JP2007115730A - 露光装置 - Google Patents

Abstract

【課題】露光精度の悪化を防止する露光装置を提供する。
【解決手段】被露光体と投影光学系との間の空間を液体で満たし、前記投影光学系及び前記液体を介して前記被露光体を露光する露光装置であって、前記液体を供給する液体供給管７２と、前記液体を回収する液体回収管９２とを接続する第１のバイパス管９５と、前記液体が前記空間を介して前記液体供給管及び前記液体回収管を循環する第１の流れと、前記液体が前記第１のバイパス管を介して前記液体供給管及び前記液体回収管を循環する第２の流れとを切り替える第１の切替部Ｖ１，Ｖ２とを有することを特徴とする露光装置。
【選択図】図２

Description

本発明は、一般には露光装置に係り、特に、投影光学系の最終面（最終レンズ）と被露光体の表面とを液体に浸漬し、投影光学系及び液体を介して被露光体を露光する所謂液浸露光装置に関する。

レチクル（又はマスク）パターンを投影光学系を介してウェハに露光する投影露光装置は従来から使用されており、近年では、高解像度で高スループットな露光装置が益々要求されている。高解像度の要請に応える一手段として液浸露光が注目されている。液浸露光は、投影光学系のウェハ側の媒質を液体にして投影光学系の開口数（ＮＡ）の増加を更に進めるものである。投影光学系のＮＡは媒質の屈折率をｎとすると、ＮＡ＝ｎ・ｓｉｎθであるので、空気の屈折率よりも高い屈折率（ｎ＞１）の媒質を満たすことでＮＡをｎまで大きくすることができる。この結果、プロセス定数ｋ１と光源の波長λによって表される露光装置の解像度Ｒ（Ｒ＝ｋ１（λ／ＮＡ））を小さくしようとするものである。

液浸露光では、投影光学系とウェハとの隙間に局所的に液体を充填するローカルフィル方式が提案されている（例えば、特許文献１及び２を参照のこと）。また、液体の周囲にガスを吹き付け、液体を隙間に封じ込めるエアカーテン方式も提案されている（例えば、特許文献３を参照のこと）。
国際公開第９９／４９５０４号パンフレット 国際公開第２００４／０８６４７０号パンフレット 特開２００４−２８９１２６号公報

しかし、特許文献３のエアカーテン方式では、ウェハ交換時など、一旦、隙間から液体を除去し、液体や気体を停止させる場合に、液体や気体の供給を再度開始すると液体や気体の湿度、温度又は濃度が安定するまでに時間がかかる。この場合、例えば、湿度が十分に上がらずに気体を供給し、エアカーテンの湿度が低くなれば液体が蒸発し、気化熱が発生する。気化熱は、液体自身だけでなく接触する投影光学系やウェハを冷却し、それらの変形をもたらし、露光精度を悪化する。

本発明は、露光精度の悪化を防止する露光装置を提供する。

本発明の一側面としての露光装置は、被露光体と投影光学系との間の空間を液体で満たし、前記投影光学系及び前記液体を介して前記被露光体を露光する露光装置であって、前記液体を供給する液体供給管と前記液体を回収する液体回収管とを接続する第１のバイパス管と、前記液体が前記空間を介して前記液体供給管及び前記液体回収管を循環する第１の流れと、前記液体が前記第１のバイパス管を介して前記液体供給管及び前記液体回収管を循環する第２の流れとを切り替える第１の切替部とを有することを特徴とする。

本発明の別の一側面としての露光装置は、被露光体と投影光学系との間の空間を液体で満たし、前記投影光学系及び前記液体を介して前記被露光体を露光する露光装置であって、前記液体の周囲に気体を供給する気体供給管と前記気体を回収する気体回収管とを接続するバイパス管と、前記気体が前記液体の周囲の空間を介して前記気体供給管及び前記気体回収管を循環する第１の流れと、前記気体が前記バイパス管を介して前記気体供給管及び前記気体回収管を循環する第２の流れとを切り替える切替部とを有することを特徴とする。

本発明の別の側面としての露光方法は、被露光体と投影光学系との間の空間を液体で満たし、前記投影光学系及び前記液体を介して前記被露光体を露光する露光方法であって、前記液体を所定の流路で循環させる第１の循環ステップと、前記第１の循環ステップによって濃度及び温度が定常状態になった前記液体を前記空間に供給する第１の供給ステップと、前記第１の供給ステップによって供給された前記液体を介して露光する露光ステップとを有することを特徴とする。

本発明の別の側面としての露光方法は、被露光体と投影光学系との間の空間を液体で満たし、前記投影光学系及び前記液体を介して前記被露光体を露光する露光方法であって、前記液体の周囲に供給される気体を所定の流路で循環させる循環ステップと、前記循環ステップによって濃度（前記気体中の、前記液体と同じ物質の蒸気又は前記液体が気化した時に生じる蒸気と同じ組成を有する蒸気の濃度）及び温度が定常状態になった前記気体を前記液体の周囲に供給する供給ステップとを有することを特徴とする。

本発明の別の側面としてのデバイス製造方法は、上記露光装置を用いて被露光体を露光するステップと、当該露光された被露光体を現像するステップとを有することを特徴とする。

本発明の他の目的及び更なる特徴は、以下の添付図面を参照して説明される好ましい実施例によって明らかにされるであろう。

本発明によれば、露光精度の悪化を防止する露光装置を提供することができる。

以下、添付図面を参照して、本発明の一側面としての露光装置１について説明する。ここで、図１は、露光装置１の概略ブロック図である。露光装置１は、投影光学系３０のウェハ４０側にある最終面（最終レンズ）とウェハ４０との間に供給される液体ＬＷを介して、レチクルパターンをウェハ４０に露光する液浸型の投影露光装置である。本実施例は、ステップ・アンド・スキャン方式の露光装置（「スキャナー」とも呼ばれる。）を例に説明するが、本発明はステップ・アンド・リピート方式の露光装置（「ステッパー」とも呼ばれる。）にも適用可能である。

