JPWO2006062096A1 - 露光装置及びデバイス製造方法 - Google Patents

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Abstract

装置の状態を把握でき、液体の流出や飛散を防止できる露光装置を提供する。露光装置（ＥＸ）は、露光光（ＥＬ）の光路空間（Ｋ１）を液体（ＬＱ）で満たすときの進行状況、及び光路空間（Ｋ１）から液体（ＬＱ）を除去するときの進行状況の少なくとも一方を表示する表示装置（Ｄ）を備えている。

Description

本発明は、液体を介して基板を露光する露光装置に関するものである。
本願は、２００４年１２月７日に出願された特願２００４−３５３９４８号に基づき優先権を主張し、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等のマイクロデバイスの製造工程の一つであるフォトリソグラフィ工程では、マスク上に形成されたパターンの像を感光性の基板上に投影する露光装置が用いられる。この露光装置は、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の像を投影光学系を介して基板に投影するものである。マイクロデバイスの製造においては、デバイスの高密度化のために、基板上に形成されるパターンの微細化が要求されている。この要求に応えるために露光装置の更なる高解像度化が望まれており、その高解像度化を実現するための手段の一つとして、下記特許文献１に開示されているような、露光光の光路空間を気体よりも屈折率の高い液体で満たした状態で露光処理を行う液浸露光装置が案出されている。
国際公開第９９／４９５０４号パンフレット
液浸露光装置においては、投影光学系の像面側の光路空間を液体で満たすとき、投影光学系と基板あるいは基板ステージ等の物体とを対向させた状態で、投影光学系と物体との間を液体で満たす動作が行われる。そのとき、例えばオペレータが投影光学系と対向している物体を退かしてしまうと、液体が流出したり飛散したりする可能性がある。
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、露光装置の状態をオペレータ等が把握できる露光装置、及びその露光装置を用いた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、液体の流出や飛散を防止できる露光装置、及びその露光装置を用いた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）を介して露光光（ＥＬ）を基板（Ｐ）上に照射して、基板（Ｐ）を露光する露光装置において、露光光（ＥＬ）の光路空間（Ｋ１）を液体（ＬＱ）で満たすときの進行状況、及び光路空間（Ｋ１）から液体（ＬＱ）を回収するときの進行状況の少なくとも一方を表示する表示装置（Ｄ）を備えた露光装置（ＥＸ）が提供される。
本発明の第１の態様によれば、表示装置の表示によって、露光光の光路空間を液体で満たすときの進行状況、及び光路空間から液体を回収するときの進行状況の少なくとも一方を把握することができる。
本発明の第２の態様に従えば、上記態様の露光装置（ＥＸ）を用いるデバイス製造方法が提供される。
本発明の第２の態様によれば、露光光の光路空間を液体で満たすときの進行状況、及び光路空間から液体を回収するときの進行状況の少なくとも一方をオペレータ等が把握できる露光装置を使って、デバイスを製造することができる。
本発明によれば、露光装置の状態をオペレータ等が把握でき、液体の流出や飛散を防止することができる。
露光装置の一実施形態を示す概略構成図である。 図１の要部拡大図である。 基板ステージ上の基板を示す平面図である。 露光手順の一例を説明するためのフローチャート図である。 液体除去動作の一例を説明するための図である。 液体除去動作の一例を説明するための図である。 液体除去動作の一例を説明するための図である。 表示装置の表示内容の一例を説明するための図である。 表示装置の表示内容の一例を説明するための図である。 表示装置の表示内容の一例を説明するための図である。 表示装置の表示内容の一例を説明するための図である。 表示装置の表示内容の一例を説明するための図である。 表示装置の表示内容の一例を説明するための図である。 表示装置の表示内容の一例を説明するための図である。 表示装置の表示内容の一例を説明するための図である。 表示装置の表示内容の一例を説明するための図である。 表示装置の表示内容の一例を説明するための図である。 表示装置の表示内容の一例を説明するための図である。 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
Ｄ…表示装置、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。
図１は、本実施形態に係る露光装置ＥＸを示す概略構成図である。図１において、露光装置ＥＸは、マスクＭを保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Ｐを保持した基板ホルダＰＨを移動可能な基板ステージＰＳＴと、マスクステージＭＳＴに保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Ｐ上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。
