(57)【要約】 【課題】露光光を基板上まで良好に到達させることができる露光装置を提供する。【解決手段】露光装置ＥＸは、上方を向き、露光光ＥＬが射出される凹面２を有する光学素子ＬＳ１と、凹面２の上方で基板Ｐを保持する基板保持部材４とを備えている。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上に露光光を照射して前記基板を露光する露光装置において、
上方を向き、前記露光光が射出される凹面を有する光学素子と、
前記凹面の上方で前記基板を保持する基板保持部材と、を備えた露光装置。
【請求項２】
前記光学素子と、前記光学素子の凹面と前記基板の表面との間を満たす液体とを介して、前記基板上に露光光を照射する請求項１記載の露光装置。
【請求項３】
前記光学素子の凹面と前記基板の表面との間を液体で満たす液浸システムを備えた請求項１又は２記載の露光装置。
【請求項４】
前記液浸システムは、上方を向く前記凹面の内側に前記液体を供給する請求項３記載の露光装置。
【請求項５】
前記光学素子は、前記凹面を囲むように形成された端面を有し、
前記液浸システムは、前記端面よりも下方に回収口を配置して、前記凹面の内側の空間の液体を回収する請求項３又は４記載の露光装置。
【請求項６】
前記液浸システムの回収口は、上下方向に移動可能である請求項５記載の露光装置。
【請求項７】
前記液体の前記露光光に対する屈折率は、前記光学素子の前記露光光に対する屈折率よりも高い請求項１〜６のいずれか一項記載の露光装置。
【請求項８】
パターン像を前記基板上に投影する投影光学系を備え、
前記凹面を有する光学素子は、前記投影光学系の複数の光学素子のうち、該投影光学系の像面に最も近い光学素子である請求項１〜７のいずれか一項記載の露光装置。
【請求項９】
請求項１〜請求項８のいずれか一項記載の露光装置を用い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、基板を露光する露光装置、及びデバイス製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
フォトリソグラフィ工程で用いられる露光装置において、下記特許文献に開示されているような、露光光の光路を液体で満たし、その液体を介して基板を露光する液浸型の露光装置が知られている。
【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】
【０００３】
液浸型の露光装置においては、露光光の光路を満たす液体の屈折率が高いほど、解像度や焦点深度を向上できる。そのような高い屈折率を有する液体を使用した場合においても、露光光を基板上まで良好に到達させることが重要である。
【０００４】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであって、露光光を基板上まで良好に到達させることができる露光装置、及びその露光装置を用いる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】
【０００５】
上記の課題を解決するため、本発明は実施の形態に示す各図に対応付けした以下の構成を採用している。但し、各要素に付した括弧付き符号はその要素の例示に過ぎず、各要素を限定するものではない。
【０００６】
本発明の第１の態様に従えば、基板（Ｐ）上に露光光（ＥＬ）を照射して基板（Ｐ）を露光する露光装置において、上方を向き、露光光（ＥＬ）が射出される凹面（２）を有する光学素子（ＬＳ１）と、凹面（２）の上方で基板（Ｐ）を保持する基板保持部材（４）と、を備えた露光装置（ＥＸ）が提供される。
【０００７】
本発明の第１の態様によれば、露光光を基板上まで良好に到達させることができる。
【０００８】
本発明の第２の態様に従えば、上記態様の露光装置（ＥＸ）を用いるデバイス製造方法が提供される。
【０００９】
本発明の第２の態様によれば、露光光を基板上まで良好に到達させることができる露光装置を用いてデバイスを製造することができる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、露光光を基板上まで良好に到達させることができ、基板を良好に露光することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明するが、本発明はこれに限定されない。なお、以下の説明においては、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。そして、水平面内における所定方向をＸ軸方向、水平面内においてＸ軸方向と直交する方向をＹ軸方向、Ｘ軸方向及びＹ軸方向のそれぞれに直交する方向（すなわち鉛直方向）をＺ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。
