JP4661322B2 - 露光装置、デバイスの製造方法及び液体供給方法 - Google Patents

Description

本発明は露光装置に係り、更に詳しくは、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エ程において基板を露光する露光装置に関する。

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、例えば下記特許文献１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。
国際公開第９９／４９５０４号パンフレット

ところで、基板に供給される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、基板に供給する液体の温度を高精度に温調することができる露光装置、デバイスの製造方法及び液体供給方法を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、一実施例を示す図面に対応づけて説明すると、第１の発明は、液体供給装置（４０）から供給される第一液体（Ｌ１）を介して基板（Ｗ）に露光光（ＥＬ）を照射する露光装置（ＥＸ）において、液体供給装置は、第一液体を液送する複数の第一配管（４４）と、複数の第一配管を内包し第二液体（Ｌ２）を液送する第二配管（６２ｂ）と、を備えるようにした。
この発明によれば、第二配管内に複数の第一配管が内包されるので、第二配管を流れる第二液体により、第一配管内を流れる第一液体を効率的に冷却又は加熱して、温調することができる。

また、複数の第一配管（４４）のそれぞれを離間させて保持する保持部材（６８）を備えるものでは、複数の第一配管が第二液体に均一に触れるようになるので、複数の第一配管内を流れる第一液体を均一に温調することができる。
また、第二配管を複数かつ直列に備えるものでは、複数の第一配管内を流れる第一液体の温調を複数段階に分けて行うことができる。
また、第一液体（Ｌ１）と第二液体（Ｌ２）とは、水質が異なるものでは、第一液体を温調する第二液体を仕様等に応じて選択することができる。

また、液体供給装置（４０）は、第二液体（Ｌ２）の液送方向を、第一液体（Ｌ１）の液送方向とは逆向きにしているものでは、第二液体による第一液体の温調効率を向上させることができる。
また、液体供給装置（４０）は、第二配管（６２ｂ）を流れる第二液体（Ｌ２）の流量が、第一配管（４４）を流れる第一液体（Ｌ１）の流量よりも多く設定するものでは、第二液体による第一液体の温調効率を向上させることができる。
また、液体供給装置（４０）は、第一液体（Ｌ１）の温度に応じて第二液体（Ｌ２）の温度を制御する温度制御装置（ＣＯＮＴ）を備えるものでは、第一液体の温調を高精度に行うことがことができる。
また、液体供給装置（４０）は、第二液体（Ｌ２）として、露光装置（ＥＸ）の温調を行う温調液体（Ｌ２）の少なくとも一部を用いるものでは、露光装置の温調に用いられる温調液体を用いるので、新たな温調液体が不要となり、装置コストの上昇が抑えられる。

第２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。
この発明によれば、基板上に高精度に温調された水を供給することができるので、基板上に微細なパターンを露光することができる。したがって、高性能なデバイスを製造することができる。
なお、本説明をわかりやすく説明するために、一実施例を示す図面に対応づけて説明したが、本発明が実施例に限定されるものではないことは言うまでもない。

本発明によれば以下の効果を得ることができる。
第一配管内を流れる第一液体を効率的に温調することができるので、基板上に高精度に温調された水を供給することができる。

以下、本発明の露光装置及びデバイスの製造方法の一実施形態について、図を参照して説明する。
図１は、本発明の露光装置ＥＸを示す概略構成図である。
露光装置ＥＸは、レチクルＲとウエハＷとを一次元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を投影光学系ＰＬを介してウエハＷ上の各ショット領域に転写するステップ・アンド・スキャン方式の走査型露光装置、すなわち、いわゆるスキャニング・ステッパである。
なお、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Ｙ軸方向に垂直な方向（非走査方向）をＹ軸方向とする。また、Ｘ軸、Ｙ軸、及びＺ軸まわりの回転（傾斜）方向をそれぞれ、θｘ、θｙ、及びθｚ方向とする。

露光装置ＥＸは、露光光ＥＬによりレチクルＲを照明する照明光学系ＩＬ、レチクルＲを保持して移動可能なレチクルステージＲＳＴ、レチクルＲから射出される露光光ＥＬをウエハＷ上に投射する投影光学系ＰＬ、ウエハＷを保持して移動可能なウエハステージ装置３０、露光装置ＥＸを統括的に制御する制御装置ＣＯＮＴ等を備える。
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広くするために、投影光学系ＰＬとウエハＷとの間に液浸領域ＡＲを形成し、この液浸領域ＡＲを介して露光を行う液浸露光装置であって、ウエハＷ上に液体を供給する液体供給装置４０及びウエハＷ上の液体を回収する液体回収装置５０を備える。なお、本実施形態において、液体には、純水（以下、単に水Ｌ１と呼ぶ）が用いられる。

