JP2009094542A - 基板搬送装置及び基板搬送方法、露光装置及び露光方法、デバイス製造装置及びデバイス製造方法 - Google Patents

基板搬送装置及び基板搬送方法、露光装置及び露光方法、デバイス製造装置及びデバイス製造方法 Download PDF

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Abstract

【課題】液浸露光された基板上に残留する液体に起因するデバイスの劣化を防止できる基板搬送装置を提供する。
【解決手段】基板搬送装置は、投影光学系と液体とを介したパターンの像によって露光された基板を搬送する。基板搬送装置は、基板に残留した液体を検出可能な液体検出器を備え、液体検出器は、基板の露光前における基板表面に関する第１情報と、基板の露光後における基板表面に関する第２情報とを比較して、残留液体を検出する。
【選択図】図１

Description

本発明は、液浸法により露光された基板を搬送する基板搬送装置及び基板搬送方法、露光装置及び露光方法、デバイス製造装置及びデバイス製造方法に関するものである。
本願は、２００３年１０月８日に出願された特願２００３−３４９５５０号に対し優先権を主張し、その内容をここに援用する。
半導体デバイスや液晶表示デバイスは、マスク上に形成されたパターンを感光性の基板上に転写する、いわゆるフォトリソグラフィの手法により製造される。このフォトリソグラフィ工程で使用される露光装置は、マスクを支持するマスクステージと基板を支持する基板ステージとを有し、マスクステージ及び基板ステージを逐次移動しながらマスクのパターンを投影光学系を介して基板に転写するものである。近年、デバイスパターンのより一層の高集積化に対応するために投影光学系の更なる高解像度化が望まれている。投影光学系の解像度は、使用する露光波長が短くなるほど、また投影光学系の開口数が大きいほど高くなる。そのため、露光装置で使用される露光波長は年々短波長化しており、投影光学系の開口数も増大している。そして、現在主流の露光波長は、ＫｒＦエキシマレーザの２４８ｎｍであるが、更に短波長のＡｒＦエキシマレーザの１９３ｎｍも実用化されつつある。また、露光を行う際には、解像度と同様に焦点深度（ＤＯＦ）も重要となる。解像度Ｒ、及び焦点深度δはそれぞれ以下の式で表される。
Ｒ＝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。
焦点深度δが狭くなり過ぎると、投影光学系の像面に対して基板表面を合致させることが困難となり、露光動作時のフォーカスマージンが不足する恐れがある。そこで、実質的に露光波長を短くして、且つ焦点深度を広くする方法として、例えば下記特許文献１に開示されている液浸法が提案されている。この液浸法は、投影光学系の下面と基板表面との間を水や有機溶媒等の液体で満たし、液体中での露光光の波長が、空気中の１／ｎ（ｎは液体の屈折率で通常１．２〜１．６程度）になることを利用して解像度を向上するとともに、焦点深度を約ｎ倍に拡大するというものである。
国際公開第９９／４９５０４号パンフレット
ところで、液浸露光後の基板上に液体が残留していると、種々の不都合が発生する可能性がある。例えば液体を付着した状態のまま基板を現像処理すると現像むらを引き起こしたり、残留していた液体が気化した後に基板上に残存する付着跡（所謂ウォーターマーク）によって現像むらを引き起こす。このように液浸露光後の基板上に残留する液体を放置しておくとデバイスの欠陥を招くが、このような欠陥は最終的なデバイスになってから不良品として発見することになり、デバイス生産性の低下を招く恐れがある。
本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであって、液浸露光された基板上に残留する液体に起因するデバイスの劣化を防止できる基板搬送装置及び基板搬送方法、露光装置及び露光方法、デバイス製造装置及びデバイス製造方法を提供することを目的とする。
本発明の第１の態様に従えば、投影光学系と液体とを介したパターンの像によって露光された基板を搬送する基板搬送装置において、前記基板に残留した前記液体を検出可能な液体検出器を備え、前記液体検出器は、前記基板の露光前における基板表面に関する第１情報と、前記基板の露光後における基板表面に関する第２情報とを比較して、前記残留液体を検出する基板搬送装置が提供される。
本発明の第２の態様に従えば、投影光学系と液体とを介したパターンの像によって露光された基板を搬送する基板搬送装置において、前記基板に残留した前記液体を検出可能な液体検出器を備え、前記液体検出器は、前記基板の裏面の液体が付着しているか否かを検出する基板搬送装置が提供される。
本発明の第３の態様に従えば、投影光学系と液体とを介してパターンの像を基板に投影して、前記基板を露光する露光装置において、第１，第２の態様の基板搬送装置を用いて、前記露光された基板を搬送する露光装置が提供される。
本発明の第４の態様に従えば、投影光学系と液体とを介したパターンの像によって露光された基板を搬送する基板搬送方法において、前記露光された基板を搬送することと、前記露光された基板上の残留液体を検出することと、を含み、前記残留液体の検出は、前記基板の露光前における前記基板表面と前記基板の露光後における前記基板表面とを比較して行う基板搬送方法が提供される。
本発明の第５の態様に従えば、投影光学系と液体とを介したパターンの像によって露光された基板を搬送する基板搬送方法において、前記露光された基板を搬送することと、前記露光された基板上の残留液体を検出することと、を含み、前記残留液体の検出は、前記基板の裏面に付着している液体の検出を含む基板搬送方法が提供される。
本発明の第６の態様に従えば、露光方法において、投影光学系と液体とを介してパターンの像を基板に投影して、前記基板を露光することと、請求項１３〜１９のいずれか一項記載の基板搬送方法を用いて、前記露光された基板を搬送することと、を含む露光方法が提供される。
本発明の第７の態様に従えば、第５の態様の露光方法を用いるデバイス製造方法が提供される。
本発明の第８の態様に従えば、デバイス製造に用いられる装置であって、液浸露光後の基板を搬送する基板搬送装置と、前記液浸露光後の前記基板の現像処理前に、前記液浸露光後の前記基板上に残留する液体を検出可能な液体検出器とを備え、前記液体検出器は、前記液浸露光後の前記基板の表面情報と、前記液浸露光前の前記基板の表面情報と比較することによって、前記残留液体を検出するデバイス製造装置が提供される。
本発明の第９の態様に従えば、デバイス製造に用いられる装置であって、液浸露光後の基板を搬送する基板搬送装置と、前記液浸露光後の前記基板の現像処理前に、前記液浸露光後の前記基板上に残留する液体を検出可能な液体検出器とを備え、前記液体検出器は、前記基板の裏面に付着している液体を検出するデバイス製造装置が提供される。
本発明の第１０の態様に従えば、第８，第９の態様のデバイス製造装置を使って、基板の液浸露光を実行することと、前記液浸露光後の前記基板の現像処理を実行することと、を含むデバイス製造方法が提供される。
本発明の第１１の態様に従えば、液体を介して基板上にパターン像を投影することによって前記基板の液浸露光を実行することと、前記液浸露光後の前記基板の現像処理前に、前記液浸露光後の前記基板上に残留する液体を検出可能な液体検出器の検出動作を実行することと、を含み、前記液体検出器は、前記液浸露光後の前記基板の表面情報を、前記液浸露光前の前記基板の表面情報と比較することによって、前記残留液体を検出する露光方法が提供される。
