、照明光ＩＬの照射状況に応じて液体Ｌｑ２の少なくとも一部の温度を調整（管理）するので、照射状況が変わっても液体Ｌｑ２の温度を所望の状態に調整することができる。これにより、照明光ＩＬが液体Ｌｑ２に照射されても光学系ＰＬＬの光学特性が所望の状態に管理され、高精度な露光を行うことが可能である。特に、本第１の実施形態では、液体Ｌｑ２の交換がロット毎に行なわれるので、１ロットのウエハに対する露光を行っている途中における、液体の温度変化（温度分布の変化）に起因する光学系ＰＬＬの光学特性の劣化を抑制することが可能である。

また、本第１の実施形態では、インテグレータセンサ４６の計測値と反射量モニタ４７の計測値とに基づいて、照明光ＩＬの照射状況（照明光ＩＬの液体Ｌｑ２への入射量）を判断することとしているので、照明光ＩＬの照射量（入射量）に応じた液体Ｌｑ２の温度管理を行うことができ、高精度な露光を実現することが可能である。

また、本第１の実施形態では、照明条件等に基づいて、照明光ＩＬの照射状況（照明光ＩＬの照射領域など）を判断することとしているので、照明光ＩＬの照射領域に応じた液体Ｌｑ２の温度管理を行うことができ、高精度な露光を実現することが可能である。

なお、上記実施形態では、照明条件（可動レチクルブラインド３０Ｂの開口状態など）、及び照明光ＩＬの照射量に応じて液体Ｌｑ２の温度を管理する場合について説明したが、これに代えて、又はこれとともに、レチクルに関する情報に基づいて照明光ＩＬの照射状況を判断し、これに応じて液体の温度を管理することとしても良い。

例えば、レチクルに関する情報としては、レチクルＲに形成されたパターンの分布情報を採用することができる。この場合、レチクルＲに形成されたパターンの分布に応じて、液体Ｌｑ２を透過する照明光ＩＬの分布が異なるので、そのパターン分布に応じて液体の温度（温度分布）を調整することができる。

また、これとは別に、又はこれとともに、レチクルＲの種類に関する情報やレチクルＲに形成されたパターンの種類に関する情報の少なくとも一方をレチクルに関する情報として採用することもできる。

例えば、レチクルＲの種類に関する情報としては、レチクルＲが位相シフトレチクルであるか否かの情報を採用することができる。また、レチクルＲに形成されたパターンの種類に関する情報としては、パターンが孤立線パターンであるか、ライン・アンド・スペースパターンであるか、又はコンタクトホールであるかの情報を採用することができる。

主制御装置５０では、これらの情報を加味して、照明光ＩＬの液体Ｌｑ２における照射領域や照射量を決定し、これに基づいて液体Ｌｑ２の温度を管理することができる。また、上述の実施形態においては、インテグレータセンサ４６の計測値と、反射量モニタ４７の計測値に基づいて、照明光ＩＬの照射量（液体Ｌｑ２への照明光ＩＬの入射量）を算出しているが、反射量モニタ４７の計測値を使わなくても良い。また、インテグレータセンサ４６などを使わずに、ウエハＷに対する目標ドーズ量に基づいて、照明光ＩＬの照射量（液体Ｌｑ２への照明光ＩＬの入射量）を予測して、その予測結果に基づいて液体Ｌｑ２の温度管理を行うようにしても良い。

また、液体Ｌｑ２の温度を計測するための温度センサ（不図示）を配置して、その温度センサの計測結果に基づいて液体Ｌｑ２の温度管理を行うようにしても良い。

また、計測ステージＭＳＴに設けられた空間像計測器や波面収差計測器を用いて、光学系ＰＬＬの光学特性を計測できる場合には、その計測結果に基づいて液体Ｌｑ２の温度（温度分布）を調整するようにしても良い。

なお、上記実施形態では、ペルチェ素子やファイバを介した赤外光照射、ヒータなどを用いて液体の温度を管理することとしたが、これに代えて又はこれとともに、液体Ｌｑ２を交換する際に、次の液体交換作業まで（例えば、１ロット終了するまで）に予想される光学系ＰＬＬの光学特性の変動量を実験やシミュレーションなどを行って求め、その変動量が予め設定された所定値を超えないように、予め低温に設定された液体を供給することとしても良い。例えば、その変動量が初期状態から±５ｎｍまでは許容できるところ、予想される変動量が＋１０ｎｍである場合には、予め初期状態を−５ｎｍとするように予め低温に設定された液体Ｌｑ２を供給することができる。

