TWI574302B - An exposure apparatus and an exposure method, and an element manufacturing method - Google Patents

Description

曝光裝置及曝光方法、以及元件製造方法

本發明，係有關將形成於光罩之圖案轉印於基板上以使基板曝光之曝光裝置及曝光方法、以及元件製造方法。

就半導體元件、液晶顯示元件、攝影裝置(CCD(Charge Coupled Device)等)、薄膜磁頭等微元件之製造步驟之一而言，一般所設的微影步驟係使用曝光裝置，將形成於光罩或標線片(以下，當將其等統稱為光罩)的圖案之縮小像投影曝光於作為曝光對象之基板(塗布有光阻之半導體晶圓或玻璃板)。近年來，大多採用步進重複方式之縮小投影曝光裝置(即所謂步進機)，或是步進掃描方式之曝光裝置。

上述步進機，係將基板載置在可作二維移動之基板載台上，以該基板載台使基板步進(stepping)移動，並依序重複進行使光罩圖案之縮小像曝光於基板上之各照射(shot)區域之曝光裝置。又，步進掃描方式之曝光裝置，係在以狹縫狀之曝光用光之脈衝照射於光罩的狀態下，使載置有光罩的光罩載台與載置有基板的基板載台相對於投影光學系統而彼此同步移動，並使形成於光罩的圖案之一部份逐步轉印在基板的照射區域，待結束對1個照射區域之圖案轉印後，使基板步進移動，然後進行另一照射區域之圖案轉印。

又，該等曝光裝置具有複數個光感測器(受光部)，用以接收透過投影光學系統之曝光用光，根據該等光感測器的輸出，進行各種機械調整或光學 的調整等，以決定出各種動作條件，達成實際對基板曝光時之最佳化。例如，在基板載台上設置照度不均感測器，用來測量通過投影光學系統之曝光用光的照度不均(光量分布)或是積算光量不均度；以及設置照射量感測器，用以測量通過投影光學系統之曝光用光的照射量(光量)。有關上述照度不均感測器，例如日本專利特開平08-316133號公報所揭示者，又，有關照射量感測器，例如國際公開第01/008205號公報所揭示者。

近年來，為對應元件圖案朝更高集積度發展，投影光學系統亦被期望具更高解析度。投影光學系統的解析度，隨著使用的曝光波長愈短、以及投影光學系統之數值孔徑愈大而愈高。因此，曝光裝置所使用之曝光波長逐年朝更短波長進展，投影光學系統之數值孔徑亦逐漸增大。又，現在主流之曝光波長係為KrF準分子雷射之248nm，然而，更短波長的ArF準分子雷射之193nm亦進入實用化階段。又，在進行曝光之際，焦點深度(DOF)與解析度同樣的重要。對解析度R及焦點深度δ分別以下式表示。

R=K₁×λ/NA (1)

δ=±K₂×λ/NA² (2)

此處，λ表示曝光波長，NA表示投影光學系統之數值孔徑，K₁、K₂表示條件係數。由(1)式、(2)式可得知，若為了提高解析度R而縮短曝光波長λ、且加大數值孔徑NA，則焦點深度δ愈小。

若是焦點深度δ過小，基板表面不易與投影光學系統之像面一致，而會有曝光動作時之焦點裕度(margin)不足之虞。此處，例舉如國際公開第99/49504號公報所揭示之液浸法，乃是可實質縮短曝光波長、且使焦點深度變大的方法。該種液浸法所揭示內容，係在投影光學系統的下面與基板表面之間填滿水或有機溶劑等液體以形成液浸區域，利用曝光用光在液體中的波長為空氣中的1/n(n為液體的折射率，通常為1.2~1.6左右)之現象來提高解析度，同時增大焦點深度約達n倍。

此外，上述的光感測器(受光部)，具有配置在投影光學系統的像面側之光透過部，透過該光透過部來接收光，因此，若因液浸法的採用等而增大投影光學系統的數值孔徑，造成曝光用光的入射角(最外的光線與光軸所構成的角度)變大，則由光透過部所射出的光之擴散亦增大，會有無法良好地接收光之虞。

本發明係有鑑於上述事情而提出者，其目的在於提供：即使在投影光學系統的數值孔徑增大的情況下，亦可高精度地實施各種測量，特別是在採用液浸式曝光法之情形亦能良好地進行各種測量之曝光裝置及曝光方法、以及元件製造方法。