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って、不図示の露光用光源から射出された露光光ＥＬ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。このような構成を備えることにより、照明光学系ＩＬは、レチクルＲ上の所定の照明領域を均一な照度分布の露光光ＥＬで照明することができる。
なお、露光用光源から射出される露光光ＥＬとしては、例えば、ＡｒＦエキシマレーザ光（波長１９３ｎｍ）等の真空紫外光（ＶＵＶ光）が用いられる。

レチクルステージＲＳＴは、レチクルＲを支持しつつ、投影光学系ＰＬの光軸ＡＸに垂直な平面内、すなわちＸＹ平面内の２次元移動及びθｚ方向の微小回転を行うものであって、レチクルＲを保持するレチクル微動ステージ及びレチクル微動ステージと一体に走査方向であるＹ軸方向に所定ストロークで移動するレチクル粗動ステージ（いずれも不図示）と、これらを移動させるリニアモータ等のレチクルステージ駆動装置１６等を備える。なお、レチクルＲは、微動ステージに形成された矩形開口の周囲に設けられたレチクル吸着機構により真空吸着（又は静電吸着）される。
レチクルステージＲＳＴ上には、移動鏡１２が設けられている。移動鏡１２は、レチクルステージＲＳＴの位置を計測するためのレーザ干渉計１４用のミラーである。そして、移動鏡１２に対向する位置にはレーザ干渉計１４が設けられている。これにより、レチクルステージＲＳＴ上のレチクルＲの２次元方向（ＸＹ方向）の位置、及びθｚ方向の回転角（場合によってはθｘ、θｙ方向の回転角も含む）はレーザ干渉計１４により、例えば０．５〜１ｎｍ程度の分解能でリアルタイムに計測される。
そして、その計測結果は、制御装置ＣＯＮＴに出力され、制御装置ＣＯＮＴがレーザ干渉計１４の計測結果に基づいてレチクルステージ駆動装置を駆動することで、レチクルステージＲＳＴに支持されているレチクルＲの位置等が制御される。

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側の下端（先端部）に設けられた光学素子２２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で支持されている。
投影光学系ＰＬは、投影倍率βが、例えば１／４、１／５、あるいは１／８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。
投影光学系ＰＬの下端に配置される光学素子２２は、螢石で形成される。螢石は水Ｌ１との親和性が高いので、光学素子２２の下面のほぼ全面に水Ｌ１を密着させることができる。すなわち、光学素子２２の下面に良好に液浸領域ＡＲを形成することができる。なお、光学素子２２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２２の液体接触面に親水化（親液化）処理を施して、水Ｌ１との親和性をより高めるようにしてもよい。

ウエハステージ装置３０は、ベース盤３１と、ベース盤３１の上方に配置されたウエハステージＷＳＴ及び計測ステージＭＳＴと、これらの各ステージＷＳＴ，ＭＳＴの位置を計測する干渉計システム３６と、各ステージＷＳＴ，ＭＳＴを駆動するリニアモータ等のステージ駆動部３８と、を備えている。
そして、ウエハステージＷＳＴ及び計測ステージＭＳＴは、ステージ駆動部３８によって、ＸＹ面内で互いに独立して駆動（θｚ回転を含む）されるようになっている。
なお、ウエハステージＷＳＴ及び計測ステージＭＳＴの底面には、不図示の非接触軸受、例えば空気静圧軸受（エアベアリング或いはエアパッド）が複数ケ所に設けられており、これらの空気静圧軸受からベース盤３１の上面に向けて噴出された加圧空気の静圧により、ウエハステージＷＳＴ及び計測ステージＭＳＴがベース盤３１上に数μｍ程度のクリアランスを介して、非接触で浮上支持されている。

ウエハステージＷＳＴは、エアベアリングがその底面に設けられたウエハステージ本体３２と、ウエハステージ本体３２上に搭載されると共に、ウエハステージ本体３２に対してＺ軸方向、θｘ方向及びθｙ方向に微小移動可能なウエハテーブル３３と、を備えている。
ウエハテーブル３３上には、ウエハＷと略同一形状であって、ウエハＷを真空吸着等によって保持するウエハホルダ、及び、ウエハＷの外径より僅かに大きな内径の円形開口が中央部に形成された略矩形状の補助プレート（撥液プレート）が設けられている（いずれも不図示）。この補助プレートは、その表面がウエハホルダによって吸着保持されたウエハＷとほぽ面一となるように設定されている。