露光装置１は、照明装置１０と、レチクルステージ２５と、投影光学系３０と、ウェハステージ４５と、測距装置５０と、ステージ制御部６０と、媒体充填系と、エアカーテン形成手段とを有する。更に、媒体充填系は、媒体供給部７０と、液浸制御部８０と、媒体回収部９０と、鏡筒１００と、調整機構１１０と、切替制御部１２０とを有する。エアカーテン形成手段は、媒体調整装置７１と、気体供給管７２と、気体回収管９４と、気体供給口１０２と、気体回収口１０４と、切替制御部１２０とを有する。

照明装置１０は、転写用の回路パターンが形成されたレチクル２０を照明し、光源部１２と、照明光学系１４とを有する。

光源部１２は、本実施形態では、光源として、波長約１９３ｎｍのＡｒＦエキシマレーザーを使用する。但し、光源はＡｒＦエキシマレーザーに限定されず、例えば、波長約２４８ｎｍのＫｒＦエキシマレーザー、波長約１５７ｎｍのＦ_２レーザーを使用してもよいし、光源の個数も限定されない。また、光源部１２に使用可能な光源はレーザーに限定されるものではなく、一又は複数の水銀ランプやキセノンランプなどのランプも使用可能である。

照明光学系１４は、レチクル２０を照明する光学系であり、レンズ、ミラー、オプティカルインテグレーター、絞り等を含む。例えば、コンデンサーレンズ、オプティカルインテグレーター、開口絞り、コンデンサーレンズ、スリット、結像光学系の順で整列する等である。オプティカルインテグレーターは、ハエの目レンズや２組のシリンドリカルレンズアレイ（又はレンチキュラーレンズ）板を重ねることによって構成されるインテグレーターを含むが、光学ロッドや回折素子に置換される場合もある。

レチクル２０は、図示しないレチクル搬送系により露光装置１の外部から搬送され、レチクルステージ２５に支持及び駆動される。レチクル２０は、例えば、石英製で、その上には転写されるべき回路パターンが形成されている。レチクル２０から発せられた回折光は、投影光学系３０を通り、ウェハ４０上に投影される。レチクル２０とウェハ４０とは、光学的に共役の関係に配置される。露光装置１は、スキャナーであるため、レチクル２０とウェハ４０を縮小倍率比の速度比で走査することにより、レチクル２０のパターンをウェハ４０上に転写する。なお、ステッパーの場合は、レチクル２０とウェハ４０を静止させた状態で露光が行われる。

レチクルステージ２５は定盤２７に固定される。レチクルステージ２５は、図示しないレチクルチャックを介してレチクル２０を支持し、図示しない調整機構及びステージ制御部６０によって移動制御される。図示しない調整機構は、リニアモーターなどで構成され、走査方向（本実施形態では、Ｘ軸方向）にレチクルステージ２５を駆動することでレチクル２０を移動することができる。

投影光学系３０は、レチクル２０に形成されたパターンを経た回折光をウェハ４０上に結像する。投影光学系３０は、複数のレンズ素子のみからなる屈折光学系、複数のレンズ素子と少なくとも一枚の凹面鏡を有する反射屈折光学系、複数のミラーのみからなる反射光学系等を使用する。投影光学系３０は鏡筒１００に収納される。

ウェハ４０は、図示しないウェハ搬送系により露光装置１の外部から搬送され、ウェハステージ４５に支持及び駆動される。ウェハ４０は、被露光体の一例であり、本発明の被露光体は液晶基板やその他の被露光体を広く含む。ウェハ４０には、フォトレジストが塗布されている。

同面板４４は、ウェハステージ４５に支持されたウェハ４０の表面とウェハ４０の外側の領域（ウェハステージ４５）とを同一面にするための板であり、ウェハ４０と略同一な高さを有する。また、同面板４４は、エッジショットの液浸露光を行う場合に使用され、ウェハ４０の外側の領域においても液膜を形成することを可能にする。

ウェハステージ４５は、定盤４７に固定されており、図示しないウェハチャックを介してウェハ４０を支持する。ウェハステージ４５は、ウェハ４０の上下方向（鉛直方向、即ち、Ｚ軸方向）の位置や回転方向、傾きを調整する機能を有し、ステージ制御部６０によって制御される。ウェハステージ４５は、露光時において、投影光学系３０の焦点面にウェハ４０の表面が常に高精度に合致するように、ステージ制御部６０によって制御される。

測距装置５０は、レチクルステージ２５及びウェハステージ４５の２次元的な位置を、参照ミラー５２及び５４、及び、レーザー干渉計５６及び５８を介してリアルタイムに計測する。測距装置５０による測距結果は、ステージ制御部６０に伝達される。ステージ制御部６０は、かかる測距結果に基づいて、位置決めや同期制御のために、レチクルステージ２５及びウェハステージ４５を一定の速度比率で駆動する。

ステージ制御部６０は、レチクルステージ２５及びウェハステージ４５の駆動を制御する。

媒体供給部７０は、液体ＬＷを供給すると共に液体ＬＷを投影光学系３０とウェハ４０の隙間に閉じ込めるエアカーテンを形成する。媒体供給部７０は、図示しないタンク、図示しない圧送装置、図示しない流量制御装置、図示しない脱気装置、図示しない精製装置、媒体調整装置７１と、液体供給管７２と、気体供給管７４とを有する。液体ＬＷは、露光光の吸収が少ないものの中から選択され、更に、石英や蛍石などの屈折系光学素子と同程度の屈折率を有することが好ましい。具体的には、液体ＬＷは、純水、機能水、フッ化液（例えば、フルオロカーボン）などが使用される。

