(57)【要約】【課題】  投影光学系と基板との間隙に供給された液体の周囲への飛散を低減すること。【解決手段】  最終光学素子光軸の周囲に配された第１供給口を有し、かつ該間隙に液体を供給する第１供給手段と、該光軸の周囲に配された第１回収口を有し、かつ該間隙から液体を回収する第１回収手段と、第１供給口および第１回収口に関し該光軸とは反対側に配された第２供給口を有し、かつ気体を供給する第２供給手段と、第１供給口および第１回収口と第２供給口との間に配された第２回収口を有し、かつ第２供給口から供給された気体を回収する第２回収手段と、第２供給口を有するノズル部材とを有し、ノズル部材は、第２供給口に隣接し、かつ第２供給口より該光軸に近い第１部分が、第２供給口に隣接し、かつ第２供給口より該光軸から遠い第２部分より、該光軸の方向において投影光学系の像面の近くにある、露光装置とする。【選択図】  図２
2008147577.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
原版からの光を投影して像を形成する投影光学系を有し、前記投影光学系と基板との間隙に液体を満たした状態で該原版および前記投影光学系を介して該基板を露光する露光装置であって、
前記投影光学系の最終光学素子の光軸の周囲に配された第１の供給口を有し、かつ前記第１の供給口を介して該間隙に該液体を供給する第１の供給手段と、
該光軸の周囲に配された第１の回収口を有し、かつ前記第１の回収口を介して該間隙から該液体を回収する第１の回収手段と、
前記第１の供給口および前記第１の回収口に関し該光軸とは反対の側に配された第２の供給口を有し、かつ前記第２の供給口を介して気体を供給する第２の供給手段と、
前記第１の供給口および前記第１の回収口と前記第２の供給口との間に配された第２の回収口を有し、かつ前記第２の回収口を介して前記第２の供給口から供給された気体を回収する第２の回収手段と、
前記第２の供給口を有するノズル部材と、を有し、
前記ノズル部材は、前記第２の供給口に隣接し、かつ前記第２の供給口より該光軸に近い第１の部分が、前記第２の供給口に隣接し、かつ前記第２の供給口より該光軸から遠い第２の部分より、該光軸の方向において前記投影光学系の像面の近くにあるように構成されている、ことを特徴とする露光装置。
【請求項２】
該第１の部分の該像面に対向する面は、該光軸を含む平面内において、該光軸に近づくほど該像面に近づく線を含む、ことを特徴とする請求項１に記載の露光装置。
【請求項３】
前記線は、円弧を含む、ことを特徴とする請求項２に記載の露光装置。
【請求項４】
該円弧の半径に対する、該平面内において該光軸に直交する方向における前記第２の供給口の幅の比は、０．３５より小さい、ことを特徴とする請求項３に記載の露光装置。
【請求項５】
該線は、前記第２の供給口と該円弧とを接続する該光軸に平行な直線を含み、該直線の長さは、該幅の１０倍より小さい、ことを特徴とする請求項４に記載の露光装置。
【請求項６】
該第２の部分の該像面に対向する面は、該光軸を含む平面内において、該光軸から遠ざかるほど該像面から遠ざかる線を含む、ことを特徴とする請求項１に記載の露光装置。
【請求項７】
前記ノズル部材は、前記第２の回収口を有し、さらに、前記第２の回収口に隣接し、かつ前記第２の回収口より該光軸から遠い第３の部分の該像面に対向する面は、該光軸を含む平面内において、該光軸に近づくほど該像面から遠ざかる線を含む、ことを特徴とする請求項１に記載の露光装置。
【請求項８】
前記線は、円弧を含む、ことを特徴とする請求項７に記載の露光装置。
【請求項９】
該円弧の半径に対する、該光軸の方向における該第３の部分と該像面との間の距離の最小値の比は、０．６０より小さい、
ことを特徴とする請求項８に記載の露光装置。
【請求項１０】
原版からの光を投影して像を形成する投影光学系を有し、前記投影光学系と基板との間隙に液体を満たした状態で該原版および前記投影光学系を介して該基板を露光する露光装置であって、
前記投影光学系の最終光学素子の光軸の周囲に配された第１の供給口を有し、かつ前記第１の供給口を介して該間隙に該液体を供給する第１の供給手段と、
該光軸の周囲に配された第１の回収口を有し、かつ前記第１の回収口を介して該間隙から該液体を回収する第１の回収手段と、
前記第１の供給口および前記第１の回収口に関し該光軸とは反対の側に配された第２の供給口を有し、かつ前記第２の供給口を介して気体を供給する第２の供給手段と、
前記第１の供給口および前記第１の回収口と前記第２の供給口との間に配された第２の回収口を有し、かつ前記第２の回収口を介して前記第２の供給口から供給された気体を回収する第２の回収手段と、を有し、
前記第２の供給手段は、該気体の流路を含むノズル部材を有し、前記ノズル部材の該流路を形成する面は、曲面を含み、前記ノズル部材は、該曲面に対向して配され、かつ該気体の満たされた空間に接続された開口を有する、ことを特徴とする露光装置。
【請求項１１】
該気体は、乾燥空気および不活性ガスの少なくとも一方を含む、ことを特徴とする請求項１乃至１０のいずれかに記載の露光装置。
【請求項１２】
