JP4470433B2 - Exposure apparatus, exposure method, and device manufacturing method - Google Patents

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Description

本発明は、投影光学系と液体とを介して基板を露光する露光装置、露光方法、及びこの露光装置、露光方法を用いるデバイス製造方法に関するものである。 The present invention relates to an exposure apparatus that exposes a substrate through a projection optical system and a liquid, an exposure method, and a device manufacturing method that uses this exposure apparatus and exposure method.

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=k・λ/NA … (1)
δ=±k・λ/NA … (2)
ここで、λは露光波長、NAは投影光学系の開口数、k、k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 = k 1 · λ / NA (1)
δ = ± k 2 · λ / NA 2 (2)
Here, λ is the exposure wavelength, NA is the numerical aperture of the projection optical system, and k 1 and k 2 are process coefficients. From the equations (1) and (2), it can be seen that the depth of focus δ becomes narrower when the exposure wavelength λ is shortened and the numerical aperture NA is increased in order to increase the resolution R.

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。
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.
International Publication No. 99/49504 Pamphlet

ところで、基板ステージ上には投影光学系を介した光を受光する種々の受光器(光センサ)が設けられており、その受光器の出力に基づいて、投影光学系の像面側に照射される露光光の照射状態や投影光学系の像面側に形成される像状態を計測し、この計測結果を参照して、基板を露光する際の露光状態の最適化を行っている。液浸露光装置においても、これらの受光器は装置の性能を維持、最適化するために必要と考えられているが、投影光学系の像面側に液体の液浸領域を形成した状態で受光器による受光動作を液体を介して行うと、受光器の出力に基づく計測結果が液体の影響を受ける可能性がある。   By the way, various light receivers (light sensors) for receiving light via the projection optical system are provided on the substrate stage, and the image surface side of the projection optical system is irradiated based on the output of the light receiver. The exposure state of the exposure light and the image state formed on the image plane side of the projection optical system are measured, and the exposure state when the substrate is exposed is optimized by referring to the measurement result. Even in an immersion exposure system, these optical receivers are considered necessary for maintaining and optimizing the performance of the system, but they receive light with a liquid immersion area formed on the image plane side of the projection optical system. If the light receiving operation by the optical receiver is performed via the liquid, the measurement result based on the output of the optical receiver may be affected by the liquid.

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、液浸法を適用した露光装置において、受光器の受光結果に基づいて露光状態を最適化するための処理を良好に行い、高精度に露光できる露光装置、露光方法、及びデバイス製造方法を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of such circumstances, and in an exposure apparatus to which an immersion method is applied, the process for optimizing the exposure state based on the light reception result of the light receiver is performed satisfactorily. It is an object of the present invention to provide an exposure apparatus, an exposure method, and a device manufacturing method that can perform exposure with high accuracy.

上記の課題を解決するため、本発明は実施の形態に示す図1〜図20に対応付けした以下の構成を採用している。
本発明の露光装置(EX)は、投影光学系(PL)の像面側に配置された基板(P)に対して投影光学系(PL)と液体(LQ)とを介して露光光(EL)を照射することによって基板(P)を露光する露光装置において、投影光学系(PL)の像面側に配置された光透過部(71)を有する光学部材(75)を介して投影光学系(PL)を通過した光を受光する受光器(90)と、投影光学系(PL)と光学部材(75)との間に満たされた液体(LQ)の温度情報を検出する温度検出装置(180)とを備えたことを特徴とする。
In order to solve the above-described problems, the present invention adopts the following configuration corresponding to FIGS. 1 to 20 shown in the embodiment.
The exposure apparatus (EX) according to the present invention exposes exposure light (EL) via a projection optical system (PL) and a liquid (LQ) to a substrate (P) disposed on the image plane side of the projection optical system (PL). ) In the exposure apparatus that exposes the substrate (P) by irradiating the projection optical system via an optical member (75) having a light transmission part (71) disposed on the image plane side of the projection optical system (PL). A light receiver (90) that receives light that has passed through (PL), and a temperature detection device that detects temperature information of the liquid (LQ) filled between the projection optical system (PL) and the optical member (75). 180).

本発明によれば、温度検出装置で、投影光学系と光学部材との間の液体の温度情報を検出することができるので、受光器で受光した光に対する液体の温度の影響を知ることができる。例えば、投影光学系と光学部材との間を液体で満たした状態で光学部材を介して光を受光器で受光中の液体温度と、基板を露光中の液体温度とが異なっていると、その受光器の出力に基づいて基板を液浸露光する際の露光状態を最適化する際、その最適化するための調整値(補正パラメータ)を正確に設定できない不都合が生じる可能性があるが、温度検出装置の検出結果を使えば、受光器で受光中の液体温度と基板を露光中の液体温度とが異なる状況が生じても、前記補正パラメータを最適値に設定することができる。
ここで、光学部材とは、レンズに限られず、光透過部を有し、投影光学系との間に液体を保持できるようなものは全て含まれる。
According to the present invention, since the temperature information of the liquid between the projection optical system and the optical member can be detected by the temperature detection device, the influence of the temperature of the liquid on the light received by the light receiver can be known. . For example, if the liquid temperature during receiving light by the light receiver through the optical member and the liquid temperature during exposure of the substrate are different in a state where the space between the projection optical system and the optical member is filled with liquid, When optimizing the exposure state when the substrate is subjected to immersion exposure based on the output of the photoreceiver, there may be a disadvantage that the adjustment value (correction parameter) for the optimization cannot be set accurately. If the detection result of the detection device is used, the correction parameter can be set to an optimum value even when the temperature of the liquid being received by the photoreceiver differs from the temperature of the liquid being exposed to the substrate.
Here, the optical member is not limited to a lens, but includes any member that has a light transmission part and can hold a liquid with the projection optical system.

本発明のデバイス製造方法は、上記記載の露光装置(EX)を用いることを特徴とする。本発明によれば、精度良い露光処理を行うことができ、所望の性能を有するデバイスを製造することができる。   The device manufacturing method of the present invention uses the above-described exposure apparatus (EX). According to the present invention, exposure processing with high accuracy can be performed, and a device having desired performance can be manufactured.

本発明によれば、液浸露光装置において、投影光学系と光学部材との間に液体を満たした状態でも、受光器の受光結果に基づいて最適な露光条件を設定した状態で精度良い露光処理を行うことができる。   According to the present invention, in an immersion exposure apparatus, even when a liquid is filled between a projection optical system and an optical member, an accurate exposure process is performed with optimum exposure conditions set based on a light reception result of a light receiver. It can be performed.

以下、本発明の露光装置について図面を参照しながら説明する。図1は本発明の露光装置の一実施形態を示す概略構成図である。
図1において、露光装置EXは、マスクMを支持するマスクステージMSTと、基板Pを支持する基板ステージPSTと、マスクステージMSTに支持されているマスクMを露光光ELで照明する照明光学系ILと、露光光ELで照明されたマスクMのパターン像を基板ステージPSTに支持されている基板Pに投影露光する投影光学系PLと、露光装置EX全体の動作を統括制御する制御装置CONTと、制御装置CONTに接続され、露光処理に関する各種情報を記憶した記憶装置MRYとを備えている。更に露光装置EXは、投影光学系PLの結像特性(光学特性)の計測に用いられる空間像計測装置70を備えている。空間像計測装置70は、投影光学系PLの像面側に配置されたスリット部71を有するスリット板75を介して投影光学系PLを通過した光(露光光EL)を受光する受光器90を備えている。スリット板75には、液体の温度を検出可能な温度センサ180が設けられている。
The exposure apparatus of the present invention will be described below with reference to the drawings. 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 includes a mask stage MST that supports a mask M, a substrate stage PST that supports a substrate P, and an illumination optical system IL that illuminates the mask M supported by the mask stage MST with exposure light EL. A projection optical system PL that projects and exposes the pattern image of the mask M illuminated with the exposure light EL onto the substrate P supported by the substrate stage PST, and a control device CONT that controls the overall operation of the exposure apparatus EX. A storage device MRY that is connected to the control device CONT and stores various types of information related to exposure processing is provided. Further, the exposure apparatus EX includes an aerial image measuring device 70 that is used for measuring the imaging characteristics (optical characteristics) of the projection optical system PL. The aerial image measuring device 70 includes a light receiver 90 that receives light (exposure light EL) that has passed through the projection optical system PL via a slit plate 75 having a slit portion 71 disposed on the image plane side of the projection optical system PL. I have. The slit plate 75 is provided with a temperature sensor 180 capable of detecting the temperature of the liquid.

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。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LQにより投影光学系PLの投影領域AR1を含む基板P上の一部に(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の先端側(像面側)の光学素子60と基板Pの表面との間に液体LQを満たし、この投影光学系PLと基板Pとの間の液体LQ及び投影光学系PLを介して露光光ELを照射してマスクMのパターン像を基板P上に投影することによってこの基板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 LQ to the substrate P, and a liquid recovery mechanism 20 for recovering the liquid LQ on the substrate P. While transferring at least the pattern image of the mask M onto the substrate P, the exposure apparatus EX uses a liquid LQ supplied from the liquid supply mechanism 10 to a part on the substrate P including the projection area AR1 of the projection optical system PL ( Locally) the immersion area AR2 is formed. Specifically, the exposure apparatus EX fills the liquid LQ between the optical element 60 on the front end side (image plane side) of the projection optical system PL and the surface of the substrate P, and the projection optical system PL and the substrate P The substrate P is exposed by projecting the pattern image of the mask M onto the substrate P by irradiating the exposure light EL through the liquid LQ and the projection optical system PL.

また後述するように、空間像計測装置70による計測動作中には、投影光学系PLとスリット板75との間に液体LQが満たされる。そして、投影光学系PLとスリット板75との間に満たされた液体LQを介してスリット板75(受光器90)に光が照射される。温度センサ180は、光を照射中の投影光学系PLとスリット板75との間の液体LQの温度情報を検出する。   As will be described later, the liquid LQ is filled between the projection optical system PL and the slit plate 75 during the measurement operation by the aerial image measurement device 70. Then, the slit plate 75 (light receiver 90) is irradiated with light through the liquid LQ filled between the projection optical system PL and the slit plate 75. The temperature sensor 180 detects temperature information of the liquid LQ between the projection optical system PL that is irradiating light and the slit plate 75.

本実施形態では、露光装置EXとしてマスクMと基板Pとを走査方向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X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。   In the present embodiment, the exposure apparatus EX is a scanning exposure apparatus (so-called so-called exposure apparatus EX) that exposes the pattern formed on the mask M onto the substrate P while synchronously moving the mask M and the substrate P in different directions (reverse directions) in the scanning direction. A case where a scanning stepper) 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 X-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、光源1より射出された光束(レーザビーム)LBを露光光ELに変換し、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る。照明光学系ILから射出される露光光ELとしては、例えば水銀ランプから射出される紫外域の輝線(g線、h線、i線)及びKrFエキシマレーザ光(波長248nm)等の遠紫外光(DUV光)や、ArFエキシマレーザ光(波長193nm)及びFレーザ光(波長157nm)等の真空紫外光(VUV光)等が用いられる。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。 The illumination optical system IL converts the light beam (laser beam) LB emitted from the light source 1 into exposure light EL, and illuminates the mask M supported by the mask stage MST with the exposure light EL. 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, DUV light), vacuum ultraviolet light (VUV light) such as ArF excimer laser light (wavelength 193 nm) and F 2 laser light (wavelength 157 nm), or the like is used. In this embodiment, ArF excimer laser light is used.

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、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)も透過可能である。   In the present embodiment, pure water is used as the liquid LQ. Pure water is not only ArF excimer laser light, but also far ultraviolet light (DUV light) such as ultraviolet emission lines (g-line, h-line, i-line) emitted from mercury lamps and KrF excimer laser light (wavelength 248 nm). Can also be transmitted.

本実施形態における光源1は、ArFエキシマレーザ光(波長193nm)を射出するエキシマレーザ光源であって、制御装置CONTによってそのレーザ発光のオン・オフや、中心波長、スペクトル半値幅、及び繰り返し周波数等を制御される。   The light source 1 in the present embodiment is an excimer laser light source that emits ArF excimer laser light (wavelength 193 nm). The controller CONT turns on / off the laser emission, the center wavelength, the spectral half width, the repetition frequency, and the like. Controlled.

照明光学系ILは、ビーム整形光学系2、オプティカルインテグレータ3、照明系開口絞り板4、リレー光学系6、8、固定マスクブラインド7A、可動マスクブラインド7B、ミラー9、及びコンデンサレンズ30等を備えている。本実施形態では、オプティカルインテグレータ3としてフライアイレンズが用いられるが、ロッド型(内面反射型)インテグレータ、あるいは回折光学素子等であってもよい。ビーム整形光学系2内には、光源1でパルス発光されたレーザビームLBの断面形状を、該レーザビームLBの光路後方に設けられたオプティカルインテグレータ3に効率良く入射するように整形するための、例えばシリンドリカルレンズやビームエキスパンダ等が含まれている。オプティカルインテグレータ(フライアイレンズ)3は、ビーム整形光学系2から射出されたレーザビームLBの光路上に配置され、マスクMを均一な照度分布で照明するために多数の点光源(光源像)からなる面光源、すなわち2次光源を形成する。   The illumination optical system IL includes a beam shaping optical system 2, an optical integrator 3, an illumination system aperture stop plate 4, relay optical systems 6, 8, a fixed mask blind 7A, a movable mask blind 7B, a mirror 9, a condenser lens 30, and the like. ing. In this embodiment, a fly-eye lens is used as the optical integrator 3, but a rod-type (internal reflection type) integrator, a diffractive optical element, or the like may be used. In the beam shaping optical system 2, the cross-sectional shape of the laser beam LB pulsed by the light source 1 is shaped so as to be efficiently incident on the optical integrator 3 provided behind the optical path of the laser beam LB. For example, a cylindrical lens and a beam expander are included. The optical integrator (fly eye lens) 3 is disposed on the optical path of the laser beam LB emitted from the beam shaping optical system 2, and is used to illuminate the mask M with a uniform illuminance distribution from a number of point light sources (light source images). A surface light source, that is, a secondary light source is formed.

オプティカルインテグレータ3の射出側焦点面の近傍には、円板状部材からなる照明系開口絞り板4が配置されている。この照明系開口絞り板4には、ほぼ等角度間隔で、例えば通常の円形開口からなる開口絞り(通常絞り)、小さな円形開口からなりコヒーレンスファクタであるσ値を小さくするための開口絞り(小σ絞り)、輪帯照明用の輪帯状の開口絞り(輪帯絞り)、及び変形光源法用に複数の開口を偏心させて配置した変形開口絞り(SHRINCとも呼ばれる四重極照明絞り)等が配置されている。この照明系開口絞り板4は、制御装置CONTにより制御されるモータ等の駆動装置31によって回転されるようになっており、これによりいずれかの開口絞りが露光光ELの光路上に選択的に配置される。   An illumination system aperture stop plate 4 made of a disk-like member is disposed in the vicinity of the exit-side focal plane of the optical integrator 3. The illumination system aperture stop plate 4 has an aperture stop (small aperture) composed of a normal circular aperture, for example, an aperture stop (small aperture) for reducing the σ value, which is a small circular aperture and is a coherence factor, at substantially equal angular intervals. σ stop), an annular aperture stop for annular illumination (annular stop), and a modified aperture stop (quadrupole illumination stop called SHRINC) in which a plurality of openings are arranged eccentrically for the modified light source method, etc. Has been placed. The illumination system aperture stop plate 4 is rotated by a driving device 31 such as a motor controlled by a control device CONT, whereby any aperture stop is selectively placed on the optical path of the exposure light EL. Be placed.

照明系開口絞り板4を通過した露光光ELの光路上に、反射率が小さく透過率が大きいビームスプリッタ5が配置され、更にこの後方の光路上に、マスクブラインド7A、7Bを介在させてリレー光学系(6、8)が配置されている。固定マスクブラインド7Aは、マスクMのパターン面に対する共役面から僅かにデフォーカスした面に配置され、マスクM上の照明領域IAを規定する矩形開口が形成されている。また、この固定マスクブラインド7Aの近傍に走査方向(X軸方向)及びこれに直交する非走査方向(Y軸方向)にそれぞれ対応する方向の位置及び幅が可変の開口部を有する可動マスクブラインド7Bが配置され、走査露光の開始時及び終了時にその可動マスクブラインド7Bを介して照明領域IAを更に制限することによって、不要な部分の露光が防止されるようになっている。また、本実施形態では、可動マスクブラインド7Bは、後述する空間像計測の際の照明領域の設定にも用いられる。一方、照明光学系IL内のビームスプリッタ5で反射された露光光ELの光路上には、集光レンズ32、及び遠紫外域で感度が良く、且つ光源1のパルス発光を検出するために高い応答周波数を有するPIN型フォトダイオード等の受光素子からなるインテグレータセンサ33が配置されている。   A beam splitter 5 having a low reflectance and a high transmittance is disposed on the optical path of the exposure light EL that has passed through the illumination system aperture stop plate 4, and further, relays are provided on the rear optical path with mask blinds 7A and 7B interposed therebetween. Optical systems (6, 8) are arranged. The fixed mask blind 7A is disposed on a surface slightly defocused from the conjugate plane with respect to the pattern surface of the mask M, and a rectangular opening that defines the illumination area IA on the mask M is formed. Further, a movable mask blind 7B having an opening having a variable position and width in the direction corresponding to the scanning direction (X-axis direction) and the non-scanning direction (Y-axis direction) orthogonal thereto in the vicinity of the fixed mask blind 7A. Is arranged, and the exposure area IA is further restricted via the movable mask blind 7B at the start and end of the scanning exposure, thereby preventing unnecessary exposure. Further, in the present embodiment, the movable mask blind 7B is also used for setting an illumination area in a later-described aerial image measurement. On the other hand, on the optical path of the exposure light EL reflected by the beam splitter 5 in the illumination optical system IL, the condenser lens 32 and the sensitivity are good in the far ultraviolet region, and are high in order to detect the pulse emission of the light source 1. An integrator sensor 33 including a light receiving element such as a PIN photodiode having a response frequency is disposed.

このようにして構成された照明光学系ILの作用を簡単に説明すると、光源1からパルス発光されたレーザビームLBは、ビーム整形光学系2に入射して、ここで後方のオプティカルインテグレータ3に効率良く入射するようにその断面形状が整形された後、オプティカルインテグレータ3に入射する。これにより、オプティカルインテグレータ3の射出側焦点面(照明光学系ILの瞳面)に2次光源が形成される。この2次光源から射出された露光光ELは、照明系開口絞り板4上のいずれかの開口絞りを通過した後、透過率が大きく反射率が小さいビームスプリッタ5に入射する。このビームスプリッタ5を透過した露光光ELは、第1リレーレンズ6を経て固定マスクブラインド7Aの矩形の開口部及び可動マスクブラインド7Bを通過した後、第2リレーレンズ8を通過してミラー9によって光路を垂直下方に折り曲げられる。ミラー9によって光路を折り曲げられた露光光ELは、コンデンサレンズ30を経て、マスクステージMSTに保持されたマスクM上の照明領域IAを均一な照度分布で照明する。   The operation of the illumination optical system IL configured in this way will be briefly described. The laser beam LB pulsed from the light source 1 is incident on the beam shaping optical system 2 where it is efficiently applied to the optical integrator 3 at the rear. After the cross-sectional shape is shaped so as to be incident well, it enters the optical integrator 3. As a result, a secondary light source is formed on the exit-side focal plane of the optical integrator 3 (the pupil plane of the illumination optical system IL). The exposure light EL emitted from the secondary light source passes through one of the aperture stops on the illumination system aperture stop plate 4 and then enters the beam splitter 5 having high transmittance and low reflectivity. The exposure light EL transmitted through the beam splitter 5 passes through the first relay lens 6, passes through the rectangular opening of the fixed mask blind 7 </ b> A and the movable mask blind 7 </ b> B, passes through the second relay lens 8, and is reflected by the mirror 9. The optical path can be bent vertically downward. The exposure light EL whose optical path is bent by the mirror 9 passes through the condenser lens 30 and illuminates the illumination area IA on the mask M held by the mask stage MST with a uniform illuminance distribution.

