(57)【要約】【課題】  気泡の混入を防止して高品位な液浸露光を行うための露光方法及び装置を提供する。【解決手段】  被露光体の表面及び投影光学系の最終面との間に液体を導入するステップと、マスクに形成されたパターンを、前記投影光学系及び前記液体を介して、前記被露光体上に投影するステップとを有する露光方法であって、前記導入ステップは、前記被露光体の表面と前記投影光学系の前記最終面との間を前記液体で充填するステップを有し、当該充填ステップは、前記液体の毛細管力を前記投影ステップ時に働く毛細管力とは変化させることを特徴とする露光方法を提供する。【選択図】  図１
2005191394.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被露光体の表面及び投影光学系の最終面との間に液体を導入するステップと、
マスクに形成されたパターンを、前記投影光学系及び前記液体を介して、前記被露光体上に投影するステップとを有する露光方法であって、
前記導入ステップは、前記被露光体の表面と前記投影光学系の前記最終面との間を前記液体で充填するステップを有し、
当該充填ステップは、前記液体の毛細管力を前記投影ステップ時に働く毛細管力とは変化させることを特徴とする露光方法。
【請求項２】
前記導入ステップは、前記充填ステップ後に、前記液体を連続的に前記被露光体の表面と前記投影光学系の前記最終面との間に供給すると共に回収するステップを更に有することを特徴とする請求項１記載の露光方法。
【請求項３】
前記充填ステップは、前記被露光体の前記表面と前記投影光学系の前記最終面との光軸方向の距離を前記投影ステップ時のそれよりも小さくすることを特徴とする請求項１記載の露光方法。
【請求項４】
前記充填ステップは、前記被露光体の前記表面と前記投影光学系の前記最終面との間の角度を前記投影ステップ時のそれとは異ならせることを特徴とする請求項１記載の露光方法。
【請求項５】
前記充填ステップは、前記変化を前記導入ステップの前処理として行うことを特徴とする請求項１記載の露光方法。
【請求項６】
前記充填ステップは、前記変化を前記導入ステップ中に行うことを特徴とする請求項１記載の露光方法。
【請求項７】
前記充填ステップは、前記供給回収ステップとは前記液体の供給量を変化させることを特徴とする請求項２記載の露光方法。
【請求項８】
前記充填ステップは、
前記被露光体の前記表面及び前記投影光学系の前記最終面の一方に一定量の前記液体を付着させるステップと、
前記一方に付着した前記液体の一部を前記被露光体の前記表面及び前記投影光学系の前記最終面の他方に接触させるステップと、
前記被露光体の前記表面と前記投影光学系の前記最終面との間に前記液体を毛細管現象により浸透させるステップとを有し、
前記変化を前記浸透ステップにおいて行うことを特徴とする請求項１記載の露光方法。
【請求項９】
前記充填ステップは、
前記被露光体の前記表面及び前記投影光学系の前記最終面の各々に一定量の前記液体を付着させるステップと、
前記各々に付着した前記液体を接触させるステップと、
前記被露光体の前記表面と前記投影光学系の前記最終面との間に前記液体を毛細管現象により浸透させるステップとを有し、
前記変化を前記浸透ステップにおいて行うことを特徴とする請求項１記載の露光方法。
【請求項１０】
前記接触ステップは、前記被露光体の前記表面と前記投影光学系の前記最終面との間の光軸方向の距離及び／又は角度を変化させることによって行うことを特徴とする請求項８又は９記載の露光方法。
【請求項１１】
前記接触ステップは、前記被露光体の前記表面と前記投影光学系の前記最終面とを光軸方向とはほぼ垂直な方向に相対的に移動させることによって行うことを特徴とする請求項８又は９記載の露光方法。
【請求項１２】
前記露光方法は、前記被露光体の前記表面と前記投影光学系の前記最終面との光軸方向の距離を前記投影ステップ時のそれよりも大きくするステップを更に有し、
前記変化は、前記浸透ステップにおいて前記被露光体の前記表面と前記投影光学系の前記最終面との前記光軸方向の前記距離を前記投影ステップ時のそれに戻すステップを含むことを特徴とする請求項８又は９記載の露光方法。
【請求項１３】
前記浸透ステップにおいて前記液体を更に一定量だけ前記被露光体の前記表面と前記投影光学系の前記最終面との間に供給することを特徴とする請求項８又は９記載の露光方法。
【請求項１４】
被露光体の表面及び投影光学系の最終面との間に液体を導入するステップと、
マスクに形成されたパターンを、前記投影光学系及び前記液体を介して、前記被露光体上に投影するステップとを有する露光方法であって、
前記導入ステップは、
前記被露光体の表面と前記投影光学系の前記最終面との間を前記液体で充填するステップと、
前記充填ステップ後に、前記液体を連続的に前記被露光体の表面と前記投影光学系の前記最終面との間に供給すると共に回収するステップとを有し、
当該充填ステップは、前記供給回収ステップとは前記液体の導入条件を異ならせることを特徴とする露光方法。
【請求項１５】
被露光体の表面及び投影光学系の最終面とを液体に浸漬してマスクに形成されたパターンを、前記投影光学系及び前記液体を介して、前記被露光体上に投影する露光装置であって、
前記被露光体の表面と前記投影光学系の前記最終面との間を前記液体で充填する第１の機構と、
前記液体を連続的に前記被露光体の表面と前記投影光学系の前記最終面との間に供給すると共に回収する第２の機構と、
前記第１の機構が前記液体を、前記第２の機構とは異なる導入条件で導入するように前記第１の機構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１６】
請求項１５記載の露光装置を用いて前記被露光体を露光するステップと、
露光された前記被露光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、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方法及び装置に係り、特に、投影光学系の最終面と被露光体の表面を液体に浸漬して当該液体を介して被露光体を露光するいわゆる液侵型の露光方法及び装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
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、高解像度で高品位な露光の要請がますます激化している。かかる要請を満足するための一手段として液浸露光が着目されている。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高ＮＡ化を更に進めるものである。つまり投影光学系の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。
【０００３】
