JP2011077558A - 露光装置、露光方法及びデバイスの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】容易に投影光学系と基板或いは基板ステージとの衝突を回避すること。
【解決手段】投影光学系と液体とを介して基板に露光光を照射して露光を行う露光装置であって、基板を保持して投影光学系に対して移動可能なテーブルと、投影光学系よりもテーブルに近い側に配置され、当該テーブルと投影光学系との間に液体を保持可能な対向部材と、露光装置の内部で生じた異常の検出に基づき、テーブルと対向部材とを遠ざける制御装置と、を含む。
【選択図】図１

Description

本発明は、高集積半導体回路素子の製造のためのリソグラフィ工程で用いられる露光装置に関する技術である。
本願は、２００４年１月１５日に出願された特願２００４−７９４８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。
しかしながら、露光波長を短くするとともに開口数を大きくすると、焦点深度が狭くなる。特に、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、液浸法を適用した場合等には、投影光学系と基板との距離、又は液体供給部及び液体回収部と基板との距離を、例えば１ｍｍ程度に近接させる必要がある。また、基板は様々な要因から投影光学系に対して微少に傾斜させる場合がある。
このため、基板を基板ステージと共に投影光学系に対して直交する平面内を移動させると、基板と投影光学系とが干渉（衝突）し、基板及び露光装置を損傷させてしまうという問題がある。

また、基板ステージ位置の誤計測や電気的ノイズ等により基板ステージが制御不能となって暴走したり、或いは地震が起こる等の異常が発生した場合にも、基板ステージと投影光学系、或いは基板ステージと液体供給部等とが干渉（衝突）し、露光装置が損傷してしまうおそれがある。このような異常が発生するのは極めて稀であるが、万が一、発生してしまった場合には、損傷した露光装置の復帰に長時間を要するため、半導体デバイス等の生産が長期にわたり停止し、多大な被害が発生する。

本発明は、上述した事情に鑑みてなされたもので、投影光学系と基板との距離が近接している場合であっても、容易に投影光学系と基板或いは基板ステージとの衝突を回避することができる露光装置、露光方法及びデバイスの製造方法を提供することを目的とする。

本発明に係る露光装置及びデバイスの製造方法では、上記課題を解決するために以下の手段を採用した。
第１の発明は、マスク（Ｒ）に形成されたパターン（ＰＡ）を基板（Ｗ）上に投影して転写する投影光学系（３０）と、投影光学系の下方に配置され、基板を支持しつつ投影光学系の光軸（ＡＸ）方向に略直交する方向に移動する基板ステージ（４２）とを有する露光装置（ＥＸ，ＥＸ２）において、投影光学系の周囲に配置され、基板ステージ或いは基板の光軸方向に沿った位置を検出する検出部（８１）と、検出部の検出結果に基づいて基板ステージの移動を停止或いは反転させる制御装置（７０）とを備えるようにした。この発明によれば、基板或いは基板ステージと投影光学系との衝突危険性を検出部により予め検出できるので、基板ステージの移動を停止或いは反転させることにより、基板或いは基板ステージと投影光学系との衝突を未然に回避することができる。

また、基板ステージ（４２）を光軸（ＡＸ）方向に移動させる昇降装置（４７）を備え、制御装置（７０）は、検出部（８１）の検出結果に基づいて昇降装置を動作させて基板ステージを光軸方向に沿って投影光学系（３０）から遠ざけるものでは、検出部により衝突危険性が検出された際には、基板ステージの昇降装置を駆動することにより、基板及び基板ステージを投影光学系から遠ざけることができるので、基板或いは基板ステージと投影光学系との衝突を回避することができる。
また、検出部（８１）は、投影光学系（３０）から光軸（ＡＸ）方向に略直交する方向に基板ステージ（４２）の停止距離（Ｓ）よりも離れた複数の位置（Ｄ）に配置されるものでは、検出部が基板ステージの停止距離よりも離れた位置に複数配置されるので、投影光学系に向かって走行する基板ステージを投影光学系に衝突する前に停止させることができる。
また、投影光学系（３０）を光軸（ＡＸ）方向に沿って移動可能に防振支持する防振装置（３００）を備え、制御装置（７０）は、検出部（８１）の検出結果に基づいて防振装置を動作させて投影光学系を光軸方向に上昇させるものでは、検出部により衝突危険性が検出された際には、防振装置を駆動することにより、投影光学系を基板及び基板ステージから遠ざけられるので、基板或いは基板ステージと投影光学系との衝突を回避することができる。
また、基板ステージ（４２）を光軸（ＡＸ）方向に沿って移動可能に防振支持する第２防振装置（４００）を備え、制御装置（７０）は、検出部（８１）の検出結果に基づいて第２防振装置を動作させて基板ステージを光軸方向に降下させるものでは、検出部により衝突危険性が検出された際には、第２防振装置を駆動することにより、基板及び基板ステージを投影光学系から遠ざけることができるので、基板或いは基板ステージと投影光学系との衝突を回避することができる。

また、パターン（ＰＡ）を物体（Ｗ，４２）上に投影する投影光学系（３０）と投影光学系の像面側に配置された物体との間に液体を満たし、液体を介してパターンの露光を行う露光装置（ＥＸ，ＥＸ２）において、物体に対して投影光学系の光軸（ＡＸ）方向に離間して配置された対向部材（３０，９１，９２）と、異常の発生を知らせる通知に対応して、物体と対向部材とを光軸方向にそって遠ざける制御装置（７０）と、を備えるものでは、所謂液浸型露光装置であっても、物体と対向部材との衝突を回避することができる。
また、制御装置（７０）が、地震の発生を知らせる通知に対応して、物体（Ｗ，４２）と対向部材（３０，９１，９２）とを光軸（ＡＸ）方向に沿って遠ざけるものでは、地震による露光装置の損傷を防止できるので、地震により露光処理が停止した場合であっても、早期に露光処理を再開することができる。
また、物体（Ｗ，４２）が光軸（ＡＸ）と直交する平面内を移動可能であり、制御装置（７０）が物体の異常動作を知らせる通知に対応して、物体と対向部材（３０，９１，９２）とを光軸方向に沿って遠ざけるものでは、物体と対向部材との衝突を回避することができる。
また、物体（Ｗ，４２）を光軸（ＡＸ）方向に移動させる昇降装置（４７）と、対向部材（３０，９１，９２）を光軸方向に駆動する駆動装置（３００，９３）とを有し、制御装置（７０）が昇降装置と駆動装置との少なくとも一方を制御して物体と対向部材とを光軸方向に沿って遠ざけるものでは、昇降装置及び駆動装置とにより、物体と対向部材とを互いに遠ざけることができるので、確実に物体と対向部材との衝突を回避することができる。
また、対向部材（３０，９１，９２）を支持する第１架台（１１０）を備え、駆動装置が第１架台を介して対向部材を光軸（ＡＸ）方向に移動可能に支持する防振装置（３００）であるものでは、既存の装置を用いて対向部材を光軸方向に移動させることができるので、設備コストを抑えつつ、物体と対向部材との衝突回避を実現できる。
また、物体（Ｗ，４２）を光軸（ＡＸ）方向に沿って移動可能に支持する第２防振装置（４００）を更に有し、制御装置（７０）が昇降装置（４７）と防振装置（３００）と第２防振装置（４００）とのうちの少なくとも１つを制御して物体と対向部材とを光軸方向に沿って遠ざけるものでは、既存の装置を用いて物体を光軸方向に移動させることができるので、設備コストを抑えつつ、物体と対向部材との衝突回避を実現できる。
また、駆動装置（９３）が、対向部材（９１，９２）を投影光学系（３０）に対して光軸（ＡＸ）方向に駆動するものでは、投影光学系の周辺に配置される対向部材を光軸方向に駆動することにより、更に確実に物体と対向部材との衝突回避を実現できる。
また、物体（Ｗ，４２）が、パターン（ＰＡ）が露光される基板（Ｗ）又は基板を保持して少なくとも３自由度で移動可能な基板ステージ（４２）であるものでは、基板又は基板ステージと対向部材との衝突を回避することができる。
また、対向部材（９１，９２）が、投影光学系（３０）と物体（Ｗ，４２）との間に液体を供給する液体供給装置（９１）又は液体を回収する液体回収装置（９２）の少なくとも一方を含むものでは、投影光学系の周辺に配置された液体供給装置又は液体回収装置と基板又はテーブルとの衝突を回避することができる。

