JP2010098172A - 液体回収装置、露光装置及びデバイス製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】
容器の液面の高さに関する制約を軽減して、安定して液体を回収する液体回収装置を提供する。
【解決手段】
本発明の液体回収装置は、液体ｆを回収する液体回収装置２０であって、多孔板２２を有する液体回収ノズル６と、液体ｆで満たされた容器２３と、一端が液体回収ノズル６に接続され、他端が容器２３の内部に設けられた回収管１７と、外部に液体回収ノズル６を配置し、内部に容器２３を配置する圧力チャンバ２７と、圧力チャンバ２７の内部圧力を調整する圧力調整機３０とを備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、投影光学系の最終レンズと基板との間に供給される液体を介して基板を露光する液浸露光装置に関する。

ＬＳＩ又は超ＬＳＩ等の極微細パターンで構成される半導体デバイスの製造工程において、マスクに形成されたパターンを感光剤が塗布された基板上に縮小投影して転写する縮小型投影露光装置が使用されている。半導体デバイスにおける集積密度の向上に伴い、パターンの更なる微細化が要求され、レジストプロセスの発展と同時に露光装置の微細化への対応がなされてきた。

露光装置の解像力を向上させる手段として、露光波長を短くする方法、及び、投影光学系の開口数（ＮＡ）を大きくする方法が一般的に用いられる。

露光波長については、３６５ｎｍのｉ線から１９３ｎｍ付近の発振波長を有するＡｒＦエキシマレーザ光に移行し、更に、１３．５ｎｍ付近の発振波長を有するＥＵＶ（Ｅｘｔｒｅｍｅ Ｕｌｔｒａ Ｖｉｏｌｅｔ）の開発も行われている。

一方、これらとは全く別の解像力向上技術として、液浸法を用いた投影露光方法が注目されている。従来は、投影光学系の最終面と露光対象基板（例えばウエハ）面との間の空間は気体で満たされていたが、液浸法では、この空間を液体で満たして投影露光を実施する。

液浸露光装置では、例えば、投影光学系とウエハとの間の空間に供給される液体として純水（波長１９３ｎｍの光に対する屈折率ｎ＝１．４４）が用いられる。液浸法におけるウエハに結像する光線の最大入射角が従来法と等しいと仮定した場合、同一波長の光源を用いたとしても、液浸法の解像力は、従来法の１．４４倍に向上する。これは、従来法の投影光学系の開口数（ＮＡ）を１．４４倍にすることと等価である。このため、液浸法によれば、従来法では不可能なＮＡ＝１以上の解像力を得ることが可能となる。

この投影光学系の最終面とウエハ面との間の空間を液体で満たす方法の一つとして、投影光学系とウエハ面とで挟まれた空間だけに液体を流すローカルフィル法がある。

ローカルフィル法は、投影光学系の最終面とウエハ面との間の開放された領域に液体を供給し、この液体がステージ外へこぼれ出ないように、毛細管現象を利用した液体回収機構にて液体を回収する。液体回収機構に毛細管現象を利用するのは、回収ノズルの外側が気体で満たされている状態の場合には、小径の孔や管に働く表面張力により、回収ノズルの液体で満たされた内側の負の圧力に勝ることで液体を小径の孔部に保持するためである。

気体に代わりに液体が小径の孔を覆うと、界面に働く表面張力は弱まる。このため、液体は、小径の孔を通って負の圧力の回収ノズル内へ引き込まれ、回収される。小径の孔が再び気体に覆われると、小径の孔はその表面張力により液体を保持し、気体の浸入を防ぐ。

このような液体回収装置を有する露光装置は、例えば、特開２００６−６０２２３号公報（特許文献１）において開示されている。
特開２００６−６０２２３号公報

上述のような従来の液体回収装置は、液体で満たしたチャンバ内の圧力を外部の雰囲気よりも若干低い圧力に維持されている。非圧縮性の液体を一定の負圧に保つには、水頭圧を利用した負圧発生機構を利用することが望ましい。

この点について、図１２を参照して説明する。図１２は、容易に実現可能な負圧発生機構を備えた従来の液体回収装置２０’の概略構成図である。

図１２に示されるように、液体回収装置２０’は、小径の孔を多数有する多孔板２２、容器２３、及び、多孔板２２の一方を覆って容器２３の内部まで延びた回収管１７を有する。回収管１７及び容器２３の内部は液体ｆで満たされている。また、１００で表される矢印は重力方向を示している。容器２３は、その液面２８が多孔板２２の面に対して重力方向１００（下側）に配置されている。

このとき、多孔板２２のメニスカスより、液体ｆに極内側の圧力Ｐｃは、多孔板２２と液体ｆの界面に働く表面張力により保持可能な圧力Ｐｍより小さく設定される。液体ｆに極内側の圧力Ｐｃは、多孔板２２のメニスカスにより、式（１）から求めることができる。

Ｐｃ＝ρｇｈ … （１）
（ρ：液体の密度、ｇ：重力加速度、ｈ：高さ（多孔板を起点とした高さ））
この方法によれば、容器２３へ流れ込んだ液体ｆは、容器２３の上部端面からこぼれ落ちる。このため、常に、容器２３が液体ｆで満たされた状態に維持できる。これと同時に、液面２８の変化が小さいため、一定の水頭圧を発生することが可能となる。

しかしながら、上記の式（１）のとおり、所定の圧力Ｐｃを得るためには、液面２８の高さｈは、液体ｆの密度ρに応じた所定の高さに限定される。このため、液体回収装置２０’を液浸露光装置に適用する場合、容器２３は、配置場所について拘束を受けることになる。

また、多孔板２２のメニスカスにより、液体回収ノズル６の外側から液体ｆが侵入した場合、液体ｆが接した多孔板２２の部分のメニスカスは消滅する。そして、液体ｆは多孔板２２の孔を通過し、回収管１７を介して容器２３へ流れる。この液体ｆの流れは、圧力損出ΔＰを発生させ、外部の雰囲気に対してわずかに負圧の圧力Ｐｃは、ΔＰだけ減少する。このため、回収可能な流量は、圧力Ｐｃ≧ΔＰの範囲内に限定される。