液浸露光において、被露光体と被露光体に最も近い投影光学系の光学素子との間に液体を充填させる方法は既に提案されている（例えば、特許文献１や非特許文献１を参照のこと）。特許文献１及び非特許文献１は、図１５（ａ）に示すように、投影光学系の最終レンズ１４の近傍に供給ノズル１８と回収ノズル２０を設け、供給ノズル１８から液体１６を基板Ｗと最終レンズ１４との間に供給する。また、液体１６の外側に圧縮空気を吹き付けることによってエアカーテン２０を形成し、液体１６を基板Ｗと最終レンズ１４との間に保持する。ここで、図１５（ａ）は、従来の液浸型露光装置の液体供給及び回収方法を説明するための概略断面図である。液体１６を導入する時から基板Ｗと最終レンズ１４の間隔は露光に必要な間隔に維持され、これにより、導入後は直ちに露光準備が整う。露光は、供給ノズル１８から連続的に液体１６が供給され、回収ノズル２０から連続的に液体１６が回収された状態で、即ち、基板Ｗと最終レンズ１４との間に液体１６が循環した状態で行われる。
【特許文献１】国際公開第９９／４９５０４号パンフレット
【非特許文献１】Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｓｙｍｐｏｓｉｕｍ ｏｎ １５７ｎｍ Ｌｉｔｈｏｇｒａｐｈｙ， ３−６ Ｓｅｐｔｅｍｂｅｒ ２００２， Ｂｅｌｇｉｕｍ， Ｂｒｕｃｅ Ｓｍｉｔｈ ｅｔ ａｌ． （Ｒｏｃｈｅｓｔｅｒ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ）， Ｅｘｔｒｅｍｅ−ＮＡ Ｗａｔｅｒ Ｉｍｍｅｒｓｉｏｎ Ｌｉｔｈｏｇｒａｐｈｙ ｆｏｒ ３５−６５ｎｍ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、図１５（ａ）に示す従来の液浸露光は、基板Ｗと最終レンズ１４との間に液体１６を充填する際に気泡が混入し、かかる気泡が露光光を遮光して転写精度や歩留まりの低下を招き、高品位な露光の要請を必ずしも満足することができないという問題があった。気泡は、特に、初期充填の際に、即ち、基板Ｗと最終レンズ１４との間に液体１６が充填されていない状態から液体１６を充填する際に発生しやすい。この様子を図１５（ｂ）に示す。図１５（ｂ）は、図１５（ａ）をＡ方向から見た平面図である。同図に示すように、液体１６にとって、基板Ｗ又は最終レンズ１４の表面には液体１６に馴染み易い部分２４とそれよりは馴染み難い部分２６が存在する。なお、部分２４及び２６は、基板Ｗの表面と解釈してもよいし、最終レンズ１４の下面と解釈してもよい。この結果、液体１６は、より馴染み易い部分２４部分を通って回収ノズル２０から回収される。すると、当初から部分２６に対応する箇所に存在する空気が液体１６によって押し出されずに気泡として残ってしまい、かかる気泡はその後連続的に液体１６を供給及び回収しても除去されることがない。
【０００５】
そこで、本発明は、気泡の混入を防止して高品位な液浸露光を行うための露光方法及び装置を提供することを例示的な目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の一側面としての露光方法は、被露光体の表面及び投影光学系の最終面との間に液体を導入するステップと、マスクに形成されたパターンを、前記投影光学系及び前記液体を介して、前記被露光体上に投影するステップとを有する露光方法であって、前記導入ステップは、前記被露光体の表面と前記投影光学系の前記最終面との間を前記液体で充填するステップを有し、当該充填ステップは、前記液体の毛細管力を前記投影ステップ時に働く毛細管力とは変化させることを特徴とする。
【０００７】
前記導入ステップは、前記充填ステップ後に、前記液体を連続的に前記被露光体の表面と前記投影光学系の前記最終面との間に供給すると共に回収するステップを更に有してもよい。前記充填ステップは、例えば、前記被露光体の前記表面と前記投影光学系の前記最終面との光軸方向の距離を前記投影ステップ時のそれよりも小さくしたり、前記被露光体の前記表面と前記投影光学系の前記最終面との間の角度を前記投影ステップ時のそれとは異ならせたりする。前記充填ステップは、前記変化を前記導入ステップの前処理又は前記導入ステップ中に行ってもよい。前記充填ステップは、前記供給回収ステップとは前記液体の供給量を変化させてもよい。
【０００８】
前記充填ステップは、前記被露光体の前記表面及び前記投影光学系の前記最終面の一方に一定量の前記液体を付着させるステップと、前記一方に付着した前記液体の一部を前記被露光体の前記表面及び前記投影光学系の前記最終面の他方に接触させるステップと、前記被露光体の前記表面と前記投影光学系の前記最終面との間に前記液体を毛細管現象により浸透させるステップとを有し、前記変化を前記浸透ステップにおいて行ってもよい。
【０００９】
前記充填ステップは、前記被露光体の前記表面及び前記投影光学系の前記最終面の各々に一定量の前記液体を付着させるステップと、前記各々に付着した前記液体を接触させるステップと、前記被露光体の前記表面と前記投影光学系の前記最終面との間に前記液体を毛細管現象により浸透させるステップとを有し、前記変化を前記浸透ステップにおいて行ってもよい。前記接触ステップは、例えば、前記被露光体の前記表面と前記投影光学系の前記最終面との間の光軸方向の距離及び／又は角度を変化させたり、前記被露光体の前記表面と前記投影光学系の前記最終面とを光軸方向とはほぼ垂直な方向に相対的に移動させたりすることによって行う。
【００１０】
前記露光方法は、前記被露光体の前記表面と前記投影光学系の前記最終面との光軸方向の距離を前記投影ステップ時のそれよりも大きくするステップを更に有し、前記変化は、前記浸透ステップにおいて前記被露光体の前記表面と前記投影光学系の前記最終面との前記光軸方向の前記距離を前記投影ステップ時のそれに戻すステップを含んでもよい。
【００１１】
前記浸透ステップにおいて前記液体を更に一定量だけ前記被露光体の前記表面と前記投影光学系の前記最終面との間に供給してもよい。
【００１２】
本発明の別の側面としての露光方法は、被露光体の表面及び投影光学系の最終面との間に液体を導入するステップと、マスクに形成されたパターンを、前記投影光学系及び前記液体を介して、前記被露光体上に投影するステップとを有する露光方法であって、前記導入ステップは、前記被露光体の表面と前記投影光学系の前記最終面との間を前記液体で充填するステップと、前記充填ステップ後に、前記液体を連続的に前記被露光体の表面と前記投影光学系の前記最終面との間に供給すると共に回収するステップとを有し、当該充填ステップは、前記供給回収ステップとは前記液体の導入条件を異ならせてもよい。
【００１３】