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、投影光学系ＰＬの像面側における露光光ＥＬの光路空間Ｋ１を液体ＬＱで満たすための液浸機構１００を備えている。液浸機構１００は、投影光学系ＰＬの像面近傍に設けられ、液体ＬＱを供給する供給口１２及び液体ＬＱを回収する回収口２２を有するノズル部材７０と、ノズル部材７０に設けられた供給口１２を介して投影光学系ＰＬの像面側の空間に液体ＬＱを供給する液体供給機構１０と、ノズル部材７０に設けられた回収口２２を介して投影光学系ＰＬの像面側の空間の液体ＬＱを回収する液体回収機構２０とを備えている。ノズル部材７０は、基板Ｐ（基板ステージＰＳＴ）の上方において、投影光学系ＰＬを構成する複数の光学素子のうち、投影光学系ＰＬの像面に最も近い第１光学素子ＬＳ１を囲むように環状に形成されている。
露光装置ＥＸは、少なくともマスクＭのパターン像を基板Ｐ上に投影している間、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ＡＲを含む基板Ｐ上の一部に、投影領域ＡＲよりも大きく且つ基板Ｐよりも小さい液体ＬＱの液浸領域ＬＲを局所的に形成する局所液浸方式を採用している。具体的には、露光装置ＥＸは、液浸機構１００を使って、投影光学系ＰＬの像面に最も近い第１光学素子ＬＳ１の下面ＬＳＡと、投影光学系ＰＬの像面側に配置され、基板ステージＰＳＴに支持されている基板Ｐ上面との間の露光光ＥＬの光路空間Ｋ１を液体ＬＱで満たし、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を通過した露光光ＥＬを基板Ｐに照射することによってマスクＭのパターンを基板Ｐに投影露光する。制御装置ＣＯＮＴは、液体供給機構１０を使って基板Ｐ上に液体ＬＱを所定量供給するとともに、液体回収機構２０を使って基板Ｐ上の液体ＬＱを所定量回収することで、基板Ｐ上に液体ＬＱの液浸領域ＬＲを局所的に形成する。
また、制御装置ＣＯＮＴには、露光装置ＥＸの状態及び動作に関する情報を表示する表示装置Ｄが接続されている。本実施形態の表示装置Ｄは、例えば液晶ディスプレイを含み、液浸機構１００が投影光学系ＰＬの像面側の露光光ＥＬの光路空間Ｋ１を液体ＬＱで満たすときの進行状況、及び露光光ＥＬの光路空間Ｋ１から液体ＬＱを除去するときの進行状況のそれぞれを表示する。
本実施形態では、露光装置ＥＸとしてマスクＭと基板Ｐとをそれぞれの走査方向に同期移動しつつマスクＭに形成されたパターンの像を基板Ｐに投影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。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軸まわりの回転（傾斜）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」は半導体ウエハ等の基材上に感光材（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。
照明光学系ＩＬは、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Ｆ２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。
本実施形態においては、液体ＬＱとして純水が用いられている。純水は、ＡｒＦエキシマレーザ光のみならず、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）も透過可能である。
マスクステージＭＳＴは、マスクＭを保持して移動可能である。マスクステージＭＳＴは、制御装置ＣＯＮＴにより制御されるリニアモータ等を含むマスクステージ駆動装置ＭＳＴＤの駆動により、マスクＭを保持した状態で、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方向に微少回転可能である。マスクステージＭＳＴ上には移動鏡９１が設けられ、移動鏡９１に対向する位置にはレーザ干渉計９２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θＺ方向の回転角などはレーザ干渉計９２によりリアルタイムで計測される。レーザ干渉計９２の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９２の計測結果に基づいてマスクステージ駆動装置ＭＳＴＤを駆動し、マスクステージＭＳＴに保持されているマスクＭの位置制御を行う。
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、複数の光学素子で構成されており、それら光学素子は鏡筒ＰＫで保持されている。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、本実施形態においては、投影光学系ＰＬを構成する複数の光学素子のうち、投影光学系ＰＬの像面に最も近い第１光学素子ＬＳ１は、鏡筒ＰＫより露出している。
