JP4325623B2 - 露光装置、露光方法、液体供給機構、液体供給方法、デバイスの製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、高集積半導体回路素子の製造のためのリソグラフィ工程のうち、転写工程で用いられる露光装置に関する技術である。
本出願は、日本国特許出願２００３−３６２２７９号を基礎としており、その内容を本明細書に組み込む。

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ほど、また投影光学系の開口数が大きいほど高くなる。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。式（１），（２）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が小さくなることが分かる。

焦点深度δが小さくなり過ぎると、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、且つ焦点深度を大きくする方法として、例えば下記国際公開第９９／４９５０４号パンフレット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。

ところで、投影光学系の下面と基板表面との間に満たされた水や有機溶媒等の液体は、厳密に温度管理される必要がある。液体の温度が変化すると、液体の屈折率が変化し、これにより、液体中での露光光の波長が変化し露光不良が発生するからである。具体的には、液体の温度が所定の温度から約±０．０１℃以内に収まるように温調し、温調した液体を基板上に常に供給し続ける必要がある。
しかしながら、温調装置（恒温槽）から供給ノズルまでの供給管の距離が長いと、外周の温度の影響で温度変化が生じやすい。また、ウエハ交換等を行う際には、液体の供給を停止させるので、供給管内に滞留した液体の温度が変化し、液体の供給を再開すると、液浸領域の液体の温度が上述した温度範囲に収まらず、即時に露光処理を再開することができないという問題がある。
更に、供給管内に滞留した液体には、ノズル口等から汚染物質が混入する可能性がある。特に、保守点検等のために、長時間、露光装置を停止させた場合には、液体内でバクテリアが繁殖してしまう可能性もあり、微細パターンの形成のみならず、露光装置の運転に支障を来してしまうという問題がある。

本発明は、上述した事情に鑑みてなされたもので、液浸型露光装置において、投影光学系と基板との間に供給する液体の温度変化を抑えつつ、汚染物質の侵入等を回避することができる液体供給機構を備える露光装置、露光方法、液体供給機構、液体供給方法、デバイスの製造方法を提供することを目的とする。

本発明に係る露光装置、露光方法、デバイスの製造方法では、上記課題を解決するために以下の手段を採用した。
第１の発明は、投影光学系（ＰＬ）と基板（Ｗ）との間に液浸領域（ＡＲ２）を形成し、液浸領域（ＡＲ２）を形成する液体（Ｌ）と投影光学系（ＰＬ）とを介してパターン（ＰＡ）の像を基板（Ｗ）上に投影して、基板（Ｗ）を露光する露光装置（ＥＸ）において、基板（Ｗ）上に液体（Ｌ）を供給する液体供給部（１５）と、液体（Ｌ）を液体供給部（１５）へ導く第１配管部（１４ａ，３２ａ）と、第１配管部（１４ａ，３２ａ）と連通し、第１配管部（１４ａ，３２ａ）から液体供給部（１５）へ供給されなかった液体（Ｌ）を回収する第２配管部（１４ｂ，３２ｂ）とを有するようにした。この発明によれば、基板上に供給する液体よりも多量の液体を第１配管部に導入し、残った液体が第２配管部から回収されるので、例えばウエハ交換時等に、液体が配管部内で留まることがなくなり、液体の温度変化や不純物の混入が発生しづらくなる。

また、液体（Ｌ）の少なくとも一部が、第１配管部（１４ａ，３２ａ）と第２配管部（１４ｂ，３２ｂ）とを循環するものでは、液体の消費量を最小限に抑えつつ、液体の温度変化や不純物混入等を防止することができる。
また、液体（Ｌ）の温度を略一定に調整し、第１配管部（１４ａ，３２ａ）に液体（Ｌ）を供給する恒温槽（１２）を有するものでは、略一定温度の液体を液体供給部から基板上に供給することができる。
また本願発明においては、第１配管部（１４ａ，３２ａ）と液体供給部（１５）との少なくとも一方に設けられ、基板（Ｗ）上に供給する液体（Ｌ）の温度を計測する温度検出部を備え、恒温層（１２）は、温度検出部の検出結果に応じて前記液体の温度を制御する。
また、第２配管部（１４ｂ，３２ｂ）が、恒温槽（１２）に連結されるものでは、回収された液体が温調されて再度第１配管部に導入されるので、略一定温度の液体を基板上に供給することができ、またランニングコストを抑えることができる。
また、液体（Ｌ）を精製する精製器（１１）を有するものでは、不純物の混入やバクテリアの発生のない液体を基板上に供給することができる。
また、第２配管（１４ｂ，３２ｂ）が精製器（１１）に連結されるものでは、回収された液体が精製器内で精製されるので、循環する液体から不純物やバクテリアを排除することができる。
また、第１配管部（３２ａ）と第２配管部（３２ｂ）とが、第１配管部（３２ａ）の周囲に第２配管部（３２ｂ）が一体に形成された二重管（３４）であるものでは、基板上に供給される液体の外周を回収された液体が流動するので、回収された液体が断熱材として機能して、供給される液体の温度変化を抑えることができる。
また、液体供給部（１５）が、基板（Ｗ）上に供給する液体（Ｌ）の量を調整する絞り機構（１６，３４）を有するものでは、基板上に供給する液体の量を適切に調整することができる。

第２の発明は、投影光学系（ＰＬ）と基板（Ｗ）との間に液体（Ｌ）を供給して液浸領域（ＡＲ２）を形成し、供給された液体（Ｌ）と投影光学系（ＰＬ）とを介してパターン（ＰＬ）の像を基板（Ｗ）上に投影して、基板（Ｗ）を露光する露光方法において、液体（Ｌ）を流動させるステップと、流動している液体（Ｌ）を分流し、分流された流体の一部を前記基板に供給するステップとを有する。
この発明によれば、液体が配管部内で留まることがないので、液体の温度変化や不純物の混入が発生しづらくなる。
本願発明では第１配管部（３２ａ）と第２配管部（３２ｂ）と液体供給部とは、三方弁を介して連結されている。
また、液体（Ｌ）の基板（Ｗ）上への供給を停止し、液体（Ｌ）の全てを循環させるステップを含むものでは、例えばウエハ交換時等に基板上への液体の供給を停止しても、液体が配管部内で留まることがなく、液体の温度変化や不純物の混入が発生しづらくなる。
また、前記液体の循環中に前記液体の温度調整を行うステップを含ものでは、温調された液体が循環することにより、供給する液体の温度を略一定に維持しつつ、液体の使用量を最小限に抑えることができる。