第２の発明は、リソグラフィ工程を含むデバイスの製造方法において、リソグラフィ工程において第１の発明の露光装置（ＥＸ）を用いるようにした。この発明によれば、基板或いは基板ステージと投影光学系との衝突を回避しつつ、微細なパターンを備えるデバイスを製造することができる。

本発明によれば以下の効果を得ることができる。
第１の発明は、マスクに形成されたパターンを基板上に投影して転写する投影光学系と、投影光学系の下方に配置され、基板を支持しつつ投影光学系の光軸方向に略直交する方向に移動する基板ステージとを有する露光装置において、投影光学系の周囲に配置され、基板ステージ或いは基板の光軸方向に沿った位置を検出する検出部と、検出部の検出結果に基づいて基板ステージの移動を停止或いは反転させる制御装置とを備えるようにした。
この発明によれば、基板或いは基板ステージと投影光学系との衝突危険性を検出部により予め検出できるので、基板ステージの移動を停止或いは反転させることにより、基板或いは基板ステージと投影光学系との衝突を未然に回避することができる。また、露光装置の修理の頻度を低減できるので、露光装置の稼働率を向上させることができる。

また、所謂液浸型露光装置の場合であっても、基板或いは基板ステージと投影光学系との衝突危険性を回避することができる。特に、投影光学系の周辺に配置される液体供給装置又は液体回収装置等と基板或いは基板ステージとの衝突危険性も回避することができる。

第２の発明は、リソグラフィ工程を含むデバイスの製造方法において、リソグラフィ工程において第１の発明の露光装置を用いるようにした。この発明によれば、投影光学系と基板ステージとの衝突を回避することができるので、露光装置の稼働率が向上し、デバイスを効率よく製造することができる。

第１の実施形態に係る露光装置の構成を示す模式図 ウエハステージを示す斜視図 検出系等を示す模式図 検出系等を示す模式図 投影光学系の下端部の拡大図 第２の実施形態に係る露光装置の構成を示す模式図 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

以下、本発明の露光装置及びデバイスの製造方法の実施形態について図を参照して説明する。
図１は、本発明の第１の実施形態に係る露光装置ＥＸの構成を示す模式図である。露光装置ＥＸは、レチクル（マスク）Ｒとウエハ（基板，物体）Ｗとを一次元方向に同期移動しつつ、レチクルＲに形成された回路パターンＰＡを投影光学系３０を介してウエハＷ上の各ショット領域に転写するステップ・アンド・スキャン方式の走査型露光装置、すなわちいわゆるスキャニング・ステッパである。
なお、以下の説明において、投影光学系３０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レチクルＲとウエハＷとの同期移動方向（走査方向）をＹ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Ｘ軸方向とする。更に、Ｘ軸、Ｙ軸、及びＺ軸まわり方向をそれぞれ、θＸ、θＹ、及びθＺ方向とする。

露光装置ＥＸは、照明光によりレチクルＲを照明する照明光学系１０、レチクルＲを保持するレチクルステージ２０、レチクルから射出される照明光をウエハＷ上に投射する投影光学系３０、ウエハＷを保持するウエハステージ４０、制御装置７０、検出系８０等を備える。そして、これらの各装置は、本体フレーム１００或いは基礎フレーム２００上に防振ユニット３００，４００等を介して支持される。
また、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、ウエハＷ上に液体を供給する液体供給装置（対向部材）９１とウエハＷ上の液体を回収する液体回収装置（対向部材）９２とを備える。また、露光装置ＥＸは、少なくともレチクルＲのパターンＰＡの像をウエハＷ上に転写している間、液体供給装置９１から供給した液体により投影光学系３０の投影領域を含むウエハＷ上の一部に液浸領域を形成する。具体的には、露光装置ＥＸは、投影光学系３０の先端部の光学素子とウエハＷの表面との間に液体を満たし、この投影光学系３０とウエハＷとの間の液体及び投影光学系３０を介してレチクルＲのパターンＰＡの像をウエハＷ上に投影し、ウエハＷを露光する。

照明光学系１０は、ハウジング１１内に所定の位置関係で配置されたリレーレンズ系、光路折り曲げ用ミラー、コンデンサレンズ系等から成る光学部品（いずれも不図示）を備える。また、露光装置ＥＸ本体の後部（図１の右側）には、振動の伝達がないように、露光装置ＥＸ本体と分離された光源５と照明光学系分離部６が設置される。
そして、光源５から射出されたレーザビームは、照明光学系分離部６を介して照明光学系１０に入射され、レーザビームの断面形状がスリット状又は矩形状（多角形）に整形されるとともに照度分布がほぼ均一な照明光（露光光）ＥＬとなってレチクルＲ上に照射される。
なお、照明光学系１０から射出される露光光ＥＬとしては、例えば水銀ランプから射出される紫外域の輝線（ｇ線、ｈ線、ｉ線）及びＫｒＦエキシマレーザ光（波長２４８ｎｍ）等の遠紫外光（ＤＵＶ光）や、ＡｒＦエキシマレーザ光（波長１９３ｎｍ）及びＦ_２レーザ光（波長１５７ｎｍ）等の真空紫外光（ＶＵＶ光）などが用いられる。本実施形態においてはＡｒＦエキシマレーザ光が用いられる。
この照明光学系１０は、本体フレーム１００を構成する第２支持盤１２０の上面に固定された照明系支持部材１２を介して支持される。

レチクルステージ２０は、レチクルＲを保持するレチクル微動ステージと、レチクル微動ステージと一体に走査方向であるＸ軸方向に所定ストロークで移動するレチクル粗動ステージと、これらを移動させるリニアモータ等（いずれも不図示）を備える。そして、レチクル微動ステージには、矩形開口が形成されており、開口周辺部に設けられたレチクル吸着機構によりレチクルが真空吸着等により保持される。また、レチクル微動ステージの２次元的な位置及び回転角、並びにレチクル粗動ステージのＸ軸方向の位置は、不図示のレーザ干渉計により高精度に計測され、この計測結果に基づいてレチクルＲの位置及び速度が制御される。
このレチクルステージ２０は、本体フレーム１００を構成する第２支持盤１２０の上面に不図示の非接触ベアリング（例えば気体静圧軸受け）を介して浮上支持される。

投影光学系（対向部材）３０は、物体面側（レチクル側）と像面側（ウエハ側）の両方がテレセントリックであり、所定の投影倍率β（βは、例えば１／５）で縮小する縮小系が用いられる。このため、レチクルに照明光学系１０から照明光（紫外パルス光）が照射されると、レチクルＲ上に形成されたパターン領域のうちの紫外パルス光によって照明された部分からの結像光束が投影光学系３０に入射し、そのパターンＰＡの部分倒立像が紫外パルス光の各パルス照射の度に投影光学系３０の像面側の視野中央にＸ軸方向に細長いスリット状又は矩形状（多角形）に制限されて結像される。これにより、投影されたパターンＰＡの部分倒立像は、投影光学系３０の結像面に配置されたウエハＷ上の複数のショット領域のうちの１つのレジスト層に縮小転写される。
なお、投影光学系３０の下端に配置される光学素子３２は螢石で形成される。螢石は水との親和性が高いので、光学素子の下面側のほぼ全面に、投影光学系３０とウエハＷとの間に供給される液体を密着させることができる。なお、投影光学系３０の下端に配置される光学素子は水との親和性が高い石英であってもよい。また光学素子の下面側に親水化（親液化）処理を施して、液体との親和性をより高めるようにしてもよい。
また、投影光学系３０の外壁にはフランジ３１が設けられ、本体フレーム１００を構成する第１支持盤１１０に設けられた穴部１１３に挿入されて、フランジ３１を介して支持される。なお、投影光学系３０と第１支持盤１１０の間には、不図示のキネマティックマウントが設けられ、投影光学系３０のあおり角を調整することができる。そして、第１支持盤１１０（本体フレーム１００）は、防振ユニット３００を介して、基礎フレーム２００上にほぼ水平に支持される。なお、防振ユニット３００の詳細については、後述する。
また、投影光学系３０の下部側面には、検出系８０が配置され、投影光学系３０とウエハステージ４０上に戴置されたウエハＷとの距離が測定される（図３Ａ，Ｂ参照）。なお、検出系８０については、後述する。

