JPWO2004102646A1 - 露光装置及びデバイス製造方法 - Google Patents

Abstract

デバイス製造システムＳＹＳの露光装置本体ＥＸは、投影光学系ＰＬと基板Ｐとの間の少なくとも一部を液体５０で満たし、投影光学系ＰＬと液体５０とを介してマスクＭのパターンの像を基板Ｐ上に投影して、基板Ｐを露光するものであって、基板Ｐを保持するとともに、基板Ｐが浸かるように液体５０を保持する基板ホルダＰＨと、投影光学系ＰＬの投影領域ＡＲ１の近傍で基板Ｐの上方から基板Ｐ上に液体５０を供給する液体供給機構１２とを備える。このような構成により、投影光学系と基板との間に液体を満たして露光処理する際にも所望のデバイスのパターンを基板上に形成可能な露光装置を提供することができる。

Description

本願は２００３年５月１５日付けで日本国特許庁へ出願された特許出願（特願２００３−１３７２１４号）を基礎とし、その内容を援用するものとする。
［技術分野］
本発明は、投影光学系と基板との間の少なくとも一部を液体で満たし、投影光学系と液体とを介して基板にパターンを露光する露光装置、及びこの露光装置を用いるデバイス製造方法に関するものである。

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。（１）式、（２）式より、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が狭くなることが分かる。
焦点深度δが狭くなり過ぎると、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、且つ焦点深度を広くする方法として、例えば下記特許文献１、２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、上記従来技術には以下に述べる問題が存在する。
上記国際公開第９９／４９５０４号パンフレットに開示されている露光装置は、液浸領域を基板上の一部に形成するように液体の供給及び回収を行う構成であるが、液体を回収しきれずに基板上に残留させてしまうと、この残留した液体が気化して基板を熱変形させたり、気化した後に基板上に付着跡（所謂ウォーターマーク）を残し、基板上に形成されるパターンに悪影響を及ぼす可能性がある。また特開平１０−３０３１１４号公報に開示されている露光装置は、基板全体を液体中に保持する構成であるが、投影光学系と基板との間の液体の入れ替えが少ないので、液浸領域の液体が温度変化したり不純物が存在しやすくなる可能性があり、これにより基板上に投影されるパターン像が劣化するおそれがある。したがって、所望の性能を有するデバイスが製造できなくなるおそれが生じる。
また、上記国際公開第９９／４９５０４号パンフレットの露光装置では、露光処理後において基板の表面に液体を残存（付着）させた状態でこの基板を搬送（搬出）すると、搬送中において前記残存していた液体が基板から落下し、落下した液体により搬送経路周辺の各装置や部材が錆びたり、露光装置が配置されている環境のクリーン度を維持できなくなる等の不都合が生じる。あるいは、基板から落下（飛散）した液体により露光装置周辺の環境変化（湿度変化）をもたらす場合もある。湿度変化が生じると、例えばステージ位置計測に用いる光干渉計の光路上の空気に揺らぎが生じ、ステージ位置計測が精度良く行われなくなり、所望のパターン転写精度が得られなくなるという問題が生じる。また、露光処理後において基板に液体を付着させた状態で例えば現像処理が実行されると、所望の性能を有するデバイスが製造できなくなる可能性が生じる。

本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであって、投影光学系と基板との間に液体を満たして露光処理する際にも所望のデバイスのパターンを基板上に形成可能な露光装置、及びこの露光装置を用いるデバイス製造方法を提供することを目的とする。
上記の課題を解決するため、本発明は実施の形態に示す図１〜図１２に対応付けした以下の構成を採用している。
本発明の露光装置（ＳＹＳ、ＥＸ）は、投影光学系（ＰＬ）と基板（Ｐ）との間の少なくとも一部を液体（５０）で満たし、投影光学系（ＰＬ）と液体（５０）とを介してパターンの像を基板（Ｐ）上に投影して、基板（Ｐ）を露光する露光装置において、基板（Ｐ）を保持するとともに、基板（Ｐ）が浸かるように液体（５０）を保持する基板保持部材（ＰＨ）と、投影光学系（ＰＬ）の投影領域（ＡＲ１）の近傍で基板（Ｐ）の上方から基板（Ｐ）上に液体（５０）を供給する液体供給機構（１２）とを備えたことを特徴とする。
本発明によれば、基板全体を液体に浸けた状態で基板の上方から液体の供給を行うようにしているので、基板表面の液体の気化の影響、具体的には液体の気化による基板の熱変形や付着跡の発生等を防止できるとともに、投影光学系と基板との間に新鮮で清浄な液体を供給できるため、液体の温度変化や不純物の影響を抑えて所望のパターンを精度良く基板上に形成することが可能となる。したがって、所望の性能を有するデバイスを製造することができる。
本発明の露光装置（ＳＹＳ、ＥＸ）は、基板（Ｐ）上の少なくとも一部に液浸領域（ＡＲ２）を形成し、液浸領域（ＡＲ２）を形成する液体（５０）と投影光学系（ＰＬ）とを介してパターンの像を基板（Ｐ）上に投影して、基板（Ｐ）を露光する露光装置において、基板（Ｐ）を保持するとともに、液体（５０）の流出を防止するために基板（Ｐ）を取り囲むように形成された側壁部（ＰＨＷ）を有する基板保持部材（ＰＨ）と、基板保持部材（ＰＨ）を脱着可能に設けられ、基板保持部材（ＰＨ）を支持して、投影光学系（ＰＬ）に対して二次元移動可能な可動部材（ＰＳＴ）とを備えたことを特徴とする。
本発明によれば、可動部材に対して基板保持部材を脱着可能に設けることにより、基板保持部材に基板を保持した状態で露光処理後の基板を搬出することができる。したがって、基板からの液体の落下や飛散に起因する環境変化や装置の錆び等の発生を防止することができる。
本発明の露光装置（ＳＹＳ、ＥＸ）は、基板（Ｐ）上の少なくとも一部に液浸領域（ＡＲ２）を形成し、液浸領域（ＡＲ２）を形成する液体（５０）と投影光学系（ＰＬ）とを介してパターンの像を基板（Ｐ）上に投影して、基板（Ｐ）を露光する露光装置において、基板（Ｐ）を保持する基板保持部材（ＰＨ）と、基板保持部材（ＰＨ）を脱着可能に設けられ、基板保持部材（ＰＨ）を支持して、投影光学系（ＰＬ）に対して二次元移動可能な可動部材（ＰＳＴ）と、可動部材（ＰＳＴ）から取り外した基板保持部材（ＰＨ）を、基板（Ｐ）を保持したまま搬送する搬送機構（Ｈ）とを備えたことを特徴とする。
本発明によれば、可動部材に対して基板保持部材を脱着可能に設けることにより、基板保持部材に基板を保持した状態で露光処理後の基板を搬出することができるので、可動部材やその周りの部材に液体が付着して残留することが防止され、基板からの液体の落下などを防止することができる。
本発明のデバイス製造方法は、上記いずれかに記載の露光装置（ＳＹＳ、ＥＸ）を用いることを特徴とする。本発明によれば、液体の気化の影響や環境変化を抑えた状態で所望の性能を有するデバイスを製造することができる。

図１は、本発明の露光装置としてのデバイス製造システムの一実施形態を示す概略構成図である。
図２は、図１を上方から見た図である。
図３は、露光処理を行う露光装置本体の一実施形態を示す概略構成図である。
図４Ａおよび４Ｂは、基板ステージに対して脱着される基板ホルダを説明するための模式図である。
図５Ａおよび５Ｂは、基板ホルダの一実施形態を示す図である。
図６は、供給ノズル及び回収ノズルの配置例を示す図である。
図７は、本発明に係る液体除去装置の一実施形態を示す概略構成図である。
図８は、図７のうち気体吹出部を説明するための平面図である。
図９Ａ〜９Ｃは、本発明の露光装置の動作を説明するための模式図である。