第３の発明は、液体（Ｌ）を介して基板（Ｗ）にパターン（ＰＡ）を投影する液浸型露光装置（ＥＸ）に前記液体を供給する液体供給機構（１０）において、前記基板上に液体を供給する液体供給部に前記液体を導く第１配管部（３２ａ）と、前記第１配管部と連通し、前記第１配管部から前記液体供給部へ供給されなかった液体を回収する第２配管部（３２ｂ）とを有することを特徴とする。
第４の発明は、液体（Ｌ）を介して基板（Ｗ）にパターン（ＰＡ）を投影する液浸型露光装置（ＥＸ）に前記液体を供給する液体供給方法において、前記液体を循環させるステップと、流動している前記液体を分流し、分流された前記液体の一部を前記基板に供給するステップとを有することを特徴とする。

第５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、リソグラフィ工程において第１の発明の露光装置（ＥＸ）を用いるようにした。この発明によれば、温度が略一定に維持され、かつ不純物の混入やバクテリアの発生がない液体が用いられるので、微細パターンを備えたデバイスを安定して製造することができる。

本発明によれば以下の効果を得ることができる。
第１の発明は、投影光学系と基板との間に液浸領域を形成し、液浸領域を形成する液体と投影光学系とを介してパターン像を基板上に投影して、基板を露光する露光装置において、基板上に液体を供給する液体供給部と、液体を液体供給部へ導く第１配管部と、第１配管部と液体供給部とに連結し、第１配管部から液体供給部へ供給されなかった液体を回収する第２配管部とを有するようにした。これにより、液体が配管部内で留まることがないので、液体の温度変化を防止して、液浸領域の液体を介した微細パターンの形成を安定して行うことができる。また、液体が停滞することがないので、バクテリアの発生を抑えることができる。

また、液体の少なくとも一部が、第１配管部と第２配管部とを循環するようにしたので、液体の消費量を最小限に抑えつつ、液体の温度変化や不純物混入等を防止することができ、液浸領域の液体を介した微細パターンの形成を安定かつ低コストで行うことができる。
また、液体の温度を略一定に調整し、第１配管部に液体を供給する恒温槽を有するようにしたので、略一定温度の液体を液体供給部から基板上に供給することができ、露光光の屈折率の変化を抑えることができる。
また、第２配管部が、恒温槽に連結されるようにしたので、ランニングコストを抑えつつ、略一定温度の液体を基板上に供給することができ、露光光の屈折率の変化防止を低コストで防止することができる。
また、液体を精製する精製器を有するようにしたので、不純物の混入やバクテリアの発生のない液体を基板上に供給することができ、液浸領域の液体を介した微細パターンの形成を安定かつ確実に行うことができる。
また、第２配管が精製器に連結されるものでは、回収された液体が精製器内で精製されるようにしたので、循環する液体から不純物やバクテリアを排除することができ、液浸領域の液体を介した微細パターンの形成を安定かつ確実に、しかも低コストで行うことができる。
また、第１配管部と第２配管部とが、第１配管部の周囲に第２配管部が一体に形成された二重管であるようにしたので、簡単な構造でしかも低コストで、供給される液体の温度変化を抑えることができ、
また、液体供給部が、基板上に供給する液体の量を調整する絞り機構を有するようにしたので、基板上に供給する液体の量を適切に調整することができ、液浸領域の液体を介した微細パターンの形成を安定して行うことができる。

第２の発明は、投影光学系と基板との間に液体を供給して液浸領域を形成し、供給された液体と投影光学系とを介してパターン像を基板上に投影して、基板を露光する露光方法において、液体を流動させるステップと、流動している液体の少なくとも一部を基板に供給するステップとを有するようにした。これにより、液体が配管部内で留まることがなくなり、液体の温度変化や不純物の混入が発生しづらくなるので、液浸領域の液体を介した微細パターンの安定して行うことができる。

また、液体の基板上への供給を停止し、液体の全てを流動させるステップを含むようにしたので、例えばウエハ交換時等に基板上への液体の供給を停止しても、液体の温度変化や不純物の混入が発生しづらくなり、ウエハ交換後に、液体の温度調整や不純物の排除を行う必要がなく、即時に露光処理を再開することが可能となる。
また、基板上へ供給されなかった液体を回収し、温度調整してから再度供給するステップを含むようにしたので、供給する液体の温度を略一定に維持しつつ、液体の使用量を最小限に抑えることができ、液浸領域の液体を介した微細パターンの形成を安定かつ低コストで行うことができる。

第３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、リソグラフィ工程において第１の発明の露光装置を用いるようにした。これにより、温度が略一定に維持され、かつ不純物の混入やバクテリアの発生がない液体が用いられるので、歩留まりが向上し、微細パターンを備えたデバイスを安定かつ低コストに製造することができる。

露光装置の概略構成を示す模式図 液体供給機構の詳細を示す模式図 液体供給機構及び液体回収機構の供給ノズル、回収ノズルの配置等を示す図 液体供給機構及び液体回収機構の供給ノズル、回収ノズルの配置等を示す図 配管部の一部を二重管で構成した液体供給機構を示す模式図 液体供給機構の他の実施形態を示す模式図である。 半導体デバイスの製造工程を示す図である。

符号の説明

１１ 超純水装置（精製器）
１２ 恒温槽
１４ａ 往管（第１配管）
１４ｂ 復管（第２配管）
１５ 供給ノズル（液体供給部）
１６ 三方弁（絞り機構）
３２ａ 内管（第１配管）
３２ｂ 外管（第２配管）
３４ 制御弁（絞り機構）
ＡＲ２ 液浸領域
Ｌ 液体
Ｗ ウエハ（基板）
Ｒ レチクル（マスク）
ＰＡ パターン
ＰＬ 投影光学系
ＥＸ 露光装置

