JP5516791B2 - 露光装置、露光方法、並びにデバイス製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、投影光学系と液体とを介してパターンの像を基板上に投影することにより基板を露光する露光装置、並びにデバイス製造方法に関するものである。

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、いわゆる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くなるほど、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＝ｋ_１・λ／ＮＡ … （１）
δ＝±ｋ_２・λ／ＮＡ^２ … （２）
ここで、λは露光波長、ＮＡは投影光学系の開口数、ｋ_１、ｋ_２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。

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恐れがある。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、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。

国際公開第９９／４９５０４号

ところで、露光対象である基板上に設けられるフォトレジスト層、あるいはその上層に設けられるトップコート層等の膜部材には種々の材料が用いられることが通常であるが、液浸領域の液体との接触面となる前記膜部材の種類が変更された場合、液浸露光用の液体に対する親和性が変化する。液浸露光では、基板上に液体を供給する動作と基板上の液体を回収する動作とが行われるが、膜部材に対する液体の親和性が変化すると、液体回収動作や液体供給動作を円滑に行うことができなくなる可能性がある。この場合、液浸露光装置の汎用性が著しく低下するといった問題が生じる。

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、異なる種類の膜部材が設けられた基板のそれぞれに対して液浸露光を円滑に行うことができる露光装置並びにデバイス製造方法を提供することを目的とする。特に、本発明は基板上に形成される種々の膜部材に最適化した液浸条件の下で液浸露光を実現することができる露光装置並びにデバイス製造方法を提供することを目的とする。

上記の課題を解決するため、本発明は実施の形態に示す図１〜図８に対応付けした以下の構成を採用している。

本発明の露光装置（ＥＸ）は、投影光学系（ＰＬ）と液体（１）とを介してパターンの像を基板（Ｐ）上に投影することにより基板（Ｐ）を露光する露光装置において、液浸露光用の液体（１）を供給する液体供給機構（１０）を備え、液体供給機構（１０）は、基板（Ｐ）上の液体接触面に形成される膜部材（ＳＰ）に応じて供給する液体（１）を変えることを特徴とする。

本発明の露光装置によれば、基板上の液体接触面に形成される膜部材に応じて、液浸露光用の液体を変えることで、異なる種類の膜部材が設けられた複数の基板のそれぞれに対して良好な液浸条件のもとで液浸露光を行うことができる。

なお、「液浸条件」とは、基板を液体を介して露光するときに、基板上に液浸領域を形成するための条件を意味し、液体を基板上に供給する条件、基板上から液体を回収する条件、基板上に供給する液体の種類などを含む概念である。

本発明の露光装置（ＥＸ）は、投影光学系（ＰＬ）と液体（１）とを介してパターンの像を基板（Ｐ）上に投影することにより基板（Ｐ）を露光する露光装置において、基板（Ｐ）上の液体接触面に形成される膜部材（ＳＰ）と液体（１）との親和性を計測する計測装置（７０）を備えたことを特徴とする。

本発明の露光装置によれば、基板上の液体接触面に形成される膜部材と液浸露光用の液体との親和性を計測する計測装置を設けたことにより、この計測結果に基づいて、最適な液浸条件を決定することができる。したがって、異なる種類の膜部材が設けられた複数の基板のそれぞれについて液浸露光する場合にも、良好な液浸条件のもとで各基板を円滑に露光処理できる。

本発明の露光装置（ＥＸ）は、投影光学系（ＰＬ）と液体（１）とを介してパターンの像を基板（Ｐ）上に投影することにより基板（Ｐ）を露光する露光装置において、液体（１）との親和性と、その親和性に対応する液浸条件との関係を複数記憶する記憶装置（ＭＲＹ）を備え、基板（Ｐ）上の液体接触面に形成される膜部材（ＳＰ）に応じて、記憶装置（ＭＲＹ）から液浸条件を選択することを特徴とする。

本発明の露光装置によれば、液体と膜部材との親和性と、それに対応する液浸条件との関係を予め記憶装置に記憶しておくことで、露光対象の膜部材に関する情報に応じて、最適な液浸条件を選択し決定することができる。したがって、異なる種類の膜部材が設けられた複数の基板のそれぞれについて液浸露光する場合にも、良好な液浸条件のもとで各基板を円滑に露光処理できる。

本発明の露光装置（ＥＸ）は、投影光学系（ＰＬ）と液体（１）とを介してパターンの像を基板（Ｐ）上に投影することにより基板（Ｐ）を露光する露光装置において、基板（Ｐ）上の液体接触面に形成可能な種々の膜部材（ＳＰ）とそれぞれの膜部材（ＳＰ）に適した液浸条件との関係を記憶する記憶装置（ＭＲＹ）を備えたことを特徴とする。

本発明の露光装置によれば、基板上に形成可能な種々の膜部材とそれら膜部材に適した液浸条件との関係を予め記憶装置に記憶しておくことで、露光対象の膜部材に関する情報に応じて、最適な液浸条件を選択し決定することができる。したがって、異なる種類の膜部材が設けられた複数の基板のそれぞれについて液浸露光する場合にも、良好な液浸条件のもとで各基板を円滑に露光処理できる。

本発明の露光装置（ＥＸ）は、投影光学系（ＰＬ）と液体（１）とを介してパターンの像を基板（Ｐ）上に投影することにより基板（Ｐ）を露光する露光装置において、液体（１）を供給するための供給口（１３Ａ，１４Ａ）を有する液体供給機構（１０）を備え、供給口（１３Ａ，１４Ａ）の大きさ、形状の少なくとも一方が変更可能であることを特徴とする。

本発明の露光装置によれば、供給口の大きさ、形状の少なくとも一方が変更可能なので、例えば、液浸露光の際に、露光対象物の変更や膜部材の変更があっても、迅速に且つ最適な液浸条件で対処することができる。

本発明の露光装置（ＥＸ）は、投影光学系（ＰＬ）と液体（１）とを介してパターンの像を基板（Ｐ）上に投影することにより基板（Ｐ）を露光する露光装置において、液体（１）を回収するための回収口（３１Ａ，３２Ａ）を有する液体供給機構（３０）を備え、供給口（３１Ａ，３２Ａ）の大きさ、形状の少なくとも一方が変更可能であることを特徴とする。

本発明の露光装置によれば、回収口の大きさ、形状の少なくとも一方が変更可能なので、例えば、液浸露光の際に、露光対象物の変更や膜部材の変更があっても、迅速に且つ最適な液浸条件で対処することができる。

本発明のデバイス製造方法は、上記記載の露光装置を用いることを特徴とする。本発明によれば、様々な種類の基板に対して良好な液浸条件のもとで高いパターン転写精度でパターンを転写でき、所望の性能を発揮できるデバイスを提供できる。

本発明によれば、基板上の液体接触面に形成される膜部材に応じて、基板に対して行われる液浸条件を決定することで、異なる種類の膜部材が設けられた複数の基板のそれぞれに対して円滑に液浸露光処理を行うことができ、高い汎用性を持たせることができる。特に、本発明は、半導体デバイスや液晶表示デバイスなどの種々の異なる対象物を露光処理する生産ラインにおいて、液浸条件を迅速に切り換えて高集積化されたデバイスを高いスループットで生産することに貢献する。