基板ステージＰＳＴは、基板Ｐを保持する基板ホルダＰＨを有し、投影光学系ＰＬの像面側において、ベース部材ＢＰ上で移動可能である。基板ホルダＰＨは、例えば真空吸着等により基板Ｐを保持する。基板ステージＰＳＴ上には凹部９６が設けられており、基板Ｐを保持するための基板ホルダＰＨは凹部９６に配置されている。そして、基板ステージＰＳＴのうち凹部９６以外の上面９７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（平坦部）となっている。
基板ステージＰＳＴは、制御装置ＣＯＮＴにより制御されるリニアモータ等を含む基板ステージ駆動装置ＰＳＴＤの駆動により、基板Ｐを基板ホルダＰＨを介して保持した状態で、ベース部材ＢＰ上で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。更に基板ステージＰＳＴは、Ｚ軸方向、θＸ方向、及びθＹ方向にも移動可能である。したがって、基板ステージＰＳＴに支持された基板Ｐの上面は、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸、θＸ、θＹ、及びθＺ方向の６自由度の方向に移動可能である。基板ステージＰＳＴの側面には移動鏡９３が設けられ、移動鏡９３に対向する位置にはレーザ干渉計９４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９４によりリアルタイムで計測される。また、露光装置ＥＸは、基板ステージＰＳＴに支持されている基板Ｐの上面の面位置情報を検出する斜入射方式のフォーカス・レベリング検出系（不図示）を備えている。フォーカス・レベリング検出系は、基板Ｐの上面の面位置情報（Ｚ軸方向の位置情報、及びθＸ及びθＹ方向の傾斜情報）を検出する。レーザ干渉計９４の計測結果及びフォーカス・レベリング検出系の検出結果は制御装置ＣＯＮＴに出力される。制御装置ＣＯＮＴは、フォーカス・レベリング検出系の検出結果に基づいて、基板ステージ駆動装置ＰＳＴＤを駆動し、基板Ｐのフォーカス位置（Ｚ位置）及び傾斜角（θＸ、θＹ）を制御して基板Ｐの上面を投影光学系ＰＬの像面に合わせ込むとともに、レーザ干渉計９４の計測結果に基づいて、基板ＰのＸ軸方向、Ｙ軸方向、及びθＺ方向における位置制御を行う。
次に、液浸機構１００の液体供給機構１０及び液体回収機構２０について説明する。液体供給機構１０は、液体ＬＱを投影光学系ＰＬの像面側の空間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。ノズル部材７０の内部には、供給管１３の他端部と供給口１２とを接続する内部流路（供給流路）が形成されている。液体供給部１１は、液体ＬＱを収容するタンク、加圧ポンプ、供給する液体ＬＱの温度を調整する温度調整機構、及び液体ＬＱ中の異物を取り除くフィルタユニット等を備えている。
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。ノズル部材７０の内部には、回収管２３の他端部と回収口２２とを接続する内部流路（回収流路）が形成されている。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。
液体ＬＱを供給する供給口１２及び液体ＬＱを回収する回収口２２はノズル部材７０の下面７０Ａに形成されている。供給口１２は、ノズル部材７０の下面７０Ａにおいて、投影光学系ＰＬの第１光学素子ＬＳ１（投影光学系ＰＬの光軸ＡＸ）を囲むように複数設けられている。また、回収口２２は、ノズル部材７０の下面７０Ａにおいて、第１光学素子ＬＳ１に対して供給口１２よりも外側に設けられており、第１光学素子ＬＳ１及び供給口１２を囲むように設けられている。
液体ＬＱの液浸領域ＬＲを形成する際、制御装置ＣＯＮＴは、液体供給部１１及び液体回収部２１のそれぞれを駆動する。制御装置ＣＯＮＴの制御のもとで液体供給部１１から液体ＬＱが送出されると、液体供給部１１から送出された液体ＬＱは、供給管１３を流れた後、ノズル部材７０の供給流路を介して、供給口１２より投影光学系ＰＬの像面側に供給される。また、制御装置ＣＯＮＴのもとで液体回収部２１が駆動されると、投影光学系ＰＬの像面側の液体ＬＱは回収口２２を介してノズル部材７０の回収流路に流入し、回収管２３を流れた後、液体回収部２１に回収される。
図２は、ノズル部材７０近傍を示す図である。図２において、投影光学系ＰＬの第１光学素子ＬＳ１の下面ＬＳＡの所定位置には、液体ＬＱを検出可能な第１センサ３１が設けられている。第１センサ３１は、露光光ＥＬの照射を妨げないように、第１光学素子ＬＳ１の下面ＬＳＡのうち露光光ＥＬの光路の外側に設けられている。また、ノズル部材７０の下面７０Ａの複数の所定位置にも、液体ＬＱを検出可能な第２、第３、第４センサ３２、３３、３４のそれぞれが設けられている。第２センサ３２は、ノズル部材７０の下面７０Ａのうち、供給口１２よりも内側（投影領域ＡＲ側）に設けられている。第３センサ３３は、ノズル部材７０の下面７０Ａのうち、供給口１２と回収口２２との間であって、回収口２２近傍に設けられている。第４センサ３４は、ノズル部材７０の下面７０Ａのうち、投影領域ＡＲに対して回収口２２の外側に設けられている。第１〜第４センサ３１〜３４の検出結果は制御装置ＣＯＮＴに出力される。
