JPWO2007055199A1 - 露光装置及び方法、並びにデバイス製造方法 - Google Patents

Abstract

露光装置（ＥＸ）は、それぞれ露光光（ＥＬ）が通りかつ基板（Ｐ）が対向して配置される複数の光学部材を有する光学システム（ＰＬ）と、複数の光学部材のそれぞれと基板（Ｐ）との間を液体（ＬＱ）で満たす液浸システム（１）とを備えており、複数の光学部材の少なくとも一部と液体（ＬＱ）とを介して基板（Ｐ）を露光する。

Description

本発明は、基板を露光する露光装置及び方法、並びにデバイス製造方法に関するものである。
本願は、２００５年１１月９日に出願された特願２００５−３２４６１８号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。

フォトリソグラフィ工程で用いられる露光装置において、下記特許文献に開示されているような、投影光学系と液体とを介して基板を露光する液浸式の露光装置が知られている。
国際公開第９９／４９５０４号パンフレット

露光装置においては、使用する露光光の波長が短いほど解像度が向上するため、液浸式の露光装置は、液体中での露光光の波長が液体の屈折率に応じて実質的に短くなることを利用して解像度を向上させている。また、露光装置においては、投影光学系の開口数が大きいほど解像度が向上するが、投影光学系の開口数を大きくする場合、例えば投影光学系の光学部材（レンズ等）が大型化する可能性がある。

本発明は、例えば光学部材の大型化等を抑え、所望の光学特性を維持しつつ解像度を向上することができる露光装置及び方法、並びにその露光装置又は露光方法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。

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）で基板（Ｐ）を露光する露光装置において、それぞれ露光光（ＥＬ）が通りかつ基板（Ｐ）が対向して配置される複数の光学部材（ＦＬａ〜ＦＬｈ）を有する光学システム（ＰＬ）と、複数の光学部材（ＦＬａ〜ＦＬｈ）のそれぞれと基板（Ｐ）との間を液体（ＬＱ）で満たす液浸システム（１０など）と、を備える露光装置（ＥＸ）が提供される。

本発明の第１の態様によれば、光学部材の大型化等を抑え、所望の光学特性を維持しつつ、解像度を向上することができる。

本発明の第２の態様に従えば、液体（ＬＱ）を介して露光光（ＥＬ）で基板（Ｐ）を露光する露光装置において、所定面上で少なくとも第１方向（Ｙ軸方向）に関して露光光の照射領域（５０ａ〜５０ｈ）の位置が異なる複数の光学部材（ＦＬａ〜ＦＬｈ）を有する光学システム（ＰＬ）と、露光時に複数の照射領域（５０ａ〜５０ｈ）と基板とを、第１方向と交差する第２方向（Ｘ軸方向）に相対移動する移動システム（４など）と、露光時に露光光が通る複数の光学部材（５０ａ〜５０ｈ）の少なくとも一部と基板との間を液体で満たして液浸空間を形成する液浸システム（１０など）と、を備える露光装置（ＥＸ）が提供される。
本発明の第２の態様によれば、光学部材の大型化等を抑え、基板上に高い解像度でパターンを形成することができる。

本発明の第３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３の態様によれば、光学部材の大型化が抑えられ、解像度が向上された露光装置を用いてデバイスを製造することができる。

本発明の第４の態様に従えば、液体（ＬＱ）を介して露光光（ＥＬ）で基板（Ｐ）を露光する露光方法において、それぞれ露光光が通る複数の光学部材（５０ａ〜５０ｈ）の少なくとも一部と基板との間に液体（ＬＱ）の液浸空間を形成し、複数の光学部材（５０ａ〜５０ｈ）の少なくとも一部及び液浸空間の液体を介して露光光で基板を露光する露光方法が提供される。
本発明の第４の態様によれば、光学部材の大型化等を抑え、基板上に高い解像度でパターンを形成することができる。

本発明の第５の態様に従えば、上記態様の露光方法を用いるデバイス製造方法が提供される。
本発明の第５の態様によれば、デザインルールが微細なデバイスを製造することができる。

第１実施形態に係る露光装置を示す概略構成図である。 第１実施形態に係る露光装置を示す概略斜視図である。 投影システム及び液浸システムを上側から見た斜視図である。 投影システム及び液浸システムを下側から見た斜視図である。 投影システム及び液浸システムを下側から見た平面図である。 投影システム及び液浸システムを示す概略構成図である。 投影モジュールの投影領域を示す平面図である。 投影領域と液浸領域との関係を示す模式図である。 投影領域とショット領域との関係を示す模式図である。 第２実施形態に係る投影システム及び液浸システムを示す概略構成図である。 第３実施形態に係る投影システム及び液浸システムを示す概略構成図である。 図１１の要部を拡大した断面図である。 投影領域と液浸領域との関係を示す模式図である。 第４実施形態に係る投影システム及び液浸システム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説明するためのフローチャート図である。

符号の説明

１…液浸システム、７…制御装置、１２…供給口、２２…回収口、５０ａ〜５０ｈ…投影領域、６０…板部材、６１…下面、７０…ノズル部材、７１…下面、ＥＬ…露光光、ＥＸ…露光装置、ＦＬａ〜ＦＬｈ…最終光学素子、ＬＱ…液体、ＬＲ…液浸領域、Ｐ…基板、ＰＬ…投影システム、ＰＬａ〜ＰＬｈ…投影モジュール、Ｔａ〜Ｔｈ…下面

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実施形態について説明する。図１は第１実施形態に係る露光装置ＥＸを示す概略構成図、図２は概略斜視図である。図３は本実施形態に係る要部を上側から見た斜視図、図４は下側から見た斜視図、図５は下側から見た平面図、図６は概略構成を示す側断面図であって、図３のＡ−Ａ線断面矢視図に相当する。

図１及び図２に示すように、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３と、基板Ｐを保持して移動可能な基板ステージ４と、マスクステージ３に保持されているマスクＭを露光光ＥＬで照明する照明システムＩＬと、露光光ＥＬを基板Ｐに照射するための複数の光学素子を有し、露光光ＥＬで照明されたマスクＭのパターン像を基板Ｐ上に投影する投影システムＰＬと、露光装置ＥＸ全体の動作を制御する制御装置７とを備えている。

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（フォトレジスト）が塗布されたものを含み、マスクは基板上に縮小投影されるデバイスパターンが形成されたレチクルを含む。また、本実施形態においては、マスクとして透過型のマスクを用いるが、反射型のマスクを用いてもよい。

投影システムＰＬは、複数並んで設けられた投影光学系ＰＬａ〜ＰＬｈを備えている。投影光学系ＰＬａ〜ＰＬｈのそれぞれは、露光光ＥＬで照明されたマスクＭのパターン像を基板Ｐ上に投影する。本実施形態においては、投影システムＰＬは、８つの投影光学系ＰＬａ〜ＰＬｈを備えている。

以下の説明においては、投影システムＰＬの８つの投影光学系ＰＬａ〜ＰＬｈのそれぞれを適宜、第１〜第８投影モジュールＰＬａ〜ＰＬｈと称する。また、以下においては、投影モジュールを説明するときに、第１投影モジュールＰＬａについて主に説明する場合があるが、本実施形態においては、各投影モジュールＰＬａ〜ＰＬｈはほぼ同じ構成を有する。

照明システムＩＬも、投影システムＰＬの複数の投影モジュールＰＬａ〜ＰＬｈの数及び配置に応じた複数（８つ）の照明光学系（照明モジュール）を備えている。

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上に投影する走査型露光装置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モジュールＰＬａ〜ＰＬｈそれぞれの光軸と平行な方向を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。

第１投影モジュールＰＬａは、複数の光学素子を有しており、それら複数の光学素子は鏡筒で保持されている。図６等に示すように、第１投影モジュールＰＬａは、第１投影モジュールＰＬａの像面に最も近い最終光学素子ＦＬａの下面Ｔａと基板Ｐとが対向するように配置される。下面Ｔａは、露光光ＥＬが射出される光射出面である。同様に、第２〜第８投影モジュールＰＬｂ〜ＰＬｈのそれぞれも、基板Ｐの表面と対向するように配置された下面Ｔｂ〜Ｔｈを有する最終光学素子ＦＬｂ〜ＦＬｈを備えている。すなわち、投影システムＰＬは、基板ステージ４に保持された基板Ｐの表面が対向して配置される下面Ｔａ〜Ｔｈをそれぞれ有する複数の最終光学素子ＦＬａ〜ＦＬｈ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式の露光装置であって、複数の最終光学素子ＦＬａ〜ＦＬｈの下面Ｔａ〜Ｔｈのそれぞれと基板Ｐの表面との間を液体ＬＱで満たして液浸空間を形成する液浸システム１を備えている。液体ＬＱは、複数の最終光学素子ＦＬａ〜ＦＬｈの下面Ｔａ〜Ｔｈのそれぞれと基板Ｐの表面との間に満たされる。本実施形態においては、液体ＬＱとして、水（純水）を用いる。

