(57)【要約】【課題】  透過性ガスの供給に不具合が生じても露光装置に設けられる光学系等の劣化を防止することができる露光装置及び露光システム等を提供する。【解決手段】  窒素ガス供給回収装置２は、複数設けられた露光装置１の各々に窒素ガスを供給する。露光装置１の各々には窒素ガスタンク７が設けられており、停電等によって窒素ガス供給回収装置２から露光装置１への窒素ガスの供給が停止した場合には、窒素ガスタンク７から露光装置１の各々へ窒素ガスを供給する。【選択図】  図１
2005079294.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源から基板までの光路の少なくとも一部に沿って設定された被供給部に主供給装置からの透過性ガスが導かれ、前記光源からの露光光を用いて透過性ガス雰囲気中で前記光路上に配置されたマスクに形成されたパターンを前記基板上に転写する露光装置において、
前記被供給部に透過性ガスを供給することが可能な副供給装置と、
前記主供給装置及び前記副供給装置の何れか一方から供給される透過性ガスを前記被供給部に供給する切替手段と
を備えることを特徴とする露光装置。
【請求項２】
前記被供給部は、前記マスクと前記基板との間の光路上に配置され、前記マスクに形成されたパターンの像を前記基板上に投影する投影光学系を含むことを特徴とする請求項１記載の露光装置。
【請求項３】
前記被供給部は、前記光源と前記マスクとの間の光路上に配置され、前記光源からの露光光を前記マスク上に導く照明光学系を含むことを特徴とする請求項１又は請求項２記載の露光装置。
【請求項４】
前記投影光学系と前記基板との間の空間の少なくとも一部に液体を供給する液体供給装置と、
前記空間の少なくとも一部に供給された液体を回収する液体回収装置と
を備えることを特徴とする請求項２又は請求項３記載の露光装置。
【請求項５】
前記主供給装置からの前記透過性ガスの流量に関する情報を検出する流量検出手段を備え、
前記切替手段は、前記流量検出手段の検出結果に基づいて、前記主供給装置及び前記副供給装置の何れか一方から供給される透過性ガスを前記被供給部に供給することを特徴とする請求項１から請求項４の何れか一項に記載の露光装置。
【請求項６】
前記主供給装置からの前記透過性ガスの圧力を検出する圧力検出手段を備え、
前記切替手段は、前記圧力検出手段の検出結果に基づいて、前記主供給装置及び前記副供給装置の何れか一方から供給される透過性ガスを前記被供給部に供給することを特徴とする請求項１から請求項４の何れか一項に記載の露光装置。
【請求項７】
前記被供給部内における雰囲気を検出する雰囲気検出手段を備え、
前記切替手段は前記雰囲気検出手段の検出結果に基づいて、前記主供給装置及び前記副供給装置の何れからの透過性ガスを前記被供給部に供給するかを切り替えることを特徴とする請求項１から請求項４の何れか一項に記載の露光装置。
【請求項８】
前記雰囲気検出手段は、前記被供給部内における酸素濃度及び湿度の少なくとも一方を検出することを特徴とする請求項７記載の露光装置。
【請求項９】
透過性ガスを供給する主供給装置と、光源から基板までの光路の少なくとも一部に沿って設定された被供給部に前記主供給装置からの透過性ガスが導かれ、前記光源からの露光光を用いて透過性ガス雰囲気中で前記光路上に配置されたマスクに形成されたパターンを前記基板上に転写する複数の露光装置とを備える露光システムにおいて、
前記被供給部に透過性ガスを供給する副供給装置と、
前記主供給装置及び前記副供給装置の何れからの透過性ガスを前記供給部に供給するかを切り替える切替手段と
を備えることを特徴とする露光システム。
【請求項１０】
前記副供給装置及び前記切替手段は、前記露光装置毎に設けられることを特徴とする請求項９記載の露光システム。
【請求項１１】
前記副供給装置及び前記切替手段は、複数設けられた前記露光装置の所定数を単位として、当該単位毎に設けられることを特徴とする請求項９記載の露光システム。
【請求項１２】
前記露光装置は、前記マスクと前記基板との間の光路上に配置され、前記マスクに形成されたパターンの像を前記基板上に投影する投影光学系と、
前記投影光学系と前記基板との間の空間の少なくとも一部に液体を供給する液体供給装置と、
前記空間の少なくとも一部に供給された液体を回収する液体回収装置と
を備えることを特徴とする請求項９から請求項１１の何れか一項に記載の露光システム。
【請求項１３】
前記被供給部は、前記投影光学系を含むことを特徴とする請求項１２記載の露光システム。
【請求項１４】
請求項１から請求項８の何れか一項に記載の露光装置又は請求項９から請求項１３の何れか一項に記載の露光システムを用いて基板に対して露光処理を行う露光工程と、
前記露光工程を経た基板の現像を行う現像工程と
を含むことを特徴とするデバイスの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、マスク又はレチクルに形成されたパターンをウェハ等の基板上に転写する露光装置及び露光システム並びに当該露光装置及び露光システムを用いたデバイス製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体素子、液晶表示素子、撮像装置（ＣＣＤ等）、薄膜磁気ヘッド等のマイクロデバイスの製造工程の１つとして通常設けられるフォトリソグラフィー工程では、露光対象としての基板（フォトレジストが塗布された半導体ウェハ又はガラスプレート）にマスク又はレチクル（以下、これらを総称するときは、マスクという）に形成されたパターンの縮小像を投影露光する露光装置が用いられる。近年においては、ステップ・アンド・リピート方式の縮小投影露光装置（所謂、ステッパ）又はステップ・アンド・スキャン方式の露光装置が多用されている。
【０００３】
デバイスの製造、特に半導体素子の製造においては、主として高密度化のために微細化が要求されており、この要求に応えるために解像度の向上を図る手段の一つとして露光装置で用いられる露光光の短波長化が図られている。近年においては、ＫｒＦエキシマレーザ（波長２４８ｎｍ）又はＡｒＦエキシマレーザ（波長１９３ｎｍ）を光源として備える露光装置が実用化されており、０．１μｍ程度のプロセスルールで半導体素子が製造されている。
【０００４】
このような短波長の露光光は、酸素の吸収スペクトル領域と重なるため酸素により吸収されて光利用効率が低下するとともに、酸素による露光光の吸収によってオゾンが発生してしまうという不都合が生ずる。オゾンが発生すると、例えばレンズ等の光学部材との反応が起こって曇りが生じてしまい、光学部材自体の透過率が低下するという問題が生ずる。そこで、光源から基板までの光路上にヘリウム（Ｈｅ）ガス又は窒素（Ｎ２）ガス等の不活性ガス（以下、透過性ガスという）を導入して光利用効率の向上及びオゾン発生の防止が図られている。光源から基板までの光路上には照明光学系、レチクル、及び投影光学系が配置されるが、これらは全て不活性カス雰囲気で満たされることになる。尚、露光装置に透過性ガスを導入する技術の詳細については、例えば以下の特許文献１を参照されたい。
【０００５】
また、解像度の向上を図る他の手段として露光装置が備える投影光学系と基板との間に窒素ガス等の気体よりも屈折率の高い液体を充満させて投影光学系の開口数（Ｎ．Ａ．）を大きくして解像度を向上させた液浸式の露光装置も案出されている。この液浸式の露光装置の詳細については、例えば以下の特許文献２を参照されたい。
