TW201721300A - 曝光方法及曝光裝置、以及元件製造方法 - Google Patents

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Abstract

提供一種曝光方法，其在透過投影光學系統與基板間之液體對基板進行液浸曝光處理之情形時，也能高精度轉印圖案。在包含投影光學系統投影區域之基板上至少一部分形成液浸區域，透過投影光學系統與基板間之液體及投影光學系統，將光罩之圖案像投影至基板上，以使基板曝光之際，依據射入投影光學系統與基板間之液體的曝光用光之分布，進行調整，俾使所欲之圖案像投影至基板上。

Description

曝光方法及曝光裝置、以及元件製造方法
本發明係有關在投影光學系統與基板之間，形成液浸區域狀態下，將圖案曝光至基板上之曝光方法及曝光裝置、以及元件製造方法。
半導體元件及液晶顯示元件，係使用將光罩上形成之圖案轉印至感光性基板上之所謂的微影法來加以製造。此微影製程中所使用之曝光裝置，具有支持光罩之光罩載台與支持基板之基板載台，一邊逐次移動光罩載台及基板載台、一邊透過投影光學系統統將光罩圖案轉印至基板。近年來，為因應元件圖案更進一步之高積體化，皆要求投影光學系統統具有更高的解像度。投影光學系統統之解像度，隨著所使用之曝光波長越短、投影光學系統統之數值孔徑越大而越高。因此，隨著積體電路之微細化，投影曝光裝置所使用之曝光波長亦年年短波長化，且投影光學系統統之孔徑數亦增大。目前，雖仍以krF準分子雷射248nm之曝光波長為主流，但波長更短之ArF準分子雷射之193nm亦日漸實用化。又，在進行曝光時，與解像度同樣的，焦深(DOF)亦非常重要。解像度R及焦深δ分別以下式定義。
R=k1。λ/NA (1)
δ=±k2。λ/NA2 (2)
此處，λ係曝光波長、NA係投影光學系統統之數值孔徑、k1,k2係製程係數。根據式(1)、式(2)可知，為提高解像度R，而縮短曝光波長λ、加大孔 徑數NA時，焦深δ將變窄。
若焦深變得過窄的話，欲將基板表面對齊投影光學系統統之像面將會非常困難，而有曝光動作時裕度(margin)不足之虞。因此，作為一種實質上縮短曝光波長且使焦深廣之方法，例如於國際公開第99/49504號中提出了一種液浸法。
此液浸法，係將投影光學系統統之下面與晶圓表面之間，以水、或有機溶劑等液體加以充滿，利用曝光用光在液體中之波長為空氣中之1/n倍(n係液體之折射率，一般為1.2~1.6左右)之特性，來提昇解像度且將焦深擴大至約n倍的方法。
惟，使用液浸法時，會因為光罩上之圖案分布等，而使得射入液體(存在於投影光學系統與基板間)之曝光用光產生分布。照射這種曝光用光，將會產生液體之溫度分布，其結果，有可能引起透過液體形成在基板上之圖案像之像面變化(傾斜等)或倍率、畸變等各像差之變動。
本發明有鑑於此種問題，其目的在提供一種透過投影光學系統與基板間之液體對基板進行液浸曝光時，能高精度進行圖案轉印之曝光方法及曝光裝置、及元件製造方法。
為解決上述問題，本發明採用對應實施形態所示之第1圖~第16圖之以下構成。但是，各要件括弧中之符號僅係該要件之例示，並非用以限定各要件。
本發明第1形態之曝光方法，係透過投影光學系統(PL)與基板(P)間之液體(1)，將光罩(M)之圖案(MP)像投影於基板上，藉以使基板曝光，其特徵在 於，包含：根據射入該液體之曝光用光(EL)之分布，來調整圖案像之投影狀態；以及在該調整後之投影狀態下，使基板曝光。
若依本發明，則即使射入投影光學系統與基板間之液體之曝光用光產生分布，而使液體產生溫度分布，亦能依據該曝光用光之分布調整曝光條件，例如，調整圖案像之投影狀態，即能以期望狀態將圖案轉印至基板上。本說明中，所謂「投影像之投影狀態之調整」，係指不僅調整圖案像之像面位置，而且調整以圖案像之倍率及畸變等成像特性所代表之圖案像狀態。該調整包含用來調整圖案像投影狀態之各種調整，不僅包含圖案像之像面與基板曝光面與基板曝光面位置關係之調整，也包含曝光用光之波長調整、曝光用光之光程中之光學構件之調整(位置調整、溫度調整等)或交換、光罩之位置調整、或調節達到基板之光程之環境(例如，溫度、壓力、氣體濃度)，因此，也包含變更或調節基板與投影光學系統間所供應之液體溫度、流量及成分等。
本發明第2形態之曝光方法，係透過投影光學系統(PL)與基板(P)間之液體(1)，將光罩(M)之圖案(MP)像投影於基板上，據以使基板曝光，其特徵在於，包含：根據光罩(M)上之圖案(MP)分布，來調整圖案像之投影狀態；以及在該調整後之投影狀態下，使基板(P)曝光。
若依本發明，即使因光罩上之圖案分布而使射入投影光學系統與基板間之液體之曝光用光產生分布，並因此使液體產生溫度分布，亦能依據光 罩上之圖案分布調整圖案像之投影狀態，而能以期望狀態將圖案轉印至基板上。
本發明第3形態之曝光方法，係透過投影光學系統(PL)與基板(P)間之液體(1)，將光罩之圖案像投影於基板(P)上，據以使基板曝光，其特徵在於，包含：在該曝光前，測量透過該投影光學系統(PL)射入該液體(1)之曝光用光的分布資訊；以及一邊根據該所測量之分布資訊調整圖案像之投影狀態，一邊使基板(P)曝光。
若依本發明，係事先測量射入液體之曝光用光之分布資訊，依據該測量結果在曝光中調整圖案像之投影狀態，如此，即可射入液體之曝光用光產生分布而使得部分液體之溫度變化，亦能一邊高精度調整圖案像之投影狀態，一邊以期望狀態將圖案轉印至基板上。
本發明第4形態之曝光方法，係一邊往既定方向移動基板(P)，一邊透過液體藉由投影光學系統(PL)將圖案像投影於該基板上，以使該基板曝光，其特徵在於，包含：測量與該既定方向(X)交叉方向(Y)之該液體(1)的溫度分布；根據該所測量之溫度分布資訊，來調整圖案像(MP)之投影狀態；以及在該圖案像(MP)之投影狀態下，使基板曝光。
若依本發明，當一邊移動基板一邊進行液浸曝光之際，測量與基板移動方向之交叉方向之液體的溫度分布，依據該測量結果調整曝光時圖案像之投影狀態，如此，即使液體溫度產生部分變化，亦能高精度調整圖案像 之投影狀態，以期望狀態將圖案轉印至基板上。
本發明第5形態之曝光方法，係透過投影光學系統(PL)與基板(P)間之液體(1)，將光罩之圖案像投影於基板上，據以使基板曝光，其特徵在於，包含：使用配置在可保持該基板(P)移動之基板載台(PST)上的溫度感測器(90,91)來測量該液體之溫度分布；以及使基板載台上之基板曝光。
若依本發明，可使用配置於基板載台之溫度感測器直接測量形成液浸區域之液體溫度分布，藉此能高精度求出液體之溫度分布。並且，能根據所測量之液體溫度分布資訊，適當進行圖案像投影狀態之調整等，以期望狀態將圖案轉印至基板上。
此處，上述調整，如前所述，包含有投影光學系統之成像特性調整(光學特性調整)、透過投影光學系統所形成之像面與基板之位置關係之調整、及用來形成液浸區域之液體之溫度調整(溫度分布調整)。
本發明第6形態之曝光裝置，係透過液體(1)將既定圖案(MP)之像投影於基板上，據以使該基板(P)曝光，其特徵在於，具備：投影光學系統(PL)，係將該圖案像投影至基板(P)；以及溫度感測器(90,91)，配置於該投影光學系統之像面附近而能移動，用來測量該液體之溫度。
若依本發明，可使用能移動之溫度感測器直接測量形成液浸區域之液體溫度與溫度分布。因此，能根據所測量之液體溫度資訊，適當進行圖案像投影狀態之調整等，以期望之狀態將圖案轉印於基板上。
本發明第7形態之曝光裝置(EX)，係透過液體將既定圖案像投影至基板(P)，據以使基板曝光，其特徵在於，具備：投影光學系統(PL)，係將該圖案像投影至基板；基板載台，係在曝光中用來將該基板移動於既定方向(X)；以及溫度感測器(81,82,90)，係具有為測量該液體溫度而在該既定方向(X)之垂直方向(Y)彼此分離配置的複數個感測元件(81a~81f,82a~82f,91)。
若依本發明，可使用複數個感測元件來直接測量在與基板移動方向之交叉方向之液體的溫度分布。因此，能根據所測量之液體溫度資訊，以良好精度實施曝光時圖案像之投影狀態的調整等。
本發明第8形態之曝光裝置(EX)，係透過液體將既定圖案(MP)像投影至基板，據以使基板曝光，其特徵在於，具備：投影光學系統(PL)，係將該圖案像投影至基板；以及液體供應機構(50,51,52)，係為了在基板與投影光學系統之間形成該液浸區域，而能從複數個位置(53a~53f,54a~54f)分別供應溫度相異之液體(1)。
若依本發明，可藉由液體供應機構從複數個位置分別供應溫度相異之液體，據以調整液浸區域之液體溫度分布使其相同。因此，能抑制起因於液體溫度之部分變化所產生之圖案惡化。
本發明第9形態曝光裝置，係透過液體(1)將圖案(MP)像投影至基板(P)，據以使基板曝光，其特徵在於，具備：投影光學系統(PL)，係將該圖案像投影至基板；感測器(20,60)，係測定該圖案之分布；以及 控制裝置(CONT)，係根據該感測器所測定之圖案分布，來調整圖案像之投影狀態。
本發明第10形態之曝光裝置，係透過液體(1)將圖案(MP)像投影至基板(P)，據以使基板曝光，其特徵在於，具備：投影光學系統(PL)，係將該圖案像投影至基板；液體回收機構(例如52,52a~52f)，係回收該基板上之液體；以及溫度感測器(例如82a~82f)，係測量以該液體回收機構所回收之液體溫度。
本發明第11形態之曝光方法，係透過液體將圖案像投影至該基板上，據以使基板曝光，其特徵在於，包含：依據該圖案像所投影之基板上之液體之溫度分布，設定曝光條件；以及在該所設定之曝光條件下，使基板曝光。
本發明第12形態之元件製造方法，其特徵為使用上述之曝光方法。又，本發明第13形態之元件製造方法，其特徵為使用上述之曝光裝置EX。若依本發明，可提供一種具有以良好之圖案轉印精度來形成之圖案，能發揮期望性能的元件。
AR1‧‧‧投影區域
AR2‧‧‧液浸區域
AX‧‧‧光軸
CONT‧‧‧控制裝置
EL‧‧‧曝光用光
EX‧‧‧曝光裝置
IA‧‧‧照明區域
IL‧‧‧照明光學系統
LQ1,LQ2‧‧‧液體層
M‧‧‧光罩
MP‧‧‧光罩圖案
MRY‧‧‧記憶裝置
MST‧‧‧光罩載台
MSTD‧‧‧光罩載台驅動裝置
PA‧‧‧圖案區域
PL‧‧‧投影光學系統
PK‧‧‧鏡筒
PST‧‧‧基板載台
PSTD‧‧‧基板載台驅動裝置
SB‧‧‧遮光帶
SC‧‧‧感測器配置區域
1‧‧‧液體
2‧‧‧光學元件
2a‧‧‧液體接觸面
3‧‧‧成像特性控制裝置
4‧‧‧聚焦檢測系統
4a‧‧‧發光部
4b‧‧‧受光部