ここで、ウエハステージ４０について、図を参照して詳述する。図２は、ウエハステージ４０を示す斜視図である。
ウエハステージ４０は、ウエハＷを保持するウエハホルダ４１、ウエハＷのレベリング及びフォーカシングを行うためにウエハホルダ４１をＺ軸方向、θＸ方向、及びθＹ方向の３自由度方向に微小駆動するウエハテーブル（基板ステージ，物体）４２、ウエハテーブル４２をＹ軸方向に連続移動するとともにＸ軸方向にステップ移動するＸＹステージ４３、ＸＹステージ４３をＸＹ平面に沿った２次元方向に移動可能に支持するウエハ定盤４４、ＸＹステージ４３を相対移動自在に支持するＸガイドバー４５等を備える。
ＸＹステージ４３の底面には、非接触ベアリングである複数のエアベアリング（エアパッド）４６（図２には不図示、図１参照）が固定されており、これらのエアベアリング４６によってＸＹステージ４３がウエハ定盤４４上に、例えば数ミクロン程度のクリアランスを介して浮上支持される。
また、ウエハ定盤４４は、基礎フレーム２００の支持盤２１０上に、防振ユニット４００を介してほぼ水平に支持されている（図１参照）。なお、防振ユニット４００の詳細については、後述する。

Ｘガイドバー４５は、Ｘ方向に沿った長尺形状に形成されており、その長さ方向両端には電機子ユニットからなる可動子５１がそれぞれ設けられている。これらの可動子５１に対応する磁石ユニットを有する固定子５２は、基礎フレーム２００の支持盤２１０に突設された支持部５３に設けられている。（図２には不図示、図１参照。なお、図１においては可動子５１及び固定子５２を簡略して図示している）。
これらの可動子５１及び固定子５２によってリニアモータ５０が構成され、可動子５１が固定子５２との間の電磁気的相互作用により駆動されることでＸガイドバー４５がＹ方向に移動し、リニアモータ５０の駆動を調整することでθＺ方向に回転移動する。即ち、このリニアモータ５０によってＸガイドバー４５とほぼ一体的にＸＹステージ４３がＹ方向及びθＺ方向に駆動される。
また、Ｘガイドバー４５の−Ｘ方向側には、Ｘトリムモータ５４の可動子が取り付けられている。Ｘトリムモータ５４は、Ｘ方向に推力を発生することでＸガイドバー４５のＸ方向の位置を調整するものであって、その固定子（不図示）は基礎フレーム２００に設けられている。このようにして、ＸＹステージ４３をＸ方向に駆動する際の反力は、基礎フレーム２００に伝達される。

ＸＹステージ４３は、Ｘガイドバー４５との間にＺ方向に所定量のギャップを維持する磁石及びアクチュエータからなる磁気ガイドを介して、Ｘガイドバー４５にＸ方向に相対移動自在に非接触で支持・保持されている。また、ＸＹステージ４３は、Ｘガイドバー４５に埋設された固定子を有するＸリニアモータ５５による電磁気的相互作用によりＸ方向に駆動される。なお、Ｘリニアモータ５５の可動子（不図示）は、ＸＹステージ４３の裏面側に取り付けられている。ここで、Ｘリニアモータ５５は、ＸＹステージ４３上に載置されるウエハＷに近い位置に配置され、しかもＸリニアモータ５５の可動子がＸＹステージ４３に固定されている。このため、Ｘリニアモータ５５は、発熱源であるコイルを固定子とするムービングマグネット型のリニアモータを用いることが望ましい。
また、リニアモータ５０は、Ｘリニアモータ５５、Ｘガイドバー４５、及びＸＹステージ４３を一体として駆動するため、Ｘリニアモータ５５より遙かに大きい推力を必要とする。そのため、多くの電力を必要とし発熱量もＸリニアモータ５５より大きくなる。従って、リニアモータ５０は、ムービングコイル型のリニアモータを用いることが望ましい。しかしながら、ムービングコイル型のリニアモータは可動子５１に冷却液を循環させる必要があるため、装置構成上の不具合がある場合には、可動子５１側にマグネットを設けるムービングマグネット型のリニアモータを用いても良い。

ウエハテーブル４２は、Ｚ駆動部（昇降装置）４７（図２には不図示、図３Ａ参照）を介してＸＹステージ４３上に戴置される。Ｚ駆動部４７は、ボイスコイルモータ（ＶＣＭ）で構成され、ＸＹステージ４３上の３箇所に配置されてウエハテーブル４２をＸＹステージ４３に対してＺ軸方向、θＸ方向及びθＹ方向の３方向に駆動する。これにより、ウエハテーブル４２上にウエハホルダ４１を介して支持したウエハＷを投影光学系３０の結像面に一致させることができると共に、必要に応じてウエハテーブル４２を下方（−Ｚ方向）に退避させることができる。
ウエハテーブル４２のＸ方向の位置は、ウエハテーブル４２上のＸ方向の端部に固定された移動鏡６２の位置変化を計測するレーザ干渉計６１（図１参照）によって所定の分解能でリアルタイムに計測される。なお、移動鏡６２、レーザ干渉計６１とほぼ直交するように配置された移動鏡６３と不図示のレーザ干渉計によってウエハテーブル４２のＹ方向の位置が計測される。なお、これらレーザ干渉計の少なくとも一方は、測長軸を２軸以上有する多軸干渉計であり、これらレーザ干渉計の計測値に基づいてウエハテーブル４２（ひいてはウエハＷ）のθＺ方向の回転量及びレベリング量も求めることができる。

図１に戻り、制御装置７０は、露光装置ＥＸを統括的に制御するものであり、各種演算及び制御を行う演算部の他、各種情報を記録する記憶部や入出力部等を備える。
そして、例えば、レチクルステージ２０及びウエハステージ４０に設けられたレーザ干渉計の検出結果に基づいてレチクルＲ及びウエハＷの位置を制御して、レチクルＲに形成されたパターンＰＡの像をウエハＷ上のショット領域に転写する露光動作を繰り返し行う。
また、後述する検出系８０からの計測結果に基づいて、ウエハステージ４０或いは防振ユニット３００，４００を制御して、投影光学系３０とウエハステージ４０との衝突を回避する。