第１〜第４センサ３１〜３４は、例えば下方（基板Ｐ側）に向かって検出光を投射することで液体ＬＱの有無を検出するものである。第１〜第４センサ３１〜３４の下方に液体ＬＱが存在している場合と存在していない場合とで、投射した検出光の反射光状態が変化するため、第１〜第４センサ３１〜３４は、投射した検出光の反射光を受光することで、その第１〜第４センサ３１〜３４のそれぞれの下方に液体ＬＱが存在するか否かを検出することができる。なお、センサとしては、光学式に限らず、静電容量式などの各種のセンサを採用することができる。
制御装置ＣＯＮＴは、第１〜第４センサ３１〜３４の検出結果に基づいて、液浸領域ＬＲの状態を求めることができる。具体的には、制御装置ＣＯＮＴは、第１〜第４センサ３１〜３４の検出結果に基づいて、光路空間Ｋ１に液体ＬＱが有るか否かを求めることができるとともに、液浸領域ＬＲの大きさ（液浸領域ＬＲの界面）を検知することができる。例えば、第１〜第４センサ３１〜３４のそれぞれが液体ＬＱを検出していないとき、制御装置ＣＯＮＴは、投影光学系ＰＬと基板Ｐとの間の光路空間Ｋ１には液体ＬＱが無いと判断する。また、第１、第２センサ３１、３２のそれぞれが液体ＬＱを検出したとき、制御装置ＣＯＮＴは、形成された液浸領域ＬＲの大きさは比較的小さく、光路空間Ｋ１に液体ＬＱが十分に満たされてないと判断する。また、第１、第２、第３センサ３１、３２、３３のそれぞれが液体ＬＱを検出したとき、制御装置ＣＯＮＴは、形成された液浸領域ＬＲの大きさは所望の大きさであり、光路空間Ｋ１に液体ＬＱが良好に満たされていると判断する。また、第１〜第４センサ３１〜３４のそれぞれが液体ＬＱを検出したとき、制御装置ＣＯＮＴは、形成された液浸領域ＬＲの大きさは比較的大きいと判断する。
図３は、基板Ｐを支持した基板ステージＰＳＴを上方から見た平面図である。基板ステージＰＳＴ（基板ホルダＰＨ）に保持された基板Ｐの周囲を囲むように、基板ステージＰＳＴの上面９７が配置されている。基板Ｐのエッジと基板ステージＰＳＴの上面９７との間には所定のギャップＧ１が設けられている。また、基板Ｐ上には複数のショット領域ＳＨが設定されており、制御装置ＣＯＮＴは、レーザ干渉計９４の出力をモニタしつつ基板ステージＰＳＴをＸＹ方向に移動し、基板Ｐ上に設定された複数のショット領域ＳＨを順次露光する。
また、本実施形態においては、基板Ｐには切欠部であるオリエンテーションフラット部ＯＦが形成されており、基板ステージＰＳＴのうち上面９７に接続する内側面にはオリエンテーションフラット部ＯＦの形状に対応したフラット部が形成されている。そして、オリエンテーションフラット部ＯＦと上面９７との間にも所定のギャップＧ２が形成されている。なお、基板Ｐに切欠部としてノッチ部が形成されている場合には、基板ステージＰＳＴの上面９７に接続する凹部９６の内側面にはノッチ部の形状に対応した突起部が形成される。なお、ノッチ部の大きさが、ギャップＧ１への液体ＬＱの浸入が抑えられるほど小さい場合には、凹部９６の内側面に突起部をもうけなくてもよい。
次に、上述の露光装置を用いて基板Ｐを露光する手順について、図４のフローチャート図を参照しながら説明する。
露光処理されるべき基板Ｐが基板ステージＰＳＴにロードされた後、制御装置ＣＯＮＴは、基板ステージ駆動装置ＰＳＴＤを駆動し、投影光学系ＰＬと基板Ｐと対向させる。そして、制御装置ＣＯＮＴは、投影光学系ＰＬと基板Ｐとの間の光路空間Ｋ１を液体ＬＱで満たす動作を開始する（ステップＳＡ１）。具体的には、制御装置ＣＯＮＴは、投影光学系ＰＬと基板Ｐとを対向させた状態で、液浸機構１００の液体供給機構１０を使って投影光学系ＰＬと基板Ｐとの間に対する液体ＬＱの供給を開始する。
ここで、以下の説明においては、光路空間Ｋ１を液体ＬＱで満たすために、液浸機構１００の液体供給機構１０及び液体回収機構２０を使って液体ＬＱの供給及び回収を行う動作を適宜、「液体満たし動作」と称する。
ステップＳＡ１において、液体満たし動作を開始した後、制御装置ＣＯＮＴは、液浸機構１００の液体供給機構１０及び液体回収機構２０を使った液体満たし動作を所定時間継続する（ステップＳＡ２）。制御装置ＣＯＮＴは、液体満たし動作を所定時間継続することにより、光路空間Ｋ１を液体ＬＱで満たすことができる。制御装置ＣＯＮＴは、光路空間Ｋ１が液体ＬＱで満たされ、所望の状態（大きさ）の液浸領域ＬＲが形成された時点で、液体満たし動作が完了したと判断する（ステップＳＡ３）。
図２を参照して説明したように、本実施形態においては、第１光学素子ＬＳ１の下面ＬＳＡ、およびノズル部材７０の下面７０Ａには液浸領域ＬＲの状態（大きさ）を検出可能な第１〜第４センサ３１〜３４が設けられているので、制御装置ＣＯＮＴは、第１〜第４センサ３１〜３４の検出結果に基づいて、液体満たし動作の進行状況を検知して、光路空間Ｋ１が液体ＬＱで満たされるまでの時間（液体満たし動作が完了するまでの時間）を予測することができ、液体満たし動作が完了したかどうかを判断することができる。