20,60‧‧‧光感測器
10‧‧‧液體供應機構
11‧‧‧第1液體供應部
11A,12A‧‧‧供應管
12‧‧‧第2液體供應部
13‧‧‧第1供應構件
14‧‧‧第2供應構件
30‧‧‧液體回收機構
31‧‧‧第1回收構件
32‧‧‧第2回收構件
33,34‧‧‧第1液體回收部
33A,34A‧‧‧回收管
35‧‧‧間隔構件
52‧‧‧Z載台
53‧‧‧XY載台
54‧‧‧基座
55‧‧‧移動鏡
56‧‧‧雷射干涉器
57‧‧‧輔助板
60‧‧‧圖案測量裝置
61‧‧‧投光部
62‧‧‧受光部
66‧‧‧支持部
71A,71B‧‧‧供應口
81a~81f,82a~82f‧‧‧感測元件
81,82,90,91‧‧‧溫度感測器
93‧‧‧訊號傳輸線
94‧‧‧對準標記
95‧‧‧記憶元件
第1圖係表示本發明曝光裝置第1實施形態之概略構成圖。
第2圖係表示構成本發明之曝光裝置一部分之液體供應機構及液體回收機構之概略構成俯視圖。
第3圖係構成本發明曝光裝置一部分之基板載台之俯視圖。
第4圖係表示本發明曝光方法之一實施形態之流程圖。
第5圖係用來說明測量光罩之圖案分布狀態之示意圖。
第6圖係用來說明將光罩圖案加以液浸曝光於基板之狀態之示意圖。
第7圖係藉由液體之溫度分布，透過投影光學系統及液體，來說明像面位置變化情形之示意圖。
第8(a)~(c)圖係表示依據曝光用光之分布，為了修正像面之位置變化，求出修正量步驟之示意圖。
第9圖係表示測量光罩圖案分布之其他方法之示意圖。
第10圖係表示本發明曝光裝置之第2實施形態之概略構成圖。
第11圖係表示本發明曝光裝置之第3實施形態之概略構成圖。
第12圖係表示本發明曝光裝置之第4實施形態之概略構成圖。
第13圖係表示本發明之曝光方法之一實施形態之流程圖。
第14圖係表示本發明曝光裝置之第5實施形態之概略構成圖。
第15圖係表示第14圖之變形例之概略構成圖。
第16圖係表示半導體元件之製程一例之流程圖。
以下，一面參照圖式，一面說明本發明曝光裝置之實施形態，但本發明不限於下述實施形態。
《第1實施形態》
第1圖係表示本發明曝光裝置之第1實施形態之概略構成圖。第1圖中，曝光裝置EX主要具備：光罩載台MST(係支持光罩M)、基板載台PST（係支持基板P)、照明光學系統IL(係用曝光用光EL來照明支持於光罩載台MST 之光罩M)、投影光學系統PL(係將被曝光用光EL照明之光罩M之圖案像加以投影曝光於支持於基板載台PST之基板P)、控制裝置CONT(係統籌控制曝光裝置EX全體之動作)、記憶裝置MRY(係連接於控制裝置CONT，儲存有含光罩M之圖案MP分布資訊、與曝光動作相關之各種資訊)。
本實施形態之曝光裝置EX，係為了實質縮短曝光波長以提高解析度並同時顧及焦深之擴大，而使用液浸法之液浸曝光裝置，其具備將液體1供應至基板P上的液體供應機構10，以及用以自基板P上回收液體1的液體回收機構30。本實施形態中，液體1係使用純水。曝光裝置EX，至少在將光罩M的圖案像轉印至基板P上的期間，使用液體供應機構10所供應的液體1，在基板P上之至少一部分(局部的，包含投影光學系統PL之投影區域AR1)形成液浸區域AR2。具體而言，曝光裝置EX，係在投影光學系統PL前端部配置之光學元件2及基板P表面(曝光面)之間充滿液體1，透過此投影光學系統PL與基板P間之液體1及投影光學系統PL，將光罩M之圖案像投影至基板P上，據以使基板P曝光。
本實施形態之曝光裝置本體EX，係以使用一邊使光罩M與基板P於掃描方向以彼此不同之面向(反方向)同步移動，一邊將光罩M上所形成之圖案曝光至基板P的掃描型曝光裝置(所謂之掃描步進器)為例，來作說明。以下之說明中，係取與投影光學系統光軸AX一致的方向為Z軸方向，與Z軸方向垂直之平面內取光罩M與基板P之同步移動方向(掃描方向)為X軸方向，取與Z軸方向及Y軸方向垂直之方向為Y軸方向(非掃描方向)。此外，取繞X軸、Y軸、及Z軸(傾斜)方向分別為θ X方向、θ Y方向、及θ Z方向。又，此處所指之「基板」包含在半導體晶圓上塗布光阻者，所謂之 「光罩」則包含其上形成欲縮小投影至基板上之元件圖案的標線片。
照明光學系統IL，係用來以曝光用光EL照明被光罩載台MST所支持之光罩M，具有：曝光用光源，用以使曝光用光源所射出之光束照度均勻化之光學積分器，用以將來自光學積分器之曝光用光EL加以聚光之聚光透鏡，中繼透鏡系統，及可變視野光闌(用來將曝光用光EL照射於光罩M上之照明區域設定成狹縫狀)等。光罩M上之既定照明區域，係使用照明光學系統IL以照度分佈均勻之曝光用光EL來加以照明。從照明光學系統IL射出之曝光用光EL，例如係使用從水銀燈射出之紫外線帶之亮線(g線、h線、i線)以及KrF準分子雷射光(波長248nm)等之遠紫外光(DUV光)、ArF準分子雷射光(波長193nm)及F2雷射光(波長157nm)等之真空紫外光等。本實施形態，係使用ArF準分子雷射光。如前所述，由於本實施形態之液體1係使用純水，故即使曝光用光EL係ArF準分子雷射光，也能穿透。純水也能透射紫外域之輝線(g線、h線、i線)及KrF準分子雷射光(波長248nm)等遠紫外光(DUV光)。
光罩載台MST係用來支持光罩M，能在與投影光學系統PL之光軸AX垂直的平面內，亦即能在XY平面內進行2維移動及θ Z方向之微小旋轉。光罩載台MST係以線性馬達等之光罩載台驅動裝置MSTD來加以驅動。光罩載台驅動裝置MSTD係以控制裝置CONT來加以控制。光罩載台MST上設有移動鏡50。又，與移動鏡50對向之位置設有雷射干涉器51。光罩載台MST上之光罩M之2維方向位置、及旋轉角，係以雷射干涉器51即時加以測量，測量結果被送至控制裝置CONT。控制裝置CONT，根據雷射干涉器51之測量結果來驅動光罩載台驅動裝置MSTD，據以進行光罩載台MST 所支持之光罩M之定位。
投影光學系統PL，係以既定投影倍率β將光罩M之圖案投影曝光至基板P，以複數個光學元件(包含設於基板P側前端部之光學元件(透鏡)2)構成，此等光學元件係以鏡筒PK來加以支持。構成投影光學系統PL之這些光學元件係用鏡筒PK加以支持。又，在投影光學系統PL中，設置了能調整該投影光學系統PL之成像特性(光學特性)之成像特性控制裝置3。成像特性控制裝置3，其構成投影光學系統PL之複數個光學元件之一部分係由包含可移動之光學元件驅動機構所構成。光學元件驅動機構，可將構成投影光學系統PL之複數個光學元件中特定之光學元件往光軸AX方向(Z方向)移動、或相對光軸AX傾斜。又，成像特性控制裝置3，能使光學元件間之空間壓力變動。使用控制裝置CONT來控制成像特性控制裝置3，藉此能調整投影光學系統PL之投影倍率、畸變等各種像差及像面位置之投影狀態。
本實施形態中，投影倍率β係例如1/4或1/5之縮小系統。又，投影光學系統PL可以是等倍系統或放大系統之任一者。又，本實施形態之投影光學系統PL前端側之光學元件2，係以能裝卸(更換)之方式設於鏡筒PK。又，前端部之光學元件2係從鏡筒PK露出，液浸區域AR2之液體1僅與光學元件2接觸。藉此，能防止由金屬所構成之鏡筒PK之腐蝕等。
光學元件2係以螢石形成。由於螢石與水之親和性高，因此能使液體1緊貼於光學元件2之液體接觸面2a之大致全面。亦即，本實施形態中，係供應與光學元件2之液體接觸面2a之親和性高的液體(水)1。又，光學元件2亦可是與水之親和性高的石英。此外，亦可對光學元件2之液體接觸面2a施以親水性(親液性)處理，來提高與液體1之親和性。
又，曝光裝置EX具有聚焦檢測系統4。聚焦檢測系統4係具有發光部4a及受光部4b。從發光部4a，透過液體1，從基板P表面(曝光面)之斜上方，投射檢出光，用受光部4b來接收該反射光。控制裝置CONT係控制聚焦檢測系統4之動作，且根據受光部4b接收光(檢測)之結果，來檢測基板P表面對既定基準面之Z軸方向之位置(聚焦位置)。又，在基板P表面之複數各點，求出各聚焦位置，藉此，聚焦檢測系統4也能求出基板P之傾斜方向之姿勢。
基板載台PST係用來支持基板P，具備：透過基板保持具來保持基板P之Z載台52，用以支持Z載台52之XY載台53，以及用以保持XY載台53之基座54。基板載台PST係以線性馬達等之基板載台驅動裝置PSTD加以驅動。此外，當然也可將Z載台與XY載台設置成一體。藉由驅動基板載台PST之XY載台53，進行基板P在XY方向之位置(與投影光學系統PL像面實質上平行方向之位置)控制。
基板載台PST(Z載台52)上設有與基板載台PST一起相對投影光學系統PL移動之移動鏡55。又，在移動鏡55之對向位置設有雷射干涉器56。基板載台PST上基板P之2維方向位置及旋轉角，係以雷射干涉器56即時加以測量，測量結果輸出至控制裝置CONT。控制系統CONT根據雷射干涉器56之測量結果，透過驅動基板載台驅動裝置PSTD驅動XY載台53，來進行基板載台PST所支持之基板P之X軸方向及Y軸方向的定位。
又，控制裝置CONT，係透過基板載台驅動裝置PSTD驅動基板載台PST之Z載台52，來控制Z載台52所保持之基板P在Z方向之位置(焦點位置)、以及θ X,θ Y方向之位置。亦即，Z載台52，係根據來自控制裝置 CONT之指令(根據聚焦檢測系統4之檢測結果)而動作，控制基板P之聚焦位置(Z位置)及傾斜角，使基板P表面(曝光面)、與透過投影光學系統PL及液體1形成之像面一致。
在基板載台PST(Z載台52)上，設有包圍基板P之輔助板57。輔助板57，具有與基板保持具所保持之基板P表面大致相同高度的平面。此處，基板P之邊緣與輔助板57之間雖有0.1~2mm程度之間隙，但由於液體1之表面張力的關係，液體1幾乎不會流入該間隙，即使在基板P周緣附近之曝光時，亦能將液體1保持在投影光學系統PL之下。
液體供應機構10係用來將既定液體1供應至基板P上，主要具有：能供應液體1之第1液體供應部11及第2液體供應部12；第1供應構件13，其係透過具有流路之供應管11A連接於第1液體供應部11，具有將此第1液體供應部11送出之液體1供應至基板P上之供應口；以及第2供應構件14，其係透過具有流路之供應管12A連接於第2液體供應部12，具有將此第2液體供應部12送出之液體1供應至基板P上之供應口。第1、第2供應構件13,14係接近基板P表面配置，於基板P之面方向，彼此設置在不同位置。具體而言，液體供應機構10之第1供應構件13係相對投影區域AR1設在掃描方向之一側(-X側)，第2供應構件14則係設在另一側(+X側)。
