(57)【要約】【課題】  液体制御の容易化と液体中への不純物の溶解を低減して高品位な露光を実現する液浸型露光装置を提供する。【解決手段】  レチクルのパターンを被露光体に投影する投影光学系を備え、前記投影光学系の最も前記被露光体側に配置されたレンズと前記被露光体の間の液体を介して前記被露光体を露光する露光装置において、前記レンズの前記被露光体側の面が、前記レンズの前記レチクル側の面における有効領域よりも小さいことを特徴とする露光装置を提供する。【選択図】  図１
2005286026.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
レチクルのパターンを被露光体に投影する投影光学系を備え、前記投影光学系の最も前記被露光体側に配置されたレンズと前記被露光体の間の液体を介して前記被露光体を露光する露光装置において、
前記レンズの前記被露光体側の面が、前記レンズの前記レチクル側の面における有効領域よりも小さいことを特徴とする露光装置。
【請求項２】
前記レンズの前記被露光体側の面は、前記有効領域の１／４以下の面積を持つことを特徴とする請求項１記載の露光装置。
【請求項３】
前記レンズの前記被露光体側の面の外径は、前記レンズの前記レチクル側の面における有効径よりも小さいことを特徴とする請求項１記載の露光装置。
【請求項４】
前記レンズの前記被露光体側の面の外径は、前記レンズの前記レチクル側の面における有効径の１／２以下であ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露光体に投影する投影光学系を備え、前記投影光学系の最も前記被露光体側に配置されたレンズと前記被露光体の間の液体を介して前記被露光体を露光する露光装置において、
前記レンズの前記被露光体側の面が、前記レンズの前記レチクル側の面の１／４未満の面積を持つことを特徴とする露光装置。
【請求項６】
前記レンズの前記被露光体側の面の外径が、前記レンズの前記レチクル側の面の外径の１／２未満であることを特徴とする請求項５記載の露光装置。
【請求項７】
レチクルのパターンを被露光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露光体との間の液体を介して前記被露光体を露光する露光装置において、
前記投影光学系の最も前記被露光体側に配置されたレンズと前記被露光体との間に前記液体を供給する供給ノズルを有し、
当該供給ノズルの供給口と前記投影光学系の光軸との距離は、前記レンズの前記レチクル側の面の外径の１／２未満であることを特徴とする露光装置。
【請求項８】
前記供給ノズルの供給口と前記投影光学系の光軸との距離は、前記レンズの前記レチクル側の面における有効径の１／２以下であることを特徴とする請求項７記載の露光装置。
【請求項９】
前記投影光学系の最も前記被露光体側に配置されたレンズと前記被露光体との間の前記液体を回収する回収ノズルを有し、
当該回収ノズルの回収口と前記投影光学系の光軸との距離は、前記レンズの前記レチクル側の面の外径の１／２未満であることを特徴とする請求項７又は８記載の露光装置。
【請求項１０】
前記回収ノズルの回収口と前記投影光学系の光軸との距離は、前記レンズの前記レチクル側の面における有効径の１／２以下であることを特徴とする請求項９記載の露光装置。
【請求項１１】
レチクルのパターンを被露光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露光体との間の液体を介して前記被露光体を露光する露光装置において、
前記投影光学系の最も前記被露光体側に配置されたレンズと前記被露光体との間の前記液体を回収する回収ノズルを有し、
当該回収ノズルの回収口と前記投影光学系の光軸との距離は、前記レンズの前記レチクル側の面の外径の１／２未満であることを特徴とする露光装置。
【請求項１２】
前記回収ノズルの回収口と前記投影光学系の光軸との距離は、前記レンズの前記レチクル側の面における有効径の１／２以下であることを特徴とする請求項１１記載の露光装置。
【請求項１３】
レチクルのパターンを被露光体に投影する投影光学系を備え、前記投影光学系の最も前記被露光体側に配置されたレンズと前記被露光体との間に充填された液体を介して前記被露光体を露光する露光装置において、
前記レンズを保持する保持部を有し、
当該保持部と前記投影光学系の光軸との距離は、前記レンズの前記レチクル側の面における有効径の１／２以下であることを特徴とする請求項９記載の露光装置。
【請求項１４】
前記保持部と前記投影光学系の光軸との距離は、前記レンズの前記レチクル側の面における有効径の１／４以下であることを特徴とする請求項１３記載の露光装置。
