(57)【要約】【課題】洗浄工程による稼働率の低下を抑制し、安定した光学特性の維持が可能な露光装置を提供する。【解決手段】本発明は、投影光学系１３０と被露光基板１５０との間に液体１７０を満たし、液体１７０を介して基板１５０を露光する液浸露光装置２００であって、投影光学系の最終面と最終面に対向するステージ１５２との間に液体１７０を供給する液体供給ライン１７２と、液体供給ライン１７２により液体１７０が供給された状態で、レンズ最終面１３８と被露光基板ステージ１５２との間に気体１８０を供給する洗浄ステーション１９０と、レンズ最終面１３８と被露光基板ステージ１５２との間に気体１８０が供給されている間、レンズ最終面１３８に紫外線１９８を照射する照明装置１００とを有し、洗浄ステーション１９０は、被露光基板ステージ１５２に設けられ、気体供給口１９１と気体回収口１９２とを有する。【選択図】図１
2009267200.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
投影光学系と基板の少なくとも一部との間に液体を満たし、該液体を介して該基板を露光する露光装置であって、
前記投影光学系の最終面と前記最終面に対向するステージとの間に前記液体を供給する液体供給手段と、
前記液体供給手段により前記液体が供給された状態で、前記投影光学系の最終面と前記ステージとの間に気体を供給する気体供給手段と、
前記投影光学系の最終面と前記ステージとの間に前記気体が供給されている間、前記投影光学系の最終面に紫外線を照射する照射手段とを有し、
前記気体供給手段は、前記ステージに設けられ、前記気体を供給する気体供給口と、該気体供給口から供給された該気体を回収する気体回収口とを有することを特徴とする露光装置。
【請求項２】
前記気体は、１ｗｔ％以上の酸素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】
前記気体は、温度２３℃、１気圧において、相対湿度が１０％以上であることを特徴とする請求項１記載の露光装置。
【請求項４】
前記紫外線は露光光であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一に記載の露光装置。
【請求項５】
前記液体は炭化水素化合物であることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一に記載の露光装置。
【請求項６】
請求項１乃至５のいずれか一に記載の露光装置を用いて基板を露光するステップと、
露光された前記基板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、露光装置及びデバイス製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、フォトリソグラフィー技術を用いて半導体メモリや論理回路などの微細な半導体素子を製造する際、縮小投影露光装置が使用されている。縮小投影露光装置は、レチクル（マスク）に描画された回路パターンの像を投影光学系によってウエハ等の基板に投影して回路パターンを転写する。
【０００３】
縮小投影露光装置で転写可能な最小の寸法（解像度）は、露光に用いる光の波長に比例し、投影光学系の開口数（ＮＡ）に反比例する。このため、光の波長を短くし、ＮＡを上げることにより、解像度を向上させることができる。近年、半導体素子の微細化への要求に伴い露光光の短波長化が進められ、ＫｒＦエキシマレーザー（波長約２４８ｎｍ）からＡｒＦエキシマレーザー（波長約１９３ｎｍ）へと用いられる紫外線の波長は短くなっている。
【０００４】
このような状況で、ＡｒＦエキシマレーザーなどの光源を用いながら、更に解像度を向上させる技術として、液浸露光が注目されている。液浸露光とは、投影光学系の最もウエハ側に近い最終レンズとウエハとの間を液体で満たす（即ち、投影光学系のウエハ側の媒質を液体にする）ことにより露光するものである。液浸露光によれば、露光光の実効波長が短波長化し、投影光学系のＮＡが見掛け上大きくなるため、解像度を向上させることができる。
【０００５】
投影光学系のＮＡは、媒質の屈折率をｎとすると、ＮＡ＝ｎ×ｓｉｎθである。このため、空気の屈折率よりも高い屈折率（ｎ＞１）の媒質を満たすことで、ＮＡをｎまで大きくすることができる。
【０００６】
また、屈折率の高い液体ほど解像度が向上することから、純水を用いた液浸露光装置の後継技術として、高屈折率を有する液体（高屈折率液体）を用いた液浸露光装置が提案されている（特許文献１及び２参照）。
【０００７】