第1、第2液體供應部11,12，分別具備收納液體1之容器、及加壓泵等，分別透過供應管11A,12A及供應構件13,14將液體1供應至基板P上方。又，第1、第2液體供應部11,12之液體供應動作係以控制裝置CONT加以控制，控制裝置CONT可分別獨立控制第1、第2液體供應部11,12對 基板P上供應之每單位時間的液體供應量。
液體回收機構30係回收基板P上之液體1者，具備：第1及第2回收構件31,32(具有接近基板P之表面配置之回收口)、及第1及第2液體回收部33,34(係透過回收管33A,34A)分別連接於該第1及第2回收構件31,32)。第1及第2液體回收部33,34，例如，具備真空泵等吸引裝置及收容所回收之液體1之容器等，透過第1及第2回收構件31,32、以及回收管33A,34A，來回收基板P上之液體1。第1及第2液體回收部33,34之液體回收動作係藉由控制裝置CONT來加以控制。控制裝置CONT能分別獨立控制以第1及第2液體回收部33,34所回收之平均單位時間之液體回收量。
第2圖，係表示液體供應機構10及液體回收機構30之概略構成的俯視圖。如第2圖所示，投影光學系統PL之投影區域AR1係設定成以Y軸方向(非掃描方向)為長邊方向之細縫狀(矩形狀)。又，充滿液體1之液浸區域AR2係形成於基板P上之一部分，俾包含投影區域AR1。如前所述，為形成液浸區域AR2而使用之液體供應機構10之第1供應構件13，係對應投影區域AR1，被設置於掃描方向的一方(-X側)，第2供應構件14係被設置於其相反側之掃描方向的另一方(+X側)。第1及第2供應構件13,14係分別形成為以Y軸方向為長邊方向之俯視直線狀。又，第1及第2供應構件13,14之供應口係分別形成為以Y軸方向為長邊方向之細縫狀，設置成朝向基板P之表面。液體供應機構10係以第1及第2供應構件13,14之供應口，從投影區域AR1之X方向兩側同時供應液體1。因此，本實施形態之液體供應機構10，可對投影區域AR1從相異之複數個方向位置，將液體1供應至基板P上。
液體回收機構30之第1及第2回收構件31,32分別具有回收口，其係朝向基板P之表面連續形成為圓弧狀。並且，藉由彼此對向配置之第1及第2回收構件31,32，來構成大致圓環狀之回收口。第1及第2回收構件31,32之各回收口係配置成圍繞液體供應機構10之第1及第2供應構件13,14及投影區域AR1。又，第1及第2回收構件31,32之各回收口內部，分別設有複數個間隔構件35。
從第1及第2供應構件13,14之供應口，供應至基板P上之液體1，係以在投影光學系統PL之前端部(光學元件2)之下端面與基板P之間擴散之方式供應。又，流出至投影區域AR1及第1及第2供應構件13,14外側之液體1，係以配置於第1及第2供應構件13,14外側之第1及第2回收構件31,32之回收口加以回收。
第3圖係基板載台PST之俯視圖。在基板載台PST(Z載台52)上面之既定位置，配置有光電感測器之光感測器20。第3圖所示例中，光感測器20係設於基板保持具(保持Z載台52上之基板P)以外之位置。光感測器20係檢測所照射之光資訊者，具體而言，係檢測所照射光之光量(照度)。光感測器20之檢測訊號輸出至控制裝置CONT。控制裝置CONT根據光感測器20之檢測結果，求出所照射光之照度及照度分布。又，使基板載台PST移動將此光感測器20配置於投影光學系統PL之下方，即能檢測出通過投影光學系統PL之曝光用光EL之照度分布。
光感測器20之受光面(檢測區域)之大小可設定成與投影區域AR1相等，或設定成較投影區域AR1為大。如此，光感測器20能接收通過光罩M、且通過投影光學系統PL之所有曝光用光EL。此光感測器20，被設置成其 受光於Z軸方向之位置，與投影光學系統PL之像面(成像面)於Z軸方向之位置一致。又，光感測器20中，在非掃描方向(Y軸方向)配置有複數個受光面。由於此等複數個受光面能分別獨立測量照度，因此，以此等複數個受光面所測量之照度輸出值，即直接表示曝光用光EL之非掃描方向之照度分布。
移動基板載台PST，使光感測器20與投影光學系統PL之投影區域AR1對齊，並如第1圖所示，將光罩M裝載於光罩載台MST上，以曝光用光EL用既定之照明區域IA來照明該光罩M，通過光罩M及投影光學系統PL之曝光用光EL即照射於光感測器20。由於光罩M具有遮光部之鉻圖案MP，因此曝光用光EL係以對應光罩M之圖案MP的照度分布照射於光感測器20。
光感測器20，如前所述，係檢測被照射之曝光用光EL之Y軸方向之照度分布。控制裝置CONT根據光感測器20之檢測結果，求出照明區域IA內之Y軸方向之光罩M之圖案分布資訊。
其次，就使用上述曝光裝置EX將光罩M之圖案像曝光至基板P之方法，一面參照第4圖之流程圖一面加以說明。此處，本實施形態之曝光裝置EX，係一面將光罩M與基板P移動於X軸方向(掃描方向)，一面將光罩M之圖案像投影曝光至基板P。於掃描曝光時，將對應照明區域IA之光罩M的部分圖案像，投影至投影光學系統PL前端部正下方之細縫狀(矩形狀)之投影區域AR1。此時，相對投影光學系統PL，光罩M係以速度V往-X方向(或+X方向)移動，與此同步的，基板P則係透過XY載台53以速度β．V(β係投影倍率)往+X方向(或-X方向)移動。在基板P上設定有複數個照 射區域(SA)，在對1個照射區域(SA)曝光完成後，基板P步進移動，基板上之下一照射區域(SA)即移動至掃描開始位置。之後，藉由步進掃描(step & scan)方式，一面移動基板P一面對各照射區域SA依序進行掃描曝光處理。
在用來製造元件之液浸曝光處理前，係在光罩載台MST未裝載光罩M之狀態下，以下述方式測量曝光用光EL之照度分布。控制裝置CONT，以照明光學系統IL射出曝光用光EL，控制照光學系統IL及基板載台PST，俾使用基板載台PST上之光感測器20接收通過投影光學系統PL之曝光用光EL。以此方式，測量基板載台PST上(投影光學系統PL之像面側)之曝光用光EL之照度分布。藉此，求出不透過光罩M之投影光學系統PL之像面側之曝光用光EL之照度(基準照度)。所測量之基準照度儲存於記憶裝置MRY。
接著，將光罩M裝載於光罩載台MST。控制裝置CONT在將光罩M裝載於光罩載台MST之狀態下，使用光感測器20，求出通過光罩M及投影光學系統PL之投影光學系統PL像面側之曝光用光EL之照度分布。第5圖係表示用光感測器20來測量透過光罩M及投影光學系統PL之曝光用光EL之照度分布狀態之示意圖。控制裝置CONT，如第5圖所示，移動基板載台PST，進行光感測器20與投影光學系統PL之投影區域AR1之位置對齊。於此狀態下，從照明光學系統IL射出曝光用光EL，通過光罩M及投影光學系統PL之曝光用光EL及照射於光感測器20。又，第5圖中，在光罩M上之圖案區域PA中，+Y側大致一半區域之鉻圖案(遮光部)MP的密度較高，在圖案區域PA內X方向之任一位置亦為此種密度分布。此時，曝光用光EL在光罩M上之照明區域(照射區域)IA，係被設定為在光罩M上 之圖案區域PA內延伸於Y軸方向之細縫狀，該Y軸方向之兩端部位於遮光帶SB上。光罩M上之照明區域IA所包含之部分圖案係投影於投影光學系統PL之投影區域AR1。光感測器20係接收對應照明區域IA內之圖案分布之曝光用光EL。控制裝置CONT根據光感測器20之檢測結果，求出Y軸方向之照度分布，亦即求出射入液體1(在液浸曝光時形成液浸區域AR2之液體1)之曝光用光EL在Y軸方向之射入能量分布。
進一步，控制裝置CONT控制照明光學系統IL及基板載台PST，在光罩M上之照明區域IA，一面照射曝光用光EL，一面相對曝光用光EL，使支持光罩M之光罩載台MST往X軸方向移動。藉此，在光罩M之圖案區域PA之全面，依序照射曝光用光EL。此時，光感測器20(基板載台PST)不移動。光罩M(光罩載台MST)之位置係使用雷射干涉計51來加以測量。控制裝置CONT根據以雷射干涉計51所測量之光罩M之X軸方向位置的測量結果、及此時通過光罩M之照明區域IA之曝光用光EL之光感測器20之檢測結果，求出光罩M之掃描方向(X軸方向)各位置之曝光用光EL之照度分布，求出透過投影光學系統PL之曝光用光EL之照度分布資訊(步驟S1)。
其次，控制裝置CONT根據不透過光罩M所檢測之曝光用光EL之照度資訊(基準照度)、與透過光罩M所檢測之曝光用光EL之照度資訊，求出光罩M之圖案分布(圖案之密度分布)(步驟S2)。透過光罩M及投影光學系統PL之曝光用光EL之照度分布與光罩M之圖案分布係彼此對應。因此，控制裝置CONT係從透過光罩M所檢測之曝光用光EL之照度分布，減去相當於上述基準照度之照度分布部分，即能求出光罩M之圖案分布。所求 出之光罩M之圖案分布資訊被儲存於記憶裝置MRY。
接著，控制裝置CONT根據用來製造元件之液浸曝光時所應設定之曝光量(基板P上之照度)、上述所求出之光罩M之圖案分布資訊、及液浸曝光條件，來推定(算出)液浸曝光時之液浸區域AR2之液體1之溫度變化資訊。具體而言，控制裝置CONT係求出液浸區域AR2之液體溫度分布之變化(步驟S3)。此處，液浸曝光條件(參數)，包含基板P之移動速度、比熱等液體1之材料特性，及來自液體供應機構10之每單位時間之液體供應量(流速)。又，對應上述參數之光罩M之圖案分布與液體溫度變化量(分布)之關係，係預先儲存於記憶裝置MRY，控制裝置CONT根據此儲存之關係，算出液體溫度分布。又，前述關係，例如，可預先以實驗或模擬方式來加以求出。以下之說明中，包含液體溫度變化量及液體溫度分布，適當的稱為「液體溫度分布資訊」。
此外，作為上述參數，也可追加液體回收機構30之每單位時間之液體回收量。
其次，控制裝置CONT根據前述液體溫度分布資訊，求出像特性變化量(含透過透過投影光學系統PL與液體1之像面位置變化)及變化分布(步驟S4)。又，以下之說明中，將包含像特性變化量及變化分布適當的稱為「像特性變化資訊」。
接著，參照第6圖及第7圖，來說明對應光罩M上圖案MP分布之投影光學系統PL與基板P間之液體1的溫度變化。第6圖係表示透過投影光學系統PL及液浸區域AR2之液體1，對光罩M之圖案MP進行液浸曝光狀態之示意圖，第7圖係表示液體溫度分布之示意圖。又，第6圖中，為便 於說明，液體1之圖示予以省略。如第6圖所示，光罩M上之圖案區域PA之大致一半係鉻圖案MP之密度為高區域時，由於高密度區域之光透射率較低，故與基板P上之投影區域AR1之一半相較，射入另一半之曝光用光EL更多。據此，依據光罩M之圖案分布，射入投影光學系統PL與基板P間之液體1之曝光用光EL產生光量分布(照度分布)，並如第7圖所示，在液體1中，產生用虛線所示之Y軸方向的溫度傾斜(溫度分布之變化)。由於液體1之溫度變化會導致液體1之折射率變化，故第7圖所示之情形中，會依據液體1之溫度變化而主要在X軸周圍產生傾斜之像面變化。亦即，由於液體之折射率受液體溫度影響而變化，因此光進入液體後通過時之折射角亦具有溫度依存性，其結果，像產生變形(在Y方向產生像之部分縮小或放大)。
