JPWO2006009169A1 - 露光方法及びデバイス製造方法 - Google Patents

Abstract

液体を所望状態に維持して基板を良好に露光できる露光方法を提供する。液体を介して露光される基板（Ｐ）を構成する基材（１）の上面（１Ａ）は、感光材（２）で被覆される有効領域（４）を有し、有効領域（４）の外側で基材（１）の表面が液体と接触しないように、有効領域（４）の外側の基材（１）の表面の少なくとも一部が第１材料（３）で被覆されている。

Description

本発明は、液体を介して基板を露光する露光方法及びデバイス製造方法に関するものである。 本願は、２００４年７月２１日に出願された特願２００４−２１２７５６号ならびに２００５年６月２９日に出願された特願２００５−１９０７２８号に対し優先権を主張し、その内容をここに援用する。

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いほど、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、露光動作時のフォーカスマージンが不足するおそれがある。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て液浸領域を形成し、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、上記感光性の基板は、例えば半導体ウエハ等の基材上に感光材を被覆したものである。液浸法においては、液浸領域を形成する液体と基板とが接触するが、基板の周縁部が感光材で被覆されていない場合がある。この感光材で被覆されていない領域に液体が接触すると、その領域の基材表面（下地）を構成する物質が液体中に溶出する可能性がある。液体中に溶出した物質は不純物として作用するため、その不純物を含んだ液体によって、基板や露光装置を構成する各種機器・部材が汚染され、形成されるデバイス性能や露光装置の露光精度に影響を及ぼす可能性がある。

また、液浸法を用いる露光装置においては、基板のエッジを跨るように液浸領域が形成された場合に、基板の周囲に形成されているギャップから液体が浸入し、基板の裏面や基板を保持する部材が汚染される可能性がある。

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、液体を所望状態に維持して基板を良好に露光できる露光方法、及びその露光方法を使って所望の性能を発揮できるデバイスを製造できるデバイス製造方法を提供することを目的とする。また本発明は、基板の周囲の少なくとも一部に形成されたギャップからの液体の浸入を抑制できる露光方法、及びその露光方法を使って所望の性能を発揮できるデバイスを製造でき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各図に対応付けした以下の構成を採用している。但し、各要素に付した括弧付き符号はその要素の例示に過ぎず、各要素を限定するものではない。

本発明の第１の態様に従えば、液体（ＬＱ）を介して基板（Ｐ）上に露光光（ＥＬ）を照射して基板（Ｐ）を露光する露光方法において、基板（Ｐ）を構成する基材（１）の表面（１Ａ、１Ｂ、１Ｃ）は、感光材（２）で被覆される有効領域（４）を有し、有効領域（４）の外側で基材（１）の表面（１Ａ、１Ｂ、１Ｃ）が液体（ＬＱ）と接触しないように、有効領域（４）の外側の基材（１）の表面（１Ａ、１Ｂ、１Ｃ）の少なくとも一部が所定材料（３）で被覆されている露光方法が提供される。

本発明によれば、基材の表面のうち、感光材で被覆された有効領域の外側の所定領域を所定材料で被覆し、有効領域の外側で基材と液体とが接触しないようにしたので、基材の表面を構成する物質の液体への溶出を抑えることができる。そして、所定材料として液体への影響が少ない材料を用いることにより、液体を所望状態に維持して基板を良好に露光することができる。
ここで、「有効領域」とは、感光材で被覆された露光可能な領域であって、所望精度のパターンが形成できる領域である。

本発明の第２の態様に従えば、基板保持装置（ＰＨ）に保持された基板（Ｐ）上に液体（ＬＱ）を介して露光光（ＥＬ）を照射して基板（Ｐ）を露光する露光方法において、基板保持装置（ＰＨ）は基板（Ｐ）の周囲に平坦部（５１）を有し、基板（Ｐ）の周縁部にＨＭＤＳ層（７）を形成して、基板保持装置（ＰＨ）に保持された基板（Ｐ）と平坦部（５１）との隙間（Ａ）への液体（ＬＱ）の漏洩を抑制する露光方法が提供される。

本発明によれば、基板の周縁部にＨＭＤＳ層を形成したので、基板の周縁部において、基板の一部（ＨＭＤＳ層の下地）の物質が液体へ溶出することを抑えることができる。また、基板とその周囲に設けられた平坦部との隙間への液体の漏洩を抑制することができる。

本発明の第３の態様に従えば、上記記載の露光方法を用いるデバイス製造方法が提供される。

本発明によれば、液体を所望状態に維持して露光できるので、所望の性能を有するデバイスを提供することができる。

本発明によれば、液体を所望状態に維持して基板を良好に露光でき、所望の性能を有するデバイスを製造できる。

第１実施形態に係る露光処理対象である基板を示す概略構成図である。 露光装置の一実施形態を示す概略構成図である。 基板を保持した基板ステージを示す断面図である。 第２実施形態に係る基板を示す概略構成図である。 第３実施形態に係る基板を示す概略構成図である。 第４実施形態に係る基板を示す概略構成図である。 第５実施形態に係る基板を示す概略構成図である。 第６実施形態に係る基板を示す概略構成図である。 第７実施形態に係る基板を示す概略構成図である。 第８実施形態に係る基板を示す概略構成図である。 ＨＭＤＳ処理を行う装置を説明するための模式図である。 第８実施形態に係る露光方法を説明するためのフローチャート図である。 第８実施形態に係る露光方法を説明するための模式図である。 第８実施形態に係る露光方法を説明するための模式図である。 第８実施形態に係る露光方法を説明するための模式図である。 第９実施形態に係る基板を示す概略構成図である。 第９実施形態に係る露光方法を説明するためのフローチャート図である。 第９実施形態に係る露光方法を説明するための模式図である。 第９実施形態に係る露光方法を説明するための模式図である。 第９実施形態に係る露光方法を説明するための模式図である。 第９実施形態に係る露光方法を説明するための模式図である。 第９実施形態に係る露光方法を説明するための模式図である。 第１０実施形態に係る基板を示す概略構成図である。 第１１実施形態に係る基板を示す概略構成図である。 第１２実施形態に係る基板を示す概略構成図である。 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。

符号の説明

１…基材、１Ａ…上面、１Ｂ…下面、１Ｃ…側面、２…感光材、３…第１材料、３’…第２材料、４…有効領域、５…非有効領域、７…ＨＭＤＳ層、１００…液浸機構、ＥＬ…露光光、ＥＸ…露光装置、ＬＱ…液体、Ｐ…基板

以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明するが、本発明はこれに限定されない。

＜第１実施形態＞
第１実施形態について図面を参照しながら説明する。図１は露光処理対象である基板Ｐの一実施形態を示す図である。図１において、基板Ｐは、基材１と、その基材１の上面１Ａの一部に被覆された感光材２とを有している。本実施形態においては、基材１は半導体ウエハ（シリコンウエハ）を含み、基板Ｐは液浸法に基づいて露光される。

感光材２は基材１の上面１Ａの一部に、例えば２００ｎｍ程度の厚さで被覆されており、基板Ｐを構成する基材１の表面は、感光材２で被覆された有効領域４と、有効領域４の外側の非有効領域５とを有している。有効領域４の外側の非有効領域５は、基材１の上面１Ａの周縁部１Ａｓ、基材１の側面１Ｃ、及び上面１Ａと対向する下面１Ｂを含む。そして、本実施形態においては、有効領域４の外側の非有効領域５には感光材２が被覆されていない。すなわち、基材１の上面１Ａの周縁部１Ａｓ、基材１の側面１Ｃ、及び基材１の下面１Ｂには感光材２が被覆されていない。

基材１の上面１Ａの周縁部１Ａｓ（上面１Ａの非有効領域５）は、例えば３ｍｍ程度の幅を有しており、有効領域４は、非有効領域５の内側に設けられ、基材１の上面１Ａの殆どの領域を占めている。すなわち、感光材２は、基材１の上面１Ａのうち、その上面１Ａの周縁部１Ａｓを除いてほぼ全域に被覆されている。