露光装置ＥＸは、少なくとも投影システムＰＬを用いてマスクＭのパターン像を基板Ｐ上に投影している間、投影システムＰＬの投影モジュールＰＬａ〜ＰＬｈの各最終光学素子ＦＬａ〜ＦＬｈと基板Ｐとの間の露光光ＥＬの光路を液体ＬＱで満たす。露光装置ＥＸは、投影システムＰＬの各投影モジュールＰＬａ〜ＰＬｈと液体ＬＱとを介して、マスクＭを通過した露光光ＥＬを基板ステージ４に保持された基板Ｐ上に照射することによって、マスクＭのパターン像を基板Ｐ上に投影して、基板Ｐを露光する。

照明システムＩＬは、マスクＭ上の所定の照明領域を露光光ＥＬで照明する。上述のように、照明システムＩＬは、投影システムＰＬの複数の投影モジュールＰＬａ〜ＰＬｈの数及び配置に応じた複数（８つ）の照明モジュールを備えている。照明システムＩＬは、複数の照明モジュールのそれぞれから射出される露光光ＥＬを用いて、マスクＭ上の複数の照明領域を照明する。なお、照明システムＩＬは露光光ＥＬを発生する光源を含むが、この光源の数は１つでも複数（例えば、照明モジュールと同数）でもよい。ここで、照明モジュールと数が異なる複数の光源を設ける場合、照明システムＩＬは、例えば複数の光源からそれぞれ発生される露光光をほぼ同軸に合成した後、その合成した露光光を複数に分岐して各照明モジュールに分配する光学部材（光学系）を有する。また、例えば特開２０００−２６０６８４号公報（対応米国特許第６,７８１,６７２号）などに開示されているように、１つのレーザ光源から発生されるレーザ光を複数に分岐してそれぞれ増幅器で増幅する光源を用いてもよい。この場合、その増幅器を光源ではなく各照明モジュールに設けてもよい。

照明システム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）、ＡｒＦエキシマレーザ光（波長１９３ｎｍ）及びＦ_２レーザ光（波長１５７ｎｍ）等の真空紫外光（ＶＵＶ光）などが用いられる。本実施形態においては、露光光ＥＬとして、ＡｒＦエキシマレーザ光が用いられる。

マスクステージ３は、リニアモータ等のアクチュエータを含むマスクステージ駆動装置３Ｄの駆動により、マスクＭを保持した状態で、Ｘ軸、Ｙ軸、及びθＺ方向に移動可能である。マスクステージ３（ひいてはマスクＭ）の位置情報は、レーザ干渉計３Ｌによって計測される。レーザ干渉計３Ｌは、マスクステージ３上に設けられた移動鏡３Ｋを用いてマスクステージ３の位置情報を計測する。制御装置７は、レーザ干渉計３Ｌの計測結果に基づいてマスクステージ駆動装置３Ｄを駆動し、マスクステージ３に保持されているマスクＭの位置制御を行う。

なお、移動鏡３Ｋは平面鏡のみでなくコーナーキューブ（レトロリフレクタ）を含むものとしてもよいし、移動鏡３Ｋをマスクステージ３に固設する代わりに、例えばマスクステージ３の端面（側面）を鏡面加工して形成される反射面を用いてもよい。また、マスクステージ３は、例えば特開平８−１３０１７９号公報（対応米国特許第６，７２１，０３４号）に開示される粗微動可能な構成としてもよい。

基板ステージ４は、基板Ｐを保持する基板ホルダ４Ｈを有しており、リニアモータ等のアクチュエータを含む基板ステージ駆動装置４Ｄの駆動により、基板ホルダ４Ｈに基板Ｐを保持した状態で、ベース部材ＢＰ上で、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。基板ホルダ４Ｈは、基板ステージ４上に設けられた凹部４Ｒに配置されており、基板ステージ４のうち凹部４Ｒ以外の上面４Ｆは、基板ホルダ４Ｈに保持された基板Ｐの表面とほぼ同じ高さ（面一）になるような平坦面となっている。これは、例えば基板Ｐの露光動作時、後述する１つ又は複数の液浸領域ＬＲの一部が基板Ｐの表面からはみ出して上面４Ｆに形成されるためである。なお、基板ステージ４の上面４Ｆの一部、例えば基板Ｐを囲む所定領域（液浸領域ＬＲがはみ出す範囲を含む）のみ、基板Ｐの表面とほぼ同じ高さとしてもよい。また、投影光学系ＰＬａ〜ＰＬｈの像面側の光路空間を液体ＬＱで満たし続けることができる（即ち、液浸領域ＬＲを良好に保持できる）ならば、基板ホルダ４Ｈに保持された基板Ｐの表面と、基板ステージ４の上面４Ｆとの間に段差があってもよい。さらに、基板ホルダ４Ｈを基板ステージ４の一部と一体に形成してもよいが、本実施形態では基板ホルダ４Ｈと基板ステージ４とを別々に構成し、例えば真空吸着などによって基板ホルダ４Ｈを凹部４Ｒに固定している。

基板ステージ４（ひいては基板Ｐ）の位置情報はレーザ干渉計４Ｌによって計測される。レーザ干渉計４Ｌは、基板ステージ４に設けられた移動鏡４Ｋを用いて基板ステージ４のＸ軸、Ｙ軸、及びθＺ方向に関する位置情報を計測する。また、基板ステージ４に保持されている基板Ｐの表面の面位置情報（Ｚ軸、θＸ、及びθＹ方向に関する位置情報）は、不図示のフォーカス・レベリング検出系によって検出される。制御装置７は、レーザ干渉計４Ｌ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に基づいて基板ステージ駆動装置４Ｄを駆動し、基板ステージ４に保持されている基板Ｐの位置制御を行う。

なお、レーザ干渉計４Ｌは基板ステージ４のＺ軸方向の位置、及びθＸ、θＹ方向の回転情報をも計測可能としてよく、その詳細は、例えば特表２００１−５１０５７７号公報（対応国際公開第１９９９／２８７９０号パンフレット）に開示されている。さらに、移動鏡４Ｋを基板ステージ４に固設する代わりに、例えば基板ステージ４の一部（側面など）を鏡面加工して形成される反射面を用いてもよい。

また、フォーカス・レベリング検出系はその複数の計測点でそれぞれ基板ＰのＺ軸方向の位置情報を計測することで、基板ＰのθＸ及びθＹ方向の傾斜情報（回転角）を検出するものであるが、この複数の計測点はその少なくとも一部が液浸領域ＬＲ（又は投影領域）内に設定されてもよいし、あるいはその全てが液浸領域ＬＲの外側に設定されてもよい。さらに、例えばレーザ干渉計４Ｌが基板ＰのＺ軸、θＸ及びθＹ方向の位置情報を計測可能であるときは、基板Ｐの露光動作中にそのＺ軸方向の位置情報が計測可能となるようにフォーカス・レベリング検出系を設けなくてもよく、少なくとも露光動作中はレーザ干渉計４Ｌの計測結果を用いてＺ軸、θＸ及びθＹ方向に関する基板Ｐの位置制御を行うようにしてもよい。

本実施形態の投影モジュールＰＬａ〜ＰＬｈのそれぞれは、その投影倍率が例えば１／４、１／５、１／８等の縮小系であり、前述の照明領域と共役な投影領域にマスクパターンの縮小像を形成する。なお、投影モジュールＰＬａ〜ＰＬｈのそれぞれは縮小系、等倍系及び拡大系のいずれでもよい。また、投影モジュールＰＬａ〜ＰＬｈのそれぞれは、反射光学素子を含まない屈折系、屈折光学素子を含まない反射系、反射光学素子と屈折光学素子とを含む反射屈折系のいずれであってもよい。また、投影モジュールＰＬａ〜ＰＬｈのそれぞれは、倒立像と正立像とのいずれを形成してもよい。