因此，控制裝置CONT根據光罩M上之圖案分布、及射入投影光學系統PL與基板P間之液體1之曝光用光EL之光量分布，求出液體1之溫度分布資訊，根據此求出之溫度分布資訊，來預測像特性變化(像面之位置變化等)。
控制裝置CONT根據所求出之像特性變化資訊，求出修正該像特性之修正量(修正資訊)(步驟S5)。此處，參照第8圖說明求出修正量步驟之一例。又，以下，為簡化說明，係針對由於液體1之溫度分布變化，使得透過投影光學系統PL與液體1所形成之像面位置產生變化之情形加以說明。投影光學系統PL之投影區域AR1之Y軸方向之照度分布，例如，如第8(a)圖所示，曝光量(照度)至+Y方向之某位置為一定，然後，增大至既定值後，進一步該既定值為一定時，透過投影光學系統PL與液體1所形成之像面，亦 同樣的對應溫度分布而成為第8(b)圖所示之狀態。因此，控制裝置CONT係如第8(c)圖所示，將所求出之像特性變化成分(像面位置變化成分)區分為偏置成分的0次成分、傾斜成分的1次成分、及高次成分的複數成分，且針對上述各成分分別求出修正量。修正量，可如以下般進行曝光裝置之控制據以進行修正。例如，針對像面變化之0次成分及1次成分，修正基板載台PST之驅動(姿勢)，藉此，來修正透過投影光學系統PL與液體1所形成之像面與基板P表面之位置關係，針對高次成分，驅動投影光學系統PL之成像特性裝置3，藉此來加以修正。本實施形態，因投影區域AR1係往Y軸方向延伸之細縫狀，故掃描曝光中之基板載台PST之位置調整最佳係進行主要有關Z軸方向之位置調整(聚焦調整)、及θ X方向之傾斜調整(橫搖調整)。當然，當投影區域AR1之X軸方向之寬度大時，為了使像面與基板表面之位置一致，係在掃描曝光中，進行θ Y方向之傾斜調整(俯仰調整)。控制裝置CONT將對應光罩M之掃描方向(X軸方向)之位置的修正量(修正資訊)儲存於記憶裝置MRY。
求出用來使透過投影光學系統PL與液體1所形成之像面與基板P表面之位置一致的修正量後，控制裝置CONT根據前述所求出之修正量，一面調整基板P之姿勢(基板P之傾斜、Z軸方向之位置)，一面進行液浸曝光處理(步驟S6)。亦即，如第1圖所示，控制裝置CONT使用基板搬送系統，將基板P裝載於基板載台PST後，驅動液體供應機構10，開始對基板P上之液體供應動作。為了形成液浸區域AR2，從液體供應機構10之第1及第2液體供應部11,12分別送出之液體1透過供應管11A,12A及第1及第2供應構件13,14，供應至基板P上，在投影光學系統PL與基板P間，形成液 浸區域AR2。此時，第1及第2供應構件13,14之供應口係配置於投影區域AR1之X軸方向(掃描方向)兩側。控制裝置CONT從液體供應機構10之供應口，在投影區域AR1之兩側，執行同時進行向基板P上供應液體1之控制。藉此，供應於基板P上之液體1係在基板P上形成較投影區域AR1為廣之液浸區域AR2。
本實施形態中，從投影區域AR1之掃描方向兩側對基板P供應液體1時，控制裝置CONT係控制液體供應機構10之第1及第2液體供應部11,12之液體供應動作，於掃描方向，將從投影區域AR1前方供應之每單位時間之液體供應量，設定成多於從其相反側供應之液體供應量。例如，在使基板P一邊移動於+X方向、一邊進行曝光處理時，控制裝置CONT係將從-X側(即供應口13A)對投影區域AR1之液體量設定成多於從+X側(即供應口14A)之液體量。相反的，在使基板P一邊移動於-X方向、一邊進行曝光處理時，則係將從+X側對投影區域AR1之液體量設定成多於從-X側之液體量。
又，控制裝置CONT控制液體回收機構30之第1及第2液體回收部33,34，與液體供應機構10進行之液體1之供應動作同時進行基板P上之液體回收動作。藉此，從第1及第2供應構件13,14之供應口供應、而流出至投影區域AR1外側之基板P上之液體1，係從第1及第2液體回收部33,34之回收口加以回收。如此，由於液體回收機構30之回收口係設置成圍繞投影區域AR1，故能從回收口有效回收基板P上之液體1。
又，控制裝置CONT，係根據儲存於記憶裝置MRY之修正資訊、與聚焦檢測系統4所檢測之基板P表面之位置資訊檢測結果，一邊透過成像特 性控制裝置3與基板載台驅動裝置PSTD控制基板P與與像面Z軸方向之位置及傾斜關係，一邊進行液浸曝光。
如此，在因光罩M之圖案分布，亦即因射入投影區域AR1之曝光用光EL之分布而產生液體1之溫度分布變化導致像面位置變化之情形時，亦能一面使透過投影光學系統PL與液體1所形成之像面與基板P表面(曝光面)大致一致，一面對基板P上之照射區域SA進行掃描曝光。藉此，即能在基板P上以高精度形成期望之圖案。
如以上之說明，進行調整液浸掃描曝光中基板P之位置及姿勢、以及調整使用成像特性控制裝置之投影光學系統PL之像面位置等投影狀態之調整，以根據光罩M之圖案MP之分佈資訊將期望之圖案像投影至基板P上，即能以良好之精度轉印圖案。
又，上述第6圖及第7圖所示之例，係針對光罩M上之照明區域IA內之圖案分布隨著光罩M之移動不太變化之情形作了說明，但一般來說，光罩M上之曝光用光EL之照明區域IA內之圖案分布會隨著光罩M之移動而變化。此時，隨著該光罩M之移動，射入投影區域AR1(液體1)之曝光用光EL之分布亦會變化。由於會因該曝光用光EL之分布變化而使液體1之溫度分布變化，因此像面之位置亦會視液體1之溫度分布而變化。如此一來，投影至基板P上之圖案恐有惡化之虞。
然而，本實施形態中，控制裝置CONT儲存有對應光罩M之掃描方向(X軸方向)位置的修正資訊，在基板P之照射區域SA之曝光中視光罩M之位置(雷射干涉計51之測量結果)讀出該修正資訊，故能將基板P之表面(曝光面)對準像面。
本實施形態中，在光罩M於非掃描方向(Y軸方向)之圖案分布變化較少時，也可僅考慮隨著光罩M之移動所產生之照明區域IA內之圖案分布變化，亦即，僅考慮射入液體1之曝光用光EL之強度變化。此種情形下，控制裝置CONT係求出有關X軸方向，求出光感測器20所測量之投影區域AR1之Y軸方向(長方向)之照度分布之累計值(累計光量分布)，將所求得之累計值對應光罩M之X軸方向之位置，如此，即能求出隨著光罩M之移動之照明區域IA內之圖案分布之變化。
又，本實施形態中，雖係視像面變化(起因於液體1之溫度變化)調整基板P之表面位置、或使用成像特性控制裝置移動投影光學系統PL之部分光學元件，來變動光學元件間空間之壓力，據以調整像面位置，但亦可僅進行基板P之表面位置調整與像面位置之調整的任一方。又，亦可用光罩載台MST來移動M之位置、或進行曝光用光波長之微調整，以調整像面位置。此外，像面位置之調整，亦可藉由移動、或更換照明光學系統IL之部分光學構件，來加以達成。再者，亦可調整曝光用光EL之光程中之光學構件(包含投影光學系統PL)之溫度。
又，本實施形態中，雖係針對液體1之溫度(分布)變化所起因之像面變化之修正作了說明，但不僅是像面變化，在倍率或畸變等成像特性根據液體1之溫度分布而產生變化時，只好依據光罩M之圖案MP之分布資訊(亦即，射入液體1之曝光用光EL之分布)，進行投影成像特性之調整即可。成像特性之調整，與像面位置之調整同樣的，可藉由移動投影光學系統PL之部分光學元件、或調整光學元件間空間之壓力來加以達成。此外，移動光罩M、或對曝光用光EL之波長進行微調整皆能達成。
又，成像特性之調整，亦可藉由移動、或更換照明光學系統IL之部分光學構件來加以達成。再者，也可調整曝光用光EL光程中之光學構件(包含投影光學系統PL)之溫度。
又，就成像特性之調整而言，也可調整曝光用光EL之偏光狀態及波面狀態。
本實施形態中，在液浸掃描曝光中調整基板P表面、與透過投影光學系統PL及液體1形成之像面間的位置時，係以聚焦檢測系統4來檢測基板P表面位置，根據該聚焦檢測系統4之檢測結果，驅動基板載台PST以調整基板P之位置及狀態。此處，從聚焦檢測系統4之投光部4a從斜上方投射至基板P表面的檢測光，係通過液體1中，其折射率會依據液體1之溫度變化而產生變化，而有可能使基板P表面之聚焦檢測值產生誤差。此時，係在記憶裝置MRY中，事先儲存液體1之溫度(溫度變化量)與折射率(折射率變化量)之關係，根據步驟S3所求出之液體1之溫度變化資訊與該關係，求出液體1之折射率。在考慮液體1之厚度下，根據所求出之折射率來修正聚焦檢測值。藉此，由於即使液體1之溫度產生變化時，也能求出基板P表面位置資訊，因此能更正確的進行基板P之表面與像面之對齊作業。再者，根據記憶裝置MRY中所儲存之液體1之溫度與折射率的關係，來修正根據聚焦檢測系統之檢測值的像面與基板表面之位置關係的調整量。
根據上述光罩M之圖案分布之測量、與該測量結果求出液體溫度分布資訊及像特性變化資訊，最好是至少在每次更換光罩M時進行，在不更換光罩M時，亦可定期進行。此外，藉由事先將光罩M之圖案分布資訊儲存於記憶裝置MRY，在使用既定之光罩M後，暫時加以卸載，再度使用該光 罩M之際，即能省略光罩M之圖案分布測量，而直接使用事先儲存於記憶裝置MRY之圖案分布資訊。
又，本實施形態中，雖係求出光罩M之圖案分布資訊，但也可直到使用光感測器20所測量之照度分布資訊，來求出液體之溫度分布之變化。此時，液體1之溫度，會依據光罩M之圖案密度及曝光用光源之輸出、用來形成液浸區域AR2之每單位時間之液體供應量(或流速)、液體與基板P之比熱等各種參數而變化。此時，可在記憶裝置MRY中，以資料表事先儲存考慮了此等參數之照度分布與液體溫度變化量之關係。照度分布與液體溫度變化量之關係，亦可事先進行實驗來加以驗證。又，在使用能變更形成液浸區域AR2之液體1種類的液浸曝光裝置時，只要將對應此等各液體之資料表事先儲存在記憶裝置MRY即可。
投影光學系統PL與基板P間之液體1之溫度，被認為會因曝光用光EL在基板P表面之反射光而變化。此時，可將該基板P表面之反射率作為該資料表之參數之一。
又，本實施形態中，係將光罩M裝載於光罩載台MST後，使用搭載於基板載台PST上之光感測器20，來測量透過投影光學系統PL之曝光用光EL之分布資訊，並根據此測量結果，測量光罩M之圖案MP之分布，但亦可例如，從設計值求出光罩M之圖案分布資訊(例如，光罩各位置之密度、透射率)，將該值儲存於記憶裝置MRY，在進行液浸掃描曝光時，考慮該事先儲存之分布資訊，預測液體1之溫度變化與溫度分布變化，根據該預測結果進行像特性調整與基板位置調整等投影狀態的調整。