一方、ビームスプリッタ5で反射された露光光ELは、集光レンズ32を介してインテグレータセンサ33で受光され、インテグレータセンサ33の光電変換信号が、不図示のピークホールド回路及びA/D変換器を有する信号処理装置を介して制御装置CONTに供給される。本実施形態では、インテグレータセンサ33の計測値は、露光量制御に用いられる他、投影光学系PLに対する照射量の計算に用いられ、この照射量は基板反射率(これは、インテグレータセンサの出力と不図示の反射率モニタの出力とに基づいて求めることもできる)とともに、投影光学系PLの照明光吸収による結像特性の変化量の算出に用いられる。本実施形態では、所定の間隔で、制御装置CONTにより、インテグレータセンサ33の出力に基づいて照射量が計算され、その計算結果が照射履歴として、記憶装置MRYに記憶されるようになっている。   On the other hand, the exposure light EL reflected by the beam splitter 5 is received by the integrator sensor 33 via the condenser lens 32, and the photoelectric conversion signal of the integrator sensor 33 passes through a peak hold circuit and an A / D converter (not shown). The signal is supplied to the control device CONT through the signal processing device. In the present embodiment, the measurement value of the integrator sensor 33 is used for the exposure amount control and also for the calculation of the irradiation amount with respect to the projection optical system PL. This irradiation amount is the substrate reflectivity (this is the output of the integrator sensor). It can also be obtained based on the output of a reflectance monitor (not shown), and is used for calculating the amount of change in imaging characteristics due to illumination light absorption of the projection optical system PL. In the present embodiment, the dose is calculated based on the output of the integrator sensor 33 by the control device CONT at a predetermined interval, and the calculation result is stored in the storage device MRY as an irradiation history.

マスクステージMSTは、マスクMを保持して移動可能であって、例えばマスクMを真空吸着(又は静電吸着)により固定している。マスクステージMSTは、マスクベース55上に非接触ベアリングである気体軸受(エアベアリング)を介して非接触支持されており、リニアモータ等を含むマスクステージ駆動装置MSTDにより、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方向に微少回転可能である。そして、マスクステージMSTは、マスクベース55上をX軸方向に指定された走査速度で移動可能となっており、マスクMの全面が少なくとも投影光学系PLの光軸AXを横切ることができるだけのX軸方向の移動ストロークを有している。   The mask stage MST is movable while holding the mask M. For example, the mask M is fixed by vacuum suction (or electrostatic suction). The mask stage MST is supported in a non-contact manner on the mask base 55 via a gas bearing (air bearing) which is a non-contact bearing. The mask stage driving device MSTD including a linear motor or the like is used to drive the optical axis of the projection optical system PL. It can move two-dimensionally in a plane perpendicular to AX, that is, in the XY plane, and can rotate slightly in the θZ direction. The mask stage MST can move on the mask base 55 at a scanning speed designated in the X-axis direction, and the X can only cross the entire surface of the mask M at least the optical axis AX of the projection optical system PL. It has a moving stroke in the axial direction.

マスクステージMST上には移動鏡41が設けられている。また、移動鏡41に対向する位置にはレーザ干渉計42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θZ方向の回転角(場合によってはθX、θY方向の回転角も含む)はレーザ干渉計42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42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の位置を制御する。   A movable mirror 41 is provided on the mask stage MST. A laser interferometer 42 is provided at a position facing the movable mirror 41. The position of the mask M on the mask stage MST in the two-dimensional direction and the rotation angle in the θZ direction (including rotation angles in the θX and θY directions in some cases) are measured in real time by the laser interferometer 42, and the measurement result is a control device. Output to CONT. The control device CONT controls the position of the mask M supported by the mask stage MST by driving the mask stage drive device MSTD based on the measurement result of the laser interferometer 42.

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)60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。   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) 60 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.

本実施形態の投影光学系PLの先端部の光学素子60はレンズセル62で保持されており、その光学素子60を保持したレンズセル62と鏡筒PKの先端部とが連結機構61によって連結されている。光学素子60には液浸領域AR2の液体LQが接触する。光学素子60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60の液体接触面60a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60の液体接触面60a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60の液体接触面60aと液体LQとの密着性が高く、光学素子60と基板Pとの間の光路を液体LQで確実に満たすことができる。なお、光学素子60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60の液体接触面60a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。   The optical element 60 at the tip of the projection optical system PL of this embodiment is held by a lens cell 62, and the lens cell 62 holding the optical element 60 and the tip of the barrel PK are connected by a connecting mechanism 61. ing. The optical element 60 is in contact with the liquid LQ in the liquid immersion area AR2. The optical element 60 is made of meteorite. Since meteorite has high affinity with water, the liquid LQ can be brought into close contact with almost the entire liquid contact surface 60a of the optical element 60. That is, in the present embodiment, the liquid (water) LQ having a high affinity with the liquid contact surface 60a of the optical element 60 is supplied, and therefore the adhesion between the liquid contact surface 60a of the optical element 60 and the liquid LQ. And the optical path between the optical element 60 and the substrate P can be reliably filled with the liquid LQ. The optical element 60 may be quartz having a high affinity for water. Further, the liquid contact surface 60a of the optical element 60 may be subjected to a hydrophilization (lyophilic treatment) to further increase the affinity with the liquid LQ.

基板ステージPSTは、基板Pを保持して移動可能であって、XYステージ53と、XYステージ53上に搭載されたZチルトステージ52とを含んで構成されている。XYステージ53は、ステージベース54の上面の上方に不図示の非接触ベアリングである気体軸受(エアベアリング)を介して非接触支持されている。XYステージ53(基板ステージPST)はステージベース54の上面に対して非接触支持された状態で、リニアモータ等を含む基板ステージ駆動装置PSTDにより、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。このXYステージ53上にZチルトステージ52が搭載され、Zチルトステージ52上に基板ホルダ51が搭載されている。この基板ホルダ51によって、基板Pが真空吸着等により保持されている。Zチルトステージ52は、後述するアクチュエータにより、Z軸方向、θX方向、及びθY方向にも移動可能に設けられている。上記アクチュエータを含む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。基板ステージPSTは、基板Pのフォーカス位置(Z位置)及び傾斜角を制御して基板Pの表面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とともに、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 can move while holding the substrate P, and includes an XY stage 53 and a Z tilt stage 52 mounted on the XY stage 53. The XY stage 53 is supported in a non-contact manner above the upper surface of the stage base 54 via a gas bearing (air bearing) which is a non-contact bearing (not shown). The XY stage 53 (substrate stage PST) is supported in a non-contact manner with respect to the upper surface of the stage base 54, and is in a plane perpendicular to the optical axis AX of the projection optical system PL by the substrate stage driving device PSTD including a linear motor and the like. That is, it can move two-dimensionally in the XY plane and can rotate in the θZ direction. A Z tilt stage 52 is mounted on the XY stage 53, and a substrate holder 51 is mounted on the Z tilt stage 52. The substrate P is held by the substrate holder 51 by vacuum suction or the like. The Z tilt stage 52 is provided so as to be movable in the Z-axis direction, the θX direction, and the θY direction by an actuator described later. The substrate stage driving device PSTD including the actuator is controlled by the control device CONT. The substrate stage PST controls the focus position (Z position) and tilt angle of the substrate P to adjust the surface of the substrate P to the image plane of the projection optical system PL by the autofocus method and the auto leveling method, and Positioning is performed in the X-axis direction and the Y-axis direction.

また、基板ステージPST(基板ホルダ51)上には、基板Pを囲むように補助プレート57が設けられている。補助プレート57は基板ホルダ51に保持された基板Pの表面とほぼ同じ高さの平面を有している。基板Pのエッジ領域を露光する場合にも、補助プレート51により投影光学系PLの下に液体LQを保持することができる。   An auxiliary plate 57 is provided on the substrate stage PST (substrate holder 51) so as to surround the substrate P. The auxiliary plate 57 has a flat surface substantially the same height as the surface of the substrate P held by the substrate holder 51. Even when the edge region of the substrate P is exposed, the liquid LQ can be held under the projection optical system PL by the auxiliary plate 51.

基板ステージPST(Zチルトステージ52)上には移動鏡43が設けられている。また、移動鏡43に対向する位置にはレーザ干渉計44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44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44の計測結果に基づいてリニアモータ等を含む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 43 is provided on the substrate stage PST (Z tilt stage 52). A laser interferometer 44 is provided at a position facing the movable mirror 43. The position and rotation angle of the substrate P on the substrate stage PST in the two-dimensional direction are measured in real time by the laser interferometer 44, and the measurement result is output to the control device CONT. The controller CONT positions the substrate P supported by the substrate stage PST by driving the substrate stage driving device PSTD including a linear motor or the like based on the measurement result of the laser interferometer 44.

また、露光装置EXは、基板ステージPST(基板ホルダ51)に支持されている基板Pの表面の位置を検出するフォーカス検出系45を備えている。フォーカス検出系45は、基板P上に液体LQを介して斜め方向より検出用光束を投射する投光部45Aと、基板Pで反射した前記検出用光束の反射光を受光する受光部45Bとを備えている。フォーカス検出系45(受光部45B)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45の検出結果に基づいて、基板P表面の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45A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ができる。すなわち、フォーカス検出系45は、所定基準面に対する基板P表面のずれを検出できる。なお、フォーカス検出系45の構成としては、例えば特開平6−283403号公報等に開示されているものを用いることができる。   Further, the exposure apparatus EX includes a focus detection system 45 that detects the position of the surface of the substrate P supported by the substrate stage PST (substrate holder 51). The focus detection system 45 includes a light projecting unit 45A that projects a detection light beam on the substrate P via the liquid LQ from an oblique direction, and a light receiving unit 45B that receives the reflected light of the detection light beam reflected by the substrate P. I have. The light reception result of the focus detection system 45 (light receiving unit 45B) is output to the control device CONT. The control device CONT can detect the position information in the Z-axis direction of the surface of the substrate P based on the detection result of the focus detection system 45. Further, by projecting a plurality of detection light beams from the light projecting unit 45A, it is possible to detect inclination information of the substrate P in the θX and θY directions. That is, the focus detection system 45 can detect the deviation of the surface of the substrate P with respect to the predetermined reference plane. As the configuration of the focus detection system 45, for example, the one disclosed in JP-A-6-283403 can be used.

制御装置CONTは、走査露光時等に、受光部45Bからの焦点ずれ信号(デフォーカス信号)、例えばSカーブ信号に基づいて焦点ずれが零となるように、後述するZ位置駆動部56A〜56Cを含む基板ステージ駆動装置PSTDを介してZチルトステージ52のZ軸方向への移動、及び2次元的に傾斜(θX、θY方向の回転)を制御する。すなわち、制御装置CONTは、多点フォーカス検出系45を用いてZチルトステージ52の移動を制御することにより、投影光学系PLの結像面と基板Pの表面とを実質的に合致させるオートフォーカス及びオートレベリングを実行する。   The control device CONT uses Z position driving units 56A to 56C, which will be described later, so that the focus shift becomes zero based on a defocus signal (defocus signal) from the light receiving unit 45B, for example, an S curve signal, during scanning exposure or the like. The movement of the Z tilt stage 52 in the Z-axis direction and the two-dimensional tilt (rotation in the θX and θY directions) are controlled via the substrate stage driving device PSTD including That is, the control device CONT controls the movement of the Z tilt stage 52 using the multipoint focus detection system 45, so that the image focusing plane of the projection optical system PL substantially matches the surface of the substrate P. And auto leveling.

また、投影光学系PLの先端近傍には、基板P上のアライメントマークあるいは基板ステージPST上に設けられた不図示の基準部材上に形成された基準マークを検出するオフアクシス方式の基板アライメント系46が設けられている。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とを介して前記基準部材に設けられた基準マークを検出するマスクアライメント系47が設けられている。本実施形態では、このアライメント系として、画像処理方式のアライメントセンサ、いわゆるFIA(Field Image Alignment)系が用いられている。なお、基板アライメント系46の構成としては、例えば特開平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47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。   Further, in the vicinity of the tip of the projection optical system PL, an off-axis type substrate alignment system 46 that detects an alignment mark on the substrate P or a reference mark formed on a reference member (not shown) provided on the substrate stage PST. Is provided. A mask alignment system 47 for detecting a reference mark provided on the reference member via the mask M and the projection optical system PL is provided in the vicinity of the mask stage MST. In this embodiment, an image processing type alignment sensor, a so-called FIA (Field Image Alignment) system is used as the alignment system. As the configuration of the substrate alignment system 46, for example, the one disclosed in JP-A-4-65603 can be used, and the configuration of the mask alignment system 47 is disclosed in JP-A-7-176468. Can be used.

図2は、液体供給機構10、液体回収機構20、及び投影光学系PLを示す拡大図である。投影光学系PLは、鏡筒PKに保持された複数枚(ここでは10枚)の光学素子64a〜64jと、投影光学系PLの像面側(基板P側)のレンズセル62に保持された光学素子60とを備えている。投影光学系PLを構成する光学素子64a〜64jのうち、その一部、例えば光学素子64a、64bは、それぞれ複数の駆動素子(例えばピエゾ素子等)63によって光軸AX方向及びXY面に対する傾斜方向に微小駆動可能に構成されている。また、光学素子64d、64eの間、及び光学素子64f、64gの間には、それぞれ密閉状態とされた第1、第2密閉室65A、65Bが形成されている。これら第1、第2密閉室65A、65Bには、不図示のガス供給機構から圧力調整機構66を介してクリーンな気体、例えばドライエアが供給されるようになっている。   FIG. 2 is an enlarged view showing the liquid supply mechanism 10, the liquid recovery mechanism 20, and the projection optical system PL. The projection optical system PL is held by a plurality of (here, 10) optical elements 64a to 64j held by the lens barrel PK and a lens cell 62 on the image plane side (substrate P side) of the projection optical system PL. And an optical element 60. Among the optical elements 64a to 64j constituting the projection optical system PL, some of the optical elements 64a and 64b, for example, optical elements 64a and 64b are inclined with respect to the optical axis AX direction and the XY plane by a plurality of driving elements (for example, piezoelectric elements) 63, respectively. It is configured to be capable of minute driving. Further, sealed first and second sealed chambers 65A and 65B are formed between the optical elements 64d and 64e and between the optical elements 64f and 64g, respectively. A clean gas such as dry air is supplied to the first and second sealed chambers 65A and 65B from a gas supply mechanism (not shown) via a pressure adjustment mechanism 66.

本実施形態では、各駆動素子63に与えられる駆動電圧(駆動素子の駆動量)及び第1、第2密閉室65A、65B内部の気体の圧力(内部圧力)を調整する圧力調整機構66が、制御装置CONTからの指令に応じて結像特性調整装置67により制御され、これによって、投影光学系PLの結像特性、例えば、像面位置、像面湾曲、ディストーション、倍率等が補正されるようになっている。なお、かかる結像特性を調整する結像特性調整機構は、光学素子64aのような可動光学素子のみによって構成してもよく、その可動光学素子の数も任意でよい。但し、この場合、可動光学素子の数が、投影光学系PLの結像特性の補正可能な種類に対応するので、補正が必要な結像特性の種類に応じて可動光学素子の数を定めればよい。   In the present embodiment, the pressure adjusting mechanism 66 that adjusts the driving voltage (driving amount of the driving element) applied to each driving element 63 and the gas pressure (internal pressure) inside the first and second sealed chambers 65A and 65B includes: Controlled by the imaging characteristic adjusting device 67 in accordance with a command from the control unit CONT, thereby correcting the imaging characteristics of the projection optical system PL, for example, the image plane position, field curvature, distortion, magnification, and the like. It has become. Note that the image formation characteristic adjusting mechanism for adjusting the image formation characteristic may be constituted by only a movable optical element such as the optical element 64a, and the number of the movable optical elements may be arbitrary. However, in this case, since the number of movable optical elements corresponds to the types of image formation characteristics that can be corrected by the projection optical system PL, the number of movable optical elements can be determined according to the types of image formation characteristics that need to be corrected. That's fine.

Zチルトステージ52は、3つのZ位置駆動部56A、56B、56C(但し、紙面奥側のZ位置駆動部56Cは不図示)によってXYステージ53上に3点で支持されている。これらのZ位置駆動部56A〜56Cは、Zチルトステージ52下面のそれぞれの支持点を投影光学系PLの光軸方向(Z方向)に独立して駆動する3つのアクチュエータ(例えばボイスコイルモータなど)59A、59B、59C(但し、図2における紙面奥側のアクチュエータ59Cは不図示)と、Zチルトステージ52のZ位置駆動部56A、56B、56CによるZ軸方向の駆動量(基準位置からの変位)を検出するエンコーダ58A、58B、58C(但し、図2における紙面奥側のエンコーダ58Cは不図示)とを含んで構成されている。ここでエンコーダ58A〜58Cとしては、例えば光学式又は静電容量式などのリニアエンコーダが使用されている。本実施形態では、上記アクチュエータ56A、56B、56Cによって、Zチルトステージ52を光軸AX方向(Z軸方向)及び光軸に直交する面(XY面)に対する傾斜方向すなわちθX、θY方向に駆動する駆動装置が構成されている。また、エンコーダ58A〜58Cで計測されるZチルトステージ52のZ位置駆動部56A、56B、56Cによる各支持点のZ軸方向の駆動量(基準点からの変位量)は制御装置CONTに出力され、制御装置CONTは、そのエンコーダ58A〜58Cの計測結果に基づいて、Zチルトステージ52のZ軸方向の位置及びレベリング量(θX回転量、θY回転量)を求めるようになっている。   The Z tilt stage 52 is supported at three points on the XY stage 53 by three Z position driving units 56A, 56B, and 56C (however, the Z position driving unit 56C on the back side of the drawing is not shown). These Z position driving units 56A to 56C have three actuators (for example, a voice coil motor) that independently drive the respective support points on the lower surface of the Z tilt stage 52 in the optical axis direction (Z direction) of the projection optical system PL. 59A, 59B, 59C (however, the actuator 59C on the back side of the paper in FIG. 2 is not shown) and the Z-axis direction driving amount (displacement from the reference position) by the Z position driving units 56A, 56B, 56C of the Z tilt stage 52 ) To detect the encoder 58 </ b> A, 58 </ b> B, 58 </ b> C (note that the encoder 58 </ b> C on the back side in FIG. 2 is not shown). Here, as the encoders 58A to 58C, linear encoders such as an optical type or a capacitance type are used, for example. In this embodiment, the actuators 56A, 56B, and 56C drive the Z tilt stage 52 in the optical axis AX direction (Z-axis direction) and the tilt direction with respect to the plane orthogonal to the optical axis (XY plane), that is, the θX and θY directions. A drive device is configured. Further, the driving amount (displacement amount from the reference point) of each supporting point by the Z position driving units 56A, 56B, and 56C of the Z tilt stage 52 measured by the encoders 58A to 58C is output to the control device CONT. The control device CONT obtains the position and leveling amount (θX rotation amount, θY rotation amount) of the Z tilt stage 52 based on the measurement results of the encoders 58A to 58C.

液体供給機構10は、露光処理時を含む所定の期間において投影光学系PLと基板Pとの間に液体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部11と、液体供給部11に供給管12を介して接続され、この液体供給部11から送出された液体LQを基板P上に供給する供給ノズル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。液体供給部11は、液体LQを収容するタンク、加圧ポンプ、及び供給する液体LQの温度を調整可能な温度調整機構等を備えており、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。液体供給部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は液体供給部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。   The liquid supply mechanism 10 supplies the liquid LQ between the projection optical system PL and the substrate P in a predetermined period including the time of exposure processing, and includes a liquid supply unit 11 capable of delivering the liquid LQ, and a liquid supply A supply nozzle 13 connected to the part 11 via a supply pipe 12 and supplying the liquid LQ delivered from the liquid supply part 11 onto the substrate P is provided. The supply nozzle 13 is disposed close to the surface of the substrate P. The liquid supply unit 11 includes a tank that stores the liquid LQ, a pressure pump, a temperature adjustment mechanism that can adjust the temperature of the supplied liquid LQ, and the like, and is provided on the substrate P via the supply pipe 12 and the supply nozzle 13. To supply liquid LQ. The liquid supply operation of the liquid supply unit 11 is controlled by the control device CONT, and the control device CONT can control the liquid supply amount per unit time on the substrate P by the liquid supply unit 11.