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。 本発明の実施形態における液体供給機構及び液体回収機構の配置例を示す平面図である。 供給部材及び回収部材の一実施形態を示す断面図である。 液体供給位置及び液体回収位置が変化する様子を説明するための模式図である。 本発明の実施形態における制御系の一例を示すブロック図である。 計測手段の一実施形態を示す概略構成図である。 供給部材及び回収部材の一実施形態を示す断面図である。 本発明の実施形態における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。

以下、本発明の露光装置について図面を参照しながら説明する。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（レチクル）Ｍを支持するマスクステージＭＳＴと、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のパターンの像を基板ステージ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、制御装置ＣＯＮＴに接続され、露光動作に関する各種情報を記憶した記憶装置ＭＲＹとを備えている。

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３０とを備えている。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の先端部の光学素子２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。

ここで、本実施形態では、露光装置ＥＸとしてマスクＭと基板Ｐとを走査方向（所定方向）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、水平面内においてマスクＭと基板Ｐとの同期移動方向（走査方向、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（非走査方向）、Ｘ軸及びＹ軸方向に垂直で投影光学系ＰＬの光軸ＡＸと一致する方向をＺ軸方向とする。また、Ｘ軸、Ｙ軸、及びＺ軸まわり方向をそれぞれ、θＸ、θＹ、及びθＺ方向とする。

基板Ｐは、デバイスの基材（半導体ウエハやガラス基板）上にフォトレジスト層、あるいはこのフォトレジスト層の上層に設けられるトップコート層（保護層）からなる膜部材ＳＰを設けたものである。したがって、基板Ｐ上の最上層に設けられた膜部材ＳＰは、液浸露光時において液体１に接触する液体接触面を形成する。フォトレジスト層としては、例えば、東京応化工業株式会社製Ｐ６１１１が用いられ、トップコート層としては、例えば、東京応化工業株式会社製ＴＳＰ−３Ａが用いられる。これらの膜部材の材料特性、特に、用いる液体との濡れ性又は接触角に応じて、液浸条件が決定される。

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ＩＡ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ＩＡ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。本実施形態では、ＡｒＦエキシマレーザ光が用いられる。

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。

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。また、投影光学系ＰＬには、この投影光学系ＰＬの結像特性（光学特性）を調整可能な結像特性制御装置３が設けられている。結像特性制御装置３は、投影光学系ＰＬを構成する複数の光学素子の一部を移動可能な光学素子駆動機構、及び鏡筒ＰＫ内の複数の光学素子間のうちの特定の空間の圧力を調整する圧力調整機構を含んで構成されている。光学素子駆動機構は、投影光学系ＰＬを構成する複数の光学素子のうちの特定の光学素子を光軸ＡＸ方向に移動したり、光軸ＡＸに対して傾斜する。結像特性制御装置３は制御装置ＣＯＮＴにより制御され、制御装置ＣＯＮＴは結像特性制御装置３を介して、投影光学系ＰＬの投影倍率や像面位置を調整可能である。

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）可能に設けられている。また、先端部の光学素子２は鏡筒ＰＫより露出しており、液浸領域ＡＲ２の液体１は光学素子２に接触する。これにより、金属からなる鏡筒ＰＫの腐蝕等が防止されている。

また、露光装置ＥＸは、フォーカス検出系４を有している。フォーカス検出系４は、発光部４ａと受光部４ｂとを有し、発光部４ａから液体１を介して基板Ｐ表面（露光面）に斜め方向から検出光を投射し、その反射光を受光部４ｂで受光する。制御装置ＣＯＮＴは、フォーカス検出系４の動作を制御するとともに、受光部４ｂの受光結果に基づいて、所定基準面に対する基板Ｐ表面のＺ軸方向における位置（フォーカス位置）を検出する。また、基板Ｐ表面における複数の各点での各フォーカス位置を求めることにより、フォーカス検出系４は基板Ｐの傾斜方向の姿勢を求めることもできる。

基板ステージＰＳＴは、基板Ｐを支持するものであって、基板Ｐを基板ホルダを介して保持するＺステージ５２と、Ｚステージ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。なお、ＺステージとＸＹステージとを一体的に設けてよいことは言うまでもない。基板ステージＰＳＴの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。

基板ステージＰＳＴ（Ｚステージ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を介してＸＹステージ５３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Ｘ軸方向及びＹ軸方向における位置決めを行う。

また、制御装置ＣＯＮＴは基板ステージ駆動装置ＰＳＴＤを介して基板ステージＰＳＴのＺステージ５２を駆動することにより、Ｚステージ５２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方向における位置を制御する。すなわち、Ｚステージ５２は、フォーカス検出系４の検出結果に基づく制御装置ＣＯＮＴからの指令に基づいて動作し、基板Ｐのフォーカス位置（Ｚ位置）及び傾斜角を制御して基板Ｐの表面（露光面）を投影光学系ＰＬ及び液体１を介して形成される像面に合わせ込む。

基板ステージＰＳＴ（Ｚステージ５２）上には、基板Ｐを囲むように補助プレート５７が設けられている。補助プレート５７は基板ホルダに保持された基板Ｐの表面とほぼ同じ高さの平面を有している。ここで、基板Ｐのエッジと補助プレート５７との間には１〜２ｍｍ程度の隙間があるが、液体１の表面張力によりその隙間に液体１が流れ込むことはほとんどなく、基板Ｐの周縁近傍を露光する場合にも、補助プレート５７により投影光学系ＰＬの下に液体１を保持することができる。

液体供給機構１０は、基板Ｐ上に液浸露光用の液体１を供給するものであって複数種の液体１を供給可能である。本実施形態において、液体供給機構１０は第１の液体である純水と第２の液体であるフッ素系オイル（フッ素系流体）との２種類の液体１を供給可能である。液体供給機構１０は、第１の液体（純水）を送出可能な第１液体供給部１１及び第２液体供給部１２と、第２の液体（フッ素系オイル）を送出可能な第３液体供給部２１及び第４液体供給部２２と、第１液体供給部１１及び第３液体供給部２１に接続され、第１の液体（純水）及び第２の液体（フッ素系オイル）のうちいずれか一方を選択し、この選択した液体１を基板Ｐ上に供給する第１配管系１５と、第２液体供給部１２及び第４液体供給部２２に接続され、第１の液体（純水）及び第２の液体（フッ素系オイル）のうちいずれか一方を選択し、この選択した液体１を基板Ｐ上に供給する第２配管系１６とを有している。

図２は液体供給機構１０及び液体回収機構３０の概略構成を示す平面図である。図１及び図２に示すように、第１配管系１５は、第１液体供給部１１及び第３液体供給部２１のいずれか一方から送出された液体１を流通する供給管１９を備えており、この供給管１９の一端部は管１７、１８を介して第１液体供給部１１及び第３液体供給部２１のそれぞれに接続されている。一方、供給管１９の他端部は、複数の分岐管１３Ｂを介して複数の第１供給部材１３のそれぞれに接続されている。複数の第１供給部材１３はＹ軸方向に並んで配置されており、その供給口１３Ａを基板Ｐの表面に向けて近接させている。本実施形態において、第１供給部材１３は５つ並んで配置されている。そして、これら第１供給部材１３は、Ｙ軸方向（非走査方向）を長手方向とするスリット状（矩形状）に設定された投影光学系ＰＬの投影領域ＡＲ１に対して走査方向一方側（−Ｘ側）に設けられている。

