CN1723538A - 曝光装置以及器件制造方法 - Google Patents

Abstract

一种曝光装置，在投影光学系统与基片(P)之间的至少一部分用液体充满，经由投影光学系统和液体将图案像投影到基片(P)上，由此对基片(P)进行曝光，具备对投影光学系统与基片(P)之间的液体中的气泡进行检测的气泡检测器(20)。曝光装置在将液体充满于投影光学系统与基片之间来进行曝光处理之际，能够抑制起因于液体中的气泡的图案像的劣化。

Description

曝光装置以及器件制造方法

技术领域

本发明涉及在投影光学系统与基片之间的至少一部分充满了液体的状态下，用由投影光学系统所投影的图案像进行曝光的曝光装置以及使用该曝光装置的器件制造方法。

背景技术

半导体器件或液晶显示器件是通过将形成在掩模上的图案转印到感光性的基片上的、所谓的光刻法的方法来进行制造。在该光刻法工序中所使用的曝光装置，具有支承掩模的掩模台和支承基片的基片台，一边逐次移动掩模台及基片台一边经由投影光学系统将掩模的图案转印到基片。近年来，为了适应器件图案的更进一步的高集成化人们希望投影光学系统进一步的高析像度化。使用的曝光波长越短、或者投影光学系统的数值口径越大则投影光学系统的析像度就越高。为此，曝光装置所使用的曝光波长逐年短波长化，投影光学系统的数值口径也不断增大。而且，虽然当前主流的曝光波长是KrF激态复合物激光器的248nm，但更短波长的ArF激态复合物激光器的193nm也正不断被实用化。另外，在进行曝光之际与析像度同样聚焦深度(DOF)也很重要。析像度R及聚焦深度δ分别用以下公式来表示。

R＝k₁·λ/NA    …(1)

δ＝±k₂·λ/NA²…(2)

这里，λ是曝光波长，NA是投影光学系统的数值口径，k₁、k₂是加工系数(process coefficient)。根据(1)式、(2)式可知为了提高析像度R，若使曝光波长λ变短，使数值口径NA变大则聚焦深度δ就变得狭窄。

若聚焦深度δ过于狭窄使基片表面相对于投影光学系统的像面吻合将变得困难，曝光动作时的容限(margin)恐怕就会不足。因而，作为实质上缩短曝光波长且扩展聚焦深度的方法，例如提出了国际公布第99/49504号公报所公开的浸液法。该浸液法是在投影光学系统的下面与基片表面之间用水或有机溶媒等液体充满，利用液体中的曝光光的波长为空气中的1/n(n是液体的折射率通常为1.2～1.6左右)这一点使析像度改善，同时将聚焦深度扩大约n倍这样的方法。

在利用浸液法进行曝光处理的情况下，若在投影光学系统与基片之间的液体中(特别是，基片的表面)存在气泡等气体部分，则由于该气泡(气体部分)的影响基片上所形成的图案像恐怕会劣化。例如，不仅是气泡包含于所供给的液体的情况，还有在供给后在液体中发生的可能性。若放置这种图案像的成像不良，将会在成为最终器件的阶段作为不合格品而被发现，恐怕会招致器件生产性的低下。

另外，在进行基于浸液法的曝光处理之际，还要考虑因对投影光学系统与基片之间供给液体的液体供给装置变得不能动作等、某些原因将产生在投影光学系统与基片之间的至少一部分未充满液体的状态而形成气体部分的情况。即，图案像的全部或者一部分恐怕就会不经由液体地投影到基片上。在该情况下，就有图案像在基片上未成像的可能性，若原封不动进行放置则直到成为最终器件都不会发现不合格，就有可能招致生产性的低下。

进而，在利用浸液法的曝光装置中，有经由投影光学系统的像面侧的液体进行各种测量的情况，当在投影光学系统的像面侧存在气体部分而未用足够的液体进行充满的情况下，还有发生测量误差或者陷于不能测量的状态的可能性。

发明内容

本发明就是鉴于这样的情形而完成的，其目的是提供一种在利用浸液法的情况下也能够抑制生产性低下的曝光装置以及使用该曝光装置的器件制造方法。另外，其目的是提供一种在投影光学系统与基片之间充满液体进行曝光处理之际，能够检测出起因于液体中的气泡的图案像的劣化等的曝光装置以及使用该曝光装置的器件制造方法。进而，其目的是提供一种能够抑制起因于在投影光学系统与基片之间未充满液体的生产性的低下的曝光装置以及使用该曝光装置的器件制造方法。另外，本发明还以提供一种在利用浸液法的情况下也能够抑制曝光不良或测量不良等发生的曝光装置以及使用该曝光装置的器件制造方法。

为了解决上述课题，本发明采用实施方式所示的与图1～图16相对应起来的以下的构成。其中，附加在各要素上的带括号的符号只不过是该要素的示例，并没有对各要素进行限定的意图。

根据本发明的第1技术方案，提供一种经由液体(50)将图案像转印到基片(P)上并对基片(P)进行曝光的曝光装置(EX)，具备：将上述图案像投影到基片(P)的投影光学系统(PL)；以及对投影光学系统(PL)与上述基片(P)之间的液体(50)中的气泡进行检测的气泡检测器(20)。

根据本发明，在基于浸液法进行曝光处理之际，通过利用气泡检测器来检测投影光学系统与基片之间的液体中的气泡，就能够检测出很大涉及到图案转印精度的部分、即有关投影光学系统与基片之间的液体中的气泡的信息。由于能够基于该检测结果来把握曝光不良(不良拍摄)，所以能够实施用于维持高器件生产性的恰当处置。

根据本发明的第2技术方案，提供一种经由液体(50)将图案像转印到基片(P)上并对基片(P)进行曝光的曝光装置(EX)，具备：将上述图案像投影到基片(P)的投影光学系统(PL)；以及对投影光学系统(PL)与基片(P)之间的液体(50)的不足进行检测的液体不足检测装置(20)。

根据本发明，在基于浸液法进行曝光处理之际，就能够通过液体不足检测装置来检测在投影光学系统与基片之间所充满的液体是否出现不足。从而，就能够基于该检测结果早期把握曝光不良或不良拍摄的发生，就能够实施用于不使起因于液体不足的不良器件发生的恰当处置。例如，在检测到水不足的情况下，通过解决该水不足后再进行曝光就能够抑制曝光不良或不良拍摄的发生。

根据本发明的第3技术方案，提供一种经由投影光学系统(PL)和液体(50)将曝光光照射到基片(P)并对上述基片进行曝光的曝光装置(EX)，具备：对上述曝光光的光路中的气体部分的有无进行检测的气体检测系统(70)。

根据本发明，通过用气体检测系统来检测曝光光的光路中的气体部分的有无，就能够把握例如在基片的曝光中，是否起因于该气体部分而发生了图案像的成像不良或不良拍摄。由此，就能够实施用于维持高器件生产性的恰当处置。另外，由于能够在对曝光光的光路中没有气体部分的情况进行确认后的基础上再开始基片的曝光，所以还能够抑制不良器件的发生。

根据本发明的第4技术方案，提供一种经由投影光学系统(PL)和液体(50)将曝光光照射到基片(P)并对上述基片进行曝光的曝光装置(EX)，具备：在经由上述基片上的液体(50)将检测光投射到上述基片上，同时接受用上述基片上所反射的检测光，以检测上述基片的面位置的面位置检测系统(70)，其中，基于上述面位置检测系统(70)的输出，来检测上述检测光的光路中的气体部分的有无。

根据本发明，通过使用经由液体来检测基片的面位置信息的面位置检测系统统，来检测该检测光的光路中的气体部分的有无，就能够把握例如在基片的曝光中是否起因于该气体部分而发生了图案像的成像不良或不良拍摄。由此，就能够实施用于维持高器件生产性的恰当处置。另外，通过将面位置检测系统兼用作对气体部分的有无进行检测的气体检测系统，就能够对气体部分的有无进行检测而不会使装置构成复杂化。