又，本發明之目的在於提供：具有可良好地接收透過投影光學系統的光之受光器之曝光裝置及曝光方法、以及元件製造方法。

依本發明之第1形態之曝光裝置，係使曝光用光透過液體而照射於基板上，藉此使該基板曝光，其具備：投影光學系統；及測量裝置，具有：光透過部，設置於該投影光學系統之像面側；及受光器，透過該光透過部來接收通過該投影光學系統的曝光用光；該測量裝置之受光器，在該投影光學系統與光透過部間未存在液體的狀態下，接收通過該光透過部及投影光學系統的曝光用光。上述測量裝置可以是照度不均感測器、照射量感測器、或空間像測量裝置。

依此發明，係在未對投影光學系統的像面側供應液體的狀態下，藉由測量裝置之受光器，透過配置在投影光學系統的像面側之光透過部，接收通過投影光學系統之曝光用光。

依本發明之第2形態之曝光裝置，係使曝光用光照射於基板上，藉此使該基板曝光，其具備： 投影光學系統；及測量裝置，具有：配置在該投影光學系統的像面側並供來自該投影光學系統的曝光用光之射入之光透過部、受光器、以及用以使來自該光透過部的光射入受光器之聚光構件；該聚光構件係配置在該光透過部與受光器之間，俾使來自該投影光學系統的曝光用光以不通過氣體中的方式射入該聚光構件。

依此發明，來自投影光學系統的曝光用光當中，透過光透過部的光並不通過氣體中，而是射入並會聚於聚光構件。再者，光透過部的光不通過氣體而導向聚光構件，已揭示有諸多方法，然而亦可將光透過部與聚光構件接合，或者，亦可在光透過部與聚光構件之間介有氣體以外之光透過性介質，例如液體、超臨界流體、糊料、或是薄膜狀之固體等。

依本發明之第3形態之曝光裝置，係使曝光用光透過液體而照射於基板上，藉此使該基板曝光，其具備：投影光學系統；及測量裝置，具有：一面與該投影光學系統相對向且在另一面的一部份形成光透過部之板狀構件，以及用以接收來自該光透過部的光之受光器；該測量裝置之受光器，係用以接收透過形成於該投影光學系統與板狀構件間的液體之曝光用光。

依此發明，來自投影光學系統的曝光用光，係透過液體而射入板狀構件，射入板狀構件的光當中通過光透過部的光，以測量裝置所具備的受光器來接收。因此，可在液浸曝光的狀態下測量曝光用光。

依本發明之第4形態之曝光裝置，係使曝光用光透過液體而照射於基板上，藉此使該基板曝光，其具備：投影光學系統；及測量裝置，具有：配置在該投影光學系統的像面側並供來自該投影光 學系統的曝光用光穿透液體後之射入的光透過部、受光器、以及用以使來自該光透過部的光射入受光器之光學系統；該光學系統係配置在該光透過部與受光器之間，俾使來自該投影光學系統的曝光用光以不通過氣體中的方式射入該光學系統。

依此發明，來自投影光學系統的曝光用光當中，透過光透過部的光被導向測量裝置所設置的光學系統而並不通過氣體，進而射入受光器。因此，受光器能以極佳效率來接收透過光透過部的光。使通過光透過部的光被導向光學系統時不通過氣體之方式，亦可如上述般介有氣體以外的介質。再者，光學系統可為單一的光學構件，亦可由複數個光學構件所構成。

依本發明之第5形態之曝光裝置，係使曝光用光透過液體而照射於基板上，藉此使該基板曝光，其具備：投影光學系統；光學構件，具有配置在該投影光學系統的像面側之光透過部；及受光器，透過該光學構件來接收通過該投影光學系統的光；在該受光器與光學構件間填滿液體。

在液浸曝光中，以受光器透過配置在投影光學系統的像面側的光學構件來接收通過投影光學系統的光時，係在投影光學系統及光學構件之間填滿液體的狀態下，使光照射在受光器以進行光接收動作。依本發明，亦在該光學構件與受光器之間填滿液體，藉此，受光器能良好地接收通過投影光學系統的光。亦即，在投影光學系統與光學構件間的空間填滿液體，雖可增大投影光學系統的數值孔徑NA，然而，必須使受光系統的數值孔徑NA亦按照該投影光學系統的數值孔徑NA而改變。亦即，若受光器的數值孔徑NA未能按照投影光學系統的數值孔徑NA而一起變大，因而發生受光器無法良好地取入通過投影光學系統的光的情形，導致不能良好地接收光。因此，藉著在投影光學系統與光學構件間填滿液體來使投影光學系統 的數值孔徑NA變大時，在光學構件與受光器之間亦填滿液體，藉此使受光器的光學系統數值孔徑NA變大，而使受光器可良好地接收透過投影光學系統的光。此處之光學構件，包含所有具備光透過部者。