以下、本発明の露光装置、露光方法、デバイスの製造方法の実施形態について図を参照して説明する。
図１は本発明の露光装置の一実施形態を示す概略構成を示す模式図である。図１において、露光装置ＥＸは、デバイスパターンＰＡが形成されたレチクル（マスク）Ｒを支持するレチクルステージＲＳＴと、感光性材料であるフォトレジストが塗布されたウエハ（基板）Ｗを支持するウエハステージＷＳＴと、レチクルＲを露光光ＥＬで照明する照明光学系ＩＬと、露光光ＥＬで照明されたレチクルＲのパターンＰＡの像をウエハＷ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とを備える。
ここで、本実施形態では、露光装置ＥＸとしてレチクルＲとウエハＷとを走査方向における互いに異なる向き（逆方向）に同期移動しつつレチクルＲに形成されたパターンＰＡをウエハＷ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。また、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レチクルＲとウエハＷとの同期移動方向（走査方向）をＸ軸方向、Ｚ軸方向及びＸ軸方向に垂直な方向（非走査方向）をＹ軸方向とする。
更に、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。

また、露光装置ＥＸ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大きくするために液浸法を適用した液浸型露光装置であって、ウエハＷ上に液体Ｌを供給する液体供給機構１０と、ウエハＷ上の液体Ｌを回収する液体回収機構４０とを備える。
そして、露光装置ＥＸは、少なくともレチクルＲのパターンＰＡの像をウエハＷ上に転写している間は、液体供給機構１０から供給した液体Ｌにより投影光学系ＰＬの投影領域ＡＲ１（図３参照）を含むウエハＷ上の一部に液浸領域ＡＲ２を形成する。具体的には、露光装置ＥＸは、投影光学系ＰＬの先端（下端）部の光学素子２とウエハＷの表面との間に液体Ｌを満たし、この投影光学系ＰＬとウエハＷとの間の液体Ｌ及び投影光学系ＰＬを介してレチクルＲのパターンＰＡの像をウエハＷ上に投影し、ウエハＷを露光する。なお、液体供給機構１０から液浸領域ＡＲ２に液体Ｌを供給するとともに、液体回収機構４０により液浸領域ＡＲ２の液体Ｌを回収することにより、液浸領域ＡＲ２の液体Ｌは入れ替えが行われ、液体Ｌの汚染防止や温度管理等が厳密に行われる。
また、本実施形態において、液体Ｌには純水が用いられる。純水は、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）、ＫｒＦエキシマレーザ光（波長２４８ｎｍ）等の遠紫外光（ＤＵＶ光）、ＡｒＦエキシマレーザ光（波長１９３ｎｍ）等の真空紫外光（ＶＵＶ光）を透過可能である。

照明光学系ＩＬはレチクルステージＲＳＴに支持されているレチクルＲ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によるレチクルＲ上の照明領域をスリット状に設定する可変視野絞り等（いずれも不図示）を有している。そして、レチクルＲ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。本実施形態においてはＡｒＦエキシマレーザ光が用いられる。

レチクルステージＲＳＴはレチクルＲ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。レチクルステージＲＳＴは、制御装置ＣＯＮＴにより制御されたリニアモータ等のレチクルステージ駆動部５１により駆動される。
レチクルステージＲＳＴ上には移動鏡５２が設けられる。また、移動鏡５２に対向する位置にはレーザ干渉計５３が設けられる。そして、レチクルステージＲＳＴ上のレチクルＲの２次元方向の位置及び回転角は、レーザ干渉計５３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。
そして、制御装置ＣＯＮＴはレーザ干渉計５３の計測結果に基づいてレチクルステージ駆動部５１を駆動することでレチクルステージＲＳＴに支持されているレチクルＲの位置決めを行う。

投影光学系ＰＬはレチクルＲのパターンＰＡを所定の投影倍率βでウエハＷに投影露光するものであって、ウエハＷ側の先端部に設けられた光学素子２を含む複数の光学素子で構成されており、これら光学素子は鏡筒ＰＫで支持される。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、投影光学系ＰＬの先端部の光学素子２は鏡筒ＰＫに対して着脱（交換）可能に設けられており、光学素子２には液浸領域ＡＲ_２の液体Ｌが接触する。
光学素子２は螢石で形成される。螢石は水との親和性が高いので、光学素子２の液体接触面２ａのほぼ全面に液体Ｌを密着させることができる。すなわち、光学素子２の液体接触面２ａとの親和性が高い液体（水）Ｌを供給するようにしているので、光学素子２の液体接触面２ａと液体Ｌとの密着性が高く、光学素子２とウエハＷとの間の光路を液体Ｌで確実に満たすことができる。なお、光学素子２は水との親和性が高い石英であってもよい。また光学素子２の液体接触面２ａに親水化（親液化）処理を施して、液体Ｌとの親和性をより高めるようにしてもよい。

ウエハステージＷＳＴはウエハＷを支持するものであって、ウエハＷをウエハホルダを介して保持するＺステージ６２と、Ｚステージ６２を支持するＸＹステージ６３と、ＸＹステージ６３を支持するベース６４とを備えている。ウエハステージＷＳＴは、制御装置ＣＯＮＴにより制御されるリニアモータ等のウエハステージ駆動部６１により駆動される。そして、ウエハステージ駆動部６１は、Ｚステージ６２を駆動して、Ｚステージ６２に保持されているウエハＷのＺ軸方向における位置（フォーカス位置）、及びθＸ、θＹ方向における位置決めを行う。
また、ウエハステージ駆動部６１は、ＸＹステージ６３を駆動することにより、ウエハＷ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）の位置決めを行う。なお、ＺステージとＸＹステージとを一体的に設け、６自由度を有するＸＹＺステージとしてもよい。
ウエハステージＷＳＴ（Ｚステージ６２）上には移動鏡６５が設けられ、移動鏡６５に対向する位置にはレーザ干渉計６６が設けられる。そして、ウエハステージＷＳＴ上のウエハＷの２次元方向の位置、及び回転角はレーザ干渉計６６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。
そして、制御装置ＣＯＮＴはレーザ干渉計６６の計測結果に基づいてウエハステージ駆動部６１を駆動することでウエハステージＷＳＴに支持されているウエハＷの位置決めを行う。すなわち、制御装置ＣＯＮＴは、レーザ干渉計６６の計測結果に基づいて、Ｚステージ６２は、ウエハＷのフォーカス位置及び傾斜角を制御してウエハＷ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６３はウエハＷのＸ軸方向及びＹ軸方向における位置決めを行う。