タンクは、液体ＬＷ及び気体ＰＧを貯蔵する。圧送装置は液体ＬＷ及び気体ＰＧを送り出す。流量制御装置は、液体ＬＷ及び気体ＰＧの供給流量を制御する。脱気装置は、液体ＬＷの溶存ガスを十分に除去する。これにより、気泡の発生を抑制し、また、気泡が発生しても即座に液体中に吸収できる。例えば、液体ＬＷに溶存可能な窒素及び酸素の８０％を除去すれば、十分に気泡の発生を抑制することができる。脱気装置は、常時液体中の溶存ガスを除去してもよい。脱気装置は、例えば、膜モジュールと真空ポンプを含む。ガス透過性の膜を隔てて、一方に液体ＬＷを流し、他方を真空にして液体ＬＷ中の溶存ガスをその膜を介して真空中に追い出す。精製装置は、例えば、タンクの原料中に含まれる金属イオン、微粒子及び有機物などの不純物を低減し、原料を精製する。精製装置により精製された液体ＬＷは脱気装置に供給される。

媒体調整装置７１は、液体ＬＷ及び気体ＰＧの濃度、湿度及び温度を調整する。媒体調整装置７１は、図２に示すように、媒体供給部７０と接続され、媒体の濃度、湿度及び温度を調整する。また、媒体調整装置７１から供給された気体ＰＧは後述する気体回収口１０４により回収される。媒体調整装置７１は、図示しない濃度計測部、湿度計測部及び温度計測部を有している。濃度計測部は、液体ＬＷの濃度を計測する。湿度計測部は、気体ＰＧの湿度（気体ＰＧ中の、液体ＬＷと同じ物質の蒸気又は液体ＬＷが気化した時に生じる蒸気と同じ組成を有する蒸気の濃度）を計測する。温度計測部は、媒体の温度を計測する。ここで、図２は、投影光学系３０とウェハ４０近傍の概略拡大断面図である。

媒体調整装置７１は、液体ＬＷの蒸発を抑えるために、気体ＰＧの相対湿度を高めに設定する。この場合、媒体調整装置７１は、後述する気体供給口１０２から供給する気体ＰＧに液体ＬＷと同じ物質の蒸気、または液体ＬＷが気化した時に生じる蒸気と同じ組成を有する蒸気を混入させることで行う。また、媒体調整装置７１は、気体供給口１０２から供給される気体ＰＧの相対湿度が４０％以上に調整することが好ましい。なぜなら、液体ＬＷとして純水が使用された場合、露光装置が置かれているクリーンルーム内の気体の相対湿度が４０％程度に制御されているからである。また、純水以外の液体が液体ＬＷに使用された場合でも、同様に気体供給口１０２から供給される気体ＰＧの相対湿度は４０％以上であることが好ましい。

更に、気体供給口１０２内部の蒸気の混入量を飽和蒸気圧に設定した場合、気体供給口１０２外部に気体ＰＧが噴出する際の圧力低下と温度低下によりウェハ４０表面に結露が発生する。ウェハ４０表面に結露した液体が蒸発する際には気化熱が発生し、気化熱の影響でウェハ４０の温度が低下し、ウェハ４０が歪み、露光性能が悪化する。そのため、気体供給口１０２外部で結露が発生しないようにするために、気体供給口１０２内部の気体ＰＧの相対湿度を気体供給口１０２外部の気体ＰＧの相対湿度以下に設定することが好ましい。

尚、あまり気体ＰＧの相対湿度を高くすることは好ましくない。なぜなら、媒体調整装置７１から供給される気体ＰＧの相対湿度を高くすると、ウェハステージ４５と同じ空間に配置されている機械部品・電気部品を腐食するからである。

また、気体供給口１０２から気体ＰＧを供給する場合、気体供給口１０２の内側と外側ではその流路の圧力損失により、気体供給口１０２外側に対し内側の圧力が高くなる。また、気体供給口１０２から気体ＰＧが噴出した際の断熱膨張によりその温度も低下する。そのため、ウェハ４０を所定の温度に制御する場合、その温度に対し若干高めの温度に気体供給口１０２から供給する気体ＰＧの温度を制御する。

また、気体ＰＧの相対湿度を高く設定した場合や、後述する鏡筒１００（凸部１００ａ）の外側に気体ＰＧがもれだす量が多い場合、ウェハステージ４５が配置される空間の雰囲気の湿度（濃度）が不均一になってしまう。それにより、測距装置５０における誤差が大きくなり、露光精度を悪化させる。そのため、気体供給口１０２から供給する気体ＰＧの量を後述する気体回収口１０４から回収する気体ＰＧの量以下に設定することで、相対湿度を高くした気体ＰＧが凸部１００ａの外側への漏れ出しを抑えることが好ましい。このような設定にすることでウェハステージ４５が配置される空間の雰囲気の湿度（濃度）が不均一になることを抑え、測距装置５０における誤差を抑えることができる。

液体供給管７２は、投影光学系３０の最終面の周囲に配置され、図２に示すように、鏡筒１００に形成された液体供給口１０１に接続される。これにより、液体供給管７２は、投影光学系３０とウェハ４０の隙間に液体ＬＷを供給し、液体ＬＷの液膜を形成する。投影光学系３０とウェハ４０との間の隙間は、液体ＬＷの液膜を安定に形成できる程度であり、例えば、１．０ｍｍとするとよい。また、液体供給管７２は、液体ＬＷの流れを切り替えるバルブＶ１が取り付けられている。