液体回収機構20は、露光処理時を含む所定の期間において投影光学系PLと基板Pとの間の液体LQを回収するものであって、基板Pの表面に近接して配置された回収ノズル23と、回収ノズル23に回収管22を介して接続された液体回収部21とを備えている。液体回収部21は、真空ポンプを含む真空系(吸引装置)、及び回収した液体LQを収容するタンク等を含んで構成されており、その動作は制御装置CONTに制御される。液体回収部21の真空系が駆動することにより、基板P上の液体LQは回収ノズル23を介して回収される。なお真空系として、露光装置に真空ポンプを設けずに、露光装置EXが配置される工場の真空系を用いるようにしてもよい。   The liquid recovery mechanism 20 recovers the liquid LQ between the projection optical system PL and the substrate P during a predetermined period including the time of the exposure process, and the recovery nozzle 23 is disposed close to the surface of the substrate P. And a liquid recovery unit 21 connected to the recovery nozzle 23 via a recovery pipe 22. The liquid recovery unit 21 includes a vacuum system (a suction device) including a vacuum pump, a tank for storing the recovered liquid LQ, and the like, and its operation is controlled by the control device CONT. When the vacuum system of the liquid recovery unit 21 is driven, the liquid LQ on the substrate P is recovered via the recovery nozzle 23. As a vacuum system, a vacuum system in a factory where the exposure apparatus EX is disposed may be used without providing a vacuum pump in the exposure apparatus.

なお回収管22の途中、具体的には回収ノズル23と真空系との間に、回収ノズル23から吸い込まれた液体LQと気体とを分離する気液分離器を設けることが好ましい。基板P上の液体LQを吸引回収する際、液体回収部(真空系)21では、液体LQをその周囲の気体(空気)とともに回収する状況が生じる可能性があるため、気液分離器によって回収ノズル23から回収された液体と気体とを分離することにより、真空系に液体LQが流入してその真空系が故障する等の不都合の発生を防止することができる。液体回収部21に回収された液体LQは、例えば廃棄されたり、あるいはクリーン化されて液体供給部11等に戻され再利用される。   In addition, it is preferable to provide a gas-liquid separator that separates the liquid LQ sucked from the recovery nozzle 23 and the gas in the middle of the recovery pipe 22, specifically, between the recovery nozzle 23 and the vacuum system. When the liquid LQ on the substrate P is sucked and collected, the liquid recovery unit (vacuum system) 21 may recover the liquid LQ together with the surrounding gas (air). Therefore, the liquid LQ is recovered by the gas-liquid separator. By separating the liquid and gas collected from the nozzle 23, it is possible to prevent the occurrence of inconveniences such as the liquid LQ flowing into the vacuum system and the vacuum system failing. The liquid LQ recovered by the liquid recovery unit 21 is discarded or cleaned, for example, and returned to the liquid supply unit 11 or the like for reuse.

なお、液体供給機構10及び液体回収機構20は、投影光学系PLに対して分離して支持されている。これにより、液体供給機構10及び液体回収機構20で生じた振動が投影光学系PLに伝わることがない。   The liquid supply mechanism 10 and the liquid recovery mechanism 20 are supported separately from the projection optical system PL. Thereby, the vibration generated in the liquid supply mechanism 10 and the liquid recovery mechanism 20 is not transmitted to the projection optical system PL.

図3は、液体供給機構10及び液体回収機構20と投影光学系PLの投影領域AR1との位置関係を示す平面図である。投影光学系PLの投影領域AR1はY軸方向に細長い矩形状(スリット状)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側に3つの供給ノズル13A〜13Cが配置され、−X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を介して液体供給部11に接続され、回収ノズル23A、23Bは回収管22を介して液体回収部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16A〜16Cと、回収ノズル26A、26Bとが配置されている。供給ノズル13A〜13Cと回収ノズル26A、26BとはY軸方向に交互に配列され、供給ノズル16A〜16C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16A〜16Cは供給管15を介して液体供給部11に接続され、回収ノズル26A、26Bは回収管25を介して液体回収部21に接続されている。   FIG. 3 is a plan view showing the positional relationship between the liquid supply mechanism 10 and the liquid recovery mechanism 20 and the projection area AR1 of the projection optical system PL. The projection area AR1 of the projection optical system PL has a rectangular shape (slit shape) elongated in the Y-axis direction, and three supply nozzles 13A to 13C are arranged on the + X side so as to sandwich the projection area AR1 in the X-axis direction. The two collection nozzles 23A and 23B are arranged on the −X side. The supply nozzles 13 </ b> A to 13 </ b> C are connected to the liquid supply unit 11 via the supply pipe 12, and the recovery nozzles 23 </ b> A and 23 </ b> B are connected to the liquid recovery part 21 via the recovery pipe 22. In addition, the supply nozzles 16A to 16C and the recovery nozzles 26A and 26B are arranged in a positional relationship in which the supply nozzles 13A to 13C and the recovery nozzles 23A and 23B are rotated by approximately 180 °. The supply nozzles 13A to 13C and the recovery nozzles 26A and 26B are alternately arranged in the Y axis direction, the supply nozzles 16A to 16C and the recovery nozzles 23A and 23B are alternately arranged in the Y axis direction, and the supply nozzles 16A to 16C are The recovery nozzles 26 </ b> A and 26 </ b> B are connected to the liquid recovery part 21 via the recovery pipe 25.

図4は、投影光学系PLの結像特性(光学特性)の計測に用いられる空間像計測装置70を示す概略構成図である。空間像計測装置70は、投影光学系PLの像面側に配置されたスリット部71を有するスリット板75を介して投影光学系PLを通過した光を受光する受光器90を備えている。スリット板75は、投影光学系PLの像面側のZチルトステージ52に設けられている。受光器90は、Zチルトステージ52内部においてスリット板75に近い位置に配置された光学素子76と、光学素子76を通過した光の光路を折り曲げるミラー77と、ミラー77を介した光が入射する光学素子78と、光学素子78を通過した光をZチルトステージ52外部に送る送光レンズ79と、Zチルトステージ52外部に設けられ、送光レンズ79からの光の光路を折り曲げるミラー80と、ミラー80を通過した光を受ける受光レンズ81と、受光レンズ81を介した光を受光する光電変換素子からなる光センサ(受光素子)82とを備えている。   FIG. 4 is a schematic configuration diagram showing an aerial image measuring device 70 used for measuring the imaging characteristics (optical characteristics) of the projection optical system PL. The aerial image measuring device 70 includes a light receiver 90 that receives light that has passed through the projection optical system PL via a slit plate 75 having a slit portion 71 disposed on the image plane side of the projection optical system PL. The slit plate 75 is provided on the Z tilt stage 52 on the image plane side of the projection optical system PL. The light receiver 90 receives an optical element 76 disposed near the slit plate 75 inside the Z tilt stage 52, a mirror 77 that bends an optical path of light that has passed through the optical element 76, and light that passes through the mirror 77. An optical element 78, a light transmission lens 79 that sends the light that has passed through the optical element 78 to the outside of the Z tilt stage 52, a mirror 80 that is provided outside the Z tilt stage 52 and bends the optical path of the light from the light transmission lens 79; A light receiving lens 81 that receives light that has passed through the mirror 80 and a light sensor (light receiving element) 82 that includes a photoelectric conversion element that receives light via the light receiving lens 81 are provided.

スリット板75は、平面視長方形状のガラス板部材74の上面中央部に設けられたクロム等からなる遮光膜72と、その遮光膜72の周囲、すなわちガラス板部材74の上面のうち遮光膜72以外の部分に設けられたアルミニウム等からなる反射膜73と、遮光膜72の一部に形成された開口パターンであるスリット部71とを備えている。スリット部71においては透明部材であるガラス板部材74が露出しており、光はスリット部71を透過可能である。投影光学系PLの先端部の光学素子60とスリット板75との間に満たされた液体LQの温度情報を検出する温度センサ180は、スリット板75上面のうち反射膜73が設けられた領域に取り付けられている。   The slit plate 75 includes a light shielding film 72 made of chromium or the like provided at the center of the upper surface of the glass plate member 74 having a rectangular shape in plan view, and the light shielding film 72 around the light shielding film 72, that is, the upper surface of the glass plate member 74. A reflection film 73 made of aluminum or the like provided in a portion other than the above and a slit portion 71 which is an opening pattern formed in a part of the light shielding film 72 are provided. In the slit portion 71, a glass plate member 74 that is a transparent member is exposed, and light can pass through the slit portion 71. The temperature sensor 180 that detects the temperature information of the liquid LQ filled between the optical element 60 at the tip of the projection optical system PL and the slit plate 75 is located in the region where the reflective film 73 is provided on the upper surface of the slit plate 75. It is attached.

Zチルトステージ52の上面において基板ホルダ51と隣り合う位置には凸部83が設けられており、その凸部83の上部には開口部84が設けられている。スリット板75は凸部83の開口部84に対して着脱可能となっており、その開口部84を塞ぐ状態で上方から嵌め込まれている。   A convex portion 83 is provided at a position adjacent to the substrate holder 51 on the upper surface of the Z tilt stage 52, and an opening 84 is provided above the convex portion 83. The slit plate 75 can be attached to and detached from the opening 84 of the convex portion 83, and is fitted from above in a state of closing the opening 84.

ガラス板部材74の形成材料としては、ArFエキシマレーザ光あるいはKrFエキシマレーザ光に対する透過性の良い合成石英あるいは螢石などが用いられる。なお、合成石英のArFエキシマレーザ光に対する屈折率は1.56、KrFエキシマレーザ光に対する屈折率は1.51程度である。   As a material for forming the glass plate member 74, synthetic quartz or meteorite having good transparency to ArF excimer laser light or KrF excimer laser light is used. The refractive index of synthetic quartz for ArF excimer laser light is about 1.56, and the refractive index for KrF excimer laser light is about 1.51.

光学素子76は、Zチルトステージ52内部においてスリット部71の下方に配置されており、保持部材85で保持されている。光学素子76を保持した保持部材85は、凸部83の内壁面83Aに取り付けられている。Zチルトステージ52内部に配置されている光学素子76を通過した光は、ミラー77でその光路を折り曲げられた後、光学素子78を通過する。光学素子78を通過した光は、Zチルトステージ52の+X側側壁に固定されている送光レンズ79によってZチルトステージ52の外部に送出される。送光レンズ79によってZチルトステージ52外部に送出された光は、ミラー80によって受光レンズ81に導かれる。受光レンズ81とその受光レンズ81の上方に配置されている光センサ82とは、所定の位置関係を保ってケース86に収納されている。ケース86は取付部材87を介してステージベース54の上面に設けられた支柱88の上端部近傍に固定されている。   The optical element 76 is disposed below the slit portion 71 inside the Z tilt stage 52 and is held by a holding member 85. The holding member 85 holding the optical element 76 is attached to the inner wall surface 83 </ b> A of the convex portion 83. The light that has passed through the optical element 76 disposed inside the Z tilt stage 52 passes through the optical element 78 after its optical path is bent by the mirror 77. The light that has passed through the optical element 78 is sent out of the Z tilt stage 52 by a light transmission lens 79 that is fixed to the + X side wall of the Z tilt stage 52. The light transmitted to the outside of the Z tilt stage 52 by the light transmitting lens 79 is guided to the light receiving lens 81 by the mirror 80. The light receiving lens 81 and the optical sensor 82 disposed above the light receiving lens 81 are housed in a case 86 while maintaining a predetermined positional relationship. The case 86 is fixed in the vicinity of the upper end portion of the support column 88 provided on the upper surface of the stage base 54 via an attachment member 87.

なお、ミラー77、光学素子78、及び送光レンズ79等はZチルトステージ52に対して着脱可能である。また、受光レンズ81及び光センサ82を収納したケース86を支持する支柱88は、ステージベース54に対して着脱可能となっている。   The mirror 77, the optical element 78, the light transmission lens 79, and the like are detachable from the Z tilt stage 52. A support column 88 that supports the case 86 that houses the light receiving lens 81 and the optical sensor 82 is detachable from the stage base 54.

光センサ82には、微弱な光を精度良く検出可能な光電変換素子(受光素子)、例えばフォト・マルチプライヤ・チューブ(PMT、光電子増倍管)等が用いられる。光センサ82からの光電変換信号は、信号処理装置を介して制御装置CONTに送られるようになっている。   As the optical sensor 82, a photoelectric conversion element (light receiving element) capable of detecting weak light with high accuracy, for example, a photomultiplier tube (PMT, photomultiplier tube) or the like is used. The photoelectric conversion signal from the optical sensor 82 is sent to the control device CONT via the signal processing device.

図5は、空間像計測装置70を使って投影光学系PLの結像特性を計測している状態を示す図である。図5に示すように、投影光学系PLの結像特性を計測する際には、投影光学系PLとスリット板75とを対向させた状態で、液体供給機構10及び液体回収機構20を使って、投影光学系PLの先端側(像面側)の光学素子60とスリット板75との間に液体LQが満たされる。そして、投影光学系PLの光学素子60とスリット板75との間に液体LQを満たした状態で、投影光学系PL及び液体LQを介した光(露光光EL)が空間像計測装置70を構成するスリット板75に照射される。またこのときのスリット板75の上面75Aの面位置情報は、フォーカス検出系45を使って検出可能である。   FIG. 5 is a diagram illustrating a state in which the imaging characteristics of the projection optical system PL are measured using the aerial image measurement device 70. As shown in FIG. 5, when measuring the imaging characteristics of the projection optical system PL, the liquid supply mechanism 10 and the liquid recovery mechanism 20 are used with the projection optical system PL and the slit plate 75 facing each other. The liquid LQ is filled between the optical element 60 on the front end side (image plane side) of the projection optical system PL and the slit plate 75. Then, in a state where the liquid LQ is filled between the optical element 60 of the projection optical system PL and the slit plate 75, the light (exposure light EL) via the projection optical system PL and the liquid LQ constitutes the aerial image measurement device 70. The slit plate 75 is irradiated. The surface position information of the upper surface 75A of the slit plate 75 at this time can be detected using the focus detection system 45.

図6は、空間像計測装置70のうち、凸部83内部に配置されたスリット板75及び光学素子76近傍を示す要部拡大断面図、図7は、スリット板75を上方から見た平面図である。なお図6においては、受光器90は簡略化して図示されており、受光器90を構成する複数の光学素子及び部材のうち、光の光路上においてスリット板75に最も近い位置に配置された光学素子76、及びその光学素子76を通過した光を受光する光センサ82のみが図示されている。図6において、投影光学系PLの先端部の光学素子60とスリット板75との間には液体LQが満たされている。また、空間像計測装置70のうち、スリット板75と受光器90との間にも液体LQが満たされている。   6 is an enlarged cross-sectional view of the main part showing the vicinity of the slit plate 75 and the optical element 76 disposed in the convex portion 83 of the aerial image measuring device 70, and FIG. 7 is a plan view of the slit plate 75 as viewed from above. It is. In FIG. 6, the light receiver 90 is illustrated in a simplified manner. Among the plurality of optical elements and members constituting the light receiver 90, the optical element disposed at the position closest to the slit plate 75 on the optical path of light. Only the element 76 and the optical sensor 82 that receives the light that has passed through the optical element 76 are shown. In FIG. 6, the liquid LQ is filled between the optical element 60 and the slit plate 75 at the tip of the projection optical system PL. In the aerial image measurement device 70, the liquid LQ is also filled between the slit plate 75 and the light receiver 90.

ここで、以下の説明において、投影光学系PLとスリット板75との間に満たされた液体LQによって形成される液浸領域を「第1液浸領域LA1」と、スリット板75と受光器90(光学素子76)との間に満たされた液体LQによって形成される液浸領域を「第2液浸領域LA2」と適宜称する。   Here, in the following description, the immersion area formed by the liquid LQ filled between the projection optical system PL and the slit plate 75 is referred to as “first immersion area LA1”, the slit plate 75, and the light receiver 90. The liquid immersion area formed by the liquid LQ filled with the (optical element 76) is appropriately referred to as “second liquid immersion area LA2”.

スリット板75の上面に設けられた温度センサ180は、投影光学系PLの先端部の光学素子60とスリット板75との間に満たされた第1液浸領域LA1の液体LQの温度情報を検出する。温度センサ180は、スリット板75上面のうち第1液浸領域LA1の内側、すなわち投影光学系PLとスリット板75との間に満たされた液体LQに接触する位置に設けられている。本実施形態において、温度センサ180はスリット板75上面のうち反射膜73が設けられた領域に取り付けられており、図7に示すように、スリット部71を挟んでX軸方向(走査方向)両側にそれぞれ設けられている。スリット部71はY軸方向を長手方向とする矩形状(長方形状)のスリットであって所定幅2Dを有している。   A temperature sensor 180 provided on the upper surface of the slit plate 75 detects temperature information of the liquid LQ in the first immersion area LA1 filled between the optical element 60 at the tip of the projection optical system PL and the slit plate 75. To do. The temperature sensor 180 is provided on the inner surface of the first immersion area LA1 on the upper surface of the slit plate 75, that is, at a position in contact with the liquid LQ filled between the projection optical system PL and the slit plate 75. In the present embodiment, the temperature sensor 180 is attached to a region of the upper surface of the slit plate 75 where the reflective film 73 is provided. As shown in FIG. 7, both sides of the X-axis direction (scanning direction) sandwich the slit portion 71. Are provided respectively. The slit portion 71 is a rectangular (rectangular) slit whose longitudinal direction is the Y-axis direction, and has a predetermined width 2D.

第2液浸領域LA2の液体LQは、凸部83の開口部84に嵌合されているスリット板75の下面と、受光器90の光路上に配置された複数の光学素子(光学部材)のうちスリット板75に最も近い位置に配置された光学素子76との間に満たされている。光学素子76は、スリット板75の下方位置において、凸部83の内壁面83Aに取り付けられた保持部材85に保持されており、液体LQは、スリット板75、保持部材85、及び光学素子76に囲まれた空間SPに満たされている。本実施形態において、光学素子76は平凸レンズにより構成されており、その平坦面を上方に向けて配置されている。そして、保持部材85の内底面85Aと、光学素子76の上面(平坦面)76Aとがほぼ面一となっている。また、保持部材85は断面視略上向きコ字状に形成され、その保持部材85の外側面85Bと凸部83の内壁面83Aとは密接されており、保持部材85の上端面(スリット板75との接合面)85Cとスリット板75との間にはOリングなどのシール部材91が設けられている。これにより、空間SPに満たされた液体LQが外部に漏洩する不都合が防止されている。   The liquid LQ in the second immersion area LA2 is formed by the lower surface of the slit plate 75 fitted in the opening 84 of the convex portion 83 and a plurality of optical elements (optical members) arranged on the optical path of the light receiver 90. Among them, it is filled with the optical element 76 disposed at the position closest to the slit plate 75. The optical element 76 is held by a holding member 85 attached to the inner wall surface 83 </ b> A of the convex portion 83 at a position below the slit plate 75, and the liquid LQ is applied to the slit plate 75, the holding member 85, and the optical element 76. The enclosed space SP is filled. In the present embodiment, the optical element 76 is constituted by a plano-convex lens, and is disposed with its flat surface facing upward. The inner bottom surface 85A of the holding member 85 and the upper surface (flat surface) 76A of the optical element 76 are substantially flush with each other. In addition, the holding member 85 is formed in a substantially upward U shape in a sectional view, and the outer surface 85B of the holding member 85 and the inner wall surface 83A of the convex portion 83 are in close contact with each other, and the upper end surface (slit plate 75) of the holding member 85 is in contact. A sealing member 91 such as an O-ring is provided between 85C and the slit plate 75. Thereby, the inconvenience that the liquid LQ filled in the space SP leaks to the outside is prevented.

スリット板75及び光学素子76を保持した保持部材85は、凸部83の内壁面83Aに対して着脱可能となっている。保持部材85を取り付ける際には、凸部83の開口部84より光学素子76を保持した保持部材85を凸部83内部に挿入し(このときスリット板75は取り付けられていない)、不図示の固定部材で保持部材85と凸部83の内壁面83Aとを固定する。次いで、開口部84にスリット板75が嵌め込まれる。一方、保持部材85を外す際には、スリット板75を開口部84より取り外した後、保持部材85を開口部84を介して引き抜けばよい。   The holding member 85 holding the slit plate 75 and the optical element 76 can be attached to and detached from the inner wall surface 83 </ b> A of the convex portion 83. When the holding member 85 is attached, the holding member 85 holding the optical element 76 is inserted into the convex portion 83 from the opening 84 of the convex portion 83 (at this time, the slit plate 75 is not attached). The holding member 85 and the inner wall surface 83A of the convex portion 83 are fixed by a fixing member. Next, the slit plate 75 is fitted into the opening 84. On the other hand, when removing the holding member 85, the slit plate 75 may be removed from the opening 84, and then the holding member 85 may be pulled out through the opening 84.