しかしながら、高屈折率液体を用いた液浸露光装置は、純水を用いた液浸露光装置とは異なり、以下のような課題を有する。
【０００８】
高屈折率液体を用いた液浸露光装置の第一の課題は、投影光学系の最終レンズの汚染である。ＡｒＦエキシマレーザーなどの露光光は、炭化水素化合物からなる高屈折率液の酸化、分解反応を引き起こし、生成した物質がレンズ表面に付着する。付着物は露光光の透過率を低下させ、照度ムラの原因となるため問題である。
【０００９】
また、高屈折率液体を用いた液浸露光装置の第二の課題は、洗浄工程導入による露光装置の稼働率低下である。最終レンズの洗浄方法として、レンズ表面を乾燥させた後、露光光を照射する洗浄方法が提案されている（非特許文献１参照）。
【特許文献１】ＷＯ２００５／１１４７１１号公報
【特許文献２】ＷＯ２００５／１１９３７１号公報
【非特許文献１】Ｐｒｏｃ．ＳＰＩＥ  Ｖｏｌ．６５２０，６５２０３５（２００７）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、レンズ下の液浸液を回収し、洗浄後に液浸領域を再度形成する従来の方法は、液浸液の回収工程、レンズ表面の乾燥工程、液浸領域の再形成工程、液浸液の温度安定化工程など、数時間に及ぶダウンタイムが発生する。数日に１回といった洗浄頻度を考慮すると、洗浄工程導入による装置のダウンタイム増大は大きな問題である。
【００１１】
そこで、本発明は、洗浄工程の導入に伴う稼働率の低下を抑制し、安定した光学特性の維持が可能な露光装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明の一側面としての露光装置は、投影光学系と基板の少なくとも一部との間に液体を満たし、該液体を介して該基板を露光する露光装置であって、前記投影光学系の最終面と前記最終面に対向するステージとの間に前記液体を供給する液体供給手段と、前記液体供給手段により前記液体が供給された状態で、前記投影光学系の最終面と前記ステージとの間に気体を供給する気体供給手段と、前記投影光学系の最終面と前記ステージとの間に前記気体が供給されている間、前記投影光学系の最終面に紫外線を照射する照射手段とを有し、前記気体供給手段は、前記ステージに設けられ、前記気体を供給する気体供給口と、該気体供給口から供給された該気体を回収する気体回収口とを有する。
【００１３】
また、本発明の他の側面としてのデバイス製造方法は、前記露光装置を用いて基板を露光するステップと、露光された前記基板を現像するステップとを有する。
【００１４】
本発明の更なる目的又はその他の特徴は、以下、添付図面を参照して説明される好ましい実施例によって明らかにされるであろう。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、洗浄工程の導入による稼働率の低下を抑制し、安定した光学特性の維持が可能な露光装置を提供することができる。また、本発明によれば、そのような露光装置を用いたデバイス製造方法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】
【００１６】
以下、本発明の実施例について、図面を参照しながら詳細に説明する。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。
【００１７】
まず、本実施例における液浸露光装置の概略構成について説明する。図１は、本実施例における液浸露光装置の模式図である。液浸露光装置は、投影光学系と基板の少なくとも一部との間に液体を満たし、液体を介して基板を露光する。
【００１８】
図１に示されるように、液浸露光装置２００は、光源としてのレーザー１０１を備えた照明装置１００、パターンが形成されたレチクル１２０（マスク）、及び、レチクル１２０を搭載するためのレチクルステージ１２２を有する。また液浸露光装置２００は、投影光学系１３０、投影光学系１３０によりレチクル１２０上のパターンが投影される被露光基板１５０（ウエハ）、及び、被露光基板１５０を搭載するための被露光基板ステージ１５２を有する。
【００１９】
被露光基板ステージ１５２と投影光学系１３０の間には、媒質としての液体１７０が存在する。液体１７０は、液体供給ライン１７２を介して外部から供給される。液体供給ライン１７２から流れてきた液体１７０は、投影光学系の筐体１３５に設けられた液体供給口１７５を介して、投影光学系の最終面（レンズ最終面１３８）と被露光基板ステージ１５２との間に供給される。このように、液体供給ライン１７２は、投影光学系の最終面と被露光基板１５０を搭載する被露光基板ステージ１５２との間に液体１７０を供給する液体供給手段である。また、投影光学系の最終面と被露光基板ステージ１５２との間に供給された液体１７０は、投影光学系の筐体１３５に設けられた液体回収口１７１を介し、液体回収ライン１７３を通って排出される。