《第２の実施形態》
次に、本発明の第２の実施形態について、図６〜図７（Ｃ）に基づいて説明する。ここで、前述した第１の実施形態と同一若しくは同等の部分については、同一の符号を用いるとともにその説明を簡略にし、若しくは省略するものとする。この第２の実施形態の露光装置では、露光装置の基本的な構成等は第１の実施形態と同様となっている。従って、以下では重複説明を避ける観点から相違点を中心として説明する。

本第２の実施形態においては、照明光ＩＬが液体Ｌｑ２に照射されている間（例えばウエハＷの露光中）にも、液体Ｌｑ２の供給と回収とが行われる点で第１の実施形態と異なる。また、上述した第１の実施形態と本第２の実施形態とでは、液体Ｌｑ２の温度を調整するための第２供給口と第２回収口の構成及び液体Ｌｑ２の温度を管理する方法が異なる。

図６には、本第２の実施形態における鏡筒１４０の下端部近傍（内面側）が斜視図にて示されている。この図６に示されるように、鏡筒１４０の内周面の＋Ｘ側には第２供給口８６'が所定角度間隔で複数形成されており、鏡筒１４０の内周面の−Ｘ側には第２回収口８７'が所定角度間隔で複数形成されている。

各第２供給口８６'は、鏡筒１４０内部に形成された複数の供給管路６６'それぞれの一端部に接続され、複数の供給管路の他端部には、第２液体供給ユニット７２（図５参照）がそれぞれ接続されている。供給管６６'それぞれには流量調整弁（不図示）が設けられ、該流量調整弁が主制御装置５０により制御されることにより、第２供給口８６'から供給される液体の供給量がそれぞれ独立に調整される。

同様に、各第２回収口８７'は、鏡筒１４０内部に形成された複数の回収管路６７'それぞれの一端部に接続され、複数の供給管路の他端部には、第２液体回収ユニット７３（図５参照）がそれぞれ接続されている。回収管６７'それぞれには調整弁（不図示）が設けられ、該調整弁が主制御装置５０により制御されることにより、第２回収口８７'を介して回収される液体の回収量がそれぞれ独立に調整されるようになっている。

このような構成を採用することにより、液体Ｌｑ２の交換を液体を＋Ｘ側から−Ｘ側に流すようにして行うことができる。また、液体Ｌｑ２の交換の際に、供給口それぞれからの供給量を調整するとともに、回収口それぞれからの回収量を調整することで、Ｙ方向に関して、液体Ｌｑ２が満たされる領域のうちの所定部分に対する液体の供給を多くし、その他の部分に対する液体の供給量を少なくすることが可能となっている。

これにより、例えば、第１の実施形態と同様に、照明光ＩＬの光路が光軸ＡＸに対して−Ｙ方向に偏心している場合等においては、その照明光ＩＬの光路を＋Ｘ側から−Ｘ側へ流れる液体の供給量を多くし、照明光ＩＬの光路の外側を＋Ｘ側から−Ｘ側へ流れる液体の供給量を多くすることで、照明光ＩＬの光路を流れる液体の循環を早くすることができ、これにより、液体の一部の温度が上昇するのを効果的に抑制することができる。

この場合、第１の実施形態と同様に、照明光ＩＬの通過する位置と照明光ＩＬの照射量とに基づいて液体の供給量を決定することができる。各種の情報（例えば、第２空間Ｋ２における照明光ＩＬが通過する領域、液体Ｌｑ２に対する照明光ＩＬの照射量など）に基づいて、複数の第２供給口８６'から液体Ｌｑ２の供給量をそれぞれ決定することで、液体Ｌｑ２の温度（温度分布）の変動を抑え、光学系ＰＬＬの光学特性を所望状態に維持することができる。

図７（Ａ）〜図７（Ｃ）には、液体の流速とＴＦＤ（像面平坦性）との関係（シミュレーション結果）が、示されている。この場合のシミュレーションの条件として、像面側のＮＡが１．００、最大像高が１３．４ｍｍ、投影倍率が１／４、中心波長が１９３．３０６ｎｍ、照明σが０．２で、液体Ｌｑ２の層の厚さが１ｍｍに設定されている。