本発明の第１２の態様に従えば、液体を介して基板上にパターン像を投影することによって前記基板の液浸露光を実行することと、前記液浸露光後の前記基板の現像処理前に、前記液浸露光後の前記基板上に残留する液体を検出可能な液体検出器の検出動作を実行することと、を含み、前記液体検出器は、前記液浸露光後の前記基板の裏面に付着している液体を検出する露光方法が提供される。
本発明の第１３の態様に従えば、第１１，第１２の態様の露光方法を用いて基板の液浸露光を実行することと、前記液浸露光された前記基板の現像処理を実行することと、を含むデバイス製造方法が提供される。
本発明によれば、液体検出器の検出結果に基づいて高いデバイス生産性を維持するための適切な処置を施すことができ、所望の性能を有するデバイスを製造することができる。
本発明の露光装置としてのデバイス製造システムの一実施形態を示す概略構成図である。 図１を上方から見た図である。 露光処理を行う露光装置本体の一実施形態を示す概略構成図である。 供給ノズル及び回収ノズルの配置例を示す図である。 液体除去システムの一実施形態を示す概略構成図である。 本発明の露光方法の一実施形態を示すフローチャート図である。 本発明に係る液体検出器の別の実施形態を示す側面図である。 図７の平面図である。 基板上に液体検出用の検出光が照射されている様子を示す図である。 半導体デバイスの製造工程の一例を示すフローチャート図である。
以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。図１は本実施形態の露光装置を備えたデバイス製造システムの一実施形態を示す図であって側方から見た概略構成図、図２は図１を上方から見た図である。
図１、図２において、デバイス製造システムＳＹＳは、露光装置ＥＸ−ＳＹＳと、コータ・デベロッパ装置Ｃ／Ｄ−ＳＹＳ（図２参照）とを備えている。露光装置ＥＸ−ＳＹＳは、コータ・デベロッパ装置Ｃ／Ｄ−ＳＹＳとの接続部を形成するインターフェース部ＩＦ（図２参照）と、投影光学系ＰＬと基板Ｐとの間を液体ＬＱで満たし、投影光学系ＰＬと液体ＬＱとを介して、マスクに形成されたパターンを基板Ｐ上に投影して基板Ｐを露光する露光装置本体ＥＸと、インターフェース部ＩＦと露光装置本体ＥＸとの間で基板Ｐを搬送する搬送システムＨと、搬送システムＨの搬送経路の途中に設けられ、基板Ｐの表面に付着した液体ＬＱを除去する液体除去システム１００と、搬送システムＨの搬送経路の途中に設けられ、基板Ｐに付着した液体ＬＱを検出する液体検出器を構成する撮像装置８０と、露光装置ＥＸ−ＳＹＳ全体の動作を統括制御する制御装置ＣＯＮＴとを備えている。コータ・デベロッパ装置Ｃ／Ｄ−ＳＹＳは、露光処理される前の基板Ｐの基材に対してフォトレジスト（感光剤）を塗布する塗布装置Ｃと、露光装置本体ＥＸにおいて露光処理された後の基板Ｐを現像処理する現像装置（処理装置）Ｄとを備えている。露光装置本体ＥＸはクリーン度が管理された第１チャンバ装置ＣＨ１内部に配置されている。一方、塗布装置Ｃ及び現像装置Ｄは第１チャンバ装置ＣＨ１とは別の第２チャンバ装置ＣＨ２内部に配置されている。そして、露光装置本体ＥＸを収容する第１チャンバ装置ＣＨ１と、塗布装置Ｃ及び現像装置Ｄを収容する第２チャンバ装置ＣＨ２とは、インターフェース部ＩＦを介して接続されている。ここで、以下の説明において、第２チャンバ装置ＣＨ２内部に収容されている塗布装置Ｃ及び現像装置Ｄを合わせて「コータ・デベロッパ本体Ｃ／Ｄ」と適宜称する。
図１に示すように、露光装置本体ＥＸは、露光光ＥＬでマスクステージＭＳＴに支持されているマスクＭを照明する照明光学系ＩＬと、露光光ＥＬで照明されたマスクＭのパターンの像を基板Ｐ上に投影する投影光学系ＰＬと、基板Ｐを支持する基板ステージＰＳＴとを備えている。また、本実施形態における露光装置本体ＥＸは、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）である。以下の説明において、水平面内においてマスクＭと基板Ｐとの同期移動方向（走査方向）をＸ軸方向、水平面内においてＸ軸方向と直交する方向をＹ軸方向（非走査方向）、Ｘ軸及びＹ軸方向に垂直で投影光学系ＰＬの光軸ＡＸと一致する方向をＺ軸方向とする。また、Ｘ軸、Ｙ軸、及びＺ軸まわりの回転（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。
搬送システムＨは、露光処理される前の基板Ｐを基板ステージＰＳＴに搬入（ロード）する第１アーム部材Ｈ１と、露光処理された後の基板Ｐを基板ステージＰＳＴから搬出（アンロード）する第２アーム部材Ｈ２とを備えている。塗布装置Ｃから搬送された露光処理前の基板Ｐはインターフェース部ＩＦを介して第３アーム部材Ｈ３に渡される。第３アーム部材Ｈ３は、基板Ｐをプリアライメント部ＰＡＬに渡す。プリアライメント部ＰＡＬは、基板ステージＰＳＴに対して基板Ｐの大まかな位置合わせを行う。撮像装置８０はプリアライメント部ＰＡＬの上方に設けられており、プリアライメント部ＰＡＬは撮像装置８０の撮像領域（撮像視野）内に配置される。また、撮像装置８０’は、基板ステージＰＳＴと保持テーブルＨＴとの間における露光処理後の基板Ｐの搬送経路の上方に設けられる。プリアライメント部ＰＡＬで位置合わせされた基板Ｐは第１アーム部材Ｈ１によって基板ステージＰＳＴにロードされる。露光処理を終えた基板Ｐは第２アーム部材Ｈ２によって基板ステージＰＳＴよりアンロードされる。第２アーム部材Ｈ２は露光処理後の基板Ｐを、その基板Ｐの搬送経路の途中に設けられた保持テーブルＨＴに渡す。保持テーブルＨＴは、液体除去システム１００の一部を構成するものであって、渡された基板Ｐを一時保持する。保持テーブルＨＴはカバー部材７０内部に配置されており、カバー部材７０には、搬送される基板Ｐを通過させるための開口部７１、７２が設けられている。開口部７１、７２にはシャッタ部７１Ａ、７２Ａが設けられており、開口部７１、７２を開閉する。保持テーブルＨＴは基板Ｐを保持して回転可能であって、その保持テーブルＨＴの回転によって向きを変えられた基板Ｐは、第４アーム部材Ｈ４に保持され、インターフェース部ＩＦまで搬送される。インターフェース部ＩＦに搬送された基板Ｐは現像装置Ｄに渡される。現像装置Ｄは渡された基板Ｐに対して現像処理を施す。
そして、第１〜第４アーム部材Ｈ１〜Ｈ４、プリアライメント部ＰＡＬ、撮像装置８０、及び保持テーブルＨＴも第１チャンバ装置ＣＨ１内部に配置されている。ここで、第１、第２チャンバ装置ＣＨ１、ＣＨ２それぞれのインターフェース部ＩＦと対面する部分には開口部及びこの開口部を開閉するシャッタが設けられている。基板Ｐのインターフェース部ＩＦに対する搬送動作中にはシャッタが開放される。
撮像装置８０は、プリアライメント部ＰＡＬに保持された基板Ｐの表面を撮像するものである。撮像装置８０の撮像結果は制御装置ＣＯＮＴに出力され、制御装置ＣＯＮＴは撮像装置８０の撮像結果に基づいて基板Ｐの表面情報を求める。
撮像装置８０’は、保持テーブルＨＴに搬送される前に、露光処理後の基板Ｐの表面を撮像するものである。撮像装置８０’の撮像結果は制御装置ＣＯＮＴに出力され、制御装置ＣＯＮＴは撮像装置８０’の撮像結果に基づいて基板Ｐの表面情報を求める。