請求項１乃至１１のいずれかに記載の露光装置を用いて原版を介し基板を露光するステップを有する、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、原版からの光を投影して像を形成する投影光学系を有し、前記投影光学系と基板との間隙に液体を満たした状態で該原版および前記投影光学系を介して該基板を露光する露光装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
レチクル（又はマスク）に形成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投影露光装置は従来から使用されており、近年では、高解像度、且つ、高スループットを実現する露光装置が益々要求されている。高解像度の要求に応えるための一手段として液浸露光が注目されている。液浸露光は、投影光学系のウェハ側の媒質を液体にすることによって、投影光学系の開口数（ＮＡ）の増加を更に進めるものである。投影光学系のＮＡは、媒質の屈折率をｎとすると、ＮＡ＝ｎ・ｓｉｎθであるため、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によって、ＮＡを媒質が空気（ｎ≒１）の場合のｎ倍まで大きくすることができる。その結果、プロセス定数ｋ１と光源の波長λによって表される露光装置の解像度Ｒ（Ｒ＝ｋ１（λ／ＮＡ））を改善することができる。
【０００３】
液浸露光では、投影光学系とウェハとの間に局所的に液体を充填するローカルフィル方式が提案されている（特許文献１および２）。また、投影光学系とウェハとの間に供給した液体の周囲にガスを吹き付けることによってエアカーテンを形成し、液体を投影光学系とウェハとの間に封じ込めるエアカーテン方式も提案されている（特許文献３および４）。
【特許文献１】国際公開第９９／４９５０４号パンフレット
【特許文献２】国際公開第２００４／０８６４７０号パンフレット
【特許文献３】特開２００４−２８９１２６号公報
【特許文献４】国際公開第２００４／０９３１５９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】
【０００４】
しかしながら、特許文献３および４に開示された方法では、ウェハ４０を４００ｍｍ／ｓ以上の高速で動作させた場合に、投影光学系とウェハとの間から飛び出してくる液体を制止するのに十分なエアカーテンのガス流量を得ることが難しい。そのため、充填された液体が周囲に飛散してしまう。飛散した液滴は、乾燥してウェハ上の不純物の原因、延いてはウェハ上のパターン欠陥の原因となり得る。また、液体が飛散することで液体の充填が不十分な状態になると、液体に気泡が混入し得る。液体に混入した気泡は、露光光を乱反射し、露光量を減少させ、スループットを低下させる。
【０００５】
本発明は、以上の背景を考慮してなされたもので、投影光学系と基板との間隙に供給された液体の周囲への飛散を低減する新規な技術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】
【０００６】
本発明の第１の側面に係る露光装置は、原版からの光を投影して像を形成する投影光学系を有し、前記投影光学系と基板との間隙に液体を満たした状態で該原版および前記投影光学系を介して該基板を露光する露光装置であって、
前記投影光学系の最終光学素子の光軸の周囲に配された第１の供給口を有し、かつ前記第１の供給口を介して該間隙に該液体を供給する第１の供給手段と、
該光軸の周囲に配された第１の回収口を有し、かつ前記第１の回収口を介して該間隙から該液体を回収する第１の回収手段と、
前記第１の供給口および前記第１の回収口に関し該光軸とは反対の側に配された第２の供給口を有し、かつ前記第２の供給口を介して気体を供給する第２の供給手段と、
前記第１の供給口および前記第１の回収口と前記第２の供給口との間に配された第２の回収口を有し、かつ前記第２の回収口を介して前記第２の供給口から供給された気体を回収する第２の回収手段と、
前記第２の供給口を有するノズル部材と、を有し、
前記ノズル部材は、前記第２の供給口に隣接し、かつ前記第２の供給口より該光軸に近い第１の部分が、前記第２の供給口に隣接し、かつ前記第２の供給口より該光軸から遠い第２の部分より、該光軸の方向において前記投影光学系の像面の近くにあるように構成されている、ことを特徴とする露光装置である。
【０００７】
また、本発明の第２の側面に係る露光装置は、原版からの光を投影して像を形成する投影光学系を有し、前記投影光学系と基板との間隙に液体を満たした状態で該原版および前記投影光学系を介して該基板を露光する露光装置であって、
前記投影光学系の最終光学素子の光軸の周囲に配された第１の供給口を有し、かつ前記第１の供給口を介して該間隙に該液体を供給する第１の供給手段と、
該光軸の周囲に配された第１の回収口を有し、かつ前記第１の回収口を介して該間隙から該液体を回収する第１の回収手段と、
前記第１の供給口および前記第１の回収口に関し該光軸とは反対の側に配された第２の供給口を有し、かつ前記第２の供給口を介して気体を供給する第２の供給手段と、
前記第１の供給口および前記第１の回収口と前記第２の供給口との間に配された第２の回収口を有し、かつ前記第２の回収口を介して前記第２の供給口から供給された気体を回収する第２の回収手段と、を有し、