このうち、図７（Ａ）のグラフは、液体を止めた状態での像高に対するフォーカス位置の関係をメリジオナル光線によって生じる像面とサジタル光線によって生じる像面について示したものであり、図７（Ｂ）のグラフは、液体を１０ｍｌ／ｍｉｎの流速で流したときの像高に対するフォーカス位置の関係をメリジオナル光線によって生じる像面とサジタル光線によって生じる像面について示したものであり、図７（Ｃ）のグラフは、液体を３０ｍｌ／ｍｉｎの流速で流したときの像高に対するフォーカス位置の関係をメリジオナル光線によって生じる像面とサジタル光線によって生じる像面について示したものである。

この場合、図７（Ａ）に示されるように、メリジオナル光線によって生じる像面とサジタル光線によって生じる像面でのフォーカスの最大幅（すなわち像面平坦度（ＴＦＤ））は、メリジオナル光線によって生じる像面で像高１３．４ｍｍのとき（フォーカス−９．９ｎｍ）とサジタル光線によって生じる像面で像高５．４ｎｍのとき（フォーカス＋９．６ｎｍ）との差の絶対値であり、１９．５ｎｍとなる。

一方、図７（Ｂ）に示されるように、液体を１０ｍｌ／ｍｉｎで流したときのＴＦＤは、メリジオナル光線によって生じる像面で像高０．０ｍｍのとき（フォーカス−７．５ｎｍ）とサジタル光線によって生じる像面で像高５．４ｍｍのとき（フォーカス７．３ｎｍ）との差の絶対値であり、１４．８ｎｍとなり、図７（Ａ）のように液体を止めた状態に比べて、２０％ほどＴＦＤを小さくすることが可能である。

また、図７（Ｃ）に示されるように、液体を３０ｍｌ／ｍｉｎで流したときのＴＦＤは、メリジオナル光線によって生じる像面で像高１３．４ｍｍのとき（フォーカス−３．６ｎｍ）とサジタル光線によって生じる像面で像高５．４ｍｍのとき（フォーカス３．５ｎｍ）との差の絶対値であり、７．１ｎｍとなり、図７（Ａ）のように液体を止めた状態に比べて、６０％ほどＴＦＤを小さくすることが可能である。

なお、主制御装置５０は、液体Ｌｑ２の流れによって低減される光学特性の変動と、液体Ｌｑ２の流れに起因する境界レンズ１９２の振動によって生じる光学特性の変動とを考慮して、適切な流速で液体Ｌｑ２を供給するようにすることで、高精度な露光を実現することが可能である。

以上詳細に説明したように、本第２の実施形態の露光装置によると、液体Ｌｑ２の温度（温度分布）を所望の状態に維持することができる。また、液体Ｌｑ２の供給量（流速）を部分的に調整することもできるので、照明光ＩＬの照射状況に応じて液体Ｌｑ２の供給量（流速）を部分的に変更することとしているので、例えば液体の一部のみの温度が照明光ＩＬによって大きく変動する場合であっても、その変動に応じて適切に液体Ｌｑ２の温度管理をすることができる。これにより、光学系ＰＬＬの光学特性の変動を効果的に抑制することができ、高精度な露光を実現することが可能である。

なお、上記実施形態では、液体の流速を部分的に変更する場合について説明したが、本発明がこれに限られるものではなく、液体Ｌｑ２の流速を全体的に変更する、すなわち、第２供給口８６'から供給される液体Ｌｑ２を一律に変更しても良い。例えば、照明光ＩＬの照射量（液体Ｌｑ２への照明光ＩＬの入射量）に応じて、複数の第２供給口８６'から供給される液体Ｌｑ２の供給量を一律に変化させても良い。

なお、上記実施形態では、投影ユニットＰＵの鏡筒１４０に複数の第２供給口、第２回収口を形成することとしたが、これに限らず、投影ユニットＰＵに複数の供給管、回収管を直接挿入するようにしても良い。

なお、上記第２の実施形態においても、第１の実施形態で説明したペルチェ素子などの液体の温度を直接的に調整する機構を併用することとしても良い。

なお、上記第２の実施形態では、液体の流量（流速）を調整することにより液体の温度を管理することとしたが、これに限らず、複数の第２供給口８６'から供給される液体Ｌｑ２の温度をそれぞれ独立に調整するようにしても良い。例えば、温度が上昇する領域には、温度が低く設定された液体を供給し、その他の領域には温度が高く設定された液体を供給することとしても良い。