計測ステージＭＳＴは、エアベアリングがその底面に設けられた計測ステージ本体３４と、計測ステージ本体３４に載置された計測テーブル３５とを備えている。
計測テーブル３５上には、複数の基準マークが形成された基準マーク領域や、投影光学系ＰＬを介して露光光ＥＬを受光するセンサ（照度モニク、照度むらセンサ、空間像計測器等）などの各種計測用部材が設けられている（いずれも不図示）。

ウエハステージＷＳＴ及び計測ステージＭＳＴの位置は、干渉計システム３６によって、ウエハテーブル３３及び計測テーブル３５の端部に配置された移動鏡３７を介して、例えば０．５〜１ｎｍ程度の分解能で常時検出される。
干渉計システム３６は、ウエハステージＷＳＴのＹ軸方向の位置を検出するＹ干渉計、計測ステージＭＳＴのＹ軸方向の位置を検出するＹ干渉計の他、各ステージＷＳＴ，ＭＳＴのＸ軸方向の位置を検出する複数のＸ干渉計、ウエハテーブル３３のＺ軸方向の位置（θｘ方向及びθｙ方向の位置を含む）を計測するＺ干渉計等を含んで構成されている。
そして、干渉計システム３６の計測値は、制御装置ＣＯＮＴに送られ、制御装置ＣＯＮＴでは、この干渉計システム３６の計測値に基づいてステージ駆動部３８を介して各ステージＷＳＴ，ＭＳＴのＸ軸方向、Ｙ軸方向及びθｚ方向の位置（及び速度）及びウエハテーブル３３のＺ軸方向の位置（θｘ方向及びθｙ方向の位置を含む）を制御する。

投影光学系ＰＬの光学素子２２の近傍には、液浸領域ＡＲを形成するための液体供給装置４０及び液体回収装置５０が設けられている。
液浸領域ＡＲを形成する液体としては、上述したように、超純水（水Ｌ１）が用いられる。超純水は、ＡｒＦエキシマレーザ光（波長１９３ｎｍの光）等を透過可能である。また、超純水は、半導体製造工場等で容易かつ大量に入手できると共に、ウエハＷ上のフォトレジストや光学レンズ等に対する悪影響がない利点がある。
なお、ＡｒＦエキシマレーザ光に対する水Ｌ１の屈折率ｎは、約１．４４である。このため、水Ｌ１の中では、露光光ＥＬの波長は、１９３ｎｍ×１／ｎ＝約１３４ｎｍに短波長化される。

液体供給装置４０には、液浸領域ＡＲまで水Ｌ１を液送する液体供給ノズル４１が接続され、一方、液体回収装置５０には、液浸領域ＡＲの水Ｌ１を液体回収装置５０まで液送する液体回収ノズル５１が接続される。
また、液体供給装置４０及び液体回収装置５０は、制御装置ＣＯＮＴによって制御される。液体供給装置４０を制御装置ＣＯＮＴにより制御することにより、液体供給ノズル４１を介して光学素子２２とウエハＷとの間に水Ｌ１が供給され、液体回収装置５０を制御することにより、液体回収ノズル５１を介して光学素子２２とウエハＷとの間から水Ｌ１が回収される。これにより、光学素子２２とウエハＷとの間に、一定量の水Ｌ１が保持され、液浸領域ＡＲが形成される。
なお、液体供給ノズル４１及び液体回収ノズル５１の数、形状等は、任意に設定可能である。例えば、各ノズル４１，５１を多数有する構成を採用してもよい。言い換えれば、投影光学系ＰＬの光学素子２２とウエハＷとの間に液浸領域ＡＲを形成することができるのであれば、その構成はいかなるものであってもよい。
また、投影光学系ＰＬの下方に計測ステージＭＳＴが位置する場合にも、上記と同様に、投影光学系ＰＬの光学素子２２と計測テーブル３５との間に水Ｌ１を満たすことが可能である。

次に、液体供給装置４０の詳細構成について説明する。
図２は、液体供給装置４０の構成を示す模式図である。
液体供給装置４０は、超純水（水Ｌ１）を液浸領域ＡＲに供給するものであって、液体供給ノズル４１の他、超純水製造装置４２、ポンプ４３、複数の第一配管４４、パーティクルフィルタ４５、金属イオンフィルタ４６等を備えている。
このような構成により、超純水製造装置４２において精製された水Ｌ１をポンプ４３により圧送し、更に、第一配管４４から液体供給ノズル４１を介して、ウエハＷ上に供給するようになっている。
なお第一配管４４には、パーティクルフィルタ４５及び金属イオンフィルタ４６等が接続されている。これにより、水Ｌ１の中に含有される異物や金属イオンが除去される。また、水Ｌ１は、溶存酸素量や被抵抗値が所定の値以下となるように調整されている。ウエハＷ上に塗布されたレジストに悪影響を与えないようにするためである。