このように、容器２３の配置場所の制約により、周辺の機器配置が制約され、最適な装置形状が損なわれ、装置のフットプリントが拡大してしまう。

また、液体ｆの回収流量は、圧力Ｐｃ、液体ｆの流れにより発生する圧力損出ΔＰ、及び、多孔板２２の部位で発生する圧力損出ΔＰｃｐにより制約を受ける。圧力損出ΔＰを抑えるために、回収管１７の径を大きくし、本数を増やし、又は、液体回収ノズル６と容器２３とを近傍に配置することで回収管１７の長さを抑える必要がある。また、多孔板２２の圧力損失ΔＰｃｐを抑えるためには、多孔板２２の面積を大きくする必要がある。

回収管１７の径を大きくすることや、多孔板２２の面積を大きくすることが困難な場合、回収流量が低下することにより、液体ｆがノズルから飛び出すことがある。あるいは、ステージ速度、加速度及び移動距離の制約を受けるため、スループットが低下して装置性能が低下する。あるいは、装置内部の周辺機器の配置を制約し、装置の設計において影響を与え、装置性能の悪化やフットプリントの拡大という影響を及ぼす。

さらに、液体回収装置のメニスカスが、ウエハステージ１０や液体供給ノズル５、又は、多孔板２２に付着したパーティクルを除去するため、界面活性剤が用いられる。例えば、ウエハステージ上に載置されたウエハ９とウエハステージ１０との隙間に、界面活性剤が残留している場合に、界面活性剤が液体回収装置２０’の多孔板２２に形成されたメニスカスに浸入すると、液体ｆの表面張力が低下する。このとき、メニスカスにより保持可能な圧力Ｐｍは減少するため、Ｐｍ≧Ｐｃの関係が崩れる。このため、メニスカスは崩壊し、外部の雰囲気の気体ｇが回収管１７の内部へ浸入する。回収管１７の内部を液体ｆの代わりに気体ｇが占めると、液体ｆを回収することが不可能となる。

そこで、本発明は、少なくとも、容器２３の液面の高さに関する制約を軽減し、装置フットプリントの改善を可能とする液体回収装置及び液浸露光装置を提供する。さらには、回収管１７の圧力損出による液体回収流量の制約を軽減させ、スループットの向上を可能とする液体回収装置及び液浸露光装置を提供する。さらには、液体回収装置に気体が混入した場合に液体の供給を停止させ、液漏れによる影響を抑えることにより、良好な露光処理を可能とする液浸露光装置を提供する。

本発明の一側面としての液体回収装置は、液体を回収する液体回収装置であって、多孔部材を有する回収口と、前記液体で満たされた回収容器と、一端が前記回収口に接続され、他端が前記回収容器の内部に設けられた回収管と、外部に前記回収口を配置し、内部に前記回収容器を配置する圧力チャンバと、前記圧力チャンバの内部圧力を調整する圧力調整部とを備える。

また、本発明の他の側面としての液体回収装置は、液体を回収する液体回収装置であって、多孔部材を有する回収口と、前記液体で満たされた回収容器と、一端が前記回収口に接続され、他端が前記回収容器の内部に設けられた回収管と、前記回収口の近傍における前記液体の圧力を検出する圧力検出部と、前記回収口又は前記回収管に前記液体を供給する液体供給手段と、前記圧力検出部の検出結果に基づいて、前記液体供給手段から供給される前記液体の流量を制御する流量制御部とを備える。

また、本発明の他の側面としての露光装置は、投影光学系の最終レンズと基板との間に供給された液体を介して該基板を露光する露光装置であって、前記最終レンズと前記基板との間に前記液体を供給する液体供給装置と、前記液体回収装置とを備える。

また、本発明の他の側面としてのデバイス製造方法は、前記露光装置を用いて基板を露光する工程と、露光された前記基板を現像する工程とを有する。

本発明の他の目的及び特徴は、以下の実施例において説明される。

本発明によれば、容器の液面の高さに関する制約を軽減して、安定して液体を回収する液体回収装置及び露光装置を提供することができる。

以下、本発明の実施例について、図面を参照しながら詳細に説明する。各図において、同一の部材については同一の参照番号を付し、重複する説明は省略する。

本発明の露光装置は、例えば、露光光として紫外光を用い、投影光学系と基板（例えば、ウエハ）間を液体で満たす液浸法が適用されるあらゆる露光方法及び露光装置に有効である。そのような露光装置には、例えば、基板を静止させた状態で基板に原版のパターンを投影転写する露光装置や、基板と原版とを同期スキャンしながら基板に原版のパターンをスリット光によりスキャン露光する露光装置が含まれうる。以下、本発明の好適な実施形態について図面を参照しながら説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。

まず、図１３及び図１４を参照して、本実施例における液浸露光装置の概略構成を説明する。

本実施例の露光装置は、基板であるウエハ９に最も近い投影光学系４の最終レンズとウエハ９との間に供給される液体ｆを介してウエハ９を露光する液浸露光装置である。

この液浸露光装置は、最終レンズとウエハ９との間に液体ｆを供給する液体供給装置を備える。液体供給装置は、供給管１６、弁２９、及び、液浸制御装置１９からなる。

供給管１６は、液体ｆを最終レンズとウエハ９との間（最終レンズの下部）に供給する液体供給ラインである。弁２９は、液体供給ラインである供給管１６の途中に設けられ、液体ｆの流れを制御する。制御部である液浸制御装置１９は、弁２９の開閉を制御する。この液浸露光装置は、図１乃至図１１に示される液体回収装置２０、２１を有する。なお、図１３及び図１４に示される液浸露光装置の詳細については後述する。

まず、本発明の実施例１における液体回収装置について説明する。図１は、本実施例における液体回収装置２０の概略構成図である。

本実施例の液体回収装置２０は、液体ｆを回収する回収機構であり、主に、液体回収ノズル６（回収口）、回収管１７、及び、圧力チャンバ２７の内部に設けられた容器２３（回収容器）から構成されている。液体回収ノズル６には、複数の孔を有する多孔板２２（多孔部材）が備えられている。また、回収管１７の一端は液体回収ノズル６に接続されており、多孔板２２を介して液体ｆを回収する。多孔板２２を介して回収された液体ｆは、回収管１７を通って容器２３へ移される。

