JP5040653B2 - 露光装置及び露光方法、並びにデバイス製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、基板を露光する露光装置及び露光方法、並びにデバイス製造方法に関するものである。
本願は、２００５年８月２３日に出願された特願２００５−２４１０５４号、及び２００５年１２月２６日に出願された特願２００５−３７１５９１号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。

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、露光光の光路空間を液体で満たし、その液体を介して基板を露光する液浸露光装置が案出されている。
国際公開第９９／４９５０４号パンフレット

露光光の光路空間を満たす液体中に不純物が混入していると、基板上に形成されるパターンに欠陥が生じる等、露光不良が発生する可能性がある。

本発明は、露光不良の発生を抑えることができる露光装置及び露光方法を提供することを目的とする。また、その露光装置及び露光方法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。

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。

本発明の第１の態様に従えば、基板（Ｐ）を露光する露光装置（ＥＸ）において、露光光（ＥＬ）の光路空間（Ｋ）に液体（ＬＱ）を供給する供給口（１２）と、液体（ＬＱ）が流れ、かつ供給口（１２）に流体的に接続された供給流路（１６）とを備え、供給流路（１６）において液体（ＬＱ）中に混入する所定物質の量が所定値以下に設定されている露光装置（ＥＸ）が提供される。

本発明の第１の態様によれば、露光光の光路に供給される液体中の所定物質の量を抑えることができ、露光不良の発生を抑えることができる。

本発明の第２の態様に従えば、基板（Ｐ）を露光する露光装置（ＥＸ）において、露光光（ＥＬ）の光路空間に液体（ＬＱ）を供給する供給口（１２）と、液体（ＬＱ）が流れ、かつ供給口（１２）に流体的に接続された供給経路（１６）と、第１気体が透過可能であり、かつ供給経路（１６）を形成する第１部材（１３）と、第１部材（１３）を透過した第１気体による液体（ＬＱ）の劣化を防止する防止装置（８０）と、を備えた露光装置が提供される。

本発明の第２の態様によれば、露光光の光路に供給される液体の気体による劣化を防止でき、露光不良の発生を抑えることができる。

本発明の第３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。

本発明の第３の態様によれば、露光不良の発生を抑え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。

本発明の第４の態様に従えば、基板（Ｐ）を露光する露光方法において、供給流路（１６）に液体（ＬＱ）を流す動作と、供給流路（１６）を介して供給口（１２）から露光光（ＥＬ）の光路空間（Ｋ）に液体（ＬＱ）を供給する動作とを含み、供給流路（１６）において液体（ＬＱ）中に混入する所定物質の量を所定値以下に設定する露光方法が提供される。

本発明の第４の態様によれば、露光光の光路に供給される液体中の所定物質の量を抑えることができ、露光不良の発生を抑えることができる。

本発明の第５の態様に従えば、上記態様の露光方法を用いるデバイス製造方法が提供される。

本発明の第５の態様によれば、露光不良の発生を抑えることができる露光方法を用いてデバイスを製造することができる。

本発明の第６の態様に従えば、基板（Ｐ）を露光する液浸露光装置（ＥＸ）に用いられ、露光光（ＥＬ）が通過する液浸空間を形成する液浸形成装置であって、露光光（ＥＬ）の光路空間（Ｋ）に液体（ＬＱ）を供給する供給口（１２）と、供給口（１２）に接続される供給流路（１６）とを備え、供給流路（１６）及び供給口（１２）を介して光路空間（Ｋ）が液体（ＬＱ）で満たされて液浸空間が形成されるとともに、供給流路（１６）における液体（ＬＱ）への所定物質の混入が抑制される液浸形成装置（７１）が提供される。

本発明の第６の態様によれば、液浸空間への所定物質の流入を抑制（防止）することができ、液浸露光装置における露光不良の発生を抑えることができる。

第１実施形態に係る露光装置を示す概略構成図である。 第１実施形態に係る液浸システムを示す側断面図である。 液体供給装置の一例を示す図である。 第２実施形態に係る露光装置を示す側断面図である。 第３実施形態に係る液浸システムを示す側断面図である。 第３実施形態に係る防止装置の一例を示す図である。 第３実施形態に係る供給流路近傍の拡大図である。 第４実施形態に係る防止装置の一例を示す図である。 第５実施形態に係る防止装置の一例を示す図である。 第５実施形態に係る供給流路近傍の拡大図である。 第６実施形態に係る供給流路近傍の拡大図である。 マイクロ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

１…液浸システム、１２…供給口、１３…供給管、１４…内部流路、１６…供給流路、１７…外管、１８…所定空間、７１…ノズル部材、８０…防止装置、８１…流体供給装置、８２…第２液体供給装置、８４…温調器、９１…気体供給装置、ＥＬ…露光光、ＥＸ…露光装置、Ｋ…光路空間、ＬＱ…液体、ＬＳ１…第１光学素子、Ｐ…基板

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。

＜第１実施形態＞
第１実施形態について説明する。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を保持する基板ホルダ４Ｈを有し、基板ホルダ４Ｈに基板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。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）、保護膜（トップコート膜）及び／又は反射防止膜などの膜を塗布したものを含む。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。なお、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。

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る。露光装置ＥＸは、投影光学系ＰＬの像面近傍の露光光ＥＬの光路（光路空間）Ｋを液体ＬＱで満たす液浸システム１を備えている。液浸システム１の動作は制御装置７に制御される。液浸システム１は、投影光学系ＰＬの複数の光学素子のうち、投影光学系ＰＬの像面に最も近い第１光学素子ＬＳ１の下面と、投影光学系ＰＬの像面側に配置された基板ホルダ４Ｈ上の基板Ｐの表面との間の露光光ＥＬの光路空間Ｋを液体ＬＱで満たして液浸領域ＬＲを形成する。本実施形態においては、液体ＬＱとして、水（純水）を用いる。

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に投影している間、液浸システム１を用いて、露光光ＥＬの光路空間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の光路空間Ｋに満たされた液体ＬＱとを介してマスクＭを通過した露光光ＥＬを基板ホルダ４Ｈ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。また、本実施形態の露光装置ＥＸは、第１光学素子ＬＳ１と基板Ｐとの間の露光光ＥＬの光路空間Ｋに満たされた液体ＬＱが、投影光学系ＰＬの投影領域ＡＲを含む基板Ｐ上の一部の領域に、投影領域ＡＲよりも大きく且つ基板Ｐよりも小さい液体ＬＱの液浸領域ＬＲを局所的に形成する局所液浸方式を採用している。

なお、本実施形態においては、主に液浸領域ＬＲが基板Ｐ上に形成される場合について説明するが、投影光学系ＰＬの像面側において、第１光学素子ＬＳ１の下面と対向する位置に配置された物体上、例えば基板ステージ４の一部、あるいは基板ステージ４とは独立に可動な計測ステージなどにも形成可能である。

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）、ＡｒＦエキシマレーザ光（波長１９３ｎｍ）及びＦ_２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。

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。

なお、移動鏡３Ｋは平面鏡のみでなくコーナーキューブ（レトロリフレクタ）を含むものとしてもよいし、移動鏡３Ｋをマスクステージ３に固設する代わりに、例えばマスクステージ３の端面（側面）を鏡面加工して形成される反射面を用いてもよい。また、マスクステージ３は、例えば特開平８−１３０１７９号公報（対応米国特許第６，７２１，０３４号）に開示される粗微動可能な構成としてもよい。