また、ウエハステージＷＳＴ（Ｚステージ６２）上には、ウエハＷを囲むように補助プレート６７が設けられる。補助プレート６７はウエハホルダに保持されたウエハＷの表面とほぼ同じ高さの平面を有している。なお、ウエハＷのエッジと補助プレート６７との間には１〜２ｍｍ程度の隙間があるが、液体Ｌの表面張力によりその隙間に液体Ｌが流れ込むことはほとんどなく、ウエハＷの周縁近傍を露光する場合にも、補助プレート６７により光学素子２の液体接触面２ａの下に液体Ｌを保持することができる。

図２は、液体供給機構１０の詳細を示す模式図である。
液体供給機構１０は、所定の液体ＬをウエハＷ上に供給するものであって、図２に示すように、液体Ｌを製造等する超純水装置１１と、液体Ｌの温調を行う恒温槽１２、液体Ｌを流動させるポンプ１３、往管１４ａと復管１４ｂを備えた配管部１４、ウエハＷの表面に近接して配置された複数の供給ノズル１５、供給ノズル１５からの液体Ｌの供給量を調整する三方弁１６を備える。
超純水装置（精製器）１１は、イオン交換装置１１ａ、殺菌紫外線（ＵＶ）ランプ１１ｂ、ろ過装置１１ｃを備え、液体（水）Ｌを製造する。恒温槽１２は、超純水装置１１から導入される液体Ｌの温度を所定の温度から約±０．０１℃以内に収まるように温調する。ポンプ１３は、恒温槽１２によって所定の温度に調整された液体Ｌを配管部１４（往管１４ａ）に供給し、液体供給機構１０全体に液体Ｌを流動させる。
往管１４ａは、一端をポンプ１３に、他端を三方弁１６に連結され、ポンプ１３から供給された液体Ｌを三方弁１６まで導く。三方弁１６には、更に復管１４ｂと供給ノズル１５とが連結されており、往管１４ａによって導かれた液体Ｌを復管１４ｂと供給ノズル１５とに分配する。復管１４ｂは超純水装置１１に連結されており、供給ノズル１５に供給されなかった液体Ｌを超純水装置１１まで導く。以上説明した超純水装置１１、恒温槽１２、ポンプ１３、往管１４ａ、三方弁１６、復管１４ｂを含んで液体供給機構１０の循環流路が形成されている。
一方、三方弁１６により供給ノズル１５に供給された液体Ｌは、供給ノズル１５によりウエハＷ上に供給される。三方弁１６は、内蔵する弁の開放度を制御装置ＣＯＮＴの指令に基づいて変更し、供給ノズル１５への液体Ｌの供給量を調整する。これによってウエハＷ上への液体Ｌの供給量を露光シーケンスに応じて変更し、あるいはウエハＷ交換中には供給を停止することもできる。
往管１４ａの三方弁１６近傍には温度センサ１７が設けられており、その温度センサ１７はウエハＷ上へ供給直前の液体Ｌの温度を検出する。温度センサ１７の検出結果は恒温槽１２に送られ、恒温槽１２は温度センサ１７の検出結果に基づいてウエハＷ上への供給時における液体Ｌの温度が所定の温度になるように恒温槽１２内の液体Ｌの温度を制御する。また、三方弁１６によって往管１４ａを流れる液体Ｌの全てが復管１４ｂに流され、供給ノズル１５への供給が停止される場合であっても、温度センサ１７によって流動する液体Ｌの温度を検出し恒温槽１２によって温度調整を行っているので、供給ノズル１５への供給を再開した場合に、所定の温度に調整された液体Ｌを直ちにウエハＷ上へ供給することができる。また配管部１４のうち、少なくとも往管１４ａは断熱材に包まれる構成とされている。これによってウエハＷ上へ供給される液体Ｌの温度を高精度に調整することができる。

図３Ａおよび３Ｂは、液体供給機構１０及び液体回収機構４０の供給ノズル１５、回収ノズル４２の配置等を示す図であって、図３Ａは側面図、図３Ｂは投影光学系ＰＬの下端部をウエハＷ側から見た図である。
ウエハＷの表面に近接して配置される供給ノズル１５は、ウエハＷの面方向において互いに異なる位置に設けられる。具体的には、図３Ｂに示すように、４つの供給ノズル１５が液浸領域ＡＲ２に対して走査方向の両側（＋Ｘ方向、−Ｘ方向）と非走査方向の両側（＋Ｙ方向、−Ｙ方向）とにそれぞれ１つづつ配置される。
なお、液体供給機構１０を構成する各部材のうち少なくとも液体Ｌが流通する部材には、例えばポリ四フッ化エチレン等の合成樹脂により形成される。これにより、液体Ｌに不純物が含まれることを抑制できる。
そして、液体供給機構１０の液体供給動作は制御装置ＣＯＮＴにより制御され、制御装置ＣＯＮＴは超純水装置１１、恒温層１２、ポンプ１３、三方弁１６をそれぞれ制御することにより、液体供給機構１０による液体Ｌの製造量、温度、ウエハＷ上に対する単位時間あたりの液体供給量等を制御可能である（図１参照）。

図１に戻って、液体回収機構４０はウエハＷ上の液体Ｌを回収するものであって、液体Ｌを回収可能な吸引装置４１と、ウエハＷの表面に近接して配置された複数の回収ノズル４２、吸引装置４１と複数の回収ノズル４２を連結する配管部４３等を備える。また、液体回収機構４０は、回収した液体Ｌを収容するタンク等を備えており、ウエハＷ上の液体Ｌを回収ノズル４２を介して回収する。
ウエハＷの表面に近接して配置された回収ノズル４２は、供給ノズル１５と同様に、ウエハＷの面方向において互いに異なる位置に設けられる。具体的には、図３Ｂに示すように、回収ノズル４２は液浸領域ＡＲ２に対して走査方向の両側（＋Ｘ方向、−Ｘ方向）と非走査方向の両側（＋Ｙ方向、−Ｙ方向）とにそれぞれ２つずつ配置され、それぞれの方向に配置される供給ノズル１５を２つの回収ノズル４２で挟むように配置される。供給ノズル１５に比べて回収ノズル４２の数を多くすることにより、液浸領域ＡＲ２の外側への液漏れを防止し、露光装置ＥＸの不具合発生の防止を図っている。
なお、液体供給機構１０と同様に、液体Ｌに不純物が含まれることを抑制するために、液体回収機構４０を構成する各部材のうち少なくとも液体Ｌが流通する部材は、例えばポリ四フッ化エチレン等の合成樹脂により形成される。
そして、液体回収機構４０の液体回収動作は制御装置ＣＯＮＴにより制御され、制御装置ＣＯＮＴは液体回収機構４０による単位時間あたりの液体回収量が制御可能である。

