(57)【要約】【課題】  基板の姿勢制御を実施する際にも安定して液浸領域を形成する。【解決手段】  基板Ｐを載置する載置面３４Ａを有する。基板Ｐと対向し、基板Ｐに供給される液体１の圧力に応じて載置面３４Ａと交差する方向に移動する移動装置７０を備える。【選択図】      図２
2005303167.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板を載置する載置面を有したステージ装置であって、
前記基板と対向し、前記基板に供給される液体の圧力に応じて前記載置面と交差する方向に移動する移動装置を備えたことを特徴とするステージ装置。
【請求項２】
請求項１記載のステージ装置において、
前記移動装置は、前記液体の圧力で前記基板に対して浮上するパッド部と、可撓性を有し前記パッド部を吊持する可撓性部とを有することを特徴とするステージ装置。
【請求項３】
請求項２記載のステージ装置において、
前記パッド部は、前記基板の周辺に向けて前記基板と前記パッド部との間隔が小さくなる傾斜部を有することを特徴とするステージ装置。
【請求項４】
請求項１から３のいずれか一項に記載のステージ装置において、
前記移動装置と前記基板との間から流出した液体を吸液する吸液装置を備えることを特徴とするステージ装置。
【請求項５】
請求項４記載のステージ装置において、
前記移動装置はバネ剛性を有し、
前記液体の吸液力を調整して、前記移動装置の前記バネ剛性を調整する調整装置を備えたことを特徴とするステージ装置。
【請求項６】
請求項１から５のいずれか一項に記載のステージ装置において、
前記移動装置の少なくとも一部を前記載置面と直交する方向に昇降させる昇降装置を備えることを特徴とするステージ装置。
【請求項７】
請求項６記載のステージ装置において、
前記基板を交換する際に前記昇降装置を制御する制御装置を備えたことを特徴とするステージ装置。
【請求項８】
請求項１から７のいずれか一項に記載のステージ装置において、
前記基板を前記交差する方向に駆動する駆動装置を備えたことを特徴とするステージ装置。
【請求項９】
ステージ装置に載置された基板にパターンを露光する露光装置において、
請求項１から８のいずれか一項に記載のステージ装置を用いることを特徴とする露光装置。
【請求項１０】
請求項９記載の露光装置において、
前記パターンを前記基板に投影する投影光学系を備え、
前記移動装置の少なくとも一部が前記投影光学系に接続されていることを特徴とする露光装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ステージ装置及び露光装置に関し、特に、ステージ上の基板に対して、投影光学系と液体とを介して露光する際に用いて好適なステージ装置及び露光装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
半導体デバイスや液晶表示デバイスは、マスク上に形成されたパターンを感光性の基板上に転写する、所謂フォトリソグラフィの手法により製造される。このフォトリソグラフィ工程で使用される露光装置は、マスクを支持するマスクステージと基板を支持する基板ステージとを有し、マスクステージ及び基板ステージを逐次移動しながらマスクのパターンを投影光学系を介して基板に転写するものである。近年、デバイスパターンのより一層の高集積化に対応するために投影光学系の更なる高解像度化が望まれている。投影光学系の解像度は、使用する露光波長が短いほど、また投影光学系の開口数が大きいほど高くなる。そのため、露光装置で使用される露光波長は年々短波長化しており、投影光学系の開口数も増大している。そして、現在主流の露光波長はＫｒＦエキシマレーザの２４８ｎｍであるが、更に短波長のＡｒＦエキシマレーザの１９３ｎｍも実用化されつつある。また、露光を行う際には、解像度と同様に焦点深度（ＤＯＦ）も重要となる。解像度Ｒ、及び焦点深度δはそれぞれ以下の式で表される。
Ｒ＝ｋ１・λ／ＮＡ        …  （１）
δ＝±ｋ２・λ／ＮＡ２     …  （２）
ここで、λは露光波長、ＮＡは投影光学系の開口数、ｋ１、ｋ２はプロセス係数である。（１）式、（２）式より、解像度Ｒを高めるために、露光波長λを短くして、開口数ＮＡを大きくすると、焦点深度δが狭くなることが分かる。
【０００３】
焦点深度δが狭くなり過ぎると、投影光学系の像面に対して基板表面を合致させることが困難となり、露光動作時のフォーカスマージンが不足するおそれがある。そこで、実質的に露光波長を短くして、且つ焦点深度を広くする方法として、例えば下記特許文献１に開示されている液浸法が提案されている。この液浸法は、投影光学系の下面と基板表面との間を水や有機溶媒等の液体で満たして液浸領域を形成し、液体中での露光光の波長が空気中の１／ｎ（ｎは液体の屈折率で通常１．２〜１．６程度）になることを利用して解像度を向上するとともに、焦点深度を約ｎ倍に拡大するというものである。
この液浸露光においては、液浸領域を形成するための液体供給部材及び液体回収部材と基板表面（基板ホルダ）とは隙間をもって配置されており、液体の表面張力によってこれらの隙間から液体が漏出することを防いでいる。
【特許文献１】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】
【０００４】
上記の露光装置では、基板のフォーカス位置及び傾斜角（姿勢）を制御することで、基板の表面をオートフォーカス方式、及びオートレベリング方式で投影光学系の像面に合わせ込んでいる。つまり、基板を保持するステージを駆動することで、露光光の光軸方向における基板の位置（フォーカス位置）及び投影光学系の像面と実質的に平行な方向の基板の位置を調整している。