図１０Ａ〜１０Ｃは、本発明の露光装置の動作を説明するための模式図である。
図１１は、本発明に係る液体除去装置の他の実施形態を示す概略構成図である。
図１２は、半導体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。

以下、本発明の露光装置及びデバイス製造方法について図面を参照しながら説明する。図１は本発明の露光装置を備えたデバイス製造システムの一実施形態を示す図であって側方から見た概略構成図、図２は図１を上方から見た図である。
図１及び図２において、デバイス製造システムＳＹＳは、露光装置ＥＸ−ＳＹＳと、コータ・デベロッパ装置Ｃ／Ｄ−ＳＹＳとを備えている。露光装置ＥＸ−ＳＹＳは、コータ・デベロッパ装置Ｃ／Ｄ−ＳＹＳとの接続部を形成するインターフェース部ＩＦと、投影光学系ＰＬと露光対象である基板Ｐとの間を液体５０で満たし、投影光学系ＰＬと液体５０とを介してパターンの像を基板Ｐ上に投影して基板Ｐを露光する露光装置本体ＥＸと、インターフェース部ＩＦと露光装置本体ＥＸとの間で基板Ｐを搬送可能な搬送システム（搬送機構）Ｈと、搬送システムＨの搬送経路の途中に設けられ、露光処理後の基板Ｐに付着した液体の除去を行う液体除去機構を構成する液体除去装置１００と、露光装置ＥＸ−ＳＹＳ全体の動作を統括制御する制御装置ＣＯＮＴとを備えている。本実施形態において、搬送システムＨは、アーム部を有する第１、第２、第３搬送装置Ｈ１、Ｈ２、Ｈ３を備えている。
露光装置本体ＥＸはクリーン度が管理された第１チャンバ装置ＣＨ１内部に配置されている。また、第１、第２、第３搬送装置Ｈ１、Ｈ２、Ｈ３も第１チャンバ装置ＣＨ１内部に設けられている。コータ・デベロッパ装置Ｃ／Ｄ−ＳＹＳは、露光処理される前の基板Ｐの基材に対してフォトレジスト（感光剤）を塗布する塗布装置Ｃと、露光装置本体ＥＸにおいて露光処理された後の基板Ｐを現像処理する現像装置（処理装置）Ｄとを備えている。塗布装置Ｃ及び現像装置Ｄは第１チャンバ装置ＣＨ１とは別の第２チャンバ装置ＣＨ２内部に配置されている。
そして、露光装置本体ＥＸを収容する第１チャンバ装置ＣＨ１と塗布装置Ｃ及び現像装置Ｄを収容する第２チャンバ装置ＣＨ２とはインターフェース部ＩＦを介して接続されている。ここで、以下の説明において、第２チャンバ装置ＣＨ２内部に収容されている塗布装置Ｃ及び現像装置Ｄを合わせて「コータ・デベロッパ本体Ｃ／Ｄ」と適宜称する。
露光装置本体ＥＸは、投影光学系ＰＬと基板Ｐとの間を液体５０で満たした状態、すなわち基板Ｐ上に液浸領域ＡＲ２を形成した状態で露光する液浸型露光装置であって、マスクＭを支持するマスクステージＭＳＴと、基板Ｐ（Ｐ１、Ｐ２）を保持する基板保持部材を構成する基板ホルダＰＨ（ＰＨ１、ＰＨ２）と、基板ホルダＰＨを支持してこの基板ホルダＰＨを移動する可動部材を構成する基板ステージＰＳＴ（ＰＳＴ１、ＰＳＴ２）と、マスクステージＭＳＴに支持されているマスクＭを露光光ＥＬで照明する照明光学系ＩＬと、露光光ＥＬで照明されたマスクＭのパターンの像を基板ステージＰＳＴ上の基板ホルダＰＨに保持されている基板Ｐ上に投影する投影光学系ＰＬと、投影光学系ＰＬの投影領域ＡＲ１の近傍で基板Ｐの上方から基板Ｐ上に液浸領域ＡＲ２を形成するための液体５０を供給する液体供給機構１２と、投影領域ＡＲ１の近傍で基板Ｐ上の液体５０を回収する液体回収機構１４とを備えている。
ここで、後に詳述するように、基板ホルダＰＨは基板ステージＰＳＴに対して脱着可能に設けられており、搬送システムＨ（第１、第２、第３搬送装置Ｈ１、Ｈ２、Ｈ３）は、基板Ｐを搬送可能であるとともに、基板Ｐを保持した基板ホルダＰＨも搬送可能である。
本実施形態における露光装置本体ＥＸは２つの基板ステージＰＳＴ１、ＰＳＴ２を有する所謂ツインステージシステムを採用している。ツインステージシステムの具体的な構成としては、特開平１０−１６３０９９号公報、特開平１０−２１４７８３号公報、特表２０００−５１１７０４号公報などに開示されているものを採用できる。図１では、第１の基板ステージＰＳＴ１は第１の基板Ｐ１を保持する第１の基板ホルダＰＨ１を支持しており、第２の基板ステージＰＳＴ２は第２の基板Ｐ２を保持する第２の基板ホルダＰＨ２を支持している。
また、本実施形態における露光装置本体ＥＸは、マスクＭと基板Ｐとを走査方向における互いに異なる向き（逆方向）に同期移動しつつマスクＭに形成されたパターンを基板Ｐに露光する走査型露光装置（所謂スキャニングステッパ）である。以下の説明において、水平面内においてマスクＭと基板Ｐとの同期移動方向（走査方向）をＸ軸方向、水平面内においてＸ軸方向と直交する方向をＹ軸方向（非走査方向）、Ｘ軸及びＹ軸方向に垂直で投影光学系ＰＬの光軸ＡＸと一致する方向をＺ軸方向とする。また、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。なお、ここでいう「基板」は半導体ウエハ上にレジストを塗布したものを含み、「マスク」は基板上に縮小投影されるデバイスパターンを形成されたレチクルを含む。
図３は、露光装置本体ＥＸの概略構成図であって、第１及び第２の基板ステージＰＳＴ１、ＰＳＴ２のうち第１の基板ステージＰＳＴ１が投影光学系ＰＬの下方に配置されている状態を示した図である。なお、第２の基板ステージＰＳＴ２及び第２の基板ホルダＰＨ２は、第１の基板ステージＰＳＴ１及び第１の基板ホルダＰＨ１と同等の構成を有している。
照明光学系ＩＬは、マスクステージＭＳＴに支持されているマスクＭ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、及び露光光ＥＬによるマスクＭ上の照明領域をスリット状に設定する可変視野絞り等を有している。マスクＭ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。本実施形態では、ＡｒＦエキシマレーザ光を用いる。
マスクステージＭＳＴは、マスクＭ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。マスクステージＭＳＴはリニアモータ等のマスクステージ駆動装置ＭＳＴＤにより駆動される。マスクステージ駆動装置ＭＳＴＤは制御装置ＣＯＮＴにより制御される。マスクステージＭＳＴ上のマスクＭの２次元方向の位置、及び回転角はレーザ干渉計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。制御装置ＣＯＮＴはレーザ干渉計の計測結果に基づいてマスクステージ駆動装置ＭＳＴＤを駆動することでマスクステージＭＳＴに支持されているマスクＭの位置決めを行う。
投影光学系ＰＬは、マスクＭのパターンを所定の投影倍率βで基板Ｐに投影露光するものであって、複数の光学素子（レンズ）で構成されており、これら光学素子は金属部材としての鏡筒ＰＫで支持されている。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、本実施形態の投影光学系ＰＬの先端側（基板Ｐ側）には、光学素子（レンズ）６０が鏡筒ＰＫより露出している。この光学素子６０は鏡筒ＰＫに対して着脱（交換）可能に設けられている。