また、露光装置EXは、スリット板75と受光器90の光学素子76との間の空間SPに液体LQを供給する液体供給装置100と、その空間SPの液体LQを回収する液体回収装置104とを備えている。凸部83及び保持部材85の+X側の壁部には空間SPに接続する供給流路102が形成され、−X側の壁部には空間SPに接続する回収流路106が形成されている。また、液体供給装置100には供給管101の一端部が接続され、供給管101の他端部は継手103を介して供給流路102に接続されている。液体回収装置104には回収管105の一端部が接続され、回収管105の他端部は継手107を介して回収流路106に接続されている。また、供給管101及び回収管105のそれぞれの途中にはその流路を開閉するバルブ101A、105Aが設けられている。液体供給装置100、液体回収装置104、及びバルブ101A、105Aの動作は制御装置CONTによって制御され、制御装置CONTは、これらを制御して空間SPに対する液体LQの供給及び回収を行うことで、空間SPを液体LQで満たす。   The exposure apparatus EX includes a liquid supply apparatus 100 that supplies the liquid LQ to the space SP between the slit plate 75 and the optical element 76 of the light receiver 90, and a liquid recovery apparatus 104 that recovers the liquid LQ in the space SP. It has. A supply channel 102 connected to the space SP is formed on the + X side wall of the convex portion 83 and the holding member 85, and a recovery channel 106 connected to the space SP is formed on the −X side wall. . Further, one end of a supply pipe 101 is connected to the liquid supply apparatus 100, and the other end of the supply pipe 101 is connected to a supply flow path 102 via a joint 103. One end of a recovery pipe 105 is connected to the liquid recovery apparatus 104, and the other end of the recovery pipe 105 is connected to a recovery flow path 106 via a joint 107. Valves 101A and 105A for opening and closing the flow paths are provided in the middle of the supply pipe 101 and the collection pipe 105, respectively. The operations of the liquid supply device 100, the liquid recovery device 104, and the valves 101A and 105A are controlled by the control device CONT, and the control device CONT controls these to supply and recover the liquid LQ to and from the space SP. Fill SP with liquid LQ.

空間像(投影像)を計測するに際し、制御装置CONTは、基板ステージPSTを移動して、投影光学系PLとスリット板75とを対向させる(つまり図5に示す状態にする)。そして、液体供給機構10及び液体回収機構20を使って投影光学系PLの先端部の光学素子60とスリット板75との間に液体LQを満たす。これと並行して(あるいはその前又は後に)、制御装置CONTは、液体供給装置100及び液体回収装置104を使って、受光器90の光学素子76とスリット板75との間に液体LQを満たす。   When measuring the aerial image (projected image), the control device CONT moves the substrate stage PST so that the projection optical system PL and the slit plate 75 face each other (that is, the state shown in FIG. 5). Then, the liquid supply mechanism 10 and the liquid recovery mechanism 20 are used to fill the liquid LQ between the optical element 60 at the tip of the projection optical system PL and the slit plate 75. In parallel (or before or after), the control device CONT fills the liquid LQ between the optical element 76 of the light receiver 90 and the slit plate 75 using the liquid supply device 100 and the liquid recovery device 104. .

空間像の計測時において、マスクステージMSTには後述する計測マークを備えたマスクMが支持される。制御装置CONTは、照明光学系ILによりマスクMを露光光ELで照明する。前記計測マーク、投影光学系PL、及び第1液浸領域LA1の液体LQを介した光(露光光EL)は、スリット板75に照射される。そのスリット板75のスリット部71を通過した光は、第2液浸領域LA2の液体LQを介して光学素子76に入射する。   At the time of measuring the aerial image, a mask M provided with a measurement mark to be described later is supported on the mask stage MST. The control device CONT illuminates the mask M with the exposure light EL by the illumination optical system IL. Light (exposure light EL) that passes through the measurement mark, the projection optical system PL, and the liquid LQ in the first immersion area LA1 is applied to the slit plate 75. The light that has passed through the slit portion 71 of the slit plate 75 enters the optical element 76 via the liquid LQ in the second immersion area LA2.

投影光学系PLとスリット板75との第1液浸領域LA1の液体LQによって投影光学系の開口数NAが向上するため、投影光学系PLの開口数NAに応じて、受光器90の光学素子76の開口数NAも向上させないと、光学素子76は、投影光学系PLを通過した光を良好に(全て)取り込むことができない可能性があり、光を良好に受光できなくなる。そこで、本実施形態のように、投影光学系PLとスリット板75との間に液体LQを満たすことによって投影光学系PLの開口数NAを向上させた場合には、スリット板75と受光器90の光学素子76との間にも液体LQを満たして受光器90の光学素子76の開口数NAを向上させることで、受光器90の光学素子76は投影光学系PLを介した光を良好に取り込むことができる。   Since the numerical aperture NA of the projection optical system is improved by the liquid LQ in the first immersion area LA1 between the projection optical system PL and the slit plate 75, the optical element of the light receiver 90 is changed according to the numerical aperture NA of the projection optical system PL. Unless the numerical aperture NA of 76 is also improved, the optical element 76 may not be able to capture (all) the light that has passed through the projection optical system PL, and will not be able to receive the light satisfactorily. Therefore, when the numerical aperture NA of the projection optical system PL is improved by filling the liquid LQ between the projection optical system PL and the slit plate 75 as in the present embodiment, the slit plate 75 and the light receiver 90 are used. By filling the liquid LQ between the optical element 76 and the optical element 76 of the optical receiver 76 to improve the numerical aperture NA of the optical element 76, the optical element 76 of the optical receiver 90 improves the light through the projection optical system PL. Can be captured.

光学素子76は第2液浸領域LA2を介した光を集光する。光学素子76で集光された光は、ミラー77、光学素子78、及び送光レンズ79を介して基板ステージPSTの外部に導き出される。そして、その基板ステージPSTの外部に導き出された光は、ミラー80によって光路を折り曲げられ、受光レンズ81を介して光センサ82によって受光され、その光センサ82からその受光量に応じた光電変換信号(光量信号)が信号処理装置を介して制御装置CONTに出力される。制御装置CONTは、光センサ82(受光器90)の出力に基づいて、露光装置EXの性能情報の1つである投影光学系PLの結像特性情報を求める。   The optical element 76 condenses the light that has passed through the second immersion area LA2. The light condensed by the optical element 76 is guided to the outside of the substrate stage PST through the mirror 77, the optical element 78, and the light transmission lens 79. The light guided to the outside of the substrate stage PST is bent in the optical path by the mirror 80, received by the optical sensor 82 through the light receiving lens 81, and a photoelectric conversion signal corresponding to the amount of light received from the optical sensor 82. (Light quantity signal) is output to the control device CONT via the signal processing device. The control device CONT obtains image formation characteristic information of the projection optical system PL, which is one piece of performance information of the exposure apparatus EX, based on the output of the optical sensor 82 (light receiver 90).

投影光学系PLの結像特性を計測するために第1液浸領域LA1の液体LQを介してスリット板75(受光器90)に光(露光光EL)を照射中において、温度センサ180は第1液浸領域LA1の液体LQの温度情報を検出する。すなわち温度センサ180は空間像計測装置70による空間像計測動作中における第1液浸領域LA1の液体LQの温度情報を検出する。温度センサ180の検出結果は制御装置CONTに出力される。制御装置CONTは、温度センサ180の検出結果と、受光器90の出力に基づいて求めた投影光学系PLの結像特性情報とに基づいて、基板Pを液浸露光処理する。   During the irradiation of light (exposure light EL) to the slit plate 75 (light receiver 90) through the liquid LQ in the first immersion area LA1 in order to measure the imaging characteristics of the projection optical system PL, the temperature sensor 180 Temperature information of the liquid LQ in the one liquid immersion area LA1 is detected. That is, the temperature sensor 180 detects the temperature information of the liquid LQ in the first liquid immersion area LA1 during the aerial image measurement operation by the aerial image measurement device 70. The detection result of the temperature sensor 180 is output to the control device CONT. The control device CONT performs the immersion exposure processing on the substrate P based on the detection result of the temperature sensor 180 and the imaging characteristic information of the projection optical system PL obtained based on the output of the light receiver 90.

以下、空間像計測装置70を用いた空間像計測動作及び露光動作について説明する。空間像計測時において、マスクMとしては、空間像計測専用のものあるいはデバイスの製造に用いられるデバイス製造用マスクに専用の計測マークを形成したものなどが用いられる。また、これらマスクの代わりに、マスクステージMSTにマスクと同材質のガラス材料からなる固定のマーク板(フィデューシャルマーク板)を設け、このマーク板に計測マークを形成したものを用いてもよい。   Hereinafter, an aerial image measurement operation and an exposure operation using the aerial image measurement device 70 will be described. At the time of aerial image measurement, as the mask M, a dedicated one for aerial image measurement or a device in which a dedicated measurement mark is formed on a device manufacturing mask used for device manufacture is used. Instead of these masks, a mask stage MST may be provided with a fixed mark plate (fiducial mark plate) made of the same glass material as the mask, and a measurement mark formed on the mark plate. .

マスクMには、所定の位置にX軸方向に周期性を有するライン部の幅とスペース部の幅との比(デューティー比)が1:1のラインアンドスペース(L/S)マークからなる計測用マークPMxと、Y軸方向に周期性を有するデューティー比が1:1のL/Sマークからなる計測マークPMyとが相互に近接して形成されている。これら計測マークPMx、PMyは同一線幅のラインパターンからなる。また、空間像計測装置70を構成するスリット板75には、図8(a)に示すように、Y軸方向に延びる所定幅2Dのスリット部71xと、X軸方向に延びる所定幅2Dのスリット部71yとが、図8(a)に示されるような所定の位置関係で形成されている。このように、スリット板75には、実際には複数のスリット部71x、71y等が形成されているが、図1〜図7等にはこれらスリット部を代表してスリット部71として図示されている。   The mask M includes a line-and-space (L / S) mark whose ratio (duty ratio) between the width of the line portion and the width of the space portion having a periodicity in the X-axis direction is 1: 1 at a predetermined position. The mark PMx and the measurement mark PMy made of an L / S mark having a periodicity ratio of 1: 1 in the Y-axis direction are formed close to each other. These measurement marks PMx and PMy are composed of line patterns having the same line width. Further, as shown in FIG. 8A, the slit plate 75 constituting the aerial image measuring device 70 includes a slit portion 71x having a predetermined width 2D extending in the Y-axis direction and a slit having a predetermined width 2D extending in the X-axis direction. The portion 71y is formed in a predetermined positional relationship as shown in FIG. In this manner, the slit plate 75 is actually formed with a plurality of slit portions 71x, 71y, etc., but these slit portions are shown as the slit portions 71 in FIGS. Yes.

例えば、計測マークPMxの空間像の計測にあたり、制御装置CONTにより、図1に示される可動マスクブラインド7Bが不図示のブラインド駆動装置を介して駆動され、露光光ELの照明領域が計測マークPMx部分を含む所定領域に制限される。この状態で、制御装置CONTにより光源1の発光が開始され、露光光ELが計測マークPMxに照射されると、計測マークPMxによって回折、散乱した光(露光光EL)は、投影光学系PLにより屈折され、投影光学系PLの像面に計測マークPMxの空間像(投影像)が形成される。このとき、基板ステージPSTは、図8(a)に示すように、スリット板75上のスリット部71xの+X側(又は−X側)に計測マークPMxの空間像PMx’が形成される位置に設けられているものとする。   For example, in the measurement of the aerial image of the measurement mark PMx, the control device CONT drives the movable mask blind 7B shown in FIG. Is limited to a predetermined area including In this state, light emission of the light source 1 is started by the control device CONT, and when the exposure light EL is irradiated onto the measurement mark PMx, the light (exposure light EL) diffracted and scattered by the measurement mark PMx is caused by the projection optical system PL. Refracted and a spatial image (projected image) of the measurement mark PMx is formed on the image plane of the projection optical system PL. At this time, as shown in FIG. 8A, the substrate stage PST is at a position where the spatial image PMx ′ of the measurement mark PMx is formed on the + X side (or −X side) of the slit portion 71x on the slit plate 75. It shall be provided.

そして、制御装置CONTの指示のもと、基板ステージ駆動装置PSTDにより、基板ステージPSTが図8(a)中に矢印Fxで示されるように+X方向に駆動されると、スリット部71xが空間像PMx’に対してX軸方向に走査される。この走査中に、スリット部71xを通過する光(露光光EL)が基板ステージPST(Zチルトステージ52)内の受光光学系、基板ステージPST外部のミラー80及び受光レンズ81を介して光センサ82で受光され、その光電変換信号が信号処理装置に供給される。信号処理装置では、その光電変換信号に所定の処理を施して、空間像PMx’に対応する光強度信号を制御装置CONTに供給する。なおこの際、信号処理装置では、光源1からの露光光ELの発光強度のばらつきによる影響を抑えるために、図1に示されるインテグレータセンサ33の信号により光センサ82からの信号を規格化した信号を制御装置CONTに供給するようになっている。図8(b)には、上記の空間像計測の際に得られる光電変換信号(光強度信号)の一例が示されている。   Under the instruction of the control device CONT, when the substrate stage PST is driven in the + X direction as indicated by the arrow Fx in FIG. 8A by the substrate stage driving device PSTD, the slit portion 71x is aerial image. Scanning is performed in the X-axis direction with respect to PMx ′. During this scanning, light (exposure light EL) that passes through the slit portion 71x passes through the light receiving optical system in the substrate stage PST (Z tilt stage 52), the mirror 80 outside the substrate stage PST, and the light receiving lens 81, and the optical sensor 82. And the photoelectric conversion signal is supplied to the signal processing device. The signal processing device performs predetermined processing on the photoelectric conversion signal and supplies a light intensity signal corresponding to the aerial image PMx ′ to the control device CONT. At this time, the signal processing apparatus is a signal obtained by standardizing the signal from the optical sensor 82 with the signal from the integrator sensor 33 shown in FIG. 1 in order to suppress the influence of the variation in the emission intensity of the exposure light EL from the light source 1. Is supplied to the control device CONT. FIG. 8B shows an example of a photoelectric conversion signal (light intensity signal) obtained at the time of the aerial image measurement.

計測マークPMyの空間像を計測する場合には、基板ステージPSTを、スリット板75上のスリット部71yの+Y側(又は−Y側)に計測マークPMyの空間像が形成される位置に設けて、上記と同様のスリットスキャン方式による計測を行うことにより、計測マークPMyの空間像に対応する光電変換信号(光強度信号)を得ることができる。   When measuring the aerial image of the measurement mark PMy, the substrate stage PST is provided at a position where the aerial image of the measurement mark PMy is formed on the + Y side (or -Y side) of the slit portion 71y on the slit plate 75. The photoelectric conversion signal (light intensity signal) corresponding to the aerial image of the measurement mark PMy can be obtained by performing measurement by the slit scanning method similar to the above.

結像特性調整情報などを得るための計測に際しては、まず初期調整の際に、投影光学系PLの光学素子64a、64bを1つずつ駆動しながら、また第1、第2密閉室65A、65Bの圧力を1つずつ変更しながら、投影光学系PLの像面位置(フォーカス)、及びその他の所定の結像特性(例えば像面湾曲、倍率、ディストーション、コマ収差、球面収差などの諸収差のうちのいずれか)を、後述するようにして空間像計測装置70を用いて測定し、光学素子64a、64b、及び第1、第2密閉室65A、65Bにおける結像特性変化量を求める。   In the measurement for obtaining the imaging characteristic adjustment information and the like, first, in the initial adjustment, the optical elements 64a and 64b of the projection optical system PL are driven one by one, and the first and second sealed chambers 65A and 65B are also driven. The image plane position (focus) of the projection optical system PL and other predetermined imaging characteristics (for example, field curvature, magnification, distortion, coma aberration, spherical aberration, etc.) Any one of them) is measured using the aerial image measuring device 70 as described later, and the amount of change in image formation characteristics in the optical elements 64a and 64b and the first and second sealed chambers 65A and 65B is obtained.

以下、結像特性の計測動作の一例として、投影光学系PLのベストフォーカス位置(像面位置)の検出方法について説明する。この場合、前提条件として照明系開口絞り板4の通常絞りが選択され、照明条件として通常照明条件が設定されているものとする。ベストフォーカス位置の検出には、例えば、線幅1μm、デューティー比50%のL/Sパターンからなる計測マークPMx(又はPMy)を形成されたマスクMが用いられる。まず、不図示のローダ装置によりマスクMがマスクステージMSTにロードされる。次に、制御装置CONTは、マスクM上の計測マークPMxが投影光学系PLの光軸上にほぼ一致するように、マスクステージ駆動装置MSTDを介してマスクステージMSTを移動する。次に、制御装置CONTは、露光光ELが計測マークPMx部分のみに照射されるように可動マスクブラインド7Bを駆動制御して照明領域を規定する。この状態で、制御装置CONTは、マスクMに露光光ELを照射して、前述と同様にして、基板ステージPSTをX軸方向に走査しながら、空間像計測装置70を用いて計測マークPMxの空間像計測をスリットスキャン方式により行う。この際、制御装置CONTは、基板ステージ駆動装置PSTDを介してスリット板75のZ軸方向の位置(すなわち、Zチルトステージ52の位置)を所定のステップピッチで変化させつつ、計測マークPMxの空間像計測を複数回繰り返し、各回の光強度信号(光電変換信号)を記憶装置MRYに記憶する。なお、上記のスリット板75のZ軸方向の位置の変化は、Zチルトステージ52のエンコーダ58A、58B、58Cの計測値に基づき、アクチュエータ59A、59B、59Cを制御することにより行われる。そして、制御装置CONTは、前記繰り返しにより得られた複数の光強度信号(光電変換信号)をそれぞれフーリエ変換し、それぞれの1次周波数成分と0次周波数成分との振幅比であるコントラストを求める。そして、制御装置CONTは、そのコントラストが最大となる光強度信号に対応するZチルトステージ52のZ位置(すなわち、スリット板75のZ軸方向の位置)を検出し、この位置を投影光学系PLの像面位置として決定する。コントラストはフォーカス位置(デフォーカス量)に応じて敏感に変化するので、投影光学系PLの像面位置を精度良く且つ容易に計測(決定)することができる。制御装置CONTは、求めた像面位置に基づいて、投影光学系PLと液体LQとを介した像面位置と、フォーカス検出系45の検出原点(検出基準面)とが一致するように、フォーカスキャリブレーションを行う。これにより、以後、フォーカス検出系45によって基板ステージPST上の所定面(例えば、基板P表面あるいはスリット板75表面)をマスクMの基準面と光学的に共役な位置(像面位置)に位置決めすることができる。   Hereinafter, a method for detecting the best focus position (image plane position) of the projection optical system PL will be described as an example of the imaging characteristic measurement operation. In this case, it is assumed that the normal stop of the illumination system aperture stop plate 4 is selected as a precondition, and the normal illumination condition is set as the illumination condition. For detection of the best focus position, for example, a mask M on which a measurement mark PMx (or PMy) made of an L / S pattern having a line width of 1 μm and a duty ratio of 50% is used. First, the mask M is loaded onto the mask stage MST by a loader device (not shown). Next, the control device CONT moves the mask stage MST via the mask stage driving device MSTD so that the measurement mark PMx on the mask M substantially coincides with the optical axis of the projection optical system PL. Next, the control device CONT drives and controls the movable mask blind 7B so that the exposure light EL is irradiated only on the measurement mark PMx portion, thereby defining the illumination area. In this state, the control device CONT irradiates the mask M with the exposure light EL, scans the substrate stage PST in the X-axis direction, and uses the aerial image measurement device 70 to scan the measurement mark PMx. Aerial image measurement is performed by the slit scan method. At this time, the control device CONT changes the position of the slit plate 75 in the Z-axis direction (that is, the position of the Z tilt stage 52) at a predetermined step pitch via the substrate stage driving device PSTD, and the space of the measurement mark PMx. Image measurement is repeated a plurality of times, and the light intensity signal (photoelectric conversion signal) for each time is stored in the storage device MRY. Note that the change in the position of the slit plate 75 in the Z-axis direction is performed by controlling the actuators 59A, 59B, and 59C based on the measurement values of the encoders 58A, 58B, and 58C of the Z tilt stage 52. And the control apparatus CONT each carries out the Fourier transformation of the some light intensity signal (photoelectric conversion signal) obtained by the said repetition, and calculates | requires the contrast which is an amplitude ratio of each primary frequency component and zeroth-order frequency component. Then, the control device CONT detects the Z position of the Z tilt stage 52 (that is, the position of the slit plate 75 in the Z-axis direction) corresponding to the light intensity signal that maximizes the contrast, and this position is projected into the projection optical system PL. Is determined as the image plane position. Since the contrast changes sensitively according to the focus position (defocus amount), the image plane position of the projection optical system PL can be measured (determined) accurately and easily. Based on the obtained image plane position, the control device CONT adjusts the focus so that the image plane position via the projection optical system PL and the liquid LQ matches the detection origin (detection reference plane) of the focus detection system 45. Perform calibration. Thereby, thereafter, the focus detection system 45 positions a predetermined surface (for example, the surface of the substrate P or the surface of the slit plate 75) on the substrate stage PST at a position (image surface position) optically conjugate with the reference surface of the mask M. be able to.