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に投影するものであって、複数の光学素子を有しており、それら光学素子は鏡筒ＰＫで保持されている。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等の縮小系であり、前述の照明領域と共役な投影領域ＡＲにマスクパターンの縮小像を形成する。なお、投影光学系ＰＬは縮小系、等倍系及び拡大系のいずれでもよい。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。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。

基板ステージ４は、基板Ｐを保持する基板ホルダ４Ｈ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、基板ホルダ４Ｈに基板Ｐを保持した状態で、ベース部材ＢＰ上で、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。基板ホルダ４Ｈは、基板ステージ４上に設けられた凹部４Ｒに配置されており、基板ステージ４のうち凹部４Ｒ以外の上面４Ｆは、基板ホルダ４Ｈに保持された基板Ｐの表面とほぼ同じ高さ（面一）になるような平坦面となっている。なお、基板ホルダ４Ｈに保持された基板Ｐの表面と、基板ステージ４の上面４Ｆとの間に段差があってもよい。また、基板ステージ４の上面４Ｆはその一部、例えば基板Ｐを囲む所定領域のみ、基板Ｐの表面とほぼ同じ高さとしてもよい。さらに、基板ホルダ４Ｈを基板ステージ４の一部と一体に形成してもよいが、本実施形態では基板ホルダ４Ｈと基板ステージ４とを別々に構成し、例えば真空吸着などによって基板ホルダ４Ｈを凹部４Ｒに固定している。

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。

なお、レーザ干渉計４Ｌは基板ステージ４のＺ軸方向の位置、及びθＸ、θＹ方向の回転情報をも計測可能としてよく、その詳細は、例えば特表２００１−５１０５７７号公報（対応国際公開第１９９９／２８７９０号パンフレット）に開示されている。さらに、移動鏡４Ｋを基板ステージ４に固設する代わりに、例えば基板ステージ４の一部（側面など）を鏡面加工して形成される反射面を用いてもよい。

また、フォーカス・レベリング検出系はその複数の計測点でそれぞれ基板ＰのＺ軸方向の位置情報を計測することで、基板ＰのθＸ及びθＹ方向の傾斜情報（回転角）を検出するものであるが、この複数の計測点はその少なくとも一部が液浸領域ＬＲ（又は投影領域ＡＲ）内に設定されてもよいし、あるいはその全てが液浸領域ＬＲの外側に設定されてもよい。さらに、例えばレーザ干渉計４Ｌが基板ＰのＺ軸、θＸ及びθＹ方向の位置情報を計測可能であるときは、基板Ｐの露光動作中にそのＺ軸方向の位置情報が計測可能となるようにフォーカス・レベリング検出系を設けなくてもよく、少なくとも露光動作中はレーザ干渉計４Ｌの計測結果を用いてＺ軸、θＸ及びθＹ方向に関する基板Ｐの位置制御を行うようにしてもよい。

次に、液浸システム１について、図２を参照しながら説明する。図２は図１の要部を拡大した断面図である。液浸システム１は、投影光学系ＰＬの第１光学素子ＬＳ１の下面と、その第１光学素子ＬＳ１の下面と対向する位置に配置される物体、例えば基板ホルダ４Ｈに保持された基板Ｐの表面との間の露光光ＥＬの光路空間Ｋを液体ＬＱで満たすものである。液浸システム１は、第１光学素子ＬＳ１の下面と基板Ｐの表面との間の露光光ＥＬの光路空間Ｋの近傍に設けられ、その光路空間Ｋに液体ＬＱを供給するための供給口１２及び液体ＬＱを回収するための回収口２２を有するノズル部材７１と、供給管１３の流路１３Ａ、及びノズル部材７１の内部に形成された第１流路１４を介して供給口１２に液体ＬＱを供給する液体供給装置１１と、ノズル部材７１の回収口２２から回収された液体ＬＱを、ノズル部材７１の内部に形成された第２流路２４、及び回収管２３の流路２３Ａを介して回収する液体回収装置２１とを備えている。供給口１２と供給管１３の流路１３Ａとは第１流路１４を介して接続されており、回収口２２と回収管２３の流路２３Ａとは第２流路２４を介して接続されている。本実施形態においては、ノズル部材７１は、露光光ＥＬの光路空間Ｋを囲むように環状に設けられており、液体ＬＱを供給する供給口１２は、ノズル部材７１のうち、露光光ＥＬの光路空間Ｋを向く内側面に設けられ、液体ＬＱを回収する回収口２２は、ノズル部材７１のうち、基板Ｐの表面と対向する下面に設けられている。また、本実施形態においては、回収口２２は多孔部材２５が配置されている。なお、本実施形態では供給流路１６を形成する部材をフッ素系樹脂、チタンなどで形成するものとしたが、例えば供給流路１６の液体ＬＱとの接触面を、所定物質を溶出し難い上記材料でコーティングすることとしてもよい。

液体供給装置１１は、清浄で温度調整された液体ＬＱを送出可能である。また、液体回収装置２１は、真空系等を備えており、液体ＬＱを回収可能である。液体供給装置１１及び液体回収装置２１の動作は制御装置７に制御される。液体供給装置１１から送出された液体ＬＱは、供給管１３の流路１３Ａ、及びノズル部材７１の第１流路１４を流れた後、供給口１２より露光光ＥＬの光路空間Ｋに供給される。また、液体回収装置２１を駆動することにより回収口２２から回収された液体ＬＱは、ノズル部材７１の第２流路２４を流れた後、回収管２３の流路２３Ａを介して液体回収装置２１に回収される。

このように、供給管１３の流路１３Ａ及びノズル部材７１の第１流路１４は、供給口１２に液体ＬＱを供給する供給流路１６の一部を形成しており、回収管２３の流路２３Ａ及びノズル部材７１の第２流路２４は、液体ＬＱを回収する回収流路２６の一部を形成している。

図３は液体供給装置１１の一例を示す図である。液体供給装置１１は、純水製造装置６０と、純水製造装置６０で製造され、その純水製造装置６０から送出された液体ＬＱの温度を粗く調整するラフ温調器６１と、ラフ温調器６１の流路下流側（供給管１３側）に設けられ、供給管１３側に流す液体ＬＱの単位時間当たりの量を制御する流量制御器６２と、流量制御器６２を通過した液体ＬＱ中の溶存気体濃度（溶存酸素濃度、溶存窒素濃度等）を低下させるための脱気装置６３と、脱気装置６３で脱気された液体ＬＱ中の異物（気泡、パーティクル等）を取り除くフィルタユニット６４と、フィルタユニット６４を通過した液体ＬＱの温度の微調整を行うファイン温調器６５とを備えている。純水製造装置６０、ラフ温調器６１、流量制御器６２、脱気装置６３、フィルタユニット６４、及びファイン温調器６５のそれぞれは、接続管１５を介して互いに接続されており、液体ＬＱは接続管１５の流路１５Ａを流れる。また、不図示ではあるが、液体供給装置１１は、液体ＬＱを収容するタンク、加圧ポンプ等も備えている。

このように、本実施形態において、供給口１２に液体ＬＱを供給する供給流路１６には、供給管１３の流路１３Ａ、及びノズル部材７１の第１流路１４が含まれるとともに、タンク、加圧ポンプ、純水製造装置６０、ラフ温調器６１、流量制御器６２、脱気装置６３、フィルタユニット６４、及びファイン温調器６５等の各種機器の液体ＬＱが流れる流路、及び接続管１５の流路１５Ａ等、液体供給装置１１の内部の流路も含まれる。