液体供給管７２は、液体ＬＷを汚染しないように、溶出物質が少ないテフロン樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂などで構成されることが好ましい。液体ＬＷに純水以外の液体を用いる場合には、液体ＬＷに耐性を有し、且つ、溶出物質が少ない材料で液体供給管７２を構成する。

気体供給管７４は、図２に示すように、鏡筒１００に形成された気体供給口１０２に接続され、液体ＬＷを投影光学系３０の最終面とウェハ４０の隙間の周囲に供給する。この結果、液体ＬＷを前記隙間に閉じ込めるエアカーテンを形成し、隙間外部の環境を液体ＬＷから保護すると共に隙間外部の気体ＰＧの液体ＬＷへの接触を防止する。気体供給管７４は、各種樹脂やステンレスなどの金属から構成され、気体ＰＧの流れを切り替えるバルブＶ２が取り付けられている。

気体ＰＧとしては、窒素、ヘリウム、ネオン、アルゴンなどの不活性ガス又は水素を使用される。気体ＰＧは、液体ＬＷを前記隙間に閉じ込めるとともに、露光への影響が大きい酸素を液体ＬＷから遮断する。不活性ガス又は水素は液体ＬＷに溶解しても露光への屈折率変化などの影響が少なく、転写性能の劣化は少ない。

液浸制御部８０は、ウェハステージ４５の現在位置、速度、加速度、目標位置及び移動方向などの情報をステージ制御部６０から取得する。かかる情報に基づいて、液浸制御部８０は、液体ＬＷ及び気体ＰＧの供給及び回収の切り替え、停止、供給及び回収する液体ＬＷ及び気体ＰＧの量を制御する。液浸制御部８０は、制御指令を、媒体供給部７０や媒体回収部９０に与える。尚、液体ＬＷ及び気体ＰＧの供給及び回収方法については、後述する。

媒体回収部９０は、媒体供給部７０が供給する液体ＬＷ及び気体ＰＧを回収する機能を有する。媒体回収部９０は、本実施形態では、液体回収管９２と、気体回収管９４と、第１のバイパス管９５と、第２のバイパス管９６とを有する。また、媒体回収部９０は、回収した液体ＬＷ及び気体ＰＧを一時的に貯蔵するタンク、液体ＬＷ及び気体ＰＧを吸い取る吸引部、液体ＬＷ及び気体ＰＧの回収流量を制御するための流量制御装置などを更に有する。

液体回収管９２は、鏡筒１００に形成された後述する液体回収口１０３を介して、供給された液体ＬＷを主に回収する。液体回収管９２は、液体ＬＷを汚染しないように、溶出物質が少ないテフロン樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂などの樹脂で構成することが好ましい。液体ＬＷに純水以外の液体を用いる場合には、液体ＬＷに耐性を有し、且つ、溶出物質が少ない材料で液体回収管９２を構成する。また、液体回収管９２は、液体ＬＷの流れを切り替えるバルブＶ３が取り付けられている。

気体回収管９４は、鏡筒１００に形成された後述する気体回収口１０４に接続され、供給された気体ＰＧを主に回収し、液体ＬＷの一部も回収する。気体回収管９４は、各種樹脂やステンレスなどの金属から構成され、気体ＰＧの流れを切り替えるバルブＶ４が取り付けられている。

第１のバイパス管９５は、液体ＬＷを供給する液体供給管７２と、液体ＬＷを回収する液体回収管９２とを接続する。第１のバイパス管９５は、液体供給管７２又は液体回収管９２と同一部材で構成される。第１のバイパス管９５は、バルブＶ１及びＶ３（第１の切替部）を有する。

バルブＶ１及びＶ３は、液体ＬＷが液体供給管７２及び液体回収管９２を循環する第１の流れＡと、液体ＬＷが第１のバイパス管９５を介して液体供給管７２及び液体回収管９２を循環する第２の流れＢとを切り替える。この場合、第１の流れＡは、通常の液体ＬＷを隙間に供給する流れである。第１の流れＡのとき、バルブＶ１は、媒体調整装置７１からの液体ＬＷを液体供給口１０１へ供給するように切り替えられる。バルブＶ３は、液体回収口１０３からの液体ＬＷを媒体回収部９０へ流入するように切り替えられる。そして、第２の流れＢは、液体ＬＷの供給が停止したときの流れである。第２の流れＢのとき、バルブＶ１は、媒体調整装置７１からの液体ＬＷを第１のバイパス管９５へ供給するように切り替えられる。バルブＶ３は、第１のバイパス管９５からの液体ＬＷを媒体回収部９０へ流入するように切り替えられる。

それにより、液体ＬＷが配管内を循環するので、所定の温度及び濃度に液体ＬＷを調整することができる。それにより、液体ＬＷの供給開始から濃度及び温度が安定するので、スループットの低下を抑えることが可能である。

尚、露光装置１は、第１のバイパス管９５を介して液体ＬＷを循環させることによって、液体ＬＷを所定の温度にするだけでなく配管自体も所定の温度にすることができる。従って、配管全体の温度を一定にするために、露光時に振動を与えない程度に、第１のバイパス管９５を液体供給口１０１及び液体回収口１０３に近づけて配置することが好ましい。

また、液体ＬＷの温度調整だけが目的であれば、媒体調整装置７１内部に第１のバイパス管９５を設けて、媒体調整装置７１内で循環させても良い。

第２のバイパス管９６は、液体ＬＷの周囲に気体ＰＧを供給する気体供給管７２と、気体ＰＧを回収する気体回収管９４とを接続する。第２のバイパス管９６は、気体供給管７４又は気体回収管９４と同一部材で構成される。第２のバイパス管９６は、バルブＶ２及びＶ４（第２の切替部）を有する。