基板ステージＰＳＴ（ＰＳＴ１）は、基板Ｐを保持可能な基板ホルダＰＨ（ＰＨ１）を支持して移動するものであって、基板ホルダＰＨを支持するＺステージ５１と、Ｚステージ５１を支持するＸＹステージ５２と、ＸＹステージ５２を支持するベース５３とを備えている。そして、基板ステージＰＳＴ（Ｚステージ５１及びＸＹステージ５２）はリニアモータ等の基板ステージ駆動装置ＰＳＴＤにより駆動される。基板ステージ駆動装置ＰＳＴＤは制御装置ＣＯＮＴにより制御される。基板ステージＰＳＴのＺステージ５１を駆動することにより、Ｚステージ５１に保持されている基板ＰのＺ軸方向における位置（フォーカス位置）、及びθＸ、θＹ方向における位置が制御される。また、基板ステージＰＳＴのＸＹステージ５２を駆動することにより、基板Ｐ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）が制御される。すなわち、基板ステージＰＳＴは投影光学系ＰＬに対して少なくとも二次元移動可能となっており、Ｚステージ５１は、基板Ｐのフォーカス位置及び傾斜角を制御して基板Ｐ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５２は基板ＰのＸ軸方向及びＹ軸方向における位置決めを行う。なお、ＺステージとＸＹステージとを一体的に設けてよいことは言うまでもない。また、基板ステージＰＳＴ（Ｚステージ５１）上には移動鏡５４が設けられており、移動鏡５４に対向する位置にはレーザ干渉計５５が設けられている。基板ステージＰＳＴ上の基板Ｐの二次元方向の位置、及び回転角はレーザ干渉計５５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。制御装置ＣＯＮＴはレーザ干渉計５５の計測結果に基づいて基板ステージ駆動装置ＰＳＴＤを駆動することで基板ステージＰＳＴに支持されている基板Ｐの位置決めを行う。
基板ホルダＰＨ（ＰＨ１）は、基板Ｐ（Ｐ１）を保持するものであって、液体供給機構１２より基板Ｐ上に供給された液体５０の流出を防止するために基板Ｐを取り囲むように形成された側壁部ＰＨＷを有している。基板ホルダＰＨは側壁部ＰＨＷにより所定量の液体を保持可能となっており、保持した基板Ｐが液体５０に浸かるように側壁部ＰＨＷの内側の領域で液体５０を保持する。そして、少なくとも露光中において、基板Ｐは基板ホルダＰＨの側壁部ＰＨＷの内側の液体中に保持される。
基板ホルダＰＨ（ＰＨ１）は基板ステージＰＳＴ（ＰＳＴ１）に対して脱着可能に設けられている。更に具体的には、基板ホルダＰＨは基板Ｐを保持した状態で、基板ステージＰＳＴに対する脱着を行うことができるようになっている。ここで、上述したように本実施形態に係る露光装置本体ＥＸはツインステージシステムを採用しており、基板ステージＰＳＴとして、第１の基板ステージＰＳＴ１と第２の基板ステージＰＳＴ２とが設けられた構成となっており、基板ホルダＰＨとして、複数の基板ホルダＰＨ１、ＰＨ２が設けられた構成となっている。そして、基板ホルダＰＨ１、ＰＨ２は第１、第２の基板ステージＰＳＴ１、ＰＳＴ２のいずれにも脱着可能となっている。
図４Ａおよび４Ｂは基板ステージＰＳＴ（Ｚステージ５１）に対して脱着される基板ホルダＰＨを示す図であって、図４Ａは側断面図、図４Ｂは基板ホルＰＨが外された後のＺステージ５１を上方から見た平面図である。
図４Ａおよび４Ｂに示すように、Ｚステージ５１はその上面（基板ホルダＰＨに対する保持面）に、基板ホルダＰＨを嵌合可能な凹部５７と、凹部５７内部に設けられ、凹部５７に配置された基板ホルダＰＨを吸着保持する複数の真空吸着孔５８とを備えている。凹部５７に基板ホルダＰＨを嵌合することによりＺステージ５１と基板ホルダＰＨとが位置決めされる。真空吸着孔５８は凹部５７に配置された基板ホルダＰＨを保持するチャック機構の一部を構成しており、不図示のバキューム装置に接続されている。バキューム装置の駆動は制御装置ＣＯＮＴにより制御される。制御装置ＣＯＮＴはバキューム装置を制御し、真空吸着孔５８を介してＺステージ５１の基板ホルダＰＨに対する吸着保持及び保持解除を行う。保持解除することにより、基板ホルダＰＨとＺステージ５１とが分離可能となる。
なおここでは、Ｚステージ５１は基板ホルダＰＨを真空吸着保持するように説明したが、例えば電磁チャック機構等の他のチャック機構により基板ホルダＰＨを保持及び保持解除するようにしてもよい。またここでは、Ｚステージ５１と基板ホルダＰＨとの位置決めは凹部５７を用いて行うように説明したが、例えば基板ホルダＰＨとＺステージ５１との位置関係を光学的に検出し、この検出結果に基づいてＺステージ５１に対して基板ホルダＰＨを所定の位置に位置決めする構成としてもよい。
搬送装置を備えた搬送システムＨ（図１参照）は、基板ステージ５１より外された基板ホルダＰＨを搬送可能である。例えば、搬送システムＨの第２搬送装置Ｈ２は、露光処理された後の基板Ｐを保持した基板ホルダＰＨを基板ステージＰＳＴから搬出（アンロード）し、液体除去装置１００に搬送可能である。また、第１搬送装置Ｈ１は、露光処理される前の基板Ｐを保持した基板ホルダＰＨを基板ステージＰＳＴに搬入（ロード）可能である。
図５Ａおよび５Ｂは基板ホルダＰＨを示す図であって、図５Ａは側断面図、図５Ｂは上方から見た平面図である。
図５Ａおよび５Ｂにおいて、基板ホルダＰＨは、上述した液体５０を保持可能な側壁部ＰＨＷと、底面部ＰＨＴに形成された複数の凸部６１と、凸部６１の上端面に形成された真空吸着孔６２とを備えている。凸部６１の上端面は平坦面であり、基板ホルダＰＨは複数の凸部６１の上端面で基板Ｐを支持するとともに、真空吸着孔６２を介して基板Ｐを吸着保持する。ここで、凸部６１は支持した基板Ｐを撓ませないように基板ホルダＰＨの底面部ＰＨＴの複数の所定位置のそれぞれに設けられている。凸部６１で基板Ｐを支持することにより、基板Ｐと基板ホルダＰＨの底面部ＰＨＴとの間に離間部６４が形成される。なお本実施形態において、基板ホルダＰＨの平面視形状は略円形状であるが矩形状であってもよい。
また、Ｚステージ５１と基板ホルダＰＨとが接続された際、基板ホルダＰＨの真空吸着孔６２は基板ホルダＰＨに形成された流路６２Ａを介して、Ｚステージ５１の上面に設けられている流路５９（図４Ｂ等参照）に接続されるようになっている。流路５９はバキューム装置に接続されており、制御装置ＣＯＮＴはバキューム装置を駆動することにより、Ｚステージ５１の流路５９、基板ホルダＰＨの流路６２Ａ、及び真空吸着孔６２を介して、凸部６１に支持された基板Ｐを吸着保持する。ここで、流路６２Ａのそれぞれには制御装置ＣＯＮＴの制御のもとで駆動する電磁弁等からなる弁部６２Ｂが設けられており、流路６２Ａの開放・閉塞動作を遠隔操作可能となっている。制御装置ＣＯＮＴは、バキューム装置を駆動した際に弁部６２Ｂを制御して流路６２Ａを開放し、バキューム装置を停止した際に流路６２Ａを閉塞する。したがって、真空吸着孔６２を介した基板Ｐに対する吸引動作の後に、バキューム装置の駆動を停止するとともに弁部６２Ｂにより流路６２Ａを閉塞することにより、流路６２Ａの負圧が維持されるようになっている。したがって、Ｚステージ５１と基板ホルダＰＨとを分離した際にも、流路６２Ａを負圧にしておくことにより基板ホルダＰＨは基板Ｐに対する吸着保持を維持可能である。
また、基板ホルダＰＨの底面部ＰＨＴの所定位置には、基板ホルダＰＨに保持されている液体５０を排出可能な流路６５及びこの流路６５を開放・閉塞する電磁弁等からなる弁部６６が設けられている。弁部６６の駆動は制御装置ＣＯＮＴにより制御される。流路６５は基板ホルダＰＨの底面部ＰＨＴと下面ＰＨＫとを貫通するように形成されている。弁部６６を作動して流路６５を開放することにより、基板ホルダＰＨに保持されている液体５０は流路６５を介して排出されるようになっている。
図３に戻って、液体供給機構１２は、液体を送出可能な液体供給部１と、液体供給部１にその一端部を接続する供給管３と、供給管３の他端部に接続され、投影領域ＡＲ１近傍に設けられた供給ノズル４とを備えている。液体供給部１は液体５０を収容するタンク、加圧ポンプ、及び供給する液体の不純物を除去可能なフィルタ装置等を備えており、不純物を除去した液体を送出可能である。そして液体供給機構１２は、液体供給部１より送出された液体５０を供給管３及び供給ノズル４を介して、投影光学系ＰＬの投影領域ＡＲ１の近傍で基板Ｐの上方から基板Ｐ上に供給し、少なくとも投影光学系ＰＬの先端面（レンズ６０の先端面）と基板Ｐとの間の空間を液体で満たす。
