JP4858062B2 - Exposure method, exposure apparatus, device manufacturing method, and film evaluation method - Google Patents
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本発明は、液体を介して基板を露光する露光方法、露光装置、デバイス製造方法、及び膜の評価方法に関するものである。
本願は、２００５年４月２７日に出願された特願２００５−１２９５１７号、及び２００５年７月２１日に出願された特願２００５−２１１３１９号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。
The present invention relates to an exposure method, an exposure apparatus, a device manufacturing method, and a film evaluation method for exposing a substrate through a liquid.
This application claims priority based on Japanese Patent Application No. 2005-129517 filed on April 27, 2005 and Japanese Patent Application No. 2005-213319 filed on July 21, 2005, the contents of which are hereby incorporated by reference herein. Incorporate.
半導体デバイス、液晶表示デバイス等のマイクロデバイスの製造工程の一つであるフォトリソグラフィ工程では、マスク上に形成されたパターンを感光性の基板上に投影露光する露光装置が用いられる。この露光装置は、マスクを保持するマスクステージと基板を保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投影露光するものである。マイクロデバイスの製造においては、デバイスの高密度化のために、基板上に形成されるパターンの微細化が要求されている。この要求に応えるために露光装置の更なる高解像度化が望まれており、その高解像度化を実現するための手段の一つとして、下記特許文献１に開示されているような、基板上に液体の液浸領域を形成し、この液浸領域の液体を介して基板を露光する液浸露光装置が案出されている。
ところで、露光対象である基板の表面に設けられるフォトレジスト膜、あるいはその上層に設けられるトップコート膜などには種々の材料が用いられることが通常であるが、液浸領域の液体との接触面となる膜の種類が変更された場合、膜の種類によっては、露光光の光路上の液体を所望状態に維持できなくなる可能性がある。この場合、液浸露光装置の汎用性が著しく低下するといった問題が生じる。 By the way, various materials are usually used for the photoresist film provided on the surface of the substrate to be exposed or the top coat film provided on the photoresist film, but the contact surface with the liquid in the immersion region is usually used. When the type of film to be changed is changed, there is a possibility that the liquid on the optical path of the exposure light cannot be maintained in a desired state depending on the type of film. In this case, there arises a problem that the versatility of the immersion exposure apparatus is significantly reduced.
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、異なる種類の膜が設けられた基板のそれぞれに対して液浸露光を良好に行うことができる露光方法、露光装置、及びデバイス製造方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of such circumstances, and an exposure method, an exposure apparatus, and a device manufacture capable of satisfactorily performing immersion exposure on each of substrates provided with different types of films. It aims to provide a method.
上記の課題を解決するため、本発明は実施の形態に示す各図に対応付けした以下の構成を採用している。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、各要素を限定するものではない。 In order to solve the above-described problems, the present invention employs the following configurations corresponding to the respective drawings shown in the embodiments. However, the reference numerals with parentheses attached to each element are merely examples of the element and do not limit each element.
本発明の第１の態様に従えば、基板（Ｐ）上に液体（ＬＱ）の液浸領域（ＬＲ）を形成し、液浸領域（ＬＲ）の液体（ＬＱ）を介して基板（Ｐ）上に露光光（ＥＬ）を照射して基板（Ｐ）を露光する露光方法において、基板（Ｐ）表面を傾斜させたときの基板（Ｐ）表面における液体（ＬＱ）の後退接触角に基づいて、基板（Ｐ）を露光するときの露光条件を決定する露光方法が提供される。 According to the first aspect of the present invention, the liquid immersion region (LR) of the liquid (LQ) is formed on the substrate (P), and the substrate (P) is passed through the liquid (LQ) of the liquid immersion region (LR). In the exposure method in which the substrate (P) is exposed by irradiating exposure light (EL) on the top, based on the receding contact angle of the liquid (LQ) on the surface of the substrate (P) when the surface of the substrate (P) is inclined. An exposure method for determining an exposure condition when exposing the substrate (P) is provided.
本発明の第１の態様によれば、基板表面を傾斜させたときの基板表面における液体の後退接触角に基づいて、基板を露光するときの露光条件を決定するので、表面の膜の種類にかかわらず基板に対して液浸露光を良好に行うことができる。 According to the first aspect of the present invention, the exposure condition for exposing the substrate is determined based on the receding contact angle of the liquid on the substrate surface when the substrate surface is tilted. Regardless, the immersion exposure can be satisfactorily performed on the substrate.
本発明の第２の態様に従えば、上記態様の露光方法を用いるデバイス製造方法が提供される。 According to the second aspect of the present invention, there is provided a device manufacturing method using the exposure method of the above aspect.
本発明の第２の態様によれば、表面の膜の種類にかかわらず基板を良好に液浸露光することができ、所望の性能を有するデバイスを製造することができる。 According to the second aspect of the present invention, the substrate can be satisfactorily exposed regardless of the type of film on the surface, and a device having desired performance can be manufactured.
本発明の第３の態様に従えば、基板（Ｐ）上に液体（ＬＱ）の液浸領域（ＬＲ）を形成し、液浸領域（ＬＲ）の液体（ＬＱ）を介して基板（Ｐ）上に露光光（ＥＬ）を照射して基板（Ｐ）を露光する露光装置において、基板（Ｐ）表面を傾斜させたときの基板（Ｐ）表面における液体（ＬＱ）の後退接触角を計測する計測装置（６０）を備えた露光装置（ＥＸ）が提供される。 According to the third aspect of the present invention, the liquid immersion region (LR) of the liquid (LQ) is formed on the substrate (P), and the substrate (P) is passed through the liquid (LQ) of the liquid immersion region (LR). In an exposure apparatus that exposes a substrate (P) by irradiating exposure light (EL) thereon, the receding contact angle of the liquid (LQ) on the substrate (P) surface when the substrate (P) surface is tilted is measured. An exposure apparatus (EX) provided with a measurement apparatus (60) is provided.
本発明の第３の態様によれば、基板表面を傾斜させたときの基板表面における液体の後退接触角を計測することで、その計測結果に基づいて、表面の膜の種類にかかわらず基板に対して液浸露光を良好に行うことができる。 According to the third aspect of the present invention, by measuring the receding contact angle of the liquid on the substrate surface when the substrate surface is tilted, based on the measurement result, regardless of the type of film on the surface, In contrast, immersion exposure can be performed satisfactorily.
本発明の第４の態様に従えば、基板（Ｐ）上に液体（ＬＱ）の液浸領域（ＬＲ）を形成し、液浸領域（ＬＲ）の液体（ＬＱ）を介して基板（Ｐ）上に露光光（ＥＬ）を照射して基板（Ｐ）を露光する露光装置において、基板（Ｐ）表面を傾斜させたときの基板（Ｐ）表面における液体（ＬＱ）の後退接触角の情報を入力するための入力装置（ＩＮＰ）と、入力装置（ＩＮＰ）から入力された後退接触角の情報に基づいて、基板（Ｐ）を露光するときの露光条件を決定する制御装置（ＣＯＮＴ）とを備えた露光装置（ＥＸ）が提供される。 According to the fourth aspect of the present invention, the liquid immersion region (LR) of the liquid (LQ) is formed on the substrate (P), and the substrate (P) is passed through the liquid (LQ) of the liquid immersion region (LR). Information on the receding contact angle of the liquid (LQ) on the surface of the substrate (P) when the surface of the substrate (P) is tilted in an exposure apparatus that exposes the substrate (P) by irradiating it with exposure light (EL). An input device (INP) for inputting, and a control device (CONT) for determining exposure conditions for exposing the substrate (P) based on information on the receding contact angle input from the input device (INP) An exposure apparatus (EX) provided is provided.
本発明の第４の態様によれば、入力装置によって入力された基板表面を傾斜させたときの基板表面における液体の後退接触角の情報に基づいて、基板を露光するときの露光条件を決定するので、表面の膜の種類にかかわらず基板のそれぞれに対して液浸露光を良好に行うことができる。 According to the fourth aspect of the present invention, the exposure condition for exposing the substrate is determined based on the information on the receding contact angle of the liquid on the substrate surface when the substrate surface input by the input device is tilted. Therefore, it is possible to satisfactorily perform immersion exposure on each of the substrates regardless of the type of film on the surface.
本発明の第５の態様に従えば、上記態様の露光装置（ＥＸ）を用いるデバイス製造方法が提供される。 According to the fifth aspect of the present invention, there is provided a device manufacturing method using the exposure apparatus (EX) of the above aspect.
本発明の第５の態様によれば、異なる種類の膜が設けられた複数の基板のそれぞれを良好に液浸露光することができ、所望の性能を有するデバイスを製造することができる。 According to the fifth aspect of the present invention, each of a plurality of substrates provided with different types of films can be satisfactorily subjected to immersion exposure, and a device having desired performance can be manufactured.
本発明の第６の態様に従えば、液体（ＬＱ）を介して露光される基板（Ｐ）に形成されている膜の評価方法であって、基板（Ｐ）が傾斜したときの膜の表面における液体（ＬＱ）の後退接触角を測定する工程と、測定された後退接触角の値と、露光条件に基づいて定められた後退接触角の許容範囲との比較に基づいて、露光条件に対する膜の適性を判定する工程と、を有する膜の評価方法が提供される。 According to the sixth aspect of the present invention, there is provided a method for evaluating a film formed on a substrate (P) exposed through a liquid (LQ), the surface of the film when the substrate (P) is tilted Measuring the receding contact angle of the liquid (LQ) in the film, and comparing the measured receding contact angle value with the allowable range of the receding contact angle determined based on the exposure condition. And a method for evaluating the suitability of the film.
本発明の第６の態様によれば、基板を傾斜させたときの膜の表面における液体の後退接触角と、露光条件に基づいて定められた後退接触角の許容範囲との比較に基づいて、露光条件に対する膜の適性を判定するので、表面の膜の種類にかかわらず基板に対して液浸露光を良好に行うことができる。 According to the sixth aspect of the present invention, based on a comparison between the receding contact angle of the liquid on the surface of the film when the substrate is tilted and the allowable range of the receding contact angle determined based on the exposure conditions, Since the suitability of the film with respect to the exposure conditions is determined, immersion exposure can be satisfactorily performed on the substrate regardless of the type of film on the surface.
本発明によれば、異なる種類の膜が設けられた基板のそれぞれに対して液浸露光を良好に行うことができる。 According to the present invention, it is possible to satisfactorily perform immersion exposure on each of the substrates provided with different types of films.
以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明するが、本発明はこれに限定されない。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings, but the present invention is not limited thereto.
＜第１実施形態＞
第１実施形態について説明する。図１は第１実施形態に係る露光装置ＥＸを示す概略構成図である。図１において、露光装置ＥＸは、マスクＭを保持して移動可能なマスクステージＭＳＴと、基板Ｐを保持する基板ホルダＰＨを有し、基板Ｐを保持した基板ホルダＰＨを移動可能な基板ステージＰＳＴと、マスクステージＭＳＴに保持されているマスクＭを露光光ＥＬで照明する照明光学系ＩＬと、露光光ＥＬで照明されたマスクＭのパターン像を基板Ｐ上に投影する投影光学系ＰＬと、露光装置ＥＸ全体の動作を制御する制御装置ＣＯＮＴとを備えている。制御装置ＣＯＮＴには、露光処理に関する情報を記憶した記憶装置ＭＲＹと、露光処理に関する情報を入力する入力装置ＩＮＰと、露光処理に関する情報を表示する表示装置ＤＹとが接続されている。入力装置ＩＮＰは、例えばキーボードあるいはタッチパネル等を含む。表示装置ＤＹは、例えば液晶ディスプレイ等のディスプレイ装置を含む。また、露光装置ＥＸは、基板ステージＰＳＴに対して基板Ｐを搬送する搬送装置Ｈを備えている。
<First Embodiment>
A first embodiment will be described. FIG. 1 is a schematic block diagram that shows an exposure apparatus EX according to the first embodiment. In FIG. 1, an exposure apparatus EX includes a mask stage MST that can move while holding a mask M, and a substrate holder PH that holds a substrate P, and a substrate stage PST that can move the substrate holder PH that holds the substrate P. An illumination optical system IL that illuminates the mask M held on the mask stage MST with the exposure light EL, a projection optical system PL that projects a pattern image of the mask M illuminated with the exposure light EL onto the substrate P, and And a control device CONT for controlling the entire operation of the exposure apparatus EX. The control device CONT is connected to a storage device MRY that stores information related to exposure processing, an input device INP that inputs information related to exposure processing, and a display device DY that displays information related to exposure processing. The input device INP includes, for example, a keyboard or a touch panel. The display device DY includes a display device such as a liquid crystal display. Further, the exposure apparatus EX includes a transport apparatus H that transports the substrate P to the substrate stage PST.
本実施形態の露光装置ＥＸは、露光波長を実質的に短くして解像度を向上するとともに焦点深度を実質的に広くするために液浸法を適用した液浸露光装置であって、投影光学系ＰＬの像面近傍における露光光ＥＬの光路空間Ｋ１を液体ＬＱで満たすための液浸機構１を備えている。液浸機構１は、光路空間Ｋ１の近傍に設けられ、液体ＬＱを供給する供給口１２及び液体ＬＱを回収する回収口２２を有するノズル部材７０と、供給管１３、及びノズル部材７０に設けられた供給口１２を介して液体ＬＱを供給する液体供給装置１１と、ノズル部材７０に設けられた回収口２２、及び回収管２３を介して液体ＬＱを回収する液体回収装置２１とを備えている。ノズル部材７０は、基板Ｐ（基板ステージＰＳＴ）の上方において、投影光学系ＰＬを構成する複数の光学素子のうち、投影光学系ＰＬの像面に最も近い最終光学素子ＬＳ１を囲むように環状に形成されている。
The exposure apparatus EX of the present embodiment is an immersion exposure apparatus to which an immersion method is applied in order to substantially shorten the exposure wavelength to improve the resolution and substantially widen the depth of focus. A
また、本実施形態の露光装置ＥＸは、投影光学系ＰＬの投影領域ＡＲを含む基板Ｐ上の一部の領域に、投影領域ＡＲよりも大きく且つ基板Ｐよりも小さい液体ＬＱの液浸領域ＬＲを局所的に形成する局所液浸方式を採用している。露光装置ＥＸは、少なくともマスクＭのパターン像を基板Ｐに投影している間、液浸機構１を使って、投影光学系ＰＬの像面に最も近い最終光学素子ＬＳ１と、最終光学素子ＬＳ１と対向する位置に配置された基板Ｐとの間の露光光ＥＬの光路空間Ｋ１を液体ＬＱで満たすことによって、基板Ｐ上に液体ＬＱの液浸領域ＬＲを形成し、投影光学系ＰＬと液浸領域ＬＲの液体ＬＱとを介してマスクＭを通過した露光光ＥＬを基板Ｐ上に照射することによって、マスクＭのパターン像を基板Ｐに投影する。制御装置ＣＯＮＴは、液浸機構１の液体供給装置１１を使って液体ＬＱを所定量供給するとともに、液体回収装置２１を使って液体ＬＱを所定量回収することで、光路空間Ｋ１を液体ＬＱで満たし、基板Ｐ上の一部の領域に液体ＬＱの液浸領域ＬＲを局所的に形成する。
Further, the exposure apparatus EX of the present embodiment has an immersion region LR of the liquid LQ that is larger than the projection region AR and smaller than the substrate P in a part of the region on the substrate P including the projection region AR of the projection optical system PL. The local liquid immersion method is used to form the surface locally. The exposure apparatus EX uses the
なお、本実施形態においては、液浸領域ＬＲは基板Ｐ上に形成されるものとして説明する場合があるが、投影光学系ＰＬの像面側において、最終光学素子ＬＳ１と対向する位置に配置された物体上、例えば基板Ｐを含む基板ステージＰＳＴの上面などにも形成可能である。 In the present embodiment, the liquid immersion region LR may be described as being formed on the substrate P. However, the liquid immersion region LR is disposed at a position facing the final optical element LS1 on the image plane side of the projection optical system PL. For example, it can be formed on the upper surface of the substrate stage PST including the substrate P.
また、露光装置ＥＸは、基板Ｐの表面と液体ＬＱとの間に作用する付着力（付着エネルギー）を計測する計測装置６０を備えている。本実施形態においては、計測装置６０は、搬送装置Ｈの搬送経路上に設けられている。
Further, the exposure apparatus EX includes a
本実施形態では、露光装置ＥＸとしてマスクＭと基板Ｐとを走査方向に同期移動しつつマスクＭに形成されたパターンで基板Ｐを露光する走査型露光装置（所謂スキャニングステッパ）を使用する場合を例にして説明する。以下の説明において、水平面内においてマスクＭと基板Ｐとの同期移動方向（走査方向）をＹ軸方向、水平面内においてＹ軸方向と直交する方向をＸ軸方向（非走査方向）、Ｘ軸及びＹ軸方向に垂直で投影光学系ＰＬの光軸ＡＸと一致する方向をＺ軸方向とする。また、Ｘ軸、Ｙ軸、及びＺ軸まわりの回転（傾斜）方向をそれぞれ、θＸ、θＹ、及びθＺ方向とする。なお、ここでいう「基板」は半導体ウエハ等の基材上に感光材（レジスト）を塗布したものを含み、「マスク」は基板上に縮小投影されるデバイスパターンを形成されたレチクルを含む。 In the present embodiment, the exposure apparatus EX uses a scanning exposure apparatus (so-called scanning stepper) that exposes the substrate P with a pattern formed on the mask M while moving the mask M and the substrate P synchronously in the scanning direction. An example will be described. In the following description, the synchronous movement direction (scanning direction) of the mask M and the substrate P in the horizontal plane is the Y-axis direction, the direction orthogonal to the Y-axis direction in the horizontal plane is the X-axis direction (non-scanning direction), the X-axis, and A direction perpendicular to the Y-axis direction and coincident with the optical axis AX of the projection optical system PL is defined as a Z-axis direction. Further, the rotation (inclination) directions around the X axis, Y axis, and Z axis are the θX, θY, and θZ directions, respectively. Here, the “substrate” includes a substrate in which a photosensitive material (resist) is coated on a base material such as a semiconductor wafer, and the “mask” includes a reticle on which a device pattern to be reduced and projected on the substrate is formed.