另外，在本发明中，还提供一种以利用上述形态的曝光装置(EX)为特征的器件制造方法。

附图说明

图1是表示本发明的曝光装置的一实施方式的概略构成图。

图2是表示投影光学系统的前端部与液体供给装置及液体回收装置的位置关系的图。

图3是表示供给喷嘴及回收喷嘴的配置例的图。

图4是表示气泡检测器的平面图。

图5是表示气泡检测过程的一例的流程图。

图6是表示基片上的拍摄区域的平面图。

图7(a)及(b)是用于说明关于气泡检测器的检测光的图。

图8是表示与本发明相关的气体检测系统的一实施方式的图。

图9是用于就与本发明相关的气体检测系统进行说明的示意图。

图10是表示利用与本发明相关的气体检测系统的气体部分检测动作的图。

图11是表示利用与本发明相关的气体检测系统的气体部分检测动作的图。

图12(a)～(c)是表示利用与本发明相关的气体检测系统的气体部分检测动作的图。

图13是用于就与本发明相关的气体检测系统进行说明的示意图。

图14是表示与本发明相关的气体检测系统的一实施方式的图。

图15是表示利用与本发明相关的气体检测系统的气体部分检测动作的图。

图16是表示半导体器件的制造工序的一例的流程图。

具体实施方式

以下，就本发明的曝光装置及器件制造方法一边参照附图一边进行说明，本发明并不限定于此。图1是表示本发明曝光装置的一实施方式的概略构成图。

在图1中，曝光装置EX具备：支承掩模M的掩模台MST，支承基片P的基片台PST，用曝光光EL对掩模台MST所支承的掩模M进行照明的照明光学系统IL，将用曝光光EL所照明的掩模M的图案像投影曝光到基片台PST所支承的基片P的投影光学系统PL，对曝光装置EX全体动作进行统括控制的控制装置CONT，连接到控制装置CONT存储与曝光处理有关的信息的存储装置MRY，以及显示与曝光处理有关的信息的显示装置DS。

这里，在本实施方式中，以使用一边将掩模M与基片P朝在扫描方向上相互不同的方向(逆方向)进行同步移动一边将在掩模M上所形成的图案曝光到基片P的扫描型曝光装置(所谓的扫描逐次移动式曝光装置：scanning stepper)作为曝光装置EX的情况为例来进行说明。在以下的说明中，设与投影光学系统PL的光轴AX一致的方向为Z轴方向，设在垂直于Z轴方向的平面内掩模M与基片P的同步移动方向(扫描方向)为X轴方向，设垂直于Z轴方向及Y轴方向的方向(非扫描方向)Y轴方向。另外，将绕X轴、Y轴及Z轴的方向分别设为θX、θY及θZ方向。此外，这里所说的「基片」包含在半导体晶片上涂敷了抗蚀剂(resist)的情况，「掩模」包含在基片上形成经过缩小投影的设备图案的网线(reticle)。

照明光学系统IL用曝光光EL对掩模台MST所支承的掩模M进行照明，具有曝光用光源、使从曝光用光源射出的光束的照度均一化的光学集成器、对来自光学集成器的曝光光EL进行聚光的聚光镜、中继透镜系统、将利用曝光光EL的掩模M上的照明区域设定成狭缝状的可变视场光圈等。掩模M上的规定照明区域由照明光学系统IL用均一的照度分布的曝光光EL进行照明。作为从照明光学系统IL射出的曝光光EL，例如使用从水银灯射出的紫外区的辉线(g线、h线、i线)及KrF激态复合物激射光(波长248nm)等远紫外光(DUV光)，或ArF激态复合物激射光(波长193nm)及F₂激射光(波长157nm)等真空紫外光(VUV光)等。在本实施方式中使用ArF激态复合物激射光。

掩模台MST支撑掩模M，可在垂直于投影光学系统PL的光轴AX的平面内、即XY平面内进行2维移动以及可沿θZ方向进行微小旋转。掩模台MST由线性马达等掩模台驱动装置MSTD进行驱动。掩模台驱动装置MSTD由控制装置CONT进行控制。掩模台MST上的掩模M的2维方向的位置以及旋转角由激光干涉仪实时地进行测量，测量结果被输出到控制装置CONT。控制装置CONT基于激光干涉仪的测量结果对掩模台驱动装置MSTD进行驱动由此来进行掩模台MST所支承的掩模M的定位。

投影光学系PL将掩模M的图案以规定的投影倍率β在基片P上进行投影曝光，由多个光学元件(透镜)构成，这些光学元件用作为金属部件的镜筒(barrel)PK进行支承。在本实施方式中，投影光学系统PL是投影倍率β为例如1/4或者1/5的缩小系统。此外，投影光学系统PL也可以是等倍系统及扩大系统中的某一个。另外，在本实施方式的投影光学系统PL的前端侧(基片P侧)，光学元件(透镜)60从镜筒PK露出来。该光学元件60相对于镜筒PK可装拆(更换)地进行设置。

基片台PST支撑基片P，具备经由衬底架保持基片P的Z工作台51，支承Z工作台51的XY工作台52，以及支承XY工作台52的基座53。基片台PST由线性马达等基片台驱动装置PSTD进行驱动。基片台驱动装置PSTD由控制装置CONT进行控制。通过驱动Z工作台51来控制Z工作台51所保持的基片P的Z轴方向上的位置(聚焦位置)以及θX、θY方向上的位置。另外，通过驱动XY工作台52来控制基片P的XY方向上的位置(与投影光学系统PL的像面实质上平行的方向的位置)。即，Z工作台51对基片P的聚焦位置及倾斜角进行控制以自动聚焦(auto-focus)方式及自动调整(auto-leveling)方式将基片P的表面吻合于投影光学系统PL的像面，XY工作台52进行基片P的X轴方向及Y轴方向上的定位。此外，不言而喻也可以将Z工作台与XY工作台一体地进行设置。

在基片台PST(Z工作台51)上，设置有与基片台PST一起相对于投影光学系统PL移动的移动镜54。另外，在与移动镜54相对的位置设置有激光干涉仪55。基片台PST上的基片P的2维方向的位置及旋转角由激光干涉仪55实时地进行测量，测量结果被输出到控制装置CONT。控制装置CONT基于激光干涉仪55的测量结果对基片台驱动装置PSTD进行驱动由此来进行基片台PST上所支承的基片P的定位。

在本实施方式中，为了将曝光波长实质缩短以改善析像度，同时将聚焦深度实质扩展而适用浸液法。为此，至少在将掩模M的图案像转印到基片P上的期间，在基片P的表面与投影光学系统PL的基片P侧的光学元件(透镜)60的前端面(下面)7之间充满规定的液体50。如上述那样，构成为在投影光学系统PL的前端侧透镜60露出来，液体50仅与透镜60接触。由此，就能够防止由金属组成的镜筒PK的腐蚀等。在本实施方式中，在液体50上使用纯水。纯水不仅在ArF激态复合物激射光，在将曝光光EL设为例如从水银灯射出的紫外区的辉线(g线、h线、i线)及KrF激态复合物激射光(波长248nm)等远紫外光(DUV光)的情况下也可透过该曝光光EL。

曝光装置EX具有对投影光学系统PL的前端面(透镜60的前端面)7与基片P之间的空间56供给规定的液体50的液体供给装置1和回收空间56的液体50的液体回收装置2。液体供给装置1用于将投影光学系统PL与基片P之间的至少一部分用液体50进行充满，具有收容液体50的容器、加压泵等。在液体供给装置1上连接供给管3的一端部，在供给管3的另一端部连接着供给喷嘴4。液体供给装置1经由供给管3及供给喷嘴4对空间56供给液体50。液体供给装置1将供给到空间56的液体50的温度以例如与曝光装置EX所收容的腔室内的温度(例如23℃)同程度进行设定。

液体回收装置2具有吸入泵、收容所回收的液体50的容器等。在液体回收装置2上连接着回收管6的一端部，在回收管6的另一端部连接着回收喷嘴5。液体回收装置2经由回收喷嘴5及回收管6对空间56的液体50进行回收。在对空间56充满液体50之际，控制装置CONT驱动液体供给装置1，经由供给管3及供给喷嘴4每单位时间对空间56供给规定量的液体50，同时驱动液体回收装置2，经由回收喷嘴5及回收管6每单位时间自空间56回收规定量的液体50。由此，在投影光学系统PL的前端面7与基片P之间的空间56保持着液体50。

曝光装置EX具有检测投影光学系统PL与基片P之间的空间56的液体50中的气泡的气泡检测器20。气泡检测器20以光学方式检测液体50中的气泡，具有对空间56的液体50投射检测光的投射系统21和接受来自空间56的液体5的检测光的受光系统22。投射系统21通过将检测光对基片P的表面从倾斜方向进行投射，将检测光投射到空间56的液体50。投射系统21从相对于投影光学系统PL的光轴AX在作为基片P的扫描方向的X轴方向离开的位置将检测光对基片P的表面进行投射。在本实施方式中，投射系统21设置在相对于投影光学系统PL的光轴AX在-X方向离开的位置，受光系统22设置在相对于投影光学系统PL的光轴AX在+X方向离开的位置。