像面位置計測中における第1液浸領域LA1の液体温度と、その計測後の工程で行われる基板Pに対する液浸露光中の液浸領域AR2の液体温度とが互いに異なる状況が生じる場合が考えられる。この場合、第1液浸領域LA1の液体LQの屈折率と、液浸領域AR2の液体LQの屈折率とが互いに異なる状況が生じるため、空間像計測装置70によって投影光学系PL及び液体LQを介した像面位置を求めたとしても、基板Pを液浸露光するときには像面位置が変わる可能性がある。   There may be a situation where the liquid temperature in the first immersion area LA1 during the measurement of the image plane position and the liquid temperature in the immersion area AR2 during the immersion exposure for the substrate P performed in the process after the measurement are different from each other. It is done. In this case, since the refractive index of the liquid LQ in the first immersion area LA1 and the refractive index of the liquid LQ in the immersion area AR2 are different from each other, the aerial image measurement device 70 causes the projection optical system PL and the liquid LQ to be changed. Even if the image plane position is obtained, the image plane position may change when the substrate P is subjected to immersion exposure.

そこで、制御装置CONTは、空間像計測装置70の計測結果と空間像計測装置70による像面位置計測中における第1液浸領域LA1の液体LQの温度情報とに基づいて、基板Pを液浸露光するときの投影光学系PLの結像特性を調整し、基板Pを液浸露光する。   Therefore, the control device CONT immerses the substrate P on the basis of the measurement result of the aerial image measurement device 70 and the temperature information of the liquid LQ in the first immersion region LA1 during the image plane position measurement by the aerial image measurement device 70. The imaging characteristics of the projection optical system PL at the time of exposure are adjusted, and the substrate P is subjected to immersion exposure.

具体的には、温度センサ180は、投影光学系PLの像面位置計測中における第1液浸領域LA1の液体LQの温度を検出する(図9ステップSA1)。
また、制御装置CONTは、上述したように受光器90(空間像計測装置70)の出力に基づいて、投影光学系PL及び液体LQを介した像面位置を求める(ステップSA2)。
Specifically, the temperature sensor 180 detects the temperature of the liquid LQ in the first immersion area LA1 during the measurement of the image plane position of the projection optical system PL (step SA1 in FIG. 9).
Further, as described above, the control device CONT obtains the image plane position via the projection optical system PL and the liquid LQ based on the output of the light receiver 90 (aerial image measurement device 70) (step SA2).

制御装置CONTは、基板Pを液浸露光するときの投影光学系PL及び液体LQを介した像面位置とフォーカス検出系45の検出基準面とを合致させるための像面位置を調整する調整量を求める(ステップSA3)。
ここで、像面位置を調整する調整量とは、結像特性調整装置67によって調整される、投影光学系PLの光学素子64a、64bの駆動量及び第1、第2密閉室65A、65Bの内部圧力の調整量を含む。
The control device CONT adjusts the image plane position for matching the image plane position through the projection optical system PL and the liquid LQ and the detection reference plane of the focus detection system 45 when the substrate P is subjected to immersion exposure. Is obtained (step SA3).
Here, the adjustment amount for adjusting the image plane position refers to the drive amount of the optical elements 64a and 64b of the projection optical system PL and the first and second sealed chambers 65A and 65B, which are adjusted by the imaging characteristic adjustment device 67. Includes adjustment amount of internal pressure.

一方、ステップSA1において温度センサ180で検出された第1液浸領域LA1の温度検出結果は制御装置CONTに出力される。制御装置CONTは、温度センサ180の検出結果に基づいて、液体温度の違いに起因する像面位置の変化分を考慮して、ステップSA3で求めた調整量を補正する。こうして、制御装置CONTは、温度センサ180で検出された温度情報に基づいて、結像特性調整装置67による調整量を決定する。   On the other hand, the temperature detection result of the first immersion area LA1 detected by the temperature sensor 180 in step SA1 is output to the control device CONT. Based on the detection result of the temperature sensor 180, the controller CONT corrects the adjustment amount obtained in step SA3 in consideration of the change in the image plane position due to the difference in liquid temperature. Thus, the control device CONT determines the adjustment amount by the imaging characteristic adjusting device 67 based on the temperature information detected by the temperature sensor 180.

ここで、記憶装置MRYには、例えば実験あるいはシミュレーション等によって予め求められている、投影光学系PLの光学素子64a、64bの駆動量及び第1、第2密閉室65A、65Bの内部圧力の調整量と、投影光学系PLの各種結像特性の変化量(変動量)との関係(すなわち結像特性調整情報)が記憶されている。更に、記憶装置MRYには、実験あるいはシミュレーション等によって予め求められている、液体温度と投影光学系PL及び液体LQを介した像面位置との関係が記憶される。   Here, in the storage device MRY, for example, adjustment of the driving amounts of the optical elements 64a and 64b of the projection optical system PL and the internal pressures of the first and second sealed chambers 65A and 65B, which are obtained in advance by experiments or simulations, for example. The relationship between the amount and the change amount (variation amount) of various image formation characteristics of the projection optical system PL (that is, image formation characteristic adjustment information) is stored. Furthermore, the storage device MRY stores the relationship between the liquid temperature and the image plane position via the projection optical system PL and the liquid LQ, which is obtained in advance by experiments or simulations.

記憶装置MRYには、例えば図10のグラフ図に示すようなデータが予め記憶されている。図10において、横軸は空間像計測時における第1液浸領域LA1の液体温度、縦軸は像面位置調整量(補正量)である。このように、記憶装置MRYには、空間像計測時における第1液浸領域LA1の液体温度と、基板Pを液浸露光中の液浸領域AR2の複数の液体温度情報(A、B、C)と、像面位置を補正するための調整量(補正量)との関係が予め記憶されている。制御装置CONTは、記憶装置MRYの記憶情報に基づいて、求めた調整量を補正し、この補正した調整量を、結像特性調整装置67による調整量として決定し、フォーカスキャリブレーションを実行する(ステップSA4)。
すなわち、決定された調整量に基づいて、投影光学系PLの光学素子64a、64bの駆動、及び第1、第2密閉室65A、65Bの内部圧力の少なくとも一方の調整を行って、投影光学系PLと液体LQとを介した像面位置とフォーカス検出系45の検出基準面とを合致させる。これにより、フォーカスキャリブレーションが完了した後、制御装置CONTは、投影光学系PLと基板ステージPST上にロードされた基板Pとを対向させるように基板ステージ駆動装置PSTDを介して基板ステージPSTを駆動する。なおこのとき、マスクステージMSTにはデバイス製造用パターンが形成されたマスクMがロードされている。そして、制御装置CONTは、液体供給機構10の液体供給部11を駆動し、供給管12及び供給ノズル13を介して単位時間あたり所定量の液体LQを基板P上に供給する。また、制御装置CONTは、液体供給機構10による液体LQの供給に伴って液体回収機構20の液体回収部(真空系)21を駆動し、回収ノズル23及び回収管22を介して単位時間あたり所定量の液体LQを回収する。これにより、投影光学系PLの先端部の光学素子60と基板Pとの間に液体LQの液浸領域AR2が形成される。
For example, data as shown in the graph of FIG. 10 is stored in the storage device MRY in advance. In FIG. 10, the horizontal axis represents the liquid temperature in the first immersion area LA1 during aerial image measurement, and the vertical axis represents the image plane position adjustment amount (correction amount). Thus, the storage device MRY includes the liquid temperature in the first immersion area LA1 at the time of the aerial image measurement and a plurality of liquid temperature information (A, B, C) in the immersion area AR2 during the immersion exposure of the substrate P. ) And an adjustment amount (correction amount) for correcting the image plane position. The control device CONT corrects the obtained adjustment amount based on the storage information of the storage device MRY, determines the corrected adjustment amount as an adjustment amount by the imaging characteristic adjustment device 67, and executes focus calibration ( Step SA4).
That is, based on the determined adjustment amount, the projection optical system performs driving of the optical elements 64a and 64b of the projection optical system PL and adjustment of at least one of the internal pressures of the first and second sealed chambers 65A and 65B. The position of the image plane through the PL and the liquid LQ and the detection reference plane of the focus detection system 45 are matched. Thus, after the focus calibration is completed, the control device CONT drives the substrate stage PST via the substrate stage driving device PSTD so that the projection optical system PL and the substrate P loaded on the substrate stage PST are opposed to each other. To do. At this time, a mask M on which a device manufacturing pattern is formed is loaded on the mask stage MST. Then, the control device CONT drives the liquid supply unit 11 of the liquid supply mechanism 10 and supplies a predetermined amount of liquid LQ per unit time onto the substrate P via the supply pipe 12 and the supply nozzle 13. In addition, the control device CONT drives the liquid recovery unit (vacuum system) 21 of the liquid recovery mechanism 20 in accordance with the supply of the liquid LQ by the liquid supply mechanism 10. A fixed amount of liquid LQ is recovered. Thereby, an immersion area AR2 of the liquid LQ is formed between the optical element 60 at the tip of the projection optical system PL and the substrate P.

そして、制御装置CONTは、照明光学系ILによりマスクMを露光光ELで照明し、マスクMのパターンの像を投影光学系PL及び液体LQを介して基板Pに投影する。ここで、基板Pに対する露光処理を行う際には、制御装置CONTは、フォーカス検出系45を使って、フォーカス検出系45の基準面(像面)と基板P表面とのずれを検出しつつ、その検出結果に基づいて、投影光学系PLの光学素子64a、64bを駆動したり、第1、第2密閉室65A、65Bの内部圧力を調整し、投影光学系PL及び液体LQを介した像面位置を調整しながら露光処理を行う(ステップSA5)。   Then, the control device CONT illuminates the mask M with the exposure light EL by the illumination optical system IL, and projects an image of the pattern of the mask M onto the substrate P through the projection optical system PL and the liquid LQ. Here, when performing the exposure process on the substrate P, the control device CONT uses the focus detection system 45 to detect a shift between the reference plane (image plane) of the focus detection system 45 and the surface of the substrate P. Based on the detection result, the optical elements 64a and 64b of the projection optical system PL are driven, the internal pressures of the first and second sealed chambers 65A and 65B are adjusted, and an image through the projection optical system PL and the liquid LQ is obtained. Exposure processing is performed while adjusting the surface position (step SA5).

走査露光時には、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、基板ステージPST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の移動方向と平行に、基板Pの移動方向と同一方向に液体LQを流すように設定されている。つまり、矢印Xa(図3参照)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、液体供給機構10及び液体回収機構20による液体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、供給ノズル13(13A〜13C)より液体LQが投影光学系PLと基板Pとの間に供給されるとともに、回収ノズル23(23A、23B)より基板P上の液体LQが回収され、投影光学系PLの先端部の光学素子60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(図3参照)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15、供給ノズル16A〜16C、回収管25、及び回収ノズル26A、26Bを用いて、液体供給機構10及び液体回収機構20による液体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、供給ノズル16(16A〜16C)より液体LQが投影光学系PLと基板Pとの間に供給されるとともに、回収ノズル26(26A、26B)より基板P上の液体LQが回収され、投影光学系PLの先端部の光学素子60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。この場合、例えば供給ノズル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光学素子60と基板Pとの間に引き込まれるようにして流れるので、液体供給機構10(液体供給部11)の供給エネルギーが小さくても液体LQを光学素子60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、光学素子60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。   At the time of scanning exposure, a part of the pattern image of the mask M is projected onto the projection area AR1, and the mask M moves in the −X direction (or + X direction) at the velocity V with respect to the projection optical system PL. Then, the substrate P moves in the + X direction (or -X direction) at a speed β · V (β is the projection magnification) via the substrate stage PST. Then, after the exposure of one shot area is completed, the next shot area is moved to the scanning start position by stepping the substrate P, and thereafter, the exposure process for each shot area is sequentially performed by the step-and-scan method. In the present embodiment, the liquid LQ is set to flow in the same direction as the movement direction of the substrate P in parallel with the movement direction of the substrate P. That is, when scanning exposure is performed by moving the substrate P in the scanning direction (−X direction) indicated by the arrow Xa (see FIG. 3), the supply pipe 12, the supply nozzles 13A to 13C, the recovery pipe 22, and the recovery nozzle The liquid LQ is supplied and recovered by the liquid supply mechanism 10 and the liquid recovery mechanism 20 using 23A and 23B. That is, when the substrate P moves in the −X direction, the liquid LQ is supplied from the supply nozzle 13 (13A to 13C) between the projection optical system PL and the substrate P, and the recovery nozzle 23 (23A, 23B). ), The liquid LQ on the substrate P is collected, and the liquid LQ flows in the −X direction so as to fill the space between the optical element 60 at the tip of the projection optical system PL and the substrate P. On the other hand, when scanning exposure is performed by moving the substrate P in the scanning direction (+ X direction) indicated by the arrow Xb (see FIG. 3), the supply pipe 15, the supply nozzles 16A to 16C, the recovery pipe 25, and the recovery nozzle 26A. , 26B, the liquid LQ is supplied and recovered by the liquid supply mechanism 10 and the liquid recovery mechanism 20. That is, when the substrate P moves in the + X direction, the liquid LQ is supplied from the supply nozzle 16 (16A to 16C) between the projection optical system PL and the substrate P, and the recovery nozzle 26 (26A, 26B). As a result, the liquid LQ on the substrate P is collected, and the liquid LQ flows in the + X direction so as to fill the space between the optical element 60 at the tip of the projection optical system PL and the substrate P. In this case, for example, the liquid LQ supplied via the supply nozzle 13 flows so as to be drawn between the optical element 60 and the substrate P as the substrate P moves in the −X direction. Even if the supply energy of the (liquid supply unit 11) is small, the liquid LQ can be easily supplied between the optical element 60 and the substrate P. Then, by switching the direction in which the liquid LQ flows according to the scanning direction, the liquid LQ is moved between the optical element 60 and the substrate P when the substrate P is scanned in either the + X direction or the −X direction. And a high resolution and a wide depth of focus can be obtained.

なおここでは、フォーカス検出系45の検出結果に基づいて投影光学系PL及び液体LQを介した像面位置(フォーカス検出系45の検出基準面)と基板P表面とを合致させるために、結像特性調整装置67を使って投影光学系PLの像面位置(結像特性)を調整しつつ投影光学系PLと液体LQとを介して基板Pを露光するように説明したが、走査露光中において、基板Pを支持した基板ステージPSTのZ軸方向に関する位置調整(フォーカス調整)、及びθX方向に関するチルト調整(ローリング調整)を行うようにしてもよい。もちろん、結像特性調整装置67による結像特性調整と基板ステージPSTの位置調整とを組み合わせて行うことも可能である。また、投影領域AR1のX軸方向の幅が大きい場合には、像面と基板P表面との位置を合致させるために、走査露光中においてθY方向に関するチルト調整(ピッチング調整)を行うようにしてもよい。   Here, in order to match the image plane position (detection reference plane of the focus detection system 45) via the projection optical system PL and the liquid LQ with the surface of the substrate P based on the detection result of the focus detection system 45, image formation is performed. In the above description, the substrate P is exposed via the projection optical system PL and the liquid LQ while adjusting the image plane position (imaging characteristic) of the projection optical system PL using the characteristic adjusting device 67. The position adjustment (focus adjustment) in the Z-axis direction of the substrate stage PST that supports the substrate P and the tilt adjustment (rolling adjustment) in the θX direction may be performed. Of course, the image formation characteristic adjustment by the image formation characteristic adjustment device 67 and the position adjustment of the substrate stage PST can be performed in combination. When the projection area AR1 has a large width in the X-axis direction, tilt adjustment (pitching adjustment) in the θY direction is performed during scanning exposure in order to match the positions of the image plane and the surface of the substrate P. Also good.

以上説明したように、第1液浸領域LA1の液体温度と、液浸領域AR2の液体温度とが互いに異なっている場合であっても、投影光学系PL及び液体LQを介して空間像計測装置70で計測した像面位置情報を使って、投影光学系PL及び液体LQを介した像面位置を基板P表面に合致させることができる。   As described above, even if the liquid temperature of the first liquid immersion area LA1 and the liquid temperature of the liquid immersion area AR2 are different from each other, the aerial image measurement device via the projection optical system PL and the liquid LQ. Using the image plane position information measured at 70, the image plane position via the projection optical system PL and the liquid LQ can be matched with the surface of the substrate P.

なお本実施形態では、投影光学系PLの像面位置の計測をする際に、スリット部71(スリット板75)をXY平面内の所定方向にスキャンさせる方法(スリットスキャン方式)について説明したが、孤立線マークなどの計測マークの空間像を投影光学系PLの像面近傍に形成し、この空間像に対してスリット部71(スリット板75)を光軸AX方向(Z軸方向)に相対走査されるように、スリット板75(Zチルトステージ52)を像面位置を中心とする所定ストローク範囲でZ軸方向に沿って走査(スキャン)してもよい。そして、そのときの光強度信号(ピーク値)に基づいて像面位置を求める。この場合、像面上において計測マークの空間像が、スリット部71(71x又は71y)の形状とほぼ一致するような寸法、形状となる計測マークを用いることが好ましい。このような空間像計測を行えば、図11に示すような光強度信号を得ることができる。この場合、この光強度信号の信号波形のピークの位置を直接見つけることによりその点のZ位置を像面位置Zとしてもよく、あるいは光強度信号を所定のスライスレベルラインSLでスライスし、光強度信号とスライスレベルラインSLとの2つの交点の中点のZ位置を像面位置Zとしてもよい。いずれにしても、この方法では、スリット板75をZ軸方向に一回走査するだけで像面位置を検出可能であるため、スループットを向上できる。 In the present embodiment, the method (slit scanning method) for scanning the slit portion 71 (slit plate 75) in a predetermined direction in the XY plane when measuring the image plane position of the projection optical system PL has been described. A spatial image of a measurement mark such as an isolated line mark is formed in the vicinity of the image plane of the projection optical system PL, and the slit portion 71 (slit plate 75) is relatively scanned with respect to this spatial image in the optical axis AX direction (Z-axis direction). As described above, the slit plate 75 (Z tilt stage 52) may be scanned along the Z-axis direction within a predetermined stroke range centered on the image plane position. Then, the image plane position is obtained based on the light intensity signal (peak value) at that time. In this case, it is preferable to use a measurement mark having a size and shape such that the spatial image of the measurement mark substantially matches the shape of the slit portion 71 (71x or 71y) on the image plane. If such aerial image measurement is performed, a light intensity signal as shown in FIG. 11 can be obtained. In this case, by directly finding the position of the peak of the signal waveform of the light intensity signal, the Z position at that point may be set as the image plane position Z 0 , or the light intensity signal is sliced at a predetermined slice level line SL, the Z position of the mid point of the two intersections of the intensity signal and the slice level line SL may be an image plane position Z 0. In any case, this method can improve the throughput because the image plane position can be detected only by scanning the slit plate 75 once in the Z-axis direction.