【特許文献１】特開平０６−２６０３８５号公報
【特許文献２】国際公開第ＷＯ９９／４９５０４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】
ところで、露光装置は工場内に複数設けられてライン化された状態で稼働されることが多い。このようなライン化された露光装置の各々に対して工場側から透過性ガスが供給されている。仮に、ライン化された露光装置の何れかに供給される電源が遮断された場合であっても、露光装置を保護する観点から停止した露光装置に対しても透過性ガスの給気及び排気が行われており、常時露光装置内を透過性ガスが循環するように設計されている。
【０００７】
また、停電等によって工場に供給される電源が遮断された場合には、各々の露光装置に透過性ガスを供給すること自体ができなくなってしまう。かかる事態が生じた場合に備え、例えば、透過性ガスを給気する配管及び排気する配管にバルブを設け、停電時等には自動的に透過性ガスの給気路及び排気路をバルブで遮断して被供給部内に透過性ガスを封じ込めたままにすることで、投影光学系内への酸素等の混入を極力防止するように設計されている。
【０００８】
しかしながら、透過性ガスの給気路及び排気路を遮断しても、投影光学系が完全に密閉されるわけではなく、僅かではあるが酸素等の気体が混入してしまう。特に、液浸式の露光装置においては、投影光学系と基板との間に供給される液体からの水蒸気が投影光学系等に混入する虞がある。飽和度の高い水蒸気が投影光学系に混入すると、投影光学系内部に設けられるレンズ等の光学素子が結露して、光学素子にウォーターマークが形成されてしまい、投影光学系を著しく劣化させるという問題があった。これは投影光学系のみならず、照明光学系にも生ずる問題である。
【０００９】
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、透過性ガスの供給に不具合が生じても露光装置に設けられる光学系等の劣化を防止することができる露光装置及び露光システムを提供し、更に当該露光装置及び露光システム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。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を解決するために、本発明の露光装置は、光源（２０）から基板（Ｗ）までの光路の少なくとも一部に沿って設定された被供給部に主供給装置（２）からの透過性ガスが導かれ、前記光源からの露光光（ＩＬ）を用いて透過性ガス雰囲気中で前記光路上に配置されたマスク（Ｒ）に形成されたパターンを前記基板上に転写する露光装置（１）において、
前記被供給部に透過性ガスを供給することが可能な副供給装置（５１）と、前記主供給装置及び前記副供給装置の何れか一方から供給される透過性ガスを前記被供給部に供給する切替手段（５、９、１３）とを備えることを特徴としている。
この発明によると、主供給装置からの透過性ガスの供給に不具合が生じた場合に、切替手段によって副供給装置からの透過性ガスが露光装置に設定された被供給部に供給される。
また、本発明の露光システムは、透過性ガスを供給する主供給装置（２）と、光源（２０）から基板（Ｗ）までの光路の少なくとも一部に沿って設定された被供給部に前記主供給装置からの透過性ガスが導かれ、前記光源からの露光光（ＩＬ）を用いて透過性ガス雰囲気中で前記光路上に配置されたマスク（Ｒ）に形成されたパターンを前記基板上に転写する複数の露光装置（１）とを備える露光システムにおいて、前記被供給部に透過性ガスを供給する副供給装置（７）と、前記主供給装置及び前記副供給装置の何れからの透過性ガスを前記供給部に供給するかを切り替える切替手段（５、９、１３）とを備えることを特徴としている。
更に、本発明のデバイスの製造方法は、上記の露光装置又は上記の露光システムを用いて基板（Ｗ）に対して露光処理を行う露光工程（Ｓ２６）と、前記露光工程を経た基板の現像を行う現像工程（Ｓ２７）とを含むことを特徴としている。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、主供給装置からの透過性ガスの供給に不具合が生じても、切替手段によって副供給装置からの透過性ガスが露光装置に設定された被供給部に供給されるため、露光装置に設けられる光学系等の劣化を防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、図面を参照して本発明の一実施形態による露光装置、露光システム、及びデバイス製造方法について詳細に説明する。図１は、本発明の一実施形態による露光システムの概略構成を示す図である。図１に示す通り、本実施形態の露光システムは、複数の露光装置１と、これらの露光装置１の各々に対して透過性ガスとしての窒素（Ｎ２）ガスを供給するとともに、各露光装置１を介した窒素ガスを回収する主供給装置としての窒素ガス供給回収装置２とを備える。
【００１３】
露光装置１は、例えばＡｒＦエキシマレーザ（波長１９３ｎｍ）等の光源、照明光学系、レチクルステージ、投影光学系、及びウェハステージ等を備えて構成される。この露光装置１は、光源から照明光学系を介して導かれる露光光をレチクルステージ上に保持されたマスクとしてのレチクルに照射し、投影光学系を用いてレチクルに形成されたパターンの像をウェハステージ上に保持された基板としてのウェハ上に投影することにより、レチクルのパターンをウェハに転写する。尚、露光装置１の詳細については後述する。
【００１４】
窒素ガス供給回収装置２は、コンプレッサ等の加圧器を用いて加圧した窒素ガスを給気口から外部へ供給するとともに、真空ポンプを用いて外部からの窒素ガスを回収口から回収する装置である。窒素ガス供給回収装置２の給気口には給気管３が接続されている。この給気管３は流路の途中で複数（露光装置１の数以上）の給気管４に分岐される。給気管４の各々は露光装置１が設置された位置まで配管されて露光装置１に設けられたガス導入口にそれぞれ接続されている。
【００１５】
給気管４の各々には、給気管４の流路を遮断又は開放するバルブ５が取り付けられている。このバルブ５は、例えば停電等によって窒素ガス供給回収装置２からの窒素ガスの供給が停止したときに、緊急的に給気管４の流路を遮断するために設けられる。停電等が復旧して窒素ガス供給回収装置２からの窒素ガスの供給が再開されたときには、バルブ５が開放状態となることで、給気管４の流路が開放される。バルブ５の開閉動作は開閉制御装置１３によって行われる。また、給気管４の各々には流路を流れる窒素ガスの流量を検出する流量センサ６が取り付けられている。各流量センサ６の検出結果は開閉制御装置１３に供給されている。尚、図１においては、流量センサ６がバルブ５の下流側に設けられている場合を例に挙げて図示しているが、バルブ５の上流側に流量センサ６を設けた構成であっても良い。
【００１６】
また、露光装置１の各々には副供給装置としての窒素ガスタンク７が設けられている。この窒素ガスタンクは、例えば窒素ガス供給回収装置２からの窒素ガスの供給が停止した場合に、露光装置１に窒素ガスを供給するために設けられる。窒素ガスタンク７の各々には給気管８の一端が接続されており、この給気管８の他端は給気管４に接続されている。給気管８の他端が給気管４に接続される位置はバルブ５と露光装置１との間である。また、給気管８の各々には給気管８の流路を遮断又は開放するバルブ９が取り付けられている。このバルブ９は、例えば窒素ガス供給回収装置２から窒素ガスが供給されている時には給気管８の流路を遮断し、窒素ガス供給回収装置２からの窒素ガスの供給が停止した場合に給気管８の流路を開放するものである。バルブ９の開閉動作は開閉制御装置１３によって行われる。