【００２０】
なお、本実施例の液体供給手段は、投影光学系１３０の最終面と被露光基板ステージ１５２との間に液体１７０を供給するが、これに限定されるものではない。本実施例の洗浄は、基板（ウエハ）を搭載する被露光基板ステージ１５２とは別のステージ上で行うことも可能である。この場合、本実施例の液体供給手段は、投影光学系の最終面とこの最終面に対向するステージとの間に液体１７０を供給するように構成される。
【００２１】
投影光学系のレンズ最終面１３８は、部分的又は全体的に液体１７０に接触している。液浸露光装置２００は、露光時、ステージ駆動部１６０を用いて被露光基板ステージ１５２を駆動し、被露光基板１５０を投影光学系のレンズ最終面１３８の直下に移動させる。このように、液浸露光装置２００は、レチクル１２０に形成されたパターンを、液体１７０を介して被露光基板１５０に露光する。
【００２２】
なお、本実施例の液浸露光装置２００は、ステップ・アンド・スキャン方式の投影露光装置であるが、特にこれに限定されるものではない。本実施例は、例えばステップ・アンド・リピート方式など、その他の方式の露光装置に適用することもできる。
【００２３】
照明装置１００は、光源としてのレーザー１０１とビーム整形光学系１０２とからなる光源部を有する。レーザー１０１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、又は、波長約１５７ｎｍのＦ２レーザーなどを使用することができる。本実施例において、レーザー１０１の種類や個数は限定されず、光源部の種類も限定されない。
【００２４】
液体１７０は、液体供給ライン１７２から液体供給口１７５を介して、投影光学系のレンズ最終面１３８と被露光基板ステージ１５２の間に供給されている。液体１７０は、投影光学系のレンズ最終面１３８の周囲に配置された液体回収口１７１を介して、液体回収ライン１７３により回収される。これにより、投影光学系のレンズ最終面１３８と被露光基板１５０の間に液体１７０が満たされた液浸領域を形成することができる。
【００２５】
液体１７０の材料としては、露光波長の透過率が高く、レジストプロセスとのマッチングの良好な物質が選択される。液体１７０は、例えば、炭化水素化合物であり、例えば、デカリン、ビシクロヘキシル、シクロヘキサンなどの脂環式炭化水素化合物が用いられる。液体１７０として炭化水素化合物を用いると、レーザー１０１からの光と炭化水素化合物とが反応して形成された汚染物が投影光学系１３０の最終レンズに付着する。このため、後述の気体供給手段が特に必要とされる。
【００２６】
ただし、本実施例の液体１７０は、炭化水素化合物に限定されるものではなく、例えば純水を用いてもよい。液体１７０として純水を用いた場合、レーザー１０１からの光と反応することはない。しかし、被露光基板１５０上のレジストから生じた汚染物が投影光学系１３０の最終レンズに付着するおそれがある。このため、液体１７０として純水を用いた場合でも、後述の気体供給手段が必要とされる。
【００２７】
洗浄ステーション１９０（気体供給手段）は、気体１８０を被露光基板ステージ１５２上に供給するための気体供給口１９１、及び、供給した気体１８０を回収するための気体回収口１９２を有する。洗浄ステーション１９０は、被露光基板ステージ１５２に設けられている。洗浄時、洗浄ステーション１９０は、ステージ駆動部１６０に駆動されることにより投影光学系のレンズ最終面１３８の直下に移動する。一例として、気体回収口１９２は、気体供給口１９１を囲むように配置されている。図１は断面図であるため、気体回収口１９２は、気体供給口１９１の左右に設けられているように示されている。
【００２８】
ここで、気体回収口の側壁１５６をレンズ最終面１３８に向けて傾斜させることが好ましい。このような構成によれば、気体１８０をレンズ最終面１３８の直下の局所位置に供給しやすくなる。なお、気体供給口１９１及び気体回収口１９２は、上記配置方法に限定されるものではなく、他の配置方法でもよい。
【００２９】
気体供給口１９１及び気体回収口１９２を用いることにより、液体１７０を投影光学系の筐体１３５と被露光基板ステージ１５２との間に保持した状態で、投影光学系のレンズ最終面１３８と被露光基板ステージ１５２との間に気体１８０を形成することができる。このように、洗浄ステーション１９０は、液体供給ライン１７２により液体１７０が供給された状態で、投影光学系１３０のレンズ最終面１３８と被露光基板ステージ１５２との間に気体１８０を供給する気体供給手段である。