【請求項１５】
レチクルのパターンを被露光体に投影する投影光学系を備え、前記投影光学系の最も前記被露光体側に配置されたレンズと前記被露光体との間に充填された液体を介して前記被露光体を露光する露光装置において、
前記レンズを保持する保持部を有し、
当該保持部と前記投影光学系の光軸との距離は、前記レンズの前記レチクル側の面の外径の１／４未満であることを特徴とする露光装置。
【請求項１６】
前記レンズは、前記レンズと前記液体との接触を防止する保護層を有することを特徴とする請求項１乃至１５のいずれか一項記載の露光装置。
【請求項１７】
前記レンズの前記被露光体側の面は円形形状を有することを特徴とする請求項１乃至１５のいずれか一項記載の露光装置。
【請求項１８】
前記レンズの前記被露光体側の面は長方形形状を有することを特徴とする請求項１乃至１５のいずれか一項記載の露光装置。
【請求項１９】
光源からの光でレチクルを照明する照明系と、前記レチクルのパターンを被露光体に投影する投影光学系とを備え、前記投影光学系の最も前記被露光体側に配置されたレンズと前記被露光体との間に充填された液体を介して、前記光で前記被露光体を露光する露光装置において、
前記レンズは、前記レンズと前記液体との接触を防止する保護層を有し、
当該保護層は前記レンズから着脱可能であり、
当該保護層の材料は、前記レンズの材料よりも、前記液体に溶けにくいことを特徴とする露光装置。
【請求項２０】
前記保護層の材料は石英であり、前記レンズの材料は蛍石であることを特徴とする請求項１９記載の露光装置。
【請求項２１】
当該保護層は、液体の張力を利用して前記レンズに接着されることを特徴とする請求項１９又は２０記載の露光装置。
【請求項２２】
請求項１乃至２１のいずれか一項記載の露光装置を用いて被露光体を露光するステップと、
当該露光された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、一般には半導体デバイスあるいは液晶表示デバイス等のデバイスを製造する際に、感光剤が塗布された基板（被露光体）上に原版のパターンを転写するための露光装置に係り、特に、投影光学系の一部と被露光体の表面とを液体で浸漬し、投影光学系及び液体を介して被露光体に露光する液浸型露光装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年の微細加工の要求から、投影露光装置には解像力の向上がますます要求されている。解像力の向上には、投影光学系の開口数（ＮＡ）を高めることが有効であり、かかる方法を実現する一手段として従来から液浸露光が知られている。液浸露光とは、投影光学系の最終面と被露光体との間を液体で満たして露光するもので、液体に空気よりも屈折率の高い物質を利用することによって開口数と解像度を高めるものである。液浸露光では、投影光学系の最終レンズの外周近傍に液体を供給及び回収するノズルを配置して、投影光学系の最終面と被露光体との間の限定された領域を液体で浸漬しつつこれを循環する。これらのノズルは、典型的に、投影光学系の最終レンズの外径に沿って配置される（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】ＷＯ９９／０４９５０４
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかし、最終レンズの外周に沿ってノズルを配置していたため、最終レンズの径に応じた距離の流路を最終レンズと被露光体との間に形成する必要があった。かかる距離は、近年の高ＮＡ化に伴ってレンズの径が大きくなるに従って大きくなり、それにより流路を流れる液体の温度及び圧力を均一に制御することが困難になってきた。液体の温度及び圧力のムラは、そこを通過する露光光に悪影響を与え、高品位な露光を困難にする。一方、液体の温度及び圧力の制御に時間をかければスループットが低下する。更に、被露光体からは感光剤などの有機物が液体に溶け出し、最終レンズの材料として汎用されるＣａＦ２も同様に液体に溶け易い。このため、最終レンズと被露光体の間の流路が長いと、常に新鮮な液体が循環されているにも拘らず、液体の汚染が大きくなり、透過率の劣化やムラを引き起こす。また、液体中の有機物が最終レンズ表面に付着して透過率の劣化やムラなどを引き起こす。透過率の劣化やムラはそこを通過する露光光に悪影響を与え、高品位な露光が困難になる。
【０００４】
そこで、本発明は、液体制御の容易化と液体中への不純物の溶解を低減して高品位な露光を実現する液浸型露光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】
【０００５】