液体回収機構１４は、吸引ポンプや回収した液体を収容するタンク等を備える液体回収部２と、その一端部を液体回収部２に接続した回収管６と、回収管６の他端部に接続され、投影領域ＡＲ１の近傍に配置された回収ノズル５とを備えている。液体回収機構１４は、液体回収部２を駆動し、回収ノズル５及び回収管６を介して投影光学系ＰＬの投影領域ＡＲ１の近傍で基板Ｐ上の液体を回収する。
基板Ｐの露光中に、投影光学系ＰＬと基板Ｐとの間を液体５０で満たすために、制御装置ＣＯＮＴは液体供給部１を駆動し、供給管３及び供給ノズル４を介して単位時間当たり所定量の液体を基板Ｐ上に供給するとともに、液体回収部２を駆動し、回収ノズル５及び回収管６を介して単位時間当たり所定量の液体の基板Ｐ上から回収する。これにより、投影光学系ＰＬと基板Ｐとの間に液浸領域ＡＲ２が形成される。
投影光学系ＰＬの最下端のレンズ６０は、先端部６０Ａが走査方向に必要な部分だけを残してＹ軸方向（非走査方向）に細長い矩形状に形成されている。走査露光時には、先端部６０Ａの直下の矩形の投影領域ＡＲ１にマスクＭの一部のパターン像が投影され、投影光学系ＰＬに対して、マスクＭが−Ｘ方向（又は＋Ｘ方向）に速度Ｖで移動するのに同期して、ＸＹステージ５２を介して基板Ｐが＋Ｘ方向（又は−Ｘ方向）に速度β・Ｖ（βは投影倍率）で移動する。そして、１つのショット領域への露光終了後に、基板Ｐのステッピングによって次のショット領域が走査開始位置に移動し、以下、ステップ・アンド・スキャン方式で各ショット領域に対する露光処理が順次行われる。また１つのショット領域の露光中には、投影光学系ＰＬに対して基板Ｐの移動方向と同一方向に液体が流れる。
図６は、投影光学系ＰＬの投影領域ＡＲ１と、液体５０をＸ軸方向に供給する供給ノズル４（４Ａ〜４Ｃ）と、液体５０を回収する回収ノズル５（５Ａ、５Ｂ）との位置関係を示す図である。図６において、投影領域ＡＲ１はＹ軸方向に細長い矩形状となっており、投影領域ＡＲ１をＸ軸方向に挟むように、＋Ｘ方向側に３つの供給ノズル４Ａ〜４Ｃが配置され、−Ｘ方向側に２つの回収ノズル５Ａ、５Ｂが配置されている。そして、供給ノズル４Ａ〜４Ｃは供給管３を介して液体供給部１に接続され、回収ノズル５Ａ、５Ｂは回収管４を介して液体回収部２に接続されている。また、供給ノズル４Ａ〜４Ｃと回収ノズル５Ａ、５Ｂとをほぼ１８０°回転した配置に、供給ノズル８Ａ〜８Ｃと、回収ノズル９Ａ、９Ｂとが配置されている。供給ノズル４Ａ〜４Ｃと回収ノズル９Ａ、９ＢとはＹ軸方向に交互に配列され、供給ノズル８Ａ〜８Ｃと回収ノズル５Ａ、５ＢとはＹ軸方向に交互に配列され、供給ノズル８Ａ〜８Ｃは供給管１０を介して液体供給部１に接続され、回収ノズル９Ａ、９Ｂは回収管１１を介して液体回収部２に接続されている。
露光装置本体ＥＸにおいて、矢印Ｘａ（図６参照）で示す走査方向（−Ｘ方向）に基板Ｐを移動させて走査露光を行う場合には、供給管３、供給ノズル４Ａ〜４Ｃ、回収管４、及び回収ノズル５Ａ、５Ｂを用いて、液体供給部１及び液体回収部２により液体５０の供給及び回収が行われる。すなわち、基板Ｐが−Ｘ方向に移動する際には、供給管３及び供給ノズル４（４Ａ〜４Ｃ）を介して液体供給部１から液体５０が投影光学系ＰＬと基板Ｐとの間に供給されるとともに、回収ノズル５（５Ａ、５Ｂ）、及び回収管６を介して液体５０が液体回収部２に回収され、レンズ６０と基板Ｐとの間を満たすように−Ｘ方向に液体５０が流れる。一方、矢印Ｘｂで示す走査方向（＋Ｘ方向）に基板Ｐを移動させて走査露光を行う場合には、供給管１０、供給ノズル８Ａ〜８Ｃ、回収管１１、及び回収ノズル９Ａ、９Ｂを用いて、液体供給部１及び液体回収部２により液体５０の供給及び回収が行われる。すなわち、基板Ｐが＋Ｘ方向に移動する際には、供給管１０及び供給ノズル８（８Ａ〜８Ｃ）を介して液体供給部１から液体５０が投影光学系ＰＬと基板Ｐとの間に供給されるとともに、回収ノズル９（９Ａ、９Ｂ）、及び回収管１１を介して液体５０が液体回収部２に回収され、レンズ６０と基板Ｐとの間を満たすように＋Ｘ方向に液体５０が流れる。このように、制御装置ＣＯＮＴは、液体供給部１及び液体回収部２を用いて、基板Ｐの移動方向に沿って液体５０を流す。この場合、例えば液体供給部１から供給ノズル４を介して供給される液体５０は基板Ｐの−Ｘ方向への移動に伴って投影光学系ＰＬと基板Ｐとの間の空間に引き込まれるようにして流れるので、液体供給部１の供給エネルギーが小さくでも液体５０を前記空間に容易に供給できる。そして、走査方向に応じて液体５０を流す方向を切り替えることにより、＋Ｘ方向、又は−Ｘ方向のどちらの方向に基板Ｐを走査する場合にも、レンズ６０の先端面と基板Ｐとの間を液体５０で満たすことができ、高い解像度及び広い焦点深度を得ることができる。
次に、図７を参照しながら液体除去装置１００の一実施形態について説明する。液体除去装置１００は搬送システムＨの搬送経路の途中に設けられ、液浸法により露光処理された後の基板Ｐに付着している液体を除去するものである。上述したように、搬送システムＨは基板ホルダＰＨを基板Ｐとともに搬送可能であって、搬送システムＨのうち例えば第２搬送装置Ｈ２は、露光処理後の基板Ｐを基板ホルダＰＨとともに基板ステージＰＳＴから取り外して搬出（アンロード）し、液体除去装置１００に搬送するようになっている。
液体除去装置１００は、ステージ装置２０と、ステージ装置２０に設けられ、搬送システムＨ（第２搬送装置Ｈ２）により液体除去装置１００に搬送された基板ホルダＰＨを支持可能なピン部材を有するホルダ支持部材２１と、ホルダ支持部材２１をステージ装置２０に対して上下動する駆動機構２２と、基板ホルダＰＨとともに搬送された基板Ｐを保持可能な保持部材３６と、保持部材３６に保持された基板Ｐの表面（上面）に対して気体を吹き付けることによりこの基板Ｐの表面に付着している液体５０を吹き飛ばして除去する第１吹出部３３と、基板Ｐの裏面（下面）に対して気体を吹き付けることによりこの基板Ｐの裏面に付着している液体５０を吹き飛ばして除去する第２吹出部３４とを備えている。駆動機構２２は制御装置ＣＯＮＴにより制御され、ホルダ支持部材２１を下降することにより支持した基板ホルダＰＨをステージ装置２０の上面に載置可能であり、ホルダ支持部材２１を上昇することにより基板ホルダＰＨをステージ装置２０に対して離間する。
ステージ装置２０、ホルダ支持部材２１、駆動機構２２、保持部材３６、第１、第２吹出部３３、３４はカバー機構であるチャンバ２５内部に設けられている。チャンバ２５は、第２搬送装置Ｈ側に形成された第１開口部２６と、第３搬送装置Ｈ３側に形成された第２開口部２７とを備えている。第１開口部２６には、この第１開口部２６を開閉する第１シャッタ２６Ａが設けられ、第２開口部２７には、この第２開口部２７を開閉する第２シャッタ２７Ａが設けられている。第１、第２シャッタ２６Ａ、２７Ａの開閉動作は制御装置ＣＯＮＴにより制御される。第１シャッタ２６Ａが開放されると、第２搬送装置Ｈ２は第１開口部２６を介して液体除去装置１００内（チャンバ２５内）にアクセス可能となり、液体除去装置１００内に基板Ｐを保持した基板ホルダＰＨを搬入（搬出）可能である。
一方、第３搬送装置Ｈ３は第２開口部２７を介して液体除去装置１００内にアクセス可能であり、液体除去装置１００内の基板Ｐを搬出（搬入）可能である。また、第１、第２シャッタ２６Ａ、２７Ａを閉じることによりチャンバ２５内部は密閉される。
第１、第２吹出部３３、３４のそれぞれは流路を介して気体供給装置３５に接続されている。流路には、基板Ｐに対して吹き付ける気体中の異物（ゴミやオイルミスト）を除去するフィルタが設けられている。そして、気体供給装置３５は乾燥した気体を第１、第２吹出部３３、３４に供給する。本実施形態において、気体供給装置３５はドライエアを供給する。第１、第２吹出部３３、３４は気体供給装置３５より供給されたドライエアを使って、保持部材３６に保持されている基板Ｐに付着している液体を吹き飛ばす。ここで、第１、第２吹出部３３、３４によって吹き付けられる気体は、基板Ｐの表面及び裏面に対して傾斜方向から吹き付けられる。制御装置ＣＯＮＴは、保持装置３６に保持されている基板Ｐに対して第１、第２吹出部３３、３４をＸ軸方向に移動させながら気体を吹き付ける。ここで、第１、第２吹出部３３、３４それぞれのノズル本体部の長さは基板Ｐより十分大きいため、基板Ｐの表裏面全体に満遍なく気体が吹き付けられる。気体が吹き付けられることにより、基板Ｐに付着している液体５０が飛ばされ、除去される。