管１７、１８には弁１７Ａ、１８Ａがそれぞれ設けられており、弁１７Ａ、１８Ａの動作は制御装置ＣＯＮＴに制御される。制御装置ＣＯＮＴは、弁１７Ａ、１８Ａを使って、管１７を開放するとともに管１８を閉塞し、第１液体供給部１１を駆動することにより、第１液体供給部１１から第１の液体（純水）を管１７、供給管１９、及び第１供給部材１３を介して供給口１３Ａより基板Ｐ上に供給する。一方、制御装置ＣＯＮＴは、弁１７Ａ、１８Ａを使って、管１８を開放するとともに管１７を閉塞し、第３液体供給部２１を駆動することにより、第３液体供給部２１から第２の液体（フッ素系オイル）を管１８、供給管１９、及び第１供給部材１３を介して供給口１３Ａより基板Ｐ上に供給する。

第２配管系１６は、第２液体供給部１２及び第４液体供給部２２のいずれか一方から送出された液体１を流通する供給管２５を備えており、この供給管２５の一端部は管２３、２４を介して第２液体供給部１２及び第４液体供給部２２のそれぞれに接続されている。
一方、供給管２５の他端部は、複数の分岐管１４Ｂを介して複数の第２供給部材１４のそれぞれに接続されている。複数の第２供給部材１４はＹ軸方向に並んで配置されており、その供給口１４Ａを基板Ｐの表面に近接させている。第２供給部材１４は、第１供給部材１３同様、５つ並んで配置されている。そして、これら第２供給部材１４は投影領域ＡＲ１に対して走査方向他方側（＋Ｘ側）に設けられている。

管２３、２４には弁２３Ａ、２４Ａがそれぞれ設けられており、弁２３Ａ、２４Ａの動作は制御装置ＣＯＮＴに制御される。制御装置ＣＯＮＴは、弁２３Ａ、２４Ａを使って、管２３を開放するとともに管２４を閉塞し、第２液体供給部１２を駆動することにより、第２液体供給部１２から第１の液体（純水）を管２３、供給管２５、及び第２供給部材１４を介して供給口１４Ａより基板Ｐ上に供給する。一方、制御装置ＣＯＮＴは、弁２３Ａ、２４Ａを使って、管２４を開放するとともに管２３を閉塞し、第４液体供給部２２を駆動することにより、第４液体供給部２２から第２の液体（フッ素系オイル）を管２４、供給管２５、及び第２供給部材１４を介して供給口１４Ａより基板Ｐ上に供給する。

上記第１〜第４の各液体供給部１１、１２、２１、２２のそれぞれは、液体１を収容するタンク、及び加圧ポンプ等を備えており、これら各液体供給部１１、１２、２１、２２の液体供給動作は制御装置ＣＯＮＴにより制御され、制御装置ＣＯＮＴは、各液体供給部１１、１２、２１、２２による基板Ｐ上に対する単位時間あたりの液体供給量をそれぞれ独立して制御可能である。また、各液体供給部１１、１２、２１、２２のそれぞれ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２３℃の液体１を基板Ｐ上に供給するようになっている。

このように、液体供給機構１０は、配管系１５、１６を使って、複数種（ここでは２種）の液浸露光用の液体１を選択的に使用するための液体供給動作を行う。そして、図２に示すように、液体１が満たされた液浸領域ＡＲ２は投影領域ＡＲ１を含むように基板Ｐ上の一部に形成される。液体供給機構１０は、複数の第１、第２供給部材１３、１４の供給口１３Ａ、１４Ａのそれぞれより、投影領域ＡＲ１の両側で液体１を同時に供給する。

以下の説明では、液体供給機構１０は液浸露光用の液体１として純水を供給するものとする。純水は、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。また、投影光学系ＰＬの先端の光学素子２は蛍石で形成されている。蛍石は純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。

液体回収機構３０は基板Ｐ上の液体１を回収するものであって、基板Ｐの表面に近接して配置された回収口３１Ａ、３２Ａを有する複数の第１、第２回収部材３１、３２と、この第１、第２回収部材３１、３２のそれぞれに回収管３３Ａ、３４Ａを介して接続された第１、第２液体回収部３３、３４とを備えている。回収管３３Ａは複数の第１回収部材３１のそれぞれに接続され、回収管３４Ａも複数の第２回収部材３２のそれぞれに接続されているが、図２ではその図示を一部省略している。複数の第１回収部材３１は、投影領域ＡＲ１の−Ｘ側において、略円弧状に配置されており、その回収口３１Ａを基板Ｐの表面に向くように配置されている。また、複数の第２回収部材３２は、投影領域ＡＲ２の＋Ｘ側において、略円弧状に配置されており、その回収口３２Ａを基板Ｐの表面に向くように配置されている。そして、これら複数の第１、第２回収部材３１、３２は、液体供給機構１０の第１、第２供給部材１３、１４、及び投影領域ＡＲ１を取り囲むように配置されている。

第１、第２液体回収部３３、３４は例えば真空ポンプ等の吸引装置、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を第１、第２回収部材３１、３２、及び回収管３３Ａ、３４Ａを介して回収する。第１、第２液体回収部３３、３４の液体回収動作は制御装置ＣＯＮＴにより制御され、制御装置ＣＯＮＴは第１、第２液体回収部３３、３４による単位時間あたりの液体回収量（回収力）を制御可能である。第１、第２供給部材１３、１４の供給口から基板Ｐ上に供給された液体１は、投影光学系ＰＬの先端部（光学素子２）の下端面と基板Ｐとの間に濡れ拡がるように供給される。また、投影領域ＡＲ１に対して第１、第２供給部材１３、１４の外側に流出した液体１は、この第１、第２供給部材１３、１４より投影領域ＡＲ１に対して外側に配置されている第１、第２回収部材３１、３２の回収口より回収される。

図３は、第１供給部材１３を拡大断面図である。図３（ａ）において、第１供給部材１３は、本体部材４０と、本体部材４０の下方において本体部材４０に対してスライド可能なスライド部材４１と、スライド部材４１の下端部である供給口１３Ａに設けられ、スライド部材４１に対してＸ方向にスライドすることにより供給口１３Ａの大きさを変更可能なシャッタ部材４２とを備えている。スライド部材４１及びシャッタ部材４２は不図示の駆動装置によりスライド移動される。そして、図３（ｂ）に示すように、スライド部材４１が本体部材４０に対して＋Ｘ方向に移動することにより、供給口１３Ａの位置が＋Ｘ側に移動し、図３（ｃ）に示すように、スライド部材４１が本体部材４０に対して−Ｘ方向に移動することにより、供給口１３Ａの位置が−Ｘ側に移動する。また、図３（ｄ）に示すように、シャッタ部材４２が供給口１３Ａの内側に向かって移動することにより、供給口１３Ａが小さくなる。

そして、第２供給部材１４、第１回収部材３１、及び第２回収部材３２のそれぞれは、第１供給部材１３と同等の構成を有している。したがって、第２供給部材１４はその供給口１４Ａの位置及び大きさを変更可能であり、同様に、第１、第２回収部材３１、３２のそれぞれはその回収口３１Ａ、３２Ａの位置及び大きさを変更可能である。