ところが、基板の姿勢制御のために基板ステージ（基板ホルダ）を傾斜させると、液体供給部材や液体回収部材と基板との間の隙間の大きさが変動するため、例えば大きくなった隙間から液体が漏れ出す等、安定して液浸領域を形成できない可能性がある。
【０００５】
本発明は、以上のような点を考慮してなされたもので、基板の位置・姿勢制御を実施する際にも安定して液浸領域を形成できるステージ装置及び露光装置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】
【０００６】
上記の目的を達成するために本発明は、実施の形態を示す図１ないし図６に対応付けした以下の構成を採用している。
本発明のステージ装置は、基板（Ｐ）を載置する載置面（３４Ａ）を有したステージ装置（ＰＳＴ）であって、基板（Ｐ）と対向し、基板（Ｐ）に供給される液体（１）の圧力に応じて載置面（３４Ａ）と交差する方向に移動する移動装置（７０）を備えたことを特徴とするものである。
【０００７】
従って、本発明のステージ装置では、基板（Ｐ）の位置制御や姿勢制御の際に載置面（３４Ａ）が移動装置（７０）に接近する方向に移動すると、基板（Ｐ）と移動装置（７０）との間の液体の圧力が増加するため、移動装置（７０）が基板（Ｐ）から離間する方向に移動し、載置面（３４Ａ）が移動装置（７０）から離間する方向に移動すると、基板（Ｐ）と移動装置（７０）との間の液体の圧力が減少するため、移動装置（７０）が基板（Ｐ）に接近する方向に移動する。そのため、移動装置（７０）と基板（Ｐ）との間のギャップ（Ｇ）を一定に維持することが可能になり、基板（Ｐ）上に安定して液体領域（液浸領域）を形成することができる。
【０００８】
また、本発明の露光装置は、ステージ装置（ＰＳＴ）に載置された基板（Ｐ）にパターンを露光する露光装置において、請求項１から８のいずれか一項に記載のステージ装置（ＰＳＴ）を用いることを特徴とするものである。
【０００９】
従って、本発明の露光装置では、フォーカス調整や姿勢制御を実施した後でも、安定して形成された液体領域（ＡＲ２）を介して基板にパターンを露光することが可能になり、露光動作時のフォーカスマージンが大きく、解像度も向上した露光処理を実現することができる。
なお、本発明をわかりやすく説明するために、一実施例を示す図面の符号に対応付けて説明したが、本発明が実施例に限定されるものではないことは言うまでもない。
【発明の効果】
【００１０】
本発明では、液浸領域を安定して形成することができ、露光装置に適用する場合には安定した液浸露光が可能になり、露光動作時のフォーカスマージンが大きく、解像度も向上した露光処理を実現できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明のステージ装置及び露光装置の実施の形態を、図１ないし図７を参照して説明する。
図１は本発明の露光装置の一実施形態を示す概略構成図である。
図１において、露光装置ＥＸは、マスクＭを支持するマスクステージＭＳＴと、基板（感光基板）Ｐを支持する基板ステージＰＳＴと、マスクステージＭＳＴに支持されているマスクＭを露光光ＥＬで照明する照明光学系ＩＬと、露光光ＥＬで照明されたマスクＭのパターン像をステージ装置としての基板ステージＰＳＴに支持されている基板Ｐに投影露光する投影光学系ＰＬと、露光装置ＥＸ全体の動作を統括制御する制御装置ＣＯＮＴとを備えている。
【００１２】
本実施形態の露光装置ＥＸは、露光波長を実質的に短くして解像度を向上するとともに焦点深度を実質的に広くするために液浸法を適用した液浸露光装置であって、基板Ｐ上に液体１を供給する液体供給機構１０と、基板Ｐ上の液体１を回収する液体回収機構２０とを備えている。本実施形態において、液体１には純水が用いられる。露光装置ＥＸは、少なくともマスクＭのパターン像を基板Ｐ上に転写している間、液体供給機構１０から供給した液体１により投影光学系ＰＬの投影領域ＡＲ１を含む基板Ｐ上の少なくとも一部に（局所的に）液浸領域ＡＲ２を形成する。具体的には、露光装置ＥＸは、投影光学系ＰＬの先端部と基板Ｐの表面（露光面）との間に液体１を満たし、この投影光学系ＰＬと基板Ｐとの間の液体１及び投影光学系ＰＬを介してマスクＭのパターン像を基板Ｐ上に投影し、基板Ｐを露光する。
【００１３】
ここで、本実施形態では、投影光学系ＰＬとして倒立系を用いているので、露光装置ＥＸとしてマスクＭと基板Ｐとを走査方向における互いに異なる向き（逆方向）に同期移動しつつマスクＭに形成されたパターンを基板Ｐに露光する走査型露光装置（所謂スキャニングステッパ）を使用する場合を例にして説明する。以下の説明において、投影光学系ＰＬの光軸ＡＸと一致する方向をＺ軸方向、Ｚ軸方向に垂直な平面内でマスクＭと基板Ｐとの同期移動方向（走査方向）をＸ軸方向、Ｚ軸方向及びＹ軸方向に垂直な方向（非走査方向）をＹ軸方向とする。また、Ｘ軸、Ｙ軸、及びＺ軸まわりの回転（傾斜）方向をそれぞれ、θＸ、θＹ、及びθＺ方向とする。なお、ここでいう「基板」は半導体ウエハ上に感光性材料であるフォトレジストを塗布したものを含み、「マスク」は基板上に縮小投影されるデバイスパターンを形成されたレチクルを含む。
【００１４】
照明光学系ＩＬはマスクステージＭＳＴに支持されているマスクＭを露光光ＥＬで照明するものであり、露光用光源、露光用光源から射出された光束の照度を均一化するオプティカルインテグレータ、オプティカルインテグレータからの露光光ＥＬを集光するコンデンサレンズ、リレーレンズ系、露光光ＥＬによるマスクＭ上の照明領域をスリット状に設定する可変視野絞り等を有している。マスクＭ上の所定の照明領域は照明光学系ＩＬにより均一な照度分布の露光光ＥＬで照明される。照明光学系ＩＬから射出される露光光ＥＬとしては、例えば水銀ランプから射出される紫外域の輝線（ｇ線、ｈ線、ｉ線）及びＫｒＦエキシマレーザ光（波長２４８ｎｍ）等の遠紫外光（ＤＵＶ光）や、ＡｒＦエキシマレーザ光（波長１９３ｎｍ）及びＦ２レーザ光（波長１５７ｎｍ）等の真空紫外光（ＶＵＶ光）などが用いられる。本実施形態においてはＡｒＦエキシマレーザ光が用いられる。上述したように、本実施形態における液体１は純水であって、露光光ＥＬがＡｒＦエキシマレーザ光であっても透過可能である。また、純水は紫外域の輝線（ｇ線、ｈ線、ｉ線）及びＫｒＦエキシマレーザ光（波長２４８ｎｍ）等の遠紫外光（ＤＵＶ光）も透過可能である。