本発明の別の側面としての露光装置は、被露光体の表面及び投影光学系の最終面とを液体に浸漬してマスクに形成されたパターンを、前記投影光学系及び前記液体を介して、前記被露光体上に投影する露光装置であって、前記被露光体の表面と前記投影光学系の前記最終面との間を前記液体で充填する第１の機構と、前記液体を連続的に前記被露光体の表面と前記投影光学系の前記最終面との間に供給すると共に回収する第２の機構と、前記第１の機構が前記液体を、前記第２の機構とは異なる導入条件で導入するように前記第１の機構を制御する制御部とを有することを特徴とする。
【００１４】
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前記被露光体を露光するステップと、前記露光された前記被露光体を現像するステップとを有する。上述の露光装置の作用と同様の作用を奏するデバイス製造方法の請求項は、中間及び最終結果物であるデバイス自体にもその効力が及ぶ。また、かかるデバイスは、ＬＳＩやＶＬＳＩなどの半導体チップ、ＣＣＤ、ＬＣＤ、磁気センサ、薄膜磁気ヘッドなどを含む。
【００１５】
本発明の更なる目的又はその他の特徴は、以下、添付の図面を参照して説明される好ましい実施例等によって明らかにされるであろう。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、気泡の混入を防止して高品位な液浸露光を行うための露光方法及び装置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】
【００１７】
以下、図１を参照して、本発明の一実施形態としての露光装置１００について説明する。ここで、図１は、露光装置１００の概略ブロック図である。図１に示すように、露光装置１００は、照明装置１１０と、マスク（レチクル）１３０と、レチクルステージ１３２と、投影光学系１４０と、主制御ユニット１５０と、モニタ及び入力装置１５２と、ウェハ１７０と、ウェハステージ１７４と、媒質としての液体１８１を供給する供給回収機構１８０と、検出部１９０とを有する。このように、露光装置１００は、投影光学系１４０のウェハ１７０側にある最終光学素子の最終面が部分的に又は全体的に液体１８１に浸漬し、液体１８１を介してマスクＭＳに形成されたパターンをウェハＷに露光する液浸型の露光装置である。本実施形態の露光装置１００は、ステップアンドスキャン方式の投影露光装置であるが、本発明はステップアンドリピート方式その他の露光方式を適用することができる。
【００１８】
照明装置１００は転写用の回路パターンが形成されたマスク１３０を照明し、光源部と照明光学系とを有する。
【００１９】
光源部は、光源としてのレーザー１１２と、ビーム整形系１１４とを含む。レーザー１１２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、波長約１５７ｎｍのＦ２エキシマレーザーなどのパルスレーザーからの光を使用することができる。レーザーの種類、個数は限定されず、光源部の種類も限定されない。
【００２０】
ビーム整形系１１４は、例えば、複数のシリンドリカルレンズを備えるビームエクスパンダ等を使用することができ、レーザー１１２からの平行光の断面形状の寸法の縦横比率を所望の値に変換する（例えば、断面形状を長方形から正方形にするなど）ことによりビーム形状を所望のものに成形する。ビーム成形系１１４は、後述するオプティカルインテグレーター１１８を照明するのに必要な大きさと発散角を持つ光束を形成する。
【００２１】
照明光学系は、マスク１３０を照明する光学系であり、本実施形態では、集光光学系１１６と、オプティカルインテグレーター１１８と、開口絞り１２０と、集光レンズ１２２と、折り曲げミラー１２４と、マスキングブレード１２６と、結像レンズ１２８とを含む。照明光学系は、従来の照明、輪帯照明、四重極照明などのような様々な照明モードも実現できる。
【００２２】
集光光学系１１６は、複数の光学素子から構成され、オプティカルインテグレーター１１８に所望の形状で効率よく導入する。例えば、集光光学系１１６はズームレンズシステムを含み、オプティカルインテグレーター１１８への入射ビームの形および角度の分配をコントロールする。集光光学系１１６は、マスク１３０への照明光の露光量を照明毎に変更可能な露光量調整部を含む。
【００２３】
オプティカルインテグレーター１１８はマスク１３０に照明される照明光を均一化し、本実施形態では、入射光の角度分布を位置分布に変換して出射するハエの目レンズとして構成される。ハエの目レンズは、その入射面と出射面とがフーリエ変換の関係に維持され、ロッドレンズ（即ち、微小レンズ素子）を多数組み合わせることによって構成されている。但し、本発明が使用可能なオプティカルインテグレーター１１８はハエの目レンズに限定されず、光学ロッド、回折格子、各組が直交するように配置された複数の組のシリンドリカルレンズアレイ板などを含む。
【００２４】
オプティカルインテグレーター１１８の出射面の直後には、形状及び径が固定された開口絞り１２０が設けられている。開口絞り１２０は、投影光学系１４０の瞳１４２に形成される有効光源とほぼ共役な位置に配置され、開口絞りの１２０の開口形状は投影光学系１４０の瞳面１４２の有効光源形状に相当する。開口絞り１２０は、後述するように、有効光源の形状を制御する。開口絞り１２０は、照明条件に応じて図示しない絞り交換機構によって、種々の開口絞りが光路中に位置するように切り替え可能となっていてもよい。
【００２５】
集光レンズ１２２はオプティカルインテグレーター１１８の射出面近傍の２次光源から射出し、開口絞り１２０を透過した複数の光束を集光し、ミラー１２４で反射させて被照斜面としてのマスキングブレード１２６面を均一にケーラー照明によって照明する。
【００２６】
マスキングブレード１２６は複数の可動遮光板より構成され、投影光学系１４０の有効面積に対応するほぼ矩形の任意の開口形状を有している。マスキングブレード１２６の開口部を透過した光束をマスク１３０の照明光として使用する。マスキングブレード１２６は開口幅を自動可変な絞りであり、転写領域を変更できる。また、露光装置１００は、スキャン方向の転写領域を変更可能にする、上述のマスキングブレードと類似した構造のスキャンブレードを更に有してもよい。スキャンブレードも開口幅が自動可変できる絞りであり、マスク１３０面と光学的にほぼ共役な位置に設けられる。露光装置１００は、これら二つの可変ブレードを用いることによって露光を行うショットの寸法に合わせて転写領域の寸法を設定することができる。
【００２７】
結像レンズ１２８は、マスキングブレード１２６の開口形状をレチクル１３０面上に照射して転写し、レチクル１３０面上のパターンを後述する保持部１７２に載置したウェハ１７０面上に縮小投影する。
【００２８】
