JP2005303167A - Stage device and exposure device - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To stably form a liquid immersion region even if the attitude control of a substrate is performed. <P>SOLUTION: The device has a mounting surface 34A on which the substrate P is mounted. The device is provided with a transfer device 70 which is opposed to the substrate P, and is moved in a direction with which the mounting surface 34A intersects in response to the pressure of the liquid 1 applied to the substrate P. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は、ステージ装置及び露光装置に関し、特に、ステージ上の基板に対して、投影光学系と液体とを介して露光する際に用いて好適なステージ装置及び露光装置に関するものである。   The present invention relates to a stage apparatus and an exposure apparatus, and more particularly to a stage apparatus and an exposure apparatus suitable for use when exposing a substrate on a stage via a projection optical system and a liquid.

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、所謂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いほど、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＝ｋ１・λ／ＮＡ … （１）
δ＝±ｋ２・λ／ＮＡ２ … （２）
ここで、λは露光波長、ＮＡは投影光学系の開口数、ｋ１、ｋ２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。 Semiconductor devices and liquid crystal display devices are manufactured by a so-called photolithography technique in which a pattern formed on a mask is transferred onto a photosensitive substrate. An exposure apparatus used in this photolithography process has a mask stage for supporting a mask and a substrate stage for supporting a substrate, and a mask pattern is transferred via a projection optical system while sequentially moving the mask stage and the substrate stage. It is transferred to the substrate. In recent years, in order to cope with higher integration of device patterns, higher resolution of the projection optical system is desired. The resolution of the projection optical system becomes higher as the exposure wavelength used is shorter and the numerical aperture of the projection optical system is larger. Therefore, the exposure wavelength used in the exposure apparatus is shortened year by year, and the numerical aperture of the projection optical system is also increasing. The mainstream exposure wavelength is 248 nm of the KrF excimer laser, but the 193 nm of the shorter wavelength ArF excimer laser is also being put into practical use. Also, when performing exposure, the depth of focus (DOF) is important as well as the resolution. The resolution R and the depth of focus δ are each expressed by the following equations.
R = k1 · λ / NA (1)
δ = ± k2 · λ / NA 2 (2)
Here, λ is the exposure wavelength, NA is the numerical aperture of the projection optical system, and k1 and k2 are process coefficients. From equations (1) and (2), it can be seen that if the exposure wavelength λ is shortened and the numerical aperture NA is increased to increase the resolution R, the depth of focus δ becomes narrower.

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おそれがある。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て液浸領域を形成し、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。
この液浸露光においては、液浸領域を形成するための液体供給部材及び液体回収部材と基板表面（基板ホルダ）とは隙間をもって配置されており、液体の表面張力によってこれらの隙間から液体が漏出することを防いでいる。
国際公開第９９／４９５０４号パンフレット If the depth of focus δ becomes too narrow, it becomes difficult to match the substrate surface with the image plane of the projection optical system, and the focus margin during the exposure operation may be insufficient. Therefore, as a method for substantially shortening the exposure wavelength and increasing the depth of focus, for example, a liquid immersion method disclosed in Patent Document 1 below has been proposed. In this immersion method, a space between the lower surface of the projection optical system and the substrate surface is filled with a liquid such as water or an organic solvent to form an immersion region, and the wavelength of exposure light in the liquid is 1 / n of that in air. (Where n is the refractive index of the liquid, which is usually about 1.2 to 1.6), the resolution is improved, and the depth of focus is expanded about n times.
In this immersion exposure, the liquid supply member and liquid recovery member for forming the immersion area and the substrate surface (substrate holder) are arranged with a gap, and the liquid leaks from these gaps due to the surface tension of the liquid. To prevent you from doing.
International Publication No. 99/49504 Pamphlet

上記の露光装置では、基板のフォーカス位置及び傾斜角（姿勢）を制御することで、基板の表面をオートフォーカス方式、及びオートレベリング方式で投影光学系の像面に合わせ込んでいる。つまり、基板を保持するステージを駆動することで、露光光の光軸方向における基板の位置（フォーカス位置）及び投影光学系の像面と実質的に平行な方向の基板の位置を調整している。
ところが、基板の姿勢制御のために基板ステージ（基板ホルダ）を傾斜させると、液体供給部材や液体回収部材と基板との間の隙間の大きさが変動するため、例えば大きくなった隙間から液体が漏れ出す等、安定して液浸領域を形成できない可能性がある。 In the above exposure apparatus, the surface of the substrate is adjusted to the image plane of the projection optical system by the autofocus method and the auto leveling method by controlling the focus position and the tilt angle (attitude) of the substrate. That is, by driving the stage that holds the substrate, the position of the substrate (focus position) in the optical axis direction of the exposure light and the position of the substrate in a direction substantially parallel to the image plane of the projection optical system are adjusted. .
However, if the substrate stage (substrate holder) is tilted for controlling the posture of the substrate, the size of the gap between the liquid supply member or the liquid recovery member and the substrate changes, so that liquid can be supplied from the enlarged gap, for example. There is a possibility that the liquid immersion area cannot be formed stably, such as leakage.

本発明は、以上のような点を考慮してなされたもので、基板の位置・姿勢制御を実施する際にも安定して液浸領域を形成できるステージ装置及び露光装置を提供することを目的とする。   The present invention has been made in consideration of the above points, and an object of the present invention is to provide a stage apparatus and an exposure apparatus that can stably form an immersion area even when the position / attitude control of a substrate is performed. And

上記の目的を達成するために本発明は、実施の形態を示す図１ないし図６に対応付けした以下の構成を採用している。
本発明のステージ装置は、基板（Ｐ）を載置する載置面（３４Ａ）を有したステージ装置（ＰＳＴ）であって、基板（Ｐ）と対向し、基板（Ｐ）に供給される液体（１）の圧力に応じて載置面（３４Ａ）と交差する方向に移動する移動装置（７０）を備えたことを特徴とするものである。 In order to achieve the above object, the present invention adopts the following configuration corresponding to FIGS. 1 to 6 showing the embodiment.
The stage apparatus of the present invention is a stage apparatus (PST) having a placement surface (34A) on which a substrate (P) is placed, and is a liquid that faces the substrate (P) and is supplied to the substrate (P). A moving device (70) that moves in a direction crossing the placement surface (34A) according to the pressure of (1) is provided.

従って、本発明のステージ装置では、基板（Ｐ）の位置制御や姿勢制御の際に載置面（３４Ａ）が移動装置（７０）に接近する方向に移動すると、基板（Ｐ）と移動装置（７０）との間の液体の圧力が増加するため、移動装置（７０）が基板（Ｐ）から離間する方向に移動し、載置面（３４Ａ）が移動装置（７０）から離間する方向に移動すると、基板（Ｐ）と移動装置（７０）との間の液体の圧力が減少するため、移動装置（７０）が基板（Ｐ）に接近する方向に移動する。そのため、移動装置（７０）と基板（Ｐ）との間のギャップ（Ｇ）を一定に維持することが可能になり、基板（Ｐ）上に安定して液体領域（液浸領域）を形成することができる。   Therefore, in the stage apparatus of the present invention, when the placement surface (34A) moves in the direction approaching the moving device (70) during the position control and posture control of the substrate (P), the substrate (P) and the moving device ( 70), the moving device (70) moves away from the substrate (P), and the mounting surface (34A) moves away from the moving device (70). Then, since the pressure of the liquid between a board | substrate (P) and a moving apparatus (70) reduces, the moving apparatus (70) moves to the direction approaching a board | substrate (P). Therefore, the gap (G) between the moving device (70) and the substrate (P) can be maintained constant, and a liquid region (immersion region) is stably formed on the substrate (P). be able to.

また、本発明の露光装置は、ステージ装置（ＰＳＴ）に載置された基板（Ｐ）にパターンを露光する露光装置において、請求項１から８のいずれか一項に記載のステージ装置（ＰＳＴ）を用いることを特徴とするものである。   The exposure apparatus of the present invention is an exposure apparatus that exposes a pattern to a substrate (P) placed on a stage apparatus (PST). The stage apparatus (PST) according to any one of claims 1 to 8. It is characterized by using.

従って、本発明の露光装置では、フォーカス調整や姿勢制御を実施した後でも、安定して形成された液体領域（ＡＲ２）を介して基板にパターンを露光することが可能になり、露光動作時のフォーカスマージンが大きく、解像度も向上した露光処理を実現することができる。
なお、本発明をわかりやすく説明するために、一実施例を示す図面の符号に対応付けて説明したが、本発明が実施例に限定されるものではないことは言うまでもない。 Therefore, in the exposure apparatus of the present invention, it becomes possible to expose the pattern onto the substrate through the stably formed liquid region (AR2) even after performing the focus adjustment and the attitude control. An exposure process with a large focus margin and improved resolution can be realized.
In order to explain the present invention in an easy-to-understand manner, the description has been made in association with the reference numerals of the drawings showing one embodiment, but it goes without saying that the present invention is not limited to the embodiment.

本発明では、液浸領域を安定して形成することができ、露光装置に適用する場合には安定した液浸露光が可能になり、露光動作時のフォーカスマージンが大きく、解像度も向上した露光処理を実現できる。   In the present invention, the immersion region can be stably formed, and when applied to an exposure apparatus, stable immersion exposure is possible, the exposure margin is large during the exposure operation, and the exposure processing is improved in resolution. Can be realized.

以下、本発明のステージ装置及び露光装置の実施の形態を、図１ないし図７を参照して説明する。
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Ｍを支持するマスクステージＭＳＴと、基板（感光基板）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のパターン像をステージ装置としての基板ステージ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とを備えている。 Embodiments of the stage apparatus and exposure apparatus of the present invention will be described below with reference to FIGS.
FIG. 1 is a schematic block diagram showing an embodiment of the exposure apparatus of the present invention.
In FIG. 1, an exposure apparatus EX illuminates a mask stage MST for supporting a mask M, a substrate stage PST for supporting a substrate (photosensitive substrate) P, and a mask M supported by the mask stage MST with exposure light EL. The operation of the illumination optical system IL, the projection optical system PL that projects and exposes the pattern image of the mask M illuminated by the exposure light EL onto the substrate P supported by the substrate stage PST as the stage device, and the operation of the exposure apparatus EX as a whole. And a control device CONT for overall control.