なお、計測マークの投影像(空間像)の計測をスリットスキャン方式で行う際には、送光レンズ79が、受光レンズ81及び光センサ82に対して移動することになる。そこで、空間像計測装置70では、所定の範囲内で移動する送光レンズ79を介した光が全て受光レンズ81に入射するように、各レンズ及びミラー80の大きさが設定されている。   Note that when the projection image (aerial image) of the measurement mark is measured by the slit scan method, the light transmission lens 79 moves with respect to the light receiving lens 81 and the optical sensor 82. Therefore, in the aerial image measuring device 70, the size of each lens and the mirror 80 is set so that all the light passing through the light transmitting lens 79 moving within a predetermined range is incident on the light receiving lens 81.

空間像計測装置70では、光センサ82が基板ステージPSTの外部の所定位置に設けられているため、光センサ82の発熱に起因するレーザ干渉計44の計測精度等に及ぼす影響が可能な範囲で抑制される。また、基板ステージPSTの外部と内部とをライトガイド等により接続していないので、基板ステージPSTの外部と内部とがライトガイドにより接続された場合のように基板ステージPSTの駆動精度が影響を受けることがない。もちろん、熱の影響等を無視、あるいは排除できるような場合には、光センサ82を基板ステージPSTの内部に設けてもよい。すなわち、受光器90を構成する複数の光学素子や受光素子のうち、その一部が基板ステージPSTに設けられていてもよいし、全部が基板ステージPSTに設けられていてもよい。   In the aerial image measurement device 70, since the optical sensor 82 is provided at a predetermined position outside the substrate stage PST, the measurement accuracy of the laser interferometer 44 due to the heat generated by the optical sensor 82 can be affected. It is suppressed. Further, since the outside and the inside of the substrate stage PST are not connected by a light guide or the like, the driving accuracy of the substrate stage PST is affected as in the case where the outside and the inside of the substrate stage PST are connected by a light guide. There is nothing. Of course, when the influence of heat or the like can be ignored or eliminated, the optical sensor 82 may be provided inside the substrate stage PST. That is, some of the plurality of optical elements and light receiving elements constituting the light receiver 90 may be provided on the substrate stage PST, or all may be provided on the substrate stage PST.

なお、本実施形態では、液体供給装置100及び液体回収装置104を使って液体LQの供給及び回収を行うことで、スリット板75と光学素子76との間の空間SPに液体LQを満たしているが、液体供給装置100及び液体回収装置104を使わずに、例えば露光装置EXの製造時において液体LQを空間SPに満たしておくといった構成も可能である。この場合、例えばスリット板75を凸部83(Zチルトステージ52)より外し、空間SPの液体LQを定期的に交換するようにしてもよい。一方で、液体供給装置100及び液体回収装置104を使って液体LQの供給及び回収を行うことで、空間SPには常に新鮮な(清浄な)液体LQを満たすことが可能である。また、例えばスリット板75や光学素子76を保持した保持部材85を凸部83(Zチルトステージ52)から外す際に、液体回収装置104で空間SPの液体LQを回収した後に、スリット板75や光学素子76を保持した保持部材85を外すことにより、液体LQを漏出することなく着脱作業を行うことができる。   In the present embodiment, the liquid LQ is filled and filled in the space SP between the slit plate 75 and the optical element 76 by using the liquid supply device 100 and the liquid recovery device 104 to supply and recover the liquid LQ. However, without using the liquid supply apparatus 100 and the liquid recovery apparatus 104, for example, a configuration in which the liquid LQ is filled in the space SP at the time of manufacturing the exposure apparatus EX is possible. In this case, for example, the slit plate 75 may be removed from the convex portion 83 (Z tilt stage 52), and the liquid LQ in the space SP may be periodically replaced. On the other hand, by supplying and recovering the liquid LQ using the liquid supply apparatus 100 and the liquid recovery apparatus 104, the space SP can be always filled with a fresh (clean) liquid LQ. For example, when the holding member 85 holding the slit plate 75 and the optical element 76 is removed from the convex portion 83 (Z tilt stage 52), the liquid recovery device 104 collects the liquid LQ in the space SP, and then the slit plate 75 or By removing the holding member 85 holding the optical element 76, the attaching / detaching operation can be performed without leaking the liquid LQ.

ところで、本実施形態では、制御装置CONTは、受光器90(空間像計測装置70)の出力に基づいて投影光学系PLの結像特性を求め、投影光学系PLの結像特性を調整する調整量を、温度センサ180の検出結果に基づいて補正する構成である。一方、図12に示すように、制御装置CONTは、空間像計測装置70による像面位置計測中における第1液浸領域LA1の液体温度を温度センサ180で検出し(ステップSB1)、空間像計測装置70(受光器90)の出力(計測結果)を、温度センサ180の検出結果に基づいて補正し(ステップSB2)、その補正された空間像計測装置70(受光器90)の計測結果に基づいて投影光学系PL及び液体LQを介した像面位置を求め(ステップSB3)、この求めた像面位置に基づいて、液浸露光時における投影光学系PL及び液体LQを介した像面位置とフォーカス検出系45の検出基準面とを合致させるための像面位置を調整する調整量を求めてフォーカスキャリブレーションを実行し(ステップSB4)、フォーカスキャリブレーション後のフォーカス検出系45の検出結果に基づいて投影光学系PL及び液体LQを介した像面位置を調整しつつ基板Pを液浸露光処理する(ステップSB5)ようにしてもよい。ステップSB2において、温度センサ180の検出結果に基づいて空間像計測装置70の計測結果を補正する際にも、記憶装置MRYに記憶されている、液体温度と投影光学系PL及び液体LQを介した像面位置との関係に基づいて、前記補正が行われる。   By the way, in this embodiment, the control device CONT obtains the imaging characteristics of the projection optical system PL based on the output of the light receiver 90 (aerial image measuring device 70), and adjusts the imaging characteristics of the projection optical system PL. The amount is corrected based on the detection result of the temperature sensor 180. On the other hand, as shown in FIG. 12, the control device CONT detects the liquid temperature in the first immersion area LA1 during the measurement of the image plane position by the aerial image measurement device 70 (step SB1), and aerial image measurement. The output (measurement result) of the device 70 (light receiver 90) is corrected based on the detection result of the temperature sensor 180 (step SB2), and based on the corrected measurement result of the aerial image measurement device 70 (light receiver 90). The image plane position through the projection optical system PL and the liquid LQ is obtained (step SB3), and the image plane position through the projection optical system PL and the liquid LQ at the time of immersion exposure is determined based on the obtained image plane position. Focus calibration is performed by obtaining an adjustment amount for adjusting the image plane position for matching the detection reference plane of the focus detection system 45 (step SB4), and the focus calibration is performed. The substrate P for the liquid immersion exposure process while adjusting the image plane position via the projection optical system PL and the liquid LQ based on the focus detection system 45 detected result after Shon may be (step SB5) as. In step SB2, when the measurement result of the aerial image measurement device 70 is corrected based on the detection result of the temperature sensor 180, the liquid temperature, the projection optical system PL, and the liquid LQ stored in the storage device MRY are also stored. The correction is performed based on the relationship with the image plane position.

なお上述の説明では、フォーカスキャリブレーションの際に、投影光学系PL及び液体LQを介した像面とフォーカス検出系45の検出基準面とが一致するように、結像特性調整装置67を使って像面位置を調整するようにしているが、フォーカス検出系45の検出基準面を変更(調整)するようにしてもよいし、その両方を調整するようにしてもよい。   In the above description, the image formation characteristic adjustment device 67 is used so that the image plane through the projection optical system PL and the liquid LQ coincides with the detection reference plane of the focus detection system 45 during the focus calibration. Although the image plane position is adjusted, the detection reference plane of the focus detection system 45 may be changed (adjusted), or both of them may be adjusted.

更に、図9のフローチャートのステップSA4や図12のフローチャートのステップSB4でフォーカスキャリブレーションを行わずに、フォーカス検出系45の検出結果に基づいて、結像特性調整装置67を用いた像面位置調整や基板ステージPSTによる基板P表面の位置調整を行うときに、図9のフローチャートのステップSA4や図12のフローチャートのステップSB4で求めた調整量に相当分が相殺されるようにしてもよい。   Further, without performing focus calibration in step SA4 of the flowchart of FIG. 9 or step SB4 of the flowchart of FIG. 12, the image plane position adjustment using the imaging characteristic adjusting device 67 is performed based on the detection result of the focus detection system 45. Alternatively, when the position of the substrate P surface is adjusted by the substrate stage PST, a corresponding amount may be offset to the adjustment amount obtained in step SA4 of the flowchart of FIG. 9 or step SB4 of the flowchart of FIG.

また、空間像計測装置70による像面位置計測動作中(結像特性計測動作中)において、温度センサ180の検出結果に基づいて、第1液浸領域LA1を形成するための液体LQを供給する液体供給機構10が、供給する液体LQの温度を調整するようにしてもよい。ここで、液体供給機構10(液体供給部11)は供給する液体LQの温度を調整可能な温度調整機構を備えている。また、記憶装置MRYには、基板Pを液浸露光中における投影光学系PLと基板Pとの間に満たされた液浸領域AR2の液体LQの温度情報が、例えば実験あるいはシミュレーション等により予め記憶されている。液体供給機構10は、記憶装置MRYの記憶情報に基づいて、像面位置計測中において投影光学系PLとスリット板75との間に供給する液体LQの温度を調整する。具体的には、液体供給機構10は、記憶装置MRYに記憶されている基板Pを液浸露光中における投影光学系PLと基板Pとの間の液浸領域AR2の液体LQの温度情報に基づいて、その液浸領域AR2の液体温度と同じ温度になるように、投影光学系PLとスリット板75との間に供給する液体LQの温度を調整する。こうすることにより、上記実施形態のような温度センサ180の検出結果に基づく演算処理が不要となる。一方、液体供給機構10から供給する液体LQの温度を調整する構成では、供給する液体LQの温度が所望の温度になるまでの待ち時間を設定する必要があるため、液体供給機構10で投影光学系PLとスリット板75との間に供給する液体LQの温度を調整する代わりに、上記実施形態のように、温度センサ180の検出結果に基づいて、受光器90の計測結果あるいは求めた結像特性を、演算処理によって補正することにより、時間効率を向上できる。   In addition, during the image plane position measurement operation (during the image formation characteristic measurement operation) by the aerial image measurement device 70, the liquid LQ for forming the first immersion area LA1 is supplied based on the detection result of the temperature sensor 180. The liquid supply mechanism 10 may adjust the temperature of the supplied liquid LQ. Here, the liquid supply mechanism 10 (liquid supply unit 11) includes a temperature adjustment mechanism capable of adjusting the temperature of the liquid LQ to be supplied. Further, in the storage device MRY, the temperature information of the liquid LQ in the immersion area AR2 filled between the projection optical system PL and the substrate P during immersion exposure of the substrate P is stored in advance by, for example, experiments or simulations. Has been. The liquid supply mechanism 10 adjusts the temperature of the liquid LQ supplied between the projection optical system PL and the slit plate 75 during image plane position measurement based on the storage information of the storage device MRY. Specifically, the liquid supply mechanism 10 is based on the temperature information of the liquid LQ in the immersion area AR2 between the projection optical system PL and the substrate P during immersion exposure of the substrate P stored in the storage device MRY. Thus, the temperature of the liquid LQ supplied between the projection optical system PL and the slit plate 75 is adjusted so as to be the same temperature as the liquid temperature of the liquid immersion area AR2. By doing so, the arithmetic processing based on the detection result of the temperature sensor 180 as in the above embodiment becomes unnecessary. On the other hand, in the configuration in which the temperature of the liquid LQ supplied from the liquid supply mechanism 10 is adjusted, it is necessary to set a waiting time until the temperature of the supplied liquid LQ reaches a desired temperature. Instead of adjusting the temperature of the liquid LQ supplied between the system PL and the slit plate 75, the measurement result of the light receiver 90 or the obtained imaging is obtained based on the detection result of the temperature sensor 180 as in the above embodiment. The time efficiency can be improved by correcting the characteristics by arithmetic processing.

ところで、温度センサ180は、投影光学系PLとスリット板75との間に満たされた第1液浸領域LA1の液体LQに接触する位置に設けられていればよく、図13に示すように、投影光学系PLの像面側端部に設けられた構成であってもよい。図13に示す例では、温度センサ180は投影光学系PLの像面側に配置される光学素子60を保持するレンズセル62下面に設けられている。このような構成によっても、空間像計測装置70での結像特性計測動作中における第1液浸領域LA1の液体LQの温度情報を検出可能である。また、温度センサ180を投影光学系PLの像面側端部に設けることにより、この温度センサ180を使って、基板Pを液浸露光中における投影光学系PLと基板Pとの間の液浸領域AR2の液体LQの温度情報も検出することができる。   Incidentally, the temperature sensor 180 only needs to be provided at a position in contact with the liquid LQ in the first immersion area LA1 filled between the projection optical system PL and the slit plate 75. As shown in FIG. The configuration may be provided at the image plane side end of the projection optical system PL. In the example shown in FIG. 13, the temperature sensor 180 is provided on the lower surface of the lens cell 62 that holds the optical element 60 arranged on the image plane side of the projection optical system PL. Even with such a configuration, it is possible to detect the temperature information of the liquid LQ in the first liquid immersion area LA1 during the imaging characteristic measurement operation in the aerial image measurement device 70. Further, by providing the temperature sensor 180 at the image plane side end of the projection optical system PL, the temperature sensor 180 is used to immerse the substrate P between the projection optical system PL and the substrate P during the immersion exposure. The temperature information of the liquid LQ in the area AR2 can also be detected.

また、基板Pの液浸露光中に、液浸領域AR2の液体温度が変動(変化)する状況が発生した場合、投影光学系PLと液体LQとを介した像面位置が変動するが、制御装置CONTは、投影光学系PLの像面側端部に設けられた温度センサ180による液浸領域AR2の液体LQの温度検出結果に基づいて、液浸領域AR2の液体温度の変動に伴う像面位置などの変動を結像特性調整装置67を使って補正し、投影光学系PL及び液体LQを介した像面位置と基板P表面とを合致させるように調整しつつ基板Pを露光することができる。この場合において、記憶装置MRYには、例えば実験あるいはシミュレーション等によって、液浸領域AR2の液体温度と、投影光学系PL及び液体LQを介した像面位置との関係が予め記憶されており、制御装置CONTは、その記憶装置MRYの記憶情報に基づいて、結像特性調整装置67を使って投影光学系PLの像面位置(結像特性)を調整する。なおこの場合においても、投影光学系PL及び液体LQを介した像面位置と基板P表面とを合致させるために、基板ステージPSTの位置調整を行ったり、あるいは結像特性調整装置67による像面位置調整と基板ステージPSTの位置調整とを併用するようにしてもよい。   Further, when a situation occurs in which the liquid temperature in the liquid immersion area AR2 varies (changes) during the liquid immersion exposure of the substrate P, the image plane position through the projection optical system PL and the liquid LQ varies, but the control is performed. The apparatus CONT is based on the temperature detection result of the liquid LQ in the liquid immersion area AR2 by the temperature sensor 180 provided at the image plane side end of the projection optical system PL. Variations in position and the like are corrected using the imaging characteristic adjusting device 67, and the substrate P is exposed while adjusting the image plane position via the projection optical system PL and the liquid LQ to match the surface of the substrate P. it can. In this case, the storage device MRY stores in advance the relationship between the liquid temperature of the liquid immersion area AR2 and the image plane position via the projection optical system PL and the liquid LQ, for example, by experiment or simulation. The apparatus CONT adjusts the image plane position (imaging characteristic) of the projection optical system PL using the imaging characteristic adjusting apparatus 67 based on the storage information of the storage device MRY. Even in this case, the position of the substrate stage PST is adjusted in order to match the position of the image plane through the projection optical system PL and the liquid LQ and the surface of the substrate PST, or the image plane by the imaging characteristic adjusting device 67 is adjusted. Position adjustment and position adjustment of the substrate stage PST may be used in combination.

上記実施形態では、投影光学系PLの結像特性補正として、像面位置補正を例にして説明したが、以下では、結像特性補正として収差補正について説明する。
以下、結像特性計測動作の一例として、投影光学系PLの像面形状(像面湾曲)の検出方法について説明する。この像面湾曲の検出に際しては、一例として図14に示すような、パターン領域PA内に前記計測マークPMxと同一寸法同一周期の計測マークPM〜PMを形成されたマスクM1が用いられる。マスクM1がマスクステージMSTにロードされた後、制御装置CONTは、マスクM1の中央にある計測マークPMが投影光学系PLの光軸上にほぼ一致するように、マスクステージ駆動装置MSTDを介してマスクステージMSTを移動する。すなわち、マスクM1の基準点への位置決めが行われる。この基準点への位置決めが行われた場合には、計測マークPM〜PMの全ては投影光学系PLの視野内に位置しているものとする。次に、制御装置CONTは、露光光ELが計測マークPM部分のみに照射されるように可動マスクブラインド7Bを駆動制御して照明領域を規定する。この状態で、制御装置CONTは、露光光ELをマスクM1に照射して、前述と同様にしてスリットスキャン方式により空間像計測装置70を用いて計測マークPMの空間像計測及び投影光学系PLのベストフォーカス位置の検出を行い、その結果を記憶装置MRYに記憶する。計測マークPMを用いたベストフォーカス位置の検出が終了すると、制御装置CONTは、露光光ELが計測マークPM部分のみに照射されるように可動マスクブラインド7Bを駆動制御して照明領域を規定する。この状態で、上記と同様にスリットスキャン方式で計測マークPMの空間像計測及び投影光学系PLのベストフォーカス位置の検出を行い、その結果を記憶装置MRYに記憶する。以後、制御装置CONTは、上記と同様に、照明領域を変更しつつ計測マークPM〜PMについて空間像計測及び投影光学系PLのベストフォーカス位置の検出を繰り返し行う。そして、制御装置CONTは、これらにより得られた各ベストフォーカス位置Z、Z、…、Zに基づいて所定の統計的処理を行うことにより、投影光学系PLの像面湾曲を算出する。
In the above embodiment, the image plane position correction is described as an example of the imaging characteristic correction of the projection optical system PL. In the following, aberration correction will be described as the imaging characteristic correction.
Hereinafter, as an example of the imaging characteristic measurement operation, a method for detecting the image plane shape (field curvature) of the projection optical system PL will be described. In detecting the curvature of field, a mask M1 in which measurement marks PM 1 to PM n having the same dimensions and the same period as the measurement marks PMx are formed in the pattern area PA as shown in FIG. 14 as an example. After the mask M1 is loaded on the mask stage MST, the controller CONT, as measurement marks PM k in the center of the mask M1 is substantially coincident on the optical axis of the projection optical system PL, via the mask stage driving unit MSTD To move the mask stage MST. That is, positioning of the mask M1 to the reference point is performed. When positioning to this reference point is performed, it is assumed that all of the measurement marks PM 1 to PM n are located in the field of view of the projection optical system PL. Next, the control device CONT drives and controls the movable mask blind 7B so that the exposure light EL is irradiated only on the measurement mark PM 1 portion, thereby defining the illumination area. In this state, the control unit CONT radiates the exposure light EL on the mask M1, aerial image measurement and the projection optical system PL of the measurement mark PM 1 by using the spatial image-measuring device 70 by the slit scan method in the same manner as described above The best focus position is detected, and the result is stored in the storage device MRY. Defining the detection of the best focus position with measurement marks PM 1 ends, the control unit CONT, the illumination area of the movable mask blind 7B controls and drives so that the exposure light EL is irradiated only to the mark PM 2 parts Measurement To do. In this state, detection is performed best focus position of the same spatial image measurement and the projection optical system of the measurement mark PM 2 slit scan method PL, and stores the result in the storage device MRY. Thereafter, similarly to the above, the control device CONT repeatedly performs aerial image measurement and detection of the best focus position of the projection optical system PL for the measurement marks PM 3 to PM n while changing the illumination area. Then, the control unit CONT, the best focus position obtained by these Z 1, Z 2, ..., by performing a predetermined statistical process based on Z n, to calculate the curvature of the projection optical system PL .

