JP4645027B2 - Exposure apparatus and an exposure method, a device manufacturing method - Google Patents

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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の像で露光する液浸露光装置及び液浸露光方法、並びに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, at least a portion of the liquid immersion exposure apparatus and a liquid immersion exposure method for exposing the image of the pattern projected by the projection optical system in a state filled with the liquid between the projection optical system and the substrate, as well as the exposure apparatus a device manufacturing method employed.

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。 Semiconductor devices and liquid crystal display devices, to transfer a pattern formed on a mask onto a photosensitive substrate, is manufactured by a so-called photolithography technique. 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。 An exposure apparatus used in this photolithographic process, and a substrate stage that supports the mask stage and the substrate supporting the mask, the pattern of the mask through a projection optical system while moving the mask stage and the substrate stage sequentially it is transferred onto the substrate. 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。 Recently for higher resolution of the projection optical system in order to cope with higher integration of the device pattern it is desired. 投影光学系の解像度は、使用する露光波長が短くなるほど、また投影光学系の開口数が大きいほど高くなる。 Resolution of the projection optical system, as the exposure wavelength used becomes shorter, also increases the larger the numerical aperture of the projection optical system. 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。 Therefore, the exposure wavelength used in exposure apparatuses has shortened year by year wavelength has increased numerical aperture of projection optical systems. 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。 The mainstream exposure wavelength currently is the 248nm from a KrF excimer laser, it is being further also commercialized 193nm of ArF excimer laser with a short wavelength. 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。 Further, when exposure is performed, similarly to the resolution depth of focus (DOF) is also important. 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。 The resolution R, and the depth of focus δ are represented by the following expressions.
R=k ・λ/NA … (1) R = k 1 · λ / NA ... (1)
δ=±k ・λ/NA … (2) δ = ± k 2 · λ / NA 2 ... (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。 Here, lambda is the exposure wavelength, NA is the numerical aperture of the projection optical system, k 1, k 2 represent the process coefficients. (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。 (1) and (2), in order to enhance the resolution R, then shorten the exposure wavelength lambda, and the numerical aperture NA is increased, it can be seen that the depth of focus δ becomes narrower.

焦点深度δが狭くなり過ぎると、投影光学系の像面に対して基板表面を合致させることが困難となり、露光動作時のフォーカスマージンが不足する恐れがある。 If the depth of focus δ is too narrowed, it is difficult to match the substrate surface with respect to the image plane of the projection optical system, the focus margin during the exposure operation may be insufficient. 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。 Therefore, by substantially shortening the exposure wavelength and a method of widening the depth of focus, for example, immersion method disclosed in International Publication No. 99/49504 it is proposed. 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。 This liquid immersion method fills the space between the lower and the substrate surface of the projection optical system with a liquid such as water or an organic solvent, the wavelength of the exposure light in the liquid, refraction 1 / n (n in the air in the liquid by utilizing the fact that becomes usually about 1.2 to 1.6) with improved resolution by a factor, it is that the depth of focus is magnified about n times.
国際公開第99/49504号パンフレット International Publication No. WO 99/49504

上述した露光装置においては、基板の露光中に基板表面に検出光を投射し、その反射光を受光することによって基板表面位置を検出し、この検出結果に基づいて、投影光学系を介して形成されるパターン像面と基板表面との位置関係を適切に調整する。 In the above-described exposure apparatus, and it projects a detection light on the substrate surface during exposure of the substrate to detect the substrate surface position by receiving the reflected light, based on the detection result, via a projection optical system forms properly adjust the positional relationship between the the pattern image surface and the substrate surface. しかしながら、液浸法に基づく液浸露光装置においては、投影光学系と基板との間に液体が存在し、その液体の温度変化などの影響を受けて、基板表面の面位置が正確に検出できず、パターン像面と基板表面との位置関係の調整が適切に行われない可能性がある。 However, in an immersion exposure apparatus based on the liquid immersion method, the liquid is present between the projection optical system and the substrate, under the influence of temperature changes of the liquid surface position of the substrate surface can be detected accurately not, there is a possibility that the adjustment of the positional relationship between the pattern image surface and the substrate surface is not performed properly. 同様に、基板上のアライメントマークの検出を液体を介して行うと、液体の温度変化などの影響を受けて、基板のマークの検出が正確に行えず、マスクと基板との位置合わせが正確に行われない可能性がある。 Similarly, when the detection of the alignment mark on the substrate carried through a liquid under the influence of temperature changes of the liquid, the detection of the mark of the substrate can not be performed correctly, it is accurately aligned with the mask and the substrate there is a possibility that does not take place.

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た状態で露光処理を行う際、良好なパターン転写精度で基板を露光できる液浸露光装置及び液浸露光方法を提供することを目的とする。 The present invention was made in view of such circumstances, when performing an exposure process in a state filled with liquid between the projection optical system and the substrate, immersion capable exposing a substrate with good pattern transfer accuracy and to provide an exposure apparatus and an immersion exposure method. また、基板表面とパターン像面との位置関係を最適な状態に調整できる液浸露光装置及び液浸露光方法を提供することを目的とする。 Another object is to provide an immersion exposure apparatus and an immersion exposure method capable of adjusting the positional relationship between the substrate surface and the pattern image plane to an optimum state. 更に、基板の位置合わせ(アライメント)を正確に行うことができる液浸露光装置及び液浸露光方法を提供することを目的とする。 Furthermore, it is an object to provide an immersion exposure apparatus and a liquid immersion exposure method capable of performing alignment of the substrate (alignment) accuracy.

上記の課題を解決するため、本発明は実施の形態に示す図1〜図8に対応付けした以下の構成を採用している。 To solve the above problems, the present invention adopts the following constructions corresponding to FIGS. 1 to 8 as illustrated in embodiments. 但し、各要素に付した括弧付き符号はその要素の例示に過ぎず、各要素を限定する意図は無い。 However, parenthesized reference numerals affixed to respective elements merely exemplify the elements by way of example, it is not intended to limit the respective elements.

本発明の第1の態様に従えば、パターンの像を液体(50)を介して基板(P)上に転写して基板を露光する露光装置であって、パターンの像を基板に投影する投影光学系(PL)と、基板(P)を保持する第1基板ステージ(PST)と、投影光学系(PL)の像面側に液体(50)を供給する液体供給装置(1)と、基板(P)表面の面情報を、液体(50)を介さずに検出する面検出系(14)とを備え、検出された面情報に基づいて、基板(P)表面と投影光学系(PL)により液体(50)を介して形成される像面との位置関係を調整しつつ基板(P)の液浸露光を行う露光装置(EX)が提供される。 According to a first aspect of the present invention, an image of a pattern An exposure apparatus for exposing a substrate transferred onto the substrate (P) through a liquid (50), a projection for projecting an image of a pattern onto the substrate optical system and (PL), a first substrate stage which holds the substrate (P) (PST), a liquid supply device supplying the liquid (50) on the image plane side of the projection optical system (PL) and (1), the substrate the surface information of the (P) surface, a surface detection system that detects not through the liquid (50) (14) and provided with, based on the detected face information, the substrate (P) surface and the projection optical system (PL) an exposure apparatus that performs immersion exposure liquid substrate while adjusting the positional relationship between the image plane formed through the (50) (P) (EX) is provided by.

本発明によれば、液浸露光用の液体を介さずに基板表面の面情報の検出を行った後、それらの情報に基づいて液浸露光を行うので、液体の温度変化等の影響を受けずに、基板表面と液体を介して形成される像面との位置関係の調整や、基板上の各ショット領域とパターン像の投影位置との位置合わせを正確に行うことができる。 According to the present invention, after the detection of the surface information of the substrate surface without liquid for immersion exposure, since the immersion exposure based on the information, the influence of temperature change of the liquid not, the adjustment of the positional relationship between the image plane formed through the substrate surface and the liquid, the alignment of the projection position of each shot area and the pattern image on the substrate can be performed accurately. また、アライメント系を液浸対応に構成する必要がなく、従来の検出系をそのまま利用できる。 Moreover, it is not necessary to configure the alignment system in the immersion correspondence, it can be directly utilized conventional detection systems.

本発明の第2の態様に従えば、液体(50)を介して基板(P)上の複数のショット領域(S1〜S20)にパターンの像を順次露光することによって前記基板上の複数のショット領域を露光する露光装置であって、パターンの像を基板に投影する投影光学系(PL)と、基板(P)を保持する第1基板ステージ(PST)と、投影光学系(PL)の像面側に液体(50)を供給する液体供給装置(1)と、基板(P)上のアライメントマークを、液体(50)を介さずに検出する第1アライメント系(18)とを備え、第1アライメント系(18)の検出結果に基づいて、基板(P)とパターンとのアライメントを行いつつ基板(P)の液浸露光を行う露光装置(EX)が提供される。 According to a second aspect of the present invention, a plurality of shots on the substrate by via a liquid (50) for sequentially exposing an image of a pattern onto the substrate (P) a plurality of shot areas on (S1 to S20) an exposure apparatus for exposing a region, a projection optical system for projecting an image of a pattern on the substrate and (PL), a first substrate stage which holds the substrate (P) (PST), the image of the projection optical system (PL) a liquid supply device for supplying liquid (50) on the side (1), comprising an alignment mark on the substrate (P), a first alignment system to detect not through the liquid (50) and (18), first based on the detection result of the first alignment system (18), an exposure apparatus that performs immersion exposure of the substrate (P) and while performing alignment between the patterned substrate (P) (EX) is provided.

本発明によれば、液浸露光用の液体を介さずに基板上のアライメントマークの検出を行った後、それらの情報に基づいて液浸露光を行うので、第1の態様の露光装置と同様に、液体の温度変化等の影響を受けずに、基板表面と液体を介して形成される像面との位置関係の調整や、基板上の各ショット領域とパターン像の投影位置との位置合わせを正確に行うことができる。 According to the present invention, after the detection of the alignment mark on the substrate without liquid for immersion exposure, since the immersion exposure based on the information, similar to the exposure apparatus of the first aspect to, without being affected by temperature change or the like of the liquid, adjustment of the positional relationship between the image plane formed through the substrate surface and the liquid, alignment of the projection position of each shot area and the pattern image on the substrate it can be carried out accurately. また、アライメント系を液浸対応に構成する必要がなく、従来の検出系をそのまま利用できる。 Moreover, it is not necessary to configure the alignment system in the immersion correspondence, it can be directly utilized conventional detection systems.

本発明では、上記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。 In the present invention, a method for producing a device, comprising using the exposure apparatus of the above aspects are provided.

本発明の第3の態様に従えば、パターンの像を液体(50)を介して基板(P)上に転写して基板を露光する液浸露光方法であって、前記基板(P)上に供給される液体を介さない計測により基板表面の面情報を求めるステップ(S2、S4)と、前記基板上に液体を供給するステップ(S5)と、前記求められた面情報に基づいて、前記基板表面と前記液体を介して形成される像面との位置関係を調整しつつ前記基板の液浸露光を行うステップ(S8)を含む液浸露光方法が提供される。 According to a third aspect of the present invention, an image of a pattern to a liquid immersion exposure method for exposing a substrate by transferring onto the substrate (P) through a liquid (50), the upper substrate (P) and determining a surface information of the supplied substrate surface by measuring not through the liquid (S2, S4), and the step (S5) supplies the liquid onto the substrate, based on the determined surface information, said substrate immersion exposure method comprising the step (S8) of performing while adjusting immersion exposure of the substrate the positional relationship between the image plane formed through the surface liquid is provided. この方法によれば、基板表面の面情報は、液体を介さない計測により求められるので、液体の温度などの物理的変化に影響されることなく、正確に且つ容易に基板の位置決めを実行することができる。 According to this method, the surface information of the substrate surface, since it is determined by the measurement without through the liquid, without being affected by the physical change such as a temperature of the liquid, performing accurately and easily positioning of the substrate can.

本発明の第4の態様に従えば、パターンの像を液体(50)を介して基板上に転写して基板(P)を露光する液浸露光方法であって、基板上に液体が供給されていないときに前記基板上のアライメントマークを検出するステップ(S1)と、前記基板上に液体を供給するステップ(S5)と、前記アライメントマークの検出結果に基づいて、液体が供給された前記基板と前記パターンとのアライメントを行いつつ前記基板の液浸露光のステップ(S8)とを含む液浸露光方法が提供される。 According to a fourth aspect of the present invention, there is provided a liquid immersion exposure method for exposing a substrate (P) by transferring onto a substrate through a liquid (50) an image of a pattern, the liquid is supplied onto the substrate a step (S1) of said detecting the alignment mark on the substrate when no, a step (S5) supplies the liquid onto the substrate, based on a detection result of the alignment mark, the substrate which the liquid is supplied immersion exposure method comprising the step (S8) of the immersion exposure of the substrate while performing alignment between the pattern and is provided. この方法によれば、基板のショット領域のアライメントを液体を介さない状態(ドライコンディション)で行うので、液浸露光に用いる液体の温度などの物理的変化に影響されることなく、正確に且つ容易に基板のショット領域の位置決めを実行することができる。 According to this method, since the alignment of the shot area of ​​the substrate in a state not through the liquid (dry conditions), without being affected by the physical change such as a temperature of the liquid used for immersion exposure, accurately and easily it is possible to perform the positioning of the substrate in the shot area. 一方で、露光動作は液体が供給された状態(ウェトコンディション)で行われるために焦点深度の広い露光が可能となる。 On the other hand, the exposure operation is made possible a wide exposure depth of focus in order to be performed in a state in which the liquid is supplied (web start condition). また、アライメント系は従来の装置を用いることができるので、液浸露光に伴う装置コストの増加を抑制することができる。 Furthermore, the alignment system since it is possible to use the conventional apparatus, it is possible to suppress an increase in equipment cost due to immersion exposure.