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２０とを備えている。本実施形態において、液体１には純水が用いられる。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（局所的に）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。   The exposure apparatus EX of the present embodiment is an immersion exposure apparatus to which an immersion method is applied in order to improve the resolution by substantially shortening the exposure wavelength and substantially increase the depth of focus. A liquid supply mechanism 10 for supplying the liquid 1 to the substrate P, and a liquid recovery mechanism 20 for recovering the liquid 1 on the substrate P. In the present embodiment, pure water is used as the liquid 1. The exposure apparatus EX transfers at least a part of the substrate P including the projection area AR1 of the projection optical system PL by the liquid 1 supplied from the liquid supply mechanism 10 while at least transferring the pattern image of the mask M onto the substrate P. The liquid immersion area AR2 is formed (locally). Specifically, the exposure apparatus EX fills the liquid 1 between the tip of the projection optical system PL and the surface (exposure surface) of the substrate P, and the liquid 1 between the projection optical system PL and the substrate P and A pattern image of the mask M is projected onto the substrate P via the projection optical system PL, and the substrate P is exposed.

ここで、本実施形態では、投影光学系ＰＬとして倒立系を用いているので、露光装置ＥＸとしてマスクＭと基板Ｐとを走査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、投影光学系ＰＬの光軸ＡＸと一致する方向をＺ軸方向、Ｚ軸方向に垂直な平面内でマスクＭと基板Ｐとの同期移動方向（走査方向）をＸ軸方向、Ｚ軸方向及びＹ軸方向に垂直な方向（非走査方向）をＹ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。なお、ここでいう「基板」は半導体ウエハ上に感光性材料であるフォトレジストを塗布したものを含み、「マスク」は基板上に縮小投影されるデバイスパターンを形成されたレチクルを含む。   Here, in this embodiment, since an inverted system is used as the projection optical system PL, the mask M and the substrate P as the exposure apparatus EX are moved to the mask M while synchronously moving in different directions (reverse directions) in the scanning direction. A case where a scanning exposure apparatus (so-called scanning stepper) that exposes the formed pattern onto the substrate P is used will be described as an example. In the following description, the direction that coincides with the optical axis AX of the projection optical system PL is the Z-axis direction, the synchronous movement direction (scanning direction) between the mask M and the substrate P in the plane perpendicular to the Z-axis direction is the X-axis direction, A direction (non-scanning direction) perpendicular to the Z-axis direction and the Y-axis direction is defined as a Y-axis direction. Further, the rotation (inclination) directions around the X axis, Y axis, and Z axis are the θX, θY, and θZ directions, respectively. Here, the “substrate” includes a semiconductor wafer coated with a photoresist, which is a photosensitive material, and the “mask” includes a reticle on which a device pattern to be reduced and projected on the substrate is formed.

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Ｆ２レーザ光（波長１５７ｎｍ）等の真空紫外光（ＶＵＶ光）などが用いられる。本実施形態においてはＡｒＦエキシマレーザ光が用いられる。上述したように、本実施形態における液体１は純水であって、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。   The illumination optical system IL illuminates the mask M supported by the mask stage MST with the exposure light EL. From the exposure light source, the optical integrator that equalizes the illuminance of the light beam emitted from the exposure light source, and the optical integrator. A condenser lens for condensing the exposure light EL, a relay lens system, a variable field stop for setting the illumination area on the mask M by the exposure light EL in a slit shape, and the like. A predetermined illumination area on the mask M is illuminated with the exposure light EL having a uniform illuminance distribution by the illumination optical system IL. As the exposure light EL emitted from the illumination optical system IL, for example, far ultraviolet light (g-line, h-line, i-line) and KrF excimer laser light (wavelength 248 nm) emitted from a mercury lamp (e.g. DUV light), vacuum ultraviolet light (VUV light) such as ArF excimer laser light (wavelength 193 nm) and F2 laser light (wavelength 157 nm), or the like is used. In this embodiment, ArF excimer laser light is used. As described above, the liquid 1 in this embodiment is pure water, and can be transmitted even if the exposure light EL is ArF excimer laser light. Further, pure water can transmit ultraviolet rays (g-rays, h-rays, i-rays) and far-ultraviolet light (DUV light) such as KrF excimer laser light (wavelength 248 nm).

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。   The mask stage MST supports the mask M, and can be two-dimensionally moved in a plane perpendicular to the optical axis AX of the projection optical system PL, that is, in the XY plane, and can be slightly rotated in the θZ direction. The mask stage MST is driven by a mask stage driving device MSTD such as a linear motor. The mask stage driving device MSTD is controlled by the control device CONT. A movable mirror 50 is provided on the mask stage MST. A laser interferometer 51 is provided at a position facing the movable mirror 50. The two-dimensional position and rotation angle of the mask M on the mask stage MST are measured in real time by the laser interferometer 51, and the measurement result is output to the control device CONT. The control device CONT drives the mask stage driving device MSTD based on the measurement result of the laser interferometer 51, thereby positioning the mask M supported by the mask stage MST.

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。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）可能に設けられており、光学素子２には液浸領域ＡＲ２の液体１が接触する。   The projection optical system PL projects and exposes the pattern of the mask M onto the substrate P at a predetermined projection magnification β, and includes a plurality of optical elements including an optical element (lens) 2 provided at the front end portion on the substrate P side. These optical elements are supported by a lens barrel PK. In the present embodiment, the projection optical system PL is a reduction system having a projection magnification β of, for example, 1/4 or 1/5. Note that the projection optical system PL may be either an equal magnification system or an enlargement system. Further, the optical element 2 at the tip of the projection optical system PL of the present embodiment is detachably (replaceable) with respect to the lens barrel PK, and the liquid 1 in the liquid immersion area AR2 contacts the optical element 2. .

光学素子２は螢石で形成されている。螢石は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と基板Ｐとの間の光路を液体１で確実に満たすことができる。なお、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。また、鏡筒ＰＫは、その先端付近が液体（水）１に接することになるので、少なくとも先端付近はＴｉ（チタン）等の錆びに対して耐性のある金属で形成される。   The optical element 2 is made of meteorite. Since meteorite has high affinity with water, the liquid 1 can be brought into close contact with almost the entire liquid contact surface 2a of the optical element 2. That is, in this embodiment, since the liquid (water) 1 having high affinity with the liquid contact surface 2a of the optical element 2 is supplied, the adhesion between the liquid contact surface 2a of the optical element 2 and the liquid 1 is set. The optical path between the optical element 2 and the substrate P can be reliably filled with the liquid 1. The optical element 2 may be quartz having a high affinity for water. Further, the liquid contact surface 2a of the optical element 2 may be subjected to a hydrophilization (lyophilic treatment) to further increase the affinity with the liquid 1. Further, since the vicinity of the tip of the lens barrel PK is in contact with the liquid (water) 1, at least the vicinity of the tip is formed of a metal resistant to rust such as Ti (titanium).

図２に示すように、鏡筒ＰＫの下端部には、光学素子２を支持する隔壁ＰＫ１と、隔壁ＰＫ１及び側壁ＰＫ２と協働して空間７１を形成する端壁ＰＫ３とが設けられている。側壁ＰＫ２には、空間７１に液体を供給する液体供給機構１０の供給管１２Ａが接続されているがこれについては後述する。   As shown in FIG. 2, a partition wall PK1 that supports the optical element 2 and an end wall PK3 that forms a space 71 in cooperation with the partition wall PK1 and the side wall PK2 are provided at the lower end of the lens barrel PK. . A supply pipe 12A of a liquid supply mechanism 10 that supplies a liquid to the space 71 is connected to the side wall PK2, which will be described later.

端壁ＰＫ３には、露光光ＥＬが通過する貫通孔７２が形成されており、貫通孔７２の近傍にはフォーカス検出系ＡＦが備えられている。フォーカス検出系ＡＦは、基板Ｐ（表面ＰＡ）上に液体１を介して斜め方向より検出用光束Ｂを投射する投光部ＡＦ１と、基板Ｐで反射した前記検出用光束Ｂの反射光を受光する受光部ＡＦ２とを備えている。フォーカス検出系ＡＦ（受光部ＡＦ２）の受光結果は制御装置ＣＯＮＴに出力される。制御装置ＣＯＮＴはフォーカス検出系ＡＦの検出結果に基づいて、基板Ｐ表面ＰＡのＺ軸方向の位置情報を検出することができる。また、投光部ＡＦ１より複数の検出用光束を投射することにより、基板ＰのθＸ及びθＹ方向の傾斜情報を検出することも可能である。   A through hole 72 through which the exposure light EL passes is formed in the end wall PK3, and a focus detection system AF is provided in the vicinity of the through hole 72. The focus detection system AF receives the reflected light of the projection light beam AF1 that projects the detection light beam B from the oblique direction through the liquid 1 on the substrate P (surface PA) and the reflected light of the detection light beam B that is reflected by the substrate P. And a light receiving portion AF2. The light reception result of the focus detection system AF (light receiving unit AF2) is output to the control device CONT. The control device CONT can detect the position information of the substrate P surface PA in the Z-axis direction based on the detection result of the focus detection system AF. Further, it is possible to detect inclination information of the substrate P in the θX and θY directions by projecting a plurality of detection light beams from the light projecting portion AF1.