また、投影光学系PLの球面収差を検出する際には、図15に示すマスクM2が用いられる。図15に示すマスクM2のパターン領域PA内のY軸方向のほぼ中央に、X軸方向に所定距離隔てて2つの計測マークPM1、PM2が形成されている。計測マークPM1は、前述した計測マークPMxと同一寸法同一周期のL/Sパターンである。また、計測マークPM2は、計測マークPMxと同一寸法のラインパターンが異なる周期(例えば、計測マークPM1の周期(マークピッチ)の1.5〜2倍程度)でX軸方向に並んだL/Sパターンである。マスクM2をマスクステージMSTにロードした後、制御装置CONTは、マスクM2上の計測マークPM1が投影光学系PLの光軸上にほぼ一致するように、マスクステージ駆動装置MSTDを介してマスクステージMSTを移動する。次に、制御装置CONTは、露光光ELが計測マークPM1部分のみに照射されるように、可動マスクブラインド7Bを駆動制御して照明領域を規定する。この状態で、制御装置CONTは、露光光ELをマスクM2に照射して、前述と同様にして、スリットスキャン方式により空間像計測装置70を用いて計測マークPM1の空間像計測及び投影光学系PLのベストフォーカス位置の検出を行い、その結果を記憶装置MRYに記憶する。計測マークPM1を用いたベストフォーカス位置の検出が終了すると、制御装置CONTは、露光光ELが計測マークPM2に照射されるように、マスクステージ駆動装置MSTDを介してマスクステージMSTを−X方向に所定距離移動する。この状態で、上記と同様に、スリットスキャン方式で計測マークPM2の空間像計測及び投影光学系PLのベストフォーカス位置の検出を行い、その結果を記憶装置MRYに記憶する。これらより得られた各ベストフォーカス位置ZとZとの差に基づいて、制御装置CONTは、投影光学系PLの球面収差を演算により算出する。 Further, when detecting the spherical aberration of the projection optical system PL, a mask M2 shown in FIG. 15 is used. Two measurement marks PM1 and PM2 are formed in the pattern region PA of the mask M2 shown in FIG. 15 at a substantially central position in the Y-axis direction and separated by a predetermined distance in the X-axis direction. The measurement mark PM1 is an L / S pattern having the same dimensions and the same period as the measurement mark PMx described above. In addition, the measurement mark PM2 is an L / S lined up in the X-axis direction at a period (for example, about 1.5 to 2 times the period (mark pitch) of the measurement mark PM1) of the line pattern having the same dimensions as the measurement mark PMx. It is a pattern. After loading the mask M2 onto the mask stage MST, the control device CONT uses the mask stage MST via the mask stage driving device MSTD so that the measurement mark PM1 on the mask M2 substantially coincides with the optical axis of the projection optical system PL. To move. Next, the control device CONT drives and controls the movable mask blind 7B so as to define the illumination area so that the exposure light EL is irradiated only on the measurement mark PM1 portion. In this state, the control device CONT irradiates the mask M2 with the exposure light EL, and performs the aerial image measurement and projection optical system PL of the measurement mark PM1 using the aerial image measurement device 70 by the slit scan method in the same manner as described above. The best focus position is detected, and the result is stored in the storage device MRY. When the detection of the best focus position using the measurement mark PM1 is completed, the control device CONT moves the mask stage MST in the −X direction via the mask stage driving device MSTD so that the exposure light EL is irradiated to the measurement mark PM2. Move a predetermined distance. In this state, similarly to the above, the aerial image measurement of the measurement mark PM2 and the best focus position of the projection optical system PL are detected by the slit scan method, and the result is stored in the storage device MRY. Based on the difference between the best focus positions Z 1 and Z 2 obtained from these, the control device CONT calculates the spherical aberration of the projection optical system PL by calculation.

また、投影光学系PLの倍率及びディストーションを検出する際には、図16に示すマスクM3が用いられる。図16に示すマスクM3のパターン領域PAの中心部及び4隅の部分に、合計5つの例えば120μm角(投影倍率1/4倍でスリット板75上で30μm角)の正方形マークからなる計測マークBM〜BMが形成されている。マスクM3をマスクステージMSTにロードした後、制御装置CONTは、マスクM3上の中央に存在する計測マークBMの中心が、投影光学系PLの光軸上にほぼ一致するように、マスクステージ駆動装置MSTDを介してマスクステージMSTを移動する。すなわち、マスクM3の基準点への位置決めを行う。この基準点への位置決めが行われた状態では、計測マークBM〜BMの全ては、投影光学系PLの視野内に位置しているものとする。次に、制御装置CONTは、露光光ELが計測マークBMを含む計測マークBMより一回り大きい矩形領域部分のみに照射されるように可動マスクブラインド7Bを駆動制御して照明領域を規定する。この状態で、制御装置CONTは、露光光ELをマスクM3に照射する。これにより、計測マークBMの空間像、すなわちほぼ30μm角の正方形状のマーク像が形成される。この状態で、制御装置CONTは、基板ステージ駆動装置PSTDを介して基板ステージPSTをX軸方向に走査しながら空間像計測装置70を用いて計測マークBMの空間像計測を行い、その計測により得られた光強度信号を記憶装置MRYに記憶する。次に、制御装置CONTは、得られた光強度信号に基づき、例えば公知の位相検出の手法あるいはエッジ検出の手法により、計測マークBMの結像位置を求める。ここで、位相検出の手法としては、例えば、光強度信号をフーリエ変換して得られる1次周波数成分(これは、正弦波とみなせる)とこれと同一周波数の基準となる正弦波との積の例えば1周期分の和を求めるとともに、前記1次周波数成分とこれと同一周期の基準となる余弦波との積の例えば1周期分の和を求める。そして、得られた和どうしを除算して得られた商の逆正弦(アークタンジェント)を求めることにより、1次周波数成分の基準信号に対する位相差を求め、この位相差に基づいて計測マークBMのX位置xを求めるという一般的な方法を用いることができる。また、エッジ検出の手法としては、光強度信号と所定のスライスレベルとの交点に基づいて各光電変換信号に対応する空間像のエッジの位置をそれぞれ算出する、スライス法を用いたエッジ検出の手法を用いることができる。次に、制御装置CONTは、基板ステージPSTをY軸方向に走査しながら空間像計測装置70を用いて計測マークBMの空間像計測を行い、その計測により得られた光強度信号を記憶装置MRYに記憶する。そして、上記と同様の位相検出等の手法により、計測マークBMのY位置yを求める。そして、制御装置CONTは、得られた計測マークBMの座標位置(x、y)に基づいて、マスクM3の光軸中心に対する位置ずれを補正する。上記のマスクM3の位置ずれの補正が終了すると、制御装置CONTは、露光光ELが計測マークBMを含む計測マークBMより一回り大きい矩形領域部分のみに照射されるように可動マスクブラインド7Bを駆動制御して照明領域を規定する。この状態で、上記と同様に、スリットスキャン方式で計測マークBMの空間像計測及びXY位置の計測を行い、その結果を記憶装置MRYに記憶する。以後、制御装置CONTは、照明領域を変更しつつ、計測マークBM〜BMについて空間像の計測及びXY位置の計測を繰り返し行う。これにより得られた計測マークBM〜BMの座標値(x、y)、(x、y)、(x、y)、(x、y)に基づいて、所定の演算を行うことにより、制御装置CONTは投影光学系PLの倍率及びディストーションの少なくとも一方を算出する。 Further, when detecting the magnification and distortion of the projection optical system PL, a mask M3 shown in FIG. 16 is used. A total of five measurement marks BM, for example, 120 μm square (30 μm square on the slit plate 75 at a projection magnification of ¼) at the center and four corners of the pattern area PA of the mask M3 shown in FIG. 1 to BM 5 are formed. After loading the mask M3 on the mask stage MST, the controller CONT, so that the center of the measurement mark BM 1 existing in the center of the mask M3 is, substantially it coincides with the optical axis of the projection optical system PL, the mask stage drive The mask stage MST is moved via the apparatus MSTD. That is, the mask M3 is positioned to the reference point. It is assumed that all the measurement marks BM 1 to BM 5 are located in the field of view of the projection optical system PL in the state where the positioning to the reference point has been performed. Next, the control unit CONT, the exposure light EL to define an illumination region of the movable mask blind 7B controls and drives so as to irradiate only a large rectangular area portion slightly from the measurement mark BM 1 comprising measuring marks BM 1 . In this state, the control device CONT irradiates the mask M3 with the exposure light EL. As a result, a spatial image of the measurement mark BM 1 , that is, a square mark image of approximately 30 μm square is formed. In this state, the control device CONT performs the aerial image measurement of the measurement mark BM 1 using the aerial image measurement device 70 while scanning the substrate stage PST in the X-axis direction via the substrate stage driving device PSTD, and by the measurement The obtained light intensity signal is stored in the storage device MRY. Next, based on the obtained light intensity signal, the control device CONT obtains the imaging position of the measurement mark BM 1 by, for example, a known phase detection method or edge detection method. Here, as a method of phase detection, for example, the product of a primary frequency component (which can be regarded as a sine wave) obtained by Fourier transforming a light intensity signal and a sine wave serving as a reference of the same frequency. For example, the sum of one period is obtained, and the sum of, for example, one period of the product of the primary frequency component and the cosine wave serving as the reference of the same period is obtained. Then, the phase difference of the primary frequency component with respect to the reference signal is obtained by obtaining the arc sine of the quotient obtained by dividing the obtained sum, and the measurement mark BM 1 is obtained based on this phase difference. A general method of obtaining the X position x 1 of the first can be used. In addition, as an edge detection method, an edge detection method using a slice method that calculates the position of each aerial image edge corresponding to each photoelectric conversion signal based on the intersection of the light intensity signal and a predetermined slice level. Can be used. Next, the control device CONT measures the aerial image of the measurement mark BM 1 using the aerial image measurement device 70 while scanning the substrate stage PST in the Y-axis direction, and stores the light intensity signal obtained by the measurement in the storage device. Store in MRY. Then, the Y position y 1 of the measurement mark BM 1 is obtained by a method such as phase detection similar to the above. Then, the control unit CONT based on the coordinate position of the obtained measurement mark BM 1 (x 1, y 1 ), to correct the positional deviation of the optical axis center of the mask M3. When the correction of the positional deviation of the mask M3 is completed, the control unit CONT, the movable mask blind 7B so that the exposure light EL is irradiated only to the larger rectangular area portion slightly from the measurement mark BM 2 comprising measuring marks BM 2 Is controlled to define the illumination area. In this state, as described above, the aerial image measurement and XY position measurement of the measurement mark BM 2 are performed by the slit scanning method, and the result is stored in the storage device MRY. Thereafter, the control device CONT repeatedly performs the measurement of the aerial image and the measurement of the XY position for the measurement marks BM 3 to BM 5 while changing the illumination area. Based on the coordinate values (x 2 , y 2 ), (x 3 , y 3 ), (x 4 , y 4 ), (x 5 , y 5 ) of the measurement marks BM 2 to BM 5 obtained thereby. By performing a predetermined calculation, the control device CONT calculates at least one of the magnification and distortion of the projection optical system PL.

以上、一例として、像面湾曲、球面収差、倍率、及びディストーションを空間像計測装置70を用いて計測する手順について説明した。また、所定の計測マークを使って、空間像計測装置70は、例えばコマ収差等の他の結像特性に関しても計測可能である。なお、空間像計測の詳細は、例えば特開2002−14005号公報に開示されている。   The procedure for measuring the field curvature, spherical aberration, magnification, and distortion using the aerial image measurement device 70 has been described above as an example. In addition, the aerial image measurement device 70 can measure other imaging characteristics such as coma using a predetermined measurement mark. Details of aerial image measurement are disclosed in, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2002-14005.

そして、上記各収差を空間像計測装置70で計測する際にも、第1液浸領域LA1の液体LQの温度が温度センサ180を使って検出される。制御装置CONTは、温度センサ180の検出結果に基づいて、空間像計測装置70(受光器90)の計測結果を補正したり、あるいは空間像計測装置70を使って求めた投影光学系PLの結像特性を補正する。この場合においても、記憶装置MRYには、例えば実験あるいはシミュレーション等によって予め求められている、投影光学系PLの光学素子64a、64bの駆動量及び第1、第2密閉室65A、65Bの内部圧力の調整量と、投影光学系PLの各種結像特性(収差)の変化量(変動量)との関係(すなわち結像特性調整情報)が記憶されている。更に、記憶装置MRYには、液体温度と投影光学系PL及び液体LQを介した結像特性(収差情報)との関係が予め記憶されている。制御装置CONTは、記憶装置MRYの記憶情報に基づいて、投影光学系PLの収差を補正するための結像特性調整装置67の調整量(補正量)を決定する。   Further, also when each of the above aberrations is measured by the aerial image measurement device 70, the temperature of the liquid LQ in the first liquid immersion area LA1 is detected using the temperature sensor 180. The control device CONT corrects the measurement result of the aerial image measurement device 70 (light receiver 90) based on the detection result of the temperature sensor 180, or the connection of the projection optical system PL obtained using the aerial image measurement device 70. Correct the image characteristics. Also in this case, the storage device MRY includes, for example, driving amounts of the optical elements 64a and 64b of the projection optical system PL and internal pressures of the first and second sealed chambers 65A and 65B, which are obtained in advance by experiments or simulations. And the relationship (namely, image formation characteristic adjustment information) between the adjustment amount and the change amount (variation amount) of various image formation characteristics (aberration) of the projection optical system PL. Further, the storage device MRY stores in advance the relationship between the liquid temperature and the imaging characteristics (aberration information) via the projection optical system PL and the liquid LQ. The control device CONT determines the adjustment amount (correction amount) of the imaging characteristic adjustment device 67 for correcting the aberration of the projection optical system PL based on the storage information of the storage device MRY.

なお上記各実施形態では、光学部材(スリット板)75及び受光器90を、投影光学系PLの結像特性を計測する空間像計測装置70に適用した例について説明した。つまり、上記各実施形態では、制御装置CONTは、受光器90の出力に基づいて、露光装置EXの性能情報として投影光学系PLの結像特性を求めている。一方、露光装置EXの性能情報としては、投影光学系PLを介した光照射量や照度分布(照度ムラ)も含まれる。例えば、図17に示すように、基板ステージPST上には、空間像計測装置70の他に、投影光学系PLを介した光照射量情報を計測する例えば特開平11−16816号公報に開示されているような照射量センサ(照度センサ)160や、例えば特開昭57−117238号公報に開示されているような照度ムラセンサ170等も設けられているが、これら照射量センサ160や照度ムラセンサ170に対しても本発明を適用可能である。   In each of the above embodiments, an example in which the optical member (slit plate) 75 and the light receiver 90 are applied to the aerial image measurement device 70 that measures the imaging characteristics of the projection optical system PL has been described. That is, in each of the above embodiments, the control device CONT obtains the imaging characteristics of the projection optical system PL as performance information of the exposure device EX based on the output of the light receiver 90. On the other hand, the performance information of the exposure apparatus EX includes a light irradiation amount and illuminance distribution (illuminance unevenness) via the projection optical system PL. For example, as shown in FIG. 17, on the substrate stage PST, in addition to the aerial image measuring device 70, light irradiation amount information via the projection optical system PL is measured, for example, disclosed in JP-A-11-16816. There are also provided an irradiation amount sensor (illuminance sensor) 160 and an uneven illuminance sensor 170 as disclosed in, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 57-117238. The present invention can also be applied to.

図18は、照射量センサ160の模式図である。照射量センサ160は、投影光学系PLの像面側に照射される露光光の照射量(照度)を計測するものであって、Zチルトステージ52上に設けられた上板163と、その上板163を通過した光を受光する光センサ164とを備えている。上板163は、ガラス板部材162と、そのガラス板部材162の上面に設けられた光透過量調整膜161とを備えている。上板163上面の第1液浸領域LA1の内側には、その第1液浸領域LA1の液体LQの温度を検出する温度センサ180が設けられている。光透過量調整膜161は例えばクロム膜によって構成されており、所定の光透過率を有し、ガラス板部材162の上面全域に設けられている。光透過量調整膜161を設けて光センサ164に入射する光量を減光することにより、過剰な光量の光が照射されることに起因する光センサ164に対するダメージや飽和といった不都合を防止している。なお照射量センサ160では、例えばマスクMが交換されたとき等の所定のタイミングで計測動作が行われる。   FIG. 18 is a schematic diagram of the dose sensor 160. The irradiation amount sensor 160 measures the irradiation amount (illuminance) of exposure light irradiated on the image plane side of the projection optical system PL, and includes an upper plate 163 provided on the Z tilt stage 52, and an upper plate 163 thereon. And an optical sensor 164 that receives light that has passed through the plate 163. The upper plate 163 includes a glass plate member 162 and a light transmission amount adjustment film 161 provided on the upper surface of the glass plate member 162. Inside the first immersion area LA1 on the upper surface of the upper plate 163, a temperature sensor 180 for detecting the temperature of the liquid LQ in the first immersion area LA1 is provided. The light transmission amount adjusting film 161 is made of, for example, a chromium film, has a predetermined light transmittance, and is provided over the entire upper surface of the glass plate member 162. By providing the light transmission amount adjusting film 161 to reduce the amount of light incident on the optical sensor 164, inconveniences such as damage and saturation to the optical sensor 164 caused by irradiation with an excessive amount of light are prevented. . The dose sensor 160 performs a measurement operation at a predetermined timing, for example, when the mask M is replaced.

そして、照射量センサ160で投影光学系PLを通過した露光光ELの照射量を計測する際には、上述した実施形態同様、投影光学系PLと上板163とを対向した状態で投影光学系PLと上板163との間に液体LQを供給して第1液浸領域LA1を形成するとともに、上板163と光センサ164との間に液体LQを供給して第2液浸領域LA2を形成し、投影光学系PLと第1液浸領域LA1の液体LQとを介して上板163に露光光ELを照射する。温度センサ180は、このときの第1液浸領域LA1の液体温度を検出する。   Then, when measuring the irradiation amount of the exposure light EL that has passed through the projection optical system PL by the irradiation amount sensor 160, the projection optical system with the projection optical system PL and the upper plate 163 facing each other as in the above-described embodiment. The liquid LQ is supplied between the PL and the upper plate 163 to form the first liquid immersion area LA1, and the liquid LQ is supplied between the upper plate 163 and the optical sensor 164 to set the second liquid immersion area LA2. The upper plate 163 is irradiated with the exposure light EL through the projection optical system PL and the liquid LQ in the first immersion area LA1. The temperature sensor 180 detects the liquid temperature of the first immersion area LA1 at this time.

図19は、照度ムラセンサ170の模式図である。照度ムラセンサ170は、投影光学系PLを介して像面側に照射される露光光の照度(強度)を複数の位置で計測して、投影光学系PLの像面側に照射される露光光の照度ムラ(照度分布)を計測するものであって、Zチルトステージ52上に設けられた上板174と、その上板174に設けられたビンホール部171を通過した光を受光する光センサ175とを備えている。上板174は、ガラス板部材173の表面にクロムなどの遮光性材料を含む薄膜172を設け、その薄膜172をパターニングしてその中央部にピンホール部171を設けたものである。そして、上板174上面のうち、第1液浸領域LA1の内側には、この第1液浸領域LA1の液体LQの温度を検出する温度センサ180が設けられている。   FIG. 19 is a schematic diagram of the illuminance unevenness sensor 170. The illuminance unevenness sensor 170 measures the illuminance (intensity) of the exposure light irradiated to the image plane side through the projection optical system PL at a plurality of positions, and the exposure light irradiated to the image plane side of the projection optical system PL. An illuminance unevenness (illuminance distribution) is measured, and includes an upper plate 174 provided on the Z tilt stage 52, and an optical sensor 175 that receives light that has passed through a bin hole portion 171 provided on the upper plate 174. It has. The upper plate 174 is obtained by providing a thin film 172 containing a light-shielding material such as chromium on the surface of a glass plate member 173, patterning the thin film 172, and providing a pinhole portion 171 at the center thereof. A temperature sensor 180 that detects the temperature of the liquid LQ in the first liquid immersion area LA1 is provided on the upper surface of the upper plate 174 inside the first liquid immersion area LA1.