マスク１３０は、その上に転写されるべきパターンを形成され、マスクステージ１３２に支持及び駆動される。マスク１３０から発せられた回折光は投影光学系１４０を通りウェハ１７０上に投影される。ウェハ１７０は、被露光体でありレジスト１７２がウェハ１７０７４上に塗布されている。マスク１３０とウェハ１７０とは光学的に共役の関係に配置される。露光装置１００はステップアンドスキャン方式の露光装置（即ち、スキャナー）であるため、マスク１３０とウェハ１７０を走査することによりマスク１３０のパターンをウェハ１７０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（即ち、「ステッパー」）であれば、マスク１３０とウェハ１７０とを静止させた状態で露光を行う。
【００２９】
マスクステージ１３２は、マスク１３０を支持して図示しない移動機構に接続されている。マスクステージ１３２及び投影光学系１４０は、例えば、床等に載置されたベースフレームにダンパ等を介して支持されるステージ鏡筒定盤上に設けられる。マスクステージ１３２は、当業界周知のいかなる構成をも適用できる。図示しない移動機構はリニアモータなどで構成され、ＸＹ方向にマスクステージ１３２を駆動することでマスク１３０を移動することができる。
【００３０】
投影光学系１４０は、マスク１３０に形成されたパターンを経た回折光をウェハ１７０上に結像する機能を有する。投影光学系３００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。そうでなければ、色収差の補償は、レーザーのスペクトルの幅を狭くすることで実現する。
【００３１】
主制御ユニット１５０は、各部の駆動制御を行うが、特に、モニタ及び入力装置１５２の入力装置から入力される情報、検出部１９０が検出する情報、図示しないメモリに格納されたプログラムに基づいて液体充填制御を行う。より詳細には、主制御ユニット１５０は、液体１８１がウェハ１７０と投影光学系１４０の最終光学素子との間に気泡を混入しないように充填されるように、供給回収機構１８０及び後述するウェハステージ１７４などを制御する。主制御ユニット１５０による制御情報やその他の情報はモニタ及び入力装置１５２のモニタに表示される
ウェハ１７０は、別の実施形態では液晶基板その他の被露光体に置換される。ウェハ１７０ではフォトレジストが基板上に塗布されている。ウェハ１７０はウェハチャックなどの保持部１７２を介してウェハステージ１７４に支持される。保持部は、当業界で周知のいかなる保持方法（例えば、真空保持や静電保持）をも適用することができるので、ここでは詳しい構造及び動作の説明は省略する。ステージ１７４は、当業界で周知のいかなる構成をも適用することができ、６軸同軸を有することが好ましい。例えば、ステージ１７４はリニアモータを利用してＸＹＺ方向にウェハ１７０を移動する。マスク１３０とウェハ１７０は、例えば、同期して走査され、マスクステージ１３２とウェハステージ１７４の位置は、例えば、レーザー干渉計などにより監視され、両者は一定の速度比率で駆動される。ステージ１７４は、例えば、ダンパを介して床等の上に支持されるステージ定盤上に設けられ、マスクステージ１３２及び投影光学系１４０は、例えば、鏡筒定盤は床等に載置されたベースフレーム上にダンパ等を介して支持される図示しない鏡筒定盤上に設けられる。
【００３２】
供給回収機構１８０は、液体１８１を投影光学系１４０の最終面とウェハ１７０の間に供給する供給ノズル１８２と、液体１８１を回収する回収ノズル１８４とを含む。
【００３３】
液体１８１には、投影光学系１４０のウェハ１７０への最終面が浸漬され、露光波長の透過率がよく、投影光学系に汚れを付着させず、レジストプロセスとのマッチングが良い物質が選択される。液体１８１は、例えば、純水やフッ素化合物であり、ウェは１７０に塗布されたレジストや露光光の波長に応じて選定することができる。投影光学系１４０の最終面には液体１８１からの影響を保護するためにコーティングを施す。
【００３４】
検出部１９０は、液体１８１の充填状態を観察したり、投影光学系１４０の最終面とウェハ１７０の表面との距離を検出したり、ウェハステージ１７４の傾斜角度を検出したりする観察手段である。
【００３５】
以下、本発明の一実施形態としての露光方法を図２を参照して説明する。ここで、図２は、かかる露光方法のフローチャートである。本実施形態の露光方法は、ウェハ１７０の表面と投影光学系１４０のウェハ１７０に最も近い光学素子の最終面との間に液体１８１を導入し（ステップ１１００）、マスク１３０に形成されたパターンを、投影光学系１４０及び液体１８１を介して、ウェハ１７０上に投影する（ステップ１４００）。特に、ステップ１１００は、ウェハ１７０の表面と投影光学系１４０の最終面との間を液体１８１で充填するステップ１２００と、充填ステップ１１１０後に、液体１８１を連続的にウェハ１７０の表面と投影光学系１４０の最終面との間に供給すると共に回収するステップ１３００とを有する。図２に示すフローチャートは、図示しないメモリにソフトウェア又はファームウェアとして格納されており、それに基づいて主制御ユニット１５０は露光を行う。
【００３６】
以下、本発明の幾つかの実施例の充填ステップ１２００について説明する。
【実施例１】
【００３７】
まず、第１の実施例の充填ステップ１２００について図３及び図４を参照して説明する。ここで、図３は、第１の実施例の充填ステップ１２００のフローチャートである。図４は、第１の実施例の充填ステップ１２００の各サブステップにおける投影光学系１４０のウェハ１７０に最も近い最終光学素子１４４と、ウェハ１７０付近の概略拡大断面図である。なお、実際は、図４の供給ノズル１８２及び回収ノズル１８４の外側にはエアカーテンが形成されているが、図４では作図の便宜上省略されている。これは以下の説明においても同様である。
【００３８】
初期状態においては、ウェハ１７０の表面１７１と最終光学素子１４４の下面１４５との間には液体１８１は存在せず、空気が存在する。また、下面１４５と表面１７１との間の距離はステップ１３００又はステップ１４００における距離に設定されている。もっとも、本発明は、後述するように、かかる距離に限定されるものではない。
【００３９】
まず、主制御ユニット１５０は、図４（ａ）に示すように、液滴が最終光学素子１４４の下面１４５に付着するように、図示しない供給源を制御して供給ノズル１８２から一定量の液体１８１を供給する（ステップ１２０２）。一定量は、液体１８１は液滴となってウェハ１８１に落ちない量であり、液体１８１が供給ノズル１８２の先端や最終光学素子１４４の下面１４５と接触し、接触している部分の表面張力で保持できる量とする。
【００４０】
次に、主制御ユニット１５０は、図４（ｂ）に示すように、図示しない駆動部を制御して、液体１８１がウェハ１７０と接触するように、ウェハステージ１７４を光軸方向（Ｚ方向）に駆動する（ステップ１２０４）。このとき、供給ノズル１８２から液体１８１を供給しながらウェハステージ１７４を駆動してもよいが、後述するステップ１２０６の所定間隔になるまでは供給量を制御することが好ましい。なぜなら、供給量を制御しないと、後述するように、毛細管力が所定の大きさになる前に液体１８１が回収ノズル１８４に回収されてしまい、その際に図１５に示す部分２６を含んでしまうおそれがあるからである。もちろん、本発明は、ステップ１２０４が液体１８１を供給しない場合も含むものである。
