(57)【要約】【課題】ウォーターマークなどによる光学系のビーム射出端面の汚染を抑制する。【解決手段】液浸装置（５０）の供給管（２１）及び回収管（２７）の一方に設けられた液体検知センサを介して、投影光学系（ＰＬ）の先端レンズ（４２）とウエハ（Ｗ）との間の液体の有無を常時監視する。そして、先端レンズ（４２）とウエハ（Ｗ）との間が水（Ｌｑ）で満たされていない場合には、パルス光源（１４）からレーザビームＬＢが照明ユニットＩＵに射出されるのを阻止する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光学部材と液体とを介してエネルギビームを物体に照射することにより該物体を露光する露光装置であって、
前記エネルギビームを射出するビーム源と；
前記光学部材のビーム射出端側のビーム路を液体で満たすために、前記光学部材のビーム射出端側に液浸空間を形成する液浸機構と；
前記光学部材のビーム射出端側に前記液浸空間が形成されていないとき、前記エネルギビームが前記光学部材のビーム射出端に到達しないようにするビーム制御系と；を備える露光装置。
【請求項２】
前記ビーム制御系は、前記液浸空間が形成されていないときに、前記ビーム源からエネルギビームの射出を禁止することを特徴とする請求項１に記載の露光装置。
【請求項３】
前記ビーム源から前記光学部材の射出端に至る前記エネルギビームのビーム路を開閉する開閉機構をさらに備え、前記ビーム制御系は、前記液浸空間が形成されていないときに、前記開閉機構を制御して、前記ビーム路を遮断することを特徴とする請求項１又は２に記載の露光装置。
【請求項４】
前記液浸空間が形成されていないことを検知するセンサを更に備える請求項１〜３のいずれか一項に記載の露光装置。
【請求項５】
前記液浸機構は、前記液浸空間を形成するために液体を供給する液体供給機構を有し、前記センサは、前記液体供給機構の液体の供給路上に配置されていることを特徴とする請求項４に記載の露光装置。
【請求項６】
前記液浸機構は、前記液浸空間の液体を回収する液体回収機構を更に備え、
前記センサは、前記液体回収機構の液体の回収路上に配置されていることを特徴とする請求項４又は５に記載の露光装置。
【請求項７】
前記ビーム制御系は、前記光学部材のビーム射出端面の汚染を抑制するために、前記液浸空間が形成されていないときに前記光学部材のビーム射出端へ前記エネルギビームが到達しないようにすることを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載の露光装置。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれか一項に記載の露光装置を用いて、物体を露光し、該物体上にデバイスパターンを形成するリソグラフィ工程を含むデバイス製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は露光装置及びデバイス製造方法に係り、更に詳しくは、半導体素子（集積回路等）、液晶表示素子等の電子デバイスを製造するリソグラフィ工程で用いられる露光装置及び該露光装置を利用するデバイス製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、半導体素子（集積回路等）、液晶表示素子等の電子デバイスを製造するリソグラフィ工程では、マスク（又はレチクル）のパターンの像を投影光学系を介して、レジスト（感応材）が塗布されたウエハ又はガラスプレート等の感光性の物体（以下、ウエハと総称する）上の複数のショット領域の各々に投影するステップ・アンド・リピート方式の縮小投影露光装置（いわゆるステッパ）や、ステップ・アンド・スキャン方式の投影露光装置（いわゆるスキャニング・ステッパ）などが、主として用いられている。
【０００３】
この種の露光装置では、集積回路の高集積化によるパターンの微細化にともなって、より高い解像力（解像度）が年々要求されるようになり、最近では、液浸法を利用した露光装置が注目されるようになってきた。この液浸法を利用した露光装置として、投影光学系の下面とウエハ表面との間を水又は有機溶媒等の液体で局所的に満たした状態で露光を行うものが知られている（例えば特許文献１参照）。この特許文献1に記載の露光装置では、液体中での露光光の波長が空気中の１／ｎ倍（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、空気中に比べて焦点深度を実質的にｎ倍に拡大することができる。
【０００４】
しかるに、液浸露光装置では、投影光学系の下面とウエハ表面との間の液体を全回収した状態（ドライ状態）では、投影光学系の接液面（液浸領域が形成されているときにその液体に接する面）に残留した液体が乾燥して、付着跡（液体が水の場合には、いわゆるウォーターマーク）が形成される可能性がある。
【０００５】