また、鏡筒ＰＫの端壁ＰＫ３には、基板ステージＰＳＴの一部を構成する移動装置７０が基板Ｐと対向するように支持されている。移動装置７０は、液浸領域ＡＲ２を形成し基板Ｐの表面ＰＡと交差する方向に移動するものであって、端壁ＰＫ３の下面に設けられた支持部材７３と、支持部材７３に可撓性を有するベローズ管（可撓性部）７４を介して吊持されるパッド部７５とを主体として構成されている。   Further, a moving device 70 constituting a part of the substrate stage PST is supported on the end wall PK3 of the barrel PK so as to face the substrate P. The moving device 70 forms an immersion area AR2 and moves in a direction intersecting the surface PA of the substrate P. The moving device 70 is flexible to the support member 73 provided on the lower surface of the end wall PK3 and the support member 73. And a pad portion 75 suspended through a bellows tube (flexible portion) 74 having a main body.

支持部材７３は端壁ＰＫ３の貫通孔７２及びオートフォーカス系ＡＦを囲む略リング状に形成されており、内周側端部にベローズ管７４の上端が支持されている。この支持部材７３には、パッド部７５を昇降させる電磁アクチュエータ（昇降装置）７６が設けられている。この電磁アクチュエータ７６は、支持部材７３の外周側に、基板Ｐへ向けて突設された磁性体からなる芯体７７と、芯体７７に巻回されたコイル体７８とから構成されている。コイル体７８に対する通電の有無及び大きさは、制御装置ＣＯＮＴにより制御される。   The support member 73 is formed in a substantially ring shape surrounding the through hole 72 of the end wall PK3 and the autofocus system AF, and the upper end of the bellows tube 74 is supported at the inner peripheral side end. The support member 73 is provided with an electromagnetic actuator (elevating device) 76 that elevates and lowers the pad portion 75. The electromagnetic actuator 76 includes a core body 77 made of a magnetic body projecting toward the substrate P on the outer peripheral side of the support member 73, and a coil body 78 wound around the core body 77. Whether or not the coil body 78 is energized is controlled by the control device CONT.

パッド部７５は、親液性を有するセラミックス材で形成されており、図３（ａ）に示すように、端壁ＰＫ３の貫通孔７２よりも大径に形成された内周面７５ａと、この内周面７５ａを基点として基板Ｐの周辺に向けて基板Ｐとパッド部７５との間隔が小さくなる傾斜部７５ｂと、外周側に位置し基板Ｐの表面ＰＡに向けて開口する断面矩形の吸液溝７５ｃとを有している。吸液溝７５ｃには、液体回収機構２０の回収管２１Ａが接続されているが、これについては後述する。   The pad portion 75 is formed of a lyophilic ceramic material. As shown in FIG. 3A, the inner peripheral surface 75a formed with a larger diameter than the through hole 72 of the end wall PK3, and this An inclined portion 75b in which the distance between the substrate P and the pad portion 75 decreases toward the periphery of the substrate P with the inner peripheral surface 75a as a base point, and an absorption of a rectangular cross section that is located on the outer peripheral side and opens toward the surface PA of the substrate P And a liquid groove 75c. A recovery pipe 21A of the liquid recovery mechanism 20 is connected to the liquid absorption groove 75c, which will be described later.

また、パッド部７５には、鋼材等の磁性材で形成され外周側へ延出する吸着部７９が発磁体７７及びコイル体７８と対向する位置に設けられている。従って、制御装置ＣＯＮＴの制御の下、コイル体７８に通電したときに電磁アクチュエータ７６が電磁石として機能し、吸着部７９を吸着することでパッド部７５が上昇する。一方、コイル体７８への通電を停止することにより、電磁アクチュエータ７６は電磁石として機能しなくなり、パッド部７５は自重により下降することになる。   Further, the pad portion 75 is provided with an attracting portion 79 formed of a magnetic material such as a steel material and extending to the outer peripheral side at a position facing the magnet generator 77 and the coil body 78. Therefore, the electromagnetic actuator 76 functions as an electromagnet when the coil body 78 is energized under the control of the control device CONT, and the pad portion 75 is raised by attracting the attracting portion 79. On the other hand, by stopping energization of the coil body 78, the electromagnetic actuator 76 does not function as an electromagnet, and the pad portion 75 is lowered by its own weight.

図１に戻って、液体供給機構１０は所定の液体１を基板Ｐ上に供給するものであって、液体１を収容するタンク、及び加圧ポンプ等を有する液体供給部１２を備えており、供給管１２Ａ及び鏡筒ＰＫの空間７１を介して基板Ｐ上に液体１を供給する。また、液体供給部１２の液体供給動作（例えば基板Ｐ上に対する単位時間あたりの液体供給量）は制御装置ＣＯＮＴにより制御される。また、液体供給部１２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温度（例えば２３℃）の液体１を基板Ｐ上に供給するようになっている。   Returning to FIG. 1, the liquid supply mechanism 10 supplies a predetermined liquid 1 onto the substrate P, and includes a tank that stores the liquid 1, a liquid supply unit 12 that includes a pressure pump, and the like. The liquid 1 is supplied onto the substrate P through the supply pipe 12A and the space 71 of the lens barrel PK. Further, the liquid supply operation of the liquid supply unit 12 (for example, the liquid supply amount per unit time on the substrate P) is controlled by the control device CONT. Further, the liquid supply unit 12 has a liquid temperature adjusting mechanism, and supplies the liquid 1 having substantially the same temperature (for example, 23 ° C.) as the temperature in the chamber in which the apparatus is accommodated onto the substrate P. Yes.

液体回収機構２０は基板Ｐ上の液体１を回収するものであって、回収管２１Ａを介して接続された液体回収部（吸液装置）２１を備えている。液体回収部２１は例えば真空ポンプ等の真空系（吸引装置）、気液分離器、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をパッド部７５の吸液溝７５ｃ及び回収管２１Ａを介して回収する。液体回収部２１の液体回収動作（例えば単位時間あたりの液体回収量）は制御装置ＣＯＮＴにより制御される。   The liquid recovery mechanism 20 recovers the liquid 1 on the substrate P, and includes a liquid recovery unit (liquid absorbing device) 21 connected via a recovery tube 21A. The liquid recovery unit 21 includes, for example, a vacuum system (suction device) such as a vacuum pump, a gas-liquid separator, a tank for storing the recovered liquid 1, and the liquid 1 on the substrate P is absorbed by the pad unit 75. Recovery is performed via the groove 75c and the recovery tube 21A. The liquid recovery operation (for example, the liquid recovery amount per unit time) of the liquid recovery unit 21 is controlled by the control device CONT.

基板ステージＰＳＴは基板Ｐを支持するものであって、基板ホルダ（ホルダ）ＰＨを介して基板Ｐを保持する基板テーブル５２と、基板テーブル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。基板テーブル５２を駆動することにより、基板テーブル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方向における位置が制御される。また、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。すなわち、基板テーブル５２は、基板Ｐのフォーカス位置及び傾斜角を制御して基板Ｐの表面をオートフォーカス方式、及びオートレベリング方式で投影光学系ＰＬの像面に合わせ込むＺステージ（駆動装置）として機能し、ＸＹステージ５３は基板ＰのＸ軸方向及びＹ軸方向における位置決めを行う。   The substrate stage PST supports the substrate P, and supports a substrate table 52 that holds the substrate P via a substrate holder (holder) PH, an XY stage 53 that supports the substrate table 52, and an XY stage 53. And a base 54. The substrate stage PST is driven by a substrate stage driving device PSTD such as a linear motor. The substrate stage driving device PSTD is controlled by the control device CONT. By driving the substrate table 52, the position (focus position) in the Z-axis direction and the position in the θX and θY directions of the substrate P held by the substrate table are controlled. Further, by driving the XY stage 53, the position of the substrate P in the XY direction (position in a direction substantially parallel to the image plane of the projection optical system PL) is controlled. That is, the substrate table 52 is a Z stage (driving device) that controls the focus position and tilt angle of the substrate P to align the surface of the substrate P with the image plane of the projection optical system PL by the autofocus method and the autoleveling method. The XY stage 53 positions the substrate P in the X-axis direction and the Y-axis direction.

基板ステージＰＳＴ（基板テーブル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の位置決めを行う。   A movable mirror 55 is provided on the substrate stage PST (substrate table 52). A laser interferometer 56 is provided at a position facing the movable mirror 55. The two-dimensional position and rotation angle of the substrate P on the substrate stage PST are measured in real time by the laser interferometer 56, and the measurement result is output to the control device CONT. The control device CONT drives the substrate stage driving device PSTD based on the measurement result of the laser interferometer 56, thereby positioning the substrate P supported by the substrate stage PST.

基板テーブル５２の近傍には、基板Ｐ上のアライメントマークあるいは基板テーブル５２上に設けられた基準マーク（不図示）を検出する基板アライメント系３５０が配置されている。また、マスクステージＭＳＴの近傍には、マスクＭと投影光学系ＰＬとを介して基板テーブル５２上の基準マークを検出するマスクアライメント系３６０が設けられている。なお、基板アライメント系３５０の構成としては、特開平４−６５６０３号公報に開示されているものを用いることができ、マスクアライメント系３６０の構成としては、特開平７−１７６４６８号公報に開示されているものを用いることができる。   In the vicinity of the substrate table 52, a substrate alignment system 350 for detecting an alignment mark on the substrate P or a reference mark (not shown) provided on the substrate table 52 is disposed. A mask alignment system 360 for detecting a reference mark on the substrate table 52 is provided near the mask stage MST via the mask M and the projection optical system PL. As the configuration of the substrate alignment system 350, the one disclosed in JP-A-4-65603 can be used, and the configuration of the mask alignment system 360 is disclosed in JP-A-7-176468. Can be used.