感光材２は、例えばスピンコート法等の所定の塗布方法によって基材１上に塗布されるが、スピンコート法等の所定の塗布方法で基材１上に感光材２の膜を形成した場合、有効領域４の外側の非有効領域５、例えば基材１の周縁部１Ａｓや側面１Ｃにも感光材２が塗布されてしまう。この部分が基板Ｐを搬送する搬送系の搬送アームや、基板Ｐを保管しておくキャリアの棚などの支持部に接触すると、感光材２が剥離する虞がある。感光材２が剥離すると、それが異物となって搬送アームやキャリアが汚染されるばかりでなく、その異物が清浄な基板Ｐと再び接触することによって汚染が拡大する可能性もある。また、基材１の周縁部において感光材２の膜が中央部より厚くなる現象が生じる場合がある。その基材１の周縁部の感光材２は剥離し易く、剥離した感光材２は異物となり、その異物が基板Ｐ上に付着するとパターン転写精度に影響を及ぼす。そこで、基材１上に所定の塗布方法で感光材２を設けた後、周縁部１Ａｓや側面１Ｃなどの感光材２を例えば溶剤などを使って除去する処理（エッジリンス処理）が行われる。これにより、基材１（基板Ｐ）の周縁部１Ａｓなどにおいては感光材２が除去される。本実施形態において、基材１表面の非有効領域５は、エッジリンス処理によって感光材２が除去された領域を含む。

以下の説明においては、基材（基板）上に形成された所定の材料膜のうち、その基材（基板）の周縁部の材料膜を除去する処理を適宜、エッジリンス処理、と称する。また、例えば、基材上に複数の材料膜を積層した場合、エッジリンス処理には、複数の材料膜の少なくとも一部の周縁部を除去する処理が含まれる。

感光材２が被覆された有効領域４とは、露光可能な領域であって、所望精度のパターンが形成できる領域である。すなわち、有効領域４に設けられた感光材２は、所望精度のパターンが形成できるように、被覆時の環境（温度・湿度）条件、成膜条件、材料組成、及び膜厚条件等を含む所定の被覆条件で被覆されている。

感光材２は、この感光材２とは別の第１材料３によって覆われている。本実施形態において、第１材料３は、感光材２の上層にトップコート膜と呼ばれる保護膜を形成する。このトップコート膜は液体から感光材２を保護する膜である。トップコート膜を形成する第１材料３は、有効領域４、及び有効領域４の外側の非有効領域５を覆っている。具体的には、第１材料３は、基材１の上面１Ａの周縁部１Ａｓ、基材１の側面１Ｃ、及び基材１の下面１Ｂの周縁部１Ｂｓを覆っている。なお図１において、第１材料３の膜は感光材２とほぼ同じ厚さで示されているが、実際には２０〜４０ｎｍ程度の厚さであり、感光材２よりも薄く形成されている。

本実施形態においては、感光材２として、例えば、東京応化工業株式会社製Ｐ６１１１が用いられ、第１材料３として、例えば、東京応化工業株式会社製ＴＳＰ−３Ａが用いられる。これら感光材２及び第１材料３は、液浸露光するときに液浸領域を形成する液体に対して撥液性を有している。後述するように、本実施形態においては、液浸領域を形成する液体として純水が用いられるため、感光材２及び第１材料３としては撥水性を有する材料が使用される。例えば、感光材２に対する液体（純水）ＬＱの接触角は、６０〜８５°であり、第１材料３に対する液体（純水）の接触角は、９０°以上である。また、これら感光材２及び第１材料３は、液体ＬＱに対して非溶解性であり、液体ＬＱへの影響が少ない材料となっている。

なお上記トップコート膜は、液浸領域の液体が感光材２に浸透するのを防止するために設けられる場合が多いが、基板Ｐ上における液体の残留を防止するために形成される場合もある。また、例えばトップコート膜上に液体が付着し、その液体が気化した後にトップコート膜上に付着跡（所謂ウォーターマーク）が形成されても、液浸露光後にこのトップコート膜を除去することにより、ウォーターマークをトップコート膜とともに除去することができる。そして、ウォーターマークをトップコート膜とともに除去した後に、現像処理等の所定のプロセス処理を行うことができる。

なお、第１材料３としては、上述したように、東京応化工業株式会社製Ｐ６１１１などのフッ素系の樹脂材料を用いることができるが、現像液との親和性が高く、強アルカリ性の高分子を主成分とした樹脂材料を用いることもできる。このように、現像液との親和性が高く、強アルカリ性の高分子を主成分とした樹脂材料を用いた場合には、トップコート膜を現像液と一緒に洗い落とすことができ、フッ素系の樹脂材料を用いたトップコート膜のように専用の洗浄工程を必要としない。また、第１材料３として、半導体の製造工程で使用されるＨＭＤＳ（ヘキサメチルジシラザン）を用いてもよい。

上述したように、基材１は半導体ウエハを含むものであって、基材１の表面は、シリコン基板の表面を含んでいる。

図１に示す基板Ｐが形成される工程を簡単に説明すると、まず、半導体ウエハ等の基材１上に、感光材２が塗布される。感光材２が塗布された後、基材１の周縁部１Ａｓの感光材２を除去するエッジリンス処理が行われる。エッジリンス処理の後、上述のフッ素系の樹脂材料又はＨＭＤＳ等の第１材料３からなるトップコート膜（層）が、感光材２を覆うように形成される。第１材料３からなる膜（層）は、基材１の周縁部１Ａｓのエッジリンス処理を施した部分にも形成される。そして、基板Ｐにプリベーク処理等の所定の処理が施された後、露光処理が行われる。

次に、上述した基板Ｐを液浸法に基づいて露光する露光装置ＥＸについて、図２を参照しながら説明する。

図２において、露光装置ＥＸは、マスクＭを支持して移動可能なマスクステージＭＳＴと、基板Ｐを保持する基板ホルダＰＨを有し、基板ホルダＰＨに基板Ｐを保持して移動可能な基板ステージＰＳＴ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に支持されている基板Ｐに投影する投影光学系ＰＬと、露光装置ＥＸ全体の動作を統括制御する制御装置ＣＯＮＴとを備えている。なお、ここでいう「マスク」は基板Ｐ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。

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、露光光ＥＬによるマスクＭ上の照明領域を設定する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エキシマレーザ光が用いられる。

マスクステージＭＳＴは、マスクＭを保持して移動可能であって、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上には、このマスクステージＭＳＴの位置を計測するためのレーザ干渉計４１用の移動鏡４０が設けられている。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４１によりリアルタイムで計測され、制御装置ＣＯＮＴはレーザ干渉計４１の計測結果に基づいて、リニアモータ等を含むマスクステージ駆動機構を駆動することで、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、基板Ｐ側の先端部に設けられた光学素子（レンズ）ＬＳ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。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、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。また投影光学系ＰＬは、反射素子を含まない屈折系、屈折素子を含まない反射系、屈折素子と反射素子とを含む反射屈折系のいずれであってもよい。また、先端部の光学素子ＬＳは鏡筒ＰＫより露出している。

基板ステージＰＳＴは、基板Ｐを基板ホルダＰＨを介して保持するＺステージ５２と、Ｚステージ５２を支持するＸＹステージ５３とを備えている。ＸＹステージ５３はベース５４上に支持されている。Ｚステージ５２は基板ホルダＰＨに保持されている基板ＰをＺ軸方向、及びθＸ、θＹ方向（傾斜方向）に移動可能である。ＸＹステージ５３は基板ホルダＰＨに保持されている基板ＰをＺステージ５２を介してＸＹ方向（投影光学系ＰＬの像面と実質的に平行な方向）、及びθＺ方向に移動可能である。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。