照明光学系ＩＬは、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、及び露光光ＥＬによるマスクＭ上の照明領域を設定する視野絞り等を有している。マスクＭ上の所定の照明領域は照明光学系ＩＬにより均一な照度分布の露光光ＥＬで照明される。照明光学系ＩＬから射出される露光光ＥＬとしては、例えば水銀ランプから射出される輝線（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）、ＡｒＦエキシマレーザ光（波長１９３ｎｍ）及びＦ２レーザ光（波長１５７ｎｍ）等の真空紫外光（ＶＵＶ光）などが用いられる。本実施形態においてはＡｒＦエキシマレーザ光が用いられる。 The illumination optical system IL includes an exposure light source, an optical integrator that equalizes the illuminance of the light beam emitted from the exposure light source, a condenser lens that collects the exposure light EL from the optical integrator, a relay lens system, and the exposure light EL. A field stop for setting an illumination area on the mask M is provided. A predetermined illumination area on the mask M is illuminated with the exposure light EL having a uniform illuminance distribution by the illumination optical system IL. The exposure light EL emitted from the illumination optical system IL is, for example, far ultraviolet light (DUV light) such as bright lines (g line, h line, i line) and KrF excimer laser light (wavelength 248 nm) emitted from a mercury lamp. Further, vacuum ultraviolet light (VUV light) such as ArF excimer laser light (wavelength 193 nm) and F 2 laser light (wavelength 157 nm) is used. In this embodiment, ArF excimer laser light is used.
本実施形態においては、液体ＬＱとして純水が用いられている。純水は、ＡｒＦエキシマレーザ光のみならず、例えば、水銀ランプから射出される輝線（ｇ線、ｈ線、ｉ線）及びＫｒＦエキシマレーザ光（波長２４８ｎｍ）等の遠紫外光（ＤＵＶ光）も透過可能である。 In the present embodiment, pure water is used as the liquid LQ. Pure water is not only ArF excimer laser light, but also, for example, far ultraviolet light (DUV light) such as emission lines (g-line, h-line, i-line) emitted from a mercury lamp and KrF excimer laser light (wavelength 248 nm). It can be transmitted.
マスクステージＭＳＴは、マスクＭを保持して移動可能である。マスクステージＭＳＴは、マスクＭを真空吸着（又は静電吸着）機構などを使って保持する。マスクステージＭＳＴは、制御装置ＣＯＮＴにより制御されるリニアモータ等を含むマスクステージ駆動装置ＭＳＴＤの駆動により、マスクＭを保持した状態で、投影光学系ＰＬの光軸ＡＸに垂直な平面内、すなわちＸＹ平面内で２次元移動可能及びθＺ方向に微少回転可能である。マスクステージＭＳＴ上には移動鏡９１が設けられている。また、所定位置にはレーザ干渉計９２が設けられている。マスクステージＭＳＴ上のマスクＭの２次元方向の位置、及びθＺ方向の回転角（場合によってはθＸ、θＹ方向の回転角も含む）は移動鏡９１を用いてレーザ干渉計９２によりリアルタイムで計測される。レーザ干渉計９２の計測結果は制御装置ＣＯＮＴに出力される。制御装置ＣＯＮＴは、レーザ干渉計９２の計測結果に基づいてマスクステージ駆動装置ＭＳＴＤを駆動し、マスクステージＭＳＴに保持されているマスクＭの位置制御を行う。
Mask stage MST is movable while holding mask M. Mask stage MST holds mask M using a vacuum suction (or electrostatic suction) mechanism or the like. The mask stage MST is in a plane perpendicular to the optical axis AX of the projection optical system PL in a state where the mask M is held by driving a mask stage driving device MSTD including a linear motor controlled by the control device CONT, that is, XY. It can move two-dimensionally in the plane and can rotate slightly in the θZ direction. A
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、複数の光学素子で構成されており、それら光学素子は鏡筒ＰＫで保持されている。本実施形態において、投影光学系ＰＬは、投影倍率βが例えば１／４、１／５、あるいは１／８の縮小系である。なお、投影光学系ＰＬは等倍系及び拡大系のいずれでもよい。また、投影光学系ＰＬは、反射光学素子を含まない屈折系、屈折光学素子を含まない反射系、反射光学素子と屈折光学素子とを含む反射屈折系のいずれであってもよい。また、本実施形態において、投影光学系ＰＬを構成する複数の光学素子は、投影光学系ＰＬの像面に最も近い最終光学素子ＬＳ１のみが液体ＬＱと接触するように、鏡筒ＰＫによって保持されている。 The projection optical system PL projects and exposes the pattern of the mask M onto the substrate P at a predetermined projection magnification β, and is composed of a plurality of optical elements, which are held by a lens barrel PK. . In the present embodiment, the projection optical system PL is a reduction system having a projection magnification β of, for example, 1/4, 1/5, or 1/8. Note that the projection optical system PL may be either an equal magnification system or an enlargement system. The projection optical system PL may be any of a refractive system that does not include a reflective optical element, a reflective system that does not include a refractive optical element, and a catadioptric system that includes a reflective optical element and a refractive optical element. In the present embodiment, the plurality of optical elements constituting the projection optical system PL are held by the lens barrel PK so that only the final optical element LS1 closest to the image plane of the projection optical system PL is in contact with the liquid LQ. ing.
基板ステージＰＳＴは、基板Ｐを保持する基板ホルダＰＨを有し、投影光学系ＰＬの像面側において、ベース部材ＢＰ上で移動可能である。基板ホルダＰＨは、例えば真空吸着機構などを使って基板Ｐを保持する。基板ステージＰＳＴ上には凹部９６が設けられており、基板Ｐを保持するための基板ホルダＰＨは凹部９６に配置されている。そして、基板ステージＰＳＴのうち凹部９６以外の上面９７は、基板ホルダＰＨに保持された基板Ｐの表面とほぼ同じ高さ（面一）になるような平坦面となっている。なお、光路空間Ｋ１に液体ＬＱを満たし続けることができるならば、基板ステージＰＳＴの上面９７と基板ホルダＰＨに保持された基板Ｐの表面とに段差があってもよい。
The substrate stage PST has a substrate holder PH that holds the substrate P, and is movable on the base member BP on the image plane side of the projection optical system PL. The substrate holder PH holds the substrate P using, for example, a vacuum suction mechanism. A
基板ステージＰＳＴは、制御装置ＣＯＮＴにより制御されるリニアモータ等を含む基板ステージ駆動装置ＰＳＴＤの駆動により、基板Ｐを基板ホルダＰＨを介して保持した状態で、ベース部材ＢＰ上で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。更に基板ステージＰＳＴは、Ｚ軸方向、θＸ方向、及びθＹ方向にも移動可能である。したがって、基板ステージＰＳＴに保持された基板Ｐの表面は、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸、θＸ、θＹ、及びθＺ方向の６自由度の方向に移動可能である。 The substrate stage PST is driven in the XY plane on the base member BP in a state where the substrate P is held via the substrate holder PH by driving the substrate stage driving device PSTD including a linear motor and the like controlled by the control device CONT. Dimensional movement is possible, and minute rotation is possible in the θZ direction. Furthermore, the substrate stage PST is also movable in the Z-axis direction, the θX direction, and the θY direction. Therefore, the surface of the substrate P held on the substrate stage PST is movable in directions of six degrees of freedom in the X axis, Y axis, Z axis, θX, θY, and θZ directions.
基板ステージＰＳＴの側面には移動鏡９３が設けられている。また、所定位置にはレーザ干渉計９４が設けられている。基板ステージＰＳＴ上の基板Ｐの２次元方向の位置、及び回転角は移動鏡９３を用いてレーザ干渉計９４によりリアルタイムで計測される。また、図示はされていないが、露光装置ＥＸは、基板ステージＰＳＴに保持されている基板Ｐの表面の面位置情報を検出するフォーカス・レベリング検出系を備えている。フォーカス・レベリング検出系は、基板Ｐの表面の面位置情報（Ｚ軸方向の位置情報、及びθＸ及びθＹ方向の傾斜情報）を検出する。レーザ干渉計９４の計測結果は制御装置ＣＯＮＴに出力される。フォーカス・レベリング検出系の検出結果も制御装置ＣＯＮＴに出力される。制御装置ＣＯＮＴは、フォーカス・レベリング検出系の検出結果に基づいて、基板ステージ駆動装置ＰＳＴＤを駆動し、基板Ｐのフォーカス位置（Ｚ位置）及び傾斜角（θＸ、θＹ）を制御して基板Ｐの表面と投影光学系ＰＬ及び液体ＬＱを介した像面との位置関係を調整するとともに、レーザ干渉計９４の計測結果に基づいて、基板ＰのＸ軸方向、Ｙ軸方向、及びθＺ方向における位置制御を行う。
A
次に、液浸機構１について説明する。液浸機構１の液体供給装置１１は、液体ＬＱを収容するタンク、加圧ポンプ、供給する液体ＬＱの温度を調整する温度調整装置、供給する液体ＬＱの気体成分を低減する脱気装置、及び液体ＬＱ中の異物を取り除くフィルタユニット等を備えている。液体供給装置１１には供給管１３の一端部が接続されており、供給管１３の他端部はノズル部材７０に接続されている。液体供給装置１１の液体供給動作は制御装置ＣＯＮＴにより制御される。制御装置ＣＯＮＴは、液体供給装置１１を制御することで、供給口１２からの単位時間当たりの液体供給量を調整可能である。なお、液体供給装置１１のタンク、加圧ポンプ、温度調整装置、脱気装置、フィルタユニット等は、その全てを露光装置ＥＸが備えている必要はなく、露光装置ＥＸが設置される工場等の設備を代用してもよい。
Next, the
液浸機構１の液体回収装置２１は、真空ポンプ等の真空系、回収された液体ＬＱと気体とを分離する気液分離器、及び回収した液体ＬＱを収容するタンク等を備えている。液体回収装置２１には回収管２３の一端部が接続されており、回収管２３の他端部はノズル部材７０に接続されている。液体回収装置２１の液体回収動作は制御装置ＣＯＮＴにより制御される。制御装置ＣＯＮＴは、液体回収装置２１を制御することで、回収口２２を介した単位時間当たりの液体回収量を調整可能である。なお、液体回収装置２１の真空系、気液分離器、タンク等は、その全てを露光装置ＥＸが備えている必要はなく、露光装置ＥＸが設置される工場等の設備を代用してもよい。
The
液体ＬＱを供給する供給口１２及び液体ＬＱを回収する回収口２２はノズル部材７０の下面７０Ａに形成されている。ノズル部材７０の下面７０Ａは、基板Ｐの表面、及び基板ステージＰＳＴの上面９７と対向する位置に設けられている。ノズル部材７０は、最終光学素子ＬＳ１の側面を囲むように設けられた環状部材であって、供給口１２は、ノズル部材７０の下面７０Ａにおいて、投影光学系ＰＬの最終光学素子ＬＳ１（投影光学系ＰＬの光軸ＡＸ）を囲むように複数設けられている。また、回収口２２は、ノズル部材７０の下面７０Ａにおいて、最終光学素子ＬＳ１に対して供給口１２よりも外側に（供給口１２よりも離れて）設けられており、最終光学素子ＬＳ１及び供給口１２を囲むように設けられている。
The
そして、制御装置ＣＯＮＴは、液体供給装置１１を使って光路空間Ｋ１に液体ＬＱを所定量供給するとともに、液体回収装置２１を使って光路空間Ｋ１の液体ＬＱを所定量回収することで、投影光学系ＰＬと基板Ｐとの間の露光光ＥＬの光路空間Ｋ１を液体ＬＱで満たし、基板Ｐ上に液体ＬＱの液浸領域ＬＲを局所的に形成する。液体ＬＱの液浸領域ＬＲを形成する際、制御装置ＣＯＮＴは、液体供給装置１１及び液体回収装置２１のそれぞれを駆動する。制御装置ＣＯＮＴの制御のもとで液体供給装置１１から液体ＬＱが送出されると、その液体供給装置１１から送出された液体ＬＱは、供給管１３を流れた後、ノズル部材７０の供給流路を介して、供給口１２より投影光学系ＰＬの像面側に供給される。また、制御装置ＣＯＮＴのもとで液体回収装置２１が駆動されると、投影光学系ＰＬの像面側の液体ＬＱは回収口２２を介してノズル部材７０の回収流路に流入し、回収管２３を流れた後、液体回収装置２１に回収される。
The control device CONT supplies a predetermined amount of the liquid LQ to the optical path space K1 using the
図２は基板Ｐを露光するときの液浸領域ＬＲと基板Ｐを保持した基板ステージＰＳＴとの位置関係の一例を説明するための図である。図２に示すように、基板Ｐ上にはマトリクス状に複数のショット領域Ｓ１〜Ｓ２１が設定されている。上述のように、本実施形態の露光装置ＥＸは、マスクＭと基板ＰとをＹ軸方向（走査方向）に移動しながらマスクＭのパターンを基板Ｐに投影露光するものであり、基板Ｐのショット領域Ｓ１〜Ｓ２１のそれぞれを露光するとき、制御装置ＣＯＮＴは、図２中、例えば矢印ｙ１で示すように、投影光学系ＰＬの投影領域ＡＲ及びそれを覆う液浸領域ＬＲと基板Ｐとを相対的に移動しつつ、液浸領域ＬＲの液体ＬＱを介して基板Ｐ上に露光光ＥＬを照射する。制御装置ＣＯＮＴは、投影光学系ＰＬの投影領域ＡＲ（露光光ＥＬ）が基板Ｐで矢印ｙ１に沿って移動するように、基板ステージＰＳＴの動作を制御する。制御装置ＣＯＮＴは、１つのショット領域の露光終了後に、基板Ｐ（基板ステージＰＳＴ）をステッピング移動して次のショット領域を走査開始位置に移動し、以下、ステップ・アンド・スキャン方式で基板Ｐを移動しながら各ショット領域Ｓ１〜Ｓ２１を順次走査露光する。また制御装置ＣＯＮＴは、所望状態の液浸領域ＬＲを形成するために、液浸機構１の動作を制御し、液体ＬＱの供給動作と回収動作とを並行して行う。
FIG. 2 is a view for explaining an example of the positional relationship between the immersion region LR and the substrate stage PST holding the substrate P when the substrate P is exposed. As shown in FIG. 2, a plurality of shot areas S1 to S21 are set on the substrate P in a matrix. As described above, the exposure apparatus EX of the present embodiment projects and exposes the pattern of the mask M onto the substrate P while moving the mask M and the substrate P in the Y-axis direction (scanning direction). When exposing each of the shot areas S1 to S21, the control unit CONT, as shown by an arrow y1 in FIG. 2, for example, sets the projection area AR of the projection optical system PL, the liquid immersion area LR covering the projection area AR, and the substrate P. While moving relatively, the exposure light EL is irradiated onto the substrate P via the liquid LQ in the immersion region LR. The control device CONT controls the operation of the substrate stage PST so that the projection area AR (exposure light EL) of the projection optical system PL moves along the arrow y1 on the substrate P. After the exposure of one shot area is completed, the control device CONT moves the substrate P (substrate stage PST) by stepping and moves the next shot area to the scanning start position. Thereafter, the substrate P is moved by the step-and-scan method. The respective shot areas S1 to S21 are sequentially scanned and exposed while moving. Further, the control device CONT controls the operation of the
図３（Ａ）及び図３（Ｂ）は基板Ｐの一例を説明するための断面図である。図３（Ａ）に示す基板Ｐは、基材Ｗと、その基材Ｗの上面に形成された第１膜Ｒｇとを有している。基材Ｗはシリコンウエハを含むものである。第１膜Ｒｇはフォトレジスト（感光材）によって形成されており、基材Ｗの上面の中央部の殆どを占める領域に所定の厚みで被覆されている。また、図３（Ｂ）に示す基板Ｐは、第１膜Ｒｇの表面を覆う第２膜Ｔｃを有している。第２膜Ｔｃは、例えばトップコート膜と呼ばれる保護膜又は反射防止膜である。 3A and 3B are cross-sectional views for explaining an example of the substrate P. FIG. A substrate P shown in FIG. 3A has a base material W and a first film Rg formed on the upper surface of the base material W. The substrate W includes a silicon wafer. The first film Rg is formed of a photoresist (photosensitive material), and covers a region that occupies most of the central portion of the upper surface of the substrate W with a predetermined thickness. The substrate P shown in FIG. 3B has a second film Tc that covers the surface of the first film Rg. The second film Tc is, for example, a protective film or antireflection film called a top coat film.
このように、基板Ｐの表面には、フォトレジスト等からなる第１膜Ｒｇ、あるいはこの第１膜Ｒｇの上層に設けられるトップコート膜等の第２膜Ｔｃが形成されている。したがって、基板Ｐ上の最上層（基板Ｐの表面）に設けられた膜が、液浸露光時において液体ＬＱに接触する液体接触面を形成する。 Thus, on the surface of the substrate P, the first film Rg made of a photoresist or the like, or the second film Tc such as a top coat film provided on the upper layer of the first film Rg is formed. Accordingly, the film provided on the uppermost layer (the surface of the substrate P) on the substrate P forms a liquid contact surface that comes into contact with the liquid LQ during the immersion exposure.