【００３０】
なお、洗浄ステーション１９０の配置は、被露光基板ステージ１５２上に限定されるものではない。洗浄ステーション１９０は、投影光学系１３０の最終レンズに対向して配置されていればよい。例えば、被露光基板１５０を搭載するための被露光基板ステージ１５２とは別のステージ上に洗浄ステーションを設けてもよい。
【００３１】
気体供給口１９１から供給される気体１８０は、少なくとも、酸素又は水を含む。例えば、気体１８０は、１ｗｔ％以上の酸素を含んでいること、又は、温度２３℃、１気圧において、相対湿度１０％以上８０％以下の水を含んでいることが好ましい。液浸露光装置２００に供給される気体１８０の圧力や流量は、不図示の制御装置を用いて任意の値に制御することができる。また、気体供給口１９１の開口部は、スリット、複数のピンホール、又は、多孔質体などで構成される。
【００３２】
気体回収口１９２は、投影光学系の最終面と同等の大きさであることが好ましい。ただしこれに限定されるものではなく、液体供給口１７５より内側に配置できる大きさであれば、投影光学系の最終面より大きくても構わない。また、気体１８０の供給時、液体１７０の飛散を防止するため、気体回収口１９２と投影光学系の最終面との間に空間を設けることが好ましい。
【００３３】
また、気体１８０による気体領域を形成する際、液体１７０を保持することができるように、液体供給口１７５及び液体回収口１７１と被露光基板ステージ１５２の間に空間を設けることが好ましい。このため、被露光基板ステージ１５２の平面は、第一の平面１５７及び第一の平面１５７より低い第二の平面１５８からなり、第一の平面１５７と第二の平面１５８により段差が形成されている。被露光基板ステージ１５２には、洗浄ステーション１９０の周囲において、側壁１５５と第二の平面１５８からなる凹部が形成されている。このように、側壁１５５と第二の平面１５８からなる凹部により空間を設けることにより、気体１８０が供給されて液体１７０の圧力が変動した場合でも、液体１７０を安定して保持することができる。
【００３４】
図１では、投影光学系１３０の最終面に対向する被露光基板ステージ１５２上に、気体供給口１９１及び気体回収口１９２を設けた。ただしこの配置に限定されるものではない。投影光学系１３０の最終レンズの側面の空間や、液体供給口１７５に隣接した位置に配置してもよい。
【００３５】
液体１７０の内部に気体１８０で気体領域を形成した後、投影光学系のレンズ最終面１３８に紫外線を照射することによって、投影光学系のレンズ最終面１３８を洗浄することができる。酸素や水を含む気体１８０の中で紫外線を照射することにより、以下の式（１）〜（４）に示されるように反応が進む。この結果、投影光学系１３０の最終面に付着していた高屈折率液（液体１７０）の酸化物を、一酸化炭素や二酸化炭素等に分解して除去することができる。以下の式の中において、Ｏ（１Ｄ）は励起酸素原子を表している。
【００３６】
Ｏ２＋紫外線  →  Ｏ＋Ｏ                  …  （１）
Ｏ２＋Ｏ  →  Ｏ３                              …  （２）
Ｏ３＋紫外線  →  Ｏ（１Ｄ）＋Ｏ２        …  （３）
Ｈ２Ｏ＋Ｏ（１Ｄ）  →  ２ＯＨ            …  （４）
紫外線の照射方法としては、光源部のレーザー１０１からの露光光を洗浄用の紫外線として利用する方法、又は、レーザー１０１とは別の紫外線光源を照射する照射手段を別途用意する方法がある。レーザー１０１からの露光光を利用する方法によれば、レチクル１２０として散乱レチクルを用いることができる。散乱レチクルを用いることにより、投影光学系のレンズ最終面１３８の全面を均一に照射することが可能である。
【００３７】
一方、別の紫外線光源としては、低圧水銀ランプ、重水素ランプ、エキシマランプなどを使用することができる。特に、低圧水銀ランプは、１８５ｎｍと２５４ｎｍを放射し、下記の式（５）〜（８）で示されるように反応し、酸化力の強いオゾン、励起酸素、及び、ＯＨラジカルを生成することができる。結果として、高屈折率液（液体１７０）の酸化物である付着物を、効率的に一酸化炭素や二酸化炭素等に分解し除去することができる。
【００３８】
Ｏ２＋１８５ｎｍ  →  Ｏ＋Ｏ              …  （５）
Ｏ２＋Ｏ  →  Ｏ３                              …  （６）
Ｏ３＋２５４ｎｍ  →  Ｏ（１Ｄ）＋Ｏ２    …  （７）
Ｈ２Ｏ＋Ｏ（１Ｄ）  →  ２ＯＨ            …  （８）