图2是表示曝光装置EX的投影光学系统PL的下部、液体供给装置1及液体回收装置2等的图1的部分扩大图。在图2中，投影光学系统PL的最下端透镜60其前端部60A在扫描方向仅剩余必要的部分且在Y轴方向(非扫描方向)细长呈矩形形成。在扫描曝光时掩模M的一部分图案像被投影到前端面60A正下方的矩形投影区域PA，相对于投影光学系统PL掩模M在-X方向(或者+X方向)以速度V进行移动，与此相同步经由XY工作台52使基片P在+X方向(或者-X方向)以速度β·V(β是投影倍率)进行移动。然后，在对一个拍摄区域的曝光结束后，通过基片P的步进使下一拍摄区域移动到扫描开始位置，下面，以步进扫描(step-and-scan)方式依次进行对于各拍摄区域的曝光处理。在本实施方式中，平行于基片P的移动方向流过液体50如此进行设定。

图3是表示投影光学系统PL的透镜60的前端部(end portion)60A、在X轴方向供给液体50的供给喷嘴4(4A～4C)、以及回收液体50的回收喷嘴5(5A、5B)的位置关系的图。在图3中，透镜60的前端面60A的形状为在Y轴方向细长的矩形，在+X方向侧配置3个供给喷嘴4A～4C，在-X方向侧配置2个回收喷嘴5A、5B以使得在X轴方向夹着投影光学系统PL的透镜60的前端部60A。然后，供给喷嘴4A～4C经由供给管3连接到液体供给装置1，回收喷嘴5A、5B经由回收管4连接到液体回收装置2。另外，在将供给喷嘴4A～4C和回收喷嘴5A、5B相对于前端部60A的中心大致旋转了180°的位置配置着供给喷嘴8A～8C和回收喷嘴9A、9B。供给喷嘴4A～4C与回收喷嘴9A、9B在Y轴方向上交互排列，供给喷嘴8A～8C与回收喷嘴5A、5B在Y轴方向上交互排列，供给喷嘴8A～8C经由供给管10连接到液体供给装置1，回收喷嘴9A、9B经由回收管11连接到液体回收装置2。

在朝箭头Xa(参照图3)所示的扫描方向(-X方向)使基片P移动来进行扫描曝光的情况下，使用供给管3、供给喷嘴4A～4C、回收管4以及回收喷嘴5A、5B，借助于液体供给装置1及液体回收装置2来进行液体50的供给及回收。即，在基片P朝-X方向移动之际，经由供给管3及供给喷嘴4(4A～4C)液体50从液体供给装置1被供给到投影光学系统PL与基片P之间，同时经由回收喷嘴5(5A、5B)及回收管6液体50被回收到液体回收装置2，为了充满透镜60与基片P之间液体50在-X方向进行流动。另一方面，在朝箭头Xb所示的扫描方向(+X方向)使基片P移动来进行扫描曝光的情况下，使用供给管10、供给喷嘴8A～8C、回收管11及回收喷嘴9A、9B，借助于液体供给装置1及液体回收装置2来进行液体50的供给以及回收。即，在基片P朝+X方向移动之际，经由供给管10及供给喷嘴8(8A～8C)液体50从液体供给装置1被供给投影光学系统PL与基片P之间，同时经由回收喷嘴9(9A、9B)及回收管11液体50被回收到液体回收装置2，为了充满透镜60与基片P之间液体50在+X方向进行流动。这样，控制装置CONT使用液体供给装置1及液体回收装置2沿基片P的移动方向与基片的移动方向的同一方向流过液体50。在该情况下，例如从液体供给装置1经由供给喷嘴4所供给的液体50，由于伴随向基片P的-X方向的移动被引入空间56这样进行流动，所以即便液体供给装置1的供给能量较小也能够将液体50容易地供给空间56。而且，通过依照扫描方向来切换使液体50流动的方向，在沿+X方向或-X方向任一方向扫描基片P的情况下都能够用液体50充满透镜60的前端面7与基片P之间，并能够获得较高的析像度及较广的聚焦深度。

图4是表示气泡检测器20的概略构成的平面图。投射系统21及受光系统22被设置成在X轴方向夹着投影光学系统PL的透镜60的前端部60A、即投影光学系统PL的基片P上的投影区域PA。投射系统21具有在Y轴方向并列的多个投射部(projector)21A，从各自的投射部21A对基片P投射检测光。从多个投射部21A所投射的检测光相对于基片P表面的入射角度被分别设定成相同的角度。受光系统22具有与投射系统21的投射部21A相对应的多个受光部(1ight-receiver)22A。从各自的投射部21A所投射的检测光在液体中没有气泡的情况下通过液体50在基片P的表面进行反射，用受光部22A进行接受。

另外，受光系统22具有在来自投射系统21的检测光不会直接入射的位置上所配置的受光部22B、22C。当在液体中存在气泡的情况下，来自投射系统21的检测光碰到液体中的气泡进行反射时的散射光，用该受光部22B、22C进行接受(暗视场检测)。

从投射系统21投射的多个检测光之中一部分检测光L1被投射到与基片P上的透镜60的前端部60A相对应的区域(投影光学系统PL的投影区域PA)，剩余的检测光L2被投射到投影区域PA的Y轴方向两外侧的区域。另外，投射系统21将多个检测光之中至少一部分检测光Le对投影区域PA的Y轴方向中的边界部附近进行投射。这里，由于对透镜60的前端部60A与基片P之间、即与基片P上的投影区域PA相对应的部分由液体供给装置1供给液体50，所以与投影区域PA相对应的部分就成为浸液部分。

图7(a)是从侧方观看对附着在基片P的表面的气泡18照射检测光的状态的示意图。图7(b)是图7(a)的平面图。

如图7(a)所示，例如在检测光为点光源，其光束的直径为D1的情况下，通过将检测光对基片P从倾斜方向进行投射，基片P上的检测光就如图7(b)所示那样成为设X轴方向(扫描方向)为长度方向的椭圆状。基片P上的检测光的椭圆状检测区域的长度方向的大小D2比上述直径D1较大。即，例如在将检测光对基片P的表面从垂直方向进行照射的情况下，检测光的检测区域的X轴方向上的大小就成为D1，通过从倾斜方向照射检测光就能够在X轴方向上比D1大的D2的检测区域检测出气泡18。从而，在检测检测在X轴方向上进行扫描的基片P上的气泡18之际，气泡18就在与直径D1的检测区域相比更广的检测区域上被检测出，气泡检测器20就能够提高气泡18的检测精度。此外，虽然在这里设检测光为点光源进行了说明，但即便检测光是狭缝光也可取得同样的效果。

接着，一边参照图5的流程图一边就使用具有上述构成的曝光装置EX经由投影光学系统PL及液体50将掩模M的图案在基片P上进行曝光的过程进行说明。

首先，将掩模M装入掩模台MST，同时将基片P装入基片台PST。接着，控制装置CONT驱动液体供给装置1及液体回收装置2，开始对于空间56的液体供给动作。由此，就在投影光学系统PL的下面7(前端部60A)与基片P的投影区域PA之间充满了液体50(步骤S1)。

其次，控制装置CONT一边驱动基片台PST并在X轴方向扫描基片P，一边用来自照明光学系统IL的曝光光EL对掩模M进行照明，经由投影光学系统PL及液体50将掩模M的图案投影到基片P。与此同时，控制装置CONT借助于投射系统21将检测光对基片P从倾斜方向进行投射。控制装置CONT一边对基片P表面的Z轴方向上的位置进行检测，一边对基片P进行曝光处理(步骤S2)。

从投射系统21投射到基片P上的检测光通过充满在空间56中的液体50，被投射到基片P上的投影区域。这里，如图4所示，在投影区域内的基片P的表面存在(附着)着气泡18的情况下，被投射到气泡18的检测光进行散射。由于气泡18上所投射的检测光的一部分进行散射，在通常不会检测出的较强的光就入射到受光部22B、22C，与该检测光相对应的由受光部22A所接受的光强度就降低。受光部22A、22B及22C的检测结果被输出到控制装置CONT，控制装置CONT基于由该受光系统22所检测出的光的强度来检测在基片P上是否存在气泡(步骤S3)。