前記第２の供給手段は、該気体の流路を含むノズル部材を有し、前記ノズル部材の該流路を形成する面は、曲面を含み、前記ノズル部材は、該曲面に対向して配され、かつ該気体の満たされた空間に接続された開口を有する、ことを特徴とする露光装置である。
【０００８】
さらに、本発明の第３の側面に係るデバイスの製造方法は、上記本発明の第１または第２の側面に係る露光装置を用いて原版を介し基板を露光するステップを有する、ことを特徴とするデバイス製造方法である。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、例えば、投影光学系と基板との間隙に供給された液体の周囲への飛散を低減することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
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１の実施形態について説明する。
【００１１】
［実施形態１］
ここで、図１は、本発明の露光装置１の構成を示す概略ブロック図である。露光装置１は、レチクル（原版ともいう）２０からの光を投影して像を形成する投影光学系３０を有する。露光装置１は、レチクル２０と、投影光学系３０と、投影光学系３０のウェハ（基板ともいう）４０側にある最終面（最終レンズ）とウェハ４０との間に供給された液体ＬＷを介して、ウェハ４０を露光する液浸露光装置である。露光装置１は、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であるが、ステップ・アンド・リピート方式やその他の露光方式を適用することもできる。
【００１２】
露光装置１は、照明装置１０と、レチクルステージ２５と、投影光学系３０と、ウェハステージ４５と、測距装置５０と、ステージ制御部６０と、液体供給回収機構７０と、液浸制御部８０と、気体供給回収機構９０と、ノズルユニット１００とを有する。
【００１３】
照明装置１０は、転写用のパターン（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。
【００１４】
光源部１２は、本実施形態では、波長約１９３ｎｍのＡｒＦエキシマレーザーを光源として使用する。但し、光源部１２は、ＡｒＦエキシマレーザーに限定されず、例えば、波長約２４８ｎｍのＫｒＦエキシマレーザー、波長約１５７ｎｍのＦ２レーザーを光源として使用してもよい。
【００１５】
照明光学系１４は、レチクル２０を照明する光学系であり、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。
【００１６】
レチクル２０は、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により、ウェハ４０上に投影される。レチクル２０とウェハ４０とは、光学的に共役の関係に配置される。露光装置１は、ステップ・アンド・スキャン方式であるため、レチクル２０とウェハ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のパターンをウェハ４０上に転写する。
【００１７】
レチクルステージ２５は、定盤２７により支持される。レチクルステージ２５は、レチクル２０を載置（保持）し、図示しない移動機構及びステージ制御部６０によって移動を制御される。図示しない移動機構は、リニアモーターなどで構成され、走査方向（本実施形態では、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を移動させることができる。
【００１８】
投影光学系３０は、レチクル２０のパターンをウェハ４０に投影する。投影光学系３０は、複数のレンズ素子のみからなる屈折光学系、複数のレンズ素子と少なくとも１枚の凹面鏡とを有する反射屈折光学系等を使用することができる。
【００１９】
ウェハ４０は、ウェハステージ４５に支持及び駆動される。ウェハ４０は、被処理体の一例であり、かかる被処理体は、ガラスプレート、その他の被処理体を広く含む。ウェハ４０には、フォトレジストが塗布されている。
【００２０】
ウェハステージ４５は、定盤４７により支持され、ウェハ４０を載置（保持）する。ウェハステージ４５は、投影光学系の光軸に平行なｚ軸、ならびにｚ軸にそれぞれ直交するとともに互いに直交するｘ軸およびｙ軸に関し、各軸に沿った並進運動および各軸を回転軸とした回転運動が可能に構成されている。各運動は、ステージ制御部６０によって制御される。
【００２１】
ウェハステージ４５には、天板４６が設けられている。天板４６は、ウェハステージ４５に載置されたウェハ４０の表面と天板４６の表面とが実質的に同一の平面内にあるように、構成されている。また、天板４６は、エッジショットを液浸露光する際に、ウェハ４０の外側の領域に液膜を形成する（即ち、液体ＬＷを保持する）ことを可能にする。
【００２２】
測距装置５０は、参照ミラー５２及び５４、並びにレーザー干渉計５６及び５８を用いて、レチクルステージ２５及びウェハステージ４５の２次元的な位置をリアルタイムに測定する。測距装置５０は、測距結果をステージ制御部６０に伝達する。
【００２３】