依本發明之第6形態之曝光裝置，係使曝光用光照射於基板上，藉此使該基板曝光，其具備：投影光學系統；光學構件，具有配置在該投影光學系統的像面側之光透過部；及受光器，透過該光學構件來接收通過該投影光學系統的光；在該受光器與光學構件間填滿液體。

依本發明，在光學構件及受光器之間填滿液體，藉以使受光器的光學系統之數值孔徑NA變大，俾進行良好地受光動作。本發明之光學構件與受光器間填滿液體的構成，除了可運用在液浸曝光裝置之外，亦可適用於未透過液體而進行曝光之乾式曝光裝置。

依本發明之第7形態之曝光裝置，係使曝光用光透過液體而照射於基板上，藉此使該基板曝光，其具備：投影光學系統；光學構件，具有配置在該投影光學系統的像面側之光透過部；及受光器，具有鄰接於光學構件之受光元件，透過該光學構件來接收通過該投影光學系統的光。

依本發明，係將受光器的受光元件鄰接配置於光學構件，藉此，即使在投影光學系統與光學構件間填滿液體而實質使投影光學系統的數值孔徑NA變大時，受光器亦可良好地接收透過投影光學系統的光。

依本發明之第8形態之曝光裝置，係使曝光用光透過液體而照射於基板上，藉此使該基板曝光，其具備：投影光學系統； 光學構件，具有配置在該投影光學系統的像面側之光透過部，並且在既定位置形成貫穿孔；及受光器，透過該光學構件來接收通過該投影光學系統的光。

依本發明，藉著在光學構件設置貫穿孔，在投影光學系統與光學構件間的液體能透過貫穿孔而移動(釋放)，因此，不會發生投影光學系統與光學構件間的液體壓力、和光學構件與受光器間的液體壓力之差，而不會產生光學構件彎曲等不良情形。又，液體可透過貫穿孔而移動，故亦可免於投影光學系統與光學構件間液體壓力的大幅變動，而能防止因液體的壓力變動而使投影光學系統的變動(振動)等不良情形。

本發明之元件製造方法，其特徵在於，該元件係使用第1~第8形態之曝光裝置來製造。依本發明，由於受光器能良好地接收透過投影光學系統的光，故根據該受光結果來設定最佳曝光條件下能進行高精度之曝光處理，而能製造具所要性能之元件。

依本發明之第9形態之曝光方法，係使曝光用光透過投影光學系統與液體而照射在基板上，藉此使該基板曝光，其特徵在於包含以下步驟：設置步驟，在該投影光學系統的光射出端側，設置用以測量曝光用光之測量裝置；測量步驟(S14、S15)，於該投影光學系統的光射出端側之光路空間未介有液體的情況下，以測量裝置來測量曝光用光；及曝光步驟(S19)，根據該測量結果，在該投影光學系統的光射出端側之光路空間介有液體的情況下，進行基板之曝光；由投影光學系統射入該投影光學系統的光射出端和光路空間所形成的界面之曝光用光的入射角，在該測量步驟與曝光步驟不同。依此方法，在測量步驟時，射入上述投影光學系統的光射出端與上述光路空間所形成的界面之曝光用光的入射角，被調整成小於上述曝光步驟時之入射角，藉此， 即使在投影光學系統與測量裝置間的光路空間未存在液體，測量裝置仍能良好地接收曝光用光，並能以所接收的光實施成像狀態及曝光用光的調整。

依本發明之第10形態之曝光方法，係使曝光用光透過投影光學系統(PL)而照射在基板(W、P)上，藉此使該基板曝光，其特徵在於包含以下步驟：以受光器接收自該投影光學系統所射出的曝光用光；及使曝光用光透過投影光學系統與液體而照射在基板上，藉此使該基板曝光。依此方法，由於曝光用光傳送至受光元件時並不通過氣體中，故即使投影光學系統的數值孔徑增大，仍可良好地接收通過投影光學系統的曝光用光。