又，如第9圖所示，也可在與光罩載台MST不同之位置，設置測量光 罩M之圖案分布之圖案測量裝置60。如第9圖所示，圖案測量裝置60，具備：設在支持於支持部66之光罩M上方、對在光罩M照射測量用光的投光部61，以及設在光罩M之下方、根據照射於光罩M之測量光接收透射過光罩M之光的受光部62。光罩M係對投光部61及受光部62，一邊往X軸方向相對移動、一邊從投光部61照射測量用光。受光部62係一邊與投光部61同步移動、一邊接收光罩M之透射光，藉此來接收穿透光罩M之圖案區域PA全面之測量光的透射光。此處，光罩M與投光部61及受光部62之相對移動，可在固定投光部61及受光部62位置之狀態下使光罩M與支持部66一起往X軸方向移動，亦可在固定光罩M位置之狀態下使投光部61及受光部62同步往X軸方向移動，也可使光罩M與投光部61及受光部62之雙方彼此逆向往X軸方向移動。
受光部62之測量結果係輸出至控制裝置CONT，且控制裝置CONT根據受光部62(圖案測量裝置60)之測量結果，求出光罩M之圖案分布。以圖案測量裝置60所測量之光罩M之圖案密度的相關資訊係儲存於記憶裝置MRY。然後，在進行液浸掃描曝光之際，根據從該事先儲存之圖案分布求出之修正資訊，進行像特性調整與基板位置調整(投影狀態之調整)。
又，透過支持於光罩載台MST之光罩M及投影光學系統PL，到達基板載台PST(投影光學系統PL之像面側)之曝光用光EL之照度分布，有可能不對應光罩M之圖案(圖案分布)。但是，即使在這種情形下，亦能如上述般，取代從基板載台PST上之光感測器20所測量之照度分布求出光罩之圖案分布，而直接求出液體之溫度分布變化，進行像特性之調整及基板P之狀態調整，即能將圖案良好地轉印至基板P。
又，本實施形態中，作為光感測器20，雖係使用在非掃描方向具有複數個受光面者，但亦可藉由基板載台PST使具有小受光面之光感測器往X軸方向或Y軸方向或該兩方移動，以求出曝光用光EL之照度分布。
《第2實施形態》
其次，參照第10圖，說明本發明之曝光裝置之第2實施形態。本實施形態，為避免因光罩M之圖案分布(射入投影區域AR1之曝光用光EL之分布)而使液浸區域AR2之液體1產生溫度分布，亦即，係調整液體1之溫度分布使用其均勻化，來進行投影狀態之調整。特別是將與掃描方向(X軸方向)正交之方向之X軸方向之分布調整得均勻化。又，本實施形態，除液體供應機構外，具有與第1實施形態相同之構成。此處，在以下之說明中，與上述第1形態相同或同等之構成部分係賦予附相同符號，並簡化或省略其說明。
第10圖中，液體供應機構50具備第1液體供應部51與第2液體供應部52。於第1液體供應部51，連接有複數條供應管51a、51b、51c、51d、51e、51f之一端部，於另一端部，接近基板P設置沿非掃描方向(Y軸方向)配置之複數個供應口53a、53b、53c、53d、53e、53f。同樣地，於第2液體供應部52，連接有複數條供應管52a、52b、52c、52d、52e、52f之一端部，於另一端部，接近基板P設置沿非掃描方向(Y軸方向)配置之複數個供應口54a、54b、54c、54d、54e、54f。液體供應機構50之供應口53a~53f、54a~54f係相對投影區域AR1(之中心)，於複數個方向、且隔相異之距離設置。本實施形態中之供應口53a~53f、54a~54f係分別排列於Y軸方向配置，從Y軸方向分離之位置分別供應液體1。
又，第1及第2液體供應部51,52具備連接於各供應管51a~51f、52a~52f之複數個溫度調整機構，能分別從各供應口53a~53f、54a~54f，將溫度相異之液體1供應至基板P上。亦即，為了形成本實施形態之液浸區域AR2，將液體1供應至基板P之液體供應機構50，能從複數個位置分別供應溫度相異之液體1，液體1之供應係在複數個位置進行，視液體供應位置、亦即能分別視各供應口53a~53f、54a~54f之位置，使液體1之溫度相異。供應口53a~53f、54a~54f，能分別從與掃描方向之X軸垂直之Y軸方向分離的複數個位置，分別供應溫度相異之液體1。
又，在本實施形態中，液體1之供應並不以第1液體供應部51與第2液體供應部52之雙方同時進行，而係視基板P之掃描方向切換使用。亦即，在一邊使基板P往+X方向移動、一邊進行掃描曝光時，係使第1液體供應部51動作，從供應口53a~53f進行液體1之供應，而在一邊使基板P往-X方向移動、一邊進行掃描曝光時，則係使第2液體供應部52動作，從供應口54a~54f進行液體1之供應。
液體供應機構50之動作係以控制裝置CONT來加以控制。記憶裝置MRY事先儲存有光罩M之圖案分布資訊。如先前之說明，射入投影光學系統PL與基板P間之液體1之曝光用光EL之分布，會因光罩M之圖案分布而產生變化。本實施形態中，控制裝置CONT不管曝光用光EL之分布為何，皆係根據光罩M之圖案分布資訊，控制從液體供應機構50之各供應口53a~53f(或54a~54f)所供應之液體溫度，以使液體1之溫度分布均勻。
例如，在一邊使基板P往+X方向移動，一邊對基板P上之照射區域SA進行掃描曝光時，係考慮光罩M之圖案分布(射入液體1之曝光用光EL 的分布)，而從供應口53d、53e、53f供應與處理室(chamber)內溫度大致相同之23℃的液體1，從供應口53a、53b、53c供應較從供應口53d、53e、53f所供應之液體為低溫度之液體。藉此，即使在射入之曝光用光EL之分布(照度分布)有傾斜之情形(例如，參照第8(a)圖)時，亦能藉由通過曝光用光EL之液體1之溫度分布的均勻化來調整投影狀態，故能將光罩M之圖案像高精度投影於基板P上。
其次，參照第10圖，說明將液浸區域之液體溫度加以均勻化以調整投影狀態的方法。首先，在進行液浸曝光之前，如參照第4圖所作之說明，預先求出射入液體1之曝光用光EL之分布(步驟S1)，並進一步求出光罩M之圖案分布(步驟S2)及液體1之溫度分布(步驟S3)。此時，步驟S3，係特別求出在與掃描方向(X軸方向)交叉方向之Y軸方向(非掃描方向)之液體1的溫度分布資訊。然後，控制裝置CONT根據所求出之液體分布資訊，分別調整從各供應口53a~53f所供應之液體溫度。如此，即能將形成液浸區域AR2之液體1、特別是Y軸方向之溫度予以均勻化，且防止因液體溫度分布所引起之圖案像的惡化。
又，本實施形態中，係調整供應至基板P上之液體1之溫度，以使投影光學系統PL與基板P間之液體1之溫度均勻化，但亦可在曝光用光射入少之部分，射入非曝光用光(不致使光阻感光之紅外線等)來加熱該部分之液體，藉此將液浸區域AR2之液體1之溫度分布加以均勻化。
又，本實施形態中，在依據光罩M之圖案分布進行投影於基板上之像的調整(投影狀態之調整)時，可組合本實施形態之調整方法與第1實施形態之調整方法。例如，關於參照第8圖所說明之像面位置變化之0次成分， 可使用基板載台PST來調整基板P表面之位置，藉此加以修正。又，關於像面位置變化之1次成分，使用成像特性控制裝置3等來調整投影光學系統PL之像特性，藉此加以修正。此外，針對像面位置變化之高次成分，則調整從複數個供應口53a~53f分別供應之液體溫度，藉此來加以修正。
又，本實施形態中，雖係變更從各供應口53a~53f供應之液體1之溫度，據以使液浸區域AR2於非掃描方向之液體溫度分布均勻化，但例如藉由變更從各供應口53a~53f每單位時間分別供應之液體供應量，也能使液浸區域AR2於非掃描方向之液體溫度分布均勻化。此時，每單位時間之液體供應量越多處，越能抑制液體之溫度上昇，相反地，每單位時間之液體供應量越少處，即會越促進液體之溫度上昇。又，因從供應口53a~53f供應之液體供應量，使形成液浸區域AR2之液體1對基板P造成之壓力變化，而造成基板P之表面與圖案像之成像面之位數對準產生誤差時，亦可依據從各供應口53a~53f供應之液體供應量，來修正基板P之表面與圖案像之成像面之位置關係。
又，本實施形態中，雖係變更從各供應口53a~53f供應之液體1之溫度，藉此使液浸區域AR2於非掃描方向之液體溫度分布均勻化，但為了將圖案像之投影狀態調整成所欲狀態，亦可調整從各供應口53a~53f供應之液體1之溫度，俾使液浸區域AR2於非掃描方向之液體溫度分布變成不均勻。
又，本實施形態中，對投影光學系統PL之投影區域AR1，係從X軸方向(掃描方向)之一側進行液體1之供應，但也可對投影區域AR1從X軸方向(掃描方向)之兩側進行液體1之供應。又，進一步在Y軸方向(非掃描方 向)之單側或兩側，設置液體供應口，從X軸及Y軸方向來供應液體1亦可。再者，亦可設置複數個該等液體供應口，從各供應口分別供應溫度相異之液體。
《第3實施形態》
其次，針對本發明之曝光裝置EX之第3實施形態，使用第11圖來加以說明。本實施形態，係將液體供應機構及液體回收機構變更如下。第11圖中，曝光裝置EX具備：液體供應機構10(具有在與X軸方向垂直之Z軸方向排列設置之2個供應管71,72(供應口71A,72A))，以及液體回收機構30(具有與供應管71,72對向、排列於Z軸方向之2個回收管73,74(回收口73A,74A))。液體供應機構10，能從各供應口71A,72A分別供應溫度相異之液體。藉此，能在液浸區域AR2中，形成溫度彼此相異的2個液體層LQ1,LQ2。
使用上述方法供應液體，例如，即能隨時以大致相同溫度供應用來形成與投影光學系統PL前端部之光學元件2接觸之上層液體層LQ1的液體1，並視光罩M之圖案分布(射入之曝光用光的分布)，一邊變更液體溫度、一邊供應與照射曝光用光EL而溫度易於上昇之基板P表面接觸之下層液體層LQ2的液體1。將用來形成上層液體層LQ1之液體1隨時調整為一定之溫度，即能抑制因基板P所產生之熱所造成之熱變化傳達至投影光學系統PL前端部之光學元件2。又，亦可將用來形成下層液體層LQ2所供應之液體溫度，設定成低於用來形成上層液體層LQ1所供應之液體溫度。當然，也可依據光罩M之圖案分布(射入之曝光用光之分布)，來變更形成上層液體層LQ1之液體1之溫度。
又，從各供應口71A,72A所供應之液體之溫度，可調整成上層液體層LQ1之液體溫度與下層液體層LQ2之液體溫度大致相同，亦可調整成具有溫度差。
此外，本實施形態中，供應管及回收管係在Z軸方向分別設置2個，但亦可在Z軸方向排列配置3個以上任意數之供應管及回收管。如此，液體供應機構10能從於Z軸方向分離之複數個位置分別供應溫度相異之液體1。
又，第11圖中，雖僅顯示於X軸方向分離之一組供應管71,72與回收管73,74，但也可在Y軸方向並排配置複數組供應管與回收管。