ステージ制御部６０は、レチクルステージ２５及びウェハステージ４５の駆動を制御する。ステージ制御部６０は、測距装置５０の測距結果に基づいて、位置決めや同期制御のために、レチクルステージ２５及びウェハステージ４５を一定の速度比率で駆動する。また、ステージ制御部６０は、例えば、露光時において、ウェハ４０の表面が投影光学系３０の焦点面（像面ＩＰ）に高精度に合致するように、ウェハステージ４５を制御する。
【００２４】
液体供給回収機構７０は、液体供給配管７２を介して投影光学系３０とウェハ４０との間に液体ＬＷを供給し、液体回収配管７４を介して投影光学系３０とウェハ４０との間に供給した液体ＬＷを回収する。液体ＬＷは、露光光の吸収が少ない液体から選択され、更に、石英や蛍石などから製造される屈折系光学素子と同程度の屈折率を有することが好ましい。液体ＬＷは、例えば、純水、機能水、フッ化液（例えば、フルオロカーボン）などを使用する。
【００２５】
液体ＬＷは、予め、図示しない脱気装置を用いて、十分に溶存ガスを取り除いておくことが好ましい。これにより、気泡の発生を抑制し、また、気泡が発生しても即座に液体中に吸収できるからである。例えば、空気中に多く含まれる窒素及び酸素を対象とし、液体ＬＷに溶存可能なガス量の８０％以上を除去すれば、十分に気泡の発生を抑制することができる。図示しない脱気装置を液体供給回収機構７０に備えて、常に溶存ガスを取り除きながら液体ＬＷを供給してもよい。脱気装置としては、例えば、ガス透過性の膜を隔てて、一方に液体ＬＷを流し、他方を真空にして液体中の溶存ガスをその膜を介して真空中に追い出す真空脱気装置が好適である。また、液体供給回収機構７０は、一般的に、液体ＬＷを貯蔵するタンク、液体ＬＷを精製する精製装置、液体ＬＷを送り出す圧送装置、液体ＬＷの流量や温度などを制御する制御装置、液体ＬＷを吸い取る吸引装置などを備えている。
【００２６】
液体供給配管７２は、図２に示すように、投影光学系３０の最終面（最終レンズ）の周囲に配置され、ノズルユニット１００ａに形成された液体供給口１０１に接続する。これにより、液体供給配管７２は、投影光学系３０とウェハ４０との間に液体ＬＷを供給し、液体ＬＷの液膜を形成する。なお、投影光学系３０とウェハ４０との間隔は、液体ＬＷの液膜を安定して形成できる程度であることが好ましく、例えば、１．０ｍｍとするとよい。なお、図２は、投影光学系３０の最終光学素子（基板４０に対向する光学素子）の光軸ＯＡを含む平面における断面図である。
【００２７】
液体供給配管７２は、液体ＬＷを汚染しないように、溶出物質が少ないテフロン（登録商標）樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂などで構成されることが好ましい。なお、液体ＬＷとして純水以外の液体を用いる場合、液体供給配管７２は、液体ＬＷに対して耐性を有し、且つ、溶出物質が少ない材料で構成される。
【００２８】
液体回収配管７４は、液体供給配管７２の周囲に配置され、ノズルユニット１００ａに形成された液体回収口１０２に接続する。液体回収配管７４は、液体供給配管７２と同様に、液体ＬＷを汚染しないように、液体ＬＷに耐性を有し、且つ、溶出物質が少ない材料で構成されることが好ましい。
【００２９】
液浸制御部８０は、ウェハステージ４５の現在位置、速度、加速度、目標位置及び移動方向などの情報をステージ制御部６０から取得し、かかる情報に基づいて、液体供給回収機構７０を制御する。具体的には、液浸制御部８０は、液体ＬＷの供給及び回収の切り替え、停止、液体ＬＷの供給量及び回収量（流量）を制御する。
【００３０】
気体供給回収機構（エアカーテン形成手段）９０は、気体供給配管９２を介して投影光学系３０とウェハ４０との間に供給された液体ＬＷの周囲に気体ＰＧを供給し（吹き付け）、気体回収配管９４を介して供給した気体ＰＧを回収する。換言すれば、気体供給回収機構９０は、液体ＬＷの周囲に気体ＰＧを供給する（吹き付ける）ことによって、投影光学系と物体との間に供給された液体ＬＷの周囲への飛散を低減するためのエアカーテンを形成する。また、エアカーテンは、液体ＬＷと外部の環境との接触を低減する。
【００３１】
気体供給配管９２は、各種樹脂やステンレスなどの金属で構成され、図２に示すように、ノズルユニット１００ｂ（ノズル部材ともいう）に形成された空間１０３に接続する。
【００３２】
気体回収配管９４は、気体供給配管９２と同様に、各種樹脂やステンレスなどの金属で構成され、ノズルユニット１００ｂに形成された第２の回収口１０４に接続する。気体回収配管９４は、第２の回収口１０４を介して、気体ＡＧ２を回収する。
【００３３】
気体調整装置９１は、気体ＰＧの温度及び湿度（気体ＰＧに含まれる液体ＬＷが気化した気体の濃度）を調整する機能をする。気体調整装置９１からの気体ＰＧは、気体供給配管９２を介して、第２の供給口１０５に供給される。気体ＰＧには、例えば、窒素、ヘリウム、ネオン、アルゴンなどの不活性ガス又は空気を使用する。なお、気体調整装置９１は、不図示の湿度（濃度）計測部と、不図示の温度計測部とを有する。湿度（濃度）計測部は、気体ＰＧの湿度（濃度）を計測する。温度計測部は、気体ＰＧの温度を計測する。
【００３４】