【００１７】
露光装置１のガス排出口には回収管１０の一端が接続されている。回収管１０の各々には回収管１０の流路を遮断又は開放するバルブ１１が取り付けられている。このバルブ１１は、例えば停電等によって窒素ガス供給回収装置２からの窒素ガスの供給が停止したときに、緊急的に回収管１０の流路を遮断するために設けられる。停電等が復旧して窒素ガス供給回収装置２の稼働が再開したときには、バルブ１１が開放状態となることで、給気管１０の流路が開放される。尚、本実施形態においては、説明の簡単のためにバルブ１１の開閉動作は、回収管１０の流路を流れる窒素ガスの圧力等により自動的に行われるものとする。各回収管１０の他端は回収管１２に接続されており回収管１２は窒素ガス供給回収装置２の回収口に接続されている。
【００１８】
開閉制御装置１３は、例えば給気管４に設けられた流量センサ６の検出結果に基づいて、給気管４に取り付けられたバルブ５及び給気管８に設けられたバルブ９の開閉を制御する。尚、図１では図示を省略しているが、露光装置１が備える投影光学系の酸素濃度を検出する酸素濃度センサ及び湿度を検出する湿度センサの検出結果に基づいて、開閉制御装置１３がバルブ５，９の開閉を制御するようにしても良い。また、流量センサ６の位置に、この流量センサ６に代えて、窒素ガスの圧力を検出する圧力センサを設け、その検出結果に基づいて開閉制御装置１３がバルブ５，９の開閉制御を行うよう構成しても良い。例えば、圧力センサによって露光装置１内に供給される窒素ガスの圧力損失を測定できるようにしておくと、窒素ガス供給回収装置２からの窒素ガスの供給が停止すると、圧力センサの検出結果は零となる、そのような場合は、開閉制御装置１３はバルブ５を閉じ、バルブ９を開くような制御を行う。開閉制御装置１３には無停電電源１４が接続されており、停電が生じた場合に無停電電源１４から電力を開閉制御装置１３に供給するよう構成されている。
【００１９】
次に、露光装置１の構成について説明する。図２は、本発明の一実施形態による露光装置の概略構成を示す図である。尚、図２においては、露光装置１の一部を切り欠いて図示している。図２に示す露光装置１は、投影光学系ＰＬとウェハＷとの間に液体ｗを供給しつつ露光を行う液浸式の露光装置であって、図２中の投影光学系ＰＬに対してマスクとしてのレチクルＲと基板としてのウェハＷとを相対的に移動させつつ、レチクルＲに形成されたパターンをウェハＷに逐次転写して半導体素子を製造するステップ・アンド・スキャン方式の露光装置である。
【００２０】
尚、以下の説明においては、図中に示したＸＹＺ直交座標系を設定し、このＸＹＺ直交座標系を参照しつつ各部材の位置関係について説明する。ＸＹＺ直交座標系は、Ｘ軸及びＹ軸がウェハＷに対して平行となるよう設定され、Ｚ軸がウェハＷに対して直交する方向に設定されている。図中のＸＹＺ座標系は、実際にはＸＹ平面が水平面に平行な面に設定され、Ｚ軸が鉛直上方向に設定される。また、本実施形態ではレチクルＲ及びウェハＷを移動させる方向（走査方向ＳＤ）をＹ方向に設定している。
【００２１】
図２に示した露光装置１は、照明光学系ＩＳ、レチクル操作部ＲＯ、投影光学系ＰＬ、及びウェハ操作部ＷＯに大別されており、照明光学系ＩＳ、レチクル操作部ＲＯ、及び投影光学系ＰＬは、箱状の照明系チャンバＩＣ、レチクル室ＲＣ、及び鏡筒ＰＣの内部に外気から隔離されて密閉度が高められた状態でそれぞれ収納されている。尚、図示は省略しているが、本実施形態の露光装置１は、内部の気体の温度が所定の目標範囲内に制御された一つの大きなチャンバ内部に収納されている。
【００２２】
照明系チャンバＩＣの下部には露光光源２０が取り付けられている。この露光光源２０は、例えば真空紫外域の波長１９３ｎｍのパルスレーザ光を発生するＡｒＦエキシマレーザである。露光光源２０から照明系チャンバＩＣ内に射出された露光光ＩＬ（エネルギビーム）は、ミラー２１でＺ方向に反射され、振動等による光軸ずれをあわせるための不図示の自動追尾部、及び照明系の断面形状の整形と光量制御とを行うビーム整形光学系２２を介してオプティカル・インテグレータ（ホモジナイザー）としてのフライアイレンズ（又はロッドレンズ）２３に入射する。
【００２３】
フライアイレンズ２３の射出面、即ち照明光学系ＩＳの瞳面（投影光学系ＰＬの瞳面と光学的に共役な面）には開口絞り板（不図示）が駆動モータ（不図示）によって回転自在に配置されている。開口絞り板は回転軸の周りで回転自在に構成された円板からなり、通常照明用の円形の開口絞り、輪帯照明用の開口絞り、４極変形照明（４極照明）用の開口絞り、及び小さいコヒーレンスファクタ（σ値）用の小円形の開口絞り等の複数の開口絞りが周方向に沿って形成されている。開口絞り板の回転軸は駆動モータの回転軸に接続されており、駆動モータを駆動して開口絞り板を回転軸の周りで回転させることにより、フライアイレンズ２３の射出面に配置する開口絞りを切り替えることができる。駆動モータの駆動は露光装置１の全体の動作を統括制御する主制御系３５が制御する。
【００２４】
フライアイレンズ２３から射出されて開口絞り板に形成された開口絞りの何れか１つを通過した露光光ＩＬは、ミラー２４によってＹ方向に反射されて、リレーレンズ２５を介して視野絞り（レチクルブラインド）２６に達する。この視野絞りは、レチクルＲのパターンが形成されている面（以下、レチクル面という）にて細長い長方形の照明領域の形状を規定する固定照明視野絞り（固定ブラインド）と、走査露光の開始時及び終了時に不要な部分への露光を防止するために移動可能に構成された可動照明視野絞り（可動ブラインド）からなる。固定照明視野絞りは走査方向ＳＤにおける積算光量むらを防止するためにレチクル面に対する共役面から僅かにずれた面上に配置されており、可動照明視野絞りはレチクル面に対する共役面に配置される。
【００２５】
視野絞り２６を通過した露光光ＩＬは、リレーレンズ２７、ミラー２８、及び照明系チャンバＩＣの先端部に固定されたコンデンサレンズ系２９を順に介してレチクルＲのレチクル面に設定された長方形（スリット状）の照明領域を均一な照度分布で照明する。露光光源２０からコンデンサレンズ系２９によって照明光学系ＩＳが構成され、照明光学系ＩＳ内の露光光ＩＬの光路、即ち露光光源２０からコンデンサレンズ系２９までの光路が照明系チャンバＩＣによって密閉されている。
【００２６】
照明光学系ＩＳからの露光光ＩＬのもとで、レチクルＲの照明領域内のパターンの像が両側テレセントリックな投影光学系ＰＬを介して所定の投影倍率β（βは例えば１／４又は１／５等）で、投影光学系ＰＬの像面に配置された基板としてのウェハＷ上のスリット状の露光領域（投影領域）に投影される。ウェハＷは例えば半導体（シリコン等）又はＳＯＩ（silicon on insulator）等の円板状の基板である。
【００２７】
投影光学系ＰＬは、レンズ等の複数の光学素子からなる。本実施形態では、露光光ＩＬとして真空紫外域のＡｒＦエキシマレーザ光の光を用いている。投影光学系ＰＬを構成する光学素子の硝材としては、例えば合成石英又は蛍石（フッ化カルシウム：ＣａＦ２）が用いられる。投影光学系ＰＬが備える光学素子の一部は、投影光学系ＰＬの光軸ＡＸ方向（Ｚ方向）に移動可能且つＸ軸に平行な軸又はＹ軸に平行な軸の周りでチルト可能に構成されており、これらの光学素子は不図示のレンズ制御系によって制御される。投影光学系ＰＬの内部は、光学素子で仕切られて複数の空間が形成されている。