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露光体に投影する投影光学系を備え、前記投影光学系の最も前記被露光体側に配置されたレンズと前記被露光体の間の液体を介して前記被露光体を露光する露光装置において、前記レンズの前記被露光体側の面が、前記レンズの前記レチクル側の面における有効領域よりも小さいことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００６】
本発明によれば、液体制御の容易化と液体中への不純物の溶解を低減して高品位な露光を実現する液浸型露光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】
【０００７】
以下、添付図面を参照して、本発明の好適な実施の形態について説明する。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。図１は、本発明の液浸型露光装置１の構成を示すブロック図である。
【０００８】
液浸型露光装置１は、投影光学系１００の被処理体５０側にある最終面と被処理体５０との間の少なくとも一部に供給される液体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・リピート方式やステップ・アンド・スキャン方式で被処理体５０に露光する液浸型の投影露光装置である。かかる液浸型露光装置は、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・スキャン方式の液浸型露光装置（「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・スキャン方式」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ショットの露光領域に移動する露光方法である。
【０００９】
液浸型露光装置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３０と、投影光学系１００と、被処理体５０を載置するウェハステージ６０とを有する。
【００１０】
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。
【００１１】
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、その光源の個数も限定されない。更に、スペックルを低減するために光路中に配置した図示しない光学系を直線的又は回動的に揺動させてもよい。また、光源部１２にレーザーが使用される場合、レーザー光源からの平行光束を所望のビーム形状に整形する光束整形光学系、コヒーレントなレーザー光束をインコヒーレント化するインコヒーレント化光学系を使用することが好ましい。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。
【００１２】
照明光学系１４は、光源部１２からの光でレチクル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。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。照明光学系１４は、軸上光、軸外光を問わずに使用することができる。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。
【００１３】
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、レチクルステージ３０に支持及び駆動されている。レチクル２０から発せられた回折光は、投影光学系１００を通り、被処理体５０上に投影される。レチクル２０と被処理体５０とは、光学的に共役の関係に配置される。液浸型露光装置１は、スキャナーであるため、レチクル２０と被処理体５０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５０上に順次転写する。なお、ステップ・アンド・リピート方式の液浸型露光装置（「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５０を静止させた状態で露光が行われる。
【００１４】
レチクルステージ３０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に接続されている。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、Ｙ軸方向、Ｚ軸方向及び各軸の回転方向にレチクルステージ３０を駆動することでレチクル２０を移動することができる。ここで、レチクル２０又は被処理体５０の面内で走査方向をＹ軸、それに垂直な方向をＸ軸、レチクル２０又は被処理体５０の面に垂直な方向をＺ軸とする。