また、第一配管４４の外周には、後述する水Ｌ２を液送する第二配管６２ａ，６２ｂが直列に配置される。言い換えれば、第一配管４４が第二配管６２ａ，６２ｂに内包されている。
この第二配管６２ａ，６２ｂの上流側には、分岐路６５ａ，６５ｂが接続され、また、下流側には、配管６６ａ，６６ｂが接続される。そして、分岐路６５ａ，６５ｂには、内部を流れる水Ｌ２を加熱する液体ヒータ６１ａ，６１ｂが設けられる。一方、配管６６ａ，６６ｂには、水Ｌ２の流量を制御可能な流量制御弁６３ａ，６３ｂが設けられる。
また、第二配管６２ａ，６２ｂに内包された第一配管４４の下流側には、水Ｌ１の温度を測定する温度センサ６４ａ，６４ｂが設けられている。
そして、この温度センサ６４ａ，６４ｂの測定結果は、制御装置ＣＯＮＴに送られる。この計測結果に基づいて、制御装置ＣＯＮＴが、液体ヒータ６１ａ，６１ｂ及び流量制御弁６３ａ，６３ｂのそれぞれを制御することにより、温度及び流量が調整された水Ｌ２が第二配管６２ａ，６２ｂ内を流れるようになっている。すなわち、第二配管６２ａ，６２ｂ内を流れる水Ｌ２により、第一配管４４内を流れる水Ｌ１が冷却又は加熱されて、所定温度に温調されるようになっている。
なお、本実施形態においては、第一配管４４内の水Ｌ１が流れる方向（液送方向）と、第二配管６２ａ，６２ｂ内の水Ｌ２が流れる方向（液送方向）とは、逆向きになるように設定されている。これは、水Ｌ２による水Ｌ１の温調効率を高めるためである。

また、図２に示すように、液体供給装置４０の近傍には、露光装置ＥＸの温調を行う温調系７０が配置されている。温調系７０は、所定量の純水（水Ｌ２）を収容可能なタンク７１からウエハステージ装置３０のステージ駆動部３８等に水Ｌ２を供給して、これらを冷却した後に、タンク７１に水Ｌ２を戻す循環系である。
この温調系７０は、タンク７１、ポンプ７２、冷却装置７３、加熱装置７４及び配管系（給水管７５、循環管路７６ａ，７６ｂ）等を備えている。
タンク７１には、超純水製造装置（不図示）に接続された給水管７５の一端が接続されている。また、タンク７１には、水Ｌ２を循環する循環管路７６ａ，７６ｂの一端が接続されている。そして、超純水製造装置（不図示）からは、給水管７５を介して、循環管路７６ａ，７６ｂを流れる水Ｌ２の約１０％程度の流量の水Ｌ２が常時供給されるようになっている。
なお、温調系７０を循環する水Ｌ２は、液浸領域ＡＲを形成するものではないので、水Ｌ１のように溶存酸素量、被抵抗値を調整する必要はない。なお、超純水製造装置４２より精製された水Ｌ１の一部を、タンク７１に供給するようにしてもよい。

循環管路７６ａには、冷却装置７３、加熱装置７４が接続され、不図示の温度センサによる検出結果に応じて、水Ｌ２の温度が所定の温度になるように、冷却、加熱する。
そして、温調された水Ｌ２は、循環管路７６ａを介して、ウエハステージ装置３０のステージ駆動部３８等の発熱部分に接続され、これらを温調（熱交換）する。そして、ステージ駆動部３８等との熱交換が行われた水Ｌ２は、循環管路７６ｂを介してタンク７１に回収されるようになっている。

循環管路７６ａには、第二配管６２ａ，６２ｂに接続する分岐路６５ａ，６５ｂが接続されている。これにより、第二配管６２ａ，６２ｂには、温調系７０を循環する水Ｌ２の一部が供給されるようになっている。
循環管路７６ａから分岐路６５ａ，６５ｂに分流する水Ｌ２の流量の合計は、流量制御弁６３ａ，６３ｂの開度を調整することにより調整可能である。例えば、循環管路７６ａを流れる水Ｌ２の約１０％程度の流量を流すことができる。なお、第二配管６２ａ，６２ｂを流れる水Ｌ２の流量が異なるように設定することも可能となっている。水Ｌ２の流量を異ならせることにより、水Ｌ１の温調能力、効率等が調整可能となる。
そして、第二配管６２ａ，６２ｂに流入した水Ｌ２は、第二配管６２ａ，６２ｂの下流側に接続された配管６６ａ，６６ｂを介して、循環管路７６ｂに戻されるようになっている。