【００４１】
また、本発明は、下面１４５と表面１７１との間の距離をステップ１２０２が開始する前に予めステップ１３００又はステップ１４００における距離よりも狭めておく場合も含む。主制御ユニット１５０は、検出部１９０による検出結果又は供給ノズル１８２から供給される液体１８１の量に基づいて、液体１８１の液滴がウェハ１７０の表面１７１に接触したかどうかを知ることができる。主制御ユニット１５０は、接触の前後で図示しない駆動部によるウェハステージ１７４のＺ方向への速度を制御することができる。
【００４２】
次に、主制御ユニット１５０は、検出部１９０による検出結果に基づいてウェハ１７０の表面１７１に液滴が接触したかどうかを判断し、接触するまでウェハステージ１７４を駆動する（ステップ１２０６、１２０４のループ）。液滴の接触は実際の接触により検出してもよい。但し、仮面１４５と表面１７１の衝突を防止するために、接触が検出されずに検出部１９０が所定間隔を検出したら主制御ユニット１５０は警告メッセージをモニタ１５２に表示するなどすることが好ましい。
【００４３】
代替的に、液滴の接触は下面１４５と表面１７１との間隔が所定の間隔になったかどうかを検出部１９０を介して検出してもよい。所定間隔は、予め図示しないメモリに格納されている。所定間隔は下面１４５と表面１７１が衝突しない距離であると共に図１５（ｂ）を参照して説明した馴染み難い部分２６にも毛細管力によって液体１８１が浸透するのに十分な距離である。
【００４４】
ウェハステージ１７４のＺ方向への移動速度は、上述した理由により、低速に制御されることが好ましい。例えば、Ｚ駆動が伴うシーケンスにウェハ１７０の搬送、回収やアライメント計測、あるいは露光時のリアルタイムレベリングがある。これらの駆動はスループット上、高速に駆動することが要求されており、液体１８１と表面１７１を接触させる工程以降、即ち、図４（ｂ）から図４（ｃ）の工程ではウェハステージ１７４のＺ駆動の速度をこれらよりも低速に制御することが好ましい。
【００４５】
主制御ユニット１５０は、表面１７１と液滴とが接触したと判断すると（ステップ１２０６）、ウェハステージ１７４の駆動を停止して液体１８１を供給する（ステップ１２０８）。これにより、下面１４５と表面１７１の間隙が狭くなって毛細管現象が働き、図４（ｃ）に示すように、十分な毛細管力によってウェハ１７０と光学素子１４４との間に液体１８１が気泡の混入なしに充填される。なお、ステップ１２０８において供給ノズル１８２から供給される液体１８１の供給量は制御することが好ましい。なぜなら、毛細管力による浸透速度よりも大きな速度で液体１８１を供給すると図１５に示す部分２６を含んでしまうおそれがあるからである。もちろん、本発明は、ステップ１２０８が液体１８１を供給しない場合も含むものである。このように、本実施形態では、毛細管力が下面１４５と表面１７１の間隔に反比例することに鑑みて毛細管力をステップ１３００又はステップ１４００におけるそれよりも増加して図１５に示す部分２６にも液体１８１を浸透させようとするものである。
【００４６】
次に、主制御ユニット１５０は、回収ノズル１８４が液体１８１を回収したかどうかを判断する（ステップ１２１０）。主制御ユニット１５０は、回収していないと判断すれば（ステップ１２１０）、ステップ１２０８を継続する。
【００４７】
また、主制御ユニット１５０は、回収したと判断すれば（ステップ１２１０）、液体１８１を供給したまま、投影光学系１４０とウェハ１７０がステップ１３００又は１４００における所望の状態（即ち、露光状態）になるように、ウェハステージ１７４を駆動する（ステップ１２１１）。この時、必要があれば、主制御ユニット１５０は、図示しない供給源を制御して液体１８１の供給量をステップ１２０８のそれとは変化（例えば、増加）するように制御してもよい。ステップ１２１１においては、光学素子１４４の下面１４５とウェハ１７０の間隔を狭い間隔から広げて所望の間隔にするために圧力減少による逆流や気泡の混入を防止するためである。
【００４８】
その後、後述するステップ１３００に移行する。
【実施例２】
【００４９】
次に、第２の実施例の充填ステップ１２００について図５及び図６を参照して説明する。ここで、図５は、第２の実施例の充填ステップ１２００のフローチャートである。図６は、第２の実施例の充填ステップ１２００の各サブステップにおける投影光学系１４０の光学素子１４４と、ウェハ１７０付近の概略拡大断面図である。初期状態は第１の実施例で説明したものと同様である。
【００５０】
まず、主制御ユニット１５０は、図６（ａ）に示すように、ステップ１２０２と同様に、液滴が光学素子１４４の下面１４５に付着するように、図示しない供給源を制御して供給ノズル１８２から一定量の液体１８１を供給する（ステップ１２１２）。
【００５１】
次に、主制御ユニット１５０は、図６（ａ）及び図６（ｂ）に示すように、図示しない駆動部を制御して、液体１８１がウェハ１７０と接触するように、ウェハステージ１７４を傾斜角度を変化する（ステップ１２１４）。なお傾斜角度は、ωｘ（Ｘ軸回り）やωｙ（Ｙ軸回り）に駆動してもよいし、少なくともいずれか一軸を駆動すればよい。このとき、供給ノズル１８２から液体１８１を供給しながらウェハステージ１７４を駆動してもよいが、主制御ユニット１５０は、傾斜速度を制御して気泡が入らないようにすることが好ましい。また、本発明は、予め表面１７１をステップ１３００又はステップ１４００における角度（即ち、水平状態）から傾斜させておく場合も含む。主制御ユニット１５０は、検出部１９０による検出結果又は図示しない駆動部からの情報に基づいて、ウェハステージ１７４の傾斜角度を知ることができる。
【００５２】
次に、主制御ユニット１５０は、検出部１９０による検出結果に基づいてウェハ１７０の表面１７１に液滴が接触したかどうかを判断し、接触するまでウェハステージ１７４を駆動する（ステップ１２１６、１２１４のループ）。
【００５３】
主制御ユニット１５０は、表面１７１が液滴に接触したと判断すると（ステップ１２１６）、傾斜角度を図６（ｃ）のように平行にするように図示しない駆動部を介してウェハステージ１７４を駆動するとともにウェハステージ１７４をＺ方向に駆動する（ステップ１２１８）。この際、傾斜角度変化速度及びＺ方向への移動速度は、上述した理由により、低速に制御されることが好ましい。例えば、Ｚ、ωｘ、ωｙ駆動が伴うシーケンスにウェハ１７０の搬送、回収やアライメント計測、あるいは露光時のリアルタイムレベリングがある。これらの駆動はスループット上、高速に駆動することが要求されており、液体（液滴）１８１と光学素子１４４を接触させる工程以降、即ち、図６（ｂ）から図６（ｃ）の工程ではウェハステージ１７４のＺ、ωｘ、ωｙ駆動の速度をこれらよりも低速に制御することが好ましい。