このように、照明装置１００は、投影光学系のレンズ最終面１３８と被露光基板ステージ１５２との間に気体１８０が供給されている間、投影光学系のレンズ最終面１３８に紫外線１９８を照射する照射手段である。
【００３９】
以下、各実施例に基づいて本発明の構成をより詳細に説明する。
【実施例１】
【００４０】
まず、本発明の実施例１における露光装置について説明する。本実施例の露光装置は、液浸領域の内部に気体を供給し、紫外線としてＡｒＦエキシマレーザーを照射することにより、投影光学系の最終面に付着した汚染物質を除去する液浸露光装置である。
【００４１】
図２は、本実施例における液浸露光装置の部分的な模式図である。本図に示される液浸露光装置は、光源にＡｒＦエキシマレーザーを使用したステップ・アンド・スキャン方式の露光装置である。投影光学系のレンズ最終面１３８と被露光基板ステージ１５２の間に供給される液体１７０（高屈折率液体）として、屈折率１．６４のデカリンが用いられている。
【００４２】
液体１７０（デカリン）は、液体供給ライン１７２から液体供給口１７５を介して、投影光学系のレンズ最終面１３８と被露光基板ステージ１５２の間に供給される。供給された液体１７０は、液体回収口１７１を介して液体回収ライン１７３により回収される。被露光基板ステージ１５２に搭載された被露光基板１５０を投影光学系のレンズ最終面１３８の直下に移動し、この被露光基板１５０を液体１７０を介してＡｒＦエキシマレーザーで露光する。これにより、レチクル１２０に形成されたパターンを高解像度で被露光基板１５０上に転写することができる。
【００４３】
ところで、本実施例の液浸露光装置を５日間連続運転したところ、露光ムラと考えられる露光異常が検出された。なお、ＡｒＦエキシマレーザーの照度は、被露光基板１５０上において１パルス当たり１ｍＪ／ｃｍ２の条件であった。投影光学系のレンズ最終面１３８をファイバスコープで観察したところ、パーティクル状の付着物が認められた。露光ムラの原因は、この付着物であると考えられる。
【００４４】
投影光学系のレンズ最終面１３８に付着した付着物を除去するため、本実施例の投影光学系のレンズ最終面１３８を、以下の手順にて洗浄する。
【００４５】
露光時、液体１７０は、液体供給ライン１７２から液体供給口１７５を介して、投影光学系のレンズ最終面１３８と被露光基板ステージ１５２上の被露光基板１５０との間に供給されている。供給された液体１７０は、液体回収口１７１を介して液体回収ライン１７３により回収される。このようにして、液体１７０は、投影光学系のレンズ最終面１３８と被露光基板１５０との間に保持され、液浸領域を形成する。
【００４６】
洗浄時には、投影光学系のレンズ最終面１３８と被露光基板１５０の間に液体１７０が供給された状態で、被露光基板ステージ１５２上に設けられた洗浄ステーション１９０ａをレンズ最終面１３８の直下に移動する。このように、洗浄ステーション１９０ａは、投影光学系のレンズ最終面１３８に対向して配置される。
【００４７】
図２に示されるように、洗浄ステーション１９０ａは、気体供給口１９１ａと、気体供給口１９１ａ周辺に配置された気体回収口１９２ａを有する。気体１８０は、気体供給ライン１９４を通って、気体供給口１９１ａからレンズ最終面１３８に向かって供給される。気体供給ライン１９４は、被露光基板ステージ１５２の内部に気体の通る管が形成されており、外部の柔軟性のある管に接続されている。また、気体回収口１９２ａから回収された気体１８０は、気体回収ライン１９６を通って外部に排出される。気体回収ライン１９６は、被露光基板ステージ１５２の内部に気体の通る管が形成されており、外部の柔軟性のある管に接続されている。
【００４８】
気体供給口の側壁１５９ａは、内側に傾斜し、先端に近づくにつれて狭くなるように構成されている。このような構成により、レンズ最終面１３８に向かって局所的に気体１８０を供給することができる。また、気体回収口の側壁１５６ａ、１５６ｃは、レンズ最終面１３８の方向に向かうように傾斜している。特に、気体回収口の側壁１５６ａ（外側の側壁）は、その傾斜面が曲線になっている。このような構成により、レンズ最終面１３８に供給された気体１８０を効率的に回収し、気体１８０を局所的な位置に保持することができる。
【００４９】
液浸領域が洗浄ステーション１９０ａ上に移動された後、気体供給口１９１ａから気体１８０をレンズ最終面１３８に吹き付け、吹き付けた気体１８０を気体回収口１９２ａから回収する。気体１８０の吹き付け動作を例えば２分以上実施することにより、レンズ最終面１３８の直下から液体１７０を除去することができる。
【００５０】