【００２８】
投影光学系ＰＬ内部であって、入射した露光光ＩＬを遮光しない位置に、投影光学系ＰＬ内部の雰囲気を検出するセンサとして、投影光学系ＰＬ内の酸素濃度を検出する酸素濃度センサ及び湿度の少なくとも一方を検出するセンサＤが設けられている。このセンサＤの検出結果は主制御系３５及び図１に示す開閉制御装置１３に出力される。図１では図示の都合上センサＤを１つのみ図示しているが、光学素子で仕切られる複数の空間（例えば、全ての空間）に設けても良い。尚、本実施形態の投影光学系ＰＬは、ジオプトリック系（屈折系）であるが、カタジオプトリック系（反射屈折系）や反射系も使用できることはいうまでもない。
【００２９】
レチクル操作部ＲＯにおいて、レチクルＲはレチクルステージ３０上に保持されている。レチクルステージ３０は不図示のレチクルベース上で後述のウェハステージと同期してＹ方向にレチクルＲを連続移動するとともに、Ｘ方向、Ｙ方向、及び回転方向に同期誤差を低減させるようにレチクルＲを微小駆動する。レチクルステージ３０の位置及び回転角は不図示のレーザ干渉計によって高精度に計測され、この計測値及び装置全体の動作を統括制御するコンピュータよりなる主制御系３５からの制御情報に基づいてレチクルステージ３０が駆動される。
【００３０】
レチクルステージ３０、不図示のレチクルベース、及び不図示のレチクルローダ等からレチクル操作部ＲＯが構成され、レチクル操作部ＲＯ内の露光光ＩＬの光路、即ちコンデンサレンズ系２９から投影光学系ＰＬまでの光路がレチクル室ＲＣによって密閉されている。また、投影光学系ＰＬにおいて、レンズ等の複数の光学素子が鏡筒ＰＣ内に密閉されて収納されている。投影光学系ＰＬのレチクル側の光学部材からウェハ側の光学部材までの光路が鏡筒ＰＣ内に密閉されている。
【００３１】
ウェハ操作部ＷＯにおいて、ウェハＷはウェハホルダ３１上の載置面に吸着保持され、ウェハホルダ３１はウェハステージ３２上に固定されている。投影光学系ＰＬ（投影光学系ＰＬに含まれる光学素子のうちの最も像面側に位置する光学素子）とウェハＷとの間の空間の少なくとも一部には、後述する液体供給装置３７から液体ｗが供給され、投影光学系ＰＬとウェハＷとの間の空間に供給された液体ｗは液体回収装置３８により回収される。尚、投影光学系ＰＬに含まれる光学素子のうちの最も像面側に位置する光学素子とウェハＷとの間は０．１ｍｍ〜数ｍｍ程度の間隔である。この液体ｗは、例えば純水である。液体ｗとして純水を用いる理由は、気体（空気又は窒素ガス）よりも屈折率が高く投影光学系ＰＬの開口数を向上させることができるとともに、ＡｒＦエキシマレーザ光に対する吸収が少ないからである。
【００３２】
ウェハステージ３２は不図示のウェハベース上で前述したレチクルステージ３０と同期してＹ方向にウェハＷを連続移動するとともに、Ｘ方向及びＹ方向にウェハＷをステップ移動する。また、ウェハステージ３２は、不図示のオートフォーカスセンサによって計測されるウェハＷ表面の光軸ＡＸ方向の位置（フォーカス位置）に関する情報に基づいて、オートフォーカス方式でウェハＷの表面を投影光学系ＰＬの像面に合焦させる。
【００３３】
ウェハステージ３２の上面の一端には移動鏡３３が取り付けられており、この移動鏡２８に向けてレーザ光を射出するレーザ干渉計３４が設けられている。ウェハステージ３２のＸ方向、Ｙ方向の位置、及びＸ軸の回りの回転角（ピッチング量）、Ｙ軸の回りの回転角（ローリング量）、Ｚ軸の回りの回転角（ヨーイング量）はレーザ干渉計３４によって高精度に計測されており、このレーザ干渉計３４の計測値及び主制御系３５からの制御情報に基づいてステージ駆動系３６を介してウェハステージ３２が駆動される。
【００３４】
尚、ウェハステージ３２に取り付けられ、レーザ干渉計３４からのレーザ光を反射する移動鏡３３は、別々の角柱状のミラーからなる構成、一体型のＬ字型のミラーからなる構成、ウェハステージ３２の側面を鏡面加工してミラーとして用いる構成等、様々の構成が適用されうる。また、ウェハホルダ３１、ウェハステージ３２、及び不図示のウェハベース等によりウェハ操作部ＷＯが構成され、ウェハ操作部ＷＯの側方に搬送系としてのウェハローダ等（不図示）が配置されている。
【００３５】
また、投影光学系ＰＬとウェハＷとの間の空間の少なくとも一部に前述した液体ｗを供給するために、液体供給装置３７と液体回収装置３８とが設けられる。液体供給装置３７は、投影光学系ＰＬとウェハＷとの間の少なくとも一部を液体ｗで満たすためのものであって、液体ｗを収容するタンク、加圧ポンプ等を備えて構成される。この液体供給装置３７には供給管３９の一端部が接続されており、供給管３９の他端部には供給ノズル４０が接続されている。これら供給管３９及び供給ノズル４０を介して投影光学系ＰＬとウェハＷとの間の空間に液体ｗが供給される。
【００３６】
液体回収装置３８は、吸引ポンプ、回収した液体ｗを収容するタンク等を備える。液体回収装置３８には回収管４１の一端部が接続され、回収管４１の他端部には回収ノズル４２が接続されている。投影光学系ＰＬとウェハＷとの間の空間に供給された液体ｗは、回収ノズル４２及び回収管４１を介して液体回収装置３８に回収される。これら液体供給装置３７及び液体回収装置３８は、主制御系３５により制御される。
【００３７】
つまり、投影光学系ＰＬとウェハＷとの間の空間に液体ｗを供給する際に、主制御系３５は液体供給装置３７及び液体回収装置３８のそれぞれ対して制御信号を出力して、単位時間当たりの液体ｗの供給量及び回収量を制御する。かかる制御により、液体ｗは投影光学系ＰＬとウェハＷとの間に必要十分な量だけ供給される。尚、図２に示す例では、投影光学系ＰＬとウェハＷとの間の液体ｗをウェハステージ３２の上方で回収しているが、ウェハＷの上面の周囲に回収部を設けてもよいし、それらを併用してもよい。
【００３８】
本実施形態の露光装置１は、露光光ＩＬの光路に沿った空間、即ち照明系チャンバＩＣ、レチクル室ＲＣ、及び鏡筒ＰＣの各内部が、真空紫外域のビームに対してエネルギー吸収の少ない透過性ガスとしての窒素ガスで満たされ、その気圧が大気圧と同程度若しくはより高く（例えば、大気圧に対して０．００１〜１０％の範囲内で高く）設定される。照明系チャンバＩＣには図１に示す給気管４から分岐した給気管４３ａ，４３ｂが、レチクル室ＲＣには給気管４から分岐した給気管４３ｃが、鏡筒ＰＣには給気管４から分岐した給気管４３ｄがそれぞれ接続されている。尚、鏡筒ＰＣに接続される給気管４３ｄは投影光学系ＰＬに設けられる光学素子で仕切られる空間の数だけ更に分岐した構成になっている。
【００３９】
給気管４３ａ〜４３ｃの各々には、例えば流量可変バルブからなる流量調整機構４４ａ〜４４ｃが設けられており、給気管４３ｄの分岐した各々の流路には流量可変バルブからなる流量調整機構４４ｄがそれぞれ設けられている。これらの流量調整機構４４ａ〜４４ｄは、照明チャンバＩＣ、レチクル室ＲＣ、及び鏡筒ＰＣ内の光学素子で仕切られる各々の空間の気圧を調整するために設けられ、主制御系３５により各々の流量が制御される。
【００４０】