【００５４】
この結果、下面１４５と表面１７１の間隙が狭くなって毛細管現象が働き、図６（ｃ）に示すように、十分な毛細管力によってウェハ１７０と光学素子１４４との間に液体１８１が気泡の混入なしに充填される。なお、ステップ１２１８において供給ノズル１８２から供給される液体１８１の供給量は制御することが好ましい。なぜなら、毛細管力による浸透速度よりも大きな速度で液体１８１を供給すると図１５に示す部分２６を含んでしまうおそれがあるからである。もちろん、本発明は、ステップ１２１８が液体１８１を供給しない場合も含むものである。このように、本実施形態では、毛細管力が下面１４５と表面１７１の間隔に反比例することに鑑みて毛細管力をステップ１３００又はステップ１４００におけるそれよりも増加して図１５に示す部分２６にも液体１８１を浸透させようとするものである。
【００５５】
次に、主制御ユニット１５０は、回収ノズル１８４が液体１８１を回収したかどうかを判断する（ステップ１２２０）。主制御ユニット１５０は、回収していないと判断すれば（ステップ１２２０）、ステップ１２１８を継続する。
【００５６】
また、主制御ユニット１５０は、回収したと判断すれば（ステップ１２２０）、液体１８１を供給したまま、投影光学系１４０とウェハ１７０がステップ１３００又は１４００における所望の状態（即ち、露光状態）になるように、ウェハステージ１７４を駆動する（ステップ１２２１）。この時、必要があれば、主制御ユニット１５０は、図示しない供給源を制御して液体１８１の供給量をステップ１２０８のそれとは変化（例えば、増加）するように制御してもよい。ステップ１２１１においては、光学素子１４４の下面１４５とウェハ１７０の間隔を狭い間隔から広げて所望の間隔にするために圧力減少による逆流や気泡の混入を防止するためである。
【００５７】
その後、後述するステップ１３００に移行する。
【実施例３】
【００５８】
次に、第３の実施例の充填ステップ１２００について図７及び図８を参照して説明する。ここで、図７は、第３の実施例の充填ステップ１２００のフローチャートである。図８は、第３の実施例の充填ステップ１２００の各サブステップにおける投影光学系１４０の光学素子１４４と、ウェハ１７０付近の概略拡大断面図である。本実施例の初期状態は、第１の実施例で説明したように、光学素子１４４とウェハ１７０は、ステップ１３００又は１４００の場合の光学素子１４４とウェハ１７０の位置関係である。しかし、図８（ａ）に示すような位置関係であってもよい。
【００５９】
構成は第１及び第２の実施例と異なるところのみを説明する。図８を参照するに、本実施例では、供給回収機構１８０は、供給ノズル１８２に加えて供給ノズル１８２から離れた場所に、ウェハ１７０の表面１７１に液体１８１を供給するための供給ノズル１８６を有する。供給ノズル１８６は、Ｚ方向において、供給ノズル１８２と同じ高さであってもよいし、異なる位置（例えば、下方）に配置されていてもよい。更に、供給ノズル１８６はＺ方向に駆動可能に構成されてもよい。本実施例では、供給ノズル１８２と１８６はＺ方向において同じ高さに配置されているものとする。
【００６０】
まず、主制御ユニット１５０は、図８（ａ）に示すように、ウェハステージ１７４を供給ノズル１８６付近まで駆動する（ステップ１２２２）。本実施例では、主制御ユニット１５０は、−Ｚ方向にウェハステージ１７４を駆動し、次いで、ＸＹ方向にウェハステージ１７４を駆動し、次いで、Ｚ方向にウェハステージ１７４を駆動する。別の実施例では、主制御ユニット１５０は、ＸＹ方向のみにウェハステージ１７４を駆動し、供給ノズル１８６を−Ｚ方向に駆動する。供給ノズル１８６の位置が供給ノズル１８２よりも下方に配置されれば主制御ユニット１５０は、ＸＹ方向のみにウェハステージ１７４を駆動するだけで足りる場合もある。更に必要があれば、主制御ユニット１５０は、上のいずれかの駆動において、ウェハステージ１７４を任意の方向に傾斜させて表面１７１を供給ノズル１８６に近づけてもよい。以下に説明するステップ１２２４において液体１８１の流量や流速（即ち、供給量）が大きいと、液体１８１がウェハ１７０の表面１７１と接触する際に気泡が発生する可能性があるため、供給ノズル１８６の先端はできる限りウェハ１７０の表面１７１と近づくように主制御ユニット１５０はウェハステージ１７４を駆動することが好ましい。
【００６１】
次に、主制御ユニット１５０は、図８（ａ）に示すように、液滴がウェハ１７０の表面１７１に付着するように、図示しない供給源を制御して供給ノズル１８６から一定量の液体１８１を供給する（ステップ１２２４）。なお、図８（ａ）では供給ノズル１８６はウェハ１７０の表面１７１に対して垂直方向から液体１８１を供給しているが、これに限定されない。例えば、ウェハ１７０の水平方向又は斜め方向から液体１８１を供給してもよい。上述したように、主制御ユニット１５０は、図示しない供給源を制御して液体１８１の供給量を制御することが好ましい。供給時に気泡が混入することに加えて、以下に説明するステップ１２２６においても気泡が混入するおそれがあるからである。
【００６２】
次に、主制御ユニット１５０は、図８（ｂ）に示すように、表面１７１上の液滴を光学素子１４４に近づくようにウェハステージ１７４を駆動する（ステップ１２２６）。本実施例では、主制御ユニット１５０は、−Ｚ方向にウェハステージ１７４を駆動し、次いで、ＸＹ方向にウェハステージ１７４を駆動する。別の実施例では、主制御ユニット１５０は、供給ノズル１８６をＺ方向に駆動して、ＸＹ方向のみにウェハステージ１７４を駆動する。供給ノズル１８６の位置が供給ノズル１８２よりも下方に配置されれば主制御ユニット１５０は、ＸＹ方向のみにウェハステージ１７４を駆動するだけで足りる場合もある。但し、この場合は、ウェハ１７０の表面１７１と光学素子１４４の下面１４５の距離はある程度大きいことが好ましい。間隔が小さいと、ＸＹ駆動時に液体１８１が供給ノズル１８２の側部に付着するおそれがあるからである。更にステップ１２２２においてウェハステージ１７４を傾斜している場合には、主制御ユニット１５０は、ウェハ１７０の表面１７０が平行になるように駆動してからウェハステージ１７４をＸＹ方向に駆動する。なお、図８（ｂ）はウェハステージ１７４の傾斜の図示は省略している。
【００６３】
ステップ１２２６の状態では、液滴は光学素子１４４の下面１４５には接触していない。そこで、続いて、主制御ユニット１５０は、ウェハステージ１７４をＺ方向に駆動するか、これに加えて若しくはこれの代わりに、任意の方向に傾斜させて液体１８１を光学素子１４４の下面１４５に接触させる（ステップ１２２８）。図８（ｂ）は、液体１８１のメニスカスで表現した境界は供給ノズル１８２の供給口や回収ノズル１８４の回収口から内側、即ち、光学素子１４４側に示している。この境界が供給ノズル１８２の供給口まで広がっている場合、ウェハステージ１７４のＺ、ωｘ、ωｙ駆動に伴い、供給ノズル１８２から液体１８１を供給した方が好ましい。但し、その場合、上述したように、主制御ユニット１５０は、液体１８１の供給量を制御することが好ましい。