この付着跡は、投影光学系の曇りとなってその露光用のエネルギビームに対する投影光学系の透過率の低下や透過率の部分的な低下の要因となり、結果的にウエハ面おけるエネルギ強度の低下や強度むらを引き起こす可能性がある。
【０００６】
【特許文献１】国際公開第２００４／０５３９５５号パンフレット
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【０００７】
なお、ここでは、便宜上、一実施形態を表す図面の符号に対応付けて説明するが、本発明が当該実施形態に限定されるものでないことは勿論である。
【０００８】
本発明は、第１の観点からすると、光学部材（４２）と液体（Ｌｑ）とを介してエネルギビーム（ＩＬ）を物体（Ｗ）に照射することにより物体を露光する露光装置であって、前記エネルギビームを射出するビーム源（１２）と；前記光学部材のビーム射出端側の間のビーム路を液体で満たすために、前記光学部材のビーム射出端側に液浸空間を形成する液浸機構（２１、２７など）と；前記光学部材のビーム射出端側に前記液浸空間が形成されていないとき、前記エネルギビームが前記光学部材のビーム射出端に到達しないようにするビーム制御系（２０）と；を備える露光装置である。
【０００９】
これによれば、光学部材のビーム射出端側のビーム路が液体で満たされていない場合に、光学部材のビーム射出端面にエネルギビームが到達するのを回避することが可能となる。したがって、液体の付着跡などによる光学部材のビーム射出端面の汚染を抑制することができる。
【００１０】
本発明は第２の観点からすると、本発明の露光装置を用いて、物体を露光し、該物体上にデバイスパターンを形成するリソグラフィ工程を含むデバイス製造方法である。
【００１１】
これによれば、本発明の露光装置により物体上にデバイスパターンが形成されるので、露光装置の光学部材のビーム射出端面の汚染に起因する物体表面おけるエネルギ強度の低下や強度むらが抑制され、結果的に高集積度のデバイスの生産性（歩留まりを含む）の向上を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明の一実施形態を図１〜図３に基づいて説明する。図１には、本発明に係る露光装置１０の概略平面図が示されている。
【００１３】
露光装置１０は、露光用光源にパルス光源としてのエキシマレーザ光源を用いたステップ・アンド・スキャン方式の走査型露光装置である。この露光装置１０は、パルス光源１４、照明ユニットＩＵ、レチクルステージＲＳＴ、投影ユニットＰＵ、ウエハステージ装置６０、及びこれらの制御系等を備えている。
【００１４】
パルス光源１４は、例えば特開２００４−０９５６６７号公報などに開示されるように、レーザ共振器、透過率が高く僅かな反射率を有するビームスプリッタ、ビームスプリッタで反射されたレーザビームＬＢをモニタするエネルギモニタ（ビームモニタ）、エネルギモニタからの光電変換信号が供給されるエネルギコントローラ及び高圧電源等が設けられている。
【００１５】
レーザ共振器からパルス的に放出されたレーザビームＬＢが、ビームスプリッタに入射し、ビームスプリッタを透過したレーザビームＬＢが、ビームマッチングユニット（ＢＭＵ）と呼ばれる光軸調整用光学系を少なくとも一部に含む送光光学系ＬＢを介して照明ユニットＩＵに射出される。
【００１６】
通常の発光時には、エネルギコントローラは、主制御装置２０（図１では不図示、図３参照）より供給された１パルス当たりのエネルギの目標値に対応した値となるように、高圧電源での電源電圧をフィードバック制御する。また、エネルギコントローラは、レーザ共振器に供給されるエネルギを高圧電源を介して制御することにより発振周波数をも変更する。
【００１７】
また、パルス光源１４内のビームスプリッタの外側には、主制御装置２０からの制御情報に応じてレーザビームＬＢを遮光するためのシャッタも配置されている。
【００１８】
パルス光源１４としては、例えばＡｒＦエキシマレーザ光源（出力波長１９３ｎｍ）が用いられている。なお、パルス光源１４としてＡｒＦエキシマレーザ光源に代えて、ＫｒＦエキシマレーザ光源（出力波長２４８ｎｍ）やＦ2レーザ光源（発振波長１５７ｎｍ）は勿論、金属蒸気レーザ光源やＹＡＧレーザの高調波発生装置等のパルス光源を使用することも可能である。
【００１９】
照明ユニットＩＵは、照明系ハウジング７０と、その内部の照明光学系とを含み、照明光学系としては、例えば特開２００１−３１３２５０号公報（対応する米国特許出願公開第２００３／００２５８９０号）などに開示されるように、オプティカルインテグレータ等を含む照度均一化光学系、ビームスプリッタ、リレーレンズ、可変ＮＤフィルタ、レチクルブラインド等（いずれも不図示）を含み、パルス光源１４から出力されたレーザビームＬＢを整形し、この整形されたレーザビーム（以下、照明光ともいう）ＩＬにより、レチクルＲ上でＸ軸方向（図１における紙面直交方向）に細長く伸びるスリット状の照明領域ＩＡＲをほぼ均一な照度で照明する。