バルブＶ２及びＶ４は、気体供給管７４及び気体回収管９４を循環する第３の流れＣと、第２バイパス管９６を介して気体供給管７４及び気体回収管９４を循環する第４の流れＤとを切り替える。この場合、第３の流れＣは、通常の気体ＰＧを液体ＬＷの周囲に供給する流れである。第３の流れＣのとき、バルブＶ２は、媒体調整装置７１からの気体ＰＧを気体供給口１０２へ供給するように切り替えられる。バルブＶ３は、気体回収口１０４からの気体ＰＧを媒体回収部９０へ流入するように切り替えられる。そして、第４の流れＤは、気体ＰＧの供給が停止したときの流れである。第４の流れＤのとき、バルブＶ２は、媒体調整装置７１からの気体ＰＧを第２のバイパス管９６へ供給するように切り替えられる。バルブＶ４は、第２のバイパス管９６からの気体ＰＧを媒体回収部９０へ流入するように切り替えられる。

それにより、気体ＰＧが配管内を循環するので、所定の温度、湿度（濃度）に気体ＰＧを調整することができる。その結果、気体ＰＧの供給開始から湿度及び温度が安定するので、スループットの低下を抑えることが可能である。また、所定の湿度を有する気体ＰＧを供給することができるため、気化熱が発生しにくい。それにより、投影光学系３０の最終面（最終レンズ）やウェハ４０の表面が冷えない。その結果、投影光学系３０の最終レンズやウェハ４０の表面が気化熱によって変化しないため、露光精度を向上させることができる。

尚、液体ＬＷとして、純水に比べて更に高い屈折率を有する材料である有機系・無機系の物質で光路空間を満たすことにより、解像力を向上させることが可能である。しかし、これらの物質を使用した場合、蒸発した物質によって露光装置１の内外の雰囲気が汚染され、露光装置１の内部で使用される光学部品の曇りや装置を構成する部品の腐食が懸念される。しかし、本実施形態では、気体供給口１０２及び気体回収口１０４を設けることによって、液体ＬＷの界面の変形を抑え、且つ、蒸発した液体ＬＷが気体供給口１０２及び気体回収口１０４の外側へ拡散することを防止することができる。この場合、気体供給口１０２から供給する気体ＰＧには、酸素を含まない窒素、ヘリウムなどの不活性ガスを使用し、液体ＬＷと同じ物質の蒸気又は前記液体が気化した蒸気の組成を有する蒸気を混入させて供給する。

このように気体供給口１０２からの気体ＰＧの相対湿度を設定することで、液体ＬＷの蒸発を抑制しつつ、ウェハステージ４５が配置される空間の雰囲気の湿度（濃度）が不均一になるのを抑え、測距装置５０における誤差を抑えることが可能である。

また、露光装置１は、第２のバイパス管９６を介して液体ＬＷを循環させることによって、気体ＰＧを所定の温度にするだけでなく配管自体も所定の温度にすることができる。従って、配管全体の温度を一定にするために、露光時に振動を与えない程度に、第２のバイパス管９６を気体供給口１０２及び気体回収口１０４に近づけて配置することが好ましい。

また、気体ＰＧの温度調整だけが目的であれば、媒体調整装置７１内部に第２のバイパス管９６を設けて、媒体調整装置７１内で循環させても良い。

鏡筒１００は、投影光学系３０を保持する機能を有し、図２に示すように、液体供給口１０１と、気体供給口１０２と、液体回収口１０３と、気体回収口１０４とが形成され、凸部１００ａを有する。供給口１０１及び１０２と、回収口１０３及び１０４は、それぞれ、図３に示すように、２つの同心円で挟まれた形状を有する開口であり、スポンジなどの多孔質部材を嵌め込んでもよいし、空洞でもよい。ここで、図３は、鏡筒１００の概略底面図である。供給口１０１及び１０２と、回収口１０３及び１０４は、２つの同心円の代わりに、２つの相似の多角形で挟まれた形状、その他の形状を有してもよい。

開口１０１乃至１０４は、開口１０１、１０３、１０４及び１０２の順番で中心から径方向に配置される。

液体供給口１０１は、液体供給管７２に接続して液体ＬＷを供給するための開口であるため、開口１０１乃至１０４の中で投影光学系３０に最も近接して配置される。液体回収口１０３は、液体回収管９２に接続し、供給した液体ＬＷを回収するための開口であるため、液体供給１０１の近傍外側に設けられる。液体供給口１０１は、本実施形態では、同心円状に形成されているが、それぞれが断続的に形成されてもよい。

一方、気体供給口１０２は、気体供給管７４に接続して気体ＰＧを供給するための開口である。即ち、気体供給口１０２はエアカーテンを構成するためのものであるから、本実施例では、開口１０１乃至１０４の中で最外周（凸部１００ａ）に設けられる。気体回収口１０４は、供給した気体ＰＧを回収するための開口であり、気体回収管９４に接続する。このため、気体回収口１０４は、気体供給口１０２の近傍に設けられる。気体回収口１０４を気体供給口１０２の内側に設けることで気体ＰＧの流路を外側から内側に向けている。