そして、本実施形態では、その供給流路１６において液体ＬＱ中に混入する所定物質の量が所定値以下に設定されている。ここで、所定物質とは、供給流路１６を形成する接続管１５等の液体供給装置１１を構成する部材、供給管１３、及びノズル部材７１から液体ＬＱ中に溶出する溶出物質を含む。具体的には、所定物質は、金属、ボロン、及びアニオンの少なくとも一部を含む。例えば、所定物質としては、鉄（Ｆｅ）、ニッケル（Ｎｉ）、クロム（Ｃｒ）、モリブデン（Ｍｏ）、マンガン（Ｍｎ）、ナトリウム（Ｎａ）、珪素（Ｓｉ）、カリウム（Ｋ）、及びチタン（Ｔｉ）等が挙げられる。

本実施形態では、金属の液体ＬＱ中への混入量が、１ｐｐｔ以下に設定されている。換言すれば、金属が混入されたときの液体ＬＱ中の金属の濃度が、１ｐｐｔ（１×１０^−１０％）以下になるように設定されている。ここで、金属の液体ＬＱ中への混入量とは、液体ＬＱ中に混入される全ての種類の金属の総量を意味する。

また、ボロンの液体ＬＱ中への混入量が、５ｐｐｔ以下に設定されている。換言すれば、ボロンが混入されたときの液体ＬＱ中のボロンの濃度が、５ｐｐｔ（５×１０^−１０％）以下になるように設定されている。

また、アニオンの液体ＬＱ中への混入量が、５ｐｐｔ以下に設定されている。換言すれば、アニオンが混入されたときの液体ＬＱ中のアニオンの濃度が、５ｐｐｔ（５×１０^−１０％）以下になるように設定されている。

また、所定物質には、気体成分（空気、酸素など）も含まれる。本実施形態では、気体成分の液体ＬＱ中への混入量が、１０ｐｐｂ以下、好ましくは３ｐｐｂ以下に設定されている。換言すれば、気体成分が混入されたときの液体ＬＱ中の気体の濃度が、１０ｐｐｂ（１０×１０^−７％）以下、好ましくは３ｐｐｂ（３×１０^−７％）以下になるように設定されている。

そして、これら所定物質（溶出物質）が液体ＬＱ中に混入する量を所定値以下に抑えるために、本実施形態においては、供給管１３及びノズル部材７１など、供給流路１６を形成する部材として最適な材料、すなわち液体ＬＱ中に所定物質を混入（溶出）し難い材料が選定されている。本実施形態では、供給管１３は、フッ素系樹脂で形成されている。例えば、供給管１３は、ＰＴＦＥ（ポリテトラフロエラエチレン）、ＰＦＡ（テトラフルオロエチレン−パーフルオロアルコキシエチレン共重合体）などのフッ素系樹脂を含む材料によって形成されている。これらの材料は、液体（水）ＬＱに上述の所定物質を溶出し難い材料である。また、ノズル部材７１は、例えばチタンで形成されている。チタンも、表面に酸化膜が形成されるため、液体（水）ＬＱに上述の所定物質を溶出し難い材料である。

なお、本実施形態では供給流路１６を形成する部材をフッ素系樹脂、チタンなどで形成するものとしたが、例えば供給流路１６の液体ＬＱとの接触面を、所定物質を溶出し難い上記材料でコーティングすることとしてもよい。

また、液体供給装置１１のタンク、加圧ポンプ、純水製造装置６０、ラフ温調器６１、流量制御器６２、脱気装置６３、フィルタユニット６４、及びファイン温調器６５等の各種機器、及び接続管１５も、液体ＬＱに接触するなどして、液体ＬＱ中に所定物質を混入させる可能性があるが、本実施形態においては、これら各種機器、及び接続管１５から液体ＬＱ中に混入する所定物質の量が所定値以下となるように設定されている。

すなわち、液体供給装置１１、供給管１３、及びノズル部材７１で形成される供給流路１６を流れ、供給口１２に到達したときの液体ＬＱ中に含まれる所定物質の量（濃度）、換言すれば、供給口１２から露光光ＥＬの光路空間Ｋに供給されるときの液体ＬＱ中に含まれる所定物質の量（濃度）が、上述の所定値以下に設定されている。

次に、上述の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。基板Ｐを露光するために、制御装置７は、液浸システム１を制御して、液体供給装置１１より供給管１３の流路１３Ａ及びノズル部材７１の第１流路１４を介して供給口１２に液体ＬＱを供給する。供給口１２から第１光学素子ＬＳ１の下面と基板Ｐの表面との間の露光光ＥＬの光路空間Ｋに供給された液体ＬＱは、その光路空間Ｋを満たし、基板Ｐ上の一部の領域に液浸領域ＬＲを局所的に形成する。本実施形態の露光装置ＥＸは、マスクＭと基板Ｐとを走査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に投影する走査型露光装置（所謂スキャニングステッパ）であり、基板Ｐを露光するときは、制御装置７は、供給口１２からの液体供給動作と回収口２２を介した液体回収動作とを並行して行いつつ、基板Ｐを保持する基板ステージ４とマスクＭを保持するマスクステージ３とを所定の走査方向（例えばＹ軸方向）に同期移動しながら、マスクＭのパターン像を投影光学系ＰＬと光路空間Ｋを満たす液体ＬＱとを介して基板Ｐ上に投影する。

上述のように、本実施形態においては、供給流路１６を形成する部材として最適な材料、すなわち液体ＬＱ中に所定物質を混入し難い材料が選定されており、供給流路１６を流れる液体ＬＱ中に混入する所定物質の量を所定値以下にすることができる。したがって、供給口１２から露光光ＥＬの光路空間Ｋに供給される液体ＬＱ中の所定物質の量（濃度）を抑えることができる。

所定物質のうち、金属、ボロン、及びアニオン等が光路空間Ｋを満たす液体ＬＱ中に多く含まれている場合、その液体ＬＱが基板Ｐに接触すると、金属、ボロン、及びアニオンの少なくとも一部によって、基板Ｐが汚染されたり、基板Ｐ上に形成されるパターンに欠陥が生じる等、露光不良が発生する可能性がある。また、第１光学素子ＬＳ１の液体接触面に付着して、例えば露光光ＥＬの強度及び／又は強度均一性、あるいは投影光学系ＰＬの結像特性などが低下する可能性がある。また、液体ＬＱ中に気体成分が多く含まれている場合、光路空間Ｋを満たす液体ＬＱ中に気泡が生成される可能性がある。液体ＬＱ中に生成された気泡は異物として作用するため、その液体ＬＱを介して基板Ｐを露光したとき、基板Ｐ上に形成されるパターンに欠陥が生じる等、露光不良が発生する可能性がある。本実施形態では、供給流路１６において液体ＬＱ中に混入する所定物質の量が抑えられているので、その供給流路１６を流れて供給口１２から光路空間Ｋに供給される液体ＬＱ中の所定物質の量（濃度）を抑えることができる。したがって、露光不良の発生を抑えることができる。

以上説明したように、供給流路１６において液体ＬＱ中に混入する所定物質の量が所定値以下に設定されているので、露光光ＥＬの光路空間Ｋに供給される液体ＬＱ中の所定物質の量を抑えることができ、基板Ｐの汚染及び液体ＬＱ中の気泡の発生を防止でき、露光不良の発生を抑えることができる。