本発明の液浸露光装置及び液浸露光方法は、液浸露光用の液体を介さずに基板表面の面情報の検出や基板上のアライメントマークの検出を行った後、それらの情報に基づいて液浸露光を行うので、基板表面と液体を介して形成される像面との位置関係の調整や、基板上の各ショット領域とパターン像の投影位置との位置合わせを正確に行うことができる。 Immersion exposure apparatus and an immersion exposure method of the present invention, after the detection of the alignment mark on the detector and the substrate surface information of the substrate surface without liquid for immersion exposure, on the basis of the information since the immersion exposure can be carried out adjustment of the positional relationship between the image plane formed through the substrate surface and the liquid, the alignment of the projection position of each shot area and the pattern image on the substrate accurately . したがって、精度良い露光処理を行うことができ、所望の性能を発揮するデバイスを製造することができる。 Therefore, it is possible to perform accurate exposure process, it is possible to produce the device which exhibits desired performance.

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。 Hereinafter, an exposure apparatus and device manufacturing method of the present invention will be described with reference to the drawings. 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。 Figure 1 is a schematic configuration diagram showing an embodiment of an exposure apparatus of the present invention.

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。 1, the exposure apparatus EX includes a mask stage MST which supports a mask M, a substrate stage PST which supports a substrate P, an illumination optical system IL which illuminates the mask M supported by the mask stage MST with exposure light EL When the projection optical system PL which projects an image of a pattern of the mask M illuminated with the exposure light EL onto exposed on the substrate P that is supported by the substrate stage PST, and a control unit CONT which collectively controls the overall operation of the exposure apparatus EX It is equipped with a.

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。 In the present embodiment, mutually different orientations (reverse) to a scanning exposure for exposing a pattern formed on the mask M while synchronously moving the substrate P and the mask M and the substrate P in the scanning direction as the exposure apparatus EX when using apparatus (so-called scanning stepper) is described as an example. 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。 In the following description, the optical axis AX as the Z-axis direction and a direction matching of the projection optical system PL, and the synchronous movement direction (scanning direction) of the X-axis direction between the mask M and the substrate P in the Z axis direction perpendicular to the plane, Z-axis direction and the Y-axis direction perpendicular to the direction (non-scanning direction) is the Y-axis direction. 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。 Further, X-axis, Y-axis, and Z-axis directions, respectively, .theta.X, [theta] Y, and the θZ direction. 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。 The term "substrate" referred to herein includes those obtained by coating a resist on a semiconductor wafer, and the term "mask" includes a reticle formed with a device pattern that is reduction projected onto the substrate.

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。 The illumination optical system IL is for illuminating the mask M supported by the mask stage MST with exposure light EL, the exposure light source, an optical integrator for uniforming the illuminance of a light flux emitted from the exposure light source, an optical integrator a condenser lens which collects the exposure light EL from the relay lens system, and the illumination area on the mask M illuminated with the exposure light EL and a variable field diaphragm which sets a slit shape. 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。 The 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. 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。 As the exposure light EL emitted from the illumination optical system IL, for example, for example, emission lines in the ultraviolet region emitted from a mercury lamp (g-rays, h-rays, i-rays) and KrF excimer laser beam (wavelength 248 nm) far ultraviolet light, such as ( DUV light) and, ArF excimer laser light (wavelength 193 nm) and F 2 laser beam (wavelength 157 nm) vacuum ultraviolet light (VUV light) and the like. 本実施形態では、ArFエキシマレーザ光を用いる。 In this embodiment, an ArF excimer laser beam.

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。 The mask stage MST is for supporting the mask M, the plane perpendicular to the optical axis AX of the projection optical system PL, that is, finely rotatable in the two-dimensional movable and θZ directions in the XY plane. 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。 The mask stage MST is driven by mask stage driving unit MSTD such as a linear motor. 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。 The mask stage driving unit MSTD is controlled by the controller CONT. マスクステージMST上には移動鏡56が設けられている。 Moving mirror 56 is provided on the mask stage MST. また、移動鏡56に対向する位置にはレーザ干渉計57が設けられている。 A laser interferometer 57 is provided at a position opposed to the movement mirror 56. 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57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。 Dimensional position of the mask M on the mask stage MST, and the angle of rotation are measured in real time by the laser interferometer 57, the measurement results are output to the control unit CONT. 制御装置CONTはレーザ干渉計57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 control apparatus CONT performs positioning of the mask M supported on the mask stage MST by driving the mask stage drive apparatus MSTD based on the measurement results of the laser interferometer 57.

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。 Projection optical system PL is for projection exposing the substrate P with the pattern of the mask M at a predetermined projection magnification beta, is composed of a plurality of optical elements (lenses), these optical elements are mirrors metal member It is supported by the cylinder PK. 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。 In this embodiment, the projection optical system PL is a projection magnification β which is, for example, 1/4 or 1/5 of the reduction system. なお、投影光学系PLは等倍系及び拡大系のいずれでもよい。 The projection optical system PL may be either a unity magnification system or an enlargement system. 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。 Further, the tip side of the projection optical system PL of the present embodiment (the substrate P side), the optical element (lens) 60 is exposed from the barrel PK. 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 optical element 60 is provided detachably with respect to the barrel PK (exchange).

基板ステージ(第1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。 Substrate stage (first substrate stage) PST is for supporting the substrate P, a Z stage 51 which holds the substrate P via a substrate holder, an XY stage 52 which supports the Z stage 51, the XY stage 52 and a base 53 which supports the. 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。 The substrate stage PST is driven by a substrate stage-driving unit PSTD such as a linear motor. 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。 The substrate stage-driving unit PSTD is controlled by the control unit CONT.

基板Pの表面の面情報(Z軸方向における位置情報及び傾斜情報)は、面検出系であるフォーカス・レベリング検出系14により検出される。 Surface information about the surface of the substrate P (position information and tilt information in the Z-axis direction) is detected by the focus leveling detection system 14 is a surface detecting system. フォーカス・レベリング検出系14は検出光を基板P表面に投射する投射系14Aとその基板Pからの反射光を受光する受光系14Bとを備えている。 Focus leveling detection system 14 and a light receiving system 14B for receiving the reflected light from the projection system 14A and the substrate P for projecting detection light onto the substrate P surface. フォーカス・レベリング検出系14の検出結果は制御装置CONTに出力される。 Detection results of the focus leveling detection system 14 is outputted to the control unit CONT. 制御装置CONTは、フォーカス・レベリング検出系14の検出結果に基づいてZステージ51を駆動し、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)及び傾斜角を調整することにより、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の像面に対して最適な状態に合わせ込む。 The control unit CONT drives the Z stage 51 on the basis of the detection results of the focus leveling detection system 14, the position in the Z-axis direction of the substrate P held by the Z stage 51 (focus position) and adjusting the inclination angle it makes Komu combined surface of the substrate P autofocusing, and the optimum state with respect to the image plane of the projection optical system PL in the auto-leveling manner. なお、ZステージとXYステージとを一体的に形成してもよい。 Note that the Z stage and the XY stage may be integrally formed.

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。 On the substrate stage PST (Z stage 51), movable mirror 54 is provided to move relative to the projection optical system PL together with the substrate stage PST. 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。 A laser interferometer 55 is provided at a position opposed to the movement mirror 54. 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。 Dimensional position of the substrate P on the substrate stages PST, and the angle of rotation are measured in real time by the laser interferometer 55, the measurement results are output to the control unit CONT. 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を介してXYステージ52を駆動することで基板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)を調整し、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。 The control unit CONT position (substantially parallel to the image plane of the projection optical system PL in the XY direction of the substrate P by driving the XY stage 52 via the substrate stage drive apparatus PSTD based on the measurement results of the laser interferometer 55 such direction position) was adjusted to position the substrate P supported by the substrate stage PST.

投影光学系PLの先端近傍には、基板P上のアライメントマークあるいはZステージ51上に設けられた基準マーク(後述)を検出する基板アライメント系(第1アライメント系)18が配置されている。 To near the tip of the projection optical system PL, and the substrate alignment system for detecting alignment marks or reference marks provided on the Z stage 51 on the substrate P (described later) (first alignment system) 18 is disposed. また、マスクステージMSTの近傍には、マスクMと投影光学系PLとを介してZステージ51上の基準マークを検出するマスクアライメント系(第2アライメント系)19が設けられている。 In the vicinity of the mask stage MST, mask alignment system (second alignment system) 19 for detecting the reference mark on the Z stage 51 via the mask M and the projection optical system PL, is provided.

なお、オートフォーカス・レベリング検出系14の構成としては、例えば特開平8−37149号公報(米国特許6,195,154)に開示されている。 As the configuration of the auto-focus leveling detection system 14, for example, disclosed in JP-A 8-37149 Patent Publication (U.S. Patent 6,195,154). また、基板アライメント系18の構成としては、特開平4−65603号公報(米国特許5,493,403)に開示されている。 As the structure of the substrate alignment system 18 is disclosed in JP-A 4-65603 Patent Publication (U.S. Patent 5,493,403). さらに、マスクアライメント系19の構成としては、特開平7−176468号公報(米国特許5,646,413)に開示されている。 Further, as the structure of a mask alignment system 19 is disclosed in JP-A 7-176468 Patent Publication (U.S. Patent 5,646,413).

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。 In this embodiment, as well as improve the resolution of the exposure wavelength and substantially shorter, in order to widen the depth of focus substantially, applying the liquid immersion method. そのため、少なくともマスクMのパターンの像を基板P上に転写している間は、基板Pの表面と投影光学系PLの基板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。 Therefore, while transferring the pattern image of at least the mask M onto the substrate P, the tip surface (lower surface) 7 of the optical element (lens) 60 of the substrate P side surface and the projection optical system PL of the substrate P predetermined liquid 50 is filled in between. 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供給される。 As described above, the tip side of the projection optical system PL is lens 60 is exposed, the liquid 50 is supplied to contact only the lens 60. 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。 Thereby, corrosion or the like of the barrel PK formed of metal is prevented. 本実施形態において、液体50には純水が用いられる。 In the present embodiment, pure water is used for the liquid 50. 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)とした場合であっても、これらの露光光ELを透過可能である。 Pure water is not ArF excimer laser beam only, the bright line of ultraviolet region emitted exposure light EL, for example, from a mercury lamp (g-rays, h-rays, i-rays) and KrF excimer laser beam deep ultraviolet (wavelength 248 nm), etc. even when the light (DUV light), is permeable to these exposure light EL.

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、すなわち投影光学系PLの像面側に所定の液体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。 The exposure apparatus EX, the projection (distal end surface of the lens 60) the distal end surface of the optical system PL 7 and space 56, i.e. the liquid supply device for supplying a predetermined liquid 50 to the image plane side of the projection optical system PL between the substrate P 1, and a liquid recovery apparatus 2 that recovers the liquid 50 in the space 56. 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。 The liquid supply apparatus 1, at least a portion between the projection optical system PL and the substrate P be for filled with the liquid 50, a tank for accommodating the liquid 50, and a like pressure pump. 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。 One end of the supply pipe 3 is connected to the liquid supply apparatus 1, the supply nozzle 4 is connected to the other end of the supply pipe 3. 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 liquid supply apparatus 1 supplies the liquid 50 into the space 56 via the supply pipe 3 and the supply nozzles 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。 Liquid recovery unit 2 is provided with such as a tank for accommodating the suction pump, recovered liquid 50. 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。 The liquid recovery unit 2 one end of the recovery tube 6 is connected, recovery nozzles 5 are connected to the other end of the recovery tube 6. 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。 Liquid recovery unit 2 recovers the liquid 50 in the space 56 via the recovery nozzle 5 and the recovery pipe 6. 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。 When filled with liquid 50 in the space 56, together with the control unit CONT drives the liquid supply apparatus 1, supplies a predetermined amount of the liquid 50 per unit time with respect to space 56 via the supply pipe 3 and the supply nozzles 4, the liquid the recovery device 2 is driven, a predetermined amount of the liquid 50 per unit of time via the recovery nozzle 5 and the recovery pipe 6 is recovered from the space 56. 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。 Thus, the liquid 50 is held in the space 56 between the tip surface 7 and the substrate P of the projection optical system PL. 液体50の温度は、例えば露光装置EXが収容されるチャンバ内の温度と同程度に設定される。 Temperature of the liquid 50, for example the exposure apparatus EX is set to the same extent as the temperature in the chamber to be accommodated.