这里，控制装置CONT能够基于用受光部22B、22C检测出光的强度来求出气泡18的大小或数量。例如，由于较小的气泡以较大的角度散射光，所以控制装置CONT，能够基于受光部22B、22C的检测结果求出来自气泡18的散射光的方向由此而求出气泡18的大小。进而，还能够通过对接受到的光的强度进行检测来求出基片P上的每单位面积的气泡18的数量。

此时，基片P的XY方向的位置根据激光干涉仪55的测量结果而得以确定，同时接受到气泡18上所投射的检测光的受光部22A的Y轴方向中的设置位置也基于设计值而得以确定。从而，控制装置CONT就能够基于激光干涉仪55的测量结果以及有关将接受的光的强度降低的受光部22A的设置位置的信息，来确定在基片P上气泡18存在的位置。一旦确定气泡18存在的位置，控制装置CONT就将此气泡18的位置信息存储到存储装置MRY(步骤S4)。

另外，控制装置CONT通过一边在X轴方向对基片P进行扫描一边对基片P投射检测光，就能够检测气泡18的存在的有无或气泡数量等、有关各个拍摄区域的气泡18的信息。

这里，在存储装置MRY中存储着是否对基片P以所希望的图案转印精度转印了图案的有关气泡18的阈值信息。此阈值包含有关气泡18大小的阈值、或者有关对于一个拍摄区域的气泡18的量(数)的阈值。控制装置CONT对存储装置MRY所存储的阈值信息与利用气泡检测器20的气泡检测结果进行比较(步骤S5)。

接着，控制装置CONT判断利用气泡检测器20的气泡检测结果是否在上述阈值以上(步骤S6)。

例如，有直径较小的气泡18稍微浮游于液体50中的情况等、虽然气泡18存在于液体中但可获得所希望的图案转印精度的情况。因此，预先求出有关气泡18的量以及大小D阈值，如果气泡检测结果在上述阈值以下则判断为能够恰当地进行基片P的曝光。即，控制装置CONT参照存储装置MRY所存储的有关气泡的阈值信息，基于气泡检测器20的检测结果来判断基片P的曝光是否恰当地得以进行。此外，阈值例如预先实验性地求出、存储在存储装置MRY中。

在判断为气泡18在上述阈值以下的情况下，也就是判断为基片P的曝光恰当地得以进行的情况下，控制装置CONT继续进行曝光处理。另一方面，在判断为气泡18在上述阈值以上的情况下，亦即，判断为因气泡18的存在而使得基片P的曝光未恰当地进行的情况下，控制装置CONT进行例如中断曝光处理动作，或者驱动显示装置DS或未图示的警报装置，通知存在容许范围以上(阈值以上)的气泡的意旨，或者将基片P上的气泡18的位置信息用显示装置DS显示等处理(步骤S7)。

这里，如图6所示，考虑对基片P上的多个拍摄区域SH分别进行曝光的情况。在该情况下，即便在步骤S6中判断为气泡18在上述阈值以上的情况下，控制装置CONT也继续进行曝光处理。此时，控制装置CONT在基片P上的多个拍摄区域SH各自的曝光中进行利用气泡检测器20的气泡18的检测，参照上述阈值信息和利用激光干涉仪的气泡的位置信息，将多个拍摄区域SH之中因气泡18而使得图案像的成像未恰当地进行的拍摄区域SH’存储在存储装置MRY中(步骤S8)。在曝光处理结束后，就能够基于存储装置MRY中所存储的信息，对多个拍摄区域SH之中图案像的成像未恰当地进行的拍摄区域SH’，不进行其后的别的阵列的曝光处理，或者重新涂上抗蚀剂进行再次曝光。

在本实施方式中，多个检测光之中，对基片P上的投影区域PA投射检测光L1，对Y轴方向的两侧边界部投射检测光Le。基于该检测光L1或Le的受光系统22中的受光结果，就能够判断在空间56中是否充满着液体50。例如，当在基片P上的投影区域PA的边界部附近因液体50的剥离等不良情形而发生在空间56的一部分未保持着液体50的状态的情况下，检测光Le的光路发生变化在受光系统22不进行受光而成为非入射状态。控制装置CONT就能够基于检测光Le的受光部22A的受光结果，判断在空间56中没有充满液体50。另外，还考虑例如液体供给装置1因某些原因而不能动作，投影光学系统PL与基片P之间的液体50出现不足的情况。即便在此情况下，检测光L1的光路发生变化而对于受光部22A成为非入射状态。控制装置CONT就能够基于受光部22A的受光结果，来检测空间56的液体出现不足。这样，气泡检测器20还具有作为对投影光学系统PL与基片P之间的液体50不足进行检测的液体不足检测装置的功能。此外，本文中，「液体不足」不仅是指液体在空间56部分地或在量上未得以供给的情况，还包含变得完全不存在的情况。

在此情况下控制装置CONT也在基片P上的多个拍摄区域SH各自的曝光中进行利用液体不足检测装置20的缺液(液体不足)的检测，并基于激光干涉仪的位置测量结果，将多个拍摄区域SH之中在曝光中发生液体不足的拍摄区域(不良拍摄区域)SH’存储到存储装置MRY。然后，在曝光处理结束后，基于存储装置MRY中所存储的信息，对多个拍摄区域SH之中起因于液体不足而未恰当地进行图案像的成像的拍摄区域SH’，不进行之后的其他阵列的曝光处理，或者重新涂上抗蚀剂进行再次曝光。

此外，虽然上述的液体不足检测装置是以光学方式来检测是否发生液体不足的构成，但例如，也可以通过设置于液体供给装置1的供给管3或供给喷嘴4的流量计(流量检测装置)来构成液体不足检测装置。流量检测装置对空间56中所供给的液体50的每单位时间的液体流量进行检测，将检测结果输出到控制装置CONT。控制装置CONT基于流量检测装置的检测结果，在液体的流量为规定值以下的情况下，就判断为发生液体不足。

另外，还考虑不仅是如气泡那样的较小的气体部分而且比较大的气体空间(气体部分)在液体中产生了的情况，或当从液体供给装置1开始了液体供给时，在投影光学系统PL的像面侧气体残存的情况。即使在这样的情况下，由于检测光L1相对于受光部22A成为非入射状态，所以也能够基于受光部22A的受光结果来检测该投影光学系统PL的像面侧的气体部分的有无。这样，气泡检测器20不仅进行液体中的气泡的检测，还具有检测投影光学系统PL与基片P之间的气体部分的有无的功能。

如以上说明那样，通过设置对在投影光学系统PL与基片P之间的空间56所充满的液体50中的气泡18进行检测的气泡检测器20，就能够检测出在空间56中对图案转印精度带来很大影响的气泡18的信息。由此，就能够实施用于维持良好的生产性的恰当处置，另外，当在液体中存在有气泡的情况下，通过基于气泡的检测结果来判断图案是否恰当地得以转印，就能够例如仅仅将对应于图案被恰当地转印的拍摄区域的器件作为制品进行采用，或者实施用于将曝光处理暂且中断后除去气泡的处理。

此外，虽然在本实施方式中，就检测附着于基片P的表面的气泡18的情况进行了说明，但即使在液体50中浮游着气泡的情况下，由于通过对浮游着的气泡照射检测光而使受光系统22所接受的光的强度发生变化，所以还可对液体50中所浮游的气泡的数量进行检测。另外，由于对浮游着的气泡进行检测的检测光与对附着于基片P的气泡进行检测的检测光在受光部22B、22c所受光的光的强度不同，所以还可以基于受光部22B、22C的受光结果来判别检测出的气泡是浮游着还是附着于基片P。进而，还能够通过投影光学系统PL的下面7照射检测光，来检测有关附着于投影光学系统PL的下面7的气泡的信息。另外，还可以将来自投射系统21的检测光的一部分用于基片P的表面位置的检测。

此外，虽然在本实施方式中，投射系统21从基片P的自扫描方向离开的位置平行于XZ平面对基片P投射检测光，由此来谋求检测精度的改善，但也可以采用平行于YZ平面对基片P投射检测光的构成。另外，虽然在本实施方式中，对基片P照射在Y轴方向排列多个的点光源(检测光)，但例如也可以一边在Y轴方向扫描一个点光源，一边对此点光源在X轴方向扫描基片P。或者，也可以将在Y轴方向延伸对点光源投射到基片P。即使是这种构成也能够进行对于基片P表面对规定区域的气泡检测动作。