なお、上述の実施形態では、供給管１３をフッ素系樹脂で形成し、ノズル部材７１をチタンで形成しているが、供給管１３をチタンで形成し、ノズル部材７１をフッ素系樹脂で形成してもよい。また、供給管１３及びノズル部材７１の両方をチタンで形成してもよいし、フッ素系樹脂で形成してもよい。また、供給流路１６を形成する部材を所定の材料で形成し、その部材から液体ＬＱ中に溶出する溶出物質の量を抑えるために、その部材に所定の表面処理を施してもよい。例えば、供給管１３をステンレスで形成し、その供給管１３に、酸化クロムを付着する処理を行うようにしてもよい。そのような処理としては、例えば株式会社神鋼環境ソリューションの「GOLDEP」処理あるいは「GOLDEP WHITE」処理が挙げられる。このような表面処理を行うことによっても、供給管１３等の部材から液体ＬＱ中に溶出する溶出物質の量を抑えることができる。また、上述の実施形態では供給管１３及びノズル部材７１で溶出物質の発生を抑制するものとしたが、溶出物質の発生を抑制する部材はこれらに限られるものではない。

なお、上述の実施形態において、液体供給装置１１のタンク、加圧ポンプ、純水製造装置６０、ラフ温調器６１、流量制御器６２、脱気装置６３、フィルタユニット６４、及びファイン温調器６５等は、その全てを露光装置ＥＸが備えている必要はなく、例えば超純水製造装置６０等の所定の機器を、露光装置ＥＸが設置される工場等の設備で代用してもよい。そのような場合にも、露光装置ＥＸの供給流路１６において液体ＬＱ中に混入する所定物質の量を所定値以下に設定することにより、露光光ＥＬの光路空間Ｋを所望状態の液体ＬＱで満たすことができる。

なお、上述の実施形態で説明した液浸システム１は一例であり、種々の構成を採用することができる。その場合においても、供給口１２に液体ＬＱを供給する供給流路１６において、液体ＬＱ中に混入する所定物質の量を所定値以下に設定することにより、露光光ＥＬの光路空間Ｋを所望状態の液体ＬＱで満たすことができる。

また、供給流路１６だけでなく、液浸領域ＬＲの液体ＬＱと接触する他の部材（例えば基板ステージ４）からの所定物質の溶出量も極力少なくしておくことが望ましい。

＜第２実施形態＞
次に、第２実施形態について図４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。上述の実施形態においては、供給口１２を介して第１光学素子ＬＳ１の下面と基板Ｐの表面との間の露光光ＥＬの光路空間Ｋに供給される液体ＬＱ中に混入する所定物質の量を所定値以下に設定しているが、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、第１光学素子ＬＳ１の物体面側（マスクＭ側）の光路空間に供給される液体ＬＱ中に混入する所定物質の量を所定値以下に設定することができる。

図４において、露光装置ＥＸは、投影光学系ＰＬの複数の光学素子のうち、投影光学系ＰＬの像面に最も近い第１光学素子ＬＳ１の上面と、第１光学素子ＬＳ１に次いで投影光学系ＰＬの像面に近い第２光学素子ＬＳ２の下面との間に液体ＬＱを供給する液浸システム１’を備えている。

液浸システム１’は、第１光学素子ＬＳ１と第２光学素子ＬＳ２との間の露光光ＥＬの光路空間Ｋ’に液体ＬＱを供給する供給口１２’と、液体ＬＱを回収する回収口２２’とを備えている。液浸システム１’は、上述の各実施形態で説明した液浸システム１とほぼ同等の構成を有しており、供給口１２’には、液体供給装置１１’から供給管１３’の流路１３Ａ’及びノズル部材７１’の第１流路１４’を介して液体ＬＱが供給される。そして、供給口１２’に液体ＬＱを供給する供給流路１６’において、液体ＬＱ中に混入する所定物質の量が所定値以下に設定されている。これにより、液体ＬＱ、第１光学素子ＬＳ１の上面、第２光学素子ＬＳ２の下面が汚染されたり、液体ＬＱ中に気泡が生成される等の不具合の発生を防止し、露光不良の発生を抑制することができる。

なお、上述の第１実施形態と同様に、第１光学素子ＬＳ１と基板Ｐとの間の光路空間Ｋに液体ＬＱを供給する液浸システム１の供給流路１６においても溶出物質の発生を抑制することとしてもよい。また、本実施形態では液浸システム１とは別に液浸システム１’を設けるものとしたが、液浸システム１’の少なくとも一部を液浸システム１で兼用することとしてもよい。

なお、液体ＬＱ中の所定物質は、基板Ｐの露光のみならず、液体ＬＱを介して行われる各種計測などにも影響を与える可能性があるが、上述の第１、第２実施形態のように、液体ＬＱ中に混入する所定物質の量を所定値以下に抑えることで、液体ＬＱを介して行われる各種計測も高精度に実行することができる。したがって、その計測に基づいて実行される基板Ｐの露光も良好に行うことができる。

なお、上述の第１、第２実施形態において、供給流路１６（１６’）を、過酸化水素水、アブゾール等を含む所定の洗浄液（洗浄剤）を用いて洗浄した場合には、洗浄後、供給流路１６（１６’）に残留する洗浄剤を十分に除去し、基板Ｐを露光するときに露光光ＥＬの光路空間Ｋ（Ｋ’）に供給される液体ＬＱ中に混入される所定物質の量を所定値以下に抑えることが望ましい。

＜第３実施形態＞
次に、第３実施形態について説明する。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。

図５は第３実施形態に係る露光装置ＥＸの要部を示す図である。上述の実施形態同様、露光装置ＥＸは、供給口１２及び回収口２２を有するノズル部材７１と、供給管１３の流路１３Ａ、及び第１流路１４を介して供給口１２に液体ＬＱを供給する液体供給装置１１と、回収口２２から回収された液体ＬＱを、第２流路２４、及び回収管２３の流路２３Ａを介して回収する液体回収装置２１とを備えている。供給管１３は、供給口１２に液体ＬＱを供給する供給流路１６を形成している。

供給管１３は、所定の気体を透過可能である。供給管１３は、その供給管１３を形成する材料の特性に起因して気体を透過する。例えば、供給管１３が、上述のＰＦＡ（テトラフルオロエチレン−パーフルオロアルコキシエチレン共重合体）、ＰＴＦＥ（ポリテトラフロエラエチレン）等のフッ素系樹脂を含む材料によって形成される場合、フッ素系樹脂の酸素透過性に起因して、供給管１３は酸素を透過する性質を有する。以下の説明においては、供給管１３を透過可能な所定の気体を適宜、第１気体、と称する。

本実施形態においては、供給管１３はフッ素系樹脂のうちＰＦＡで形成され、その供給管１３は酸素を透過可能である。したがって、本実施形態における第１気体は酸素である。

本実施形態の露光装置ＥＸは、供給管１３を透過した第１気体による供給流路１６内の液体ＬＱの劣化を防止する防止装置８０を備えている。防止装置８０は、供給管１３の周囲の所定空間１８内における第１気体の量を低減する。防止装置８０は、所定空間１８内における第１気体の量を低減することによって、所定空間１８から供給管１３を透過して供給流路１６内の液体ＬＱに溶け込む第１気体の量を低減する。供給流路１６に浸入する第１気体の量を低減することにより、第１気体による供給流路１６内の液体ＬＱの劣化、すなわち供給流路１６を流れる液体ＬＱ中に溶存する気体成分の増大を防止することができる。したがって、その供給流路１６を介して光路空間Ｋに供給される液体ＬＱ中の気泡の生成、液体ＬＱの露光光ＥＬに対する透過率の低下、その透過率低下に起因する液体ＬＱの温度変化等を抑制することができる。