【００１５】
投影光学系１００は、レチクル２０に形成されたパターンを被処理体５０上に結像する機能を有する。投影光学系１００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。
【００１６】
被処理体５０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５０にはフォトレジストが塗布されている。
【００１７】
ウェハステージ６０は、図示しないウェハチャックによって被処理体５０を支持する。ウェハステージ６０は、レチクルステージ３０と同様に、リニアモーターを利用して、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向、Ｚ軸方向及び各軸の回転方向に被処理体５０を移動する。また、レチクルステージ３０の位置とウェハステージ６０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。ウェハステージ６０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、レチクルステージ３０及び投影光学系１００は、例えば、床等に載置されたベースフレーム上にダンパ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。
【００１８】
液体供給機構１３０は、供給ノズル１３２を有し、投影光学系１００と被処理体５０との間に液体ＬＷを供給する。液体供給機構１３０は、例えば、液体ＬＷを貯めるタンク、液体ＬＷを送り出す圧送装置、液体ＬＷの供給流量の制御を行う流量制御装置から構成される。液体供給機構１３０には、更に、液体ＬＷの供給温度を制御するための温度制御装置を含むことが好ましい。なお、供給ノズル１３２は、後述する鏡筒１２０と共に詳細に説明する。
【００１９】
液体回収機構１４０は、回収ノズル１４２を有し、最終レンズ１１０と被処理体５０との間に供給された液体ＬＷを、回収ノズル１４２を介して回収する。液体回収機構１４０は、例えば、回収した液体ＬＷを一時的に貯めるタンク、液体ＬＷを吸い取る吸引装置、液体ＬＷの回収流量を制御するための流量制御装置から構成される。なお、回収ノズル１４２は、後述する鏡筒１２０と共に詳細に説明する。
【００２０】
尚、液体供給機構１３０と液体回収機構１４０の配置は、例示的であって、それぞれの位置を入れ替えることも可能である。
【００２１】
液体ＬＷは、露光光の吸収が少ないものから選ばれ、更に石英や蛍石などの屈折系光学素子とほぼ同程度の屈折率を有することが望まれる。具体的には、液浸用の液体ＬＷとしては、純水、機能水、フッ化液（例えば、フルオロカーボン）などが候補として掲げられる。液体ＬＷは、予め脱気装置を用いて溶存ガスが十分に取り除かれたものが好ましい。これは、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、環境気体中に多く含まれる窒素、酸素を対象とし、液体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。もちろん、不図示の脱気装置を液浸型露光装置１に備えて、常に液体中の溶存ガスを取り除きながら液体供給機構１３０に液体を供給してもよい。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を流し、もう一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。
【００２２】
以下、図２を参照して、本発明の液浸型露光装置１に用いられる投影光学系１００について詳細に説明する。ここで、図２は、投影光学系１００の被処理体５０側の構成を示す部分断面図である。投影光学系１００は、上述したように、図示しない複数の光学素子と、かかる光学素子を保持する鏡筒１２０から構成される。
【００２３】
投影光学系１００を構成する複数の光学素子は、投影光学系１００へ入射する光を被処理体５０上に投影する機能を有する。なお、本実施形態では、複数の光学素子は、レンズであり、最も被処理体５０側に配置されるレンズを最終レンズ１１０と称する。
【００２４】
最終レンズ１１０は、レチクル２０側の第１の面Ｒ１と、被処理体５０側の第２の面Ｒ２とを有する。最終レンズ１１０は、図３（ａ）に示すように、断面形状として、ほぼ円錐台形状を有し、鏡筒１２０に保持されるための被保持部１１２が上部に形成されている。なお、最終レンズ１１０の第１の面Ｒ１からの距離Ｋ、即ち、被保持部１１２の厚さは、最終レンズ１１０が十分な強度を有するために、５ｍｍ程度以上あることが望ましい。