次に、上述した露光装置ＥＸを用いてレチクルＲのパターンＰＡの像をウエハＷに露光する方法について説明する。
まず、レチクルＲがレチクルステージＲＳＴにロードされるとともに、ウエハＷがウエハステージＷＳＴにロードされると、走査露光処理を行うに際し、制御装置ＣＯＮＴは液体供給機構１０を駆動し、ウエハＷ上に対する液体供給動作を開始する。
液体供給動作では、液体供給機構１０の超純水装置１１、恒温槽１２、ポンプ１３及び三方弁１６を動作させて、液体Ｌを循環流路（配管部１４）で流動（循環）させる。すなわち、超純水装置１１により液体Ｌを製造し、恒温槽１２により温度センサ１７の検出結果に基づいて液体Ｌの温調を行い、更にポンプ１３により所定の流速で液体Ｌを流動させる。そして、三方弁１６により、液体Ｌの全てを配管部１４の往管１４ａから復管１４ｂに流通させる。これにより液体Ｌは、高度に温調された状態で循環流路（配管部１４）を流動（循環）する。超純水装置１１に還流した液体Ｌは、イオン交換装置１１ａ、殺菌紫外線（ＵＶ）ランプ１１ｂ、ろ過装置１１ｃを通過する際に再度精製されて、液体Ｌ内に混入した不純物やバクテリアが除去される。そして、恒温槽１２によって再度温調され、再びポンプ１３により往管１４ａに供給される。
次に、三方弁１６を動作させて、供給ノズル１５からウエハＷ上に液体Ｌを供給する。
これにより、投影光学系ＰＬの下端部に配置された光学素子２の液体接触面２ａの下に液浸領域ＡＲ２が形成される。なお、液浸領域ＡＲ２に供給する液体は、循環流路（配管部１４）を流動する液体Ｌの全てであってもよいし、液体Ｌの一部であってもよい。そして、超純水装置１１において新たな液体Ｌを製造して、ウエハＷ上に供給した分を補い、配管部１４の往管１４ａに液体Ｌを導入し続ける。
更に、液浸領域ＡＲ２が形成された後も供給ノズル１５からウエハＷ上に液体Ｌを供給し続ける。また、同時に液体回収機構４０を動作させて、液浸領域ＡＲ２から液体Ｌが溢れ出さないように回収して、その状態を維持する。
このようにして、露光開始前に、液浸領域ＡＲ２が液体Ｌで満たされ、しかも常に温調され、かつ不純物等が排除された液体Ｌが供給、回収される。

次に、各種の露光条件が設定された後に、制御装置ＣＯＮＴの管理の下で、レチクル顕微鏡及びオフアクシス・アライメントセンサ等（ともに不図示）を用いたレチクルアライメント、アライメントセンサのベースライン計測等の所定の準備作業が行われる。その後、アライメントセンサを用いたウエハＷのファインアライメント（エンハンスト・グローバル・アライメント（ＥＧＡ）等）が終了し、ウエハＷ上の複数のショット領域の配列座標が求められる。
ウエハＷの露光のための準備作業が終了すると、制御装置ＣＯＮＴはアライメント結果に基づいてウエハＷ側のレーザ干渉計６６の計測値をモニタしつつ、ウエハＷのファーストショット（第１番目のショット領域）の露光のための加速開始位置（走査開始位置）にウエハステージ駆動部６１を駆動してウエハステージＷＳＴを移動させる。
次いで、制御装置ＣＯＮＴはレチクルステージ駆動部５１及びウエハステージ駆動部６１を駆動して、レチクルステージＲＳＴ及びウエハステージＷＳＴとのＸ軸方向の走査を開始し、レチクルステージＲＳＴ、ウエハステージＷＳＴがそれぞれの目標走査速度に達すると、照明光学系ＩＬから照射された露光光ＥＬによってレチクルＲのパターン領域を照射して、走査露光を開始する。
そして、レチクルＲのパターン領域の異なる領域が露光光ＥＬで逐次照明され、パターン領域全面に対する照明が完了することにより、ウエハＷ上のファーストショット領域に対する走査露光が終了する。これにより、レチクルＲのパターンＰＡが投影光学系ＰＬ及び液体Ｌを介してウエハＷ上のファーストショット領域のレジスト層に縮小転写される。
このファーストショット領域に対する走査露光が終了すると、制御装置ＣＯＮＴにより、ウエハステージＷＳＴがＸ，Ｙ軸方向にステップ移動し、セカンドショット領域の露光のための加速開始位置に移動する。すなわち、ショット間ステッピング動作が行われる。
そして、セカンドショット領域に対して上述したような走査露光を行う。
このようにして、ウエハＷのショット領域の走査露光と次ショット領域の露光のためのステッピング動作とが繰り返し行われ、ウエハＷ上の全ての露光対象ショット領域にレチクルＲのパターンＰＡが順次転写される。
また、ウエハＷの露光にあたり、制御装置ＣＯＮＴは目標走査速度に応じて三方弁１６の開放度を調整し、目標走査速度に応じた必要量だけ液体ＬをウエハＷ上に供給する。更に、ウエハＷの走査方向およびステッピング方向に応じて複数の三方弁１６の中から適当な弁を選択して開閉を行う。

ウエハＷの露光処理が完了したら、液体供給機構１０の三方弁１６を動作して、ウエハＷ上への液体Ｌの供給を停止する。一方、超純水装置１１、恒温槽１２及びポンプ１３の動作は維持する。したがって、液体供給機構１０内の液体Ｌは、上述した循環流路（配管部１４）内を流動（循環）し続ける。
また、液体回収機構４０を動作させて、液浸領域ＡＲ２の全ての液体Ｌを回収する。
そして、液体Ｌの回収が完了した後には、ウエハＷの交換が行われ、新たなウエハＷ上に液浸領域ＡＲ２を形成し、露光処理を開始する。
このような処理を繰り返すことにより、複数枚のウエハＷの露光が行われる。