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などを示す図1の部分拡大図である。 Figure 2 is a bottom, partial enlarged view of FIG. 1 showing a liquid supply apparatus 1, and the like liquid recovery device 2 of the projection optical system PL of the exposure apparatus EX. 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。 2, the lowermost end of the lens 60 of projection optical system PL, the tip portion 60A is formed only in an elongated rectangular shape in the leaving Y-axis direction (non-scanning direction) portion necessary in the scanning direction. 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。 During scanning exposure, the part of the pattern image is projected the mask M in a rectangular projection area directly below the tip portion 60A, with respect to the projection optical system PL, the mask M is -X direction (or + X direction) at a velocity V synchronously to move the substrate P via the XY stage 52 is the + X direction (or -X direction) velocity beta · V (beta is the projection magnification) moves. 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。 Then, after the exposure for one shot area, the next shot area by the stepping of the substrate P is moved to the scanning start position, hereinafter, the exposure processing for each shot area is sequentially performed by the step-and-scan method. 本実施形態では、基板Pの移動方向に沿って液体50を流すように設定されている。 In the present embodiment, it is set to flow the liquid 50 along the moving 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。 3, the tip portion 60A of the lens 60 of the projection optical system PL, and the liquid 50 and the X-axis direction to supply supplying nozzle 4 (4A-4C), the recovery nozzles 5 (5A, 5B) for recovering the liquid 50 and is a diagram showing the positional relationship. 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。 3, the shape of the tip portion 60A of the lens 60 has a rectangular shape elongated in the Y-axis direction, so as to sandwich the distal end portion 60A of the lens 60 of projection optical system PL in the X-axis direction, the + X direction side 3 one of the supply nozzle 4A~4C are arranged, two recovery nozzles 5A in the -X direction side, 5B are disposed. 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。 The supply nozzle 4A~4C are connected to the liquid supply apparatus 1 via the supply pipe 3, the recovery nozzles 5A, 5B are connected to the liquid recovery apparatus 2 via the recovery pipe 4. 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とが配置されている。 Further, the position rotated substantially 180 ° supply nozzle 4A~4C and the recovery nozzles 5A, and 5B with respect to the center of the distal end portion 60A, the supply nozzles 8A-8C, the recovery nozzles 9A, and the 9B are disposed. 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。 Supply nozzles 4A~4C and the recovery nozzles 9A, the 9B are alternately arranged in the Y-axis direction, the supply nozzles 8A~8C and the recovery nozzles 5A, the 5B are alternately arranged in the Y-axis direction, the supply nozzles 8A~8C are through the supply tube 10 is connected to the liquid supply unit 1, the recovery nozzles 9A, 9B are connected to the liquid recovery apparatus 2 via the recovery tube 11.

そして、矢印Xaで示す走査方向(−X方向)に基板Pを移動させて走査露光を行う場合には、供給管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。 When the scanning exposure is performed by moving the substrate P in the scanning direction (-X direction) indicated by arrow Xa, the supply pipe 3, the supply nozzles 4A-4C, the recovery tube 4, and the recovery nozzles 5A, and 5B using Te, supply and recovery of the liquid 50 is performed by the liquid supply unit 1 and the liquid recovery unit 2. 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。 That is, when the substrate P moves in the -X direction, provided between the liquid supply apparatus 1 via the supply pipe 3 and the supply nozzles 4 (4A-4C) and the liquid 50 is the projection optical system PL and the substrate P together with the recovery nozzles 5 (5A, 5B), and the recovery pipe 6 liquid 50 through is recovered by the liquid recovery apparatus 2, the lens 60 and the liquid 50 in the -X direction to fill the space between the substrate P It flows. 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。 On the other hand, when the scanning exposure is performed by moving the substrate P in the scanning direction (+ X direction) indicated by arrow Xb, using the supply tube 10, the supply nozzles 8A-8C, the recovery tube 11, and the recovery nozzles 9A, a 9B , supply and recovery of the liquid 50 is performed by the liquid supply unit 1 and the liquid recovery unit 2. 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。 That is, when the substrate P moves in the + X direction, the liquid 50 is supplied between the projection optical system PL and the substrate P from the liquid supply apparatus 1 via the supply pipe 10 and the supply nozzles 8 (8A-8C) Rutotomoni, recovery nozzles 9 (9A, 9B), and the recovery pipe 11 the liquid 50 through the is recovered by the liquid recovery apparatus 2, the lens 60 and the liquid 50 in the + X direction so as to satisfy the between the substrate P flows. 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基板Pの移動方向と同一方向へ液体50を流す。 Thus, the control unit CONT uses the liquid supply unit 1 and the liquid recovery apparatus 2, flow liquid 50 in the moving direction and the same direction of the substrate P along the direction of movement of the substrate P. 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。 In this case, for example, the liquid 50 from the liquid supply unit 1 is supplied through the supply nozzle 4 flows so as to be drawn into the space 56 in accordance with the movement of the -X direction of the substrate P, the supply of the liquid supply unit 1 energy liquid 50 can be easily supplied to the space 56 even smaller. 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。 Then, by switching the direction of flow of the liquid 50 in accordance with the scanning direction, + X direction, or between the even and the distal end surface 7 and the substrate P of the lens 60 if in either direction in the -X direction to scan the substrate P the can be filled with the liquid 50, it is possible to obtain high resolution and a wide depth of focus.

なお、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。 The shape of the nozzle described above is not particularly limited, for example, the long sides of the distal end portion 60A may perform the supply or recovery of the liquid 50 in the two pairs of nozzles. 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 this case, + X direction, or to be able to supply and recovery of the liquid 50 from either direction of the -X direction, may be arranged vertically and supply nozzles and the recovery nozzles . また、不図示ではあるが、液体50の供給及び回収を行うノズルは、投影光学系PLのレンズ60の周りに所定間隔で設けられており、基板Pが走査方向(+X方向、−X方向)以外の方向に移動する場合にも、基板Pの移動方向と平行に、基板Pの移動方向と同方向に液体50を流すことができる。 Further, although not shown, a nozzle for supplying and recovering the liquid 50 are provided at predetermined intervals around the lens 60 of the projection optical system PL, and the substrate P is the scanning direction (+ X direction, -X direction) even when moving in a direction other than in parallel to the direction of movement of the substrate P, and be made to flow the liquid 50 in the same direction as the moving direction of the substrate P.

図4は、Zステージ51を上方から見た概略平面図である。 Figure 4 is a schematic plan view of the Z stage 51 from above. 矩形状のZステージ51の互いに垂直な2つの側面には移動鏡54が配置されており、Zステージ51のほぼ中央には不図示のホルダを介して基板Pが保持されている。 The two mutually perpendicular sides of the rectangular Z stage 51 is arranged a movable mirror 54, almost at the center is held substrate P via the holder (not shown) of the Z stage 51. 基板P上には、複数のショット領域S1〜S20が設定されている。 On the substrate P, a plurality of shot areas S1~S20 is set. 基板Pの周囲には基板Pの表面とほぼ同じ高さの平面を有する補助プレート41が設けられている。 Around the substrate P auxiliary plate 41 is provided with a plane of substantially the same height as the surface of the substrate P. 基板Pのエッジと補助プレート41との間は1〜2mm程度の隙間があるが、液体50の表面張力によりその隙間に液体50が流れ込むことはほとんどなく、基板Pの周縁近傍を露光する場合にも投影光学系PLの下に液体50を保持することができる。 If the between the edge and the auxiliary plate 41 of the substrate P, but there is a gap of about 1 to 2 mm, hardly be liquid 50 flows into the gap owing to the surface tension of the liquid 50, for exposing the vicinity of the circumferential edge of the substrate P it can also hold the liquid 50 under the projection optical system PL.

Zステージ51の1つのコーナーには、補助プレート41と一体的に基準板(基準部材)42が設けられている。 The one corner of the Z stage 51, the auxiliary plate 41 integrally with the reference plate (reference member) 42 is provided. 基準板42には、基板アライメント系18により検出される基準マークPFMと、マスクアライメント系19により検出される基板マークMFMとが所定の位置関係で設けられている。 The reference plate 42, and the reference mark PFM to be detected by the substrate alignment system 18, and the substrate mark MFM to be detected by the mask alignment system 19 is provided in a predetermined positional relationship. また、基準板42の表面はほぼ平坦となっており、フォーカス・レベリング検出系14の基準面としての役割も果たす。 The surface of the reference plate 42 is a substantially flat, also serves as a reference surface of the focus leveling detection system 14. なお、フォーカス・レベリング検出系14の基準面を基準板42とは別にZステージ51上に設けてもよい。 Separately from it may be provided on the Z stage 51 and the reference plate 42 to the reference surface of the focus leveling detection system 14. また、基準板42を補助プレート41に対して1〜2mm程度離して設けてもよい。 Further, the reference plate 42 may be provided apart about 1~2mm the auxiliary plate 41. また基準マークPFMと基準マークMFMをそれぞれ別の部材に設けるようにしてもよい。 The reference marks PFM and the reference mark MFM may be respectively provided for each of the members. 更に、基準板42の表面は基板Pの表面及び補助プレート41の表面とほぼ同じ高さに設定されており、投影光学系PLの下に液体50を保持したまま投影光学系PLの下の液浸部分を基準板42と基板Pとの間で移動することができる。 Furthermore, the surface of the reference plate 42 is set at substantially the same height as the surface and the surface of the auxiliary plate 41 of the substrate P, the liquid below the left projection optical system PL to hold the liquid 50 under the projection optical system PL the immersion portion can move between the reference plate 42 and the substrate P.

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図8のフローチャートを参照しながら説明する。 Next, it will be described with reference to the flow chart of FIG. 8 for instructions for exposing a pattern of the mask M onto the substrate P by using the exposure apparatus EX described above.

[ドライコンディションでのアライメントマーク(XY方向)の検出] [Detection of the alignment mark in the dry condition (XY direction)]
液体供給装置1から液体50の供給を行う前に基板P上に液体がない状態で、まず計測処理が行われる。 In the absence of liquid on the substrate P before the liquid supply device 1 for supplying liquid 50, first, the measurement process is performed. 制御装置CONTは、投影光学系PLの光軸AXがショット領域S1〜S20上を図4の波線矢印43に沿って進むようにレーザ干渉計55の出力をモニタしつつXYステージ52を移動する。 The control unit CONT, the optical axis AX of the projection optical system PL moves the XY stage 52 while monitoring the output of the laser interferometer 55 to travel along the upper shot area S1~S20 the wavy arrow 43 in FIG. 4. その移動の途中で、基板アライメント系18は基板P上に形成されている複数のアライメントマーク(不図示)を液体を介さずに検出する(S1)。 In the middle of the movement, the substrate alignment system 18 detects a plurality of alignment marks formed on the substrate P (not shown) not through the liquid (S1). なお、基板アライメント系18がアライメントマークの検出を行うときはXYステージ52は停止される。 Incidentally, XY stage 52 when the substrate alignment system 18 detects the alignment mark is stopped. その結果、レーザ干渉計55によって規定される座標系内での各アライメントマークの位置情報が計測される。 As a result, the position information of the alignment marks in the coordinate system defined by the laser interferometer 55 is measured. なお、基板アライメント系18によるアライメントマークの検出は、基板P上の全てのアライメントマークを検出してもよいし、その一部を検出するのみでもよい。 The detection of the alignment mark by the substrate alignment system 18 may detect all of the alignment marks on the substrate P, it may only detect a part. また基板アライメント系18が基板Pを移動しながら基板P上のアライメントマークを検出できる場合には、XYステージ52を停止させなくてもよい。 Also when the substrate alignment system 18 can detect the alignment mark on the substrate P while moving the substrate P may not the XY stage 52 is stopped.

[ドライコンディションでの基板表面位置(Z方向)の検出] [Detection of the substrate surface position in dry conditions (Z direction)
また、そのXYステージ52の移動中に、フォーカス・レベリング検出系14により基板Pの表面情報が液体を介さずに検出される(S2)。 Furthermore, during the movement of the XY stage 52, the surface information of the substrate P is detected not through the liquid by the focus leveling detection system 14 (S2). フォーカス・レベリング検出系14による表面情報の検出は基板P上の全てのショット領域S1〜S20毎に行われ、検出結果は基板Pの走査方向(X軸方向)の位置を対応させて制御装置CONTに記憶される。 Detection of surface information by the focus leveling detection system 14 is performed for each of all the shot areas S1~S20 on the substrate P, the detection result the control device CONT so as to correspond to the position of the scanning direction of the substrate P (X axis direction) It is stored in. なお、フォーカス・レベリング検出系14による表面情報の検出は、一部のショット領域に対して行うだけでもよい。 The detection of surface information by the focus leveling detection system 14 may only performed for a portion of the shot area.
なお、XYステージ52の移動も図4に限らず、できるだけ短い距離で所望の検出作業ができるように移動してもよい。 The movement of the XY stage 52 is not limited to FIG. 4, it may be moved to allow a desired detection task in the shortest possible distance.
また、複数のアライメントマークの位置情報の検出と基板Pの面情報の検出のうちの一方の検出を先に完了させ、その後に他方の検出を実行するようにしてもよい。 Also, one of the detection of the detection of the surface information of the detection and the substrate P in the position information of the plurality of alignment marks is completed earlier, then may be executed the other detection.