【００２５】
最終レンズ１１０は、１０ｍｍ以上の中心肉厚Ｈを有し、図３（ｂ）に示すように、第２の面Ｒ２の外径βが、第１の面Ｒ１における有効径αよりも小さくなっている（最終レンズ１１０の第２の面Ｒ２が、第１の面Ｒ１における有効領域よりも小さくなっている）。本実施例では、第２の面Ｒ２の外径βが、第１の面Ｒ１における有効径αの１／２以下となるようにしており、第２の面Ｒ２の面積が第１の面Ｒ１の面積の１／４以下となるようにしている。これにより、第１の面Ｒ１の外径と第２の面Ｒ２の外径βをほぼ同一とする従来のレンズと比較して、最終レンズ１１０の第２の面Ｒ２と液体ＬＷとの接触面積を２５％未満に抑えており、実質的に、最終レンズ１１０から溶け出す不純物の量を７５％以上抑えることができる。その結果、透過率の劣化やムラを防止して、高品位な露光を実現することが可能となる。なお、ここでの「有効径」とは、投影光学系１００の最大ＮＡの光が入射する領域（有効領域）の直径のことである。図３において、Ａ１は第１の面Ｒ１における有効領域を表し、Ａ２は第２の面Ｒ２における有効領域を表す。
【００２６】
最終レンズ１１０は、投影光学系１００に入射する光のうち最大ＮＡの光を遮断しない形状にする必要があるため、有効径Ａから２ｍｍ以上の間隔Ｄを有するような外形に形成する。間隔Ｄが２ｍｍ以下であると、レンズを加工する際に最終レンズ１１０に歪みを与える可能性があり、かかる歪みによって光の複屈折や屈折率均一性（ホモジニティ）等を損ねる原因となるため好ましくない。ここで、図３（ａ）は、投影光学系１００の最終レンズ１１０を示す断面図であり、図３（ｂ）は、投影光学系１００の最終レンズ１１０を示す平面図である。なお、図２に示す破線Ａは、投影光学系１００に入射する光のうち最大ＮＡの光の光路を示している。
【００２７】
本実施形態では、最終レンズ１１０の中心肉厚は５１．３ｍｍで、Ｒ１の曲率半径は１６４．４ｍｍで有効径はφ１１６．４ｍｍ、Ｒ２は平面で有効径はφ２８．４ｍｍである。
【００２８】
最終レンズ１１０は、被保持部１１２が上部（即ち、レチクル２０側）に形成されていること、及び、ほぼ円錐台形状を有していることを特徴としている。従来の最終レンズの断面は、一般的に略長方形状を有しており、不要部分（つまり、最大ＮＡの光が入射しない部分）Ｕがあったため、液体ＬＷとの接触面積が多く、最終レンズから不純物などが溶け出し易かった。一方、本発明の最終レンズ１１０は、ほぼ円錐台形状としているため、液体ＬＷとの接触面積が抑えられ、不純物の溶け出しを抑えることが可能となる。その結果、透過率の劣化やムラを防止して、高品位な露光を実現することが可能となる。最終レンズ１１０の不要部分Ｕの切り落としは、光線に沿って斜めにカットする方法と、後述する液体供給機構１３０及び液体回収機構１４０を配置するために好適な形状にカットする方法とがある。前者では比較的簡単な形状のため部品加工がしやすいという長所があり、一方、後者では、鏡筒１２０も含めた周囲のシステム全体を配置しやすいという長所がある。
【００２９】
最終レンズ１１０は、耐久性の観点から、材料として蛍石（ＣａＦ2）を用いる。しかし、蛍石は、液体中に溶け易いので、最終レンズ１１０の第２の面Ｒ２には、蛍石よりも溶けにくい材料からなる保護層１１８が形成されている。
【００３０】
保護層１１８は、最終レンズ１１０と液体ＬＷとの接触を防止する機能を有し、例えば、厚さ５ｍｍ乃至１０ｍｍ程度の石英で形成される。保護層１１８は、最終レンズ１１０から着脱可能な構成となっており、例えば、水の張力を利用して、最終レンズ１１０の第２の面Ｒ２に水貼りされる。最終レンズ１１０は、保護層１１８を設けることで、最終レンズ１１０自体が溶け出すことやレンズから溶け出す不純物を減少させ、液体ＬＷの汚染を防止する。その結果、透過率の劣化やムラを防止して、高品位な露光を実現することが可能となる。
【００３１】
鏡筒１２０は、レンズ群を保護すると共に保持する。鏡筒１２０は、図２に示すように保持部１２１と、液体供給機構１３０の供給流路（供給ノズル）１３２と、液体回収機構１４０の回収流路（回収ノズル）１４２とを有する。本実施形態の鏡筒１２０は、液体供給機構１３０の供給流路１３２と、液体回収機構１４０の回収流路１４２と一体的な構造となっており、その供給流路１３２上部には、最終レンズ１１０を保持する保持部１２１が形成される。
【００３２】