ところで、上述したように、ウエハＷの交換を行う際には、液体供給機構１０からのウエハＷ上への液体Ｌの供給を停止する。このため、従来の露光装置の液体供給機構においては、恒温槽から供給ノズルまでの配管内に液体Ｌが滞留することになる。液体Ｌが滞留すると、外部からの影響を受け、温度が変化、不純物の混入、バクテリアの繁殖が生じる可能性がある。特に、保守点検のために、数時間に亘って、液体供給機構１０からのウエハＷ上への液体Ｌの供給を停止した場合には、確実に温度変化等が生じる。
そのため、従来の露光装置では、液体供給機構１０からのウエハＷ上への液体Ｌの供給を停止した後に、再度、液体Ｌの供給を再開して、新たなウエハＷ上に液浸領域ＡＲ２を形成する際には、恒温槽から供給ノズルまでの配管内に滞留した液体Ｌを処分する作業を行う必要が生じる。特に液体Ｌの汚染が激しい場合には、その処分に要する時間が長くなってしまい、露光装置の動作不能時間を長引かせてしまう。

しかしながら、本実施形態の露光装置ＥＸでは、液体供給機構１０からのウエハＷ上への液体Ｌの供給を停止した際であっても、液体供給機構１０内の液体Ｌが常に流動して、循環しており、しかも、その流路上に超純水装置１１及び恒温槽１２が配置されているので、液体Ｌが超純水装置１１のイオン交換装置１１ａ、殺菌紫外線（ＵＶ）ランプ１１ｂ、ろ過装置１１ｃを通過する際に精製されて、液体Ｌ内に含有する不純物やバクテリアが除去される。更に、恒温槽１２を複数回に亘って通過するので、均等に温調される。
このように、本実施形態の露光装置ＥＸによれば、液体供給機構１０からのウエハＷ上への液体Ｌの供給を停止した際における、液体Ｌの温度変化や汚染が防止される。したがって、ウエハ交換等の後に、汚染された液体Ｌを処分する作業等を行うことなく、即時に液浸領域ＡＲ２に形成を行い、露光処理を再開することができる。

以上説明したように、本実施形態の露光装置ＥＸによれば、投影光学系ＰＬの下端部に配置された光学素子２の液体接触面２ａの下を常に温調された液体Ｌで満たすことができる。そして、液体Ｌが超純水であることから、ウエハＷ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、超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、ウエハＷの表面、及び光学素子２の液体接触面２ａ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１．４７であるため、露光光ＥＬの光源としてＡｒＦエキシマレーザ光（波長１９３ｎｍ）を用いた場合には、ウエハＷ上では１／ｎ、すなわち約１３１ｎｍ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１．４７倍に拡大されるため、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。

図４は、配管部の一部を二重管で構成した液体供給機構３０を示す模式図である。なお、液体供給機構１０と同一の部材には、同一の符号を付し、説明を省略する。
図４に示すように、液体供給機構３０の配管部３２の一部は、内管３２ａと外管３２ｂとを有する二重管で構成される。
そして、超純水装置１１において製造された液体Ｌが、恒温槽１２及びポンプ１３を経て配管部３２の内管３２ａに導入され、配管部３２の先端部に至る流路（往路）と、配管部３２の先端部から配管部３２の外管３２ｂに導入されて超純水装置１１に戻る流路（復路）とからなる液体Ｌの循環流路が形成される。
また、配管部３２の先端部には、制御弁（二方弁）３４を介して供給ノズル１５が設けられ、制御弁３４を開放することにより、循環流路（配管部３２）を流れる液体Ｌの一部或いは全てが供給ノズル１５からウエハＷ上に放出（供給）される。
このように、本実施形態の液体供給機構３０は、配管部３２の一部を内管３２ａと外管３２ｂとを有する二重管で構成し、しかも、内管３２ａを往路、外管３２ｂを復路とする液体Ｌの循環流路を形成しているので、外管３２ｂを流動する液体Ｌが断熱材として機能して、内管３２ａを流動する液体Ｌの温度変化を抑えることができる。特に、断熱材として機能する液体Ｌが流動しているので、断熱効果が高く、しかも、特に液体Ｌに水を用いた場合には、比熱が高いので更に断熱効果が得られる。なお、配管部３２のうち二重管で構成されていない部分には、断熱材を巻き付ける等の処理を施すことが望ましい。
これにより、精製及び温調された液体Ｌを安定してウエハＷ上に供給することができ、液浸領域ＡＲ２露光光ＥＬの波長変化が抑制され、微細なパターンＰＡをウエハＷ上に投影露光することが可能となる。
図５は、液体供給機構３０の他の実施形態である液体供給機構７０を示す模式図である。なお、液体供給機碍３０と同一の部材には同一の符号を付し、説明を省略する。
液体供給機構７０は、供給ノズル１５に第２温度センサ１８が設けられており、この点で液体供給機構３０と相違する。第２温度センサ１８は、制御弁３４通過後の液体Ｌの温度を、供給ノズル１５からウエハＷ上に供給する直前に計測する。そして、第２温度センサ１８の検出結果は恒温槽１２に送られ、恒温槽１２は温度センサ１７と温度センサ１８の何れか一方または両方の検出結果に基づいて恒温槽１２内の液体Ｌの温度を制御する。
本実施形態における液体Ｌの温度制御について詳細に説朋する。まず、制御弁３４が開放され、内管３２ａを流れる液体Ｌの全部または一部がウエハＷ上に供給されている場合、恒温槽１２は、第２温度センサ１８の検出結果が所定の目標温度になるように液体Ｌの温度を制御する。このとき、同時に温度センサ１７の検出結果を記憶しておく。あるいは、第２温度センサ１８の検出結果と温度センサ１７の検出結果との差分を記憶してもよい。
次に、液体ＬのウエハＷ上への供給を停止するために制御弁３４が閉じられ、内管３２ａを流れる液体Ｌの全部が外管３２ｂに流れる場合、液体Ｌは供給ノズル１５を通過せず、第２温度センサ１８は流動中の液体Ｌの温度を検出できないので、第２温度センサ１８の検出結果は液体Ｌの温度制御に適さない。そこで、恒温槽１２は液体Ｌの温度制御に用いる温度センサを温度センサ１７に切り換え、温度センサ１７のみを用いて液体Ｌの温度を所定の目標温度に制御する。このとき、恒温槽１２は、制御弁３４を開放し第２温度センサ１８を用いて液体Ｌの温度制御を行なっていたときに温度センサ１７で検出し記憶した温度を目標温度として用いる。または、液体Ｌの最終的な目標温度に記憶しておいた第２温度センサ１８の検出結果と温度センサ１７の検出結果との差分だけオフセットを乗せ、そのオフセットを加えた温度を日標温度としてもよい。
本実施形態の液体供給機構７０は、第２温度センサ１８を備えることにより、制御弁３４を通過した後の液体Ｌの温度を検出することができるので、ウエハＷ上に供給する液体Ｌの温度をより厳密に制御することができる。また、液体供給機構７０は制御弁３４を挟んで２つの温度センサ（温度センサ１７および第２温度センサ１８）を有するので、制御弁３４を閉じた場合であっても液体Ｌの温度を最適な温度に制御し続けることができ、その結果、次に制御弁３４を開放したときに速やかに液体Ｌの温度を目標温度に制御することができる。