第１アーム部材Ｈ１は露光処理される前の液体ＬＱが付着してない基板Ｐを保持して基板ステージＰＳＴにロードする。一方、第２アーム部材Ｈ２は液浸露光処理された後の液体ＬＱが付着している可能性のある基板Ｐを保持して基板ステージＰＳＴよりアンロードする。このように、液体ＬＱが付着していない基板Ｐを搬送する第１アーム部材Ｈ１と、液体ＬＱが付着している可能性のある基板Ｐを搬送する第２アーム部材Ｈ２とを使い分けているので、第１アーム部材Ｈ１には液体ＬＱが付着することなく、基板ステージＰＳＴにロードされる基板Ｐの裏面などへの液体ＬＱの付着を防止することができる。したがって、基板ステージＰＳＴの基板ホルダが基板Ｐを真空吸着保持する構成であっても、基板ホルダの吸着穴を介して真空ポンプなどの真空系に液体ＬＱが浸入する不都合の発生を防止することができる。図１に示すように、第２アーム部材Ｈ２の搬送経路は、第１アーム部材Ｈ１の搬送経路の下方に設けられているため、基板Ｐの表面や裏面に付着した液体ＬＱが、第１アーム部材Ｈ１が保持する露光前の基板Ｐに付着する可能性が少ない。
図３は、露光装置本体ＥＸの概略構成図である。照明光学系ＩＬは、マスクステージＭＳＴに支持されているマスクＭを露光光ＥＬで照明するものであり、露光用光源、露光用光源から射出された光束の照度を均一化するオプティカルインテグレータ、オプティカルインテグレータからの露光光ＥＬを集光するコンデンサレンズ、リレーレンズ系、露光光ＥＬによるマスクＭ上の照明領域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。本実施形態では、ＡｒＦエキシマレーザ光を用いた場合を例に挙げて説明する。
マスクステージＭＳＴは、マスクＭを支持するものであって、投影光学系ＰＬの光軸ＡＸに垂直な平面内、すなわちＸＹ平面内で２次元移動可能及びθＺ方向に微小回転可能である。マスクステージＭＳＴはリニアモータ等のマスクステージ駆動装置ＭＳＴＤにより駆動される。マスクステージ駆動装置ＭＳＴＤは制御装置ＣＯＮＴにより制御される。マスクステージＭＳＴ上には移動鏡５６が設けられ、移動鏡５６に対向する位置にはレーザ干渉計５７が設けられている。マスクＭを保持したマスクステージＭＳＴの２次元方向の位置、及び回転角はレーザ干渉計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はレーザ干渉計の計測結果に基づいてマスクステージ駆動装置ＭＳＴＤを駆動することでマスクステージＭＳＴに支持されているマスクＭの位置決めを行う。
投影光学系ＰＬは、マスクＭのパターンを所定の投影倍率βで基板Ｐに投影露光するものであって、複数の光学素子（レンズやミラー）で構成されており、これら光学素子は鏡筒ＰＫ内に収容されている。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の先端側（基板Ｐ側）には、光学素子（レンズ）２が鏡筒ＰＫより露出している。この光学素子２は鏡筒ＰＫに対して着脱（交換）可能に設けられている。
光学素子２は蛍石で形成されている。蛍石は純水との親和性が高いので、光学素子２の先端面（液体接触面）２ａのほぼ全面に液体ＬＱ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）ＬＱ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ＬＱとの密着性が高い。
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ＬＱとの親和性をより高めるようにしてもよい。
基板ステージＰＳＴは、基板Ｐを支持するものであって、基板Ｐを基板ホルダを介して保持するＺステージ５１と、Ｚステージ５１を支持するＸＹステージ５２と、ＸＹステージ５２を支持するベース５３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。Ｚステージ５１を駆動することにより、Ｚステージ５１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５２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、Ｚステージ５１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の像面に合わせ込み、ＸＹステージ５２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。なお、ＺステージとＸＹステージとを一体的に設けてよいことは言うまでもない。
基板ステージＰＳＴ（Ｚステージ５１）上には移動鏡５４が設けられている。また、移動鏡５４に対向する位置にはレーザ干渉計５５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５５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５５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。
本実施形態では、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、液浸法を適用する。そのため、少なくともマスクＭのパターンの像を基板Ｐ上に転写している間は、基板Ｐの表面と投影光学系ＰＬの光学素子２の先端面２ａとの間に所定の液体ＬＱが満たされる。上述したように、投影光学系ＰＬの先端側には光学素子２が露出しており、液体ＬＱは光学素子２のみに接触するように構成されている。これにより、金属からなる鏡筒ＰＫの腐蝕等が防止されている。本実施形態において、液体ＬＱには純水が用いられる。純水は、ＡｒＦエキシマレーザ光のみならず、露光光ＥＬを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）とした場合にも、この露光光ＥＬを透過可能である。
露光装置本体ＥＸは、投影光学系ＰＬの光学素子２の先端面２ａと基板Ｐとの間に液体ＬＱを供給する液体供給機構１０と、基板Ｐ上の液体ＬＱを回収する液体回収機構２０とを備えている。液体供給機構１０は、基板Ｐ上に液浸領域ＡＲ２を形成するために所定の液体ＬＱを供給するものであって、液体ＬＱを送出可能な液体供給装置１１と、液体供給装置１１に供給管１２を介して接続され、この液体供給装置１１から送出された液体ＬＱを基板Ｐ上に供給する供給口を有する供給ノズル１３とを備えている。供給ノズル１３は基板Ｐの表面に近接して配置されている。
液体供給装置１１は、液体ＬＱを収容するタンク、及び加圧ポンプ等を備えており、供給管１２及び供給ノズル１３を介して基板Ｐ上に液体ＬＱを供給する。また、液体供給装置１１の液体供給動作は制御装置ＣＯＮＴにより制御され、制御装置ＣＯＮＴは液体供給装置１１による基板Ｐ上に対する単位時間あたりの液体供給量を制御可能である。また、液体供給装置１１は液体ＬＱ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ＬＱを基板Ｐ上に供給するようになっている。
液体回収機構２０は基板Ｐ上の液体ＬＱを回収するものであって、基板Ｐの表面に接触することなく、近接して配置された回収ノズル２３と、この回収ノズル２３に回収管２２を介して接続された液体回収装置２１とを備えている。液体回収装置２１は例えば真空ポンプ等の真空系（吸引装置）及び回収した液体ＬＱを収容するタンク等を備えており、基板Ｐ上の液体ＬＱを回収ノズル２３及び回収管２２を介して回収する。液体回収装置２１の液体回収動作は制御装置ＣＯＮＴにより制御され、制御装置ＣＯＮＴは液体回収装置２１による単位時間あたりの液体回収量を制御可能である。
走査露光時には、投影光学系ＰＬの先端の光学素子２の直下の投影領域ＡＲ１にマスクＭの一部のパターン像が投影され、投影光学系ＰＬに対して、マスクＭが−Ｘ方向（又は＋Ｘ方向）に速度Ｖで移動するのに同期して、ＸＹステージ５２を介して基板Ｐが＋Ｘ方向（又は−Ｘ方向）に速度β・Ｖ（βは投影倍率）で移動する。そして、１つのショット領域への露光終了後に、基板Ｐのステッピングによって次のショット領域が走査開始位置に移動し、以下、ステップ・アンド・スキャン方式で各ショット領域に対する露光処理が順次行われる。本実施形態では、基板Ｐの移動方向に沿って液体ＬＱを流すように設定されている。