なお、上記実施形態においては、第１空間Ｋ１内の液体Ｌｑ１は常時入れ替えを行っているので、液体Ｌｑ１の照明光吸収（エネルギー吸収）に起因する光学系ＰＬＬの光学特性の変動を考慮していないが、例えば、第１空間Ｋ１の液体Ｌｑ１の交換を定期的に行う場合や液体Ｌｑ１の照明光の吸収が大きい場合には、液体Ｌｑ１の供給量及び／又は温度を調整しても良い。また、液体Ｌｑ１を供給・回収するノズル部材７０の第１供給口、第１回収口を複数設け、液体Ｌｑ１の流速及び／又は温度を部分的に調整することとしても良い。

また、上記各実施形態では、光学系の少なくとも一部を構成する終端光学素子１９１のビーム射出側にウエハＷを配置し、終端光学素子のビーム入射側の第２空間Ｋ２のうち少なくとも照明光ＩＬの光路（ビーム路）を液体Ｌｑ２で満たし、かつ終端光学素子１９１とウエハＷとの間の第１空間Ｋ１を、液体Ｌｑ１で満たす場合について説明した。しかしながら、本発明がこれに限定されないことは勿論である。例えば、終端光学素子１９１とウエハＷとの間の第１空間Ｋ１のみに、液体、例えば純水で満たすこととしても良い。この場合にも、第１、第２の実施形態で説明した液体の温度の管理を行うことが可能である。

なお、上記実施形態では、液体Ｌｑ１、Ｌｑ２として同じ純水を供給しているが、第１空間に供給される純水（液体Ｌｑ１）と第２空間に供給される純水（液体Ｌｑ２）との品質を異ならせても良い。純水の品質としては、例えば温度均一性、温度安定性、比抵抗値、あるいはTOC(total organic carbon)値などが挙げられる。

例えば、第２空間Ｋ２に供給される純水よりも、投影光学系ＰＬの像面に近い第１空間Ｋ１へ供給される純水の品質を高くしても良い。また、第１空間と第２空間に互いに異なる種類の液体を供給し、第１空間Ｋ１に満たす液体Ｌｑ１と第２空間Ｋ２に満たす液体Ｌｑ２とを互いに異なる種類にしても良い。例えば、第２空間Ｋ２にフッ素系オイルをはじめとする純水以外の所定の液体を満たすことができる。オイルは、バクテリアなどの細菌の繁殖する確率が低い液体であるため、第２空間Ｋ２や液体Ｌｑ２（フッ素系オイル）の流れる流路の清浄度を維持することができる。

また、液体Ｌｑ１、Ｌｑ２の双方を水以外の液体にしても良い。例えば、照明光ＩＬの光源がＦ₂レーザである場合、Ｆ₂レーザ光は水を透過しないので、液体Ｌｑ１、Ｌｑ２としてはＦ₂レーザ光を透過可能な例えば、過フッ化ポリエーテル（ＰＦＰＥ）やフッ素系オイル等のフッ素系流体であっても良い。この場合、液体Ｌｑ１、Ｌｑ２と接触する部分には、例えばフッ素を含む極性の小さい分子構造の物質で薄膜を形成することで親液化処理する。また、液体Ｌｑ１、Ｌｑ２としては、その他にも、照明光ＩＬ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やウエハＷ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。この場合も表面処理は用いる液体Ｌｑ１、Ｌｑ２の極性に応じて行われる。

なお、上述したような液浸法においては、投影光学系の開口数ＮＡが１．０よりも大きくなる。このように投影光学系の開口数ＮＡが大きくなる場合には、従来から露光光として用いられているランダム偏光光では偏光効果によって結像性能が悪化することもあるので、偏光照明を用いるのが望ましい。その場合、マスク（レチクル）のライン・アンド・スペースパターンのラインパターンの長手方向に合わせた直線偏光照明を行い、マスク（レチクル）のパターンからは、Ｓ偏光成分（ＴＥ偏光成分）、すなわちラインパターンの長手方向に沿った偏光方向成分の回折光が多く射出されるようにすると良い。