【００２０】
レチクルステージＲＳＴ上には、回路パターンなどがそのパターン面（図１における下面）に形成されたレチクルＲが、例えば真空吸着システムにより吸着されている。レチクルステージＲＳＴは、例えばリニアモータ等を含むレチクルステージ駆動系１１（図１では不図示、図３参照）によって、ＸＹ平面内で微少駆動可能であるとともに、所定の走査方向（ここでは図１における紙面内左右方向であるＹ軸方向とする）に指定された走査速度で駆動可能となっている。
【００２１】
レチクルステージＲＳＴのステージ移動面内の位置（Ｚ軸回りの回転を含む）は、レチクルレーザ干渉計（以下、レチクル干渉計という）１６によって、移動鏡１５（実際には、Ｙ軸方向に直交する反射面を有するＹ移動鏡とＸ軸方向に直交する反射面を有するＸ移動鏡とが設けられている）を介して、例えば０．５〜１ｎｍ程度の分解能で常時検出される。このレチクル干渉計１６の計測値は、主制御装置２０（図１では不図示、図３参照）に送られ、主制御装置２０では、このレチクル干渉計１６の計測値に基づいてレチクルステージ駆動系１１を介してレチクルステージＲＳＴのＸ軸方向、Ｙ軸方向及びθｚ方向（Ｚ軸回りの回転方向）の位置（及び速度）を制御する。
【００２２】
レチクルＲの上方には、一対のレチクルアライメント系１７（但し、図１における紙面奥側のレチクルアライメント系は不図示）が、配置されている。この一対のレチクルアライメント系１７としては、例えば特開平７−１７６４６８号公報などに開示されるものと同様のものが用いられている。
【００２３】
投影ユニットＰＵは、図１に示されるようにレチクルステージＲＳＴの下方に配置され、鏡筒４０と、該鏡筒４０内に所定の位置関係で保持された複数の光学素子を含む投影光学系ＰＬとを備えている。投影光学系ＰＬとしては、例えばＺ軸方向の共通の光軸ＡＸを有する複数のレンズ（レンズエレメント）からなる屈折光学系が用いられている。この投影光学系ＰＬは、例えば両側テレセントリックで所定の投影倍率（例えば１／４倍又は１／５倍）を有する。このため、照明ユニットＩＵからの照明光ＩＬによってレチクルＲ上の照明領域ＩＡＲが照明されると、このレチクルＲを通過した照明光ＩＬにより、投影光学系ＰＬ（投影ユニットＰＵ）を介してその照明領域ＩＡＲ内のレチクルＲの回路パターンの縮小像（回路パターンの一部の縮小像）が表面にレジスト（感光剤）が塗布されたウエハＷ上の照明領域ＩＡＲに共役な領域（以下、露光領域ともいう）ＩＡに形成される。
【００２４】
投影光学系ＰＬの最も像面に近い（ウエハＷに近い）光学素子（以下、先端レンズという）４２の近傍には、先端レンズ４２とウエハＷとの間の光路空間内に、液体、例えばＡｒＦエキシマレーザ光（波長１９３ｎｍの光）が透過する純水（以下、単に水という）を供給する液浸装置５０の少なくとも一部が設けられている。
【００２５】
液浸装置５０は、図２に示されるように、液体供給装置５２、液体回収装置５４、液体供給装置５２に接続された供給管２１、２２、２３，２４、及び液体回収装置５４に接続された回収管２７、２８、２９、３０等を備えている。なお、図１においては、供給管２１及び回収管２７が代表的に示されている。
【００２６】
液体供給装置５２は、液体のタンク、加圧ポンプ、温度調整装置、並びに供給管２１、２２、２３，２４それぞれに対する液体の供給の開始と停止を制御するための不図示の複数のバルブ等を備えている。各バルブとしては、例えば液体の供給の開始と停止のみならず、流量の調整も可能となるように、流量制御弁を用いることが望ましい。温度調整装置は、液体タンク内の液体の温度を、例えば投影ユニットＰＵ等を中心とする露光装置が収納されているチャンバ（不図示）内の温度と同程度の温度に調整する。
【００２７】
供給管２１は、その一端が液体供給装置５２に接続され、その他端が３つに分岐して、各分岐端に先細ノズルからなる供給ノズル２１ａ，２１ｂ，２１ｃがそれぞれ形成されている。これらの供給ノズル２１ａ，２１ｂ，２１ｃの先端は、前述の先端レンズ４２（図１参照）の近傍に位置し、Ｘ軸方向に所定間隔を隔て、かつ露光領域ＩＡ（前述のスリット上の照明領域と共役な像面上の領域）の＋Ｙ側に近接して配置されている。供給ノズル２１ａを中心として、供給ノズル２１ｂ，２１ｃがほぼ左右対称に配置されている。
【００２８】
供給管２２は、その一端が液体供給装置５２に接続され、その他端が３つに分岐して、各分岐端に先細ノズルからなる供給ノズル２２ａ，２２ｂ，２２ｃがそれぞれ形成されている。これらの供給ノズル２２ａ，２２ｂ，２２ｃの先端は、先端レンズ４２の近傍に位置し、Ｘ軸方向に所定間隔を隔て、かつ露光領域ＩＡの−Ｙ側に近接して配置されている。この場合、供給ノズル２２ａ，２２ｂ，２２ｃは、露光領域ＩＡを挟んで供給ノズル２１ａ，２１ｂ，２１ｃに対向して配置されている。
【００２９】
