(57)【要約】【課題】  液浸液を所望の状態及び位置に保持して、液浸液がちぎれることを防止し、優れた結像性能を実現する露光装置、制御方法及びデバイス製造方法を提供する。【解決手段】  レチクルのパターンを被処理体に投影する投影光学系を備え、前記投影光学系と前記被処理体との間の少なくとも一部に供給される液体を介して前記被処理体を露光する露光装置であって、前記被処理体を移動可能に保持するステージと、前記液体を供給及び回収する液体供給回収機構と、前記ステージの移動速度、加速度又は変位の位相を基に、前記液体供給回収機構が供給する前記液体の供給量及び回収する前記液体の回収量を制御する制御部とを有することを特徴とする露光装置を提供する。【選択図】          図１
2006147743.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
レチクルのパターンを被処理体に投影する投影光学系を備え、前記投影光学系と前記被処理体との間の少なくとも一部に供給される液体を介して前記被処理体を露光する露光装置であって、
前記被処理体を移動可能に保持するステージと、
前記液体を供給及び回収する液体供給回収機構と、
前記ステージの移動速度、加速度又は変位の位相を基に、前記液体供給回収機構が供給する前記液体の供給量及び回収する前記液体の回収量を制御する制御部とを有することを特徴とする露光装置。
【請求項２】
レチクルのパターンを被処理体に投影する投影光学系を備え、前記投影光学系と前記被処理体との間の少なくとも一部に供給される液体を介して前記被処理体を露光する露光装置であって、
前記液体を供給及び回収する液体供給回収機構と、
前記被処理体の移動速度、加速度又は変位の位相を基に、前記液体供給回収機構が供給する前記液体の供給量及び回収する前記液体の回収量を制御する制御部とを有することを特徴とする露光装置。
【請求項３】
前記制御部は、前記ステージの移動速度、加速度及び変位の位相の原点を前記ステージの走査方向の速度が０の状態とし、前記液体の供給及び回収の位相の原点を前記液体の供給量及び回収量が０の状態としたとき、前記ステージの移動速度、加速度又は変位の位相に対して、前記液体の供給及び回収の位相を遅らせて同期させることを特徴とする請求項１記載の露光装置。
【請求項４】
前記制御部は、前記投影光学系と前記被処理体との間の距離をｄ［ｍｍ］、前記ステージの移動速度、加速度又は変位の位相に対する前記液体の供給及び回収の位相の遅れをΔθ［ｒａｄ］としたとき、
０．０２［ｍｍ−１］πｄ［ｍｍ］≦Δθ≦０．４［ｍｍ−１］πｄ［ｍｍ］
を満足するように制御することを特徴とする請求項３記載の露光装置。
【請求項５】
レチクルのパターンを被処理体に投影する投影光学系を備え、前記投影光学系と前記被処理体との間に供給される液体を介して前記被処理体を露光する露光装置における前記液体の供給及び回収を制御する制御方法であって、
前記被処理体を移動可能に保持するステージの移動速度、加速度又は変位を取得するステップと、
前記ステージの移動速度、加速度又は変位を基に、前記液体の供給量及び回収量を算出するステップと、
算出された前記液体の供給量及び回収量を基に、前記液体の供給及び回収を制御するステップとを有することを特徴とする制御方法。
【請求項６】
レチクルのパターンを被処理体に投影する投影光学系を備え、前記投影光学系と前記被処理体との間に供給される液体を介して前記被処理体を露光する露光装置における前記液体の供給及び回収を制御する制御方法であって、
前記被処理体の移動速度、加速度又は変位を取得するステップと、
前記被処理体の移動速度、加速度又は変位を基に、前記液体の供給量及び回収量を算出するステップと、
算出された前記液体の供給量及び回収量を基に、前記液体の供給及び回収を制御するステップとを有することを特徴とする制御方法。
【請求項７】
前記算出ステップは、前記移動速度と、前記液体の前記被処理体からの高さと、前記液体と前記被処理体との接地面積との積から、前記液体の供給量及び回収量を算出することを特徴とする請求項５又は６記載の制御方法。
【請求項８】
前記制御ステップは、前記算出ステップで算出された前記液体の供給量及び回収量と実際の前記液体の供給量及び回収量とを比較し、算出された前記液体の供給量及び回収量に対する実際の前記液体の供給量及び回収量の偏差を基に、前記液体の供給及び回収を制御することを特徴とする請求項５又は６記載の制御方法。
【請求項９】
前記制御ステップは、前記ステージの移動速度、加速度又は変位の位相に対して、前記液体の供給及び回収の位相が遅れて同期するように、前記液体の供給及び回収を制御することを特徴とする請求項５又は６記載の制御方法。
【請求項１０】
請求項１乃至４のうちいずれか一項記載の露光装置を用いて被処理体を露光するステップと、
露光された前記被処理体を現像するステップとを有することを特徴とするデバイス製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般には、露光装置に係り、特に、ＩＣ、ＬＳＩなどの半導体チップ、液晶パネルなどの表示素子、磁気ヘッドなどの検出素子、ＣＣＤなどの撮像素子といった各種デバイス、マイクロメカニクスで用いる微細パターンの製造に用いられる露光装置に関する。本発明は、投影光学系の最終面と被処理体の表面を液体に浸漬して、かかる液体を介して被処理体を露光する、所謂、液浸型の露光装置に好適である。