照度ムラセンサ170で照度分布の計測を行う場合、投影光学系PLと照度ムラセンサ170の上板174とを対向させた状態で、その投影光学系PLと上板174との間を液体LQで満たすとともに、上板174と光センサ175との間も液体LQで満たす。そして、露光光ELが照射される照射領域(投影領域)内の複数の位置で順次ピンホール部171を移動させる。温度センサ180は、このときの第1液浸領域LA1の液体温度を検出する。   When the illuminance unevenness sensor 170 measures the illuminance distribution, the projection optical system PL and the upper plate 174 of the illuminance unevenness sensor 170 face each other and the space between the projection optical system PL and the upper plate 174 is filled with the liquid LQ. The space between the upper plate 174 and the optical sensor 175 is also filled with the liquid LQ. Then, the pinhole portion 171 is sequentially moved at a plurality of positions in the irradiation region (projection region) irradiated with the exposure light EL. The temperature sensor 180 detects the liquid temperature of the first immersion area LA1 at this time.

更に、特開平11−238680号公報や特開2000−97616号公報に開示されているような基板ステージPST(Zステージ51)に対して着脱可能なセンサ(受光器)にも本発明は適用可能であり、液体LQの温度が検出できる適当な位置に温度センサ180を設ければよい。   Furthermore, the present invention can also be applied to a sensor (light receiver) that can be attached to and detached from the substrate stage PST (Z stage 51) as disclosed in JP-A-11-238680 and JP-A-2000-97616. The temperature sensor 180 may be provided at an appropriate position where the temperature of the liquid LQ can be detected.

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。   As described above, the liquid LQ in the present embodiment is composed of pure water. Pure water has an 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 P. 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 P and the surface of the optical element provided on the front end surface of the projection optical system PL. .

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。   The refractive index n of pure water (water) with respect to the exposure light EL having a wavelength of about 193 nm is said to be approximately 1.44. When ArF excimer laser light (wavelength 193 nm) is used as the light source of the exposure light EL, On the substrate P, the wavelength is shortened to 1 / n, that is, about 134 nm, and a high resolution can be obtained. Furthermore, since the depth of focus is enlarged by about n times, that is, about 1.44 times compared with that in the air, the projection optical system PL can be used when it is sufficient to ensure the same depth of focus as that in the air. The numerical aperture can be further increased, and the resolution is improved in this respect as well.

本実施形態では、投影光学系PLの先端に光学素子60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。   In the present embodiment, the optical element 60 is attached to the tip of the projection optical system PL. However, as an optical element attached to the tip of the projection optical system PL, optical characteristics of the projection optical system PL, such as aberration (spherical aberration, coma) It may be an optical plate used for adjustment of aberration and the like. Alternatively, it may be a plane parallel plate that can transmit the exposure light EL.

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Fレーザである場合、このFレーザ光は水を透過しないので、この場合、液体LQとしてはF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。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。 The liquid LQ of the present embodiment is water, but may be a liquid other than water. For example, when the light source of the exposure light EL is an F 2 laser, the F 2 laser light does not pass through water. In this case, as the liquid LQ, a fluorine-based liquid such as fluorine-based oil or perfluorinated polyether (PFPE) that can transmit the F 2 laser light may be used. In addition, as the liquid LQ, the liquid LQ is transmissive to the exposure light EL, has a refractive index as high as possible, and is stable with respect to the photoresist applied to the projection optical system PL and the surface of the substrate P (for example, Cedar). Oil) can also be used.

上記各実施形態において、上述したノズルの形状は特に限定されるものでなく、例えば投影領域AR1の長辺について2対のノズルで液体LQの供給又は回収を行うようにしてもよい。なお、この場合には、+X方向、又は−X方向のどちらの方向からも液体LQの供給及び回収を行うことができるようにするため、供給ノズルと回収ノズルと上下に並べて配置してもよい。   In the above embodiments, the shape of the nozzle described above is not particularly limited. For example, the liquid LQ may be supplied or recovered with two pairs of nozzles on the long side of the projection area AR1. In this case, the supply nozzle and the recovery nozzle may be arranged side by side so that the liquid LQ can be supplied and recovered from either the + X direction or the −X direction. .

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.

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。   In the above-described embodiment, an exposure apparatus that locally fills the space between the projection optical system PL and the substrate P with a liquid is used. However, the exposure as disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 6-124873. A liquid tank having a predetermined depth is formed on an immersion exposure apparatus for moving a stage holding a target substrate in a liquid tank, or a stage as disclosed in JP-A-10-303114, The present invention can also be applied to an immersion exposure apparatus that holds a substrate.

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.

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載置して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。   Further, according to the present invention, as disclosed in JP-A-10-163099, JP-A-10-214783, JP-T 2000-505958, etc., substrates to be processed such as wafers are separately placed. The present invention can also be applied to a twin stage type exposure apparatus having two stages that can move independently in the XY directions.

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等を製造するための露光装置等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 a reticle, a mask, or the like.

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、それらのステージを定盤に対して浮上させる方式として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かを用いるのが好ましい。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 linear motors (see USP5,623,853 or USP5,528,118) are used for the substrate stage PST and the mask stage MST, air levitation type using an air bearing and Lorentz force or It is preferable to use either a magnetic levitation type using a reactance force. 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 two-dimensionally arranged magnets and an armature unit having two-dimensionally arranged coils 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).

本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。   The exposure apparatus EX of the present embodiment is manufactured by assembling various subsystems including the constituent elements recited in the claims of the present application so as to maintain predetermined mechanical accuracy, electrical accuracy, and optical accuracy. Is done. 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20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基板処理ステップ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. 20, 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, substrate 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. 投影光学系の先端部近傍、液体供給機構、及び液体回収機構を示す概略構成図である。It is a schematic block diagram which shows the vicinity of the front-end | tip part of a projection optical system, a liquid supply mechanism, and a liquid collection | recovery mechanism. 投影光学系の投影領域と液体供給機構及び液体回収機構との位置関係を示す平面図である。It is a top view which shows the positional relationship of the projection area | region of a projection optical system, a liquid supply mechanism, and a liquid collection | recovery mechanism. 本発明に係る受光器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 light receiver which concerns on this invention. 受光器が計測動作を行っている状態を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the state which the light receiver is performing measurement operation. 本発明に係る温度検出装置の一実施形態を示す要部拡大図である。It is a principal part enlarged view which shows one Embodiment of the temperature detection apparatus which concerns on this invention. 図6の光学部材の平面図である。It is a top view of the optical member of FIG. 受光器で受光した受光信号の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the light reception signal light-received with the light receiver. 像面位置を調整する手順の一実施形態を示すフローチャート図である。It is a flowchart figure which shows one Embodiment of the procedure which adjusts an image surface position. 記憶装置に記憶されている記憶情報を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the memory | storage information memorize | stored in the memory | storage device. 受光器で受光した受光信号の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the light reception signal light-received with the light receiver. 像面位置を調整する手順の一実施形態を示すフローチャート図である。It is a flowchart figure which shows one Embodiment of the procedure which adjusts an image surface position. 本発明に係る温度検出装置の一実施形態を示す要部拡大図である。It is a principal part enlarged view which shows one Embodiment of the temperature detection apparatus which concerns on this invention. 投影光学系の結像特性を計測するときに使うマスクの一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the mask used when measuring the image formation characteristic of a projection optical system. 投影光学系の結像特性を計測するときに使うマスクの一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the mask used when measuring the image formation characteristic of a projection optical system. 投影光学系の結像特性を計測するときに使うマスクの一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the mask used when measuring the image formation characteristic of a projection optical system. 基板ステージ上に複数の受光器が配置されている状態を示す平面図である。It is a top view which shows the state by which the several light receiver is arrange | positioned on the substrate stage. 本発明に係る光学部材及び受光器の別の実施形態を示す要部拡大図である。It is a principal part enlarged view which shows another embodiment of the optical member and light receiver which concern on this invention. 本発明に係る光学部材及び受光器の別の実施形態を示す要部拡大図である。It is a principal part enlarged view which shows another embodiment of the optical member and light receiver which concern on this invention. 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

1…液体、10…液体供給機構、13…供給ノズル、20…液体回収機構、
23…回収ノズル、67…結像特性調整装置、70…空間像計測装置、
74…ガラス板部材(光学部材)、75…スリット板(光学部材)、76…光学素子、
82…光センサ(受光素子)、90…受光器、100…液体供給装置、
104…液体回収装置、162…ガラス板部材(光学部材)、
163…上板(光学部材)、173…ガラス板部材(光学部材)、
174…上板(光学部材)、180…温度センサ(温度検出装置)、
CONT…制御装置(制御系)、EL…露光光、EX…露光装置、
LA1…第1液浸領域、LA2…第2液浸領域、LQ…液体、MRY…記憶装置、
P…基板、PL…投影光学系、PST…基板ステージ(基板保持部材)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Liquid, 10 ... Liquid supply mechanism, 13 ... Supply nozzle, 20 ... Liquid recovery mechanism,
23 ... Recovery nozzle, 67 ... Imaging characteristic adjusting device, 70 ... Aerial image measuring device,
74 ... Glass plate member (optical member), 75 ... Slit plate (optical member), 76 ... Optical element,
82 ... Optical sensor (light receiving element), 90 ... Light receiver, 100 ... Liquid supply device,
104 ... Liquid recovery device, 162 ... Glass plate member (optical member),
163 ... Upper plate (optical member), 173 ... Glass plate member (optical member),
174 ... Upper plate (optical member), 180 ... Temperature sensor (temperature detection device),
CONT ... control device (control system), EL ... exposure light, EX ... exposure device,
LA1 ... first immersion area, LA2 ... second immersion area, LQ ... liquid, MRY ... storage device,
P ... substrate, PL ... projection optical system, PST ... substrate stage (substrate holding member)

Claims (21)

  1. 投影光学系の像面側に配置された基板に対して前記投影光学系と液体とを介して露光光を照射することによって前記基板を露光する露光装置において、
    前記投影光学系の像面側に配置された光透過部を有する光学部材、及び前記投影光学系と前記光学部材との間に満たされた液体を介して前記投影光学系を通過した光を受光する受光器と、
    前記投影光学系と前記光学部材との間に満たされた液体の温度情報を検出する温度検出装置と、
    前記温度検出装置の検出結果に基づいて、前記受光器の計測結果を補正する制御系と、
    を備える露光装置。
    In an exposure apparatus that exposes the substrate by irradiating exposure light to the substrate disposed on the image plane side of the projection optical system via the projection optical system and the liquid,
    An optical member having a light transmission portion disposed on the image plane side of the projection optical system, and light that has passed through the projection optical system via a liquid filled between the projection optical system and the optical member is received. Receiver
    A temperature detecting device for detecting temperature information of a liquid filled between the projection optical system and the optical member;
    A control system for correcting the measurement result of the light receiver based on the detection result of the temperature detection device;
    An exposure apparatus comprising:
  2. 前記制御系は、補正された前記計測結果に基づいて当該露光装置の性能情報を求める請求項1記載の露光装置。   The exposure apparatus according to claim 1, wherein the control system obtains performance information of the exposure apparatus based on the corrected measurement result.
  3. 前記性能情報は、前記投影光学系の結像特性を含む請求項2記載の露光装置。   The exposure apparatus according to claim 2, wherein the performance information includes an imaging characteristic of the projection optical system.
  4. 投影光学系の像面側に配置された基板に対して前記投影光学系と液体とを介して露光光を照射することによって前記基板を露光する露光装置において、
    前記投影光学系の像面側に配置された光透過部を有する光学部材、及び前記投影光学系と前記光学部材との間に満たされた液体を介して前記投影光学系を通過した光を受光する受光器と、
    前記投影光学系と前記光学部材との間に満たされた液体の温度情報を検出する温度検出装置と、
    前記受光器の出力に基づいて前記投影光学系の結像特性を求める制御系と、を備え、
    前記制御系は、前記温度検出装置の検出結果に基づいて、求めた前記結像特性を補正する露光装置。
    In an exposure apparatus that exposes the substrate by irradiating exposure light to the substrate disposed on the image plane side of the projection optical system via the projection optical system and the liquid,
    An optical member having a light transmission portion disposed on the image plane side of the projection optical system, and light that has passed through the projection optical system via a liquid filled between the projection optical system and the optical member is received. Receiver
    A temperature detecting device for detecting temperature information of a liquid filled between the projection optical system and the optical member;
    A control system for obtaining imaging characteristics of the projection optical system based on the output of the light receiver,
    The control system is an exposure apparatus that corrects the obtained imaging characteristics based on a detection result of the temperature detection apparatus.
  5. 求めた前記結像特性に基づいて前記投影光学系の結像特性を調整する結像特性調整装置を備え、
    前記制御系は、前記温度検出装置で検出された温度情報に基づいて、前記結像特性調整装置による調整量を決定する請求項3又は4記載の露光装置。
    An imaging characteristic adjusting device for adjusting the imaging characteristic of the projection optical system based on the obtained imaging characteristic;
    The exposure apparatus according to claim 3, wherein the control system determines an adjustment amount by the imaging characteristic adjustment device based on temperature information detected by the temperature detection device.
  6. 決定された前記調整量に基づいて、前記投影光学系の結像特性を調整しつつ該投影光学系と液体とを介して前記基板を露光する請求項5記載の露光装置。   The exposure apparatus according to claim 5, wherein the substrate is exposed through the projection optical system and the liquid while adjusting the imaging characteristics of the projection optical system based on the determined adjustment amount.
  7. 液体温度と前記投影光学系及び液体を介した前記像面側での結像特性との関係を予め記憶した記憶装置を備え、
    前記記憶装置の記憶情報に基づいて、前記決定が行われる請求項5又は6記載の露光装置。
    A storage device that stores in advance the relationship between the liquid temperature and the imaging characteristics on the image plane side via the projection optical system and the liquid;
    The exposure apparatus according to claim 5 or 6, wherein the determination is performed based on information stored in the storage device.
  8. 前記結像特性の補正は、収差補正及び像面位置補正の少なくとも一方を含む請求項3〜7のいずれか一項記載の露光装置。   The exposure apparatus according to claim 3, wherein the correction of the imaging characteristics includes at least one of aberration correction and image plane position correction.
  9. 前記投影光学系と前記光学部材との間に満たされた液体を介して前記受光器に光が照射され、前記温度検出装置は、光を照射中の液体の温度情報を検出する請求項1〜8のいずれか一項記載の露光装置。   The light is irradiated to the light receiver through a liquid filled between the projection optical system and the optical member, and the temperature detection device detects temperature information of the liquid being irradiated with light. The exposure apparatus according to claim 8.
  10. 前記温度検出装置は、前記投影光学系と前記光学部材との間に満たされた液体に接触する位置に設けられている請求項1〜9のいずれか一項記載の露光装置。   The exposure apparatus according to claim 1, wherein the temperature detection device is provided at a position in contact with a liquid filled between the projection optical system and the optical member.
  11. 前記温度検出装置は、前記光学部材に設けられている請求項1〜10のいずれか一項記載の露光装置。   The exposure apparatus according to claim 1, wherein the temperature detection device is provided on the optical member.
  12. 前記投影光学系と前記光学部材との間に液体を供給する液体供給機構を備え、
    前記温度検出装置の検出結果に基づいて、前記液体供給機構は供給する液体の温度を調整する請求項1〜11のいずれか一項記載の露光装置。
    A liquid supply mechanism for supplying a liquid between the projection optical system and the optical member;
    The exposure apparatus according to any one of claims 1 to 11, wherein the liquid supply mechanism adjusts a temperature of a liquid to be supplied based on a detection result of the temperature detection apparatus.
  13. 前記基板を露光中における前記投影光学系と前記基板との間に満たされた液体の温度情報を予め記憶した記憶装置を備え、
    前記液体供給機構は、前記記憶装置の記憶情報に基づいて供給する液体の温度を調整する請求項12記載の露光装置。
    A storage device preliminarily storing temperature information of the liquid filled between the projection optical system and the substrate during exposure of the substrate;
    The exposure apparatus according to claim 12, wherein the liquid supply mechanism adjusts a temperature of a liquid to be supplied based on information stored in the storage device.
  14. 前記温度検出装置は、前記投影光学系の像面側端部に設けられ、該温度検出装置は、前記基板を露光中における前記投影光学系と前記基板との間の液体の温度情報を検出する請求項1〜13のいずれか一項記載の露光装置。   The temperature detection device is provided at an image plane side end of the projection optical system, and the temperature detection device detects temperature information of a liquid between the projection optical system and the substrate during exposure of the substrate. The exposure apparatus according to any one of claims 1 to 13.
  15. 前記投影光学系と前記基板との間の液体の温度情報の検出結果に基づいて、前記投影光学系の結像特性を調整しつつ前記基板を露光する請求項14記載の露光装置。   The exposure apparatus according to claim 14, wherein the substrate is exposed while adjusting an imaging characteristic of the projection optical system based on a detection result of temperature information of a liquid between the projection optical system and the substrate.
  16. 前記受光器と前記光学部材との間に液体が満たされている請求項1〜15のいずれか一項記載の露光装置。   The exposure apparatus according to claim 1, wherein a liquid is filled between the light receiver and the optical member.
  17. 前記基板を保持して移動可能な基板保持部材を備え、
    前記受光器は、前記基板保持部材に設けられている請求項1〜16のいずれか一項記載の露光装置。
    A substrate holding member that is movable while holding the substrate;
    The exposure apparatus according to claim 1, wherein the light receiver is provided on the substrate holding member.
  18. 請求項1〜17のいずれか一項記載の露光装置を用いてデバイスを製造することを特徴とするデバイス製造方法。   A device manufacturing method, wherein a device is manufactured using the exposure apparatus according to claim 1.
  19. 投影光学系の像面側に配置された基板に対して前記投影光学系と液体とを介して露光光を照射することによって前記基板を露光する露光方法であって、
    前記投影光学系の像面側に配置された光透過部を有する光学部材、及び前記投影光学系と前記光学部材との間に満たされた液体を介して前記投影光学系を通過した光を受光器で受光することと、
    前記投影光学系と前記光学部材との間に満たされた液体の温度情報を検出することと、
    前記温度情報の検出結果に基づいて、前記受光器の計測結果を補正することと、
    補正された前記計測結果に基づいて前記投影光学系の結像特性を求めることと、
    前記投影光学系と前記液体とを介して前記基板を露光することと、を含む露光方法。
    An exposure method for exposing the substrate by irradiating exposure light to the substrate disposed on the image plane side of the projection optical system via the projection optical system and the liquid,
    An optical member having a light transmission portion disposed on the image plane side of the projection optical system, and light that has passed through the projection optical system via a liquid filled between the projection optical system and the optical member is received. Receiving light with the instrument,
    Detecting temperature information of a liquid filled between the projection optical system and the optical member;
    Correcting the measurement result of the light receiver based on the detection result of the temperature information;
    Obtaining imaging characteristics of the projection optical system based on the corrected measurement result;
    Exposing the substrate through the projection optical system and the liquid.
  20. 投影光学系の像面側に配置された基板に対して前記投影光学系と液体とを介して露光光を照射することによって前記基板を露光する露光方法であって、
    前記投影光学系の像面側に配置された光透過部を有する光学部材、及び前記投影光学系と前記光学部材との間に満たされた液体を介して前記投影光学系を通過した光を受光器で受光することと、
    前記投影光学系と前記光学部材との間に満たされた液体の温度情報を検出することと、
    前記受光器の出力に基づいて前記投影光学系の結像特性を求めることと、
    前記温度情報の検出結果に基づいて、求めた前記結像特性を補正することと、
    前記投影光学系と前記液体とを介して前記基板を露光することと、を含む露光方法。
    An exposure method for exposing the substrate by irradiating exposure light to the substrate disposed on the image plane side of the projection optical system via the projection optical system and the liquid,
    An optical member having a light transmission portion disposed on the image plane side of the projection optical system, and light that has passed through the projection optical system via a liquid filled between the projection optical system and the optical member is received. Receiving light with the instrument,
    Detecting temperature information of a liquid filled between the projection optical system and the optical member;
    Obtaining imaging characteristics of the projection optical system based on the output of the light receiver;
    Correcting the obtained imaging characteristics based on the detection result of the temperature information;
    Exposing the substrate through the projection optical system and the liquid.
  21. 請求項19又は20記載の露光方法を用いてデバイスを製造することを特徴とするデバイス製造方法。   A device manufacturing method, wherein a device is manufactured using the exposure method according to claim 19 or 20.
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