次に、図４を参照しながら計測装置６０について説明する。図４において、計測装置６０は、基板Ｐを保持する保持部材６１と、保持部材６１に保持されている基板Ｐの表面に対して液体ＬＱの液滴を滴下可能な滴下部材６２と、基板Ｐの表面における液体ＬＱ（液滴）の状態を観察可能な観察装置６３と、基板Ｐの表面の液体ＬＱ（液滴）を照明する照明装置６４とを備えている。
Next, the measuring
基板Ｐは搬送装置Ｈによって保持部材６１にロード（搬入）されるようになっており、保持部材６１は搬送装置Ｈによって搬送された基板Ｐを保持する。搬送装置Ｈは、露光処理前の基板Ｐを保持部材６１に搬送する。計測装置６０は、露光処理前の基板Ｐを計測する。
The substrate P is loaded (carried in) on the holding
観察装置６３は、光学系、及びＣＣＤ等によって構成されている撮像素子等を備えている。撮像素子は、液体ＬＱの画像（光学像）を光学系を介して取得可能である。本実施形態においては、観察装置６３は、保持部材６１に保持された基板Ｐの＋Ｘ側（一方側）に配置されており、基板Ｐ及び保持部材６１と離れた位置から、基板Ｐ上の液体ＬＱの液滴の状態を観察する。
The
照明装置６４は、基板Ｐ（保持部材６１）を挟んで観察装置６３と対向する位置に設けられている。すなわち、照明装置６４は、保持部材６１に保持された基板Ｐの−Ｘ側（他方側）に配置されており、基板Ｐ及び保持部材６１と離れた位置から、基板Ｐ上の液体ＬＱの液滴を照明する。したがって、観察装置６３は、照明装置６４によって照明された液体ＬＱの液滴の画像を取得する。
The
観察装置６３と制御装置ＣＯＮＴとは接続されており、観察装置６３は、取得した液体ＬＱの液滴の画像を電気信号に変換し、その信号（画像情報）を制御装置ＣＯＮＴに出力する。制御装置ＣＯＮＴは、観察装置６３からの画像情報を表示装置ＤＹに表示可能である。したがって、表示装置ＤＹには、基板Ｐの表面における液体ＬＱの液滴の画像が表示される。
The
計測装置６０は、基板Ｐを保持した保持部材６１を回転（傾斜）させる駆動システム６５を備えている。駆動システム６５の動作は制御装置ＣＯＮＴに制御され、保持部材６１は、基板Ｐを保持した状態で回転（傾斜）可能となっている。本実施形態においては、基板Ｐを保持した保持部材６１は、駆動システム６５の駆動により、θＸ方向に回転（傾斜）するようになっている。
The measuring
計測装置６０は、基板Ｐの表面と液体ＬＱとの間に作用する付着力（付着エネルギー）Ｅ、基板Ｐの表面における液体ＬＱの静的な接触角θ、及び基板Ｐの表面における液体ＬＱの滑落角αを計測可能である。付着力（付着エネルギー）Ｅとは、物体の表面（ここでは基板Ｐの表面）で液体を移動させるのに必要な力である。ここで、図５を参照しながら、付着力Ｅについて説明する。
The measuring
図５において、基板Ｐ上での液滴の外形を円の一部と仮定した場合、すなわち、図５における基板Ｐ上での液滴の表面が理想的な球面であると仮定した場合、付着力Ｅは、
Ｅ＝（ｍ×ｇ×ｓｉｎα）／（２×π×Ｒ） …（１）と定義される。
但し、
ｍ：基板Ｐ上での液体ＬＱの液滴の質量、
ｇ：重力加速度、
α：水平面に対する滑落角、
Ｒ：基板Ｐ上での液体ＬＱの液滴の半径、である。
In FIG. 5, when the outer shape of the droplet on the substrate P is assumed to be a part of a circle, that is, when it is assumed that the surface of the droplet on the substrate P in FIG. The wearing power E is
E = (m × g × sin α) / (2 × π × R) (1)
However,
m: the mass of the liquid LQ droplet on the substrate P,
g: acceleration of gravity,
α: Sliding angle with respect to the horizontal plane,
R: radius of the liquid LQ droplet on the substrate P.
滑落角αとは、物体の表面（ここでは基板Ｐの表面）に液体の液滴を付着させた状態で、その物体の表面を水平面に対して傾斜させたとき、物体の表面に付着していた液体の液滴が、重力作用によって下方に滑り出す（移動を開始する）ときの角度を言う。換言すれば、滑落角αとは、液体の液滴が付着した物体の表面を傾けたとき、その液滴が滑り落ちる臨界角度を言う。 The sliding angle α is a state in which liquid droplets are attached to the surface of the object (here, the surface of the substrate P), and the object surface is attached to the object surface when the object surface is inclined with respect to the horizontal plane. The angle at which the liquid droplet slides downward (begins moving) by the action of gravity. In other words, the sliding angle α refers to a critical angle at which the liquid droplet slides when the surface of the object to which the liquid droplet adheres is tilted.
また、図５中、θは、基板Ｐの表面における液体ＬＱの静的な接触角を示している。接触角θは、物体の表面（ここでは基板Ｐの表面）に液体の液滴を付着させ、静止した状態での液滴の表面と物体の表面とがなす角度（液体の内部にある角度をとる）を言う。 In FIG. 5, θ represents the static contact angle of the liquid LQ on the surface of the substrate P. The contact angle θ is the angle between the surface of the liquid droplet and the surface of the object in a stationary state (the angle inside the liquid). Take).
ここで上述のように、液滴の外形は円の一部と仮定されており、図５では、傾斜面における液体ＬＱの接触角をθとして図示しているが、接触角θは水平面と平行な面における接触角である。また、滴下部材６２は、滴下する液滴の質量（又は体積）ｍを調整可能であり、その質量（又は体積）ｍが既知である場合には、接触角θを計測することにより、その接触角θに基づいて、幾何学的に半径Ｒを導出することができる。更に、接触角θが分かれば、液滴と基板Ｐの表面とが接触する接触面の半径ｒ（以下、適宜「着液半径ｒ」と称する）も幾何学的に導出することができる。同様に、接触角θが分かれば、基板Ｐの表面に対する液滴の高さｈも導出することができる。すなわち、基板Ｐの表面における液体ＬＱの液滴の半径Ｒは、液体ＬＱの接触角θに応じた値であり、液体ＬＱの接触角θを求めることによって、上述の（１）式の半径Ｒを求めることができる。
Here, as described above, the outer shape of the droplet is assumed to be a part of a circle, and in FIG. 5, the contact angle of the liquid LQ on the inclined surface is illustrated as θ, but the contact angle θ is parallel to the horizontal plane. It is a contact angle on a smooth surface. Further, the dropping
図３（Ａ）及び図３（Ｂ）を参照して説明したように、基板Ｐ上の最上層に設けられた膜（第１膜Ｒｇ、第２膜Ｔｃ）が、液浸露光時において液体ＬＱに接触する液体接触面を形成するが、その膜の種類（物性）によって、上述の接触角θ、及び滑落角αが変化する。計測装置６０は、接触角θ、及び滑落角αを計測して、付着力Ｅを基板Ｐ毎に求めることができる。
As described with reference to FIGS. 3A and 3B, the films (first film Rg and second film Tc) provided on the uppermost layer on the substrate P are liquid at the time of immersion exposure. A liquid contact surface that contacts the LQ is formed, and the contact angle θ and the sliding angle α described above vary depending on the type (physical properties) of the film. The measuring
次に、図６のフローチャート図を参照しながら、計測装置６０を使った計測手順及び基板Ｐを露光するときの露光手順の一例について説明する。
Next, an example of a measurement procedure using the
搬送装置Ｈによって露光処理前の基板Ｐが計測装置６０の保持部材６１にロードされると、制御装置ＣＯＮＴは、計測装置６０を使った計測動作を開始する。まず、計測装置６０は、基板Ｐの表面における液体ＬＱの静的な接触角θを計測する（ステップＳＡ１）。基板Ｐの表面における液体ＬＱの静的な接触角θを計測するとき、計測装置６０は、保持部材６１に保持された基板Ｐの表面が水平面（ＸＹ平面）とほぼ平行となるように、駆動システム６５を介して保持部材６１の位置（姿勢）を調整する。そして、計測装置６０は、水平面とほぼ平行となっている基板Ｐの表面に対して、滴下部材６２より液体ＬＱの液滴を滴下する。滴下部材６２は、滴下する液滴の質量（又は体積）ｍを調整可能であり、基板Ｐの表面に質量ｍの液滴を滴下する。基板Ｐの表面に質量ｍの液滴が配置された後、計測装置６０は、照明装置６４で基板Ｐの表面に配置された液滴を照明するとともに、観察装置６３を使って液滴の画像を取得する。観察装置６３は、取得した画像に関する画像情報を制御装置ＣＯＮＴに出力する。制御装置ＣＯＮＴは、観察装置６３から出力された信号（画像情報）に基づいて、基板Ｐの表面における液滴の画像を表示装置ＤＹで表示する。また、制御装置ＣＯＮＴは、観察装置６３から出力された信号を演算処理（画像処理）し、その処理結果に基づいて、基板Ｐの表面における液体ＬＱの液滴の接触角θを求める。こうして、基板Ｐの表面における液体ＬＱの静的な接触角θが、制御装置ＣＯＮＴを含む計測装置６０によって計測される。
When the substrate P before the exposure processing is loaded onto the holding
また、制御装置ＣＯＮＴを含む計測装置６０は、基板Ｐ上での液体ＬＱの液滴の半径Ｒを導出する（ステップＳＡ２）。上述のように、滴下部材６２は滴下する液滴の質量ｍを調整可能であり、半径Ｒは幾何学的に導出することができるため、制御装置ＣＯＮＴを含む計測装置６０は、既知の値である液滴の質量ｍと、計測結果である接触角θとに基づいて、所定の演算処理を行うことにより、基板Ｐ上での液体ＬＱの液滴の半径Ｒを求めることができる。
The measuring
なおここでは、滴下部材６２は滴下する液滴の質量ｍを調整可能として説明しているが、液体ＬＱの密度（比重）ρが既知であり、滴下部材６２が滴下する液滴の体積Ｖを調整可能であるならば、密度ρと体積Ｖとに基づいて、質量ｍを導出することができる（ｍ＝ρ×Ｖ）。
Here, the dropping
次に、計測装置６０は、基板Ｐの表面における液体ＬＱの滑落角αを計測する（ステップＳＡ３）。基板Ｐの表面における液体ＬＱの滑落角αを計測するとき、計測装置６０は、基板Ｐの表面に質量ｍの液滴を配置した状態で、その基板Ｐを保持した保持部材６１を、図４中の矢印Ｋ１で示すように、駆動システム６５を用いてθＸ方向に回転（傾斜）する。保持部材６１の回転（傾斜）に伴って、基板Ｐの表面も回転（傾斜）する。基板Ｐを回転している間においても、観察装置６３は基板Ｐの表面に配置されている液滴を観察し続けている。基板Ｐを回転するにしたがって、図４中の矢印Ｋ２で示すように、基板Ｐの表面に付着していた液滴は、重力作用によって下方に滑り出す（移動を開始する）。観察装置６３は、液滴が滑り出したことを観察可能であり、取得した画像に関する画像情報を制御装置ＣＯＮＴに出力する。すなわち、制御装置ＣＯＮＴは、観察装置６３から出力された信号（画像情報）に基づいて、基板Ｐの表面の液滴が移動を開始した時点（滑り出した時点）を求めることができる。また、制御装置ＣＯＮＴは、基板Ｐの表面の液滴が移動を開始した時点での基板Ｐの表面の角度（すなわち滑落角）αを、駆動システム６５による保持部材６１の駆動量（傾斜量）より求めることができる。すなわち、制御装置ＣＯＮＴは、観察装置６３から出力された信号（画像情報）と、駆動システム６５による保持部材６１の駆動量とに基づいて、基板Ｐの表面における液体ＬＱの液滴の滑落角αを求めることができる。このように、基板Ｐの表面における液体ＬＱの滑落角αが、制御装置ＣＯＮＴを含む計測装置６０によって計測される。
Next, the measuring
なお、液滴の状態を表示装置ＤＹに表示し、目視によって、基板Ｐの表面の液滴が移動を開始したときの基板Ｐの表面の角度（すなわち滑落角）αを計測してもよい。 Alternatively, the state of the droplet may be displayed on the display device DY, and the angle (namely, the sliding angle) α of the surface of the substrate P when the droplet on the surface of the substrate P starts moving may be measured by visual observation.
次に、計測装置６０は、基板Ｐと液体ＬＱとの間に作用する付着力Ｅを求める（ステップＳＡ４）。上述のステップＳＡ１〜ＳＡ３により、基板Ｐ上での液体ＬＱの液滴の質量ｍ、基板Ｐ上での液体ＬＱの液滴の半径Ｒ、及び滑落角αが求められているため、これらの値を上述の（１）式に代入することによって、基板Ｐの表面と液体ＬＱとの間に作用する付着力（付着エネルギー）Ｅを求めることができる。
Next, the measuring
上述のように、基板Ｐ上での液体ＬＱの液滴の半径Ｒは、液体ＬＱの接触角θに応じた値であるため、付着力Ｅは、基板Ｐの表面における液体ＬＱの接触角θ、及び基板Ｐの表面における液体ＬＱの滑落角αに応じて定められる値である。 As described above, since the radius R of the liquid LQ droplet on the substrate P is a value corresponding to the contact angle θ of the liquid LQ, the adhesion force E is the contact angle θ of the liquid LQ on the surface of the substrate P. , And a value determined according to the sliding angle α of the liquid LQ on the surface of the substrate P.
なお、上述のステップＳＡ１〜ＳＡ３において、接触角θ及び滑落角αを計測する場合に、液滴の質量（又は体積）ｍを変えつつ接触角θ及び滑落角αの計測動作を複数回行い、これら各計測動作で得られた接触角θ、半径Ｒ、滑落角αの平均値を用いて、付着力Ｅを導出するようにしてもよい。 In the above steps SA1 to SA3, when the contact angle θ and the sliding angle α are measured, the measurement operation of the contact angle θ and the sliding angle α is performed a plurality of times while changing the mass (or volume) m of the droplet, You may make it derive | lead-out the adhesive force E using the average value of contact angle (theta), radius R, and sliding-down angle (alpha) obtained by each of these measurement operation | movement.
次に、制御装置ＣＯＮＴは、計測装置６０の計測結果に基づいて、基板Ｐを露光するときの露光条件を決定する（ステップＳＡ５）。すなわち、制御装置ＣＯＮＴは、ステップＳＡ４で導出した、基板Ｐの表面と液体ＬＱとの間に作用する付着力Ｅに応じて、基板Ｐを露光するときの露光条件を決定する。上述のように、付着力Ｅは、基板Ｐの表面における液体ＬＱの静的な接触角θ、及び基板Ｐの表面における液体ＬＱの滑落角αに応じて定められるため、制御装置ＣＯＮＴは、ステップＳＡ１で計測した計測結果である基板Ｐの表面における液体ＬＱの静的な接触角θと、ステップＳＡ３で計測した計測結果である基板Ｐの表面における液体ＬＱの滑落角αとに基づいて、基板Ｐを露光するときの露光条件を決定することとなる。 Next, the control device CONT determines an exposure condition for exposing the substrate P based on the measurement result of the measurement device 60 (step SA5). That is, the control device CONT determines an exposure condition for exposing the substrate P according to the adhesion force E that is derived in step SA4 and acts between the surface of the substrate P and the liquid LQ. As described above, since the adhesive force E is determined according to the static contact angle θ of the liquid LQ on the surface of the substrate P and the sliding angle α of the liquid LQ on the surface of the substrate P, the control device CONT Based on the static contact angle θ of the liquid LQ on the surface of the substrate P, which is the measurement result measured in SA1, and the sliding angle α of the liquid LQ on the surface of the substrate P, which is the measurement result measured in step SA3. The exposure conditions for exposing P will be determined.
ここで、露光条件は、基板Ｐを移動するときの移動条件、及び液浸領域ＬＲを形成するときの液浸条件の少なくとも一方を含む。 Here, the exposure conditions include at least one of a movement condition when moving the substrate P and a liquid immersion condition when forming the liquid immersion region LR.
基板Ｐの移動条件は、基板Ｐの移動速度、加速度、減速度、移動方向、及び一方向への連続的な移動距離の少なくとも一部を含む。 The moving condition of the substrate P includes at least a part of the moving speed, acceleration, deceleration, moving direction, and continuous moving distance in one direction of the substrate P.
また、液浸条件は、液浸領域ＬＲを形成するために液体ＬＱを供給するときの供給条件と、液浸領域ＬＲを形成する液体ＬＱを回収するときの回収条件との少なくとも一方を含む。供給条件は、供給口１２から光路空間Ｋ１に対する単位時間当たりの液体供給量を含む。回収条件は、回収口２２からの単位時間当たりの液体回収量を含む。
Further, the liquid immersion conditions include at least one of a supply condition when supplying the liquid LQ to form the liquid immersion region LR and a recovery condition when recovering the liquid LQ forming the liquid immersion region LR. The supply condition includes a liquid supply amount per unit time from the
なお、露光条件とは、基板Ｐ上の各ショット領域に露光光ＥＬを照射している露光中のみならず、各ショット領域の露光前、及び／又は露光後を含む。 The exposure conditions include not only during exposure in which each shot area on the substrate P is irradiated with the exposure light EL but also before and / or after exposure of each shot area.
また、基板Ｐ表面の膜と液体ＬＱとの静的な接触角θなどに応じて、液体ＬＱの圧力が変化し、投影光学系ＰＬ（最終光学素子ＬＳ１）の変動に起因する投影光学系ＰＬの光学特性の変動が生じる可能性がある場合には、光学特性の変動を補償するための投影光学系ＰＬの調整条件を露光条件として、記憶装置ＭＲＹに記憶してもよい。 In addition, the pressure of the liquid LQ changes according to the static contact angle θ between the film on the surface of the substrate P and the liquid LQ, and the projection optical system PL caused by fluctuations in the projection optical system PL (final optical element LS1). In the case where there is a possibility that the optical characteristics change, the adjustment conditions of the projection optical system PL for compensating the optical characteristics fluctuation may be stored in the storage device MRY as the exposure conditions.
記憶装置ＭＲＹには、付着力Ｅに対応した最適露光条件に関する情報が予め記憶されている。具体的には、記憶装置ＭＲＹは、液浸露光時において基板Ｐ上の液体ＬＱに接触する液体接触面に形成されている膜と液体ＬＱとの間に作用する付着力Ｅと、その付着力Ｅに対応する最適露光条件との関係が複数マップデータとして記憶されている。この付着力Ｅに対応した最適露光条件に関する情報（マップデータ）は、予め実験又はシミュレーションによって求めることができ、記憶装置ＭＲＹに記憶される。 In the storage device MRY, information related to the optimum exposure condition corresponding to the adhesive force E is stored in advance. Specifically, the storage device MRY includes an adhesion force E that acts between the film formed on the liquid contact surface that contacts the liquid LQ on the substrate P and the liquid LQ during immersion exposure, and the adhesion force. The relationship with the optimum exposure condition corresponding to E is stored as a plurality of map data. Information (map data) relating to the optimum exposure condition corresponding to the adhesion force E can be obtained in advance by experiments or simulations and stored in the storage device MRY.