基板ステージＰＳＴ（Ｚステージ５２）には、この基板ステージＰＳＴの位置を計測するためのレーザ干渉計４３用の移動鏡４２が設けられている。基板ステージＰＳＴ上の基板Ｐの２次元方向の位置、及び回転角はレーザ干渉計４３によりリアルタイムで計測される。制御装置ＣＯＮＴは、レーザ干渉計４３の計測結果に基づいて、レーザ干渉計４３で規定される２次元座標系内で、リニアモータ等を含む基板ステージ駆動機構を介してＸＹステージ５３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Ｘ軸方向及びＹ軸方向における位置決めを行う。

また、露光装置ＥＸは、例えば特開平８−３７１４９号公報に開示されているような、基板Ｐの上面に対して斜め方向から検出光を投射することで、基板Ｐの上面の面位置情報を検出するフォーカス検出系を備えている。フォーカス検出系は、投影光学系ＰＬの像面に対する基板Ｐの上面のＺ軸方向における位置（フォーカス位置）、及び基板Ｐの上面の傾斜を求めることができる。制御装置ＣＯＮＴは、基板ステージ駆動機構を介して基板ステージＰＳＴのＺステージ５２を駆動することにより、Ｚステージ５２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方向における位置を制御し、基板Ｐの上面（露光面）を投影光学系ＰＬ及び液体ＬＱを介して形成される像面に合わせ込む。

本実施形態の露光装置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液浸法を適用した液浸露光装置であって、基板Ｐ上に液体ＬＱの液浸領域ＡＲ２を形成可能な液浸機構１００を備えている。液浸機構１００は、基板Ｐ（基板ステージＰＳＴ）の上方に設けられ、投影光学系ＰＬの先端の光学素子ＬＳを囲むように設けられた環状のノズル部材７０と、ノズル部材７０に設けられた液体供給口１２を介して基板Ｐ上に液体ＬＱを供給する液体供給機構１０と、ノズル部材７０に設けられた液体回収口２２を介して基板Ｐ上の液体ＬＱを回収する液体回収機構２０とを備えている。液体供給機構１０は、所定の液体ＬＱを投影光学系ＰＬの像面側に供給するためのものであって、液体ＬＱを送出可能な液体供給部１１と、液体供給部１１にその一端部を接続する供給管１３とを備えている。供給管１３の他端部はノズル部材７０に接続されている。液体供給部１１は、液体ＬＱを収容するタンク、加圧ポンプ、及びフィルタユニット等を備えている。また、液体回収機構２０は、投影光学系ＰＬの像面側の液体ＬＱを回収するためのものであって、液体ＬＱを回収可能な液体回収部２１と、液体回収部２１にその一端部を接続する回収管２３とを備えている。回収管２３の他端部はノズル部材７０に接続されている。液体回収部２１は例えば真空ポンプ等の真空系（吸引装置）、回収された液体ＬＱと気体とを分離する気液分離器、及び回収した液体ＬＱを収容するタンク等を備えている。

ノズル部材７０は、基板Ｐ（基板ステージＰＳＴ）の上方に設けられており、ノズル部材７０の下面７０Ａは、基板Ｐの上面に対向している。液体供給口１２は、ノズル部材７０Ａの下面７０Ａに設けられている。また、ノズル部材７０の内部には、供給管１３と液体供給口１２とを接続する内部流路が設けられている。また、液体回収口２２もノズル部材７０の下面７０Ａに設けられており、投影光学系ＰＬ（光学素子ＬＳ）の光軸ＡＸに関して、液体供給口１２よりも外側に設けられている。また、ノズル部材７０の内部には、回収管２３と液体回収口２２とを接続する内部流路が設けられている。

液体供給部１１の動作は制御装置ＣＯＮＴにより制御される。基板Ｐ上に液体ＬＱを供給する際、制御装置ＣＯＮＴは、液体供給部１１より液体ＬＱを送出し、供給管１３、及びノズル部材７０の内部流路を介して、基板Ｐの上方に設けられている液体供給口１２より基板Ｐ上に液体ＬＱを供給する。また、液体回収部２１の液体回収動作は制御装置ＣＯＮＴにより制御される。制御装置ＣＯＮＴは液体回収部２１による単位時間あたりの液体回収量を制御可能である。基板Ｐの上方に設けられた液体回収口２２から回収された基板Ｐ上の液体ＬＱは、ノズル部材７０の内部流路、及び回収管２３を介して液体回収部２１に回収される。

制御装置ＣＯＮＴは、少なくともマスクＭのパターン像を基板Ｐ上に転写している間、液体供給機構１０から供給した液体ＬＱにより投影光学系ＰＬの投影領域ＡＲ１を含む基板Ｐ上の少なくとも一部に、投影領域ＡＲ１よりも大きく且つ基板Ｐよりも小さい液浸領域ＡＲ２を局所的に形成する。具体的には、露光装置ＥＸは、投影光学系ＰＬの像面側先端部の光学素子ＬＳと基板Ｐの上面（露光面）との間に液体ＬＱを満たして液浸領域ＡＲ２を形成し、この投影光学系ＰＬと基板Ｐとの間の液体ＬＱ及び投影光学系ＰＬを介してマスクＭのパターン像を基板Ｐ上に投影することによって、基板Ｐを露光する。

本実施形態において、液浸領域ＡＲ２を形成する液体ＬＱとして純水を用いた。純水は、露光光ＥＬがＡｒＦエキシマレーザ光であっても透過可能である。また、純水は輝線（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）も透過可能である。

投影光学系ＰＬの光学素子ＬＳの下面ＬＳＡ、及びノズル部材７０の下面７０Ａのそれぞれは平坦面となっており、これら投影光学系ＰＬの光学素子ＬＳの下面ＬＳＡとノズル部材７０の下面７０Ａとはほぼ面一となっている。また、基板ステージＰＳＴ（Ｚステージ５２）上には凹部５０が設けられており、基板ホルダＰＨは凹部５０に配置されている。そして、基板ステージＰＳＴのうち凹部５０以外の上面５１は、基板ホルダＰＨに保持された基板Ｐの上面とほぼ同じ高さ（面一）になるような平坦面となっている。これにより、ノズル部材７０の下面７０Ａ及び光学素子ＬＳの下面ＬＳＡと、基板Ｐ（基板ステージＰＳＴ）との間に液浸領域ＡＲ２を良好に形成することができる。また、上面５１を設けたことにより、基板Ｐの周縁部を液浸露光するときにおいても、投影光学系ＰＬの像面側に液体ＬＱを保持して液浸領域ＡＲ２を良好に形成することができる。

また、光学素子ＬＳの表面のうち液浸領域ＡＲ２の液体ＬＱに接触する液体接触面（下面ＬＳＡを含む）は、液体ＬＱに対して親液性を有している。また、ノズル部材７０のうち液浸領域ＡＲ２の液体ＬＱに接触する液体接触面（下面７０Ａを含む）も、液体ＬＱに対して親液性を有している。上記光学素子ＬＳやノズル部材７０の液体接触面を親液性にするために、本実施形態においては、例えばＭｇＦ_２、Ａｌ_２Ｏ_３、ＳｉＯ_２等の親液性材料を前記液体接触面に被覆する親液化処理が施されている。一方、基板ステージＰＳＴの上面５１は、液体ＬＱに対して撥液性を有している。基板ステージＰＳＴの上面５１を撥液性にするために、本実施形態においては、例えばフッ素系樹脂材料あるいはアクリル系樹脂材料等の撥液性材料を基板ステージＰＳＴの上面５１に被覆する撥液化処理が施されている。ここで、光学素子ＬＳ、ノズル部材７０、基板ステージＰＳＴ等に設ける材料としては、液体ＬＱに対して非溶解性の材料が用いられる。また、上述したように、基板Ｐを構成する基材１上に被覆される材料としては、液体ＬＱに対して撥液性を有する材料が被覆されているため、基板Ｐの上面も、液体ＬＱに対して撥液性を有している。基板Ｐの上面や基板ステージＰＳＴの上面５１を撥液性にすることで、液浸領域ＡＲ２を良好に維持できるとともに、基板Ｐの上面や基板ステージＰＳＴの上面５１に液体ＬＱが残留する不都合を防止できる。