ここで、以下の説明においては、光路空間Ｋ１が液体ＬＱで満たされた状態を適宜、「ウエット状態」と称する。
なおここでは、投影光学系ＰＬと基板Ｐとを対向させた状態で液体満たし動作が行われているが、投影光学系ＰＬと基板ステージＰＳＴの上面９７とを対向させた状態で液体満たし動作が行われてもよい。その場合、投影光学系ＰＬと基板ステージＰＳＴの上面９７との間に液体ＬＱを満たした後、投影光学系ＰＬの下面ＬＳＡ側に液体ＬＱを保持した状態で基板ステージＰＳＴをＸＹ方向に移動し、液体ＬＱの液浸領域ＬＲを基板Ｐ上まで移動すればよい。
投影光学系ＰＬとその投影光学系ＰＬに対向する基板Ｐとの間の光路空間Ｋ１が液体ＬＱで満たされた後、制御装置ＣＯＮＴは、照明光学系ＩＬより露光光ＥＬを射出し、マスクステージＭＳＴに保持されているマスクＭを露光光ＥＬで照明する。マスクＭを通過した露光光ＥＬは、投影光学系ＰＬ及び光路空間Ｋ１の液体ＬＱを介して基板Ｐに照射される。これにより、基板Ｐは液浸露光される（ステップＳＡ４）。
基板Ｐの液浸露光が完了した後、制御装置ＣＯＮＴは、液体供給機構１０による液体ＬＱの供給動作を停止するとともに、液体回収機構２０を使って光路空間Ｋ１の液体ＬＱを回収する動作を開始する（ステップＳＡ５）。すなわち、本実施形態においては、基板Ｐに対する液浸露光が完了する毎に、光路空間Ｋ１の液体ＬＱをほぼすべて回収する。
ここで、以下の説明において、液浸露光完了後、液体回収機構２０を使って光路空間Ｋ１の液体ＬＱを回収する動作を適宜、「液体回収動作」と称する。
ステップＳＡ４において、液体回収動作を開始した後、制御装置ＣＯＮＴは、液浸機構１００の液体回収機構２０を使った液体回収動作を所定時間継続する（ステップＳＡ６）。制御装置ＣＯＮＴは、液体回収動作を所定時間継続することにより、光路空間Ｋ１の液体ＬＱをほぼ全て回収することができる。制御装置ＣＯＮＴは、光路空間Ｋ１の液体ＬＱがほぼ全て回収された時点で、液体回収動作が完了したと判断する（ステップＳＡ７）。液体回収動作が完了することにより、光路空間Ｋ１には液体ＬＱがほぼ無い状態となる。
液体満たし動作時同様、液体回収動作時においても、制御装置ＣＯＮＴは、第１〜第４センサ３１〜３４の検出結果に基づいて、液体回収動作の進行状況を検知し、光路空間Ｋ１から液体ＬＱが回収されるまでの時間（液体回収動作が完了するまでの時間）を求め、液体回収動作が完了したかどうかを判断することができる。
ここで、以下の説明においては、光路空間Ｋ１に液体ＬＱが無い状態を適宜、「ドライ状態」と称する。
液体回収動作が完了した後においても、基板Ｐ上や基板ステージＰＳＴ上に液体ＬＱが残留している可能性がある。そこで、制御装置ＣＯＮＴは、ノズル部材７０の回収口２２に対して基板ステージＰＳＴを動かしつつ、基板Ｐ上や基板ステージＰＳＴ上に残留している液体ＬＱを回収口２２を介して吸引回収することによって除去する動作を開始する（ステップＳＡ８）。
ここで、以下の説明において、液体回収動作完了後、液体回収機構２０を使って基板Ｐ上や基板ステージＰＳＴ上に残留した液体ＬＱを除去する動作を適宜、「液体除去動作」と称する。
図５は、基板Ｐ上及び基板ステージＰＳＴ上の液体除去動作が行われている状態を示す模式図である。制御装置ＣＯＮＴは、液体回収機構２０の回収口２２と基板Ｐとが、図５の破線矢印ｙ１に沿って相対的に移動するように、レーザ干渉計９４の出力をモニタしつつ基板ステージＰＳＴを移動する。基板ステージＰＳＴのＸＹ平面に沿った並進移動により、回収口２２は基板Ｐ及び基板ステージＰＳＴ上面のほぼ全域を走査する。これにより、基板Ｐ及び基板ステージＰＳＴ上に残留した液体ＬＱは、回収口２２を介して液体回収機構２０により吸引され、確実に除去される。
なお、図５に示した例では、基板Ｐ及び基板ステージＰＳＴは、回収口２２に対してＸ軸方向への走査移動とＹ軸方向へのステッピング移動とを繰り返すような移動軌跡を描いているが、その移動軌跡は任意に設定されてよく、例えば図６の破線矢印ｙ２に示すように、基板Ｐの外側から内側（あるいは内側から外側）に向かって円を描くような螺旋状の移動軌跡を描くように移動してもよいし、複数の大きさの円軌跡を同心状に描くように移動してもよい。
あるいは、図７の破線矢印ｙ３に示すように、回収口２２が基板ステージＰＳＴ上で基板Ｐのエッジと基板ステージＰＳＴの上面９７との間のギャップＧ１に沿った移動軌跡を描くようにして、基板ステージＰＳＴを移動しながら回収口２２を介して液体除去動作を行うようにしてもよい。また、制御装置ＣＯＮＴは、基板Ｐのオリエンテーションフラット部ＯＦと液体回収機構２０の回収口２２とを対向するように配置し、ギャップＧ２近傍の液体除去動作を重点的に行うようにしてもよい。
このように、制御装置ＣＯＮＴは、基板ステージＰＳＴを動かしながら、液体回収機構２０による液体除去動作を所定時間継続する（ステップＳＡ９）。制御装置ＣＯＮＴは、液体除去動作を所定時間継続することにより、基板Ｐ上及び基板ステージＰＳＴ上に残留した液体ＬＱをほぼ全て除去することができる。制御装置ＣＯＮＴは、基板Ｐ上及び基板ステージＰＳＴ上に残留した液体ＬＱが除去された時点で、液体除去動作が完了したと判断する（ステップＳＡ１０）。液体除去動作が完了することにより、光路空間Ｋ１はもちろん、基板Ｐ上及び基板ステージＰＳＴ上には液体ＬＱが無い状態となる。液体除去動作が完了した後、露光処理済みの基板Ｐが基板ステージＰＳＴよりアンロードされる。