次に、投影システムＰＬ及び液浸システム１について図３〜図６を参照しながら説明する。

投影システムＰＬは、ＸＹ平面上で露光光ＥＬの照射領域（前述の投影領域）がＸ及びＹ方向に関して離れて（異なる位置に）配置される複数の投影モジュールＰＬａ〜ＰＬｈを備えている。複数の投影モジュールＰＬａ〜ＰＬｈは、基板Ｐの表面とほぼ平行なＸＹ平面のＸ及びＹ方向に沿って並んで設けられている。複数の投影モジュールＰＬａ〜ＰＬｈのうち、第１群の投影モジュールＰＬａ、ＰＬｃ、ＰＬｅ、ＰＬｇがＹ軸方向に沿って列を成して配置され、第２群の投影モジュールＰＬｂ、ＰＬｄ、ＰＬｆ、ＰＬｈがＹ軸方向に沿って列を成して配置されている。また、第１群の投影モジュールＰＬａ、ＰＬｃ、ＰＬｅ、ＰＬｇの列と、第２群の投影モジュールＰＬｂ、ＰＬｄ、ＰＬｆ、ＰＬｈの列とは、Ｘ軸方向に離れている。第１群の投影モジュールＰＬａ、ＰＬｃ、ＰＬｅ、ＰＬｇと、第２群の投影モジュールＰＬｂ、ＰＬｄ、ＰＬｆ、ＰＬｈとが、Ｙ軸方向に所定量ずれて配置されており、全体で千鳥状に配置されている。すなわち、第１群の投影モジュールＰＬａ、ＰＬｃ、ＰＬｅ、ＰＬｇの列と、第２群の投影モジュールＰＬｂ、ＰＬｄ、ＰＬｆ、ＰＬｈの列とは、Ｙ軸方向に沿った基点が互いにずれかつＹ軸方向に沿ったほぼ同じ配列間隔を有する。なお、複数の投影モジュールＰＬａ〜ＰＬｈは上記構成に限られるものでなく、投影領域(露光光の照射領域)がＹ軸方向に関して所定間隔で配置されていれば、その構成は任意で構わない。

投影モジュールＰＬａ〜ＰＬｈの下面Ｔａ〜Ｔｈはそれぞれほぼ同じ高さ（面一）となっている。下面Ｔａ〜Ｔｈのそれぞれは、基板Ｐの表面が対向して配置される。投影モジュールＰＬａ〜ＰＬｈの物体面側（マスクＭ側）から入射した露光光ＥＬは、投影モジュールＰＬａ〜ＰＬｈを通過する。最終光学素子ＦＬａ〜ＦＬｈの下面Ｔａ〜Ｔｈのそれぞれから射出された露光光ＥＬが、基板Ｐ上に照射される。複数の最終光学素子ＦＬａ〜ＦＬｈのそれぞれは、所定の照射領域に露光光ＥＬを照射する。

図７は、基板Ｐ上において投影モジュールＰＬａ〜ＰＬｈにより露光光ＥＬが照射される照射領域（投影領域）５０ａ〜５０ｈを示す平面図である。投影領域５０ａ〜５０ｈは、各投影モジュールＰＬａ〜ＰＬｈのそれぞれの投影領域に対応する。

各投影領域５０ａ〜５０ｈは、所定の形状（本実施形態では台形状）に設定される。複数の投影領域５０ａ〜５０ｈのうち、第１群の投影領域５０ａ、５０ｃ、５０ｅ、５０ｇがＹ軸方向に沿って列を成して配置され、第２群の投影領域５０ｂ、５０ｄ、５０ｆ、５０ｈがＹ軸方向に沿って列を成して配置されている。第１群の投影領域５０ａ、５０ｃ、５０ｅ、５０ｇの列と、第２群の投影領域５０ｂ、５０ｄ、５０ｆ、５０ｈの列とは、Ｘ軸方向に離れている。走査露光時において、投影領域５０ａ〜５０ｈのうち、Ｙ軸方向に関して隣り合う投影領域の端の領域５１ａ〜５１ｎどうし（５１ａと５１ｂ、５１ｃと５１ｄ、５１ｅと５１ｆ、５１ｇと５１ｈ、５１ｉと５１ｊ、５１ｋと５１ｌ、５１ｍと５１ｎ）が二点鎖線で示すように基板上で重なり合い、重複領域（継ぎ領域）５２ａ〜５２ｇを形成する。すなわち、第１群の１つの投影領域の一端（例えば５１ａ）と、その投影領域の一端と対をなす第２群の１つの投影領域の一端（例えば５１ｂ）とによって、基板上の同一領域が走査露光される。

このように、本実施形態においては、複数の投影モジュールＰＬａ〜ＰＬｈのそれぞれの最終光学素子ＦＬａ〜ＦＬｈは、Ｙ軸方向に隣り合う投影領域５０ａ〜５０ｈの端の領域５１ａ〜５１ｎが重複するように配置されている。すなわち、最終光学素子ＦＬａ〜ＦＬｈはそれぞれ、Ｙ軸方向に関して投影領域がその端部で隣接する最終光学素子の投影領域の一端と重なる位置に配置されている。また、最終光学素子ＦＬａ〜ＦＬｈは、Ｙ軸方向に隣り合う投影領域がＸ軸方向に離れるように配置されている。

こうすることにより、投影モジュールＰＬａ〜ＰＬｈと基板ＰとをＸ軸方向に相対的に移動しつつ基板Ｐを露光したときに、基板Ｐ上の走査露光範囲（ショット領域）内の各位置での積算露光量が等しくなる。投影モジュールＰＬａ〜ＰＬｈは投影領域５０ａ〜５０ｈが上記配置となっているので、重複領域５２ａ〜５２ｇにおける光学収差の変化及び照度変化を滑らかにすることができる。

図３〜図６に戻って、液浸システム１は、投影モジュールＰＬａ〜ＰＬｈの下面Ｔａ〜Ｔｈと基板Ｐの表面との間に液体ＬＱを供給するための供給口１２と、液体ＬＱを回収するための回収口２２とを備えている。本実施形態においては、供給口１２は、複数の投影モジュールＰＬａ〜ＰＬｈの間に配置されている。また、本実施形態においては、供給口１２は、複数（８つ）の投影モジュールＰＬａ〜ＰＬｈに対応するように複数（８つ）設けられている。また、回収口２２は、複数の投影モジュールＰＬａ〜ＰＬｈ、及び複数の供給口１２の全体を囲むように配置されている。

具体的に、液浸システム１は、供給口１２をそれぞれ有する複数の第１部材１０と、回収口２２を有する第２部材２０と、液体供給装置１１と、液体回収装置２１とを備える。複数の第１部材１０の各供給口１２は、ＸＹ平面内で複数の投影モジュールＰＬａ〜ＰＬｈの間に配置され、複数の投影モジュールＰＬａ〜ＰＬｈの下面Ｔａ〜Ｔｈと基板Ｐの表面との間の露光光ＥＬの光路空間に液体ＬＱを供給する。回収口２２は、複数の投影モジュールＰＬａ〜ＰＬｈを囲むように設けられ、複数の投影モジュールＰＬａ〜ＰＬｈの下面Ｔａ〜Ｔｈと基板Ｐの表面との間の露光光ＥＬの光路空間から液体ＬＱを回収する。液体供給装置１１は、供給管１３、及び第１部材１０の内部に形成された供給流路を介して供給口１２に液体ＬＱを供給する。液体回収装置２１は、第２部材２０の回収口２２、第２部材２０の内部に形成された回収流路２４、及び回収管２３を介して液体ＬＱを回収する。供給口１２と供給管１３とは供給流路を介して接続されている。回収口２２と回収管２３とは回収流路２４を介して接続されている。

本実施形態においては、第１部材１０は、投影モジュールＰＬａ〜ＰＬｈに対応するように千鳥状に複数配置されている。供給口１２は、第１部材１０における基板Ｐの表面と対向する下面に設けられている。

第２部材２０は、複数の投影モジュールＰＬａ〜ＰＬｈ及び複数の第１部材１０を囲むように環状に設けられている。液体ＬＱを回収する回収口２２は、第２部材２０における基板Ｐの表面と対向する下面に設けられている。本実施形態においては、回収口２２には多孔部材（メッシュ）２５が配置されている。

なお、本実施形態においては、投影モジュールＰＬａ〜ＰＬｈの下面Ｔａ〜Ｔｈのそれぞれと、第１部材１０の下面と、第２部材２０の下面とはほぼ同じ高さ（面一）となっている。