【背景技術】
【０００２】
フォトリソグラフィー（焼き付け）技術を用いて半導体メモリや論理回路などの微細な半導体素子又は液晶表示素子を製造する際に、レチクル（マスク）に描画された回路パターンを投影光学系によってウェハ等に投影して回路パターンを転写する縮小投影露光装置が従来から使用されている。
【０００３】
縮小投影露光装置で転写できる最小の寸法（解像度）は、露光に用いる光の波長に比例し、投影光学系の開口数（ＮＡ）に反比例する。従って、波長を短くすればするほど、及び、ＮＡを上げれば上げるほど、解像度はよくなる。このため、近年の半導体素子の微細化への要求に伴い露光光の短波長化が進められ、ＫｒＦエキシマレーザー（波長約２４８ｎｍ）からＡｒＦエキシマレーザー（波長約１９３ｎｍ）と用いられる紫外線の波長は短くなってきた。現在は、次の光源としてＦ２レーザー（波長約１５７ｎｍ）や極端紫外線（ＥＵＶ：Ｅｘｔｒｅｍｅ  ｕｌｔｒａｖｉｏｌｅｔ）光の実現に向けて開発が進められている。
【０００４】
このような中で、ＡｒＦエキシマレーザーなどの光源を用いながら、更に解像度を向上させる技術として、液浸露光が注目されている（例えば、特許文献１及び２参照。）。液浸露光とは、投影光学系の最終面とウェハの像面との間を液体（液浸液）で満たす（即ち、投影光学系のウェハ側の媒質を液体にする）ことで露光光の実効波長を短波長化し、投影光学系のＮＡを見掛け上大きくして解像度の向上を図るものである。投影光学系のＮＡは、媒質の屈折率をｎとすると、ＮＡ＝ｎ・ｓｉｎθであるので、空気の屈折率よりも高い屈折率（ｎ＞１）の媒質を満たすことでＮＡをｎまで大きくすることができる。例えば、液体として純水（屈折率ｎ＝１．３３）を使用した場合、媒質が空気のときと比べてＮＡは１．３３倍となり、実質的に、空気中より１．３３分の１の短波長化を実現したのと同様の解像度を得ることができる。
【０００５】
液浸露光において、投影光学系の最終面とウェハとの間に液体を充填する方法は二つに大別できる。第１の方法は、投影光学系の最終面とウェハ全体を液槽の中に配置する方法であり、かかる方法を用いた露光装置が、例えば、特許文献１に提案されている。第２の方法は、投影光学系とウェハ面とで挟まれた空間だけに液体を流すローカルフィル法であり、かかる方法を用いた露光装置が、例えば、特許文献２に提案されている。
【特許文献１】特開平６−１２４８７３号公報
【特許文献２】国際公開第９９／４９５０４号パンフレット
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１に開示された露光装置は、ウェハを高速で動かすと液体が周囲に飛散するため、飛散した液体を回収する装置が必要であり、また、液面が波立つことにより発生する微小な気泡が結像性能に悪影響を与えるという欠点がある。また、かかる露光装置は、装置が複雑、且つ、大型化すると考えられる。
【０００７】
一方、特許文献２に開示された露光装置は、投影光学系とウェハとの間を局所的に液体で満たした状態で露光が行われ、かかる液体は、主に液体の表面張力によって保持される。しかしながら、ウェハの移動に伴って液体も流動するために、かかる液体の界面形状が変化し、液体がちぎれる場合もある。これは、液体の安定性の劣化（例えば、液体の振動や透過率の変化など）を招き、結像性能の低下の原因となる。また、ちぎれた液体の回収は非常に困難であり、液体の回収不良に起因する装置汚れ（ウェハステージ周辺の部材の錆びなど）を生じてしまう。
【０００８】
そこで、本発明は、液浸液を所望の状態及び位置に保持して、液浸液がちぎれることを防止し、優れた結像性能を実現する露光装置、制御方法及びデバイス製造方法を提供することを例示的目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するために、本発明の一側面としての露光装置は、レチクルのパターンを被処理体に投影する投影光学系を備え、前記投影光学系と前記被処理体との間の少なくとも一部に供給される液体を介して前記被処理体を露光する露光装置であって、前記被処理体を移動可能に保持するステージと、前記液体を供給及び回収する液体供給回収機構と、前記ステージの移動速度、加速度又は変位の位相を基に、前記液体供給回収機構が供給する前記液体の供給量及び回収する前記液体の回収量を制御する制御部とを有することを特徴とする。
【００１０】
本発明の別の側面としての露光装置は、レチクルのパターンを被処理体に投影する投影光学系を備え、前記投影光学系と前記被処理体との間の少なくとも一部に供給される液体を介して前記被処理体を露光する露光装置であって、前記液体を供給及び回収する液体供給回収機構と、前記被処理体の移動速度、加速度又は変位の位相を基に、前記液体供給回収機構が供給する前記液体の供給量及び回収する前記液体の回収量を制御する制御部とを有することを特徴とする。
【００１１】