なお本実施形態において、基板Ｐの上面とは、基材１の上面１Ａ上に被覆された材料膜のうち最も上層の材料膜の表面を言う。例えば図１に示す例では、基板Ｐの上面は第１材料３によって形成された膜の表面であり、第１材料３が感光材２の上に被覆されていない形態では、基板Ｐの上面は感光材２によって形成された膜の表面を含む。

図３は、基板Ｐを保持した基板ホルダＰＨの近傍を示す拡大断面図である。図３において、基板ホルダＰＨは、基板Ｐを構成する基材１の下面１Ｂと所定距離だけ離れて対向する底面３５Ｂを有するベース部材３５と、ベース部材３５上に形成され、基材１の下面１Ｂと対向する上面３３Ａを有する周壁部３３と、周壁部３３の内側の底面３５Ｂ上に形成された支持部３４とを備えている。周壁部３３は、基板Ｐの形状に応じて略円環状に形成されている。周壁部３３の上面３３Ａは、基材１の下面１Ｂの周縁部１Ｂｓに対向するように形成されている。また、周壁部３３の上面３３Ａは平坦面となっている。

基板ホルダＰＨの支持部３４は、周壁部３３の内側において複数一様に設けられている。本実施形態においては、基板ホルダＰＨの支持部３４は複数の支持ピンを含み、基板ホルダＰＨは、所謂ピンチャック機構を構成している。このピンチャック機構は、基板ホルダＰＨのベース部材３５と周壁部３３と基板Ｐとで囲まれた空間３１を負圧にする吸引口４１を備えた吸引機構を備えており、空間３１を負圧にすることによって基板Ｐを支持部３４で吸着保持する。図３において、吸引口４１はベース部材３５の底面３５Ｂ上に複数一様に設けられている。

Ｚステージ５２（基板ステージＰＳＴ）の凹部５０によって形成された内側面５０Ｔと周壁部３３の外側面３３Ｓとの間には所定の距離を有するギャップ（隙間）Ｃが設けられている。また、基板ホルダＰＨに保持された基板Ｐのエッジ部と、その基板Ｐの周囲に設けられたＺステージ５２（基板ステージＰＳＴ）の上面５１との間には、０．１〜１．０ｍｍ程度の距離を有するギャップＡが形成されている。本実施形態においては、ギャップＡは０．３ｍｍ程度である。周壁部３３の外径は基板Ｐの外径より小さく形成されており、ギャップＣはギャップＡより大きく、例えば１．５ｍｍ程度である。

また、本実施形態においては、周壁部３３の上面３３Ａは平坦面となっており、その上面３３Ａは、フッ素系樹脂材料等の撥液性材料を被覆されて撥液性を有している。更に、本実施形態においては、基板ホルダＰＨのうち、周壁部３３の外側面３３Ｓ、及びＺステージ５２の内側面５０Ｔも、上記撥液性材料が被覆されて撥液性を有している。更に、支持部３４の表面や底面３５Ｂを含むベース部材３５の表面も撥液性を有している。

次に、上述した構成を有する露光装置ＥＸによって基板Ｐを露光する方法について説明する。

本実施形態においては、投影光学系ＰＬ及び液体ＬＱを介して基板Ｐ上に露光光ＥＬを照射して基板Ｐを露光する液浸法が適用され、マスクＭのパターン像を基板Ｐ上に投影するときには、基板Ｐ上の有効領域４にマスクＭのパターン像が投影される。上述したように、有効領域４には所望精度のパターンが形成できるように、所定の被覆条件で被覆された感光材２が設けられている。したがって、この有効領域４にマスクＭのパターン像を投影することで、この有効領域４の基材１上に所望精度のデバイスパターンを形成することができる。

また、有効領域４の周縁部にマスクＭのパターン像を投影するときや、液浸領域ＡＲ２を基板ステージＰＳＴの上面５１上に移動するときなどにおいては、図３に示すように、液浸領域ＡＲ２がギャップＡ上に配置される可能性がある。本実施形態においては、ギャップＡは上記所定値（０．１〜１．０ｍｍ程度）に設定されているとともに、ギャップＡを形成するＺステージ５２の内側面５０Ｔとその内側面５０Ｔに対向する基板Ｐの側面（基材１の側面１Ｃに被覆された第１材料３）とのそれぞれが撥液性であるため、ギャップＡからの液体ＬＱの浸入を確実に防止することができる。

また、図３に示す状態などにおいては、液浸領域ＡＲ２の液体ＬＱは、基板Ｐの上面の周縁部に接触するが、基材１の上面１Ａのうち有効領域４の外側の周縁部１Ａｓには、基材１の上面１Ａの周縁部１Ａｓが液体ＬＱと接触しないように、第１材料３が被覆されているので、液体ＬＱと基材１とは接触しない。また、液体ＬＱがギャップＡに僅かながら浸入した場合においても、基材１の有効領域４の外側の側面１Ｃには、その側面１Ｃが液体ＬＱと接触しないように第１材料３が被覆されているので、液体ＬＱと基材１とは接触しない。更に、ギャップＡを介して浸入した液体ＬＱが基板Ｐの下面側に回り込むような状況が生じた場合でも、基材１の下面１Ｂの一部（周縁部１Ｂｓ）に第１材料３が被覆されているので、液体ＬＱと基材１とは接触しない。

また、ギャップＡを介して浸入した液体ＬＱが、周壁部３３の上面３３Ａと基材１の下面１Ｂとの間で形成されるギャップＢを介して第１空間３１に流入する可能性がある。図３においては、第１材料３は下面１Ｂの周縁部１Ｂｓに被覆されているものの、基材１の下面１Ｂのうち基板ホルダＰＨの周壁部３３の上面３３Ａと対向する領域には第１材料３は被覆されていない。そこで、基材１の下面１Ｂのうち基板ホルダＰＨの周壁部３３の上面３３Ａと対向する領域にも第１材料３を被覆して撥液性にすることで、周壁部３３の上面３３Ａと基材１の下面１Ｂとの間で形成されるギャップＢを介して液体ＬＱが浸入することを防止できる。もちろん、基材１の下面１Ｂの全域に第１材料３を被覆することもできる。なお、図３に示すように、基材１の下面１Ｂのうち基板ホルダＰＨの周壁部３３の上面３３Ａと対向する領域に第１材料３が被覆されていなくても、ギャップＢを調整することで、ギャップＢを介して第１空間３１に液体ＬＱが浸入することを防止できる。

以上説明したように、基材１の表面のうち、感光材２で被覆された有効領域４の外側の所定領域を第１材料３で被覆し、有効領域４の外側で、上面１Ａ、側面１Ｃ、下面１Ｂのそれぞれを含む基材１の表面が液体ＬＱと接触しないようにしたので、基材１の表面を構成する物質の液体ＬＱへの溶出を抑えることができる。本実施形態においては、基材１の表面である。その基材１の表面と液体ＬＱとが接触すると、液体ＬＱ中に、シリコン基板を形成する物質（Ｓｉ）が溶出する可能性がある。液体ＬＱ中に溶出した前記物質は不純物として作用するため、例えば、その不純物を含んだ液体ＬＱが基材１中に浸透すると、先に基材１上に設けられているデバイスを形成するための機能層に影響を及ぼし、形成されるデバイスの性能が劣化したり、あるいは不純物を含んだ液体ＬＱが基板ステージＰＳＴ上に設けられた不図示の光計測部上に残留して気化し、その光計測部上にウォーターマークを形成するなどの不都合を生じさせる可能性がある。本実施形態では、基材１と液体ＬＱとが接触しないように、基材１のうち感光材２が塗布された有効領域４の外側に第１材料３が被覆されているので、液体ＬＱと基材１とは接触しない。したがって、上記不都合の発生を防止することができる。そして、液体ＬＱに接触する第１材料３として、液体ＬＱへの影響が少ない材料を用いることにより、液浸領域ＡＲ２の液体ＬＱを所望状態に維持して基板Ｐを良好に露光することができる。