なお、上記各実施形態では、投影光学系ＰＬとして反射屈折系を採用しているが、反射素子を含まない屈折系を採用することもできる。

なお、上記各実施形態では、ステップ・アンド・スキャン方式等の走査型露光装置に本発明が適用された場合について説明したが、本発明の適用範囲がこれに限定されないことは勿論である。すなわちステップ・アンド・リピート方式の投影露光装置、さらに、ステップ・アンド・スティッチ方式の露光装置、又はプロキシミティ方式の露光装置などにも、本発明は適用できる。

また、本発明は、特開平１０−１６３０９９号公報、特開平１０−２１４７８３号公報、特表２０００−５０５９５８号公報などに開示されているようなウエハを保持するウエハステージを複数備えたマルチステージ型の露光装置にも適用できる。

また、上記各実施形態においては、投影光学系ＰＬとウエハＷ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、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ウエハなど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。この場合、当該液体の交換のタイミングや計測のタイミングを決定するのに本発明の一部を構成する制御装置を用いることができる。

なお、上記各実施形態においては、光透過性の基板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を用いても良い。

また、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、干渉縞をウエハＷ上に形成することによって、ウエハＷ上にライン・アンド・スペースパターンを形成する露光装置（リソグラフィシステム）にも本発明を適用することができる。

露光装置の用途としては半導体製造用の露光装置に限定されることなく、例えば、角型のガラスプレートに液晶表示素子パターンを転写する液晶用の露光装置や、有機ＥＬ、薄膜磁気ヘッド、撮像素子（ＣＣＤ等）、マイクロマシン及びＤＮＡチップなどを製造するための露光装置にも広く適用できる。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又はマスクを製造するために、ガラス基板又はシリコンウエハなどに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。

なお、上記各実施形態の露光装置の光源は、ＡｒＦエキシマレーザに限らず、ＫｒＦエキシマレーザ（出力波長２４８ｎｍ）、Ｆ₂レーザ（出力波長１５７ｎｍ）、Ａｒ₂レーザ（出力波長１２６ｎｍ）、Ｋｒ₂レーザ（出力波長１４６ｎｍ）などのパルスレーザ光源や、ｇ線（波長４３６ｎｍ）、ｉ線（波長３６５ｎｍ）などの輝線を発する超高圧水銀ランプなどを用いることも可能である。また、ＹＡＧレーザの高調波発生装置などを用いることもできる。この他、ＤＦＢ半導体レーザ又はファイバーレーザから発振される赤外域、又は可視域の単一波長レーザ光を、例えばエルビウム（又はエルビウムとイッテルビウムの両方）がドープされたファイバーアンプで増幅し、非線形光学結晶を用いて紫外光に波長変換した高調波を用いても良い。また、投影光学系は縮小系のみならず等倍および拡大系のいずれでも良い。

なお、半導体デバイスは、デバイスの機能・性能設計を行うステップ、この設計ステップに基づいたレチクルを製作するステップ、シリコン材料からウエハを製作するステップ、上記実施形態の露光装置で、レチクルに形成されたパターンを前述の液浸露光によりウエハ等の物体上に転写するリソグラフィステップ、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）、検査ステップ等を経て製造される。この場合、リソグラフィステップで、上記各実施形態の露光装置を用いて前述の液浸露光方法が実行され、物体上にデバイスパターンが形成されるので、高集積度のデバイスを歩留り良く製造することができる。

以上説明したように、本発明の露光装置は、液体を介して物体上にエネルギビームを照射して、物体を露光するのに適している。また、本発明のデバイス製造方法は、マイクロデバイスの製造に適している。

第１の実施形態に係る露光装置を示す概略図である。 投影光学系の構成を示す図である。 投影光学系の像面側及びノズル部材近傍を示す断面図である。 ノズル部材を下から見た図である。 図１の装置の制御系の主要部を示すブロック図である。 第２の実施形態に係る投影ユニットの鏡筒の一部を示す斜視図である。 図７（Ａ）〜図７（Ｃ）は、第２の実施形態における液体の供給速度を説明するための図である。

符号の説明

３０Ｂ…可動ブラインド（ブラインド）、５０…主制御装置（管理装置の一部）、７２…第２液体供給ユニット（交換機構の一部、供給系の一部）、７３…第２液体回収ユニット（交換機構の一部、回収系の一部）、７４…供給管（交換機構の一部、供給系の一部）、７５…回収管（交換機構の一部、回収系の一部）、１００…露光装置、２６９…ペルチェ素子（管理装置の一部、温度調整機構）、Ｒ…レチクル（マスク）、Ｌｑ１，Ｌｑ２…液体、ＰＬＬ…光学系、Ｗ…ウエハ（物体）、ＩＡ…実効露光領域、ＩＬ…照明光（エネルギビーム）。