また、照明系チャンバＩＣには回収管４５ａ，４５ｂが、レチクル室ＲＣには回収管４５ｃが、鏡筒ＰＣには回収管４５ｄがそれぞれ接続されている。尚、鏡筒ＰＣに接続される回収管４５ｄは給気管４３ｄと同様に、投影光学系ＰＬに設けられる光学素子で仕切られる空間の数だけ分岐した構成になっている。回収管４５ａ〜４５ｃの各々には、開閉機構４６ａ〜４６ｃが設けられており、回収管４５ｄの分岐した各々の流路には開閉機構４６ｄがそれぞれ設けられている。これらの開閉機構４６ａ〜４６ｄは、照明チャンバＩＣ、レチクル室ＲＣ、及び鏡筒ＰＣ内の光学素子で仕切られる各々の空間に供給された窒素ガスを個別に排出するために設けられており、主制御系３５により各々の開閉動作が制御される。回収管４５ａ〜４５ｄは、図１中の回収管１０に接続されている。
【００４１】
尚、照明系チャンバＩＣ、レチクル室ＲＣ、及び鏡筒ＰＣ内の光学素子で仕切られる各々の空間には圧力センサ（図示量略）が設けられている。この圧力センサの検出結果に基づいて、主制御系３５が流量調整機構４４ａ〜４４ｃ及び開閉機構４６ａ〜４６ｄを制御して照明系チャンバＩＣ、レチクル室ＲＣ、及び鏡筒ＰＣ内の光学素子で仕切られる各々の空間の圧力を制御する。
【００４２】
以上、本発明の一実施形態による露光装置１の構成について説明したが、次に上記構成における露光システム及び露光装置の動作について説明する。窒素ガス供給回収装置２及び露光装置１の各々に電力が供給されている正常な状態においては、窒素ガス供給回収装置２から給気管３を介して各給気管４に供給されている。このため、給気管４に設けられた流量センサ６の検出結果に基づいて、開閉制御装置１３が給気管４に設けられたバルブ５の各々を開状態に設定し、一方で給気管８に設けられたバルブ９を閉状態に設定している。
【００４３】
バルブ５が開状態であるため、窒素ガス供給回収装置２からの窒素ガスは各露光装置１に供給される。露光装置１に導入された窒素ガスは、図２に示す給気管４３ａ，４３ｂから照明系チャンバＩＣ内に導入され、給気管４３ｃからレチクル室ＲＣに導入され、給気管４３ｄから鏡筒ＰＣ内の光学素子で仕切られる各々の空間に導入される。主制御系３５は、照明系チャンバＩＣ、レチクル室ＲＣ、及び鏡筒ＰＣ内の光学素子で仕切られる各々の空間に設けられた不図示の圧力センサの検出結果に基づいて流量調整機構４４ａ〜４４ｃを調整して各々に流入する窒素ガスの流量を制御し、照明系チャンバＩＣ、レチクル室ＲＣ、及び鏡筒ＰＣ内の光学素子で仕切られる各々の空間内の圧力を個別に制御する。
【００４４】
尚、照明系チャンバＩＣ内に導入された窒素ガスは回収管４５ａ，４５ｂから外部に排出され、レチクル室ＲＣ内に導入された窒素ガスは回収管４５ｃから外部に排出され、鏡筒ＰＣ内の光学素子で仕切られる各々の空間内に供給された窒素ガスは回収管４５ｄから外部に排出される。これらの回収管４５ａ〜４５ｄを介した窒素ガスは、回収管１０及び回収管１２を順に介して窒素ガス供給回収装置２によって回収される。
【００４５】
主制御系３５は、図示しないウェハローダ装置を制御して露光対象のウェハＷを搬入してウェハホルダ３１上に載置させる。また、ウェハＷの搬入を行っている間、主制御系３５は不図示のレチクルライブラリから所定のレチクルを搬入してレチクルステージ３０上に載置させる。主制御系３５の制御の下、照明系チャンバＩＣ、レチクル室ＲＣ、及び鏡筒ＰＣ内の光学素子で仕切られる各々の空間の圧力が一定に保たれている状態で、主制御系３５は液体供給装置３７及び液体回収装置３８に制御信号を出力する。これにより、液体供給装置３７から供給管３９及び供給ノズル４０を順に介して投影光学系ＰＬとウェハＷとの間の空間の少なくとも一部に液体ｗが供給される。また、この液体ｗは回収ノズル４２及び回収管４１を順に介して液体回収装置３８に回収される。
【００４６】
投影光学系ＰＬとウェハＷとの間に液体ｗが供給されている状態で、主制御系３５はレチクルステージ３０及びウェハステージ３２を走査方向ＳＤへの移動させ、所定の速度に達した後、露光光源２０に対して制御信号を出力して露光光ＩＬを射出させる。露光光源２０から射出された露光光ＩＬは、ミラー２１でＺ方向に反射され、ビーム整形光学系２２を介した後、フライアイレンズ２３に入射する。フライアイレンズ２３から射出されて開口絞り板に形成された開口絞りの何れか１つを通過した露光光ＩＬは、ミラー２４によってＹ方向に反射されて、リレーレンズ２５を介して視野絞り２６に達する。視野絞り２６を通過した露光光ＩＬは、リレーレンズ２７、ミラー２８、及び照明系チャンバＩＣの先端部に固定されたコンデンサレンズ系２９を順に介してレチクルＲのレチクル面に設定された長方形（スリット状）の照明領域を均一な照度分布で照明する。
【００４７】
レチクルＲを透過した露光光ＩＬは投影光学系ＰＬに入射して投影光学系ＰＬを介した後で、投影光学系ＰＬとウェハＷとの間に供給される液体ｗを透過してウェハＷ上に投影される。このとき、レチクルＲとウェハＷとが相対的に移動しているため、レチクルＲのパターンが逐次ウェハＷのショット領域に転写される。１つのショット領域に対する露光処理が完了すると、主制御系３５はウェハステージ３２をＸ方向又はＹ方向にステップ移動させて、次のショット領域に対して同様に露光処理を行う。
【００４８】
このように、本実施形態の露光装置１は、露光光源１から投影光学系ＰＬの先端部までの露光光ＩＬの光路が窒素ガスで充満されており、投影光学系ＰＬとウェハＷとの間が液体ｗで満たされる。このため、露光光ＩＬが酸素等によって吸収されることがないため、露光光ＩＬを有効に利用することができるとともに、オゾンの発生を防止することができる。また、投影光学系ＰＬの像面側に液体ｗが配置されているため、投影光学系ＰＬの解像度を向上させることができ、微細なパターンを忠実にウェハＷ上に転写することができる。
【００４９】
ここで、仮に停電等によって図１に示す窒素ガス供給回収装置２への電力供給が停止した場合を考える。窒素ガス供給回収装置２への電力供給が停止すると、窒素ガス供給回収装置２から各露光装置１への窒素ガスの供給が停止する。窒素ガスの供給停止により窒素ガスの流量が低下すると、流量の低下が給気管６の各々に設けられた流量センサ６で検出される。この検出結果に基づいて開閉制御装置１３が給気管４に設けられたバルブ５の各々を閉状態にして給気管４の流路を遮断する。給気管４の流路を遮断した後、開閉制御装置１３は給気管８に設けられたバルブ９を開状態にする。
【００５０】
これにより、給気管８の流路が解放されて窒素ガスタンク７からの窒素ガスが各露光装置１に供給される。尚、窒素ガス供給回収装置２への電力供給の停止とともに開閉制御装置１３への電力供給が停止することも考えられる。しかしながら、かかる事態が生じた場合には、無停電電源１４から開閉制御装置１３へ電力が供給されるため、開閉制御装置１３への電力供給が停止したとしても開閉制御装置１３はバルブ５，９の開閉を制御することができる。
【００５１】
窒素ガスタンク７から各露光装置１へ供給された窒素ガスは、図２に示す給気管４３ａ，４３ｂから照明系チャンバＩＣ内に導入され、給気管４３ｃからレチクル室ＲＣに導入され、給気管４３ｄから鏡筒ＰＣ内の光学素子で仕切られる各々の空間に導入される。窒素ガスタンク７から窒素ガスが供給されている間、主制御系３５は無停電電源１４からの電力供給により照明系チャンバＩＣ、レチクル室ＲＣ、及び鏡筒ＰＣ内の光学素子で仕切られる各々の空間に設けられた不図示の圧力センサの検出結果に基づいて流量調整機構４４ａ〜４４ｃを調整して各々に流入する窒素ガスの流量を制御し、照明系チャンバＩＣ、レチクル室ＲＣ、及び鏡筒ＰＣ内の光学素子で仕切られる各々の空間内の圧力を個別に制御することもできる。