【００１２】
＜第１実施形態＞
第１実施形態について図１を参照しながら説明する。図１は第１実施形態に係る露光装置ＥＸ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を保持して移動可能なマスクステージ３と、基板Ｐを保持して移動可能な基板ステージ４と、マスクステージ３に保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のパターン像を基板Ｐ上に投影する投影光学系ＰＬと、露光装置ＥＸ全体の動作を制御する制御装置７とを備えている。
【００１３】
投影光学系ＰＬは、その上方（＋Ｚ方向）に像面を形成するように設けられており、基板Ｐを保持する基板ステージ４は、投影光学系ＰＬの上方（＋Ｚ方向）に配置されている。一方、マスクＭを保持するマスクステージ３は、投影光学系ＰＬの下方（−Ｚ方向）に配置されている。本実施形態では、投影光学系ＰＬの光軸ＡＸはＺ軸方向と平行となっている。投影光学系ＰＬは、マスクＭのパターン像を所定の投影倍率で基板Ｐ上に投影するものであって、複数の光学素子ＬＳ１〜ＬＳ７を有しており、それら複数の光学素子ＬＳ１〜ＬＳ７は鏡筒ＰＫで保持されている。
【００１４】
なお、ここでいう基板は半導体ウエハ等の基材上に感光材（フォトレジスト）が塗布されたものを含み、マスクは基板上に縮小投影されるデバイスパターンが形成されたレチクルを含む。また、本実施形態においては、マスクとして透過型のマスクを用いるが、反射型のマスクを用いてもよい。
【００１５】
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型の露光装置であって、投影光学系ＰＬと液体ＬＱとを介して基板Ｐ上に露光光ＥＬを照射して基板Ｐを露光する。液体ＬＱは、投影光学系ＰＬの複数の光学素子ＬＳ１〜ＬＳ７のうち、投影光学系ＰＬの像面に最も近い最終光学素子ＬＳ１と、基板Ｐとの間に満たされる。
【００１６】
露光装置ＥＸは、少なくとも投影光学系ＰＬを用いてマスクＭのパターン像を基板Ｐ上に投影している間、投影光学系ＰＬの最終光学素子ＬＳ１と基板Ｐとの間の露光光ＥＬの光路Ｋを液体ＬＱで満たす。露光装置ＥＸは、投影光学系ＰＬと露光光ＥＬの光路Ｋを満たす液体ＬＱとを介してマスクＭを通過した露光光ＥＬを基板ステージ４に保持された基板Ｐ上に照射することによって、マスクＭのパターン像を基板Ｐ上に投影して、基板Ｐを露光する。
【００１７】
投影光学系ＰＬの複数の光学素子ＬＳ１〜ＬＳ７のうち、投影光学系ＰＬの像面に最も近い最終光学素子ＬＳ１は、上方を向き、露光光ＥＬが射出される凹面２を有している。鏡筒ＰＫは、凹面２が上方を向くように最終光学素子ＬＳ１を保持する。基板ステージ４は、最終光学素子ＬＳ１の凹面２の上方で基板Ｐを保持しており、鏡筒ＰＫに保持された最終光学素子ＬＳ１の凹面２は、基板ステージ４に保持された基板Ｐの表面（感光材が塗布された露光面）と対向している。液体ＬＱは、最終光学素子ＬＳ１の凹面２と基板ステージ４に保持された基板Ｐの表面との間の露光光ＥＬの光路Ｋを満たしており、光路Ｋを満たす液体ＬＱは、凹面２の内側の空間を満たしている。そして、凹面２は、光路Ｋを満たす液体ＬＱと接触する。また、凹面２の内側の空間に満たされている液体ＬＱは、基板ステージ４に保持されている基板Ｐの表面とも接触する。制御装置７は、凹面２の内側の空間に満たされている液体ＬＱと、基板ステージ４に保持されている基板Ｐの表面とが、液体ＬＱの表面張力により接触可能となるように、最終光学素子ＦＬと基板Ｐとの距離を設定する。露光装置ＥＸは、最終光学素子ＬＳ１を含む投影光学系ＰＬと、最終光学素子ＬＳ１の凹面２と基板Ｐの表面との間を満たす液体ＬＱとを介して、基板Ｐ上に露光光ＥＬを照射する。
【００１８】
照明光学系ＩＬは、マスクＭ上の所定の照明領域を均一な照度分布の露光光ＥＬで照明するものである。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、露光光ＥＬとして、ＡｒＦエキシマレーザ光が用いられる。
【００１９】
マスクステージ３は、リニアモータ等のアクチュエータを含むマスクステージ駆動装置３Ｄの駆動により、マスクＭを保持した状態で、Ｘ軸、Ｙ軸、及びθＺ方向に移動可能である。マスクステージ３（ひいてはマスクＭ）の位置情報は、レーザ干渉計３Ｌによって計測される。レーザ干渉計３Ｌは、マスクステージ３上に設けられた移動鏡３Ｋを用いてマスクステージ３の位置情報を計測する。制御装置７は、レーザ干渉計３Ｌの計測結果に基づいてマスクステージ駆動装置３Ｄを駆動し、マスクステージ３に保持されているマスクＭの位置制御を行う。
