JP4608876B2 - Exposure apparatus and device manufacturing method - Google Patents

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    • G03F7/70341Details of immersion lithography aspects, e.g. exposure media or control of immersion liquid supply

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  • Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)

Description

本発明は、投影光学系と基板との間の少なくとも一部を液体で満たした状態で、投影光学系によって投影したパターン像で基板を露光する露光装置、及びこの露光装置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 with a pattern image projected by the projection optical system in a state where at least a part between the projection optical system and the substrate is filled with a liquid, and a device manufacturing method using the exposure apparatus. Is.

半導体デバイスや液晶表示デバイスは、マスク上に形成されたパターンを感光性の基板上に転写する、いわゆるフォトリソグラフィの手法により製造される。このフォトリソグラフィ工程で使用される露光装置は、マスクを支持するマスクステージと基板を支持する基板ステージとを有し、マスクステージ及び基板ステージを逐次移動しながらマスクのパターンを投影光学系を介して基板に転写するものである。近年、デバイスパターンのより一層の高集積化に対応するために投影光学系の更なる高解像度化が望まれている。投影光学系の解像度は、使用する露光波長が短くなる程、また投影光学系の開口数が大きい程高くなる。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 becomes shorter and the numerical aperture of the projection optical system becomes 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恐れがある。そこで、実質的に露光波長を短くして、且つ焦点深度を広くする方法として、例えば国際公開第99/49504号公報に開示されている液浸法が提案されている。この液浸法は、投影光学系の下面と基板表面との間を水や有機溶媒等の液体で満たし、液体中での露光光の波長が、空気中の1/n(nは液体の屈折率で通常1.2〜1.6程度)になることを利用して解像度を向上するとともに、焦点深度を約n倍に拡大するというものである。
国際公開第99/49504号パンフレット
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, an immersion method disclosed in International Publication No. 99/49504 has been proposed. In this immersion method, the 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, and the wavelength of the exposure light in the liquid is 1 / n (n is the refractive index of the liquid). The resolution is improved by utilizing the fact that the ratio is usually about 1.2 to 1.6), and the depth of focus is expanded about n times.
International Publication No. 99/49504 Pamphlet

ところで、投影光学系の下面と基板表面との間に液体を満たした状態において、投影光学系の下面や基板表面に気泡が付着する等、露光中に投影光学系と基板との間の液体中に気泡が存在すると、基板上に像を形成するための光が基板上に到達しない、あるいは基板上に像を形成するための光が基板上の所望の位置に到達しないなどの現象が生じ、基板上に形成されるパターン像が劣化してしまう。   By the way, in a state where the liquid is filled between the lower surface of the projection optical system and the substrate surface, bubbles adhere to the lower surface of the projection optical system and the substrate surface. If there are bubbles in the substrate, the phenomenon that the light for forming the image on the substrate does not reach the substrate or the light for forming the image on the substrate does not reach the desired position on the substrate occurs. The pattern image formed on the substrate is deteriorated.

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、投影光学系と基板との間に液体を満たして露光処理する際、液体中の気泡に起因するパターン像の劣化を抑えることができる露光装置、及びこの露光装置を用いる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 suppresses deterioration of a pattern image caused by bubbles in the liquid when performing exposure processing by filling the liquid between the projection optical system and the substrate. An object of the present invention is to provide an exposure apparatus that can be used, and a device manufacturing method that uses the exposure apparatus.

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9に対応付けした以下の構成を採用している。   In order to solve the above-described problems, the present invention adopts the following configuration corresponding to FIGS. 1 to 9 shown in the embodiment.

本発明の第1の態様に従えば、所定パターンの像で基板を露光する露光装置であって、
上記所定パターンの像を基板に投影する投影光学系(PL)と;
上記投影光学系と基板との間に液体を供給する液体供給装置(1)と;
上記投影光学系と基板との間に供給される液体中に含まれる気体成分を除去するための気体除去装置(21)と;を備える露光装置が提供される。
According to a first aspect of the present invention, there is provided an exposure apparatus for exposing a substrate with an image of a predetermined pattern,
A projection optical system (PL) that projects an image of the predetermined pattern onto a substrate;
A liquid supply device (1) for supplying a liquid between the projection optical system and the substrate;
There is provided an exposure apparatus comprising: a gas removing device (21) for removing a gas component contained in a liquid supplied between the projection optical system and the substrate.

本発明の露光装置では、液体から気体成分を除去するための気体除去装置を備えるので、気体成分が充分に除去された液体が投影光学系と基板との間に供給されることが可能となる。さらに、投影光学系と基板との間(露光光の光路中)に存在する液体のみならず、気体除去装置から投影光学系と基板との間に至るまでの液体流路内において存在する液体中で気泡が発生することが抑制される。気体除去装置は、上記液体中の空気濃度が望ましくは0.016cm/cm以下になるように上記液体から気体成分を除去する。気体除去装置は、加熱装置、減圧装置若しくは脱気膜またはそれらの組合せを用い得る。気体除去装置は、液体供給装置内またはその外部に配置し得、露光装置のチャンバの外側に配置してもよい。 Since the exposure apparatus of the present invention includes a gas removal device for removing a gas component from the liquid, the liquid from which the gas component has been sufficiently removed can be supplied between the projection optical system and the substrate. . Furthermore, not only the liquid existing between the projection optical system and the substrate (in the optical path of the exposure light) but also the liquid existing in the liquid flow path from the gas removal device to the space between the projection optical system and the substrate. The generation of bubbles is suppressed. Gas removal device, the air concentration of the liquid is desirably removes gaseous components from the liquid to be less than 0.016cm 3 / cm 3. The gas removal device may use a heating device, a decompression device, a degassing membrane, or a combination thereof. The gas removing device may be disposed inside or outside the liquid supply device, and may be disposed outside the chamber of the exposure apparatus.

液体供給装置は、投影光学系と基板との間に液体を供給する複数の供給ノズルと、投影光学系と基板との間に供給された液体を回収する複数の回収ノズルとを有し得る。複数のノズルを用いることによって、投影領域に均一に液体を供給し得る。露光装置は、基板を載置して移動するステージを備え得る。ステージが投影光学系から投影される像に対して基板を移動している間に露光が行われ得る(スキャン露光)。この場合、供給ノズルは液体を基板の移動方向に噴射するのが、供給液体の流入抵抗を低下し、ステージの移動に影響を及ぼさない点で好ましい。   The liquid supply apparatus may include a plurality of supply nozzles that supply a liquid between the projection optical system and the substrate, and a plurality of recovery nozzles that recover the liquid supplied between the projection optical system and the substrate. By using a plurality of nozzles, liquid can be supplied uniformly to the projection region. The exposure apparatus can include a stage on which the substrate is placed and moved. Exposure can be performed while the stage moves the substrate relative to the image projected from the projection optical system (scan exposure). In this case, it is preferable that the supply nozzle ejects the liquid in the direction of movement of the substrate because the inflow resistance of the supply liquid is reduced and the movement of the stage is not affected.

本発明の露光装置は、さらに、上記液体供給装置から供給される液体の温度を調整するための温度調整装置を備え得る。温度調整装置は液体の温度を露光装置内、例えば露光装置を収容するチャンバ内の雰囲気温度になるように調整するのが望ましい。こうすることで、温度調整された液体が投影光学系と基板との間に供給されることにより、基板の温度を制御し得る。   The exposure apparatus of the present invention may further include a temperature adjustment device for adjusting the temperature of the liquid supplied from the liquid supply device. It is desirable that the temperature adjusting device adjusts the temperature of the liquid so as to be the atmospheric temperature in the exposure apparatus, for example, in the chamber that houses the exposure apparatus. In this way, the temperature of the substrate can be controlled by supplying the temperature-adjusted liquid between the projection optical system and the substrate.

本発明の第2の態様に従えば、投影光学系(PL)によりパターンの像を基板(P)上に投影して、前記基板を露光する露光装置(EX)であって、
前記投影光学系(PL)と基板(P)との間の少なくとも一部を液体(50)で満たすための液体供給装置(1)と;
前記液体中における気泡の発生を抑制する気泡抑制装置(21)とを有する露光装置(EX)が提供される。
According to a second aspect of the present invention, there is provided an exposure apparatus (EX) that projects an image of a pattern onto a substrate (P) by a projection optical system (PL) and exposes the substrate.
A liquid supply device (1) for filling at least a part between the projection optical system (PL) and the substrate (P) with the liquid (50);
An exposure apparatus (EX) having a bubble suppression device (21) that suppresses generation of bubbles in the liquid is provided.

本発明によれば、投影光学系と基板との間の液体中における気泡の発生を抑制する気泡抑制装置を設けたので、露光光の光路上の液体中に気泡を存在させない状態で露光処理できるので、気泡に起因するパターン像の劣化を防止し、高いパターン精度を有するデバイスを製造することができる。例えば、投影光学系と基板との間に液体を供給する液体供給装置に、液体中における気泡の発生を抑制する気泡抑制装置を設けた場合には、液体中の気泡の発生を十分に抑制してからこの液体を投影光学系と基板との間に供給することができる。したがって、投影光学系と基板との間に満たされた液体からは気泡が発生しない。また、投影光学系の下面や基板表面など液体が流れる流路中に仮に気泡が発生していても、気泡の発生を十分に抑制された液体が流路中を流れることにより、液体はこの流路中に発生した気泡を吸収し除去できる。このように、露光光の光路上の液体中に気泡を存在させない状態で露光処理できるので、気泡に起因するパターン像の劣化を防止し、高いパターン精度を有するデバイスを製造することができる。   According to the present invention, since the bubble suppression device that suppresses the generation of bubbles in the liquid between the projection optical system and the substrate is provided, the exposure process can be performed in a state where no bubbles exist in the liquid on the optical path of the exposure light. Therefore, it is possible to prevent a pattern image from being deteriorated due to bubbles and manufacture a device having high pattern accuracy. For example, if a liquid supply device that supplies liquid between the projection optical system and the substrate is provided with a bubble suppression device that suppresses the generation of bubbles in the liquid, the generation of bubbles in the liquid is sufficiently suppressed. After that, this liquid can be supplied between the projection optical system and the substrate. Therefore, bubbles are not generated from the liquid filled between the projection optical system and the substrate. In addition, even if bubbles are generated in the flow path through which the liquid flows, such as the lower surface of the projection optical system and the substrate surface, the liquid flows sufficiently in the flow path because the liquid in which generation of bubbles is sufficiently suppressed flows in the flow path. Air bubbles generated in the road can be absorbed and removed. As described above, since the exposure process can be performed in a state where no bubbles are present in the liquid on the optical path of the exposure light, it is possible to prevent deterioration of the pattern image caused by the bubbles and manufacture a device having high pattern accuracy.

本発明の露光装置では、前記気泡抑制装置は液体中の気体を除去する脱気装置を含むことが好ましい。また、前記脱気装置は液体を加熱する加熱装置を含むことが好ましい。前記加熱装置は液体の温度Tを30℃<T≦100℃に設定し得る。さらに、前記脱気装置は、液体が保持された装置内部を減圧する減圧装置を含んでもよい。前記減圧装置は液体の温度に応じて圧力を設定し得る。また、前記脱気装置は、前記投影光学系と前記基板との間の液体の少なくとも一部の温度変化によって気泡が発生しないように脱気レベルを決定することが好ましい。また、前記脱気装置は、前記投影光学系と前記基板との間の液体に対する圧力変化によって気泡が発生しないように脱気レベルを決定してもよい。   In the exposure apparatus of the present invention, it is preferable that the bubble suppression device includes a deaeration device that removes gas in the liquid. The deaeration device preferably includes a heating device for heating the liquid. The heating device may set the temperature T of the liquid to 30 ° C. <T ≦ 100 ° C. Furthermore, the deaeration device may include a decompression device that decompresses the interior of the device in which the liquid is held. The decompression device can set the pressure according to the temperature of the liquid. Further, it is preferable that the deaeration device determines a deaeration level so that bubbles are not generated by a temperature change of at least a part of the liquid between the projection optical system and the substrate. Further, the deaeration device may determine a deaeration level so that bubbles are not generated by a pressure change with respect to the liquid between the projection optical system and the substrate.