なお、上述の実施形態においては、説明を簡単にするために、シリコン基板上に感光材２の膜が形成されている状態、すなわち有効領域４の外側の基材１の表面がシリコン基板の表面である場合について説明したが、基材１の表面（下地）がＳｉＯ_２などの酸化膜の場合もある。また、有効領域４の外側の基材１の表面（下地）が、前のプロセスまでに生成されたＳｉＯ_２などの酸化膜、ＳｉＯ_２やＳｉＮｘなどの絶縁膜、ＣｕやＡｌ−Ｓｉなどの金属・導体膜、アモルファスＳｉなどの半導体膜である場合やこれらが混在する場合もある。いずれの場合も、液浸領域ＡＲ２を形成する液体ＬＱに接すると金属（例えばＳｉ）などの物質が不純物として液体ＬＱ中に溶出する可能性があるが、上述の実施形態のように、有効領域４の外側を第１材料３で覆うことによって、そのような不純物の溶出を防止することができる。

＜第２実施形態＞
なお、上述した実施形態においては、第１材料３は、基材１の上面１Ａ、下面１Ｂ、及び側面１Ｃのそれぞれに被覆されているが、図４に示すように、下面１Ｂには設けず、基材１の上面１Ａ及び側面１Ｃのみに被覆するようにしてもよい。

本実施形態においても、エッジリンス処理よって基板Ｐの周縁部の感光材２が除去されており、エッジリンス処理の後、第１材料３からなる膜（層）が、そのエッジリンス処理を施した部分に形成される。

＜第３実施形態＞
また、図５に示すように、第１材料３を基材１の下面１Ｂ及び側面１Ｃには設けず、基材１の周縁部１Ａｓを含む上面１Ａのみに被覆するようにしてもよい。

本実施形態においても、エッジリンス処理よって基板Ｐの周縁部の感光材２が除去されており、
エッジリンス処理の後、第１材料３からなる膜（層）が、そのエッジリンス処理を施した部分に形成される。

＜第４実施形態＞
また、上述した実施形態においては、第１材料３は有効領域４に被覆された感光材２も覆っているが、図６に示すように、感光材２を覆わずに、基材１の上面１Ａのうち有効領域４の外側の周縁部１Ａｓのみに、第１材料３を被覆するようにしてもよい。そして、液体ＬＱに接触する感光材２として、液体ＬＱへの影響が少ない材料を用いることにより、液浸領域ＡＲ２の液体ＬＱを所望状態に維持して基板Ｐを良好に露光することができる。また、この場合においても、基材１の上面１Ａのうち有効領域４の外側の周縁部１Ａｓだけでなく、側面１Ｃと下面１Ｂの少なくとも一方も被覆するようにしてもよい。

本実施形態においても、エッジリンス処理よって基板Ｐの周縁部の感光材２が除去されており、エッジリンス処理の後、第１材料３からなる膜（層）が、そのエッジリンス処理を施した部分に形成される。

＜第５実施形態＞
また、基材１の表面を被覆する所定材料として、第１材料３に加えて、第１材料３とは別の第２材料３’を被覆するようにしてもよい。図７に示す例では、基材１の上面１Ａに第１材料３が被覆され、側面１Ｃに第２材料３’が被覆されている。例えば、第１材料３及び第２材料３’の一方をフッ素系の樹脂材料とし、他方をＨＭＤＳとすることができる。もちろん、有効領域４の外側の非有効領域５に被覆する材料としては、第１、第２材料３、３’の２種類に限られず、任意の複数種類の材料を、非有効領域５に被覆することができる。

本実施形態においても、エッジリンス処理よって基板Ｐの周縁部の感光材２が除去されており、エッジリンス処理の後、第１材料３あるいは第２材料３’からなる膜（層）が、そのエッジリンス処理を施した部分に形成される。

＜第６実施形態＞
また、有効領域４の外側に被覆する材料としては、有効領域４を被覆している感光材２を用いるようにしてもよい。例えば図８に示すように、基材１の上面１Ａの周縁部１Ａｓを含む全域に感光材２を被覆することができる。図８において、有効領域４とその有効領域４の外側の非有効領域５（周縁部１Ａｓ）とのそれぞれに感光材２を被覆するときは、同一の工程で、有効領域４と非有効領域５とのそれぞれにほぼ同時に感光材２を被覆してもよいし、有効領域４及び非有効領域５のうちいずれか一方に感光材２を被覆した後、他方に感光材２を被覆するといったように、別々の工程で感光材２を被覆するようにしてもよい。また、有効領域４に加えて非有効領域５にも感光材２を被覆するときには、有効領域４に対して感光材２を被覆するときの上記被覆条件と、非有効領域５に対して感光材２を被覆するときの上記被覆条件とを互いに異なる条件としてもよい。

＜第７実施形態＞
また、図９に示すように、感光材２を基材１の側面１Ｃに被覆してもよい。更には、感光材２を基材１の下面１Ｂに被覆するようにしてもよい。

＜第８実施形態＞
上述の第１〜第５実施形態で説明したように、フッ素系の樹脂材料又はＨＭＤＳ等を含む膜（層）を、基板Ｐの周縁部（上面の周縁部及び側面を含む）に形成することにより、図３等を参照して説明したように、その基板Ｐを基板ステージＰＳＴの基板ホルダＰＨで保持したとき、基材１から液体ＬＱ中への物質の溶出が抑制されるだけでなく、基板Ｐとその周囲に設けられた基板ステージＰＳＴの上面５１とのギャップＡへの液体ＬＱの漏洩を抑制することができる。そして、液体ＬＱが基板Ｐと基板ステージＰＳＴとの間のギャップＡを介して基板Ｐの下面側に浸入することが抑制されるので、例えば、基板Ｐの下面が濡れたことによって、基板ホルダＰＨで基板Ｐを良好に保持できなくなったり、あるいは、所定の搬送系を使って基板ホルダＰＨから基板Ｐを搬出（アンロード）する際、濡れた基板Ｐの下面を保持する搬送系がその基板Ｐを良好に保持できなくなる等の不都合の発生を防止することができる。

特に、ＨＭＤＳは比較的安価で、半導体ウエハ等の基材１と感光材２との密着性を向上するために半導体の製造工程で使用されているものであり、既存の設備を有効に利用することができる。また、ＨＭＤＳは撥液性（撥水性）を有しているため、ＨＭＤＳからなる層（以下、ＨＭＤＳ層と称する）を基板Ｐの上面に形成することにより、基板Ｐ上に液浸領域ＡＲ２を良好に形成することができる。基板Ｐの上面にＨＭＤＳ層を形成することにより、基板Ｐ上に液体ＬＱが残留したり付着跡（ウォーターマーク）が形成されるなどといった不都合の発生を抑制することもできる。また、一般的にＨＭＤＳ処理においては、ＨＭＤＳの蒸気化が行われるため、基材１（基板Ｐ）の側面や裏面にも比較的容易にＨＭＤＳ層を形成することができる。ＨＭＤＳ層を基板Ｐの側面や下面（裏面）に形成することにより、基板ホルダＰＨに保持された基板Ｐと基板ステージＰＳＴの上面５１との間のギャップＡへの液体ＬＱの漏洩や、基板Ｐの下面側に液体ＬＱが回り込むなどといった不都合の発生を抑制することができる。

そして、上述の第１〜第５実施形態においては、基材１上に感光材２の膜を形成し、エッジリンス処理をした後、そのエッジリンス処理を施した部分を含む基材１（基板Ｐ）上にＨＭＤＳ層を形成しているが、エッジリンス処理の前に、ひいては基材１上に感光材２の膜を形成する前に、基材１の上面、側面、及び下面の少なくとも一部にＨＭＤＳ層を形成することができる。