図４は、投影光学系ＰＬの投影領域ＡＲ１と、液体ＬＱをＸ軸方向に供給する供給ノズル１３（１３Ａ〜１３Ｃ）と、液体ＬＱを回収する回収ノズル２３（２３Ａ、２３Ｂ）との位置関係を示す図である。図４において、投影光学系ＰＬの投影領域ＡＲ１の形状はＹ軸方向に細長い矩形状となっており、その投影領域ＡＲ１をＸ軸方向に挟むように、＋Ｘ方向側に３つの供給ノズル１３Ａ〜１３Ｃが配置され、−Ｘ方向側に２つの回収ノズル２３Ａ、２３Ｂが配置されている。そして、供給ノズル１３Ａ〜１３Ｃは供給管１２を介して液体供給装置１１に接続され、回収ノズル２３Ａ、２３Ｂは回収管２２を介して液体回収装置２１に接続されている。また、供給ノズル１３Ａ〜１３Ｃと回収ノズル２３Ａ、２３Ｂとをほぼ１８０°回転した位置関係で、供給ノズル１５Ａ〜１５Ｃと、回収ノズル２５Ａ、２５Ｂとが配置されている。供給ノズル１３Ａ〜１３Ｃと回収ノズル２５Ａ、２５ＢとはＹ軸方向に交互に配列され、供給ノズル１５Ａ〜１５Ｃと回収ノズル２３Ａ、２３ＢとはＹ軸方向に交互に配列され、供給ノズル１５Ａ〜１５Ｃは供給管１４を介して液体供給装置１１に接続され、回収ノズル２５Ａ、２５Ｂは回収管２４を介して液体回収装置２１に接続されている。
そして、矢印Ｘａで示す走査方向（−Ｘ方向）に基板Ｐを移動させて走査露光を行う場合には、供給管１２、供給ノズル１３Ａ〜１３Ｃ、回収管２２、及び回収ノズル２３Ａ、２３Ｂを用いて、液体供給装置１１及び液体回収装置２１により液体ＬＱの供給及び回収が行われる。すなわち、基板Ｐが−Ｘ方向に移動する際には、供給管１２及び供給ノズル１３（１３Ａ〜１３Ｃ）を介して液体供給装置１１から液体ＬＱが基板Ｐ上に供給されるとともに、回収ノズル２３（２３Ａ、２３Ｂ）及び回収管２２を介して液体ＬＱが液体回収装置２１に回収され、投影光学系ＰＬと基板Ｐとの間を満たすように−Ｘ方向に液体ＬＱが流れる。一方、矢印Ｘｂで示す走査方向（＋Ｘ方向）に基板Ｐを移動させて走査露光を行う場合には、供給管１４、供給ノズル１５Ａ〜１５Ｃ、回収管２４、及び回収ノズル２５Ａ、２５Ｂを用いて、液体供給装置１１及び液体回収装置２１により液体ＬＱの供給及び回収が行われる。すなわち、基板Ｐが＋Ｘ方向に移動する際には、供給管１４及び供給ノズル１５（１５Ａ〜１５Ｃ）を介して液体供給装置１１から液体ＬＱが基板Ｐ上に供給されるとともに、回収ノズル２５（２５Ａ、２５Ｂ）及び回収管２４を介して液体ＬＱが液体回収装置２１に回収され、投影光学系ＰＬと基板Ｐとの間を満たすように＋Ｘ方向に液体ＬＱが流れる。このように、制御装置ＣＯＮＴは、液体供給装置１１及び液体回収装置２１を用いて、基板Ｐの移動方向に沿って基板Ｐの移動方向と同一方向へ液体ＬＱを流す。この場合、例えば液体供給装置１１から供給ノズル１３を介して供給される液体ＬＱは基板Ｐの−Ｘ方向への移動に伴って投影光学系ＰＬと基板Ｐとの間に引き込まれるようにして流れるので、液体供給装置１１の供給エネルギーが小さくても液体ＬＱを投影光学系ＰＬと基板Ｐとの間に容易に供給できる。そして、走査方向に応じて液体ＬＱを流す方向を切り替えることにより、＋Ｘ方向、又は−Ｘ方向のどちらの方向に基板Ｐを走査する場合にも、投影光学系ＰＬと基板Ｐとの間を液体ＬＱで満たすことができ、高い解像度及び広い焦点深度を得ることができる。
図５は、液体除去システム１００を示す図である。液浸露光後の基板Ｐを保持した第２アーム部材Ｈ２は、保持テーブルＨＴを収容したカバー部材７０の内部に開口部７１より進入する。このとき制御装置ＣＯＮＴはシャッタ部７１Ａを駆動して開口部７１を開放している。一方、開口部７２はシャッタ部７２Ａにより閉じられている。そして、保持テーブルＨＴに基板Ｐを渡す前に、不図示の吹付ノズルが基板Ｐの裏面に気体を吹き付けて、その基板Ｐの裏面に付着している液体を除去する。次いで、第２アーム部材Ｈ２は基板Ｐを保持テーブルＨＴに渡す。保持テーブルＨＴは渡された基板Ｐを真空吸着保持する。
カバー部材７０内部には、液体除去システム１００の一部を構成する吹付ノズル１０３が配置されており、吹付ノズル１０３には流路１０５を介して気体供給系１０４が接続されている。流路１０５には、基板Ｐに対して吹き付ける気体中の異物（ゴミやオイルミスト）を除去するフィルタが設けられている。そして、気体供給系１０４が駆動することにより、流路１０５を介して吹付ノズル１０３より所定の気体が基板Ｐの表面に吹き付けられ、基板Ｐの表面に付着している液体ＬＱは吹き付けられた気体によって飛ばされて除去される。
カバー部材７０には、液体回収部８０が回収管８１を介して接続されている。回収管８１にはその回収管８１の流路を開閉するバルブ８２が設けられている。基板Ｐから飛ばされた液体ＬＱはカバー部材７０に接続されている液体回収部８０により回収される。液体回収部８０はカバー部材７０内部の気体を飛散した液体ＬＱとともに吸引することで、基板Ｐから飛ばされた液体ＬＱを回収する。ここで、液体回収部８０は、カバー部材７０内部の気体及び飛散した液体ＬＱの吸引動作を継続的に行う。これにより、カバー部材７０の内壁や底などカバー部材７０内部に液体ＬＱが留まらないので、カバー部材７０内部の湿度が大きく変動することはない。また、シャッタ部７１Ａ、７２Ａが開放されたときにも、カバー部材７０内の湿った気体がカバー部材７０の外へ流れ出ることもない。
なお、本実施形態において、液体除去システム１００は基板Ｐに対して気体を吹き付けることで液体ＬＱを除去するが、例えば基板Ｐに付着している液体ＬＱを吸引したり、乾燥気体（ドライエア）を供給することで液体ＬＱを乾燥したり、基板Ｐを回転して付着している液体ＬＱを飛ばすことによっても、基板Ｐに付着した液体ＬＱを除去することができる。あるいは基板Ｐに吸湿材を当てて付着している液体ＬＱを吸湿することによっても除去することができる。
次に、上述した露光装置本体ＥＸ及び搬送システムＨの動作について図６のフローチャート図を参照しながら説明する。
塗布装置Ｃから露光前の基板Ｐが第３アーム部材Ｈ３によってプリアライメント部ＰＡＬに渡される。プリアライメント部ＰＡＬは露光前の基板Ｐの大まかな位置合わせを行う。次いで、撮像装置８０が位置合わせをされた露光前の基板Ｐの表面を撮像する。こうして、露光前の基板Ｐの表面に関する第１情報（撮像情報）が取得される（ステップＳ１）。取得された基板Ｐの表面に関する第１情報は制御装置ＣＯＮＴに記憶される。
次いで、プリアライメント部ＰＡＬで位置合わせされた基板Ｐは第１アーム部材Ｈ１によって露光装置本体ＥＸの基板ステージＰＳＴにロードされる。基板ステージＰＳＴに保持された基板Ｐは、液浸法により露光処理される（ステップＳ２）。
基板Ｐ上に設定された複数のショット領域のそれぞれに対する液浸露光処理が終了した後、制御装置ＣＯＮＴは液体供給機構１０による基板Ｐ上への液体供給を停止する。一方で、制御装置ＣＯＮＴは、液体供給機構１０による液体供給動作を停止した後も所定時間だけ液体回収機構２０の駆動を継続する。これにより、基板Ｐ上の液体ＬＱは十分に回収される。
露光後の基板Ｐは第２アーム部材Ｈ２によって基板ステージＰＳＴよりアンロードされる。第２アーム部材Ｈ２は保持した基板Ｐを液体除去システム１００の保持テーブルＨＴに向けて搬送する。