本実施形態においては、説明を簡単にするために、記憶装置ＭＲＹには、付着力Ｅに対応する最適露光条件として、付着力Ｅに対応する基板Ｐの最適な移動速度に関する情報と、付着力Ｅに対応する単位時間当たりの最適な液体供給量に関する情報とが記憶されている。 In the present embodiment, in order to simplify the description, the storage device MRY includes, as the optimum exposure condition corresponding to the adhesion force E, information on the optimum moving speed of the substrate P corresponding to the adhesion force E, and the adhesion force. Information on the optimum liquid supply amount per unit time corresponding to E is stored.
制御装置ＣＯＮＴは、計測装置６０の計測結果と、記憶装置ＭＲＹの記憶情報とに基づいて、基板Ｐを露光するときの露光条件を決定する。すなわち、制御装置ＣＯＮＴは、ステップＳＡ４で求めた基板Ｐの表面と液体ＬＱとの間に作用する付着力Ｅと、記憶装置ＭＲＹに予め記憶されている、付着力Ｅに対応した最適露光条件に関する情報（マップデータ）とに基づいて、記憶装置ＭＲＹの記憶情報（マップデータ）の中から、露光処理されるべき基板Ｐに対する最適露光条件を選択し、決定する。
The control device CONT determines the exposure condition for exposing the substrate P based on the measurement result of the
本実施形態では、制御装置ＣＯＮＴは、付着力Ｅに応じて、基板Ｐの移動速度と、液浸機構１による光路空間Ｋ１に対する単位時間当たりの液体供給量とを決定する。
In the present embodiment, the control device CONT determines the moving speed of the substrate P and the liquid supply amount per unit time for the optical path space K1 by the
そして、制御装置ＣＯＮＴは、計測装置６０で計測を終えた基板Ｐを搬送装置Ｈを使って基板ステージＰＳＴにロードし、ステップＳＡ５で決定した露光条件に基づいて、基板Ｐを液浸露光する（ステップＳＡ６）。
Then, the control device CONT loads the substrate P, which has been measured by the measuring
本実施形態では、制御装置ＣＯＮＴは、ステップＳＡ５で決定された露光条件に基づいて、基板Ｐの移動速度と、液浸機構１による光路空間Ｋ１に対する単位時間当たりの液体供給量とを調整しつつ、基板Ｐの各ショット領域を露光する。
In the present embodiment, the control device CONT adjusts the moving speed of the substrate P and the liquid supply amount per unit time with respect to the optical path space K1 by the
例えば、露光処理されるべき基板Ｐの表面と液体ＬＱとの間に作用する付着力Ｅが大きい場合、基板Ｐの移動速度を高速化すると、光路空間Ｋ１を液体ＬＱで良好に満たすことが困難となる可能性があるため、制御装置ＣＯＮＴは、付着力Ｅに応じて、基板Ｐの移動速度を遅くする。こうすることにより、光路空間Ｋ１を液体ＬＱで良好に満たした状態で、基板Ｐを露光することができる。一方、付着力Ｅが小さい場合には、基板Ｐの移動速度を高速化することができ、スループットを向上することができる。 For example, when the adhesion force E acting between the surface of the substrate P to be exposed and the liquid LQ is large, it is difficult to satisfactorily fill the optical path space K1 with the liquid LQ if the moving speed of the substrate P is increased. Therefore, the control device CONT slows down the moving speed of the substrate P in accordance with the adhesion force E. By doing so, the substrate P can be exposed in a state where the optical path space K1 is satisfactorily filled with the liquid LQ. On the other hand, when the adhesion force E is small, the moving speed of the substrate P can be increased and the throughput can be improved.
ここで、基板Ｐの移動速度には、Ｙ軸方向（走査方向）に関する移動速度はもちろん、Ｘ軸方向（ステッピング方向）に関する移動速度も含まれる。 Here, the moving speed of the substrate P includes not only the moving speed in the Y-axis direction (scanning direction) but also the moving speed in the X-axis direction (stepping direction).
また、制御装置ＣＯＮＴは、決定された露光条件に基づいて、液浸機構１の動作を制御し、光路空間Ｋ１に対する単位時間当たりの液体供給量を調整する。例えば、露光処理されるべき基板Ｐの表面と液体ＬＱとの間に作用する付着力Ｅが小さい場合、液体ＬＱ中に気泡が生成し易くなる可能性がある。したがって、付着力Ｅが小さい場合には、制御装置ＣＯＮＴは、付着力Ｅに応じて、光路空間Ｋ１に対する単位時間当たりの液体供給量を多くして、供給口１２より脱気された液体ＬＱを光路空間Ｋ１に多量に供給するようにする。こうすることにより、光路空間Ｋ１の液体ＬＱ中に気泡が存在する場合でも、その気泡を脱気された液体ＬＱに溶かし込んで、低減又は消失させることができる。したがって、光路空間Ｋ１を所望状態の液体ＬＱで満たした状態で、基板Ｐを露光することができる。
また、仮に光路空間Ｋ１に気泡が生成されても、多量に供給された液体ＬＱによって、その気泡を光路空間Ｋ１から直ちに退かすことができる。一方、付着力Ｅが大きい場合には、光路空間Ｋ１に対する単位時間当たりの液体供給量を少なくすることができ、使用する液体ＬＱの量を抑えることができる。
Further, the control device CONT controls the operation of the
Even if bubbles are generated in the optical path space K1, the bubbles can be immediately retreated from the optical path space K1 by the liquid LQ supplied in large quantities. On the other hand, when the adhesive force E is large, the amount of liquid supplied per unit time to the optical path space K1 can be reduced, and the amount of liquid LQ to be used can be suppressed.
以上説明したように、基板Ｐの表面と液体ＬＱとの間に作用する付着力Ｅに応じて、基板Ｐを露光するときの露光条件を決定するようにしたので、異なる種類の膜が形成された複数の基板Ｐのそれぞれに対して液浸露光を良好に行うことができる。したがって、液浸露光装置ＥＸの汎用性を向上することができる。 As described above, since the exposure conditions for exposing the substrate P are determined according to the adhesive force E acting between the surface of the substrate P and the liquid LQ, different types of films are formed. In addition, it is possible to satisfactorily perform immersion exposure on each of the plurality of substrates P. Therefore, the versatility of the immersion exposure apparatus EX can be improved.
なお、上述したように、基板Ｐの移動条件としては、基板Ｐを移動するときの加減速度、及び光路空間Ｋ１に対する移動方向（移動軌跡）なども含めることができる。制御装置ＣＯＮＴは、付着力Ｅに基づいて、加減速度、移動方向（移動軌跡）を決定し、その決定された加減速度、移動方向（移動軌跡）に基づいて、基板ステージＰＳＴの動作を制御しつつ、基板Ｐを液浸露光することができる。この場合も、記憶装置ＭＲＹには、付着力Ｅに対応した最適な加速度、移動方向（移動軌跡）などに関する情報が予め記憶されており、制御装置ＣＯＮＴは、付着力Ｅと記憶装置ＭＲＹの記憶情報とに基づいて、基板Ｐを露光するときの最適な加速度、移動方向（移動軌跡）を決定することができる。一例として、付着力Ｅが大きい場合、基板Ｐの加速度を高速化すると、光路空間Ｋ１を液体ＬＱで良好に満たすことが困難となる可能性があるため、基板Ｐの加速度を小さくする。一方、付着力Ｅが小さい場合には、基板Ｐの加速度を大きくすることができる。 As described above, the movement conditions of the substrate P can include acceleration / deceleration when moving the substrate P, a movement direction (movement locus) with respect to the optical path space K1, and the like. The control device CONT determines the acceleration / deceleration and the movement direction (movement locus) based on the adhesion force E, and controls the operation of the substrate stage PST based on the determined acceleration / deceleration and movement direction (movement locus). Meanwhile, the substrate P can be subjected to immersion exposure. Also in this case, the storage device MRY stores in advance information regarding the optimum acceleration corresponding to the adhesion force E, the movement direction (movement locus), and the like, and the control device CONT stores the adhesion force E and the storage device MRY. Based on the information, it is possible to determine the optimum acceleration and movement direction (movement locus) when the substrate P is exposed. As an example, when the adhesion force E is large, if the acceleration of the substrate P is increased, it may be difficult to satisfactorily fill the optical path space K1 with the liquid LQ. Therefore, the acceleration of the substrate P is reduced. On the other hand, when the adhesion force E is small, the acceleration of the substrate P can be increased.
また、上述の供給条件としては、光路空間Ｋ１に対する液体供給位置（距離）、供給方向なども含めることができる。すなわち、供給条件としては、光路空間Ｋ１に対する供給口１２の位置、距離、数なども含めることができる。制御装置ＣＯＮＴは、付着力Ｅに基づいて、これら供給条件を決定し、その決定された供給条件に基づいて、液浸機構１の動作を制御しつつ、基板Ｐを液浸露光することができる。この場合も、記憶装置ＭＲＹには、付着力Ｅに対応した最適な供給位置（距離）、供給方向などに関する情報が予め記憶されており、制御装置ＣＯＮＴは、付着力Ｅと記憶装置ＭＲＹの記憶情報とに基づいて、基板Ｐを露光するときの最適な供給条件を決定することができる。制御装置ＣＯＮＴは、付着力Ｅに応じて、液体ＬＱを供給するときの供給条件を調整することで、液体ＬＱを良好に供給し、所望状態の液浸領域ＬＲを形成することができる。
Further, the above-described supply conditions may include the liquid supply position (distance) with respect to the optical path space K1, the supply direction, and the like. That is, the supply conditions can include the position, distance, number, and the like of the
また、上述したように、液浸条件としては、光路空間Ｋ１の液体ＬＱを回収するときの回収条件も含まれる。回収条件としては、光路空間Ｋ１からの単位時間当たりの液体回収量のみならず、光路空間Ｋ１に対する液体回収位置（距離）、回収方向なども含めることができる。すなわち、回収条件としては、液体回収装置２１の回収力（吸引力）、光路空間Ｋ１に対する回収口２２の位置、距離、数などを含めることができる。制御装置ＣＯＮＴは、付着力Ｅに基づいて、これら回収条件を決定し、その決定された回収条件に基づいて、液浸機構１の動作を制御しつつ、基板Ｐを液浸露光することができる。この場合も、記憶装置ＭＲＹには、付着力Ｅに対応した最適な単位時間当たりの液体回収量、回収位置（距離）、回収方向などに関する情報が予め記憶されており、制御装置ＣＯＮＴは、付着力Ｅと記憶装置ＭＲＹの記憶情報とに基づいて、基板Ｐを露光するときの最適な回収条件を決定することができる。付着力Ｅに応じて、液体ＬＱを回収するときの液浸機構１による回収性（回収能力）が変動する可能性があるが、制御装置ＣＯＮＴは、付着力Ｅに応じて、液体ＬＱを回収するときの回収条件を調整することで、液体ＬＱを良好に回収し、所望状態の液浸領域ＬＲを形成することができる。
Further, as described above, the immersion condition includes a recovery condition for recovering the liquid LQ in the optical path space K1. The recovery conditions include not only the amount of liquid recovered per unit time from the optical path space K1, but also the liquid recovery position (distance) with respect to the optical path space K1, the recovery direction, and the like. That is, the recovery conditions can include the recovery force (suction force) of the
なお、本実施形態において、記憶装置ＭＲＹに記憶されている条件は、基板Ｐの移動条件と液浸条件とが最適化されていることは言うまでもない。例えば、基板Ｐの移動速度が高速の場合には、単位時間当たりの液体供給量を多くするとともに、その液体供給量に応じた液体回収量で液体ＬＱを回収することで、光路空間Ｋ１を液体ＬＱで良好に満たすようにする。一方、基板Ｐの移動速度が比較的低速である場合には、単位時間当たりの液体供給量を少なくすることができる。 In the present embodiment, it goes without saying that the conditions stored in the storage device MRY are optimized for the conditions for moving the substrate P and the liquid immersion conditions. For example, when the moving speed of the substrate P is high, the liquid supply amount per unit time is increased, and the liquid LQ is recovered with a liquid recovery amount corresponding to the liquid supply amount, whereby the optical path space K1 is liquidated. Satisfy well with LQ. On the other hand, when the moving speed of the substrate P is relatively low, the liquid supply amount per unit time can be reduced.
なお、上述の実施形態においては、１つの計測装置６０によって、基板Ｐの表面における液体ＬＱの静的な接触角θと、基板Ｐの表面における液体ＬＱの滑落角αとを計測しているが、基板Ｐの表面における液体ＬＱの静的な接触角θを計測する第１の計測装置と、基板Ｐの表面における液体ＬＱの滑落角αを計測する第２の計測装置とを別々に設けてもよい。
In the above embodiment, the
また、上述の実施形態においては、計測装置６０は搬送装置Ｈの搬送経路上に設けられているが、計測装置６０の設置位置としては、搬送装置Ｈの搬送経路上以外の位置でもよい。
In the above-described embodiment, the
また、上述の実施形態においては、基板Ｐ毎に計測装置６０での計測を行っているが、表面に形成されている膜が、先に計測された基板Ｐと同じ場合には、計測装置６０での計測を省略してもよい。例えば、複数枚の基板Ｐで構成される一つのロットの先頭の基板Ｐのみを計測装置６０で計測するようにしてもよい。
In the above-described embodiment, measurement is performed by the
また、上述の実施形態においては、計測装置６０での計測結果に基づいて、その計測後の基板Ｐに対する露光条件を決定しているが、その計測後の基板Ｐ上のショット領域毎に異なる露光条件を設定してもよい。
In the above-described embodiment, the exposure condition for the substrate P after the measurement is determined based on the measurement result of the
なお、上述の実施形態においては、液体ＬＱとして純水を用い、その液体ＬＱに対する基板Ｐの付着力Ｅを求め、その付着力Ｅに応じて基板Ｐを露光するときの露光条件を決定しているが、液体ＬＱを例えばフッ素系オイルにするなど、液体ＬＱの種類（物性）を変えることによって、付着力Ｅを所望値にするようにしてもよい。また、その付着力Ｅに応じて、露光条件を決定するようにしてもよい。あるいは、液体（純水）ＬＱに所定の材料（添加物）を添加することによって、その液体（純水）ＬＱの物性を変えるようにしてもよい。 In the above-described embodiment, pure water is used as the liquid LQ, the adhesion force E of the substrate P to the liquid LQ is obtained, and the exposure condition for exposing the substrate P is determined according to the adhesion force E. However, the adhesive force E may be set to a desired value by changing the type (physical properties) of the liquid LQ, for example, by changing the liquid LQ to fluorinated oil. The exposure conditions may be determined according to the adhesion force E. Alternatively, the physical properties of the liquid (pure water) LQ may be changed by adding a predetermined material (additive) to the liquid (pure water) LQ.
なお、上述の第１実施形態においては、デバイスを製造するために実際に露光される基板Ｐの表面に液体ＬＱの液滴を配置し、その基板Ｐを傾斜させたときの液滴の状態を計測装置６０で計測するように説明したが、例えば実際に露光される基板Ｐの表面とほぼ同様の表面を有する物体（例えばテスト基板等）上に液滴を配置し、その物体の表面を傾斜させたときの液滴の状態を計測するようにしてもよい。
In the first embodiment described above, a liquid LQ droplet is disposed on the surface of the substrate P that is actually exposed to manufacture a device, and the state of the droplet when the substrate P is tilted is shown. The
＜第２実施形態＞
次に、第２実施形態について説明する。以下の説明において、上述の実施形態と同一又は同等の構成部分については同一の符号を付し、その説明を簡略若しくは省略する。
<Second Embodiment>
Next, a second embodiment will be described. In the following description, the same or equivalent components as those of the above-described embodiment are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is simplified or omitted.
上述の実施形態においては、露光処理されるべき基板Ｐと液体（純水）ＬＱとの付着力Ｅに応じて、基板Ｐを露光するときの露光条件を決定（調整）しているが、付着力Ｅの許容範囲を設定し、基板Ｐを露光する前に、その基板Ｐが液体（純水）ＬＱに対して許容範囲の付着力Ｅとなる膜を有するか否か、すなわち液浸露光処理するのに適当な膜を有する基板Ｐか否かを判断するようにしてもよい。例えば、記憶装置ＭＲＹに、液浸露光処理するのに適当な付着力Ｅか否かを判断するための指標値（許容値）を記憶しておき、この指標値に応じて、液浸露光処理するのに適当な付着力Ｅか否かを判断することができる。この指標値は、例えば実験あるいはシミュレーションによって予め求めることができる。そして、上述の判断結果に基づいて、不適当な膜を有する基板Ｐは露光処理しないようにすることができる。例えば、搬送装置Ｈによって計測装置６０に搬送された基板Ｐの液体（純水）ＬＱに対する付着力Ｅを計測し、計測された付着力Ｅが予め定められた許容範囲以外となったとき、その基板Ｐを基板ステージＰＳＴにはロードしないようにする。こうすることにより、液浸露光処理するのに不適当な膜を有する基板Ｐを露光しなくてすみ、液体ＬＱの漏出などが防止され、露光装置ＥＸの稼動率の向上に寄与することができる。
In the above-described embodiment, the exposure conditions for exposing the substrate P are determined (adjusted) according to the adhesion E between the substrate P to be exposed and the liquid (pure water) LQ. Before setting the allowable range of the adhesion force E and exposing the substrate P, it is determined whether or not the substrate P has a film having the allowable adhesion force E with respect to the liquid (pure water) LQ, that is, an immersion exposure process. It may be determined whether or not the substrate P has an appropriate film. For example, an index value (allowable value) for determining whether or not the adhesion force E is appropriate for the immersion exposure process is stored in the storage device MRY, and the immersion exposure process is performed according to the index value. It is possible to determine whether or not the adhesion force E is appropriate for this. This index value can be obtained in advance by, for example, experiments or simulations. Based on the above determination result, the substrate P having an inappropriate film can be prevented from being exposed. For example, when the adhesion force E to the liquid (pure water) LQ of the substrate P conveyed to the measuring
また、本実施形態においても、基板Ｐの表面と液体ＬＱとの間に作用する付着力Ｅが許容範囲となるように、液体ＬＱの種類（物性）を変えるようにしてもよい。あるいは、液体（純水）ＬＱに所定の材料（添加物）を添加することによって、基板Ｐの表面と液体ＬＱとの間に作用する付着力Ｅを許容範囲にするようにしてもよい。 Also in this embodiment, the type (physical properties) of the liquid LQ may be changed so that the adhesion force E acting between the surface of the substrate P and the liquid LQ falls within an allowable range. Alternatively, by adding a predetermined material (additive) to the liquid (pure water) LQ, the adhesive force E acting between the surface of the substrate P and the liquid LQ may be within an allowable range.