本発明の更に別の側面としての制御方法は、レチクルのパターンを被処理体に投影する投影光学系を備え、前記投影光学系と前記被処理体との間に供給される液体を介して前記被処理体を露光する露光装置における前記液体の供給及び回収を制御する制御方法であって、前記被処理体を移動可能に保持するステージの移動速度、加速度又は変位を取得するステップと、前記ステージの移動速度、加速度又は変位を基に、前記液体の供給量及び回収量を算出するステップと、算出された前記液体の供給量及び回収量を基に、前記液体の供給及び回収を制御するステップとを有することを特徴とする。
【００１２】
本発明の更に別の側面としての制御方法は、レチクルのパターンを被処理体に投影する投影光学系を備え、前記投影光学系と前記被処理体との間に供給される液体を介して前記被処理体を露光する露光装置における前記液体の供給及び回収を制御する制御方法であって、前記被処理体の移動速度、加速度又は変位を取得するステップと、前記被処理体の移動速度、加速度又は変位を基に、前記液体の供給量及び回収量を算出するステップと、算出された前記液体の供給量及び回収量を基に、前記液体の供給及び回収を制御するステップとを有することを特徴とする。
【００１３】
本発明の更に別の側面としてのデバイス製造方法は、上述の露光装置を用いて被処理体を露光するステップと、露光された前記被処理体を現像するステップとを有することを特徴とする。
【００１４】
本発明の更なる目的又はその他の特徴は、以下、添付図面を参照して説明される好ましい実施例によって明らかにされるであろう。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、液浸液を所望の状態及び位置に保持して、液浸液がちぎれることを防止し、優れた結像性能を実現する露光装置、制御方法及びデバイス製造方法を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、添付図面を参照して、本発明の一側面としての露光装置について説明する。なお、各図において、同一の部材については同一の参照番号を付し、重複する説明は省略する。ここで、図１は、本発明の露光装置１の構成を示す概略断面図である。
【００１７】
露光装置１は、投影光学系３０の被処理体４０側にある最終面（最終光学素子）と被処理体４０との間に供給される液体（液浸液）ＬＷを介して、レチクル２０に形成された回路パターンをステップ・アンド・スキャン方式やステップ・アンド・リピート方式で被処理体４０に露光する液浸型の投影露光装置である。かかる露光装置は、サブミクロンやクオーターミクロン以下のリソグラフィー工程に好適であり、以下、本実施形態では、ステップ・アンド・スキャン方式の露光装置（「スキャナー」とも呼ばれる。）を例に説明する。ここで、「ステップ・アンド・スキャン」とは、レチクルに対してウェハを連続的にスキャン（走査）してレチクルパターンをウェハに露光すると共に、１ショットの露光終了後ウェハをステップ移動して、次の露光領域に移動する露光方法である。また、「ステップ・アンド・リピート方式」とは、ウェハの一括露光ごとにウェハをステップ移動して次の露光領域に移動する露光方法である。
【００１８】
露光装置１は、図１に示すように、照明装置１０と、レチクル２０を載置するレチクルステージ２５と、投影光学系３０と、被処理体４０を載置するウェハステージ４５と、測距手段５０と、液体供給回収機構６０と、制御部７０とを有する。
【００１９】
照明装置１０は、転写用の回路パターンが形成されたレチクル２０を照明し、光源部１２と、照明光学系１４とを有する。
【００２０】
光源部１２は、例えば、光源としては、波長約１９３ｎｍのＡｒＦエキシマレーザー、波長約２４８ｎｍのＫｒＦエキシマレーザーなどを使用することができるが、光源の種類はエキシマレーザーに限定されず、例えば、波長約１５７ｎｍのＦ２レーザーを使用してもよいし、光源の個数も限定されない。また、光源部１２に使用可能な光源はレーザーに限定されるものではなく、一又は複数の水銀ランプやキセノンランプなどのランプも使用可能である。
【００２１】
照明光学系１４は、レチクル２０を照明する光学系であり、例えば、光源部１２からの光を均一な照度分布を有するスリット状に成形する。照明光学系１４は、レンズ、ミラー、オプティカルインテグレーター、絞り等を含む。例えば、コンデンサーレンズ、ハエの目レンズ、開口絞り、コンデンサーレンズ、スリット、結像光学系の順で整列する等である。オプティカルインテグレーターは、ハエの目レンズや２組のシリンドリカルレンズアレイ（又はレンチキュラーレンズ）板を重ねることによって構成されるインテグレーターを含むが、光学ロッドや回折素子に置換される場合もある。
【００２２】
レチクル２０は、図示しないレチクル搬送系により露光装置１の外部から搬送され、レチクルステージ２５に支持及び駆動される。レチクル２０は、例えば、石英製で、その上には転写されるべき回路パターンが形成されている。レチクル２０から発せられた回折光は、投影光学系３０を通り、被処理体４０上に投影される。レチクル２０と被処理体４０とは、光学的に共役の関係に配置される。露光装置１は、スキャナーであるため、レチクル２０と被処理体４０を縮小倍率比の速度比で走査することにより、レチクル２０のパターンを被処理体４０上に転写する。なお、ステップ・アンド・リピート方式の露光装置（「ステッパー」とも呼ばれる。）の場合は、レチクル２０と被処理体４０を静止させた状態で露光が行われる。
【００２３】