上述の液体回収動作（ステップＳＡ５〜ＳＡ７）は、ノズル部材７０と基板ステージＰＳＴとの相対的な位置関係をほぼ維持した状態で行われる。すなわち、液体回収動作は、ノズル部材７０に対して基板ステージＰＳＴをほぼ静止した状態で、液体回収機構２０の回収口２２より液体ＬＱを吸引回収する動作であり、その動作は短時間で完了する。一方、液体除去動作（ステップＳＡ８〜ＳＡ１０）は、ノズル部材７０と基板ステージＰＳＴとを相対的に移動しながら行われる。すなわち、液体除去動作は、ノズル部材７０に対して基板ステージＰＳＴを動かしながら、液体回収機構２０の回収口２２を使って液体ＬＱを除去する動作であり、液体回収動作に比べて長時間を要する。
次に、上述のステップＳＡ１〜ＳＡ１０の処理中における表示装置Ｄの動作（表示内容）について説明する。なお、以下の説明においては、表示装置Ｄは制御装置ＣＯＮＴの指令に基づいて表示を行うものとする。
本実施形態における表示装置Ｄは、露光装置ＥＸが行っている処理内容を含む露光装置ＥＸの状態及び動作に関する情報や、露光処理に関する各種情報を表示する機能を有している。具体的には、表示装置Ｄは、液浸機構１００が露光光ＥＬの光路空間Ｋ１を液体ＬＱで満たすときの進行状況、及び光路空間Ｋ１から液体ＬＱを除去するときの進行状況を表示する機能を有している。また、表示装置Ｄは、過去に行われた処理内容を含む露光装置ＥＸの状態（動作）に関する情報や各種計測装置の計測結果を含む情報（ログ情報）を表示する機能も有している。
また、表示装置Ｄは、液浸領域ＬＲの状態を表示する機能、基板Ｐの状態を表示する機能、基板Ｐに関する情報（使用されているレジストに関する情報、ロット情報など）を表示する機能、露光条件（走査速度、露光光の照射量など）を表示する機能なども有している。また、表示装置Ｄは、露光装置ＥＸを操作する操作部としての機能も有している。具体的には、本実施形態の表示装置Ｄは、表示画面上に種々のボタン（アイコン）を備えており、オペレータ等は、マウスやキーボード等の操作入力部を使ってボタンを操作することにより、露光装置ＥＸに対して操作入力可能となっている。また、表示装置Ｄが所謂タッチパネルである場合には、オペレータ等は、表示装置Ｄの画面上の所定位置に触れることによって露光装置ＥＸに対して操作入力可能である。
図８は、上述のステップＳＡ１、すなわち液体満たし動作開始時における表示装置Ｄの表示内容の一例を模式的に示した図である。表示装置Ｄは、液体満たし動作、液体回収動作、及び液体除去動作などを含む露光装置ＥＸが行っている処理内容の進行状況を表示可能であって、表示画面の第１領域Ｄ１には、液体満たし動作が開始されたことが「液体満たし開始」という文字によって表示されている。また、表示装置Ｄの表示画面の第２領域Ｄ２には、基板Ｐの状態が画像によって示されている。また、表示装置Ｄの表示画面の第３領域Ｄ３には、ノズル部材７０の状態が文字によって表示されている。
図９は、上述のステップＳＡ２、すなわち液体満たし動作中における表示装置Ｄの表示内容の一例を示す図である。図９に示すように、表示装置Ｄの表示画面には、液体満たし動作の進行状況として、液体満たし動作中であることが表示される。液体満たし動作中の進行状況を表示するために、表示装置Ｄの表示画面の第４領域Ｄ４にはウインドウが表示され、進行状況が文字、数字、及び図（プログレッシブバー）によって表示される。液体満たし動作が開始されてから完了するまでには所定時間を要するが、本実施形態の表示装置Ｄは、液体満たし動作が完了するまでの時間を文字、数字、及び図（プログレッシブバー）によって表示する。また、液体満たし動作開始後、ノズル部材７０は乾いた状態から濡れた状態に変わるため、そのノズル部材７０の状態を表示するために、第３領域Ｄ３の表示内容が変更される。
図１０は、上述のステップＳＡ３、すなわち液体満たし動作完了時における表示装置Ｄの表示内容の一例を示した図である。ここでは、表示装置Ｄは、液体満たし動作が完了したときに、光路空間Ｋ１が液体ＬＱで満たされた状態（ウエット状態）であることを表示する。表示装置Ｄの表示画面の第１領域Ｄ１には、光路空間Ｋ１が液体ＬＱで満たされた状態であることが「ウエット状態」という文字によって表示される。
図１１は、上述のステップＳＡ４、すなわち液浸露光中における表示装置Ｄの表示内容の一例を示した図である。図１１に示すように、表示装置Ｄの表示画面の第１領域Ｄ１には液浸露光中であることが「液浸露光中」という文字によって表示されている。また、表示装置Ｄの表示画面の第２領域Ｄ２には、基板Ｐの状態が画像によって表示されており、複数のショット領域ＳＨのうち、露光が終わったショット領域が、未だ露光を終えてないショット領域に対して異なるように表示される。
図１２は、上述のステップＳＡ５、すなわち液体回収動作開始時における表示装置Ｄの表示内容の一例を示した図である。図１２に示すように、表示装置Ｄの表示画面の第１領域Ｄ１には、液体回収動作が開始されたことが「液体回収開始」という文字によって表示されている。また、液体回収動作が開始されることに伴い、ノズル部材７０の状態が変わるため、ノズル部材の状態を表示する第３領域Ｄ３の表示内容が変更される。