ここで、基板Ｐの表面や、基板Ｐの裏面のうち第２アーム部材Ｈ２に支持されている以外の領域に液体ＬＱが付着している可能性がある。ところが、図１に示すように、基板Ｐの搬送経路のうち、基板ステージＰＳＴと保持テーブルＨＴとの間には、露光後の基板Ｐから落下した液体ＬＱを回収する回収機構６０が配置されているので、たとえ液体ＬＱが付着した状態で基板Ｐを搬送しても、搬送経路上の周辺装置・部材への基板Ｐからの液体ＬＱの付着・飛散を防止することができる。ここで、回収機構６０は、図１に示すように、第２アーム部材Ｈ２の搬送経路の下に配置された樋部材６１と、樋部材６１を介して回収された液体ＬＱを樋部材６１より排出する液体吸引装置６２とを備えている。樋部材６１は第１チャンバ装置ＣＨ１内部に設けられ、液体吸引装置６２は第１チャンバ装置ＣＨ１外部に設けられている。樋部材６１と液体吸引装置６２とは管路６３を介して接続されており、管路６３には、この管路６３の流路を開閉するバルブ６３Ａが設けられている。
露光後の液体ＬＱが付着している基板Ｐを第２アーム部材Ｈ２で搬送している最中、基板Ｐから液体ＬＱが落下する可能性があるが、その落下した液体ＬＱは樋部材６１で回収することができる。落下した液体ＬＱを樋部材６１で回収することで、搬送経路の周囲に液体ＬＱが飛散する等の不都合を防止できる。そして、液体吸引装置６２はチャンバ装置ＣＨ１内部に設けられた樋部材６１上の液体ＬＱを吸引することでチャンバ装置ＣＨ１外部に排出し、チャンバ装置ＣＨ１内部の樋部材６１に液体ＬＱが留まらないようにすることができ、チャンバ装置ＣＨ１内部に湿度変動（環境変動）が生じる不都合を防止することができる。ここで、液体吸引装置６２は、樋部材６１に回収された液体ＬＱの吸引動作を連続的に行うことができるし、予め設定された所定期間においてのみ吸引動作を断続的に行うこともできる。吸引動作を連続的に行うことにより、樋部材６１には液体ＬＱが留まらないので、チャンバ装置ＣＨ１内部の湿度変動をより一層防止することができる。一方、例えば露光装置本体ＥＸでの基板Ｐの露光中には、液体吸引装置６２による吸引動作（排出動作）を行わず、露光以外の期間においてのみ吸引動作を行うことにより、吸引動作によって発生する振動が露光精度に影響を与えるといった不都合を防止することができる。
露光処理後の基板Ｐが液体除去システム１００の保持テーブルＨＴに搬送される前に、撮像装置８０’の下に配置される。そして、撮像装置８０’は、露光処理後の基板Ｐの表面に関する第２情報（撮像情報）を取得する（ステップＳ３）。
露光処理後の基板Ｐの表面に関する第２情報を取得した後、露光処理後の基板Ｐを保持した第２アーム部材Ｈ２は、カバー部材７０の内部に開口部７１より進入し、露光処理後の基板Ｐを保持テーブルＨＴに搬送する。
制御装置ＣＯＮＴは、ステップＳ１で取得した撮像情報と、ステップＳ３で取得した撮像情報とを比較し、露光後の基板Ｐに液体が付着しているか否かを検出する（ステップＳ４）。
基板Ｐの表面に液体ＬＱが付着しているときの撮像状態と付着していないときの撮像状態とは互いに異なるので、制御装置ＣＯＮＴは露光前の基板Ｐ表面の撮像情報と露光後の基板Ｐ表面の撮像情報とを比較することにより、液体ＬＱが付着してるか否かを検出することができる。また、ステップＳ１の撮像時の基板Ｐの位置とステップＳ３の撮像時の基板Ｐの位置とが合致していれば、制御装置ＣＯＮＴは、基板Ｐに付着している液体（液滴）の位置に関する情報や、その液滴の大きさに関する情報も求めることができる。
なお、ステップＳ１の撮像時の基板Ｐの位置とステップＳ３の撮像時の基板Ｐの位置とが合致していなくとも、基板Ｐの周縁部には、基板Ｐの位置を検出するための切欠（オリエンテーションフラット又はノッチ）が形成されているため、制御装置ＣＯＮＴは、この切欠を基準にして、ステップＳ１の撮像情報とステップＳ３の撮像情報とをデータの上で一致させることが可能である。
制御装置ＣＯＮＴは、検出した基板Ｐ上の液体ＬＱの量が、予め設定されているしきい値以上かどうかを判断する。そして、制御装置ＣＯＮＴはその判断結果に基づいて、基板Ｐに付着した液体ＬＱの除去動作を行うか否かを判定する（ステップＳ５）。
ステップＳ５においてしきい値以下であると判断した場合、制御装置ＣＯＮＴは液体除去動作は不要であると判断し、第４アーム部材Ｈ４などを使って保持テーブルＨＴから基板Ｐをインターフェース部ＩＦを介して現像装置Ｄに搬送する。つまり、基板Ｐ上に付着している液体ＬＱの量が僅か（しきい値以下）であってデバイス性能やプロセス処理（現像処理）に影響を与えない程度であれば、制御装置ＣＯＮＴは液体除去動作は不要であると判断する。これにより、基板Ｐに液体ＬＱが付着していないにもかかわらず液体除去システム１００を使って再び液体除去動作を行うことを防止し、作業効率を向上することができる。なお上記しきい値は予め実験などによって求められ、制御装置ＣＯＮＴに記憶されている。
一方、ステップＳ５においてしきい値以上であると判断した場合、制御装置ＣＯＮＴは液体除去システム１００を作動させる。その際、制御装置ＣＯＮＴは、検出した液体情報に基づいて、液体ＬＱが付着した基板Ｐに対する液体除去を行うための液体除去動作条件を設定する（ステップＳ６）。
ステップＳ４において、基板Ｐ上に付着している液体ＬＱの量（液滴の大きさ）や位置情報が検出されているため、制御装置ＣＯＮＴは、例えば付着している液体ＬＱの量（液滴の大きさ）に基づいて、吹付ノズル１０３より吹き付ける気体の流速（単位時間あたり吹き付ける気体量）や吹き付け時間を設定する。あるいは、基板Ｐに付着している液体ＬＱの位置情報に基づいて、吹付ノズル１０３で気体を吹き付ける基板Ｐ上の位置を設定する。こうすることにより、例えば付着している液体量が少ない場合には、液体除去動作時間（気体吹き付け時間）を短時間に設定して作業時間を短縮でき、一方、付着している液体量が多い場合には、液体除去動作時間（気体吹き付け時間）を長時間に設定して液体ＬＱを確実に除去することができる。
あるいは、基板Ｐのレジスト条件や液体ＬＱの物性などを含む液体条件に応じて液体除去動作条件を設定してもよい。つまり、レジストや液体ＬＱの物性に応じて、その液体ＬＱを基板Ｐ上から吹き飛ばす容易さが変わる可能性があるため、例えば吹き飛ばしやすい条件の場合には気体を吹き付ける時間を短縮し、一方吹き飛ばし難い条件の場合には気体を吹き付ける時間を長くしたり吹き付ける気体の流速を高めたりするといったことが可能である。
また、複数の基板Ｐに関する液体検出結果の履歴を求め、その履歴情報に基づいて、液体除去動作条件を設定してもよい。すなわち、上述したように、レジスト条件や液体条件に応じて液体ＬＱを除去する容易さが変わる可能性があるため、レジスト条件や液体条件に対応して基板Ｐ上に残存する液体量の履歴を求めることにより、その求めた結果に基づいて最適は液体除去動作条件を設定することができる。
制御装置ＣＯＮＴは、液体除去動作条件を設定した後、基板Ｐに吹付ノズル１０３より気体を吹き付けて付着している液体ＬＱを除去する（ステップＳ７）。
そして、液体除去動作を行った後、制御装置ＣＯＮＴは、第４アーム部材Ｈ４などを使って基板Ｐを再び撮像装置８０’の撮像領域内に搬送し、撮像装置８０’によって基板Ｐの表面を撮像する。そして、付着している液体ＬＱがしきい値以下となるまで上記処理を繰り返す。