依本發明之第11形態之曝光方法，係使曝光用光穿透投影光學系統而照射在基板上，藉此使該基板曝光，其特徵在於包含以下步驟：透過具有光透過部(配置在該投影光學系統的像面側)之光學構件，以受光器來接收通過該投影光學系統的光；及使曝光用光透過投影光學系統而照射在基板上，藉此使該基板曝光；在該受光器與光學構件間填滿液體。依此方法，由於在受光器與光學構件間填滿液體，故即使投影光學系統的數值孔徑增大，仍可良好地接收來自光透過部的曝光用光。

PL‧‧‧投影光學系統

IL‧‧‧曝光用光

LS‧‧‧光學元件

LQ‧‧‧液體

R‧‧‧標線片

W‧‧‧晶圓

MST‧‧‧光罩載台

PST‧‧‧基板載台

CONT‧‧‧控制裝置

MRY‧‧‧記憶裝置

EX‧‧‧曝光裝置

AR1、AR2‧‧‧投影區域

IA‧‧‧照明區域

MSTD‧‧‧光罩載台驅動裝置

PSTD‧‧‧基板載台驅動裝置

AX‧‧‧光軸

DP‧‧‧半導體元件電路圖案

CJ‧‧‧射出面

1‧‧‧光源

2‧‧‧光束整形光學系統

3‧‧‧干涉性減低部

4‧‧‧第1複眼透鏡

5‧‧‧振動反射鏡

6‧‧‧中繼光學系統

7‧‧‧第2複眼透鏡

8‧‧‧開口光圈板

8a‧‧‧一般照明用圓形開口光圈

8b‧‧‧環帶照明用開口光圈

8c‧‧‧4極變形照明用開口光圈

8d‧‧‧小圓形開口光圈

8e‧‧‧可變開口光圈

8f‧‧‧驅動馬達

10‧‧‧聚光光學系統

11‧‧‧折射鏡

13‧‧‧標線片載台

14‧‧‧透鏡控制部

15‧‧‧晶圓載台

16‧‧‧晶圓保持具

17‧‧‧移動鏡

18‧‧‧雷射干涉計

19‧‧‧載台驅動系統

20‧‧‧主控制系統

21‧‧‧液體供應裝置

22‧‧‧液體回收裝置

23‧‧‧供應管

24‧‧‧供應嘴

25‧‧‧回收管

26‧‧‧回收嘴

27‧‧‧曝光用光感測器

30‧‧‧底板

31‧‧‧針孔

32‧‧‧開口

33‧‧‧底板上面

34‧‧‧ND濾光器

35‧‧‧配線

36‧‧‧照度不均感測器

37‧‧‧照射量感測器

38‧‧‧電氣基板

40‧‧‧照度不均感測器

41‧‧‧平凸透鏡

41a‧‧‧平坦部

41b‧‧‧曲面部

42‧‧‧受光元件

42a‧‧‧受光面

43‧‧‧遮光部

44‧‧‧光透過部

45‧‧‧平凸透鏡

45a‧‧‧平坦部

45b‧‧‧曲面部

46‧‧‧凸部

50‧‧‧照度不均感測器

51‧‧‧上板

52‧‧‧平凸透鏡

52a‧‧‧平坦部

52b‧‧‧曲面部

53‧‧‧受光元件

53a‧‧‧受光面

54‧‧‧平行平板

55‧‧‧遮光部

56‧‧‧光透過部

57‧‧‧平凸透鏡

57a‧‧‧平坦部

57b‧‧‧曲面部

58‧‧‧凸部

60‧‧‧照度不均感測器

61‧‧‧平行平板

62‧‧‧平凸透鏡

63‧‧‧受光元件

63a‧‧‧受光面

70‧‧‧照度不均感測器

71‧‧‧平凸透鏡

71b‧‧‧曲面部

71a‧‧‧平坦部

72‧‧‧受光元件

72a‧‧‧受光面

80‧‧‧照射量感測器

81‧‧‧聚光板

81a‧‧‧微透鏡陣列之形成面

81b‧‧‧平坦面

82‧‧‧受光元件

82a‧‧‧受光面

83‧‧‧微透鏡陣列

84‧‧‧開口

85‧‧‧照射量感測器

86‧‧‧擴散板

86a‧‧‧凹凸形成面

86b‧‧‧平坦面

87‧‧‧受光元件

87a‧‧‧受光面

90‧‧‧照射量感測器

91‧‧‧螢光板

92‧‧‧受光元件

92a‧‧‧受光面

100‧‧‧照度不均感測器

101‧‧‧導波構件

102‧‧‧受光元件

102a‧‧‧受光面

110‧‧‧照度不均感測器

111‧‧‧積分球