図４は、第１、第２供給部材１３、１４の液体供給位置、及び第１、第２回収部材３１、３２の液体回収位置が変更される様子を示す模式図である。制御装置ＣＯＮＴは、第１、第２供給部材１３、１４の駆動装置、及び第１、第２回収部材３１、３２の駆動装置を駆動することにより、図４（ａ）に示すように、第１、第２供給部材１３、１４による液体供給位置を投影光学系ＰＬの投影領域ＡＲ１に対して近づけることができるとともに、第１、第２回収部材３１、３２による液体回収位置を投影領域ＡＲ１に対して離すことができる。また、図４（ｂ）に示すように、制御装置ＣＯＮＴは、第１、第２供給部材１３、１４の駆動装置、及び第１、第２回収部材３１、３２の駆動装置を駆動することにより、第１、第２供給部材１３、１４による液体供給位置を投影領域ＡＲ１に対して離すことができるとともに、第１、第２回収部材３１、３２による液体回収位置を投影領域ＡＲ１に対して近づけることができる。そして、第１、第２供給部材１３、１４による液体供給位置、及び第１、第２回収部材３１、３２による液体回収位置は、それぞれ独立して調整可能となっている。

次に、上述した露光装置ＥＸを用いてマスクＭのパターンの像を投影光学系ＰＬと液浸領域ＡＲ２の液体１とを介して基板Ｐ上に投影露光する方法について説明する。

ここで、本実施形態における露光装置ＥＸは、マスクＭと基板ＰとをＸ軸方向（走査方向）に移動しながらマスクＭのパターン像を基板Ｐに投影露光するものであって、走査露光時には、投影光学系ＰＬの先端部直下のスリット状（矩形状）の投影領域ＡＲ１に、照明領域ＩＡに応じたマスクＭの一部のパターン像が投影され、投影光学系ＰＬに対して、マスクＭが−Ｘ方向（又は＋Ｘ方向）に速度Ｖで移動するのに同期して、ＸＹステージ５３を介して基板Ｐが＋Ｘ方向（又は−Ｘ方向）に速度β・Ｖ（βは投影倍率）で移動する。そして、基板Ｐ上には複数のショット領域が設定されており、１つのショット領域への露光終了後に、基板Ｐのステッピング移動によって次のショット領域が走査開始位置に移動し、以下、ステップ・アンド・スキャン方式で基板Ｐを移動しながら各ショット領域ＳＡに対する走査露光処理が順次行われる。

また、図５に示すブロック図のように、記憶装置ＭＲＹには、液浸露光を行うための液浸条件に関する情報が記憶されている（液浸条件データベース）。具体的には、記憶装置ＭＲＹは、液浸露光時において基板Ｐ上の液体１に接触する液体接触面に形成されている膜部材ＳＰと液体１との親和性と、その親和性に対応する液浸条件との関係が複数マップデータとして記憶されている。ここで、膜部材ＳＰと液体１との親和性に関する情報は、膜部材ＳＰに対する液体１の接触角情報を含む。更に、記憶装置ＭＲＹには、液体１の材料特性（例えば揮発性や粘性、密度、表面張力など）に応じた液浸露光条件が予め記憶されている。なお、後述するように、種々の膜部材ＳＰとそれらの膜部材ＳＰに好適な液体種を予め調査しておき、膜部材ＳＰとその膜部材に好適な液体種の組合わせ並びにその組合わせに最適な液浸条件を記憶装置ＭＲＹに保存しておいてもよい。

液浸露光処理を行うに際し、露光処理されるべき基板Ｐの膜部材情報が入力装置６０を介して制御装置ＣＯＮＴに入力される。入力される膜部材情報には、膜部材ＳＰと液体１との接触角に関する情報が含まれている。制御装置ＣＯＮＴは、入力された膜部材情報（接触角に関する情報）に応じて、記憶装置ＭＲＹに予め記憶されている、膜部材ＳＰと液体１との親和性（接触角）とその親和性（接触角）に対応する液浸条件との関係（マップデータ）を参照し、露光処理されるべき基板Ｐに対する最適な液浸条件を選択し、決定する。

ここで、液浸条件は、液浸露光用の液体１の基板Ｐ上への供給条件を含む。また、液体１の供給条件は、基板Ｐ上に対する液体供給位置に関する条件、及び単位時間あたりの液体供給量に関する条件を含む。

更に、液浸条件は、液浸露光用の液体１の基板Ｐ上からの回収条件を含む。また、液体１の回収条件は、基板Ｐ上での液体回収位置に関する条件、及び単位時間あたりの液体回収量（液体回収力）に関する条件を含む。

例えば、制御装置ＣＯＮＴは、膜部材ＳＰに対する液体１の接触角に応じて、液体供給機構１０の液体供給量及び液体回収機構３０の液体回収量を調整する。

具体的には、膜部材ＳＰに対する液体１の接触角が大きい場合、膜部材ＳＰは液体１に対して撥液性（撥水性）を有していることになるので、基板Ｐ（膜部材ＳＰ）上に液体１を供給した際、この液体１は過剰に濡れ拡がらない。したがって、この膜部材ＳＰに対して液体１を供給する場合、液体供給機構１０は、例えば単位時間あたりの液体供給量を多くする。こうすることにより、基板Ｐ（膜部材ＳＰ）表面に対して液体１を良好に濡れ拡がらせることができ、液浸領域ＡＲ２を円滑に形成できる。また、膜部材ＳＰが撥液性を有する場合、走査露光のために基板Ｐを走査移動すると、液体１が基板Ｐ（膜部材ＳＰ）に対して剥離を生じやすくなるが、液体供給量を多くすることで、液体１の剥離の発生を抑えることができる。

また、膜部材ＳＰが液体１に対して撥液性（撥水性）である場合、液体１は過剰に濡れ拡がらないので、液体回収機構３０は基板Ｐ（膜部材ＳＰ）上の液体１を比較的回収しやすい。したがって、液体回収機構３０は、液体回収力（液体回収部の駆動力）、すなわち単位時間あたりの液体回収量を低減しても液体１を円滑に回収できる。したがって、液体回収部の駆動に起因する振動の発生を抑制することができる。

一方、膜部材ＳＰに対する液体１の接触角が小さい場合、膜部材ＳＰは液体１に対して親液性（親水性）を有していることになるので、基板Ｐ（膜部材ＳＰ）上に液体１を供給した際、この液体１は濡れ拡がりやすい。したがって、この膜部材ＳＰに対して液体１を供給する場合、液体供給機構１０は、例えば単位時間あたりの液体供給量を少なくしても、基板Ｐ（膜部材ＳＰ）表面に対して液体１を良好に濡れ拡がらせることができ、液浸領域ＡＲ２を円滑に形成できる。また、液体供給量を低減できるので、液体１の浪費を抑え、液体供給部の駆動に起因する振動の発生を抑制することができる。

また、膜部材ＳＰが液体１に対して親液性（親水性）である場合、液体１は基板Ｐ（膜部材ＳＰ）上で濡れ拡がりやすいので、液体回収機構３０は基板Ｐ（膜部材ＳＰ）上の液体１を回収しづらくなる可能性がある。したがって、液体回収機構３０は、液体回収力（液体回収部の駆動力）、すなわち単位時間あたりの液体回収量を多くする。こうすることにより、液体回収機構３０は液体１を円滑に回収できる。