回収管１７の先端（他端）は、多孔板２２を介して回収した液体ｆを排出する排出口２６となっている。排出口２６は開放されており、容器２３の内部に配置されている。このため、排出口２６から排出された液体ｆは、容器２３に回収される。容器２３は、圧力チャンバ２７の内部に配置されており、重力方向１００（矢印方向）に対して排出口２６よりも上側において開放されている。圧力チャンバ２７は、液体回収ノズル６の外部に配置されており、その内部に容器２３を配置する。

図１に示されるように、容器２３及び回収管１７は液体ｆで満たされており、液体回収ノズル６の先端に位置する多孔板２２は、メニスカスにより液体ｆを保持する。容器２３は、開放面（上面）まで液体ｆで満たされる。液体ｆで満たされた容器２３の内部に回収管１７からさらに液体ｆが入ると、容器２３の開放面（上面）から液体ｆが溢れ、圧力チャンバ２７の下部に溜まる。

なお、開放面により液面２８を保持するための構造は、図１に示されるような上面から液体ｆが溢れる構造に限定されるものではない。例えば、容器２３の側面に孔を空け、又は、容器２３の側面から他の配管を延ばして液体ｆを排出するように構成してもよい。

圧力チャンバ２７には、圧力チャンバ２７の内部の圧力を調整する圧力調整機３０（圧力調整部）が配管３１を介して接続されている。圧力調整機３０は、圧力チャンバ２７の内部を減圧又は加圧することが可能である。特に、圧力調整機３０は、多孔板２２を隔て、液体ｆで満たされた液体回収ノズル６の内部圧力が、液体回収ノズル６の外部圧力に対して負圧かつ泡立ち点以下（バブルポイント以下）の圧力になるように、圧力チャンバ２７の内部の圧力を調整する。ここで、「泡立ち点」とは、多孔板２２におけるメニスカスが崩壊する圧力のしきい値を意味する。

圧力チャンバ２７の内部圧力は、気体ｇを外部に排出又は内部に導入することにより調整される。気体ｇとしては、外部雰囲気の気体と同じ組成の気体、又は、不活性ガスである窒素ガス（Ｎ２）が用いられる。ただし、これらに限定されるものではなく、他の気体を用いてもよい。

図１に示される液体回収装置２０では、容器２３における液面２８の位置は、重力方向１００に対し、多孔板２２より上方方向に位置している。すなわち、容器２３に満たされた液体ｆの液面２８は、多孔板２２より高い位置にある。多孔板２２の位置を基準とした液面２８の高さｈを用いて、多孔板２２のメニスカス部より極内側にかかる液体ｆの圧力Ｐｃは、上述の式（１）から導くことができる。

本実施例において、圧力チャンバ２７の内圧が多孔板２２の周囲における雰囲気の圧力に等しい場合、圧力Ｐｃは正の圧力を示す。すなわち、圧力チャンバ２７の内圧と外部の雰囲気の圧力とが等しい場合、多孔板２２に対する液面２８の高さｈが正の値を有するとき、圧力Ｐｃは正の圧力を示す。一方、多孔板２２に対する液面２８の高さｈが負の値を有するとき、圧力Ｐｃは負の値を示す。このため、液体ｆを多孔板２２から圧力チャンバ２７の内部に設けられた容器２３へ移動させるには、圧力チャンバ２７の内部の圧力Ｐｃは、負の圧力に設定する必要がある。

そこで、図１に示されるように、高さｈが正の値を示す場合には、圧力Ｐｃを負の圧力とするため、圧力チャンバ２７の内部圧力を、圧力調整機３０により減圧制御し、圧力Ｐｃを負の圧力に設定する。

なお、容器２３から溢れて圧力チャンバ２７の底部に溜まった液体ｆは、排水管３３を介して排水ポンプ３２により圧力チャンバ２７から排水される。

次に、本実施例における液体回収ノズルについて詳細に説明する。図２は、本実施例における液体回収ノズル６の拡大図である。

図２に示されるように、ウエハ９が多孔板２２と対向するように配置されている。不図示の液体供給装置を用いて多孔板２２とウエハ９との間に液体ｆが供給されると、多孔板２２に形成されていたメニスカス３４は崩壊する。メニスカス３４が崩壊すると、多孔板２２とウエハ９との間に供給された液体ｆは、圧力Ｐｃよりも若干高い（雰囲気の圧力に近い）負の圧力により吸引される。このため、多孔板２２の孔２５を介して吸引された液体ｆは、回収管１７を介して排出口２６から押し出されるように容器２３へ排出される。

容器２３は、液面２８が一定となるように満水状態を維持するため、液面２８の位置は、液体ｆの表面張力分だけ僅かに変化するのみであり、液体ｆは容器２３から溢れ出る。多孔板２２とウエハ９との間に挟まれた領域の液体ｆがなくなると、多孔板２２にはメニスカス３４が再び形成されるため、液体回収ノズル６は、その内部に液体ｆを満たした状態が維持できる。

次に、本発明の実施例２における液体回収装置について説明する。図３は、本実施例における液体回収装置２０ａの概略構成図である。

本実施例の液体回収装置２０ａでは、多孔板２２の位置を基準とした液面２８の位置が重力方向１００に対して下側に配置されるという点で、実施例１の液体回収装置２０とは異なる。液体回収装置２０ａでは、容器２３に溜まった液体ｆの液面２８は、多孔板２２より下側に位置するため、多孔板２２に対する液面２８の高さｈは負の値を示す。

したがって、上述の式（１）より、圧力Ｐｃは負の値となる。このように、圧力Ｐｃが負の値をとる場合でも、高さｈにより発生する圧力Ｐｃが液体ｆの回収に必要な圧力を得られないとき、圧力調整機３０を用いて圧力チャンバ２７の内部が負圧になるように制御する。

一方、高さｈにより発生する圧力Ｐｃがメニスカス３４にて保持可能な圧力を上回る場合には、メニスカス３４にて保持可能な圧力まで圧力Ｐｃを小さくする。このとき、圧力調整機３０を用いて圧力チャンバ２７の内部を陽圧とし、メニスカス３４が形成できる圧力Ｐｃまで上昇させるように圧力チャンバ２７の内部圧力を制御する。