【００１５】
マスクステージＭＳＴはマスクＭを支持するものであって、投影光学系ＰＬの光軸ＡＸに垂直な平面内、すなわちＸＹ平面内で２次元移動可能及びθＺ方向に微小回転可能である。マスクステージＭＳＴはリニアモータ等のマスクステージ駆動装置ＭＳＴＤにより駆動される。マスクステージ駆動装置ＭＳＴＤは制御装置ＣＯＮＴにより制御される。マスクステージＭＳＴ上には移動鏡５０が設けられている。また、移動鏡５０に対向する位置にはレーザ干渉計５１が設けられている。マスクステージＭＳＴ上のマスクＭの２次元方向の位置、及び回転角はレーザ干渉計５１によりリアルタイムで計測され、計測結果は制御装置ＣＯＮＴに出力される。制御装置ＣＯＮＴはレーザ干渉計５１の計測結果に基づいてマスクステージ駆動装置ＭＳＴＤを駆動することでマスクステージＭＳＴに支持されているマスクＭの位置決めを行う。
【００１６】
投影光学系ＰＬはマスクＭのパターンを所定の投影倍率βで基板Ｐに投影露光するものであって、基板Ｐ側の先端部に設けられた光学素子（レンズ）２を含む複数の光学素子で構成されており、これら光学素子は鏡筒ＰＫで支持されている。本実施形態において、投影光学系ＰＬは、投影倍率βが例えば１／４あるいは１／５の縮小系である。なお、投影光学系ＰＬは等倍系及び拡大系のいずれでもよい。また、本実施形態の投影光学系ＰＬの先端部の光学素子２は鏡筒ＰＫに対して着脱（交換）可能に設けられており、光学素子２には液浸領域ＡＲ２の液体１が接触する。
【００１７】
光学素子２は螢石で形成されている。螢石は水との親和性が高いので、光学素子２の液体接触面２ａのほぼ全面に液体１を密着させることができる。すなわち、本実施形態においては光学素子２の液体接触面２ａとの親和性が高い液体（水）１を供給するようにしているので、光学素子２の液体接触面２ａと液体１との密着性が高く、光学素子２と基板Ｐとの間の光路を液体１で確実に満たすことができる。なお、光学素子２は水との親和性が高い石英であってもよい。また光学素子２の液体接触面２ａに親水化（親液化）処理を施して、液体１との親和性をより高めるようにしてもよい。また、鏡筒ＰＫは、その先端付近が液体（水）１に接することになるので、少なくとも先端付近はＴｉ（チタン）等の錆びに対して耐性のある金属で形成される。
【００１８】
図２に示すように、鏡筒ＰＫの下端部には、光学素子２を支持する隔壁ＰＫ１と、隔壁ＰＫ１及び側壁ＰＫ２と協働して空間７１を形成する端壁ＰＫ３とが設けられている。側壁ＰＫ２には、空間７１に液体を供給する液体供給機構１０の供給管１２Ａが接続されているがこれについては後述する。
【００１９】
端壁ＰＫ３には、露光光ＥＬが通過する貫通孔７２が形成されており、貫通孔７２の近傍にはフォーカス検出系ＡＦが備えられている。フォーカス検出系ＡＦは、基板Ｐ（表面ＰＡ）上に液体１を介して斜め方向より検出用光束Ｂを投射する投光部ＡＦ１と、基板Ｐで反射した前記検出用光束Ｂの反射光を受光する受光部ＡＦ２とを備えている。フォーカス検出系ＡＦ（受光部ＡＦ２）の受光結果は制御装置ＣＯＮＴに出力される。制御装置ＣＯＮＴはフォーカス検出系ＡＦの検出結果に基づいて、基板Ｐ表面ＰＡのＺ軸方向の位置情報を検出することができる。また、投光部ＡＦ１より複数の検出用光束を投射することにより、基板ＰのθＸ及びθＹ方向の傾斜情報を検出することも可能である。
【００２０】
また、鏡筒ＰＫの端壁ＰＫ３には、基板ステージＰＳＴの一部を構成する移動装置７０が基板Ｐと対向するように支持されている。移動装置７０は、液浸領域ＡＲ２を形成し基板Ｐの表面ＰＡと交差する方向に移動するものであって、端壁ＰＫ３の下面に設けられた支持部材７３と、支持部材７３に可撓性を有するベローズ管（可撓性部）７４を介して吊持されるパッド部７５とを主体として構成されている。
【００２１】
支持部材７３は端壁ＰＫ３の貫通孔７２及びオートフォーカス系ＡＦを囲む略リング状に形成されており、内周側端部にベローズ管７４の上端が支持されている。この支持部材７３には、パッド部７５を昇降させる電磁アクチュエータ（昇降装置）７６が設けられている。この電磁アクチュエータ７６は、支持部材７３の外周側に、基板Ｐへ向けて突設された磁性体からなる芯体７７と、芯体７７に巻回されたコイル体７８とから構成されている。コイル体７８に対する通電の有無及び大きさは、制御装置ＣＯＮＴにより制御される。
【００２２】
パッド部７５は、親液性を有するセラミックス材で形成されており、図３（ａ）に示すように、端壁ＰＫ３の貫通孔７２よりも大径に形成された内周面７５ａと、この内周面７５ａを基点として基板Ｐの周辺に向けて基板Ｐとパッド部７５との間隔が小さくなる傾斜部７５ｂと、外周側に位置し基板Ｐの表面ＰＡに向けて開口する断面矩形の吸液溝７５ｃとを有している。吸液溝７５ｃには、液体回収機構２０の回収管２１Ａが接続されているが、これについては後述する。
【００２３】
また、パッド部７５には、鋼材等の磁性材で形成され外周側へ延出する吸着部７９が発磁体７７及びコイル体７８と対向する位置に設けられている。従って、制御装置ＣＯＮＴの制御の下、コイル体７８に通電したときに電磁アクチュエータ７６が電磁石として機能し、吸着部７９を吸着することでパッド部７５が上昇する。一方、コイル体７８への通電を停止することにより、電磁アクチュエータ７６は電磁石として機能しなくなり、パッド部７５は自重により下降することになる。