レンズ最終面１３８の直下から液体１７０を除去した後、ＡｒＦエキシマレーザーをレンズ最終面１３８に照射する。このとき、散乱レチクルをレチクル位置に設置することにより、露光光であるＡｒＦエキシマレーザーは、投影光学系１３０内のレンズ、特にレンズ最終面１３８を均一に照射することができる。
【００５１】
気体供給口１９１ａから酸素を含んだ気体１８０を供給し、かつ、ＡｒＦエキシマレーザーを照射することにより、式（１）〜（４）に表されるように反応が進む。その結果、投影光学系のレンズ最終面１３８に付着した液体１７０に起因する酸化物を、一酸化炭素や二酸化炭素等に分解し除去することができる。
【００５２】
例えば、気体供給口１９１ａから供給される気体１８０中の酸素濃度を４０ｗｔ％、ＡｒＦエキシマレーザーの照射時間を３０分とすることにより、レンズ最終面１３８の付着物は除去される。実際にこの条件下で洗浄したところ、ファイバスコープによるレンズ最終面１３８の観察では、付着物は観察されなかった。また、被露光基板を露光しても、露光ムラによる露光異常は検出されなかった。ただし、この条件に限定されるものではなく、他の酸素濃度及び照射時間で付着物を効果的に除去することもできる。
【００５３】
気体供給口１９１ａから供給される気体１８０中の酸素濃度と付着物の洗浄効果との間には相関がある。酸素濃度が１ｗｔ％以上であれば付着物の洗浄効果が得られることを確認したが、より短時間で洗浄するためには、酸素濃度を２０ｗｔ％以上にすることがより好ましい。
【００５４】
また、水を気体に含ませることによっても酸素と同様の洗浄効果が得られる。実際に、温度２３℃、１気圧において、相対湿度１０％以上の気体をレンズ最終面１３８に供給し、紫外線１９８（ＡｒＦエキシマレーザー）を照射することによって、付着物を効果的に除去することができた。
【００５５】
次に、本実施例における洗浄動作について説明する。図３は、本実施例における洗浄方法の動作を示すフローチャートである。
【００５６】
まず、洗浄を行う時期であるか否かを判断する（ステップＳ１０１）。本実施例の露光装置では、例えば１日に１回、紫外線１９８（ＡｒＦエキシマレーザー）を１０分照射するなど、定期的に洗浄を行うように設定される。ただしこれに限定されるものではなく、一枚又は複数枚の被露光基板の露光が終了したとき、すなわち被露光基板の交換時に洗浄を行うように設定してもよい。
【００５７】
図３に示されるように、洗浄時期でないと判断した場合（ＮＯ）には、ステップＳ１０１の判定を繰り返す。そして、洗浄時期であると判断した場合（ＹＥＳ）には、ステージ駆動部により被露光基板ステージ１５２を移動させ、洗浄ステーション１９０を投影光学系１３０の筐体の直下に配置する（ステップＳ１０２）。このとき、洗浄ステーション１９０（被露光基板ステージ１５２）と投影光学系１３０の筐体との間は液体１７０で満たされている。
【００５８】
次に、洗浄ステーション１９０ａを作動させる。具体的には、気体供給口１９１ａから投影光学系のレンズ最終面１３８に向けて気体１８０を供給し始める（ステップＳ１０３）。気体１８０の供給開始から一定時間が経過したか否かを判断し（ステップＳ１０４）、一定時間が経過した場合、気体回収口１９２ａを用いて気体１８０を回収し始める（ステップＳ１０５）。
【００５９】
次に、紫外線１９８（ＡｒＦエキシマレーザー）をレンズ最終面１３８に照射する（ステップＳ１０６）。紫外線１９８の照射により、レンズ最終面１３８の付着物を除去することができる。
【００６０】
紫外線１９８の照射後、一定時間が経過したか否かを判断し（ステップＳ１０７）、一定時間が経過した場合には気体１８０の供給を停止する（ステップＳ１０８）。気体供給口１９１ａから気体１８０の供給停止後も、投影光学系のレンズ最終面１３８と被露光基板ステージ１５２との間には気体１８０が残存している。このため、気体１８０の供給停止後の一定時間は、気体回収口１９２ａによる気体１８０の回収を継続する。
【００６１】
気体１８０の供給停止から一定時間が経過したか否かを判断し（ステップＳ１０９）、一定時間が経過した場合には気体回収口１９２ａによる気体１８０の回収を停止する（ステップＳ１１０）。このとき、投影光学系１３０のレンズ最終面１３８と被露光基板ステージ１５２との間には気体１８０は残存していない。すなわち、レンズ最終面１３８の直下を含め、投影光学系の筐体１３５と被露光基板ステージ１５２との間は液体１７０で満たされている。
【００６２】
次に、被露光基板ステージ１５２を移動して、投影光学系のレンズ最終面１３８の直下に露光前の被露光基板１５０を配置する（ステップＳ１１１）。被露光基板１５０の配置が完了すると、この被露光基板１５０の露光を行う（ステップＳ１１２）。一枚の被露光基板１５０の露光が完了した毎に本実施例の洗浄方法を実行する場合には、ステップＳ１１２の露光が完了した後、図３に示されるステップを繰り返す。