図３は、図２において破線Ｐで囲んだ部分の詳細構成を示す図であって、複数の第一配管４４と第二配管６２ｂを示す斜視図である。なお、図３は、第二配管６２ｂの上流側を示すが、下流側も基本的構造は略同一である。また、第二配管６２ａの上流側、下流側も基本的構造は略同一である。
図３に示すように、第一配管４４は、複数の配管から構成されている。第一配管４４としては、例えばＰＦＡ（パーフノレオロアルコキシエチレン）などの耐食性に優れた樹脂が用いられている。そして、複数の第一配管４４を内包するように、第二配管６２ｂが配置される。
第一配管４４が複数の配管から構成されるのは、第二配管６２ｂを流れる水Ｌ２と接触する面積が大きくなり、高い熱交換効率を得ることができるからである。なお、高い熱交換率を実現するためには、各第一配管４４の管厚を薄くすることも考えられる。しかし、水Ｌ１と水Ｌ２の水質が異なっていることから、第一配管４４の管厚を安易に薄くすることはできない。なぜならば、水Ｌ１と水Ｌ２の水質、例えば、溶存酸素量等が異なるので、第一配管４４の管厚が薄いと、水Ｌ２内の溶存酸素が第一配管４４を浸透して、水Ｌ１に溶け込んでしまう虞があるからである。

また、複数の第一配管４４のそれぞれが、第二配管６２ｂ内を流れる水Ｌ２と均等に接触するように、第二配管内の複数箇所には、各第一配管４４を離間して保持する保持部材６７が配置されている。各第一配管４４内を流れる水Ｌ１が均等に温調されるようにするためである。保持部材６７としては、例えば、複数の貫通孔が形成された円板形の部材であって、複数の貫通孔の一部に、第一配管４４が連通される構造が採られる。

複数の第一配管４４及び第二配管６２ｂは、例えばＰＦＡ等の樹脂で形成されたマニホールド６８に接続される。また、マニホールド６８には、液体供給ノズル４１及び分岐路６５ｂが接続される。
そして、複数の第一配管４４は、マニホールド６８内で一つに統合されており、水Ｌ１が液体供給ノズル４１に流入するようになっている。また、分岐路６５ｂを流れる水Ｌ２が第二配管６２ｂに流入するようになっている。

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にロードされると共に、ウエハＷがウエハステージＷＳＴにロードされる。
次いで、制御装置ＣＯＮＴは、液体供給装置４０を駆動し、液体供給動作を開始する。すなわち、液体供給装置４０の超純水製造装置４２、ポンプ４３を動作させて、水Ｌ１を第一配管４４に圧送する。水Ｌ１の流量は、一定であって、例えば、約０．３〜０．７Ｌ／ｍｉｎ程度である。こうして、液体供給ノズル４１から水Ｌ１がウエハＷ上に供給される。
また、同時に液体回収装置５０を駆動し、ウエハＷ上に供給された水Ｌ１の回収動作を開始する。このようにして、投影光学系ＰＬとウエハＷとの間に、液浸領域ＡＲが形成される。

ところで、液体供給装置４０及び液体回収装置５０を動作させるに先立って、温調系７０等の動作が開始されており、露光装置ＥＸは略一定温度に温調されている。
具体的には、液体ヒータ６１ａ，６１ｂ、流量制御弁６３ａ，６３ｂの制御も開始されていおり、このため、第二配管６２ａ，６２ｂには、所定温度に温調された水Ｌ２が流れている。なお、水Ｌ２の流量としては、水Ｌ１の流量よりも多いことが好ましい。例えば、約２〜６Ｌ／ｍｉｎ程度である。水Ｌ２の流量を水Ｌ１の流量よりも多くすることにより、水Ｌ１の温調を効率的に行うことが可能となるからである。
したがって、液体供給装置４０を動作することによりウエハＷ上に配置される水Ｌは、第一配管４４内を流れる際に、第二配管６２ａ，６２ｂ内の水Ｌ２により所定温度（具体的には、露光装置ＥＸの温度と略同一温度）に高精度に温調される。
第二配管６２ａ，６２ｂの水Ｌ２による水Ｌ１の温調方法としては、第二配管６２ａにおける温調温度と第二配管６２ｂにおける温調温度とを略同一となるようにしてもよい。或いは、第二配管６２ａにおいて大まかに温調をし、第二配管６２ｂにおいて高精度に温調をするようにしてもよい。
このようにして、露光開始前には、ウエハＷ上に、高精度に温調され、かつ不純物等が排除された水Ｌ１からなる液浸領域ＡＲが形成される。