図４は、基板Ｐを保持した基板テーブル５２の要部拡大断面図である。
この図に示すように、基板テーブル５２の一部を構成する基板ホルダＰＨは、基板テーブル５２の凹部３１内部に配置されている。
凹部３１の周囲には、基板Ｐの表面とほぼ同じ高さ（面一）の平坦面３２Ａを有するプレート部材３２が設けられている。プレート部材３２は基板ホルダＰＨ（基板Ｐ）を囲むように配置されている。プレート部材３２は、例えばポリ四フッ化エチレン（テフロン（登録商標））などの撥液性を有する材料によって形成されている。基板Ｐの周囲に、基板Ｐ表面とほぼ面一の平坦面３２Ａを有するプレート部材３２を設けたので、基板Ｐのエッジ領域Ｅを液浸露光するときにおいても、投影光学系ＰＬの像面側に液浸領域ＡＲ２を良好に形成することができる。 FIG. 4 is an enlarged cross-sectional view of a main part of the substrate table 52 holding the substrate P.
As shown in this figure, the substrate holder PH constituting a part of the substrate table 52 is disposed inside the recess 31 of the substrate table 52.
A plate member 32 having a flat surface 32 </ b> A that is substantially the same height (level) as the surface of the substrate P is provided around the recess 31. The plate member 32 is disposed so as to surround the substrate holder PH (substrate P). The plate member 32 is formed of a material having liquid repellency such as polytetrafluoroethylene (Teflon (registered trademark)). Since the plate member 32 having the flat surface 32A substantially flush with the surface of the substrate P is provided around the substrate P, the image plane side of the projection optical system PL can be used even when the edge region E of the substrate P is subjected to immersion exposure. The liquid immersion area AR2 can be formed satisfactorily.

また、基板ホルダＰＨは、略円環状の周壁部３３と、この周壁部３３の内側のベース部３５上に設けられ、基板Ｐを支持する複数の支持部３４と、支持部３４の間に配置され、基板Ｐを吸着保持するための複数の吸引口４１とを備えている。支持部３４及び吸引口４１は周壁部３３の内側において一様に配置されている。
周壁部３３及び支持部３４は、基板ホルダＰＨの一部を構成する略円板状のベース部３５上に設けられている。支持部３４のそれぞれは断面視台形状であり、基板Ｐはその裏面ＰＣを保持面である複数の支持部３４の上端面（載置面）３４Ａに保持・載置される。
なお、図においては、周壁部３３の上端面は比較的広い幅を有しているが、実際には１〜２ｍｍ程度の幅しか有していない。 The substrate holder PH is disposed between the support portion 34 and a plurality of support portions 34 that are provided on the substantially annular peripheral wall portion 33 and the base portion 35 inside the peripheral wall portion 33 and support the substrate P. And a plurality of suction ports 41 for sucking and holding the substrate P. The support portion 34 and the suction port 41 are uniformly arranged inside the peripheral wall portion 33.
The peripheral wall portion 33 and the support portion 34 are provided on a substantially disc-shaped base portion 35 that constitutes a part of the substrate holder PH. Each of the support portions 34 has a trapezoidal shape in cross section, and the substrate P is held and placed on the upper end surfaces (mounting surfaces) 34A of the plurality of support portions 34 that are holding surfaces.
In the figure, the upper end surface of the peripheral wall portion 33 has a relatively wide width, but actually has only a width of about 1 to 2 mm.

周壁部３３の上面３３Ａは平坦面となっている。周壁部３３の高さは支持部３４（上端面３４Ａ）の高さよりも低くなっており、基板Ｐと周壁部３３との間にはギャップＢが形成されている。ギャップＢは、凹部３１の内側面３６と基板Ｐの側面ＰＢとの間のギャップＡより小さい。また、凹部３１の内側面３６と、この内側面３６に対向する基板ホルダＰＨの側面３７との間にギャップＣが形成されている。ここで、基板ホルダＰＨの径は基板Ｐの径より小さく形成されており、ギャップＡはギャップＣより小さい。なお、本実施形態においては、基板Ｐには位置合わせのための切欠部（オリフラ、ノッチ等）は形成されておらず、基板Ｐはほぼ円形であり、その全周にわたってギャップＡは０．１ｍｍ〜１．０ｍｍ、本実施形態では０．３ｍｍ程度になっているため、液体の流入を防止できる。なお、基板Ｐに切欠部が形成されている場合には、その切欠部に応じてプレート部材３２や周壁部３３に突起部を設けるなど、プレート部材３２や周壁部３３を切欠部に応じた形状にすればよい。こうすることにより、基板Ｐの切欠部においても基板Ｐとプレート部材３２との間でギャップＡを確保することができる。   An upper surface 33A of the peripheral wall 33 is a flat surface. The height of the peripheral wall portion 33 is lower than the height of the support portion 34 (upper end surface 34 </ b> A), and a gap B is formed between the substrate P and the peripheral wall portion 33. The gap B is smaller than the gap A between the inner side surface 36 of the recess 31 and the side surface PB of the substrate P. A gap C is formed between the inner side surface 36 of the recess 31 and the side surface 37 of the substrate holder PH facing the inner side surface 36. Here, the diameter of the substrate holder PH is smaller than the diameter of the substrate P, and the gap A is smaller than the gap C. In this embodiment, the substrate P is not formed with a notch (orientation flat, notch, etc.) for alignment, the substrate P is substantially circular, and the gap A is 0.1 mm over the entire circumference. Since it is about 1.0 mm in this embodiment and about 0.3 mm, inflow of liquid can be prevented. In addition, when the notch part is formed in the board | substrate P, the shape according to the notch part of the plate member 32 or the surrounding wall part 33 is provided, such as providing a projection part in the plate member 32 or the surrounding wall part 33 according to the notch part. You can do it. By doing so, the gap A can be secured between the substrate P and the plate member 32 even in the cutout portion of the substrate P.

基板Ｐの露光面である表面ＰＡにはフォトレジスト（感光材）９０が塗布されている。本実施形態において、感光材９０はＡｒＦエキシマレーザ用の感光材（例えば、東京応化工業株式会社製TARF-P6100）であって撥液性（撥水性）を有しており、その接触角は７０〜８０°程度である。
また、本実施形態において、基板Ｐの側面ＰＢは撥液処理（撥水処理）されている。具体的には、基板Ｐの側面ＰＢにも、撥液性を有する上記感光材９０が塗布されている。これにより、表面が撥液性のプレート部材３２と基板Ｐ側面とのギャップＡからの液体の浸入を防止することができる。更に、基板Ｐの裏面ＰＣにも上記感光材９０が塗布されて撥液処理されている。 Photoresist (photosensitive material) 90 is applied to the surface PA, which is the exposure surface of the substrate P. In this embodiment, the photosensitive material 90 is a photosensitive material for ArF excimer laser (for example, TARF-P6100 manufactured by Tokyo Ohka Kogyo Co., Ltd.) and has liquid repellency (water repellency), and its contact angle is 70. It is about ~ 80 °.
In the present embodiment, the side surface PB of the substrate P is subjected to liquid repellent treatment (water repellent treatment). Specifically, the photosensitive material 90 having liquid repellency is also applied to the side surface PB of the substrate P. Accordingly, it is possible to prevent liquid from entering from the gap A between the plate member 32 having a liquid-repellent surface and the side surface of the substrate P. Further, the photosensitive material 90 is also applied to the back surface PC of the substrate P and subjected to a liquid repellent treatment.

本実施形態において、基板テーブル５２のうち、載置面５２ａ及び内側面３６が撥液性を有している。更に、基板ホルダＰＨの一部の表面も撥液処理されて撥液性となっている。本実施形態において、基板ホルダＰＨのうち、周壁部３３の上面３３Ａ、及び側面３７が撥液性を有している。基板テーブル５２及び基板ホルダＰＨの撥液処理としては、例えば、フッ素系樹脂材料あるいはアクリル系樹脂材料等の撥液性材料を塗布、あるいは前記撥液性材料からなる薄膜を貼付する。撥液性にするための撥液性材料としては液体１に対して非溶解性の材料が用いられる。なお、基板テーブル５２や基板ホルダＰＨ全体を撥液性を有する材料（フッ素系樹脂など）で形成してもよい。   In the present embodiment, the placement surface 52a and the inner side surface 36 of the substrate table 52 have liquid repellency. Furthermore, a part of the surface of the substrate holder PH is also subjected to a liquid repellent treatment to be liquid repellent. In the present embodiment, of the substrate holder PH, the upper surface 33A and the side surface 37 of the peripheral wall portion 33 have liquid repellency. As the liquid repellent treatment of the substrate table 52 and the substrate holder PH, for example, a liquid repellent material such as a fluorine resin material or an acrylic resin material is applied or a thin film made of the liquid repellent material is attached. As the liquid repellent material for making it liquid repellent, a material insoluble in the liquid 1 is used. Note that the entire substrate table 52 and substrate holder PH may be formed of a material having liquid repellency (such as a fluorine-based resin).

基板ホルダＰＨの周壁部３３に囲まれた第１空間３８は、吸引装置４０によって負圧にされる。吸引装置４０は、基板ホルダＰＨのベース部３５上面に設けられた複数の吸引口４１と、基板テーブル５２外部に設けられた真空ポンプを含むバキューム部４２と、ベース部３５内部に形成され、複数の吸引口４１のそれぞれとバキューム部４２とを接続する流路４３とを備えている。吸引口４１はベース部３５上面のうち支持部３４以外の複数の所定位置にそれぞれ設けられている。吸引装置４０は、周壁部３３と、ベース部３５と、支持部３４に支持された基板Ｐとの間に形成された第１空間３８内部のガス（空気）を吸引してこの第１空間３８を負圧にすることで、支持部３４に基板Ｐを吸着保持する。なお、基板Ｐの裏面ＰＣと周壁部３３の上面３３ＡとのギャップＢは僅かであるので、第１空間３８の負圧は維持される。   The first space 38 surrounded by the peripheral wall portion 33 of the substrate holder PH is made negative pressure by the suction device 40. The suction device 40 includes a plurality of suction ports 41 provided on the upper surface of the base portion 35 of the substrate holder PH, a vacuum portion 42 including a vacuum pump provided outside the substrate table 52, and a plurality of suction ports 40 formed inside the base portion 35. Each of the suction ports 41 and a vacuum channel 42 are provided. The suction ports 41 are respectively provided at a plurality of predetermined positions other than the support portion 34 on the upper surface of the base portion 35. The suction device 40 sucks gas (air) inside the first space 38 formed between the peripheral wall portion 33, the base portion 35, and the substrate P supported by the support portion 34, and this first space 38. The substrate P is sucked and held on the support portion 34 by making the pressure negative. Since the gap B between the back surface PC of the substrate P and the upper surface 33A of the peripheral wall portion 33 is small, the negative pressure in the first space 38 is maintained.