以上説明したように、液浸露光後の基板Ｐを搬送するときに、基板Ｐに付着した液体ＬＱを撮像装置８０’を使って検出することで、例えば基板Ｐに液体ＬＱが付着している場合には液体除去システム１００で液体除去を行った後、その基板Ｐを現像装置Ｄなどの所定のプロセス装置に送ることができる。したがって、その現像処理などを液体ＬＱの影響を受けずに行うことができ、所望の性能を有するデバイスを製造することができる。また、液体検出結果に基づいて、基板Ｐに液体ＬＱが付着していないと検出された場合には液体除去動作を省略することができ、作業効率を向上できる。また、液体除去動作を行った後に再度基板Ｐ上の液体検出を行うことで、液体除去が良好に行われたかどうかを検出することができる。また、液体検出結果に基づいて液体除去動作を行うことにより、搬送される基板Ｐから液体ＬＱが搬送経路上に落下する等の不都合の発生を防止することができる。また、搬送システムＨのアーム部材が基板Ｐを真空吸着保持する構成である場合、基板Ｐに付着した液体ＬＱを除去することで、真空系に液体ＬＱが浸入してその真空系が故障するなどの不都合の発生を防止することができる。
また、本実施形態では１つの基板Ｐに対して露光前の表面情報と、露光後且つ現像前の表面情報とを比較する構成であるため、基板Ｐに付着した液体情報を精度良く求めることができる。
なお、撮像装置８０’は、基板ステージＰＳＴと保持テーブルＨＴとの間における露光処理後の基板Ｐの搬送経路の上方であれば、基板ステージＰＳＴ近傍、あるいは液体除去システム１００の近傍に設けてもよい。また、基板ステージＰＳＴと保持テーブルＨＴとの間の搬送経路上に、撮像装置８０を移動可能に設けることによって、撮像装置８０’を省くことも可能である。更に、撮像装置８０’をカバー部材７０の内部に設ける構成であってもよい。
なお、基板Ｐ表面に付着した液体ＬＱを検出するために、露光前の基板Ｐ表面に検出光を照射してその基板Ｐ表面で反射した検出光を撮像装置や所定の受光器で受光して基板Ｐ表面の第１の光反射率情報を求め、露光後の基板Ｐ表面に前記検出光を照射してその基板Ｐ表面で反射した検出光を受光して基板Ｐ表面の第２の光反射率情報を求め、第１、第２の光反射率情報に基づいて、基板Ｐに液体ＬＱが付着しているかどうかを検出することもできる。液体ＬＱの光反射率と基板Ｐ表面（レジスト）の光反射率とは互いに異なるため、液体ＬＱが付着している場合と付着していない場合とでは基板Ｐ表面の光反射率は互いに異なる。したがって、前記第１、第２の光反射率情報を求めることで、液体ＬＱを検出することができる。なお、第２の光反射率情報は、露光後の基板Ｐ表面の光反射率情報と液体ＬＱの光反射率情報とを含む。
なお、１つの基板Ｐの露光前の基板Ｐ表面の光反射率情報を検出した後、露光後の基板Ｐ表面の光反射率情報を検出する構成の他に、例えば液体ＬＱが付着した状態での基板Ｐ表面の光反射率情報と、付着していない状態での基板Ｐの光反射率情報とを例えば実験やシミュレーションによって予め求めて制御装置ＣＯＮＴに記憶しておき、露光後の基板Ｐ表面の光反射率を検出した検出結果と、前記記憶情報とに基づいて、液体ＬＱが付着しているかどうかを判定してもよい。
なお、基板Ｐの表面を撮像装置で撮像し、その撮像結果をモニタに出力してオペレータにより液体ＬＱが付着しているかどうかを判断するようにしてもよい。あるいは、基板Ｐに光（単色光）を照射し、その基板Ｐを撮像して得られた画像を画像処理し、その画像処理結果に基づいて液体ＬＱが付着しているかどうかを判断してもよい。また、撮像装置で撮像する前に、基板Ｐを傾斜させたり、回転させたりしてもよい。
なお本実施形態では、基板Ｐの表面（露光面）に液体ＬＱが付着しているかどうかを検出しているが、アーム部材等の所定の支持部材に対する被支持面である基板Ｐの裏面に液体が付着しているかどうかを検出することもできる。そして、その検出結果に基づいて、基板Ｐの裏面に付着している液体除去作業を行うことができる。
図７及び図８は液体検出器の別の実施形態を示す図であって、図７は側面図、図８は平面図である。
液体検出器９０は、基板Ｐの表面に付着している液体ＬＱを光学的に検出するものであって、露光後の基板Ｐの表面に対して検出光を照射する照射系９１と、基板Ｐの表面で反射した検出光を受光する受光系９２とを備えている。なおここでは、基板Ｐをプリアライメント部ＰＡＬで保持した状態でその基板Ｐに検出光を照射するが、基板Ｐの搬送経路のうちプリアライメント部ＰＡＬとは別の位置に設けられた所定の保持部材に保持した状態で検出光を照射してもよい。
照射系９１は検出光を基板Ｐの表面に対して傾斜方向から照射する。照射系９１は、所定方向（ここではＹ軸方向）に並ぶ複数の照射部９１Ａを有しており、照射部９１Ａのそれぞれから基板Ｐに対して検出光が照射される。複数の照射部９１Ａから照射される検出光の基板Ｐ表面に対する入射角度はそれぞれ同じ角度に設定されている。受光系９２は、照射系９１の照射部９１Ａに対応する複数の受光部９２Ａを有している。照射部９１Ａのそれぞれから投射された検出光は、基板Ｐ上に液体ＬＱがなければ基板Ｐの表面で反射し、受光部９２Ａに受光される。
また、受光系９２は、照射系９１からの検出光が直接入射しない位置に配置された受光部９２Ｂ、９２Ｃを有しており、照射系９１からの検出光が基板Ｐ表面の液体ＬＱに当たって反射する散乱光は、その受光部９２Ｂ、９２Ｃで受光される。なお、液体検出器９０を用いて、基板Ｐの表面の液体ＬＱを検出する場合には、液体検出器９０と基板Ｐとを相対的に移動させて基板Ｐの表面に検出光を照射してもよい。
例えば、図９（Ａ）に示すように、検出光がスポット光であってその光束の径がＤ１である場合、検出光を基板Ｐに対して傾斜方向から投射することにより、基板Ｐ上における検出光は、図９（Ｂ）に示すように、Ｘ軸方向（走査方向）を長手方向とする楕円状となる。検出光の基板Ｐ上における楕円状の検出領域の長手方向の大きさＤ２は上記径Ｄ１より大きい。すなわち、例えば検出光を基板Ｐの表面に対して垂直方向から照射した場合は検出光の検出領域のＸ軸方向における大きさはＤ１となるが、傾斜方向から検出光を照射することで、Ｘ軸方向においてＤ１より大きいＤ２の検出領域で液体ＬＱの液滴を検出することができる。したがって、液体検出器９０と基板Ｐとを相対的に移動させて、基板Ｐ上の液体ＬＱの液滴を検出する際、液滴は径Ｄ１の検出領域に比べてより広い検出領域で検出されることになり、液体検出器９０は液滴の検出精度を向上することができる。なお、ここでは検出光をスポット光として説明したが、検出光がスリット光であっても同様の効果が得られる。
照射系９１から基板Ｐに照射された検出光は基板Ｐ表面に照射される。ここで、基板Ｐの表面に液体ＬＱが存在（付着）している場合、液体ＬＱに照射された検出光は散乱する。液体ＬＱに照射された検出光の一部が散乱することで、通常では検出されない強い光が受光部９２Ｂ、９２Ｃに入射し、この検出光に対応する受光部９２Ａに受光される光強度が低下する。受光部９２Ａ、９２Ｂ、９２Ｃの検出結果は制御装置ＣＯＮＴに出力され、制御装置ＣＯＮＴはこの受光系９２で検出される光の強度に基づいて、基板Ｐ表面に液体ＬＱが付着しているかどうかを検出することができる。
ここで、制御装置ＣＯＮＴは、受光部９２Ｂ、９２Ｃで検出される光の強度に基づいて液体ＬＱ（液滴）の大きさや量を求めることができる。例えば、液滴の大きさに応じて散乱する光の角度が変化するので、制御装置ＣＯＮＴは、受光部９２Ｂ、９２Ｃの検出結果に基づいて、液体ＬＱ（液滴）からの散乱光の方向を求めることにより、液体ＬＱ（液滴）の大きさを求めることができる。更に、受光した光の強度を検出することで基板Ｐ表面の単位面積当たりの液体ＬＱ（液滴）の量を求めることもできる。
このとき、基板Ｐを保持するプリアライメント部ＰＡＬの保持部材と、液体検出器９０とのＸＹ方向の相対位置を検出する位置検出装置を設けることにより、前記位置検出装置の検出結果に基づいて、その基板Ｐの位置が特定される。また、液体ＬＱ（液滴）に照射された検出光を受光した受光部９２ＡのＹ軸方向における位置関係が設計値に基づいて特定される。したがって、制御装置ＣＯＮＴは、前記位置検出装置の検出結果及び受光する光の強度が低下した受光部９２Ａの設置位置に関する情報に基づいて、基板Ｐ上において液体ＬＱ（液滴）が存在する位置を特定することができる。