ノズルユニット１００ｂは、図２に示すように、気体を噴出するスリット状の第２の供給口１０５と、第２の供給口１０５からの気体ＰＧを誘導するための誘導壁面（断面図である図２において直線をなす）１０６および１０７とを含む。また、ノズルユニット１００ｂは、第２の回収口１０４と、第２の回収口１０４へ気体ＰＧを誘導するための誘導壁面１０８と、誘導壁面１０８と対向する誘導壁面１０９とを含む。誘導壁面１０９は、本実施形態ではウェハ４０に対して直交する面としているが、ウェハ４０に対して斜めの面であったり、投影光学系３０に向う方向に凸に湾曲している面であったりしても構わない。図３は、図２におけるノズルユニット１００ｂの拡大断面図である。図３は、図２同様、投影光学系の光軸ＯＡを含む平面における断面図である。
【００３５】
図２および図３を用いて、本実施形態におけるノズルユニット１００ｂの動作および効果を示す。気体供給配管９２から供給された気体ＰＧは第２の供給口１０５からウェハ４０に向う方向に高速で噴出され、壁面１０６および１０７に沿って流れる。このとき、第２の供給口１０５から噴出された高速気流は負圧を発生するため、ベルヌーイ効果により周囲の気体ＡＧ１を大量に巻き込み、増幅された気体流ＡＧ２となる。増幅された気体流ＡＧ２は、コアンダ効果により誘導壁面１０７に沿ってウェハ４０とノズルユニット１００ｂとの間に導かれる。増幅気体流ＡＧ２は、誘導壁面１０８で再びコアンダ効果によりウェハ４０から離れる方向へと曲げられ、第２の回収口１０４で回収される。このような構造にすることで、以下のような３つの効果を得ることができる。
【００３６】
第１の効果として、第２の供給口１０５から出た気体ＰＧを、壁面１０６に沿って誘導し、周囲の気体ＡＧ１を巻き込むことにより、気体の流量を増幅することが可能となる。これまでに知られているエアカーテンノズルにはこのような増幅機能がなく、液体ＬＷを留めるのに十分な気体流量を得ることが難しかった。本構造では、供給した流量に対し増幅された流量の気体流ＡＧ２を得ることができるため、露光中にウェハ４０が高速移動しても、液体ＬＷの周囲への飛散を低減することができる。ところで、ウェハ４０とノズルユニット１００ｂとの間の空間に気体ＰＧを効率良く導くためには、誘導壁面１０６の長さＬ１は第２の供給口１０５のスリット幅Ｔ１の１０倍より小さくした方がよい。これは、第２の供給口１０５から噴出した気体ＰＧがＴ１の１０倍以上の距離を進むことで、誘導面１０７に到達する前に減速してしまうからである。Ｌ１＝０［ｍｍ］の場合の流速分布とＬ１＝３０×Ｔ１［ｍｍ］の場合の流速分布とを、図７（ａ）と図７（ｂ）とにそれぞれ示しておく。等速度線の間隔は１０ｍ／ｓである。
【００３７】
第２の効果として、誘導壁面１０７によって、ウェハ４０とノズルユニット１０１ｂとの間に効率良く気体を導くことができる。これまでのエアカーテンノズルは、ウェハに対して直交方向あるいは斜め方向から気体を吹き付ける構造であった。しかし、この方法によると、投入した気体の何割かは、液体ＬＷのある方向とは反対側の方向へと流れ、その分は無駄となっていた。本構造では、供給・増幅された気体流ＡＧ２を効率良くウェハ４０とノズルユニット１０１ｂとの間へと導入することができる。ここで、図３において、第２の供給口１０５の幅をＴ１、誘導壁面１０６とノズルユニット１００ｂの下面とをそれぞれ接線とする円弧の形状をなした誘導壁面１０７の曲率半径をＲ１とする。すると、本発明の効果を得るには、Ｔ１とＲ１とを、Ｔ１／Ｒ１＜０．３５を満たすように設定するのが好ましい。なお、上記円弧は、誘導壁面１０６とノズルユニット１００ｂの下面とをそれぞれ接線とする円弧としたが、誘導壁面１０６とノズルユニット１００ｂの下面との少なくとも一方を接線とする円弧であってもよい。
【００３８】
第３の効果として、第２の供給口１０５より内側（光軸ＯＡに近い側）にある第２の回収口１０４の壁面１０８を曲面にして、気体流ＡＧ２を誘導・回収することで、ウェハ静止時または低速移動時の液体ＬＷの側面（気体との界面）を安定させることができる。増幅された気体流ＡＧ２が、ウェハ静止時または低速移動時の液体ＬＷ側面に直接当たると、気液界面が不安定になり、液体ＬＷ中へ気泡が混入する原因となり得る。しかし、従来のようにウェハ４０面上に沿って進む気体流の進路を気体回収口からの吸引力のみで曲げる方法では、気体流の多くを回収することは難しい。そこで、本発明では、コアンダ効果を利用して、誘導壁面１０８に沿って気対流ＡＧ２を曲げることにより、効率の良い回収を実現している。その効果を得るには、図３において、ウェハ４０とノズルユニット１００ｂの下面との間の距離Ｔ２と、誘導壁面１０８の曲率半径Ｒ２との関係が以下の条件を同時に満たすことが好ましい。
Ｔ２／Ｒ２＜０．６０
【００３９】
図８は、気体回収の効果を調べる実験の結果を示す図である。縦軸は、回収できずに直進した気体流量に対する回収できた気体流量の比率、横軸は、Ｔ２／Ｒ２をそれぞれ示している。これより、上記条件を満たせば、回収気体流量が直進気体流量（回収できなかった気体流量）を上回り、効率の良い回収が可能になることがわかる。以下、図２および図３に示すノズルユニット１００ａおよび１００ｂの実施例について説明する。
【００４０】
投影光学系３０を同心円状に囲むように配置されたノズルユニット１００ａは、液体を供給するための第１の供給口１０１と、液体を回収するための第１の回収口１０２とを有する。同様に投影光学系３０を同心円状に囲み、かつノズルユニット１００ａよりも外側に配置されたノズルユニット１００ｂは、気体を供給するための第２の供給口１０５と、気体を回収するための第２の回収口１０４を有する。