【００２４】
図１に戻って、液体供給機構１０は所定の液体１を基板Ｐ上に供給するものであって、液体１を収容するタンク、及び加圧ポンプ等を有する液体供給部１２を備えており、供給管１２Ａ及び鏡筒ＰＫの空間７１を介して基板Ｐ上に液体１を供給する。また、液体供給部１２の液体供給動作（例えば基板Ｐ上に対する単位時間あたりの液体供給量）は制御装置ＣＯＮＴにより制御される。また、液体供給部１２は液体の温度調整機構を有しており、装置が収容されるチャンバ内の温度とほぼ同じ温度（例えば２３℃）の液体１を基板Ｐ上に供給するようになっている。
【００２５】
液体回収機構２０は基板Ｐ上の液体１を回収するものであって、回収管２１Ａを介して接続された液体回収部（吸液装置）２１を備えている。液体回収部２１は例えば真空ポンプ等の真空系（吸引装置）、気液分離器、及び回収した液体１を収容するタンク等を備えており、基板Ｐ上の液体１をパッド部７５の吸液溝７５ｃ及び回収管２１Ａを介して回収する。液体回収部２１の液体回収動作（例えば単位時間あたりの液体回収量）は制御装置ＣＯＮＴにより制御される。
【００２６】
基板ステージＰＳＴは基板Ｐを支持するものであって、基板ホルダ（ホルダ）ＰＨを介して基板Ｐを保持する基板テーブル５２と、基板テーブル５２を支持するＸＹステージ５３と、ＸＹステージ５３を支持するベース５４とを備えている。基板ステージＰＳＴはリニアモータ等の基板ステージ駆動装置ＰＳＴＤにより駆動される。基板ステージ駆動装置ＰＳＴＤは制御装置ＣＯＮＴにより制御される。基板テーブル５２を駆動することにより、基板テーブルに保持されている基板ＰのＺ軸方向における位置（フォーカス位置）、及びθＸ、θＹ方向における位置が制御される。また、ＸＹステージ５３を駆動することにより、基板ＰのＸＹ方向における位置（投影光学系ＰＬの像面と実質的に平行な方向の位置）が制御される。すなわち、基板テーブル５２は、基板Ｐのフォーカス位置及び傾斜角を制御して基板Ｐの表面をオートフォーカス方式、及びオートレベリング方式で投影光学系ＰＬの像面に合わせ込むＺステージ（駆動装置）として機能し、ＸＹステージ５３は基板ＰのＸ軸方向及びＹ軸方向における位置決めを行う。
【００２７】
基板ステージＰＳＴ（基板テーブル５２）上には移動鏡５５が設けられている。また、移動鏡５５に対向する位置にはレーザ干渉計５６が設けられている。基板ステージＰＳＴ上の基板Ｐの２次元方向の位置、及び回転角はレーザ干渉計５６によりリアルタイムで計測され、計測結果は制御装置ＣＯＮＴに出力される。制御装置ＣＯＮＴはレーザ干渉計５６の計測結果に基づいて基板ステージ駆動装置ＰＳＴＤを駆動することで基板ステージＰＳＴに支持されている基板Ｐの位置決めを行う。
【００２８】
基板テーブル５２の近傍には、基板Ｐ上のアライメントマークあるいは基板テーブル５２上に設けられた基準マーク（不図示）を検出する基板アライメント系３５０が配置されている。また、マスクステージＭＳＴの近傍には、マスクＭと投影光学系ＰＬとを介して基板テーブル５２上の基準マークを検出するマスクアライメント系３６０が設けられている。なお、基板アライメント系３５０の構成としては、特開平４−６５６０３号公報に開示されているものを用いることができ、マスクアライメント系３６０の構成としては、特開平７−１７６４６８号公報に開示されているものを用いることができる。
【００２９】
図４は、基板Ｐを保持した基板テーブル５２の要部拡大断面図である。
この図に示すように、基板テーブル５２の一部を構成する基板ホルダＰＨは、基板テーブル５２の凹部３１内部に配置されている。
凹部３１の周囲には、基板Ｐの表面とほぼ同じ高さ（面一）の平坦面３２Ａを有するプレート部材３２が設けられている。プレート部材３２は基板ホルダＰＨ（基板Ｐ）を囲むように配置されている。プレート部材３２は、例えばポリ四フッ化エチレン（テフロン（登録商標））などの撥液性を有する材料によって形成されている。基板Ｐの周囲に、基板Ｐ表面とほぼ面一の平坦面３２Ａを有するプレート部材３２を設けたので、基板Ｐのエッジ領域Ｅを液浸露光するときにおいても、投影光学系ＰＬの像面側に液浸領域ＡＲ２を良好に形成することができる。
【００３０】
また、基板ホルダＰＨは、略円環状の周壁部３３と、この周壁部３３の内側のベース部３５上に設けられ、基板Ｐを支持する複数の支持部３４と、支持部３４の間に配置され、基板Ｐを吸着保持するための複数の吸引口４１とを備えている。支持部３４及び吸引口４１は周壁部３３の内側において一様に配置されている。
周壁部３３及び支持部３４は、基板ホルダＰＨの一部を構成する略円板状のベース部３５上に設けられている。支持部３４のそれぞれは断面視台形状であり、基板Ｐはその裏面ＰＣを保持面である複数の支持部３４の上端面（載置面）３４Ａに保持・載置される。
なお、図においては、周壁部３３の上端面は比較的広い幅を有しているが、実際には１〜２ｍｍ程度の幅しか有していない。
【００３１】
周壁部３３の上面３３Ａは平坦面となっている。周壁部３３の高さは支持部３４（上端面３４Ａ）の高さよりも低くなっており、基板Ｐと周壁部３３との間にはギャップＢが形成されている。ギャップＢは、凹部３１の内側面３６と基板Ｐの側面ＰＢとの間のギャップＡより小さい。また、凹部３１の内側面３６と、この内側面３６に対向する基板ホルダＰＨの側面３７との間にギャップＣが形成されている。ここで、基板ホルダＰＨの径は基板Ｐの径より小さく形成されており、ギャップＡはギャップＣより小さい。なお、本実施形態においては、基板Ｐには位置合わせのための切欠部（オリフラ、ノッチ等）は形成されておらず、基板Ｐはほぼ円形であり、その全周にわたってギャップＡは０．１ｍｍ〜１．０ｍｍ、本実施形態では０．３ｍｍ程度になっているため、液体の流入を防止できる。なお、基板Ｐに切欠部が形成されている場合には、その切欠部に応じてプレート部材３２や周壁部３３に突起部を設けるなど、プレート部材３２や周壁部３３を切欠部に応じた形状にすればよい。こうすることにより、基板Ｐの切欠部においても基板Ｐとプレート部材３２との間でギャップＡを確保することができる。