另外，虽然在上述的实施方式中，就在基片P上形成浸液区域的情况进行了说明，但在使用基片台PST(Z工作台51)上的各种测量部件或传感器的情况下也考虑将投影光学系统PL的像面侧用液体进行充满。在这样用测量部件或传感器经由液体进行测量时，当在投影光学系统PL的像面侧存在气体部分(液中的气泡等)而有可能成为测量误差的情况下，也可以使用气泡检测器20来检测气体部分的有无等。此外，关于可用在基片台PST(Z工作台51)上的各种测量部件或传感器对具体内容，在日本专利公开特开2002-14005号公报、日本专利公开特开平11-16816号公报、日本专利公开特开昭57-117238号公报、日本专利公开特开平11-238680号公报、日本专利公开特开2000-97916号公报、日本专利公开特开平4-324923号公报等有详细记载，在本国际申请所指定或选定的国家的法令中所允许的范围内，分别援引这些文献的记载内容并作为本文记载的一部分。

接着，一边参照图8一边就本发明的其他实施方式进行说明。在以下的说明中，对于与上述实施方式相同或等同的构成部分附加同一标记，并将其说明简略或者省略。

图8是表示投影光学系统PL的前端部附近的侧面图。在图8中，投影光学系统PL的前端部的光学元件60与基片P之间充满液体50，在基片P上形成有液体50对浸液区域AR。此外，在图8中，省略了在基片P上供给液体50的供给喷嘴4以及回收基片P上的液体50的回收喷嘴5对图示。

此外，虽然在本实施方式的以下说明中，就基片P与投影光学系统PL的光学元件60对置的情况进行说明，但是如在日本专利公开特开2002-14005号公报、日本专利公开特开平11-16816号公报、日本专利公开特开昭57-117238号公报、日本专利公开特开平11-238680号公报、日本专利公开特开2000-97916号公报、日本专利公开特开平4-324923号公报等所公开那样，在基片台PST(Z工作台51)上的各种测量部件或传感器对置于投影光学系统PL的光学元件60的情况下也同样如此。

曝光装置EX具有检测基片P的面位置信息的聚焦检测系统70。聚焦检测系统70具有夹着投影光学系统PL的投影区域PA分别设置于其两侧的投射系统71和受光系统72，从投射系统71经由基片P上的液体50在基片P表面(曝光面)从斜方向投射检测光La，由受光系统72接受在基片P上反射对检测光(反射光)La。控制装置CONT，在控制聚焦检测系统70的动作的同时，基于受光系统72的受光结果，检测相对于规定基准面对基片P表面的Z轴方向上的位置(聚焦位置)以及倾斜。此外，在图8中，投射系统71及受光系统72夹着投影区域PA在±X方向的各自侧设置于从投影区域PA离开的位置，投射系统71及受光系统72也可以夹着投影区域PA在±Y方向的各自侧进行设置。

聚焦检测系统70的投射系统71具有多个投射部，如图9所示，在基片P上投射多个检测光La。另外，受光系统72具有对应于多个投射部的多个受光部。由此，聚焦检测系统70就能够求得基片P表面对、例如矩阵状的多个各点(各位置)上的各聚焦位置。另外，能够基于所求出的多个各点上的聚焦位置，求出基片P的倾斜方向的姿势。此外，关于聚焦检测系统70的构成，例如在日本专利公开特开平8-37149号公报中详细地进行了记载，在本国际申请所指定或选定的国家的法令中所允许的范围内，援引该文献的记载内容并作为本文记载的一部分。

控制装置CONT基于聚焦检测系统70的检测结果，经由基片台驱动装置PSTD驱动基片台PST的Z工作台51(参照图1)，由此来控制Z工作台51上所保持的基片P的Z轴方向上的位置(聚焦位置)、及θX、θY方向上的位置。即，Z工作台51根据基于聚焦检测系统70的检测结果的来自控制装置CONT的指令进行动作，控制基片P的聚焦位置(Z位置)及倾斜角使基片P的表面(曝光面)吻合于经由投影光学系统PL及液体50所形成的像面。

返回到图8，在投影光学系统PL的前端部附近设置有可透过从聚焦检测系统70的投射系统71射出的检测光La的第1光学部件81，和可透过在基片P上所反射的检测光La的第2光学部件82。第1光学部件81及第2光学部件82以与投影光学系统PL前端的光学元件60分离的状态得以支承，第1光学部件81被配置在光学元件60的-X方向侧，第2光学部件82被配置在光学元件60的+X方向侧。另外，第1光学部件81及第2光学部件82并设置于不妨碍曝光光EL的光路及基片P的移动的位置、且可接触到浸液区域AR的液体50的位置。

如图8所示，在基片P的曝光处理中，从液体供给装置1(参照图1)将液体50供给到基片P上，以使通过投影光学系统PL的曝光光EL的光路、亦即光学元件60与基片P(基片P上的投影区域PA)之间的曝光光EL的光路全部用液体50充满。另外，在光学元件60与基片P之间的曝光光EL的光路全部用液体50充满、在基片P上成为浸液区域AR覆盖投影区域PA全部这样的规定状态时，形成浸液区域AR的液体50就粘着(接触)于第1光学部件81及第2光学部件82各自的端面。在基片P上形成浸液区域AR、液体50粘着于第1光学部件81及第2光学部件82各自的端面的状态下，从聚焦检测系统70的投射系统71射出的检测光La及基片P上的反射光La的光路之中第1光学部件81的第2光学部件82之间的光路全部用液体50充满。另外，在检测光La的光路全部用液体50充满的状态下，从聚焦检测系统70的投射系统71射出的检测光La照射到基片P上的投影光学系统PL的投影区域PA如此进行设定。此外，也可以是对投影区域PA的外侧、特别是对投影区域PA在离开基片P的扫描方向(X轴方向)的位置所照射的检测光。

在浸液区域AR以规定的状态而形成、第1光学部件81的第2光学部件82之间的检测光La的光路全部用液体50充满的状态下，从聚焦检测系统70的投射系统71射出的检测光La，通过第1光学部件81及浸液区域AR的液体50以所希望状态照射在基片P(投影区域PA)，而不会发生散射或折射等。来自基片P的反射光La通过浸液区域AR的液体50及第2光学部件82在受光系统72以所希望状态得以受光。换言之，在从聚焦检测系统70的投射系统71射出的检测光La被受光系统72受光时，浸液区域AR就以规定的状态得以形成。这样，就能够基于聚焦检测系统70的受光系统72的输出，以光学方式对检测光La的光路中的全部是否已用液体50充满否进行检测。

另外，如上述那样，浸液区域AR以规定的状态而形成的情况下，从聚焦检测系统70的投射系统71射出的检测光La，就照射到投影光学系统PL的投影区域PA，并通过包含投影区域PA的曝光光EL的光路的至少一部分。由此，聚焦检测系统70就能够基于受光系统72的输出，以光学方式来检测曝光光EL的光路是否已用液体50充满。

此外，虽然在这里设第1光学部件81与第2光学部件82为相互独立的部件进行了说明，但也可以例如使第1光学部件81和第2光学部件82作为一个环状光学部件包围投影光学系统PL的前端部的光学元件60这样来进行构成。能够对环状光学部件的一部分照射检测光，经由环状光学部件接受通过浸液区域AR及基片P表面的检测光。使光学部件呈环状形成并使浸液区域AR的液体50粘着于环状光学部件的内侧面，由此就能够良好地维持浸液区域AR2的形状。另外，虽然在本实施方式中，第1光学部件81及第2光学部件82相对于投影光学系统PL分离设置，但也可以与投影光学系统PL的光学元件60一体地进行设置。

此外，通过对作为上述第1、第2光学部件81、82的端面的液体接触面或上述环状光学部件的液体接触面，例如进行亲液化处理而设为亲液性，浸液区域AR的液体50就变得易于粘着在光学部件的液体接触面，所以就可易于维持浸液区域AR的形状。

图10是表示浸液区域AR的液体50中存在着气泡18的状态的图。如图10所示，在从聚焦检测系统70的投射系统71射出的多个检测光La之中，碰到气泡18的检测光La产生散射或折射等。由此，碰到气泡18的检测光La，就在受光系统72以降低了光量的状态得以接受，或者由于其光路发生变化而未被受光。亦即，当在液体50中有气泡(气体部分)18的情况下，受光系统72所受光的光强度变化(降低)。从而，聚焦检测系统70就能够基于受光系统72的输出，以光学方式检测出在曝光光EL的光路上所形成的浸液区域AR的液体50中存在的气泡(气体部分)18。由于浸液区域AR在曝光光EL的光路上形成、另外，检测光La照射作为曝光光EL的光路的一部分的投影区域PA，所以聚焦检测系统70就能够基于受光系统72的输出，来检测曝光光EL的光路中的气泡(气体部分)的有无、即曝光光EL的光路是否用液体50充满。进而，聚焦检测系统70就能够检测出液体50中的检测光La的光路中的气泡(气体部分)。