また、制御装置ＣＯＮＴは、膜部材ＳＰに対する液体１の接触角に応じて、液体供給機構１０の液体供給位置及び液体回収機構３０の液体回収位置を調整することができる。

例えば、膜部材ＳＰに対する液体１の接触角が大きい場合、膜部材ＳＰは液体１に対して撥液性（撥水性）を有していることになるので、基板Ｐ（膜部材ＳＰ）上に液体１を供給した際、この液体１は濡れ拡がりにくくなるので、走査露光するために基板Ｐを液体１に対して移動する際、基板Ｐ（膜部材ＳＰ）に対する液体１の剥離が生じやすくなる可能性がある。したがって、液体供給機構１０は、その液体供給位置を投影光学系ＰＬの投影領域ＡＲ１より離れた位置に、すなわち、液体供給位置の投影光学系ＰＬの投影領域ＡＲ１に対する距離を長くして、液浸領域ＡＲ２を大きく形成することにより、基板Ｐを走査移動した際に液体１の剥離の発生を抑えることができる。液体供給位置の調整は、図３を参照して説明したように、供給部材１３、１４の本体部材４０に対してスライド部材４１をスライドさせればよい。

また、液体１が膜部材ＳＰに対して撥液性（撥水性）である場合、過剰に濡れ拡がらないので、上述したように、液体回収機構３０は基板Ｐ（膜部材ＳＰ）上の液体１を比較的回収しやすい。したがって、液体回収機構３０は、その液体回収位置を投影光学系ＰＬの投影領域ＡＲ１に近い位置に、すなわち、液体回収位置の投影光学系ＰＬの投影領域ＡＲ１に対する距離を短くしても、液体１を円滑に回収できる。したがって、液体回収機構３０が占有するスペースをコンパクト化できる。

一方、膜部材ＳＰに対する液体１の接触角が小さい場合、膜部材ＳＰは液体１に対して親液性（親水性）を有していることになるので、基板Ｐ（膜部材ＳＰ）上に液体１を供給した際、この液体１は濡れ拡がりやすい。したがって、この膜部材ＳＰに対して液体１を供給する場合には、液体供給機構１０は、その液体供給位置を投影光学系ＰＬの投影領域ＡＲ１に近い位置に、すなわち、液体供給位置の投影光学系ＰＬの投影領域ＡＲ１に対する距離を短くすることにより、液体１の外側への漏洩を抑えることができる。

また、液体１が膜部材ＳＰに対して親液性（親水性）である場合、液体１は基板Ｐ（膜部材ＳＰ）上で濡れ拡がりやすいので、液体回収機構３０は基板Ｐ（膜部材ＳＰ）上の液体１を回収しづらくなる可能性がある。したがって、液体回収機構３０は、その液体回収位置を投影光学系ＰＬの投影領域ＡＲ１より離れた位置に、すなわち、液体回収位置の投影光学系ＰＬの投影領域ＡＲ１に対する距離を長くすることにより、液体回収機構３０は液体１を円滑に回収できる。つまり、液体１が濡れ拡がりやすい場合には、液体供給位置に対して離れた位置で液体回収することで、供給された液体１の流れの勢いが低減された状態で回収することになるため、膜部材ＳＰに対して親液性を有する液体１を回収する際には、液体供給位置と離れた位置、すなわち、投影領域ＡＲ１と離れた位置に液体回収位置を設定することが好ましい。

また、制御装置ＣＯＮＴは、膜部材ＳＰに対する液体１の接触角に応じて、液体供給機構１０の液体供給口１３Ａ、１４Ａの大きさ及び液体回収機構３０の液体回収口の大きさ３１Ａ、３２Ａを調整することができる。

例えば、膜部材ＳＰに対する液体１の接触角が大きい場合、膜部材ＳＰは液体１に対して撥液性（撥水性）を有していることになるので、基板Ｐに対して液体１は剥離を生じやすい。この場合、液体供給口１３Ａ、１４Ａを小さくすることにより、基板Ｐ上に供給される液体１の流れの勢いが増すため、剥離の発生を抑えることができる。液体供給口の大きさの調整は、図３を参照して説明したように、供給部材１３、１４のシャッタ部材４２を移動すればよい。

また、液体１が膜部材ＳＰに対して撥液性（撥水性）である場合、上述したように、液体回収機構３０は基板Ｐ（膜部材ＳＰ）上の液体１を比較的回収しやすい。したがって、液体回収機構３０は、その液体回収口３１Ａ、３２Ａを小さくすることができる。液体回収口３１Ａ、３２Ａを小さくすることにより、液体１を回収する際に、空気を噛み込みにくくなるので、液体回収機構３０は基板Ｐ上の液体１を円滑に回収することができる。

一方、膜部材ＳＰに対する液体１の接触角が小さい場合、膜部材ＳＰは液体１に対して親液性（親水性）を有していることになるので、液体供給口１３Ａ、１４Ａを大きくして液体１を基板Ｐ上に供給しても円滑に液浸領域ＡＲ２を形成することができる。

また、液体１が膜部材ＳＰに対して親液性（親水性）である場合、液体１は基板Ｐ（膜部材ＳＰ）上で濡れ拡がりやすいので、液体回収機構３０は基板Ｐ（膜部材ＳＰ）上の液体１を回収しづらくなる可能性がある。そこで、液体回収口３１Ａ、３２Ａを大きくして、広い範囲で液体１を回収することで、基板Ｐ上の液体１を円滑に回収することができる。

以上説明したように、膜部材ＳＰに対する液体１の接触角（親和性）に対応する最適な液浸条件（供給・回収量、供給・回収位置等）が予め求め、この最適な液浸条件に関する情報を記憶装置ＭＲＹに記憶しておくことにより、制御装置ＣＯＮＴは、入力装置６０を介して入力された露光処理されるべき基板Ｐの膜部材ＳＰに関する情報（液体１に関する膜部材ＳＰの接触角情報）に基づいて、複数記憶されている液浸条件のなかから最適な液浸条件を選択して決定し、この選択した液浸条件に基づいて、上述したように、液体供給・回収量や、液体供給・回収位置を設定する。そして、制御装置ＣＯＮＴは、基板Ｐに対して液浸露光を行う。

液浸露光処理を行う際には、制御装置ＣＯＮＴは、基板搬送系を使って基板Ｐを基板ステージＰＳＴにロードした後、液体供給機構１０を駆動して基板Ｐ上に対する液体供給動作を開始する。液浸領域ＡＲ２を形成するために液体供給機構１０の第１、第２液体供給部１１、１２のそれぞれから送出された液体１は、第１、第２配管系１５、１６を流通した後、第１、第２供給部材１３、１４を介して基板Ｐ上に供給され、投影光学系ＰＬと基板Ｐとの間に液浸領域ＡＲ２を形成する。第１、第２供給部材１３、１４の供給口１３Ａ、１４Ａは投影領域ＡＲ１のＸ軸方向（走査方向）両側に配置されており、制御装置ＣＯＮＴは、液体供給機構１０の供給口１３Ａ、１４Ａより投影領域ＡＲ１の両側で基板Ｐ上への液体１の供給を同時に行う。これにより、基板Ｐ上に供給された液体１は、少なくとも投影領域ＡＲ１より広い範囲の液浸領域ＡＲ２を基板Ｐ上に形成する。