[ドライコンディションでの基準マークPFM(XY方向)の検出] [Detection of the reference mark PFM in dry conditions (XY direction)
基板Pのアライメントマークの検出、及び基板Pの表面情報の検出が終了すると、基板アライメント系18の検出領域が基準板42上に位置決めされるように、制御装置CONTはXYステージ52を移動する。 Detection of the alignment mark of the substrate P, and the detection of the surface information of the substrate P is completed, so that the detection area of ​​the substrate alignment system 18 is positioned on the reference plate 42, the control unit CONT moves the XY stage 52. 基板アライメント系18は基準板42上の基準マークPFMを検出し、レーザ干渉計55によって規定される座標系内での基準マークPFMの位置情報を計測する(S3)。 The substrate alignment system 18 detects the reference mark PFM on the reference plate 42, measures the positional information of the reference mark PFM in the coordinate system defined by the laser interferometer 55 (S3).

この基準マークPFMの検出処理の完了により、基準マークPFMと基板P上の複数のアライメントマークとの位置関係が求められる。 Upon completion of the process of detecting the reference mark PFM, the positional relationship between the plurality of alignment marks on the reference mark PFM and the substrate P are determined. 複数のアライメントマークとショット領域S1〜S20との位置関係は既知なので、基準マークPFMと基板P上の複数のアライメントマークとの位置関係が求められると、基準マークPFMと基板P上の複数のショット領域S1〜S20との位置関係がそれぞれ求められたことになる。 Since the positional relationship between the plurality of alignment marks and a shot area S1~S20 known, the positional relationship between the plurality of alignment marks on the reference mark PFM and the substrate P are determined, a plurality of shots on the reference mark PFM and the substrate P positional relationship between the region S1~S20 will be obtained, respectively. また、基準マークPFMと基準マークMFMとは所定の位置関係にあるので、XY平面内における基準マークMFMと基板P上の複数のショット領域S1〜S20との位置関係がそれぞれ決定されたことになる。 Further, since the reference mark PFM and the reference mark MFM in a predetermined positional relationship, so that the positional relationship between the plurality of shot areas S1~S20 on the reference mark MFM and the substrate P in the XY plane is determined respectively .

[ドライコンディションでの基準板の表面位置(Z方向)の検出] [Detection of the surface position of the reference plate in dry conditions (Z direction)
基板アライメント系18による基準マークPFMの検出の前または後に、制御装置CONTは基準板42の表面(基準面)の表面情報をフォーカス・レベリング検出系14により検出する(S4)。 Before or after the detection of the reference mark PFM by the substrate alignment system 18, the control unit CONT detects the focus leveling detection system 14 of the surface information about the surface (reference surface) of the reference plate 42 (S4). この基準板42の表面の検出処理の完了により、基準板42表面と基板P表面との関係が求められたことになる。 Upon completion of the detection process of the surface of the reference plate 42, the relationship between the reference plate 42 surface and the surface of the substrate P so that the obtained.

[ウェットコンディションでの基準マークMFMの検出(XY方向)の検出] [Detection of detection of the reference mark MFM in wet conditions (XY direction)
次に、マスクアライメント系19により基準板42上の基準マークMFMを検出できるように、制御装置CONTはXYステージ52を移動する。 Then, so as to detect the reference mark MFM on the reference plate 42 by the mask alignment system 19, the control unit CONT moves the XY stage 52. 当然のことながらこの状態では投影光学系PLの先端部60Aと基準板42とは対向している。 Naturally in this state it is opposed to the front end portion 60A and the reference plate 42 of the projection optical system PL. ここで、制御装置CONTは液体供給装置1及び液体回収装置2による液体50の供給及び回収を開始し、投影光学系PLと基準板42との間を液体50で満たす(S5)。 Here, the control unit CONT starts the supply and recovery of the liquid 50 by the liquid supply apparatus 1 and the liquid recovery apparatus 2, filling the space between the projection optical system PL and the reference plate 42 with a liquid 50 (S5).

次に、制御装置CONTは、マスクアライメント系19によりマスクM、投影光学系PL、及び液体50を介して基準マークMFMの検出を行う(S6)。 Next, the control unit CONT detects the reference mark MFM via the mask M, the projection optical system PL, and the liquid 50 by the mask alignment system 19 (S6). すなわち、マスクM上のマークと基準マークMFMとの位置関係を投影光学系PLと液体とを介して検出する。 That is, detected through the liquid projection optical system PL the positional relationship between the mark and the reference mark MFM on the mask M. これにより投影光学系PLと液体50とを介して、XY平面内におけるマスクMの位置、すなわちマスクMのパターンの像の投影位置情報が基準マークMFMを使って検出されたことになる。 Thus through the projection optical system PL and the liquid 50, so that the position of the mask M, i.e. the projection position information of the image of the pattern of the mask M is detected by using the reference mark MFM in the XY plane.

[ウェットコンディションでの基準板の検出(Z方向)の検出] Detection Detection of the reference plate in wet conditions (Z direction)
また、制御装置CONTは、投影光学系PLと基準板42との間に液体50を供給した状態で、基準板42の表面(基準面)をフォーカス・レベリング検出系14で検出し、投影光学系PL及び液体50を介して形成される像面と基準板42の表面との関係を計測する(S7)。 Further, the control unit CONT, a state where the liquid 50 is supplied between the projection optical system PL and the reference plate 42, and the detection surface of the reference plate 42 (reference plane) by the focus leveling detection system 14, the projection optical system measuring the relationship between the image plane and the surface of the reference plate 42 which is formed through a PL and the liquid 50 (S7). フォーカス・レベリング検出系14は、ウェットコンディションにおいて、投影光学系PLにより液体50を介して形成される像面と被検面との位置関係(ずれ)を検出できるようになっており、ウェットコンディションで基準板42の表面を検出することによって、投影光学系PL及び液体50を介して形成される像面と基板P表面との関係が、基準板42を使って検出されたことになる。 Focus leveling detection system 14, in wet conditions, and is capable of detecting the positional relationship between the image surface and the test surface which is formed through the liquid 50 by the projection optical system PL (deviation) in wet conditions by detecting the surface of the reference plate 42, the relationship between the image plane and the surface of the substrate P that is formed through the projection optical system PL and the liquid 50, will have been detected using the reference plate 42.

[ウェットコンディションでのアライメント及び露光] [Alignment and exposure in wet conditions]
以上のような計測処理が終了すると、制御装置CONTは、基板P上の各ショット領域S1〜S20を露光するために液体50の供給及び回収を行いながらXYステージ52を移動して投影光学系PLの下の液浸部分を基板P上へ移動する。 When the measurement process, such as is finished above, the control unit CONT, the substrate P projection optical system by moving the XY stage 52 while the supply and the recovery of the liquid 50 in order to expose each shot area S1~S20 on PL the immersion portion of the lower moving onto the substrate P. 基準板42、補助プレート41、及び基板Pの表面はそれぞれほぼ同じ高さなので投影光学系PLの下に液体50を保持した状態でXYステージ52を移動することができる。 Reference plate 42, auxiliary plate 41, and the surface of the substrate P can each move the XY stage 52 while holding the liquid 50 under the projection optical system PL so substantially the same height.

そして、前述の計測処理中に求めた各情報を使って、基板P上の各ショット領域S1〜S20を走査露光する(S8)。 Then, by using the information obtained during the measurement process described above, scanning exposure of each shot area S1~S20 on the substrate P (S8). すなわち、各ショット領域のそれぞれに対する走査露光中は、液体50の供給前に求めた基準マークPFMと各ショット領域S1〜S20との位置関係の情報、及び液体50の供給後に基準マークMFMを使って求めたマスクMのパターンの像の投影位置情報に基づいて、基板P上の各ショット領域S1〜S20とマスクMとの位置合わせが行われる(S8)。 In other words, during the scanning exposure for each of the shot areas, using information of the position relationship between the reference mark PFM and each of the shot areas S1~S20 determined before the supply of the liquid 50, and the reference mark MFM after the supply of the liquid 50 based on the projection position information of the image of the pattern of the mask M which is determined, alignment between each shot area S1~S20 the mask M on the substrate P is performed (S8).

また、各ショット領域S1〜S20に対する走査露光中は、液体50の供給前に求めた基準板42表面と基板P表面との関係の情報、及び液体50の供給後に求めた基準板42表面と液体50を介して形成される像面との位置関係の情報に基づいて、フォーカス・レベリング検出系14を使うことなしに、基板P表面と液体50を介して形成される像面との位置関係が調整される。 Further, during the scanning exposure for each shot area S1~S20 the information of the relationship between the reference plate 42 surface and the surface of the substrate P determined before the supply of the liquid 50, and the reference plate 42 surface and the liquid obtained after the supply of the liquid 50 based on the information of the positional relationship between the image plane formed through the 50, without using the focus leveling detection system 14, the positional relationship between the image plane formed through the surface of the substrate P and the liquid 50 It is adjusted. このように、液体50を介して行われるフォーカス・レベリング検出系14の検出は、基板Pの露光開始前の基準板42表面の検出を行うときだけなので、液体50の温度変化などの影響を最小限に抑えて、フォーカス・レベリング検出系14の検出動作を行うことができる。 Thus, detection of the focus leveling detection system 14 is performed through the liquid 50, the minimum since only the influence of the temperature change of the liquid 50 when the detection of exposure before the start of the reference plate 42 surface of the substrate P suppressed to limit, it is possible to perform the detection operation of the focus leveling detection system 14.

なお、走査露光中にフォーカス・レベリング検出系14を使って基板P表面の面情報を検出し、基板P表面と像面との位置関係の調整結果の確認に用いるようにしてもよい。 Incidentally, to detect the surface information of the substrate P surface with a focus leveling detection system 14 during the scanning exposure, it may be used to verify the result of adjusting the positional relationship between the surface of the substrate P and the image plane. また、走査露光中に、フォーカス・レベリング検出系14を使って基板P表面の面情報を検出し、走査露光中に検出された面情報を更に加味して、基板P表面と像面との位置関係を調整するようにしてもよい。 Further, during the scanning exposure, and detect the surface information of the substrate P surface with a focus leveling detection system 14, and further consideration of the detected face information during the scanning exposure, the position of the surface of the substrate P and the image plane the relationship may be adjusted.

また、上述の実施形態では、基板Pの表面情報を液体なしに検出するときに、マスクMのパターンの像が形成される投影領域内もしくはその近傍に検出光を投射するフォーカス・レベリング検出系14を使ったが、基板アライメント系18に搭載されているフォーカス・レベリング検出系(不図示)を使ってもよい。 In the aforementioned embodiment, when detecting the surface information of the substrate P without the liquid, the projection area image of the pattern of the mask M is formed or focus leveling detection system for projecting a detection light to the vicinity of 14 While using, you may be using the focus leveling detection system mounted on the substrate alignment system 18 (not shown). 基板アライメント系18に搭載されているフォーカス・レベリング検出系は、基板アライメント系18で基板P上のアライメントマークを検出するときに基板Pの表面位置を調整するために用いられる。 Focus leveling detection system mounted on the substrate alignment system 18 is used to adjust the surface position of the substrate P when detecting the alignment mark on the substrate P by the substrate alignment system 18. フォーカス・レベリング検出系の具体的な構成としては、例えば特開2001−257157号(米国特許公報2001/0023918A)に開示されている。 As a specific configuration of the focus leveling detection system is disclosed in, for example, JP 2001-257157 (U.S. Patent Publication 2001 / 0023918A).