【００４１】
ノズルユニット１００ｂの各寸法は、図２および３において、上述した条件を満たすように、次のように設定した。第２の供給口１０５の幅Ｔ１を０．１ｍｍ、誘導壁面１０６の長さＬ１を０ｍｍとした。また、誘導壁面１０７の曲率半径Ｒ１および誘導壁面１０８の曲率半径Ｒ２をいずれも３．０ｍｍとした。さらに、ウェハ４０とノズルユニット１００ｂとの間隔Ｔ２を１．０ｍｍ、第２の回収口１０４の幅Ｔ３を２．０ｍｍとした。また、ノズルユニット１０１ｂの外壁を形成する壁面１１１の光軸ＯＡに対する角度を３０度とした。
【００４２】
ここで、ウェハ４０を露光するための手順に関して述べる。投影光学系３０の下にウェハ４０もしくは天板４６が存在しない場合、投影光学系３０の下の空間は気体で満たされている。そして、投影光学系３０の下にウェハ４０もしくは天板４６が存在する状態で、第１の供給口１０１より液体ＬＷ（例えば純水）の供給を開始する。この際、第１の回収口１０２からの液体の回収を開始することで、投影光学系３０と、液体回収口１０２と、ウェハ４０とで囲まれた領域内に液体ＬＷを保持する。ところで、液体ＬＷには、様々なものを使用することができ、例えば、純水よりも更に高い屈折率を有する材料、例えば、有機系又は無機系の物質を使用してもよい。
【００４３】
露光動作に入る際には、第２の供給口１０５より気体ＰＧ、例えば空気を供給すると同時に、その内側にある第２の回収口１０４から気体ＡＧ２を回収する。ここで、液体ＬＷに純水以外の有機系又は無機系の物質を使用する場合には、供給する気体ＰＧとして、液体ＬＷと同じ物質の蒸気又は液体ＬＷが気化した蒸気の組成を有する蒸気を含ませた酸素分圧の低い不活性ガスを使用することが好ましい。当該不活性ガスとしては、例えば、窒素やヘリウムを使用することが好ましい。酸素分圧の低い不活性ガスを使用することで、露光光の透過率を減少させる酸素と液体ＬＷとの接触を低減することができる。また、気体ＰＧは第２の供給口１０５から噴出した際の断熱膨張により温度が低下するため、ウェハ４０の温度を制御する場合には、ウェハ４０の目標温度よりも若干高い温度の気体ＰＧを供給することが好ましい。
【００４４】
従来、露光時等、ウェハ４０を高速で、例えば６００ｍｍ／ｓで、移動させると、液体ＬＷがウェハ４０の表面に引きずられてノズルユニット１００ａ下より漏れ出してくる。しかし、本実施形態によれば、先に説明したように、供給量以上に増幅された気体ＡＧ２により、漏れ出た液体ＬＷはノズルユニット１００ｂ下で止められ、それ以上漏れ出すことはない。
【００４５】
本実施形態では、第２の供給口１０５と、第２の回収口１０４とは、投影光学系３０を同心円状に囲むようにしたが、第２の供給口１０５および第２の回収口１０４の形状は、円に限らず、多角形、その他の形状であってもよい。また、壁面１１１は、光軸ＯＡに対して斜めに形成されていたが、図４に示すように光軸ＯＡに平行な壁面１１２であってもよい。
【００４６】
［実施形態２］
以下、図５および図６を参照して、本発明の別の実施形態について説明する。図５および図６は、光軸ＯＡを含む平面による断面図である。実施形態１との相違点は、実施形態１では、気体ＰＧの噴出し口である第２の供給口１０５が下向きであったのに対し、実施形態２では、気体ＰＧの噴出し口であるスリット１０５´が横向きになるよう配置されているところにある。
【００４７】
投影光学系３０を同心円状に囲むように配置されたノズルユニット１００ａは、液体を供給するための第１の供給口１０１と、液体を回収するための第１の回収口１０２とを有する。同様に、投影光学系３０を同心円状に囲み、かつノズルユニット１００ａよりも外側に配置されたノズルユニット１００ｂは、気体を供給するためのスリット１０５´と、開口ＯＰと、第２の回収口１０４とを有する。スリット１０５´から供給された気体ＰＧは、コアンダ効果により、壁面（曲面）１０７に沿ってウェハ４０に向う方向に曲げられる。このとき、壁面１０７に対向した開口ＯＰを介して、周辺の気体ＡＧ１を巻き込むことにより、気体ＰＧの流量は増幅される。増幅された気体ＡＧ２は、コアンダ効果により、壁面１１０に沿って投影光学系３０のある方向へと曲げられ、さらに、コアンダ効果により、壁面１０８に沿って第２の回収口１０４内へと誘導され、回収される。なお、ノズルユニット１００ｂにおける壁面１１０を含む開口が、実施形態１における第２の供給口１０５に対応する、本実施形態における第２の供給口１０５を構成している。
【００４８】
ノズルユニット１００ｂの各寸法は、先に述べた増幅および回収条件を満たすように、次のように設定した。図５および６において、スリット１０５´の幅Ｔ１を０．１ｍｍ、誘導壁面１０７、１０８および１１０の曲率半径Ｒ１、Ｒ２およびＲ３をいずれも３．０ｍｍとした。また、気体ＰＧの導入経路の幅Ｔ４を１．０ｍｍ、ウェハ４０とノズルユニット１００ｂとの間隔Ｔ２を１．０ｍｍ、第２の回収口１０４の幅Ｔ３を２．０ｍｍとした。
【００４９】
ウェハ４０を露光するための手順は実施形態１と同様である。
【００５０】
（デバイス製造方法）