【００６３】
以上のとおり、本実施例の液浸露光装置を用いて、定期的に投影光学系のレンズ最終面１３８を洗浄することにより、付着物が露光性能を阻害する前に付着物を除去することができる。結果として、安定した露光性能を維持することができる。また、本実施例によれば、液浸領域を保持したまま、レンズ最終面を洗浄することができるため、洗浄工程に伴う装置のダウンタイムが短くなり、生産性の低下を軽減することが可能である。
【実施例２】
【００６４】
次に、本発明の実施例２における露光装置について説明する。本実施例は、液浸領域の内部に気体を供給し、低圧水銀灯を照射することによって、投影光学系のレンズ最終面に付着した汚染物質を除去する液浸露光装置である。
【００６５】
図４は、本実施例における液浸露光装置の部分的な模式図である。本実施例における液浸露光装置は、光源にＡｒＦエキシマレーザーを使用したステップ・アンド・スキャン方式の露光装置である。また、本実施例では、投影光学系のレンズ最終面１３８と被露光基板ステージ１５２の間に供給する液体１７０（高屈折率液体）として、屈折率１．６４のデカリンが用いられている。
【００６６】
液体１７０（デカリン）は、液体供給ライン１７２から液体供給口１７５を介して、投影光学系のレンズ最終面１３８と被露光基板１５０の間に供給され、液体回収口１７１を介して液体回収ライン１７３により回収される。液体１７０を介して被露光基板をＡｒＦエキシマレーザーで露光することにより、レチクル１２０に形成されたパターンを高解像度で被露光基板１５０上に転写する。
【００６７】
ところで、本実施例の液浸露光装置を５日間連続運転したところ、露光量ムラと考えられる露光異常が検出された。なお、ＡｒＦエキシマレーザーの照度は、被露光基板１５０上において１パルス当たり１ｍＪ／ｃｍ２の条件であった。投影光学系のレンズ最終面１３８をファイバスコープで観察したところ、パーティクル状の付着物が認められた。このため、露光ムラの原因はレンズ最終面１３８に付着した付着物であると考えられる。
【００６８】
投影光学系のレンズ最終面１３８に付着した付着物を除去するため、本実施例の投影光学系のレンズ最終面１３８を、以下の手順にて洗浄する。
【００６９】
液体１７０は、液体供給ライン１７２から液体供給口１７５を介して、投影光学系１３０のレンズ最終面１３８と被露光基板ステージ１５２上の被露光基板１５０との間に供給される。供給された液体１７０は、液体回収口１７１を介して液体回収ライン１７３により回収される。
【００７０】
このように、液体１７０は、レンズ最終面１３８と被露光基板１５０との間に保持され、液浸領域を形成する。この液浸領域を被露光基板ステージ１５２上に保持したまま、被露光基板ステージ１５２を移動し、液体１７０で形成される液浸領域を、被露光基板１５０上から被露光基板ステージ１５２に設けられた洗浄ステーション１９０ｂ上に移動する。
【００７１】
洗浄ステーション１９０ｂは、気体回収口１９２ｂ、気体回収口１９２ｂ周辺に配置された気体供給口１９１ｂ、及び、不図示の低圧水銀灯を有する。本実施例の露光装置では、実施例１とは異なり、気体回収口１９２ｂの周辺に気体供給口１９１ｂが設けられている。図４は断面図であるため、気体供給口１９１ｂは、気体回収口１９２ｂの左右に設けられているように示される。本実施例の気体供給口１９１ｂは、レンズ最終面１３８の照射領域外を含めて気体１８０を吹き付ける。
【００７２】
気体供給口の側壁１５９ｂは、レンズ最終面１３８の方向に向かって傾斜している。このような構成により、気体供給口１９１ｂは、レンズ最終面１３８に向かって、局所的に気体１８０を供給することができる。また、気体回収口の側壁１５６ｂは、先端が広がるように傾斜している。このような構成により、レンズ最終面１３８に供給された気体１８０を効率的に回収することができる。
【００７３】
本実施例の洗浄ステーション１９０ｂの配置は、液体１７０に起因する付着物だけでなく、被露光基板１５０上に形成されたレジストに起因する付着物の除去にも効果的である。レジストに起因する付着物は、露光光の照射領域外にも付着する。このため、レンズ最終面１３８の照射領域外にも気体を吹き付ける本実施例の構成によれば、レジストに起因する付着物を効果的に除去することができる。
【００７４】