さらに、本発明では、前記脱気装置が膜脱気装置であることが好ましい。また、前記膜脱気装置は中空糸部材を有することが好ましい。前記中空糸部材は、気体透過性であり、且つ液体不透過性であればよい。さらに、前記液体供給装置は、前記膜脱気装置に供給する液体を加熱して、前記膜脱気装置に供給する液体中の気体の溶存濃度を低下させる加熱装置を含むことが好ましい。   Furthermore, in the present invention, the deaeration device is preferably a membrane deaeration device. The membrane deaerator preferably has a hollow fiber member. The hollow fiber member may be gas permeable and liquid impermeable. Furthermore, it is preferable that the liquid supply device includes a heating device that heats the liquid supplied to the membrane deaerator and reduces the dissolved concentration of the gas in the liquid supplied to the membrane deaerator.

本発明の露光装置では、前記気泡抑制装置によって気泡の発生を抑制された液体は、気体との接触なしに、前記投影光学系と前記基板との間に供給されることが好ましい。   In the exposure apparatus of the present invention, it is preferable that the liquid in which the generation of bubbles is suppressed by the bubble suppression device is supplied between the projection optical system and the substrate without contact with the gas.

本発明では、本発明の第1又第2の態様の露光装置を用いることを特徴とするデバイス製造方法が提供される。   The present invention provides a device manufacturing method using the exposure apparatus according to the first or second aspect of the present invention.

本発明によれば、投影光学系と基板との間の液体中における気泡の発生を抑制する気泡抑制装置を設けたので、露光光の光路上の液体中に気泡を存在させない状態で露光処理できるので、気泡に起因するパターン像の劣化を防止し、高いパターン精度を有するデバイスを製造することができる。   According to the present invention, since the bubble suppression device that suppresses the generation of bubbles in the liquid between the projection optical system and the substrate is provided, the exposure process can be performed in a state where no bubbles exist in the liquid on the optical path of the exposure light. Therefore, it is possible to prevent a pattern image from being deteriorated due to bubbles and manufacture a device having high pattern accuracy.

以下、本発明の露光装置及びデバイス製造方法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。   The exposure apparatus and device manufacturing method 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.

第1実施形態
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のパターンの像を基板ステージ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とを備えている。
First Embodiment In FIG. 1, an exposure apparatus EX illuminates a mask stage MST for supporting a mask M, a substrate stage PST for supporting a substrate P, and a mask M supported by the mask stage MST with exposure light EL. The overall operation of the illumination optical system IL, the projection optical system PL that projects and exposes the image of the pattern of the mask M illuminated by the exposure light EL onto the substrate P supported by the substrate stage PST, and the entire exposure apparatus EX is controlled. And a control device CONT.

ここで、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Y軸方向に垂直な方向(非走査方向)をY軸方向とする。また、X軸、Y軸、及びZ軸まわり方向をそれぞれ、θX、θY、及びθZ方向とする。なお、ここでいう「基板」は半導体ウエハ上にレジストを塗布したものを含み、「マスク」は基板上に縮小投影されるデバイスパターンを形成されたレチクルを含む。   Here, in the present embodiment, as the exposure apparatus EX, scanning exposure is performed in which the pattern formed on the mask M is exposed to the substrate P while the mask M and the substrate P are synchronously moved in different directions (reverse directions) in the scanning direction. A case where an apparatus (so-called 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 Y-axis direction is defined as a Y-axis direction. Further, the directions around the X axis, the Y axis, and the Z axis are defined as θX, θY, and θZ directions, respectively. Here, the “substrate” includes a semiconductor wafer coated with a resist, and the “mask” includes a reticle on which a device pattern to be reduced and projected on the substrate is formed.

照明光学系ILは、マスクステージMSTに支持されているマスクMを露光光ELで照明するものであり、露光用光源、露光用光源から射出された光束の照度を均一化するオプティカルインテグレータ、オプティカルインテグレータからの露光光ELを集光するコンデンサレンズ、リレーレンズ系、露光光ELによるマスクM上の照明領域をスリット状に設定する可変視野絞り等を有している。マスクM上の所定の照明領域は照明光学系ILにより均一な照度分布の露光光ELで照明される。照明光学系ILから射出される露光光ELとしては、例えば水銀ランプから射出される紫外域の輝線(g線、h線、i線)及びKrFエキシマレーザ光(波長248nm)等の遠紫外光(DUV光)や、ArFエキシマレーザ光(波長193nm)及びFレーザ光(波長157nm)等の真空紫外光(VUV光)などが用いられる。本実施形態では、ArFエキシマレーザ光を用いる。 The illumination optical system IL illuminates the mask M supported by the mask stage MST with the exposure light EL, and the exposure light source, and an optical integrator and an optical integrator for uniformizing the illuminance of the light beam emitted from the exposure light source A condenser lens that collects the exposure light EL from the light source, a relay lens system, a variable field stop that sets the illumination area on the mask M by the exposure light EL in a slit shape, and the like. A predetermined illumination area on the mask M is illuminated with the exposure light EL having a uniform illuminance distribution by the illumination optical system IL. As the exposure light EL emitted from the illumination optical system IL, for example, far ultraviolet light (g-line, h-line, i-line) and KrF excimer laser light (wavelength 248 nm) emitted from a mercury lamp, 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.

マスクステージMSTは、マスクMを支持するものであって、投影光学系PLの光軸AXに垂直な平面内、すなわちXY平面内で2次元移動可能及びθZ方向に微小回転可能である。マスクステージMSTは、リニアモータ等のマスクステージ駆動装置MSTDにより駆動される。マスクステージ駆動装置MSTDは、制御装置CONTにより制御される。マスクステージMST上のマスクMの2次元方向の位置、及び回転角はレーザ干渉計によりリアルタイムで計測され、計測結果は制御装置CONTに出力される。制御装置CONTは、レーザ干渉計の計測結果に基づいてマスクステージ駆動装置MSTDを駆動することでマスクステージMSTに支持されているマスクMの位置決めを行う。   The mask stage MST supports the mask M, and can be two-dimensionally moved in a plane perpendicular to the optical axis AX of the projection optical system PL, that is, in the XY plane, and can be slightly rotated in the θZ direction. Mask stage MST is driven by a mask stage driving device MSTD such as a linear motor. The mask stage driving device MSTD is controlled by the control device CONT. The two-dimensional position and rotation angle of the mask M on the mask stage MST are measured in real time by the laser interferometer, and the measurement result is output to the control device CONT. The controller CONT positions the mask M supported by the mask stage MST by driving the mask stage driving device MSTD based on the measurement result of the laser interferometer.

投影光学系PLは、マスクMのパターンを所定の投影倍率βで基板Pに投影露光するものであって、複数の光学素子(レンズ)で構成されており、これら光学素子は金属部材としての鏡筒PKで支持されている。本実施形態において、投影光学系PLは、投影倍率βが例えば1/4あるいは1/5の縮小系である。なお、投影光学系PLは等倍系及び拡大系のいずれでもよい。また、本実施形態の投影光学系PLの先端側(基板P側)には、光学素子(レンズ)60が鏡筒PKより露出している。この光学素子60は鏡筒PKに対して着脱(交換)可能に設けられている。   The projection optical system PL projects and exposes the pattern of the mask M onto the substrate P at a predetermined projection magnification β, and is composed of a plurality of optical elements (lenses). These optical elements are mirrors as metal members. It is supported by the cylinder PK. In the present embodiment, the projection optical system PL is a reduction system having a projection magnification β of, for example, 1/4 or 1/5. Note that the projection optical system PL may be either an equal magnification system or an enlargement system. Further, the optical element (lens) 60 is exposed from the lens barrel PK on the front end side (substrate P side) of the projection optical system PL of the present embodiment. This optical element 60 is detachably (replaceable) with respect to the lens barrel PK.

基板ステージPSTは、基板Pを支持するものであって、基板Pを基板ホルダを介して保持するZステージ51と、Zステージ51を支持するXYステージ52と、XYステージ52を支持するベース53とを備えている。基板ステージPSTは、リニアモータ等の基板ステージ駆動装置PSTDにより駆動される。基板ステージ駆動装置PSTDは、制御装置CONTにより制御される。Zステージ51を駆動することにより、Zステージ51に保持されている基板PのZ軸方向における位置(フォーカス位置)、及びθX、θY方向における位置が制御される。また、XYステージ52を駆動することにより、基板PのXY方向における位置(投影光学系PLの像面と実質的に平行な方向の位置)が制御される。すなわち、Zステージ51は、基板Pのフォーカス位置及び傾斜角を制御して基板Pの表面をオートフォーカス方式、及びオートレベリング方式で投影光学系PLの像面に合わせ込み、XYステージ52は基板PのX軸方向及びY軸方向における位置決めを行う。なお、ZステージとXYステージとを一体的に設けてよいことは言うまでもない。   The substrate stage PST supports the substrate P, and includes a Z stage 51 that holds the substrate P via a substrate holder, an XY stage 52 that supports the Z stage 51, and a base 53 that supports the XY stage 52. It has. The substrate stage PST is driven by a substrate stage driving device PSTD such as a linear motor. The substrate stage driving device PSTD is controlled by the control device CONT. By driving the Z stage 51, the position (focus position) of the substrate P held by the Z stage 51 in the Z-axis direction and the positions in the θX and θY directions are controlled. Further, by driving the XY stage 52, the position of the substrate P in the XY direction (position in a direction substantially parallel to the image plane of the projection optical system PL) is controlled. That is, the Z stage 51 controls the focus position and the 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. Is positioned in the X-axis direction and the Y-axis direction. Needless to say, the Z stage and the XY stage may be provided integrally.

基板ステージPST(Zステージ51)上には、基板ステージPSTとともに投影光学系PLに対して移動する移動鏡54が設けられている。また、移動鏡54に対向する位置にはレーザ干渉計55が設けられている。基板ステージPST上の基板Pの2次元方向の位置、及び回転角はレーザ干渉計55によりリアルタイムで計測され、計測結果は制御装置CONTに出力される。制御装置CONTは、レーザ干渉計55の計測結果に基づいて基板ステージ駆動装置PSTDを駆動することで基板ステージPSTに支持されている基板Pの位置決めを行う。   On the substrate stage PST (Z stage 51), a movable mirror 54 that moves with respect to the projection optical system PL together with the substrate stage PST is provided. A laser interferometer 55 is provided at a position facing the movable mirror 54. The two-dimensional position and rotation angle of the substrate P on the substrate stage PST are measured in real time by the laser interferometer 55, and the measurement result is output to the control device CONT. The control device CONT positions the substrate P supported by the substrate stage PST by driving the substrate stage driving device PSTD based on the measurement result of the laser interferometer 55.

本実施形態では、露光波長を実質的に短くして解像度を向上するとともに、焦点深度を実質的に広くするために、液浸法を適用する。そのため、少なくともマスクMのパターンの像を基板P上に転写(投影)している間は、基板Pの表面と投影光学系PLの基板P側の光学素子(レンズ)60の先端面(下面)7との間に所定の液体50が満たされる。上述したように、投影光学系PLの先端側にはレンズ60が露出しており、液体50はレンズ60のみに接触するように後述する供給ノズルにより供給される。これにより、金属からなる鏡筒PKの腐蝕等が防止されている。本実施形態において、液体50には純水が用いられる。純水は、ArFエキシマレーザ光のみならず、露光光ELを例えば水銀ランプから射出される紫外域の輝線(g線、h線、i線)及びKrFエキシマレーザ光(波長248nm)等の遠紫外光(DUV光)とした場合、この露光光ELを透過可能である。   In the present embodiment, the immersion method is applied to improve the resolution by substantially shortening the exposure wavelength and to substantially increase the depth of focus. Therefore, at least while the pattern image of the mask M is transferred (projected) onto the substrate P, the front surface (lower surface) of the optical element (lens) 60 on the surface of the substrate P and the substrate P side of the projection optical system PL. 7 is filled with a predetermined liquid 50. As described above, the lens 60 is exposed at the front end side of the projection optical system PL, and the liquid 50 is supplied by a supply nozzle described later so as to contact only the lens 60. Thereby, corrosion etc. of the lens barrel PK made of metal are prevented. In the present embodiment, pure water is used for the liquid 50. Pure water is not only ArF excimer laser light but also far ultraviolet light such as ultraviolet emission lines (g-line, h-line, i-line) and KrF excimer laser light (wavelength 248 nm) emitted from the mercury lamp as exposure light EL. In the case of light (DUV light), the exposure light EL can be transmitted.