なお、下面Ｔａ〜Ｔｈと第１部材１０の下面と第２部材２０の下面とは、必ずしも同じ高さでなくてもよく、例えば、下面Ｔａ〜Ｔｈを第１部材１０及び第２部材２０の下面より高い位置（基板Ｐの表面から離れた位置）に配置してもよいし、あるいは第２部材２０の下面を下面Ｔａ〜Ｔｈ及び第１部材１０の下面よりも低い位置に配置してもよい。また、多孔部材２５は、必ずしも回収口２２に配置しなくてもよく、例えば第２部材２０の回収流路の途中に配置してもよい。

液体供給装置１１は、供給する液体ＬＱの温度を調整する温度調整装置、液体ＬＱ中の気体成分を低減する脱気装置、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おり、清浄で温度調整された液体ＬＱを送出可能である。液体回収装置２１は、真空系等を備えており、液体ＬＱを回収可能である。

次に、上述の構成を有する露光装置ＥＸを用いて基板Ｐを露光する方法について説明する。

液体供給装置１１及び液体回収装置２１を含む液浸システム１の動作は、制御装置７に制御される。制御装置７は、液浸システム１を用いて、基板Ｐ上に液体ＬＱの液浸領域ＬＲを形成する。図６に示すように、液体供給装置１１から送出された液体ＬＱは、供給管１３、及び第１部材１０の供給流路を流れた後、供給口１２より基板Ｐ上に供給される。供給口１２より基板Ｐ上に供給された液体ＬＱは、投影モジュールＰＬａ〜ＰＬｈの下面Ｔａ〜Ｔｈと基板Ｐの表面との間の露光光ＥＬの光路空間に供給される。供給口１２から供給された液体ＬＱは、基板Ｐ上において、投影モジュールＰＬａ〜ＰＬｈの間に濡れ拡がり、複数の投影領域５０ａ〜５０ｈを覆うように、基板Ｐ上に１つの液浸領域ＬＲを形成する。

基板Ｐ上の液体ＬＱは、液体回収装置２１を駆動することにより、回収口２２によって回収される。回収口２２からの液体ＬＱは、第２部材２０の回収流路２４を流れた後、回収管２３を介して液体回収装置２１に回収される。制御装置７は、液浸システム１を制御して、液体供給装置１１による液体供給動作と液体回収装置２１による液体回収動作とを並行して行う。これにより、投影モジュールＰＬａ〜ＰＬｈの下面Ｔａ〜Ｔｈと基板Ｐの表面との間の露光光ＥＬの光路空間が液体ＬＱで満たされかつ回収口２２の外側に液体ＬＱが漏れないように、基板Ｐ上に１つの液浸領域ＬＲが形成される。以下では、投影モジュールＰＬａ〜ＰＬｈの下面Ｔａ〜Ｔｈと基板Ｐとの間の、液体ＬＱで満たされた空間（露光光ＥＬの光路空間を含む）を液浸空間とも呼ぶ。

本実施形態においては、液浸システム１は、投影モジュールＰＬａ〜ＰＬｈの下面Ｔａ〜Ｔｈのそれぞれと基板Ｐの表面との間が液体ＬＱで満たされるように、基板Ｐ上に１つの液浸領域ＬＲを形成する。液浸領域ＬＲは、複数の投影領域５０ａ〜５０ｈを覆うように、基板Ｐ上の一部の領域に局所的に形成される。

上述のように、本実施形態の露光装置ＥＸは、投影モジュールＰＬａ〜ＰＬｈと基板ＰとをＸ軸方向に相対的に移動しつつ基板Ｐを露光する走査型の露光装置である。制御装置７は、図８の模式図に示すように、複数の投影領域５０ａ〜５０ｈを覆うように、基板Ｐ上の一部の領域に１つの液浸領域ＬＲを形成した状態で、基板ＰをＸ軸方向に移動しつつ、基板Ｐ上に設定されているショット領域（フィールド領域）ＳＨを露光する。同様に、制御装置７は、基板Ｐ上の複数のショット領域ＳＨを順次露光する。

なお、１つのショット領域ＳＨのＹ軸方向の大きさが、投影領域５０ａの＋Ｙ側の端と投影領域５０ｈの−Ｙ側の端との距離（以下では、Ｙ軸方向の投影幅とも呼ぶ）よりも大きい場合には、例えば、図９の模式図に示すように、複数回（本例では２回）の走査露光によって基板Ｐ上で複数（２つ）のパターン像を合成することで、１つのショット領域ＳＨを露光することができる。図９のようにショット領域ＳＨを露光する際には、ショット領域ＳＨの大きさに応じて複数の投影領域５０ａ〜５０ｈの幅を調整する。図９では、複数の投影領域５０ａ〜５０ｈのうち、所定の投影領域に対応する光路を、例えばシャッタで遮光し、複数回の走査露光において投影領域の端どうしが重複するように露光する。具体的には、図９に示すように、一回目の走査露光における投影領域５０ｇの−Ｙ側の端の領域５１ｍと、二回目の走査露光における投影領域５０ｂの＋Ｙ側の端の領域５１ｂとが基板上で重複するように露光される。このとき、一回目の走査露光においては投影領域５０ｈが遮光され、二回目の走査露光においては投影領域５０ａが遮光される。

一方、１つのショット領域ＳＨのＹ軸方向の大きさが上記Ｙ軸方向の投影幅よりも小さい場合、例えば視野絞りなどにより複数の投影領域５０ａ〜５０ｈの少なくとも１つのＹ軸方向の幅を調整する、及び／又は、例えばシャッタなどにより複数の投影領域５０ａ〜５０ｈの一部で露光光の照射を行わないことによって、ショット領域ＳＨの大きさに応じて複数の投影領域５０ａ〜５０ｈの幅を調整（ここでは狭く）すればよい。この場合、露光光の照射が行われない一部の投影領域に対応する少なくとも１つの投影モジュールではその下面と基板Ｐとの間に液浸空間を形成しなくてもよい、すなわち液浸領域ＬＲがその一部の投影領域を覆わなくてもよいが、本実施形態ではその一部の投影領域を含めて投影領域５０ａ〜５０ｈの全体が１つの液浸領域ＬＲで覆われる。

以上説明したように、本実施形態では、露光光ＥＬを基板Ｐに照射するための複数の投影モジュールＰＬａ〜ＰＬｈを備えた投影システムＰＬを設け、複数の投影モジュールＰＬａ〜ＰＬｈの下面Ｔａ〜Ｔｈのそれぞれと基板Ｐの表面との間を液体ＬＱで満たした状態で基板Ｐを露光するようにしたので、各投影モジュールＰＬａ〜ＰＬｈの光学素子の大型化を抑え、投影モジュールＰＬａ〜ＰＬｈの光学特性を良好に維持しつつ、解像度を向上することができる。

所定の大きさを有するショット領域ＳＨを１つの投影光学系で露光する場合、解像度の向上を図るために投影光学系の開口数を大きくすると、投影光学系の光学素子の大型化を招く可能性がある。大型な光学素子は、製造が困難であったり、製造コストが上昇する可能性がある。一方、光学素子を大型化することなく、開口数を大きくしようとすると、１つの投影光学系（投影モジュール）による投影領域が小さくなり、１回の走査露光で露光できるショット領域の大きさも小さくなる。本実施形態においては、複数の投影モジュールＰＬａ〜ＰＬｈを並べて設け、各投影モジュールＰＬａ〜ＰＬｈを用いて基板Ｐの所定のショット領域ＳＨを液浸露光するので、各投影モジュールＰＬａ〜ＰＬｈの光学素子の大型化を抑えつつ、高い解像度で所望の大きさを有するショット領域ＳＨを露光することができる。

＜第２実施形態＞
第２実施形態について図１０を参照して説明する。以下の説明において、上述の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。第２実施形態は、前述の第１実施形態との差異が液浸システム１の構成であるので、以下ではその差異を中心に説明を行う。

本実施形態に係る露光装置ＥＸは、複数の投影モジュールＰＬａ〜ＰＬｈの間に基板Ｐの表面と対向するように配置され、基板Ｐの表面との間で液体ＬＱを保持可能な下面６１を有する板部材６０を備えている。板部材６０の下面６１は、親液性であり、供給口１２から供給された液体ＬＱと接触する。また、板部材６０の下面６１は、基板Ｐの表面（ＸＹ平面）とほぼ平行に設けられている。板部材６０には、複数の投影モジュールＰＬａ〜ＰＬｈのそれぞれを配置可能な穴６２が設けられている。投影モジュールＰＬａ〜ＰＬｈは、板部材６０に遮られることなく、穴６２を介して基板Ｐ上に露光光ＥＬを照射可能である。また、板部材６０には、複数の第１部材１０のそれぞれを配置可能な穴６３が設けられている。第１部材１０の下面に設けられた供給口１２は、板部材６０に妨げられることなく、穴６３を介して基板Ｐ上に液体ＬＱを供給可能である。