また、上述の実施形態では、基板P表面と像面との位置関係の調整は基板Pを保持するZステージ51を動かすことによって行っているが、マスクMや投影光学系PLを構成する複数のレンズの一部を動かして、像面を基板P表面に合わせるようにしてもよいし、露光光ELの波長を微調整するようにしてもよい。 Further, in the embodiment described above, adjustment of the position relationship between the surface of the substrate P and the image plane is performed by moving the Z stage 51 which holds the substrate P, a plurality of constituting the mask M and the projection optical system PL moving the portion of the lens, may also be matched to the image plane on the surface of the substrate P, the wavelength of the exposure light EL may be finely adjusted.
また、上述の実施形態においては、基板P上のアライメントマーク及び基準マークPFMの検出後に、液体供給装置1から液体50の供給を開始するようにしているが、可能であれば、その検出前に、液体供給装置1から液体50を供給し、投影光学系PLの像面側に局所的に液体50を保持したまま、液体を介さずに基板P上のアライメントマーク及び基準マークPFMの検出を行うようにしてもよい。 In the embodiment described above, after detection of the alignment mark and the reference mark PFM on the substrate P, but are from the liquid supply apparatus 1 so as to start the supply of the liquid 50, if possible, prior to its detection the liquid 50 is supplied from the liquid supply apparatus 1, while maintaining locally liquid 50 on the image plane side of the projection optical system PL, the detection of the alignment mark and the reference mark PFM on the substrate P not through the liquid it may be so.
また上述の実施形態においては、基準板42を介して、ドライコンディションで計測された基板Pの表面情報と、投影光学系PLと液体50とを介して形成される像面との関連づけが行われているが、基準板42の代わりに基板P上の所定領域を基準面として、ドライコンディション及びウェットコンディションで、フォーカス・レベリング検出系14によりその所定領域を検出して、ドライコンディションで計測された基板Pの表面情報と、投影光学系PLと液体50とを介して形成される像面との関連づけを行うようにしてもよい。 In the embodiment described above, through the reference plate 42, and the surface information of the substrate P measured by the dry conditions, associated with the image plane formed via the projection optical system PL and the liquid 50 is performed and it has, but instead of the reference plate 42 as a reference surface to a predetermined area on the substrate P, the substrate in dry conditions and wet conditions, and detects the predetermined area by the focus leveling detection system 14, measured in dry conditions and the surface information of the P, may be performed associated with the image plane formed via the projection optical system PL and the liquid 50.
また上述の実施形態のおいては、フォーカス・レベリング検出系14は、ドライコンディションとウェットコンディションの両方で使われているが、ドライコンディション用のフォーカス・レベリング検出系とウェットコンディション用のフォーカス・レベリング検出系とを別々に設けてもよい。 The Oite embodiment described above, the focus leveling detection system 14 is being used for both dry conditions and wet conditions, the focus leveling detection for focus leveling detection system and wet conditions for dry conditions may be provided and the system separately.
またフォーカス・レベリング検出系14によって、ドライコンディションで検出された基板Pの表面情報と、投影光学系PLにより液体を介して形成される像面との関係(オフセット)が予めわかっているときは、フォーカス・レベリング検出系14によるウェットコンディションでの検出を省略して、ドライコンディションで計測された基板Pの表面情報に基づいて、投影光学系PLにより液体を介して形成される像面と基板P表面との位置関係を調整しつつ、基板P上の各ショット領域を液浸露光するようにしてもよい。 By the focus leveling detection system 14 also includes a surface information of the substrate P detected by the dry conditions, when the relationship between the image plane formed through the liquid (offset) is known in advance by the projection optical system PL, by omitting the detection in wet conditions by the focus leveling detection system 14, based on the surface information of the substrate P measured by the dry conditions, the image plane surface of the substrate P that is formed through the liquid by the projection optical system PL while adjusting the positional relationship between the respective shot areas on the substrate P may be immersion exposure. この場合、基準面としての基準板42を基板ステージPST上に設けなくてもよい。 In this case, the reference plate 42 as a reference plane may not be provided on the substrate stage PST. 基準マークが形成された基準部材は必要である。 Reference member reference mark is formed is required.

以上のように、液浸露光用の液体50を介さずに基板P上のアライメントマークの検出や基板P表面情報の検出を行った後、それらの情報に基づいて液浸露光を行うので、基板P上の各ショット領域S1〜S20とマスクMとの位置合わせや基板P表面と液体50を介して形成される像面との位置関係の調整を正確に行うことができる。 As described above, after the detection of the detection and the substrate P surface information of the alignment mark on the substrate P not through the liquid 50 for immersion exposure, since the immersion exposure based on the information, the substrate the adjustment of the positional relationship between the image plane formed through the respective shot areas S1~S20 and alignment and the substrate P surface and the liquid 50 between the mask M on P can be performed accurately.

図5は本発明の変形例を示す図であって、投影光学系PLのレンズ60付近の概略構成を示す図である。 Figure 5 is a diagram showing a modified example of the present invention, is a diagram illustrating a schematic configuration in the vicinity of the lens 60 of projection optical system PL. なお、図5では簡単のため、液体供給装置1や液体回収装置2、基板アライメント系18等は省略してある。 For the sake of simplicity in FIG. 5, the liquid supply apparatus 1 and the liquid recovery device 2, the substrate alignment system 18 and the like are omitted.

図5に示す露光装置EXには、X軸方向に関して投影光学系PLのレンズ60の両側に、フォーカス・レベリング検出系14と同じ構成で、基板P表面の面情報を検出するフォーカス・レベリング検出系61、62が設けられている。 The exposure apparatus EX shown in FIG. 5, on both sides of the lens 60 of projection optical system PL in the X-axis direction, the same configuration as the focus leveling detection system 14, the focus leveling detection system that detects the surface information of the substrate P surface 61 and 62 are provided. フォーカス・レベリング系61、62の各検出領域は、投影光学系PLの下に液体50が供給された(投影光学系PLの像面側に液体50が局所的に保持されている)ときにもその液浸部分から離れた位置に設定されている。 Each detection area of ​​the focus leveling system 61 and 62, even when the liquid 50 is supplied under the projection optical system PL (the liquid 50 to the image plane side of the projection optical system PL is locally retained) It is set to a position away from the immersion section. フォーカス・レベリング検出系61は、基板Pが−X方向に移動しながら走査露光を行うときに用いられ、フォーカス・レベリング検出系62は、基板Pが+X方向に移動しながら走査露光を行うときに用いられる。 Focus leveling detection system 61 is used when the substrate P to perform the scanning exposure while moving in the -X direction, the focus leveling detection system 62, when performing the scanning exposure while moving the substrate P in the + X direction used.

本実施形態の露光装置の場合、マスクMと基板P上の各ショット領域との位置合わせ(アライメント)は上述の実施形態と同様に行われる。 For the exposure apparatus of the present embodiment, alignment of each shot area on the mask M and the substrate P (alignment) is performed in the same manner as in the above-described embodiment.

本実施形態の計測処理においては、投影光学系PLと基準板42との間に液体50を供給した状態で、フォーカス・レベリング検出系14により基準板42の表面位置を検出し、その検出結果に基づいてZステージ51を動かして、基準板42の表面を投影光学系PL及び液体50を介して形成される像面に合わせ込む。 In the measurement process of the present embodiment, in a state where the liquid 50 is supplied between the projection optical system PL and the reference plate 42 to detect the surface position of the reference plate 42 by the focus leveling detection system 14, the detection result based moving the Z stage 51, Komu combined surface of the reference plate 42 to the image plane formed via the projection optical system PL and the liquid 50. このとき、フォーカス・レベリング検出系61、62の各検出領域も基準板42上に位置しており(このとき、フォーカス・レベリング検出系61、62の検出領域に液体は存在しない)、フォーカス・レベリング検出系61、62で基準板42の表面をそれぞれ検出することにより、制御装置CONTは、投影光学系PL及び液体50を介して形成される像面と、フォーカス・レベリング検出系61、62で液体を介さずに検出される各面情報との関係を求めることができる。 At this time, (at this time, the liquid is not present in the detection area of ​​the focus leveling detection system 61, 62) each detection area of ​​the focus leveling detection system 61 and 62 are also positioned on the reference plate 42, the focus leveling by detecting the surface of the reference plate 42, respectively the detection system 61 and 62, the control unit CONT, and the image plane formed via the projection optical system PL and the liquid 50, the liquid in the focus leveling detection system 61 and 62 can obtain the relationship between each face information detected not through the.

以上のような計測処理が終了すると、制御装置CONTは、基板P上の各ショット領域S1〜S20を露光するために、液体50の供給及び回収を行いながらXYステージ52を移動して、投影光学系PLの下の液浸部分を基板P上へ移動する。 When the measurement process, such as is finished above, the control unit CONT, to expose each shot area S1~S20 on the substrate P, by moving the XY stage 52 while the supply and recovery of the liquid 50, the projection optical immersion lower part of the system PL moves onto the substrate P. そして、制御装置CONTは、前述の計測処理中に求めた各情報を使って、基板P上の各ショット領域S1〜S20を走査露光する。 Then, the control apparatus CONT uses the respective information determined during the measurement process described above, scanning exposure of each shot area S1~S20 on the substrate P. 基板P上の各ショット領域の走査露光中、投影光学系PL及び液体50を介して形成される像面と基板P表面との位置関係の調整は、フォーカス・レベリング検出系14を使わずに、投影光学系PLと基板Pとの間の液浸部分の外側に検出領域を有するフォーカス・レベリング検出系61、62を使って行われる。 During the scanning exposure of each shot area on the substrate P, the adjustment of the positional relationship between the image plane and the surface of the substrate P that is formed through the projection optical system PL and the liquid 50 is, without using the focus leveling detection system 14, It is performed using the focus leveling detection system 61 having a detection region outside the liquid immersion portion between the projection optical system PL and the substrate P. 例えば、−X方向に基板Pを移動しながら基板P上のあるショット領域を走査露光する場合には、その露光対象のショット領域が投影光学系PLと基板Pとの間の液浸部分に入る前に、フォーカス・レベリング検出系61によりそのショット領域表面の面位置情報が順次検出され、そのショット領域が投影光学系PLと基板Pとの間の液浸部分を通過するときには、フォーカス・レベリング検出系61によって検出された面位置情報に基づいて、そのショット領域表面と像面との位置関係が調整される。 For example, when scanning exposure shot area on the substrate P while moving the substrate P in the -X direction, the shot area of ​​the exposure target enters the liquid immersion portion between the projection optical system PL and the substrate P before, surface position information of the shot area surface by the focus leveling detection system 61 are sequentially detected, when the shot area passes through the liquid immersion portion between the projection optical system PL and the substrate P, the focus leveling detection based on the detected surface position information by the system 61, the positional relationship between the shot area surface and the image plane is adjusted. フォーカス・レベリング検出系61で検出される面情報と最適像面との関係は予め基準板42を使って求められているので、フォーカス・レベリング検出系61で検出された面位置情報のみでも、液体50の温度変化などの影響を受けることなくそのショット領域表面を最適像面に対して正確に合わせ込むことができる。 Since the relationship between the the detected face information with optimal image plane by the focus leveling detection system 61 are calculated using the reference plate 42 in advance, even only at the detected surface position information by the focus leveling detection system 61, the liquid can Komu accurately align the shot area surface relative optimum image plane without being affected by temperature changes in the 50. なお、先の実施形態で述べたように、フォーカス・レベリング検出系14を露光中に併用してもよいことはいうまでもない。 As described in the previous embodiment, it is needless to say that the focus leveling detection system 14 may be used together during exposure.

また近年、基板Pを保持するステージを2つ搭載したツインステージ型露光装置が登場しているが、本発明はツインステージ型露光装置にも適用可能である。 In recent years, although a twin-stage type exposure apparatus equipped with two stages for holding the substrate P have appeared, the present invention is also applicable to twin stage type exposure apparatus.

図6はツインステージ型露光装置の概略構成図である。 6 is a schematic diagram of a twin-stage type exposure apparatus. ツインステージ型露光装置は共通のベース71上を各々独立に移動可能な第1、第2基板ステージPST1、PST2を備えている。 The first twin-stage type exposure apparatus which can move each independently on a common base 71, and a second substrate stage PST1, PST2. 第1,第2基板ステージPST1、PST2はそれぞれ図4に示した基準板42と同等の構成を有する基準板74、75を備えている。 First and second substrate stages PST1, PST2 is provided with a reference plate 74, 75 having a reference plate 42 equivalent to the configuration shown in FIG. 4, respectively. また、ツインステージ型露光装置は露光ステーションと計測・交換ステーションとを有しており、露光ステーションには基板アライメント系18を除いて図4のシステム(フォーカス・レベリング検出系14を含む)が全て搭載されている。 Also, twin-stage type exposure apparatus (including a focus leveling detection system 14) The system of FIG. 4 has a measuring-exchange station and the exposure station, the exposure station with the exception of the substrate alignment system 18 is mounted all It is. また、計測・交換ステーションには、基板アライメント系72、投射系73A及び受光系73Bを有するフォーカス・レベリング検出系73が搭載されている。 In addition, the measurement and exchange station, the substrate alignment system 72, the focus leveling detection system 73 having a projection system 73A and the light-receiving system 73B is mounted.