【００２０】
基板ステージ４は、基板Ｐを保持する基板ホルダを有しており、リニアモータ等のアクチュエータを含む基板ステージ駆動装置４Ｄの駆動により、基板Ｐを保持した状態で、ガイド部材ＢＰのガイド面に沿って、Ｘ軸、Ｙ軸、及びθＺ方向に移動可能である。また、基板ステージ４は、保持した基板Ｐを、Ｚ軸、θＸ、及びθＹ方向に移動可能である。すなわち、基板ステージ４は、保持した基板Ｐの表面を、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸、θＸ、θＹ、及びθＺ方向の６自由度の方向に移動可能である。基板ステージ４は、基板Ｐの表面（露光面）を下方（−Ｚ方向）に向けて、その基板Ｐを保持する。
【００２１】
基板ステージ４（ひいては基板Ｐ）の位置情報は、レーザ干渉計４Ｌによって計測される。レーザ干渉計４Ｌは、基板ステージ４に設けられた移動鏡４Ｋを用いて、基板ステージ４のＸ軸、Ｙ軸、及びθＺ方向に関する位置情報を計測する。また、基板ステージ４に保持されている基板Ｐの表面の面位置情報（Ｚ軸、θＸ、及びθＹ方向に関する位置情報）は、不図示のフォーカス・レベリング検出系によって検出される。制御装置７は、レーザ干渉計４Ｌの計測結果及びフォーカス・レベリング検出系の検出結果に基づいて、基板ステージ駆動装置４Ｄを駆動し、基板ステージ４に保持されている基板Ｐの位置制御を行う。
【００２２】
なお、本実施形態の投影光学系ＰＬは、その投影倍率が例えば１／４、１／５、１／８等の縮小系である。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、投影光学系ＰＬは、反射光学素子を含まない屈折系、屈折光学素子を含まない反射系、反射光学素子と屈折光学素子とを含む反射屈折系のいずれであってもよい。また、投影光学系ＰＬは、倒立像と正立像とのいずれを形成してもよい。
【００２３】
次に、液体ＬＱ及び最終光学素子ＬＳ１について説明する。以下の説明においては、簡単のため、液体ＬＱの露光光ＥＬに対する屈折率を、液体ＬＱの屈折率、と適宜称し、最終光学素子ＬＳ１の露光光ＥＬに屈折率を、最終光学素子ＬＳ１の屈折率、と適宜称する。
【００２４】
本実施形態においては、液体ＬＱの露光光ＥＬ（ＡｒＦエキシマレーザ光：波長１９３ｎｍ）に対する屈折率は、最終光学素子ＬＳ１の露光光ＥＬに対する屈折率よりも高く、光路Ｋは、最終光学素子ＬＳ１の屈折率よりも高い屈折率を有する液体ＬＱで満たされる。例えば、最終光学素子ＬＳ１が石英で形成される場合には、石英の屈折率は約１．５程度なので、液体ＬＱとしてはその屈折率が石英の屈折率よりも高い例えば１．６〜１．８程度のものが使用される。
【００２５】
最終光学素子ＬＳ１の−Ｚ側（物体面側、マスク側）の光路は気体（例えば窒素）で満たされ、最終光学素子ＬＳ１の＋Ｚ側（像面側、基板側）の光路は液体ＬＱで満たされる。最終光学素子ＬＳ１の−Ｚ側（物体面側）の面（以下、第１面と称する）の形状は、投影光学系ＰＬの物体面側（マスク側）に向かって膨らむような凸状の曲面形状であり、基板Ｐの表面（像面）に結像するすべての光線が入射するような形状となっている。
【００２６】
最終光学素子ＬＳ１の＋Ｚ側（像面側）の面（以下、第２面と称する）の形状は、基板Ｐから離れるように凹んだ凹面２となっている。第２面（凹面２）の形状は曲面形状である。そして、第２面（凹面２）の形状は、第１面の形状と同様に、基板Ｐの表面に結像する全ての光線が入射するような形状となっている。
【００２７】
なお、最終光学素子ＬＳ１の第１面及び第２面の曲面形状は、投影光学系ＰＬが所望の性能を得られるように適宜決定することができ、第１面及び第２面のそれぞれが、同じ曲率中心を有する球面状でもよいし、非球面形状でもよい。
【００２８】
投影光学系ＰＬの像面側の開口数ＮＡは以下の式で表される。
ＮＡ＝ｎ・ｓｉｎθ         …  （１）
ここで、ｎは液体ＬＱの屈折率であり、θは収束半角である。また、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          …  （２）
δ＝±ｋ２・λ／ＮＡ２       …  （３）
ここで、λは露光波長、ｋ１、ｋ２はプロセス係数である。このように、高い屈折率（ｎ）を有する液体ＬＱによって開口数ＮＡを約ｎ倍にすることで、（２）式、（３）式より、解像度及び焦点深度を大幅に向上することができる。
【００２９】