尚、露光時に気体ＰＧの供給及び回収を行うと、露光不良の原因となる場合がある。そこで、露光中には、振動を抑えるために気体供給と気体回収を停止させることが好ましい。

また、液体ＬＷを囲むように常に、気体供給口１０２から気体ＰＧを供給した場合、気体ＰＧの供給量が多く、気体ＰＧの消費量が多くなる。そこで、図３に示すように気体ＰＧの気体供給口１０２及び気体回収口１０４を４分割し、ウェハ４０の移動方向に応じて気体ＰＧの供給及び回収口を切り替えることで、気体ＰＧの消費量を抑えることができる。従って、気体供給口１０２は、図３に示すように、供給口１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃ及び１０２ｄを有する。気体回収口１０４は、図３に示すように、回収口１０４ａ、１０４ｂ、１０４ｃ及び１０４ｄを有する。また、気体回収管９４は、図４に示すように、バルブＶ８、Ｖ９、Ｖ１０を介して回収口１０４ａ、１０４ｂ、１０４ｃ及び１０４ｄから構成される気体回収口１０４に接続される。また、気体供給管７４はバルブＶ５、Ｖ６、Ｖ７を介して供給口１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃ及び１０２ｄから構成される気体供給口１０２に接続される。

それにより、各バルブの動作をウェハステージ４５の移動方向に応じて切り替えるよう制御することで、気体ＰＧの消費量を低減することができる。具体的には、＋ｘ方向にウェハ４０が移動する場合、液体ＬＷが引きずられて＋ｘ方向に伸びだす。この場合、回収口１０４ｂ及び供給口１０２ｂのみで気体ＰＧの供給回収を行うことで、気体ＰＧの消費量を抑えつつ液体ＬＷの伸びだしを抑制することが可能である。また、＋ｘ方向にウェハ４０が移動する場合、回収口１０４ｄ及び供給口１０２ｄから供給回収を停止し、それ以外の供給口１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃ及び回収口１０４ａ、１０４ｂ、１０４ｃからの供給回収を行ってもよい。それにより、気体ＰＧの消費量を抑えつつ液体ＬＷの伸びだしを抑制することができる。また、気体ＰＧの消費量を抑えるだけであれば、気体供給口１０２の切り替えのみを行い、気体回収口１０４の切り替えを行わず、全ての回収口１０４ａ乃至１０４ｄから回収しても良い。

なお、気体供給口１０２及び気体回収口１０４は、スポンジなどの多孔質部材を嵌め込んでもよいし、スリット状の開口であってもよい。また、気体供給口１０２及び気体供給口１０２は４分割された実施例を示しているが、更に細かく分割しても良いし、連続的に形成してもよい。ここで、図４は、気体供給管７４及び気体回収管９４との接続を示すブロック図である。

先に述べたように、露光時には気体供給口１０２からの気体ＰＧの供給を停止し、また、ウェハ４０の交換時や露光装置１の保守時には液体供給口１０１からの液体ＬＷの供給も停止させる。この場合、図２で示した媒体調整装置７１も停止させると再度供給を開始してから、媒体の温度や濃度が安定するまでに時間を要し、スループットが低下する。そこで、図２に示すように、第１のバイパス管９５及び第２のバイパス管９６を介して媒体を循環させることで、媒体の供給開始時においても安定した濃度、湿度及び温度を維持することが可能である。また、所定の湿度を有する気体ＰＧを供給することができるため、気化熱が発生しにくい。それにより、投影光学系３０の最終面（最終レンズ）やウェハ４０の表面が冷えない。その結果、投影光学系３０の最終レンズやウェハ４０の表面が気化熱によって変化しないため、露光精度を向上させることができる。

尚、ウェハステージ４５を高速で移動させる場合や、液体ＬＷが接する面の接触角が低い場合に、液体ＬＷが引きずられ伸びだす量が増える。伸びだした液体ＬＷを気体供給口１０２から供給する気体ＰＧが押さえ、供給した気体ＰＧと一緒に伸びだした液体ＬＷを気体回収口１０４で回収する。この回収の際に、空気と液体を同時に吸い込み振動を発生させる。そのため、本実施例では、気体回収口１０４と鏡筒１００とを別体で構成している。

凸部１００ａは、投影光学系３０の最終面よりもウェハ方向に突出し、鏡筒１００と別体として形成される。凸部１００ａは、投影光学系３０とウェハ４０との間隔よりも小さい間隔を形成する。これによって、凸部１００ａは、液体ＬＷの移動を制限することによってエアカーテンによる液体ＬＷの閉じ込め効果の実効を図っている。投影光学系３０の最終面とウェハ４０との隙間は１ｍｍ程度であるが、凸部１００ａとそれに対応するウェハ４０又は同面板４４との距離ｈは０．４ｍｍ程度である。エアカーテンの吹き付け力が大き過ぎると隙間内の液体ＬＷが飛散する可能性があるために、吹き付け力の上限は制限される。しかし、かかる上限では１ｍｍの隙間に液体ＬＷを留めておくには不十分であるので凸部１００ａによって距離ｈを１ｍｍよりも小さくして気体ＰＧの吹き付け力の低下を防止している。また、凸部１００ａは、気体供給口１０２及び気体回収口０１４が形成されている。

エアカーテンによる液体ＬＷの閉じ込め機能が確保されるので、液体ＬＷに高屈折率を有する有機系・無機系材料を使用したとしても材料が蒸発して露光装置１の内外の雰囲気を汚染することを防止することができる。

しかし、小さい距離ｈでは、停電、地震、振動などの場合に、凸部１００ａとウェハ４０とが接触するおそれがある。そこで、本実施例の露光装置１は、調整機構１１０を有している。調整機構１１０は、凸部１００ａがウェハ４０に衝突することを防止することを目的として凸部１００ａを移動する。調整機構１１０は、図２に示すように、駆動部１１１と、計測部１１３と、制御部１１５とを有する。