【００５２】
照明系チャンバＩＣ内に導入された窒素ガスは回収管４５ａ，４５ｂから外部に排出され、レチクル室ＲＣ内に導入された窒素ガスは回収管４５ｃから外部に排出され、鏡筒ＰＣ内の光学素子で仕切られる各々の空間内に供給された窒素ガスは回収管４５ｄから外部に排出される。これらの回収管４５ａ〜４５ｄを介した窒素ガスは、回収管１０及び回収管１２を順に介して窒素ガス供給回収装置２に回収される。ここで、窒素ガス供給回収装置２には電力が供給されていないため、窒素ガス供給回収装置２は動作が停止しているが、各露光装置１に供給された窒素ガスは差圧によって窒素ガス供給回収装置２に回収される。
【００５３】
このように、本実施形態においては、窒素ガス供給回収装置２への電力供給が停止して窒素ガス供給回収装置２から各露光装置１への窒素ガスの供給が停止した場合には、露光装置１の各々に対して設けられた窒素ガスタンク７から各露光装置１へ窒素ガスの供給が行われる。このため、窒素ガス供給回収装置２から各露光装置１への窒素ガスの供給の不具合が生じても、照明系チャンバＩＣ、レチクル室ＲＣ、及び鏡筒ＰＣ内に酸素等の気体が混入する虞が極めて少なく、照明系チャンバＩＣ及び鏡筒ＰＣ内に設けられる各種光学素子並びにレチクル室ＲＣに設けられるレチクルステージ３０等の機械的な部材の劣化を防止することができる。
【００５４】
特に、図２に示す本実施形態の露光装置１は、投影光学系ＰＬとウェハＷとの間に液体ｗを供給しつつ露光処理を行う液浸式の露光装置であるため、窒素ガスの供給が停止してしまうと液体ｗからの水蒸気が投影光学系等に混入する可能性が大きい。投影光学系ＰＬ内に水蒸気が混入すると、結露によって投影光学系ＰＬに設けられる光学素子にウォーターマークが形成されることが考えられる。本実施形態のように、窒素ガス供給回収装置２から各露光装置１への窒素ガスの供給が停止したときに、窒素ガスタンク７の各々から各露光装置１への窒素ガスの供給を行うことにより、ウォーターマークの形成を防止することができ、投影光学系ＰＬ内に設けられた光学素子の性能劣化を効果的に防止することができる。
【００５５】
また、本実施形態においては、窒素ガス供給回収装置２以外に各露光装置１への電力供給が停止した場合であっても、窒素ガスタンク７の各々から電力供給停止により動作が停止している各露光装置１へ窒素ガスの供給が行われる。但し、露光装置１が備える主制御系３５による流量調整機構４４ａ〜４４ｃ及び開閉機構４６ａ〜４６ｄの制御が行われなくなる。しかしながら、主制御系３５による制御が行われなくとも、窒素ガスタンク７から各露光装置１には窒素ガスが供給されるため、露光装置１に設けられる各種光学素子等の劣化を防止することができる。
【００５６】
以上、窒素ガス供給回収装置２から供給される窒素ガスの流量を流量センサ６で検出し、この検出結果に基づいてバルブ５，９の開閉制御を行う場合について説明したが、窒素ガス供給回収装置２から供給される窒素ガスの流量以外に、投影光学系ＰＬ内に設けられたセンサＤの検出結果に基づいてバルブ５，９の開閉制御を行うようにしてもよい。かかる制御は、例えば窒素ガス供給回収装置２と各露光装置１とを接続する給気管３又は給気管４（給気管３との接続位置からバルブ５までの流路）に不具合（例えば、腐食等による穴あき）が生じて外気の酸素混入等が生じた場合に行うと有効である。
【００５７】
投影光学系ＰＬに設けられる光学素子は、酸素の混入又は水蒸気の混入によって大きな性能劣化を招くため、投影光学系ＰＬ内の雰囲気を検出するセンサＤとして酸素濃度を検出する酸素濃度センサ及び湿度を検出する湿度センサの少なくとも一方、好ましくは両方を備え、その検出結果に基づいて開閉制御装置１３がバルブ５，９の開閉制御を行うことが好ましい。尚、投影光学系ＰＬの鏡筒ＰＣ以外にも、照明系チャンバＩＣ及びレチクル室ＲＣ内にセンサＤと同様のセンサを設けて同様の制御を行うようにしても良い。
【００５８】
尚、図１に示す本実施形態の露光システムにおいては、発明の特徴を明確にするために、バルブ５、流量センサ６、窒素ガスタンク７、給気管８、及びバルブ９を露光装置１の外に設けた構成を図示しているが、これらは、露光装置１の内部に設けられていても良い。図３は、窒素ガスタンク７等を備える露光装置の構成例を示す図である。尚、図３においては、投影光学系ＰＬに窒素ガスを供給する構成のみを図示しており、図１及び図２に示す構成と同様の構成、又は図１及び図２に示す構成に相当する構成については同一の符号を付している。
【００５９】
図３において、５０は給気管４に設けられたバルブであり、図１に示すバルブ１１と同様に、例えば停電等によって窒素ガス供給回収装置２からの窒素ガスの供給が停止したときに、緊急的に給気管４の流路を遮断するために設けられる。このバルブ５０及びバルブ１１は窒素ガス供給回収装置２からの窒素ガスの供給が停止したときに機械的に給気管４及び回収管１０のそれぞれの流路を自動的に遮断する。
【００６０】
また、給気管８には窒素ガス供給装置５１が接続されている。この窒素ガス供給装置５１は図１に示す窒素ガスタンク７と同様に窒素ガスを供給するが、外部からの窒素ガスを回収する機能をも備えている点が異なる。窒素ガス供給装置５１には回収管５２の一端が接続されており、この回収管５２の他端は回収管４５ｄに接続されている。また、回収管５２にはバルブ５３が設けられており、回収管１０の流路上であって回収管１０に対する回収管５２の接続点とバルブ１１との間にはバルブ５４が設けられている。図３に示すバルブ５，９，５３，５４は開閉制御装置１３によって開閉動作が制御される。尚、図３においては、露光装置１を１つのみ図示しているが、露光装置１の各々が図３に示す構成と同様の構成である。
【００６１】
窒素ガス供給回収装置２への電源供給が行われており、窒素ガス供給回収装置２から露光装置１への窒素ガスの供給が正常に行われている間は、給気管４に設けられたバルブ５０及び回収管１０に設けられたバルブ１１が開状態になる。また、流量センサ６の検出結果に基づいて開閉制御装置１３は給気管４に設けられたバルブ５及び回収管１０に設けられたバルブ５４が開状態になるよう制御する。一方、開閉制御装置１３は、給気管８に設けられたバルブ９及び回収管５２に設けられたバルブ５３が閉状態になるよう制御する。これにより、窒素ガス供給回収装置２からの窒素ガスが、給気管３，４、４３ｄを順に介して投影光学系ＰＬに供給され、投影光学系ＰＬに供給された窒素ガスは、回収管４５ｄ，１０，１２を順に介して窒素ガス供給回収装置２に回収される。
【００６２】
窒素ガス供給回収装置２への電源供給が遮断され、窒素ガス供給回収装置２から露光装置１への窒素ガスの供給が停止すると、給気管４に設けられたバルブ５０及び回収管１０に設けられたバルブ１１が自動的に閉状態になる。バルブ５０が遮断されてると、流量センサ６の検出結果に基づいて開閉制御装置１３が給気管４に設けられたバルブ５及び回収管１０に設けられたバルブ５４が閉状態となるよう制御する。これとともに、開閉制御装置１３はバルブ９及びバルブ５３を開状態とする。これによって、窒素ガス供給装置５１からの窒素ガスが給気管８，４３ｄを順に介して投影光学系ＰＬに供給され、投影光学系ＰＬに供給された窒素ガスは、回収管４５ｄ，５２を順に介して窒素ガス供給装置５１に回収される。
【００６３】