なお、上述した実施の形態において示した動作手順、あるいは各構成部材の諸形状や組み合わせ等は一例であって、本発明の主旨から逸脱しない範囲においてプロセス条件や設計要求等に基づき種々変更可能である。本発明は、例えば以下のような変更をも含むものとする。

上述した実施形態では、配管部１４，３２の復管（外管）１４ｂ，３２ｂ流動する液体Ｌを超純水装置１１に戻す場合について説明したが、これに限らない。例えば、ウエハＷ上に供給されなかった液体Ｌを液体回収機構４０或いは露光装置ＥＸの外部に排出してもよい。
また、ウエハＷ上に供給されなかった液体Ｌを液体供給機構１０，３０に戻す場合であっても、超純水装置１１ではなく恒温槽１２に戻してもよい。
なお、恒温槽１２に戻す場合には、配管部１４，３２の復管（外管）１４ｂ，３２ｂに液体Ｌ内の不純物を排除するフィルタや殺菌装置を設けた後に、恒温槽１２に連結することが望ましい。
更に、ウエハＷ上に供給されなかった液体Ｌを超純水装置１１や恒温槽１２に戻す場合であっても、液体Ｌの所定量を液体回収機構４０或いは露光装置ＥＸの外部に排出してもよい。
また、上述した実施形態では露光装置ＥＸが超純水装置１１を備える例について説明したが、これに限られるものではなく、露光装置ＥＸは半導体工場から超純水（液体Ｌ）の供給を受ける構成としてもよい。この場合であっても復管１４ｂ（外管３２ｂ）を流動する液体Ｌを超純水装置１１に戻す構成とすることができる。あるいは復管１４ｂ（外管３２ｂ）を流動する液体Ｌを液体回収機構４０に合流させる構成、または露光装置ＥＸ外に排出する構成とすることもできる。
また、上述した実施形態では恒温槽１２のみで液体Ｌの温度調整を行う構成としたがこれに限られるものではなく、供給ノズル１５近傍に別の温度調整装置を設けても構わない。この場合において、温度調整装置はヒーターとペルチェ素子とを供給ノズル１５に配置し温度センサを組み合わせた構成とすることができる。

また、供給ノズル１５及び回収ノズル４２の形状は、図３に示したように、先細り型の供給ノズル、扇型の回収ノズルの他、例えば、スリット状のノズル形状としてもよい。また、供給ノズル１５及び回収ノズル４２の配置、数も適宜変更可能である。

上述した実施形態では、投影光学系ＰＬの先端に光学素子２としてレンズが取り付けられており、このレンズにより投影光学系ＰＬの光学特性、例えば収差（球面収差、コマ収差等）の調整を行うことができるが、光学素子２としてはレンズより安価な平行平面板とすることも可能である。
光学素子２を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、ウエハＷ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Ｌ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Ｌ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Ｌ中の不純物の付着などに起因して液体Ｌ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Ｌの流れによって生じる投影光学系ＰＬの先端の光学素子２とウエハＷとの間の圧力が大きい場合には、その光学素子２を交換可能とするのではなく、光学素子２がその圧力によって動かないように堅固に固定してもよい。

また、上述した実施形態では、液体Ｌとして水を用いた場合について説明したが、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レーザである場合には、Ｆ_２レーザ光は水を透過しないので、液体Ｌ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や過フッ化ポリエーテル（ＰＦＰＥ）等のフッ素系流体であってもよい。この場合、液体Ｌ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ことが望ましい。
また、液体Ｌ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Ｌの極性に応じて行われる。

また、ウエハＷ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等が適用される。

露光装置ＥＸとしては、レチクルとウエハとを同期移動してレチクル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、レチクルとウエハとを静止した状態でレチクルのパターンを一括露光し、ウエハ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、本発明はウエハ上で少なくとも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、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ツインステージ型の露光装置にも適用できる。

露光装置ＥＸの種類としては、ウエハ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などにも広く適用できる。

また、ウエハステージやレチクルステージ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いい。また、ステージは、ガイドに沿って移動するタイプでもいいし、ガイドを設けないガイドレスタイプでもよい。さらに、ステージの駆動装置として平面モ−タを用いる場合、磁石ユニット（永久磁石）と電機子ユニットのいずれか一方をステージに接続し、磁石ユニットと電機子ユニットの他方をステージの移動面側（ベース）に設ければよい。

ウエハステージの移動により発生する反力は、特開平８−１６６４７５号公報に記載されているように、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。

レチクルステージの移動により発生する反力は、特開平８−３３０２２４号公報に記載されているように、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。

なお、上述したように液浸法を用いた場合には、投影光学系の開口数ＮＡが０．９〜１．３になることもある。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、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、レチクルのパターンからは、Ｓ偏光成分（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よい。投影光学系とウエハＷ表面に塗布されたレジストとの間が液体で満たされている場合、投影光学系とウエハ表面に塗布されたレジストとの間が空気（気体）で満たされている場合に比べて、コントラストの向上に寄与するＳ偏光成分の回折光のレジスト表面での透過率が高くなるため、投影光学系の開口数ＮＡが１．０を超えるような場合でも高い結像性能を得ることができる。また、位相シフトマスクや特開平６−１８８１６９号に開示されているようなラインパターンの長手方向に合わせた斜入射照明法（特にダイポール照明法）などを適宜組み合わせるとより効果的である。
また、レチクルのラインパターンの長手方向に合わせた直線偏光照明（Ｓ偏光照明）だけでなく、特開平６−５３１２０号に開示されているように、光軸を中心とした円の接線（周）方向に直線偏光する偏光照明法と斜入射照明法との組み合わせも効果的である。特に、レチクルのパターンが所定の一方向に延びるラインパターンだけでなく、複数の異なる方向に延びるラインパターンが混在する場合には、同じく特開平６−５３１２０号に開示されているように、光軸を中心とした円の接線方向に直線偏光する偏光照明法と輪帯照明法とを併用することによって、投影光学系の開口数ＮＡが大きい場合でも高い結像性能を得ることができる。