【００６４】
次に、主制御ユニット１５０は、検出部１９０による検出結果に基づいて液滴が光学素子１４４の下面１４５に接触したかどうかを判断する（ステップ１２３０）。主制御ユニット１５０は、液滴が光学素子１４４の下面１４５に接触するまでステップ１２２８の駆動を続け、接触したと判断した場合にはステップ１２０８又は１２１８に移行する。この結果、本実施形態においても、図８（ｃ）に示すように、十分な毛細管力によってウェハ１７０と光学素子１４４との間に液体１８１が気泡の混入なしに充填される。
【００６５】
なお、図８（ａ）において、初めにウェハ１７０の表面１７１に液体１８１を供給するとき供給ノズル１８６を用いたが、これは供給ノズル１８２から供給される液体１８１の供給量よりも少ないためである。但し、供給ノズル１８２がステップ１２２４の供給もできるよう、主制御ユニット１５０が供給する供給量を制御すれば、供給ノズル１８６の機能は供給ノズル１８２に代用させ、供給ノズル１８６は不要にしてもよい。
【実施例４】
【００６６】
次に、第４の実施例の充填ステップ１２００について図９及び図１０を参照して説明する。ここで、図９は、第４の実施例の充填ステップ１２００のフローチャートである。図１０は、第４の実施例の充填ステップ１２００の各サブステップにおける投影光学系１４０の光学素子１４４と、ウェハ１７０付近の概略拡大断面図である。本実施例の初期状態は、第３の実施例で説明したものと同様である。また、構成も第３の実施例と同様である。第１乃至第３の実施例は液体１８１を初めに供給する位置が光学素子１４４及びウェハ１７０の一方であったが、本実施例では両方に液体１８１を供給する。
【００６７】
まず、主制御ユニット１５０は、図１０（ａ）に示すように、ステップ１２２２と同様に、ウェハステージ１７４を供給ノズル１８６付近まで駆動する（ステップ１２３２）。次いで、主制御ユニット１５０は、図１０（ａ）に示すように、ステップ１２０２と同様に、液滴が光学素子１４４の下面１４５に付着するように、図示しない供給源を制御して供給ノズル１８２から一定量の液体１８１を供給する（ステップ１２３４）。次いで、主制御ユニット１５０は、図１０（ａ）に示すように、ステップ１２２４と同様に、液滴がウェハ１７０の表面１７１に付着するように、図示しない供給源を制御して供給ノズル１８６から一定量の液体１８１を供給する（ステップ１２３６）。ステップ１２３４と１２３６の先行は問わない。
【００６８】
次に、主制御ユニット１５０は、図１０（ｂ）に示すように、下面１４５上の液滴がウェハ１７０の近づき、表面１７１上の液滴を光学素子１４４に近づくようにウェハステージ１７４を駆動する（ステップ１２３８）。駆動方法は、ステップ１２２６と同様である。なお、図１０（ｂ）はウェハステージ１７４の傾斜の図示は省略している。その後、処理はステップ１２２８に移行する。この結果、本実施形態においても、図１０（ｃ）に示すように、十分な毛細管力によってウェハ１７０と光学素子１４４との間に液体１８１が気泡の混入なしに充填される。
【実施例５】
【００６９】
次に、第５の実施例の充填ステップ１２００について図１１及び図１２を参照して説明する。ここで、図１１は、第５の実施例の充填ステップ１２００のフローチャートである。図１２は、第５の実施例の充填ステップ１２００の各サブステップにおける投影光学系１４０の光学素子１４４と、ウェハ１７０付近の概略拡大断面図である。本実施例の構成は第１の実施例と同様であるが、第１の実施例とは異なる初期状態を設定する。本実施例では、ウェハ１７０と光学素子１４４との間隔をステップ１３００又は１４００における間隔よりも広めに設定し、その間に液体１８１を充填させてから、ウェハ１７０と光学素子１４４との間隔を所望の間隔（即ち、ステップ１３００又は１４００の間隔）に設定することを特徴とする。例えば、露光における所望の間隔を１００μｍとした場合、図１２（ａ）の間隔は１ｍｍ程度が好ましい。
【００７０】
まず、主制御ユニット１５０は、図１２（ａ）に示すように、ステップ１２０２と同様に、液滴が最終光学素子１４４の下面１４５に付着するように、図示しない供給源を制御して供給ノズル１８２から一定量の液体１８１を供給する（ステップ１２４２）。上述したように、ウェハ１７０と光学素子１４４は所望の間隔よりも広めに配置される。本実施例は、液体１８１を供給ノズル１８２から供給しているが、これに限定されず、第３及び第４の実施例で説明したような供給ノズル１８６を使用してもよい。但し、この場合は、液滴を供給ノズル１８２下へくるようにウェハステージ１７４を移動させ、供給ノズル１８２が供給しようとする液面と、初めの液滴を接触させる必要がある。
【００７１】
次に、主制御ユニット１５０は、図１２（ｂ）に示すように、図示しない供給源を制御して供給ノズル１８２から液体１８１を供給し、ウェハ１７０と光学素子１４４との間に液体を行き渡らせる（ステップ１２４４）。このとき、回収ノズル１８４から液体１８１を回収し、液体１８１を連続的に供給、回収することが好ましい。この際、液体の供給は止めてもよいし、止めなくてもよい。ウェハステージ１７４は前の実施例と同様にＺ方向に移動させる。前の実施例と同様に、レンズと基板の間隔を変更することによってその間に働く毛細管力を制御するので部分２６にも液体を行き渡らせることができる。
【００７２】
次に、主制御ユニット１５０は、図１２（ｃ）に示すように、図示しない駆動部を制御してウェハステージ１７４をＺ方向に駆動し、ウェハ１７０と光学素子１４４との間隔を所望の間隔に設定する（ステップ１２４６）。必要があれば、駆動はウェハステージ１７４の傾斜を含んでもよい。この結果、ウェハ１７０と光学素子１４４との間隔を広めの状態で液体１８１を充填することができるので、短時間で液体１８１を充填させることができる。またその状態からウェハ１７０と光学素子１４４との間隔を狭めることにより、気泡の発生を抑えることができる。ただし、図１２（ａ）において、供給ノズル１８２からの液体１８１の供給量（流速・流量）が多い場合、液体１８１とウェハ１７０を接触させた瞬間に気泡が発生する可能性がある。また、図１２（ｂ）において、ウェハ１７０と光学素子１４４との間に液体１８１を充填させる時でも、供給ノズル１８２からの液体１８１の供給量（流速・流量）が多い場合、液体１８１とウェハ１７０及び光学素子１４４とが接触し、気泡が発生する可能性がある。そのため、供給ノズル１８２から液体１８１を供給する時、即ち、図１２（ａ）以降では供給ノズル１８２からの液体１８１の供給量（流速・流量）を少なく制御することが好ましい。例えば、ウェハ１７０と光学素子１４４との間に液体１８１を充填させ、所望の間隔に設定してから液体１８１を供給する供給量（流速・流量）よりも少なく制御することが好ましい。