図８はチャンバ２５内部を上方から見た図である。図８に示すように、基板Ｐ２はその下面のＹ軸方向両端部を保持部材３６により保持される。第１吹出部３３はＹ軸方向を長手方向とするノズル本体部３３Ａと、ノズル本体部３３Ａの長手方向に複数並んで設けられたノズル孔３３Ｂとを備えている。気体供給装置３５から供給されたドライエアは複数のノズル孔３３Ｂのそれぞれから吹き出される。第２吹出部３４も第１吹出部３３と同等の構成を有しており、Ｙ軸方向を長手方向とするノズル本体部と複数のノズル孔とを有している。
保持部材３６に保持された基板Ｐと第１、第２吹出部３３、３４とは相対移動可能に設けられている。本実施形態では、基板Ｐ２を保持した保持部材３６が駆動装置３６Ａの駆動によりガイド部３６Ｂ（図７参照）に沿ってＸ軸方向に走査移動可能となっており、これにより基板Ｐ２が第１、第２吹出部３３、３４に対して移動するようになっている。なお、第１、第２吹出部３３、３４が保持部材３６に保持された基板Ｐに対してＸ軸方向に走査移動するようにしてもよいし、第１、第２吹出部３３、３４と保持装置３６との双方を移動させてもよい。
液体除去装置１００は、チャンバ２５の底面にその一端部を配置し、他端部を液体吸引装置２９に接続した吸引管２８Ａと、ステージ装置２０の上面にその一端部を配置し、他端部を液体吸引装置２９に接続した吸引管２８Ｂとを備えている。吸引管２８Ａは、チャンバ２５の底面に落下した液体５０を吸引するためのものであり、吸引管２８Ｂは、ステージ装置２０上に載置された基板ホルダＰＨの側壁部ＰＨＷの内側の液体５０を吸引するためのものである。液体吸引装置２９はポンプや吸引した液体を回収するタンク等を有しており、吸引管２８Ａ、２８Ｂを介して液体を吸引及び回収する。ここで、吸引管２８Ｂの一端部は、ステージ装置２０の上面に載置された状態の基板ホルダＰＨの流路６５に接続されるようになっており、吸引管２８Ｂ及び液体吸引装置２９は流路６５を介して基板ホルダＰＨの側壁部ＰＨＷの内側の液体５０を吸引する。
次に、上述した露光装置本体ＥＸ及び液体除去装置１００を備えたデバイス製造システムＳＹＳの動作について説明する。
ここで本実施形態では、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液浸法が適用される。そのため、少なくともマスクＭのパターンの像を基板Ｐ上に転写している間は、基板Ｐの表面と投影光学系ＰＬの基板Ｐ側の光学素子（レンズ）６０の先端面（下面）との間に所定の液体５０が満たされて基板Ｐ上に液浸領域ＡＲ２が形成される。上述したように、投影光学系ＰＬの先端側にはレンズ６０が露出しており、液体５０はレンズ６０のみに接触するように構成されている。これにより、金属からなる鏡筒ＰＫの腐蝕等が防止されている。本実施形態において、液体５０には純水が用いられる。純水は、ＡｒＦエキシマレーザ光のみならず、露光光ＥＬを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）とした場合にも、この露光光ＥＬを透過可能である。
また本実施形態において、搬送システムＨの第１搬送装置Ｈ１は、露光処理される前の基板Ｐを基板ホルダＰＨで保持した状態で基板ステージＰＳＴに搬入（ロード）するものであり、第２搬送装置Ｈ２は、露光処理された後の基板Ｐを基板ホルダＰＨとともに基板ステージＰＳＴより搬出（アンロード）して液体除去装置１００まで搬送するものであり、第３搬送装置Ｈ３は、液体除去装置１００とインターフェース部ＩＦとの間で基板Ｐを搬送するものである。そして、コータ・デベロッパ本体Ｃ／Ｄ（塗布装置Ｃ）でフォトレジストの塗布処理を施された基板Ｐはインターフェース部ＩＦを介して第３搬送装置Ｈ３に渡される。ここで、第１、第２チャンバ装置ＣＨ１、ＣＨ２それぞれのインターフェース部ＩＦと対面する部分には開口部及びこの開口部を開閉するシャッタが設けられている。基板Ｐのインターフェース部ＩＦに対する搬送動作中にはシャッタが開放される。第３搬送装置Ｈ３は露光処理される前の基板Ｐを液体除去装置１００（あるいは不図示の中継装置や搬送装置）において基板ホルダＰＨに載置する。第１搬送装置Ｈ１は、露光処理前の基板Ｐを保持した基板ホルダＰＨを露光装置本体ＥＸの基板ステージＰＳＴ、具体的には第１の基板ステージＰＳＴ１及び第２の基板ステージＰＳＴ２のいずれか一方にロードする。そして、露光処理された後の基板Ｐは基板ホルダＰＨごと第２搬送装置Ｈ２により基板ステージＰＳＴからアンロードされる。第２搬送装置Ｈ２はアンロードした基板Ｐを保持した基板ホルダＰＨを液体除去装置１００に渡す。そして、液体除去装置１００で液体を除去された基板Ｐは第３搬送装置Ｈ３に渡され、第３搬送装置Ｈ３は、インターフェース部ＩＦを介してコータ・デベロッパ本体Ｃ／Ｄ（現像装置Ｄ）に基板Ｐを渡す。現像装置Ｄは渡された基板Ｐに対して現像処理を施す。
以下、図９Ａ〜９Ｃ及び図１０Ａ〜１０Ｃを参照しながらデバイス製造システムＳＹＳの動作を説明する。
図９Ａに示すように、制御装置ＣＯＮＴは、第１搬送装置Ｈ１により露光処理前の基板Ｐ（Ｐ１）を保持した基板ホルダＰＨ（ＰＨ１）を、２つの基板ステージＰＳＴ１、ＰＳＴ２のうち一方の基板ステージＰＳＴ１に搬入（ロード）する。ここで、図４Ａおよび４Ｂを参照して説明したように、基板ホルダＰＨは基板ステージＰＳＴ（Ｚステージ５１）に設けられた凹部５７に嵌合するように配置され、真空吸着孔５８を有するチャック機構により保持される。そして、制御装置ＣＯＮＴはバキューム装置を駆動し、流路５９、流路６２Ａ、及び真空吸着孔６２を介して基板Ｐ１を真空吸着保持する。そして、アライメント系ＡＬの下で、基板Ｐの表面位置の計測や基板Ｐ上のアライメントマークの検出などを行う。なおこのとき、弁部６２Ｂは流路６２Ａを開放している。次いで、図９Ｂに示すように、制御装置ＣＯＮＴは、基板ステージＰＳＴ１を投影光学系ＰＬの下に移動し、液体供給機構１２を作動して、基板Ｐの上方から基板Ｐ上への液体５０の供給を開始する。このとき、吸着保持された基板Ｐ１により真空吸着孔６２は塞がれているので、液体５０が供給されても真空吸着孔６２に浸入することがない。
基板ホルダＰＨ１の側壁部ＰＨＷの内側において、基板Ｐ１の表面に１ｍｍ以下の液体（水）の薄膜が形成される程度まで液体が溜まると、図９Ｃに示すように、制御装置ＣＯＮＴは基板ステージＰＳＴ１をＺ軸方向に少しずつ動かして、投影光学系ＰＬの先端部のレンズ６０が基板Ｐ１上の液体５０に接触するようにする。この状態から、制御装置ＣＯＮＴは、液体供給機構１２による液体供給と液体回収機構１４による液体回収とを開始し、基板Ｐ１に対する液浸露光処理を開始する。これにより、投影光学系ＰＬと基板Ｐ１との間に不純物が除去された新しい液体が連続的に供給される。また基板Ｐ１の各ショット領域を露光する際には、基板Ｐ１上に予め供給されていた液体（水）と液体供給機構１２から供給される液体とが親和して、基板Ｐを高速で移動（走査）しても投影光学系ＰＬと基板Ｐとの間に安定して液体５０の流れを形成することができる。また基板ホルダＰＨ１には側壁部ＰＨＷが設けられているので、基板Ｐの露光中に液体５０が基板ホルダＰＨ１の外側に流出することもない。
なお、基板Ｐ１の表面に液体が溜まった後に、基板ステージＰＳＴ１をＺ軸方向に動かしているが、液体供給機構１２からの液体５０の供給を開始する前に、所定位置まで基板ステージＰＳＴ１をＺ軸方向に移動してもよい