図３Ａ，Ｂは検出系８０等を示す模式図であって、図３Ａは側面図、図３Ｂは投影光学系３０を下面側から見た図である。また、図４は投影光学系３０の下端部の拡大図である。
検出系８０は、図３Ａ，Ｂに示すように、投影光学系３０の下端に設置された４つの位置検出センサ（検出部）８１により、ウエハテーブル４２、又はウエハテーブル４２上に戴置されたウエハＷのＺ方向の位置を検出する装置である。４つの位置検出センサ８１は、投影光学系３０の走査方向（Ｘ方向）及び非走査方向（Ｙ方向）のそれぞれの両側に配置され、光、超音波、静電容量、渦電流等を用いてウエハＷのＺ方向の位置を非接触に検出する。なお、ウエハＷが戴置されていない場合には、位置検出センサ８１はウエハホルダ４１のＺ方向の位置を検出する。
また、図３Ｂ及び図４に示すように、４つの位置検出センサ８１は、それぞれ投影光学系３０の下端に設けられる光学素子３２から、ＸＹステージ４３の停止距離Ｓよりも長い距離Ｄだけ離隔した位置に配置される。
ここで、停止距離Ｓとは、移動中のＸＹステージ４３に急ブレーキ（ＸＹステージ４３を駆動するリニアモータ等のダイナミックブレーキ）をかけて停止させるまでに、ＸＹステージ４３が移動してしまう距離を言う。なお、停止距離は、ＸＹステージ４３を停止させると判断した時からダイナミックブレーキが作用し始めるまでの間にＸＹステージ４３が移動する距離（空走距離）と、ダイナミックブレーキが作用してからＸＹステージ４３が停止するまでの間に移動する距離（制動距離）とに分けられる。
そして、停止距離Ｓは、ＸＹステージ４３の移動速度等に依存するので、ＸＹステージ４３の移動速度が大きいと停止距離Ｓも大きくなる。したがって、位置検出センサ８１の配置位置、すなわち光学素子３２の外周部から位置検出センサ８１までの距離Ｄは、ＸＹステージ４３の最高速度に応じて決められる。なお、４つの位置検出センサ８１を投影光学系３０の光学素子３２から停止距離Ｓよりも長い距離Ｄだけ離隔させる理由については後述する。
そして、４つの位置検出センサ８１から得られた高さ情報は、制御装置７０に送られる。

図１に戻り、本体フレーム１００は、投影光学系３０を支持する第１支持盤１１０と、投影光学系３０の上方に配置されるレチクルステージ２０等を支持する第２支持盤１２０と、第１支持盤１１０と第２支持盤１２０との間に立設する複数の支柱１３０とから構成される。第１支持盤１１０は、上述したように、円筒状の投影光学系３０の外径よりもやや大きく形成された穴部１１３が形成される。なお、第１支持盤１１０或いは第２支持盤１２０と複数の支柱１３０とは、締結手段等で連結される構造である場合の他、一体に形成される場合であってもよい。
そして、上述したように、本体フレーム１００は、防振ユニット３００を介して基礎フレーム２００上に支持される。

基礎フレーム２００は、その上面に防振ユニット４００を介してウエハステージ４０を支持する支持盤２１０と、支持盤２１０上に立設するとともに防振ユニット３００を介して本体フレーム１００を支持する複数の支柱２２０とから構成される。支持盤２１０と支柱２２０とは、締結手段等で連結される構造であっても、一体に形成される構造であってもよい。
そして、基礎フレーム２００は、クリーンルームの床面Ｆ上に足部２１５を介して略水平に設置される。

防振ユニット（防振装置，駆動装置）３００は、第１支持盤１１０の各コーナーに配置され、図１に示すように、内圧が調整可能なエアマウント３１０とボイスコイルモータ３２０とが基礎フレーム２００の支柱２２０上に配置されたアクティブ防振台である。なお、図１においては、Ｘ方向に配置された防振ユニット３００のみを図示しており、Ｙ方向に配置された防振ユニットは図示を省略している。
防振ユニット（第２防振装置，昇降装置）４００は、防振ユニット４００は、ウエハ定盤４４の各コーナーに配置され、図１に示すように、内圧が調整可能なエアマウント４１０とボイスコイルモータ４２０とが支持盤２１０上に並列に配置されたアクティブ防振台である。なお、図１においては、Ｘ方向に配置された防振ユニット４００のみを図示しており、Ｙ方向に配置された防振ユニットは図示を省略している。
また、防振ユニット３００，４００が支持する対象である本体フレーム１００及びウエハ定盤４０には、それぞれ位置加速度センサ３３０，４３０が設置される。これらの位置加速度センサ３３０，４３０は、本体フレーム１００及びウエハ定盤４０の位置及び加速度を検出するものであり、それぞれの検出結果は制御装置７０に出力される。
そして、防振ユニット３００は、本体フレーム１００上に設置した位置加速度センサ３３０の検出結果に基づいて駆動され、基礎フレーム２００を介して本体フレーム１００（ひいては投影光学系３０）に伝わる振動が制震される。同様に、防振ユニット４００は、ウエハ定盤４４上に設置した位置加速度センサ４３０の検出結果に基づいて駆動され、基礎フレーム２００を介してウエハステージ４０（ひいてはウエハＷ）に伝わる振動が制震される。
また、これら防振ユニット３００，４００は、制御装置７０からの指令に基づいて、エアマウント３１０，４１０を駆動して、支持対象である本体フレーム１００或いはウエハステージ４０の支持位置を上下させることができる。すなわち、防振ユニット３００は本体フレーム１００を、防振ユニット４００はウエハステージ４０を、それぞれＺ方向に上昇或いは降下させることができる。

続いて、以上のような構成を備えた露光装置ＥＸ、特に検出系８０を用いた衝突回避方法について説明する。
まず、各種の露光条件が設定された後に、制御装置７０の管理の下で、レチクル顕微鏡及びオフアクシス・アライメントセンサ等（ともに不図示）を用いたレチクルアライメント、アライメントセンサのベースライン計測等の所定の準備作業が行われる。その後、制御装置７０の管理の下、アライメントセンサを用いたウエハＷのファインアライメント（エンハンスト・グローバル・アライメント（ＥＧＡ）等）が終了し、ウエハＷ上の複数のショット領域の配列座標が求められる。
ウエハＷの露光のための準備作業が終了すると、液体供給装置９１から液体（純水等）を供給し、投影光学系３０の投影領域を含むウエハＷ上の一部に液浸領域を形成する。具体的には、投影光学系３０の先端部の光学素子３２とウエハＷの表面との間に液体を満たす。
そして、制御装置７０がアライメント結果に基づいてウエハＷ側のＸ軸レーザ干渉計６１及びＹ軸レーザ干渉計の計測値をモニタしつつ、ウエハＷのファーストショット（第１番目のショット領域）の露光のための加速開始位置（走査開始位置）にウエハ駆動系（リニアモータ５０等）に指令してＸＹステージ４３を移動させる。
次いで、制御装置７０がレチクル駆動系及びウエハ駆動系に指令して、レチクルステージ２０及びウエハステージ４０（ＸＹステージ４３）とのＹ軸方向の走査を開始し、レチクルステージ２０，ウエハステージ４０がそれぞれの目標走査速度に達すると、露光光ＥＬによってレチクルＲのパターン領域が照射され、走査露光が開始される。
そして、レチクルＲのパターン領域の異なる領域が露光光ＥＬで逐次照明され、パターン領域全面に対する照明が完了することにより、ウエハＷ上のファーストショット領域に対する走査露光が終了する。これにより、レチクルＲの回路パターンＰＡが投影光学系３０を介してウエハＷ上のファーストショット領域のレジスト層に縮小転写される。このファーストショット領域に対する走査露光が終了すると、制御装置７０により、ＸＹステージ４３がＸ，Ｙ軸方向にステップ移動し、セカンドショット領域の露光のための加速開始位置に移動する。すなわち、ショット間ステッピング動作が行われる。そして、セカンドショット領域に対して上述した走査露光を行う。
このようにして、ウエハＷのショット領域の走査露光と次ショット領域の露光のためのステッピング動作とが繰り返し行われ、ウエハＷ上の全ての露光対象ショット領域にレチクルＲの回路パターンＰＡが順次転写される。

このような露光処理が行われる際には、投影光学系３０とウエハステージ４０上のウエハＷとは約１ｍｍ程度の隙間を空けて離間される。ところが、投影光学系３０の直下を移動するウエハＷは、様々な理由により、投影光学系３０の光軸方向（Ｚ方向）に対して、微少に傾斜している場合がある。このため、傾斜したウエハＷが投影光学系３０の直下を移動すると、ウエハＷと投影光学系３０の下端の光学素子３２とが干渉（衝突）してしまう可能性がある。
そこで、上述した検出系８０により、ウエハＷのＺ方向の位置を検出し、その値が所定の閾値を越えた場合には、ＸＹステージ４３の移動を強制的に停止させる。