駆動部１１１は、凸部１００ａを駆動する機能を有し、本実施例では、伸縮可能の蛇腹部材から構成される。駆動部１１１は、移動可能に凸部１００ａを鏡筒１００に接続している。また、駆動部１１１は、図示しない駆動装置と共同して凸部１００ａを上下方向に移動させる。この場合、凸部１００ａが移動する位置は、凸部１００ａに形成された図示しないストッパによって規制してもよい。また、液体ＬＷは、アライメント時に、特に漏れやすくなるため、アライメント時には、凸部１００ａを下げる必要がある。勿論、アライメント時以外でも、凸部１００ａを引き上げてもよい。

計測部１１３は、投影光学系３０の最終面とウェハ４０との距離を計測する測距センサであり、例えば、鏡筒１００又はウェハステージ４５に取り付けられる。計測部１１３は、計測結果を後述する制御部１１５に伝達する。

制御部１１５は、計測部１１３の計測結果に基づいて図示しない駆動装置を制御する。

切替制御部１２０は、バルブＶ１乃至Ｖ４を制御する。それにより、気体ＰＧが配管内を循環するので、所定の温度及び湿度（濃度）に調整することができる。その結果、気体ＰＧの供給開始から湿度（濃度）及び温度が安定するので、スループットの低下を抑えることが可能である。また、所定の湿度を有する気体ＰＧを供給することができるため、気化熱が発生しにくい。それにより、投影光学系３０の最終面（最終レンズ）やウェハ４０の表面が冷えない。その結果、投影光学系３０の最終レンズやウェハ４０の表面が気化熱によって変化しないため、露光精度を向上させることができる。また、切替制御部１２０は、ウェハ４０を露光する時に、バルブＶ２及びＶ４を制御することによって、気体供給管７４からの気体ＰＧの供給を停止させる。

以上のように、露光装置１は、投影光学系３０とウェハ４０の隙間よりも凸部１００ａとウェハ４０又は同面板４４との距離を小さくすることによって、液体ＬＷを隙間に閉じ込めることができる。その結果、露光装置１は、気泡による露光量の低下を防止してスループットを向上させることができる。

また、凸部１００ａは調整機構１１０によって上下移動が可能であるため、異常時や誤動作などの場合に凸部１００ａとウェハ４０との衝突を防止して信頼性を向上することができる。

更に、所定の湿度を有する気体ＰＧを供給することができるため、気化熱が発生しにくい。それにより、投影光学系３０の最終面（最終レンズ）やウェハ４０の表面が冷えない。その結果、投影光学系３０の最終レンズやウェハ４０の表面が気化熱によって変化しないため、露光精度を向上させることができる。

以下、図５を参照して、露光方法５００を説明する。ここで、図５は、露光方法５００を示すフローチャートである。

まず、液体ＬＷを所定の流路で循環させる（ステップ５０２）。ここでの所定の流路とは、第２の流れＢをさす。つまり、第１のバイパス管９５を介した流れである。そして、ステップ５０２によって濃度及び温度が定常状態になった液体ＬＷを空間に供給する（ステップ５０４）。ここでの液体ＬＷの流れは、第１の流れＡである。この場合、液体ＬＷが所定の温度になるだけでなく、液体ＬＷが循環する配管も所定の温度になってから液体ＬＷを供給することが好ましい。

その後、ステップ５０４によって供給された液体ＬＷを介して露光する（ステップ５０６）。光源部１２から発せられた光束は、照明光学系１４によりレチクル２０を、例えば、ケーラー照明する。レチクル２０を通過してレチクルパターンを反映する光は、投影光学系３０により、液体ＬＷを介してウェハ４０に結像される。この間に気体ＰＧを所定の流路で循環させる（ステップ５０８）。ここでの所定の流路とは、第４の流れＤをさす。つまり、第２のバイパス管９６を介した流れである。そして、ステップ５０８によって湿度（濃度）及び温度が定常状態になった気体ＰＧを液体ＬＷの周囲に供給する（ステップ５１０）。若しくは、ウェハ４０が移動するときに気体ＰＧを液体ＬＷの周囲に供給する。

このように、本実施例では、第１のバイパス管９５を介して、液体ＬＷが配管内を循環するので所定の温度及び濃度に液体ＬＷを調整することができる。それにより、液体ＬＷの供給開始から濃度及び温度が安定するので、スループットの低下を抑えることが可能である。

また、第２のバイパス管９６は、気体ＰＧが配管内を循環するので、所定の温度及び湿度（濃度）に調整することができる。その結果、気体ＰＧの供給開始から湿度（濃度）及び温度が安定するので、スループットの低下を抑えることが可能である。また、所定の湿度を有する気体ＰＧを供給することができるため、気化熱が発生しにくい。それにより、投影光学系３０の最終面（最終レンズ）やウェハ４０の表面が冷えない。その結果、投影光学系３０の最終レンズやウェハ４０の表面が気化熱によって変化しないため、露光精度を向上させることができる。

次に、図６及び図７を参照して、上述の露光装置１を利用したデバイスの製造方法の実施例を説明する。図６は、デバイス（ＩＣやＬＳＩなどの半導体チップ、ＬＣＤ、ＣＣＤ等）の製造を説明するためのフローチャートである。ここでは、半導体チップの製造を例に説明する。ステップ１（回路設計）では、デバイスの回路設計を行う。ステップ２（レチクル製作）では、設計した回路パターンを形成したレチクルを製作する。ステップ３（ウェハ製造）では、シリコンなどの材料を用いてウェハを製造する。ステップ４（ウェハプロセス）は、前工程と呼ばれ、レチクルとウェハを用いて本発明のリソグラフィー技術によってウェハ上に実際の回路を形成する。ステップ５（組み立て）は、後工程と呼ばれ、ステップ４によって作成されたウェハを用いて半導体チップ化する工程であり、アッセンブリ工程（ダイシング、ボンディング）、パッケージング工程（チップ封入）等の工程を含む。ステップ６（検査）では、ステップ５で作成された半導体デバイスの動作確認テスト、耐久性テストなどの検査を行う。こうした工程を経て半導体デバイスが完成し、これが出荷（ステップ７）される。