本実施形態において、投影領域ＡＲ１の走査方向両側から基板Ｐに対して液体１を供給する際、制御装置ＣＯＮＴは、液体供給機構１０の第１、第２液体供給部１１、１２の液体供給動作を制御し、走査方向に関して、投影領域ＡＲ１の手前から供給する単位時間あたりの液体供給量を、その反対側で供給する液体供給量よりも多く設定する。例えば、基板Ｐを＋Ｘ方向に移動しつつ露光処理する場合、制御装置ＣＯＮＴは、投影領域ＡＲ１に対して−Ｘ側（すなわち供給口１３Ａ）からの液体量を、＋Ｘ側（すなわち供給口１４Ａ）からの液体量より多くし、一方、基板Ｐを−Ｘ方向に移動しつつ露光処理する場合、投影領域ＡＲ１に対して＋Ｘ側からの液体量を、−Ｘ側からの液体量より多くする。

また、制御装置ＣＯＮＴは、液体回収機構３０の第１、第２液体回収部３３、３４を制御し、液体供給機構１０による液体１の供給動作と並行して、基板Ｐ上の液体回収動作を行う。これにより、第１、第２供給部材１３、１４の供給口１３Ａ、１４Ａより投影領域ＡＲ１に対して外側に流れる基板Ｐ上の液体１は、第１、第２回収部材３３、３４の回収口３１Ａ、３２Ａより回収される。このように、液体回収機構３０は、投影領域ＡＲ１を取り囲むように設けられている回収口３１Ａ、３２Ａにより基板Ｐ上の液体１の回収を行う。

ここで、制御装置ＣＯＮＴは、基板Ｐの移動条件も考慮して、液浸条件を選択して決定することができる。例えば、基板Ｐを移動しながら走査露光する場合、基板Ｐの膜部材ＳＰが液体１に対して親液性を有している場合には、液体１を走査方向一方側からのみ供給することによっても、液体１は基板Ｐ上で良好に濡れ拡がって、液浸領域ＡＲ２を円滑に形成することができる。例えば、基板Ｐを＋Ｘ方向に移動しながら液浸露光する際、液体供給機構１０は第１供給部材１３から液体１を供給し、第２供給部材１４からの液体供給を停止する、あるいは第２供給部材１４からの液体供給量を第１供給部材１３からの液体供給量より少なくするといったことができる。一方、基板Ｐの膜部材ＳＰが液体１に対して撥液性を有している場合には、液体１を走査方向両側から供給することで、液浸領域ＡＲ２を円滑に形成することができる。

また、制御装置ＣＯＮＴは、基板Ｐの移動条件に応じて制御装置ＣＯＮＴは、基板ＰのＸ軸方向（走査方向）に関する速度又は加速度に応じて、液浸条件を決定する。例えば、基板Ｐの走査速度（あるいは加速度）が高速であれば、制御装置ＣＯＮＴは基板Ｐに対する液体供給量を増大するとともに、基板Ｐ上の液体回収力を増大する。一方、基板Ｐの走査速度（あるいは加速度）が比較的低速であれば、制御装置ＣＯＮＴは基板Ｐに対する液体供給量を減少し、基板Ｐ上の液体回収力を低減しても、液浸領域ＡＲ２を円滑に形成することができる。

また、基板Ｐの走査速度（あるいは加速度）が高速化することにより、液体１の剥離が生じやすくなるので、液体供給機構１０は、単位時間あたりの液体供給量を多くするとともに、その供給位置を投影光学系ＰＬの投影領域ＡＲ１より離れた位置に設定して液浸領域ＡＲ２を大きくし、剥離の発生を抑えることができる。同様に、基板Ｐの走査速度（あるいは加速度）が高速化するに従い、基板Ｐ上の液体１を回収しづらくなるので、液体回収機構３０による液体回収力を増大するとともに、この回収位置を投影光学系ＰＬの投影領域ＡＲ１から離れた位置に設定して、液体１の流れの勢いが低減された位置で液体１を回収することで、液体１を円滑に回収することができる。

更に、制御装置ＣＯＮＴは、基板Ｐの走査方向（Ｘ軸方向）及びステップ移動方向（Ｙ軸方向）を含む基板Ｐの移動方向に応じても、液浸条件を決定する。例えば、基板ＰがＹ軸方向にステップ移動する際には、液体供給機構１０による液体回収動作を停止、あるいは走査露光時に比べて液体供給量を低減する。あるいは、制御装置ＣＯＮＴは、投影領域ＡＲ１を囲むように配置された複数の回収部材３１、３２のうち、投影領域ＡＲ１に対してＹ方向側にある回収部材３１、３２からの液体回収量を多くするといった制御が可能である。

また、制御装置ＣＯＮＴは、膜部材ＳＰに応じて、液浸条件の１つである液体供給口１３Ａ、１４Ａの形状や、液体回収口３１Ａ、３２Ａの形状を変えることもできる。上記実施形態では、シャッタ部材４２を駆動することで供給口あるいは回収口を、幅の広いスリット形状（略正方形状）と幅の狭いスリット形状（長方形状）との間で変更可能であるが、例えば、膜部材ＳＰに応じて、円形状や楕円形状、あるいは多角形状にする等、種々の形状を選択し、供給口及び回収口の形状を決定する。

ところで、上述したように、本実施形態の露光装置ＥＸは、第１の液体である純水と、第２の液体であるフッ素系オイルとを切り替えて基板Ｐ上に供給可能である。制御装置ＣＯＮＴは、露光処理されるべき基板Ｐの膜部材ＳＰに応じて、基板Ｐ上に供給する液体１を変える。例えば、膜部材ＳＰが、アミン系物質等の純水に溶けやすいものである場合、液浸露光用の液体１としてフッ素系オイルを使うことが好ましい。したがって、入力装置６０を介して、膜部材ＳＰに関する情報が入力されたら、制御装置ＣＯＮＴは、液体供給機構１０を制御して、基板Ｐに供給する液体１を選択する。そして、制御装置ＣＯＮＴは、使用する液体１に応じて、液浸条件を決定する。

記憶装置ＭＲＹには、この膜部材ＳＰと液体（第２の液体）１との親和性と、その親和性に対応する液浸条件との関係も記憶されている。制御装置ＣＯＮＴは、露光処理されるべき基板Ｐ（膜部材ＳＰ）に応じて、液体供給・回収量や液体供給・回収位置を含む液浸条件を決定する。

なお前述の膜部材ＳＰに応じて基板Ｐ上に供給する液体１を変更する場合には、膜部材ＳＰとその膜部材ＳＰに好適な液体種の組合わせ並びにその組合わせを用いる場合の液浸条件を記憶装置ＭＲＹに保存しておくことができる。こうすることで、露光装置のオペレータが膜部材ＳＰを選定（入力）すれば、液体種を含めた液浸条件が自動的に決定されることになる。すなわち、液体種の選定は液浸条件の一つと見ることもできる。なお、膜部材ＳＰとしては、フォトレジストの材料、製造主、品番などを記憶させておくことができる。

また、基板Ｐ上に供給する液体１の材料特性によって液浸条件を変えてもよい。例えば、液体１が揮発しやすい液体である場合には、単位時間あたりの液体供給量を多くする。
これにより、揮発しやすい液体１であっても、液浸領域ＡＲ２を円滑に形成できる。また、揮発しやすい液体１の場合、揮発することで基板Ｐ上より除去されるので、例えば液体回収力を低減することもできる。つまり、制御装置ＣＯＮＴは、基板Ｐ上に供給される液体１の材料特性のうち揮発性に応じて、液浸条件を調整することができる。