具体的には、以下のように動作させる。
まず、図４における位置Ａ１のＺ方向の位置を閾値ＺＡ１として、制御装置７０に記憶させる。なお、位置Ａ１は、投影光学系３０の下端の光学素子３２とＺ方向の位置が略同一の位置とする。
そして、上述した露光作業等を行う間、検出系８０はウエハＷのＺ方向の位置を検出し、制御装置７０は各位置検出センサ８１からの検出結果と閾値ＺＡ１との比較を常時行う。
そして、位置検出センサ８１からの検出結果が閾値ＺＡ１を越えた場合には、制御装置７０は、ウエハステージ４０のＸＹステージ４３を駆動するリニアモータ５０、Ｘトリムモータ５４、Ｘリニアモータ５５に指令して、ダイナミックブレーキを掛けるように制御する。すなわち、ＸＹステージ４３に移動方向と逆向きの力を作用させて、ＸＹステージ４３を強制的に停止させる。
これにより、ＸＹステージ４３は、投影光学系３０の光学素子３２に衝突する前に停止する。すなわち、ＸＹステージ４３は、ダイナミックブレーキにより停止するまでに距離（停止距離）Ｓだけ進んでしまうが、光学素子３２と位置検出センサ８１との距離Ｄが距離Ｓよりも大きいので、ＸＹステージ４３は光学素子３２の手前で確実に停止する。このようにして、ウエハステージ４０と投影光学系３０との衝突を確実に回避することができる。この場合において、位置検出センサ８１による検出からダイナミックブレーキが作動するまでをソフトウエアにより制御しても構わないが、ハードウエア処理のみで制御しても構わない。
なお、ＸＹステージ４３を駆動するリニアモータ５０、Ｘトリムモータ５４、Ｘリニアモータ５５にダイナミックブレーキを掛けて停止させるだけでなく、リニアモータ５０、Ｘトリムモータ５４、Ｘリニアモータ５５を移動方向とは異なる方向に駆動し、ＸＹステージ４３を反転させたり、衝突しない方向（すなわち、投影光学系３０から遠ざかる方向）に方向転換させたりしてもよい。

また、ＸＹステージ４３を強制的に停止等させるだけでなく、ウエハテーブル４２を降下させてもよい。すなわち、ウエハＷを投影光学系３０の光学素子３２から遠ざけるように、ウエハテーブル４２を降下させることにより、ウエハＷ又はウエハテーブル４２と投影光学系３０との衝突を回避する。特に、ウエハテーブル４２はＶＣＭで構成されたＺ駆動部４７により駆動されるので、高速にウエハＷを光学素子３２から遠ざけることが可能である。ただし、ウエハテーブル４２のストロークは小さいので、ウエハテーブル４２の駆動のみによりウエハＷ又はウエハテーブル４２と投影光学系３０との衝突を回避するのではなく、上述したＸＹステージ４３の強制停止等の方法と組み合わせることが望ましい。

また、防振ユニット３００を駆動して、投影光学系３０を持ち上げてもよい。すなわち、防振ユニット３００のエアマウント３１０による本体フレーム１００の支持位置を上昇させることにより、投影光学系３０をウエハＷから遠ざけて、ウエハテーブル４２と投影光学系３０との衝突を回避する。特に、防振ユニット３００のストロークはウエハテーブル４２に比べて大きいので、ウエハステージ４０と投影光学系３０とを大きく離間させることができる。ただし、重量物である投影光学系３０等を高速に持ち上げることは困難であるため、防振ユニット３００の駆動のみによりウエハステージ４０と投影光学系３０との衝突を回避するのではなく、上述したＸＹステージ４３の強制停止やウエハテーブル４２の降下等の方法と組み合わせることが望ましい。

また、防振ユニット４００を駆動して、ウエハステージ４０を下降させてもよい。すなわち、防振ユニット４００のエアマウント４１０によるウエハステージ４０の支持位置を降下させることにより、ウエハテーブル４２及びウエハＷを投影光学系３０から遠ざけて、ウエハテーブル４２と投影光学系３０との衝突を回避する。特に、防振ユニット４００のストロークはウエハテーブル４２のＶＣＭによるＺ方向ストロークに比べて大きいので、ウエハステージ４０と投影光学系３０とを大きく離間させることができる。しかも、防振ユニット３００により投影光学系３０を上昇させる場合に比べて、ウエハステージ４０を下降させる方が高速に行えるので有効である。
ただし、ＸＹステージ４３の高速移動に対応することが困難である場合があるので、防振ユニット４００の駆動のみによりウエハステージ４０と投影光学系３０との衝突を回避するのではなく、上述したＸＹステージ４３の強制停止やウエハテーブル４２の降下等の方法と組み合わせることが望ましい。

以上、説明したように、投影光学系３０の周囲にウエハＷのＺ方向の位置を検出する検出系８０を配置し、その検出結果に基づいて、ＸＹステージ４３の強制停止、ウエハテーブル４２の降下、防振ユニット３００，４００の駆動等することにより、投影光学系３０とウエハステージ４０との衝突を確実に回避することができる。なお、上述したように、ＸＹステージ４３の強制停止、ウエハテーブル４２の降下、防振ユニット３００，４００の駆動等の方法を組み合わせてもよい。
これにより、投影光学系３０とウエハステージ４０との距離を近接させることができ、ウエハＷ上に微細なパターンＰＡを露光することが可能となる。

なお、上述した実施の形態において示した動作手順、あるいは各構成部材の諸形状や組み合わせ等は一例であって、本発明の主旨から逸脱しない範囲においてプロセス条件や設計要求等に基づき種々変更可能である。本発明は、例えば以下のような変更をも含むものとする。

本実施形態では、位置検出センサ８１を走査方向（Ｘ方向）と非走査方向（Ｙ方向）の両側にそれぞれ配置したが、これに限らない。更に多くの位置検出センサ８１を配置してもよい。例えば、８つの位置検出センサ８１を投影光学系３０の外周上に均等配置してもよい。

また、複数の位置検出センサ８１を投影光学系３０から同一距離の円周上に配置したが、これに限らない。例えば、投影光学系３０からの距離が異なる複数の円周上にそれぞれ複数の位置検出センサ８１を配置してもよい。これにより、例えば、投影光学系３０からの最も離れた位置に配置した位置検出センサ８１の検出結果が閾値を越えた場合には、ＸＹステージ４３の移動速度を制限（減速）し、投影光学系３０からの最も近い位置に配置した位置検出センサ８１の検出結果が閾値を越えた場合には、ＸＹステージ４３を強制停止させてもよい。すなわち、段階的にＸＹステージ４３の移動を制御して、衝突を回避してもよい。

また、衝突を回避するための閾値（Ｚ方向の距離）を複数設けてもよい。例えば、図４に示すように、衝突の危険度が低い位置Ａ２に対応する閾値ＺＡ２を越えた場合には、ウエハテーブル４２の降下により衝突を回避する。また、衝突の危険度がより高い位置Ａ１に対応する閾値ＺＡ１を越えた場合には、ＸＹステージ４３の強制停止、ウエハテーブル４２の降下及び防振ユニット３００，４００の駆動を組み合わせて、衝突を回避するようにしてもよい。すなわち、段階的に回避手段を選択して、衝突を回避してもよい。

また、本実施形態では、投影光学系３０の光学素子３２がウエハＷに最も接近している例で説明したが、投影光学系３０以外の構成物、例えばウエハアライメント系やオートフォーカス系がウエハＷに最も接近している装置構成の場合にも、本発明を適用することができる。この場合、位置センサ８１をウエハＷに最も接近している部分を中心に配置すればよい。

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かつ大量に入手できるとともに、ウエハＷ上のフォレストや光学素子（レンズ）等に対する悪影響がない点で利点がある。また、純水は、環境に対する悪影響がないと共に、不純物の含有量が極めて低いため、ウエハＷの表面及び投影光学系３０の先端面に設けられている光学素子の表面を浄化する作用も期待できる。
波長が１９３ｎｍ程度の露光光に対する純水（水）の屈折率ｎは、略１．４４といわれている。本実施形態のように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、ウエハＷ上では、１／ｎ、すなわち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。