レチクルステージ２５は、定盤２６に取り付けられている。レチクルステージ２５は、図示しないレチクルチャックを介してレチクル２０を支持し、図示しない移動機構及び制御部７０によって移動制御される。図示しない移動機構は、リニアモーターなどで構成され、Ｘ軸方向にレチクルステージ２５を駆動することでレチクル２０を移動することができる。
【００２４】
投影光学系３０は、レチクル２０に形成されたパターンを経た回折光を被処理体４０上に結像する機能を有する。投影光学系３０は、複数のレンズ素子のみからなる光学系、複数のレンズ素子と少なくとも一枚の凹面鏡とを有する光学系（カタディオプトリック光学系）、複数のレンズ素子と少なくとも一枚のキノフォームなどの回折光学素子とを有する光学系等を使用することができる。色収差の補正が必要な場合には、互いに分散値（アッベ値）の異なるガラス材からなる複数のレンズ素子を使用したり、回折光学素子をレンズ素子と逆方向の分散が生じるように構成したりする。
【００２５】
被処理体４０は、図示しないウェハ搬送系により露光装置１の外部から搬送され、ウェハステージ４５に支持及び駆動される。被処理体４０は、本実施形態ではウェハであるが、液晶基板その他の被処理体を広く含む。被処理体４０にはフォトレジストが塗布されている。
【００２６】
ウェハステージ４５は、被処理体４０を支持し、定盤４６に載置されている。ウェハステージ４５は、被処理体４０の上下方向（鉛直方向）の位置や回転方向、傾きを調整する機能を有し、制御部７０によって制御される。露光時は、制御部７０により投影光学系３０の焦点面に被処理体４０の露光領域が常に高精度に合致するようにウェハステージ４５が制御される。
【００２７】
測距手段５０は、レチクルステージ２５の位置及びウェハステージ４５の二次元的な位置を参照ミラー５２及び５４、レーザー干渉計５６及び５８を介してリアルタイムに計測する。測距手段５０による測距結果は、制御部７０に伝達され、レチクルステージ２５及びウェハステージ４５は、位置決めや同期制御のために、制御部７０の下で一定の速度比率で駆動される。
【００２８】
液体供給回収機構６０は、供給回収管６２及び６４、及び、ノズル６６及び６８を介して、投影光学系３０と被処理体４０との間、詳細には、投影光学系３０の被処理体４０側の最終面と被処理体４０との間に液体ＬＷを供給すると共に、供給した液体ＬＷを回収する。即ち、液体供給回収機構６０は、投影光学系３０の最終面の周囲に配置されたノズル６６又は６８を介して液体ＬＷを供給し、投影光学系３０と被処理体４０との間の間隙に液体ＬＷの液膜を形成する。
【００２９】
液体供給回収機構６０は、液体ＬＷの供給と回収を兼用する構造を有し、後述する制御部７０に制御され、露光時のウェハステージ４５の移動方向等の条件に基づいて、ノズル６６及び６８による液体ＬＷの供給と回収、液体ＬＷの供給量及び回収量が制御される。液体供給回収機構６０は、ウェハステージ４５の移動の際にも、液体ＬＷの供給及び回収を行う。これにより、投影光学系３０と被処理体４０との間に存在する液体ＬＷを循環させることができ、溶存ガス、或いは、不純物質の除去などの効果を得ることができるため、液体ＬＷの状態を一定に維持することができる。
【００３０】
液体ＬＷは、光源部１２からの露光光の等価的な露光波長を短くし、露光における解像度を向上させる機能を有する。本実施形態では、液体ＬＷとして純水を用いる。但し、液体ＬＷは、特に純水に限定するものではなく、露光光の波長に対して高い透過特性及び高い屈折率特性を有し、投影光学系３０や被処理体４０に塗布されているフォトレジストに対して化学的安定性の高い液体を使用することができる。例えば、フッ素系不活性液体や微量の添加物を加えた水を使用してもよい。
【００３１】
制御部７０は、図示しないＣＰＵ、メモリを有し、露光装置１の動作を制御する。制御部７０は、照明装置１０、レチクルステージ２５（即ち、レチクルステージ２５の図示しない移動機構）、ウェハステージ４５（即ち、ウェハステージ４５の図示しない移動機構）、液体供給回収機構６０と電気的に接続されている。ＣＰＵは、ＭＰＵなど名前の如何を問わずいかなるプロセッサも含み、各部の動作を制御する。メモリは、ＲＯＭ及びＲＡＭより構成され、露光装置１を動作するファームウェアを格納する。
【００３２】
制御部７０は、本実施形態では、ウェハステージ４５の移動速度、加速度及び変位の位相などの情報を取得し、これらの情報に基づいて、液浸露光に係る制御を行う。即ち、制御部７０は、ノズル６６及び６８による液体ＬＷの供給及び回収の切り替え、停止、供給及び回収する液体ＬＷの供給量及び回収量の制御等の制御指令を液体供給回収機構６０に与える。
【００３３】
制御部７０は、例えば、露光の際に、ウェハステージ４５の走査方向に応じて、被処理体４０の露光領域を挟んで対向に設置されたノズル６６及び６８から供給する液体ＬＷの向き（流れる方向）を切り替え、液体ＬＷの供給及び回収を行う。また、制御部７０は、被処理体４０の露光領域を環状に囲むように設置されたノズル６６及び６８を介して、常時、液体ＬＷの供給及び回収を行ってもよい。
【００３４】
液体ＬＷ（の液膜）は、ウェハステージ４５を移動する際に、ウェハステージ４５の移動方向に摩擦力を受けるため、形状が変化する。このとき、液体ＬＷの形状変化が大きいと、液体ＬＷがちぎれる可能性がある。従って、制御部７０は、投影光学系３０と被処理体４０との間に液体ＬＷを安定して保持し、液体ＬＷのちぎれを防止するように、液体ＬＷの供給及び回収を制御することが重要である。