なお基板Ｐに照射する検出光としては、レジストを感光させない波長を有する光であって、紫外光、可視光、及び赤外光などを使用することができる。赤外光を使用する場合、液体（水）は赤外光を吸収するため、赤外光を用いることにより、受光系９２での受光状態が大きく変化するため、液体ＬＱが付着しているかどうかを高精度に検出することができる。
上述したように、本実施形態における液体ＬＱは純水により構成されている。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Ｐ上のフォトレジストや光学素子（レンズ）等に対する悪影響がない利点がある。また、純水は環境に対する悪影響がないとともに、不純物の含有量が極めて低いため、基板Ｐの表面、及び投影光学系ＰＬの先端面に設けられている光学素子の表面を洗浄する作用も期待できる。
そして、波長が１９３ｎｍ程度の露光光ＥＬに対する純水（水）の屈折率ｎはほぼ１．４４と言われており、露光光ＥＬの光源としてＡｒＦエキシマレーザ光（波長１９３ｎｍ）を用いた場合、基板Ｐ上では１／ｎ、すなわち約１３４ｎｍに短波長化されて高い解像度が得られる。更に、焦点深度は空気中に比べて約ｎ倍、すなわち約１．４４倍に拡大されるため、空気中で使用する場合と同程度の焦点深度が確保できればよい場合には、投影光学系ＰＬの開口数をより増加させることができ、この点でも解像度が向上する。
本実施形態では、投影光学系ＰＬの先端にレンズ２が取り付けられているが、投影光学系ＰＬの先端に取り付ける光学素子としては、投影光学系ＰＬの光学特性、例えば収差（球面収差、コマ収差等）の調整に用いる光学プレートであってもよい。あるいは露光光ＥＬを透過可能な平行平面板であってもよい。
なお、液体ＬＱの流れによって生じる投影光学系ＰＬの先端の光学素子と基板Ｐとの間の圧力が大きい場合には、その光学素子を交換可能とするのではなく、その圧力によって光学素子が動かないように堅固に固定してもよい。
なお、本実施形態では、投影光学系ＰＬと基板Ｐ表面との間は液体ＬＱで満たされている構成であるが、例えば基板Ｐの表面に平行平面板からなるカバーガラスを取り付けた状態で液体ＬＱを満たす構成であってもよい。
なお、本実施形態の液体ＬＱは水であるが、水以外の液体であってもよい。例えば、露光光ＥＬの光源がＦ２レーザである場合、このＦ２レーザ光は水を透過しないので、液体ＬＱとしてはＦ２レーザ光を透過可能な例えば、過フッ化ポリエーテル（ＰＦＰＥ）やフッ素系オイル等のフッ素系流体であってもよい。また、液体ＬＱとしては、その他にも、露光光ＥＬに対する透過性があってできるだけ屈折率が高く、投影光学系ＰＬや基板Ｐ表面に塗布されているフォトレジストに対して安定なもの（例えばセダー油）を用いることも可能である。
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。
また、上述の実施形態においては、投影光学系ＰＬと基板Ｐとの間を局所的に液体で満たす露光装置を採用しているが、特開平６−１２４８７３号公報に開示されているような露光対象の基板を保持したステージを液槽の中で移動させる液浸露光装置や、特開平１０−３０３１１４号公報に開示されているようなステージ上に所定深さの液体槽を形成し、その中に基板を保持する液浸露光装置にも本発明を適用可能である。
露光装置（露光装置本体）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。
露光装置ＥＸの種類としては、基板Ｐに半導体素子パターンを露光する半導体素子製造用の露光装置に限られず、液晶表示素子製造用又はディスプレイ製造用の露光装置や、薄膜磁気ヘッド、撮像素子（ＣＣＤ）あるいはレチクル又はマスクなどを製造するための露光装置などにも広く適用できる。
基板ステージＰＳＴやマスクステージＭＳＴにリニアモータ（USP5,623,853またはUSP5,528,118参照）を用いる場合は、エアベアリングを用いたエア浮上型およびローレンツ力またはリアクタンス力を用いた磁気浮上型のどちらを用いてもよい。また、各ステージＰＳＴ、ＭＳＴは、ガイドに沿って移動するタイプでもよく、ガイドを設けないガイドレスタイプであってもよい。
各ステージＰＳＴ、ＭＳＴの駆動機構としては、二次元に磁石を配置した磁石ユニットと、二次元にコイルを配置した電機子ユニットとを対向させ電磁力により各ステージＰＳＴ、ＭＳＴを駆動する平面モータを用いてもよい。この場合、磁石ユニットと電機子ユニットとのいずれか一方をステージＰＳＴ、ＭＳＴに接続し、磁石ユニットと電機子ユニットとの他方をステージＰＳＴ、ＭＳＴの移動面側に設ければよい。
基板ステージＰＳＴの移動により発生する反力は、投影光学系ＰＬに伝わらないように、特開平８−１６６４７５号公報（USP5,528,118）に記載されているように、フレーム部材を用いて機械的に床（大地）に逃がしてもよい。マスクステージＭＳＴの移動により発生する反力は、投影光学系ＰＬに伝わらないように、特開平８−３３０２２４号公報（US S/N 08/416,558）に記載されているように、フレーム部材を用いて機械的に床（大地）に逃がしてもよい。
以上のように、本願実施形態の露光装置ＥＸは、本願特許請求の範囲に挙げられた各構成要素を含む各種サブシステムを、所定の機械的精度、電気的精度、光学的精度を保つように、組み立てることで製造される。これら各種精度を確保するために、この組み立ての前後には、各種光学系については光学的精度を達成するための調整、各種機械系については機械的精度を達成するための調整、各種電気系については電気的精度を達成するための調整が行われる。各種サブシステムから露光装置への組み立て工程は、各種サブシステム相互の、機械的接続、電気回路の配線接続、気圧回路の配管接続等が含まれる。この各種サブシステムから露光装置への組み立て工程の前に、各サブシステム個々の組み立て工程があることはいうまでもない。各種サブシステムの露光装置への組み立て工程が終了したら、総合調整が行われ、露光装置全体としての各種精度が確保される。なお、露光装置の製造は温度およびクリーン度等が管理されたクリーンルームで行うことが望ましい。
半導体デバイス等のマイクロデバイスは、図１０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。
８０、８０’…液体検出器（撮像装置）、９０…液体検出器、９１…照射系（照射部）、９２…受光系（受光部）、ＣＯＮＴ…制御装置（判定装置）、ＥＸ…露光装置本体、ＥＸ−ＳＹＳ…露光装置、Ｈ…搬送システム、ＬＱ…液体、Ｐ…基板、ＰＬ…投影光学系、ＰＳＴ…基板ステージ

Claims (39)

  1. 投影光学系と液体とを介したパターンの像によって露光された基板を搬送する基板搬送装置において、
    前記基板に残留した前記液体を検出可能な液体検出器を備え、
    前記液体検出器は、前記基板の露光前における基板表面に関する第１情報と、前記基板の露光後における基板表面に関する第２情報とを比較して、前記残留液体を検出する基板搬送装置。
  2. 前記液体検出器の検出結果に基づいて、前記基板に対する液体除去動作を行うか否かを判定する判定装置を有する請求項１記載の基板搬送装置。
  3. 前記基板に残留した液体を除去する除去装置を有する請求項１記載の基板搬送装置。
  4. 前記除去装置は、前記液体検出器の検出結果に基づいて、前記基板に残留した液体を除去する除去条件を設定する請求項３記載の基板搬送装置。
  5. 前記除去条件は、前記液体を除去するために必要な時間を含む請求項４記載の基板搬送装置。