本実施形態においては、投影モジュールＰＬａ〜ＰＬｈの下面Ｔａ〜Ｔｈ、第１部材１０の下面、第２部材２０の下面（メッシュ部材２５の下面）、及び板部材６０の下面６１は、ほぼ同じ高さ（面一）となっている。なお、下面Ｔａ〜Ｔｈと第１部材１０の下面、第２部材２０の下面、及び下面６１は同じ高さでなくてもよく、例えば下面Ｔａ〜Ｔｈを第１部材１０の下面、第２部材２０の下面、及び下面６１よりも高い位置に設定してもよいし、あるいは第１部材１０の下面及び下面６１を、下面Ｔａ〜Ｔｈ及び第２部材２０の下面よりも高い位置に設定してもよい。

供給口１２からの液体ＬＱは、投影モジュールＰＬａ〜ＰＬｈの下面Ｔａ〜Ｔｈと基板Ｐの表面との間の露光光ＥＬの光路空間、及び基板Ｐの表面と板部材６０の下面６１との間に供給される。供給口１２からの液体ＬＱは、基板Ｐ上において、投影モジュールＰＬａ〜ＰＬｈの間に濡れ拡がり、複数の投影領域５０ａ〜５０ｈを覆うように、基板Ｐ上に液浸領域ＬＲを形成する。液浸領域ＬＲを形成する液体ＬＱは、回収口２２の外側に漏れ出さないように、回収口２２によって回収される。

このように、供給口１２からの液体ＬＱの供給と回収口２２からの液体ＬＱの回収とを並行して行うことによって、基板Ｐ上に１つの液浸領域ＬＲが形成される。

以上説明したように、本実施形態では、投影モジュールＰＬａ〜ＰＬｈの間に、基板Ｐの表面との間で液体ＬＱを保持可能な板部材６０の下面６１を設けることにより、液浸領域ＬＲを形成する液体ＬＱを安定して保持することができる。また、液体ＬＱ中に気体部分（気泡を含む）が形成されることを抑えることができる。

なお、第２実施形態において、板部材６０は複数に分割されていてもよい。また、板部材６０は液浸領域ＬＲのほぼ全域（投影モジュールＰＬａ〜ＰＬｈ（最終光学素子ＦＬａ〜ＦＬｈ）を除く）を覆うものとしたが、例えば投影モジュール毎にその最終光学素子を囲む所定領域のみを覆うものとしてもよい。この場合、各投影モジュールの板部材に供給口１２を設けてもよいし、第２部材２０（回収口２２）の代わりに、あるいはそれと組み合わせて、各投影モジュールの板部材に、例えば最終光学素子を囲む回収口を設けてもよい。

なお、上述の第１、第２実施形態において、第１部材１０（供給口１２）の数、及び配置は、上述のものに限られず、液浸領域ＬＲが良好に保持可能であれば、各種形態を適用することができる。

また、上述の第１、第２実施形態において、回収口２２は矩形の環状でなくてもよく、例えば円形の環状であってもよい。また、液体ＬＱの漏れ出しがないように液浸領域ＬＲが維持可能であれば、露光光の光路（複数の投影領域の全体）を囲むように複数の回収口２２を離散的に配置してもよい。

また、回収口２２の周囲の少なくとも一部に、例えば特開２００４−２８９１２６号（対応米国特許公開２００４／０１６５１５９号公報）に開示されているように、所定のガス（空気又は窒素）を吹き出すガスシール機構（ガスカーテン機構）を配置して、回収口２２の外側（周囲）への液体ＬＱの流出を更に確実に抑制するようにしてもよい。

＜第３実施形態＞
第３実施形態について図１１〜図１３を参照しながら説明する。以下の説明において、上述の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。この第３実施形態は、前述の実施形態との差異が液浸システム１の構成であるので、以下ではその差異を中心に説明を行う。本実施形態に係る液浸システム１は、複数の投影モジュールＰＬａ〜ＰＬｈのそれぞれに対応する複数の供給口１２と、複数の投影モジュールＰＬａ〜ＰＬｈのそれぞれに対応する複数の回収口２２とを有している。供給口１２及び回収口２２はノズル部材７０に設けられている。ノズル部材７０は、各投影モジュールＰＬａ〜ＰＬｈのそれぞれに対応するように、最終光学素子ＦＬａ〜ＦＬｈと基板Ｐとの間のそれぞれの露光光ＥＬの光路の近傍に設けられている。

本実施形態の液浸システム１は、複数の投影モジュールＰＬａ〜ＰＬｈのそれぞれと、基板Ｐとの間が液体ＬＱで満たされるように、基板Ｐ上に複数の液浸領域ＬＲを形成する。

図１２は第１投影モジュールＰＬａに対応するように設けられたノズル部材７０を示す図である。図１２において、ノズル部材７０は、露光光ＥＬの光路を囲むように環状に設けられている。液体ＬＱを供給する供給口１２は、ノズル部材７０における露光光ＥＬの光路を向く内側面（少なくとも一部が最終光学素子の側面と対向するスロープ面）に設けられている。液体ＬＱを回収する回収口２２は、ノズル部材７０における基板Ｐの表面（ＸＹ平面）と対向する下面に設けられている。また、回収口２２にはメッシュ部材（多孔部材）２５が配置されている。

本実施形態においては、ノズル部材７０は、最終光学素子ＦＬａの下面Ｔａと基板Ｐの表面との間に配置される底板７２を有している。底板７２は、最終光学素子及び基板Ｐのそれぞれと接触しないように設けられている。また、底板７２には、露光光ＥＬを通過させるための開口７３が設けられている。

ノズル部材７０の下面７１は、底板７２の下面とメッシュ部材２５の下面とを含む。底板７２の下面及びメッシュ部材２５の下面を含むノズル部材７０の下面７１は、基板Ｐの表面（ＸＹ平面）と対向するように配置されており、基板Ｐの表面との間で液体ＬＱを保持可能である。

ノズル部材７０の内部には、供給口１２と供給管１３とを接続する供給流路１４が形成されている。また、ノズル部材７０の内部には、回収口２２と回収管２３とを接続する回収流路２４が形成されている。

液体供給装置１１から送出された液体ＬＱは、供給管１３、及びノズル部材７０の供給流路１４を流れた後、供給口１２より、最終光学素子ＦＬａの下面Ｔａと底板７２の上面との間を介して、露光光ＥＬの光路（空間）に供給される。また、液体回収装置２１を駆動することにより回収口２２から液体ＬＱが回収される。回収口２２からの液体ＬＱは、ノズル部材７０の回収流路２４を流れた後、回収管２３を介して液体回収装置２１に回収される。制御装置７は、液浸システム１を制御して、液体供給装置１１による液体供給動作と液体回収装置２１による液体回収動作とを並行して行う。これにより、最終光学素子ＦＬａと基板Ｐとの間の露光光ＥＬの光路を液体ＬＱで満たすように、基板Ｐ上の一部の領域に液体ＬＱの液浸領域ＬＲが局所的に形成される（最終光学素子ＦＬａと基板Ｐとの間に液体ＬＱで満たされる液浸空間（露光光ＥＬの光路空間を含む）が形成される）。

図１２に示したノズル部材７０は、各投影モジュールＰＬａ〜ＰＬｈのそれぞれに対応して設けられている。液浸システム１は、各ノズル部材７０を用いて、複数の投影モジュールＰＬａ〜ＰＬｈのそれぞれと基板Ｐとの間が液体ＬＱで満たされるように、基板Ｐ上に複数の液浸領域ＬＲを形成する。

図１３の模式図に示すように、液浸システム１は、複数の投影領域５０ａ〜５０ｈのそれぞれを別々に覆うように、基板Ｐ上に複数（８つ）の液浸領域ＬＲを形成した状態で、基板ＰをＸ軸方向に移動しつつ、基板Ｐ上に設定されているショット領域（フィールド領域）ＳＨを露光する。

以上説明したように、本実施形態では、複数の投影モジュールＰＬａ〜ＰＬｈのそれぞれに対応するように、複数の液浸領域ＬＲを形成しているので、複数の投影領域５０ａ〜５０ｈを液体ＬＱで覆うために使用される液体ＬＱの量を少なくすることができる。