供給管２３は、その一端が液体供給装置５２に接続され、その他端に先細ノズルからなる供給ノズル２３ａが形成されている。この供給ノズル２３ａの先端は、先端レンズ４２の近傍に位置し、露光領域ＩＡの−Ｘ側に近接して配置されている。
【００３０】
供給管２４は、その一端が液体供給装置５２に接続され、その他端に先細ノズルからなる供給ノズル２４ａが形成されている。この供給ノズル２４ａの先端は、先端レンズ４２の近傍に位置し、露光領域ＩＡの＋Ｘ側に近接して、かつ露光領域ＩＡを挟んで供給ノズル２３ａに対向して配置されている。
【００３１】
液体回収装置５４は、液体のタンク及び吸引ポンプ、並びに回収管２７、２８、２９、３０それぞれを介した液体の回収の開始と停止を制御するための複数のバルブ等を備えている。各バルブとしては、前述した液体供給装置５２側のバルブに対応して流量制御弁を用いることが望ましい。
【００３２】
回収管２７は、その一端が液体回収装置５４に接続され、その他端が二股に分岐して、各分岐端に末広ノズルからなる回収ノズル２７ａ，２７ｂがそれぞれ形成されている。この場合、回収ノズル２７ａ，２７ｂは、供給ノズル２２ａ、２２ｂ、２２ｃの間に交互に配置されている。回収ノズル２７ａ，２７ｂそれぞれの先端及び供給ノズル２２ａ，２２ｂ，２２ｃそれぞれの先端は、Ｘ軸に平行な同一直線上にほぼ沿って配置されている。
【００３３】
回収管２８は、その一端が液体回収装置５４に接続され、その他端が二股に分岐して、各分岐端に末広ノズルからなる回収ノズル２８ａ，２８ｂがそれぞれ形成されている。この場合、回収ノズル２８ａ，２８ｂは、供給ノズル２１ａ、２１ｂ、２１ｃの間に交互に、かつ露光領域ＩＡを挟んで回収ノズル２７ａ，２７ｂに、それぞれ対向して配置されている。回収ノズル２８ａ，２８ｂそれぞれの先端及び供給ノズル２１ａ，２１ｂ，２１ｃそれぞれの先端は、Ｘ軸に平行な同一直線上にほぼ沿って配置されている。
【００３４】
回収管２９は、その一端が液体回収装置５４に接続され、その他端が二股に分岐して、各分岐端に末広ノズルからなる回収ノズル２９ａ，２９ｂがそれぞれ形成されている。これらの回収ノズル２９ａ，２９ｂは、供給ノズル２４ａを挟んで配置されている。回収ノズル２９ａ，２９ｂ及び供給ノズル２４ａそれぞれの先端は、Ｙ軸に平行な同一直線上にほぼ沿って配置されている。
【００３５】
回収管３０は、その一端が液体回収装置５４に接続され、その他端が二股に分岐して、各分岐端に末広ノズルからなる回収ノズル３０ａ，３０ｂがそれぞれ形成されている。これらの回収ノズル３０ａ，３０ｂは、供給ノズル２３ａを挟んで、かつ露光領域ＩＡを挟んで回収ノズル２９ａ，２９ｂにそれぞれ対向して配置されている。回収ノズル３０ａ，３０ｂ及び供給ノズル２３ａそれぞれの先端は、Ｙ軸に平行な同一直線上にほぼ沿って配置されている。
【００３６】
液体供給装置５２は、主制御装置２０からの指示により、供給管２１、２２、２３，２４に接続されたバルブを制御して、光路空間に水Ｌｑを供給する。同時に、液体回収装置５４は、主制御装置２０からの指示により、回収管２７、２８、２９、３０に接続されたバルブを制御して、光路空間から水Ｌｑを回収する。これにより、光路空間内に一定量の水Ｌｑが循環され、先端レンズ４２の光射出端側に液浸空間が形成される。
【００３７】
上述した、液体回収装置５４に接続された回収管２７、２８、２９、３０の一端部近傍には、液体検知センサ２７ｃ、２８ｃ、２９ｃ、３０ｃがそれぞれ設けられている。これらの液体検知センサ２７ｃ、２８ｃ、２９ｃ、３０ｃは、例えば、回収管２７、２８、２９、３０の内部の静電容量の変化により水Ｌｑを検知する静電容量式のセンサ、又は、屈折率の変化により水Ｌｑを検知する光学方式のセンサであり、検知した液量に応じて、例えば４〜２０ｍＡの電流信号を、図３に示される主制御装置２０へ出力する。
【００３８】
図１へ戻り、投影ユニットＰＵの側方、例えば−Ｙ側には、オフアクシス・アライメント系（以下、アライメント系という）ＡＬＧが設けられている。このアライメント系ＡＬＧは、投影ユニットＰＵを保持する保持部材に保持されている。なお、アライメント系ＡＬＧとしては、各種方式のセンサを用いることができるが、本実施形態においては、画像処理方式のセンサが用いられている。なお、画像処理方式のセンサは、例えば特開平４−６５６０３号公報に開示されており、ここでは詳細説明を省略する。アライメント系ＡＬＧからの撮像信号は、主制御装置２０に供給される（図３参照）。
【００３９】
ウエハステージ装置６０は、ベース盤１１２と、該ベース盤１１２の上面の上方に配置されたウエハステージＷＳＴと、ウエハステージＷＳＴに搭載されたウエハテーブルＴＢと、このウエハステージＷＳＴの位置を計測するウエハ干渉計１８と、ウエハステージＷＳＴを駆動するウエハステージ駆動系１２（図３参照）等を備えている。
【００４０】