このようなツインステージ型露光装置の基本的な動作としては、例えば露光ステーションにおいて第2基板ステージPST2上の基板Pの露光処理中に、計測・交換ステーションにおいて、第1基板ステージPST1上の基板Pの交換及び計測処理が行われる。 The basic operation of such a twin-stage type exposure apparatus, for example, during the exposure process for the substrate P on the second substrate stage PST2 in the exposure station, the measurement and exchange station, a substrate on the first substrate stage PST1 P exchange and process of measuring is performed. そして、それぞれの作業が終了すると、第2基板ステージPST2が計測・交換ステーションに移動し、それと並行して第1基板ステージPST1が露光ステーションに移動し、今度は第2基板ステージPST2において計測及び交換処理が行われ、第1基板ステージPST1上の基板Pに対して露光処理が行われる。 When each task is completed, the second substrate stage PST2 is moved to the measurement and exchange station, at the same first substrate stage PST1 moves to the exposure station in parallel, this time measurement and exchange in the second substrate stage PST2 processing is performed, the exposure process is performed on the substrate P on the first substrate stage PST1.

本発明をツインステージ型露光装置に適用した場合には、上述の実施形態で説明した、液体を介さずに行われる計測処理は計測・交換ステーションで行われる。 When the present invention is applied to a twin stage type exposure apparatus has been described in the above embodiments, the measurement processing performed not through the liquid is carried out in measurement and exchange station. 例えば第2基板ステージPST2上の基板Pに対して露光ステーションにおいて液浸露光処理が行われている最中、第1基板ステージPST1上の基板Pに対して計測ステーションにおいて基板アライメント系72、フォーカス・レベリング検出系73、及び基準板74を用いて液体を介さない計測処理が行われる。 For example, during the liquid immersion exposure process is performed in the exposure station with respect to the substrate P on the second substrate stage PST2, the substrate alignment system 72 in the measurement station to the substrate P on the first substrate stage PST1, Focus measurement process is not through the liquid by using a leveling-detecting system 73 and the reference plate 74, is performed. そして、液体を介さない計測処理が完了すると、第1基板ステージPST1と第2基板ステージPST2との交換作業が行われ、図6に示すように、第1基板ステージPST1の基準板74と投影光学系PLとが対向するように、第1基板ステージPST1の位置決めがされる。 Then, when not through the liquid metering process is completed, the first substrate stage PST1 is replacement of the second substrate stage PST2 performed, as shown in FIG. 6, the reference plate 74 of the first substrate stage PST1 projection optical and a system PL so as to face, the positioning of the first substrate stage PST1. この状態で、制御装置CONTは液体50の供給を開始し、投影光学系PLと基準板74との間を液体50で満たし、前述の実施形態と同様な、液体を介した計測処理及び露光処理を行う。 In this state, the control unit CONT starts the supply of the liquid 50 to fill the space between the projection optical system PL and the reference plate 74 with the liquid 50, similar to the embodiment described above, the measurement process and the exposure process via the liquid I do. なお、計測・交換ステーションで一旦求められた各ショット領域のアライメント情報は基準板の基準マークPFMを基準として定められており(記憶されており)、露光ステーションにおいて液浸露光が実行される際には、基準板の基準マークPFMに対して所定の位置関係で形成されている基準マークMFMとマスクMとの位置関係に基づいて各ショット領域の位置決めがされるように第1基板ステージPST1の移動が制御される。 The alignment information of each shot area once determined by measurement and exchange station (is stored) defined by and with reference to the reference mark PFM of the reference plate, when the liquid immersion exposure is performed in the exposure station the movement of the first substrate stage PST1 as positioning of each shot area is based on the positional relationship between the reference mark MFM and the mask M, which is formed in a predetermined positional relationship with a reference mark PFM of the reference plate There is controlled. すなわち、計測・交換ステーションで求められた各ショット領域のアライメント情報は、基準マークPFM、MFMを用いて露光ステーションに有効に受け渡される。 That is, alignment information of each shot area determined by the measurement and exchange station, the reference mark PFM, is effectively passed to the exposure station with MFM.

このように、ツインステージ型露光装置の場合には、一方のステージで液浸露光処理中に、他方のステージで液体を介さない計測処理を行うことができるので、露光処理のスループットを向上することができる。 Thus, in the case of the twin-stage type exposure apparatus, during the liquid immersion exposure process in one stage, it is possible to perform the measurement process without going through a liquid in the other stages, to improve the throughput of the exposure process can. ツインステージ型の露光装置の構造及び露光動作については、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号に開示されている。 The structure and the exposure operation of the twin-stage type exposure apparatus, for example, JP-A 10-163099 Patent and JP 10-214783 (corresponding U.S. Pat. No. 6,341,007, No. 6,400,441, 6,549, 269 ​​and EP 6,590,634), JP-T-2000-505958 (disclosed in the corresponding U.S. Pat. No. 5,969,441) or U.S. Pat. No. 6,208,407.
なお、上述のツインステージ型の露光装置においては、露光ステーションにフォーカス・レベリング検出系14が配置されているが、米国特許6,208,407に開示されているように、露光ステーションのフォーカス・レベリング検出系を省いて、基板ステージPSTのZ方向の位置情報を計測する干渉計を使って、投影光学系PLの像面と基板P表面との位置関係を調整するようにしてもよい。 Incidentally, in the above twin-stage type exposure apparatus, the focus leveling detection system 14 to the exposure station is arranged, as disclosed in U.S. Patent 6,208,407, the focus leveling of the exposure station omitting detection system using an interferometer for measuring the position information in the Z direction of the substrate stages PST, may be to adjust the position relationship between the image plane and the surface of the substrate P of the projection optical system PL. もちろん、基板ステージPSTのZ方向の位置情報を計測する干渉計とフォーカス・レベリング検出系14とを併用してもよい。 Of course, it may be used in combination with interferometer and the focus leveling detection system 14 for measuring the position information in the Z direction of the substrate stage PST.

また、上述の実施形態においては、基準板(例えば基準板42)の基準マークMFMを液体50を介してマスクアライメント系19により検出していたが、基準マークMFM上に所定の厚さの透明部材(カバーガラス,補正部材)を配置して、マスクアライメント系19による基準マークMFMの検出を液体を介さずに行ってもよい。 Further, in the above-described embodiment, the reference plate reference mark MFM (e.g. reference plate 42) has been detected by the mask alignment system 19 through the liquid 50, the predetermined on the reference mark MFM thick transparent member (cover glass correction member) and arranged, the detection of the reference mark MFM by the mask alignment system 19 may be performed not through the liquid. この場合、透明部材により投影光学系PLと基準マークMFMとの間に擬似的な液浸状態が形成されるので、液体を介さずとも、基準マークMFMを使ってマスクMのパターンの像の投影位置情報を正確に計測することができる。 In this case, since the pseudo immersed state is formed between the projection optical system PL and the reference mark MFM by the transparent member, without passing through the liquid, the projection of the image of the pattern of the mask M by using the reference mark MFM the position information can be accurately measured. したがって、基板P上のアライメントマークのみならず、基準マークMFMの検出も液体50を介さずに行われるので、マスクMと基板Pとを位置合わせするためのアライメント情報を安定して正確に求めることができる。 Therefore, not only the alignment marks on the substrate P, since also the detection of the reference mark MFM is performed not through the liquid 50, a stable accurately determine it by the alignment information to align the mask M and the substrate P can.

またマスクアライメント系19は、特開平7−176468号公報に開示されているような構成に限られず、要は、マスクM(マスクMのマーク)と基板ステージPST上の基準(MFM)との位置関係が検出できればよい。 The mask alignment system 19 is not limited to the structure as disclosed in JP-A-7-176468 and JP-short, the position of the mask M based on (mark of the mask M) and the substrate stage PST (MFM) relationship may be can be detected.

なお、上述の実施形態においては、基板P上のアライメントマークを液体なしで検出した後に、基板P上に液体を供給するため、液体の重みや液体の温度により基板Pの変形(伸縮)や基板ステージPSTの変形などが発生し、ドライコンディションで検出されたアライメントマークの位置情報や基板Pの表面情報に基づいて液浸露光を行っても、位置ずれやデフォーカスなどのエラーが発生し、マスクMのパターン像が基板P上に所望状態で投影されない可能性がある。 In the embodiment described above, the alignment mark on the substrate P after detecting without liquid, for supplying the liquid onto the substrate P, the deformation of the substrate P by the temperature of the weight and the liquid in the liquid (stretch) and the substrate deformation of the stage PST occurs, even if the liquid immersion exposure based on the position information and the surface information of the substrate P of the alignment marks detected in dry conditions, errors such as displacement and defocus occurs, mask M pattern image may not be projected in a desired state on the substrate P.

そのような場合には、パターン像と基板P上の各ショットとの位置合わせ(アライメント)に関しては、たとえば特開2002−353121号公報(米国特許公報2002/0042664A)に開示されているような手法などを用いて基板P上に液体を供給することによって生じる位置合わせずれを補正するための補正情報(マップ情報)を予め用意しておき、ドライコンディションで検出された基板Pのアライメントマークの位置情報に、その補正情報を加味して、パターン像と基板P上の各ショット領域との位置あわせを行うようにすればよい。 In such cases, techniques such as with respect to the alignment of the respective shots on the pattern image and the substrate P (alignment), for example, disclosed in Japanese 2002-353121 discloses (U.S. Patent Publication 2002 / 0042664A) correction information is prepared (the map information) in advance, positional information of the alignment mark of the substrate P detected by dry conditions for correcting the misalignment caused by supplying the liquid onto the substrate P by using a to, in consideration of the correction information, it is sufficient to perform the alignment between each shot area on the pattern image and the substrate P. またテスト露光を行って、各ショットのパターンの位置ずれ量から同様の補正情報を求め、その補正情報を使って、基板Pと各ショット領域との位置合わせを行うようにしてもよい。 Also performing test exposure to obtain the same correction information from positional deviation amount of the pattern of each shot, using the correction information, it may be to align the substrate P and the respective shot areas.

またフォーカス・レベリング制御に関しても、テスト露光などを行って基板P上に液体を供給したことによって生じる誤差(デフォーカスなど)を補正するための補正情報を予め求めておき、ドライコンディションで検出された基板Pの表面情報に、その補正情報を加味して、投影光学系PLにより液体を介して形成される像面と基板P表面との位置関係を調整するようにすればよい。 Regard focus leveling control also to previously obtain the correction information for correcting an error (such as defocusing) caused by supplying the liquid onto the substrate P subjected to such test exposure in advance, was detected in dry conditions the surface information of the substrate P, in consideration of the correction information, it is sufficient to adjust the positional relationship between the image plane and the surface of the substrate P that is formed through the liquid by the projection optical system PL.

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。 As described above, the liquid 50 in this embodiment pure water is used. 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。 Pure water can be obtained in large quantities at a semiconductor manufacturing plant or the like, that it has no adverse effects on the photoresist and the optical element (lens) and the like on the substrate P. 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。 Further, pure water has no adverse effects on the environment and contains very few impurities, the action of cleaning the surface of the optical element provided at the end face of the surface, and the projection optical system PL of the substrate P can be expected .

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。 Then, pure water wave with respect to the exposure light EL of about 193nm the refractive index of the (water) n is said to substantially 1.44 to 1.47 approximately, ArF excimer laser light as the light source of the exposure light EL (wavelength 193nm) when using, 1 / n, i.e. to reduce the wavelength is high resolution about 131~134nm obtained on the substrate P. 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。 Furthermore, approximately n times the depth of focus than in the air, namely to be expanded to about 1.44 to 1.47 times, when the depth of focus approximately the same as that when used in air it is sufficient secured , it is possible to increase the numerical aperture of the projection optical system PL, and resolution improves on this point.

上記実施形態では、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。 In the above embodiment, the lens 60 is attached to the tip of the projection optical system PL, and as the optical element attached to the distal end of the projection optical system PL, and the optical characteristics of the projection optical system PL, for example, aberration (spherical aberration, coma it may be an optical plate used to adjust the like). 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。 Alternatively the exposure light EL may be a plane parallel plate that can transmit. 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。 An optical element to make contact with the liquid 50, by an inexpensive plane parallel plate from the lens, transportation of the exposure apparatus EX, the assembly, the transmittance of the projection optical system PL in the adjustment or the like, of the exposure light EL on the substrate P illuminance, and be attached to the illuminance distribution of the agent that reduces the uniformity (e.g. silicon organic matter) is its plane parallel plate, it is sufficient to replace the parallel plane plate immediately before supplying the liquid 50, the liquid 50 its replacement cost as compared with the case of the lens of the optical element in contact with the advantage that low. 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。 That is, since the surface of the optical element scattered particles generated from the resist by the irradiation of the exposure light EL or due like deposition of impurities in the liquid 50 in, contact with the liquid 50 is contaminated, periodically replace the optical element it is necessary, by the optical element is the cheap parallel plane plate, the cost of the exchange part is low as compared with the lens, and it is possible to shorten the time required for replacement, increases the maintenance cost (running cost) it is possible to suppress the reduction of and 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 substrate P and the optical element at the tip of the projection optical system PL caused by the flow of the liquid 50 is large, instead of the replaceable its optical element, the optical element is moved by the pressure it may be firmly fixed so as not.