次に、本発明に係る露光装置の第２の実施形態について、図を参照しながら説明する。なお、先に説明した実施形態と同一又は同等の構成部分については、同一の符号を付し、その説明を省略又は簡略化する。
図５は、本発明の第２の実施形態に係る露光装置ＥＸ２の構成を示す図である。本実施形態の露光装置ＥＸ２は、異常検知部７１を備えている。異常検知部７１は、制御装置７０を構成する個々の制御部に発生するエラーを検知し、露光装置ＥＸ２に異常が発生していないか検知する。
ここで異常とは、投影光学系３０、液体供給装置９１、液体回収装置９２等のウエハＷの上部に配置された部材（対向部材）と、ウエハテーブル４２、ウエハＷ等の投影光学系３０の下部に配置された部材（物体）とが衝突するような、装置の損傷を招く可能性がある動作をいう。具体的には、レーザ干渉計６１の計測値に飛び（ミスカウント等）が発生したり、リニアモータ５０，５５の駆動指令値にノイズが混入したりすることにより、ＸＹステージ４３が暴走するような動作である。若しくは、防振ユニット３００を構成するエアマウント３１０の内圧の異常やボイスコイルモータ３２０の駆動指令値にノイズが混入したりすることにより、防振ユニット３００の制御が出来なくなり、本体フレーム１００の位置が不定となるような動作である。
このような異常が発生する場合には、制御装置７０が備える干渉計制御部やウエハステージ制御部、防振ユニット制御部等の個々の制御部に、それぞれ干渉計エラーやＸＹステージ４３の制御エラー、防振ユニット３００の位置決めエラー等が発生しているので、異常検出部７１は、これらのエラーを検知して異常の発生の有無を判断し、露光装置ＥＸ２の損傷を招くおそれのある異常が発生している場合には、制御装置７０に対してその旨通知する。
また、制御装置７０には、露光装置ＥＸ２の外部に設けられた地震検知装置７２が接続されている。地震検知装置７２は、露光装置ＥＸ２が設置されている床面Ｆに設置され、地震等による床面Ｆの異常振動を検知すると、その異常の発生を制御装置７０に通知する。なお、地震検知装置７２は、露光装置ＥＸ２の損傷を招くおそれのある異常振動を超える場合にのみ制御装置７０に異常振動の発生を通知し、振動の方向、振幅、周波数等を解析することにより、露光装置ＥＸの損傷を招くおそれのない局所的な振動（例えば、地震検出装置７２近傍の荷物通行等による振動）であると判断した場合には通知を行わない。
また、投影光学系３０の周囲に設けられた液体供給装置９１及び液体回収装置９２は、駆動装置９３を介して第１支持盤１１０に支持されている。駆動装置９３は、露光装置ＥＸ２が正常に動作している場合には、液体供給装置９１及び液体回収装置９２をウエハＷ面から所定の距離だけ離間した所定位置に配置している。そして、制御装置７０からの指令に対応して液体供給装置９１及び液体回収装置９２を投影光学系３０の光軸方向（Ｚ方向）に沿って上昇させる。

次に、本発明の第２実施形態に係る露光装置ＥＸ２の動作について説明する。上述のとおり、露光装置ＥＸ２が正常に動作している場合には、駆動装置９３は、液体供給装置９１及び液体回収装置９２をウエハＷ面から所定の距離だけ離間した所定位置に配置している。
ここで、露光装置ＥＸ２に異常が発生した場合、異常検知部７１は、制御装置７０で発生しているエラーを検知し、検知したエラーが予め記憶しているエラーに該当するか照合し、該当する場合には、制御装置７０に異常を通知する。ここで、予め記憶しているエラーは、露光装置ＥＸ２の損傷を招くおそれのあるエラーである。
異常検知部７１からの通知を受けた制御装置７０は、該通知に対応して駆動装置９３を駆動し、液体供給装置９１及び液体回収装置９２を上昇させてウエハＷから遠ざける。同時に、制御装置７０は、防振ユニット３００を制御して本体フレーム１００を上昇させるとともに、防振ユニット４００を制御してウエハ定盤４４を下降させる。更に、制御装置７０は、Ｚ駆動部４７を制御してウエハテーブル４２を下降させる。
また、地震検知装置７２が地震を検知した場合にも、地震が発生した旨の通知を受けた制御装置７０は、上記と同様の制御を行う。
以上説明したように、異常発生の通知を受けた制御装置７０が上記制御を行うことにより、液体供給装置９１及び液体回収装置９２等とウエハＷ等とが互いに遠ざかるので、液体供給装置９１及び液体回収装置９２等とウエハＷ等とが干渉して露光装置ＥＸ２が損傷を受けることはなく、異常発生後の露光装置ＥＸ２の復帰、及び半導体デバイスの生産の再開を速やかに行うことが出来る。

本実施の形態においては、異常検知部７１を制御装置７０とは別に設ける例について説明したが、必ずしも専用の装置として別個に異常検知部７１を設ける必要はない。異常検知部７１を別個に設けない場合には、制御装置７０を構成する個々の制御部のうち、露光装置ＥＸ２の各動作部を直接制御する下位の制御部を異常検知部とし、下位の制御部を統括して制御する上位の制御部に異常の発生を通知するようにすればよい。そして、通知を受けた上位制御部は、下位の各制御部に対して、上述のような動作を行うよう制御指令を出せばよい。
また、本実施の形態においては、地震検知装置７２を露光装置ＥＸ２が設置された床面Ｆに設置した例について説明したが、地震検知装置７２はこれ以外の場所に設置しても構わない。例えば、露光装置ＥＸ２が収容されている建物が建てられている地面に設置してもよい。

また、上記の説明では、異常の発生の通知を受けた制御装置７０は、液体供給装置９１及び液体回収装置９２の上昇、本体フレーム１００の上昇、ウエハ定盤４４の下降、及びウエハテーブル４２の下降という４つの動作を行う場合について説明したが、必ずしもこれらを全て行う必要はなく、少なくとも一つの動作を行うようにすればよい。ただし、これらの動作は、異常発生時に行うものであるので、エラーの発生により予定している動作を実行することができない場合がある。したがって、制御装置７０は、異常の発生の通知を受けた場合にできるだけ多くの動作を行うようにしておくのが望ましい。また、発生している異常に応じて最適な動作を選択して実行するようにしてもよい。なお、制御装置７０が露光装置ＥＸ２の損傷を回避するために上記以外に必要な動作を行うように制御してもよいことは言うまでもない。

更に、地震の発生に伴う停電等の事態に備えて、ソフトウエアを介することなく、ハードウエアにより上記動作を行うようにしてもよい。例えば、防振ユニット３００のエアマウント３１０にノーマルオープン型の電磁弁を介して圧搾空気タンクを接続する。また、防振ユニット４００のエアマウント４１０にもノーマルオープン型の電磁弁を設置し、一端を大気開放しておく。いずれかの電磁弁も通常状態においては通電されて閉状態となっているが、停電が発生した場合には、各電磁弁は通電の停止という異常の通知に対して弁を開放するという制御をソフトウエアを介さずに自動的に行う。これによって、エアマウント３１０には空気が送られ、エアマウント４１０からは空気が抜けるので、本体フレーム１００及び本体フレーム１００に支持されている液体供給装置９１、液体回収装置９２及び投影光学系３０は上昇し、ウエハテーブル４２及びウエハＷは下降して、露光装置ＥＸ２が損傷を受けるのを防止することができる。

また、本実施の形態においては、駆動装置９３が液体供給装置９１及び液体回収装置９２を駆動する例について説明したが、ウエハＷと対向している他の部材を駆動するようにしてもよい。例えば、オートフォーカス系やウエハアライメント系を駆動するようにすることもできる。また、多少の接触では破損しないように、液体供給装置９１及び液体回収装置９２等を衝撃から吸収するための弾性体（ゴム、バネ等）を介して駆動装置９３で支持してもよい。