【００３５】
図２は、被処理体４０（ウェハステージ４５）を移動させた際に、投影光学系３０と被処理体４０との間を満たす液体ＬＷの内部に生じる流速分布を示す図である。ウェハステージ４５を介し被処理体４０を速度Ｕで移動すると、液体ＬＷの内部では、被処理体４０側では被処理体４０の移動と略等しい時間でＶ１が生じ、また、液体ＬＷの粘性により被処理体４０から離れた位置においても流れＶ２を生じるが、被処理体４０と離れているために、流れＶ１に対して時間遅れが発生し、図２（ａ）に示すような流速分布を形成する。従って、ステップ・アンド・スキャン方式において、被処理体４０の走査方向を反転する際、図２（ｂ）に示すように、被処理体４０（ウェハステージ４５）の速度Ｕの方向と液体ＬＷ中の流れＶ２の方向とが一致しない状態の流速分布が生じる。図２（ｂ）を参照するに、被処理体４０の速度Ｕの方向と流れＶ２の方向とが異なっている。換言すれば、制御部７０に制御されるウェハステージ４５の移動速度の変位と液体ＬＷの内部の流れの位相とは異なる。
【００３６】
制御部７０は、ウェハステージ４５の移動速度の変位と液体ＬＷの内部の流れの位相との位相差を考慮して、液体ＬＷの供給及び回収の切り替え、停止、供給及び回収する液体ＬＷの供給量及び回収量を制御することにより、ウェハステージ４５を移動する際にも、投影光学系３０と被処理体４０との間に液体ＷＴを安定して保持することができる。
【００３７】
以下、本実施形態の制御部７０による液体ＬＷの供給及び回収の制御について説明する。まず、図３を参照して、液体ＬＷの供給及び回収が適切に制御されていない場合について説明する。なお、液体ＬＷの供給及び回収は、被処理体４０（ウェハステージ４５）の移動の方向と常に同一方向に液体ＬＷを流すように制御されるものとする。図３は、液体ＬＷの供給及び回収が適切に制御されていない場合の液体ＬＷの状態を示す図である。
【００３８】
図３（ａ）を参照するに、静止した被処理体４０の上に液体ＬＷが供給され、液体ＬＷは、投影光学系３０と被処理体４０との間に安定して保持されている。一方、図３（ｂ）は、被処理体４０が＋ｘ方向に速度Ｕで移動している場合の液体ＬＷの状態を示している。液体ＬＷの内部の流速分布は、被処理体４０の近傍では被処理体４０の速度Ｕに近い大きな流速ｖ１となるが、投影光学系３０の近傍では小さな流速ｖ２となる。このとき、制御部７０は、液体ＬＷをノズル６６から供給し、同時にノズル６８から液体ＬＷを回収することにより、液体ＬＷを被処理体４０の移動する方向（＋）と同一方向に流す。液体ＬＷは、被処理体４０の移動に伴って引きずられ、図３（ｂ）に示すように、被処理体４０に接する部分の界面形状が変形し、伸びる。
【００３９】
図３（ｃ）は、被処理体４０（ウェハステージ４５）の移動する方向が反転した直後の液体ＬＷの状態を示している。被処理体４０の移動する方向が反転することにより、被処理体４０の近傍の流速ｖ１は被処理体４０に追随して方向を反転させるが、投影光学系３０の近傍の流速ｖ２は依然として＋ｘ方向に流れる。このとき、制御部７０が、被処理体４０（ウェハステージ４５）の移動する方向に応じて、液体ＬＷをノズル６８から供給し、同時にノズル６６から液体ＬＷを回収すると、液体ＬＷの内部の流速ｖ２の方向は＋ｘ方向であるために、＋ｘ方向に液体ＬＷが流れると共に、ノズル６８から流速ｖ３で供給される液体ＬＷも液膜の先端ＬＷ’に向かって流れてしまう。即ち、図３（ｃ）に示すように、過剰の液体ＬＷが液膜の先端ＬＷ’に向かって流れる。
【００４０】
図３（ｄ）は、被処理体４０（ウェハステージ４５）の移動する方向が反転し、更に速度Ｕが加速した場合の液体ＬＷの状態を示している。このとき、液膜の先端ＬＷ’に溜まった液体ＬＷ’’は、被処理体４０の移動に追随していくことができずに取り残される（即ち、ちぎれる）。これは、液体ＬＷに振動や透過率の変化などを生じさせ、結像性能の低下の原因となる。また、取り残された液体ＬＷ’’は、回収が非常に困難であり、液体の回収不良に起因する装置汚れ（ウェハステージ４５周辺の部材の錆びなど）を生じる。
【００４１】
一方、図４を参照して、液体ＬＷの供給及び回収が適切に制御されている場合について説明する。図４は、液体ＬＷの供給及び回収が適切に制御されている場合の液体ＬＷの状態を示す図である。
【００４２】
図４（ａ）は、静止した被処理体４０の上に液体ＬＷが供給され、投影光学系３０と被処理体４０との間に安定して保持されている液体ＬＷの状態を示している。図４（ｂ）は、被処理体４０が＋ｘ方向に速度Ｕで移動している場合の液体ＬＷの状態を示している。図４（ａ）及び図４（ｂ）に示す液体ＬＷの状態は、図３（ａ）及び図３（ｂ）に示す液体ＬＷの状態と同等であり、差異はない。
【００４３】
図４（ｃ）は、被処理体４０の移動する方向が反転した直後の液体ＬＷの状態を示している。被処理体４０の移動する方向が反転することにより、被処理体４０の近傍の流速ｖ１は被処理体４０に追随して方向を反転させるが、被処理体４０から離れた投影光学系３０の近傍の流速ｖ２は依然として＋ｘ方向に流れ続ける。このとき、制御部７０が、ノズル６８から液体ＬＷを流速ｖ３で回収するように制御することにより、液膜の先端ＬＷ’に過剰の液体ＬＷが流れることを防ぐことができる。なお、ノズル６６からは液体ＬＷを供給し、投影光学系３０と被処理体４０との間に一定量の液体ＬＷが保持されるようにする。