なお、上記実施形態の液体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、この場合、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(液体)や過フッ化ポリエーテル(PFPE)などであってもよい。 Although the liquid 50 in the embodiment is water, a liquid other than water may be, for example, when the light source of exposure light EL is an F 2 laser, the F 2 laser beam is not transmitted through water in this case, it may be a F 2 laser, for example, fluorine-based which can transmit a light oil (liquid) or perfluoropolyether (PFPE) as fluid 50. 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。 Further, as the liquid 50, Besides, if there is transparent to the exposure light EL high as possible refractive index, stable ones (e.g. cedar the photo resist coated on the projection optical system PL and the substrate P surface oil) can also be used.

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。 Furthermore, the substrate P in each of the above embodiments, not only a semiconductor wafer for fabricating semiconductor devices but glass substrates for display devices, the original plate of a mask or reticle used in a ceramic wafer or an exposure apparatus, for a thin film magnetic head (synthetic quartz, silicon wafer) used by an exposure apparatus.

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。 In the embodiment described above, move between the projection optical system PL and the substrate P adopts the exposure apparatus locally filled with the liquid, a stage holding a substrate to be exposed in a liquid bath and a liquid immersion exposure apparatus for, forming a liquid bath in a predetermined depth on a stage, also the present invention can be applied to an immersion exposure apparatus which holds the substrate therein. 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号公報に詳細に開示されており、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(米国特許5,825,043号)に詳細に開示されている。 The structure and the exposure operation of the liquid immersion exposure apparatus that moves a stage holding a substrate to be exposed in the liquid tank are disclosed, for example, in detail in JP-A-6-124873, also, a predetermined depth on a stage is of forming a liquid bath, the structure and the exposure operation of the liquid immersion exposure apparatus for holding a substrate therein, for example, JP-a-10-303114 Publication (U.S. Pat. No. 5,825,043) to be disclosed in detail there.

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。 As for the exposure apparatus EX, in the other scanning exposure apparatus by a step-and-scan method by synchronously moving the mask M and the substrate P to scan expose the pattern of the mask M (scanning stepper), and the mask M and the substrate P the pattern of the mask M collectively exposed, can also be applied to a projection exposure apparatus by a step-and-repeat system for moving sequentially steps the substrate P (stepper) while stationary. 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。 The present invention is also applicable to an exposure apparatus of step-and-stitch method that partially overlaid and transferred at least two patterns on the substrate P.

露光装置EXの種類としては、基板Pに半導体素子パターンを露光する半導体素子製造用の露光装置に限られず、液晶表示素子製造用又はディスプレイ製造用の露光装置や、薄膜磁気ヘッド、撮像素子(CCD)あるいはレチクル又はマスクなどを製造するための露光装置などにも広く適用できる。 The type of the exposure apparatus EX, the present invention is not limited to semiconductor device fabrication exposure apparatuses that expose a semiconductor element pattern onto a substrate P, an exposure apparatus and a liquid crystal display device for manufacturing or for display manufacturing, thin film magnetic heads, imaging devices (CCD ) or it can be widely applied to an exposure apparatus for manufacturing such as a reticle or 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。 When using a linear motor for the substrate stage PST or the mask stage MST, either of the magnetic floating type may also be employed using the air floating type Lorentz force or reactance force using an air bearing. 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。 Further, each of the stages PST, MST may be a type that moves along a guide or may be the guideless type in which no guide is provided. 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に開示されている。 An example of the use of the linear motor in a stage is disclosed in U.S. Patent 5,623,853 and 5,528,118.

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。 As each of the stages PST, MST driving mechanism, a magnet unit in which magnets are two-dimensional, each of the stages PST by an electromagnetic force is opposed to the armature unit in which to place the coils in a two-dimensional, MST is driven it may be used. 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。 In this case, either one stage PST of the magnet unit and the armature unit is connected MST, and may be provided and the other of the magnet unit and the armature unit stage PST, the moving surface side of the 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。 The reaction force generated by the movement of the substrate stage PST, so as not transmitted to the projection optical system PL, may be mechanically released to the floor (ground) using a frame member. 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いる。 The method for handling the reaction force is disclosed in detail, for example, in JP-A 8-166475 Patent Publication (U.S. Patent 5,528,118).

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。 Reaction force generated by the movement of the mask stage MST, so as not transmitted to the projection optical system PL, may be mechanically released to the floor (ground) using a frame member. 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いる。 The method for handling the reaction force is disclosed in detail, for example, in JP-A 8-330224 Patent Publication (U.S. Patent 5,874,820).

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。 As described above, the exposure apparatus EX of the present embodiment is manufactured by assembling various subsystems, including each constituent element recited in the claims of the present application so that the predetermined mechanical accuracy, the optical accuracy , it is manufactured by assembling. 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。 To ensure these respective precisions, performed before and after the assembling include the adjustment for achieving the optical accuracy for various optical systems, an adjustment to achieve mechanical accuracy for various mechanical systems, the various electrical systems adjustment for achieving the electrical accuracy is performed. 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。 The steps of assembling the various subsystems into the exposure apparatus includes various subsystems, the mechanical interconnection, electrical circuit wiring connections, and the piping connection of the air pressure circuit. 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。 Before the process of assembling the exposure apparatus from the various subsystems, there are also the processes of assembling each individual subsystem. 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。 After completion of the assembling the various subsystems into the exposure apparatus, overall adjustment is performed and various kinds of accuracy as the entire exposure apparatus are secured. なお、露光装置の製造は温度およびクリーン度等が管理されたクリーンルームで行うことが望ましい。 The manufacturing of the exposure apparatus is preferably performed in a clean room in which temperature and cleanliness are controlled.

半導体デバイス等のマイクロデバイスは、図7に示すように、マイクロデバイスの機能・性能設計を行うステップ201、この設計ステップに基づいたマスク(レチクル)を製作するステップ202、デバイスの基材である基板を製造するステップ203、前述した実施形態の露光装置EXによりマスクのパターンを基板に露光する露光処理ステップ204、デバイス組み立てステップ(ダイシング工程、ボンディング工程、パッケージ工程を含む)205、検査ステップ206等を経て製造される。 Microdevices such as semiconductor devices are manufactured, as shown in FIG. 7, step 201 that designs the functions and performance of the microdevice, a step 202 of manufacturing a mask (reticle) based on this design step, a base material for the device substrate a step 203 of producing the exposure process step 204 of exposing a pattern of a mask onto a substrate by the exposure apparatus EX of the embodiment described above, a device assembly step (dicing, bonding, including packaging step) 205, an inspection step 206, etc. It is produced through.

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 diagram showing an embodiment of an exposure apparatus of the present 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。 Is a diagram showing the positional relationship between the projection optical system of the distal end portion and a liquid supply device and the liquid 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。 Is a diagram showing an exemplary arrangement of supply nozzles and recovery nozzles. 基板を保持する基板ステージの平面図である。 It is a plan view of a substrate stage which holds the substrate. 本発明の露光装置の他の実施形態を示す概略構成図である。 It is a schematic diagram showing another embodiment of an exposure apparatus of the present invention. 本発明の露光装置の他の実施形態を示す概略構成図である。 It is a schematic diagram showing another embodiment of an exposure apparatus of the present invention. 半導体デバイスの製造工程の一例を示すフローチャート図である。 Is a flow chart showing an example of a manufacturing process of semiconductor devices. 露光装置を用いてマスクのパターンを基板に露光する手順を示すフローチャートである。 It is a flowchart illustrating a procedure of exposing a pattern of a mask onto a substrate by using the exposure apparatus.

符号の説明 DESCRIPTION OF SYMBOLS

1…液体供給装置、2…液体回収装置、 1 ... liquid supply apparatus, 2 ... liquid recovery device,
14…フォーカス・レベリング検出系(面検出系)、 14 ... focus leveling detection system (surface detection system),
18…基板アライメント系(第1アライメント系)、 18 ... substrate alignment system (the first alignment system),
19…マスクアライメント系(第2アライメント系)、 19 ... the mask alignment system (the second alignment system),
42…基準部材、50…液体、CONT…制御装置、EX…露光装置、P…基板、 42 ... reference member 50 ... liquid, CONT ... controller, EX ... exposure apparatus, P ... substrate,
PL…投影光学系、PST…基板ステージ(第1基板ステージ)、 PL ... projection optical system, PST ... substrate stage (first substrate stage),
PST1…第1基板ステージ、PST2…第2基板ステージ PST1 ... the first substrate stage, PST2 ... the second substrate stage

Claims (30)