又，本實施形態中，亦能使從各供應口71A,72A每單位時間分別供應之液體供應量相異。此時，可使供應口71A與供應口71B之供應量相異，俾使液體層LQ1之液體與液體層LQ2之液體溫度相同，或產生所欲之溫度差。又，亦能使供應口71A與供應口71B之供應量相異，俾使液體層LQ1之液體流動與液體層LQ2之液體以大致相同速度流動，或產生所欲之速度差。
《第4實施形態》
其次，針對本發明之曝光裝置EX之第4實施形態，使用第12圖加以說明。本實施形態，係設置以下之液體溫度測量器(感測器)，且使用第1及第2液體供應部來作為液體回收機構。如第12圖所示，曝光裝置EX具備：溫度感測器81(為測量液體溫度，具有於Y軸方向分離之複數個感測元件81a~81f)、及溫度感測器82(具有感測元件82a~82f)。感測元件81a~81f係分別設於供應管51a~51f。又，感測元件82a~82f係分別設於供應管52a ~52f。
本實施形態之第1液體供應部51、第2液體供應部52，分別具有回收基板P上之液體1之液體回收機構之功能。亦即，第1及第2液體供應部51,52可透過供應口及供應管吸引及回收基板P上之液體1。例如，第1液體供應部51將液體1供應於基板P上之期間，第2液體供應部52係作為液體回收機構，回收基板P上之液體1。所回收之液體1在通過供應管(回收管)52a~52f時，用感測元件82a~82f來測量溫度。也就是說，在作為液體回收機構之第2液體供應部52中，係藉由設在於Y軸方向分離之複數個位置之回收口(供應口)54a~54e，來回收基板P上之液體1，且能藉由複數個感測元件82a~82f，分別測量複數個位置所回收之液體1之溫度。同樣地，第2液體供應部52在將液體1供應於基板P上之期間，第1液體供應部51係作為液體回收機構，回收基板P上之液體1。所回收之液體1在通過供應管(回收管)51a~51f時，用感測元件81a~81f來測量溫度。
接著，參照第13圖所示之流程圖，說明使用第12圖所示之曝光裝置EX進行液浸曝光之步驟。首先，將光罩M裝載於光罩裝載台MST上，且將基板P裝載於基板載台PST上。其次，控制裝置CONT分別驅動液體供應機構50及液體回收機構30，在投影光學系統PL與基板P之間，形成液浸區域AR2。接著，以曝光用光EL照明光罩M，對基板P進行測試曝光(步驟SB1)。液浸區域AR2之液體1，由於僅被曝光用光EL照射對應以Y方向作為長邊方向之細縫狀之投影區域AR1，故主要在Y軸方向產生溫度分布。此處，作為基板P，可使用與元件製造用基板不同之測試用基板。
例如，為了一邊使基板P往-X方向移動、一邊進行液浸曝光，而以 第2液體供應部52供應液體時，第1液體供應部51係作為液體回收機構。因此，基板P上之液體1係透過回收管(供應管)51a~51f來加以回收。分別流過回收管51a~51f之液體溫度，以各感測元件81a~81f來加以測量。各感測元件81a~81f之溫度測量結果輸出至控制裝置CONT。控制裝置CONT根據分別排列於Y軸方向之複數個感測元件81a~81f的檢測結果，求出液體1於Y軸方向之溫度分布(步驟SB2)。此處，作為液體回收機構之第1液體供應部51，可作成能回收可測量液體溫度量之液體。
控制裝置CONT，根據步驟SB2所求出之液體溫度分布，為透過投影光學系統PL與液體1在基板P上投影所欲之圖案像，也就是說，為使液浸區域AR2之液體1於Y軸方向之溫度均勻，而求出從連接於第2液體供應部52之各供應口54a~54f所供應之液體溫度的修正量(步驟SB3)。
其次，控制裝置CONT根據所求出之液體溫度之修正量，一面調整從各供應口54a~54f供應至基板P上之液體1之溫度，一面進行用來實際製造元件之液浸曝光(以下，稱為實際曝光)(步驟SB4)。又，實際曝光時，第1液體供應部51不作為液體回收部(功能被解除)。
另一方面，在一邊使基板P往+X方向移動一邊進行曝光時，第2液體供應部52係作為液體回收機構，以和上述步驟相同之步驟，進行測試曝光及實際曝光。
此外，本實施形態中，作為投影狀態之調整方法，係在求出液體1之溫度分布後(步驟SB2)，為了將所欲之圖案像投影於基板P上，而調整所供應之液體1之溫度，但如前所述，即使進行液體1每單位時間之供應量調整、基板P之位置及狀態調整、投影光學系統PL之像特性調整皆可。又， 亦可組合進行此等各種調整。
又，本實施形態中，係根據複數個感測元件81a~81f之各檢測結果，來調整從各供應口供應之液體溫度，俾使液浸區域AR2之液體1之溫度均勻，但也可藉由測試曝光進行形成於基板P上之圖案之解析後，再決定從各供應口供應之液體溫度之修正量。此時，也可調整各供應口所供應之液體溫度，俾使液浸區域AR2之液體1之溫度不均勻。
《第5實施形態》
其次，針對本發明之曝光裝置EX之第5實施形態，使用第14圖來加以說明。本實施形態係使用虛擬基板來求出液體溫度分布。如第14圖所示，係在虛擬基板DP之表面，設置複數個溫度感測器90。虛擬基板DP具有與元件製造用之基板P大致相同之大小及形狀，能配置(能保持)於基板載台PST(係能保持基板P移動之可動構件)。虛擬基板DP可裝卸於基板載台PST。亦即，虛擬基板DP上之溫度感測器90亦能裝卸於基板載台PST。
溫度感測器90具有設置於虛擬基板DP表面之複數個感測元件91。感測元件91，例如，係藉由熱電偶來構成。
在虛擬基板DP上，依據照射區域SA(參照第6圖)設定複數個感測器配置區域SC。該感測器配置區域SC，係被設定成分別與元件圖案被曝光之照射區域SA之大小(形狀)及配置大致相同。本實施形態中，係在X軸方向及Y軸方向之各3處(3×3)，將合計9處之感測器配置區域SC設定成大致矩陣狀。
感測元件91，係在各感測器配置區域SC配置複數個、俯視呈矩陣狀。本實施形態中，感測元件91係在1個感測器配置區域SC，於X軸方向及Y 軸方向分別各設置5個(5×5)，合計25個。亦即，虛擬基板DP上之溫度感測器90，至少具有在基板P(虛擬基板DP)之非掃描方向(Y軸方向)分離之複數個感測元件91。
溫度感測器90之感測元件91之檢測部(探針)係露出在虛擬基板DP之表面，能檢測液浸區域AR2之液體1之溫度。以基板載台PST保持具備此溫度感測器90之虛擬基板DP，即能將測量液浸區域AR2之液體1之溫度的溫度感測器90，以能移動之方式配置在投影光學系統PL之像面附近。
又，配置在照射區域SA(含投影光學系統PL之投影區域AR1)之感測元件91，係配置在投影光學系統PL之投影區域AR1及其附近。藉由在投影區域AR1於非掃描方向(Y軸方向)配置複數個感測元件91，能測量投影區域AR1至少於非掃描方向(Y軸方向)之溫度分布。
又，於各感測器配置區域SC，連接有將感測元件91(溫度感測器90)之溫度檢測訊號傳送至控制裝置CONT的訊號傳輸線(電纜線)93。訊號傳輸線之一端，係連接於各感測器配置區域SC之感測元件91(溫度感測器90)，另一端則係連接於虛擬基板DP外部(基板載台PST外部)之控制裝置CONT。訊號傳輸線93係埋設於虛擬基板DP，從虛擬基板DP之端部所引出之訊號傳輸線93係連接於控制裝置CONT。
又，設於虛擬基板DP表面之各感測器配置區域SC，分別施有具不同光反射率之表面處理。具體而言，係對各感測器配置區域SC，塗覆彼此具有相異光反射率之材料膜。藉此，配置於各感測器配置區域SC之感測元件91(溫度感測器90)，在透過投影光學系統PL及液體1照射曝光用光EL時，能在彼此相異之光反射條件下測量液體1之溫度。
又，在虛擬基板DP上，在各感測器配置區域SC，設有對準標記94(係為了將感測器配置區域SC對齊於既定位置)。對準標記94係藉以未圖示之對準系統加以檢測。對準通係根據對準標記94之位置檢測結果，對配置於感測器配置區域SC之溫度感測器90(感測元件91)，求出投影光學系統PL之投影區域AR1之位置資訊。其次，使用對準標記94，將各感測器配置區域SC之感測元件91與投影光學系統PL之投影區域AR1加以對齊。具體而言，係在投影光學系統PL之投影區域AR1內，進行位置對齊處理，俾在感測器配置區域SC中，配置感測元件91(係與配置成矩陣狀之感測元件91中之非掃描方向並排)，亦即，進行位置對齊處理，以使複數個感測元件91於Y軸方向之排列方向，與投影光學系統PL之投影區域AR1之長邊方向一致。
接著，針對用第14圖之溫度感測器90來測量液浸區域AR2之液體1之溫度步驟加以說明。在進行用以製造元件之液浸曝光處理前，首先，將光罩M裝載於光罩載台MST，且將具備上述溫度感測器90之虛擬基板DP裝載於基板載台PST。其次，控制裝置CONT檢測上述對準標記94之位置，求出投影光學系統PL之投影區域AR1與感測器配置區域SC之溫度感測器90之位置關係，使投影區域AR1之長邊方向(Y軸方向)與感測元件91於Y軸方向之排列方向一致。其次，控制裝置CONT分別驅動液體供應機構50及液體回收機構30，在投影光學系統PL與基板P之間，形成液浸區域AR2，且以曝光用光EL來照明光罩M。透過光罩M及投影光學系統PL之曝光用光EL照射於液體1，液體1即因此而產生該曝光用光EL之照明分布所引起之溫度分布。控制裝置CONT，與製造元件時之動作同樣的，一邊使支持 光罩M之光罩載台MST、與支持虛擬基板DP之基板載台PST往X軸方向移動，一邊使用配置於基板載台PST上之溫度感測器90，來測量液浸區域AR2之液體1之溫度分布。照射區域SA(投影區域AR1)之Y軸方向之溫度分布、及光罩M之Y軸方向之圖案分布，係根據排列於Y軸方向之各感測元件91之檢測結果，來加以測量。另一方面，照射區域SA之X軸方向之溫度分布、及光罩M之X軸方向之圖案分布係對投影區域AR1，係在X軸方向掃描移動之感測器配置區域SC，根據設置於X軸方向之複數個感測元件91之各檢測結果來加以測量。藉此，能在對1個照射區域SA之XY方向，測量液體1之溫度分布。
此時，控制裝置CONT係針對設定於虛擬基板DP上之複數個各感測器配置區域SC，進行溫度分布測量。由於感測器配置區域SC係被設定成光反射率分別相異，因此例如，在製造元件時，使用光反射率(具體而言，係光阻種類)相異之基板P時，能測量對應各基板P之光反射條件的液體溫度分布資訊。
控制裝置CONT，能根據使用設於虛擬基板DP上之溫度感測器90，所測量之液體1之溫度資訊(溫度分布資訊)，透過投影光學系統PL與液體1，執行上述各種動作，俾使所欲之圖案像投影於基板P上。例如，求出修正成像特性控制裝置3之驅動之修正量，求出掃描曝光時之基板載台PST之移動(姿勢)之修正量。又，如上述第2實施形態，為使液浸區域AR2之液體1之溫度均勻，求出修正從各供應口54a~54f(53a~53f)(參照第10圖)所供應之液體溫度之修正量。該等求出之修正量係儲存於記憶裝置MRY。