＜第３実施形態＞
次に第３実施形態について説明する。上述の第１及び第２実施形態においては、露光装置ＥＸ内の計測装置６０で基板Ｐの表面における液体ＬＱの静的な接触角θと、基板Ｐの表面における液体ＬＱの滑落角αとを計測しているが、露光装置ＥＸ内に計測装置６０を搭載せずに、静的な接触角θと滑落角αとを露光装置ＥＸとは別の装置で計測することができる。本実施形態では、基板Ｐを露光するときの露光条件を決定するために、基板Ｐの表面における液体ＬＱの静的な接触角θの情報と、基板Ｐの表面における液体ＬＱの滑落角αの情報とが、入力装置ＩＮＰを介して制御装置ＣＯＮＴに入力される。制御装置ＣＯＮＴは、入力装置ＩＮＰから入力された接触角θの情報と、滑落角αの情報とに基づいて、基板Ｐを露光するときの露光条件を決定する。すなわち、制御装置ＣＯＮＴは、入力装置ＩＮＰから入力された接触角θの情報と滑落角αの情報とに基づいて、上述の実施形態同様、付着力Ｅを導出し、その導出した付着力Ｅと、記憶装置ＭＲＹに予め記憶されている、付着力Ｅに対応した最適露光条件に関する情報（マップデータ）とに基づいて、露光処理されるべき基板Ｐに対する最適露光条件を決定する。
<Third Embodiment>
Next, a third embodiment will be described. In the first and second embodiments described above, the static contact angle θ of the liquid LQ on the surface of the substrate P and the sliding angle α of the liquid LQ on the surface of the substrate P are measured by the measuring
なお、入力装置ＩＮＰに入力されるデータとしては、計測された静的な接触角θと滑落角αとに基づいて計算された付着力Ｅであってもよい。あるいは、計測を行わずに、予め分かっている物性値データ（静的な接触角θと滑落角α、あるいは付着力Ｅ）であってもよい。 The data input to the input device INP may be an adhesion force E calculated based on the measured static contact angle θ and sliding angle α. Alternatively, physical property value data (static contact angle θ and sliding angle α or adhesion force E) that is known in advance may be used without performing measurement.
また、上述の第１〜第３実施形態において、記憶装置ＭＲＹに付着力（静的な接触角及び滑落角）と最適露光条件との関係を記憶しているが、実験又はシミュレーションの結果に基づいて決定された関数を記憶装置ＭＲＹに記憶しておき、その関数を使って、付着力Ｅに対する最適な露光条件を求めるようにしてもよい。 In the first to third embodiments described above, the relationship between the adhesive force (static contact angle and sliding angle) and the optimum exposure condition is stored in the storage device MRY, but based on the results of experiments or simulations. The function determined in this manner may be stored in the storage device MRY, and the optimum exposure condition for the adhesive force E may be obtained using the function.
＜第４実施形態＞
次に第４実施形態について説明する。上述の第１〜第３実施形態においては、基板Ｐの表面における液体ＬＱの静的な接触角θと、基板Ｐの表面における液体ＬＱの滑落角αとに基づいて、付着力Ｅを導出し、その付着力Ｅに応じて、基板Ｐを露光するときの露光条件を決定しているが、本実施形態の特徴的な部分は、基板Ｐを露光するときの露光条件を、式（θ−ｔ×α）に基づいて決定する点にある。
<Fourth embodiment>
Next, a fourth embodiment will be described. In the first to third embodiments described above, the adhesion force E is derived based on the static contact angle θ of the liquid LQ on the surface of the substrate P and the sliding angle α of the liquid LQ on the surface of the substrate P. The exposure conditions for exposing the substrate P are determined according to the adhesion force E. The characteristic part of this embodiment is that the exposure conditions for exposing the substrate P are expressed by the equation (θ− t × α).
本実施形態においては、制御装置ＣＯＮＴは、次の（２）式で定義される値Ｕ
Ｕ＝（θ−ｔ×α） …（２）に基づいて、基板Ｐを露光するときの露光条件を決定する。
但し、
θ：基板Ｐの表面における液体ＬＱの静的な接触角、
α：基板Ｐの表面における液体ＬＱの滑落角、
ｔ：所定の定数、である。
In the present embodiment, the control device CONT has a value U defined by the following equation (2).
U = (θ−t × α) (2) The exposure conditions for exposing the substrate P are determined based on (2).
However,
θ: static contact angle of the liquid LQ on the surface of the substrate P,
α: Sliding angle of the liquid LQ on the surface of the substrate P,
t: a predetermined constant.
本発明者は、値Ｕ（＝θ−ｔ×α）に応じて、基板Ｐ上で液浸領域ＬＲを所望状態に維持可能な露光条件（基板Ｐの移動条件、液浸条件等）が変化することを見出した。すなわち、露光装置ＥＸの最終光学素子ＬＳ１と基板Ｐの膜との間の光路空間Ｋ１を液体ＬＱで満たして基板Ｐ上に液体ＬＱの液浸領域ＬＲを形成したときに、液浸領域ＬＲを所望状態に維持することができる露光条件が、基板Ｐの膜と液体ＬＱとに対応する値Ｕに応じて変化することを見出した。したがって、値Ｕに応じて最適な露光条件を設定することによって、液体ＬＱの流出、及び液体ＬＱ中での気泡の生成等の不具合を生じることなく、基板Ｐを露光することができる。 The inventor changes the exposure conditions (the movement conditions of the substrate P, the immersion conditions, etc.) that can maintain the immersion region LR in the desired state on the substrate P according to the value U (= θ−t × α). I found out. That is, when the optical path space K1 between the final optical element LS1 of the exposure apparatus EX and the film of the substrate P is filled with the liquid LQ and the liquid immersion region LR of the liquid LQ is formed on the substrate P, the liquid immersion region LR is changed. It has been found that the exposure conditions that can be maintained in a desired state change according to the value U corresponding to the film of the substrate P and the liquid LQ. Therefore, by setting optimal exposure conditions according to the value U, the substrate P can be exposed without causing problems such as outflow of the liquid LQ and generation of bubbles in the liquid LQ.
例えば、上述の露光条件には、基板Ｐの移動条件が含まれる。すなわち、露光装置ＥＸの最終光学素子ＬＳ１と基板Ｐの膜との間の光路空間Ｋ１を液体ＬＱで満たして膜上に液体ＬＱの液浸領域ＬＲを形成した状態で基板Ｐ（膜）を移動したときに、液浸領域ＬＲを所望状態に維持することができる最大の速度（以下、許容速度、と称する）は、基板Ｐの膜と液体ＬＱとに対応する値Ｕに応じて変化する。したがって、値Ｕに対応する許容速度以下で基板Ｐを移動すれば、液体ＬＱの流出、及び液体ＬＱ中での気泡の生成等の不具合の発生を抑えつつ、基板Ｐを露光することができる。 For example, the above-described exposure conditions include conditions for moving the substrate P. That is, the substrate P (film) is moved while the optical path space K1 between the final optical element LS1 of the exposure apparatus EX and the film of the substrate P is filled with the liquid LQ and the liquid LQ immersion region LR is formed on the film. When this is done, the maximum speed at which the immersion region LR can be maintained in a desired state (hereinafter referred to as an allowable speed) varies according to the value U corresponding to the film of the substrate P and the liquid LQ. Therefore, if the substrate P is moved at an allowable speed corresponding to the value U or less, the substrate P can be exposed while suppressing occurrence of problems such as outflow of the liquid LQ and generation of bubbles in the liquid LQ.
本実施形態においては、制御装置ＣＯＮＴは、上述の値Ｕに基づいて、基板Ｐを移動するときの移動条件（基板Ｐの移動速度）を決定することとする。 In the present embodiment, the control device CONT determines a moving condition (moving speed of the substrate P) when moving the substrate P based on the value U described above.
図７は値Ｕと許容速度との関係を導出するために行った実験結果の一例を示すものである。実験は、基板Ｐ上の最上層（基板Ｐの表面）に設けられる膜の種類を変え、それら複数の種類の膜のそれぞれにおける液体ＬＱの静的な接触角θ、及び液体ＬＱの滑落角αを計測するとともに、各膜のそれぞれについての値Ｕ、及び各膜のそれぞれについての基板Ｐの許容速度を求めた。なお、図７の実験例に示されている基板Ｐの許容速度とは、光路空間Ｋ１を液体ＬＱで満たしつつ、液体ＬＱを流出させることなく（基板Ｐ上に液体ＬＱの滴及び膜を残すことなく）、基板Ｐを移動させることができる速度である。また、図７に示すように、本実験例では、２６種類の膜を用意し、それら複数の膜のそれぞれについての各データを取得した。 FIG. 7 shows an example of the result of an experiment conducted to derive the relationship between the value U and the allowable speed. In the experiment, the type of film provided on the uppermost layer (the surface of the substrate P) on the substrate P is changed, and the static contact angle θ of the liquid LQ and the sliding angle α of the liquid LQ in each of the plurality of types of films. Was measured, and the value U for each film and the permissible speed of the substrate P for each film were determined. Note that the permissible speed of the substrate P shown in the experimental example of FIG. 7 is that the optical path space K1 is filled with the liquid LQ and the liquid LQ does not flow out (drops and films of the liquid LQ are left on the substrate P). The speed at which the substrate P can be moved. Further, as shown in FIG. 7, in this experimental example, 26 types of films were prepared, and data for each of the plurality of films was acquired.
上述のように、計測装置６０は、基板Ｐの表面における液体ＬＱの静的な接触角θ、及び基板Ｐの表面における液体ＬＱの滑落角αを計測可能であり、本実験例では、各膜の表面に所定量（例えば、５０マイクロリットル）の液体ＬＱの滴をたらし、計測装置６０を用いて、各膜における液体ＬＱの静的な接触角θ、及び滑落角αを求めた。また、所定の定数ｔは、例えばノズル部材７０の構造、能力（液体供給能力、液体回収能力など）等に応じて定められる値であり、実験又はシミュレーションによって導出可能である。
As described above, the measuring
そして、本実験例では、所定の定数ｔ＝１とし、計測装置６０の計測結果に基づいて、各膜のそれぞれについての値Ｕ（すなわちθ−α）を導出するとともに、各膜のそれぞれについての許容速度を求めた。上述のように、基板Ｐ上の膜は液浸露光時において液体ＬＱと接触する液体接触面を形成するため、図７に示すように、膜の種類（物性）に応じて、すなわち値Ｕに応じて許容速度が変化する。
In this experimental example, a predetermined constant t = 1 is set, and a value U (that is, θ−α) for each film is derived based on the measurement result of the measuring
図８は値Ｕ（但し、ｔ＝１）と許容速度との関係を示す図、すなわち図７の実験結果をグラフ化したものである。図８では、上述の実験結果に対応する点と、それら実験結果をフィッティングした近似曲線とが示されている。図８に示すように、値Ｕ＝（θ−ｔ×α）に応じて、許容速度が変化することが分かる。具体的には、値Ｕが大きくなるほど、許容速度が大きくなることが分かる。したがって、基板Ｐ上に値Ｕが大きい膜を設けることにより、最終光学素子ＬＳ１と基板Ｐ（膜）との間を液体ＬＱで満たした状態で、基板Ｐを高速に移動しつつ、その基板Ｐを露光することができる。 FIG. 8 is a graph showing the relationship between the value U (where t = 1) and the allowable speed, that is, a graph of the experimental results of FIG. FIG. 8 shows points corresponding to the above experimental results and approximate curves obtained by fitting these experimental results. As shown in FIG. 8, it can be seen that the allowable speed changes according to the value U = (θ−t × α). Specifically, it can be seen that the allowable speed increases as the value U increases. Accordingly, by providing a film having a large value U on the substrate P, the substrate P is moved at a high speed while the substrate L is filled with the liquid LQ between the final optical element LS1 and the substrate P (film). Can be exposed.
次に、計測装置６０を使った計測手順及び基板Ｐを露光するときの露光手順の一例について説明する。所定の膜を有する基板Ｐを露光するとき、制御装置ＣＯＮＴは、その基板Ｐを露光する前に、計測装置６０を用いて、基板Ｐの表面（膜）における液体ＬＱの静的な接触角θを計測する。また、制御装置ＣＯＮＴは、計測装置６０を用いて、基板Ｐの表面（膜）における液体ＬＱの滑落角αを計測する。そして、制御装置ＣＯＮＴは、計測装置６０の計測結果に基づいて、値Ｕ（＝θ−ｔ×α）を求める。記憶装置ＭＲＹには、値Ｕ（静的な接触角θと滑落角αと）に対応する基板Ｐの許容速度を導き出すための情報（関数、マップデータ等）が予め記憶されている。本実施形態では、記憶装置ＭＲＹは、値Ｕをパラメータとして、その値Ｕに対応する基板Ｐの許容速度を導き出す関数（例えば、図８の近似曲線に対応する関数）が記憶されている。上述したように、この値Ｕに対応した基板Ｐの許容速度に関する情報は、予め実験又はシミュレーションによって求めることができ、記憶装置ＭＲＹに記憶される。
Next, an example of a measurement procedure using the
制御装置ＣＯＮＴは、計測装置６０の計測結果と、記憶装置ＭＲＹの記憶情報とに基づいて、基板Ｐを露光するときの露光条件（基板Ｐの移動速度）を決定する。すなわち、制御装置ＣＯＮＴは、求めた値Ｕ（静的な接触角θ及び滑落角αの情報）と、記憶装置ＭＲＹに予め記憶されている、値Ｕに対応した基板Ｐの許容速度に関する情報とに基づいて、露光処理されるべき基板Ｐの移動速度を、許容速度を超えないように、決定する。
The control device CONT determines an exposure condition (moving speed of the substrate P) when exposing the substrate P based on the measurement result of the measuring
そして、制御装置ＣＯＮＴは、決定した露光条件（基板Ｐの移動速度）に基づいて、基板Ｐを液浸露光する。例えば、露光処理されるべき基板Ｐの表面と液体ＬＱとに応じた値Ｕが小さい場合、基板Ｐの移動速度を高速化すると、光路空間Ｋ１を液体ＬＱで良好に満たすことが困難となる可能性があるため、制御装置ＣＯＮＴは、値Ｕに応じて、基板Ｐの移動速度を遅くする。こうすることにより、光路空間Ｋ１を液体ＬＱで良好に満たした状態で、基板Ｐを露光することができる。一方、値Ｕが大きい場合には、基板Ｐの移動速度を高速化することができ、スループットを向上することができる。 Then, the control device CONT performs immersion exposure of the substrate P based on the determined exposure condition (movement speed of the substrate P). For example, when the value U corresponding to the surface of the substrate P to be exposed and the liquid LQ is small, it is difficult to satisfactorily fill the optical path space K1 with the liquid LQ if the moving speed of the substrate P is increased. Therefore, the control device CONT slows down the moving speed of the substrate P according to the value U. By doing so, the substrate P can be exposed in a state where the optical path space K1 is satisfactorily filled with the liquid LQ. On the other hand, when the value U is large, the moving speed of the substrate P can be increased and the throughput can be improved.
なお、スループットを考慮すれば、基板Ｐの移動速度は、値Ｕに対応する許容速度に設定されることが望ましい。 In consideration of the throughput, it is desirable that the moving speed of the substrate P is set to an allowable speed corresponding to the value U.
また、基板Ｐの移動速度は、基板Ｐ上に露光光ＥＬが照射されている露光中の移動速度（スキャン速度）だけでなく、ショット間に行われるステッピング中の移動速度（ステッピング速度）も含む。 The moving speed of the substrate P includes not only the moving speed (scanning speed) during exposure in which the exposure light EL is irradiated onto the substrate P but also the moving speed (stepping speed) during stepping performed between shots. .
以上説明したように、式（θ−ｔ×α）に基づいて、基板Ｐを露光するときの露光条件を決定するようにしたので、異なる種類の膜が形成された複数の基板Ｐのそれぞれに対して液浸露光を良好に行うことができる。したがって、液浸露光装置ＥＸの汎用性を向上することができる。 As described above, since the exposure conditions for exposing the substrate P are determined based on the equation (θ−t × α), each of the plurality of substrates P on which different types of films are formed is determined. In contrast, immersion exposure can be performed satisfactorily. Therefore, the versatility of the immersion exposure apparatus EX can be improved.
なお、本実施形態では、値Ｕに基づいて、基板Ｐの移動速度を決定しているが、基板Ｐの加速度、減速度、移動方向（移動軌跡）、及び一方向への連続的な移動距離の少なくとも一部を決定することができる。すなわち、基板Ｐ上で液浸領域ＬＲを所望状態に維持可能な最大の加速度、最大の減速度、最大の移動距離の少なくとも一部と値Ｕとの関係を予め求めておき、基板Ｐの膜と液体ＬＱとに対応する値Ｕから求められる許容値を超えないように、加速度、減速度、移動距離の少なくとも一部を決定してもよい。また、値Ｕが小さい場合、基板Ｐの移動方向によっては、液浸領域ＬＲを所望状態に維持できない可能性もあるので、値Ｕに応じて、基板Ｐの移動方向を制限したり、基板Ｐを所定方向へ移動するときの速度をその他の方向へ移動するときの速度よりも小さくするようにしてもよい。 In this embodiment, the moving speed of the substrate P is determined based on the value U. However, the acceleration, deceleration, moving direction (moving locus), and continuous moving distance in one direction of the substrate P are determined. Can be determined at least in part. That is, the relationship between at least a part of the maximum acceleration, the maximum deceleration, and the maximum movement distance that can maintain the immersion region LR in a desired state on the substrate P and the value U is obtained in advance. And at least a part of the acceleration, deceleration, and movement distance may be determined so as not to exceed the allowable value obtained from the value U corresponding to the liquid LQ. If the value U is small, the immersion region LR may not be maintained in a desired state depending on the movement direction of the substrate P. Therefore, depending on the value U, the movement direction of the substrate P may be limited, The speed when moving in a predetermined direction may be made smaller than the speed when moving in other directions.