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３０や、ウエハＷの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。
また、露光光としてＦ_２レーザ光を用いる場合には、液体としてＦ_２レーザ光を透過可能な、例えばフッ素系オイルや過フッ素ポリエーテル（ＰＦＰＥ）等のフッ素系の液体を用いればよい。

また、上述の実施形態においては、投影光学系３０とウエハＷ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ウエハを保持したステージを液槽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、その中にウエハを保持する液浸露光装置にも、本発明を適用可能である。

また、本発明は、特開平１０−１６３０９９号公報、特開平１０−２１４７８３号公報、特表２０００−５０５９５８号公報等に開示されているように、ウエハ等の被処理基板を別々に戴置してＸＹ方向に独立に移動可能な２つのステージを備えたツインステージ型の露光装置にも適用できる。
また、本発明は、独立に移動可能で機能の異なる２つのステージを備えた露光ステージにも適用できる。具体的には、ウエハＷを保持して移動可能な露光用ステージと、投影光学系の結像性能等を計測するための計測機能を有する計測用ステージとの２つのステージを備えた露光装置に本発明を適用し、いずれかのステージに異常が発生した場合に、上述したような回避動作を行うようにすることができる。

なお、上述したように、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が大ききなる場合には、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性能が悪化することもあるので、偏光照明を用いるのが望ましい。その場合、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（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。投影光学系とウエハ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、投影光学系とレジストのと間が気体（空気）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）等を適宜組み合わせるとより効果的である。
また、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、特開平６−５３１２０号に開示されているように、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せも効果的である。特に、レチクルのパターンが所定の一定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パターンが混在する場合には、同じく特開平６−５３１２０号に開示されているように、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。

本発明が適用される露光装置としては、液浸型露光装置には限らない。
また、マスクと基板とを静止した状態でマスクのパターンを露光し、基板を順次ステップ移動させるステップ・アンド・リピート型の露光装置を用いてもよい。

また、本発明が適用される露光装置として、投影光学系を用いることなくマスクと基板とを密接させてマスクのパターンを露光するプロキシミティ露光装置を用いてもよい。

また、露光装置の用途としては半導体デバイス製造用の露光装置に限定されることなく、例えば、角型のガラスプレートに液晶表示素子パターンを露光する液晶用の露光装置や、薄膜磁気ヘッドを製造するための露光装置にも広く適当できる。

また、本発明が適用される露光装置の光源は、ｇ線（４３６ｎｍ）、ｉ線（３６５ｎｍ）、ＫｒＦエキシマレーザ（２４８ｎｍ）、ＡｒＦエキシマレーザ（１９３ｎｍ）、Ｆ_２レーザ（１５７ｎｍ）のみならず、Ｘ線や電子線などの荷電粒子線を用いることができる。例えば、電子線を用いる場合には電子銃として、熱電子放射型のランタンヘキサボライト（ＬａＢ６）、タンタル（Ｔａ）を用いることができる。さらに、電子線を用いる場合、マスクを用いる構成としてもよいし、マスクを用いずに直接基板上にパターンを形成する構成としてもよい。さらに、投影光学系の倍率は縮小系のみならず等倍および拡大系のいずれでもよい。

また、投影光学系としては、エキシマレーザなどの遠紫外線を用いる場合は硝材として石英や蛍石などの遠紫外線を透過する材料を用い、Ｆ_２レーザやＸ線を用いる場合は反射屈折系または屈折系の光学系にし（このとき、レチクルも反射型タイプのものを用いる）、また、電子線を用いる場合には光学系として電子レンズおよび偏向器からなる電子光学系を用いればよい。なお、電子線が通過する光路は真空状態にすることはいうまでもない。

また、ウエハステージやレチクルステージにリニアモータを用いる場合は、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いい。また、ステージは、ガイドに沿って移動するタイプでもいいし、ガイドを設けないガイドレスタイプでもよい。さらに、ステージの駆動装置として平面モ−タを用いる場合、磁石ユニット（永久磁石）と電機子ユニットのいずれか一方をステージに接続し、磁石ユニットと電機子ユニットの他方をステージの移動面側（ベース）に設ければよい。

ウエハステージの移動により発生する反力は、特開平８−１６６４７５号公報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。
また、ウエハステージの移動により発生する反力は、カウンタマスをウエハステージの移動方向と逆方向に移動させることにより相殺させてもよい。

レチクルステージの移動により発生する反力は、特開平８−３３０２２４号公報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。

また、本発明が適用される露光装置は、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。

また、半導体デバイスは、図６に示すように、デバイスの機能・性能設計を行う工程５０１、この設計ステップに基づいたマスク（レチクル）を製作する工程５０２、シリコン材料からウエハを製造する工程５０３、前述した実施形態の露光装置によりレチクルのパターンをウエハに露光するウエハ処理工程５０４、デバイス組み立て工程５０５（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）、検査工程５０６等を経て製造される。

３０ 投影光学系（対向部材）
４２ ウエハテーブル（基板ステージ，物体）
４３ ＸＹテーブル（ステージ）
４７ 昇降装置
７０ 制御装置
８１ 位置検出センサ（検出部）
９１ 液体供給装置（対向部材）
９２ 液体回収装置（対向部材）
９３ 駆動装置
１１０ 第１支持盤（第１架台）
３００ 防振ユニット（防振装置）
３１０ エアマウント（駆動装置）
４００ 防振ユニット（第２防振装置）
４１０ エアマウント（昇降装置）
Ｓ 停止距離
Ｄ 距離
Ｒ レチクル（マスク）
Ｗ ウエハ（基板，物体）
ＰＡ パターン
ＡＸ 光軸
ＥＸ，ＥＸ２ 露光装置

Claims (41)