また、凹部３１の内側面３６と基板ホルダＰＨの側面３７との間の第２空間３９に流入した液体１は、回収部６０で回収される。本実施形態において、回収部６０は、液体１を収容可能なタンク６１と、基板テーブル５２内部に設けられ、空間３９とタンク６１とを接続する流路６２とを有している。そして、この流路６２の内壁面にも撥液処理が施されている。   The liquid 1 that has flowed into the second space 39 between the inner side surface 36 of the recess 31 and the side surface 37 of the substrate holder PH is recovered by the recovery unit 60. In the present embodiment, the recovery unit 60 includes a tank 61 that can store the liquid 1 and a flow path 62 that is provided inside the substrate table 52 and connects the space 39 and the tank 61. The inner wall surface of the flow path 62 is also subjected to liquid repellent treatment.

次に、上述した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。
まず、昇降装置７６におけるコイル体７８への通電を行わない状態（すなわちパッド部７５が下降した状態）で、液体供給機構１０により供給管１２Ａを介して鏡筒ＰＫ内の空間７１に液体１を供給し、この空間７１から貫通孔７２を介してベローズ管７４、パッド部７５、基板Ｐで囲まれた液浸領域ＡＲ２に液体１を満たす。 Next, a method for exposing the substrate P using the exposure apparatus EX having the above-described configuration will be described.
First, in a state where the coil body 78 is not energized in the elevating device 76 (that is, in a state where the pad portion 75 is lowered), the liquid 1 is supplied to the space 71 in the barrel PK through the supply pipe 12A by the liquid supply mechanism 10. The liquid 1 is filled from the space 71 into the immersion area AR2 surrounded by the bellows tube 74, the pad portion 75, and the substrate P through the through hole 72.

このとき、パッド部７５は、基板Ｐの周辺に向けて基板Ｐとの間隔が小さくなる傾斜部７５ｂを有しており、図３（ａ）に示すように、液体１の圧力の垂直方向成分により上昇する方向の力が加わるため、パッド部７５は基板Ｐに対して浮上し基板Ｐとの間に微小隙間Ｇが形成される。この隙間Ｇは、傾斜部７５ｂと基板Ｐとの間と比較して断面積が小さいため、隙間Ｇに浸入した液体１の流速が大きくなり、隙間Ｇには液体１の境界層が形成されることになる。   At this time, the pad portion 75 has an inclined portion 75b in which the distance from the substrate P decreases toward the periphery of the substrate P, and as shown in FIG. 3A, the vertical component of the pressure of the liquid 1 As a result, an upward force is applied, so that the pad portion 75 floats with respect to the substrate P and a minute gap G is formed between the pad portion 75 and the substrate P. Since the gap G has a smaller cross-sectional area than that between the inclined portion 75b and the substrate P, the flow velocity of the liquid 1 that has entered the gap G increases, and a boundary layer of the liquid 1 is formed in the gap G. It will be.

一方、隙間Ｇを通ってパッド部７５と基板Ｐとの間から流出した液体１は、液体回収機構２０（液体回収部２１）による吸引力によって吸液溝７５ｃから回収管２１Ａを介して排液・回収される。液体回収部２１により吸液溝７５ｃを吸引した際には吸液溝７５ｃ内が負圧となるため、パッド部７５には基板Ｐへ接近する方向の力（パッド部７５が浮上する方向とは逆方向の力）が作用する。
従って、液体供給部１２による液体１の供給量と液体回収部２１による液体１の回収量とを調整して、液体１からの浮上圧力と吸液による下降圧力とを制御することにより、パッド部７５を所定のバネ剛性を有する予圧型流体ベアリングとして機能させることが可能になる。本実施の形態では、液体１の供給量を略一定とし、調整装置としての制御装置ＣＯＮＴによる液体回収部２１の吸液力（排液量）を調整することで、パッド部７５は所定のバネ剛性を有する流体ベアリングとして基板Ｐに保持されることになる。 On the other hand, the liquid 1 flowing out from between the pad portion 75 and the substrate P through the gap G is drained from the liquid absorption groove 75c through the recovery pipe 21A by the suction force of the liquid recovery mechanism 20 (liquid recovery portion 21).・ Recovered. When the liquid collection part 21 sucks the liquid absorption groove 75c, the inside of the liquid absorption groove 75c becomes negative pressure. Therefore, the force in the direction approaching the substrate P is applied to the pad part 75 (the direction in which the pad part 75 floats). Reverse force) is applied.
Therefore, by adjusting the supply amount of the liquid 1 by the liquid supply unit 12 and the recovery amount of the liquid 1 by the liquid recovery unit 21, the pad portion is controlled by controlling the rising pressure from the liquid 1 and the descending pressure due to liquid absorption. 75 can function as a preload type fluid bearing having a predetermined spring rigidity. In the present embodiment, the pad portion 75 is provided with a predetermined spring by making the supply amount of the liquid 1 substantially constant and adjusting the liquid absorption force (drainage amount) of the liquid recovery unit 21 by the control device CONT as the adjusting device. It is held on the substrate P as a fluid bearing having rigidity.

そのため、オートフォーカス系ＡＦの検出結果に基づいて基板テーブル５２を駆動し、基板Ｐのフォーカス位置（Ｚ軸方向の位置）及び投影光学系ＰＬの像面と実質的に平行な方向の位置を調整するために基板Ｐを変位させた際には、パッド部７５が液体１の圧力に応じて基板Ｐの位置及び姿勢に追従することになる。
より詳細には、基板Ｐの位置制御や姿勢制御の際に基板Ｐ（上端面３４Ａ）がパッド部７５に接近する方向に移動して隙間Ｇが小さくなると、基板Ｐとパッド部７５との間の液体の圧力が増加するため、パッド部７５が基板Ｐから離間する方向に移動し、逆に基板Ｐがパッド部７５から離間する方向に移動して隙間Ｇが大きくなると、基板Ｐとパッド部７５との間の液体の圧力が減少するため、パッド部７５が基板Ｐに接近する方向に移動する。 Therefore, the substrate table 52 is driven based on the detection result of the autofocus system AF, and the focus position (position in the Z-axis direction) of the substrate P and the position in the direction substantially parallel to the image plane of the projection optical system PL are adjusted. Therefore, when the substrate P is displaced, the pad portion 75 follows the position and posture of the substrate P according to the pressure of the liquid 1.
More specifically, when the substrate P (the upper end surface 34A) moves in the direction approaching the pad portion 75 and the gap G becomes smaller during the position control and posture control of the substrate P, the space between the substrate P and the pad portion 75 is reduced. As the pressure of the liquid increases, the pad portion 75 moves away from the substrate P, and conversely when the substrate P moves away from the pad portion 75 and the gap G increases, the substrate P and the pad portion become larger. Since the liquid pressure with respect to 75 decreases, the pad portion 75 moves in a direction approaching the substrate P.

そのため、基板ＰがＺ軸方向、θＸ方向（Ｘ軸周りの回転方向）、θＹ方向（Ｙ軸周りの回転方向）のいずれの方向に変位した場合であっても、パッド部７５はその変位に応じて上端面３４Ａと交差する方向に移動するため、パッド部７５と基板Ｐとの間のギャップが一定に維持されることになり、パッド部７５は基板Ｐの表面ＰＡと一定の隙間を保持するように追従する。
また、基板Ｐに応じてパッド部７５の位置及び姿勢が変化した際には、ベローズ管７４が伸縮及び／又は撓むことでパッド部７５の変位に対応することができる。 Therefore, even if the substrate P is displaced in any of the Z-axis direction, the θX direction (the rotation direction around the X axis), and the θY direction (the rotation direction around the Y axis), the pad portion 75 is not displaced. Accordingly, since it moves in a direction crossing the upper end surface 34A, the gap between the pad portion 75 and the substrate P is maintained constant, and the pad portion 75 maintains a constant gap with the surface PA of the substrate P. Follow as you do.
Further, when the position and posture of the pad portion 75 change according to the substrate P, the bellows tube 74 can be expanded and / or bent to cope with the displacement of the pad portion 75.

このようにして、鏡筒ＰＫ、支持部材７３、ベローズ管７４及びパッド部７５に囲まれて液体１が満たされた液浸領域ＡＲ２が基板Ｐ上に形成されると、制御装置ＣＯＮＴは、投影光学系ＰＬと液体１とを介して基板Ｐに露光光ＥＬを照射し、基板Ｐを支持した基板ステージＰＳＴを移動させながらマスクＭのパターン像を基板Ｐ上に投影し、基板Ｐを露光する液浸露光を行う。   In this way, when the liquid immersion area AR2 filled with the liquid 1 surrounded by the lens barrel PK, the support member 73, the bellows tube 74, and the pad portion 75 is formed on the substrate P, the control device CONT performs projection. The substrate P is irradiated with the exposure light EL through the optical system PL and the liquid 1, and the pattern image of the mask M is projected onto the substrate P while moving the substrate stage PST supporting the substrate P, thereby exposing the substrate P. Immersion exposure is performed.