露光装置EXは、投影光学系PLの先端面(レンズ60の先端面)7と基板Pとの間の空間56に所定の液体50を供給する液体供給装置1と、空間56の液体50を回収する液体回収装置2とを備えている。液体供給装置1は、投影光学系PLと基板Pとの間の少なくとも一部を液体50で満たすためのものであって、液体50を収容するタンク、加圧ポンプなどを備えている。液体供給装置1には供給管3の一端部が接続され、供給管3の他端部には供給ノズル4が接続されている。液体供給装置1は、供給管3及び供給ノズル4を介して空間56に液体50を供給する。   The exposure apparatus EX collects the liquid 50 in the space 56 and the liquid supply apparatus 1 that supplies a predetermined liquid 50 to the space 56 between the front end surface 7 (the front end surface of the lens 60) of the projection optical system PL and the substrate P. And a liquid recovery apparatus 2 for performing the above operation. The liquid supply apparatus 1 is for filling at least a part between the projection optical system PL and the substrate P with the liquid 50, and includes a tank for storing the liquid 50, a pressure pump, and the like. One end of a supply pipe 3 is connected to the liquid supply apparatus 1, and a supply nozzle 4 is connected to the other end of the supply pipe 3. The liquid supply apparatus 1 supplies the liquid 50 to the space 56 via the supply pipe 3 and the supply nozzle 4.

液体回収装置2は、吸引ポンプ、回収した液体50を収容するタンクなどを備えている。液体回収装置2には回収管6の一端部が接続され、回収管6の他端部には回収ノズル5が接続されている。液体回収装置2は、回収ノズル5及び回収管6を介して空間56の液体50を回収する。空間56に液体50を満たす際、制御装置CONTは液体供給装置1を駆動し、供給管3及び供給ノズル4を介して空間56に対して単位時間当たり所定量の液体50を供給するとともに、液体回収装置2を駆動し、回収ノズル5及び回収管6を介して単位時間当たり所定量の液体50を空間56より回収する。これにより、投影光学系PLの先端面7と基板Pとの間の空間56に液体50が保持される。   The liquid recovery apparatus 2 includes a suction pump, a tank for storing the recovered liquid 50, and the like. One end of a recovery pipe 6 is connected to the liquid recovery apparatus 2, and a recovery nozzle 5 is connected to the other end of the recovery pipe 6. The liquid recovery apparatus 2 recovers the liquid 50 in the space 56 via the recovery nozzle 5 and the recovery pipe 6. When filling the space 50 with the liquid 50, the control device CONT drives the liquid supply device 1 to supply a predetermined amount of the liquid 50 per unit time to the space 56 via the supply pipe 3 and the supply nozzle 4. The recovery device 2 is driven, and a predetermined amount of liquid 50 per unit time is recovered from the space 56 via the recovery nozzle 5 and the recovery pipe 6. Thereby, the liquid 50 is held in the space 56 between the front end surface 7 of the projection optical system PL and the substrate P.

図2は、露光装置EXの投影光学系PLの下部、液体供給装置1、及び液体回収装置2等を示す図1の部分拡大図である。図2において、投影光学系PLの最下端のレンズ60は、先端部60Aが走査方向に必要な部分だけを残してY軸方向(非走査方向)に細長い矩形状に形成されている。走査露光時には、先端部60Aの直下の矩形の投影領域にマスクMの一部のパターン像が投影され、投影光学系PLに対して、マスクMが−X方向(又は+X方向)に速度Vで移動するのに同期して、XYステージ52を介して基板Pが+X方向(又は−X方向)に速度β・V(βは投影倍率)で移動する。そして、1つのショット領域への露光終了後に、基板Pのステッピングによって次のショット領域が走査開始位置に移動し、以下、ステップ・アンド・スキャン方式で各ショット領域に対する露光処理が順次行われる。本実施形態では、基板Pの移動方向と平行に、基板Pの移動方向と同一方向に液体50を流すように設定されている。   FIG. 2 is a partially enlarged view of FIG. 1 showing the lower part of the projection optical system PL of the exposure apparatus EX, the liquid supply apparatus 1, the liquid recovery apparatus 2, and the like. In FIG. 2, the lens 60 at the lowest end of the projection optical system PL is formed in a rectangular shape elongated in the Y-axis direction (non-scanning direction), leaving only the portion where the tip 60A is necessary in the scanning direction. At the time of scanning exposure, a part of the pattern image of the mask M is projected onto the rectangular projection area directly under the tip 60A, and the mask M is at the velocity V in the −X direction (or + X direction) with respect to the projection optical system PL. In synchronization with the movement, the substrate P moves in the + X direction (or -X direction) at the speed β · V (β is the projection magnification) via the XY stage 52. 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 50 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.

図3は、投影光学系PLのレンズ60の先端部60Aと、液体50をX軸方向に供給する供給ノズル4(4A〜4C)と、液体50を回収する回収ノズル5(5A、5B)との位置関係を示す図である。図3において、レンズ60の先端部60Aの形状はY軸方向に細長い矩形状となっており、投影光学系PLのレンズ60の先端部60AをX軸方向に挟むように、+X方向側に3つの供給ノズル4A〜4Cが配置され、−X方向側に2つの回収ノズル5A、5Bが配置されている。そして、供給ノズル4A〜4Cは供給管3を介して液体供給装置1に接続され、回収ノズル5A、5Bは回収管4を介して液体回収装置2に接続されている。また、供給ノズル4A〜4Cと回収ノズル5A、5Bとを先端部60Aの中心に対して略180°回転した位置に、供給ノズル8A〜8Cと、回収ノズル9A、9Bとが配置されてい。供給ノズル4A〜4Cと回収ノズル9A、9BとはY軸方向に交互に配列され、供給ノズル8A〜8Cと回収ノズル5A、5BとはY軸方向に交互に配列され、供給ノズル8A〜8Cは供給管10を介して液体供給装置1に接続され、回収ノズル9A、9Bは回収管11を介して液体回収装置2に接続されている。なおノズルからの液体の供給は、投影光学系PLと基板Pとの間に気体部分が生じないように行う必要がある。   FIG. 3 shows the tip 60A of the lens 60 of the projection optical system PL, the supply nozzle 4 (4A-4C) for supplying the liquid 50 in the X-axis direction, and the recovery nozzle 5 (5A, 5B) for recovering the liquid 50. It is a figure which shows these positional relationships. In FIG. 3, the shape of the tip 60A of the lens 60 is a rectangular shape elongated in the Y-axis direction, and is 3 on the + X direction side so as to sandwich the tip 60A of the lens 60 of the projection optical system PL in the X-axis direction. Two supply nozzles 4A to 4C are arranged, and two recovery nozzles 5A and 5B are arranged on the −X direction side. The supply nozzles 4 </ b> A to 4 </ b> C are connected to the liquid supply apparatus 1 via the supply pipe 3, and the recovery nozzles 5 </ b> A and 5 </ b> B are connected to the liquid recovery apparatus 2 via the recovery pipe 4. Further, the supply nozzles 8A to 8C and the recovery nozzles 9A and 9B are arranged at positions where the supply nozzles 4A to 4C and the recovery nozzles 5A and 5B are rotated by approximately 180 ° with respect to the center of the tip end portion 60A. Supply nozzles 4A to 4C and recovery nozzles 9A and 9B are alternately arranged in the Y-axis direction, supply nozzles 8A to 8C and recovery nozzles 5A and 5B are alternately arranged in the Y-axis direction, and supply nozzles 8A to 8C are The recovery nozzles 9 </ b> A and 9 </ b> B are connected to the liquid recovery apparatus 2 via the recovery pipe 11. The supply of the liquid from the nozzle needs to be performed so that no gas portion is generated between the projection optical system PL and the substrate P.

図4は、液体供給装置1の構成図である。図4に示すように、液体供給装置1は、液体50中における気泡の発生を抑制する気泡抑制装置としての脱気装置21を備えている。図4に示す脱気装置21は液体50を加熱する加熱装置を備えている。ここで、本実施形態において、液体50は液体供給装置1と液体回収装置2との間で循環するようになっており、液体回収装置2からの液体50は循環管12を介して液体供給装置1に戻されるようになっている。液体供給装置1には、その上流側に液体を送り出す加圧ポンプ15が設けられている。   FIG. 4 is a configuration diagram of the liquid supply apparatus 1. As shown in FIG. 4, the liquid supply device 1 includes a deaeration device 21 as a bubble suppression device that suppresses the generation of bubbles in the liquid 50. The deaeration device 21 shown in FIG. 4 includes a heating device that heats the liquid 50. Here, in the present embodiment, the liquid 50 is circulated between the liquid supply apparatus 1 and the liquid recovery apparatus 2, and the liquid 50 from the liquid recovery apparatus 2 is supplied to the liquid supply apparatus via the circulation pipe 12. It is set back to 1. The liquid supply apparatus 1 is provided with a pressurizing pump 15 that sends liquid to the upstream side thereof.

液体供給装置1は、基板Pや投影光学系PLの汚染を防止するために、あるいは基板P上に投影されるパターン像の劣化を防止するために、例えば液体回収装置2で回収された液体50をフィルタリングして、液体回収装置2で回収された液体50内の異物等を除去するためのフィルタ20と、フィルタ20を通過した液体50を所定の温度(例えば90℃)に加熱する加熱装置21と、加熱装置21により加熱された液体50の温度を所望の温度に調整する温度調整装置22とを備えている。また、図4には不図示であるが、液体供給装置1は液体50を所定量保持可能なタンク等の容器を備えている。ここで、液体供給装置1に設けられている温度調整装置22は、空間56に供給する液体50の温度を、例えば露光装置EXが収容されているチャンバ内の温度(例えば23℃)と同程度に設定する。温度調整装置22には供給管3、10が接続されており、温度調整装置22により温度調整された液体50は加圧ポンプ15により供給管3(10)を介して空間56に供給される。   In order to prevent contamination of the substrate P and the projection optical system PL, or to prevent the pattern image projected on the substrate P from being deteriorated, the liquid supply device 1 is, for example, the liquid 50 recovered by the liquid recovery device 2. The filter 20 for removing foreign matter and the like in the liquid 50 recovered by the liquid recovery device 2 and the heating device 21 for heating the liquid 50 that has passed through the filter 20 to a predetermined temperature (for example, 90 ° C.) And a temperature adjusting device 22 that adjusts the temperature of the liquid 50 heated by the heating device 21 to a desired temperature. Although not shown in FIG. 4, the liquid supply apparatus 1 includes a container such as a tank that can hold a predetermined amount of the liquid 50. Here, the temperature adjustment device 22 provided in the liquid supply device 1 sets the temperature of the liquid 50 supplied to the space 56 to the same level as the temperature (for example, 23 ° C.) in the chamber in which the exposure apparatus EX is accommodated. Set to. Supply pipes 3 and 10 are connected to the temperature adjusting device 22, and the liquid 50 whose temperature has been adjusted by the temperature adjusting device 22 is supplied to the space 56 by the pressurizing pump 15 through the supply pipe 3 (10).

加熱装置21は、例えばタンク等の収容装置内部に液体50を収容し、この収容装置を加熱することで液体50を加熱するものであって、この収容装置には排気装置の一部を構成する排気管13が接続されている。加熱装置21の動作は、制御装置CONTにより制御されるようになっている。加熱装置21は液体50を所定の温度に加熱することで、この液体50中に溶解している気体を液体50から除去(脱気)する。取り出された気体成分は、排気管13より装置外部に排出される。液体50は、加熱装置21で脱気されることにより気泡の発生が抑制される。加熱装置21は、例えば、液体50を保持可能なステンレススティールの容器の外側に電熱ヒーターを巻き付けて、その電熱ヒータの温度を制御する、あるいはステンレススティール製の螺旋管を温度制御された高温液体中に浸し、その螺旋管中に液体50を流すなどの手法を採用し得るのように構成し得る。   The heating device 21 stores the liquid 50 inside a storage device such as a tank and heats the liquid 50 by heating the storage device, and the storage device constitutes a part of the exhaust device. An exhaust pipe 13 is connected. The operation of the heating device 21 is controlled by the control device CONT. The heating device 21 removes (degass) the gas dissolved in the liquid 50 from the liquid 50 by heating the liquid 50 to a predetermined temperature. The extracted gas component is discharged from the exhaust pipe 13 to the outside of the apparatus. The liquid 50 is degassed by the heating device 21, thereby suppressing generation of bubbles. The heating device 21, for example, wraps an electric heater around a stainless steel container capable of holding the liquid 50 and controls the temperature of the electric heater, or a stainless steel helical tube in a temperature-controlled high temperature liquid. It is possible to adopt a method such as a method in which the liquid 50 is flowed into the spiral tube.