111a‧‧‧射入部

111b‧‧‧射出部

111c‧‧‧波導部

112‧‧‧受光元件

112a‧‧‧受光面

121、122‧‧‧透鏡

201‧‧‧光源

202‧‧‧光束整形光學系統

203‧‧‧光學積分器

204‧‧‧照明系統開口光圈板

205‧‧‧分束器

206‧‧‧中繼光學系統

207A‧‧‧固定式遮簾

207B‧‧‧可動式遮簾

208‧‧‧中繼光學系統

209‧‧‧反射鏡

210‧‧‧液體供應機構

211‧‧‧液體供應部

212‧‧‧供應管

213‧‧‧供應嘴

213A~213C‧‧‧供應嘴

215‧‧‧供應管

216A~216C‧‧‧供應嘴

220‧‧‧液體回收機構

222‧‧‧回收管

223‧‧‧回收嘴

225‧‧‧回收管

226A、226B‧‧‧回收嘴

230‧‧‧聚光鏡

231‧‧‧驅動裝置

232‧‧‧聚光鏡

233‧‧‧積分感測器

241‧‧‧移動鏡

242‧‧‧干涉計

243‧‧‧移動鏡

244‧‧‧雷射干涉計

245‧‧‧焦點檢測系統

245A‧‧‧投射部

245B‧‧‧受光部

246‧‧‧基板對準系統

247‧‧‧光罩對準系統

251‧‧‧基板保持具

252‧‧‧Z傾斜載台

253‧‧‧XY載台

254‧‧‧載台基座

255‧‧‧光罩基座

256A~256C‧‧‧Z位置驅動部

257‧‧‧輔助平板

258A~258C‧‧‧編碼器

259A~259C‧‧‧致動器

260‧‧‧光學元件

260a‧‧‧液體接觸面

261‧‧‧連接機構

262‧‧‧透鏡單元

263‧‧‧驅動元件

264a~264j‧‧‧光學元件

265A、265B‧‧‧密閉室

266‧‧‧壓力調整機構

267‧‧‧成像特性控制裝置

270‧‧‧空間像測量裝置

271‧‧‧狹縫部

275‧‧‧狹縫板

276‧‧‧光學元件

277‧‧‧反射鏡

278‧‧‧光學元件

279‧‧‧送光透鏡

280‧‧‧折射鏡

281‧‧‧受光透鏡

282‧‧‧光感測器

283‧‧‧凸部

284‧‧‧開口

285‧‧‧保持構件

286‧‧‧箱體

287‧‧‧安裝構件

288‧‧‧支柱

290‧‧‧受光器

291‧‧‧密封構件

300‧‧‧液體供應裝置

301‧‧‧供應管

301A、305A‧‧‧閥門

302‧‧‧供應流路

303‧‧‧接頭

304‧‧‧液體回收裝置

305‧‧‧回收管

306‧‧‧回收流路

320‧‧‧貫穿孔

322‧‧‧蓋構件

322A‧‧‧旋臂

330‧‧‧第2貫穿孔

332‧‧‧側臂部

334‧‧‧蓋構件

336‧‧‧緩衝空間

340‧‧‧回收機構

341‧‧‧槽部

342‧‧‧多孔質構件

343‧‧‧流路

344‧‧‧貯存槽

345‧‧‧真空系統

346‧‧‧流路

346A‧‧‧閥門

350‧‧‧桶型構件

350A‧‧‧開口部

350B‧‧‧底部

351‧‧‧支持構件

360‧‧‧照射量感測器

361‧‧‧光穿透量調整膜

362‧‧‧玻璃板構件

363‧‧‧上板

364‧‧‧光感測器

370‧‧‧照度不均感測器

371‧‧‧針孔

372‧‧‧薄膜

373‧‧‧玻璃板構件

374‧‧‧上板

375‧‧‧光感測器

圖1係本發明第1實施形態之曝光裝置的概略構成圖。

圖2係開口光圈板8的一例之前視圖。

圖3(a)及(b)係曝光用光感測器27的構成之一例。

圖4係本發明第1實施形態之曝光裝置在曝光處理開始時的動作例之流程圖。

圖5(a)及(b)係本發明第2實施形態之曝光裝置所設置的照度不均感測器之概略構成圖。