また、値Ｕに基づいて、液浸領域ＬＲを形成するために液体ＬＱを供給するときの供給条件、及び液浸領域ＬＲを形成する液体ＬＱを回収するときの回収条件を含む、液浸領域ＬＲを形成するときの液浸条件を決定することができる。例えば、基板Ｐ上で液浸領域ＬＲを所望状態に維持可能な最大の液体供給量と値Ｕとの関係を予め求めておけば、値Ｕから求められる許容値を超えないように液体ＬＱの供給量を決定してもよい。 In addition, based on the value U, the liquid immersion region including supply conditions for supplying the liquid LQ to form the liquid immersion region LR and recovery conditions for recovering the liquid LQ forming the liquid immersion region LR The immersion conditions for forming the LR can be determined. For example, if the relationship between the maximum liquid supply amount that can maintain the liquid immersion region LR in a desired state on the substrate P and the value U is obtained in advance, the liquid LQ is set so as not to exceed the allowable value obtained from the value U. The supply amount may be determined.
また、第４実施形態において、値Ｕの許容範囲を設定し、基板Ｐを露光する前に、その基板Ｐが液体（純水）ＬＱに対して許容範囲の値Ｕとなる膜を有するか否か、すなわち液浸露光処理するのに適当な膜を有する基板Ｐか否かを判断するようにしてもよい。 In the fourth embodiment, before setting the allowable range of the value U and exposing the substrate P, whether or not the substrate P has a film having the allowable range value U with respect to the liquid (pure water) LQ. In other words, it may be determined whether or not the substrate P has a film suitable for the immersion exposure process.
また、第４実施形態において、基板Ｐの表面における液体ＬＱの静的な接触角θを計測する第１の計測装置と、基板Ｐの表面における液体ＬＱの滑落角αを計測する第２の計測装置とを別々に設けてもよい。 In the fourth embodiment, the first measurement device that measures the static contact angle θ of the liquid LQ on the surface of the substrate P and the second measurement that measures the sliding angle α of the liquid LQ on the surface of the substrate P. The apparatus may be provided separately.
なお、上述の第４実施形態においては、デバイスを製造するために実際に露光される基板Ｐの表面に液体ＬＱの液滴を配置し、その基板Ｐを傾斜させたときの液滴の状態を計測装置６０で計測するように説明したが、例えば実際に露光される基板Ｐの表面とほぼ同様の表面を有する物体（例えばテスト基板等）上に液滴を配置し、その物体の表面を傾斜させたときの液滴の状態を計測するようにしてもよい。
In the above-described fourth embodiment, a liquid LQ droplet is disposed on the surface of the substrate P that is actually exposed to manufacture a device, and the state of the droplet when the substrate P is tilted is shown. The
＜第５実施形態＞
上述の第４実施形態において、露光装置ＥＸ内に計測装置６０を搭載せずに、静的な接触角θと滑落角αとを露光装置ＥＸとは別の装置で計測することができる。そして、基板Ｐを露光するときの露光条件を決定するために、基板Ｐの表面における液体ＬＱの静的な接触角θの情報と、基板Ｐの表面における液体ＬＱの滑落角αの情報とが、入力装置ＩＮＰを介して制御装置ＣＯＮＴに入力される。制御装置ＣＯＮＴは、入力装置ＩＮＰから入力された接触角θの情報と、滑落角αの情報とに基づいて、基板Ｐを露光するときの露光条件を決定する。すなわち、制御装置ＣＯＮＴは、入力装置ＩＮＰから入力された接触角θの情報と滑落角αの情報とに基づいて、上述の実施形態同様、値Ｕを導出し、その導出した値Ｕと、記憶装置ＭＲＹに予め記憶されている、値Ｕから液浸領域ＬＲを所望状態に維持できる条件を導出する情報とに基づいて、露光処理されるべき基板Ｐに対する最適露光条件を決定する。もちろん、入力装置ＩＮＰから値Ｕを入力して、最適露光条件を決定してもよい。
<Fifth Embodiment>
In the fourth embodiment described above, the static contact angle θ and the sliding angle α can be measured by an apparatus different from the exposure apparatus EX without mounting the
＜第６実施形態＞
次に第６実施形態について説明する。本実施形態の特徴的な部分は、基板Ｐの表面を傾斜させたときの基板Ｐの表面における液体ＬＱの後退接触角に基づいて、基板Ｐを露光するときの露光条件を決定する点にある。
<Sixth Embodiment>
Next, a sixth embodiment will be described. The characteristic part of the present embodiment is that the exposure condition for exposing the substrate P is determined based on the receding contact angle of the liquid LQ on the surface of the substrate P when the surface of the substrate P is inclined. .
本実施形態においては、制御装置ＣＯＮＴは、基板Ｐの表面を傾斜させたときの基板Ｐの表面における液体ＬＱの後退接触角θＲに基づいて、基板Ｐを露光するときの露光条件を決定する。 In the present embodiment, the control unit CONT determines the exposure conditions when based on the receding contact angle theta R of the liquid LQ on the surface of the substrate P when tilting the surface of the substrate P, the substrate P is exposed .
図９の模式図を参照しながら後退接触角θＲについて説明する。後退接触角θＲとは、物体の表面（ここでは基板Ｐの表面）に液体ＬＱの液滴を付着させた状態で、その物体の表面を水平面に対して傾斜させたとき、物体の表面に付着していた液体ＬＱの液滴が、重力作用によって下方に滑り出す（移動を開始する）ときの、液滴の後側の接触角を言う。換言すれば、後退接触角θＲとは、液体ＬＱの液滴が付着した物体の表面を傾けたとき、その液滴が滑り落ちる滑落角αの臨界角度における、液滴の後側の接触角を言う。なお、物体の表面に付着していた液体ＬＱの液滴が、重力作用によって下方に滑り出す（移動を開始する）ときとは、液滴が移動を開始する瞬間を意味するが、移動を開始する直前、及び移動を開始する直後の少なくとも一部の状態であってもよい。 With reference to the schematic diagram of FIG. 9 will be described receding contact angle theta R. The receding contact angle θ R is the surface of the object when the surface of the object is inclined with respect to the horizontal plane with the liquid LQ droplet attached to the surface of the object (here, the surface of the substrate P). The contact angle on the rear side of the droplet when the droplet of the liquid LQ that has adhered slides downward (begins moving) due to the action of gravity. In other words, the receding contact angle θ R is the contact angle of the back side of the droplet at the critical angle of the sliding angle α when the surface of the object to which the droplet of the liquid LQ adheres is tilted. To tell. The liquid LQ droplet adhering to the surface of the object slides downward (starts moving) due to the gravitational action means the moment when the liquid droplet starts moving, but starts moving. It may be at least a part of the state immediately before and immediately after the start of movement.
本発明者は、基板Ｐの表面における液体ＬＱの後退接触角θＲに応じても、基板Ｐ上で液浸領域ＬＲを所望状態に維持可能な露光条件（基板Ｐの移動条件、液浸条件等）が変化することを見出した。すなわち、本発明者は、露光装置ＥＸの最終光学素子ＬＳ１と基板Ｐの膜との間を液体ＬＱで満たして基板Ｐ上に液体ＬＱの液浸領域ＬＲを形成したときに、液浸領域ＬＲを所望状態に維持できる露光条件が、基板Ｐの膜と液体ＬＱとに対応する後退接触角θＲに応じて変化することを見出した。したがって、後退接触角θＲに応じて最適な露光条件を設定することによって、液体ＬＱの流出、及び液体ＬＱ中での気泡の発生等の不具合を生じることなく、基板Ｐを露光することができる。 The present inventor has also depending on the receding contact angle theta R of the liquid LQ on the front surface of the substrate P, can exposure conditions maintain the liquid immersion area LR in the desired state on the substrate P (movement conditions of the substrate P, the liquid immersion conditions Etc.) was found to change. That is, when the present inventor EX fills the space between the final optical element LS1 of the exposure apparatus EX and the film of the substrate P with the liquid LQ to form the liquid immersion region LR of the liquid LQ on the substrate P, the liquid immersion region LR. exposure conditions can be maintained in the desired state is found that changes in accordance with the receding contact angle theta R corresponding to the film and the liquid LQ of the substrate P. Therefore, by setting the optimum exposure conditions in accordance with the receding contact angle theta R, outflow of the liquid LQ, and without causing a problem such as occurrence of bubbles in the liquid LQ, it is possible to expose the substrate P .
例えば、露光条件には基板Ｐの移動速度が含まれる。すなわち、露光装置ＥＸの最終光学素子ＬＳ１と基板Ｐの膜との間を液体ＬＱで満たして、基板Ｐ上に液体ＬＱの液浸領域ＬＲを形成したときに、液浸領域ＬＲを所望状態に維持できる最大の速度（許容速度）が、基板Ｐの膜と液体ＬＱとに対応する後退接触角θＲに応じて変化する。したがって、後退接触角θＲに対応する許容速度以下で基板Ｐを移動すれば、液体ＬＱの流出、及び液体ＬＱ中での気泡の生成等の不具合の発生を抑えつつ、基板Ｐを露光することができる。 For example, the exposure conditions include the moving speed of the substrate P. That is, when the space between the final optical element LS1 of the exposure apparatus EX and the film of the substrate P is filled with the liquid LQ, and the liquid immersion area LR of the liquid LQ is formed on the substrate P, the liquid immersion area LR is brought into a desired state. maximum speed can be maintained (permissible speed) is changed in accordance with the receding contact angle theta R corresponding to the film and the liquid LQ of the substrate P. Accordingly, if the substrate P moves within the allowable speed corresponding to the receding contact angle theta R, outflow of the liquid LQ, and while suppressing the occurrence of problems such as generation of bubbles in the liquid LQ, exposing the substrate P Can do.
後退接触角θＲは、上述の計測装置６０を用いて計測可能である。基板Ｐの表面における液体ＬＱの後退接触角θＲを計測するとき、まず、計測装置６０は、保持部材６１に保持された基板Ｐの表面が水平面（ＸＹ平面）とほぼ平行となるように、駆動システム６５を介して保持部材６１の位置（姿勢）を調整する。そして、計測装置６０は、水平面とほぼ平行となっている基板Ｐの表面に対して、滴下部材６２より液体ＬＱの液滴を滴下する。そして、図４を参照して説明した手順と同様、計測装置６０は、基板Ｐの表面に液滴を配置した状態で、その基板Ｐを保持した保持部材６１を、駆動システム６５を用いてθＸ方向に回転（傾斜）する。保持部材６１の回転（傾斜）に伴って、基板Ｐの表面も回転（傾斜）する。基板Ｐの表面を回転（傾斜）するにしたがって、基板Ｐの表面に付着していた液滴は、重力作用によって下方に滑り出す（移動を開始する）。このとき、計測装置６０は、照明装置６４で基板Ｐの表面に配置された液滴を照明するとともに、観察装置６３を使って液滴の画像を取得する。観察装置６３は、液滴が滑り出したことを観察可能であり、取得した画像に関する画像情報を制御装置ＣＯＮＴに出力する。制御装置ＣＯＮＴは、観察装置６３から出力された信号（画像情報）に基づいて、基板Ｐの表面の液滴が移動を開始した時点（滑り出した時点）を求めることができる。そして、制御装置ＣＯＮＴは、観察装置６３から出力された信号を演算処理（画像処理）し、その処理結果に基づいて、基板Ｐの表面における液体ＬＱの液滴の後退接触角θＲを求めることができる。こうして、基板Ｐの表面における液体ＬＱの後退接触角θＲが、制御装置ＣＯＮＴを含む計測装置６０によって計測される。
The receding contact angle θ R can be measured using the above-described
また、制御装置ＣＯＮＴは、基板Ｐの表面の液滴が移動を開始した時点での基板Ｐの表面の角度（すなわち滑落角）αを、駆動システム６５による保持部材６１の駆動量（傾斜量）より求めることができる。すなわち、制御装置ＣＯＮＴは、観察装置６３から出力された信号（画像情報）と、駆動システム６５による保持部材６１の駆動量とに基づいて、基板Ｐの表面における液体ＬＱの液滴の滑落角αを求めることができる。このように、基板Ｐの表面における液体ＬＱの滑落角αが、制御装置ＣＯＮＴを含む計測装置６０によって計測される。
Further, the control device CONT determines the angle (namely, sliding angle) α of the surface of the substrate P at the time when the droplet on the surface of the substrate P starts to move, by the drive amount (tilt amount) of the holding
また、制御装置ＣＯＮＴは、観察装置６３から出力された信号（画像情報）に基づいて、基板Ｐの表面における液滴の画像を表示装置ＤＹで表示することができる。したがって、液滴の状態を表示装置ＤＹに表示し、目視によって、基板Ｐの表面の液滴が移動を開始したときの基板Ｐの表面における液体ＬＱの後退接触角θＲを計測してもよい。
Further, the control device CONT can display an image of a droplet on the surface of the substrate P on the display device DY based on a signal (image information) output from the
図１０は後退接触角θＲと許容速度との関係を導出するために行った実験結果を示すものである。実験は、基板Ｐ上の最上層（基板Ｐの表面）に設けられる膜の種類を変え、それら複数の種類の膜のそれぞれにおける液体ＬＱの後退接触角θＲを計測するとともに、各膜のそれぞれについての基板Ｐの許容速度を求めた。なお、図１０の実験例に示されている基板Ｐの許容速度とは、光路空間Ｋ１を液体ＬＱで満たしつつ、液体ＬＱを流出させることなく（基板Ｐ上に液体ＬＱの滴及び膜を残すことなく）、基板Ｐを移動させることができる速度である。また、図１０に示すように、本実験例では、２４種類の膜を用意し、それら複数の膜のそれぞれについての各データを取得した。 Figure 10 shows the results of an experiment conducted in order to derive the relationship between the receding contact angle theta R and permissible speed. Experiments changing the type of film provided on the uppermost layer of the substrate P (the surface of the substrate P), while measuring the receding contact angle theta R of the liquid LQ on each of the plurality of types of films, each of the films The permissible speed of the substrate P was determined. Note that the permissible speed of the substrate P shown in the experimental example of FIG. 10 is that the optical path space K1 is filled with the liquid LQ and the liquid LQ does not flow out (drops and films of the liquid LQ are left on the substrate P). The speed at which the substrate P can be moved. Further, as shown in FIG. 10, in this experimental example, 24 types of films were prepared, and each data for each of the plurality of films was acquired.
上述のように、計測装置６０は、基板Ｐの表面における液体ＬＱの後退接触角θＲを計測可能であり、本実験例では、各膜の表面に数十マイクロリットル（例えば、５０マイクロリットル）の液体ＬＱの滴をたらし、計測装置６０を用いて、各膜における液体ＬＱの後退接触角θＲを求めた。
As described above, the measuring
図１１は後退接触角θＲと許容速度との関係を示す図、すなわち図１０の実験結果をグラフ化したものである。図１１では、上述の実験結果に対応する点と、それら実験結果をフィッティングした近似曲線とが示されている。図１１に示すように、基板Ｐの表面における液体ＬＱの後退接触角θＲに応じて、許容速度が変化することが分かる。具体的には、後退接触角θＲが大きくなるほど、許容速度が大きくなることが分かる。したがって、基板Ｐ上に、液体ＬＱに対する後退接触角θＲが大きい膜を設けることにより、最終光学素子ＬＳ１と基板Ｐ（膜）との間を液体ＬＱで満たした状態で、基板Ｐを高速に移動しつつ、その基板Ｐを露光することができる。 Figure 11 is a graph of the figure, i.e. the experimental results of FIG. 10 showing the relationship between the receding contact angle theta R and permissible speed. In FIG. 11, points corresponding to the above-described experimental results and approximate curves obtained by fitting these experimental results are shown. As shown in FIG. 11, in accordance with the receding contact angle theta R of the liquid LQ on the front surface of the substrate P, it can be seen that the permissible speed varies. Specifically, the larger the receding contact angle theta R is, it can be seen that the permissible speed is increased. Therefore, on the substrate P, by providing the receding contact angle theta R is large film for liquid LQ, the space between the final optical element LS1 and the substrate P (film) in a state filled with the liquid LQ, the substrate P at a high speed The substrate P can be exposed while moving.
次に、計測装置６０を使った計測手順及び基板Ｐを露光するときの露光手順の一例について説明する。所定の膜を有する基板Ｐを露光するとき、制御装置ＣＯＮＴは、その基板Ｐを露光する前に、計測装置６０を用いて、基板Ｐの表面（膜）における液体ＬＱの後退接触角θＲを計測する。そして、制御装置ＣＯＮＴは、計測装置６０の計測結果、すなわち後退接触角θＲに基づいて、基板Ｐを露光するときの露光条件を決定する。本実施形態では、制御装置ＣＯＮＴは、露光条件の一つとして、基板Ｐを移動するときの移動条件（基板Ｐの移動速度）を決定する。
Next, an example of a measurement procedure using the
ここで、記憶装置ＭＲＹには、液体ＬＱの後退接触角θＲに対応する基板Ｐの許容速度を導き出すための情報（関数、マップデータ等）が予め記憶されている。本実施形態では、記憶装置ＭＲＹは、液体ＬＱの後退接触角θＲをパラメータとして、その後退接触角θＲに対応する基板Ｐの許容速度を導出するための関数（例えば、図１１の近似曲線に対応する関数）が記憶されている。この後退接触角θＲに対応した基板Ｐの許容速度に関する情報は、予め実験又はシミュレーションによって求めることができ、記憶装置ＭＲＹに記憶される。 Here, the storage device MRY, information (function, map data, etc.) for deriving the permissible speed of the substrate P corresponding to the receding contact angle theta R of the liquid LQ is previously stored. In the present embodiment, the storage unit MRY may receding contact angle theta R of the liquid LQ as a parameter, the approximation curve of the function (e.g., Fig. 11 for deriving the permissible speed of the substrate P that corresponds to the receding contact angle theta R Is stored). Information about the permissible speed of the substrate P corresponding to the receding contact angle theta R may be determined in advance by experiments or simulations, it is stored in the storage apparatus MRY.