また、最終光学素子ＬＳ１の屈折率以上の投影光学系ＰＬの開口数ＮＡを得ようとした場合、最終光学素子ＬＳ１の基板Ｐと対向する第２面が光軸ＡＸとほぼ垂直な平坦面であると、露光光ＥＬの一部が、最終光学素子ＬＳ１と液体ＬＱとの界面（すなわち第２面）で全反射して、投影光学系ＰＬの像面まで到達することができない。例えば、最終光学素子ＬＳ１の屈折率をｎ１、液体ＬＱの屈折率をｎ２、最終光学素子ＬＳ１と液体ＬＱとの界面（第２面）へ入射する露光光ＥＬの最外の光線の光軸ＡＸに対する角度をθ１、その界面から射出する（液体ＬＱへ入射する）最外の光線の光軸ＡＸに対する角度をθ２とすると、スネルの法則により以下の式が成立する。
ｎ１ｓｉｎθ１＝ｎ２ｓｉｎθ２   …  （４）
また、投影光学系ＰＬの開口数ＮＡは、液体ＬＱの屈折率ｎ２、液体ＬＱへ入射する最外の光線の光軸ＡＸに対する角度θ２を使うと次式で表される。
ＮＡ＝ｎ２ｓｉｎθ２           …  （５）
（４）、（５）式より以下の式が成立する。
ｓｉｎθ１＝ＮＡ／ｎ１         …  （６）
したがって、（６）式からも明らかなように、最終光学素子ＬＳ１と液体ＬＱとの界面（第２面）が光軸ＡＸとほぼ垂直な平坦面であって、投影光学系ＰＬの開口数ＮＡが最終光学素子ＬＳ１の屈折率ｎ１よりも大きい場合には、露光光ＥＬの一部が液体ＬＱに入射することができない。これに対して、本実施形態の最終光学素子ＬＳ１の第２面は凹面２を有しているので、投影光学系ＰＬの開口数ＮＡが、最終光学素子ＬＳ１の屈折率ｎ１よりも大きい場合であっても、露光光ＥＬの最外の光線は像面まで良好に到達することができる。
【００３０】
液体ＬＱとしては、例えばイソプロパノールやグリセロールといったＣ−Ｈ結合やＯ−Ｈ結合を持つ所定液体、ヘキサン、ヘプタン、デカン等の所定液体（有機溶剤）が挙げられる。あるいは、これら所定液体のうち任意の２種類以上の液体が混合されたものであってもよいし、純水に上記所定液体が添加（混合）されたものであってもよい。あるいは、液体ＬＱとしては、純水に、Ｈ＋、Ｃｓ＋、Ｋ＋、Ｃｌ−、ＳＯ４２−、ＰＯ４２−等の塩基又は酸を添加（混合）したものであってもよい。更には、純水にＡｌ酸化物等の微粒子を添加（混合）したものであってもよい。これら液体ＬＱは、ＡｒＦエキシマレーザ光を透過可能である。また、液体ＬＱとしては、光の吸収係数が小さく、温度依存性が少なく、投影光学系ＰＬや基板Ｐの表面に塗布されている感光材に対して安定なものであることが好ましい。
【００３１】
また、最終光学素子ＬＳ１は、例えば石英（シリカ）で形成することができる。あるいは、フッ化カルシウム（蛍石）、フッ化バリウム、フッ化ストロンチウム、フッ化リチウム、及びフッ化ナトリウム等のフッ化化合物の単結晶材料で形成されてもよい。また、光学素子ＬＳ２〜ＬＳ７を、上述の材料で形成することができる。また、例えば光学素子ＬＳ２〜ＬＳ７を蛍石で形成し、光学素子ＬＳ１を石英で形成してもよいし、光学素子ＬＳ２〜ＬＳ７を石英で形成し、光学素子ＬＳ１を蛍石で形成してもよいし、光学素子ＬＳ１〜ＬＳ５の全てを石英（あるいは蛍石）で形成してもよい。また、最終光学素子ＬＳ１として、石英や蛍石よりも屈折率が高い（例えば１．６以上）材料で最終光学素子ＬＳ１を形成してもよい。
【００３２】
次に、基板Ｐを露光する手順について、図２〜図６を参照しながら説明する。露光装置ＥＸは、最終光学素子ＬＳ１の凹面２と基板Ｐの表面との間を液体ＬＱで満たすための液浸システム１を備えている。図２において、液浸システム１は、液体ＬＱを供給するための液体供給装置１１と、その液体供給装置１１に接続された供給口１２を有する供給ノズル１３とを備えている。供給口１２は供給ノズル１３の一端に設けられ、供給ノズル１３の他端が液体供給装置１１に接続されている。液体供給装置１１は、供給する液体ＬＱの温度を調整する温度調整装置、液体ＬＱ中の気体成分を低減する脱気装置、及び液体ＬＱ中の異物を取り除くフィルタユニット等を備えており、清浄で温度調整された液体ＬＱを送出可能である。液体供給装置１１の動作は制御装置７に制御される。
【００３３】
本実施形態においては、液浸システム１は、上方を向く最終光学素子ＬＳ１の凹面２の内側に液体ＬＱを供給する。図２に示すように、液浸システム１は、供給口１２が設けられている供給ノズル１３の先端（一端）を凹面２に近づけることができ、供給口１２を介して凹面２の内側に液体ＬＱを供給可能である。
【００３４】
凹面２の内側に液体ＬＱを供給するときには、制御装置７は、基板ステージ駆動装置４Ｄを用いて、基板ステージ４を最終光学素子ＬＳ１から遠ざける。制御装置７は、最終光学素子ＬＳ１から離れた所定位置（基板交換位置）において、露光処理されるべき基板Ｐを基板ステージ４にロードする。
【００３５】