保持部１２１は、最終レンズ１１０を保持する。保持部１２１は、最終レンズ１１０の被保持部１１２の形状に依存する。例えば、図３（ｂ）に示すように、最終レンズ１１０の被保持部１１２が円形状であれば、保持部１２１も円形に配置される。この場合、保持部１２１は、連続して配置されなくてもよく、複数箇所で最終レンズ１１０を保持してもよい。
【００３３】
供給ノズル１３２は、最終レンズ１１０をレチクル２０側から見た場合に最終レンズ１１０の第１の面Ｒ１の内側に突出しており、供給ノズル１３２の供給口と投影光学系１００の光軸との距離が最終レンズ１１０の第１の面Ｒ１の外径の１／２未満となっている（供給ノズル１３２の供給口と投影光学系１００の光軸との距離が最終レンズ１１０の第１の面Ｒ１における有効径の１／２以下となっているとより好ましい）。これは、最終レンズ１１０がほぼ円錐台形状であるため、最終レンズ１１０の形状に沿って突出できるからである。それによって、図４に示すように、例えば、供給ノズル１３２ａと、供給ノズル１３２ａと対向する供給ノズル１３２ｂ間の距離が円柱形状の最終レンズのときよりも短くすることができる。そのため、液体供給機構１３０は、液体ＬＷの流れを制御しやすく、液体ＬＷの流量も少なくてすむ。その結果、供給ノズル１３２を流れる液体ＬＷの温度及び圧力を均一に制御することが従来よりも容易となるため、液浸型露光装置１は高品位な露光を行うことが可能となる。また、液浸型露光装置１は、液体ＬＷの温度及び圧力の制御の時間を短縮することができるので、スループットを向上させることができる。ここで、図４は、投影光学系１００の最終レンズ１１０と、供給ノズル１３２及び回収ノズル１４２との配置関係を示す底面図である。
【００３４】
回収ノズル１４２は、供給ノズル１３２と同様に最終レンズ１１０をレチクル２０側から見た場合に最終レンズ１１０の第１の面Ｒ１の内側に突出しており、回収ノズル１４２の回収口と投影光学系１００の光軸との距離が最終レンズ１１０の第１の面Ｒ１の外径の１／２未満となっている（回収ノズル１４２の回収口と投影光学系１００の光軸との距離が最終レンズ１１０の第１の面Ｒ１における有効径の１／２以下となっているとより好ましい）。それによって、図４に示すように、例えば、回収ノズル１４２ａと、回収ノズル１４２ａと対向する回収ノズル１４２ｂ間の距離が円柱形状の最終レンズのときよりも短くすることができる。そのため、液体回収機構１４０は、液体ＬＷの流れを制御しやすく、液体ＬＷの流量も少なくてすむ。その結果、流路を流れる液体ＬＷの温度及び圧力を均一に制御することが従来よりも容易となるため、液浸型露光装置１は高品位な露光を行うことが可能となる。また、液浸型露光装置１は、液体ＬＷの温度及び圧力の制御の時間を短縮することができるので、スループットを向上させることができる。また、回収ノズル１４２に関して、液体ＬＷの表面張力効果を利用して液体を回収する方法を採用してもよい。
【００３５】
次に、図５を参照して、最終レンズ１１０の別の実施形態である最終レンズ１１０Ａについて説明する。ここで、図５（ａ）は、投影光学系１００の最終レンズ１１０Ａを示す断面図であり、図５（ｂ）は、投影光学系１００の最終レンズ１１０Ａを示す平面図である。
【００３６】
最終レンズ１１０Ａは、最終レンズ１１０と比較して、第２の面Ｒ２ａの外形形状を円形ではなく、図５（ｂ）に示すように、略長方形としている。最終レンズ１１０Ａは、最終レンズ１１０と同様に、有効径Ａから２ｍｍ以上の間隔Ｄを有するような外形に形成する。上述したように、間隔Ｄが２ｍｍ以下であると、レンズ加工の際に最終レンズ１１０に歪みを与える可能性があり、この歪みによって光の複屈折や屈折率均一性（ホモジニティ）等を損ねてしまう原因となるため好ましくない。
【００３７】
最終レンズ１１０Ａは、従来の最終レンズと比べて、第２の面Ｒ２ａが小さいため、液体ＬＷとの接触面積を減らすことができる。これにより、最終レンズ１１０Ａは、液体ＬＷに溶け出す不純物を減少させ、液体ＬＷの汚染を防止することができる。その結果、透過率の劣化やムラを防止して、高品位な露光を実現することが可能となる。最終レンズ１１０Ａは、本実施形態では、第２の面Ｒ２ａの長さβは、従来の１／２以下であるので、液体ＬＷとの接触面積が２５％に抑えられ、実質的に７５％以上の不純物の溶け出しを抑えることが可能となる。
【００３８】
最終レンズ１１０Ａは、最終レンズ１１０と同様に、最終レンズ１１０Ａの第２の面Ｒ２ａには、ＣａＦ２よりも溶けにくく液体ＬＷとの接触を防止する保護層１１８が形成されている。
【００３９】
以下、図６を参照して、最終レンズ１１０Ａを用いた場合の供給ノズル１３２及び回収ノズル１４２の配置について説明する。図６は、投影光学系１００の最終レンズ１１０Ａと、供給ノズル１３２Ａ及び回収ノズル１４２Ａの配置関係を示す底面図である。