図５に示すように、本実施形態においては、供給管１３の外側には外管１７が配置されている。供給管１３と外管１７とで二重管が形成されている。本実施形態においては、所定空間１８は、供給管１３と外管１７との間の空間を含み、防止装置８０は、供給管１３と外管１７との間の所定空間１８の第１気体の量を低減する。

防止装置８０は、供給管１３と外管１７との間の所定空間１８に流体を供給する流体供給装置８１を備えている。防止装置８０は、流体供給装置８１から供給した流体で所定空間１８を満たす。流体供給装置８１は、所定の流体（液体、気体を含む）を所定空間１８に供給することによって、所定空間１８に存在する第１気体を排除、又は所定空間１８における第１気体の量を低減する。

図６は流体供給装置８１及び液体供給装置１１の一例を示す図である。本実施形態においては、流体供給装置８１は、所定空間１８に第２液体ＬＱ２を供給する。流体供給装置８１は、第２液体ＬＱ２を供給する第２液体供給装置８２と、第２液体供給装置８２から送出された第２液体ＬＱ２中の溶存気体濃度（溶存酸素濃度、溶存窒素濃度等）を低下させるための脱気装置８３と、脱気装置８３で脱気された第２液体ＬＱ２の温度を調整する温調器（ファイン温調器）８４とを備えている。第２液体供給装置８２、脱気装置８３、及び温調器８４のそれぞれは、接続管８５を介して互いに接続されており、第２液体ＬＱ２は接続管８５の流路８５Ａを流れる。

流体供給装置８１（温調器８４）と外管１７とは、接続管１９を介して接続されており、流体供給装置８１は、第２液体ＬＱ２を、接続管１９の流路１９Ａを介して所定空間１８に供給可能である。第２液体ＬＱ２を所定空間１８に供給し、その所定空間１８を第２液体ＬＱ２で満たすことにより、所定空間１８に存在する第１気体を排除、又は所定空間１８における第１気体の量を低減することができる。

上述のように、流体供給装置８１は、脱気装置８３を備えており、第１気体が低減された第２液体ＬＱ２が所定空間１８に供給される。すなわち、所定空間１８は、第１気体が低減された第２液体ＬＱ２で満たされる。また、流体供給装置８１は、温調器８４を備えており、温度調整された第２液体ＬＱ２を所定空間１８に供給可能であり、その温調器８４を用いて、所定空間１８内の第２液体ＬＱ２の温度を調整可能である。

図７は供給流路１６を流れる液体ＬＱと、所定空間１８を満たす第２液体ＬＱ２とを示す模式図である。上述のように、所定空間１８は、第１気体が低減された第２液体ＬＱ２で満たされる。したがって、たとえ供給管１３が第１気体を透過可能であっても、所定空間１８における第１気体の量（濃度）が十分に低減されているので、所定空間１８から供給管１３を透過して供給流路１６内の液体ＬＱに溶け込む第１気体の量を抑えることができる。供給流路１６に浸入する第１気体の量を低減することにより、第１気体による供給流路１６内の液体ＬＱの劣化、すなわち供給流路１６を流れる液体ＬＱ中に溶存する気体成分の増大を防止することができる。

また、所定空間１８には、温調器８４で温度調整された第２液体ＬＱ２が供給される。したがって、防止装置８０は、その温度調整された第２液体ＬＱ２で、供給流路１６を流れる液体ＬＱの温度を供給管１３を介して調整することができる。すなわち、本実施形態において、防止装置８０は、液体ＬＱの温度調整装置の機能を兼ねている。供給管１３の周囲の所定空間１８は、温度調整された第２液体ＬＱ２で満たされており、供給管１３は外部空間の気体（外気）に晒されない。したがって、供給流路１６内の液体ＬＱの劣化、すなわち供給流路１６を流れる液体ＬＱの温度変化を防止することができる。したがって、その供給流路１６を介して光路空間Ｋに供給される液体ＬＱの温度が変化するのを抑制することができる。

また、流体供給装置８１から所定空間１８に供給された第２液体ＬＱ２は、所定空間１８（外管１７）の一部に設けられた排出口から排出され、例えば第２液体供給装置８２に戻されたり、あるいは所定の処理装置に送られる。防止装置８０は、流体供給装置８１から所定空間１８に対して、脱気され、温度調整された第２液体ＬＱ２を供給し続けることにより、供給流路１６を流れる液体ＬＱの劣化を抑制することができる。

また、本実施形態においては、所定空間１８を形成するための外管１７は、液体供給装置１１（ファイン温調器６５）に接続された供給管１３のほぼ全域に亘って設けられており、液体ＬＱは、液体供給装置１１（ファイン温調器６５）から供給流路１６に送出された直後から、防止装置８０によって、その劣化を抑制される。したがって、脱気装置６３によって脱気され、ファイン温調器６５によって温度調整された液体ＬＱの劣化を十分に抑制することができる。

以上説明したように、供給管１３が第１気体を透過可能であっても、その供給管１３を透過した第１気体による供給流路１６内の液体ＬＱの劣化を防止することができる。したがって、液体ＬＱ中の気泡の生成、液体ＬＱの露光光ＥＬに対する透過率の低下、液体ＬＱの温度変化等が抑制され、露光不良の発生を抑えることができる。

なお、第３実施形態において、所定空間１８に供給される第２液体ＬＱ２は、供給流路１６を流れる液体ＬＱと同じであってもよいし、異なっていてもよい。すなわち、所定空間１８を流れる第２液体ＬＱ２は、供給流路１６を流れる液体ＬＱと同じ種類である純水であってもよいし、純水以外の所定の液体であってもよい。

＜第４実施形態＞
次に、第４実施形態について図８を参照して説明する。この第４実施形態は、上述の第３実施形態との差異が防止装置８０の構成のみであるので、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。さて、上述の第３実施形態においては、供給流路１６には、図６に示すように、液体供給装置１１（純水製造装置６０）から送出された液体ＬＱが流れ、所定空間１８には、液体供給装置１１とは別の流体供給装置８１（第２液体供給装置８２）から送出された第２液体ＬＱ２が流れる。第４実施形態において、図８に示すように、液体供給装置１１（純水製造装置６０）から送出した液体ＬＱを、供給流路１６と所定空間１８とのそれぞれに流すことができる。本実施形態においては、液体供給装置１１の脱気装置６３と所定空間１８とが接続管３１の流路３１Ａを介して接続されている。液体供給装置１１の脱気装置６３から接続管３１に送出された液体ＬＱは、接続管３１の途中に設けられた温調器（ファイン温調器）８４によって温度調整された後、所定空間１８に供給される。このように、液体供給装置１１から供給流路１６と所定空間１８とのそれぞれに液体ＬＱを供給するようにしてもよい。すなわち、第４実施形態においては、液体供給装置１１の少なくとも一部が、防止装置８０の一部を構成している。

なお、上述の第３、第４実施形態においては、温調器８４を介して所定空間１８に液体（ＬＱ２、ＬＱ）を供給しているが、温調器８４を省いてもよい。例えば、供給管１３が第１気体を透過し、且つ断熱性の高い特性を有する材料で形成されている場合には、温調器８４を省くことができる。逆に、上述の第３、第４実施形態では液体供給装置１１の温調器６１、６５の少なくとも一方を省略して、温調器６４による所定空間１８内の液体の温度調整により、供給管１３を流れる液体ＬＱの温度を調整することとしてもよい。