基板ステージ４を最終光学素子ＬＳ１から遠ざけた状態で、制御装置７は、供給ノズル１３の供給口１２を凹面２に近づける。露光装置ＥＸは、供給ノズル１３を駆動可能な駆動装置を備えており、制御装置７は、その駆動装置を用いて、供給ノズル１３を駆動し、供給ノズル１３の先端に設けられている供給口１２を、凹面２に近づける。そして、制御装置７は、液浸システム１の液体供給装置１１を駆動する。液体供給装置１１から送出された液体ＬＱは、供給ノズル１３の流路を流れた後、供給口１２より、凹面２の内側に供給される。供給口１２から供給された液体ＬＱは、凹面２の内側の空間を満たす。
【００３６】
上方を向く最終光学素子ＬＳ１の凹面２の内側に上方から供給された液体ＬＱは、重力作用により、凹面２の内側の空間を良好に満たす。凹面２の内側に供給された液体ＬＱは、凹面２と良好に接触（密着）することができる。
【００３７】
本実施形態においては、最終光学素子ＬＳ１は、凹面２を囲むように形成されたフランジ面２Ｆを有している。フランジ面２Ｆは、上方（＋Ｚ方向）を向く面である。本実施形態においては、フランジ面２Ｆは、基板ステージ４に保持された基板Ｐの表面（ＸＹ平面）とほぼ平行であるが、基板Ｐの表面に対して傾斜していてもよい。
【００３８】
図３に示すように、液浸システム１は、凹面２の内側の空間を満たす液体ＬＱの表面のエッジＬＥが、フランジ面２Ｆに接触するまで、凹面２の内側に液体ＬＱを供給する。液体ＬＱの表面は、その表面張力により、フランジ面２Ｆに対して僅かに（例えば２〜３ｍｍ程度）上方に盛り上がる。
【００３９】
凹面２の内側の空間を液体ＬＱで満たした後、制御装置７は、図３に示すように、供給ノズル１３を最終光学素子ＬＳ１から遠ざける。そして、制御装置７は、基板Ｐを保持した基板ステージ４を最終光学素子ＬＳ１に近づける。
【００４０】
図４に示すように、制御装置７は、基板ステージ４の位置を制御し、その内側に液体ＬＱが満たされている最終光学素子ＬＳ１の凹面２と、基板ステージ４に保持されている基板Ｐの表面とを対向させ、基板ステージ４に保持されている基板Ｐの表面が、凹面２の内側の空間を満たす液体ＬＱの表面と接触するように、基板ステージ４に保持されている基板Ｐの表面と最終光学素子ＬＳ１との位置関係を調整する。制御装置７は、基板ステージ４に保持されている基板Ｐの表面と、最終光学素子ＬＳ１のフランジ面２ＦとのギャップＧを、例えば１ｍｍ程度に設定する。
【００４１】
凹面２の内側の空間に満たされている液体ＬＱと、基板ステージ４に保持されている基板Ｐの表面とは、液体ＬＱの表面張力により接触する。また、液体ＬＱとその外側の気体空間との界面ＬＧは、最終光学素子ＬＳ１のフランジ面２Ｆと基板Ｐの表面との間に形成される。
【００４２】
そして、制御装置７は、最終光学素子ＬＳ１を含む投影光学系ＰＬと、最終光学素子ＬＳ１の凹面２と基板Ｐの表面との間を満たす液体ＬＱとを介して、基板Ｐ上に露光光ＥＬを照射して、その基板Ｐを露光する。
【００４３】
本実施形態の露光装置ＥＸは、マスクＭと基板Ｐとを所定の走査方向（Ｘ軸方向又はＹ軸方向）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）である。制御装置７は、凹面２の内側の空間を含む露光光ＥＬの光路Ｋを液体ＬＱで満たした状態で、マスクステージ３と基板ステージ４とを走査方向に同期移動しつつ、マスクＭのパターン像を投影光学系ＰＬ及び液体ＬＱを介して基板Ｐ上に投影する。
【００４４】
凹面２の内側の空間を満たす液体ＬＱは、重力作用により、凹面２に良好に接触（密着）することができる。したがって、例えば凹面２と液体ＬＱとの界面など、光路Ｋ上に気体部分が生成される等の不具合の発生が抑制される。また、液体ＬＱの表面張力により、基板Ｐの表面と凹面２の内側の空間に満たされている液体ＬＱの表面とを接触させることができる。したがって、露光光ＥＬを基板Ｐ上まで良好に到達させることができる。また、液体ＬＱに接触させた状態で基板ＰをＸＹ方向に移動する場合にも、凹面２の内側で液体ＬＱを良好に保持することができ、液体ＬＱが漏出する等の不具合の発生を抑制することができる。
【００４５】
また、基板Ｐの表面と液体ＬＱの表面とは液体ＬＱの表面張力により接触しており、基板Ｐの表面と最終光学素子ＬＳ１の上端面であるフランジ面２Ｆとの間にはギャップＧが形成される。そのため、基板ステージ４は基板Ｐを最終光学素子ＬＳ１に接触させることなくＸＹ平面内で自由に移動することができる。
【００４６】
基板Ｐの露光が終了した後、制御装置７は、基板ステージ駆動装置４Ｄを用いて、露光処理済みの基板Ｐを保持した基板ステージ４を最終光学素子ＬＳ１から遠ざける。最終光学素子ＬＳ１から離れた所定位置（基板交換位置）において、制御装置７は、露光処理済みの基板Ｐを基板ステージ４からアンロードし、露光処理されるべき基板Ｐを基板ステージ４にロードするといった、基板交換作業を行う。
【００４７】