第１、第２の基板ステージＰＳＴ１、ＰＳＴ２のうちの一方の基板ステージＰＳＴ１に支持された基板ホルダＰＨ１上の基板Ｐ１に対する液浸露光中に、制御装置ＣＯＮＴは、他方の基板ステージＰＳＴ２に支持された露光処理後の基板Ｐ２を保持している基板ホルダＰＨ２を取り外し、基板ステージＰＳＴ２より搬出（アンロード）する。制御装置ＣＯＮＴは、基板ホルダＰＨ２を基板ステージＰＳＴ２より取り外す際、真空吸着孔５８を含むチャック機構による基板ホルダＰＨ２に対する保持を解除するとともに、弁部６２Ｂを用いて流路６２Ａを閉塞する。そして、図１０Ａに示すように、制御装置ＣＯＮＴは、露光処理を終えた基板Ｐ２を液体５０中に保持した状態の基板ホルダＰＨ２を第２搬送装置Ｈ２により基板ステージＰＳＴ２から搬出（アンロード）する。基板ホルダＰＨ２と基板ステージＰＳＴ２とを分離する際、図５Ａおよび５Ｂを参照して説明したように、基板Ｐ２を吸着保持した真空吸着孔６２に接続する流路６２Ａは弁部６２Ｂにより閉塞されて負圧状態を維持されているので、凸部６１の上端面による基板Ｐ２に対する吸着保持は維持されるとともに、側壁部ＰＨＷ内部に保持されている液体５０が流路６２Ａを介して流出することもない。なお、液浸露光中及び搬送中において、基板ホルダＰＨ２の流路６５が弁部６６により閉塞されていることは言うまでもない。
第２搬送装置Ｈ２は、基板Ｐ２を保持した基板ホルダＰＨ２を基板ステージＰＳＴ２から取り外した後に、この基板ホルダＰＨ２を液体除去装置１００に搬送する。制御装置ＣＯＮＴは第２搬送装置Ｈ２の液体除去装置１００に対する接近に伴って第１シャッタ２６Ａを開放する。このとき第２シャッタ２７Ａは閉じられている。第２搬送装置Ｈ２は、第１開口部２６を介して基板ホルダＰＨ２を液体除去装置１００のホルダ支持部材２１に渡す。このとき、ホルダ支持部材２１は駆動機構２２の駆動に基づきステージ装置２０に対して上昇しており、第２搬送装置Ｈ２はステージ装置２０に対して上昇しているホルダ支持部材２１に基板ホルダＰＨ２を渡す。
第２搬送装置Ｈ２は基板ホルダＰＨ２をホルダ支持部材２１に渡した後、第１開口部２６を介してチャンバ２５より退避する。第２搬送装置Ｈ２がチャンバ２５より退避したら、図１０Ｂに示すように、制御装置ＣＯＮＴは第１シャッタ２６Ａを閉じる。これによりチャンバ２５内部は密閉される。チャンバ２５内部が密閉されたら、制御装置ＣＯＮＴは、保持部材３６の先端で基板Ｐ２の下面を保持する。ここで、基板Ｐ２は基板ホルダＰＨ２の凸部６１に支持されていて基板Ｐ２と基板ホルダＰＨ２の底面部ＰＨＴとの間には離間部６４が形成されており、保持部材３６はこの離間部６４に挿入して基板Ｐの下面を保持する。
基板Ｐ２が保持部材３６に保持されると、制御装置ＣＯＮＴは、駆動機構２２を駆動してホルダ支持部材２１を下降する。これにより、図１０Ｃに示すように、保持部材３６に保持された基板Ｐ２と基板ホルダＰＨ２とが引き離される。このように、保持部材３６は、基板ホルダＰＨ２上の基板Ｐ２を保持して、基板ＰＨ２の下降により基板Ｐ２を基板ホルダＰＨ２から引き離す。一方、ホルダ支持部材２１は下降した基板ホルダＰＨ２をステージ装置２０の上面に載置する。ステージ装置２０の上面に載置に基板ホルダＰＨ２が載置されることにより、ステージ装置２０の吸引管２８Ｂと基板ホルダＰＨ２の流路６５とが接続される。吸引管２８Ｂと流路６５とが接続されたら、制御装置ＣＯＮＴは弁部６６を作動して流路６５を開放する。これにより、基板ホルダＰＨ２の側壁部ＰＨＷの内側に保持されている液体５０は、流路６５及び吸引管２８Ｂを介して液体吸引装置２９に吸引される。
一方、基板ホルダＰＨ２から離れて保持部材３６に保持されている基板Ｐ２に対して、制御装置ＣＯＮＴは、気体供給装置３５を駆動し、第１、第２吹出部３３、３４を介して基板Ｐにドライエアを吹き付けて基板Ｐ２に付着している液体５０を除去する。基板Ｐ２から飛ばされた液体は、基板ホルダＰＨ２上やチャンバ２５の底部に落下するが、それぞれ吸引管２８Ａ、２８Ｂを介して液体吸引装置２９により回収される。そして、第１、第２吹出部３３、３４を用いた液体除去作業終了後に、基板ホルダＰＨの側壁部ＰＨＷの内側に溜まっている液体５０が液体吸引装置２９によって吸引・回収される。また、第１、第２吹出部３３、３４を用いた液体除去作業終了後に、ステージ装置２０の周囲（チャンバの底）に落下した液体は、吸引管２８Ａを介して液体吸引装置２９によって吸引・回収される。液体吸引装置２９はチャンバ２５内部の気体を飛散した液体とともに吸引することで、基板Ｐ２から飛ばされた液体を回収する。ここで、液体吸引装置２９は、チャンバ２５内部の気体及び飛散した液体の吸引動作を継続的に行う。これにより、チャンバ２５の内壁や基板ホルダＰＨ２に液体が付着することがなくなる。また、チャンバ２５の内壁や底などチャンバ２５内部に液体５０が留まらないので、チャンバ２５内部の湿度が大きく変動することはない。また、シャッタ２６Ａ、２７Ａを開放したときにも、チャンバ２５内の湿った気体がチャンバ２５の外へ流れ出ることもない。なお、チャンバ２５内にドライエアを供給可能な乾燥装置を設け、液体吸引装置２９により吸引作業と並行して、チャンバ２５内にドライエアを供給するようにしてもよい。
基板Ｐ２に付着した液体の除去が完了すると、制御装置ＣＯＮＴは第２シャッタ２７Ａを開放する。第２シャッタ２７Ａが開放されたら、第３搬送装置Ｈ３が第２開口部２７を介して保持部材３６に保持された基板Ｐ２を受け取る。そして液体５０を除去された基板Ｐ２を保持した第３搬送装置Ｈ３は、液体除去装置１００（チャンバ２５内部）より基板Ｐ２を第２開口部２７を介して搬出する。
液体除去装置１００により液体が除去され、第３搬送装置Ｈ３に渡された基板Ｐ２は、インターフェース部ＩＦを介してコータ・デベロッパ本体Ｃ／Ｄに搬送される。コータ・デベロッパ本体Ｃ／Ｄ（現像装置Ｄ）に渡された基板Ｐ２は現像処理を施される。このように、本実施形態の露光装置ＥＸ−ＳＹＳは、インターフェース部ＩＦを介して基板Ｐがコータ・デベロッパ装置ＣＤ−ＳＹＳに搬出される前に、液体除去装置１００により基板Ｐに付着した液体を除去する。
次いで、第３搬送装置Ｈ３は、未露光の基板Ｐ３（不図示）を、チャンバ２５の第２開口部２７を介して保持部材３６に渡す。保持部材３６に基板Ｐ３が保持されると、制御装置ＣＯＮＴは、ホルダ支持部材２１を上昇し、基板ホルダＰＨ２上に基板Ｐ３を載置する。基板ホルダＰＨ２上に基板Ｐ３が載置されると、制御装置ＣＯＮＴは、第１シャッタ２６Ａを開けて、第１搬送装置Ｈ１を使って、基板Ｐ３を保持した基板ホルダＰＨ２を液体除去装置１００より搬出し、基板ステージＰＳＴ２にロードする。
以上説明したように、基板ホルダＰＨに基板Ｐを保持した状態で、露光処理後の基板Ｐを搬出することができるので、液体の落下や飛散による環境変化や装置の錆び等の発生を防止することができる。そして、第１、第２搬送装置Ｈ１、Ｈ２は、液体が付着した基板Ｐを保持せずに、液体が付着していない基板ホルダＰＨを保持する構成であるため、液体に晒されず、搬送経路上における液体の落下や飛散を確実に防止できる。また、液体除去装置１００によって基板Ｐに付着した液体５０を除去することにより、基板Ｐの搬送中に基板Ｐから液体が落下し、第１チャンバ装置ＣＨ１内部の湿度変化（環境変化）をもたらしたり、搬送経路上の各装置や部材を錆びさせる等の不都合の発生を抑えることができる。そして、第３搬送装置Ｈ３は液体除去装置１００で液体が除去された状態の基板Ｐを保持するので、液体に曝されることなく基板Ｐを搬送できる。また、露光装置本体ＥＸにおいて露光処理が施された基板Ｐをコータ・デベロッパ装置Ｃ／Ｄ−ＳＹＳ（現像装置Ｄ）に搬送する前に、液体除去装置１００で基板Ｐに付着した液体５０を除去するようにしたので、液体５０の現像処理に対する影響を除くことができる。