＜第５実施形態＞
次に、第５実施形態について図９を参照して説明する。この第５実施形態では、上述の第３、第４実施形態との差異が防止装置８０の構成のみであるので、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。図９に示すように、第５実施形態の露光装置ＥＸは、供給管１３を透過した第１気体による供給流路１６内の液体ＬＱの劣化を防止する防止装置８０を備えている。本実施形態の防止装置８０は、供給管１３と外管１７との間の所定空間１８に、前述の第１気体とは別の第２気体Ｇ２を供給する気体供給装置９１を備えている。

気体供給装置９１と外管１７とは、接続管１９を介して接続されており、気体供給装置９１は、第２気体Ｇ２を、接続管１９の流路１９Ａを介して所定空間１８に供給可能である。防止装置８０は、気体供給装置９１から供給した第２気体Ｇ２で所定空間１８を満たす。気体供給装置９１は、第２気体Ｇ２を所定空間１８に供給することによって、所定空間１８に存在する第１気体を排除、又は所定空間１８における第１気体の量（濃度）を低減することができる。すなわち、本実施形態においては、防止装置８０は、所定空間１８を第２気体Ｇ２で置換（パージ）する。

第２気体Ｇ２は、供給管１３をほぼ透過しない気体である。第２気体Ｇ２は、供給管１３を形成する材料に応じて定められる。上述のように、本実施形態においては、供給管１３はＰＦＡで形成され、第１気体は酸素であり、第２気体Ｇ２は、例えば窒素ガスである。

図１０は供給流路１６を流れる液体ＬＱと、所定空間１８を満たす第２気体Ｇ２とを示す模式図である。上述のように、所定空間１８には第１気体とは別の第２気体Ｇ２が供給され、所定空間１８は、第１気体の量（濃度）が低減された気体で満たされる。したがって、たとえ供給管１３が第１気体を透過可能であっても、所定空間１８における第１気体の量（濃度）が十分に低減されているので、所定空間１８から供給管１３を透過して供給流路１６内の液体ＬＱに溶け込む第１気体の量を抑えることができる。本実施形態においては、供給管１３は、第１気体を透過可能であるが、供給管１３をほぼ透過しない第２気体Ｇ２で所定空間１８が満たされるので、供給流路１６に第１、第２気体が浸入するのを抑制することができる。

また、気体供給装置９１から所定空間１８に供給された第２気体Ｇ２は、所定空間１８（外管１７）の一部に設けられた排出口から排出され、例えば気体供給装置９１に戻されたり、所定の処理装置に送られる。防止装置８０は、気体供給装置９１から所定空間１８に対して第２気体Ｇ２を供給し続けることにより、供給流路１６を流れる液体ＬＱの劣化を抑制することができる。

また、本実施形態においては、供給管１３との間で所定空間１８を形成する外管１７は、液体供給装置１１（ファイン温調器６５）に接続された供給管１３のほぼ全域に亘って設けられており、液体ＬＱは、液体供給装置１１（ファイン温調器６５）から供給流路１６に送出された直後から、防止装置８０によって、その劣化を抑制される。したがって、供給流路１６を流れる液体ＬＱの劣化を十分に抑制することができる。

なお、気体供給装置９１に、所定空間１８に供給する第２気体Ｇ２の温度を調整する温調器を設けることができる。防止装置８０は、温度調整された気体で、供給流路１６を流れる液体ＬＱの温度を供給管１３を介して調整することができる。

以上説明したように、供給管１３が第１気体を透過可能であっても、供給管１３をほぼ透過しない第２気体Ｇ２で所定空間１８を満たすことにより、第１気体による供給流路１６内の液体ＬＱの劣化、すなわち供給流路１６を流れる液体ＬＱ中に溶存する気体成分の増大を防止することができる。したがって、液体ＬＱ中の気泡の生成、液体ＬＱの露光光ＥＬに対する透過率の低下、液体ＬＱの温度変化等が抑制され、露光不良の発生を抑えることができる。

なお、第５実施形態において、所定空間１８に供給される第２気体Ｇ２は、窒素ガスであるが、第２気体Ｇ２の種類は任意に選択可能である。供給管１３を透過しない気体であり、所望の性能を有する気体であれば、任意の気体を使用することができる。また、第２気体Ｇ２は、供給管１３を透過しない気体に限られるものでなく、供給管１３を透過しても、供給流路１６内の液体ＬＱを実質的に劣化させない気体であればよい。

なお、上述の第３〜第５実施形態では防止装置８０の全てを露光装置ＥＸが備えている必要はなく、防止装置８０の一部（例えば温調器など）を、露光装置ＥＸが設置される工場等の設備で代用してもよい。

＜第６実施形態＞
次に、第６実施形態について図１１を参照して説明する。図１１に示すように、第１気体を透過しない膜１００で供給管１３の外面を覆うようにしてもよい。あるいは、第１気体を透過しないフィルム状の部材、すなわち第１気体に対してバリア性を有するフィルム状の部材で供給管１３の外面を覆うようにしてもよい。こうすることによっても、第１気体が供給流路１６に浸入することを防止することができる。

また、供給管１３を真空断熱材等で覆うようにしてもよい。これにより、供給管１３を介して第１気体が供給流路１６内の液体ＬＱに溶け込むことを防止することができる。

なお、上述の第６実施形態では膜１００、フィルム状の部材、真空断熱材などのバリア部材で供給管１３を覆うものとしたが、第１気体を透過しない材料で供給管１３の少なくとも一部を構成してもよい。例えば、前述の所定物質が溶出し難い材料（フッ素系樹脂など）で、液体ＬＱと接触する内面（内壁）が形成され、かつ前述の第１気体を透過しない材料で外面（外壁）が形成される供給管１３を用いることとしてもよい。または、前述の第１気体を透過しない材料で供給管１３を構成し、前述の所定物質が溶出し難い材料（フッ素系樹脂など）で、液体ＬＱとの接触面となる内面をコーティングすることとしてもよい。

なお、上述の第３〜第６実施形態においては、液体供給装置１１とノズル部材７１との間の供給管１３の全域を外管１７（又はバリア部材）で覆っているが、一部だけでもよい。また、供給管１３に限らず、他の配管（接続管１５等）の外側を外管１７で覆ってもよい。

また、上述の第３〜第６実施形態においては、供給管１３等を覆うように外管１７（又はバリア部材）を設けて、供給管１３等を介して供給流路１６内に第１気体が浸入することを防止しているが、露光装置ＥＸが収容される不図示のチャンバ内に供給管１３の少なくとも一部を配置し、そのチャンバ内の第１気体の量（濃度）を低減するようにしてもよい。この構成は、上述の第１、第２実施形態に適用してもよい。

なお、上記各実施形態において、露光光ＥＬの光路空間（Ｋ、Ｋ’）を液体ＬＱで満たして液浸空間を形成する液浸形成装置としてのノズル部材７１（７１’）は、上述の構成に限られず、例えば欧州特許公開第１，４２０，２９８号公報、国際公開第２００４／０５５８０３号公報、国際公開第２００４／０５７５９０号公報、国際公開第２００５／０２９５５９号公報、国際公開第２００４／０８６４６８号パンフレット（対応米国公開２００５／０２８０７９１Ａ１）、特開２００４−２８９１２６号公報（対応米国特許第６，９５２，２５３号）などに開示されるノズル部材（液浸システム）を用いてもよい。