制御装置ＣＯＮＴは、計測装置６０の計測結果と、記憶装置ＭＲＹの記憶情報とに基づいて、基板Ｐを露光するときの露光条件（基板Ｐの移動速度）を決定する。すなわち、制御装置ＣＯＮＴは、求めた液体ＬＱの後退接触角θＲと、記憶装置ＭＲＹに予め記憶されている、液体ＬＱの後退接触角θＲに対応した基板Ｐの許容速度に関する情報とに基づいて、露光処理されるべき基板Ｐの最適移動速度を、許容速度を超えないように、決定する。
The control device CONT determines an exposure condition (moving speed of the substrate P) when exposing the substrate P based on the measurement result of the measuring
そして、制御装置ＣＯＮＴは、決定した露光条件（基板Ｐの移動速度）に基づいて、基板Ｐを液浸露光する。例えば、液体ＬＱの後退接触角θＲが小さい場合、基板Ｐの移動速度を高速化すると、光路空間Ｋ１を液体ＬＱで良好に満たすことが困難となる可能性があるため、制御装置ＣＯＮＴは、液体ＬＱの後退接触角θＲに応じて、基板Ｐの移動速度を遅くする。こうすることにより、光路空間Ｋ１を液体ＬＱで良好に満たした状態で、基板Ｐを露光することができる。一方、液体ＬＱの後退接触角θＲが大きい場合には、基板Ｐの移動速度を高速化することができ、スループットを向上することができる。 Then, the control device CONT performs immersion exposure of the substrate P based on the determined exposure condition (movement speed of the substrate P). For example, if the receding contact angle theta R of the liquid LQ is small, the speed of the movement of the substrate P, since the optical path space K1 can be difficult to meet satisfactorily with the liquid LQ, the controller CONT, depending on the receding contact angle theta R of the liquid LQ, slowing the movement speed of the substrate P. By doing so, the substrate P can be exposed in a state where the optical path space K1 is satisfactorily filled with the liquid LQ. On the other hand, if the receding contact angle theta R of the liquid LQ is large, the movement speed of the substrate P can speed, throughput can be improved.
なお、スループットを考慮すれば、基板Ｐの移動速度は、後退接触角θＲに対応する許容速度に設定されることが望ましい。 Incidentally, in consideration of throughput, the moving speed of the substrate P is desirably set to the allowable speed corresponding to the receding contact angle theta R.
また、基板Ｐの移動速度は、基板Ｐ上に露光光ＥＬが照射されている露光中の移動速度（スキャン速度）だけでなく、ショット間に行われるステッピング中の移動速度（ステッピング速度）も含む。 The moving speed of the substrate P includes not only the moving speed (scanning speed) during exposure in which the exposure light EL is irradiated onto the substrate P but also the moving speed (stepping speed) during stepping performed between shots. .
以上説明したように、基板Ｐの表面における液体ＬＱの後退接触角θＲに基づいて、基板Ｐを露光するときの露光条件を決定するようにしたので、異なる種類の膜が形成された複数の基板Ｐのそれぞれに対して液浸露光を良好に行うことができる。したがって、液浸露光装置ＥＸの汎用性を向上することができる。 As described above, based on the receding contact angle theta R of the liquid LQ on the front surface of the substrate P, since so as to determine the exposure conditions for exposing the substrate P, a plurality of different types of films are formed The immersion exposure can be satisfactorily performed on each of the substrates P. Therefore, the versatility of the immersion exposure apparatus EX can be improved.
なお、本実施形態では、液体ＬＱの後退接触角θＲに基づいて、基板Ｐの移動速度を決定しているが、基板Ｐの加速度、減速度、移動方向（移動軌跡）、及び一方向への連続的な移動距離の少なくとも一部を決定することができる。すなわち、基板Ｐ上で液浸領域ＬＲを所望状態に維持可能な最大の加速度、最大の減速度、最大の移動距離の少なくとも一部と後退接触角θＲとの関係を予め求めておき、基板Ｐの膜と液体ＬＱとに対応する後退接触角θＲから求められる許容値を超えないように、加速度、減速度、移動距離の少なくとも一部を決定してもよい。また、後退接触角θＲが小さい場合、基板Ｐの移動方向によっては、液浸領域ＬＲを所望状態に維持できない可能性もあるので、後退接触角θＲに応じて、基板Ｐの移動方向を制限したり、基板Ｐを所定方向へ移動するときの速度をその他の方向へ移動するときの速度よりも小さくするようにしてもよい。 In the present embodiment, based on the receding contact angle theta R of the liquid LQ, but determines the moving speed of the substrate P, the acceleration of the substrate P, the deceleration, movement direction (movement trajectory), and one direction At least a portion of the continuous travel distance can be determined. That is, the relationship between the maximum acceleration, maximum deceleration, at least a part of the maximum movement distance and the receding contact angle θ R that can maintain the immersion region LR in a desired state on the substrate P is determined in advance. You may determine at least one part of an acceleration, deceleration, and a movement distance so that the allowable value calculated | required from receding contact angle (theta) R corresponding to the film | membrane of P and the liquid LQ may not be exceeded. Also, if the receding contact angle theta R is small, depending on the direction of movement of the substrate P, because the liquid immersion area LR is a possibility can not be maintained in the desired state, in accordance with the receding contact angle theta R, the direction of movement of the substrate P You may restrict | limit or make it the speed when moving the board | substrate P to a predetermined direction be smaller than the speed when moving to another direction.
また、値θＲに基づいて、液浸領域ＬＲを形成するために液体ＬＱを供給するときの供給条件、及び液浸領域ＬＲを形成する液体ＬＱを回収するときの回収条件を含む、液浸領域ＬＲを形成するときの液浸条件を決定することができる。例えば、基板Ｐ上で液浸領域ＬＲを所望状態に維持可能な最大の液体供給量と後退接触角θＲとの関係を予め求めておけば、後退接触角θＲから求められる許容値を超えないように液体ＬＱの供給量を決定してもよい。 Further, based on the value theta R, including the supply condition for supplying the liquid LQ to form the liquid immersion area LR, and the recovery conditions for recovering the liquid LQ for forming the liquid immersion area LR, immersion The immersion conditions when forming the region LR can be determined. For example, if previously obtained relation between the maximum liquid supply rate can be maintained in the desired state of the liquid immersion region LR on the substrate P and the receding contact angle theta R, exceeds an allowable value determined from the receding contact angle theta R The supply amount of the liquid LQ may be determined so as not to occur.
また、第６実施形態において、液体ＬＱの後退接触角θＲの許容範囲を設定し、基板Ｐを露光する前に、その基板Ｐが液体（純水）ＬＱに対して許容範囲の後退接触角θＲとなる膜を有するか否か、すなわち液浸露光処理するのに適当な膜を有する基板Ｐか否かを判断するようにしてもよい。 Further, in the sixth embodiment, to set the permissible range of the receding contact angle theta R of the liquid LQ, before exposing the substrate P, the receding contact angle of tolerance that substrate P is the liquid (pure water) LQ It may be determined whether or not the film has θ R , that is, whether or not the substrate P has a film suitable for the immersion exposure process.
なお、上述の第６実施形態においては、デバイスを製造するために実際に露光される基板Ｐの表面に液体ＬＱの液滴を配置し、その基板Ｐを傾斜させたときの液滴の状態を計測装置６０で計測するように説明したが、例えば実際に露光される基板Ｐの表面とほぼ同様の表面を有する物体（例えばテスト基板等）上に液滴を配置し、その物体の表面を傾斜させたときの液滴の状態を計測するようにしてもよい。
In the above-described sixth embodiment, a liquid LQ droplet is disposed on the surface of the substrate P that is actually exposed to manufacture a device, and the state of the droplet when the substrate P is tilted is shown. The
＜第７実施形態＞
また、上述の第６実施形態において、露光装置ＥＸ内に計測装置６０を搭載せずに、基板Ｐの表面における液体ＬＱの後退接触角θＲを露光装置ＥＸとは別の装置で計測することができる。そして、基板Ｐを露光するときの露光条件を決定するために、基板Ｐの表面における液体ＬＱの後退接触角θＲの情報が、入力装置ＩＮＰを介して制御装置ＣＯＮＴに入力される。制御装置ＣＯＮＴは、入力装置ＩＮＰから入力された後退接触角θＲの情報に基づいて、基板Ｐを露光するときの露光条件を決定する。すなわち、制御装置ＣＯＮＴは、入力装置ＩＮＰから入力された後退接触角θＲの情報と、記憶装置ＭＲＹに予め記憶されている、後退接触角θＲから液浸領域ＬＲを所望状態に維持可能な条件を導出するための情報とに基づいて、露光処理されるべき基板Ｐに対する最適露光条件を決定する。
<Seventh embodiment>
Further, in the sixth embodiment described above, without mounting the measuring
なお、上述の第１〜第７実施形態において、記憶装置ＭＲＹの記憶情報を随時更新するようにしてもよい。例えば、記憶装置ＭＲＹに記憶されてない更に異なる種類の膜を有する基板Ｐを露光するときには、この新たな膜について実験又はシミュレーションを行って付着力（静的な接触角及び滑落角）に対応した露光条件を求め、記憶装置ＭＲＹに記憶されている記憶情報を更新すればよい。同様に、新たな膜について実験又はシミュレーションを行って後退接触角に対応した露光条件を求め、記憶装置ＭＲＹに記憶されている記憶情報を更新すればよい。また、記憶情報の更新には、例えばインターネットを含む通信装置を介して、露光装置ＥＸ（記憶装置ＭＲＹ）に対して遠隔地より行うことも可能である。 In the above first to seventh embodiments, the storage information of the storage device MRY may be updated as needed. For example, when exposing a substrate P having a different type of film that is not stored in the storage device MRY, the new film is subjected to experiments or simulations to cope with the adhesive force (static contact angle and sliding angle). What is necessary is just to obtain | require exposure conditions and to update the memory | storage information memorize | stored in the memory | storage device MRY. Similarly, an experiment or simulation is performed on a new film to obtain an exposure condition corresponding to the receding contact angle, and the stored information stored in the storage device MRY may be updated. The stored information can be updated from a remote location with respect to the exposure apparatus EX (storage apparatus MRY) via a communication apparatus including the Internet, for example.
また、上述の第１〜第７実施形態において、付着力Ｅ（静的な接触角及び滑落角）、又は後退接触角に基づいて基板Ｐの移動条件を決定した場合、その移動条件に基づいて、ドーズ制御パラメータが調整される。すなわち、制御装置ＣＯＮＴは、決定された基板Ｐの移動条件に基づいて、露光光ＥＬの光量（強度）、レーザ光のパルス発振周期、露光光ＥＬが照射される投影領域ＡＲの走査方向の幅の少なくとも一つを調整して、基板Ｐ上の各ショット領域に対するドーズ量を最適化する。 In the first to seventh embodiments described above, when the movement condition of the substrate P is determined based on the adhesive force E (static contact angle and sliding angle) or the receding contact angle, based on the movement condition. The dose control parameter is adjusted. That is, based on the determined movement condition of the substrate P, the control device CONT determines the light amount (intensity) of the exposure light EL, the pulse oscillation period of the laser light, and the width in the scanning direction of the projection area AR irradiated with the exposure light EL. Are adjusted to optimize the dose amount for each shot region on the substrate P.
また、上述の第１〜第７実施形態において、基板Ｐ表面の膜の付着力Ｅ、静的な接触角θ、滑落角α、後退接触角θＲなどが、露光光ＥＬの照射の前後で変化する場合には、露光光ＥＬの照射の前後で基板Ｐの移動条件及び液浸条件などを変更するようにしてもよい。基板Ｐ表面の膜の付着力Ｅ、静的な接触角θ、滑落角α、後退接触角θＲなどが露光光ＥＬの照射の有無、液体ＬＱとの接触時間、基板Ｐ表面の膜が形成されてからの経過時間の少なくとも一つに応じて変化する場合には、露光光ＥＬの照射の有無、液体ＬＱとの接触時間、基板Ｐ表面の膜が形成されてからの経過時間の少なくとも一つを考慮して、基板Ｐの移動条件及び液浸条件などの露光条件を決定するのが望ましい。 Further, in the first to seventh embodiments described above, adhesion of the film of the substrate P surface E, the static contact angle theta, sliding angle alpha, such as receding contact angle theta R is, before and after the irradiation of the exposure light EL In the case of change, the moving condition and immersion condition of the substrate P may be changed before and after the exposure light EL irradiation. The adhesion force E of the film on the surface of the substrate P, the static contact angle θ, the sliding angle α, the receding contact angle θ R, etc., whether or not the exposure light EL is irradiated, the contact time with the liquid LQ, and the film on the surface of the substrate P is formed In the case of changing in accordance with at least one of the elapsed time since the exposure, at least one of the presence / absence of irradiation of the exposure light EL, the contact time with the liquid LQ, and the elapsed time after the film on the surface of the substrate P is formed. It is desirable to determine exposure conditions such as the movement condition and immersion condition of the substrate P in consideration of the above.
また、上述の第１〜第７実施形態において、付着力Ｅ（静的な接触角θ及び滑落角α）、又は後退接触角θＲに基づいて露光条件を決定するようにしているが、液体ＬＱの他の物性（粘性、揮発性、耐液性、表面張力、屈折率の温度依存性（ｄｎ／ｄＴ）、雰囲気の溶存性（液体ＬＱと接触する気体の液体ＬＱ中への溶けやすさなど）も考慮して、露光条件を決定するようにしてもよい。 Further, in the first through seventh embodiments discussed above, the adhesive force E (the static contact angle θ and sliding angle alpha), or receding contact angle θ on the basis of the R are adapted to determine the exposure conditions, the liquid Other physical properties of LQ (viscosity, volatility, liquid resistance, surface tension, temperature dependence of refractive index (dn / dT), atmospheric solubility (ease of dissolving gas in contact with liquid LQ in liquid LQ The exposure conditions may be determined in consideration of the above.
また、上述の第１〜第７実施形態において、付着力Ｅ（静的な接触角θ及び滑落角α）、又は後退接触角θＲに基づいて露光条件を決定するようにしているが、基板Ｐ表面に形成される膜と液体との界面におけるすべり状態（例えば、基板Ｐ上に液浸領域が形成されている状態で、基板Ｐ表面とほぼ平行に基板Ｐを所定速度で移動したときに生じる、膜と液体との界面における膜と液体との相対速度）に基づいて露光条件を決定するようにしてもよい。 Further, in the first through seventh embodiments discussed above, the adhesive force E (the static contact angle θ and sliding angle alpha), or receding contact angle θ on the basis of the R are adapted to determine the exposure conditions, the substrate Sliding state at the interface between the film formed on the P surface and the liquid (for example, when the substrate P is moved at a predetermined speed substantially parallel to the surface of the substrate P in a state where an immersion region is formed on the substrate P) The exposure condition may be determined based on the generated relative velocity between the film and the liquid at the interface between the film and the liquid.
また、上述の第１〜第７実施形態において、基板Ｐ表面の膜に応じて基板Ｐの移動条件及び液浸条件などを決定しているが、基板ステージＰＳＴの上面９７など、基板Ｐ以外の他の物体上に液浸領域を形成する場合には、その物体表面の膜に応じて、基板ステージＰＳＴの移動条件及び基板ステージＰＳＴ上での液浸条件などを決定するのが望ましい。
In the first to seventh embodiments described above, the movement condition and the immersion condition of the substrate P are determined according to the film on the surface of the substrate P. However, the
上述したように、本実施形態における液体ＬＱは純水である。純水は、半導体製造工場等で容易に大量に入手できるとともに、基板Ｐ上のフォトレジスト及び・又は光学素子（レンズ）等に対する悪影響がない利点がある。また、純水は環境に対する悪影響がないとともに、不純物の含有量が極めて低いため、基板Ｐの表面、及び投影光学系ＰＬの先端面に設けられている光学素子の表面を洗浄する作用も期待できる。 As described above, the liquid LQ in this embodiment is pure water. Pure water can be easily obtained in large quantities at a semiconductor manufacturing factory or the like, and has an advantage that there is no adverse effect on the photoresist on the substrate P and / or the optical element (lens). In addition, pure water has no adverse effects on the environment, and since the impurity content is extremely low, it can be expected to clean the surface of the substrate P and the surface of the optical element provided on the front end surface of the projection optical system PL. .
そして、波長が１９３ｎｍ程度の露光光ＥＬに対する純水（水）の屈折率ｎはほぼ１．４４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１３４ｎｍに短波長化されて高い解像度が得られる。更に、焦点深度は空気中に比べて約ｎ倍、すなわち約１．４４倍に拡大されるため、空気中で使用する場合と同程度の焦点深度が確保できればよい場合には、投影光学系ＰＬの開口数をより増加させることができ、この点でも解像度が向上する。 The refractive index n of pure water (water) with respect to the exposure light EL having a wavelength of about 193 nm is said to be about 1.44, and when ArF excimer laser light (wavelength 193 nm) is used as the light source of the exposure light EL On the substrate P, the wavelength is shortened to 1 / n, that is, about 134 nm, and a high resolution can be obtained. Furthermore, since the depth of focus is enlarged by about n times, that is, about 1.44 times compared with that in the air, the projection optical system PL can be used when it is sufficient to ensure the same depth of focus as that in the air. The numerical aperture can be further increased, and the resolution is improved in this respect as well.
本実施形態では、投影光学系ＰＬの先端に光学素子ＬＳ１が取り付けられており、この光学素子により投影光学系ＰＬの光学特性、例えば収差（球面収差、コマ収差等）の調整を行うことができる。なお、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の光学特性の調整に用いる光学プレートであってもよい。あるいは露光光ＥＬを透過可能な平行平面板であってもよい。 In the present embodiment, the optical element LS1 is attached to the tip of the projection optical system PL, and the optical characteristics of the projection optical system PL, for example, aberration (spherical aberration, coma aberration, etc.) can be adjusted by this optical element. . The optical element attached to the tip of the projection optical system PL may be an optical plate used for adjusting the optical characteristics of the projection optical system PL. Alternatively, it may be a plane parallel plate that can transmit the exposure light EL.