【００４０】
供給ノズル１４２Ａは、最終レンズ１１０Ａの第２の面Ｒ２ａ面に沿って配置されている。そのため、供給ノズル１３２Ａａと、供給ノズル１３２Ａａと対向する供給ノズル１３２Ａｂとの距離が円柱形状の最終レンズのときよりも短くすることができる。したがって、液体供給機構１３０は、液体ＬＷの流れを制御しやすく、液体ＬＷの流量も少なくてすむ。その結果、流路を流れる液体ＬＷの温度及び圧力を均一に制御することが従来よりも容易となるため、液浸型露光装置１は高品位な露光を行うことが可能となる。また、液浸型露光装置１は、液体ＬＷの温度及び圧力の制御の時間を短縮することができるので、スループットを向上させることができる。
【００４１】
回収ノズル１４２Ａは、最終レンズ１１０Ａの第２の面Ｒ２ａ面に沿って配置されている。そのため、回収ノズル１４２Ａａと、回収ノズル１４２Ａａと対向する回収ノズル１４２Ａｂとの距離が円柱形状の最終レンズのときよりも短くすることができる。したがって、液体回収機構１４０Ａは、液体ＬＷの流れを制御しやすく、液体ＬＷの流量も少なくてすむ。その結果、流路を流れる液体ＬＷの温度及び圧力を均一に制御することが従来よりも容易となるため、液浸型露光装置１は高品位な露光を行うことが可能となる。また、液浸型露光装置１は、液体ＬＷの温度及び圧力の制御に時間を短縮することができるので、スループットを向上させることができる。
【００４２】
一般的にステップアンドスキャン方式の投影露光装置は、スリット状の露光領域がウェハ上をスキャンニングすることにより１ショットを露光するので、ウェハステージが、投影光学系１００に対して、スリットの長辺と垂直な方向に走査される機会が必然的に多くなる。そのような場合では、スリットから見て頻繁に走査する方向にある供給ノズル１３２Ａ及び回収ノズル１４２Ａを数多く配置することにより液浸の効率が向上するため、最終レンズ１１０Ａは、それに適した形状となっている。
【００４３】
以下、図７を参照して、投影光学系１００の別の実施形態である投影光学系１００Ａについて説明する。ここで、図７は、投影光学系１００の別の実施形態である投影光学系１００Ａを示す断面図である。図８（ａ）は、投影光学系１００Ａの最終レンズ１１０Ｂを示す断面図であり、図８（ｂ）は、投影光学系１００の最終レンズ１１０Ｂを示す平面図である。
【００４４】
投影光学系１００Ａは、投影光学系１００と同様の構成であるが、最終レンズ１１０Ｂ及び鏡筒１２０Ａが異なる。投影光学系１００Ａは、最終レンズ１１０Ｂと、鏡筒１２０Ａとを有する。
【００４５】
最終レンズ１１０Ｂは、図７及び図８に示すように、断面Ｔ字形状を有する。最終レンズ１１０Ｂは、投影光学系１１０Ａに入射する光のうち最大ＮＡの光を遮断しない形状にする必要があるため、図８（ａ）に示すように、有効径Ａから２ｍｍ以上の間隔Ｄを有するような外形に形成する。上述したように、間隔Ｄが２ｍｍ以下であると、レンズ加工の際に最終レンズ１１０に歪みを与える可能性があり、この歪みによって光の複屈折や屈折率均一性（ホモジニティ）等を損ねてしまう原因となるため好ましくない。
【００４６】
最終レンズ１１０Ｂは、従来の最終レンズと比較して、第２の面Ｒ２ｂが小さいため、液体ＬＷとの接触面積を減らすことができる。これにより、最終レンズ１１０Ｂは、溶け出す不純物を減少させ、液体ＬＷの汚染を防止する。その結果、透過率の劣化やムラを防止して、高品位な露光を実現することが可能となる。この場合、第２の面Ｒ２ｂの長さβ１は、第１の面Ｒ１ｂの長さαの１／２未満でである。従って、保持部１２１Ａと投影光学系１００の光軸との距離β１／２は、第１の面Ｒ１ｂの外径の１／４未満（第１の面Ｒ１ｂにおける有効径αの１／４以下）となっている。この結果、従来よりも、液体ＬＷとの接触面積が２５％未満に抑えられ、実質的に７５％以上の不純物の溶け出しを抑えることが可能となる。
【００４７】
最終レンズ１１０Ｂは、最終レンズ１１０と同様に、最終レンズ１１０Ｂの第２の面Ｒ２ｂには、保護層１１８ａが形成されている。最終レンズ１１０Ａは、保護層１１８ａを設けることで、レンズから溶け出す不純物を減少させ、液体ＬＷの汚染を防止する。その結果、透過率の劣化やムラを防止して、高品位な露光を実現することが可能となる。
【００４８】
鏡筒１２０Ａは、投影光学系１００Ａのレンズ群を保護すると共に保持する。鏡筒１２０Ａは、図７に示すように、保持部１２１Ａを有する。
【００４９】