ここで、加熱装置21は、液体50の温度を30℃以上100℃以下に設定する。すなわち、液体50は温度調整装置22で設定される温度(チャンバ内の温度である例えば23℃)より高い温度、且つ液体の沸点以下の温度範囲で加熱される。加熱装置21は上記温度範囲で液体50を加熱することで脱気し、空間56に供給される液体50中における気泡の発生を抑制する。特に、加熱装置21は、液体50をその沸点まで加熱することにより十分に脱気することができる。   Here, the heating device 21 sets the temperature of the liquid 50 to 30 ° C. or more and 100 ° C. or less. That is, the liquid 50 is heated at a temperature higher than the temperature set by the temperature adjusting device 22 (for example, 23 ° C., which is the temperature in the chamber), and below the boiling point of the liquid. The heating device 21 deaerates by heating the liquid 50 in the above temperature range, and suppresses the generation of bubbles in the liquid 50 supplied to the space 56. In particular, the heating device 21 can be sufficiently degassed by heating the liquid 50 to its boiling point.

なお、液体50は加熱装置21においてチャンバ内(空間56)の温度より高く且つ沸点以下の温度に設定されることが好ましいため、液体50が水以外の液体である場合、加熱装置21はこの液体の沸点に応じた温度に加熱する。   Since the liquid 50 is preferably set to a temperature higher than the temperature in the chamber (space 56) and lower than the boiling point in the heating device 21, when the liquid 50 is a liquid other than water, the heating device 21 Heat to a temperature corresponding to the boiling point.

次に、上述した露光装置EXを用いてマスクMのパターンを基板Pに露光する手順について説明する。   Next, a procedure for exposing the pattern of the mask M onto the substrate P using the above-described exposure apparatus EX will be described.

マスクMがマスクステージMSTにロードされるとともに、基板Pが基板ステージPSTにロードされた後、制御装置CONTは液体供給装置1を駆動し、空間56に対する液体供給動作を開始する。液体供給装置1において、液体50は、フィルタ20を通過することにより異物等を除去された状態で加熱装置21に供給される。加熱装置21に供給された液体50は、所定の温度に加熱される。液体50は、加熱装置21で所定の温度に加熱されることにより脱気される。除去された気体成分は、排気装置の一部を構成する排気管13を介して装置外部に排出される。脱気された液体50は温度調整装置22に供給され、例えばチャンバ内の温度とほぼ等しい温度に調整された後、供給管3及び供給ノズル4を介して空間56に供給される。ここで、加熱装置21と温度調整装置22とを接続する管14、温度調整装置22、及び供給管3等の液体50の流路は密閉されており、液体50はこの流路を十分に満たした状態で流れる。すなわち、この流路を流れる液体50は気体との接触なしに空間56に供給されるようになっている。また加熱装置21から空間56に供給されるまでの流路を形成する供給管3などの内壁面(液体との接触面)は親水性になっており、加熱装置21から空間56までの流路で液体中に気泡が発生することを抑制している。その場合、例えば供給管3として、電解研磨されたステンレスのパイプを用いるとよい。なお、脱気された状態の液体50を気体に接触させない貯蔵容器やパイプ中に保存しておき、所望のタイミングで空間56に供給するようにしてもよい。この場合、加熱装置21の他に前記流路や前記貯蔵容器、あるいは前記パイプも気泡抑制装置の一部として機能する。   After the mask M is loaded on the mask stage MST and the substrate P is loaded on the substrate stage PST, the control device CONT drives the liquid supply device 1 and starts the liquid supply operation to the space 56. In the liquid supply device 1, the liquid 50 is supplied to the heating device 21 in a state where foreign matters and the like are removed by passing through the filter 20. The liquid 50 supplied to the heating device 21 is heated to a predetermined temperature. The liquid 50 is degassed by being heated to a predetermined temperature by the heating device 21. The removed gas component is discharged to the outside of the apparatus through an exhaust pipe 13 constituting a part of the exhaust apparatus. The degassed liquid 50 is supplied to the temperature adjusting device 22, for example, adjusted to a temperature substantially equal to the temperature in the chamber, and then supplied to the space 56 via the supply pipe 3 and the supply nozzle 4. Here, the flow path of the liquid 50 such as the pipe 14 connecting the heating apparatus 21 and the temperature adjustment apparatus 22, the temperature adjustment apparatus 22, and the supply pipe 3 is sealed, and the liquid 50 sufficiently fills this flow path. It flows in the state. That is, the liquid 50 flowing through this flow path is supplied to the space 56 without contact with gas. Further, the inner wall surface (contact surface with the liquid) such as the supply pipe 3 that forms a flow path from the heating device 21 to the space 56 is hydrophilic, and the flow path from the heating device 21 to the space 56 is hydrophilic. This suppresses the generation of bubbles in the liquid. In that case, for example, an electropolished stainless steel pipe may be used as the supply pipe 3. Note that the degassed liquid 50 may be stored in a storage container or pipe that does not contact the gas, and supplied to the space 56 at a desired timing. In this case, in addition to the heating device 21, the flow path, the storage container, or the pipe also functions as a part of the bubble suppression device.

そして、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3、供給ノズル4A〜4C、回収管4、及び回収ノズル5A、5Bを用いて、液体供給装置1及び液体回収装置2により液体50の供給及び回収が行われる。すなわち、基板Pが−X方向に移動する際には、供給管3及び供給ノズル4(4A〜4C)を介して液体供給装置1から気泡の発生を抑制された液体50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5(5A、5B)、及び回収管6を介して液体50が液体回収装置2に回収され、レンズ60と基板Pとの間を満たすように−X方向に液体50が流れる。一方、矢印Xbで示す走査方向(+X方向)に基板Pを移動させて走査露光を行う場合には、供給管10、供給ノズル8A〜8C、回収管11、及び回収ノズル9A、9Bを用いて、液体供給装置1及び液体回収装置2により液体50の供給及び回収が行われる。すなわち、基板Pが+X方向に移動する際には、供給管10及び供給ノズル8(8A〜8C)を介して液体供給装置1から脱気された液体50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9(9A、9B)、及び回収管11を介して液体50が液体回収装置2に回収され、レンズ60と基板Pとの間を満たすように+X方向に液体50が流れる。このように、制御装置CONTは、液体供給装置1及び液体回収装置2を用いて、基板Pの移動方向に沿って液体50を流す。この場合、例えば液体供給装置1から供給ノズル4を介して供給される液体50は基板Pの−X方向への移動に伴って空間56に引き込まれるようにして流れるので、液体供給装置1の供給エネルギーが小さくでも液体50を空間56に容易に供給できる。そして、走査方向に応じて液体50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、レンズ60の先端面7と基板Pとの間を液体50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。   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 3, the supply nozzles 4A to 4C, the recovery pipe 4, and the recovery nozzle The liquid 50 is supplied and recovered by the liquid supply device 1 and the liquid recovery device 2 using 5A and 5B. That is, when the substrate P moves in the −X direction, the liquid 50 in which the generation of bubbles from the liquid supply apparatus 1 is suppressed via the supply pipe 3 and the supply nozzles 4 (4A to 4C) and the projection optical system PL. In addition to being supplied between the substrate P and the recovery nozzle 5 (5A, 5B) and the recovery pipe 6, the liquid 50 is recovered by the liquid recovery device 2 so that the space between the lens 60 and the substrate P is filled. The liquid 50 flows in the −X direction. 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, the supply pipe 10, the supply nozzles 8A to 8C, the recovery pipe 11, and the recovery nozzles 9A and 9B are used. The liquid supply device 1 and the liquid recovery device 2 supply and recover the liquid 50. That is, when the substrate P moves in the + X direction, the liquid 50 deaerated from the liquid supply apparatus 1 via the supply pipe 10 and the supply nozzles 8 (8A to 8C) is exchanged between the projection optical system PL and the substrate P. The liquid 50 is recovered to the liquid recovery device 2 through the recovery nozzle 9 (9A, 9B) and the recovery pipe 11, and is supplied in the + X direction so as to fill between the lens 60 and the substrate P. 50 flows. Thus, the control device CONT uses the liquid supply device 1 and the liquid recovery device 2 to flow the liquid 50 along the moving direction of the substrate P. In this case, for example, the liquid 50 supplied from the liquid supply apparatus 1 via the supply nozzle 4 flows so as to be drawn into the space 56 as the substrate P moves in the −X direction. Even if the energy is small, the liquid 50 can be easily supplied to the space 56. Then, by switching the flow direction of the liquid 50 according to the scanning direction, the substrate P is scanned between the front end surface 7 of the lens 60 and the substrate P in either the + X direction or the −X direction. Can be filled with the liquid 50, and high resolution and a wide depth of focus can be obtained.

以上説明したように、露光装置に、特に、投影光学系PLと基板Pとの間に液体50を供給する液体供給装置1に、液体50を加熱する加熱装置21を設けたので、液体50を十分に脱気してからこの液体50を投影光学系PLと基板Pとの間に供給することができる。したがって、露光処理中、投影光学系PLと基板Pとの間に満たされた液体50中の気泡の発生を抑制できる。また、加熱装置(脱気装置)21と空間56との間の流路中や、投影光学系PLの先端面7、あるいは基板P表面などに何らかの原因で仮に気泡が発生していても、十分に脱気された液体50が流路や空間56を流れることにより、液体50はこの流路中に存在する気泡を吸収し除去できる。また投影光学系PLと基板Pとの間の空間56に供給された液体50は、その周囲の気体(空気)に触れることになるため、液体50中に周囲の気体(空気)が溶け込むおそれがあるが、液体50中への気体(空気)の溶解には数分程度かかるため、液体供給装置1から供給された液体50は、その脱気された性質を失う前に、液体回収装置2に回収される。したがって、空間56における液体50中への気体(空気)の溶解によって、投影光学系PLと基板Pとの間の液体50に気泡が生じることもない。このように、露光光ELの光路上の液体50中に気泡を存在させない状態で露光処理できるので、気泡に起因するパターン像の劣化を防止し、高いパターン精度を有するデバイスを製造することができる。なお、加熱装置21は、液体供給装置1内に設けずに、液体供給装置1から離れた場所に設けてもよく、露光装置チャンバ内部または外部に設けてもよい。   As described above, the exposure apparatus, particularly the liquid supply apparatus 1 that supplies the liquid 50 between the projection optical system PL and the substrate P, is provided with the heating device 21 that heats the liquid 50. The liquid 50 can be supplied between the projection optical system PL and the substrate P after sufficiently deaerated. Accordingly, it is possible to suppress the generation of bubbles in the liquid 50 filled between the projection optical system PL and the substrate P during the exposure process. Further, even if bubbles are generated for some reason in the flow path between the heating device (deaeration device) 21 and the space 56, the tip surface 7 of the projection optical system PL, or the surface of the substrate P, it is sufficient. When the liquid 50 deaerated by the air flows in the flow path or the space 56, the liquid 50 can absorb and remove bubbles existing in the flow path. Further, since the liquid 50 supplied to the space 56 between the projection optical system PL and the substrate P comes into contact with the surrounding gas (air), the surrounding gas (air) may be dissolved in the liquid 50. However, since it takes several minutes for the gas (air) to dissolve in the liquid 50, the liquid 50 supplied from the liquid supply apparatus 1 is transferred to the liquid recovery apparatus 2 before losing its degassed properties. Collected. Therefore, bubbles are not generated in the liquid 50 between the projection optical system PL and the substrate P due to the dissolution of the gas (air) in the liquid 50 in the space 56. As described above, since the exposure process can be performed in the state where no bubbles are present in the liquid 50 on the optical path of the exposure light EL, the deterioration of the pattern image caused by the bubbles can be prevented, and a device having high pattern accuracy can be manufactured. . The heating device 21 may not be provided in the liquid supply device 1 but may be provided at a location away from the liquid supply device 1 or may be provided inside or outside the exposure apparatus chamber.

また、液体50は温度調整装置22により温度調整された状態で空間56に供給されるので、基板P表面の温度調整が行われ、露光の際に生じる熱による基板Pの熱膨張によるアライメント精度等の低下を防止することができる。   Further, since the liquid 50 is supplied to the space 56 in a state in which the temperature is adjusted by the temperature adjusting device 22, the temperature of the surface of the substrate P is adjusted, alignment accuracy due to thermal expansion of the substrate P due to heat generated during exposure, and the like. Can be prevented.