在控制裝置CONT進行求出上述修正量之期間，將虛擬基板DP從基板 載台PST加以卸載，並將元件製造用基板P裝載至基板載台PST。接著，控制裝置CONT根據所求出之修正量，調整為形成液浸區域AR2所供應之液體1之溫度、調整投影光學系統PL之像特性、或調整基板載台PST之移動(姿勢)，一邊調整透過投影光學系統PL與液體1所形成之像面與基板P表面之位置關係，一邊對基板P進行液浸掃描曝光。
第15圖係具備溫度感測器90之虛擬基板DP之另一實施例。第15圖中，在虛擬基板DP上，設有儲存溫度感測器90之溫度檢測訊號的記憶元件95。具體而言，記憶元件95係埋設於虛擬基板DP。
使用第15圖所示之虛擬基板DP來檢測液浸區域AR2之液體1之溫度時，係在將虛擬基板DP保持於基板載台PST之狀態下，檢測液浸區域AR2之液體1之溫度，該檢測結果儲存於記憶元件95。其次，進行此測試曝光後，從基板載台PST卸下虛擬基板DP，讀出儲存於記憶元件95之溫度檢測結果。控制裝置CONT在進行用來製造元件之液浸曝光處理時，根據所讀出之液體溫度資訊，與上述實施形態同樣的，求出用來調整投影光學系統PL之像特性的修正量，或求出用來調整形成液浸區域AR2之液體1之溫度之修正量。又，亦可將記憶元件95設置成能裝拆於虛擬基板DP，在檢測液體1之溫度後，從虛擬基板DP取下該記憶元件95，抽出儲存於記憶元件95之液體溫度之檢測結果。
如以上說明，藉由在能移動之基板載台PST上配置設有溫度感測器90之基板，由於能對曝光用光EL一邊進行掃描移動、一邊進行液體溫度測量，故能測量對應用來製造元件之照射區域SA之液浸區域AR2的液體溫度分布。又，藉由在與元件製造用基板P大致同一形狀之虛擬基板DP上設 置溫度感測器90，即能在投影光學系統PL與虛擬基板DP之間良好的形成液浸區域AR2之狀態下，亦即，能在與元件製造時之液浸曝光條件大致相同條件下，進行溫度測量。此外，可根據此測量結果，高精度進行液浸曝光時之液體1之溫度調整。
又，液浸區域AR2之溫度分布，如前所述，主要係起因於曝光用光EL之照射，例如，也有可能因曝光裝置周圍(液浸區域周圍)之溫度環境而產生。這種情形下，如本實施形態般，以溫度感測器90直接測量液體溫度，藉此，即使曝光裝置周圍之溫度環境變動，也能高精度測量液浸區域AR2之液體溫度分布。
再者，本實施形態中，檢測液浸區域AR2之液體1溫度之溫度感測器90，係設置在虛擬基板DP(可裝拆於基板載台PST)上，但亦可直接設於基板載台PST之既定位置。又，亦可設置成能裝差於基板載台PST之既定位置。或者，也可在基板載台PST上之既定區域內，將此溫度感測器90設置成能移動。或者，也可在投影光學系統PL前端部之光學元件2附近，設置檢測液浸區域AR2之液體溫度之溫度感測器。
又，上述各實施形態中，主要係為了調整投影狀態，而調整從各供應口供應之液體溫度，但亦可為了其他目的，調整從各供應口供應之液體溫度。例如，亦可調整從各供應口供應之液體溫度，俾使基板P成為所欲之溫度分布。
如前所述，本實施形態之液體1係以純水構成。使用純水之優點在於，在半導體製造工廠能容易的大量取得，且對基板P上之光阻及光學元件(透鏡)等沒有不良影響。此外，純水不至於對環境造成不良影響，且由於雜質 之含量極低，因此亦可期待對基板P之表面、及對設在投影光學系統PL前端面之光學元件表面的洗淨作用。
又，純水(水)對波長為193nm左右之曝光用光EL的折射率n被認為在1.44左右，而作為曝光用光EL之光漁而使用ArF準分子雷射光(波長193nm)時，在基板P上為1/n，亦即193nm之波長經純水而成為134nm左右之短波長，能獲得高的解像度。再者，由於焦深與空氣中相較約為n倍，亦即被放大約1.44倍左右，因此只要能確保與在空氣中使用時相同程度之焦深即可之情形時，能更進一步的增加投影光學系統PL之數值孔徑，就此點而言，亦能提昇解像度。
本實施形態中，係於投影光學系統PL之前端安裝有光學元件2，可藉由此透鏡來調整投影光學系統PL之光學特性，例如調整像差(球面像差、彗形像差等)。此外，作為安裝在投影光學系統PL前端之光學元件，亦可以是用於投影光學系統PL之光學特性調整所使用之光學板。或者，亦可是能使曝光用光EL穿透之平行平面板。以較透鏡便宜之平行平面板來作為與液體1接觸之光學元件，則在曝光裝置EX之搬送、組裝、調整時等，即使在該平行平面板附著會使投影光學系統PL之透射率、曝光用光EL在基板P上之照度、及照度分佈之均勻性降低的物質(例如矽系有機物等)時，只要在供應液體1之前一刻更換該平行平面板即可，與使用透鏡作為與液體1接觸之光學元件的情形相較，具有更換成本較低之優點。亦即，由於曝光用光EL之照射而從光阻產生之飛散粒子、或液體1中雜質等之附著會污染與液體1接觸之光學元件表面，而必須定期更換該光學元件，但若使用便宜的平行平面板來作為此光學元件，則與透鏡相較不但更換零件的成本 低，且能縮短更換所需時間，抑制維修保養費用(運轉成本)的上昇及生產率之降低。
又，在因液體1之流動而使投影光學系統PL前端之光學元件與基板P間之壓力較大時，亦可不採取更換該光學元件之構成，而堅固的固定光學元件以避免因該壓力而移動。
又，本實施形態中，投影光學系統PL與基板P之間係充滿液體1之構成，但亦可以是例如在基板P表面安裝由平行平面板所形成之玻璃蓋板的狀態充滿液體1之構成。
又，上述實施形態之液體1雖為水，但亦可是水以外之液體，例如，在曝光用光EL之光源為F2雷射時，由於此F2雷射不會穿透水，因此，此時作為液體1可使用能使F2雷射穿透之例如氟系油(氟系液體)、或全氟化聚醚(PFPE)。又，作為液體1，除此以外，亦可使用曝光用光之穿透性高且折射率盡可能的高，並且對投影光學系統PL及基板P表面所塗之光阻安定者(例如杉木油、cedar oil)。此時，亦係視所使用之液體1的極性進行表面處理。
又，作為上述各實施形態之基板P，不僅是半導體元件製造用之半導體晶圓，亦可適用顯示元件用之玻璃基板、薄膜磁頭用陶瓷晶圓、或用於曝光裝置之光罩或標線片原板(合成石英、矽晶圓)等。
作為曝光裝置EX，除可使用同步移動光罩M與基板P來掃描曝光光罩M之圖案的步進掃描(step & scan)方式之掃描型曝光裝置(掃描步進器)外，亦可適用在光罩M與基板P靜止狀態下將光罩M之圖案予以一次性的曝光，並使基板P依序步進移動之步進重複(step & repeat)方式之投影曝光裝置(步進器)。此外，本發明亦能適用於在基板P上將至少2個圖案加以部分重疊 轉印之步進接合(step & stitch)方式之曝光裝置。
又，本發明亦能適用於雙載台型之曝光裝置。關於雙載台型曝光裝置之構造及曝光動作，例如，已揭示於日本專利特開平10-163099號及特開平10-214783號(對應美國專利第6,341,007號、6,400,441號、6,549,269號及6,590,634號)、特表2000-505958號(對應美國專利第5,969,441號)或美國專利第6,208,407號中，本案在申請國之法令許可範圍內，援用該等之揭示作為本說明書之部分記載。
作為曝光裝置EX之種類，本發明並不限於將半導體元件圖案曝光至基板P之半導體元件製造用的曝光裝置，亦能廣泛的適用於液晶顯示元件製造用或顯示器製造用之曝光裝置，或用以製造薄膜磁頭、攝影元件(CCD)或標線片、光罩等的曝光裝置等。
於基板載台PST或光罩載台MST使用線性馬達時，無論是採用空氣懸浮型(使用空氣軸承)或磁氣懸浮型(使用羅倫茲力或反作用)之任一種皆可。又，各載台PST、MST，可以是沿導軌移動之型式、或不設置導軌之無導軌型式者皆可。使用線性馬達之例，已揭示於美國專利第5,623,853號及第5,528,118號中，本案在申請國之法令許可範圍內，援用該等之揭示作為本說明書之部分記載。
作為各載台PST、MST之驅動機構，可使用將磁鐵2維配置之磁鐵單元、與將線圈2維配置之電樞單元予以對向，藉電磁力來驅動各載台PST、MST之平面馬達。此時，將磁鐵單元與電樞單元之任一方接觸於載台PST、MST，將磁鐵單元與電樞單元之另一方設在載台PST、MST之移動面側即可。
因基板載台PST之移動所產生之反作用力，可使用框架構件將其機械性的釋放至地面，以避免傳至投影光學系統PL。此反作用力之處理方法，例如已詳細的揭示於美國專利第5,528,118號(日本專利特開平8-166475號)公報中，本案在申請國之法令許可範圍內，援用該等之揭示作為本說明書之部分記載。
又，因光罩載台MST之移動所產生之反作用力，可使用框架構件將其機械性的釋放至地面，以避免傳至投影光學系統PL。此反作用力之處理方法，例如已詳細的揭示於美國專利第5,874,820號(日本專利特開平8-330224號)公報中，本案在申請國之法令許可範圍內，援用該等之揭示作為本說明書之部分記載。
如上述般，本案實施形態之曝光裝置EX，係將包含本案申請專利範圍所例舉之各構成要素的各種次系統，以能保持既定機械精度、電氣精度、光學精度之方式，加以組裝製造。為確保上述各種精度，於此組裝之前後，對各種光學系統進行用以達成光學精度之調整，對各種機械系統進行用以達成機械精度之調整，對各種電氣系統則進行用達成各種電氣精度之調整。各種次系統組裝至曝光裝置之步驟，包含各種次系統彼此間之機械連接、電氣迴路之連接、氣壓迴路之連接等。此各種次系統組裝至曝光裝置之步驟前，當然有各個次系統之組裝步驟。各種次系統組裝至曝光裝置之步驟結束後，即進行綜合調整，以確保曝光裝置舔之各種精度。又，曝光裝置的製造以在溫度及清潔度等受到管理的無塵室中進行較佳。
半導體元件等之微元件，係如圖16所示，經微元件之功能、性能設計步驟201，根據此設計步驟製作光罩(標線片)的步驟202，製造基板(元件之 基材)的步驟203，使用前述實施形態之曝光裝置EX將光罩之圖案曝光至基板的曝光處理步驟204，元件組裝步驟(含切割製程、結合製程、封裝製程)205，檢查步驟206而製造。
若根據本發明，即使因曝光用光之分布或圖案之分布，而導致形成液浸區域之液體亦產生溫度分布，也能根據曝光用光之分布或圖案之分布，來調整圖案像之投影狀態，以期望狀態將圖案轉印至基板上。如此，能製造高性能之元件。又，使用配置在投影光學系統像面附近之溫度感測器，直接測量形成液浸區域之液體溫度，藉此，由於能根據此測量結果將液浸區域之液體調整為期望之溫度狀態，故能以期望狀態將圖案轉印至基板上。