次に、本発明の実施例３における液体回収装置について説明する。図４は、本実施例における液体回収装置２１の概略構成図である。

本実施例の液体回収装置２１は、液体回収ノズル６ａの多孔板２２が重力方向１００に対して上方に配置されている点で、実施例２（図３）の液体回収装置２０ａとは異なる。なお、本実施例において、多孔板２２の方向は上方に限定されるものではなく、例えば、斜め又は横向きに配置されるものでもよい。

液体回収装置２１では、実施例２と同様に、容器２３に溜まった液体ｆの液面２８は多孔板２２より下側に位置する。このため、多孔板２２に対する液面２８の高さｈは負の値を示す。

圧力Ｐｃが負の値をとる場合でも、高さｈにより発生する圧力Ｐｃが液体ｆの回収に必要な圧力を得られないとき、圧力調整機３０を用いて圧力チャンバ２７の内部が負圧になるように制御する。

一方、圧力Ｐｃがメニスカス３４にて保持可能な圧力を上回る場合には、メニスカス３４にて保持可能な圧力まで圧力Ｐｃを小さくする。このとき、圧力調整機３０を用いて圧力チャンバ２７の内部を陽圧とし、メニスカス３４が形成できる圧力Ｐｃまで上昇させるように圧力チャンバ２７の内部圧力を制御する。

次に、本発明の実施例４における液体回収装置について説明する。図５は、本実施例における液体回収装置２０ｂの概略構成図である。

本実施例の液体回収装置２０ｂでは、実施例１の液体回収装置２０（図１）に、気圧センサ３９ａ、３９ｂ、及び、圧力制御部３６が追加されている。気圧センサ３９ａは液体回収ノズル６の近傍に配置され、また、気圧センサ３９ｂは圧力チャンバ２７の周辺に配置されている。また、圧力制御部３６は、気圧センサ３９ａ、３９ｂで検出される気圧に基づいて、液体回収ノズル６の近傍及び圧力チャンバ２７の周辺の両空間における差圧を算出する。

圧力制御部３６により算出された差圧は、圧力調整機３０へ出力される。圧力調整機３０は、圧力チャンバ２７の内部圧力と液体回収ノズル６の近傍の外部圧力との差圧が一定となるように、圧力チャンバ２７の内部圧力を調整する。

通常、圧力調整機３０による圧力調整は、圧力チャンバ２７の近傍における外部の圧力と、圧力チャンバ２７の内部圧力との差に基づいて制御される。このため、圧力チャンバ２７の近傍における圧力と液体回収ノズル６の近傍における圧力との間に差圧が生じている場合、この差圧を補正することが望ましい。

本実施例においては、圧力制御部３６がこの差圧を補正して圧力調整機３０を制御する。このため、圧力調整機３０は、圧力チャンバ２７の内部圧力と液体回収ノズル６の外部の圧力との差圧に基づいて、圧力チャンバ２７の内部圧力を調整することができる。この結果、本実施例の液体回収装置２０ｂによれば、より高精度な圧力調整が可能となる。

このように、圧力調整機３０は、圧力制御部３６から入力された両空間の差圧に基づいて、圧力チャンバ２７の圧力目標値を補正する。圧力目標値は、気圧センサ３９ａにより得られた値を雰囲気の気圧の基準とし、両空間の差圧分だけ補正される。

本実施例の構成は、液体回収ノズル６と圧力チャンバ２７とがそれぞれ異なる圧力空間に配置される場合に特に有効である。なお、両空間の差圧は、気圧センサ３９ａ、３９ｂの２つのセンサを用いず、１つの差圧センサを用いて測定してもよい。

また、本実施例における差圧補正は、後述する実施例５又は実施例６と組み合わせて実行されることがより好ましい。

次に、本発明の実施例５における液体回収装置について説明する。図６は、本実施例における液体回収装置２０ｃの概略構成図である。

本実施例の液体回収装置２０ｃでは、実施例１の液体回収装置２０（図１）に、圧力センサ３５（圧力検出部）及び圧力制御部３６が追加されている。圧力センサ３５は、液体回収ノズル６（多孔板２２）の近傍における液体ｆの圧力を検出する。圧力センサ３５で検出される液体ｆの圧力は、圧力制御部３６へ出力される。圧力制御部３６は、圧力センサ３５により検出される液体ｆの圧力が一定となるように、圧力調整機３０の目標圧力を制御する。圧力調整機３０は、圧力制御部３６からの制御信号に基づいて、圧力チャンバ２７の内部の圧力を調整する。

液体ｆが多孔板２２を通して回収されるとき、回収管１７の内部には液体ｆの流れによる圧力損出が発生する。圧力調整機３０は、圧力センサ３５で検出される液体ｆの圧力が変化しないように、圧力チャンバ２７の内部の圧力を調整する。この目的は、圧力チャンバ２７の内部における圧力Ｐｃを変化させないことである。

液体ｆの流れにより特に回収管１７部で圧力損失が発生するが、この圧力損出を相殺するように圧力チャンバ２７の内部における圧力を制御することで、液体ｆの回収能力（流量）を向上させることが可能となる。

次に、本発明の実施例６における液体回収装置について説明する。図７は、本実施例における液体回収装置２０ｄの概略構成図である。

本実施例の液体回収装置２０ｄでは、実施例５の液体回収装置２０ｃ（図６）に、液体供給手段として液体供給装置３７及び配管３８が追加されている。配管３８は液体回収ノズル６に接続されており、液体供給装置３７は配管３８を介して液体回収ノズル６に接続されている。また、液体回収装置２０ｄでは、圧力センサ３５（圧力検出部）で検出される液体ｆの圧力に基づいて制御する対象が、実施例５の液体回収装置２０ｃとは異なる。すなわち、実施例５の圧力制御部３６は圧力チャンバ２７の内部圧力を制御しているが、本実施例の圧力制御部３６は、液体供給装置３７を制御する流量制御部として用いられる。