そして、基板ステージ４を最終光学素子ＬＳ１から遠ざけた状態で、制御装置７は、凹面２の内側の液体ＬＱを回収する。図５に示すように、液浸システム１は、液体ＬＱを回収するための液体回収装置２１と、その液体回収装置２１に接続された回収口２２を有する回収ノズル２３とを備えている。回収口２２は回収ノズル２３の一端に設けられ、回収ノズル２３の他端が液体回収装置２１に接続されている。液体回収装置２１は、真空系等を備えており、液体ＬＱを回収可能（吸引可能）である。液体回収装置２１の動作は制御装置７に制御される。
【００４８】
回収ノズル２３には、その回収ノズル２３を伸縮させる伸縮機構２３Ａが設けられており、制御装置７は、伸縮機構２３Ａを用いて、回収ノズル２３の一部を伸縮可能である。また、伸縮機構２３Ａにより、液浸システム１の回収口２２は、上下方向に移動可能である。液浸システム１は、伸縮機構２３Ａを用いて、回収口２２が設けられている回収ノズル２３の先端（一端）を凹面２に近づけることができ、フランジ面２Ｆよりも下方（−Ｚ側）に回収口２２を配置して、回収口２２を介して凹面２の内側の空間の液体ＬＱを回収可能である。
【００４９】
凹面２の内側の液体ＬＱを回収するときには、図６に示すように、制御装置７は、基板ステージ駆動装置４Ｄを用いて、基板ステージ４を最終光学素子ＬＳ１から遠ざけた後、回収ノズル２３の回収口２２をフランジ面２Ｆより下方に移動し、凹面２に近づける。制御装置７は、伸縮機構２３Ａを用いて、回収ノズル２３を伸ばし、その回収ノズル２３の先端に設けられている回収口２２を、凹面２に近づける。そして、制御装置７は、液浸システム１の液体回収装置２１を駆動する。液体回収装置２１を駆動することにより回収口２２から回収（吸引）された液体ＬＱは、回収ノズル２３の流路を流れた後、液体回収装置２１に回収される。液体ＬＱの回収動作が完了すると、制御装置７は、回収口２２をフランジ面２Ｆよりも上方へ戻し、所定位置へ退避させる。
【００５０】
なお、回収ノズル２３全体を駆動可能な駆動装置を設けておき、その駆動装置を用いて、回収ノズル２３を駆動することによって、その回収ノズル２３の先端に設けられている回収口２２を、凹面２に近づけたり遠ざけたりするようにしてもよい。
【００５１】
そして、新たな別の基板Ｐを露光するときには、制御装置７は、図２を参照して説明したように、液体供給装置１１を用いて、凹面２の内側に液体ＬＱを供給し、図３を参照して説明したように、液体ＬＱがフランジ面２Ｆより僅かに上方に盛り上がる状態となるまで、凹面２の内側に液体ＬＱを供給する。そして、図４を参照して説明したように、制御装置７は、基板Ｐの表面と液体ＬＱの表面とを接触させた状態で、基板Ｐを露光する。そして、図５及び図６を参照して説明したように、制御装置７は、基板Ｐの露光後、液体回収装置２１を用いて、凹面２の内側の液体ＬＱを回収する。
【００５２】
このように、本実施形態においては、基板ステージ４に対して基板Ｐを交換する毎に、光路Ｋを満たす液体ＬＱ（凹面２の内側の空間を満たす液体ＬＱ）の交換（液体ＬＱの回収及び供給）を行う。
【００５３】
以上説明したように、最終光学素子ＬＳ１のうち、露光光ＥＬが射出される光射出面である凹面２を上方に向けることで、その光射出面側の光路Ｋを液体ＬＱで良好に満たすことができる。液体ＬＱは、重力作用によって、凹面２と良好に密着するので、凹面２と基板Ｐの表面との間の光路Ｋに気体部分が生成されてしまう、あるいは、気体部分が残留してしまうなどといった不具合の発生を抑制することができる。また、気体部分（気泡を含む）が凹面２内の液体ＬＱ中に発生しても、その気体部分を消失させることができる。したがって、露光装置ＥＸは、光路Ｋを液体ＬＱで良好に満たした状態で、基板Ｐを露光することができる。また、液体ＬＱは凹面２の内側の空間に良好に保持されるので、光路Ｋを満たす液体ＬＱがその光路Ｋの外側に漏出するなどといった不具合の発生を抑制することができる。
【００５４】
なお、本実施形態においては、基板ステージ４に対して基板Ｐを交換する毎に、光路Ｋを満たす液体ＬＱの交換を行っているが、液体ＬＱの交換は、例えば所定基板処理枚数毎、あるいはロット毎、あるいは所定時間間隔毎など、任意のタイミングで行うことができる。
【００５５】
また、図６において、液体回収装置２１を用いて凹面２の内側の空間を満たす液体ＬＱを回収する際、その凹面２の内側の空間を満たす液体ＬＱの全部を回収するようにしてもよいし、一部を回収するようにしてもよい。すなわち、凹面２の内側の空間を満たす液体ＬＱの全部を回収した後、その凹面２の内側に液体ＬＱを供給すると行ったように、凹面２の内側の空間に対する液体ＬＱの完全置換を行うようにしてもよいし、凹面２の内側の空間を満たす液体ＬＱの一部を回収した後、その凹面２の内側に液体ＬＱを供給すると行ったように、凹面２の内側の空間に対する液体ＬＱの部分置換を行うようにしてもよい。