AR1‧‧‧投影區域
AR2‧‧‧液浸區域
AX‧‧‧光軸
CONT‧‧‧控制裝置
EL‧‧‧曝光用光
IA‧‧‧照明區域
IL‧‧‧照明光學系統
M‧‧‧光罩
MRY‧‧‧記憶裝置
MST‧‧‧光罩載台
MSTD‧‧‧光罩載台驅動裝置
PL‧‧‧投影光學系統
PK‧‧‧鏡筒
PST‧‧‧基板載台
PSTD‧‧‧基板載台驅動裝置
1‧‧‧液體
2‧‧‧光學元件
2a‧‧‧液體接觸面
3‧‧‧成像特性控制裝置
4‧‧‧檢測聚焦檢測系統
4a‧‧‧發光部
4b‧‧‧受光部
20,60‧‧‧光感測器
10‧‧‧液體供應機構
11‧‧‧第1液體供應部
11A,12A‧‧‧供應管
12‧‧‧第2液體供應部
13‧‧‧第1供應構件
14‧‧‧第2供應構件
30‧‧‧液體回收機構
31‧‧‧第1回收構件
32‧‧‧第2回收構件
33‧‧‧第1液體回收部
34‧‧‧第2液體回收部
33A,34A‧‧‧回收管
52‧‧‧Z載台
53‧‧‧XY載台
54‧‧‧基座
55‧‧‧移動鏡
56‧‧‧雷射干涉器
57‧‧‧輔助板

Claims (49)

  1. 一種曝光方法，係透過投影光學系統與基板間之液體，將光罩之圖案像投影於基板上，藉以使基板曝光，其特徵在於，包含：根據射入該液體之曝光用光之分布，來調整圖案像之投影狀態；以及在該調整後之投影狀態下，使基板曝光。
  2. 如申請專利範圍第1項之曝光方法，其中，射入該液體之曝光用光之分布，係根據該光罩上之圖案分布而變化。
  3. 一種曝光方法，係透過投影光學系統與基板間之液體，將光罩之圖案像投影於基板上，據以使基板曝光，其特徵在於，包含：根據光罩上之圖案分布，來調整圖案像之投影狀態；以及在該調整後之投影狀態下，使基板曝光。
  4. 如申請專利範圍第1項或第3項之曝光方法，其中，該基板，係一邊相對移動曝光用光與該光罩一邊被曝光；該圖案像投影狀態之調整係根據圖案分布變化來進行，該圖案分布變化係隨著該曝光用光與該光罩之相對移動，在該光罩上之該曝光用光照射區域內的圖案分布變化。
  5. 一種曝光方法，係透過投影光學系統與基板間之液體，將光罩之圖案像投影於基板上，據以使基板曝光，其特徵在於，包含：在該曝光前，測量透過該投影光學系統射入該液體之曝光用光的分布資訊；以及根據該所測量之分布資訊調整圖案像之投影狀態，使基板曝光。
  6. 如申請專利範圍第5項之曝光方法，其中，該基板係一邊相對該曝 光用光往既定方向移動一邊被曝光，該分布資訊係與該既定方向垂直方向之射入能量分布。
  7. 一種曝光方法，係一邊往既定方向移動基板，一邊透過液體，藉由投影光學系統將圖案像投影於該基板上，以使該基板曝光，其特徵在於，包含：測量與該既定方向交叉方向之該液體的溫度分布；根據該所測量之溫度分布資訊，來調整圖案像之投影狀態；以及在該圖案像之投影狀態下，使基板曝光。
  8. 如申請專利範圍第7項之曝光方法，其中，係使用溫度感測器來測量該液體之溫度分布，該溫度感測器係配置在保持該基板之可移動的基板載台上。
  9. 如申請專利範圍第1、3、5及7項中任一項之曝光方法，其中，該圖案像投影狀態之調整，包含透過該投影光學系統與該液體所形成之像面、與該基板上之曝光面間之位置關係的調整。
  10. 如申請專利範圍第1、3、5及7項中任一項之曝光方法，其中，該圖案像投影狀態調整，包含為了形成該液浸區域所供應之液體的溫度調整。
  11. 如申請專利範圍第10項之曝光方法，其中，該液體之供應係在複數個位置進行，依該供應位置使該液體之溫度相異。
  12. 一種曝光方法，係透過投影光學系統與基板間之液體，將光罩之圖案像投影於基板上，據以使基板曝光，其特徵在於，包含：使用配置在保持該基板之可移動的基板載台上的溫度感測器來測量該液體之溫度分布；以及 使基板載台上之基板曝光。
  13. 如申請專利範圍第12項之曝光方法，其中，該溫度感測器可對基板載台進行裝拆。
  14. 如申請專利範圍第12項之曝光方法，其中，該液體之溫度分布係因該曝光用光之照射而產生。
  15. 一種曝光方法，係透過液體將圖案像投影於該基板上，據以使該基板曝光，其特徵在於，包含：根據該圖案像所投影之基板上之液體溫度分布，來設定曝光條件；以及在該設定之曝光條件下，使基板曝光。
  16. 如申請專利範圍第15項之曝光方法，其中，係從該圖案之分布來求出該液體之溫度分布。
  17. 如申請專利範圍第16項之曝光方法，其中，係進一步將光照射於圖案並測定圖案之透射率，藉此來求出該圖案之分布。
  18. 如申請專利範圍第15項之曝光方法，其中，該曝光條件包含像特性修正量；並進一步包含根據該液體溫度分布資訊，求出像特性變化資訊，根據像特性變化資訊，求出像特性修正量，根據所求出之像特性修正量，調整圖案像之投影狀態，使基板曝光。
  19. 如申請專利範圍第15項之曝光方法，其中，該曝光條件，包含基板姿勢之調整、基板位置之調整、成像特性之調整、光罩位置之調整及照射於圖案之光波長之調整中的至少一種調整。
  20. 如申請專利範圍第15項之曝光方法，其中，該曝光條件包含供應至該基板上之液體溫度。
  21. 如申請專利範圍第20項之曝光方法，其中，係從複數個供應口將相異溫度之液體供應至基板上，據以調整該液體之溫度。
  22. 如申請專利範圍第15項之曝光方法，其中，係以溫度感測器來測定該液體之溫度分布。
  23. 如申請專利範圍第22項之曝光方法，其中，溫度感測器，係具有對應照射區域之複數個檢測部的虛擬基板。
  24. 一種元件製造方法，其特徵在於：係使用申請專利範圍第1、3、5、7、12及15項中任一項之曝光方法。
  25. 一種曝光裝置，係透過液體將既定圖案像投影至基板，據以使基板曝光，其特徵在於，具備：投影光學系統，係將該圖案像投影至基板；以及溫度感測器，係配置於該投影光學系統之像面附近而能移動，用來測量該液體之溫度。
  26. 如申請專利範圍第25項之曝光裝置，其中，進一步具有保持該溫度感測器之可動構件。
  27. 如申請專利範圍第26項之曝光裝置，其中，該溫度感測器可對可動構件進行裝拆。
  28. 如申請專利範圍第26項之曝光裝置，其中，該可動構件係保持該基板之可移動的基板載台。
  29. 如申請專利範圍第25項之曝光裝置，其中，進一步具備將液體供 應至該基板上的液體供應機構，該液體供應機構係根據該溫度感測器之測量結果，來調整供應至該基板上之液體溫度。
  30. 如申請專利範圍第25項之曝光裝置，其中，該基板係一邊往既定方向移動一邊被曝光，該溫度感測器具有在該既定方向之垂直方向上彼此分離配置的複數個感測元件。
  31. 一種曝光裝置，係透過液體將既定圖案像投影至基板，據以使基板曝光，其特徵在於，具備：投影光學系統，係將該圖案像投影至基板；基板載台，係在曝光中用來移動該基板；以及溫度感測器，係具有為測量該液體溫度而在該既定方向之垂直方向上彼此分離配置的複數個感測元件。
  32. 如申請專利範圍第31項之曝光裝置，其中，該複數個感測元件係配置於該投影光學系統之投影區域。
  33. 如申請專利範圍第31項之曝光裝置，其中，進一步具備在該既定方向之垂直方向彼此分離的複數個位置，進行該基板上之液體回收的液體回收機構；該複數個感測元件係分別測量在該複數個位置所回收液體之溫度。
  34. 如申請專利範圍第31項之曝光裝置，其中，進一步具備將液體供應至該基板上的液體供應機構；該液體供應機構係根據該溫度感測器之測量結果，調整供應至該基板上液體之溫度。
  35. 如申請專利範圍第31項之曝光裝置，其中，進一步具備調整機構，該調整機構係根據使用該溫度感測器所測量之液體之溫度資訊，調整圖案 像之投影狀態，以透過該投影光學系統與該液體將期望之圖案像投影至該基板上。
  36. 如申請專利範圍第35項之曝光裝置，其中，該調整機構，係調整透過該投影光學系統與該液體所形成之像面、與該基板表面間的位置關係。
  37. 如申請專利範圍第35項之曝光裝置，其中，進一步具備將液體供應至該基板上的液體供應機構；該調整機構，係根據該溫度感測器之測量結果，進行該液體供應機構所供應之液體的溫度調整。
  38. 如申請專利範圍第25項之曝光裝置，其中，進一步具備將液體供應至該基板上的液體供應機構；該液體供應機構係從複數個位置分別供應溫度相異之液體。
  39. 如申請專利範圍第31項之曝光裝置，其中，進一步具備將液體供應至該基板上的液體供應機構；該液體供應機構係從複數個位置分別供應溫度相異之液體。
  40. 一種曝光裝置，係透過液體將既定圖案像投影至基板，據以使基板曝光，其特徵在於，具備：投影光學系統，係將該圖案像投影至基板；以及液體供應機構，係為了在基板與投影光學系統之間形成該液浸區域，而能從複數個位置分別供應溫度相異之液體。
  41. 如申請專利範圍第38、39及40項中任一項之曝光裝置，其中，該基板係一邊往既定方向移動一邊被曝光，該液體供應機構係從與該既定方向垂直方向之複數個彼此分離的位置，分別供應相異溫度之液體。
  42. 如申請專利範圍第40項之曝光裝置，其中，該複數個位置係在垂 直於該基板表面之方向彼此背離。
  43. 如申請專利範圍第42項之曝光裝置，其中，接近該基板表面之位置所供應之液體溫度，低於遠離該表面之位置所供應之液體溫度。
  44. 一種曝光裝置，係透過液體將圖案像投影至基板，據以使基板曝光，其特徵在於，具備：投影光學系統，係將該圖案像投影至基板；感測器，係測定該圖案之分布；以及控制裝置，係根據該感測器所測定之圖案分布，來調整圖案像之投影狀態。
  45. 一種曝光裝置，係透過液體將圖案像投影至基板，據以使基板曝光，其特徵在於，具備：投影光學系統，係將該圖案像投影至基板；液體回收機構，係回收該基板上之液體；以及溫度感測器，係測量以該液體回收機構所回收之液體溫度。
  46. 如申請專利範圍第45項之曝光裝置，其中，進一步具備將液體供應至該基板上的液體供應機構，根據該溫度感測器之測量結果，調整該液體供應機構所供應之液體溫度。
  47. 如申請專利範圍第45項之曝光裝置，其中，進一步具備調整機構，該調整機構係根據該溫度感測器之測量結果，調整該圖案像之投影狀態。
  48. 如申請專利範圍第45項之曝光裝置，其中，該溫度感測器係配置在該液體回收機構之回收管內。
  49. 一種元件製造方法，其特徵在於： 係使用申請專利範圍第25、31、40、44及45項中任一項之曝光裝置。
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