【００７３】
その後、後述するステップ１３００に移行する。
【００７４】
ステップ１３００では、供給ノズル１８２が連続的に液体１８１を供給し、回収ノズル１８４が連続的にこれを回収する。充填ステップ１２００において充填された液体１８１が呼び水となって、連続的にウェハ１７０と光学素子１４４との間に液体１８１を供給・回収することができる。
【００７５】
以下、再び図１に戻って、ステップ１４００について説明する。投影露光ステップ１４００において、レーザー１１２から発せられた光束は、ビーム成形系１１４によりそのビーム形状が所望のものに成形された後で、照明光学系に入射する。集光光学系１１６は、光束をオプティカルインテグレーター１１８に効率よく導入する。その際、露光量調節部が照明光の露光量を調節する。また、主制御ユニット１５０は、マスクパターンに適した照明条件としての開口形状と偏光状態を選択する。オプティカルインテグレーター１１８は照明光を均一化し、開口絞り１２０は、所望の有効光源形状を設定する。かかる照明光は集光レンズ１２２、折り曲げミラー１２４、マスキングブレード１２６、結像レンズ１２８を介してマスク２００を最適な照明条件で照明する。
【００７６】
マスク１３０を通過した光束は投影光学系１４０によって、ウェハ１７０上に所定倍率で縮小投影される。ステップアンドスキャン方式の露光装置であれば、光源１１２と投影光学系１４０は固定して、マスク１３０とウェハ１７０を同期走査してショット全体を露光する。更に、ウェハステージ１７４をステップして、次のショットに移り、新しいスキャンオペレーションがなされる。このスキャンとステップを繰り返し、ウェハ１７０上に多数のショットを露光転写する。なお、露光装置がステップアンドリピート方式を採用すれば、マスク１３０とウェハ１７０を静止させた状態で露光を行う。
【００７７】
投影光学系１４０のウェハ１７０への最終面は空気よりも屈折率の高い液体１８１に浸漬されているので、投影光学系１４０のＮＡは高くなり、ウェハ１７０に形成される解像度も微細になる。特に、充填ステップは気泡の混入を防止しているので高品位な露光を行うことができる。これにより、露光装置１００はレジストへのパターン転写を高精度に行って高品位なデバイス（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。
【００７８】
次に、図１３及び図１４を参照して、上述の露光装置を利用したデバイス製造方法の実施例を説明する。図１３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本発明の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、それが出荷（ステップ７）される。
【００７９】
図１４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。本発明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、本発明のリソグラフィー技術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。また、本発明は、かかるデバイス製造方法の中間及び最終結果物であるデバイス自体もカバーする趣旨である。また、かかるデバイスは、例えば、ＬＳＩやＶＬＳＩなどの半導体チップ、ＣＣＤ、ＬＣＤ、磁気センサ、薄膜磁気ヘッドなどを含む。
【００８０】
以上、本実施形態の露光方法によれば、液浸型露光装置において、被露光体と投影光学系の最終光学素子との間に気泡の混入なしに液体を簡易かつ迅速に充填し、その後、初期充填した液体を呼び水として連続的に液体を供給、回収することができる。本実施形態の露光方法によれば、気泡に起因する転写精度の低下を防止できるので高品位な露光を実現することができる。また、迅速な充填はスループットとデバイス製造における生産性を向上することができる。
【００８１】
以上、本発明の実施の形態を説明してきたが、本発明はこれらの実施の形態に限定されず、その要旨の範囲内において様々な変形及び変更が可能である。例えば、本発明の露光方法を格納したプログラムも本発明の一側面を構成する。また、最終光学素子１４４の下面１４５は平面に限定されない。
【図面の簡単な説明】
【００８２】
【図１】本発明の一実施形態としての露光装置の概略ブロック図である。
【図２】図１に示す露光装置の露光方法を説明するためのフローチャートである。
【図３】図２に示す露光方法の充填ステップの第１の実施例のフローチャートである。
【図４】図３に示す充填ステップを説明するための、図１に示す露光装置の概略部分拡大断面図である。
【図５】図２に示す露光方法の充填ステップの第２の実施例のフローチャートである。
【図６】図５に示す充填ステップを説明するための、図１に示す露光装置の概略部分拡大断面図である。
【図７】図２に示す露光方法の充填ステップの第３の実施例のフローチャートである。
【図８】図７に示す充填ステップを説明するための、図１に示す露光装置の概略部分拡大断面図である。
【図９】図２に示す露光方法の充填ステップの第４の実施例のフローチャートである。
【図１０】図９に示す充填ステップを説明するための、図１に示す露光装置の概略部分拡大断面図である。
【図１１】図２に示す露光方法の充填ステップの第５の実施例のフローチャートである。
【図１２】図１１に示す充填ステップを説明するための、図１に示す露光装置の概略部分拡大断面図である。
【図１３】図１に示す露光装置を使用してデバイス（ＩＣやＬＳＩなどの半導体チップ、ＬＣＤ、ＣＣＤ等）の製造方法を説明するためのフローチャートである。
【図１４】図１４に示すステップ４の詳細なフローチャートである。
【図１５】従来の液侵型露光装置における液体充填方法を説明するための部分拡大断面図及び平面図である。
【符号の説明】
【００８３】
１００              露光装置
１４０              投影光学系
１４４              投影光学系のウェハに最も近い最終光学素子
１４５              最終光学素子の下面（投影光学系の最終面）
１７０              ウェハ
１７１              ウェハの上面
１７４              ウェハステージ
１８０              供給回収機構
１８１              媒質（液体）
１８２、１８６      供給ノズル
１８４              回収ノズル
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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