また、本実施形態では、液体除去装置１００は搬送システムＨの搬送経路の途中に設けられた構成であり、露光装置本体ＥＸはツインステージシステムを採用した構成である。そのため、一方の基板ステージＰＳＴ１上の基板Ｐ１の液浸露光中に、他方の基板ステージＰＳＴ２上の基板Ｐ２を保持した基板ホルダＰＨ２を取り外して搬出することができ、第１の基板ホルダＰＨ１における液浸露光処理と、第２の基板ホルダＰＨ２の搬出及び第２の基板ホルダＰＨ２における液体除去作業とを同時に行うことができる。したがって、スループットを向上しつつ全体の処理を実行できる。また、液体除去処理をチャンバ２５内部で行うようにしたので、周囲に液体５０が飛散するのを防止できる。
なお、上述の実施形態においては、投影光学系ＰＬの下に基板ステージＰＳＴ１（ＰＳＴ２）が移動した後に、基板ホルダＰＨの周壁部ＰＨＷの内側に液体供給機構１２による液体５０の供給を開始しているが、基板ステージＰＳＴ１（ＰＳＴ２）に基板ホルダＰＨの載置する位置、あるいはアライメント系ＡＬによる計測を行う位置の近傍に液体供給機構を別途配置して、一方の基板ステージ（例えばＰＳＴ１）が露光動作を行っているときに、他方の基板ステージＰＳＴ２に搭載された基板ホルダＰＨの周壁部ＰＨＷの内側に、液体供給機構１２からの供給される液体と同じ温度の液体（純水）を供給して、基板ステージＰＳＴ２上の基板Ｐを液体に漬けておいてもよい。この場合、アライメント系ＡＬによる計測は、基板ステージＰＳＴ２上の基板Ｐヲ液体に漬ける前に行ってもよいし、液体につけた後に行なってもよい。ただし、基板Ｐを液体に漬けた状態で計測を行なう場合には、アライメント系ＡＬを液漬対応にする必要がある。このように、基板ステージＰＳＴが投影光学系ＰＬの下に移動する前に基板Ｐを液体に漬けておくことによって、スループットを向上させることができるばかりでなく、基板Ｐの温度が安定した状態で直ちに基板Ｐの露光を開始することができる。
また、投影光学系ＰＬの光学素子６０と基板ステージＰＳＴ（ＰＳＴ１，ＰＳＴ２）上の基板ホルダＰＨ（ＰＨ１，ＰＨ２）との少なくとも一方をＺ軸方向に移動可能にしておき、基板ホルダＰＨの周壁部ＰＨＷの上端が投影光学系ＰＬの先端と衝突しないように、基板ステージＰＳＴの移動中に、光学素子６０または基板ホルダＰＨの少なくとも一方をＺ軸方向に移動することもできる。
また、基板ステージＰＳＴの移動中に、基板ホルダＰＨの周壁部ＰＨＷの内側の液体が基盤ステージＰＳＴの移動によって振動する虞がある場合には、基板ホルダＰＨの周壁部ＰＨＷの内面に消波材を配置して、液体の飛散を防止するようにしてもよい。
なお、本実施形態において、液体除去装置１００において基板Ｐに付着した液体を吹き飛ばす際、基板Ｐを水平面（ＸＹ平面）と平行に保持した状態でドライエアを吹き付けているが、基板Ｐを水平面に対して傾斜した状態でドライエアを吹き付けるようにしてもよい。これにより、基板Ｐに付着した液体５０は自重により基板Ｐから離れやすくなる。もちろん、基板Ｐを垂直に立てた状態でドライエアを吹き付けることも可能である。
また上述の実施形態においては、基板ホルダＰＨには側壁部ＰＨＷが設けられているが、国際公開第９９／４９５０４号パンフレットに記載されているように、基板Ｐ上の一部領域に液浸領域を形成して液浸露光を行う場合には、側壁部ＰＨＷは無くてもよい。その場合も基板Ｐが基板ホルダＰＨに保持されたまま搬出されるので、基板Ｐからの液体の落下などを防止することができる。
また上述の実施形態においては、２つの基板ホルダＰＨを用いて説明しているが、３つ以上の基板ホルダを用いるようにしてもよい。
なお、上述の実施形態においては、二つの基板ステージＰＳＴ１，ＰＳＴ２を用いるツインステージシステムを採用しているが、もちろん基板ステージＰＳＴが一つの露光装置にも本発明を適用することができる。
上述したように、本実施形態における液体５０は純水により構成されている。純水は、半導体製造工場等で容易に大量に入手できるとともに、基板Ｐ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、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、基板Ｐの表面、及び投影光学系ＰＬの先端面に設けられている光学素子の表面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１．４４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、基板Ｐ上では１／ｎ、すなわち約１３４ｎｍ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１．４４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。
本実施形態では、投影光学系ＰＬの先端にレンズ６０が取り付けられているが、投影光学系ＰＬの先端に取り付ける光学素子としては、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）の調整に用いる光学プレートであってもよい。あるいは露光光ＥＬを透過可能な平行平面板であってもよい。
なお、液体５０の流れによって生じる投影光学系ＰＬの先端の光学素子と基板Ｐとの間の圧力が大きい場合には、その光学素子を交換可能とするのではなく、その圧力によって光学素子が動かないように堅固に固定してもよい。
なお、本実施形態では、投影光学系ＰＬと基板Ｐ表面との間は液体５０で満たされている構成であるが、例えば基板Ｐの表面に平行平面板からなるカバーガラスを取り付けた状態で液体５０を満たす構成であってもよい。
なお、上記実施形態において、上述したノズルの形状は特に限定されるものでなく、例えば先端部６０Ａの長辺について２対のノズルで液体５０の供給又は回収を行うようにしてもよい。なお、この場合には、＋Ｘ方向、又は−Ｘ方向のどちらの方向からも液体５０の供給及び回収を行うことができるようにするため、供給ノズルと回収ノズルと上下に並べて配置してもよい。
なお、上記実施形態における液体除去装置１００は、基板Ｐに対して気体（ドライエア）を吹き付けて液体を飛ばすことにより基板Ｐに付着している液体を除去する構成であるが、基板ホルダＰＨに対して分離された基板Ｐの表裏面に付着している液体を吸引することでこの液体を除去するようにしてもよい。このことを図１１を参照しながら説明する。なお以下の説明において、上述した実施形態と同一又は同等の構成部分については同一の符号を付し、その説明を簡略若しくは省略する。
図１１に示す液体除去装置１００は、液体吸引装置２９に流路を介して接続され、基板Ｐの表面及び裏面のそれぞれに付着している液体５０を吸引する第１、第２吸引部３７、３８と、チャンバ２５内部を乾燥する乾燥装置３９とを備えている。第１、第２吸引部３７、３８は基板Ｐに対してＸ軸方向に相対移動可能に設けられている。基板Ｐに付着している液体５０を除去する際には、制御装置ＣＯＮＴは、第１、第２吸引部３７、３８を基板Ｐに接近させた状態で、液体吸引装置２９を駆動する。これにより、基板Ｐに付着している液体５０は第１、第２吸引部３７、３８を介して液体吸引装置２９に吸引される。そして、第１、第２吸引部３７、３８を基板Ｐに対してＸ軸方向に移動しつつ液体吸引装置２９による吸引動作を行うことにより、基板Ｐに付着している液体５０が除去される。このとき、乾燥装置３９がチャンバ２５内部に対して乾燥した気体（ドライエア）を供給している。乾燥装置３９の駆動によってチャンバ２５内部が乾燥されることにより、基板Ｐからの液体５０の除去を促進することができる。
なお、図１１を参照して説明した基板Ｐ上の液体５０を吸引する吸引動作と、図８等を参照して説明した吹出部からの気体吹出動作とを同時に実行するようにしてもよい。あるいは、吸引動作及び気体吹出動作のいずれか一方を実行した後、他方を実行するようにしてもよい。また、乾燥装置３９による乾燥動作を並行して行うこともできるし、吸引動作や気体吹出動作の前後に乾燥動作を行うこともできる。すなわち、吸引動作、乾燥動作、及び気体吹出動作（液体吹き飛ばし動作）を適宜組み合わせて実行することができる。