また、本発明が適用される露光装置は、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。

また、半導体デバイスは、図６に示すように、デバイスの機能・性能設計を行う工程２０１、この設計ステップに基づいたマスク（レチクル）を製作する工程２０２、シリコン材料からウエハを製造する工程２０３、前述した実施形態の露光装置によりレチクルのパターンをウエハに露光リソグラフィ工程を含むウエハ処理工程２０４、デバイス組み立て工程（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、検査工程２０６等を経て製造される。

ウエハ交換時等に、液体が配管部内で留まることがなくなり、液体の温度変化や不純物の混入が発生しづらくなる。また液体の消費量を最小限に抑えつつ、液体の温度変化や不純物混入等を防止することができる。また、略一定温度の液体を液体供給部から基板上に供給することができる。

Claims (30)

1. 投影光学系と基板との間に液浸領域を形成し、前記液浸領域を形成する液体と前記投影光学系とを介してパターン像を前記基板上に投影して、前記基板を露光する露光装置において、
   前記基板上に液体を供給する液体供給部と、
   前記液体を前記液体供給部へ導く第１配管部と、
   前記第１配管部と連通し、前記第１配管部から前記液体供給部へ供給されなかった液体を回収する第２配管部とを有することを特徴とする露光装置。
2. 前記液体の少なくとも一部は、前記第１配管部と前記第２配管部とを循環することを特徴とする請求項１に記載の露光装置。
3. 前記液体の温度を略一定に調整し、前記第１配管部に前記液体を供給する恒温槽を有する請求項１に記載の露光装置。
4. 前記第１配管部と前記液体供給部との少なくとも一方に設けられ、前記基板上に供給する前記液体の温度を計測する温度検出部を備え、
   前記恒温層は、前記温度検出部の検出結果に応じて前記液体の温度を制御する請求項３に記載の露光装置。
5. 前記第２配管部は、前記恒温槽に連結される請求項３に記載の露光装置。
6. 前記第１配管部に供給する前記液体を精製する精製器を有する請求項１に記載の露光装置。
7. 前記第２配管部は、前記精製器に連結される請求項６に記載の露光装置。
8. 前記第１配管部と前記第２配管部とは、前記第１配管部の周囲に前記第２配管部が一体に形成された二重管であることを特徴とする請求項１に記載の露光装置。
9. 前記液体供給部は、前記基板上に供給する前記液体の量を調整する絞り機構を有することを特徴とする請求項１から請求項７のうちいずれか一項に記載の露光装置。
10. 前記第１配管部と前記第２配管部と前記液体供給部とは、三方弁を介して連結されている請求項１記載の露光装置。
11. 投影光学系と基板との間に液体を供給して液浸領域を形成し、供給された前記液体と前記投影光学系とを介してパターン像を前記基板上に投影して、前記基板を露光する露光方法において、
    前記液体を流動させるステップと、
    流動している前記液体を分流し、分流された前記流体の一部を前記基板に供給するステップとを有する露光方法。
12. 前記分流した前記液体の前記基板への供給量を制御するステップを有する請求項１１に記載の露光方法。
13. 前記液体を流動させるステップは、液体を循環させる請求項１１に記載の露光方法。
14. 前記液体の前記基板上への供給を停止し、前記液体の全てを循環させるステップを含む請求項１３に記載の露光方法。
15. 前記液体の循環中に前記液体の温度調整を行うステップを含む請求項１３に記載の露光方法。
16. 前記液体の循環中に前記液体の精製を行うステップを含む請求項１３に記載の露光方法。
17. 液体を介して基板にパターンを投影する液浸型露光装置に前記液体を供給する液体供給機構において、
    前記基板上に液体を供給する液体供給部に前記液体を導く第１配管部と、
    前記第１配管部と連通し、前記第１配管部から前記液体供給部へ供給されなかった液体を回収する第２配管部とを有することを特徴とする液体供給機構。
18. 前記液体の少なくとも一部は、前記第１配管部と前記第２配管部とを循環する請求項１７に記載の液体供給機構。
19. 前記液体の温度を略一定に調整し、前記第１配管部に前記液体を供給する恒温槽を有する請求項１７に記載の液体供給機構。
20. 前記第１配管部に供給する前記液体を精製する精製器を有する請求項１７に記載の液体供給機構。
21. 前記第２配管部は、前記恒温槽に連結される請求項１９に記載の液体供給機構。
22. 前記第２配管部は、前記精製器に連結される請求項２０に記載の液体供給機構。
23. 前記恒温槽は、前記液体供給部に供給される前記液体の温度に基づいて前記液体の温度を調整する請求項１９に記載の液体供給機構。
24. 液体を介して基板にパターンを投影する液浸型露光装置に前記液体を供給する液体供給方法において、
    前記液体を循環させるステップと、
    流動している前記液体を分流し、分流された前記液体の一部を前記基板に供給するステップとを有することを特徴とする液体供給方法。
25. 前記分流した前記液体の前記基板への供給量を制御するステップとを有する請求項２４に記載の液体供給方法。
26. 前記液体を流動させるステップは、液体を循環させる請求項２４に記載の液体供給方法。
27. 前記液体の前記基板への供給を停止し、前記液体の全てを循環させるステップを含む請求項２６に記載の液体供給方法。
28. 前記液体の循環中に前記液体の温度調整を行うステップを含む請求項２６に記載の液体供給方法。
29. 前記液体の循環中に前記液体の精製を行うステップを含む請求項２６に記載の液体供給方法。
30. 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において請求項１から請求項１０のうちいずれか一項に記載の露光装置を用いるデバイスの製造方法。