復旧作業等によって再び窒素ガス供給回収装置２へ電源が供給されると、給気管４に設けられたバルブ５０及び回収管１０に設けられたバルブ１１が自動的に開状態になり、窒素ガスの供給が再開される。窒素ガスの供給再開は、流量センサ６によって検出され、これにより開閉制御装置１３がバルブ９及びバルブ５３を閉状態にして、給気管８及び回収管５２の流路を遮断する。バルブ９及びバルブ５３を閉状態にすると、開閉制御装置１３は、バルブ５及びバルブ５４を開状態にする。これによって、窒素ガス供給回収装置２からの窒素ガスが、給気管３，４、４３ｄを順に介して投影光学系ＰＬに供給され、投影光学系ＰＬに供給された窒素ガスは、回収管４５ｄ，１０，１２を順に介して窒素ガス供給回収装置２に回収され、正常の状態になる。
【００６４】
尚、以上の説明では、流量センサ６の検出結果に基づいて、開閉制御装置１３がバルブ５，９，５３，５４の開閉制御を行う場合を例に挙げて説明したが、前述したように投影光学系ＰＬ内の雰囲気を検出するセンサＤの検出結果に基づいてバルブ５，９，５３，５４の開閉制御を行うようにしても良い。また、ここでは、投影光学系ＰＬに対する窒素ガスの供給を制御する場合を例に挙げて説明したが、照明系チャンバＩＣ及びレチクル室ＲＣへの窒素ガスの供給も同様に制御しても良い。
【００６５】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に制限されず、本発明の範囲内で自由に変更が可能である。例えば、図１に示した露光システムにおいては、露光装置１の各々に対して窒素ガスタンク７を備えた構成を例に挙げて説明したが、複数台の露光装置１を単位とし、この単位毎に窒素ガスタンク７を備えた構成であっても良い。
【００６６】
尚、上記実施形態においては、露光光源１として、ＡｒＦエキシマレーザ光源を使用しているため、液体ｗとして純水を用いている。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、ウェハＷ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、不純物の含有率が極めて低いため、ウェハＷ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。
【００６７】
波長が１９３ｎｍ程度の露光光に対する純水（水）の屈折率ｎはほぼ１．４４であるため、露光光の光源としてＡｒＦエキシマレーザ光（波長１９３ｎｍ）を用いた場合、ウェハＷ上では１／ｎ、即ち約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、即ち約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。
【００６８】
尚、液浸露光に用いる露光光源１としてＫｒＦエキシマレーザ光源やＦ２レーザ光源を用いることもできる。Ｆ２レーザ光源を用いる場合、液浸露光用の液体としてはＦ２レーザ光を透過可能な例えばフッ素系オイルや過フッ化ポリエーテル（ＰＦＰＥ）等のフッ素系の液体を用いればよい。また、その他にも、露光光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やウェハＷ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。
【００６９】
また、上述の実施形態においては、投影光学系ＰＬとウェハＷとの間を局所的に液体で満たす液浸露光装置を採用しているが、特開平６−１２４８７３号公報に開示されているような露光対象の基板を保持したステージを液槽の中で移動させる液浸露光装置や、特開平１０−３０３１１４号公報に開示されているようなステージ上に所定深さの液体槽を形成し、その中に基板を保持する液浸露光装置にも本発明を適用可能である。
【００７０】
また、本発明は、特開平１０−１６３０９９号公報、特開平１０−２１４７８３号公報、特表２０００−５０５９５８号公報等に開示されているように、ウェハ等の被処理基板を別々に載置してＸＹ方向に独立に移動可能な２つの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。
【００７１】
また、上述の実施形態においては、液浸式の露光装置に本発明を適用した場合について説明しているが、投影光学系ＰＬとウェハＷとの間が気体（空気や窒素）で満たされている露光装置にも本発明を適用することができる。投影光学系ＰＬとウェハＷとの間が気体で満たされている露光装置の場合も、露光光源１として用いられるのはＡｒＦエキシマレーザ光源に限らず、例えばｇ線（波長４３６ｎｍ）、ｉ線（波長３６５ｎｍ）を射出する超高圧水銀ランプ、又はＫｒＦエキシマレーザ（波長２４８ｎｍ）、ＡｒＦエキシマレーザ（波長１９３ｎｍ）、Ｆ２エキシマレーザ（波長１５７ｎｍ）、Ｋｒ２レーザ（波長１４６ｎｍ）、ＹＡＧレーザの高周波発生装置、若しくは半導体レーザの高周波発生装置を用いることができる。
【００７２】
更に、光源としてＤＦＢ半導体レーザ又はファイバーレーザから発振される赤外域、又は可視域の単一波長レーザ光を、例えばエルビウム（又はエルビウムとイットリビウムの両方）がドープされたファイバーアンプで増幅し、非線形光学結晶を用いて紫外光に波長変換した高調波を用いても良い。例えば、単一波長レーザの発振波長を１．５１〜１．５９μｍの範囲内とすると、発生波長が１８９〜１９９ｎｍの範囲内である８倍高調波、又は発生波長が１５１〜１５９ｎｍの範囲内である１０倍高調波が出力される。
【００７３】
特に、発振波長を１．５４４〜１．５５３μｍの範囲内とすると、発生波長が１９３〜１９４ｎｍの範囲内の８倍高調波、即ちＡｒＦエキシマレーザ光とほぼ同一波長となる紫外光が得られ、発振波長を１．５７〜１．５８μｍの範囲内とすると、発生波長が１５７〜１５８ｎｍの範囲内の１０倍高調波、即ちＦ２レ−ザ光とほぼ同一波長となる紫外光が得られる。また、発振波長を１．０３〜１．１２μｍの範囲内とすると、発生波長が１４７〜１６０ｎｍの範囲内である７倍高調波が出力され、特に発振波長を１．０９９〜１．１０６μｍの範囲内とすると、発生波長が１５７〜１５８μｍの範囲内の７倍高調波、即ちＦ２レーザ光とほぼ同一波長となる紫外光が得られる。この場合、単一波長発振レーザとしては例えばイットリビウム・ドープ・ファイバーレーザを用いることができる。
【００７４】
また、露光光ＩＬとして波長１５７ｎｍの真空紫外光を用いる場合、この露光光ＩＬは酸素（Ｏ２）、水（水蒸気：Ｈ２Ｏ ）、一酸化炭素（ＣＯ）、炭酸ガス（二酸化炭素：ＣＯ２）、有機物、及びハロゲン化物等によって吸収される。一方、この露光光ＩＬは、窒素ガス（Ｎ２）及び水素（Ｈ２）、並びにヘリウム（Ｈｅ）、ネオン（Ｎｅ）、アルゴン（Ａｒ）、クリプトン（Ｋｒ）、キセノン（Ｘｅ）、及びラドン（Ｒｎ）等の希ガスには殆ど吸収されない。前述した実施形態では透過性ガスとして窒素ガスを用いた場合を例に挙げて説明したが、窒素ガス以外に水素ガス、又はこれらの希ガスを用いることもできる。
【００７５】
窒素ガスは波長が１５０ｎｍ程度以下の光に対しては吸光物質として作用し、ヘリウムガスは波長１００ｎｍ程度まで透過性ガスとして使用することができる。また、ヘリウムガスは熱伝導率が窒素ガスの約６倍であり、気圧変化に対する屈折率の変動量が窒素ガスの約１／８であるため、特に高透過率と光学系の結像特性の安定性や冷却性とで優れている。尚、ヘリウムガスは高価であるため、露光光の波長がＦ２レーザのように１５０ｎｍ以上であれば、運転コストを低減させるためにその透過性ガスとして窒素ガスを使用してもよい。