【００３２】
基板Ｐの露光面である表面ＰＡにはフォトレジスト（感光材）９０が塗布されている。本実施形態において、感光材９０はＡｒＦエキシマレーザ用の感光材（例えば、東京応化工業株式会社製TARF-P6100）であって撥液性（撥水性）を有しており、その接触角は７０〜８０°程度である。
また、本実施形態において、基板Ｐの側面ＰＢは撥液処理（撥水処理）されている。具体的には、基板Ｐの側面ＰＢにも、撥液性を有する上記感光材９０が塗布されている。これにより、表面が撥液性のプレート部材３２と基板Ｐ側面とのギャップＡからの液体の浸入を防止することができる。更に、基板Ｐの裏面ＰＣにも上記感光材９０が塗布されて撥液処理されている。
【００３３】
本実施形態において、基板テーブル５２のうち、載置面５２ａ及び内側面３６が撥液性を有している。更に、基板ホルダＰＨの一部の表面も撥液処理されて撥液性となっている。本実施形態において、基板ホルダＰＨのうち、周壁部３３の上面３３Ａ、及び側面３７が撥液性を有している。基板テーブル５２及び基板ホルダＰＨの撥液処理としては、例えば、フッ素系樹脂材料あるいはアクリル系樹脂材料等の撥液性材料を塗布、あるいは前記撥液性材料からなる薄膜を貼付する。撥液性にするための撥液性材料としては液体１に対して非溶解性の材料が用いられる。なお、基板テーブル５２や基板ホルダＰＨ全体を撥液性を有する材料（フッ素系樹脂など）で形成してもよい。
【００３４】
基板ホルダＰＨの周壁部３３に囲まれた第１空間３８は、吸引装置４０によって負圧にされる。吸引装置４０は、基板ホルダＰＨのベース部３５上面に設けられた複数の吸引口４１と、基板テーブル５２外部に設けられた真空ポンプを含むバキューム部４２と、ベース部３５内部に形成され、複数の吸引口４１のそれぞれとバキューム部４２とを接続する流路４３とを備えている。吸引口４１はベース部３５上面のうち支持部３４以外の複数の所定位置にそれぞれ設けられている。吸引装置４０は、周壁部３３と、ベース部３５と、支持部３４に支持された基板Ｐとの間に形成された第１空間３８内部のガス（空気）を吸引してこの第１空間３８を負圧にすることで、支持部３４に基板Ｐを吸着保持する。なお、基板Ｐの裏面ＰＣと周壁部３３の上面３３ＡとのギャップＢは僅かであるので、第１空間３８の負圧は維持される。
【００３５】
また、凹部３１の内側面３６と基板ホルダＰＨの側面３７との間の第２空間３９に流入した液体１は、回収部６０で回収される。本実施形態において、回収部６０は、液体１を収容可能なタンク６１と、基板テーブル５２内部に設けられ、空間３９とタンク６１とを接続する流路６２とを有している。そして、この流路６２の内壁面にも撥液処理が施されている。
【００３６】
次に、上述した構成を有する露光装置ＥＸを用いて基板Ｐを露光する方法について説明する。
まず、昇降装置７６におけるコイル体７８への通電を行わない状態（すなわちパッド部７５が下降した状態）で、液体供給機構１０により供給管１２Ａを介して鏡筒ＰＫ内の空間７１に液体１を供給し、この空間７１から貫通孔７２を介してベローズ管７４、パッド部７５、基板Ｐで囲まれた液浸領域ＡＲ２に液体１を満たす。
【００３７】
このとき、パッド部７５は、基板Ｐの周辺に向けて基板Ｐとの間隔が小さくなる傾斜部７５ｂを有しており、図３（ａ）に示すように、液体１の圧力の垂直方向成分により上昇する方向の力が加わるため、パッド部７５は基板Ｐに対して浮上し基板Ｐとの間に微小隙間Ｇが形成される。この隙間Ｇは、傾斜部７５ｂと基板Ｐとの間と比較して断面積が小さいため、隙間Ｇに浸入した液体１の流速が大きくなり、隙間Ｇには液体１の境界層が形成されることになる。
【００３８】
一方、隙間Ｇを通ってパッド部７５と基板Ｐとの間から流出した液体１は、液体回収機構２０（液体回収部２１）による吸引力によって吸液溝７５ｃから回収管２１Ａを介して排液・回収される。液体回収部２１により吸液溝７５ｃを吸引した際には吸液溝７５ｃ内が負圧となるため、パッド部７５には基板Ｐへ接近する方向の力（パッド部７５が浮上する方向とは逆方向の力）が作用する。
従って、液体供給部１２による液体１の供給量と液体回収部２１による液体１の回収量とを調整して、液体１からの浮上圧力と吸液による下降圧力とを制御することにより、パッド部７５を所定のバネ剛性を有する予圧型流体ベアリングとして機能させることが可能になる。本実施の形態では、液体１の供給量を略一定とし、調整装置としての制御装置ＣＯＮＴによる液体回収部２１の吸液力（排液量）を調整することで、パッド部７５は所定のバネ剛性を有する流体ベアリングとして基板Ｐに保持されることになる。
【００３９】
そのため、オートフォーカス系ＡＦの検出結果に基づいて基板テーブル５２を駆動し、基板Ｐのフォーカス位置（Ｚ軸方向の位置）及び投影光学系ＰＬの像面と実質的に平行な方向の位置を調整するために基板Ｐを変位させた際には、パッド部７５が液体１の圧力に応じて基板Ｐの位置及び姿勢に追従することになる。
より詳細には、基板Ｐの位置制御や姿勢制御の際に基板Ｐ（上端面３４Ａ）がパッド部７５に接近する方向に移動して隙間Ｇが小さくなると、基板Ｐとパッド部７５との間の液体の圧力が増加するため、パッド部７５が基板Ｐから離間する方向に移動し、逆に基板Ｐがパッド部７５から離間する方向に移動して隙間Ｇが大きくなると、基板Ｐとパッド部７５との間の液体の圧力が減少するため、パッド部７５が基板Ｐに接近する方向に移動する。