上述したように、本実施形態における液体50は純水を用いた。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, pure water is used as the liquid 50 in the present embodiment. 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1.44〜1.47程度と言われており、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131〜134nm程度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1.44〜1.47倍程度に拡大されるため、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 about 1.44 to 1.47, and ArF excimer laser light (wavelength 193 nm) is used as the light source of the exposure light EL. Is used, the wavelength is shortened to 1 / n, that is, about 131 to 134 nm on the substrate P, and a high resolution can be obtained. Furthermore, since the depth of focus is expanded to about n times, that is, about 1.44 to 1.47 times compared with that in the air, if it is sufficient to ensure the same depth of focus as that used in the air. The numerical aperture of the projection optical system PL 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の先端にレンズ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。液体50と接触する光学素子を、レンズより安価な平行平面板とすることにより、露光装置EXの運搬、組立、調整時等において、投影光学系PLの透過率、基板P上での露光光ELの照度、及び照度分布の均一性を低下させる物質(例えばシリコン系有機物等)がその平行平面板に付着しても、液体50を供給する直前にその平行平面板を交換するだけでよく、液体50と接触する光学素子をレンズとする場合に比べてその交換コストが低くなるという利点がある。すなわち、露光光ELの照射によりレジストから発生する飛散粒子、または液体50中の不純物の付着などに起因して液体50に接触する光学素子の表面が汚れるため、その光学素子を定期的に交換する必要があるが、この光学素子を安価な平行平面板とすることにより、レンズに比べて交換部品のコストが低く、且つ交換に要する時間を短くすることができ、メンテナンスコスト(ランニングコスト)の上昇やスループットの低下を抑えることができる。   In the present embodiment, the lens 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 aberration) Etc.) may be used. Alternatively, it may be a plane parallel plate that can transmit the exposure light EL. By making the optical element in contact with the liquid 50 into a plane parallel plate that is cheaper than the lens, the transmittance of the projection optical system PL, the exposure light EL on the substrate P, when the exposure apparatus EX is transported, assembled, adjusted, etc. Even if a substance (for example, silicon-based organic matter) that reduces the illuminance of the light and the illuminance distribution adheres to the parallel plane plate, it is only necessary to replace the parallel plane plate immediately before supplying the liquid 50. There is an advantage that the replacement cost is lower than in the case where the optical element in contact with 50 is a lens. That is, the surface of the optical element that comes into contact with the liquid 50 is contaminated due to scattering particles generated from the resist by exposure to the exposure light EL, or adhesion of impurities in the liquid 50, and the optical element is periodically replaced. Although it is necessary, by making this optical element an inexpensive parallel flat plate, the cost of replacement parts is lower than that of lenses and the time required for replacement can be shortened, resulting in an increase in maintenance costs (running costs). And a decrease in throughput.

また、液体50の流れによって生じる投影光学系PLの先端の光学素子と基板Pとの間の圧力が大きい場合には、その光学素子を交換可能とするのではなく、その圧力によって光学素子が動かないように堅固に固定してもよい。   Further, when the pressure between the optical element at the tip of the projection optical system PL generated by the flow of the liquid 50 and the substrate P is large, the optical element is not exchangeable but the optical element is moved by the pressure. It may be fixed firmly so that there is no.

なお、本実施形態では、投影光学系PLと基板P表面との間は液体50で満たされている構成であるが、例えば基板Pの表面に平行平面板からなるカバーガラスを取り付けた状態で液体50を満たす構成であってもよい。   In the present embodiment, the space between the projection optical system PL and the surface of the substrate P is filled with the liquid 50. For example, the liquid is obtained with a cover glass made of a plane-parallel plate attached to the surface of the substrate P. 50 may be sufficient.

なお、本実施形態の液体50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、液体50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(フッ素系の液体)や過フッ化ポリエーテル(PFPE)であってもよい。また、液体50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。 In addition, although the liquid 50 of this embodiment is water, liquids other than water may be sufficient. For example, when the light source of the exposure light EL is an F 2 laser, the F 2 laser light does not transmit water. Therefore, as the liquid 50, for example, fluorine oil (fluorine-based liquid that can transmit F 2 laser light). ) Or perfluorinated polyether (PFPE). In addition, as the liquid 50, the liquid 50 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.

第2実施形態
次に、本発明の露光装置EXの第2の実施形態について、図5を参照しながら説明する。ここで、以下の説明において、上述した実施形態と同一又は同等の構成部分については同一の符号を付し、その説明を簡略もしくは省略する。本実施形態に係る特徴的な部分は、加熱装置21に代えて減圧装置23が設けられている点である。
Second Embodiment Next, a second embodiment of the exposure apparatus EX of the present invention will be described with reference to FIG. Here, in the following description, the same or equivalent components as those in the above-described embodiment are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is simplified or omitted. A characteristic part according to this embodiment is that a decompression device 23 is provided instead of the heating device 21.

図5に示すように、液体供給装置1は、基板Pや投影光学系PLの汚染を防止するために、あるいは基板P上に投影されるパターン像の劣化を防止するために、例えば液体回収装置2で回収された液体50をフィルタリングして、液体50中の異物を除去するフィルタ20と、フィルタ20で異物を除去された液体50を減圧することでこの液体50を脱気する減圧装置23と、減圧装置23で脱気処理された液体50をチャンバ内の温度とほぼ同じ温度に調整する温度調整装置22と加圧ポンプ25とを備えている。減圧装置23は、液体50を保持する容器を有し、この容器内部を減圧することで液体50を脱気する。このように、液体50を加熱する代わりに減圧することによっても液体50を脱気することができる。減圧装置50は、例えば、液体50を所定量保持可能な容器と、その容器に接続され、その容器内で液体50に接している気体の圧力を減圧する真空ポンプから構成し得る。   As shown in FIG. 5, the liquid supply apparatus 1 is, for example, a liquid recovery apparatus in order to prevent contamination of the substrate P and the projection optical system PL, or to prevent deterioration of a pattern image projected on the substrate P. 2, filtering the liquid 50 collected in 2 to remove foreign matter in the liquid 50, and a pressure reducing device 23 for degassing the liquid 50 by depressurizing the liquid 50 from which foreign matter has been removed by the filter 20; A temperature adjusting device 22 and a pressurizing pump 25 are provided for adjusting the liquid 50 deaerated by the decompression device 23 to substantially the same temperature as the temperature in the chamber. The decompression device 23 has a container for holding the liquid 50, and degass the liquid 50 by decompressing the inside of the container. Thus, the liquid 50 can be degassed by reducing the pressure instead of heating the liquid 50. The decompression device 50 can be constituted by, for example, a container that can hold a predetermined amount of the liquid 50 and a vacuum pump that is connected to the container and decompresses the pressure of the gas in contact with the liquid 50 in the container.

なお、液体50を脱気するために、液体50に対する加熱処理と減圧処理とを同時に行ってもよい。すなわち、液体50を保持可能な容器を有する減圧装置23に、この容器を加熱する加熱装置を設ける構成とすることができる。減圧装置23は容器に液体50を収容し、この容器を減圧しつつ前記加熱装置を用いて液体50を加熱することで液体50を脱気することができる。   In addition, in order to deaerate the liquid 50, you may perform the heat processing with respect to the liquid 50, and a pressure reduction process simultaneously. In other words, the decompression device 23 having a container capable of holding the liquid 50 can be provided with a heating device for heating the container. The decompression device 23 accommodates the liquid 50 in a container, and the liquid 50 can be degassed by heating the liquid 50 using the heating device while decompressing the container.

このとき、減圧装置23は、液体50の温度に応じて圧力を設定する。すなわち、液体50は沸点まで加熱されることにより十分な脱気効果を得られるが、液体50の沸点は圧力に依存するため、液体50の温度に応じて圧力を設定することで液体50を効率良く且つ良好に脱気できる。例えば、液体50としての水の沸点が100℃となるときの圧力(沸騰圧力)は、大気圧(101325Pa)である。沸点が90℃となるときの沸騰圧力は、70121Paである。同様に、沸点80℃では沸騰圧力47377Pa、沸点50℃では沸騰圧力12345Pa、沸点30℃では沸騰圧力4244.9Pa、沸点20℃では沸騰圧力2338.1Paである。したがって、減圧装置23は、液体50の温度が例えば加熱装置により100℃に設定されている場合には、減圧処理を行わずに大気圧下で液体50を沸騰させて脱気できる。一方、液体50の温度が90℃である場合には、減圧装置23は圧力を大気圧〜温度90℃での沸騰圧力(70121Pa)の範囲に設定することで、液体50を沸騰させて脱気できる。同様に、例えば液体50の温度が30℃では、減圧装置23は圧力を大気圧〜沸騰圧力(4244.9Pa)に設定することで、液体50を沸騰させて脱気できる。このように、液体50の沸点は圧力により変動するので、減圧装置23は液体50の温度に応じて圧力を設定することで液体50を良好に脱気できる。   At this time, the decompression device 23 sets the pressure according to the temperature of the liquid 50. That is, the liquid 50 can be sufficiently degassed by being heated to the boiling point. However, since the boiling point of the liquid 50 depends on the pressure, the liquid 50 is made efficient by setting the pressure according to the temperature of the liquid 50. Good and good degassing. For example, the pressure (boiling pressure) when the boiling point of water as the liquid 50 is 100 ° C. is atmospheric pressure (101325 Pa). The boiling pressure when the boiling point is 90 ° C. is 70121 Pa. Similarly, the boiling pressure is 47377 Pa at a boiling point of 80 ° C., the boiling pressure is 12345 Pa at a boiling point of 50 ° C., the boiling pressure is 4244.9 Pa at a boiling point of 30 ° C., and the boiling pressure is 2338.1 Pa at a boiling point of 20 ° C. Therefore, when the temperature of the liquid 50 is set to 100 ° C., for example, by a heating device, the decompression device 23 can degas by boiling the liquid 50 under atmospheric pressure without performing decompression processing. On the other hand, when the temperature of the liquid 50 is 90 ° C., the decompression device 23 sets the pressure in the range of atmospheric pressure to a boiling pressure (70121 Pa) at a temperature of 90 ° C., thereby boiling the liquid 50 and deaeration. it can. Similarly, for example, when the temperature of the liquid 50 is 30 ° C., the decompression device 23 can deaerate the liquid 50 by boiling it by setting the pressure from atmospheric pressure to boiling pressure (4244.9 Pa). Thus, since the boiling point of the liquid 50 varies depending on the pressure, the decompression device 23 can degas the liquid 50 satisfactorily by setting the pressure according to the temperature of the liquid 50.

なお、投影光学系PLと基板Pとの間に供給する液体50の脱気レベル、すなわち液体50の溶存気体濃度は、液体50の使用条件(露光条件など)に応じて決めるとよい。液浸露光の場合、露光光ELの照射により、あるいは露光光ELの照射により暖められた基板Pの熱によって、投影光学系PLと基板Pとの間の液体50の温度が露光中に全体的、あるいは部分的に上昇する。液体50の温度上昇は、露光光ELの強度などによっても異なり、数℃(1〜3℃)程度であるが、液体50の脱気レベルが低いと、液体50の温度上昇によって液体50中に溶け込んでいた気体が気泡となって発生してしまう可能性がある。したがって、投影光学系PLと基板Pとの間で液体50に温度上昇が生じても気泡が発生しないように、液体50の脱気レベルを設定する必要がある。例えば、上述したように、投影光学系PLと基板Pとの間に23℃程度に温度制御された液体を供給する場合には、安全を見越して、例えば液体の温度が30℃に上昇しても気泡が発生しないように脱気レベルを設定すればよい。具体的には、液体50、すなわち水の脱気レベルを、30℃における水の空気溶解飽和量0.016cm/cm以下(質量比で言えば、Nは13ppm以下、Oは7.8ppm以下)に設定すればよい。なお、「cm/cm」は水1cmに溶解する空気の体積cmを示すものである。 Note that the deaeration level of the liquid 50 supplied between the projection optical system PL and the substrate P, that is, the dissolved gas concentration of the liquid 50 may be determined according to the use conditions (exposure conditions, etc.) of the liquid 50. In the case of immersion exposure, the temperature of the liquid 50 between the projection optical system PL and the substrate P is entirely increased during the exposure by the irradiation of the exposure light EL or by the heat of the substrate P heated by the irradiation of the exposure light EL. Or rise partially. The temperature rise of the liquid 50 varies depending on the intensity of the exposure light EL and is about several degrees C. (1 to 3 ° C.). However, if the degassing level of the liquid 50 is low, the temperature rise of the liquid 50 causes the liquid 50 to enter The dissolved gas may be generated as bubbles. Therefore, it is necessary to set the deaeration level of the liquid 50 so that no bubbles are generated even if the temperature of the liquid 50 rises between the projection optical system PL and the substrate P. For example, as described above, when a liquid whose temperature is controlled to about 23 ° C. is supplied between the projection optical system PL and the substrate P, for example, the temperature of the liquid increases to 30 ° C. in anticipation of safety. The deaeration level may be set so that no bubbles are generated. Specifically, the liquid 50, i.e. the degassing level of water, in terms of the air dissolved saturation amount of water at 30 ℃ 0.016cm 3 / cm 3 or less (mass ratio, N 2 is 13ppm or less, O 2 7 .8 ppm or less). Incidentally, "cm 3 / cm 3" indicates the volume cm 3 of air dissolved in water 1 cm 3.