なお、各ノズル部材７０の構成は、図１２に示したものに限られず、各種の構成を採用することができる。例えば、欧州特許公開第１,４２０,２９８号公報、国際公開第２００４／０５５８０３号パンフレット、国際公開第２００４／０５７５９０号パンフレット、国際公開第２００５／０２９５５９号パンフレット、国際公開第２００４／０８６４６８号パンフレット（対応米国公開２００５／０２８０７９１Ａ１）、特開２００４−２８９１２６号公報（対応米国特許第６,９５２,２５３号）などに開示されるノズル部材（液浸システム）を用いてもよい。一例として、ノズル部材７０（液浸システム１）は、例えば特開２００４−２８９１２６号（対応米国特許公開２００４／０１６５１５９号公報）に開示されているように、所定のガス（空気又は窒素）を吹き出すガスシール機構（ガスカーテン機構）を備えていてもよい。また、ノズル部材７０（液浸システム１）は、投影モジュールの最終光学素子の入射面側にも液体ＬＱを供給し、最終光学素子と対向して配置される光学素子との間も液浸空間としてもよい。なお、上述の第１及び第２実施形態でも、最終光学素子の射出面側だけでなく入射面側にも液浸空間を形成する液浸システムを採用してもよい。

また、本実施形態において、第１実施形態に示されているような回収口２２を複数の投影モジュールＰＬａ〜ＰＬｈを囲むように配置して、各ノズル部材７０で回収できなかった液体ＬＱを回収するようにしてもよい。
なお、本実施形態では複数の投影モジュールＰＬａ〜ＰＬｈでそれぞれ液浸領域ＬＲを形成するものとしたが、例えば複数の投影モジュールＰＬａ〜ＰＬｈの一部を露光時に使用しない場合には、その一部の投影モジュールでは液浸領域を形成しなくてもよい。すなわち、露光時に使用する（露光光ＩＬが通る）複数の投影モジュールＰＬａ〜ＰＬｈの少なくとも一部で液浸領域を形成すればよい。

＜第４実施形態＞
次に、第４実施形態について説明する。上述の第１〜第３実施形態においては、液体ＬＱとして水（純水）を用いたが、露光光ＥＬに対する屈折率が、純水（屈折率は１．４４程度）よりも高い、例えば１．５以上の液体ＬＱを用いてもよい。本実施形態では、このような高い屈折率を有する液体ＬＱを用いることにより、解像度をより向上させることができる。なお、本実施形態に係る露光装置は、上述の第１〜第３実施形態の露光装置のいずれでもよい。

以下の説明においては、簡単のため、露光光ＥＬに対する最終光学素子の屈折率を、最終光学素子の屈折率ｎ_１、と適宜称し、露光光ＥＬに対する液体ＬＱの屈折率を、液体ＬＱの屈折率ｎ_２、と適宜称する。

露光光ＥＬ（ＡｒＦエキシマレーザ光：波長１９３ｎｍ）に対する液体ＬＱの屈折率ｎ_２が、最終光学素子の露光光ＥＬに対する屈折率ｎ_１よりも高く、かつ投影モジュールの開口数ＮＡが、最終光学素子の屈折率ｎ_１以上の場合、すなわち、
ｎ_２ ＞ ＮＡ ≧ ｎ_１ …（１）
である場合、図１４に示すように、最終光学素子ＦＬａ〜ＦＬｈの＋Ｚ側（物体面側）の面の形状を、投影光学系ＰＬ（投影モジュールＰＬａ〜ＰＬｈ）の物体面側（マスク側）に向かって膨らむような凸状の曲面形状とし、最終光学素子ＦＬａ〜ＦＬｈの−Ｚ側（像面側）の面の形状を、基板Ｐから離れるように凹んだ凹面２とすることが望ましい。なお、最終光学素子の曲面形状は、投影モジュールが所望の性能を得られるように適宜決定することができ、球面状でもよいし、非球面形状でもよい。

液体ＬＱの露光光ＥＬに対する屈折率ｎ_２が、最終光学素子の露光光ＥＬに対する屈折率ｎ_１よりも高く、投影光学系ＰＬ（投影モジュールＰＬａ〜ＰＬｈ）の開口数ＮＡが、最終光学素子の露光光ＥＬに対する屈折率ｎ_１よりも高い場合において、最終光学素子に凹面２を設けることにより、露光光ＥＬを基板Ｐ上まで良好に到達させることができる。

液体ＬＱとしては、例えば、屈折率が約１．５０のイソプロパノール、屈折率が約１．６１のグリセロール（グリセリン）といったＣ−Ｈ結合あるいはＯ−Ｈ結合を持つ所定液体、ヘキサン、ヘプタン、デカン等の所定液体（有機溶剤）が挙げられる。あるいは、これら所定液体のうち任意の２種類以上の液体が混合されたものであってもよいし、純水に上記所定液体が添加（混合）されたものであってもよい。あるいは、液体ＬＱとしては、純水に、Ｈ^＋、Ｃｓ^＋、Ｋ^＋、Ｃｌ⁻、ＳＯ_４ ^２−、ＰＯ_４ ^２−等の塩基又は酸を添加（混合）したものであってもよい。更には、純水にＡｌ酸化物等の微粒子を添加（混合）したものであってもよい。これら液体ＬＱは、ＡｒＦエキシマレーザ光を透過可能である。また、液体ＬＱとしては、光の吸収係数が小さく、温度依存性が少なく、投影モジュールＰＬａ〜ＰＬｈ、及び／又は基板Ｐの表面に塗布されている感光材（又は保護膜（トップコート膜）あるいは反射防止膜など）に対して安定なものであることが好ましい。

また、最終光学素子は、例えば石英（シリカ）で形成することができる。あるいは、フッ化カルシウム（蛍石）、フッ化バリウム、フッ化ストロンチウム、フッ化リチウム、及びフッ化ナトリウム等のフッ化化合物の単結晶材料で形成されてもよい。また、光学素子を、上述の材料で形成することができる。また、例えば、投影モジュールの複数の光学素子のうち最終光学素子以外の光学素子の一部又は全部を蛍石で形成し、最終光学素子を石英で形成してもよいし、最終光学素子以外の光学素子の一部又は全部を石英で形成し、最終光学素子を蛍石で形成してもよいし、投影モジュールの光学素子の全てを石英（あるいは蛍石）で形成してもよい。

例えば、最終光学素子が石英（合成石英）で形成される場合には、石英の屈折率は約１．５程度なので、液体ＬＱとしてはその屈折率が石英の屈折率よりも高い、例えば１．６〜１．８程度のものが使用される。

また、各投影モジュールの少なくとも１つの光学素子を、石英及び／又は蛍石よりも屈折率が高い材料で形成してもよい。例えば、露光光ＥＬに対する屈折率が１．６以上の最終光学素子を有する投影モジュール（投影光学系）を用いてもよい。最終光学素子などを形成するための、屈折率が１．６以上の材料としては、例えば、国際公開第２００５／０５９６１７号パンフレットに開示されているような、サファイア、二酸化ゲルマニウム等、あるいは、国際公開第２００５／０５９６１８号パンフレットに開示されているような、塩化カリウム（屈折率約１．７５）等を用いることができる。

高い屈折率を有する最終光学素子を用いることで、液体ＬＱの屈折率ｎ_２を、投影モジュールの開口数ＮＡよりも大きくし、且つ、最終光学素子の屈折率ｎ_１を、液体ＬＱの屈折率ｎ_２よりも大きくすることができる。すなわち、
ｎ_１ ＞ ｎ_２ ＞ ＮＡ …（２）
とすることができる。

そして、例えば、屈折率が１．５以上の液体ＬＱを用い、屈折率が１．６以上の最終光学素子を用いることによって、解像度の向上と、投影モジュール（投影光学系）のコンパクト化とを実現することができる。

また、（２）式が成り立つ場合、最終光学素子が凹面を有していなくても、基板Ｐ上に露光光ＥＬを到達させることができる。そして、高い屈折率を有する最終光学素子及び高い屈折率を有する液体ＬＱを用いることによって、図８等において、例えばＹ軸方向の幅が３０ｍｍ程度の所定のショット領域ＳＨを露光する場合において、最終光学素子の直径を、例えば５ｍｍ程度にコンパクト化することができる。また、回収口２２のＹ軸方向のサイズも３０ｍｍ程度にすることができる。