ウエハステージＷＳＴは、底面に不図示の非接触軸受、例えば空気静圧軸受（すなわち、エアベアリング（エアパッドとも呼ばれる））が複数ヶ所に設けられており、これらの空気静圧軸受からベース盤１１２の上面に向けて噴出された加圧空気の静圧により、ベース盤１１２の上面に数μｍ程度のクリアランスを介して支持され、ウエハステージ駆動系１２によって、ＸＹ面内で駆動（θｚ回転を含む）されるようになっている。
【００４１】
ウエハテーブルＷＴＢは、ウエハステージ本体ＷＳＴ上に不図示のＺ・レベリング機構（例えばボイスコイルモータなどのアクチュエータを備えている）を介して搭載され、ウエハステージＷＳＴに対してＺ軸方向、Ｘ軸回りの回転方向（θｘ方向）及びＹ軸回りの回転方向（θｙ方向）にＺ・レベリング機構により微小駆動される。
【００４２】
ウエハテーブルＷＴＢ上には、ウエハＷを真空吸着システム等を介して保持するウエハホルダ（不図示）が設けられている。また、ウエハテーブルＷＴＢの上面には、中央部にウエハホルダ上に載置されるウエハＷの外径より僅かに大きな内径の円形開口が形成されたほぼ矩形状のプレート（撥液プレート）２８が設けられている。このプレート２８は、その表面がウエハホルダによって吸着保持されたウエハＷとほぼ面一となるように設定されている。
【００４３】
ウエハステージＷＳＴの位置は、ウエハ干渉計１８によって、ウエハテーブルＷＴＢの側面（鏡面加工された面）を介して、例えば０．５〜１ｎｍ程度の分解能で常時検出される。ウエハ干渉計１８は、ウエハステージＷＳＴのＹ軸方向の位置を検出するためのＹ干渉計と、Ｘ軸方向の位置を検出するためのＸ干渉計とを備えている。Ｙ干渉計とＸ干渉計は、測長軸を複数有する多軸干渉計であり、これらの干渉計によりウエハテーブルＷＴＢの回転（θｚ回転（Ｚ軸回りの回転）、θｘ回転（Ｘ軸回りの回転）及びθｙ回転（Ｙ軸回りの回転）を含む）を計測できる。
【００４４】
ウエハ干渉計１８の計測値は、主制御装置２０に送られ、主制御装置２０は、このウエハ干渉計１８の計測値に基づいてウエハステージ駆動系１２を介してウエハステージＷＳＴのＸ軸方向及びＹ軸方向の位置、並びに回転を制御する。
【００４５】
なお、ウエハテーブルＴＢの側面を鏡面加工するのに代えて、平面鏡から成る移動鏡を設けることとしても良い。
【００４６】
さらに、本実施形態の露光装置１０は、投影ユニットＰＵを保持する不図示の保持部材に取り付けられた照射系９０ａ及び受光系９０ｂ（図３参照）を含む、例えば特開平６−２８３４０３号公報（対応米国特許第５，４４８，３３２号）等に開示されるものと同様の斜入射方式の多点焦点位置検出系が設けられている。
【００４７】
図３には露光装置１０の制御系の主要な構成が示されている。この制御系は、装置全体を統括的に制御するマイクロコンピュータ（又はワークステーション）を含む主制御装置２０を中心として構成されている。主制御装置２０には、ＣＲＴモニタ、液晶モニタ等からなる表示装置９５が接続されている。
【００４８】
上記のように構成された本実施形態の露光装置１０では、主制御装置２０による液浸装置５０の液体供給装置５２及び液体回収装置５４の各バルブの制御により、水Ｌｑの液浸空間を形成した状態で、レチクルアライメント系１７を用いたレチクルアライメント及びアライメント系ＡＬＧのベースライン計測、及びエンハンスト・グローバル・アライメント（ＥＧＡ）などの露光準備処理が行われる。なお、上記の準備処理のうち、ベースライン計測の一部及びウエハアライメントはアライメント系ＡＬＧを用いて行われるため、水Ｌｑを介さないで行なわれる。
【００４９】
そして、水Ｌｑの液浸空間が形成された状態で、ウエハＷ上の各ショット領域の露光のための走査開始位置（加速開始位置）へウエハステージＷＳＴを移動するショット間移動動作と、各ショット領域に対するレチクルＲに形成されたパターンを走査露光方式で転写する走査露光動作とが繰り返し行なわれることにより、露光処理が行なわれる。
【００５０】
主制御装置２０は、少なくとも上述した露光準備処理及び露光処理中を含め、回収管２７、２８、２９、３０の液体検知センサ２７ｃ、２８ｃ、２９ｃ、３０ｃからの電流信号を常時監視して、例えば、液体検知センサ２７ｃ、２８ｃ、２９ｃ、３０ｃの電流信号の値が閾値以下である場合には、光路空間内に十分な量の水Ｌｑが充填されていないと判断し、パルス光源１４内部のシャッタを閉じてレーザビームＬＢのビーム路を遮蔽する。
【００５１】
以上説明したように、本実施形態の露光装置１０によると、液浸装置５０の液体回収装置５４に接続された回収管２７、２８、２９、３０には、液体検知センサ２７ｃ、２８ｃ、２９ｃ、３０ｃが設けられていることから、光路空間から回収管２７、２８、２９、３０を介して回収される水Ｌｑの量を常時監視することができる。これにより、例えば、光路空間に水Ｌｑが十分に供給されていないか、又は基板などの物体が先端レンズ４２の下方にないために先端レンズ４２の下方に水Ｌｑを保持できない等の理由により、回収管２７、２８、２９、３０内の水Ｌｑが検知できない場合には、所望の液浸空間が形成されていないと判断し、パルス光源１４のシャッタを閉じてレーザビームＬＢがパルス光源１４から外部へ射出されるのを阻止する。したがって、液浸空間が形成されていないときに、投影光学系ＰＬの先端レンズ４２に照明光ＩＬが到達することを回避することができ、結果的にウォーターマークの形成などの先端レンズ４２の接液面の汚染の発生を効果的に抑制することができる。