また、基板Ｐ上に供給する液体１の粘性が高い場合には、例えば基板Ｐに対する基板ホルダによる基板保持力を大きくするといったように、制御装置ＣＯＮＴは、液体１の材料特性のうち粘性に応じて、液浸露光条件を調整することができる。つまり、液体１の粘性が高いと、走査露光した際に、液体１の粘性により基板Ｐが液体１に引っ張られる現象が生じる場合が考えられ、これにより露光中において基板ホルダに対して基板Ｐの位置がずれてしまう不都合が生じる可能性がある。したがって、制御装置ＣＯＮＴは、液体１の粘性に応じて、基板ホルダによる基板Ｐの保持力を調整する。具体的には、基板ホルダが真空吸着孔を介して基板Ｐを真空吸着保持する構成のものである場合には、制御装置ＣＯＮＴは基板Ｐに対する真空吸着力を増大する。一方、液体１の粘性が低い場合には、走査露光中に基板Ｐの位置がずれる可能性が低くなるので、制御装置ＣＯＮＴは、基板Ｐの反りを考慮して基板Ｐに対する真空吸着力を低減するといった制御が可能である。

更に、液体１が変わることにより、液体１の比熱も変わるため、例えば露光光ＥＬの光量を調整したり、あるいは、液体１の温度変化に伴う液体１の屈折率変化を考慮して、基板Ｐのフォーカス位置及び傾斜を制御することができる。例えば、フォーカス検出系４によるフォーカス位置検出結果を補正するといったことができる。

また液体１と膜部材ＳＰとの親和性（接触角）が変わることにより、液体１が基板Ｐに及ぼす圧力も変わるため、液体１が基板Ｐに及ぼす圧力変化も考慮して、基板Ｐのフォーカス位置及び傾斜を制御することもできる。

また、液体１を変更することにより、投影光学系ＰＬ及び液体１を介した像の結像特性が変化することが考えられる。この場合、制御装置ＣＯＮＴは、記憶装置ＭＲＹに予め記憶されている液体１の材料特性及び光学特性に基づいて、結像特性制御装置３を駆動することで、液体１が変更したことによる結像特性の変化を補正することができる。更に、制御装置ＣＯＮＴは、基板ステージＰＳＴのＺ軸方向の位置やθＸ、θＹ方向の姿勢を調整することで 液体１の変更に伴って変化した像面位置に基板Ｐの表面を合わせ込むこともできる。

記憶装置ＭＲＹに記憶されているマップデータは随時更新することができる。つまり、更に異なる種類の膜部材ＳＰを有する基板Ｐを露光するときや、新たな種類の液体１を使うときには、この新たな膜部材ＳＰや液体１について例えば実験を行って前記マップデータを作成し、記憶装置ＭＲＹに記憶されているマップデータを更新すればよい。また、マップデータの更新は、例えばインターネットを含む通信装置を介して、露光装置ＥＸ（記憶装置ＭＲＹ）に対して遠隔地より行うことも可能である。

なお、上述の実施形態においては、液体供給機構１０は、膜部材ＳＰに応じて２種類の液体を供給可能であるが、１種類の液体だけを供給する構成であってもよいし、３種類以上の液体を供給できるようにしてもよい。

また上述の実施形態においては、膜部材ＳＰと液体１との親和性と、その親和性に対応する液浸条件との関係を記憶装置ＭＲＹに記憶しているが、使用する膜部材ＳＰの種類及び使用する液体１の種類が予めわかっている場合には、膜部材ＳＰと液浸条件との関係を記憶装置ＭＲＹに記憶しておき、オペレータなどによって選択（入力）された膜部材ＳＰの情報から直ちに液浸条件が決定されるようにしてもよい。

また、上記実施形態においては、膜部材ＳＰと液体１との接触角（親和性）に応じて液浸条件を決定する場合に、基板Ｐの移動条件（例えば、走査露光における基板Ｐの速度又は加速度又はその両方）も考慮するようにしているが、膜部材ＳＰと液体１との接触角（親和性）に基づいて、基板Ｐの移動条件（例えば、走査露光における基板Ｐの速度又は加速度又はその両方）を決定するようにしてもよい。例えば、膜部材ＳＰの液体１に対する親和性が比較的高い場合には、走査露光における基板Ｐの速度や加速度を大きくする。膜部材ＳＰと液体１との親和性が比較的高い場合には、液体１が基板Ｐ上で濡れ拡がりやすいため、基板Ｐの速度や加速度を大きくしても液浸領域ＡＲ２を円滑に形成することができる。逆に、膜部材ＳＰの液体１に対する親和性が比較的低い場合には、走査露光における基板Ｐの速度や加速度を小さくする。膜部材ＳＰの液体１に対する親和性が比較的低い場合には、液体１が基板Ｐ上で濡れ拡がりにくいため、基板Ｐの速度や加速度を大きくしすぎると液体１の剥離などが生じて、投影光学系ＰＬと基板Ｐとの間を液体１で十分に満たせない可能性があるからである。

また、膜部材ＳＰに応じて決定された液浸条件に基づいて基板Ｐの移動条件を決定することもできる。例えば、膜部材ＳＰに応じて決定された液体回収機構３０の液体回収力が小さい場合には、基板Ｐの走査速度や加速を小さくすることよって、液体１の剥離や漏洩を防止することができる。

また、上記実施形態では、膜部材ＳＰと液体１との接触角（親和性）を予め実験等により求めておき、この求めた接触角に対応する液浸条件を記憶装置ＭＲＹに記憶しておく構成であるが、露光処理前に、基板Ｐ上の液体接触面に形成される膜部材ＳＰと液体１との親和性を、露光装置ＥＸに設けられた計測装置で計測し、この計測結果に基づいて液浸条件を決定するようにしてもよい。

図６は、膜部材ＳＰと液体１との親和性を計測する計測装置（計測手段）７０を示す模式図である。本実施形態において、計測装置７０は基板Ｐの搬送経路上に設けられている。図６（ａ）において、計測装置７０は、基板搬送系の一部を構成するローダ用ハンド７１に保持されている基板Ｐ表面に液体１の液滴を滴下可能な滴下部７２と、液体１の液滴を検知可能な検知部７３とを備えている。ローダ用ハンド７１は露光処理されるべき基板Ｐを基板ステージＰＳＴにロードする。ローダ用ハンド７１は、ローダ用ハンド７１を軸方向に回転する回転駆動部７４により、基板Ｐを保持した状態で回転可能となっている。
この回転駆動部７４の駆動は制御装置ＣＯＮＴに制御される。また検知部７３は、液滴の検知信号を制御装置ＣＯＮＴに出力する。