図１０は本実施形態に係る基板Ｐを示す図である。図１０において、基板Ｐは、基材１と、その基材１の上面１Ａ、下面１Ｂ、及び側面１Ｃに形成されたＨＭＤＳ層７とを備えている。また、基材１の上面１Ａのうち、周縁部１Ａｓを除く大部分の領域には感光材２の膜が形成されている。そして、基材１の上面１Ａの周縁部１Ａｓ、基材１の側面１Ｃ、及び基材１の下面１Ｂには感光材２の膜が形成されていない。

なお本実施形態において、基板Ｐの上面とは、基材１の上面１Ａに被覆された材料膜のうち最も上層の材料膜の表面（露出面）を言う。したがって、図１０に示す例では、基板Ｐの上面は感光材２によって形成された膜の表面と、その周囲に設けられたＨＭＤＳ層７の表面とを含む。また、本実施形態において、基板Ｐの下面とは、基材１の下面１Ｂに被覆された材料膜のうち最も表層の材料膜の表面（露出面）を言う。したがって、図１０に示す例では、基板Ｐの下面はＨＭＤＳ層７の表面である。また、本実施形態において、基板Ｐの側面とは、基材１の側面１Ｃに被覆された材料膜のうち最も表層の材料膜の表面（露出面）を言う。したがって、図１０に示す例では、基板Ｐの側面はＨＭＤＳ層７の表面である。

図１１は基材１上にＨＭＤＳ層を形成する膜形成装置８０の一例を模式的に示した図である。図１１において、露光装置ＥＸには、コータ・デベロッパ装置Ｃ／Ｄが接続されている。コータ・デベロッパ装置Ｃ／Ｄは、基材１上に感光材２を塗布するコータ装置と、露光処理後の基板Ｐを現像するデベロッパ装置とを備えている。膜形成装置８０は、コータ・デベロッパ装置Ｃ／Ｄに設けられている。膜形成装置８０は、密閉室８１と、密閉室８１の内部に設けられ、基材１を保持する保持装置８２と、ガス状のＨＭＤＳを密閉室８１の内部に供給するガス供給装置８３とを有している。保持装置８２は保持した基材１を加熱することができる。膜形成装置８０は、保持装置８２で保持した基材１を加熱した状態で、ガス供給装置８３よりガス状のＨＭＤＳを密閉室８１の内部に供給する。これにより、基材１の表面とガス状のＨＭＤＳとが接触し、基材１の表面にＨＭＤＳ層７が形成される。なお、図１１に示すように、本実施形態において、保持装置８２は、基材１の裏面側に所定の空間が形成されるように基材１を保持しており、基材１の上面１Ａ、側面１Ｃだけでなく、基材１の裏面１Ｂのほぼ全面にＨＭＤＳ層が形成される。以下の説明においては、基材１上にＨＭＤＳ層７を形成する処理を適宜、ＨＭＤＳ処理、と称する。

次に、図１０に示した基板Ｐを形成するための処理手順の一例について、図１２及び図１３Ａ〜Ｃを参照しながら説明する。図１２は処理手順の一例を示すフローチャート図、図１３Ａ〜Ｃは処理手順の一例を説明するための模式図である。

まず、図１１を参照して説明した膜形成装置８０により、基材１の上面１Ａ、下面１Ｂ、及び側面１ＣのそれぞれにＨＭＤＳ層７が形成される（ステップＳＡ１０）。基材１の表面とガス状のＨＭＤＳとが接触することによって基材１上にＨＭＤＳ層７が形成されるので、基材１の上面１Ａ、下面１Ｂ、及び側面１Ｃのそれぞれに、ＨＭＤＳ層７を円滑に形成することができる。図１３Ａには、ＨＭＤＳ処理を施された後の基材１が示されている。

次いで、基材１のＨＭＤＳ層７上に感光材２を塗布する処理が行われる（ステップＳＡ２０）。コータ・デベロッパ装置Ｃ／Ｄにより、例えばスピンコート法等の所定の塗布方法によって、基材１のＨＭＤＳ層７上に感光材２の膜が形成される。図１３Ｂには、感光材２が塗布された後の基板Ｐが示されている。

次いで、周縁部１Ａｓや側面１Ｃの感光材２を除去するエッジリンス処理が行われる（ステップＳＡ３０）。これにより、基材１（基板Ｐ）の周縁部１Ａｓにおいては感光材２が除去される。図１３Ｃには、エッジリンス処理を施された後の基板Ｐが示されている。

そして、基板Ｐにプリベーク処理等の所定の処理が施される（ステップＳＡ４０）。その後、基板Ｐは所定の搬送系によって露光装置ＥＸへ搬送され、露光処理される（ステップＳＡ５０）。

エッジリンス処理やプリベーク処理を行った後であっても、基板Ｐの周縁部のエッジリンス処理を施した部分はＨＭＤＳ層７で覆われている。すなわち、エッジリンス処理やプリベーク処理が行われても、基材１上に形成されたＨＭＤＳ層７は除去されることがない。したがって、そのエッジリンス処理を施した後であっても、基板Ｐの上面の周縁領域の撥液性を維持することができる。同様に、エッジリンス処理やプリベーク処理を行った後であっても、基板Ｐの側面や下面はＨＭＤＳ層７で覆われており、撥液性が維持されている。

＜第９実施形態＞
次に、第９実施形態について説明する。図１４は本実施形態に係る基板Ｐを示す図である。図１４においても、基板Ｐは、基材１と、その基材１の上面１Ａ、下面１Ｂ、及び側面１Ｃに形成されたＨＭＤＳ層７とを備えている。また、基材１の上面１Ａのうち、周縁部１Ａｓを除く大部分の領域には感光材２の膜が形成されている。そして、基材１の上面１Ａの周縁部１Ａｓ、基材１の側面１Ｃ、及び基材１の下面１Ｂには感光材２の膜が形成されていない。また、感光材２を覆うように、第１材料３の膜（トップコート膜）が形成されている。本実施形態においては、第１材料３の膜は、感光材２及び周縁部１Ａｓの一部を覆うように形成されている。したがって、周縁部１Ａｓの一部ではＨＭＤＳ層７が露出している。また、基材１の側面１Ｃ、及び基材１の下面１Ｂには第１材料３の膜が形成されていない。

次に、図１４に示した基板Ｐを形成するための処理手順の一例について、図１５及び図１６Ａ〜Ｅを参照しながら説明する。図１４は処理手順の一例を示すフローチャート図、図１６Ａ〜Ｅは処理手順の一例を説明するための模式図である。

まず、図１１を参照して説明した膜形成装置８０により、基材１の上面１Ａ、下面１Ｂ、及び側面１ＣのそれぞれにＨＭＤＳ層７が形成される（ステップＳＡ１０）。図１６Ａには、ＨＭＤＳ処理を施された後の基材１が示されている。

次いで、基材１のＨＭＤＳ層７上に感光材２を塗布する処理が行われる（ステップＳＡ２０）。コータ・デベロッパ装置Ｃ／Ｄにより、例えばスピンコート法等の所定の塗布方法によって、基材１のＨＭＤＳ層７上に感光材２が塗布される。図１６Ｂには、感光材２が塗布された後の基板Ｐが示されている。

次いで、周縁部１Ａｓや側面１Ｃの感光材２を除去するエッジリンス処理が行われる（ステップＳＡ３０）。これにより、基材１（基板Ｐ）の周縁部１Ａｓにおいては感光材２が除去される。図１６Ｃには、エッジリンス処理を施された後の基板Ｐが示されている。

そして、基板Ｐにプリベーク処理等の所定の処理が施される（ステップＳＡ３１）。

次いで、基材１の感光材２の膜上にトップコート膜を形成するための第１材料３を塗布する処理が行われる（ステップＳＡ３２）。コータ・デベロッパ装置Ｃ／Ｄにより、例えばスピンコート法等の所定の塗布方法によって、基材１の感光材２の膜上に第１材料３が塗布される。図１６Ｄには、第１材料３が塗布された後の基板Ｐが示されている。