【００５２】
液浸露光装置では、先端レンズ４２の光射出端面（接液面）は、ウエハＷからの溶出物（ウエハに塗布されているレジストに含まれるＰＡＧなど）を含む水Ｌｑと接触するため、先端レンズ４２の光射出端側に所望の液浸空間が形成されていない状態で、照明光ＩＬを先端レンズ４２の接液面に照射してしまうと、その接液面に残留していた水Ｌｑが急速に乾燥してウォーターマークになったり、その接液面にすでに形成されていたウォーターマークが凝縮してしまう可能性がある。
【００５３】
本実施形態においては、先端レンズ４２の光射出端側に所望の液浸空間が形成されていない状態では、先端レンズ４２の接液面に照明光（露光光）ＩＬが照射されないようになっているので、ウォーターマークの発生やウォーターマークの凝縮を抑制することができる。
【００５４】
なお、上記実施形態では、液体検知センサ２７ｃ、２８ｃ、２９ｃ、３０ｃを、回収管２７、２８、２９、３０に設置する場合について説明したが、これに限らず、液体検知センサを供給管２１、２２、２３，２４に設置して、水Ｌｑの供給量を監視してもよい。また、検知端が微小な液体検知センサを用いる場合には、その検知端を、先端レンズ４２とウエハＷの間に直接挿入して光路空間内の水Ｌｑの有無を検知してもよい。
【００５５】
また、上記実施形態では、静電容量又は屈折率の変化に基づいて水Ｌｑの有無を液体検知センサ２７ｃ〜３０ｃにより検知したが、これに代えて、例えば管路に流れる水Ｌｑの流量を計測可能な流量計を用いてもよい。あるいは、前述の多点焦点位置検出系を使って、水Ｌｑの有無を検出するようにしてもよい。要は、検知方式を問わず水Ｌｑの有無を検知することができればよい。
【００５６】
また、上記実施形態では、水Ｌｑの液浸空間が形成されているか否かを検知し、この検知結果に基づいて照明光ＩＬの出力を停止することとしたが、露光装置１０の運転状況にあわせて制御することとしてもよい。例えば、主制御装置２０は、液体供給装置５２が運転していない場合、あるいは、先端レンズ４２の下方にウエハステージＷＳＴが存在しない場合には、パルス光源１４に対しレーザビームＬＢの出力を禁止し、液体供給装置５２が運転していることを条件に、パルス光源１４に対しレーザビームＬＢの出力を許可することとしてもよい。
【００５７】
また、上記実施形態では、シャッタを閉じることでレーザ共振器からのレーザビームＬＢのビーム路を遮蔽する場合について説明したが、これに代えて、あるいはこれと共にレーザ共振器からのレーザビームＬＢの出力を停止することで、照明光ＩＬが投影光学系ＰＬの先端レンズ４２に到達するのを回避することとしても良い。要は、液浸空間が存在しないときに、前記エネルギビームが前記光学系のビーム射出端に到達しないようにするのであれば、その手段は特に問わない。従って投影光学系ＰＬや、照明ユニットＩＵの内部などにシャッタを設けても良いし、あるいは照明ユニットＩＵ内部のレチクルブラインド等を用いて照明光ＩＬの光路を遮蔽することとしてもよい。
【００５８】
また、上述の実施形態においては、先端レンズ４２とウエハＷとが対向している状態で水Ｌｑの液浸空間を形成する場合について説明したが、先端レンズ４２と他の物体（例えば、プレート２８）とが対向している状態で、先端レンズ４２と他の物体との間に水Ｌｑの液浸空間を形成することもできる。したがって、先端レンズ４２と他の物体との間に水Ｌｑの液浸空間を形成した状態でも、照明光（露光光）ＩＬを先端レンズ４２に入射させることが許可される
【００５９】
また、上記実施形態では、液体として純水（水）を用いるものとしたが、本発明がこれに限定されないことは勿論である。液体としては、化学的に安定で、照明光ＩＬの透過率が高く安全な液体、例えばフッ素系不活性液体を使用しても良い。このフッ素系不活性液体としては、例えばフロリナート（米国スリーエム社の商品名）が使用できる。このフッ素系不活性液体は冷却効果の点でも優れている。また、液体として、照明光ＩＬに対する透過性があってできるだけ屈折率が高く、また、投影光学系やウエハ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（例えばセダー油等）を使用することもできる。また、光源としてＦ2レーザを用いる場合には、液体として、フッ素系の液体（例えば、フォンブリンオイル）を使用することができる。
【００６０】