液浸領域ＡＲが形成されると、制御装置ＣＯＮＴは、予め計測されているアライメント結果に基づいて、干渉計システム３６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ＷＳＴを移動させる。
次いで、制御装置ＣＯＮＴは、レチクルステージＲＳＴ及びウエハステージＷＳＴのＸ軸方向の走査を開始し、レチクルステージＲＳＴ及びウエハステージ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及び液浸領域ＡＲ（水Ｌ１）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。

ウエハＷの露光処理が完了したら、制御装置ＣＯＮＴにより、ウエハステージＷＳＴを投影光学系ＰＬの直下から退避させ、計測ステージＭＳＴを投影光学系ＰＬの直下まで移動させる。この際、ウエハステージＷＳＴと計測ステージＭＳＴとを接近又は接触させた状態で、液浸領域ＡＲの水Ｌ１をウエハステージＷＳＴから計測ステージＭＳＴに受け渡す。すなわち、液体供給装置４０による水Ｌの供給動作と、液体供給装置４０による液体Ｌ回収動作は維持されつつける。
或いは、液体供給装置４０による水Ｌの供給動作を停止して、液浸領域ＡＲの水Ｌ１を回収し、その後に、ウエハステージＷＳＴ及び計測ステージＭＳＴを移動させるようにしてもよい。
そして、ウエハステージＷＳＴ上に載置されたウエハＷが不図示のウエハローダによりアンロードされ、新たなウエハＷが再びウエハステージＷＳＴ上にロードされる。
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。

以上説明したように、本実施形態の露光装置ＥＸによれば、第二配管６２ｂ内に複数の第一配管４４が内包されるので、第二配管６２ｂを流れる水Ｌ２により、第一配管４４内を流れる水Ｌ１を効率的に冷却又は加熱して、温調することが可能となる。
また、第二配管６２ａ，６２ｂを複数かつ直列に備えるので、水Ｌ１の温調を複数段階に分けて行うことができる。これにより、設計仕様等に応じて、最適な温調制御を施すことが可能となる。
また、水Ｌ１を温調する水Ｌ２として、露光装置ＥＸの発熱部分の温調に用いられる温調液体を用いるので、新たな温調液体が不要となり、装置コストの上昇が抑えられる。

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、水Ｌ１を温調する液体として、露光装置ＥＸを温調する温調系７０の水Ｌ２（純水）を用いる場合について説明したが、これに限らない。例えば、専用の温調用媒体を用いてもよい。
また、液浸領域ＡＲを形成する液体として水Ｌ１（純水）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。

また、第一配管４４内を流れる水Ｌ１の全てをウエハＷ上に供給する場合について説明したが、これに限らない。例えば、第二配管６２ａにより温調された水Ｌ１の一部を、ファイン系と呼ばれる投影光学系ＰＬ等を温調するために用いてもよい。この場合には、残りの水Ｌ１を第二配管６２ｂにより温調してウエハＷ上に供給する。

また、第二配管６２ａ，６２ｂの下流に設けた流量制御弁６３ａ，６３ｂを制御することにより、水Ｌ２の流量を制御する場合について説明したが、必ずしも流量制御弁６３ａ，６３ｂが必要ではなく、第二配管６２ａ，６２ｂの上流に設けた液体ヒータ６１ａ，６１ｂによる水Ｌ２の温調のみが行わる場合であってもよい。

上述した実施形態では、投影光学系ＰＬの先端に光学素子２２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２２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２２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、水Ｌ１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、水Ｌ１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、または水Ｌ１中の不純物の付着などに起因して水Ｌ１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、水Ｌ１の流れによって生じる投影光学系ＰＬの先端の光学素子２２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２２を交換可能とするのではなく、光学素子２２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。

上記実施形態では、液浸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、本発明はこれに限られるものではなく、いわゆるドライ型の露光装置に採用することも勿論可能である。したがって、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。
同様に、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、上述した実施形態では、ウエハステージ装置５０が計測ステージＭＳＴを備える、いわゆるツインステージ型の露光装置の場合について説明したが、計測ステージＭＳＴを設なえていない、いわゆるシングルステージ型の露光装置であってもよい。

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、光透過性の基板上に所定の遮光パターン（または位相パターン・減光パターン）が形成された光透過型マスク、或いは光反射性の基板上に所定の反射パターンが形成された光反射型マスクを用いるものに限らず、例えば、米国特許第６，７７８，２５７号公報に開示されているような、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、或いは発光パターンを形成する電子マスクを用いる露光装置であってもよい。