1. 投影光学系と液体とを介して基板に露光光を照射して露光を行う露光装置であって、
   前記基板を保持して前記投影光学系に対して移動可能なテーブルと、
   前記投影光学系よりも前記テーブルに近い側に配置され、当該テーブルと前記投影光学系との間に液体を保持可能な対向部材と、
   前記露光装置の内部で生じた異常の検出に基づき、前記テーブルと前記対向部材とを遠ざける制御装置と、を含む露光装置。
2. 前記投影光学系の光軸方向に関して前記対向部材を移動可能に支持する駆動装置と、をさらに含み、
   前記制御装置は、前記駆動装置を制御して前記対向部材を前記テーブルに対して遠ざける請求項１に記載の露光装置。
3. 前記制御装置は、前記テーブルを制御して、当該テーブルを前記対向部材に対して遠ざける請求項１又は２に記載の露光装置。
4. 前記対向部材を支持する第１架台を備え、
   前記駆動装置は、前記第１架台を介して前記対向部材を前記光軸方向に関して移動可能に支持する防振装置である請求項２に記載の露光装置。
5. 前記テーブルを有するステージと、
   前記ステージを駆動する昇降装置と、をさらに含み、
   前記制御装置は、前記昇降装置を制御して前記テーブルを前記対向部材に対して遠ざける請求項１から４のうちのいずれか一項に記載の露光装置。
6. 前記昇降装置は、前記光軸方向に関して前記ステージを移動可能に支持する第２防振装置である請求項５に記載の露光装置。
7. 前記対向部材は、前記投影光学系と前記基板との間に保持された前記液体を回収する液体回収装置を少なくとも含む請求項１から６のうちのいずれか一項に記載の露光装置。
8. 前記対向部材は、前記投影光学系と前記基板との間に液体を供給する液体供給装置をさらに含む請求項７に記載の露光装置。
9. 前記制御装置は、さらに、当該露光装置が設置されている床面に予め定めた基準を超える振動を検出したときに、前記テーブルと前記対向部材とを遠ざける請求項１〜８のうちのいずれか一項に記載の露光装置。
10. 前記制御装置は、前記テーブルと前記対向部材とを遠ざけるときに、前記光軸方向と交差する方向における前記テーブルを有するステージの移動を停止させる請求項１〜９のうちのいずれか一項に記載の露光装置。
11. 前記異常は、前記露光装置に発生したエラー動作を含む請求項１〜１０のうちのいずれか一項に記載の露光装置。
12. 前記エラー動作は、干渉計エラー、位置決めエラー、制御エラーのうちの少なくとも１つである請求項１１に記載の露光装置。
13. 対象となる前記エラー動作を予め記憶する記憶部をさらに有し、
    前記制御装置は、検出した異常を予め記憶したエラー動作と照合したうえで、前記テーブルと前記対向部材とを遠ざけるか否かを決定する請求項１１又は１２に記載の露光装置。
14. 投影光学系と液体とを介して基板に露光光を照射して露光を行う露光装置に用いる露光方法であって、
    前記基板をテーブルに載置すること、
    前記投影光学系よりも前記基板に近い側に配置される対向部材により液体を前記投影光学系と前記テーブルとの間に保持しつつ、前記投影光学系を介して前記基板に露光光を投影すること、
    前記露光装置の内部に生じる異常を検出すること、および
    前記異常を検出した場合に、前記テーブルと前記対向部材とを遠ざけること、
    を含む露光方法。
15. 前記異常は、前記露光装置に発生したエラー動作を含む請求項１４に記載の露光方法。
16. 前記エラー動作は、干渉計エラー、位置決めエラー、制御エラーのうちの少なくとも１つである請求項１５に記載の露光方法。
17. 前記テーブルと前記対向部材とを遠ざける際に、前記テーブルに対して前記対向部材を遠ざける請求項１４〜１６のうちのいずれか一項に記載の露光方法。
18. 前記テーブルと前記対向部材とを遠ざける際に、前記対向部材に対して前記テーブルを遠ざける請求項１４〜１７のうちのいずれか一項に記載の露光方法。
19. 前記テーブルと前記対向部材とを、前記投影光学系の光軸方向に関して互いに遠ざける請求項１４〜１８のうちのいずれか一項に記載の露光方法。
20. 請求項１〜１３のうちのいずれか一項に記載の露光装置、または請求項１４〜１９のうちのいずれか一項に記載の露光方法を用いてデバイスを製造するデバイスの製造方法。
21. 外部から搬入される基板に所定のパターンの露光光を照射する投影光学系と、
    前記投影光学系の像面側に位置して前記基板を保持して移動可能なテーブルと、
    前記投影光学系よりも前記テーブルに近い側に配置されて、前記テーブルと前記投影光学系との間に液体を保持可能な対向部材と、
    前記投影光学系および前記対向部材とを支持する支持部と、
    異常が検出された場合に、前記支持部を制御して前記テーブルに対して前記対向部材を遠ざける制御装置と、
    を含む露光装置。
22. 前記支持部は、前記投影光学系および前記支持部に伝わる振動を抑制する防振装置を含み、
    前記制御装置は、前記防振装置を制御して前記テーブルに対して前記対向部材を遠ざける請求項２１に記載の露光装置。
23. 前記対向部材を支持する第１架台をさらに備え、
    前記防振装置は、前記第１架台を介して前記対向部材を移動可能に支持する請求項２２に記載の露光装置。
24. 前記対向部材と前記テーブルとは、前記投影光学系の光軸方向に関して所定の距離だけ離間した第１の状態と、前記第１の状態の離間距離よりも離れた第２の状態と、をとることができ、
    前記第１の状態にあるときに前記基板に対して前記露光光を照射する請求項２１〜２３のいずれか一項に記載の露光装置。
25. 前記対向部材は、前記投影光学系と前記基板との間に保持された前記液体を回収する液体回収装置を少なくとも含む請求項２１〜２４のうちのいずれか一項に記載の露光装置。
26. 前記対向部材は、前記投影光学系と前記基板との間に液体を供給する液体供給装置をさらに含む請求項２５に記載の露光装置。
27. 前記テーブルを有するステージをさらに備え、
    前記制御装置は、前記テーブルと前記対向部材とを遠ざけるときに、前記投影光学系の光軸方向と略直交する方向における前記ステージの移動を停止させる請求項２１〜２６のいずれか一項に記載の露光装置。
28. 投影光学系と液体とを介して基板に露光光を照射して露光を行う露光装置に用いる露光方法であって、
    前記投影光学系と、当該投影光学系よりも前記基板に近い側に配置されて液体を保持可能な対向部材とを支持部で支持するとともに、これら投影光学系と対向部材に対向するように基板をテーブルに載置すること、
    前記対向部材により前記投影光学系と前記基板との間に液体を保持しつつ当該基板に露光光を投影すること、
    異常の発生を検出すること、および
    前記異常を検出した場合に、前記支持部を制御して前記テーブルに対して前記対向部材を遠ざけること、
    を含む露光方法。
29. 前記支持部は、前記投影光学系および前記支持部に伝わる振動を抑制する防振装置を含み、
    前記異常を検出した場合に、前記防振装置を制御して前記テーブルに対して前記対向部材を遠ざける請求項２８に記載の露光方法。
30. 前記対向部材と前記テーブルとは、前記投影光学系の光軸方向に関して所定の距離だけ離間した第１の状態と、前記第１の状態の離間距離よりも離れた第２の状態と、をとることができ、
    前記第１の状態にあるときに前記基板に対して前記露光光を照射する請求項２８又は２９に記載の露光方法。
31. 前記テーブルに対して前記対向部材を遠ざけるとき、前記テーブルを有するステージにおける、前記投影光学系の光軸方向と略直交する方向に関する移動を停止させる請求項２８〜３０のいずれか一項に記載の露光方法。
32. 外部から搬入される基板に所定のパターンの露光光を照射する投影光学系と、
    前記投影光学系の像面側に位置して前記基板を保持して移動可能なテーブルと、
    前記投影光学系よりも前記テーブルに近い側に配置されて、前記投影光学系と前記テーブルとの間に液体を保持可能な対向部材と、
    異常が検出された場合に、前記対向部材に対して前記テーブルを遠ざける制御装置と、
    を含む露光装置。
33. 前記制御装置は、前記テーブルを前記投影光学系の光軸方向に関して移動させることにより、前記対向部材に対して前記テーブルを遠ざける請求項３２に記載の露光装置。
34. 前記テーブルを有するステージと、
    前記ステージを駆動する昇降装置と、をさらに含み、
    前記制御装置は、前記昇降装置を制御して、前記対向部材に対して前記テーブルを遠ざける請求項３２又は３３に記載の露光装置。
35. 前記昇降装置は、前記光軸方向に関して前記ステージを移動可能に支持する防振装置である請求項３４に記載の露光装置。
36. 前記対向部材は、前記投影光学系と、前記テーブルに保持される基板との間に液体を供給する液体供給装置、又は当該液体を回収する液体回収装置の少なくとも一方を含む請求項３２〜３５のいずれか一項に記載の露光装置。
37. 前記制御装置は、前記テーブルと前記対向部材とを遠ざけるときに、前記投影光学系の光軸方向と略直交する方向における前記ステージの移動を停止させる請求項３２〜３６のいずれか一項に記載の露光装置。
38. 投影光学系と液体とを介して基板に露光光を照射して露光を行う露光装置に用いる露光方法であって、
    前記基板をテーブルに載置すること、
    前記投影光学系よりも前記基板に近い側に配置される対向部材により液体を保持しつつ前記投影光学系を介して前記基板に露光光を投影すること、
    異常を検出すること、および
    前記異常を検出した場合に、前記対向部材に対して前記テーブルを遠ざけること、
    を含む露光方法。
39. 前記テーブルを前記投影光学系の光軸方向に関して移動させることにより、前記対向部材に対して前記テーブルを遠ざける請求項３８に記載の露光方法。
40. 前記テーブルを有するステージを防振して支持する防振装置を制御して、前記対向部材に対して前記テーブルを遠ざける請求項３８又は３９に記載の露光方法。
41. 前記テーブルに対して前記対向部材を遠ざけるとき、前記テーブルを有するステージにおける、前記投影光学系の光軸方向と略直交する方向に関する移動を停止させる請求項３８〜４０のいずれか一項に記載の露光方法。