次いで、周縁部１Ａｓや側面１Ｃの第１材料３を除去するエッジリンス処理が行われる（ステップＳＡ３３）。これにより、基材１（基板Ｐ）の周縁部１Ａｓにおいては第１材料３が除去される。図１６Ｅには、エッジリンス処理を施された後の基板Ｐが示されている。

そして、基板Ｐにプリベーク処理等の所定の処理が施される（ステップＳＡ４０）。その後、基板Ｐは所定の搬送系によって露光装置ＥＸへ搬送され、露光処理される（ステップＳＡ５０）。

エッジリンス処理やプリベーク処理を行った後であっても、基板Ｐの周縁部のエッジリンス処理を施した部分はＨＭＤＳ層７で覆われている。すなわち、エッジリンス処理やプリベーク処理が行われても、基材１上に形成されたＨＭＤＳ層７は除去されることがない。したがって、そのエッジリンス処理を施した後であっても、基板Ｐの上面の周縁領域の撥液性を維持することができる。同様に、エッジリンス処理やプリベーク処理を行った後であっても、基板Ｐの側面や下面はＨＭＤＳ層７で覆われており、撥液性が維持されている。

このように、基材１にＨＭＤＳ層７を形成した後に、感光材２の膜、及びトップコート膜３を形成した場合には、エッジリンス処理を施した後であっても、基板Ｐの表面の所望の領域（図１４においては、基板Ｐの表面のほぼ全面）を撥液性（撥水性）にすることができる。

＜第１０実施形態＞
第１０実施形態について図１７を参照して説明する。図１７に示すように、ＨＭＤＳ層７を、基材１の下面１Ｂの全ての領域に設けずに、一部の領域のみに設けることができる。図１７に示す例では、ＨＭＤＳ層７は、基材１の下面１Ｂの周縁部１Ｂｓを覆うように形成されている。ＨＭＤＳ処理を施さない非形成領域１Ｂｎを形成する場合には、例えば基材１の下面１Ｂの非形成領域１Ｂｎに対応する領域をカバー（マスク）で覆った状態で、膜形成装置８０の密閉室８１の内部に基材１を配置し、ガス状のＨＭＤＳを密閉室８１の内部に供給すればよい。

＜第１１実施形態＞
第１１実施形態について図１８を参照して説明する。図１８に示すように、ＨＭＤＳ層７を、基材１の下面１Ｂには設けず、側面１Ｃ及び上面１Ａのみに設けることができる。この場合も、ＨＭＤＳ処理を施したくない領域をカバー（マスク）で覆った状態で、基材１とガス状のＨＭＤＳとを接触させればよい。

＜第１２実施形態＞
第１２実施形態について図１９を参照して説明する。図１９に示すように、ＨＭＤＳ層７を、基材１の下面１Ｂ及び側面１Ｃには設けず、上面１Ａのみに設けるようにしてもよい。

以上のように、第８〜第１２実施形態においては、基材１にＨＭＤＳ層を形成しているので、感光材２及び／又はトップコート膜を形成した後に、エッジリンス処理を施しても、基板Ｐの周縁部の所望領域にＨＭＤＳ層７が維持されており、基板Ｐの周縁部の所望領域の撥液性（望ましくは、液体ＬＱに対する静的な接触角が６０度以上）を維持することができ、ＨＭＤＳ層７が形成された基板Ｐを露光対象とすることで、基板ホルダＰＨに保持された基板Ｐの周囲に形成されているギャップＡからの液体ＬＱの浸入を抑制することができる。また、ＨＭＤＳ層７が形成されている基材１（下地）からの物質の溶出を抑えることもできる。

なお、第８〜第１２実施形態において、基材１に形成されたＨＭＤＳ層に、感光材２の密着性を高める機能を持たせなくてもよい。すなわち、基板Ｐの上面の周縁領域に撥液性を持たせるためだけに、基材１の上面にＨＭＤＳ層を形成してもよい。
また、第８〜第１２実施形態においても、ＨＭＤＳ層が形成される基材１の表面は、シリコン基板の表面である場合に限らず、ＳｉＯ_２などの酸化膜の場合もあるし、前のプロセスまでに生成されたＳｉＯ_２などの酸化膜、ＳｉＯ_２やＳｉＮｘなどの絶縁膜、ＣｕやＡｌ−Ｓｉなどの金属・導体膜、アモルファスＳｉなどの半導体膜である場合もあるし、これらが混在する場合もある。

また上述の第１〜第１２実施形態において、液浸領域ＡＲ２が所望状態に形成可能であれば、基板ステージＰＳＴの上面５１は、基板ステージＰＳＴに保持された基板Ｐの表面と面一でなくてもよい。
また、第１〜第１２実施形態の基板ステージＰＳＴにおいては、周壁部３３の上面３３Ａ、外側面３３Ｓ、Ｚステージ５２の内側面５０Ｔ、及び支持部３４の表面と底面３５Ｂを含むベース部材３５の表面は撥液性を有しているが、撥液性を有していなくてもよいし、それらの一部のみに撥液性をもたせてもよい。

上述したように、本実施形態における液体ＬＱ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上の感光材や光学素子（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の上面、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。なお工場等から供給される純水の純度が低い場合には、露光装置が超純水製造器を持つようにしてもよい。

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と言われており、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。

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０．９〜１．６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、マスク（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、マスク（レチクル）のパターンからは、Ｓ偏光成分（ＴＥ偏光成分）、すなわち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ＰＬと基板Ｐ（基材１）の上面に塗布された感光材との間が液体で満たされている場合、投影光学系ＰＬと基板Ｐ（基材１）の上面に塗布された感光材との間が空気（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（ＴＥ偏光成分）の回折光の感光材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を越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号公報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）等を適宜組み合わせると更に効果的である。特に、直線偏光照明法とダイポール照明法との組み合わせは、ライン・アンド・スペースパターンの周期方向が所定の一方向に限られている場合や、所定の一方向に沿ってホールパターンが密集している場合に有効である。例えば、透過率６％のハーフトーン型の位相シフトマスク（ハーフピッチ４５ｎｍ程度のパターン）を、直線偏光照明法とダイポール照明法とを併用して照明する場合、照明系の瞳面においてダイポールを形成する二光束の外接円で規定される照明σを０．９５、その瞳面における各光束の半径を０．１２５σ、投影光学系ＰＬの開口数をＮＡ＝１．２とすると、ランダム偏光光を用いるよりも、焦点深度（ＤＯＦ）を１５０ｎｍ程度増加させることができる。

また、例えばＡｒＦエキシマレーザを露光光とし、１／４程度の縮小倍率の投影光学系ＰＬを使って、微細なライン・アンド・スペースパターン（例えば２５〜５０ｎｍ程度のライン・アンド・スペース）を基板Ｐ上に露光するような場合、マスクＭの構造（例えばパターンの微細度やクロムの厚み）によっては、Wave guide効果によりマスクＭが偏光板として作用し、コントラストを低下させるＰ偏光成分（ＴＭ偏光成分）の回折光よりＳ偏光成分（ＴＥ偏光成分）の回折光が多くマスクＭから射出されるようになる。この場合、上述の直線偏光照明を用いることが望ましいが、ランダム偏光光でマスクＭを照明しても、投影光学系ＰＬの開口数ＮＡが０．９〜１．６のように大きい場合でも高い解像性能を得ることができる。

また、マスクＭ上の極微細なライン・アンド・スペースパターンを基板Ｐ上に露光するような場合、Wire Grid効果によりＰ偏光成分（ＴＭ偏光成分）がＳ偏光成分（ＴＥ偏光成分）よりも大きくなる可能性もあるが、例えばＡｒＦエキシマレーザを露光光とし、１／４程度の縮小倍率の投影光学系ＰＬを使って、２５ｎｍより大きいライン・アンド・スペースパターンを基板Ｐ上に露光するような場合には、Ｓ偏光成分（ＴＥ偏光成分）の回折光がＰ偏光成分（ＴＭ偏光成分）の回折光よりも多くマスクＭから射出されるので、投影光学系ＰＬの開口数ＮＡが０．９〜１．３のように大きい場合でも高い解像性能を得ることができる。