次に、本発明の実施形態による露光装置及び露光方法をリソグラフィ工程で使用したマイクロデバイスの製造方法の実施形態について説明する。
図４は、マイクロデバイス（ＩＣやＬＳＩ等の半導体チップ、液晶パネル、ＣＣＤ、薄膜磁気ヘッド、マイクロマシン等）の製造例のフローチャートを示す図である。
まず、ステップＳ１０（設計ステップ）において、マイクロデバイスの機能・性能設計（例えば、半導体デバイスの回路設計等）を行い、その機能を実現するためのパターン設計を行う。引き続き、ステップＳ１１（マスク製作ステップ）において、設計した回路パターンを形成したマスク（レチクル）を製作する。一方、ステップＳ１２（ウエハ製造ステップ）において、シリコン等の材料を用いてウエハを製造する。

次に、ステップＳ１３（ウエハ処理ステップ）において、ステップＳ１０〜ステップＳ１２で用意したマスクとウエハを使用して、後述するように、リソグラフィ技術等によってウエハ上に実際の回路等を形成する。次いで、ステップＳ１４（デバイス組立ステップ）において、ステップＳ１３で処理されたウエハを用いてデバイス組立を行う。このステップＳ１４には、ダイシング工程、ボンティング工程、及びパッケージング工程（チップ封入）等の工程が必要に応じて含まれる。最後に、ステップＳ１５（検査ステップ）において、ステップＳ１４で作製されたマイクロデバイスの動作確認テスト、耐久性テスト等の検査を行う。こうした工程を経た後にマイクロデバイスが完成し、これが出荷される。

図５は、半導体デバイスの場合におけるステップＳ１３の詳細工程の一例を示す図である。
ステップＳ２１（酸化ステップ）おいては、ウエハの表面を酸化させる。ステップＳ２２（ＣＶＤステップ）においては、ウエハ表面に絶縁膜を形成する。ステップＳ２３（電極形成ステップ）においては、ウエハ上に電極を蒸着によって形成する。ステップＳ２４（イオン打込みステップ）においては、ウエハにイオンを打ち込む。以上のステップＳ２１〜ステップＳ２４のそれぞれは、ウエハ処理の各段階の前処理工程を構成しており、各段階において必要な処理に応じて選択されて実行される。

ウエハプロセスの各段階において、上述の前処理工程が終了すると、以下のようにして後処理工程が実行される。この後処理工程では、まず、ステップＳ２５（レジスト形成ステップ）において、ウエハに感光剤を塗布する。引き続き、ステップＳ２６（露光ステップ）において、上で説明したリソグラフィシステム（露光装置）及び露光方法によってマスクの回路パターンをウエハに転写する。次に、ステップＳ２７（現像ステップ）においては露光されたウエハを現像し、ステップＳ２８（エッチングステップ）において、レジストが残存している部分以外の部分の露出部材をエッチングにより取り去る。そして、ステップＳ２９（レジスト除去ステップ）において、エッチングが済んで不要となったレジストを取り除く。これらの前処理工程と後処理工程とを繰り返し行うことによって、ウエハ上に多重に回路パターンが形成される。

また、半導体素子等のマイクロデバイスだけではなく、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等で使用されるレチクル又はマスクの製造にも本発明を適用できる。

本発明の露光装置ＥＸを示す概略構成図である。 液体供給装置４０の構成を示す模式図である。 第一配管４４と第二配管６２ｂを示す斜視図である。 マイクロデバイスの製造工程の一例を示すフローチャート図である。 図４におけるステップＳ１３の詳細工程の一例を示す図である。

符号の説明

ＥＸ…露光装置
ＣＯＮＴ…制御装置（温度制御装置）
Ｌ１…水（第一液体）
Ｌ２…水（第二液体、温調液体）
ＥＬ…露光光
Ｗ…ウエハ（基板）
４０…液体供給装置
４４…第一配管
６２ａ，６２ｂ…第二配管
６７…保持部材

Claims (25)