【００７６】
また、前述した実施形態ではステップ・アンド・スキャン方式の露光装置を例に挙げて説明したが、ステップ・アンド・リピート方式の露光装置にも本発明を適用することができる。更に、本発明は半導体素子の製造に用いられる露光装置だけではなく、液晶表示素子（ＬＣＤ）等を含むディスプレイの製造に用いられてデバイスパターンをガラスプレート上へ転写する露光装置、薄膜磁気ヘッドの製造に用いられてデバイスパターンをセラミックウェハ上へ転写する露光装置、及びＣＣＤ等の撮像素子の製造に用いられる露光装置等にも適用することができる。更には、光露光装置、ＥＵＶ露光装置、Ｘ線露光装置、及び電子線露光装置などで使用されるレチクル又はマスクを製造するために、ガラス基板又はシリコンウェハなどに回路パターンを転写する露光装置にも本発明を適用できる。ここで、ＤＵＶ（遠紫外）光やＶＵＶ（真空紫外）光などを用いる露光装置では一般的に透過型レチクルが用いられ、レチクル基板としては石英ガラス、フッ素がドープされた石英ガラス、蛍石、フッ化マグネシウム、又は水晶などが用いられる。また、プロキシミティ方式のＸ線露光装置、又は電子線露光装置などでは透過型マスク（ステンシルマスク、メンブレンマスク）が用いられ、マスク基板としてはシリコンウェハなどが用いられる。
【００７７】
次に、本発明の実施形態による露光装置及び露光方法をリソグラフィ工程で使用したマイクロデバイスの製造方法の実施形態について説明する。図４は、マイクロデバイス（ＩＣやＬＳＩ等の半導体チップ、液晶パネル、ＣＣＤ、薄膜磁気ヘッド、マイクロマシン等）の製造例のフローチャートを示す図である。図４に示すように、まず、ステップＳ１０（設計ステップ）において、マイクロデバイスの機能・性能設計（例えば、半導体デバイスの回路設計等）を行い、その機能を実現するためのパターン設計を行う。引き続き、ステップＳ１１（マスク製作ステップ）において、設計した回路パターンを形成したマスク（レチクル）を製作する。一方、ステップＳ１２（ウェハ製造ステップ）において、シリコン等の材料を用いてウェハを製造する。
【００７８】
次に、ステップＳ１３（ウェハ処理ステップ）において、ステップＳ１０〜ステップＳ１２で用意したマスクとウェハを使用して、後述するように、リソグラフィ技術等によってウェハ上に実際の回路等を形成する。次いで、ステップＳ１４（デバイス組立ステップ）において、ステップＳ１３で処理されたウェハを用いてデバイス組立を行う。このステップＳ１４には、ダイシング工程、ボンティング工程、及びパッケージング工程（チップ封入）等の工程が必要に応じて含まれる。最後に、ステップＳ１５（検査ステップ）において、ステップＳ１４で作製されたマイクロデバイスの動作確認テスト、耐久性テスト等の検査を行う。こうした工程を経た後にマイクロデバイスが完成し、これが出荷される。
【００７９】
図５は、半導体デバイスの場合における、図４のステップＳ１３の詳細なフローの一例を示す図である。図５において、ステップＳ２１（酸化ステップ）においてはウェハの表面を酸化させる。ステップＳ２２（ＣＶＤステップ）においてはウェハ表面に絶縁膜を形成する。ステップＳ２３（電極形成ステップ）においてはウェハ上に電極を蒸着によって形成する。ステップＳ２４（イオン打込みステップ）においてはウェハにイオンを打ち込む。以上のステップＳ２１〜ステップＳ２４のそれぞれは、ウェハ処理の各段階の前処理工程を構成しており、各段階において必要な処理に応じて選択されて実行される。
【００８０】
ウェハプロセスの各段階において、上述の前処理工程が終了すると、以下のようにして後処理工程が実行される。この後処理工程では、まず、ステップＳ２５（レジスト形成ステップ）において、ウェハに感光剤を塗布する。引き続き、ステップＳ２６（露光ステップ）において、上で説明したリソグラフィシステム（露光装置）及び露光方法によってマスクの回路パターンをウェハに転写する。次に、ステップＳ２７（現像ステップ）においては露光されたウェハを現像し、ステップＳ２８（エッチングステップ）において、レジストが残存している部分以外の部分の露出部材をエッチングにより取り去る。そして、ステップＳ２９（レジスト除去ステップ）において、エッチングが済んで不要となったレジストを取り除く。これらの前処理工程と後処理工程と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。
【００８１】
以上説明した本実施形態のマイクロデバイス製造方法を用いれば、露光工程（ステップＳ２６）において、投影光学系ＰＬ等が備える光学素子の劣化が殆どなく照度分布が一定の露光光ＩＬでウェハＷが露光される。このため、レチクルＲに形成された微細なパターンをウェハＷ上へ精確に転写することができ、結果的に最小線幅が０．１μｍ程度の高集積度のデバイスを歩留まり良く生産することができる。
【００８２】
また、半導体素子等のマイクロデバイスだけではなく、光露光装置、ＥＵＶ露光装置、Ｘ線露光装置、及び電子線露光装置等で使用されるレチクル又はマスクを製造するために、マザーレチクルからガラス基板やシリコンウェハ等ヘ回路パターンを転写する露光装置にも本発明を適用できる。ここで、ＤＵＶ（深紫外）やＶＵＶ（真空紫外）光等を用いる露光装置では、一般的に透過型レチクルが用いられ、レチクル基板としては石英ガラス、フッ素がドープされた石英ガラス、蛍石、フッ化マグネシウム、又は水晶等が用いられる。また、プロキシミティ方式のＸ線露光装置や電子線露光装置等では、透過型マスク（ステンシルマスク、メンブレンマスク）が用いられ、マスク基板としてはシリコンウェハ等が用いられる。なお、このような露光装置は、ＷＯ９９／３４２５５号、ＷＯ９９／５０７１２号、ＷＯ９９／６６３７０号、特開平11−194479号、特開2000−12453号、特開2000−29202号等に開示されている。
【図面の簡単な説明】
【００８３】
【図１】本発明の一実施形態による露光システムの概略構成を示す図である。
【図２】本発明の一実施形態による露光装置の概略構成を示す図である。
【図３】窒素ガスタンク７等を備える露光装置の構成例を示す図である。
【図４】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である。
【図５】半導体デバイスの場合における、図４のステップＳ１３の詳細なフローの一例を示す図である。
【符号の説明】
【００８４】
１      露光装置
２      窒素ガス供給回収装置（主供給装置）
５      バルブ（切替手段）
６      流量センサ（流量検出手段）
７      窒素ガスタンク（副供給装置）
９      バルブ（切替手段）
１３    開閉制御装置（切替手段）
２０    露光光源（光源）
３７    液体供給装置
３８    液体回収装置
５１    窒素ガス供給装置（副供給装置）
Ｄ      センサ（雰囲気検出手段）
ＩＬ    露光光
ＩＳ    照明光学系
ＰＬ    投影光学系
Ｒ      レチクル（マスク）
Ｗ      ウェハ（基板）
ｗ      液体
【図１】
2005079294.tif 000003
【図２】
2005079294.tif 000004
【図３】
2005079294.tif 000005
【図４】
2005079294.tif 000006
【図５】
2005079294.tif 000007