ここで、基板Ｐの端部に対する露光、いわゆるエッジ露光（エッジショット）を行う場合は、例えば図４に示すように、パッド部７５の一部が基板Ｐからはみ出て基板テーブル５２上に位置することになるため、基板Ｐの側面ＰＢと基板テーブル５２の内周面３６との間の隙間Ａから液体１が漏洩するが、漏洩した液体１は回収部６０によって基板ホルダＰＨと基板テーブル５２との隙間Ｃから流路６２を介してタンク６１に円滑に回収されるため、液浸露光に支障を来すことはない。
なお、液体１の漏洩によりパッド部７５を浮上させる力が低下する可能性がある場合には予め漏洩分を考慮して、供給する液体の量を増加させるか、吸液する液体の量を減少させることが好ましい。 Here, in the case of performing exposure on the end portion of the substrate P, so-called edge exposure (edge shot), for example, a part of the pad portion 75 protrudes from the substrate P and is positioned on the substrate table 52 as shown in FIG. Therefore, the liquid 1 leaks from the gap A between the side surface PB of the substrate P and the inner peripheral surface 36 of the substrate table 52, but the leaked liquid 1 is separated from the substrate holder PH and the substrate table 52 by the recovery unit 60. Since the liquid is smoothly recovered from the gap C to the tank 61 via the flow path 62, the liquid immersion exposure is not hindered.
If there is a possibility that the force to lift the pad portion 75 due to the leakage of the liquid 1 may decrease, the amount of liquid to be supplied is increased or the amount of liquid to be absorbed is decreased in consideration of the leakage. It is preferable to make it.

一方、基板Ｐに対する露光処理が終了して基板Ｐを交換する際には、液浸露光の完了後、まず液体供給部１０による液体の供給を停止させるとともに、液体回収部２０により液浸領域ＡＲ２の液体を回収して、液浸領域ＡＲ２内部を液体からエアに置換する。
そして、コイル体７８に通電し、電磁アクチュエータ７６を電磁石として駆動することにより、図３（ｂ）に示すように、吸着部７９を吸着してパッド部７５をＺ軸方向に上昇させる。このときもベローズ管７４が縮むことにより、パッド部７５の上昇に支障を来すことがない。これにより、パッド部７５と基板Ｐとの間にＺ軸方向に沿って大きな隙間が形成されるため、この隙間に搬送アーム８０を進入させて基板Ｐを交換することが可能になる。 On the other hand, when the substrate P is replaced after the exposure processing for the substrate P is completed, the liquid supply unit 10 first stops the liquid supply after the liquid immersion exposure is completed, and the liquid recovery unit 20 performs the liquid immersion area AR2. The liquid is collected, and the liquid immersion area AR2 is replaced with air from the liquid.
Then, the coil body 78 is energized and the electromagnetic actuator 76 is driven as an electromagnet, thereby attracting the attracting portion 79 and raising the pad portion 75 in the Z-axis direction as shown in FIG. At this time, the bellows tube 74 is contracted, so that the rise of the pad portion 75 is not hindered. As a result, a large gap is formed between the pad portion 75 and the substrate P along the Z-axis direction, so that the substrate P can be exchanged by allowing the transport arm 80 to enter the gap.

基板の交換が完了し、搬送アーム８０が基板テーブル５２上から退避すると、液浸領域を形成するためにコイル体７８への通電を停止してパッド部７５を下降させるが、瞬間的（瞬時）に通電を停止した場合、パッド部７５が自然落下して基板Ｐに衝突する可能性がある。そのため、制御装置ＣＯＮＴは、コイル体７８への通電量を徐々に（漸次）減少させることにより、パッド部７５を緩やかに下降させて基板Ｐに当接（ソフトランディング）させる。これにより、パッド部７５との衝突で基板Ｐが損傷することを防止できる。   When the exchange of the substrate is completed and the transfer arm 80 is retracted from the substrate table 52, the energization to the coil body 78 is stopped and the pad portion 75 is lowered to form the liquid immersion region. When the energization is stopped, the pad portion 75 may naturally fall and collide with the substrate P. Therefore, the control device CONT gradually lowers the energization amount to the coil body 78, thereby gradually lowering the pad portion 75 and bringing it into contact with the substrate P (soft landing). Thereby, it can prevent that the board | substrate P is damaged by the collision with the pad part 75. FIG.

以上のように、本実施の形態では、基板Ｐに対してフォーカス調整や姿勢制御を実施しても移動装置７０のパッド部７５が基板Ｐの位置・姿勢に応じて追従移動してギャップを維持するため、液体１が漏れ出すことを防止し、安定して液浸領域ＡＲ２を形成することが可能になる。そのため、本実施の形態では、安定した液浸露光が可能になり、露光動作時のフォーカスマージンが大きく、解像度も向上した露光処理を実現することができる。また、本実施の形態では、移動装置７０がベローズ管７４及びパッド部７５という簡単な構成であるので、既存の装置（現有装置）に容易に搭載することが可能であり、液浸用露光装置を安価に提供することが可能になる。さらに、本実施の形態では、液体回収部２１による吸液力を調整するという簡素な構成でパッド部７５のバネ剛性を調整するので、パッド部７５を基板Ｐの変位に追従させるために複雑な機構を別途設ける必要がなくなり、より安価な装置を実現することができる。   As described above, in the present embodiment, even if focus adjustment or posture control is performed on the substrate P, the pad portion 75 of the moving device 70 moves following the position and posture of the substrate P to maintain the gap. Therefore, it is possible to prevent the liquid 1 from leaking and to stably form the liquid immersion area AR2. Therefore, in the present embodiment, stable immersion exposure is possible, and an exposure process with a large focus margin and improved resolution during the exposure operation can be realized. In the present embodiment, since the moving device 70 has a simple configuration of the bellows tube 74 and the pad portion 75, it can be easily mounted on an existing device (current device), and an immersion exposure apparatus. Can be provided at low cost. Furthermore, in the present embodiment, the spring rigidity of the pad portion 75 is adjusted with a simple configuration in which the liquid absorption force by the liquid recovery portion 21 is adjusted, so that the pad portion 75 is complicated to follow the displacement of the substrate P. It is not necessary to provide a mechanism separately, and a cheaper device can be realized.

また、本実施の形態では、電磁アクチュエータ７６によりパッド部７５を昇降させるので、基板Ｐを交換する際にもパッド部７５に基板Ｐや搬送アーム８０が接触することを容易に防止することが可能になり、安全性を向上させることができる。また、本実施の形態では、パッド部７５を下降させる際にも下降速度を調整するので、基板Ｐとパッド部７５との衝突（衝撃）により基板Ｐが損傷することも回避可能であり、歩留まりの向上も期待できる。加えて、本実施の形態では、パッド部７５の昇降に電磁アクチュエータ７６を用いているので、液浸領域ＡＲ２を形成する際にはパッド部７５を鏡筒ＰＫと振動的に分離することが可能であり、投影光学系ＰＬに振動が伝わって転写精度に悪影響を及ぼすことを防止できる。   Further, in the present embodiment, since the pad portion 75 is moved up and down by the electromagnetic actuator 76, it is possible to easily prevent the substrate P and the transport arm 80 from contacting the pad portion 75 even when the substrate P is replaced. Thus, safety can be improved. In the present embodiment, the lowering speed is also adjusted when the pad portion 75 is lowered, so that it is possible to avoid the substrate P from being damaged by the collision (impact) between the substrate P and the pad portion 75, and the yield. Can also be expected. In addition, in this embodiment, since the electromagnetic actuator 76 is used for raising and lowering the pad portion 75, the pad portion 75 can be vibrationally separated from the lens barrel PK when forming the liquid immersion area AR2. Thus, it is possible to prevent the vibration from being transmitted to the projection optical system PL and adversely affecting the transfer accuracy.

なお、上記実施の形態においてエッジショットを実施する際には、基板Ｐの側面ＰＢと基板テーブル５２の内周面３６との間の隙間Ａから液体１が漏洩するため、漏洩量を少なくするにはパッド部７５の内周面７５ａは小径であることが好ましいが、内周面７５ａの直径を小さくすると、オートフォーカス系ＡＦの投光部ＡＦ１から投射された検出用光束Ｂと干渉する可能性がある。そのため、図５に示すように、検出用光束Ｂの光路と隙間をあけるように内周面７５ａの上端部に全周に亙って傾斜面７５ｄを設ける構成としてもよい。また、強度等の問題により全周に亙って傾斜面を形成することが困難である場合には、図６に示すように、検出用光束Ｂの光路と干渉する箇所のみに切欠部７５ｅを形成する構成としてもよい。   In the above embodiment, when the edge shot is performed, the liquid 1 leaks from the gap A between the side surface PB of the substrate P and the inner peripheral surface 36 of the substrate table 52, so that the leakage amount is reduced. The inner peripheral surface 75a of the pad portion 75 preferably has a small diameter. However, if the diameter of the inner peripheral surface 75a is reduced, there is a possibility of interference with the detection light beam B projected from the light projecting portion AF1 of the autofocus system AF. There is. Therefore, as shown in FIG. 5, a configuration may be adopted in which an inclined surface 75d is provided over the entire circumference at the upper end of the inner peripheral surface 75a so as to leave a gap with the optical path of the detection light beam B. Further, when it is difficult to form an inclined surface over the entire circumference due to problems such as strength, as shown in FIG. 6, the notch 75e is provided only at a location that interferes with the optical path of the detection light beam B. It is good also as a structure to form.

また、上記実施の形態では、基板Ｐの交換後にパッド部７５を下降させる際にコイル体７８への通電量を調整することで、パッド部７５を基板Ｐ上にソフトランディングさせる構成としたが、これに限定されるものではなく、例えば液体回収部２１にエア供給源を接続し、パッド部７５の吸液溝７５ｃからエアを噴出させながらパッド部７５を下降させる構成としてもよい。この場合もパッド部７５との衝突で基板Ｐが損傷することを防止できる。   In the above embodiment, the pad portion 75 is soft-landed on the substrate P by adjusting the amount of current supplied to the coil body 78 when the pad portion 75 is lowered after the substrate P is replaced. For example, an air supply source may be connected to the liquid recovery unit 21 and the pad unit 75 may be lowered while ejecting air from the liquid absorption groove 75c of the pad unit 75. Also in this case, the substrate P can be prevented from being damaged by the collision with the pad portion 75.