また液浸露光の場合、投影光学系PLと基板Pとの間の液体50に流れが生じると、液体50の圧力変化が生じる。その圧力変化は、液体の供給量、回収量、基板Pの移動速度などによっても異なり、数百Pa(100〜300Pa)程度であるが、液体50の脱気レベルが低いと液体50に対する圧力変化によって液体50中で気泡が発生してしまう可能性がある。したがって、液体50の脱気レベルは、液体50の数百Paの圧力変化によっても気泡が発生しないように設定しておけばよい。   In the case of immersion exposure, when a flow occurs in the liquid 50 between the projection optical system PL and the substrate P, a pressure change of the liquid 50 occurs. The pressure change varies depending on the supply amount of the liquid, the recovery amount, the moving speed of the substrate P, etc., and is about several hundred Pa (100 to 300 Pa), but if the degassing level of the liquid 50 is low, the pressure change with respect to the liquid 50 Therefore, bubbles may be generated in the liquid 50. Therefore, the deaeration level of the liquid 50 may be set so that bubbles are not generated even when the pressure of the liquid 50 changes by several hundred Pa.

また、脱気レベルを上げることが困難な場合には、投影光学系PLと基板Pとの間の液体に気泡を発生させる温度変化や圧力変化が起きないように露光条件を決めてもよい。露光条件としては、液体の供給量、回収量、基板Pの移動速度、露光光強度、露光パルス光の発射周期(パルス間隔)、露光パルス光のパルス幅のうちの少なくとも一つが含まれる。なお、液体の温度変化や圧力変化を考慮して露光条件を決定する場合には、気泡の発生防止ばかりでなく、液体の屈折率変化に起因するパターン像の結像劣化の防止も踏まえて決める必要があることは言うまでもない。   Further, when it is difficult to increase the deaeration level, the exposure conditions may be determined so as not to cause a temperature change or pressure change that generates bubbles in the liquid between the projection optical system PL and the substrate P. The exposure conditions include at least one of a liquid supply amount, a recovery amount, a moving speed of the substrate P, exposure light intensity, exposure pulse light emission period (pulse interval), and exposure pulse light pulse width. When the exposure conditions are determined in consideration of the temperature change and pressure change of the liquid, not only the generation of bubbles but also the prevention of pattern image formation deterioration due to the change in the refractive index of the liquid is determined. Needless to say, there is a need.

第3実施形態
本発明の露光装置EXの第3の実施形態について、図6及び7を参照しながら説明する。この実施形態の露光装置では、第1実施形態における液体供給装置における加熱装置に代えて、図6に示すような膜脱気装置24及び加熱装置25を備える。以下の説明において上述の実施形態と同一又は同等の構成部分については同一の符号を付し、その説明を簡略もしくは省略する。
Third Embodiment A third embodiment of the exposure apparatus EX of the present invention will be described with reference to FIGS. The exposure apparatus of this embodiment includes a film deaeration device 24 and a heating device 25 as shown in FIG. 6 instead of the heating device in the liquid supply device in the first embodiment. In the following description, the same or equivalent components as those of the above-described embodiment are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is simplified or omitted.

図6は、液体供給装置1の構成図である。図6に示すように、液体供給装置1は、基板Pや投影光学系PLの汚染を防止するために、あるいは基板P上に投影されるパターン像の劣化を防止するために、例えば液体回収装置2で回収された液体50をフィルタリングして、液体回収装置2で回収された液体50内の異物等を除去するためのフィルタ20と、フィルタ20を通過した液体50を所定の温度に加熱する加熱装置25と、加熱装置25により加熱された液体50中の気体を除去する膜脱気装置24と、膜脱気装置24により脱気処理された液体50の温度を所望の温度に調整する温度調整装置22と、加圧ポンプ15とを備えている。加熱装置25によって溶存気体濃度を低下させた液体50は、管12を介して膜脱気装置24に供給される。さらに膜脱気装置24で脱気された液体50は、管14を介して温度調整装置22に供給される。また、膜脱気装置24は排気管13に接続されており、液体50から除去(脱気)された気体が排出される。また、温度調整装置22は、空間56に供給する液体50の温度を、例えば露光装置EXが収容されているチャンバ内の温度(例えば23℃)と同程度に設定する。温度調整装置22には供給管3、10が接続されており、温度調整装置22により温度調整された液体50は加圧ポンプ15により供給管3(10)を介して空間56に供給されるようになっている。なお、この膜脱気装置24の動作も制御装置CONTにより制御される。   FIG. 6 is a configuration diagram of the liquid supply apparatus 1. As shown in FIG. 6, the liquid supply apparatus 1 is, for example, a liquid recovery apparatus in order to prevent contamination of the substrate P and the projection optical system PL, or to prevent deterioration of a pattern image projected on the substrate P. The filter 50 for filtering the liquid 50 collected in 2 to remove foreign matters and the like in the liquid 50 collected by the liquid recovery apparatus 2 and heating for heating the liquid 50 that has passed through the filter 20 to a predetermined temperature The temperature adjustment which adjusts the temperature of the apparatus 25, the film | membrane deaeration apparatus 24 which removes the gas in the liquid 50 heated by the heating apparatus 25, and the liquid 50 deaerated by the film | membrane deaeration apparatus 24 to desired temperature A device 22 and a pressurizing pump 15 are provided. The liquid 50 whose dissolved gas concentration is reduced by the heating device 25 is supplied to the membrane degassing device 24 through the pipe 12. Further, the liquid 50 deaerated by the membrane deaerator 24 is supplied to the temperature controller 22 via the pipe 14. The membrane deaerator 24 is connected to the exhaust pipe 13, and the gas removed (degassed) from the liquid 50 is discharged. In addition, the temperature adjustment device 22 sets the temperature of the liquid 50 supplied to the space 56 to, for example, the same level as the temperature (for example, 23 ° C.) in the chamber in which the exposure apparatus EX is accommodated. Supply pipes 3, 10 are connected to the temperature adjusting device 22, and the liquid 50 whose temperature has been adjusted by the temperature adjusting device 22 is supplied to the space 56 by the pressurizing pump 15 via the supply pipe 3 (10). It has become. The operation of the membrane deaerator 24 is also controlled by the controller CONT.

図7は、膜脱気装置24の概略構成を示す断面図である。ハウジング71の内部に筒状の中空糸束72が所定空間73を介して収容されている。中空糸束72はストロー状の中空糸膜74の複数を平行に束ねたものであり、各中空糸膜74は、疎水性が高く気体透過性に優れた素材(例えば、ポリ4メチルペンテン1)で形成されている。ハウジング71の両端には真空キャップ部材75a,75bが固定されており、ハウジング71の両端外側に密閉空間76a,76bを形成している。真空キャップ部材75a,75bには不図示の真空ポンプに接続された脱気口77a,77bが設けられている。また、ハウジング71の両端には、中空糸束72の両端のみが密閉空間76a,76bに連結されるように封止部78a,78bが形成されており、脱気口77a,77bに接続された真空ポンプによりそれぞれの中空糸膜74の内側を減圧状態にすることができる。中空糸束72の内部には、管12に接続された管79が配置されている。管79には複数の液体供給穴80が設けられており、封止部78a,78b及び中空糸束72で囲まれた空間81に、液体供給穴80から液体50が供給される。液体供給穴80から空間81に液体50の供給を続けられると、液体50は平行に束ねた中空糸膜74の層を横切るように外側へ向かって流れ、液体50が中空糸膜74の外表面と接触する。前述したように中空糸膜74はそれぞれ、疎水性が高く気体透過性に優れた素材で形成されているので、液体50は中空糸膜74の内側に入ることなく、各中空糸膜74の間を通って中空糸束72の外側の空間73に移動する。一方、液体50中に溶解している気体(分子)は、中空糸膜74の内側が減圧状態(20Torr程度)になっているので、各中空糸膜74の内側へ移動する(吸収される)。このように、中空糸膜74の層を横切る間に液体50から除去(脱気)された気体成分は、矢印83で示すように、中空糸束72の両端から密閉空間76a,76b介して脱気口77a,77bから排出される。また、脱気処理された液体50は、ハウジング51に設けられた液体出口82から管14を介して温度調整装置22に供給される。   FIG. 7 is a cross-sectional view showing a schematic configuration of the membrane deaerator 24. A cylindrical hollow fiber bundle 72 is accommodated inside the housing 71 via a predetermined space 73. The hollow fiber bundle 72 is formed by bundling a plurality of straw-shaped hollow fiber membranes 74 in parallel, and each hollow fiber membrane 74 is a material having high hydrophobicity and excellent gas permeability (for example, poly 4 methylpentene 1). It is formed with. Vacuum cap members 75 a and 75 b are fixed to both ends of the housing 71, and sealed spaces 76 a and 76 b are formed outside both ends of the housing 71. The vacuum cap members 75a and 75b are provided with deaeration ports 77a and 77b connected to a vacuum pump (not shown). Further, at both ends of the housing 71, sealing portions 78a and 78b are formed so that only both ends of the hollow fiber bundle 72 are connected to the sealed spaces 76a and 76b, and are connected to the deaeration ports 77a and 77b. The inside of each hollow fiber membrane 74 can be decompressed by a vacuum pump. A tube 79 connected to the tube 12 is disposed inside the hollow fiber bundle 72. The tube 79 is provided with a plurality of liquid supply holes 80, and the liquid 50 is supplied from the liquid supply hole 80 to the space 81 surrounded by the sealing portions 78 a and 78 b and the hollow fiber bundle 72. When the supply of the liquid 50 from the liquid supply hole 80 to the space 81 is continued, the liquid 50 flows outward so as to cross the layers of the hollow fiber membranes 74 bundled in parallel, and the liquid 50 flows to the outer surface of the hollow fiber membrane 74. Contact with. As described above, since the hollow fiber membranes 74 are each formed of a material having high hydrophobicity and excellent gas permeability, the liquid 50 does not enter the inside of the hollow fiber membranes 74, and does not enter between the hollow fiber membranes 74. And moves to a space 73 outside the hollow fiber bundle 72. On the other hand, the gas (molecules) dissolved in the liquid 50 moves (is absorbed) to the inside of each hollow fiber membrane 74 because the inside of the hollow fiber membrane 74 is in a reduced pressure state (about 20 Torr). . As described above, the gas component removed (degassed) from the liquid 50 while traversing the layer of the hollow fiber membrane 74 is desorbed from both ends of the hollow fiber bundle 72 through the sealed spaces 76a and 76b as indicated by arrows 83. It is discharged from the air ports 77a and 77b. The degassed liquid 50 is supplied from the liquid outlet 82 provided in the housing 51 to the temperature adjusting device 22 through the pipe 14.

以上説明したように、投影光学系PLと基板Pとの間に液体50を供給する液体供給装置1に、液体50中の気体を除去(脱気)する膜脱気装置24を設けたので、液体50を十分に脱気してからこの液体50を投影光学系PLと基板Pとの間に供給することができる。したがって、露光処理中、投影光学系PLと基板Pとの間に満たされた液体50中の気泡の発生を抑制できる。また、膜脱気装置24と空間56との間の流路中や、投影光学系PLの先端面7、あるいは基板P表面などに何らかの原因で仮に気泡が発生していても、十分に脱気された液体50が流路や空間56を流れることにより、液体50はこの流路中に存在する気泡を吸収し除去できる。このように、露光光ELの光路上の液体50中に気泡を存在させない状態で露光処理できるので、気泡に起因するパターン像の劣化を防止し、高いパターン精度を有するデバイスを製造することができる。   As described above, since the liquid supply device 1 that supplies the liquid 50 between the projection optical system PL and the substrate P is provided with the film degassing device 24 that removes (degass) the gas in the liquid 50, The liquid 50 can be supplied between the projection optical system PL and the substrate P after sufficiently degassing the liquid 50. Accordingly, it is possible to suppress the generation of bubbles in the liquid 50 filled between the projection optical system PL and the substrate P during the exposure process. Further, even if bubbles are generated for some reason in the flow path between the membrane degassing device 24 and the space 56, the front end surface 7 of the projection optical system PL, or the surface of the substrate P, sufficient degassing is performed. When the liquid 50 thus flowed flows through the flow path or the space 56, the liquid 50 can absorb and remove bubbles present in the flow path. As described above, since the exposure process can be performed in the state where no bubbles are present in the liquid 50 on the optical path of the exposure light EL, the deterioration of the pattern image caused by the bubbles can be prevented, and a device having high pattern accuracy can be manufactured. .