次に、図９及び図１０を参照して、露光装置１を利用したデバイス製造方法の実施形態を説明する。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（原版またはレチクルともいう）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（基板ともいう）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、レチクル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工程であり、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。
【００５１】
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を用いてマスクの回路パターンを介しウェハを露光する。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の回路パターンが形成される。かかる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。
【００５２】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明はこれらの実施形態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次のような種々の変形及び変更が可能である。（１）第１の回収口１０２と第２の回収口１０４との間に、液体ＬＷの保持能力を高めるため、液体を回収するための第３の回収口を更に追加した構造にしてもよい。（２）第２の回収口１０４が気体回収配管９４を介して回収機構（気体供給回収機構９０）に接続されることなく、第２の回収口１０４から回収された気体がノズルユニット１００ｂの上面等から露光装置内の空間へ放出される構造にしてもよい。（３）第２の供給口１０５は、その形状（断面形状）が図２乃至図６のいずれかのような形状となる、投影光学系の最終光学素子（基板と対向する光学素子）の光軸ＯＡを含む面（断面）を有していればよい。すなわち、第２の供給口１０５は、必ずしも光軸ＯＡの周囲に連続していなくてもよく、図１１（ａ）または（ｂ）に示すように、光軸ＯＡの周囲に分割されて配置されている構造にしてもよい。図１１は、像面ＩＰと平行な面内における第２の供給口１０５の断面を模式的に示した図である。（４）第２の回収口１０４は、その形状（断面形状）が図２乃至図６のいずれかのような形状となる、投影光学系の最終光学素子（基板と対向する光学素子）の光軸ＯＡを含む面（断面）を有していればよい。すなわち、第２の回収口１０４は、必ずしも光軸ＯＡの周囲に連続していなくてもよく、図１２（ａ）または（ｂ）に示すように、光軸ＯＡの周囲に分割されて配置されている構造にしてもよい。図１２は、像面ＩＰと平行な面内における第２の回収口１０４の断面を模式的に示した図である。（５）ノズルユニット１００ｂは、図１３に示すように、壁面１０６を延長し、誘導壁面１０７がない構造にしてもよい。また、壁面１０６は、像面ＩＰ（ウェハ４０の表面）に対して直交している必要はなく、像面ＩＰに近づくにつれて投影光学系の最終光学素子の光軸ＯＡに近づくように傾斜した面であってもよい。
【００５３】
以上説明したような実施形態によれば、例えば、従来に比べて少ない気体供給量で、ウェハ４０の高速移動によって飛び出してきた液体を抑止するために十分な気体流量ＡＧ２を得ることができる。さらに、ウェハ４０とノズルユニット１０１ｂとの間に効率良く気体流を導入し、回収することが可能となる。これにより、ウェハステージの低速駆動に伴うスループットの低下、並びに飛散した液体に起因したウェハ４０上の欠陥およびスループットの低下を抑えることができる。
【００５４】
以下に、以上説明した本発明に係る実施形態における代表的な実施態様をまとめて列記する。
【００５５】
（実施態様１）
原版からの光を投影して像を形成する投影光学系を有し、前記投影光学系と基板との間隙に液体を満たした状態で該原版および前記投影光学系を介して該基板を露光する露光装置であって、
前記投影光学系の最終光学素子の光軸の周囲に配された第１の供給口を有し、かつ前記第１の供給口を介して該間隙に該液体を供給する第１の供給手段と、
該光軸の周囲に配された第１の回収口を有し、かつ前記第１の回収口を介して該間隙から該液体を回収する第１の回収手段と、
前記第１の供給口および前記第１の回収口に関し該光軸とは反対の側に配された第２の供給口を有し、かつ前記第２の供給口を介して気体を供給する第２の供給手段と、
前記第１の供給口および前記第１の回収口と前記第２の供給口との間に配された第２の回収口を有し、かつ前記第２の回収口を介して前記第２の供給口から供給された気体を回収する第２の回収手段と、
前記第２の供給口を有するノズル部材と、を有し、
前記ノズル部材は、前記第２の供給口に隣接し、かつ前記第２の供給口より該光軸に近い第１の部分が、前記第２の供給口に隣接し、かつ前記第２の供給口より該光軸から遠い第２の部分より、該光軸の方向において前記投影光学系の像面の近くにあるように構成されている、ことを特徴とする露光装置。
【００５６】