Claims (19)

1. 液体を含む光学系を介して物体上にエネルギビームを照射して、前記物体を露光する露光装置であって、
   前記液体の少なくとも一部の温度を管理する管理装置を備え、
   前記管理装置は、前記エネルギビームの照射状況に応じて、前記液体の少なくとも一部の温度を管理することを特徴とする露光装置。
2. 前記管理装置は、少なくとも前記エネルギビームの照射量に基づいて、前記エネルギビームの照射状況を判断することを特徴とする請求項１に記載の露光装置。
3. 前記管理装置は、少なくとも前記エネルギビームの照射位置に基づいて、前記エネルギビームの照射状況を判断することを特徴とする請求項１又は２に記載の露光装置。
4. 前記管理装置は、少なくとも、前記エネルギビームを照射する照射装置の少なくとも一部を構成するブラインドの開口状態に基づいて、前記エネルギビームの照射状況を判断することを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の露光装置。
5. 前記エネルギビームによりマスクが照明されることにより、該マスクに形成されたパターンが物体に転写され、
   前記管理装置は、少なくとも前記マスクに関する情報に基づいて、前記エネルギビームの照射状況を判断することを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の露光装置。
6. 前記マスクに関する情報は、前記マスクに形成されたパターンの分布情報であることを特徴とする請求項５に記載の露光装置。
7. 前記マスクに形成されたパターンの分布情報は、マスクに形成された開口パターンの分布に関する情報であることを特徴とする請求項６に記載の露光装置。
8. 前記マスクに関する情報は、前記マスクの種類に関する情報、及び前記マスクに形成されたパターンの種類に関する情報の少なくとも一方であることを特徴とする請求項５に記載の露光装置。
9. 前記マスクの種類に関する情報は、位相シフトマスクか否かの情報であることを特徴とする請求項８に記載の露光装置。
10. 前記マスクに形成されたパターンの種類に関する情報は、前記パターンが孤立線パターン、ライン・アンド・スペースパターン、及びコンタクトホールのいずれであるかの情報であることを特徴とする請求項８に記載の露光装置。
11. 前記管理装置は、前記液体の少なくとも一部の温度を直接的に調整する温度調整機構を含み、
    前記温度調整機構により、前記液体の少なくとも一部の温度を管理することを特徴とする請求項１〜１０のいずれか一項に記載の露光装置。
12. 前記液体を交換する交換機構を更に備え、
    前記交換機構は、前記温度調整機構により温調された液体に交換することを特徴とする請求項１１に記載の露光装置。
13. 前記管理装置は、前記液体を供給可能な供給系と、前記液体を回収可能な回収系とを含む液体交換機構を有し、
    前記供給系による前記液体の供給状態と前記回収系による前記液体の回収状態とを調整することにより、前記液体の少なくとも一部の温度を管理することを特徴とする請求項１〜７のいずれか一項に記載の露光装置。
14. 前記管理装置は、前記供給系により前記液体が供給される領域のうちの少なくとも一部への液体の供給量の調整を行うことにより、前記液体の少なくとも一部の温度を管理することを特徴とする請求項１３に記載の露光装置。
15. 前記液体の供給量は、前記液体の層の厚さを１ｍｍとした場合に、１０ｍｌ／ｍｉｎ〜３０ｍｌ／ｍｉｎ程度とすることを特徴とする請求項１３又は１４に記載の露光装置。
16. 前記光学系は、少なくとも１つの反射光学素子と少なくとも１つの反射光学素子とを含む反射屈折系を有することを特徴とする請求項１〜１５のいずれか一項に記載の露光装置。
17. 前記反射屈折系は、その光軸に対して偏心したビーム路を有することを特徴とする請求項１６に記載の露光装置。
18. 前記管理装置は、前記エネルギビームが通る空間への液体の供給量を前記エネルギビームが通らない空間への液体の供給量よりも多くすることを特徴とする請求項１７に記載の露光装置。
19. 請求項１〜１８のいずれか一項に記載の露光装置を用いて物体を露光し、該物体上にデバイスパターンを形成するリソグラフィ工程を含むデバイス製造方法。
    

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