这里，气泡18在图10中包含浮游在液体50中的气泡18A、附着在第1光学部件81的端面(液体接触面)的气泡18B、附着在第2光学部件82的端面(液体接触面)的气泡18C以及附着在基片P上的气泡(未图示)。这样，当在浸液区域AR的液体50中存在气泡18的情况下，由于从聚焦检测系统70的投射系统71射出的检测光La产生散射或折射等，使对于受光系统72的光量(受光量)变化，或者使其光路变化而无法被受光系统72接受(参照符号Lb)、所以聚焦检测系统70就能够基于受光系统72的输出，检测出在曝光光EL的光路上所设置的浸液区域AR的液体50中有无气体部分(气泡)。

另外，在本实施方式中，由于是聚焦检测系统70基于受光系统72的输出，对检测光La的光路中的气泡18进行检测的构成，所以附着在基片P上的气泡或附着在第1、第2光学部件81、82的气泡18(18B、18C)当然可以检测出，对于浮游在形成浸液区域AR的液体50中的气泡18(18A)也能够检测出。为此，如果在检测光La的光路上，则也能够检测出浸液区域AR的液体50中的曝光光EL的光路以外的位置上存在的气泡18。控制装置CONT一边使用聚焦检测系统70对基片P的面位置信息进行检测一边进行曝光处理。聚焦检测系统70能够在基片P的曝光处理中投射检测光La以检测曝光光EL的光路上的、液体50中的气体部分的有无或检测光La的光路中的气体部分的有无。当然，聚焦检测系统70也能够在曝光处理以外的定时对浸液区域AR的液体50中有无气体部分进行检测。

另外，如果聚焦检测系统70在检测光La的光路上，则也能够检测出浸液区域AR的液体50中的曝光光EL的光路以外的位置上存在的气泡18。例如，在扫描曝光中，曝光光EL的光路以外的位置上存在的气泡18伴随基片P的移动在液体50中进行移动而被配置于曝光光EL的光路上、或者附着于基片P或光学元件60的情况下，也能够由聚焦检测系统70，在曝光光EL的光路以外的位置上存在的气泡18被配置于曝光光EL的光路上或者附着于基片P或光学元件60之前，检测出该气泡18。从而，就能够在在曝光处理中，例如浮游于液体50中的气泡18被配置于曝光光EL的光路上或基片P上之前，基于聚焦检测系统70的输出来预测气泡18被配置于曝光光EL的光路上或基片P上，例如进行曝光处理停止或警报装置的驱动等恰当的处理。由此，就能够回避曝光不良或不良拍摄发生的不良情形。

另外，由于聚焦检测系统70的投射系统71将多个检测光La照射到基片P上的矩阵状的各点，所以聚焦检测系统70就能够基于受光系统72所接受的多个检测光La各自的光强度(受光量)，求出气泡18的位置信息。这里，多个检测光La各自的照射位置信息基于设计值而确定。控制装置CONT，能够基于多个检测光La之中、入射到受光系统72的各受光部的光强度降低了的检测光La的照射位置信息，或者有关对应于该检测光La的受光系统72的受光部的设置位置的信息来确定气泡18的位置(气泡18存在的检测光的光路)。

另外，如图11所示，液体50在投影光学系统PL的光学元件60与基片P之间未充分充满、液体50的一部分用尽、浸液区域AR未以规定的状态形成、而有在曝光光EL的光路中生成气体区域AG的可能性。聚焦检测系统70还能够检测该气体区域AG的有无。此外，气体区域AG例如因伴随基片P的移动的液体50的剥离或液体供给装置1的动作不良等而产生。在图11中，气体区域AG在第2光学部件82附近形成，浸液区域AR的液体50不粘着(接触)于第2光学部件82的端面。在此情况下，也是从聚焦检测系统70的投射系统71射出的检测光La，在浸液区域AR的液体50与气体区域AG的界面上发生散射或折射，在受光系统72以降低了光量的状态进行受光或者不被受光。聚焦检测系统70就能够基于受光系统72的输出，来检测浸液区域AR之中曝光光EL的光路中的气体区域AG的有无、即曝光光EL的光路是否用液体50充满。另外，在此情况下，也是控制装置CONT一边使用聚焦检测系统70检测基片P的面位置信息一边进行曝光处理，所以能够基于该聚焦检测系统70(受光系统72)的输出，来检测在基片P的曝光中检测曝光光EL的光路中的气体部分的有无或检测光La的光路中的气体部分的有无。然后，当在曝光处理中用聚焦检测系统70检测出气体区域AG的情况下，控制装置CONT就能够基于聚焦检测系统70的输出，实施例如停止曝光动作或者对利用液体供给装置1的液体供给量或利用液体回收装置2的液体回收量进行调整以将浸液区域AR维持于规定的状态等恰当的处置。

于是，在对基片P进行浸液曝光处理之际，如图12(a)所示，在将基片P装入到基片台PST后，开始曝光处理前，进行通过驱动液体供给装置1及液体回收装置2而在基片P上形成浸液区域AR的浸液区域形成动作。此时，控制装置CONT一边由聚焦检测系统70的投射系统71将检测光La照射到基片P一边进行曝光处理前的浸液区域形成动作，由此就能够基于聚焦检测系统70(受光系统72)的输出，判断基片P的曝光开始恰当与否。即，在曝光处理前的浸液区域形成动作中，如图12(b)所示，在浸液区域AR尚未充分形成而存在气体区域AG的情况下，到达受光系统72的检测光La的光强度降低。控制装置CONT基于聚焦检测系统70的受光系统72的输出，判断为浸液区域AR尚未充分形成，并判断为开始浸液曝光处理不恰当。控制装置CONT继续进行浸液区域形成动作直到浸液区域AR以规定的状态得以形成，根据情况对液体供给装置1的液体供给量或液体回收装置2的液体回收量进行变更，或者对移动基片P的位置等有关浸液区域形成的动作条件进行变更。如图12(c)所示，若浸液区域AR已充分形成、第1光学部件81的第2光学部件82之间的检测光La的光路用液体50充满，则投影光学系统PL的光学元件60与基片P之间的曝光光EL的光路也已用液体50充满。在此状态下，由于从投射系统71射出的检测光La以规定的光强度入射到受光系统72，所以控制装置CONT基于聚焦检测系统70的受光系统72的输出，判断为浸液区域AR已被形成，并判断为开始浸液曝光处理较为恰当。接着，控制装置CONT开始曝光光EL的照射以进行曝光处理。

于是，如上述那样，在基片P的曝光中，在由聚焦检测系统70在包含曝光光EL的光路的浸液区域AR中检测出气泡18或气体区域AG等气体部分的情况下，控制装置CONT就进行停止该基片P的曝光处理等处理，还考虑虽然在曝光光EL的光路上充满了液体50，但检测光La未以规定的光强度在受光系统72进行受光的状况发生。在该情况下，发生尽管可以进行浸液曝光处理，但却停止曝光处理的不良情形。例如，如图13所示，从聚焦检测系统70的投射系统71所投射的多个检测光La1～La5之中，照射到基片P的边缘部E与设置于基片P周围的平板部件57之间的间隙58的检测光La3，就有发生散射或折射等而未以规定的光强度在受光系统72进行受光的可能性。这里，平板部件57是在基片P上呈同心状设置的环状部件，平板部件57的上面与基片P的上面大致相同高度，借助于该平板部件57，即使在基片P的边缘部E附近进行浸液曝光之际也能够在投影光学系统PL的光学元件60之下保持液体50以维持浸液区域AR的形状。基片P与平板部件57之间形成有间隙58，被照射到该间隙58的检测光La3，就有尽管浸液区域AR良好地得以形成，但却在受光系统72未以规定的光强度进行受光的可能性，在该情况下，将发生控制装置CONT基于受光系统72的输出停止曝光处理的不良情形。另外，还考虑没有设置平板部件57的构成，在该情况下，就有尽管在基片P与基片台PST(Z工作台51)之间形成台阶差、在边缘部E附近的基片P上形成有浸液区域AR，但照射到基片P的外侧的检测光La3、La4、La5等未以规定的光强度在受光系统72进行受光的可能性。