更に、マスク（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号公報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、マスク（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（周期方向が異なるライン・アンド・スペースパターンが混在）する場合には、同じく特開平６−５３１２０号公報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。例えば、透過率６％のハーフトーン型の位相シフトマスク（ハーフピッチ６３ｎｍ程度のパターン）を、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（輪帯比３／４）とを併用して照明する場合、照明σを０．９５、投影光学系ＰＬの開口数をＮＡ＝１．００とすると、ランダム偏光光を用いるよりも、焦点深度（ＤＯＦ）を２５０ｎｍ程度増加させることができ、ハーフピッチ５５ｎｍ程度のパターンで投影光学系の開口数ＮＡ＝１．２では、焦点深度を１００ｎｍ程度増加させることができる。

なお、例えば特開平４−２７７６１２号公報や特開２００１−３４５２４５号公報に開示されている累進焦点露光法を更に適用することも可能である。

本実施形態では、投影光学系ＰＬの先端に光学素子ＬＳ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。なお、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ＬＱ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の上面との間は液体ＬＱで満たされている構成であるが、例えば基板Ｐの上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ＬＱを満たす構成であってもよい。

また、上述の実施形態の投影光学系は、先端の光学素子の像面側の光路空間を液体で満たしているが、国際公開第２００４／０１９１２８号パンフレットに開示されているように、先端の光学素子の物体面側の光路空間も液体で満たす投影光学系を採用することもできる。

なお、本実施形態の液体ＬＱは水であるが、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、このＦ_２レーザ光は水を透過しないので、液体ＬＱとしてはＦ_２レーザ光を透過可能な例えば、過フッ化ポリエーテル（ＰＦＰＥ）やフッ素系オイル等のフッ素系流体であってもよい。この場合、液体ＬＱ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。また、液体ＬＱ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や基板Ｐ（基材１）の上面に塗布されている感光材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ＬＱの極性に応じて行われる。

また、液体ＬＱとしては、屈折率が１．６〜１．８程度のものを使用してもよい。更に、石英や蛍石よりも屈折率が高い（例えば１．６以上）材料で光学素子ＬＳ１を形成してもよい。

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、露光装置ＥＸとしては、第１パターンと基板Ｐとをほぼ静止した状態で第１パターンの縮小像を投影光学系（例えば１／８縮小倍率で反射素子を含まない屈折型投影光学系）を用いて基板Ｐ上に一括露光する方式の露光装置にも適用できる。この場合、更にその後に、第２パターンと基板Ｐとをほぼ静止した状態で第２パターンの縮小像をその投影光学系を用いて、第１パターンと部分的に重ねて基板Ｐ上に一括露光するスティッチ方式の一括露光装置にも適用できる。また、スティッチ方式の露光装置としては、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し、基板Ｐを順次移動させるステップ・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。

更に、特開平１１−１３５４００号公報や特開２０００−１６４５０４号公報に開示されているように、基板を保持する基板ステージと基準マークが形成された基準部材や各種の光電センサを搭載した計測ステージとを備えた露光装置にも本発明を適用することができる。

また、上述の実施形態においては、投影光学系ＰＬと基板Ｐとの間に局所的に液体を満たす露光装置を採用しているが、本発明は、露光対象の基板の表面全体が液体で覆われる液浸露光装置にも適用可能である。露光対象の基板の表面全体が液体で覆われる液浸露光装置の構造及び露光動作は、例えば特開平６−１２４８７３号公報、特開平１０−３０３１１４号公報、米国特許第５，８２５，０４３号などに詳細に記載されている。

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。

なお、上述の実施形態においては、光透過性の基板上に所定の遮光パターン（又は位相パターン・減光パターン）を形成した光透過型マスクを用いたが、このマスクに代えて、例えば米国特許第６，７７８，２５７号公報に開示されているように、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、あるいは発光パターンを形成する電子マスクを用いてもよい。

また、国際公開第２００１／０３５１６８号パンフレットに開示されているように、干渉縞を基板Ｐ上に形成することによって、基板Ｐ上にライン・アンド・スペースパターンを露光する露光装置（リソグラフィシステム）にも本発明を適用することができる。

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（米国特許５，５２８，１１８）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（米国特許第５，８７４，８２０）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２０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基板処理ステップ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。

Claims (22)

1. 液体を介して基板上に露光光を照射して前記基板を露光する露光方法において、
   前記基板を構成する基材の表面は、感光材で被覆される有効領域を有し、
   前記有効領域の外側で前記基材の表面が前記液体と接触しないように、前記有効領域の外側の前記基材の表面の少なくとも一部が所定材料で被覆されている露光方法。
2. 前記有効領域の外側は、前記基材の周縁部を含む請求項１記載の露光方法。
3. 前記有効領域の外側は、前記基材の側面を含む請求項２記載の露光方法。
4. 前記基材の表面は、前記感光材で被覆される有効領域を含む第１面と、該第１面と対向する第２面とを含み、
   前記有効領域の外側は、前記基材の第２面の少なくとも一部を含む請求項１〜３のいずれか一項記載の露光方法。
5. 前記所定材料は、前記有効領域を被覆する感光材を含む請求項１〜４のいずれか一項記載の露光方法。
6. 前記所定材料は、前記感光材も覆っている請求項１〜４のいずれか一項記載の露光方法。
7. 前記所定材料は、前記液体に対して撥液性を有する材料である請求項１〜６のいずれか一項記載の露光方法。
8. 前記基材の表面を構成する物質の前記液体への溶出を防止するために、前記有効領域の外側の前記基材の表面が所定材料で被覆されている請求項１〜７のいずれか一項記載の露光方法。
9. 前記基材の表面は、シリコン基板の表面を含む請求項１〜８のいずれか一項記載の露光方法。
10. 前記基材の表面は、酸化膜層を含む請求項１〜９のいずれか一項記載の露光方法。
11. 前記基材の表面は、金属層を含む請求項１〜１０のいずれか一項記載の露光方法。
12. 前記基材の表面は、絶縁膜層を含む請求項１〜１１のいずれか一項記載の露光方法。
13. 前記有効領域の外側は、エッジリンス処理によって感光材が除去されている請求項１〜１２のいずれか一項記載の露光方法。
14. 基板保持装置に保持された基板上に液体を介して露光光を照射して前記基板を露光する露光方法において、
    前記基板保持装置は前記基板の周囲に平坦部を有し、
    前記基板の周縁部にＨＭＤＳ層を形成して、前記基板保持装置に保持された前記基板と前記平坦部との隙間への液体の漏洩を抑制する露光方法。
15. 前記ＨＭＤＳ層は、前記基板の上面に形成されている請求項１４記載の露光方法。
16. 前記ＨＭＤＳ層は、前記基板の側面に形成されている請求項１４又は１５記載の露光方法。
17. 前記ＨＭＤＳ層は、前記基板の下面に形成されている請求項１４〜１６のいずれか一項記載の露光方法。
18. 前記ＨＭＤＳ層は、前記基板の周縁部のエッジリンス処理を施した部分に形成される請求項１４〜１７のいずれか一項記載の露光方法。
19. 前記ＨＭＤＳ層は、前記エッジリンス処理の後に形成される請求項１８記載の露光方法。
20. 前記ＨＭＤＳ層は、前記エッジリンス処理の前に形成される請求項１８記載の露光方法。
21. 前記ＨＭＤＳ層は、前記基板上に感光材の膜を形成する前に形成される請求項２０記載の露光方法。
22. 請求項１〜請求項２１のいずれか一項記載の露光方法を用いるデバイス製造方法。

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