【００５６】
なお、基板ステージ４に保持された基板Ｐの表面と最終光学素子ＬＳ１のフランジ面２ＦとのギャップＧは、使用する液体ＬＱの表面張力に応じて設定することができる。液体ＬＱの表面張力は液体ＬＱの材料特性（種類）により変化するため、これに応じて基板Ｐの表面とフランジ面２ＦとのギャップＧを設定することができる。
【００５７】
また、最終光学素子ＬＳ１の周囲の少なくとも一部に、フランジ面２Ｆの外側に流出した液体ＬＱを回収する回収部を設けてもよい。
【００５８】
なお、本実施形態においては、光路Ｋを満たす液体ＬＱの界面ＬＧは、基板ステージ４に保持された基板Ｐの表面と、その基板Ｐの表面に対して最も近くに配置されている最終光学素子ＬＳ１のフランジ面２Ｆとの間に形成されているが、例えば鏡筒ＰＫの一部など、他の所定部材が基板ステージ４に保持された基板Ｐの表面に対して最も近くに配置されている場合には、光路Ｋを満たす液体ＬＱの界面ＬＧは、基板ステージ４に保持された基板Ｐの表面と、その所定部材の表面との間に形成される。
【００５９】
＜第２実施形態＞
次に、第２実施形態について図７を参照しながら説明する。以下の説明において、上述の実施形態と同一又は同等の構成部分については同一の符号を付し、その説明を簡略若しくは省略する。
【００６０】
本実施形態の液浸システム１は、投影光学系ＰＬの像面側に設けられた液体槽１０と、液体槽１０の内側に供給管３３を介して液体ＬＱを供給する液体供給装置１１と、液体槽１０の内側の液体ＬＱを回収管４３を介して回収する液体回収装置２１とを備えている。液体槽１０は、液体ＬＱを保持可能な側壁を有し、鏡筒ＰＫの上端に取り付けられている。供給管３３及び回収管４３のそれぞれは、液体槽１０の側壁に接続されている。液体槽１０の上部には開口が形成されており、液体槽１０に保持された液体ＬＱは、開口を介して液体槽１０の外部に露出される。最終光学素子ＬＳ１は、液体槽１０の底に形成された貫通穴１０Ｋに配置されており、貫通穴１０Ｋに配置された最終光学素子ＬＳ１と液体槽１０との間には、液体槽１０の液体ＬＱの漏出を防止するためのシール部材が設けられる。また、最終光学素子ＬＳ１のうち、基板Ｐに最も近いフランジ面２Ｆは、液体槽１０の側壁の上端面１０Ｔより下方（−Ｚ方向）に配置されており、液体槽１０が液体ＬＱで満たされたとき、最終光学素子ＬＳ１の凹面２の内側の全部が液体ＬＱで満たされるようになっている。なお、液体槽１０は鏡筒ＰＫに対して着脱可能であってもよいし、鏡筒ＰＫと一体で形成されていてもよい。
【００６１】
基板ステージ４は、保持した基板Ｐの表面が液体槽１０の上端面１０Ｔに対して所定距離だけ離れるように設けられている。具体的には、基板Ｐの表面と液体槽１０の開口から露出する液体ＬＱとが、その液体ＬＱの表面張力により接触可能となるように、基板Ｐと液体槽１０との距離が設定されている。露光装置ＥＸは、液体槽１０に満たされた液体ＬＱを介して基板Ｐに露光光ＥＬを照射する。基板Ｐの表面と液体槽１０の上端面１０Ｔとの間にはギャップＧ’が形成されるので、基板ステージ４は、基板Ｐを液体槽１０に接触させることなくＸＹ平面内で自由に移動することができる。
【００６２】
本実施形態においては、基板Ｐの露光が行われるとき、液体供給装置１１による液体槽１０に対する液体ＬＱの供給動作と、液体回収装置２１による液体槽１０の液体ＬＱの回収動作とが並行して行われる。これにより、清浄で温度調整された液体ＬＱを最終光学素子ＬＳ１と基板Ｐとの間に連続的に供給することができる。
【００６３】
本実施形態においても、基板ステージ４に保持された基板Ｐの表面と、液体槽１０の上端面１０ＴとのギャップＧ’は、使用する液体ＬＱの表面張力に応じて設定することができる。
【００６４】
なお、本実施形態では、基板Ｐの露光中、液体ＬＱの供給動作及び回収動作を継続し、液体ＬＱを流通し続けているが、液体ＬＱを流さずに液体槽１０に溜めた状態で基板Ｐを露光するようにしてもよい。また、液体槽１０に液体ＬＱを溜めた状態で基板Ｐを露光する場合、その液体槽１０の液体ＬＱの交換を、例えば基板Ｐを交換する毎に行ってもよいし、所定処理基板枚数毎、ロット毎、所定時間間隔毎など、所定のタイミングで行ってもよい。また、液体槽１０の液体ＬＱを交換する場合には、その全部を交換（置換）してもよいし、一部を交換（置換）してもよい。
【００６５】
なお、第２実施形態において、液体槽１０に、例えば液体ＬＱの温度を調整可能な温度調整装置を設けることができる。制御装置７は、その温度調整装置を用いて、液体槽１０を満たす液体ＬＱ、すなわち光路Ｋを満たす液体ＬＱの温度を調整することができる。
【００６６】
また、第２実施形態の液体槽１０の周囲の少なくとも一部に、液体槽１０からオーバーフローした液体ＬＱを回収する回収部を設けてもよい。