【００４４】
図４（ｄ）は、被処理体４０の移動する方向が反転し、更に速度Ｕが加速した場合の液体ＬＷの状態を示している。このとき、被処理体４０から離れた投影光学系３０の近傍の流速ｖ２も−ｘ方向に流れているため、制御部７０は、流速ｖ２の方向に応じて、ノズル６６から液体ＬＷを回収し、ノズル６８から液体ＬＷを供給するように制御する。なお、液膜の先端ＬＷ’に過剰の液体ＬＷが流れなかったことにより、先端ＬＷ’の液体ＬＷは、被処理体４０の加減速に対してちぎれることなく、被処理体４０に追随することができる。
【００４５】
このように、制御部７０は、被処理体４０（ウェハステージ４５）の移動速度に対して液体ＬＷの供給及び回収の制御を行うが、かかる制御は、被処理体４０（ウェハステージ４５）の速度変化によって生じる液体ＬＷの流速の変化が被処理体４０から離れた位置では時間的に遅れて起きることを考慮する必要がある。換言すれば、ノズル６６及び６８による液体ＬＷの供給量及び回収量の制御を、周期的に変化する被処理体４０（ウェハステージ４５）の移動速度の位相に遅らせて同期することにより、液体ＬＷのちぎれなどを起こさずに、投影光学系３０と被処理体４０との間に安定して液体ＬＷを保持することができる。これにより、結像性能の低下及び装置汚れを防止することができる。
【００４６】
これまでは、図３及び図４を参照して、液体ＬＷを投影光学系３０と被処理体４０との間に安定して保持するための液体ＬＷの供給及び回収について概念的に説明してきたが、その妥当性をシミュレーションにより検証した結果を示す。
【００４７】
図５は、本発明の制御部７０による液体ＬＷの供給及び回収の制御の検証に用いたシミュレーションのモデルを示す図であって、図５（ａ）は液体ＬＷ及び被処理体４０の露光領域の概略上面図、図５（ｂ）は図５（ａ）の概略断面図である。
【００４８】
図５（ａ）及び図５（ｂ）を参照するに、液体ＬＷの大きさは、幅ｗが数十ミリ程度、高さｈが数ミリ程度である。また、図５（ａ）において、６６ａ及び６８ａは液体ＬＷを回収するノズル、６６ｂ及び６８ｂは液体ＬＷを供給するノズルであり、同心円上に被処理体４０の露光領域を挟んで配置される。
【００４９】
本実施形態では、液体ＬＷのみを解析対象として３次元でシミュレーションを行った。従って、図５（ｂ）に示される液体ＬＷの境界ＢＬに圧力境界を適用し、液体ＬＷの供給及び回収の各制御に対して、被処理体４０（ウェハステージ４５）を図５（ａ）のｘ方向に移動させた際に、境界（圧力境界）ＢＬから流入又は流出した液体ＬＷの量を計算することにより、液体ＬＷが投影光学系３０と被処理体４０との間に安定して保持されているかどうかを調べた。
【００５０】
図６は、制御部７０による液体ＬＷの供給及び回収の制御を示すグラフである。図６（ａ）は、被処理体４０（ウェハステージ４５）の速度変化を示しており、横軸に時間を、縦軸に図５（ａ）に示すｘ方向及び−ｘ方向を考慮した被処理体４０の移動速度を採用している。図６（ｂ）及び図６（ｃ）は、制御部７０の制御の一例を示しており、図６（ａ）の時間に対応した各ノズル６６ａ、６６ｂ、６８ａ及び６８ｂが動作する（即ち、液体ＬＷを供給又は回収する）時間領域を棒線で示している。
【００５１】
図６（ｂ）に示す制御は、各ノズル６６ａ、６６ｂ、６８ａ及び６８ｂの動作の切り替えのタイミングが、被処理体４０（ウェハステージ４５）の走査方向の反転のタイミングに完全に同期するように制御されている。換言すれば、液体ＬＷの供給及び回収の位相は、被処理体４０（ウェハステージ４５）の移動速度の位相と等しい。
【００５２】
図６（ｃ）に示す制御は、各ノズル６６ａ、６６ｂ、６８ａ及び６８ｂの動作の切り替えのタイミングが、被処理体４０（ウェハステージ４５）の走査方向の反転のタイミングに遅れるように制御されている。換言すれば、液体ＬＷの供給及び回収の位相は、被処理体４０（ウェハステージ４５）の移動速度の位相に対して遅れている。
【００５３】
図７（ａ）及び図７（ｂ）は、図６（ｂ）及び図６（ｃ）に示す制御に対する液体ＬＷの境界ＢＬから流入及び流出した液体ＬＷの量をシミュレーションにより計算した結果を示すグラフである。図７は、横軸に時間を、縦軸に液体ＬＷの境界ＢＬから流入及び流出した液体ＬＷの量を採用している。
【００５４】
図７を参照するに、図６（ｂ）に示す制御に比べて、図６（ｃ）に示す制御の方が、境界ＢＬから流入及び流出する液体ＬＷの量が少ないことが分かる。従って、液体ＬＷの供給及び回収の制御を被処理体４０（ウェハステージ４５）の移動速度の位相に遅らせることで、液体ＬＷが安定して投影光学系３０と被処理体４０との間に保持されることがシミュレーションから説明される。
【００５５】
次に、制御部７０が行う液体ＬＷの供給及び回収の制御において、被処理体４０（ウェハステージ４５）に対する有効な（即ち、投影光学系３０と被処理体４０との間に液体ＬＷを安定して保持するための）位相の遅れ幅について説明する。
【００５６】