（実施態様２）
該第１の部分の該像面に対向する面は、該光軸を含む平面内において、該光軸に近づくほど該像面に近づく線を含む、ことを特徴とする実施態様１に記載の露光装置。
【００５７】
（実施態様３）
前記線は、円弧を含む、ことを特徴とする実施態様２に記載の露光装置。
【００５８】
（実施態様４）
該円弧の半径に対する、該平面内において該光軸に直交する方向における前記第２の供給口の幅の比は、０．３５より小さい、ことを特徴とする実施態様３に記載の露光装置。
【００５９】
（実施態様５）
該線は、前記第２の供給口と該円弧とを接続する該光軸に平行な直線を含み、該直線の長さは、該幅の１０倍より小さい、ことを特徴とする実施態様４に記載の露光装置。
【００６０】
（実施態様６）
該第２の部分の該像面に対向する面は、該光軸を含む平面内において、該光軸から遠ざかるほど該像面から遠ざかる線を含む、ことを特徴とする実施態様１に記載の露光装置。
【００６１】
（実施態様７）
前記ノズル部材は、前記第２の回収口を有し、さらに、前記第２の回収口に隣接し、かつ前記第２の回収口より該光軸から遠い第３の部分の該像面に対向する面は、該光軸を含む平面内において、該光軸に近づくほど該像面から遠ざかる線を含む、ことを特徴とする実施態様１に記載の露光装置。
【００６２】
（実施態様８）
前記線は、円弧を含む、ことを特徴とする実施態様７に記載の露光装置。
【００６３】
（実施態様９）
該円弧の半径に対する、該光軸の方向における該第３の部分と該像面との間の距離の最小値の比は、０．６０より小さい、ことを特徴とする実施態様８に記載の露光装置。
【００６４】
（実施態様１０）
原版からの光を投影して像を形成する投影光学系を有し、前記投影光学系と基板との間隙に液体を満たした状態で該原版および前記投影光学系を介して該基板を露光する露光装置であって、
前記投影光学系の最終光学素子の光軸の周囲に配された第１の供給口を有し、かつ前記第１の供給口を介して該間隙に該液体を供給する第１の供給手段と、
該光軸の周囲に配された第１の回収口を有し、かつ前記第１の回収口を介して該間隙から該液体を回収する第１の回収手段と、
前記第１の供給口および前記第１の回収口に関し該光軸とは反対の側に配された第２の供給口を有し、かつ前記第２の供給口を介して気体を供給する第２の供給手段と、
前記第１の供給口および前記第１の回収口と前記第２の供給口との間に配された第２の回収口を有し、かつ前記第２の回収口を介して前記第２の供給口から供給された気体を回収する第２の回収手段と、を有し、
前記第２の供給手段は、該気体の流路を含むノズル部材を有し、前記ノズル部材の該流路を形成する面は、曲面を含み、前記ノズル部材は、該曲面に対向して配され、かつ該気体の満たされた空間に接続された開口を有する、ことを特徴とする露光装置。
【００６５】
（実施態様１１）
該気体は、乾燥空気および不活性ガスの少なくとも一方を含む、ことを特徴とする実施態様１乃至１０のいずれかに記載の露光装置。
【００６６】
（実施態様１２）
実施態様１乃至１１のいずれかに記載の露光装置を用いて原版を介し基板を露光するステップを有する、ことを特徴とするデバイス製造方法。
【図面の簡単な説明】
【００６７】
【図１】露光装置の構成を示す概略ブロック図である。
【図２】実施形態１に係る、図１における要部の拡大断面図である。
【図３】図２における要部の拡大断面図である。
【図４】図２の構成に対する変形例を示す断面図である。
【図５】実施形態２に係る、図１における要部の拡大断面図である。
【図６】図５における要部の拡大断面図である。
【図７】シミュレーションの結果を示す図である。
【図８】実験の結果を示す図である。
【図９】デバイスの製造方法を説明するためのフローチャートである。
【図１０】図９におけるステップ４（ウェハプロセス）を説明するためのフローチャートである。
【図１１】変形例を示す図である。
【図１２】変形例を示す図である。
【図１３】変形例を示す図である。
【符号の説明】
【００６８】
１  露光装置
３０  投影光学系
７０  液体供給回収機構
１０１  第１の供給口
１０２  第１の回収口
９０  気体供給回収機構
１０５  第２の供給口
１０４  第２の回収口
１１０ｂ  ノズルユニット
【図１】
2008147577.tif 000003
【図２】
2008147577.tif 000004
【図３】
2008147577.tif 000005
【図４】
2008147577.tif 000006
【図５】
2008147577.tif 000007
【図６】
2008147577.tif 000008
【図７】
2008147577.tif 000009
【図８】
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【図９】
2008147577.tif 000011
【図１０】
2008147577.tif 000012
【図１１】
2008147577.tif 000013
【図１２】
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【図１３】
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