また、上記実施の形態では、液体回収部２１の吸液力（排液量）を調整することで、パッド部７５を基板Ｐに保持される構成としたが、これに限られず、吸液力を一定として供給量を調整したり、吸液力と液体供給量の双方を同時に変動させる構成としてもよい。   Moreover, in the said embodiment, although the pad part 75 was set as the structure hold | maintained at the board | substrate P by adjusting the liquid absorption force (drainage amount) of the liquid collection | recovery part 21, it is not restricted to this, Liquid absorption force It is good also as a structure which adjusts supply_amount | feed_rate, and changes both a liquid absorption power and a liquid supply amount simultaneously.

上述したように、本実施形態においては露光光としてＡｒＦエキシマレーザ光を用いているため、液浸露光用の液体として純水が供給される。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（ウエハ）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、基板の表面、及び投影光学系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。   As described above, since ArF excimer laser light is used as exposure light in this embodiment, pure water is supplied as a liquid for immersion exposure. Pure water has the advantage that it can be easily obtained in large quantities at a semiconductor manufacturing factory or the like and has no adverse effect on the photoresist, optical element (lens), etc. on the substrate (wafer). In addition, pure water has no adverse effects on the environment, and since the impurity content is extremely low, it can be expected to clean the surface of the substrate and the surface of the optical element provided on the front end surface of the projection optical system.

波長が１９３ｎｍ程度の露光光に対する純水（水）の屈折率ｎはほぼ１．４４といわれている。露光光の光源として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。さらに、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。
また、液体としては、その他にも、露光光に対する透過性があってできるだけ屈折率が高く、投影光学系や基板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を用いることも可能である。
露光光としてＦ２レーザ光を用いる場合は、液体としてＦ２レーザ光を透過可能な、例えばフッ素系オイルや過フッ化ポリエーテル（ＰＦＰＥ）等のフッ素系の液体を用いればよい。 It is said that the refractive index n of pure water (water) for exposure light having a wavelength of about 193 nm is approximately 1.44. When ArF excimer laser light (wavelength 193 nm) is used as a light source for exposure light, the wavelength is shortened to 1 / n, that is, about 134 nm on the substrate, and high resolution is obtained. Further, the depth of focus is expanded by about n times, that is, about 1.44 times compared to the air.
In addition, as the liquid, it is possible to use a liquid that is transparent to the exposure light, has a refractive index as high as possible, and is stable with respect to the projection optical system and the photoresist applied to the substrate surface. .
When F 2 laser light is used as the exposure light, a fluorine-based liquid such as fluorine-based oil or perfluorinated polyether (PFPE) that can transmit the F 2 laser light may be used as the liquid.

また、本発明は、ツインステージ型の露光装置にも適用できる。ツインステージ型の露光装置の構造及び露光動作は、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６，３４１，００７号、６，４００，４４１号、６，５４９，２６９号及び６，５９０，６３４号）、特表２０００−５０５９５８号（対応米国特許５，９６９，４４１号）あるいは米国特許６，２０８，４０７号に開示されている。   The present invention can also be applied to a twin stage type exposure apparatus. The structure and exposure operation of a twin stage type exposure apparatus are described in, for example, Japanese Patent Laid-Open Nos. 10-163099 and 10-214783 (corresponding US Pat. Nos. 6,341,007, 6,400,441, 6,549). , 269 and 6,590,634), JP 2000-505958 (corresponding US Pat. No. 5,969,441) or US Pat. No. 6,208,407.

なお、上述したような液浸法を用いた場合には、投影光学系の開口数ＮＡが0.9〜1.3になることもある。このように、投影光学系の開口数ＮＡが大きくなる場合には、従来から露光光として用いられているランダム偏光光では偏光効果によって結像特性が悪化することもあるので、偏光照明を用いることが望ましい。その場合、マスク（レチクル）のライン・アンド・スペースパターンのラインパターンの長手方向に合わせた直線偏光照明を行い、マスク（レチクル）のパターンからは、Ｓ偏光成分（ＴＥ偏光成分）、すなわちラインパターンの長手方向に沿った偏光方向成分の回折光が多く射出されるようにするとよい。投影光学系ＰＬと基板Ｐ表面に塗布されたレジストとの間が液体で満たされている場合、投影光学系ＰＬと基板Ｐ表面に塗布されたレジストとの間が空気（気体）で満たされている場合に比べて、コントラストの向上に寄与するＳ偏光成分（ＴＥ偏光成分）の回折光のレジスト表面での透過率が高くなるため、投影光学系の開口数ＮＡが1.0を超えるような場合でも高い結像性能を得ることができる。また、位相シフトマスクや特開平６−１８８１６９号公報に開示されているようなラインパターンの長手方向に合わせた斜入射照明法（特にダイポール照明法）などを適宜組み合わせるとより効果的である。   When the immersion method as described above is used, the numerical aperture NA of the projection optical system may be 0.9 to 1.3. As described above, when the numerical aperture NA of the projection optical system is increased, the imaging characteristics may be deteriorated due to the polarization effect in the case of the random polarized light conventionally used as the exposure light. Is desirable. In that case, linearly polarized illumination is performed in accordance with the longitudinal direction of the line pattern of the mask (reticle) line-and-space pattern. From the mask (reticle) pattern, the S-polarized light component (TE-polarized light component), that is, the line pattern It is preferable that a large amount of diffracted light having a polarization direction component is emitted along the longitudinal direction. When the space between the projection optical system PL and the resist applied on the surface of the substrate P is filled with a liquid, the space between the projection optical system PL and the resist applied on the surface of the substrate P is filled with air (gas). In comparison with the case where the numerical aperture NA of the projection optical system exceeds 1.0, the transmittance of the diffracted light of the S-polarized component (TE-polarized component), which contributes to the improvement of contrast, on the resist surface is increased. High imaging performance can be obtained. Further, it is more effective to appropriately combine a phase shift mask or an oblique incidence illumination method (particularly a dipole illumination method) adapted to the longitudinal direction of the line pattern as disclosed in JP-A-6-188169.

また、例えばＡｒＦエキシマレーザ光を露光光とし、１／４程度の縮小倍率の投影光学系ＰＬを使って、微細なライン・アンド・スペースパターン（例えば２５〜５０ｎｍ程度のＬ／Ｓ）を基板Ｐ上に露光するような場合、マスクＭの構造（例えばパターンの微細度やクロムの厚み）によっては、Wave guide効果によりマスクＭが偏光板として作用し、コントラストを低下させるＰ偏光成分（ＴＭ偏光成分）の回折光よりＳ偏光成分（ＴＥ偏光成分）の回折光が多くマスクから射出されるようになる。この場合も、上述したような直線偏光照明を用いることが望ましいが、ランダム偏光光でマスクＭを照明しても、開口数ＮＡが0.9〜1.3のように大きい投影光学系を使って高い解像性能を得ることが可能になる。   Further, for example, ArF excimer laser light is used as exposure light, and a fine line and space pattern (for example, L / S of about 25 to 50 nm) is formed on the substrate P by using the projection optical system PL with a reduction magnification of about 1/4. When exposing upward, depending on the structure of the mask M (for example, the fineness of the pattern and the thickness of chrome), the mask M acts as a polarizing plate due to the wave guide effect, and the P-polarized component (TM-polarized component) reduces the contrast. More diffracted light of the S-polarized component (TE polarized component) than the diffracted light of) is emitted from the mask. In this case as well, it is desirable to use linearly polarized illumination as described above, but even if the mask M is illuminated with random polarized light, high resolution is achieved using a projection optical system having a large numerical aperture NA such as 0.9 to 1.3. It becomes possible to obtain performance.

また、マスクＭ上の極微細なライン・アンド・スペースパターンを基板Ｐ上に露光するような場合には、Wave guide効果によりＰ偏光成分（ＴＭ偏光成分）がＳ偏光成分（ＴＥ偏光成分）よりも大きくなる可能性もあるが、例えばＡｒＦエキシマレーザ光を露光光とし、１／４程度の縮小倍率の投影光学系を使って、２５ｎｍよりも大きいライン・アンド・スペースパターンを基板Ｐ上に露光するような条件であれば、Ｓ偏光成分（ＴＥ偏光成分）の回折光がＰ偏光成分（ＴＭ偏光成分）の回折光よりも多くマスクから射出されるので、投影光学系の開口数ＮＡが0.9〜1.3のように大きい場合でも高い解像性能を得ることができる。   When an extremely fine line and space pattern on the mask M is exposed on the substrate P, the P-polarized component (TM-polarized component) is replaced with the S-polarized component (TE-polarized component) by the Wave guide effect. Although, for example, ArF excimer laser light is used as exposure light, and a line and space pattern larger than 25 nm is exposed on the substrate P using a projection optical system with a reduction ratio of about 1/4. Under such conditions, the diffracted light of the S-polarized component (TE-polarized component) is emitted from the mask more than the diffracted light of the P-polarized component (TM-polarized component), so the numerical aperture NA of the projection optical system is 0.9. High resolution performance can be obtained even when it is as large as ˜1.3.