投影光学系３０と被処理体４０との間に存在する液体ＬＷ内の流れは、気液界面の内側において、被処理体４０（ウェハステージ４５）が角振動数ωで走査方向に単振動Ｕ（ｔ）＝Ｕ０ｃｏｓωｔすると考えると、被処理体４０を原点に鉛直方向をｙ軸、被処理体４０（ウェハステージ４５）の走査方向成分をｕ（ｙ，ｔ）として、以下の数式１で示される。
【００５７】
【数１】
2006147743.tif 000003
【００５８】
なお、Ｒｅ［ｚ］は、複素数ｚの実部である。また、ｆ（ｙ）は、投影光学系３０と被処理体４０との間の距離をｄ［ｍｍ］、液体ＬＷの動粘性係数をｖ［ｍ２／ｓ］として、以下の数式２で示される。
【００５９】
【数２】
2006147743.tif 000004
【００６０】
このとき、液体ＬＷの流れの位相θ（ｙ，ｔ）は、以下の数式３で示され、被処理体４０（ウェハステージ４５）の位相ωｔとの位相差Δθ（ｙ）は、以下に示す数式４となる。
【００６１】
【数３】
2006147743.tif 000005
【００６２】
【数４】
2006147743.tif 000006
【００６３】
但し、位相差Δθ（ｙ）は、被処理体４０（ウェハステージ４５）からの距離ｙに依存するために、液体ＬＷ全体の被処理体４０（ウェハステージ４５）に対する位相差としては、以下の数式５及び数式６で示される２通りの平均化した量を考える。
【００６４】
【数５】
2006147743.tif 000007
【００６５】
【数６】
2006147743.tif 000008
【００６６】
なお、数式５は、単純に点ｙでの位相差Δθ（ｙ）を平均化して得られた量であり、数式６は、エネルギーの観点から各点ｙでの液体ＬＷの流れｕ（ｙ，ｔ）の最大値ｕｍａｘ（ｙ）の２乗で重み付けされて平均化した量である。
【００６７】
従って、制御部７０は、被処理体４０（ウェハステージ４５）に対して、以下の数式７に示される範囲で与えられる位相差Δθで液体ＬＷの供給及び回収を制御することで、投影光学系３０と被処理体４０との間に液体ＬＷを安定して保持させることができる。
【００６８】
【数７】
2006147743.tif 000009
【００６９】
また、この際に供給及び回収される液体ＬＷの量（供給量及び回収量）について説明する。被処理体４０（ウェハステージ４５）の移動に伴って液体ＬＷ内に流速分布が生じるが、投影光学系３０と被処理体４０との間が数ミリ以下の場合、以下の数式８に示す条件下において、液体ＬＷの流れｕ（ｙ，ｔ）は、被処理体４０（ウェハステージ４５）の速度Ｕ（ｔ）の２０％以下となる。
【００７０】
【数８】
2006147743.tif 000010
【００７１】
従って、被処理体４０（ウェハステージ４５）の移動により流れる液体ＬＷは、主に、被処理体４０から高さδの範囲に存在することになり、ノズル６６及び６８から供給する液体ＬＷの供給量を、以下の数式９で示す程度で制御すれば、投影光学系３０と被処理体４０との間に一定量の液体ＬＷを安定して保持することができる。
【００７２】
【数９】
2006147743.tif 000011
【００７３】
但し、上述したように、液体ＬＷを安定して保持するには、液体ＬＷの供給及び回収は、被処理体４０（ウェハステージ４５）の移動速度の位相に対して遅れて同期させることが必要であるために、数式９の被処理体４０（ウェハステージ４５）の移動速度は、数式７で与えられる位相Δθだけ遅れた被処理体４０（ウェハステージ４５）の移動速度となる。
【００７４】
次に、図８を参照して、制御部７０による液体ＬＷの供給及び回収の制御の流れについて説明する。図８は、制御部７０による液体ＬＷの供給及び回収の制御の流れを示す概略ブロック図である。
【００７５】
図８を参照するに、参照ミラー５４及びレーザー干渉計５８により計測されたウェハステージ４５の位置は、制御部７０に出力される。制御部７０は、入力されたウェハステージ４５の位置情報から、被処理体４０（ウェハステージ４５）の移動速度を算出し、液体ＬＷを安定して保持するために必要な液体ＬＷの供給量及び回収量（以下、「目標流量」と称する。）を求める。このとき、液体ＬＷの供給量及び回収量は、被処理体４０（ウェハステージ４５）の移動速度の位相に遅れて同期するよう数式９から決定する。
【００７６】
次に、制御部７０は、求めた目標流量と、図示しない流量計で計測されたリアルタイムの液体ＬＷの供給量及び回収量（計測流量）と比較し、目標流量に対する計測流量の偏差を求める。更に、制御部７０は、かかる偏差に基づいて、液体供給回収機構６０を介し、液体ＬＷの供給量及び回収量を制御する。
【００７７】
なお、本実施形態では、被処理体４０（ウェハステージ４５）の移動速度の位相を例として説明したが、被処理体４０（ウェハステージ４５）の加速度又は変位の位相を基に、液体ＬＷの供給及び回収を制御しても同様に、被処理体４０（ウェハステージ４５）の移動の際に生じる液体ＬＷのちぎれを防止することが可能である。
【００７８】
露光において、光源部１２から発せられた光束は、照明光学系１４によりレチクル２０を、例えば、ケーラー照明する。レチクル２０を通過してレチクルパターンを反映する光は、投影光学系３０により、液体ＬＷを介して被処理体４０に結像される。露光装置１が用いる液体ＬＷは、液体供給回収機構６０及び制御部７０によって、投影光学系３０と被処理体４０との間に安定して保持されるため、ちぎれたりすることなく、結像性能の劣化や装置汚れを防止することができ、極めて高い解像力でレチクル２０のパターンを露光することができる。これにより、露光装置１は、高いスループットで経済性よくデバイス（半導体素子、ＬＣＤ素子、撮像素子（ＣＣＤなど）、薄膜磁気ヘッドなど）を提供することができる。