洗浄ステーション１９０ｂ上に液浸領域を移動した後、気体供給口１９１ｂから気体１８０をレンズ最終面１３８に吹き付け、吹き付けた気体１８０を気体回収口１９２ｂから回収する。実際に、この吹き付け動作を２分以上実施することにより、レンズ最終面１３８から液体１７０を除去することができた。ただし、これに限定されるものではなく、他の条件に応じて吹き付け時間を変更することができる。
【００７５】
レンズ最終面１３８から液体１７０を除去した後、低圧水銀灯をレンズ最終面１３８に照射する。低圧水銀灯は、レンズ下面から照射できるように配置してもよいし、投影光学系１３０を介して照射できるように配置してもよい。気体供給口１９１ｂから供給する気体１８０が酸素や水を含み、かつ、低圧水銀灯を照射することにより、式（５）〜式（８）に表されるように反応が進む。その結果、投影光学系のレンズ最終面１３８に付着していた液体１７０に起因する酸化物を、一酸化炭素や二酸化炭素等に分解し除去することができる。
【００７６】
実際に、気体供給口１９１ｂから供給する気体中の酸素濃度を２１ｗｔ％、低圧水銀灯の照射時間を６０分とすることにより、レンズ最終面１３８の付着物は除去された。このとき、ファイバスコープによるレンズ最終面１３８の観察では、付着物は観察されなかった。また、被露光基板を露光しても、露光ムラによる露光異常は検出されなかった。ただし、気体１８０の酸素濃度や低圧水銀灯の照射時間は適宜変更することが可能である。
【００７７】
また、本実施例における洗浄時の動作は、気体の供給と回収とをそれぞれ気体供給口１９１ｂと気体回収口１９２ｂとが用いられる点、及び、紫外線１９８として低圧水銀灯を用いる点を除いて、図３を参照して実施例１で説明した内容と同様である。
【００７８】
以上のとおり、本実施例の液浸露光装置を用いて、定期的に投影光学系のレンズ最終面１３８を洗浄することにより、付着物が露光性能を阻害する前に、付着物を効果的に除去することができる。結果として、安定した露光性能を維持することができる。
【００７９】
なお、本実施例では、例えば１日に１回、低圧水銀灯を２０分照射する定期的な洗浄が行われる。ただしこれに限定されるものではなく、一枚又は複数枚の被露光基板の露光毎に洗浄を行うように設定することもできる。本実施例の露光装置によれば、液浸領域を保持状態でレンズ最終面１３８を洗浄することができるため、洗浄工程に伴う装置のダウンタイムが短くなり、生産性の低下を軽減することが可能である。
【００８０】
デバイス（半導体集積回路素子、液晶表示素子等）は、前述のいずれかの実施例の露光装置を使用して感光剤を塗布した基板（ウエハ、ガラスプレート等）を露光する工程と、その基板を現像する工程と、他の周知の工程と、を経ることにより製造される。
【００８１】
上記各実施例によれば、液浸領域を形成したまま、投影光学系のレンズ最終面の洗浄を実施することが可能である。その結果、洗浄工程の時間を短縮することができ、高屈折率液を使いながらも高い稼働率を有する液浸露光装置を提供することができる。
【００８２】
したがって、上記各実施例によれば、洗浄工程の導入に伴う稼働率の低下を抑制し、安定した光学特性の維持が可能な露光装置を提供することができる。また、そのような露光装置を用いたデバイス製造方法を提供することができる。
【００８３】
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】
【００８４】
【図１】本実施例における液浸露光装置の模式図である。
【図２】実施例１における液浸露光装置の部分的な模式図である。
【図３】実施例１における洗浄方法の動作を示すフローチャートである。
【図４】実施例２における液浸露光装置の部分的な模式図である。
【符号の説明】
【００８５】
１００：照明装置
１０１：レーザー
１０２：ビーム整形光学系
１２０：レチクル
１２２：レチクルステージ
１３０：投影光学系
１３５：投影光学系の筐体
１５０：被露光基板
１５２：被露光基板ステージ
１５５：側壁
１５６、１５６ａ、１５６ｂ、１５６ｃ：気体回収口の側壁
１５７：第一の平面
１５８：第二の平面
１５９ａ、１５９ｂ：気体供給口の側壁
１６０：ステージ駆動部
１７０：液体
１７１：液体回収口
１７２：液体供給ライン
１７３：液体回収ライン
１７５：液体供給口
１８０：気体
１９０、１９０ａ、１９０ｂ：洗浄ステーション（気体供給手段）
１９１、１９１ａ、１９１ｂ：気体供給口
１９２、１９２ａ、１９２ｂ：気体回収口
１９４：気体供給ライン
１９６：気体回収ライン
１９８：紫外線
２００：液浸露光装置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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