さらに、マスク（レチクル）のラインパターンの長手方向に合わせた直線偏光照明（Ｓ偏光照明）だけでなく、光軸を中心とした円の接線（周）方向に直線偏光する偏光照明法と斜入射照明法との組み合わせも効果的である。特に、マスク（レチクル）のパターンが所定の一方向に延びるラインパターンだけでなく、複数の異なる方向に延びるラインパターンが混在する場合には、光軸を中心とした円の接線方向に直線偏光する偏光照明法と輪帯照明法とを併用することによって、投影光学系の開口数ＮＡが大きい場合でも高い結像性能を得ることができる。   Furthermore, not only linearly polarized illumination (S-polarized illumination) matched to the longitudinal direction of the mask (reticle) line pattern, but also polarized illumination and oblique incidence that linearly polarizes in the tangential (circumferential) direction of the circle around the optical axis. Combination with the lighting method is also effective. In particular, when the mask (reticle) pattern includes not only a line pattern extending in a predetermined direction but also a plurality of line patterns extending in different directions, linear polarization is performed in a tangential direction of a circle centering on the optical axis. By using the polarized illumination method and the annular illumination method in combination, high imaging performance can be obtained even when the numerical aperture NA of the projection optical system is large.

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。   The substrate P in each of the above embodiments is not only a semiconductor wafer for manufacturing a semiconductor device, but also a glass substrate for a display device, a ceramic wafer for a thin film magnetic head, or an original mask or reticle used in an exposure apparatus. (Synthetic quartz, silicon wafer) or the like is applied.

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。   As the exposure apparatus EX, in addition to the step-and-scan type scanning exposure apparatus (scanning stepper) that scans and exposes the pattern of the mask M by moving the mask M and the substrate P synchronously, the mask M and the substrate P Can be applied to a step-and-repeat type projection exposure apparatus (stepper) in which the pattern of the mask M is collectively exposed while the substrate P is stationary and the substrate P is sequentially moved stepwise. The present invention can also be applied to a step-and-stitch type exposure apparatus that partially transfers at least two patterns on the substrate P.

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。   The type of the exposure apparatus EX is not limited to an exposure apparatus for manufacturing a semiconductor element that exposes a semiconductor element pattern on the substrate P, but an exposure apparatus for manufacturing a liquid crystal display element or a display, a thin film magnetic head, an image sensor (CCD). ) Or an exposure apparatus for manufacturing reticles or masks.

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。   When using a linear motor (see USP5,623,853 or USP5,528,118) for the substrate stage PST and mask stage MST, use either an air levitation type using air bearings or a magnetic levitation type using Lorentz force or reactance force. Also good. Each stage PST, MST may be a type that moves along a guide, or may be a guideless type that does not have a guide.

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。   As a driving mechanism for each stage PST, MST, a planar motor that drives each stage PST, MST by electromagnetic force with a magnet unit having a two-dimensionally arranged magnet and an armature unit having a two-dimensionally arranged coil facing each other is provided. It may be used. In this case, either one of the magnet unit and the armature unit may be connected to the stages PST and MST, and the other of the magnet unit and the armature unit may be provided on the moving surface side of the stages PST and MST.

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。 As described in JP-A-8-166475 (USP 5,528,118), the reaction force generated by the movement of the substrate stage PST is not transmitted to the projection optical system PL, but mechanically using a frame member. You may escape to the floor (ground).
As described in JP-A-8-330224 (US S / N 08 / 416,558), a frame member is used so that the reaction force generated by the movement of the mask stage MST is not transmitted to the projection optical system PL. May be mechanically released to the floor (ground).

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。   As described above, the exposure apparatus EX according to the present embodiment maintains various mechanical subsystems including the respective constituent elements recited in the claims of the present application so as to maintain predetermined mechanical accuracy, electrical accuracy, and optical accuracy. Manufactured by assembling. In order to ensure these various accuracies, before and after assembly, various optical systems are adjusted to achieve optical accuracy, various mechanical systems are adjusted to achieve mechanical accuracy, and various electrical systems are Adjustments are made to achieve electrical accuracy. The assembly process from the various subsystems to the exposure apparatus includes mechanical connection, electrical circuit wiring connection, pneumatic circuit piping connection and the like between the various subsystems. Needless to say, there is an assembly process for each subsystem before the assembly process from the various subsystems to the exposure apparatus. When the assembly process of the various subsystems to the exposure apparatus is completed, comprehensive adjustment is performed to ensure various accuracies as the entire exposure apparatus. The exposure apparatus is preferably manufactured in a clean room where the temperature, cleanliness, etc. are controlled.

半導体デバイス等のマイクロデバイスは、図７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。   As shown in FIG. 7, a microdevice such as a semiconductor device includes a step 201 for designing a function / performance of the microdevice, a step 202 for producing a mask (reticle) based on the design step, and a substrate as a base material of the device. Manufacturing step 203, exposure processing step 204 for exposing the mask pattern onto the substrate by the exposure apparatus EX of the above-described embodiment, device assembly step (including dicing process, bonding process, packaging process) 205, inspection step 206, etc. It is manufactured after.

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。It is a schematic block diagram which shows one Embodiment of the exposure apparatus of this invention. 液浸領域周辺の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of a liquid immersion area periphery. （ａ）はパッド部が下降した状態、（ｂ）はパッド部が上昇して吸着されて状態を示す図である。(A) is a state in which the pad portion is lowered, and (b) is a view showing a state in which the pad portion is lifted and sucked. 基板ステージの要部断面図である。It is principal part sectional drawing of a substrate stage. パッド部の別形態を示す部分断面図である。It is a fragmentary sectional view showing another form of a pad part. パッド部の別形態を示す部分断面図である。It is a fragmentary sectional view showing another form of a pad part. 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。It is a flowchart figure which shows an example of the manufacturing process of a semiconductor device.

符号の説明Explanation of symbols

ＣＯＮＴ 制御装置（調整装置）
ＥＸ 露光装置
Ｍ マスク（レチクル）
Ｐ 基板
ＰＬ 投影光学系
ＰＳＴ 基板ステージ（ステージ装置）
１ 液体
２１ 液体回収部（吸液装置）
３４Ａ 上端面（載置面）
５２ 基板テーブル（駆動装置）
７０ 移動装置
７４ ベローズ管（可撓性部）
７５ パッド部
７５ｂ 傾斜部
７６ 電磁アクチュエータ（昇降装置）
CONT control device (adjustment device)
EX exposure equipment M Mask (reticle)
P substrate PL projection optical system PST substrate stage (stage device)
1 Liquid 21 Liquid recovery unit (Liquid absorption device)
34A Upper end surface (mounting surface)
52 Substrate table (drive device)
70 Moving device 74 Bellows tube (flexible part)
75 Pad part 75b Inclined part 76 Electromagnetic actuator (elevating device)

Claims (10)

基板を載置する載置面を有したステージ装置であって、
前記基板と対向し、前記基板に供給される液体の圧力に応じて前記載置面と交差する方向に移動する移動装置を備えたことを特徴とするステージ装置。 A stage device having a mounting surface for mounting a substrate,
A stage apparatus comprising: a moving device that faces the substrate and moves in a direction intersecting with the placement surface according to a pressure of a liquid supplied to the substrate. 請求項１記載のステージ装置において、
前記移動装置は、前記液体の圧力で前記基板に対して浮上するパッド部と、可撓性を有し前記パッド部を吊持する可撓性部とを有することを特徴とするステージ装置。 The stage apparatus according to claim 1, wherein
The moving device includes a pad unit that floats on the substrate by the pressure of the liquid, and a flexible unit that has flexibility and suspends the pad unit. 請求項２記載のステージ装置において、
前記パッド部は、前記基板の周辺に向けて前記基板と前記パッド部との間隔が小さくなる傾斜部を有することを特徴とするステージ装置。 The stage apparatus according to claim 2, wherein
The stage device according to claim 1, wherein the pad portion has an inclined portion in which a distance between the substrate and the pad portion decreases toward a periphery of the substrate. 請求項１から３のいずれか一項に記載のステージ装置において、
前記移動装置と前記基板との間から流出した液体を吸液する吸液装置を備えることを特徴とするステージ装置。 In the stage apparatus as described in any one of Claim 1 to 3,
A stage device comprising: a liquid absorbing device that absorbs liquid that has flowed out between the moving device and the substrate. 請求項４記載のステージ装置において、
前記移動装置はバネ剛性を有し、
前記液体の吸液力を調整して、前記移動装置の前記バネ剛性を調整する調整装置を備えたことを特徴とするステージ装置。 The stage apparatus according to claim 4, wherein
The moving device has spring stiffness;
A stage apparatus comprising: an adjusting device that adjusts the liquid absorption force of the liquid to adjust the spring rigidity of the moving device. 請求項１から５のいずれか一項に記載のステージ装置において、
前記移動装置の少なくとも一部を前記載置面と直交する方向に昇降させる昇降装置を備えることを特徴とするステージ装置。 In the stage apparatus as described in any one of Claim 1 to 5,
A stage apparatus comprising: an elevating device that elevates and lowers at least a part of the moving device in a direction perpendicular to the placement surface. 請求項６記載のステージ装置において、
前記基板を交換する際に前記昇降装置を制御する制御装置を備えたことを特徴とするステージ装置。 The stage apparatus according to claim 6, wherein
A stage device comprising a control device for controlling the lifting device when the substrate is replaced. 請求項１から７のいずれか一項に記載のステージ装置において、
前記基板を前記交差する方向に駆動する駆動装置を備えたことを特徴とするステージ装置。 The stage apparatus according to any one of claims 1 to 7,
A stage apparatus comprising: a driving device that drives the substrate in the intersecting direction. ステージ装置に載置された基板にパターンを露光する露光装置において、
請求項１から８のいずれか一項に記載のステージ装置を用いることを特徴とする露光装置。 In an exposure apparatus that exposes a pattern to a substrate placed on a stage apparatus,
An exposure apparatus using the stage apparatus according to any one of claims 1 to 8. 請求項９記載の露光装置において、
前記パターンを前記基板に投影する投影光学系を備え、
前記移動装置の少なくとも一部が前記投影光学系に接続されていることを特徴とする露光装置。
The exposure apparatus according to claim 9, wherein
A projection optical system for projecting the pattern onto the substrate;
An exposure apparatus, wherein at least a part of the moving device is connected to the projection optical system.
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