本実施例では、多孔板２２を通して液体ｆが回収されていないとき、圧力制御部３６（流量制御部）は、圧力センサ３５の検出結果に基づいて、液体供給装置３７から供給される液体ｆ’の流量を制御する。液体供給装置３７は、圧力制御部３６から入力された制御信号に基づいて、所定流量の液体ｆ’を液体回収ノズル６の内部へ流す。例えば、圧力制御部３６は、圧力センサ３５で検出される圧力が一定となるように、液体ｆ’の流量を制御する。

液体ｆ’は、液体ｆと略同一の組成を有する。ここで、「略同一」とは、液体ｆ’が液体ｆと全く同一の組成であるだけでなく、実質的に同一と評価される組成をも含むこと意味する。

図２に示されるように、多孔板２２とウエハ９との間に液体ｆが供給されると、多孔板２２に形成されていたメニスカス３４は崩壊する。メニスカス３４が崩壊すると、多孔板２２とウエハ９との間に挟まれた液体ｆは、圧力Ｐｃよりも若干高い（雰囲気の圧力側に近い）負の圧力により、液体回収ノズル６の内部へ吸引される。そして、多孔板２２の孔２５を通過して吸引された液体ｆは、回収管１７を介して排出口２６から押し出されるように排出される。このとき、回収管１７を流れる液体ｆの流量が増加するため、回収管１７にて発生する圧力損出が増し、液体ｆの移動の妨げとなる。

本実施例では、圧力センサ３５で検出される液体ｆの圧力が一定となるように、圧力制御部３６及び液体供給装置３７を用いて配管３８から液体回収ノズル６に供給される液体ｆの流量を調整する。このような制御により、回収管１７により発生する圧力損出を抑制し、安定した液体ｆの回収が可能となる。

同時に、本実施例では、液体回収ノズル６の内部に液体ｆを供給することで、液体回収ノズル６の内部の液体ｆや、回収管１７及び容器２３の内部の液体ｆが常にクリーンな状態を保つことができる。このため、各箇所におけるバクテリアの発生を抑制することが可能となる。特に、ウエハ９や投影光学系４の近傍に位置する液体回収ノズル６の内部の汚染を軽減することは、露光欠陥に代表されるプロセスエラーの抑制にも繋がる。

なお、本実施例の液体回収装置２０ｃでは、液体ｆを供給するための配管３８を液体回収ノズル６に接続しているが、これに限定されるものではない。例えば、配管３８を回収管１７に接続することにより、圧力損出を抑制することも可能である。本実施例の液体ｆ’は、液体回収ノズル６又は回収管１７のいずれかに供給されればよい。

また、圧力センサ３５は、液体回収ノズル６の内部又は液体回収ノズル６近傍における回収管１７の内部の圧力と、多孔板２２の外部の雰囲気との圧力差を測定するように構成してもよい。

次に、本発明の実施例７における液体回収装置について説明する。図８Ａ乃至図８Ｅは、本実施例における液体回収装置２０ｅの概略構成図である。また、図８Ａ乃至図８Ｅは、回収管１７及び液体回収ノズル６に液体ｆを満たすための工程を時系列で示している。

本実施例の液体回収装置２０ｅには、実施例１の液体回収装置２０（図１）に、弁４０ａ、４０ｂが追加されている。弁４０ａは、回収管１７の途中に配置されている。また、弁４０ａよりも液体回収ノズル６側において回収管１７は分岐されており、分岐した分岐管１７ａを介して弁４０ｂが配置されている。

図８Ａに示されるように、最初の状態では、回収管１７及び液体回収ノズル６のいずれにも液体ｆは満たされていない。この状態で、弁４０ａを閉じ、弁４０ｂを開ける。また、不図示の液体供給装置から液体ｆを分岐管１７ａに圧送する。弁４０ｂが開いているため、液体ｆは弁４０ｂを介して分岐管１７ａから回収管１７へ供給される。

図８Ｂに示されるように、弁４０ｂは閉じているため、液体ｆは回収管１７の内部において液体回収ノズル６の方向に向かって移動する。その後、図８Ｃに示されるように、液体ｆは液体回収ノズル６の内部に存在する気体ｇを押し出し、液体回収ノズル６の内部は液体ｆにより満たされる。

多孔板２２を通過してウエハ９側に漏れ出た液体ｆは、不図示の液体回収機構により回収される。または、液体を回収する不図示の受け皿がウエハ９やウエハステージ１０の代わりに液体回収ノズル６の下部に移動し、液体ｆをこの受け皿へ排水するように構成してもよい。

次に、弁４０ａを開ける。弁４０ａを開けると、図８Ｄに示されるように、回収管１７のうち弁４０ａと容器２３との間の部分に残った気体ｇを押し出し、回収管１７の部分を液体ｆで満たす。その後、弁４０ｂを閉じる。

弁４０ｂを閉じると、多孔板２２に面した液体ｆは多孔板２２を介して回収される。このとき、液体回収装置２０ｅは図８Ｅに示される状態となり、液体ｆを回収管１７及び液体回収ノズル６に充填する工程は完了する。

本実施例では、回収管１７から多孔板２２を備えた液体回収ノズル６へ液体ｆを流し、多孔板２２を介し液体回収ノズル６から液体ｆとともに回収管１７内の気体ｇを押し出すことにより、回収管内を液体ｆで満たす。このように、本実施例の構成によれば、回収管１７の内部を容易に液体ｆで満たすことが可能となる。

次に、本発明の実施例８における液体回収装置について説明する。図９Ａ乃至図９Ｄは、本実施例における液体回収装置２０ｆの概略構成図である。また、図９Ａ乃至図９Ｄは、回収管１７及び液体回収ノズル６に液体ｆを満たすための工程を時系列で示している。

図９は、実施例７の液体回収装置２０ｅ（図８Ａ乃至図８Ｅ）の弁４０ａ、４０ｂの代わりに、不図示の液体供給装置からの流れを開閉する弁４２を配管４１の途中に配置する。また、配管４１の先端を容器２３の内部に挿入し、その端面が常に液体ｆに満たされるように配管４１を配置する。

図９Ａに示されるように、弁４２を開けると、不図示の液体供給装置から配管４１に液体ｆが流れ、液体ｆが容器２３に供給される。このとき、圧力調整機３０により圧力チャンバ２７の内部圧力を上昇させると、図９Ｂに示されるように、液体ｆは回収管１７から液体回収ノズル６に向かって移送される。