  6. 前記液体検出器は、前記基板に液体が残留しているか否かを検出する請求項１〜５のいずれか一項記載の基板搬送装置。
  7. 前記第１情報は、前記基板の露光前における前記基板表面を撮像した撮像情報であり、 前記第２情報は、前記基板の露光後における前記基板表面を撮像した撮像情報である請求項１〜６記載の基板搬送装置。
  8. 前記第１情報は前記基板表面の反射率情報を含み、前記第２情報は前記基板表面の反射率情報と前記液体の反射率情報とを含む請求項１〜７のいずれか一項記載の基板搬送装置。
  9. 前記液体検出器は、前記基板の露光後における前記基板表面に対して検出光を照射する照射部と、前記基板表面で反射した前記検出光を受光する受光部とを有する請求項１〜８のいずれか一項記載の基板搬送装置。
  10. 投影光学系と液体とを介したパターンの像によって露光された基板を搬送する基板搬送装置において、
    前記基板に残留した前記液体を検出可能な液体検出器を備え、
    前記液体検出器は、前記基板の裏面の液体が付着しているか否かを検出する基板搬送装置。
  11. 前記検出結果に基づいて、前記基板の裏面に付着している液体の除去を行う請求項９記載の基板搬送装置。
  12. 投影光学系と液体とを介してパターンの像を基板に投影して、前記基板を露光する露光装置において、
    請求項１〜１１のいずれか一項記載の基板搬送装置を用いて、前記露光された基板を搬送する露光装置。
  13. 投影光学系と液体とを介したパターンの像によって露光された基板を搬送する基板搬送方法において、
    前記露光された基板を搬送することと、
    前記露光された基板上の残留液体を検出することと、を含み、
    前記残留液体の検出は、前記基板の露光前における前記基板表面と前記基板の露光後における前記基板表面とを比較して行う基板搬送方法。
    基板搬送方法。
  14. 前記検出結果に基づいて、前記基板に対する液体除去動作を行うか否かを判定することをさらに含む請求項１３記載の基板搬送方法。
  15. 前記基板に残留した液体を除去することをさらに含む請求項１３記載の基板搬送方法。
  16. 前記検出結果に基づいて、前記基板に残留した液体を除去する除去条件を設定することをさらに含む請求項２０記載の基板搬送方法。
  17. 前記残留液体の検出は、前記基板の露光後における前記基板表面に対して検出光を照射するとともに、前記基板表面で反射した前記検出光を受光し、前記受光結果に基づいて行う請求項１３〜１６のいずれか一項記載の基板搬送方法。
  18. 投影光学系と液体とを介したパターンの像によって露光された基板を搬送する基板搬送方法において、
    前記露光された基板を搬送することと、
    前記露光された基板上の残留液体を検出することと、を含み、
    前記残留液体の検出は、前記基板の裏面に付着している液体の検出を含む基板搬送方法。
  19. 前記検出結果に基づいて、前記基板の裏面に付着している液体の除去を行う請求項１８記載の基板搬送方法。
  20. 露光方法において、
    投影光学系と液体とを介してパターンの像を基板に投影して、前記基板を露光することと、
    請求項１３〜１９のいずれか一項記載の基板搬送方法を用いて、前記露光された基板を搬送することと、を含む露光方法。
  21. 請求項２０記載の露光方法を用いるデバイス製造方法。
  22. デバイス製造に用いられる装置であって、
    液浸露光後の基板を搬送する基板搬送装置と、
    前記液浸露光後の前記基板の現像処理前に、前記液浸露光後の前記基板上に残留する液体を検出可能な液体検出器とを備え、
    前記液体検出器は、前記液浸露光後の前記基板の表面情報と、前記液浸露光前の前記基板の表面情報と比較することによって、前記残留液体を検出するデバイス製造装置。
  23. 前記液体検出器の検出結果に基づいて、前記除去装置で液体除去動作を行うか否かが判定される請求項２２記載の装置。
  24. デバイス製造に用いられる装置であって、
    液浸露光後の基板を搬送する基板搬送装置と、
    前記液浸露光後の前記基板の現像処理前に、前記液浸露光後の前記基板上に残留する液体を検出可能な液体検出器とを備え、
    前記液体検出器は、前記基板の裏面に付着している液体を検出するデバイス製造装置。
  25. 前記液体検出器の検出結果に基づいて、前記基板に対する液体除去動作を行う請求項２２〜２４のいずれか一項記載の装置。
  26. 前記液体検出器は、前記液浸露光後の前記基板の表面からの光を受光可能な受光部を有する請求項２２〜２５のいずれか一項記載の装置。
  27. 前記液体検出器は、前記液浸露光後の前記基板の表面を撮像する撮像装置を含む請求項２６記載の装置。
  28. 前記液体検出器は、前記液浸露光後の前記基板の表面に検出光を照射可能な照射部を有する請求項２６又は２７記載の装置。
  29. 投影光学系をさらに備え、
    前記投影光学系と前記基板との間の液体を介して前記基板上にパターン像を投影することによって、前記基板の液浸露光を行う請求項２２〜２８のいずれか一項記載の装置。
  30. 前記基板の露光中に、前記基板上から前記液体を回収する回収機構をさらに備え、
    前記基板上の残留液体は、前記回収機構で回収しきれなかった液体を含む請求項２９記載の装置。
  31. 前記基板の露光中に、前記基板を保持するステージをさらに備え、
    前記液体検出器の検出動作は、前記液浸露光後の前記基板が前記ステージからアンロードされた後に行われる請求項２９又は３０記載の装置。
  32. 請求項２９〜３１のいずれか一項に記載のデバイス製造装置を使って、基板の液浸露光を実行することと、
    前記液浸露光後の前記基板の現像処理を実行することと、
    を含むデバイス製造方法。
  33. 液体を介して基板上にパターン像を投影することによって前記基板の液浸露光を実行することと、
    前記液浸露光後の前記基板の現像処理前に、前記液浸露光後の前記基板上に残留する液体を検出可能な液体検出器の検出動作を実行することと、を含み、
    前記液体検出器は、前記液浸露光後の前記基板の表面情報を、前記液浸露光前の前記基板の表面情報と比較することによって、前記残留液体を検出する露光方法。
  34. 前記液体検出器の検出結果に基づいて、前記基板に対する液体除去動作を行うか否かを判定する請求項４８〜５０のいずれか一項記載の方法。
  35. 液体を介して基板上にパターン像を投影することによって前記基板の液浸露光を実行することと、
    前記液浸露光後の前記基板の現像処理前に、前記液浸露光後の前記基板上に残留する液体を検出可能な液体検出器の検出動作を実行することと、を含み、
    前記液体検出器は、前記液浸露光後の前記基板の裏面に付着している液体を検出する露光方法。
  36. 前記液浸露光後の前記基板から残留液体を除去することをさらに含む請求項３３〜３５のいずれか一項記載の方法。
  37. 前記基板の露光中に前記基板上から液体を回収することをさらに含む請求項３３〜３６のいずれか一項記載の方法。
  38. 前記基板をステージ上に保持することをさらに含み、
    前記検出動作は、前記ステージから前記液浸露光後の液体をアンロードした後に行われる請求項３３〜３７のいずれか一項記載の方法。
  39. 請求項３３〜３８のいずれか一項に記載の露光方法を用いて基板の液浸露光を実行することと、
    前記液浸露光された前記基板の現像処理を実行することと、を含むデバイス製造方法。
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