本実施形態においては、加熱装置25で液体を加熱し、溶存気体濃度を下げてから膜脱気装置24に液体を供給することで、空間56に供給される液体の脱気レベルを向上させるようにしているが、加熱装置25の代わりに減圧装置を用いて溶存気体濃度を低下させてから膜脱気装置24に液体を供給するようにしてもよい。また、膜脱気装置24での脱気能力が十分に高い場合には、フィルタ20を通過した液体を加熱装置や減圧装置を介さずに膜脱気装置24に導くようにしてもよい。   In the present embodiment, the liquid is heated by the heating device 25 to lower the dissolved gas concentration, and then the liquid is supplied to the membrane degassing device 24 so that the deaeration level of the liquid supplied to the space 56 is improved. However, the liquid may be supplied to the membrane deaerator 24 after the dissolved gas concentration is lowered using a decompression device instead of the heating device 25. In addition, when the deaeration capability of the membrane deaerator 24 is sufficiently high, the liquid that has passed through the filter 20 may be guided to the membrane deaerator 24 without using a heating device or a decompressor.

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、例えば先端部60Aの長辺について2対のノズルで液体50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50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 each of the above embodiments, the shape of the nozzle described above is not particularly limited. For example, the liquid 50 may be supplied or recovered with two pairs of nozzles on the long side of the tip portion 60A. In this case, the supply nozzle and the recovery nozzle may be arranged side by side so that the liquid 50 can be supplied and recovered from either the + X direction or the −X direction. .

また、図8に示すように、先端部60Aを挟んでY軸方向両側のそれぞれに供給ノズル31、32及び回収ノズル33、34を設けることもできる。この供給ノズル及び回収ノズルにより、ステップ移動する際の基板Pの非走査方向(Y軸方向)への移動時においても、投影光学系PLと基板Pとの間に液体50を安定して供給することができる。
また上述の実施形態においては、気体除去装置(加熱装置21,減圧装置23,膜脱気装置24)で気体の除去が行われた液体を、気体に接触させることなく、投影光学系PLと基板Pとの間の空間56に供給するようになっているが、気体除去が十分に行われ、液体に溶け込む気体量が少ないことがわかっていれば、一部もしくはすべての流路で気体に触れるようにしてもよい。すなわち、気体除去装置と空間56との間で液体に触れないようにすることは、気泡抑制のために必須な構成ではない。
In addition, as shown in FIG. 8, supply nozzles 31 and 32 and recovery nozzles 33 and 34 may be provided on both sides in the Y-axis direction with the front end 60 </ b> A interposed therebetween. By this supply nozzle and recovery nozzle, the liquid 50 is stably supplied between the projection optical system PL and the substrate P even when the substrate P is moved in the non-scanning direction (Y-axis direction) during the step movement. be able to.
Further, in the above-described embodiment, the projection optical system PL and the substrate are not brought into contact with the liquid from which the gas has been removed by the gas removing device (the heating device 21, the decompression device 23, and the film degassing device 24). The gas is supplied to the space 56 between the P and the gas, but if gas removal is sufficiently performed and it is known that the amount of gas dissolved in the liquid is small, the gas is touched in some or all of the flow paths. You may do it. That is, it is not an essential configuration for suppressing bubbles to prevent the liquid from being touched between the gas removal device and the space 56.

また、上述の実施形態においては、液体回収装置2で回収された液体を液体供給装置1へ戻す機構になっているが、必ずしもその必要はなく、液体供給装置1へは新しい純水を送り、液体回収装置2で回収された液体は廃棄するようにしてもよい。
また上述の実施形態においては、基板Pを露光するときに投影光学系PLの像面側に液浸領域を形成する場合について説明したが、基板Pを露光するときのみならず、基板ステージPST(Zステージ51)上に設けられている各種の計測部材や計測センサを用いる場合にも投影光学系PLの像面側に液体を配置して、その液体を介して各種の計測を行う場合がある。このような計測を行う場合にも、上述と同様に液体中の気泡の発生を抑制することによって気泡に起因する計測誤差などを防止することができる。
また、上述の実施形態における液体供給装置と液体回収装置は、投影光学系PLの投影領域の両側に供給ノズルと回収ノズルとを有し、基板Pの走査方向に応じて、投影領域の一方側から液体を供給し、他方側で液体を回収する構成であるが、液体供給装置と液体回収装置の構成は、これに限られず、投影光学系PLと基板Pとの間に液体を局所的に保持できればよい。
Moreover, in the above-mentioned embodiment, although it is a mechanism which returns the liquid collect | recovered with the liquid collection | recovery apparatus 2 to the liquid supply apparatus 1, it does not necessarily need to send new pure water to the liquid supply apparatus 1, The liquid recovered by the liquid recovery apparatus 2 may be discarded.
In the above-described embodiment, the case where the liquid immersion region is formed on the image plane side of the projection optical system PL when the substrate P is exposed has been described. However, not only when the substrate P is exposed, but also the substrate stage PST ( Even when various measurement members and measurement sensors provided on the Z stage 51) are used, a liquid may be disposed on the image plane side of the projection optical system PL and various measurements may be performed via the liquid. . Even when such measurement is performed, measurement errors caused by bubbles can be prevented by suppressing the generation of bubbles in the liquid as described above.
Further, the liquid supply device and the liquid recovery device in the above-described embodiment have the supply nozzle and the recovery nozzle on both sides of the projection region of the projection optical system PL, and one side of the projection region according to the scanning direction of the substrate P. However, the configuration of the liquid supply device and the liquid recovery device is not limited to this, and the liquid is locally supplied between the projection optical system PL and the substrate P. It only needs to be retained.

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、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、ステージ上に所定深さの液体槽を形成し、その中に基板を保持する液浸露光装置にも本発明を適用可能である。露光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の構造及び露光動作は、例えば特開平6−124873号公報に詳細に記載されており、また、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の構造及び露光動作は、例えば特開平10−303114号公報に詳細に記載されており、それぞれ本国際出願で指定または選択された国の法令で許容される限りにおいて、本文の記載の一部とする。   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 adopted. However, the stage holding the substrate to be exposed is moved in the liquid tank. The present invention can also be applied to an immersion exposure apparatus to be used or an immersion exposure apparatus in which a liquid tank having a predetermined depth is formed on a stage and a substrate is held therein. The structure and exposure operation of an immersion exposure apparatus for moving a stage holding a substrate to be exposed in a liquid tank are described in detail in, for example, Japanese Patent Laid-Open No. 6-124873, and a predetermined depth on the stage. The structure and exposure operation of an immersion exposure apparatus that forms a liquid tank and holds a substrate therein are described in detail in, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 10-303114, each designated or selected in this international application. To the extent permitted by applicable national legislation, this is part of the text.

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、ツインステージ型の露光装置にも適用できる。ツインステージ型の露光装置の構造及び露光動作は、例えば特開平10−163099号及び特開平10−214783号(対応米国特許6,341,007号、6,400,441号、6,549,269号及び6,590,634号)、特表2000−505958号(対応米国特許5,969,441号)あるいは米国特許6,208,407号に開示されており、それぞれ本国際出願で指定または選択された国の法令で許容される限りにおいて、本文の記載の一部とする。   The present invention can also be applied to a twin stage type exposure apparatus. The structure and exposure operation of a twin stage type exposure apparatus are described in, for example, Japanese Patent Laid-Open Nos. 10-163099 and 10-214783 (corresponding US Pat. Nos. 6,341,007, 6,400,441, 6,549,269). No. 6,590,634), JP 2000-505958 (corresponding US Pat. No. 5,969,441) or US Pat. No. 6,208,407, each designated or selected in this international application. To the extent permitted by applicable national legislation, this is part of the text.

露光装置EXの種類としては、基板Pに半導体素子パターンを露光する半導体素子製造用の露光装置に限られず、液晶表示素子製造用又はディスプレイ製造用の露光装置や、薄膜磁気ヘッド、撮像素子(CCD)あるいはレチクル又はマスクなどを製造するための露光装置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 or the like for manufacturing a reticle or a mask.

基板ステージPSTやマスクステージMSTにリニアモータを用いる場合は、エアベアリングを用いたエア浮上型およびローレンツ力またはリアクタンス力を用いた磁気浮上型のどちらを用いてもよい。また、各ステージPST、MSTは、ガイドに沿って移動するタイプでもよく、ガイドを設けないガイドレスタイプであってもよい。ステージにリニアモータを用いた例は、米国特許5,623,853及び5,528,118に開示されており、それぞれ本国際出願で指定または選択された国の法令で許容される限りにおいて、本文の記載の一部とする。   When a linear motor is used for the substrate stage PST and the mask stage MST, either an air levitation type using an air bearing or a magnetic levitation type using a Lorentz force or a reactance force may be used. 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. Examples using a linear motor for the stage are disclosed in US Pat. Nos. 5,623,853 and 5,528,118, respectively, to the extent permitted by national legislation designated or selected in this international application. As part of the description.

各ステージPST、MSTの駆動機構としては、二次元に磁石を配置した磁石ユニットと、二次元にコイルを配置した電機子ユニットとを対向させ電磁力により各ステージPST、MSTを駆動する平面モータを用いてもよい。この場合、磁石ユニットと電機子ユニットとのいずれか一方をステージPST、MSTに接続し、磁石ユニットと電機子ユニットとの他方をステージPST、MSTの移動面側に設ければよい。   As a driving mechanism for each stage PST, MST, a planar motor that drives each stage PST, MST by electromagnetic force with a magnet unit having a two-dimensionally arranged magnet and an armature unit having a two-dimensionally arranged coil facing each other is provided. It may be used. In this case, either one of the magnet unit and the armature unit may be connected to the stages PST and MST, and the other of the magnet unit and the armature unit may be provided on the moving surface side of the stages PST and MST.

基板ステージPSTの移動により発生する反力は、投影光学系PLに伝わらないように、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。この反力の処理方法は、例えば特開平8−166475号公報(米国特許5,528,118)に詳細に開示されており、本国際出願で指定または選択された国の法令で許容される限りにおいて、本文の記載の一部とする。   The reaction force generated by the movement of the substrate stage PST may be released mechanically to the floor (ground) using a frame member so as not to be transmitted to the projection optical system PL. This reaction force processing method is disclosed in detail, for example, in JP-A-8-166475 (US Pat. No. 5,528,118), as long as it is permitted by the laws of the country designated or selected in this international application. In the text.

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、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。この反力の処理方法は、例えば特開平8−330224号公報(米国特許5,874,820)に詳細に開示されており、本国際出願で指定または選択された国の法令で許容される限りにおいて、本文の記載の一部とする。   The reaction force generated by the movement of the mask stage MST may be released mechanically to the floor (ground) using a frame member so as not to be transmitted to the projection optical system PL. This reaction force processing method is disclosed in detail, for example, in JP-A-8-330224 (US Pat. No. 5,874,820), as long as it is permitted by the laws of the country designated or selected in this international application. In the text.