なお、液体ＬＱの流れによって生じる投影光学系ＰＬの先端の光学素子と基板Ｐとの間の圧力が大きい場合には、その光学素子を交換可能とするのではなく、その圧力によって光学素子が動かないように堅固に固定してもよい。 When the pressure between the optical element at the tip of the projection optical system PL generated by the flow of the liquid LQ and the substrate P is large, the optical element is not exchangeable but the optical element is moved by the pressure. It may be fixed firmly so that there is no.
なお、本実施形態では、投影光学系ＰＬと基板Ｐ表面との間は液体ＬＱで満たされている構成であるが、例えば基板Ｐの表面に平行平面板からなるカバーガラスを取り付けた状態で液体ＬＱを満たす構成であってもよい。 In the present embodiment, the space between the projection optical system PL and the surface of the substrate P is filled with the liquid LQ. However, for example, the liquid with the cover glass made of a plane-parallel plate attached to the surface of the substrate P is used. The structure which satisfy | fills LQ may be sufficient.
また、上述の実施形態の投影光学系は、先端の光学素子の像面側の光路空間を液体で満たしているが、国際公開第２００４／０１９１２８号パンフレットに開示されているように、先端の光学素子の物体面側の光路空間も液体で満たす投影光学系を採用することもできる。 In the projection optical system of the above-described embodiment, the optical path space on the image plane side of the optical element at the tip is filled with liquid, but as disclosed in International Publication No. 2004/019128, the optical at the tip is used. It is also possible to employ a projection optical system in which the optical path space on the object plane side of the element is filled with liquid.
なお、本実施形態の液体ＬＱは水であるが、上述したように水以外の液体であってもよい、例えば、露光光ＥＬの光源がＦ２レーザである場合、このＦ２レーザ光は水を透過しないので、液体ＬＱとしてはＦ２レーザ光を透過可能な例えば、過フッ化ポリエーテル（ＰＦＰＥ）あるいはフッ素系オイル等のフッ素系流体であってもよい。この場合、液体ＬＱと接触する部分には、例えばフッ素を含む極性の小さい分子構造の物質で薄膜を形成することで親液化処理する。また、液体ＬＱとしては、その他にも、露光光ＥＬに対する透過性があってできるだけ屈折率が高く、投影光学系ＰＬ、及び／又は基板Ｐ表面に塗布されているフォトレジストに対して安定なもの（例えばセダー油）を用いることも可能である。 The liquid LQ of the present embodiment is water, but may be a liquid other than water as described above. For example, when the light source of the exposure light EL is an F 2 laser, the F 2 laser light is water. The liquid LQ may be, for example, a fluorine-based fluid such as perfluorinated polyether (PFPE) or fluorine-based oil that can transmit the F 2 laser light. In this case, the lyophilic treatment is performed by forming a thin film with a substance having a molecular structure having a small polarity including fluorine, for example, at a portion in contact with the liquid LQ. In addition, the liquid LQ is transparent to the exposure light EL, has a refractive index as high as possible, and is stable to the projection optical system PL and / or the photoresist applied to the surface of the substrate P. (For example, cedar oil) can also be used.
また、液体ＬＱとしては、屈折率が１．６〜１．８程度のものを使用してもよい。更に、石英及び蛍石よりも屈折率が高い（例えば１．６以上）材料で光学素子ＬＳ１を形成してもよい。 Moreover, as the liquid LQ, a liquid having a refractive index of about 1.6 to 1.8 may be used. Furthermore, the optical element LS1 may be formed of a material having a higher refractive index than quartz and fluorite (for example, 1.6 or more).
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、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。 In addition, as the substrate P in each of the above embodiments, not only a semiconductor wafer for manufacturing a semiconductor device, but also a glass substrate for a display device, a ceramic wafer for a thin film magnetic head, or an original mask (reticle) used in an exposure apparatus ( Synthetic quartz, silicon wafer) or the like is applied.
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 the exposure apparatus EX, in addition to the step-and-scan type scanning exposure apparatus (scanning stepper) that scans and exposes the pattern of the mask M by moving the mask M and the substrate P synchronously, the mask M and the substrate P Can be applied to a step-and-repeat type projection exposure apparatus (stepper) in which the pattern of the mask M is collectively exposed while the substrate P is stationary and the substrate P is sequentially moved stepwise.
また、露光装置ＥＸとしては、第１パターンと基板Ｐとをほぼ静止した状態で第１パターンの縮小像を投影光学系（例えば１／８縮小倍率で反射素子を含まない屈折型投影光学系）を用いて基板Ｐ上に一括露光する方式の露光装置にも適用できる。この場合、更にその後に、第２パターンと基板Ｐとをほぼ静止した状態で第２パターンの縮小像をその投影光学系を用いて、第１パターンと部分的に重ねて基板Ｐ上に一括露光するスティッチ方式の一括露光装置にも適用できる。また、スティッチ方式の露光装置としては、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し、基板Ｐを順次移動させるステップ・アンド・スティッチ方式の露光装置にも適用できる。 Further, as the exposure apparatus EX, a reduced image of the first pattern is projected with the first pattern and the substrate P being substantially stationary (for example, a refraction type projection optical system that does not include a reflecting element at 1/8 reduction magnification). The present invention can also be applied to an exposure apparatus that performs batch exposure on the substrate P using the above. In this case, after that, with the second pattern and the substrate P substantially stationary, a reduced image of the second pattern is collectively exposed onto the substrate P by partially overlapping the first pattern using the projection optical system. It can also be applied to a stitch type batch exposure apparatus. Further, the stitch type exposure apparatus can be applied to a step-and-stitch type exposure apparatus in which at least two patterns are partially transferred on the substrate P, and the substrate P is sequentially moved.
また、本発明は、特開平１０−１６３０９９号公報、特開平１０−２１４７８３号公報、特表２０００−５０５９５８号公報などに開示されているような複数の基板ステージを備えたツインステージ型の露光装置にも適用できる。 The present invention also relates to a twin stage type exposure apparatus having a plurality of substrate stages as disclosed in JP-A-10-163099, JP-A-10-214783, JP-T 2000-505958, and the like. It can also be applied to.
更に、特開平１１−１３５４００号公報及び特開２０００−１６４５０４号公報に開示されているように、基板を保持する基板ステージと基準マークが形成された基準部材及び各種の光電センサを搭載した計測ステージとを備えた露光装置にも本発明を適用することができる。 Further, as disclosed in JP-A-11-135400 and JP-A-2000-164504, a measurement stage equipped with a substrate stage for holding a substrate, a reference member on which a reference mark is formed, and various photoelectric sensors. The present invention can also be applied to an exposure apparatus including the above.
また、上述の実施形態においては、投影光学系ＰＬと基板Ｐとの間に局所的に液体を満たす露光装置を採用しているが、本発明は、特開平６−１２４８７３号公報、特開平１０−３０３１１４号公報、米国特許第５，８２５，０４３号などに開示されているような露光対象の基板の表面全体が液体中に浸かっている状態で露光を行う液浸露光装置にも適用可能である。 In the above-described embodiment, an exposure apparatus that locally fills the liquid between the projection optical system PL and the substrate P is employed. However, the present invention is disclosed in JP-A-6-124873 and JP-A-10. -303114, US Pat. No. 5,825,043, etc., and can be applied to an immersion exposure apparatus that performs exposure in a state where the entire surface of the substrate to be exposed is immersed in the liquid. is there.
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、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 exposure apparatus EX is not limited to an exposure apparatus for manufacturing a semiconductor element that exposes a semiconductor element pattern onto a substrate P, but an exposure apparatus for manufacturing a liquid crystal display element or a display, a thin film magnetic head, an image sensor (CCD). Alternatively, it can be widely applied to an exposure apparatus for manufacturing a reticle or a mask.
なお、上述の実施形態においては、光透過性の基板上に所定の遮光パターン（又は位相パターン・減光パターン）を形成した光透過型マスクを用いたが、このマスクに代えて、例えば米国特許第６，７７８，２５７号公報に開示されているように、露光すべきパターンの電子データに基づいて透過パターン又は反射パターン、あるいは発光パターンを形成する電子マスクを用いてもよい。 In the above-described embodiment, a light-transmitting mask in which a predetermined light-shielding pattern (or phase pattern / dimming pattern) is formed on a light-transmitting substrate is used. As disclosed in Japanese Patent No. 6,778,257, an electronic mask that forms a transmission pattern, a reflection pattern, or a light emission pattern based on electronic data of a pattern to be exposed may be used.
また、国際公開第２００１／０３５１６８号パンフレットに開示されているように、干渉縞を基板Ｐ上に形成することによって、基板Ｐ上にライン・アンド・スペースパターンを露光する露光装置（リソグラフィシステム）にも本発明を適用することができる。 Further, as disclosed in International Publication No. 2001/035168, an exposure apparatus (lithography system) that exposes a line-and-space pattern on a substrate P by forming interference fringes on the substrate P. The present invention can also be applied.
本願実施形態の露光装置ＥＸは、本願特許請求の範囲に挙げられた各構成要素を含む各種サブシステムを、所定の機械的精度、電気的精度、光学的精度を保つように、組み立てることで製造される。これら各種精度を確保するために、この組み立ての前後には、各種光学系については光学的精度を達成するための調整、各種機械系については機械的精度を達成するための調整、各種電気系については電気的精度を達成するための調整が行われる。各種サブシステムから露光装置への組み立て工程は、各種サブシステム相互の、機械的接続、電気回路の配線接続、気圧回路の配管接続等が含まれる。この各種サブシステムから露光装置への組み立て工程の前に、各サブシステム個々の組み立て工程があることはいうまでもない。各種サブシステムの露光装置への組み立て工程が終了したら、総合調整が行われ、露光装置全体としての各種精度が確保される。なお、露光装置の製造は温度およびクリーン度等が管理されたクリーンルームで行うことが望ましい。 The exposure apparatus EX according to the embodiment of the present application is manufactured by assembling various subsystems including the respective constituent elements recited in the claims of the present application so as to maintain predetermined mechanical accuracy, electrical accuracy, and optical accuracy. Is done. In order to ensure these various accuracies, before and after assembly, various optical systems are adjusted to achieve optical accuracy, various mechanical systems are adjusted to achieve mechanical accuracy, and various electrical systems are Adjustments are made to achieve electrical accuracy. The assembly process from the various subsystems to the exposure apparatus includes mechanical connection, electrical circuit wiring connection, pneumatic circuit piping connection and the like between the various subsystems. Needless to say, there is an assembly process for each subsystem before the assembly process from the various subsystems to the exposure apparatus. When the assembly process of the various subsystems to the exposure apparatus is completed, comprehensive adjustment is performed to ensure various accuracies as the entire exposure apparatus. The exposure apparatus is preferably manufactured in a clean room where the temperature, cleanliness, etc. are controlled.
半導体デバイス等のマイクロデバイスは、図１２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処理を含むステップ２０４、デバイス組み立てステップ（ダイシング工程、ボンディング工程、パッケージ工程を含む）２０５、検査ステップ２０６等を経て製造される。
As shown in FIG. 12, a microdevice such as a semiconductor device includes a
１…液浸機構、６０…計測装置、ＣＯＮＴ…制御装置、ＥＬ…露光光、ＥＸ…露光装置、ＩＮＰ…入力装置、ＬＱ…液体、ＬＲ…液浸領域、ＭＲＹ…記憶装置、Ｐ…基板、ＰＳＴ…基板ステージ
DESCRIPTION OF
Claims (20)
前記基板が傾斜したときの前記基板の表面における前記液体の後退接触角に基づいて、前記液浸領域を所望状態に維持できる前記基板の移動条件を決定する工程と、
前記移動条件に基づいて前記基板を移動しながら前記液浸領域の前記液体を介して前記基板を露光する工程と、を有し、
前記基板の移動条件は前記基板の最大移動速度を含み、前記移動条件を決定する工程は、前記後退接触角の増大に伴って前記最大移動速度が増大する関係に基づいて前記最大移動速度を決定する露光方法。 An exposure method of irradiating the substrate with exposure light through a liquid in an immersion area formed on the substrate while moving the substrate,
Determining a moving condition of the substrate capable of maintaining the immersion region in a desired state based on a receding contact angle of the liquid on the surface of the substrate when the substrate is tilted;
Have a, a step of exposing the substrate through the liquid of the liquid immersion area while moving the substrate on the basis of the moving condition,
The movement condition of the substrate includes a maximum movement speed of the substrate, and the step of determining the movement condition determines the maximum movement speed based on a relationship in which the maximum movement speed increases with an increase in the receding contact angle. exposure method for.
前記基板の移動速度は、前記基板上に露光光が照射されている露光中の移動速度を含む請求項２記載の露光方法。 The exposure method according to claim 2, wherein the moving speed of the substrate includes a moving speed during exposure in which exposure light is irradiated onto the substrate.
前記基板の移動速度は、１つのショット領域の露光終了後に、次のショット領域を露光開始位置に移動するときのステッピング中の移動速度を含む請求項２又は３記載の露光方法。 4. The exposure method according to claim 2, wherein the moving speed of the substrate includes a moving speed during stepping when moving the next shot area to the exposure start position after completion of exposure of one shot area.
前記基板が傾斜したときの前記基板の表面における前記液体の後退接触角に基づいて、前記液浸領域を所望状態に維持できる前記基板上への最大液体供給量を求める工程と、 Obtaining a maximum liquid supply amount on the substrate that can maintain the immersion region in a desired state based on a receding contact angle of the liquid on the surface of the substrate when the substrate is inclined;
前記最大液体供給量に基づいて、前記液浸領域を形成するときの液浸条件を決定する工程と、 Determining a liquid immersion condition when forming the liquid immersion region based on the maximum liquid supply amount;
前記液浸条件に基づいて前記液浸領域を形成し、前記液浸領域の前記液体を介して前記基板を露光する工程と、を有する露光方法。 Forming an immersion area based on the immersion condition, and exposing the substrate through the liquid in the immersion area.
前記基板が傾斜したときの前記基板の表面における前記液体の後退接触角を計測する計測装置と、
前記計測装置の計測結果に基づいて、前記液浸領域を所望状態に維持できる前記基板の最大移動速度を求め、求めた前記最大移動速度に基づいて、前記基板を露光するときの前記基板の移動条件を決定する制御装置と、備えた露光装置。 In an exposure apparatus that exposes the substrate through liquid in an immersion area formed on the substrate while moving the substrate,
A measuring device for measuring the receding contact angle of the liquid on the surface of the substrate when the substrate is inclined ;
Based on the measurement result of the measuring device, the maximum movement speed of the substrate capable of maintaining the immersion area in a desired state is obtained, and the movement of the substrate when exposing the substrate based on the obtained maximum movement speed A control device for determining conditions, and an exposure apparatus provided.
前記基板が傾斜したときの前記基板の表面における前記液体の後退接触角を計測する計測装置と、
前記後退接触角に対応した情報を予め記憶した記憶装置と、
前記計測装置の計測結果と、前記記憶装置の記憶情報とに基づいて、前記液浸領域を所望状態に維持できる前記基板の最大移動速度を求め、求めた前記最大移動速度に基づいて、前記基板を露光するときの前記基板の移動条件を決定する制御装置と、備えた露光装置。 In an exposure apparatus that exposes the substrate through liquid in an immersion area formed on the substrate while moving the substrate,
A measuring device for measuring the receding contact angle of the liquid on the surface of the substrate when the substrate is inclined;
A storage device that stores in advance information corresponding to the receding contact angle;
Based on the measurement result of the measurement device and the storage information of the storage device, the maximum movement speed of the substrate that can maintain the immersion area in a desired state is obtained, and the substrate is obtained based on the obtained maximum movement speed. And a control device for determining a moving condition of the substrate when exposing the substrate .
前記基板表面が傾斜したときの前記基板の表面における前記液体の後退接触角の情報を入力するための入力装置と、
前記入力装置から入力された前記後退接触角の情報に基づいて、前記液浸領域を所望状態に維持できる前記基板の移動条件を決定する制御装置と、を備え、
前記基板の移動条件は前記基板の最大移動速度を含み、前記制御装置は、前記後退接触角の増大に伴って前記最大移動速度が増大する関係に基づいて前記最大移動速度を決定する露光装置。 In an exposure apparatus that exposes the substrate through liquid in an immersion area formed on the substrate while moving the substrate,
An input device for inputting information on the receding contact angle of the liquid on the surface of the substrate when the substrate surface is inclined;
Based on the information of the receding contact angle that was input from the input device, and a control unit for determining a movement condition of the substrate to maintain the liquid immersion area in a desired state,
The substrate moving condition includes a maximum moving speed of the substrate, and the control device determines the maximum moving speed based on a relationship in which the maximum moving speed increases as the receding contact angle increases .
前記制御装置は、前記入力装置から入力された後退接触角の情報と、前記記憶装置の記憶情報とに基づいて、前記基板の移動条件を決定する請求項１６記載の露光装置。 A storage device for storing information corresponding to the receding contact angle;
The exposure apparatus according to claim 16 , wherein the control device determines a moving condition of the substrate based on information on a receding contact angle input from the input device and information stored in the storage device.
前記基板が傾斜したときの前記基板の表面における前記液体の後退接触角を計測する計測装置と、 A measuring device for measuring the receding contact angle of the liquid on the surface of the substrate when the substrate is inclined;
前記計測装置の計測結果に基づいて、前記液浸領域を所望状態に維持できる前記基板上への最大液体供給量を求め、前記最大液体供給量に基づいて、前記液浸領域を形成するときの液浸条件を決定する制御装置と、を備えた露光装置。 Based on the measurement result of the measuring device, the maximum liquid supply amount on the substrate that can maintain the liquid immersion region in a desired state is obtained, and the liquid immersion region is formed based on the maximum liquid supply amount. An exposure apparatus comprising: a control device that determines immersion conditions.
前記基板が傾斜したときの前記膜の表面における前記液体の後退接触角を測定する工程と、
測定された前記後退接触角の値と、露光条件に基づいて定められた前記後退接触角の許容範囲との比較に基づいて、前記露光条件に対する前記膜の適性を判定する工程と、を有する膜の評価方法。 A method for evaluating a film formed on a substrate exposed through a liquid,
Measuring the receding contact angle of the liquid on the surface of the film when the substrate is tilted;
Determining a suitability of the film for the exposure condition based on a comparison between the measured value of the receding contact angle and an allowable range of the receding contact angle determined based on the exposure condition. Evaluation method.
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