図７は、ステップ４のウェハプロセスの詳細なフローチャートである。ステップ１１（酸化）では、ウェハの表面を酸化させる。ステップ１２（ＣＶＤ）では、ウェハの表面に絶縁膜を形成する。ステップ１３（電極形成）では、ウェハ上に電極を蒸着などによって形成する。ステップ１４（イオン打ち込み）では、ウェハにイオンを打ち込む。ステップ１５（レジスト処理）では、ウェハに感光剤を塗布する。ステップ１６（露光）では、露光装置１によってレチクルパターンをウェハに露光する。ステップ１７（現像）では、露光したウェハを現像する。ステップ１８（エッチング）では、現像したレジスト像以外の部分を削り取る。ステップ１９（レジスト剥離）では、エッチングが済んで不要となったレジストを取り除く。これらのステップを繰り返し行うことによってウェハ上に多重に回路パターンが形成される。かかるデバイス製造方法によれば、従来よりも高品位のデバイスを製造することができる。このように、露光装置１を使用するデバイス製造方法、並びに結果物としてのデバイスも本発明の一側面を構成する。

以上、本発明の好ましい実施例について説明したが、本発明はこれらの実施例に限定されないことはいうまでもなく、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。

本発明の一側面としての露光装置の概略ブロック図である。 図１に示す露光装置の投影光学系とウェハ近傍の概略拡大断面図である。 図１に示す露光装置の鏡筒の概略底面図である。 図１に示す気体供給口及び気体回収口を示す概略ブロック図である。 図１に示す露光装置の露光方法を示すフローチャートである。 図１に示す露光装置を利用するデバイス（ＩＣやＬＳＩなどの半導体チップ、ＬＣＤ、ＣＣＤ等）の製造方法のフローチャートである。 図６に示すステップ４の詳細なフローチャートである。

符号の説明

１ 露光装置
３０ 投影光学系
４０ ウェハ（被露光体）
１００ 鏡筒
１００ａ 凸部
１０２ 気体供給口
１０４ 気体回収口

Claims (10)

1. 被露光体と投影光学系との間の空間を液体で満たし、前記投影光学系及び前記液体を介して前記被露光体を露光する露光装置であって、
   前記液体を供給する液体供給管と、前記液体を回収する液体回収管とを接続する第１のバイパス管と、
   前記液体が前記空間を介して前記液体供給管及び前記液体回収管を循環する第１の流れと、前記液体が前記第１のバイパス管を介して前記液体供給管及び前記液体回収管を循環する第２の流れとを切り替える第１の切替部とを有することを特徴とする露光装置。
2. 前記液体の周囲に気体を供給する気体供給管と、前記気体を回収する気体回収管とを接続する第２のバイパス管と、
   前記気体が前記液体の周囲の空間を介して前記気体供給管及び前記気体回収管を循環する第３の流れと、前記気体が前記第２のバイパス管を介して前記気体供給管及び前記気体回収管を循環する第４の流れとを切り替える第２の切替部とを有することを特徴とする請求項１記載の露光装置。
3. 被露光体と投影光学系との間の空間を液体で満たし、前記投影光学系及び前記液体を介して前記被露光体を露光する露光装置であって、
   前記液体の周囲に気体を供給する気体供給管と、前記気体を回収する気体回収管とを接続するバイパス管と、
   前記気体が前記液体の周囲の空間を介して前記気体供給管及び前記気体回収管を循環する第１の流れと、前記気体が前記バイパス管を介して前記気体供給管及び前記気体回収管を循環する第２の流れとを切り替える切替部とを有することを特徴とする露光装置。
4. 前記気体供給管の供給口の位置を調整する調整機構を有することを特徴とする請求項２記載の露光装置。
5. 前記調整機構は、前記供給口から前記気体を供給する場合には、前記供給口を前記被露光体方向へ移動させ、前記気体供給以外の場合には、前記供給口を前記被露光体から退避させることを特徴とする請求項３記載の露光装置。
6. 前記最終レンズの下側に被露光体が存在しない場合、前記液体供給管からの液体の供給を停止するように制御する制御部を有する請求項１記載の露光装置。
7. 被露光体と投影光学系との間の空間を液体で満たし、前記投影光学系及び前記液体を介して前記被露光体を露光する露光方法であって、
   前記液体を所定の流路で循環させる第１の循環ステップと、
   前記第１の循環ステップによって濃度及び温度が定常状態になった前記液体を前記空間に供給する第１の供給ステップと、
   前記第１の供給ステップによって供給された前記液体を介して露光する露光ステップとを有することを特徴とする露光方法。
8. 前記液体の周囲に供給される気体を所定の流路で循環させる第２の循環ステップと、
   前記第２の循環ステップによって濃度及び温度が定常状態になった前記気体を前記液体の周囲に供給する第２の供給ステップとを有することを特徴とする請求項７記載の露光方法。
9. 被露光体と投影光学系との間の空間を液体で満たし、前記投影光学系及び前記液体を介して前記被露光体を露光する露光方法であって、
   前記液体の周囲に供給される気体を所定の流路で循環させる循環ステップと、
   前記循環ステップによって濃度及び温度が定常状態になった前記気体を前記液体の周囲に供給する供給ステップとを有することを特徴とする露光方法。
10. 請求項１乃至６のうちいずれか一項記載の露光装置を用いて被露光体を露光するステップと、
    当該露光された被露光体を現像するステップとを有することを特徴とするデバイス製造方法。