図１３は、上述のステップＳＡ６、すなわち液体回収動作中における表示装置Ｄの表示内容の一例を示す図である。図１３に示すように、表示装置Ｄの表示画面には、液体回収動作の進行状況として、液体回収動作中であることが表示されている。液体回収動作中の進行状況を表示するために、表示装置Ｄの表示画面の第４領域Ｄ４にウインドウが表示され、その進行状況が文字、数字、及び図（プログレッシブバー）によって表示されている。また、液体回収動作開始後、ノズル部材７０は濡れた状態から乾いた状態に変わるため、ノズル部材の状態を表示する第３領域Ｄ３の表示内容が変更される。なお上述のように、液体回収動作が開始されてから完了するまでの時間は比較的短時間であるため、図１３に示すようなプログレッシブバー等の表示を省略してもよい。
図１４は、上述のステップＳＡ７、すなわち液体回収動作完了時における表示装置Ｄの表示内容の一例を示した図である。図１４に示すように、表示装置Ｄの表示画面の第１領域Ｄ１には、液体回収動作が完了したことが「液体回収完了」という文字によって表示されている。また表示装置Ｄは、液体回収動作が完了したときに、光路空間Ｋ１に液体ＬＱが無い状態（ドライ状態）であることを表示する。図１４において、表示装置Ｄの表示画面の第１領域Ｄ１には、光路空間Ｋ１に液体ＬＱが無い状態であることが「ドライ状態」という文字によって表示される。
図１５は、上述のステップＳＡ８、すなわち液体除去動作開始時における表示装置Ｄの表示内容の一例を示した図である。図１５に示すように、表示装置Ｄの表示画面の第１領域Ｄ１には、液体除去動作が開始されたことが「液体除去開始」という文字によって表示されている。
図１６は、上述のステップＳＡ９、すなわち液体除去動作中における表示装置Ｄの表示内容の一例を示す図である。図１６に示すように、表示装置Ｄの表示画面には、液体除去動作の進行状況として、液体除去動作中であることが表示されている。液体除去動作中の進行状況を表示するために、表示装置Ｄの表示画面の第４領域Ｄ４にウインドウが表示され、進行状況が文字、数字、及び図（プログレッシブバー）によって表示される。また、液体除去動作開始後、ノズル部材７０が液体除去動作を行っている状態を表示するために、第３領域Ｄ３の表示内容が変更される。
図１７は、上述のステップＳＡ１０、すなわち液体除去動作完了時における表示装置Ｄの表示内容の一例を示した図である。図１７に示すように、表示装置Ｄの表示画面の第１領域Ｄ１には、液体除去動作が完了したことが「液体除去完了」という文字によって表示されている。また表示装置Ｄは、液体除去動作が完了したときに、光路空間Ｋ１に液体ＬＱが無い状態（ドライ状態）であることを「ドライ状態」という文字によって表示する。また、ノズル部材７０が液体除去動作を完了した状態であることを表示するために、第３領域Ｄ３の表示内容が変更される。
また、図１８に示すように、表示装置Ｄは、露光装置ＥＸにエラーなどが生じたことを表示することができる。図１８に示す例では、エラーなどが生じて、光路空間Ｋ１に液体ＬＱが有るか否かが不明のときの表示内容の一例が示されている。
以上説明したように、表示装置Ｄの表示によって、オペレータなどは、露光光ＥＬの光路空間Ｋ１を液体ＬＱで満たすときの進行状況、及び光路空間Ｋ１から液体ＬＱを除去するときの進行状況を把握することができる。したがって、液体満たし動作中、液体回収動作中、あるいは液体除去動作中において、例えばオペレータが投影光学系ＰＬと対向している基板Ｐや基板ステージＰＳＴを動かして投影光学系ＰＬの直下から退かしてしまうと、液体ＬＱの流出、飛散等が生じるが、表示装置Ｄの表示によって、液体満たし動作、液体回収動作、あるいは液体除去動作の進行状況を把握できるので、上述の液体ＬＱの流出、飛散を防止することができる。したがって、流出、飛散した液体ＬＱに起因する露光装置ＥＸの置かれている環境変動や、露光装置ＥＸを構成する各種機器・部材の錆びや故障などの発生を防止することができ、露光装置ＥＸを使って基板Ｐを精度良く露光することができる。
なお上述の実施形態においては、表示装置Ｄは、露光光ＥＬの光路空間Ｋ１を液体ＬＱで満たすときの進行状況、及び光路空間Ｋ１から液体ＬＱを除去するときの進行状況のそれぞれを表示しているが、どちらか一方の進行状況のみを表示する構成であってもよい。
なお、上述の実施形態においては、第１〜第４センサ３１〜３４を用いて、液体満たし動作の進行状況、および液体回収動作の進行状況を検知し、その結果に基づいて、表示装置Ｄの表示を行うようにしているが、これらのセンサを配置せずに、例えば実験やシミュレーションなどによって、液体満たし動作を開始してから光路空間Ｋ１が液体ＬＱで満たされるまでの時間を予め求めておき、その求めた時間に関する情報を制御装置ＣＯＮＴに記憶して、その記憶情報に基づいて液体満たし動作の進行状況を把握したり、液体満たし動作が完了するまでの時間を求めたり、表示装置Ｄに進行状況を表示したり、液体満たし動作が完了したかどうかを判断してもよい。液体回収動作についでも同様にして、記憶された時間に関する情報に基づいて、液体回収動作が完了するまでの時間を求めたり、表示装置Ｄに進行状況を表示したり、液体回収動作が完了したかどうかを判断してもよい。