在该情况下，控制装置CONT基于测量支承基片P的基片台PST的位置的激光干涉仪55(参照图1)的测量结果，和用激光干涉仪55所规定的工作台坐标系上的基片P的边缘部E(间隙58)的位置信息来控制曝光动作。具体而言，例如，在曝光处理前的对准处理时等中，控制装置CONT预先求出上述工作台坐标系上的基片P的边缘部E(间隙58)的位置信息并存储到存储装置MRY。接着，控制装置CONT一边利用激光干涉仪55对基片P的位置信息进行测量一边进行曝光处理。在曝光处理中，控制装置CONT参照存储装置MRY所存储的基片P的边缘部E的位置信息来判断在包含间隙58的基片P的边缘部E附近是否照射有检测光La。例如，当判断为在间隙58照射着检测光La的情况下，即便发生由受光系统72所受光的检测光La的光量降低或者未得以感光的状况，控制装置CONT也忽略受光系统72的输出，继续进行曝光处理。通过这样进行处理，就能够回避尽管浸液曝光处理良好地得以进行却停止曝光处理之类的不良情形。

图14是表示本发明的其他实施方式的图。本实施方式的特征部分是将可透过聚焦检测系统70的检测光La的光学部件81、82与投影光学系统PL的光学元件60成为一体来进行设置这一点。从聚焦检测系统70的投射系统71射出的多个检测光La之中一部分或全部的检测光La通过构成投影光学系统PL的多个光学元件之中一部分(前端部)光学元件60这样来进行设定。聚焦检测系统70经由光学元件60将检测光La投射到基片P上。利用这种构成聚焦检测系统70也能够检测出曝光光EL的光路中的气体部分的有无。另外，在图14中，光学部件81、82各自的下端面(液体接触面)为大致平行于XY平面的平坦面，与光学元件60的前端面(下端面)大致相同高度。浸液区域AR的液体50粘着于光学部件81、82的下端面及光学元件60的下端面，在投影光学系统PL与基片P之间，浸液区域AR被形成在宽广的区域上。

另外，如图15所示，当在浸液区域AR的液体50中存在气泡18的情况下，与上述实施方式同样，由于从投射系统71射出的检测光La碰到气泡18而散射等，所以在受光系统72以光强度降低了的状态进行受光。由此，聚焦检测系统70就能够基于受光系统72的输出，来检测在浸液区域AR之中曝光光EL的光路中或检测光La的光路中的气泡(气体部分)18的有无。

此外，在此情况下光学部件81、82既可以用各自相互独立的部件来进行构成，也可以包围投影光学系统PL的前端部的光学元件60这样呈环状一体地进行形成。

如上述那样，本实施方式中的液体50使用了纯水。纯水在半导体制造工厂等能够容易地大量获得，同时还具有没有对于基片P上的光致抗蚀剂(光刻胶)或光学元件(透镜)等的不好影响的优点。另外，纯水没有对于环境的不好影响，同时不纯物的含有量极其低，所以还能够期待对基片P的表面以及设置于投影光学系统PL的前端面的光学元件的表面进行洗净的作用。

而且，纯水(水)相对于波长为193nm程度的曝光光EL的折射率n被认为在1.44～1.47左右，在利用ArF激态复合物激射光(波长193nm)作为曝光光EL的光源的情况下，在基片P上以1/n、即约131～134nm程度被短波长化而得到较高的析像度。进而，聚焦深度与空气中相比以约n倍、即约1.44～1.47倍程度被扩大，所以在能够确保与在空气中使用的情况同程度的聚焦深度即可的情况下，就能够使投影光学系统PL的数值口径进一步增加，在这一点上析像度也将改善。

在本实施方式中，在投影光学系统PL的前端安装了透镜60，但作为安装于投影光学系统PL的前端的光学元件，还可以是在投影光学系统PL的光学特性、例如像差(球面像差、彗形像差等)的调整中所用的光学片。或者也可以是可透过曝光光EL的平行平面板。通过将与液体50接触的光学元件设为比透镜廉价的平行平面板，即使在曝光装置EX的搬运、组装、调整时等在该平行平面板上附着使投影光学系统PL的透射系数、基片P上的曝光光EL的照度以及照度分布的均一性降低的物质(例如硅族有机物等)，仅在供给液体50之前更换该平行平面板即可，具有比将与液体50接触的光学元件设为透镜的情况其更换成本低之类的优点。即，由于因曝光光EL的照射而从抗蚀剂发生的飞溅粒子、或起因于液体50中的不纯物的附着等而弄脏与液体50接触的光学元件的表面，所以需要定期地更换该光学元件，通过将该光学元件设为廉价的平行平面板，与透镜相比就能够使更换部件的成本变低，且能够使更换所要的时间变短，还能够抑制维修成本(运转成本)的上升或生产能力的低下。

另外，在因液体50的流动所产生的投影光学系统PL的前端的光学元件与基片P之间的压力较大的情况下，还可以不是可更换该光学元件而是牢固地固定光学元件以使其不会因该压力而活动。

此外，虽然在本实施方式中，是在投影光学系统PL与基片P表面之间用液体50充满的构成，但也可以是例如在基片P的表面上安装由平行平面板组成的玻璃盖片的状态下充满液体50的构成。此时，玻璃盖片也构成投影光学系统PL的一部分。即，将掩模M与基片P之间的曝光光EL的光路上存在的全部光学元件设为投影光学系统。

此外，虽然本实施方式的液体50是水，但也可以是水以外的液体，例如，在曝光光EL的光源为F₂激光器的情况下，由于该F₂激射光不会透过水，所以在此情况下作为液体50还可以是可透过F₂激射光的例如氟族油(氟族的液体)和过氟化聚醚(PFPE)。另外，作为液体50，除此以外还可以使用具有对于曝光光EL的透过性且折射率尽可能高、对在投影光学系统PL或基片P表面所涂敷的光致抗蚀剂稳定的液体(例如洋杉油：cedar oil)。

在上述各实施方式中，上述喷嘴的形状并不特别进行限定，例如对于前端部60A的长边也可以用两对喷嘴进行液体50的供给或者回收。此外，由于在此情况下从+X方向或-X方向的任一方向均能够进行液体50的供给及回收，所以也可以在上下并列配置供给喷嘴和回收喷嘴。

此外，作为上述各实施方式的基片P，不仅是半导体器件制造用的半导体晶片，还可适用显示器件用的玻璃基片或、薄膜磁头用的陶质片、或者在曝光装置中所用的掩模或网线的原版(合成石英、硅晶片)等。

另外，虽然在上述的实施方式中，采用在投影光学系统PL与基片P之间局部用液体充满的曝光装置，但对于使保持曝光对象的基片的保持工作台在液槽(liquid bath)之中进行移动的浸液曝光装置或，在工作台上形成规定深度的液体槽(liquid pool)并在其中保持基片的浸液曝光装置也可以适用本发明。使保持曝光对象的基片的工作台在液槽之中进行移动的浸液曝光装置的构造及曝光动作，例如在日本专利公开特开平6-124873号公报中详细进行了记载，在工作台上形成规定深度的液体槽并在其中保持基片的浸液曝光装置的构造及曝光动作，例如在日本专利公开特开平10-303114号公报或美国专利第5,825,043号中详细进行了记载，在本国际申请所指定或选定的国家的法令所允许的范围内，援引这些文献的记载内容并作为本文记载的一部分。

作为曝光装置EX，除了同步移动掩模M与基片P以对掩模M的图案进行扫描曝光的步进扫描(step-and-scan)方式的扫描型曝光装置(scanning stepper)以外，还能够适用于在使掩模M与基片P静止的状态下对掩模M的图案进行总括曝光，使基片P依次步进移动的步进重复(step-and-repeat)方式的投影曝光装置(stepper：逐次移动式曝光装置)。另外，本发明还能够适用于在基片P上将至少2个图案部分重叠进行转印的步进缝合(step-and-stitch)方式的曝光装置。

另外，本发明还能够适用于双工作台(twin-stage)型的曝光装置。双工作台型的曝光装置的构造及曝光动作，例如在日本专利公开特开平10-163099号及日本专利公开特开平10-214783号(对应美国专利6,341,007、6,400,441、6,549,269以及6,590,634)、特表2000-505958号(对应美国专利5,969,441)或者美国专利6,208,407中进行了公开，在本国际申请所指定或选定的国家的法令中所允许的范围内，分别援引这些文献的记载内容并作为本文记载的一部分。

作为曝光装置EX的种类，并不限于在基片P上曝光半导体元件图案的半导体元件制造用的曝光装置，在液晶显示元件制造用或显示器制造用的曝光装置或者用于制造薄膜磁头、摄像元件(CCD)或者网线或掩模等的曝光装置等中也能够广泛适用。