また、上述の各実施形態においては、投影光学系ＰＬとして、複数のレンズエレメント（屈折素子）から構成される屈折系が採用されているが、反射素子と屈折素子とを含む反射屈折系であってもよいし、屈折素子を含まない反射系であってもよい。
【００６１】
なお、上記各実施形態では、投影光学系ＰＬの最も像面側の光学素子が先端レンズ４２であるものとしたが、これに限らず、投影光学系ＰＬの光学特性、例えば収差（球面収差、コマ収差等）の調整に用いる光学プレート（平行平面板等）であっても良いし、単なるカバーガラスであっても良い。
【００６２】
上述の各実施形態においては、投影光学系ＰＬの先端素子（４２）の射出側の光路空間を液体（水）で満たしてウエハＷを露光しているが、投影光学系ＰＬ内の他の光路空間を液体（水）で満たしてもよい。例えば、国際公開第２００４／０１９１２８号パンフレットに開示されているように、先端素子の入射面に対向する光学素子と先端素子との間の光路空間を液体（純水）で満たすようにしてもよい。この場合、先端素子の入射面に対向する光学素子と先端素子との間に所望の液浸空間が形成されていない状態では、先端素子の入射面に対向する光学素子の射出面に照明光（露光光）が到達しないように照明光（露光光）ＩＬの光路を遮断したり、光源１４からのレーザビームＬＢの発射を禁止してもよい。
【００６３】
なお、複数のレンズを含む投影光学系、投影ユニットＰＵを露光装置に組み込み、更に、投影ユニットＰＵに液体給排システムを取り付ける。その後、光学調整をするとともに、多数の機械部品からなるレチクルステージやウエハステージを露光装置に取り付けて配線や配管を接続し、更に総合調整（電気調整、動作確認等）をすることにより、上記各実施形態の露光装置を製造することができる。なお、露光装置の製造は温度及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】
また、上記各実施形態では、ステップ・アンド・スキャン方式等の走査型露光装置に本発明が適用された場合について説明したが、本発明の適用範囲がこれに限定されないことは勿論である。すなわちステップ・アンド・リピート方式の縮小投影露光装置にも本発明は好適に適用できる。また、ショット領域とショット領域とを合成するステップ・アンド・スティッチ方式の縮小投影露光装置におけるウエハＷの同一レジスト層に対する露光にも本発明は好適である。
【００６５】
また、例えば特開平６−１２４８７３号公報に開示されているように、露光対象のウエハの表面全体が液体で覆われる液浸露光装置にも本発明を適用可能である。また上述の実施形態においては、光透過性の基板上に所定の遮光パターン（又は位相パターン・減光パターン）を形成した光透過型マスク（レチクル）を用いたが、このレチクルに代えて、例えば米国特許第６，７７８，２５７号公報に開示されているように、露光すべきパターンの電子データに基づいて、透過パターン又は反射パターン、あるいは発光パターンを形成する電子マスクを用いてもよい。
【００６６】
また、国際公開第２００１／０３５１６８号パンフレットに開示されているように、干渉縞をウエハＷ上に形成することによって、ウエハＷ上にライン・アンド・スペースパターンを形成する露光装置（リソグラフィシステム）にも本発明を適用することができる。
【００６７】
また、例えば欧州特許公開第１，０４１，３５７号公報に記載されているように、基板を保持するステージとは別に測定用の部材やセンサを搭載した測定ステージを備えた露光装置にも本発明を適用することができる。
【００６８】
また、例えば、特表２０００−５０５９５８号（対応米国特許５，９６９，４４１）に開示されているように、複数のウエハステージを備えた露光装置にも本発明を適用できる。
【００６９】
露光装置の用途としては半導体製造用の露光装置に限定されることなく、例えば、角型のガラスプレートに液晶表示素子パターンを転写する液晶用の露光装置や、有機ＥＬ、薄膜磁気ヘッド、撮像素子（ＣＣＤ等）、マイクロマシン及びＤＮＡチップなどを製造するための露光装置にも広く適用できる。また、半導体素子などのマイクロデバイスだけでなく、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エ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。
【００７０】
また、上記各実施形態の露光装置の光源は、ＡｒＦエキシマレーザ光源に限らず、ＫｒＦエキシマレーザ光源、Ｆ2レーザ光源などのパルスレーザ光源や、ｇ線（波長４３６ｎｍ）、ｉ線（波長３６５ｎｍ）などの輝線を発する超高圧水銀ランプなどを用いることも可能である。また、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ビームＬＢを、例えばエルビウム（又はエルビウムとイッテルビウムの両方）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。また、投影光学系の倍率は縮小系のみならず等倍および拡大系のいずれでも良い。