なお、上述の各実施形態では、複数の投影モジュールＰＬａ〜ＰＬｈの投影領域５０ａ〜５０ｈを第１群と第２群とに分け、その群毎に複数の投影領域をＸＹ平面上でＹ軸方向と平行に一列に配置するものとしたが、複数の投影領域の配置はこれに限られるものではない。例えば、投影領域５０ａ〜５０ｈを３つ以上の群に分け、この３つ以上の群をＸ軸方向に離して配置してもよい。この場合、上記各実施形態と同様に、全ての投影領域のＹ軸方向の位置を異ならせることが好ましい。また、各群の複数の投影領域の列はＹ軸方向と交差してもよく、要はＸ軸方向と交差する方向と平行であればよい。さらに、各群の複数の投影領域を一列に配置しなくてもよく、例えば上記列がＹ軸方向と平行である場合は、上記列をなす複数の投影領域の一部又は全部についてＸ軸方向の位置を異ならせてもよい。要は、複数の投影領域がＹ軸方向に関して所定間隔で配置されていればよい。また、複数の投影モジュールの投影領域を複数の群に分けず、複数の投影領域をＹ軸方向に関して所定間隔で配置する、例えばＹ軸方向と平行に一列に配置してもよい。この場合、少なくとも２回の走査露光によって、基板上の１つのショット領域の全体が露光されることになる。例えば、複数の投影領域のＹ軸方向の間隔を、１つの投影領域のＹ軸方向の幅と等しく設定する場合、＋Ｘ軸方向に基板を移動する第１走査露光と、−Ｘ軸方向に基板を移動する第２走査露光とによって、基板上の１つのショット領域の全体が露光される。ここで、基板は第１走査露光の終了後かつ第２走査露光の開始前に、投影領域の間隔に応じた距離だけＹ軸方向に移動される。

また、上述の各実施形態では投影モジュールの投影領域が台形状であるものとしたが、例えば平行四辺形、菱形、あるいは長方形など他の形状としてもよい。ここで、投影領域を長方形状とする場合、投影領域でのＹ軸方向に関する露光光の強度分布が両端にそれぞれスロープ部を持つように、投影領域の端部で露光光の強度が徐々に変化させることが好ましい。
さらに、上述の各実施形態では露光装置が前述した液浸システム１の全てを備えるものとしたが、液浸システム１の一部（例えば、液体供給装置１１及び／又は液体回収装置２１を構成する部材）は、露光装置が備えている必要はなく、例えば露光装置が設置される工場等の設備を代用してもよい。

なお、上記各実施形態では、例えば自重に起因して生じるマスクの撓みなどによって、マスクのパターン像が生成される投影面（結像面）のＺ軸方向の位置及び／又は傾斜が複数の投影モジュールの少なくとも一部で異なる。そこで、走査露光中、複数の投影モジュールの像面情報（結像面のＺ位置及び傾斜情報）、及び基板の面情報（表面のＺ位置及び傾斜情報）に基づき、Ｚ軸、θｘ及びθｙ方向の少なくとも１つに関して複数の投影モジュールの少なくとも１つの結像面と基板との相対的な位置関係を調整する。これにより、走査露光中、各投影モジュールの投影領域内で、その結像面と基板の表面とがほぼ一致する（その焦点深度の範囲内に基板の表面が設定される）。
ここで、投影モジュールの結像面及び／又は基板の移動（傾斜を含む）によって結像面と基板との位置関係が調整される。結像面の移動は、例えば、（１）投影モジュールの少なくとも１つの光学素子の移動、（２）露光光の波長及び／又はスペクトル幅（半値全幅（ＦＷＨＭ）、あるいはＥ９５％幅など）の変更、及び（３）露光光が通る所定空間内での、露光光に対する媒質（流体）の屈折率の変更の少なくとも１つによって行われる。また、基板の移動は、例えば基板ステージによって行われる。
なお、上記（３）の媒質（流体）は、大気（空気）、あるいは露光光の減衰が少ない気体（例えば窒素、ヘリウムなどのパージガス）などでもよいが、上記各実施形態では液浸用の液体（ＬＱ）でもよい。この場合、前述の液浸空間内で、例えば液体の温度、圧力、あるいは組成（種類、組み合わせ）などを変更して、その液体の屈折率を調整する。前述の如く最終光学素子の射出面側、及び入射面側の両方にそれぞれ液浸空間を形成する場合、その２つの液浸空間の一方又は両方で液体の屈折率を調整することとしてもよい。
また、複数の投影モジュールの少なくとも一部でその結像面のＺ位置及び／又は傾斜が大きく異なる、あるいは所定の許容範囲を超える場合、露光に先立ち、少なくとも１つの投影モジュールの結像面のＺ位置及び／又は傾斜を調整し、複数の投影モジュールでその結像面のＺ位置及び／又は傾斜をほぼ揃えておく（所定の許容範囲内に抑えておく）ことが好ましい。この場合、例えばマスクの撓み情報に応じて、複数の投影モジュールの少なくとも１つで、前述の液浸空間内での液体の屈折率を変更して、その結像面のＺ位置及び／又は傾斜を調整することとしてもよい。液浸用の液体の屈折率は、温度調整、又は組成の変更などによって変更されるが、その組成変更は、例えば、液浸用の液体を別の種類の液体（所定物体が添加された液体も含む）に変更すること、及び液浸用の液体が２種類以上の液体を混合した液体である場合は、液体の組み合わせ、及び／又は混合比の変更なども含む。

また、上記各実施形態における露光装置は、投影光学系（複数の投影モジュール）に対してその上方（＋Ｚ側）にマスクが配置され、その下方（−Ｚ側）に基板が配置されるものとしたが、例えば国際公開第２００４／０９０９５６号パンフレット（対応米国公開２００６／００２３１８８Ａ１）に開示されているように、図１中で鉛直方向（Ｚ軸方向）に関して投影光学系（複数の投影モジュール）を上下反転させて設け、その上方（＋Ｚ側）に基板を配置し、その下方（−Ｚ側）にマスクを配置するようにしてもよい。

なお、上記各実施形態では干渉計システムを用いてマスクステージ及び基板ステージの位置情報を計測するものとしたが、これに限らず、例えば基板ステージの上面に設けられるスケール（回折格子）を検出するエンコーダシステムを用いてもよい。この場合、干渉計システムとエンコーダシステムの両方を備えるハイブリッドシステムとし、干渉計システムの計測結果を用いてエンコーダシステムの計測結果の較正（キャリブレーション）を行うことが好ましい。また、干渉計システムとエンコーダシステムとを切り替えて用いる、あるいはその両方を用いて、基板ステージの位置制御を行うようにしてもよい。

なお、上述の各実施形態においては、露光光ＥＬとしてＡｒＦエキシマレーザ光を用いるものとしているが、上述したように、Ｆ_２レーザ光などの各種露光光（露光ビーム）を採用することができる。ここで、ＡｒＦエキシマレーザの代わりに、例えば国際公開第１９９９／４６８３５号パンフレット（対応米国特許７,０２３,６１０号）に開示されているように、ＤＦＢ半導体レーザ又はファイバーレーザなどの固体レーザ光源、ファイバーアンプなどを有する光増幅部、及び波長変換部などを含み、波長１９３ｎｍのパルス光を出力する高調波発生装置を用いてもよい。また、光路を満たす液体ＬＱは、露光光（露光ビーム）ＥＬの波長、投影光学系ＰＬ（投影モジュールＰＬａ〜ＰＬｈ）の開口数、最終光学素子の露光光ＥＬに対する屈折率などに応じて最適なものを適宜使用することができる。

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、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。また、基板はその形状が円形に限られるものでなく、矩形など他の形状でもよい。

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、上記各実施形態では投影光学系を備えた露光装置を例に挙げて説明してきたが、投影光学系を用いない露光装置及び露光方法に本発明を適用することができる。投影光学系を用いない場合であっても、露光光はマスク又はレンズなどの光学部材を介して基板に照射され、そのような光学部材と基板との間の所定空間に液浸領域が形成される。

また、本発明は、例えば特開平１０−１６３０９９号公報及び特開平１０−２１４７８３号公報（対応米国特許第６，５９０，６３４号）、特表２０００−５０５９５８号公報（対応米国特許第５，９６９，４４１号）、米国特許第６，２０８，４０７号などに開示されているような複数の基板ステージを備えたツインステージ型の露光装置にも適用できる。