以上のように、本願実施形態の露光装置EXは、本願特許請求の範囲に挙げられた各構成要素を含む各種サブシステムを、所定の機械的精度、電気的精度、光学的精度を保つように、組み立てることで製造される。これら各種精度を確保するために、この組み立ての前後には、各種光学系については光学的精度を達成するための調整、各種機械系については機械的精度を達成するための調整、各種電気系については電気的精度を達成するための調整が行われる。各種サブシステムから露光装置への組み立て工程は、各種サブシステム相互の、機械的接続、電気回路の配線接続、気圧回路の配管接続等が含まれる。この各種サブシステムから露光装置への組み立て工程の前に、各サブシステム個々の組み立て工程があることはいうまでもない。各種サブシステムの露光装置への組み立て工程が終了したら、総合調整が行われ、露光装置全体としての各種精度が確保される。なお、露光装置の製造は温度およびクリーン度等が管理されたクリーンルームで行うことが望ましい。   As described above, the exposure apparatus EX according to the present embodiment maintains various mechanical subsystems including the respective constituent elements recited in the claims of the present application so as to maintain predetermined mechanical accuracy, electrical accuracy, and optical accuracy. Manufactured by assembling. To ensure these various accuracies, before and after this 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9に示すように、マイクロデバイスの機能・性能設計を行うステップ201、この設計ステップに基づいたマスク(レチクル)を製作するステップ202、デバイスの基材である基板を製造するステップ203、前述した実施形態の露光装置EXによりマスクのパターンを基板に露光する露光処理ステップ204、デバイス組み立てステップ(ダイシング工程、ボンディング工程、パッケージ工程を含む)205、検査ステップ206等を経て製造される。   As shown in FIG. 9, a microdevice such as a semiconductor device includes a step 201 for designing a function / performance of the microdevice, a step 202 for producing a mask (reticle) based on the design step, and a substrate as a base material of the device. Manufacturing step 203, exposure processing step 204 for exposing the mask pattern onto the substrate by the exposure apparatus EX of the above-described embodiment, device assembly step (including dicing process, bonding process, packaging process) 205, inspection step 206, etc. It is manufactured after.

本発明の露光装置の一実施形態を示す概略構成図である。It is a schematic block diagram which shows one Embodiment of the exposure apparatus of this invention. 投影光学系の先端部と液体供給装置及び液体回収装置との位置関係を示す図である。It is a figure which shows the positional relationship of the front-end | tip part of a projection optical system, a liquid supply apparatus, and a liquid collection | recovery apparatus. 供給ノズル及び回収ノズルの配置例を示す図である。It is a figure which shows the example of arrangement | positioning of a supply nozzle and a collection | recovery nozzle. 液体供給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 a liquid supply apparatus. 液体供給装置の他の実施形態を示す概略構成図である。It is a schematic block diagram which shows other embodiment of a liquid supply apparatus. 液体供給装置の更に異なる実施形態を示す概略構成図である。It is a schematic block diagram which shows further another embodiment of a liquid supply apparatus. 膜脱気装置の概略構成を示す断面図である。It is sectional drawing which shows schematic structure of a membrane deaeration apparatus. 供給ノズル及び回収ノズルの配置例を示す図である。It is a figure which shows the example of arrangement | positioning of a supply nozzle and a collection | recovery nozzle. 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…液体供給装置、2…液体回収装置、21…加熱装置(気泡抑制装置、脱気装置)、
23…減圧装置(気泡抑制装置、脱気装置)、50…液体、EX…露光装置、
PL…投影光学系、P…基板
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Liquid supply apparatus, 2 ... Liquid recovery apparatus, 21 ... Heating apparatus (bubble suppression apparatus, deaeration apparatus),
23 ... Depressurization device (bubble suppression device, deaeration device), 50 ... Liquid, EX ... Exposure device,
PL ... projection optical system, P ... substrate

Claims (27)

所定パターンの像を液体を介して基板に投影し、露光光により前記基板を露光する露光装置であって、
上記所定パターンの像を基板に投影する投影光学系と;
上記投影光学系と基板との間に供給管を介して液体を供給する液体供給装置と;
供給された前記液体を回収し、前記液体供給装置と協働して前記基板上の一部に前記露光光が通過する液浸領域を形成する液体回収装置と;
前記供給管と接続し、前記液体供給装置から前記液体回収装置へと流動して前記液浸領域を形成する液体中に含まれる気体成分を、前記液浸領域の形成に先立って除去するための気体除去装置と;を備える露光装置。
An exposure apparatus that projects an image of a predetermined pattern onto a substrate through a liquid and exposes the substrate with exposure light,
A projection optical system that projects an image of the predetermined pattern onto a substrate;
A liquid supply apparatus for supplying a liquid via a supply pipe between the projection optical system and the substrate;
A liquid recovery apparatus that recovers the supplied liquid and forms a liquid immersion region through which the exposure light passes in a part of the substrate in cooperation with the liquid supply apparatus;
A gas component contained in the liquid connected to the supply pipe and flowing from the liquid supply device to the liquid recovery device to form the liquid immersion region is removed prior to the formation of the liquid immersion region. An exposure apparatus comprising: a gas removing device;
上記気体除去装置は、上記液体中の空気濃度が0.016cm3/cm3以下になるように上記液体から気体成分を除去する請求項1に記載の露光装置。   The exposure apparatus according to claim 1, wherein the gas removing apparatus removes a gas component from the liquid so that an air concentration in the liquid becomes 0.016 cm 3 / cm 3 or less. 上記気体除去装置が、加熱装置、減圧装置及び脱気膜の少なくとも一種である請求項1に記載の露光装置。   The exposure apparatus according to claim 1, wherein the gas removing device is at least one of a heating device, a decompression device, and a degassing film. 上記液体供給装置が、投影光学系と基板との間に液体を供給する複数の供給ノズルと、投影光学系と基板との間に供給された液体を回収する複数の回収ノズルとを含む請求項1に記載の露光装置。   The liquid supply apparatus includes a plurality of supply nozzles for supplying a liquid between the projection optical system and the substrate, and a plurality of recovery nozzles for recovering the liquid supplied between the projection optical system and the substrate. 2. The exposure apparatus according to 1. 露光装置が基板を載置して移動するステージを備え、該ステージが投影光学系から投影される像に対して基板を移動している間に露光が行われ、上記供給ノズルは液体を基板の移動方向に噴射する請求項4に記載の露光装置。   The exposure apparatus includes a stage on which the substrate is moved, and exposure is performed while the stage moves the substrate with respect to the image projected from the projection optical system, and the supply nozzle supplies the liquid to the substrate. The exposure apparatus according to claim 4, wherein the exposure apparatus sprays in a moving direction. 上記供給ノズルと回収ノズルが交互に配列されている請求項4に記載の露光装置。   The exposure apparatus according to claim 4, wherein the supply nozzle and the recovery nozzle are alternately arranged. 上記交互に配列された供給ノズルと回収ノズルの組合せが、投影光学系の投影領域を挟んで対向している請求項6に記載の露光装置。   The exposure apparatus according to claim 6, wherein the combination of the supply nozzles and the recovery nozzles arranged alternately are opposed to each other with a projection region of the projection optical system interposed therebetween. さらに、上記液体供給装置から供給される液体の温度を調整するための温度調整装置を備える請求項1〜4のいずれか一項に記載の露光装置。   Furthermore, the exposure apparatus as described in any one of Claims 1-4 provided with the temperature adjustment apparatus for adjusting the temperature of the liquid supplied from the said liquid supply apparatus. 上記温度調整装置が液体の温度を露光装置内の温度になるように調整する請求項8に記載の露光装置。   The exposure apparatus according to claim 8, wherein the temperature adjusting device adjusts the temperature of the liquid so as to become a temperature in the exposure apparatus. 上記温度調整された液体が投影光学系と基板との間に供給されることにより、基板の温度が制御される請求項9に記載の露光装置。   The exposure apparatus according to claim 9, wherein the temperature of the substrate is controlled by supplying the temperature-adjusted liquid between the projection optical system and the substrate. 投影光学系によりパターンの像を基板上に投影して、前記基板を露光する露光装置であって、
前記投影光学系と基板との間に液体を供給する液体供給装置と;
供給された前記液体を回収し、前記液体供給装置と協働して前記基板上の一部に液浸領域を形成する液体回収装置と;
前記液体供給装置に設けられ、前記液体供給装置から前記液体回収装置へと流動し、前記液浸領域を形成する前記液体中における気泡の発生を抑制する気泡抑制装置とを有する露光装置。
An exposure apparatus that projects an image of a pattern onto a substrate by a projection optical system and exposes the substrate,
A liquid supply device for supplying a liquid between the projection optical system and the substrate;
A liquid recovery apparatus that recovers the supplied liquid and forms an immersion area in a part of the substrate in cooperation with the liquid supply apparatus;
An exposure apparatus, comprising: a bubble suppression device that is provided in the liquid supply device and that flows from the liquid supply device to the liquid recovery device and suppresses generation of bubbles in the liquid that forms the liquid immersion region.
前記気泡抑制装置は液体中の気体を除去する脱気装置を含む請求項11に記載の露光装置。   The exposure apparatus according to claim 11, wherein the bubble suppression device includes a deaeration device that removes a gas in the liquid. 前記脱気装置は液体を加熱する加熱装置を含む請求項12に記載の露光装置。   The exposure apparatus according to claim 12, wherein the deaeration device includes a heating device that heats the liquid. 前記加熱装置は液体の温度Tを30℃<T≦100℃に設定する請求項13に記載の露光装置。   The exposure apparatus according to claim 13, wherein the heating device sets a temperature T of the liquid to 30 ° C. <T ≦ 100 ° C. 前記脱気装置は、液体が保持された装置内部を減圧する減圧装置を含む請求項12に記載の露光装置。   The exposure apparatus according to claim 12, wherein the deaeration device includes a decompression device that decompresses the interior of the device in which the liquid is held. 前記減圧装置は液体の温度に応じて圧力を設定する請求項15に記載の露光装置。   The exposure apparatus according to claim 15, wherein the decompression device sets a pressure according to a temperature of the liquid. 前記脱気装置は、前記投影光学系と前記基板との間の液体の少なくとも一部の温度変化によって気泡が発生しないように脱気レベルを決定する請求項12〜16のいずれか一項に記載の露光装置。   17. The deaeration device according to claim 12, wherein the deaeration device determines a deaeration level so that bubbles do not occur due to a temperature change of at least a part of the liquid between the projection optical system and the substrate. Exposure equipment. 前記脱気装置は、前記投影光学系と前記基板との間の液体に対する圧力変化によって気泡が発生しないように脱気レベルを決定する請求項12〜16のいずれか一項に記載の露光装置。   The exposure apparatus according to any one of claims 12 to 16, wherein the deaeration apparatus determines a deaeration level so that bubbles are not generated by a pressure change with respect to the liquid between the projection optical system and the substrate. 前記脱気装置が膜脱気装置である請求項12に記載の露光装置。   The exposure apparatus according to claim 12, wherein the deaerator is a film deaerator. 前記膜脱気装置は中空糸部材を有する請求項19に記載の露光装置。   The exposure apparatus according to claim 19, wherein the membrane deaerator includes a hollow fiber member. 前記中空糸部材は、気体透過性であり、且つ液体不透過性である請求項20に記載の露光装置。   21. The exposure apparatus according to claim 20, wherein the hollow fiber member is gas permeable and liquid impermeable. 前記膜脱気装置に供給する液体を加熱して、前記膜脱気装置に供給する液体中の気体の溶存濃度を低下させる加熱装置を含む請求項19に記載の露光装置。   The exposure apparatus according to claim 19, further comprising a heating device that heats a liquid supplied to the film deaerator and reduces a dissolved concentration of a gas in the liquid supplied to the film deaerator. 前記気泡抑制装置によって気泡の発生を抑制された液体は、気体との接触なしに、前記投影光学系と前記基板との間に供給される請求項11〜22のいずれか一項に記載の露光装置。   The exposure according to any one of claims 11 to 22, wherein the liquid whose bubble generation is suppressed by the bubble suppression device is supplied between the projection optical system and the substrate without contact with the gas. apparatus. 前記液体供給装置は、前記投影光学系と前記基板との間に供給される液体をフィルタリングするフィルタ装置を備えたことを特徴とする請求項12記載の露光装置。   The exposure apparatus according to claim 12, wherein the liquid supply apparatus includes a filter device that filters liquid supplied between the projection optical system and the substrate. 前記液体供給装置は、前記脱気装置によって脱気された液体の温度を調整する温度調整装置をさらに備えたことを特徴とする請求項24記載の露光装置。   25. The exposure apparatus according to claim 24, wherein the liquid supply apparatus further includes a temperature adjustment device that adjusts a temperature of the liquid deaerated by the deaeration device. 前記液体供給装置は、前記脱気装置によって脱気された液体の温度を調整する温度調整装置をさらに備えたことを特徴とする請求項12記載の露光装置。   13. The exposure apparatus according to claim 12, wherein the liquid supply device further includes a temperature adjustment device that adjusts the temperature of the liquid deaerated by the deaeration device. 請求項1〜26のいずれか一項に記載の露光装置を用いてデバイスを製造するデバイス製造方法。   A device manufacturing method for manufacturing a device using the exposure apparatus according to any one of claims 1 to 26.
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