  1. パターンの像を液体を介して基板上に転写して基板を露光する露光装置であって、 An image of a pattern An exposure apparatus for exposing a substrate by transferring onto a substrate through a liquid,
    パターンの像を基板に投影する投影光学系と、 A projection optical system for projecting an image of a pattern onto a substrate,
    前記基板を保持する第1基板ステージと、 A first substrate stage which holds the substrate,
    前記投影光学系の像面側に前記液体を供給する液体供給装置と、 A liquid supply device supplying the liquid to an image plane side of the projection optical system,
    前記基板表面の面情報を、液体を介さずに検出する面検出系と The surface information of the substrate surface, a surface detection system that detects not through the liquid,
    前記面検出系の基準面を有し且つ前記第1基板ステージに設けられた基準部材と、を備え、 And a reference member provided on and the first substrate stage having a reference plane of the surface detection system,
    前記液体を介さずに検出された前記基板表面の面情報と前記基準面との関係と、前記投影光学系により前記液体を介して形成される像面と前記基準面との関係とに基づいて、前記基板表面と前記投影光学系により前記液体を介して形成される像面との位置関係を調整しつつ前記基板の液浸露光を行う露光装置。 And the relationship between the surface information and the reference plane of the detected surface of the substrate not through the liquid, based on the relationship between the reference plane image plane and which is formed through the liquid by the projection optical system , an exposure device that performs while adjusting immersion exposure of the substrate the positional relationship between the image plane formed through the liquid by the projection optical system and the substrate surface.
  2. 前記面検出系は、前記基板表面と前記基準面との関係を検出する請求項に記載の露光装置。 Said face detection system, an exposure apparatus according to claim 1 for detecting a relationship between the substrate surface to the reference plane.
  3. 前記投影光学系と前記基準面との間に液体が供給された状態で、前記投影光学系により前記液体を介して形成される像面と前記基準面との関係を検出し、前記像面と前記基準面との関係に基づいて、前記基板表面と前記像面との関係が決定される請求項に記載の露光装置。 Wherein with a liquid being supplied between the projection optical system and the reference plane, to detect the relationship between the image plane and the reference plane formed through the liquid by the projection optical system, said image plane based on the relationship between the reference plane, the exposure apparatus according to claim 2, the relationship between the image surface and the substrate surface are determined.
  4. 前記投影光学系と前記基準面との間に液体が供給された状態で検出される前記像面と前記基準面との関係は、前記面検出系とは異なる別の面検出系を用いて決定される請求項に記載の露光装置。 Relationship liquid and the image plane is detected in a state of being supplied with said reference plane, with another surface detecting system that is different from the level detecting system determining between the projection optical system and the reference plane An apparatus according to claim 3 which is.
  5. 前記液体供給装置は、前記面検出系による前記基板表面の面情報の検出後、前記投影光学系と前記基準面とが対向している状態で前記液体の供給を開始する請求項のいずれか一項に記載の露光装置。 The liquid supply device, after the detection of the surface information of the substrate surface by the surface detection system, said projection optical system and the reference plane of the claims 1 to 4, starts supplying the liquid in a state in which the opposing any exposure apparatus according to an item.
  6. 前記面検出系により液体を介さずに行われる前記基板表面の面情報の検出は、前記投影光学系の像面側に液体を保持した状態で実行される請求項1〜 のいずれか一項記載の露光装置。 Detection of surface information of the substrate surface is performed not through the liquid by the surface detection system, any one of claims 1 to 5, which is executed in a state of holding the liquid on an image plane side of the projection optical system the exposure apparatus according.
  7. 前記第1基板ステージとは異なる第2基板ステージを備え、前記面検出系による前記第1基板ステージに保持された基板表面の面情報の検出中に、前記第2基板ステージに保持された基板と前記投影光学系との間に液体が供給された状態で、前記第2基板ステージに保持された基板を液浸露光する請求項1〜 のいずれか一項に記載の露光装置。 Wherein comprising a different second substrate stage and the first substrate stage, during the detection of the surface information of the face detection system according to the first holding substrate surface on the substrate stage, and the substrate held by the second substrate stage an apparatus according with a liquid being supplied to any one of claims 1 to 6, the liquid immersion exposure of the substrate held by the second substrate stage between the projection optical system.
  8. 前記第1基板ステージに保持された基板上のアライメントマークを、液体を介さずに検出する第1アライメント系を備え、前記第1アライメント系の検出結果に基づいて、前記基板と前記パターンとのアライメントを行いつつ、前記基板の液浸露光を行う請求項に記載の露光装置。 Wherein the alignment mark on the substrate held on the first substrate stage, comprising a first alignment system to detect not through the liquid, based on the detection result of the first alignment system, alignment between the substrate and the pattern while performing exposure apparatus according to claim 7 for immersion exposure of the substrate.
  9. さらに、前記露光装置の動作を制御する制御装置を備え、該制御装置が、前記検出された面情報に基づいて、前記基板表面と前記投影光学系及び前記液体を介して形成される像面との位置関係を調整する請求項1〜 のいずれか一項に記載の露光装置。 Further comprising a controller for controlling the operation of the exposure apparatus, the control device, on the basis of the detected face information, the image plane formed via the projection optical system and the liquid and the substrate surface the exposure apparatus according to any one of claims 1-8 for adjusting the positional relationship.
  10. 前記基板上のアライメントマークの位置を、液体を介さずに検出するアライメント系を備え、 The position of the alignment mark on the substrate, comprising an alignment system for detecting not through the liquid,
    前記アライメント系の検出結果に基づいて、前記基板と前記パターンとのアライメントを行いつつ前記基板の液浸露光を行う請求項1〜 のいずれか一項記載の露光装置。 On the basis of the detection result of the alignment system, an exposure apparatus according to any one of claims 1 to 6 for performing liquid immersion exposure of the substrate while performing alignment between the substrate and the pattern.
  11. 前記基準部材の表面は、前記第1基板ステージに保持される基板の表面とほぼ面一であって、 Surface of the reference member is a substantially flush with the surface of the substrate held on the first substrate stage,
    前記第1基板ステージは、前記投影光学系の像面側に液体を局所的に保持したまま、前記投影光学系と前記基準部材とが対向している状態から、前記投影光学系と前記基板とが対向する状態へ移動可能である請求項10のいずれか一項記載の露光装置。 The first substrate stage, while locally holding the liquid on an image plane side of the projection optical system, from the state where the projection optical system and said reference member is opposed, and the substrate and the projection optical system There exposure apparatus according to any one of claims 1 to 10, which is movable in a state facing each other.
  12. 前記液体は、前記投影光学系の像面側に局所的に保持され、 Said liquid is locally held on the image plane side of the projection optical system,
    前記第1基板ステージは、前記第1基板ステージに保持される基板の周囲に、その基板表面とほぼ面一の平坦部を有する請求項1〜 11記載の露光装置。 The first substrate stage, said around the substrate held by the first substrate stage, the exposure apparatus according to claim 1 to 11, further comprising a flat portion substantially flush with the substrate surface.
  13. 液体を介して基板上の複数のショット領域にパターンの像を順次露光することによって前記基板上の複数のショット領域を露光する露光装置であって、 An exposure apparatus for exposing a plurality of shot areas on the substrate by sequentially exposing the image of the pattern onto a plurality of shot areas on a substrate through a liquid,
    パターンの像を基板に投影する投影光学系と、 A projection optical system for projecting an image of a pattern onto a substrate,
    前記基板を保持する第1基板ステージと、 A first substrate stage which holds the substrate,
    前記投影光学系の像面側に前記液体を供給する液体供給装置と、 A liquid supply device supplying the liquid to an image plane side of the projection optical system,
    前記基板上のアライメントマークを、液体を介さずに検出する第1アライメント系と The alignment mark on the substrate, a first alignment system to detect not through the liquid,
    前記第1基板ステージに設けられ、基準マークが形成された基準部材と、を備え、 Provided on the first substrate stage, comprising: a reference member which reference mark is formed, a,
    前記第1アライメント系による前記アライメントマークと前記基準マークとの位置関係、及び前記投影光学系により前記液体を介して形成される前記パターンの像の投影位置と前記基準マークとの位置関係に基づいて、前記基板と前記投影光学系により前記液体を介して形成される前記パターンの像とのアライメントを行いつつ前記基板の液浸露光を行う露光装置。 Based on the positional relationship between the reference mark and the projection position of the image of the first positional relationship between the reference mark and the alignment mark by the alignment system, and the pattern formed through the liquid by the projection optical system , the substrate and the projection optical system upon exposure performing alignment liquid immersion exposure of the substrate while performing the image of the pattern formed via the liquid device.
  14. 前記第1アライメント系は、前記アライメントマークを検出することによって、前記基準マークと前記基板上の各ショット領域との位置関係を決定する請求項13に記載の露光装置。 Wherein the first alignment system, said by detecting the alignment mark, the exposure apparatus according to claim 13 for determining the positional relationship between the reference mark and each shot region on the substrate.
  15. 前記投影光学系を介して前記基準マークを検出する第2アライメント系を備え、前記第2アライメント系の検出結果に基づいて、前記基板上の各ショット領域と前記投影光学系により前記液体を介して形成される前記パターンの像の投影位置との関係が決定される請求項14に記載の露光装置。 A second alignment system for detecting the reference mark through said projection optical system, based on the detection result of the second alignment system, through the liquid by the projection optical system and each shot region on the substrate an apparatus according to claim 14, the relationship between the projection position of the image of the pattern to be formed is determined.
  16. 前記第2アライメント系は、前記投影光学系と前記基準部材との間に液体が供給された状態で、前記基準マークの検出を行う請求項15に記載の露光装置。 The second alignment system, with a liquid being supplied between the reference member and the projection optical system, an exposure apparatus according to claim 15 for detecting the reference mark.
  17. 前記投影光学系を介して前記基準マークと前記パターンとの位置関係を検出する第2アライメント系を備え、前記第2アライメント系の検出結果に基づいて、前記基板上の各ショット領域と前記投影光学系により前記液体を介して形成される前記パターンの像の投影位置との関係が決定される請求項13に記載の露光装置。 A second alignment system for detecting a positional relationship between the reference mark and the pattern through the projection optical system, based on the detection result of the second alignment system, the projection optical and each shot region on the substrate an apparatus according to claim 13, the relationship between the projection position of the image of the pattern formed via the liquid by the system is determined.
  18. 前記パターンはマスクに形成され、前記第2アライメント系は、前記投影光学系と前記基準部材との間に液体が供給された状態で、前記基準マークと前記マスクのマークとの位置関係の検出を行う請求項17に記載の露光装置。 The pattern formed on the mask, the second alignment system, with a liquid being supplied between the reference member and the projection optical system, the detection of the positional relationship between the mark of the reference mark and the mask An apparatus according to claim 17 for.
  19. 前記第2アライメント系は、前記投影光学系と前記基準部材との間に配置された透明部材、及び前記投影光学系を介して、前記基準マークの検出を行う請求項15に記載の露光装置。 The second alignment system is arranged transparent member between the reference member and the projection optical system, and through the projection optical system, an exposure apparatus according to claim 15 for detecting the reference mark.
  20. 前記液体供給装置は、前記第1アライメント系による前記基板上のアライメントマークの検出後、前記投影光学系と前記基準部材とが対向している状態で、前記液体の供給を開始する請求項13に記載の露光装置。 The liquid supply device, after the detection of the alignment mark of the substrate by the first alignment system, in a state where the projection optical system and said reference member is opposed, in claim 13 for starting the supply of the liquid the exposure apparatus according.
  21. 前記基準部材の表面は、前記第1基板ステージに保持される基板の表面とほぼ面一であって、 Surface of the reference member is a substantially flush with the surface of the substrate held on the first substrate stage,
    前記第1基板ステージは、前記投影光学系の像面側に液体を保持したまま、前記投影光学系と前記基準部材とが対向している状態から、前記投影光学系と前記基板とが対向している状態へ移動可能である請求項1320のいずれか一項記載の露光装置。 The first substrate stage, while maintaining the liquid on the image plane side of the projection optical system, from the state where the projection optical system and said reference member is opposed, and the substrate and the projection optical system are opposed to be that the state is moveable claims 13-20 exposure apparatus according to any one claim of.
  22. 前記液体は、前記投影光学系の像面側に局所的に保持され、 Said liquid is locally held on the image plane side of the projection optical system,
    前記第1基板ステージは、前記第1基板ステージに保持される基板の周囲に、その基板表面とほぼ面一の平坦部を有する請求項1321のいずれか一項記載の露光装置。 The first substrate stage, said around the substrate held by the first substrate stage, the exposure apparatus according to any one of claims 13-21 having a flat portion substantially flush with the substrate surface.
  23. 前記第1基板ステージとは異なる第2基板ステージを備え、前記第1アライメント系による前記第1基板ステージに保持された基板上のアライメントマークの検出中に、前記第2基板ステージに保持された基板と前記投影光学系との間に液体が供給された状態で、前記第2基板ステージに保持された基板を液浸露光する請求項1322のいずれか一項に記載の露光装置。 Wherein comprising a different second substrate stage and the first substrate stage, wherein during detection of the alignment mark on the substrate held on the first substrate stage by the first alignment system, the substrate held by the second substrate stage an apparatus according with a liquid being supplied, in any one of claims 13 to 22 for immersion exposure of the substrate held by the second substrate stage between the projection optical system.
  24. さらに、前記露光装置の動作を制御する制御装置を備え、該制御装置は、基板上に液体が供給されていない状態での前記第1アライメント系の検出結果に基づいて、基板上に液体が供給されている状態での前記基板と前記パターンとのアライメントを行うように基板ステージを制御する請求項1323のいずれか一項に記載の露光装置。 Further comprising a controller for controlling the operation of the exposure apparatus, the control device based on the detection result of the first alignment system in a state where the liquid on the substrate is not supplied, the liquid is supplied onto the substrate the exposure apparatus according to any one of claims 13 to 23 for controlling the substrate stage so as to perform alignment between the substrate and the pattern in the state of being.
  25. 請求項1〜 24のいずれか一項に記載の露光装置を用いるデバイス製造方法。 Device manufacturing method using the exposure apparatus according to any one of claims 1-24.
  26. パターンの像を液体を介して基板上に転写して基板を露光する液浸露光方法であって、 The image of a pattern transferred onto a substrate through a liquid to a liquid immersion exposure method for exposing a substrate,
    前記液体を介して形成される前記パターンの像面の位置情報を取得するステップと、 Obtaining location information of the image plane of the pattern formed via the liquid,
    前記基板上に供給される液体を介さない計測により基板表面の面情報を求めるステップと、 Determining a surface information of the substrate surface by measuring not through the liquid supplied to the substrate,
    前記基板上に液体を供給するステップと、 And supplying the liquid to the substrate,
    前記像面の位置情報と前記求められた面情報に基づいて、前記基板表面と前記像面との位置関係を調整しつつ前記基板の液浸露光を行うステップとを含む液浸露光方法。 Based on the the determined surface information and position information of the image plane, the immersion exposure method comprising the steps of adjusting and while the liquid immersion exposure of the substrate the positional relationship between the substrate surface and the image plane.
  27. 基板上に供給される液体を介さない計測により基板表面の面情報を求めるステップにおいて、基板上に液体を供給して液体を介して形成されたパターンの像面と基板表面の面情報との関係を求めることを含む請求項26に記載の液浸露光方法。 In the step of obtaining the surface information of the substrate surface by measuring not through the liquid supplied onto the substrate, by supplying the liquid onto the substrate relationship between the surface information of the image surface and the substrate surface of the pattern formed via the liquid immersion exposure method according to claim 26 comprising determining the.
  28. 前記基板表面の面位置を求めるステップと液浸露光のステップが別のステーションで実施される請求項26の露光方法。 The exposure method according to claim 26 in which step of the step and the immersion exposure for obtaining the surface position of the substrate surface is performed by another station.
  29. パターンの像を液体を介して基板上に転写して基板を露光する液浸露光方法であって、 The image of a pattern transferred onto a substrate through a liquid to a liquid immersion exposure method for exposing a substrate,
    基板上に液体が供給されていないときに前記基板上のアライメントマークを検出するステップと、 A step of said detecting an alignment mark on the substrate when the liquid on the substrate is not supplied,
    前記基板上に液体を供給するステップと、 And supplying the liquid to the substrate,
    前記液体を介して形成される前記パターンの像の位置情報を取得するステップと、 Obtaining location information of the image of the pattern formed via the liquid,
    前記アライメントマークの検出結果と前記パターンの像の位置情報とに基づいて、液体が供給された前記基板と前記液体を介して形成される前記パターンの像とのアライメントを行いつつ前記基板の液浸露光のステップとを含む液浸露光方法。 On the basis of the alignment mark detection result and the positional information of the image of the pattern, the immersion of the substrate while performing alignment between the image of the pattern formed through the substrate and the liquid the liquid is supplied immersion exposure method comprising the steps of exposure.
  30. 前記アライメントマークを検出するステップと液浸露光を行うステップが異なるステーションで実施される請求項29の露光方法。 The exposure method according to claim 29 in which the step of performing steps and immersion exposure for detecting said alignment mark is carried out at different stations.
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