更に、例えば特開平１１−１３５４００号公報（対応国際公開１９９９／２３６９２）、及び特開２０００−１６４５０４号公報（対応米国特許第６，８９７，９６３号）等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及び／又は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（複数の投影モジュールＰＬａ〜ＰＬｈ）と基板Ｐとの間に満たされた液体は、基板Ｐの表面の局所的な領域を覆っているが、本発明は、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、薄膜磁気ヘッド、撮像素子（ＣＣＤ）、マイクロマシン、ＭＥＭＳ、ＤＮＡチップ、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（可変成形マスクとも呼ばれ、例えば非発光型画像表示素子（空間光変調器）の一種であるＤＭＤ（Digital Micro-mirror Device）などを含む）を用いてもよい。

例えば、ＤＭＤ等の反射素子を用いてパターンを形成することにより、マスクを使用することなく、所定のパターンを基板上に形成することができ、マスクの製造コストを削減することができる。なお、ＤＭＤを使用する場合には、投影モジュールＰＬａ〜ＰＬｈのそれぞれの投影倍率を例えば１／１００にしてもよい。また、ＤＭＤを使用する露光装置では、走査露光時に基板のみを移動することとしてもよい。

また、例えば、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。

さらに、例えば特表２００４−５１９８５０号公報（対応米国特許第６，６１１，３１６号）に開示されているように、２つのマスクのパターンを、投影光学系を介して基板上で合成し、１回のスキャン露光によって基板上の１つのショット領域をほぼ同時に二重露光する露光装置にも本発明を適用することができる。

なお、本国際出願で指定又は選択された国の法令で許容される限りにおいて、上記各実施形態及び変形例で引用した露光装置などに関する全ての公開公報及び米国特許の開示を援用して本文の記載の一部とする。

以上のように、本願実施形態の露光装置ＥＸは、本願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１５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工程、露光した基板を現像する工程、現像した基板の加熱（キュア）及びエッチング工程などの基板処理プロセスを含むステップ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、パッケージ工程などの加工プロセスを含む）２０５、検査ステップ２０６等を経て製造される。

本発明によれば、光学部材の大型化等を抑え、解像度を向上することができ、基板を良好に露光することができる。

Claims (42)

1. 液体を介して露光光で基板を露光する露光装置において、
   それぞれ前記露光光が通りかつ前記基板が対向して配置される複数の光学部材を有する光学システムと、
   前記複数の光学部材のそれぞれと前記基板との間を前記液体で満たす液浸システムと、を備える露光装置。
2. 前記液浸システムは、前記液体を供給する供給口を有する請求項１記載の露光装置。
3. 前記液浸システムは、前記複数の光学部材のそれぞれに対応する複数の供給口を有する請求項２記載の露光装置。
4. 前記供給口は、前記複数の光学部材の間に配置される請求項２又は３記載の露光装置。
5. 前記液浸システムは、前記液体を回収する回収口を有する請求項１〜４のいずれか一項記載の露光装置。
6. 前記液浸システムは、前記複数の光学部材のそれぞれに対応する複数の回収口を有する請求項５記載の露光装置。
7. 前記回収口が、前記複数の光学部材を囲むように配置された請求項５又は６記載の露光装置。
8. 前記液浸システムは、前記複数の光学部材のそれぞれと前記基板との間が液体で満たされるように、前記基板上に１つの液浸領域を形成する請求項１〜７のいずれか一項記載の露光装置。
9. 前記液浸システムは、前記複数の光学部材のそれぞれと前記基板との間が液体で満たされるように、前記基板上に複数の液浸領域を形成する請求項１〜７のいずれか一項記載の露光装置。
10. 前記複数の光学部材の間に配置され、前記基板との間で液体を保持可能な液体接触面を備えた請求項１〜９のいずれか一項記載の露光装置。
11. 前記露光光に対する前記光学部材の屈折率は、前記露光光に対する前記液体の屈折率よりも大きい請求項１〜１０のいずれか一項記載の露光装置。
12. 前記液体の屈折率は１．５程度以上である請求項１〜１１のいずれか一項記載の露光装置。
13. 前記光学部材の屈折率は１．６程度以上である請求項１〜１２のいずれか一項記載の露光装置。
14. 前記複数の光学部材は、前記露光光の照射領域が所定面上で少なくとも第１方向に関して異なる位置に配置され、前記複数の照射領域と前記基板とは前記露光時、前記所定面と平行な方向に相対的に移動される請求項１〜１３のいずれか一項記載の露光装置。
15. 前記複数の光学部材はそれぞれ、前記第１方向に関して前記照射領域がその端部で隣接する光学部材の照射領域と重なる位置に配置される請求項１４記載の露光装置。
16. 前記複数の光学部材は、前記第１方向に関して前記照射領域が離れて配置される請求項１４又は１５記載の露光装置。
17. 前記複数の光学部材はそれぞれ、前記第１方向と交差する第２方向に関して前記照射領域が隣接する光学部材の照射領域と異なる位置に配置される請求項１４〜１６のいずれか一項記載の露光装置。
18. 前記複数の照射領域と前記基板とは前記露光時、前記第１方向と交差する第２方向に相対移動される請求項１４〜１７のいずれか一項記載の露光装置。
19. 液体を介して露光光で基板を露光する露光装置において、
    所定面上で少なくとも第１方向に関して前記露光光の照射領域の位置が異なる複数の光学部材を有する光学システムと、
    前記露光時に前記複数の照射領域と前記基板とを、前記第１方向と交差する第２方向に相対移動する移動システムと、
    前記露光時に前記露光光が通る前記複数の光学部材の少なくとも一部と前記基板との間を前記液体で満たして液浸空間を形成する液浸システムとを備える露光装置。
20. 前記光学部材はその屈折率が合成石英又は蛍石よりも大きい請求項１９記載の露光装置。
21. 前記光学部材はその屈折率が１．６程度以上である請求項１９又は２０記載の露光装置。
22. 前記光学部材はその光射出面が前記所定面に対して凹状である請求項１９記載の露光装置。
23. 前記液体はその屈折率が純水よりも大きい請求項１９〜２２のいずれか一項記載の露光装置。
24. 前記液体はその屈折率が１．５程度以上である請求項１９〜２３のいずれか一項記載の露光装置。
25. 前記光学部材はその屈折率が前記液体よりも大きい請求項１９〜２４のいずれか一項記載の露光装置。
26. 前記液浸システムは、前記光学部材ごとに前記液浸空間を形成可能である請求項１９〜２５のいずれか一項記載の露光装置。
27. 前記液浸システムは、前記光学部材ごとに前記液体を供給する供給口と前記液体を回収する回収口とを有する請求項２６記載の露光装置。
28. 前記液浸システムは、前記露光時に前記露光光が通る前記複数の光学部材の少なくとも一部で１つの液浸領域を形成する請求項１９〜２５のいずれか一項に記載の露光装置。
29. 前記液浸システムは、前記液体を供給する複数の供給口と前記液体を回収する回収口とを有する請求項２８記載の露光装置。
30. 前記複数の光学部材のそれぞれは、パターン像を前記基板上に投影する投影光学系の少なくとも一部である請求項１〜２９のいずれか一項記載の露光装置。
31. 前記基板は半導体ウエハを含む請求項１〜３０のいずれか一項記載の露光装置。
32. 請求項１〜請求項３１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。
33. 液体を介して露光光で基板を露光する露光方法において、
    それぞれ前記露光光が通る複数の光学部材の少なくとも一部と前記基板との間に前記液体の液浸空間を形成し、
    前記複数の光学部材の少なくとも一部及び前記液浸空間の液体を介して前記露光光で前記基板を露光する露光方法。
34. 前記複数の光学部材の前記露光光の照射領域は所定面上で少なくとも第１方向に関する位置が異なり、前記露光時に前記複数の照射領域と前記基板とを前記所定面と平行な方向に相対移動する請求項３３記載の露光方法。
35. 前記複数の照射領域の少なくとも一部は前記第１方向と交差する第２方向に関する位置が異なる請求項３４記載の露光方法。
36. 前記露光時、前記複数の照射領域と前記基板とは前記第１方向と交差する第２方向に相対移動される請求項３４又は３５記載の露光方法。
37. 前記光学部材はその屈折率が１．６程度以上である請求項３３〜３６のいずれか一項記載の露光方法。
38. 前記光学部材はその光射出面が前記所定面に対して凹状である請求項３３〜３６のいずれか一項記載の露光方法。
39. 前記液体はその屈折率が１．５程度以上である請求項３３〜３８のいずれか一項記載の露光方法。
40. 前記光学部材はその屈折率が前記液体よりも大きい請求項３３〜３９のいずれか一項記載の露光方法。
41. 前記基板は半導体ウエハを含む請求項３３〜４０のいずれか一項記載の露光方法。
42. 請求項３３〜請求項４１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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