【００７９】
次に、図９及び図１０を参照して、上述の露光装置１を利用したデバイス製造方法の実施例を説明する。図９は、デバイス（ＩＣやＬＳＩなどの半導体チップ、ＬＣＤ、ＣＣＤ等）の製造を説明するためのフローチャートである。ここでは、半導体チップの製造を例に説明する。ステップ１（回路設計）では、デバイスの回路設計を行う。ステップ２（マスク製作）では、設計した回路パターンを形成したマスクを製作する。ステップ３（ウェハ製造）では、シリコンなどの材料を用いてウェハを製造する。ステップ４（ウェハプロセス）は、前工程と呼ばれ、マスクとウェハを用いてリソグラフィー技術によってウェハ上に実際の回路を形成する。ステップ５（組み立て）は、後工程と呼ばれ、ステップ４によって作成されたウェハを用いて半導体チップ化する行程であり、アッセンブリ工程（ダイシング、ボンディング）、パッケージング工程（チップ封入）等の工程を含む。ステップ６（検査）では、ステップ５で作成された半導体デバイスの動作確認テスト、耐久性テストなどの検査を行う。こうした工程を経て半導体デバイスが完成し、これが出荷（ステップ７）される。
【００８０】
図１０は、ステップ４のウェハプロセスの詳細なフローチャートである。ステップ１１（酸化）では、ウェハの表面を酸化させる。ステップ１２（ＣＶＤ）では、ウェハの表面に絶縁膜を形成する。ステップ１３（電極形成）では、ウェハ上に電極を蒸着などによって形成する。ステップ１４（イオン打ち込み）では、ウェハにイオンを打ち込む。ステップ１５（レジスト処理）では、ウェハに感光剤を塗布する。ステップ１６（露光）では、露光装置１によってマスクの回路パターンをウェハに露光する。ステップ１７（現像）では、露光したウェハを現像する。ステップ１８（エッチング）では、現像したレジスト像以外の部分を削り取る。ステップ１９（レジスト剥離）では、エッチングが済んで不要となったレジストを取り除く。これらのステップを繰り返し行うことによってウェハ上に多重に回路パターンが形成される。本実施形態のデバイス製造方法によれば、従来よりも高品位のデバイスを製造することができる。このように、露光装置１を使用するデバイス製造方法、並びに結果物としてのデバイスも本発明の一側面を構成する。
【００８１】
以上、本発明の好ましい実施例について説明したが、本発明はこれらの実施例に限定されないことはいうまでもなく、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００８２】
【図１】本発明の一側面としての露光装置の構成を示す概略断面図である。
【図２】被処理体（ウェハステージ）を移動させた際に、投影光学系と被処理体との間を満たす液体の内部に生じる流速分布を示す図である。
【図３】液体の供給及び回収が適切に制御されていない場合の液体の状態を示す図である。
【図４】液体の供給及び回収が適切に制御されている場合の液体の状態を示す図である。
【図５】図１に示す制御部による液体の供給及び回収の制御の検証に用いたシミュレーションのモデルを示す図である。
【図６】図１に示す制御部による液体の供給及び回収の制御を示すグラフである。
【図７】図６に示す制御に対する液体の境界から流入及び流出した液体の量をシミュレーションにより計算した結果を示すグラフである。
【図８】図１に示す制御部による液体の供給及び回収の制御の流れを示す概略ブロック図である。
【図９】デバイス（ＩＣやＬＳＩなどの半導体チップ、ＬＣＤ、ＣＣＤ等）の製造を説明するためのフローチャートである。
【図１０】図９に示すステップ４のウェハプロセスの詳細なフローチャートである。
【符号の説明】
【００８３】
１                      露光装置
１０                    照明装置
２０                    レチクル
２５                    レチクルステージ
３０                    投影光学系
４０                    被処理体
４５                    ウェハステージ
５０                    測距手段
６０                    液体供給回収機構
６２及び６４            供給回収管
６６及び６８            ノズル
７０                    制御部
ＬＷ                    液体
【図１】
2006147743.tif 000012
【図２】
2006147743.tif 000013
【図３】
2006147743.tif 000014
【図４】
2006147743.tif 000015
【図５】
2006147743.tif 000016
【図６】
2006147743.tif 000017
【図７】
2006147743.tif 000018
【図８】
2006147743.tif 000019
【図９】
2006147743.tif 000020
【図１０】
2006147743.tif 000021