在基片台PST或掩模台MST中使用线性马达的情况下，也可以使用利用了空气轴承的空气浮起型以及利用了劳伦兹力或者电抗力对磁悬浮型中的某一种。另外，各工作台PST、MST既可以是沿导轨移动的类型，也可以是不设置导轨的无导向类型。在工作台中利用线性马达的例子在美国专利5,623,853以及5,528,118中进行了公开，在本国际申请所指定或选定的国家的法令中所允许的范围内，分别援引这些文献的记载内容并作为本文记载的一部分。

作为各工作台PST、MST的驱动机构，还可以使用将二维配置了磁铁的磁铁单元、二维配置了线圈的电枢单元对置借助于电磁力来驱动各工作台PST、MST的平面马达。在该情况下，将磁铁单元和电枢单元中的某一方连接到工作台PST、MST，将磁铁单元和电枢单元的另一方设置于工作台PST、MST的移动面侧即可。

为了使因基片台PST的移动而发生对反力不传给投影光学系统PL，也可以使用框架部件以机械方式释放到地面(大地)。该反力的处理方法，例如，在美国专利5,528,118(日本专利公开特开平8-166475号公报)中详细地进行了公开，在本国际申请所指定或选定的国家的法令中所允许的范围内，援引该文献的记载内容并作为本文记载的一部分。

为了使因掩模台MST的移动而发生对反力不传给投影光学系统PL，也可以使用框架部件以机械方式释放到地面(大地)。该反力的处理方法，例如，在美国专利5,874,820(日本专利公开特开平8-330224号公报)中详细地进行了公开，在本国际申请所指定或选定的国家的法令中所允许的范围内，援引该文献的记载内容并作为本文记载的一部分。

如以上那样，本申请实施方式的曝光装置EX通过组装包含本申请专利要求的范围中列举的各构成要素的各种子系统以确保规定对机械精度、电气精度、光学精度来进行制造。为了确保这些各种精度，在此组装前后，对于各种光学系统进行为了达到光学精度的调整、对于各种机械系进行为了达到机械精度的调整、对于各种电气系统进行为了达到电气精度的调整。从各种子系统到曝光装置的组装工序，包含各种子系统相互的机械连接、电气电路的配线连接、气压电路的配管连接等。不言而喻在从此各种子系统到曝光装置的组装工序之前，有各子系统各自的组装工序。一旦各种子系统向曝光装置的组装工序结束，就进行综合调整，确保作为曝光装置全体的各种精度。此外，希望曝光装置的制造在管理了温度以及清洁度等的清洁室中进行。

半导体器件等的微器件，如图16所示经以下步骤来进行制造，即，进行微器件的功能·性能设计的步骤201，制作基于该设计步骤的掩模(网线)的步骤202、制造作为器件的基材的基片的步骤203、通过前述实施方式的曝光装置EX将掩模的图案在基片上进行曝光的曝光处理步骤204、器件组装步骤(包含切割工序、键合工序、封装工序)205以及检查步骤206等。此外，在曝光处理步骤204中，包含在曝光前为了对基片与液体的亲水性进行调整而进行基片的表面处理的步骤。

产业上的可利用性

根据本发明，在基于浸液法进行曝光处理之际，就能够借助于气泡检测器或气体检测系统，对作为与图案转印精度关系很大的部分的、包含投影光学系统与基片之间的液体中的气泡的气体部分进行检测。另外，还能够检测出投影光学系统与基片之间的液体是否用尽，或投影光学系统的像面侧是否用对曝光或测量来说充分的液体进行充满。基于该检测结果，就能够实施用于维持良好的生产性的恰当的处置。

Claims (27)

1.一种经由液体将图案的像转印到基片上并对基片进行曝光的曝光装置，具备：

将图案的像投影到基片的投影光学系统；以及

对该投影光学系统与上述基片之间的液体中的气泡进行检测的气泡检测器。

2.按照权利要求1所述的曝光装置，其特征在于：

上述气泡检测器以光学方式对上述气泡进行检测。

3.按照权利要求2所述的曝光装置，其特征在于：

上述气泡检测器具有将光投射到上述液体的投射系统和接受来自上述液体的光的受光系统。

4.按照权利要求3所述的曝光装置，其特征在于：

上述基片一边在规定的扫描方向进行移动一边进行扫描曝光，

上述投射系统从在上述扫描方向相对于上述投影光学系统的光轴分离的位置投射光。

5.按照权利要求4所述的曝光装置，其特征在于，具有：

供给上述液体的供给装置，

其中，上述液体在上述扫描曝光中、与上述扫描方向平行地在上述投影光学系统与上述基片之间流动。

6.按照权利要求3所述的曝光装置，其特征在于：

上述气泡检测器基于用上述受光系统检测出的光的强度来探测上述气泡的量。

7.按照权利要求1所述的曝光装置，其特征在于：

基于上述气泡检测器的检测结果，来判断上述基片的曝光是否恰当地得以进行。

8.按照权利要求7所述的曝光装置，其特征在于：

在上述基片上的多个拍摄区域各自的曝光中利用上述气泡检测器进行气泡检测，并基于该检测结果，存储因上述气泡而导致未恰当地进行上述图案像的成像的拍摄区域。

9.一种经由液体将图案的像转印到基片上并对基片进行曝光的曝光装置，具备：

将图案的像投影到基片的投影光学系统；以及

对上述投影光学系统与上述基片之间的液体不足进行检测的液体不足检测装置。

10.按照权利要求9所述的曝光装置，其特征在于：

上述液体不足检测装置以光学方式对上述投影光学系统与上述基片之间的液体不足进行检测。

11.按照权利要求10所述的曝光装置，其特征在于：

上述液体不足检测装置具有将光投射到上述液体的投射系统和接受来自上述液体的光的受光系统。

12.按照权利要求11所述的曝光装置，其特征在于：

上述液体不足检测装置根据来自上述液体的光未入射至上述受光系统来检测上述液体不足。

13.一种经由投影光学系统和液体将曝光光照射到基片并对上述基片进行曝光的曝光装置，具备：

对上述曝光光的光路中的气体部分的有无进行检测的气体检测系统。

14.按照权利要求13所述的曝光装置，其特征在于：

上述气体检测系统对上述曝光光的光路中的气泡进行检测。

15.按照权利要求13所述的曝光装置，其特征在于：

上述气体检测系统对上述曝光光的光路是否用液体充满进行检测。

16.按照权利要求13所述的曝光装置，其特征在于：

基于上述气体检测系统的输出，来判断上述基片的曝光开始是否恰当。

17.按照权利要求13所述的曝光装置，其特征在于：

上述气体检测系统在上述基片的曝光中对上述曝光光的光路中有无气体进行检测。

18.按照权利要求13所述的曝光装置，其特征在于：

上述气体检测系统以光学方式对上述气体部分进行检测。

19.按照权利要求18所述的曝光装置，其特征在于：

上述气体检测系统具有经由上述基片上的液体将检测光投射到上述基片上同时接受其反射光，由此来检测上述基片的面位置的面位置检测功能。

20.一种经由投影光学系统和液体将曝光光照射到基片并对上述基片进行曝光的曝光装置，具备：

经由上述基片上的液体将检测光投射到上述基片上，同时接受在上述基片上所反射的检测光，以检测上述基片的面位置的面位置检测系统，

其中，基于上述面位置检测系统的输出，来检测上述检测光的光路中有无气体部分。

21.按照权利要求20所述的曝光装置，其特征在于：

上述检测光通过上述曝光光的光路。

22.按照权利要求20所述的曝光装置，其特征在于：

基于上述面位置检测系统的输出，来检测上述检测光的光路中的气泡。

23.按照权利要求20所述的曝光装置，其特征在于：

基于上述面位置检测系统的输出，来判断上述基片的曝光开始是否恰当。

24.按照权利要求20所述的曝光装置，其特征在于：

基于上述面位置检测系统的输出，在上述基片的曝光中检测上述检测光的光路中有无气体。

25.按照权利要求20所述的曝光装置，其特征在于：

上述面位置检测系统将多个检测光投射到上述基片上。

26.按照权利要求20所述的曝光装置，其特征在于：

上述面位置检测系统经由上述投影光学系统的一部分光学部件将上述检测光投射到上述基片上。

27.一种器件制造方法，其特征在于：

利用权利要求1、9、13及20中任意一项所述的曝光装置。

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