【００４０】
そのため、基板ＰがＺ軸方向、θＸ方向（Ｘ軸周りの回転方向）、θＹ方向（Ｙ軸周りの回転方向）のいずれの方向に変位した場合であっても、パッド部７５はその変位に応じて上端面３４Ａと交差する方向に移動するため、パッド部７５と基板Ｐとの間のギャップが一定に維持されることになり、パッド部７５は基板Ｐの表面ＰＡと一定の隙間を保持するように追従する。
また、基板Ｐに応じてパッド部７５の位置及び姿勢が変化した際には、ベローズ管７４が伸縮及び／又は撓むことでパッド部７５の変位に対応することができる。
【００４１】
このようにして、鏡筒ＰＫ、支持部材７３、ベローズ管７４及びパッド部７５に囲まれて液体１が満たされた液浸領域ＡＲ２が基板Ｐ上に形成されると、制御装置ＣＯＮＴは、投影光学系ＰＬと液体１とを介して基板Ｐに露光光ＥＬを照射し、基板Ｐを支持した基板ステージＰＳＴを移動させながらマスクＭのパターン像を基板Ｐ上に投影し、基板Ｐを露光する液浸露光を行う。
【００４２】
ここで、基板Ｐの端部に対する露光、いわゆるエッジ露光（エッジショット）を行う場合は、例えば図４に示すように、パッド部７５の一部が基板Ｐからはみ出て基板テーブル５２上に位置することになるため、基板Ｐの側面ＰＢと基板テーブル５２の内周面３６との間の隙間Ａから液体１が漏洩するが、漏洩した液体１は回収部６０によって基板ホルダＰＨと基板テーブル５２との隙間Ｃから流路６２を介してタンク６１に円滑に回収されるため、液浸露光に支障を来すことはない。
なお、液体１の漏洩によりパッド部７５を浮上させる力が低下する可能性がある場合には予め漏洩分を考慮して、供給する液体の量を増加させるか、吸液する液体の量を減少させることが好ましい。
【００４３】
一方、基板Ｐに対する露光処理が終了して基板Ｐを交換する際には、液浸露光の完了後、まず液体供給部１０による液体の供給を停止させるとともに、液体回収部２０により液浸領域ＡＲ２の液体を回収して、液浸領域ＡＲ２内部を液体からエアに置換する。
そして、コイル体７８に通電し、電磁アクチュエータ７６を電磁石として駆動することにより、図３（ｂ）に示すように、吸着部７９を吸着してパッド部７５をＺ軸方向に上昇させる。このときもベローズ管７４が縮むことにより、パッド部７５の上昇に支障を来すことがない。これにより、パッド部７５と基板Ｐとの間にＺ軸方向に沿って大きな隙間が形成されるため、この隙間に搬送アーム８０を進入させて基板Ｐを交換することが可能になる。
【００４４】
基板の交換が完了し、搬送アーム８０が基板テーブル５２上から退避すると、液浸領域を形成するためにコイル体７８への通電を停止してパッド部７５を下降させるが、瞬間的（瞬時）に通電を停止した場合、パッド部７５が自然落下して基板Ｐに衝突する可能性がある。そのため、制御装置ＣＯＮＴは、コイル体７８への通電量を徐々に（漸次）減少させることにより、パッド部７５を緩やかに下降させて基板Ｐに当接（ソフトランディング）させる。これにより、パッド部７５との衝突で基板Ｐが損傷することを防止できる。
【００４５】
以上のように、本実施の形態では、基板Ｐに対してフォーカス調整や姿勢制御を実施しても移動装置７０のパッド部７５が基板Ｐの位置・姿勢に応じて追従移動してギャップを維持するため、液体１が漏れ出すことを防止し、安定して液浸領域ＡＲ２を形成することが可能になる。そのため、本実施の形態では、安定した液浸露光が可能になり、露光動作時のフォーカスマージンが大きく、解像度も向上した露光処理を実現することができる。また、本実施の形態では、移動装置７０がベローズ管７４及びパッド部７５という簡単な構成であるので、既存の装置（現有装置）に容易に搭載することが可能であり、液浸用露光装置を安価に提供することが可能になる。さらに、本実施の形態では、液体回収部２１による吸液力を調整するという簡素な構成でパッド部７５のバネ剛性を調整するので、パッド部７５を基板Ｐの変位に追従させるために複雑な機構を別途設ける必要がなくなり、より安価な装置を実現することができる。
【００４６】
また、本実施の形態では、電磁アクチュエータ７６によりパッド部７５を昇降させるので、基板Ｐを交換する際にもパッド部７５に基板Ｐや搬送アーム８０が接触することを容易に防止することが可能になり、安全性を向上させることができる。また、本実施の形態では、パッド部７５を下降させる際にも下降速度を調整するので、基板Ｐとパッド部７５との衝突（衝撃）により基板Ｐが損傷することも回避可能であり、歩留まりの向上も期待できる。加えて、本実施の形態では、パッド部７５の昇降に電磁アクチュエータ７６を用いているので、液浸領域ＡＲ２を形成する際にはパッド部７５を鏡筒ＰＫと振動的に分離することが可能であり、投影光学系ＰＬに振動が伝わって転写精度に悪影響を及ぼすことを防止できる。
【００４７】
なお、上記実施の形態においてエッジショットを実施する際には、基板Ｐの側面ＰＢと基板テーブル５２の内周面３６との間の隙間Ａから液体１が漏洩するため、漏洩量を少なくするにはパッド部７５の内周面７５ａは小径であることが好ましいが、内周面７５ａの直径を小さくすると、オートフォーカス系ＡＦの投光部ＡＦ１から投射された検出用光束Ｂと干渉する可能性がある。そのため、図５に示すように、検出用光束Ｂの光路と隙間をあけるように内周面７５ａの上端部に全周に亙って傾斜面７５ｄを設ける構成としてもよい。また、強度等の問題により全周に亙って傾斜面を形成することが困難である場合には、図６に示すように、検出用光束Ｂの光路と干渉する箇所のみに切欠部７５ｅを形成する構成としてもよい。
【００４８】