次第に、液体ｆは液体回収ノズル６内の空間を満たす。多孔板２２を通過してウエハ９側に漏れ出た液体ｆは、不図示の液体回収機構により回収される。または、実施例７の場合と同様に、不図示の受け皿へ排水してもよい。

次に、図９Ｃに示されるように、圧力チャンバ２７の内部圧力を多孔板２２でメニスカスが形成される圧力まで低下させる。また、弁４２を閉じて、液体ｆの容器２３への供給を停止する。

図９Ｄに示されるように、多孔板２２に面した液体ｆは、多孔板２２を介して回収され、液体ｆを充填する工程は完了する。

次に、本発明の実施例９における液体回収装置について説明する。図１０は、本実施例における液体回収装置２０ｇの概略構成図である。

本実施例の液体回収装置２０ｇは、実施例７の液体回収装置２０ｅ（図８Ａ乃至図８Ｅ）に、界面活性剤を添加した液体やフッ素系溶剤等の洗浄液ｃを供給する配管１７ｂ及び弁４０ｃが追加されている。配管１７ｂ及び弁４０ｃは、回収管１７から液体回収ノズル６へ洗浄液ｃを流す洗浄液供給部として用いられる。

ウエハ９の表面から剥離するレジスト剥離片等が多孔板２２に付着し、再び多孔板２２から剥離したコンタミ（汚染物質）がウエハ９上に再付着すると、露光欠陥が生じる。このため本実施例では、露光欠陥の原因となるコンタミを洗い流し、又は、溶かして除去するため、洗浄液ｃを配管１７ｂ及び回収管１７を介して液体回収ノズル６の内部や多孔板２２を洗浄する。

具体的には、弁４０ａ、弁４０ｂを閉じた状態で、弁４０ｃを開け、不図示の洗浄液供給装置から洗浄液ｃを配管１７ｂへ圧送する。圧送された洗浄液ｃは配管１７ｂ及び回収管１７を通り、液体回収ノズル６、及び、多孔板２２を介して排出される。排出された液体ｃは、不図示のウエハステージ１０上の回収機構や、液体回収ノズル６の周囲に配置される不図示の液体回収機構により回収される。または、受け皿を搬送してこの受け皿へ洗浄液ｃを排水してもよい。

洗浄液ｃを回収管１７へ流した後は、十分なリンスが必要である。弁４０ｃを閉じて洗浄液ｃの供給を停止した後、弁４０ｂを開け、液体ｆを液体回収ノズル６へ圧送してリンスすることが好ましい。また、弁４０ａも開け、圧力チャンバ２７の内部に混入する洗浄液ｃもリンスすることが好ましい。

次に、本発明の実施例１０における液体回収装置について説明する。図１１は、本実施例における多孔板２２の概略構成図である。

図１１に示されるように、本実施例の多孔板２２の表面は、親水性部材２２ａでコーティングされている。具体的には、液体回収ノズル６の内側に位置する面、及び、メニスカスを形成する多孔板２２の孔２５の側面は、接触角９０°未満の親水性部材２２ａでコーティングされており、メニスカスにより発生しうる力を増大させることが可能になる。なお、親水性部材２２ａを用いる代わりに、親水性の表面処理を行ってもよい。親水性部材２２ａは、図１１中において、太線にて表されている。

一方、多孔板２２の外側に位置する部分は、接触角９０°以上の疎水性部材をコーティングするか、又は、疎水性の表面処理を行うことにより、多孔板２２の下面へ液体ｆが付着して残留することを効果的に防止することができる。

このように、多孔板２２の表面において、外部の雰囲気との接触面での接触角は９０°よりも大きく、液体ｆで満たされた面及び多孔板２２の孔２５の側面での接触角は９０°未満であることが好ましい。

以上に述べた各実施例においては、液体回収ノズル６に多孔板２２を用いた場合について説明した。ただしこれに限定されるものではなく、例えば、多孔板２２の代わりに、小さな粒子を焼結して形成された多孔質体を含む多孔部材を用いてもよい。

多孔質体を用いた場合には、多孔質体の材質又は表面処理により親水性を示すように各小孔の内面を処理することが好ましい。

次に、本発明の実施例１１における液浸露光装置について説明する。図１３は、本実施例における液浸露光装置の概略構成図である。本実施例の液浸露光装置には、液体回収装置２０、２１（液体回収部２００、２１０）が設けられている。液体回収部２００、２１０は、それぞれ、容器２３、容器２３を内包した圧力チャンバ２７、圧力チャンバ２７の内部圧力を調整する圧力調整機３０等を備えている。

ＡｒＦエキシマレーザやＥＵＶ等の露光光源（不図示）から射出された光は、照明光学系２に供給される。照明光学系２は、露光光源から供給された光を用いて、原版であるレチクル１の一部を、スリット通過した断面形状を有するスリット光により照明する。

スリット光によってレチクル１を照明している間、レチクル１を保持しているレチクルステージ３（原版ステージ）とウエハ９（基板）を保持するウエハステージ１０（基板ステージ）は、一方が他方に同期しながらスキャン移動する。このような同期スキャンにより、結果として、レチクル１上のパターン全体が投影光学系４を介してウエハ９上に連続的に結像し、ウエハ９の表面に塗布されたレジストを感光させる。

レチクルステージ３は定盤１４に支持され、ウエハステージ１０もまた定盤１５にて支持されている。

レチクルステージ３やウエハステージ１０の二次元的な位置は、参照ミラー１１とレーザ干渉計１２によってリアルタイムに計測される。この計測値に基づいて、ステージ制御装置１３は、レチクル１（レチクルステージ３）やウエハ９（ウエハステージ１０）の位置決めや同期制御を行う。

ウエハステージ１０には、ウエハ９の上下方向（鉛直方向）の位置や回転方向、傾きを調整、変更或いは制御する駆動装置が内蔵される。

露光時は、この駆動装置により投影光学系４の焦点面にウエハ９上の露光領域が常に高精度に合致するようにウエハステージ１０が制御される。ここで、ウエハ９上の面の位置（上下方向位置と傾き）は、不図示の光フォーカスセンサーによって計測され、ステージ制御装置１３に供給される。