【００６７】
なお、上述の第１、第２実施形態においては、最終光学素子ＬＳ１の凹面２とその凹面２に対向する基板Ｐとの間に液体ＬＱが満たされる場合を例にして説明したが、露光装置ＥＸは、投影光学系ＰＬの像面側において、最終光学素子ＬＳ１の凹面２と、その凹面２に対向する例えば基板ステージ４の一部との間に液体ＬＱを満たすことができる。
【００６８】
また、上述の各実施形態においては、露光光ＥＬとしてＡｒＦエキシマレーザを用いているが、上述したように、Ｆ２レーザなどの各種露光光（露光ビーム）を採用することができ、光路Ｋを満たす液体ＬＱは、露光光（露光ビーム）ＥＬ、投影光学系ＰＬの開口数、最終光学素子ＬＳ１の露光光ＥＬに対する屈折率などに応じて最適なものを適宜使用することができる。
【００６９】
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。
【００７０】
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。
【００７１】
また、露光装置ＥＸとしては、第１パターンと基板Ｐとをほぼ静止した状態で第１パターンの縮小像を投影光学系（例えば１／８縮小倍率で反射素子を含まない屈折型投影光学系）を用いて基板Ｐ上に一括露光する方式の露光装置にも適用できる。この場合、更にその後に、第２パターンと基板Ｐとをほぼ静止した状態で第２パターンの縮小像をその投影光学系を用いて、第１パターンと部分的に重ねて基板Ｐ上に一括露光するスティッチ方式の一括露光装置にも適用できる。また、スティッチ方式の露光装置としては、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し、基板Ｐを順次移動させるステップ・アンド・スティッチ方式の露光装置にも適用できる。
【００７２】
また、本発明は、複数の基板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。
【００７３】
更に、基板を保持する基板ステージと基準マークが形成された基準部材や各種の光電センサを搭載した計測ステージとを備えた露光装置にも本発明を適用することができる。
【００７４】
また、上述の実施形態においては、投影光学系ＰＬと基板Ｐとの間に満たされた液体は、基板Ｐの表面の局所的な領域を覆っているが、本発明は、露光対象の基板の表面全体が液体中に浸かっている状態で露光を行う液浸露光装置にも適用可能である。
【００７５】
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。
【００７６】
なお、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を用いたが、このマスクに代えて、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。
【００７７】
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、干渉縞を基板Ｐ上に形成することによって、基板Ｐ上にライン・アンド・スペースパターンを露光する露光装置（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。
【００７８】
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。
【００７９】
半導体デバイス等のマイクロデバイスは、図８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】
【００８０】
【図１】第１実施形態に係る露光装置を示す概略構成図である。
【図２】第１実施形態に係る露光装置の動作を説明するための図である。
【図３】第１実施形態に係る露光装置の動作を説明するための図である。
【図４】第１実施形態に係る露光装置の動作を説明するための図である。
【図５】第１実施形態に係る露光装置の動作を説明するための図である。
【図６】第１実施形態に係る露光装置の動作を説明するための図である。
【図７】第２実施形態に係る露光装置の要部を示す図である。
【図８】マイクロデバイスの製造工程の一例を説明するためのフローチャート図である。
【符号の説明】
【００８１】
１…液浸システム、２…凹面、４…基板ステージ、ＥＬ…露光光、ＥＸ…露光装置、ＬＱ…液体、ＬＳ１…最終光学素子、Ｐ…基板、ＰＬ…投影光学系
【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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