上述したように、上記各実施形態における液体ＬＱは純水であるものとした。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Ｐ上のフォトレジスト及び光学素子（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Ｐの表面、及び投影光学系ＰＬ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。なお工場等から供給される純水の純度が低い場合には、露光装置が超純水製造器を持つようにしてもよい。

そして、波長が１９３ｎｍ程度の露光光ＥＬに対する純水（水）の屈折率ｎは１．４４程度と言われており、露光光ＥＬ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Ｐ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。更に、焦点深度は空気中に比べて約ｎ倍、すなわち約１．４４倍に拡大されるため、空気中で使用する場合と同程度の焦点深度が確保できればよい場合には、投影光学系ＰＬの開口数をより増加させることができ、この点でも解像度が向上する。

上記各実施形態では、投影光学系ＰＬの先端に光学素子ＬＳ１が取り付けられており、この光学素子により投影光学系ＰＬの光学特性、例えば収差（球面収差、コマ収差等）の調整を行うことができる。なお、投影光学系ＰＬの先端に取り付ける光学素子としては、投影光学系ＰＬの光学特性の調整に用いる光学プレートであってもよい。あるいは露光光ＥＬを透過可能な平行平面板であってもよい。

なお、液体ＬＱの流れによって生じる投影光学系ＰＬの先端の光学素子と基板Ｐとの間の圧力が大きい場合には、その光学素子を交換可能とするのではなく、その圧力によって光学素子が動かないように堅固に固定してもよい。

なお、上記各実施形態では、投影光学系ＰＬと基板Ｐ表面との間は液体ＬＱで満たされている構成であるが、例えば基板Ｐの表面に平行平面板からなるカバーガラスを取り付けた状態で液体ＬＱを満たす構成であってもよい。

なお、上記各実施形態の液体ＬＱは水（純水）であるが、水以外の液体であってもよい、例えば、露光光ＥＬの光源がＦ_２レーザである場合、このＦ_２レーザ光は水を透過しないので、液体ＬＱとしてはＦ_２レーザ光を透過可能な例えば、過フッ化ポリエーテル（ＰＦＰＥ）、フッ素系オイル等のフッ素系流体であってもよい。この場合、液体ＬＱと接触する部分には、例えばフッ素を含む極性の小さい分子構造の物質で薄膜を形成することで親液化処理する。また、液体ＬＱとしては、その他にも、露光光ＥＬ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ＰＬ及び／又は基板Ｐ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）を用いることも可能である。

また、液体ＬＱとしては、屈折率が１．６〜１．８程度のものを使用してもよい。更に、石英及び／又は蛍石よりも屈折率が高い（例えば１．６以上）材料で光学素子ＬＳ１を形成してもよい。

なお、上記各実施形態では干渉計システム（３Ｌ、４Ｌ）を用いてマスクステージ３、及び基板ステージ４の各位置情報を計測するものとしたが、これに限らず、例えば各ステージに設けられるスケール（回折格子）を検出するエンコーダシステムを用いてもよい。この場合、干渉計システムとエンコーダシステムの両方を備えるハイブリッドシステムとし、干渉計システムの計測結果を用いてエンコーダシステムの計測結果の較正（キャリブレーション）を行うことが好ましい。また、干渉計システムとエンコーダシステムとを切り替えて用いる、あるいはその両方を用いて、ステージの位置制御を行うようにしてもよい。

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、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。

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、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。

また、上記各実施形態では投影光学系ＰＬを備えた露光装置を例に挙げて説明してきたが、投影光学系ＰＬを用いない露光装置及び露光方法に本発明を適用することができる。投影光学系を用いない場合であっても、露光光はマスク又はレンズなどの光学部材を介して基板に照射され、そのような光学部材と基板との間の所定空間に液浸領域が形成される。

また、本発明は、例えば特開平１０−１６３０９９号公報及び特開平１０−２１４７８３号公報（対応米国特許第６，５９０，６３４号）、特表２０００−５０５９５８号公報（対応米国特許第５，９６９，４４１号）、米国特許第６，２０８，４０７号などに開示されているような複数の基板ステージを備えたマルチステージ型の露光装置にも適用できる。

更に、例えば特開平１１−１３５４００号公報（対応国際公開１９９９／２３６９２）、及び特開２０００−１６４５０４号公報（対応米国特許第６，８９７，９６３号）に開示されているように、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及び／又は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。

また、上述の実施形態においては、投影光学系ＰＬと基板Ｐとの間に局所的に液体を満たす露光装置を採用しているが、本発明は、特開平６−１２４８７３号公報、特開平１０−３０３１１４号公報、米国特許第５，８２５，０４３号などに開示されているような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。

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、薄膜磁気ヘッド、撮像素子（ＣＣＤ）、マイクロマシン、ＭＥＭＳ、ＤＮＡチップ、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。

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（可変成形マスクとも呼ばれ、例えば非発光型画像表示素子（空間光変調器）の一種であるＤＭＤ（Digital Micro-mirror Device）などを含む）を用いてもよい。

また、例えば国際公開第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。

さらに、例えば特表２００４−５１９８５０号公報（対応米国特許第６，６１１，３１６号）に開示されているように、２つのマスクのパターンを、投影光学系を介して基板上で合成し、１回のスキャン露光によって基板上の１つのショット領域をほぼ同時に二重露光する露光装置にも本発明を適用することができる。

なお、本国際出願で指定又は選択された国の法令で許容される限りにおいて、上記各実施形態及び変形例で引用した露光装置などに関する全ての公開公報及び米国特許の開示を援用して本文の記載の一部とする。

以上のように、本願実施形態の露光装置ＥＸは、本願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。

半導体デバイス等のマイクロデバイスは、図１２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工程、露光した基板を現像する工程、現像した基板の加熱（キュア）及びエッチング工程などの基板処理プロセスを含むステップ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、パッケージ工程などの加工プロセスを含む）２０５、検査ステップ２０６等を経て製造される。

本発明によれば、露光不良の発生を抑制して、精度良くパターンを基板に形成することができ、所定の性能を有するデバイスを製造することができる。このため、本発明は、我国の半導体産業を含むハイテク産業及びＩＴ技術の発展に貢献するであろう。

Claims (54)