保持部１２１Ａは、最終レンズ１１０Ｂの第２の面Ｒ２ｂに突出しており、最終レンズ１１０Ｂの有効径Ａ付近まで突出している。つまり、最終レンズ１１０Ａの第１の面Ｒ１ｂにおける光が入射する領域よりも内側（有効径よりも内側）に保持部１２１Ａが配置されている。このため、最終レンズ１１０Ｂと液体ＬＷとの接触面積を低減させている。それにより、保持部１２１Ａは、レンズから溶け出す不純物を減少させ、液体ＬＷの汚染を防止する。その結果、透過率の劣化やムラを防止して、高品位な露光を実現することが可能となる。
【００５０】
以下、本実施形態の液浸型露光装置１において実施される液浸露光法について説明する。
【００５１】
まず、被処理体５０が静止した状態又は移動している状態で、液体供給ノズル１３２より被処理体５０上に、例えば、ほぼ一定流量で液体ＬＷを供給し、液体供給ノズル１３２の下面と被処理体５０の上面に液体ＬＷを密着させることで、十分な液膜を形成する。
【００５２】
次に、液体ＬＷが満たされると、露光が開始される。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１００により被処理体５０に投影される。露光中においても液体供給ノズル１３２は、液体ＬＷを供給し続ける。それにより、外側に流出する液体ＬＷは、液体回収ノズル１４２によって回収され、被処理体５０と最終レンズ１１０の間が安定して液体で満たされる。
【００５３】
露光が終了すると、供給ノズル１３２からの液体ＬＷの供給を停止し、被露光体５０上に残った液体ＬＷを液体回収ノズル１４２によって回収する。
【００５４】
上記のような液体ＬＷの供給・回収のシーケンスは、露光ショット領域毎（レチクル像の一回の転写毎）に実施されてもよいし、被処理体上の全部又は一部の露光ショット領域を１つの単位として実施されてもよい。後者の場合、露光ショット領域間での被処理体のステップ移動時においても液体の供給及び回収を実施しても良いし、ステップ移動時においては液体ＬＷの供給及び回収を停止してもよい。
【００５５】
次に、図１０及び図１１を参照して、上述の液浸型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１０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。
【００５６】
図１１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、上述の液浸型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。
【００５７】
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】
【００５８】
【図１】本発明の液浸型露光装置の構成を示す概略ブロック図である。
【図２】図１に示す液浸型露光装置に用いられる投影光学系の被処理体５０側の構成を示す概略部分断面図である。
【図３】図２に示す投影光学系に用いられる最終レンズを示す概略断面図である。
【図４】図２に示す投影光学系の最終レンズと、供給ノズル及び回収ノズルとの配置関係を示す概略底面図である。
【図５】図２に示す投影光学系に用いられる別の実施形態である最終レンズを示す概略断面図である。
【図６】図２示す投影光学系の別の実施形態である最終レンズと、供給ノズル及び回収ノズルの配置関係を示す概略底面図である。
【図７】図１に示す液浸型露光装置に用いられる別の実施形態である投影光学系を示す概略断面図である。
【図８】図７に示す投影光学系に用いられる最終レンズを示す概略断面図である。
【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】
【００５９】
１            液浸型露光装置
１０          照明装置
１２          光源部
１４          照明光学系
２０          レチクル
３０          レチクルステージ
１００        投影光学系
１１０        最終レンズ
Ｒ１          第１の面
Ｒ２          第２の面
１２０        鏡筒
１２１        保持部
１３０        液体供給機構
１４０        液体回収機構
５０          被処理体
６０          ウェハステージ
ＬＷ          液体
【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】
2005286026.tif 000009
【図８】
2005286026.tif 000010
【図９】
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【図１０】
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