1. 液体供給装置から供給される第一液体を介して基板に露光光を照射する露光装置において、
   前記液体供給装置は、前記第一液体として純水を液送する複数の第一配管と、前記複数の第一配管を内包し、第二液体として純水を液送する第二配管と、を備え、
   前記第二配管に前記第二液体を流すことにより温調された、前記複数の第一配管を流れる前記第一液体を前記基板上に供給することを特徴とする露光装置。
2. 前記複数の第一配管のそれぞれを離間させて保持する保持部材を備えることを特徴とする請求項１に記載の露光装置。
3. 前記第二配管を複数かつ直列に備えることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の露光装置。
4. 前記複数の第二配管の内の一つの第二配管における前記第一液体の温調よりも、前記一つの第二配管で温調された前記第一液体が供給される前記複数の第一配管が内包される、前記複数の第二配管の内の他の第二配管における前記第一液体の温調は高精度であることを特徴とする請求項３に記載の露光装置。
5. 前記複数の第二配管の内の一つの第二配管を流れる前記第二液体の流量と、前記複数の第二配管の内の他の第二配管を流れる前記第二液体の流量とは、異なることを特徴とする請求項３又は４に記載の露光装置。
6. 前記第一液体と前記第二液体とは、水質が異なることを特徴とする請求項１から請求項５のうちいずれか一項に記載の露光装置。
7. 前記液体供給装置は、前記第二液体の液送方向を、前記第一液体の液送方向とは逆向きにしていることを特徴とする請求項１から請求項６のうちいずれか一項に記載の露光装置。
8. 前記液体供給装置は、前記第二配管を流れる前記第二液体の流量が、前記第一配管を流れる前記第一液体の流量よりも多く設定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。
9. 前記液体供給装置は、前記第一液体の温度に応じて前記第二液体の温度を制御する温度制御装置を備えることを特徴とする請求項１から請求項８のうちいずれか一項に記載の露光装置。
10. 前記第２配管に内包された前記複数の第一配管の下流側に配置された、前記第一液体の温度を計測する温度センサの測定結果に基づいて、前記第二液体の温度が制御されることを特徴とする請求項９に記載の露光装置。
11. 前記温度センサの測定結果に基づいて、前記第二液体を加熱する液体ヒータが制御されることを特徴とする請求項１０に記載の露光装置。
12. 前記温度センサの測定結果に基づいて、前記第二液体の流量を制御可能な流量制御弁が制御されることを特徴とする請求項１０又は請求項１１に記載の露光装置。
13. 前記液体供給装置は、前記第二液体として、前記露光装置の温調を行う温調液体の少なくとも一部を用いることを特徴する請求項１から請求項１２のうちいずれか一項に記載の露光装置。
14. 前記複数の第一配管のそれぞれが、前記第二液体と接触するように離間して、前記第二配管に内包されることを特徴とする請求項１から請求項１３のうちいずれか一項に記載の露光装置。
15. 前記第一液体と前記第二液体とは、溶存酸素量が異なることを特徴とする請求項１から請求項１４のうちいずれか一項に記載の露光装置。
16. 前記液体供給装置は、前記複数の第一配管に前記第一液体を供給する純水製造装置を含み、
    前記純水製造装置は、前記第二配管に前記第二液体として純水を供給することを特徴とする請求項１から請求項１５のうちいずれか一項に記載の露光装置。
17. 前記第一配管には、樹脂が用いられることを特徴とする請求項１から請求項１６のうちいずれか一項に記載の露光装置。
18. 前記樹脂は、パーフノレオロアルコキシエチレンであることを特徴とする請求項１７に記載の露光装置。
19. 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１８のうちいずれか一項に記載の露光装置を用いることを特徴とするデバイスの製造方法。
20. 液体供給装置から供給される第一液体を介して基板に露光光を照射する露光装置における液体供給方法において、
    前記液体供給装置の複数の第一配管に前記第一液体として純水を液送することと、
    前記液体供給装置の、前記複数の第一配管を内包する第二配管に第二液体として純水を液送することにより、前記第一配管を流れる前記第一液体を温調することと、
    前記温調された第一液体を前記基板上に供給することと、を含む液体供給方法。
21. 前記第二配管を流れる前記第二液体の流量は、前記複数の第一配管を流れる前記第一液体の流量よりも多い請求項２０に記載の液体供給方法。
22. 前記第一液体の温度に応じて前記第二液体の温度を制御することをさらに含む請求項２０又は請求項２１に記載の液体供給方法。
23. 前記露光装置の温調を行う温調液体の少なくとも一部が前記第二液体として前記第二配管に供給される請求項２０から請求項２２のうちいずれか一項に記載の液体供給方法。
24. 前記第一液体と前記第二液体とは、溶存酸素量が異なる請求項２０から請求項２３のうちいずれか一項に記載の液体供給方法。
25. 前記液体供給装置は、前記複数の第一配管に前記第一液体として純水を供給する純水製造装置を含み、
    前記純水製造装置は、前記第二配管に前記第二液体として純水を供給する請求項２０から請求項２４のうちいずれか一項に記載の液体供給方法。

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