1. 基板を露光する露光装置において、
   露光光の光路空間に第１液体を供給する供給口と、
   前記第１液体が流れ、かつ前記供給口に流体的に接続され、第１気体が透過可能な供給流路と、
   前記供給流路を囲み、前記供給流路との間の空間に第２液体が供給される部材と、
   前記第２液体を脱気する脱気装置と、を備え、
   前記供給流路において前記液体中に混入する所定物質の量が所定値以下に設定されている露光装置。
2. 前記所定物質は、前記供給流路を形成する部材から前記第１液体中に溶出する溶出物質を含む請求項１記載の露光装置。
3. 前記所定物質は、金属、ボロン、及びアニオンの少なくとも１つを含む請求項１又は２記載の露光装置。
4. 前記金属の前記液体中への混入量が、１ｐｐｔ以下に設定されている請求項３記載の露光装置。
5. 前記ボロンの前記液体中への混入量が、５ｐｐｔ以下に設定されている請求項３又は４記載の露光装置。
6. 前記アニオンの前記液体中への混入量が、５ｐｐｔ以下に設定されている請求項３〜５のいずれか一項記載の露光装置。
7. 前記所定物質は、気体成分を含む請求項１〜６のいずれか一項記載の露光装置。
8. 前記気体成分の前記液体中への混入量が、１０ｐｐｂ以下に設定されている請求項７記載の露光装置。
9. 前記供給流路を形成する部材は、フッ素系樹脂材料を含む請求項１〜８のいずれか一項記載の露光装置。
10. 前記供給流路を形成する部材は、チタン材を含む請求項１〜９のいずれか一項記載の露光装置。
11. 前記基板の表面と対向する下面を有する光学部材をさらに備え、
    前記光路空間は、前記光学部材の前記下面と前記基板の前記表面との間に位置する請求項１〜１０のいずれか一項記載の露光装置。
12. 前記第２液体に対する脱気は、前記第１液体に対する脱気と独立して調整可能である請求項１〜１１のいずれか一項記載の露光装置。
13. 前記第２液体の温度を調整する温度調整器を備え、
    前記第２液体の温度は、前記第１液体の温度と独立して調整可能である請求項１〜１２のいずれか一項記載の露光装置。
14. 前記第１気体は、酸素と窒素の一方又は双方を含む請求項１〜１３のいずれか一項記載の露光装置。
15. 前記空間を流れる前記第２液体は、前記供給流路を流れる前記第１液体と同じ方向に向かって流れる請求項１〜１４のいずれか一項記載の露光装置。
16. 前記供給流路を流れる前記第１液体は、前記空間には流れずに前記光路空間に供給される請求項１〜１５のいずれか一項記載の露光装置。
17. 前記供給流路は、フッ素系樹脂材料によりコーティングされている請求項１〜１６のいずれか一項記載の露光装置。
18. 前記第１液体および前記第２液体は純水である請求項１〜１７のいずれか一項記載の露光装置。
19. 前記第１液体と前記第２液体とは、互いに独立して供給量を調整可能である請求項１〜１８のいずれか一項記載の露光装置。
20. 基板を露光する露光装置において、
    露光光の光路空間に第１液体を供給する供給口と、
    前記第１液体が流れ、かつ前記供給口に流体的に接続されて前記第１気体が透過可能な供給経路を形成する第１部材と、
    前記第１部材を囲む周囲空間における前記第１気体の量を低減し、前記第１部材を透過した前記第１気体による前記液体の劣化を防止する防止装置と、を備え、
    前記周囲空間は、前記第１部材と第２部材とによって仕切られて形成されるとともに前記第１部材を囲み、かつ脱気された流体で満たされている露光装置。
21. 前記防止装置は、前記周囲空間に前記流体を供給する流体供給装置を含む請求項２０記載の露光装置。
22. 前記流体は、前記防止装置によって供給される第２液体である請求項２０又は２１記載の露光装置。
23. 前記第２液体は脱気されている請求項２２記載の露光装置。
24. 前記流体は気体である請求項２０又は２１記載の露光装置。
25. 前記気体は窒素を含む請求項２４記載の露光装置。
26. 前記防止装置は、前記周囲空間内の前記流体の温度を調整する温度調整器を含み、
    前記温度調整された前記流体により、前記供給流路を流れる前記液体の温度を前記第１部材を介して調整する請求項２０〜２５のいずれか一項記載の露光装置。
27. 前記流体の温度は、前記第１液体の温度と独立して調整可能である請求項２６記載の露光装置。
28. 前記第２部材は、前記第１部材を囲んでおり、
    前記防止装置は、前記第１部材と前記第２部材との間の空間に前記流体を供給する請求項２０〜２７のいずれか一項記載の露光装置。
29. 前記第１部材はフッ素系樹脂で形成されている請求項２０〜２８のいずれか一項記載の露光装置。
30. 前記第１気体は酸素を含む請求項２９記載の露光装置。
31. 前記流体に対する脱気は、前記供給流路を流れる前記第１液体に対する脱気と独立して調整可能である請求項２０〜３０のいずれか一項記載の露光装置。
32. 前記供給口を有するノズル部材を備え、
    前記ノズル部材の前記供給口は、前記光路空間に面するように設けられている請求項１〜３１のいずれか一項記載の露光装置。
33. 前記ノズル部材は、前記基板の表面と対向する位置に配置されて前記光路空間の液体を回収する回収口を有する請求項３２記載の露光装置。
34. 前記周囲空間を流れる前記流体は、前記供給経路を流れる前記第１液体と同じ方向に向かって流れる請求項２０〜３３のいずれか一項記載の露光装置。
35. 前記供給経路を流れる前記第１液体は前記周囲空間には流れずに前記光路空間に供給される請求項２０〜３４のいずれか一項記載の露光装置。
36. 基板を露光する露光装置において、
    露光光の光路空間に液体を供給する供給口と、
    前記液体が流れ、かつ前記供給口に流体的に接続された供給流路とを備え、
    前記供給流路において前記液体中に混入する金属、ボロン、及びアニオンの少なくとも１つの量が所定値以下に設定されている露光装置。
37. 前記液体中に混入する物質は金属であり、
    前記金属の前記液体中への混入量が、１ｐｐｔ以下に設定されている請求項３６記載の露光装置。
38. 前記液体中に混入する物質はボロンであり、
    前記ボロンの前記液体中への混入量が、５ｐｐｔ以下に設定されている請求項３６記載の露光装置。
39. 前記液体中に混入する物質はアニオンであり、
    前記アニオンの前記液体中への混入量が、５ｐｐｔ以下に設定されている請求項３６記載の露光装置。
40. 請求項１〜３９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。
41. 基板を露光する露光方法において、
    第１気体が透過可能な供給流路に第１液体を流す動作と、
    前記供給流路を介して供給口から露光光の光路空間に前記液体を供給する動作と、
    前記供給流路と部材の間の空間に脱気された第２液体を供給する動作と、
    を含み、
    前記供給流路において前記第１液体中に混入する所定物質の量を所定値以下に設定する露光方法。
42. 前記所定物質は、前記供給流路を形成する部材から前記液体中に溶出する物質を含む請求項４１記載の露光方法。
43. 前記所定物質は、金属、ボロン、及びアニオンの少なくとも１つを含む請求項４１又は４２記載の露光方法。
44. 前記液体中への前記金属の混入量が１ｐｐｔ以下に設定される請求項４３記載の露光方法。
45. 前記液体中への前記ボロンの混入量が５ｐｐｔ以下に設定される請求項４３又は４４記載の露光方法。
46. 前記液体中への前記アニオンの混入量が５ｐｐｔ以下に設定される請求項４３から４５のいずれか一項記載の露光方法。
47. 前記所定物質は気体成分を含む請求項４１〜４６のいずれか一項記載の露光方法。
48. 前記液体中への前記気体成分の混入量が１０ｐｐｂ以下に設定される請求項４７記載の露光方法。
49. 前記供給流路を形成する部材を透過可能な気体による前記第１液体の劣化が防止される請求項４１〜４８のいずれか一項記載の露光方法。
50. 前記第２液体に対する脱気は、前記第１液体に対する脱気と独立して調整可能である請求項４１〜４９のいずれか一項記載の露光方法。
51. 前記第２液体の温度は、前記第１液体の温度と独立して調整可能である請求項４１〜５０のいずれか一項記載の露光方法。
52. 前記供給流路と前記部材との間の前記空間を流れる前記第２液体は、前記供給流路を流れる前記第１液体と同じ方向に向かって流れる請求項４１〜５１のいずれか一項記載の露光方法。
53. 前記供給流路を流れる前記第１液体は前記空間には流れずに前記光路空間に供給される請求項４１〜５２のいずれか一項記載の露光方法。
54. 請求項４１〜５３のいずれか一項記載の露光方法を用いるデバイス製造方法。

Images