また、上記実施の形態では、基板Ｐの交換後にパッド部７５を下降させる際にコイル体７８への通電量を調整することで、パッド部７５を基板Ｐ上にソフトランディングさせる構成としたが、これに限定されるものではなく、例えば液体回収部２１にエア供給源を接続し、パッド部７５の吸液溝７５ｃからエアを噴出させながらパッド部７５を下降させる構成としてもよい。この場合もパッド部７５との衝突で基板Ｐが損傷することを防止できる。
【００４９】
また、上記実施の形態では、液体回収部２１の吸液力（排液量）を調整することで、パッド部７５を基板Ｐに保持される構成としたが、これに限られず、吸液力を一定として供給量を調整したり、吸液力と液体供給量の双方を同時に変動させる構成としてもよい。
【００５０】
上述したように、本実施形態においては露光光としてＡｒＦエキシマレーザ光を用いているため、液浸露光用の液体として純水が供給される。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、基板（ウエハ）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、不純物の含有量が極めて低いため、基板の表面、及び投影光学系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。
【００５１】
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といわれている。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、基板上では１／ｎ、すなわち約１３４ｎｍに短波長化されて高い解像度が得られる。さらに、焦点深度は空気中に比べて約ｎ倍、すなわち約１．４４倍に拡大される。
また、液体としては、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、投影光学系や基板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を用いることも可能である。
露光光としてＦ２レーザ光を用いる場合は、液体として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。
【００５２】
また、本発明は、ツインステージ型の露光装置にも適用できる。ツインステージ型の露光装置の構造及び露光動作は、例えば特開平１０−１６３０９９号公報及び特開平１０−２１４７８３号公報（対応米国特許６，３４１，００７号、６，４００，４４１号、６，５４９，２６９号及び６，５９０，６３４号）、特表２０００−５０５９５８号（対応米国特許５，９６９，４４１号）あるいは米国特許６，２０８，４０７号に開示されている。
【００５３】
なお、上述したような液浸法を用いた場合には、投影光学系の開口数ＮＡが0.9〜1.3になることもある。このように、投影光学系の開口数ＮＡが大きくなる場合には、従来から露光光として用いられているランダム偏光光では偏光効果によって結像特性が悪化することもあるので、偏光照明を用いることが望ましい。その場合、マスク（レチクル）のライン・アンド・スペースパターンのラインパターンの長手方向に合わせた直線偏光照明を行い、マスク（レチクル）のパターンからは、Ｓ偏光成分（ＴＥ偏光成分）、すなわちラインパターンの長手方向に沿った偏光方向成分の回折光が多く射出されるようにするとよい。投影光学系ＰＬと基板Ｐ表面に塗布されたレジストとの間が液体で満たされている場合、投影光学系ＰＬと基板Ｐ表面に塗布されたレジストとの間が空気（気体）で満たされている場合に比べて、コントラストの向上に寄与するＳ偏光成分（ＴＥ偏光成分）の回折光のレジスト表面での透過率が高くなるため、投影光学系の開口数ＮＡが1.0を超えるような場合でも高い結像性能を得ることができる。また、位相シフトマスクや特開平６−１８８１６９号公報に開示されているようなラインパターンの長手方向に合わせた斜入射照明法（特にダイポール照明法）などを適宜組み合わせるとより効果的である。
【００５４】
また、例えばＡｒＦエキシマレーザ光を露光光とし、１／４程度の縮小倍率の投影光学系ＰＬを使って、微細なライン・アンド・スペースパターン（例えば２５〜５０ｎｍ程度のＬ／Ｓ）を基板Ｐ上に露光するような場合、マスクＭの構造（例えばパターンの微細度やクロムの厚み）によっては、Wave guide効果によりマスクＭが偏光板として作用し、コントラストを低下させるＰ偏光成分（ＴＭ偏光成分）の回折光よりＳ偏光成分（ＴＥ偏光成分）の回折光が多くマスクから射出されるようになる。この場合も、上述したような直線偏光照明を用いることが望ましいが、ランダム偏光光でマスクＭを照明しても、開口数ＮＡが0.9〜1.3のように大きい投影光学系を使って高い解像性能を得ることが可能になる。
【００５５】
また、マスクＭ上の極微細なライン・アンド・スペースパターンを基板Ｐ上に露光するような場合には、Wave guide効果によりＰ偏光成分（ＴＭ偏光成分）がＳ偏光成分（ＴＥ偏光成分）よりも大きくなる可能性もあるが、例えばＡｒＦエキシマレーザ光を露光光とし、１／４程度の縮小倍率の投影光学系を使って、２５ｎｍよりも大きいライン・アンド・スペースパターンを基板Ｐ上に露光するような条件であれば、Ｓ偏光成分（ＴＥ偏光成分）の回折光がＰ偏光成分（ＴＭ偏光成分）の回折光よりも多くマスクから射出されるので、投影光学系の開口数ＮＡが0.9〜1.3のように大きい場合でも高い解像性能を得ることができる。
【００５６】