また、上述の実施形態においては、液体回収動作が完了した後に、液体除去動作を行うようにしているが、液体ＬＱの残留が少ない場合や液体ＬＱの残留が許容される場合には、液体除去動作（ステップＳＡ８〜ＳＡ１０）を省略してもよい。
また、表示装置Ｄの表示画面中の第２領域Ｄ２に、液浸領域ＬＲを加えて、基板Ｐと液浸領域ＬＲとの位置関係を表示するようにしてもよい。
上述したように、本実施形態における液体ＬＱは純水である。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。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程度と言われており、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。
本実施形態では、投影光学系ＰＬの先端に光学素子ＬＳ１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。
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、先端の光学素子のマスク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。この場合、マスク側の光路空間の液体満たし動作の進行状況と液体回収動作の進行状況との少なくともどちらか一方を表示装置Ｄで表示するようにしてもよい。
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Ｆ２レーザである場合、このＦ２レーザ光は水を透過しないので、液体ＬＱとしてはＦ２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ＬＱの極性に応じて行われる。
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、例えば特開平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。
また、本発明は、例えば特開平１１−１３５４００号公報に開示されている基板ステージと計測ステージとの備えた露光装置にも適用できる。この場合、投影光学系ＰＬが計測ステージと対向している状態で、上述の液満たし動作と液体回収動作の少なくとも一方を行ってもよい。
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、特開平６−１２４８７３号公報、特開平１０−３０３１１４号公報、米国特許第５，８２５，０４３号などに開示されているような露光対象の基板の表面全体が液体中に浸かっている状態で露光を行う液浸露光装置にも適用可能である。
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。
本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１９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処理を含む基板処理ステップ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 (9)

  1. 液体を介して露光光を基板上に照射して、前記基板を露光する露光装置において、
    前記露光光の光路空間を前記液体で満たすときの進行状況、及び前記光路空間から前記液体を回収するときの進行状況の少なくとも一方を表示する表示装置を備えた露光装置。
  2. 前記表示装置は、前記光路空間を液体で満たす動作が完了したときに、前記光路空間が液体で満たされた状態であることを表示する請求項１記載の露光装置。
  3. 前記表示装置は、前記光路空間から液体を回収する動作が完了したときに、前記光路空間に液体が無い状態であることを表示する請求項１又は２記載の露光装置。
  4. 前記光路空間の液体で形成される液浸領域の大きさを見知するセンサを有し、
    前記センサの検出結果に基づいて、前記液体で満たすときの進行状況、及び前記液体を回収するときの進行状況の少なくとも一方が前記表示装置に表示される請求項１〜請求項３のいずれか一項記載の露光装置。
  5. 前記表示装置は、前記光路空間から前記液体を回収する動作が完了した後に行われる、前記基板上に残留した液体の除去動作の進行状況を表示する請求項１〜請求項４のいずれか一項記載の露光装置。
  6. 前記露光光を射出する投影光学系をさらに備え、
    前記光路空間は、前記投影光学系に対向する物体と前記投影光学系との間の空間を含む請求項１〜請求項５のいずれか一項記載の露光装置。
  7. 前記表示装置は、前記投影光学系と前記物体との間の空間が液体で満たされているか否かを表示する請求項６記載の露光装置。
  8. 前記表示装置は、前記投影光学系と前記物体との間の空間が液体で満たされているか否かが判別できないことも表示する請求項７記載の露光装置。
  9. 請求項１〜請求項８のいずれか一項記載の露光装置を用いるデバイス製造方法。
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