なお、液浸法に基づく露光装置本体ＥＸでの露光処理には、液体５０として水以外の液体を用いることが可能である。例えば、露光光ＥＬの光源がＦ_２レーザである場合、このＦ_２レーザ光は水を透過しないので、液体５０としてＦ_２レーザ光を透過可能なフッ素系オイルを用いることにより露光処理可能となる。このように、液体５０としては、水以外のものを用いることが可能である。また、液体５０としては、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や基板Ｐ表面に塗布されているフォトレジストに対して安定な例えばセダー油を用いることも可能である。
なお、上記各実施形態の基板Ｐ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、あるいは露光装置で用いられるマスクまたはレチクルの原版（合成石英、シリコンウエハ）等が適用される。
露光装置（露光装置本体）ＥＸとしては、マスクＭと基板Ｐとを同期移動してマスクＭ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、マスクＭと基板Ｐとを静止した状態でマスクＭのパターンを一括露光し、基板Ｐ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、本発明は基板Ｐ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。
露光装置ＥＸの種類としては、基板Ｐ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。
基板ステージＰＳＴやマスクステージＭＳＴにリニアモータ（ＵＳＰ５，６２３，８５３またはＵＳＰ５，５２８，１１８参照）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よい。また、各ステージＰＳＴ、ＭＳＴは、ガイドに沿って移動するタイプでもよく、ガイドを設けないガイドレスタイプであってもよい。
各ステージＰＳＴ、ＭＳＴの駆動機構としては、二次元に磁石を配置した磁石ユニットと、二次元にコイルを配置した電機子ユニットとを対向させ電磁力により各ステージＰＳＴ、ＭＳＴを駆動する平面モータを用いてもよい。この場合、磁石ユニットと電機子ユニットとのいずれか一方をステージＰＳＴ、ＭＳＴに接続し、磁石ユニットと電機子ユニットとの他方をステージＰＳＴ、ＭＳＴの移動面側に設ければよい。
基板ステージＰＳＴの移動により発生する反力は、投影光学系ＰＬに伝わらないように、特開平８−１６６４７５号公報（ＵＳＰ５，５２８，１１８）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。マスクステージＭＳＴの移動により発生する反力は、投影光学系ＰＬに伝わらないように、特開平８−３３０２２４号公報（ＵＳ Ｓ／Ｎ ０８／４１６，５５８）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。
以上のように、本願実施形態の露光装置ＥＸ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。
半導体デバイス等のマイクロデバイスは、図１２に示すように、マイクロデバイスの機能・性能設計を行うステップ２０１、この設計ステップに基づいたマスク（レチクル）を製作するステップ２０２、デバイスの基材である基板を製造するステップ２０３、前述した実施形態の露光装置ＥＸによりマスクのパターンを基板に露光する露光処理ステップ２０４、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）２０５、検査ステップ２０６等を経て製造される。

産業上の利用の可能性

本発明によれば、基板表面の液体の気化の影響や不純物の影響を抑えることができるとともに、搬送中における基板からの液体の落下や飛散を防止できるので、環境変化や装置の錆び等の発生を防止し、所望のパターンを精度良く基板上に形成することができる。

Claims (13)

1. 投影光学系と基板との間の少なくとも一部を液体で満たし、前記投影光学系と前記液体とを介してパターンの像を基板上に投影して、前記基板を露光する露光装置において、
   前記基板を保持するとともに、前記基板が浸かるように液体を保持する基板保持部材と、
   前記投影光学系の投影領域の近傍で前記基板の上方から前記基板上に液体を供給する液体供給機構とを備えたことを特徴とする露光装置。
2. 前記投影領域の近傍で、前記基板上の液体を回収する液体回収機構を更に備えたことを特徴とする請求項１記載の露光装置。
3. 前記基板保持部材を支持して、該基板保持部材を二次元的に移動するための可動部材を更に備えたことを特徴とする請求項１又は２記載の露光装置。
4. 前記基板保持部材は、前記可動部材に対して脱着可能であることを特徴とする請求項３記載の露光装置。
5. 基板上の少なくとも一部に液浸領域を形成し、前記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の像を基板上に投影して、前記基板を露光する露光装置において、
   前記基板を保持するとともに、前記液体の流出を防止するために前記基板を取り囲むように形成された側壁部を有する基板保持部材と、
   前記基板保持部材を脱着可能に設けられ、前記基板保持部材を支持して、前記投影光学系に対して二次元移動可能な可動部材とを備えたことを特徴とする露光装置。
6. 前記基板保持部材は、前記基板を保持した状態で、前記可動部材に対する脱着を行うことを特徴とする請求項４又は５記載の露光装置。
7. 前記基板保持部材を前記可動部材に取り付けた後に、前記基板上に液体を供給することを特徴とする請求項６記載の露光装置。
8. 前記基板保持部材を前記可動部材から取り外した後に、前記露光後の前記基板に付着した液体の除去を行う液体除去機構を更に備えたことを特徴とする請求項６又は７記載の露光装置。
9. 前記可動部材として、第１可動部材と第２可動部材とを備え、前記基板保持部材として、前記第１、第２可動部材のいずれにも脱着可能な複数の基板保持部材を備え、
   前記第１、第２可動部材のうちの一方に支持された基板保持部材上の基板の液浸露光中に、他方の可動部材に支持された基板保持部材を取り外して搬出することを特徴とする請求項８に記載の露光装置。
10. 基板上の少なくとも一部に液浸領域を形成し、該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の像を基板上に投影して、前記基板を露光する露光装置において、
    前記基板を保持する基板保持部材と、
    前記基板保持部材を脱着可能に設けられ、前記基板保持部材を支持して、前記投影光学系に対して二次元移動可能な可動部材と、
    前記可動部材から取り外した前記基板保持部材を、前記基板を保持したまま搬送する搬送機構とを備えたことを特徴とする露光装置。
11. 前記基板保持部材を前記可動部材から取り外した後に、前記露光後の前記基板に付着した液体の除去を行う液体除去機構を更に備えたことを特徴とする請求項１０記載の露光装置。
12. 前記可動部材として、第１可動部材と第２可動部材とを備え、前記基板保持部材として、前記第１、第２可動部材のいずれにも脱着可能な複数の基板保持部材を備え、
    前記第１、第２可動部材のうちの一方に支持された基板保持部材上の基板の液浸露光中に、他方の可動部材に支持された基板保持部材を取り外して搬出することを特徴とする請求項１０又は１１記載の露光装置。
13. 請求項１または１０に記載の露光装置を用いることを特徴とするデバイス製造方法。

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