膜部材ＳＰと液体１との親和性（接触角）を計測する際には、ローダ用ハンド７１が基板Ｐを水平に保持した状態で、この基板Ｐの膜部材ＳＰに対して滴下部７２より液体１の液滴が滴下される。液体１の液滴が基板Ｐの膜部材ＳＰ上に配置されたら、ローダ用ハンド７１を図６中の矢印ｒで示す方向に回転することによって、保持した基板Ｐを傾斜させる。基板Ｐを傾斜させるにしたがって、図６（ｂ）に示すように、液体１が基板Ｐ（膜部材ＳＰ）表面から転がるように落下する。落下した液体１は検知部７３に検知される。検知部７３の検知信号は制御装置ＣＯＮＴに出力され、制御装置ＣＯＮＴは、このときの基板Ｐの傾斜角度（転落角）θを、回転駆動部７４の駆動量より求める。転落角θは、基板Ｐを水平面に対して傾けたときに基板Ｐの膜部材ＳＰ表面の液体１の液滴が転がり落ちる角度である。この転落角θは、膜部材ＳＰに対する液体１の接触角に対応する。例えば、転落角θが小さい場合には、膜部材ＳＰは液体１に対して撥液性であって、接触角は大きい。したがって、この転落角θを求めることにより、制御装置ＣＯＮＴは、膜部材ＳＰに対する液体１の接触角を求めることができる。制御装置ＣＯＮＴは、計測装置７０で計測した接触角に基づいて液浸条件を設定し、ローダ用ハンド７１で基板ステージＰＳＴ上にロードされた基板Ｐに対して液浸露光を行う。

なお、本実施形態では、図３を参照して説明したように、供給部材１３、１４及び回収部材３１、３２のそれぞれにスライド機構を設け、スライド機構を駆動することで液体供給位置及び液体回収位置の変更を行っているが、図７に示すように、供給部材及び回収部材の一部をフレキシブルチューブ８０で構成し、このチューブ８０を曲げることで、図７（ａ）、（ｂ）に示すように、その供給位置及び回収位置を変更するようにしてもよい。

なお、上記実施形態における露光装置ＥＸは、液体１として純水とフッ素系オイルとを切り替えて使用可能であるが、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。

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はほぼ１．４４であるため、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。

本実施形態では、投影光学系ＰＬの先端に光学素子２が取り付けられており、このレンズにより投影光学系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。

液体１と接触する光学素子を、レンズより安価な平行平面板とすることにより、露光装置ＥＸの運搬、組立、調整時等において投影光学系ＰＬの透過率、基板Ｐ上での露光光ＥＬの照度、及び照度分布の均一性を低下させる物質（例えばシリコン系有機物等）がその平行平面板に付着しても、液体１を供給する直前にその平行平面板を交換するだけでよく、液体１と接触する光学素子をレンズとする場合に比べてその交換コストが低くなるという利点がある。即ち、露光光ＥＬの照射によりレジストから発生する飛散粒子、または液体１中の不純物の付着などに起因して液体１に接触する光学素子の表面が汚れるため、その光学素子を定期的に交換する必要があるが、この光学素子を安価な平行平面板とすることにより、レンズに比べて交換部品のコストが低く、且つ交換に要する時間を短くすることができ、メンテナンスコスト（ランニングコスト）の上昇やスループットの低下を抑えることができる。

なお、液体１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、本実施形態では、投影光学系ＰＬと基板Ｐ表面との間は液体１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１を満たす構成であってもよい。

一方、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１としてはＦ_２レーザ光を透過可能な上記フッ素系オイル等のフッ素系流体であることが好ましい。この場合、液体１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１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や基板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。この場合も表面処理は用いる液体１の極性に応じて行われる。

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。

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。

また、本発明は、特開平１０−１６３０９９号公報、特開平１０−２１４７８３号公報、特表２０００−５０５９５８号公報などに開示されているツインステージ型の露光装置にも適用できる。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

１…液体、１０…液体供給機構、１３Ａ、１４Ａ…供給口（供給位置）、 １５、１６…配管系、３０…液体回収機構、 ３１Ａ、３２Ａ…回収口（回収位置）、７０…計測装置（計測手段）、ＡＲ１…投影領域、ＡＲ２…液浸領域、ＣＯＮＴ…制御装置、 ＥＸ…露光装置、ＭＲＹ…記憶装置、Ｐ…基板、ＰＬ…投影光学系、ＳＰ…膜部材

Claims (19)

1. 投影光学系と液体とを介して基板を露光光で露光する液浸露光装置において、
   第１の位置に配置され、前記投影光学系の下面に隣接する領域に第１の液体を供給可能な第１の供給口と、
   前記第１の位置と異なる第２の位置に配置され、前記第１の液体と成分が異なる第２の液体を前記隣接する領域に供給可能な第２の供給口と、を備え、
   前記第１の供給口と前記第２の供給口とは、それぞれ、前記投影光学系と前記基板の一部との間の実質的に同一の領域を満たすように、前記第１の液体、前記第２の液体を選択的に供給する露光装置。
2. 前記基板は、前記第１の液体を介して前記露光光で露光される
   請求項１記載の露光装置。
3. 前記基板は、前記第１の供給口および前記第２の供給口に対して相対的に移動される
   請求項１または２記載の露光装置。
4. 前記基板は、前記基板が前記第１の供給口に面する位置に、移動される
   請求項１〜３のいずれか一項記載の露光装置。
5. 前記基板は、前記基板が前記第２の供給口に面する位置に、移動される
   請求項１〜４のいずれか一項記載の露光装置。
6. 前記第１の液体、前記第２の液体はそれぞれ、前記基板の膜部材の種類に応じて選択的に供給される
   請求項１〜５のいずれか一項に記載の露光装置。
7. 前記第１の液体または前記第２の液体は、純水である
   請求項１〜６のいずれか一項記載の露光装置。
8. 前記第１の供給口は、露光中において、前記基板と前記投影光学系との間に前記第１の液体を供給するように、前記投影光学系に隣接して配置される
   請求項１〜７のいずれか一項記載の露光装置。
9. 投影光学系と液体とを介して基板を露光光で露光する液浸露光方法において、
   第１の位置に配置された第１の供給口から、前記投影光学系の下面に隣接する領域に第１の液体を供給することと、
   前記第１の位置と異なる第２の位置に配置された第２の供給口から、前記隣接する領域に、前記第１の液体と組成が異なる第２の液体を供給することと、を含み、
   前記第１の供給口、前記第２の供給口は、それぞれ、前記投影光学系と前記基板の一部との間の実質的に同一の領域を満たすように、前記第１の液体、前記第２の液体を選択的に供給する露光方法。
10. 前記基板は、前記第１の液体を介して前記露光光で露光される
    請求項９記載の露光方法。
11. 前記基板は、前記第１の供給口および前記第２の供給口に対して相対的に移動される
    請求項９または１０記載の露光方法。
12. 前記基板は、前記基板が前記第１の供給口に面する位置に、移動される
    請求項９〜１１のいずれか一項記載の露光方法。
13. 前記基板は、前記基板が前記第２の供給口に面する位置に、移動される
    請求項９〜１２のいずれか一項記載の露光方法。
14. 前記第１の液体、前記第２の液体はそれぞれ、前記基板の膜部材の種類に応じて選択的に供給される
    請求項９〜１３のいずれか一項に記載の露光方法。
15. 前記第１の液体または前記第２の液体は、純水である
    請求項９〜１４のいずれか一項記載の露光方法。
16. 前記第１の供給口は、露光中において、前記基板と前記投影光学系との間に前記第１の液体を供給するように、前記投影光学系に隣接して配置される
    請求項９〜１５のいずれか一項記載の露光方法。
17. 前記第１の液体の供給は、前記第２の液体の供給と異なるときに行われる
    請求項９〜１６のいずれか一項記載の露光方法。
18. 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ことを特徴とするデバイス製造方法。
19. 請求項９〜請求項１７のいずれか一項記載の露光方法を用いることを特徴とするデバイス製造方法。
    

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