さらに、マスク（レチクル）のラインパターンの長手方向に合わせた直線偏光照明（Ｓ偏光照明）だけでなく、光軸を中心とした円の接線（周）方向に直線偏光する偏光照明法と斜入射照明法との組み合わせも効果的である。特に、マスク（レチクル）のパターンが所定の一方向に延びるラインパターンだけでなく、複数の異なる方向に延びるラインパターンが混在する場合には、光軸を中心とした円の接線方向に直線偏光する偏光照明法と輪帯照明法とを併用することによって、投影光学系の開口数ＮＡが大きい場合でも高い結像性能を得ることができる。
【００５７】
なお、上記各実施形態の基板Ｐとしては、半導体デバイス製造用の半導体ウエハのみならず、ディスプレイデバイス用のガラス基板や、薄膜磁気ヘッド用のセラミックウエハ、あるいは露光装置で用いられるマスクまたはレチクルの原版（合成石英、シリコンウエハ）等が適用される。
【００５８】
露光装置ＥＸとしては、マスクＭと基板Ｐとを同期移動してマスクＭのパターンを走査露光するステップ・アンド・スキャン方式の走査型露光装置（スキャニングステッパ）の他に、マスクＭと基板Ｐとを静止した状態でマスクＭのパターンを一括露光し、基板Ｐを順次ステップ移動させるステップ・アンド・リピート方式の投影露光装置（ステッパ）にも適用することができる。また、本発明は基板Ｐ上で少なくとも２つのパターンを部分的に重ねて転写するステップ・アンド・スティッチ方式の露光装置にも適用できる。
【００５９】
露光装置ＥＸの種類としては、基板Ｐに半導体素子パターンを露光する半導体素子製造用の露光装置に限られず、液晶表示素子製造用又はディスプレイ製造用の露光装置や、薄膜磁気ヘッド、撮像素子（ＣＣＤ）あるいはレチクル又はマスクなどを製造するための露光装置などにも広く適用できる。
【００６０】
基板ステージＰＳＴやマスクステージＭＳＴにリニアモータ（USP5,623,853またはUSP5,528,118参照）を用いる場合は、エアベアリングを用いたエア浮上型およびローレンツ力またはリアクタンス力を用いた磁気浮上型のどちらを用いてもよい。また、各ステージＰＳＴ、ＭＳＴは、ガイドに沿って移動するタイプでもよく、ガイドを設けないガイドレスタイプであってもよい。
【００６１】
各ステージＰＳＴ、ＭＳＴの駆動機構としては、二次元に磁石を配置した磁石ユニットと、二次元にコイルを配置した電機子ユニットとを対向させ電磁力により各ステージＰＳＴ、ＭＳＴを駆動する平面モータを用いてもよい。この場合、磁石ユニットと電機子ユニットとのいずれか一方をステージＰＳＴ、ＭＳＴに接続し、磁石ユニットと電機子ユニットとの他方をステージＰＳＴ、ＭＳＴの移動面側に設ければよい。
【００６２】
基板ステージＰＳＴの移動により発生する反力は、投影光学系ＰＬに伝わらないように、特開平８−１６６４７５号公報（USP5,528,118）に記載されているように、フレーム部材を用いて機械的に床（大地）に逃がしてもよい。
マスクステージＭＳＴの移動により発生する反力は、投影光学系ＰＬに伝わらないように、特開平８−３３０２２４号公報（US S/N 08/416,558）に記載されているように、フレーム部材を用いて機械的に床（大地）に逃がしてもよい。
【００６３】
以上のように、本願実施形態の露光装置ＥＸは、本願特許請求の範囲に挙げられた各構成要素を含む各種サブシステムを、所定の機械的精度、電気的精度、光学的精度を保つように、組み立てることで製造される。これら各種精度を確保するために、この組み立ての前後には、各種光学系については光学的精度を達成するための調整、各種機械系については機械的精度を達成するための調整、各種電気系については電気的精度を達成するための調整が行われる。各種サブシステムから露光装置への組み立て工程は、各種サブシステム相互の、機械的接続、電気回路の配線接続、気圧回路の配管接続等が含まれる。この各種サブシステムから露光装置への組み立て工程の前に、各サブシステム個々の組み立て工程があることはいうまでもない。各種サブシステムの露光装置への組み立て工程が終了したら、総合調整が行われ、露光装置全体としての各種精度が確保される。なお、露光装置の製造は温度およびクリーン度等が管理されたクリーンルームで行うことが望ましい。
【００６４】
半導体デバイス等のマイクロデバイスは、図７に示すように、マイクロデバイスの機能・性能設計を行うステップ２０１、この設計ステップに基づいたマスク（レチクル）を製作するステップ２０２、デバイスの基材である基板を製造するステップ２０３、前述した実施形態の露光装置ＥＸによりマスクのパターンを基板に露光する露光処理ステップ２０４、デバイス組み立てステップ（ダイシング工程、ボンディング工程、パッケージ工程を含む）２０５、検査ステップ２０６等を経て製造される。
【図面の簡単な説明】
【００６５】
【図１】本発明の露光装置の一実施形態を示す概略構成図である。
【図２】液浸領域周辺の構成を示す図である。
【図３】（ａ）はパッド部が下降した状態、（ｂ）はパッド部が上昇して吸着されて状態を示す図である。
【図４】基板ステージの要部断面図である。
【図５】パッド部の別形態を示す部分断面図である。
【図６】パッド部の別形態を示す部分断面図である。
【図７】半導体デバイスの製造工程の一例を示すフローチャート図である。
【符号の説明】
【００６６】
ＣＯＮＴ  制御装置（調整装置）
ＥＸ  露光装置
Ｍ  マスク（レチクル）
Ｐ  基板
ＰＬ  投影光学系
ＰＳＴ  基板ステージ（ステージ装置）
１  液体
２１  液体回収部（吸液装置）
３４Ａ  上端面（載置面）
５２  基板テーブル（駆動装置）
７０  移動装置
７４  ベローズ管（可撓性部）
７５  パッド部
７５ｂ  傾斜部
７６  電磁アクチュエータ（昇降装置）
【図１】
2005303167.tif 000003
【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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