【００７１】
《デバイス製造方法》
次に上述した露光装置をリソグラフィ工程で使用したデバイスの製造方法の実施形態について説明する。
【００７２】
図４には、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が示されている。図４に示されるように、まず、ステップ２０１（設計ステップ）において、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２０２（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を製作する。一方、ステップ２０３（ウエハ製造ステップ）において、シリコン等の材料を用いてウエハを製造する。
【００７３】
次に、ステップ２０４（ウエハ処理ステップ）において、ステップ２０１〜ステップ２０３で用意したマスクとウエハを使用して、後述するように、リソグラフィ技術等によってウエハ上に実際の回路等を形成する。次いで、ステップ２０５（デバイス組立てステップ）において、ステップ２０４で処理されたウエハを用いてデバイス組立てを行う。このステップ２０５には、ダイシング工程、ボンディング工程、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。
【００７４】
最後に、ステップ２０６（検査ステップ）において、ステップ２０５で作成されたデバイスの動作確認テスト、耐久テスト等の検査を行う。こうした工程を経た後にデバイスが完成し、これが出荷される。
【００７５】
図５には、半導体デバイスにおける、上記ステップ２０４の詳細なフロー例が示されている。図５において、ステップ２１１（酸化ステップ）においてはウエハの表面を酸化させる。ステップ２１２（ＣＶＤステップ）においてはウエハ表面に絶縁膜を形成する。ステップ２１３（電極形成ステップ）においてはウエハ上に電極を蒸着によって形成する。ステップ２１４（イオン打ち込みステップ）においてはウエハにイオンを打ち込む。以上のステップ２１１〜ステップ２１４それぞれは、ウエ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。
【００７６】
ウエ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２１５（レジスト形成ステップ）において、ウエハに感光剤を塗布する。引き続き、ステップ２１６（露光ステップ）において、上で説明した露光装置及び露光方法によってレチクル（マスク）の回路パターンをウエハに転写する。次に、ステップ２１７（現像ステップ）においては露光されたウエハを現像し、ステップ２１８（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２１９（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。
【００７７】
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、ウエハ上に多重に回路パターンが形成される。
【００７８】
以上説明した本実施形態のデバイス製造方法によると、露光工程（ステップ２１６）において上記実施形態の露光装置及び露光方法によってレチクルの回路パターンがウエハに精度良く転写される。この結果、高集積度のデバイスの生産性（歩留まりを含む）を向上させることが可能になる。
【産業上の利用可能性】
【００７９】
以上説明したように、本発明の露光装置は物体を露光するのに適している。また、本発明のデバイス製造方法はマイクロデバイスの製造に適している。
【図面の簡単な説明】
【００８０】
【図１】本発明の一実施形態に係る露光装置１０の概略的な構成を示す図である。
【図２】液浸装置５０の概略的な構成を示す平面図である。
【図３】露光装置１０の制御系の構成を示すブロック図である。
【図４】デバイス製造方法の実施形態を説明するためのフローチャートである。
【図５】図４のステップ２０４の具体例を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００８１】
１０…露光装置、１４…パルス光源、２０…主制御装置、５０…液浸装置、５２…液体供給装置、５４…液体回収装置、２１〜２４…供給管、２７〜３０…回収管、４２…先端レンズ、２７ｃ〜３０ｃ…液体検知センサ、Ｗ…ウエハ、Ｒ…レチクル、ＩＵ…照明ユニット、ＰＬ…投影光学系、ＩＬ…照明光、Ｌｑ…水。
【図１】
2007005525.tif 000003
【図２】
2007005525.tif 000004
【図３】
2007005525.tif 000005
【図４】
2007005525.tif 000006
【図５】
2007005525.tif 000007