露光装置本体は、不図示の環境チャンバの中に設置されており、露光装置本体を取り巻く環境が所定の温度に保たれる。

レチクルステージ３、ウエハステージ１０、レーザ干渉計１２を取り巻く空間や、投影光学系４を取り巻く空間には、更に個別に温度制御された空調空気が吹き込まれて、環境温度が更に高精度に維持される。

本実施例において、投影光学系４の最終レンズとウエハ９との間の空間（隙間）を液体で満たす液浸法は、ウエハ９の上方かつ投影光学系４の近傍に配置された液体供給ノズル５と、液体供給ノズル５の外側に配置された液体回収ノズル６によって実現される。さらに、不図示のウエハステージ１０内に配置される吸引口によって実現される。

本実施例における露光装置は、例えば、露光光として紫外線を用い、投影光学系と基板であるウエハ間を液体で満たす液浸法が提供されるあらゆる露光方法及び露光装置に効果的に用いられる。

そのような露光装置には、例えば、基板を静止させた状態で基板に原版のパターンを投影転写する露光装置や、基板と原版とを同期スキャンしながら基板に原版のパターンをスリット光によりスキャン露光する露光装置が含まれる。

次に、図１４を参照して、本実施例の液浸露光装置における液体供給装置及び液体回収装置について、詳細に説明する。図１４は、本実施例における液浸露光装置の要部拡大図である。

液体供給ノズル５は、供給管１６を介して液体供給部７と接続されている。液体供給部７には流量計２４及び弁２９が含まれる。弁２９は、液体ｆの流量を調整し、液体ｆの流れを止めることができる。液浸制御装置１９は、流量計２４の情報に基づいて、液体ｆの流量が一定になるように弁２９を制御する。

液体供給部７は、例えば液体を貯めるタンク、液体を送り出す圧送装置、液体の供給流量の制御を行う流量制御装置、液体の供給及び停止を制御する制御弁を含む場合もある。液体供給部７は、更に、液体ｆの供給温度を制御するための温度制御装置を含むことが好ましい。液体供給部７は、液体供給ノズル５及び供給管１６等とともに液体供給装置を構成する。

液体回収ノズル６は、回収ラインである回収管１７を介して液体回収部２００と接続されている。また、ウエハステージ１０側に設けられている液体回収ノズル６ａは、回収ラインである回収管１８を介して液体回収部２１０と接続されている。液体回収部２００は、液体回収ノズル６及び回収管１７等とともに液体回収装置を構成する。同様に、液体回収部２１０は、液体回収ノズル６ａ及び回収管１８とともに液体回収装置を構成する。

本実施例において、液体回収部２００、２１０を複数設けてもよく、また、液体回収部２００へ複数の回収ラインである回収管１７を接続してもよい。また、液体回収部２００、２１０は、圧力チャンバの圧力を調整する圧力調整機３０と、回収した液体を排水する排水ポンプを有する。

液浸制御装置１９は、ウエハステージ１０の現在位置、速度、加速度、目標位置、移動方向等の情報をステージ制御装置１３から受け取る。液浸制御装置１９は、これらの情報に基づいて、液浸の開始や停止、流量等の制御指令を液体供給部７及び液体回収部２００、２１０に与える。

また、液浸制御装置１９は、液体回収部２００、２１０の圧力センサ３５や圧力調整機３０からの圧力情報を監視し、液体ｆを回収できない圧力状態であるか否かの異常判定を行うためのトレランス（許容範囲）を有する。制御部である液浸制御装置１９は、圧力調整機３０から得られる情報がトレランス（許容範囲）を超えた場合、弁２９の開閉を制御して、最終レンズと基板との間（最終レンズの下部）に液体ｆを供給することを停止する。

本実施例の露光装置は、液体回収部２００、２１０を複数有し、各々の液体回収装置は、圧力検出部である圧力センサ３５や、圧力調整機３０を備える。

さらに、液浸制御装置１９は、１つ以上の圧力検出部である圧力センサ３５の情報のうち、いずれか１つ又は複数、又は、全ての情報に基づいてトレランスの判定を行う。

液浸用の液体ｆは、露光光の吸収が少ないものから選ばれ、更に、石英や蛍石等の屈折系光学素子とほぼ同程度の屈折率を有することが望ましい。具体的には、液浸用の液体ｆとしては、純水、機能水、フッ化液（例えば、フルオロカーボン）等が候補として挙げられる。

液浸用の液体ｆは、予め脱気装置を用いて溶存ガスが十分に除去されていることが好ましい。これは、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されるためである。例えば、環境気体中に多く含まれる窒素、酸素を対象とし、液体に溶存可能なガス量の８０％以上を除去すれば、気泡の発生を十分抑制することができる。

本実施例の露光装置は、不図示の脱気装置を備え、常に液体中の溶存ガスを除去しながら液体供給部７に液体ｆを供給してもよい。脱気装置としては、例えば、ガス透過性の膜を隔てて一方に液体を流し、他の一方を真空にして液体中の溶存ガスをその膜を介して真空中に追い出す真空脱気装置が好適である。

また、液体供給ノズル５、液体回収ノズル６、及び、投影光学系４の最終レンズの汚れを除去するため、界面活性剤等を添加した洗浄液ｃを用いることもできる。

デバイス（半導体集積回路素子、液晶表示素子等）は、前述のいずれかの実施例の露光装置を使用して感光剤を塗布した基板（ウエハ、ガラスプレート等）を露光する工程と、その基板を現像する工程と、他の周知の工程と、を経ることにより製造される。

本実施例によれば、容器の液面の高さに関する制約を軽減し、安定して液体を回収する液体回収装置及び露光装置を提供することができる。このため、本実施例によれば、装置フットプリントを改善し、スループットを向上させることが可能となる。

また、本実施例によれば、液漏れによる装置の故障、漏電又は錆による不具合を引き起こすことを未然に防ぐことができ、安定した露光処理を実施する液体回収装置及び露光装置を提供することができる。

また、本実施例によれば、安定してスループットを向上させたデバイス製造方法を提供することができる。

以上、本発明の実施例について具体的に説明した。ただし、本発明は
上記実施例として記載された事項に限定されるものではなく、本発明の技術思想を逸脱しない範囲内で適宜変更が可能である。

実施例１における液体回収装置の概略構成図である。 実施例１における液体回収ノズルの拡大図である。 実施例２における液体回収装置の概略構成図である。 実施例３における液体回収装置の概略構成図である。 実施例４における液体回収装置の概略構成図である。 実施例５における液体回収装置の概略構成図である。 実施例６における液体回収装置の概略構成図である。 実施例７における液体回収装置の概略構成図である。 実施例７における液体回収装置の概略構成図である。 実施例７における液体回収装置の概略構成図である。 実施例７における液体回収装置の概略構成図である。 実施例７における液体回収装置の概略構成図である。 実施例８における液体回収装置の概略構成図である。 実施例８における液体回収装置の概略構成図である。 実施例８における液体回収装置の概略構成図である。 実施例８における液体回収装置の概略構成図である。 実施例９における液体回収装置の概略構成図である。 実施例１０における多孔板の概略構成図である。 従来の液体回収装置の概略構成図である。 実施例１１における液浸露光装置の概略構成図である。 実施例１１における液浸露光装置の要部拡大図である。

符号の説明

１：レチクル
２：照明光学系
３：レチクルステージ
４：投影光学系
５：液体供給ノズル
６：液体回収ノズル
７：液体供給装置
８：排水ライン
９：ウエハ
１０：ウエハステージ
１１：参照ミラー
１２：測距用レーザ干渉計
１３：ステージ制御装置、
１４，１５：定盤
１６：供給管
１７：回収管
１８：回収管
１９：液浸制御装置
２０、２１：液体回収装置
２２：多孔板
２３：容器
２４：流量計
２５：孔
２６：排出口
２７：圧力チャンバ
２８：液面
２９：弁
３０：圧力調整機
３１：配管
３２：排水ポンプ
３３：排水管
３４：メニスカス
３５：圧力センサ
３６：圧力制御部
３７：液体供給装置
３８：配管
３９ａ、３９ｂ：気圧センサ
４０ａ、４０ｂ、４０ｃ：弁
４１：配管
１００：重力方向
ｆ：液体
ｇ：気体
ｃ：洗浄液
ｈ：高さ
Ｐｃ：メニスカスより液体ｆに極内側の圧力

Claims (15)

1. 液体を回収する液体回収装置であって、
   多孔部材を有する回収口と、
   前記液体で満たされた回収容器と、
   一端が前記回収口に接続され、他端が前記回収容器の内部に設けられた回収管と、
   外部に前記回収口を配置し、内部に前記回収容器を配置する圧力チャンバと、
   前記圧力チャンバの内部圧力を調整する圧力調整部と、を備えることを特徴とする液体回収装置。
2. 前記圧力調整部は、前記液体で満たされた前記多孔部材を隔て、前記回収口の内部圧力が該回収口の外部圧力に対して負圧かつ泡立ち点以下の圧力になるように、前記圧力チャンバの内部圧力を調整することを特徴とする請求項１記載の液体回収装置。
3. 前記圧力調整部は、前記圧力チャンバの内部圧力と前記回収口の近傍の外部圧力との差圧が一定となるように、該圧力チャンバの内部圧力を調整することを特徴とする請求項２記載の液体回収装置。
4. さらに、前記回収口の近傍における前記液体の圧力を検出する圧力検出部と、
   前記圧力検出部で検出される前記液体の圧力が一定となるように前記圧力調整部を制御する圧力制御部と、を備えることを特徴とする請求項１又は２記載の液体回収装置。
5. さらに、前記回収口又は前記回収管に前記液体を供給する液体供給手段を備えることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一に記載の液体回収装置。
6. 前記回収管から前記回収口へ前記液体を流し、該多孔部材を介して該回収口から該液体とともに該回収管内の気体を押し出すことにより、該回収管内を該液体で満たすことを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一に記載の液体回収装置。
7. 液体を回収する液体回収装置であって、
   多孔部材を有する回収口と、
   前記液体で満たされた回収容器と、
   一端が前記回収口に接続され、他端が前記回収容器の内部に設けられた回収管と、
   前記回収口の近傍における前記液体の圧力を検出する圧力検出部と、
   前記回収口又は前記回収管に前記液体を供給する液体供給手段と、
   前記圧力検出部の検出結果に基づいて、前記液体供給手段から供給される前記液体の流量を制御する流量制御部と、を備えることを特徴とする液体回収装置。
8. 前記流量制御部は、前記圧力検出部で検出される前記液体の圧力が一定となるように、前記液体供給手段から供給される前記液体の流量を制御することを特徴とする請求項７記載の液体回収装置。
9. 前記多孔部材は、粒子を焼結して形成された多孔質体を含むことを特徴とする請求項１乃至８のいずれか一に記載の液体回収装置。
10. さらに、前記回収管から前記回収口へ洗浄液を流す洗浄液供給部を備えることを特徴とする請求項１乃至９のいずれか一に記載の液体回収装置。
11. 前記多孔部材の表面において、外部雰囲気との接触面での接触角は９０°よりも大きく、前記液体で満たされた面及び該多孔部材の孔の側面での接触角は９０°未満であることを特徴とする請求項１乃至１０のいずれか一に記載の液体回収装置。
12. 前記回収容器に満たされた前記液体の液面は、前記回収口より高い位置にあることを特徴とする請求項１乃至１１のいずれか一に記載の液体回収装置。
13. 投影光学系の最終レンズと基板との間に供給された液体を介して該基板を露光する露光装置であって、
    前記最終レンズと前記基板との間に前記液体を供給する液体供給装置と、
    請求項１乃至１２のいずれか一に記載の液体回収装置と、を備えることを特徴とする露光装置。
14. 前記液体供給装置は、液体供給ラインと、前記液体供給ラインの途中に設けられた弁と、前記弁の開閉を制御する制御部と、を有し、
    前記制御部は、前記圧力調整部から得られる情報が許容範囲を超えた場合、前記弁の開閉を制御して、前記最終レンズと前記基板との間に前記液体を供給することを停止することを特徴とする請求項１３記載の露光装置。
15. 請求項１３又は１４記載の露光装置を用いて基板を露光する工程と、
    露光された前記基板を現像する工程と、を有することを特徴とするデバイス製造方法。