圖6(a)及(b)係本發明第2實施形態之曝光裝置所設置的照度不均感測器之變形例。

圖7(a)及(b)係本發明第3實施形態之曝光裝置所設置之照度不均感測器之概略構成圖。

圖8係本發明第3實施形態之曝光裝置所設置的照度不均感測器具備之平凸透鏡的另一例之立體圖。

圖9係本發明第4實施形態之曝光裝置所設置之照度不均感測器之概略構成之截面圖。

圖10係本發明第5實施形態之曝光裝置所設置之照度不均感測器之概略構成之截面圖。

圖11(a)及(b)係本發明第6實施形態之曝光裝置所設置之照射量感測器之概略構成圖。

圖12係相對於微透鏡陣列而形成有開口的聚光板之構成例之立體圖。

圖13係本發明第7實施形態之曝光裝置所設置之照射量感測器之概略構成圖。

圖14係本發明第8實施形態之曝光裝置所設置之照射量感測器之概略構成圖。

圖15(a)及(b)係本發明第9實施形態之曝光裝置所設置之照度不均感測器之概略構成圖。

圖16係本發明第10實施形態之曝光裝置所設置之照度不均感測器之概略構成圖。

圖17係第2實施形態之曝光裝置所具備的照度不均感測器40之變形例。

圖18係微元件的製程之一例之流程圖。

圖19係半導體元件的情形之圖18的步驟S23之詳細流程之一例。

圖20係表示本發明之曝光裝置的一實施形態之概略構成圖。

圖21係表示投影光學系統的前端部附近、液體供應機構、及液體回收機構之概略構成圖。

圖22係投影光學系統的投影區域與液體供應機構及液體回收機構之位置關係俯視圖。

圖23係本發明之受光器的一實施形態之概略構成圖。

圖24係表示受光器在進行測量動作時之狀態示意圖。

圖25係表示本發明之光學構件與受光器之一實施形態之要部放大圖。

圖26係圖25的光學構件之俯視圖。

圖27(a)及(b)係光學構件的光透過部之一例。

圖28係以受光器來接收光信號之一例。

圖29係在測量投影光學系統的成像特性時所使用的光罩之一例。

圖30係在測量投影光學系統的成像特性時所使用的光罩之一例。

圖31係在測量投影光學系統的成像特性時所使用的光罩之一例。

圖32係表示本發明之光學構件與受光器之另一實施形態之要部放大圖。

圖33係表示本發明之光學構件與受光器之另一實施形態之要部放大圖。

圖34係表示本發明之光學構件與受光器之另一實施形態之要部放大圖。

圖35係圖34之光學構件的俯視圖。

圖36(a)~(c)係形成液浸區域之步驟之一例。

圖37係表示本發明之光學構件與受光器之另一實施形態之要部放大圖。

圖38係圖37之光學構件的俯視圖。

圖39係表示本發明之光學構件與受光器之另一實施形態之要部放大圖。

圖40係圖39之光學構件的俯視圖。

圖41係表示本發明之光學構件與受光器之另一實施形態之要部放大圖。

圖42係表示在基板載台上配置複數個受光器時之俯視圖。

圖43係表示本發明之光學構件與受光器之另一實施形態之要部放大圖。

圖44係表示本發明之光學構件與受光器之另一實施形態之要部放大圖。

圖45係以投影光學系統前端與所接觸之介質的折射率之關係，來說明在投影光學系統前端使曝光用光之局部光線未發生全反射的條件。

以下參照圖式來詳述本發明實施形態之曝光裝置及元件製造方法，然而，本發明並未侷限於此。

(第1實施形態)

圖1係本發明第1實施形態之曝光裝置的概略構成圖。再者，圖1所示之曝光裝置EX，係透過投影光學系統PL與晶圓W之間的液體(純水)LQ來進行曝光之液浸式曝光裝置，以形成有半導體元件的電路圖案DP之標線片R，利用步進重複方式，將上述電路圖案DP的像轉印至晶圓W上。

又，在以下的說明中，係在圖中設定出XYZ正交座標系統，並參照該XYZ正交座標來說明各構件之位置關係。XYZ正交座標系統，係使X軸及Y軸係平行於晶圓W，並使Z軸正交於晶圓W的方向。圖中的XYZ座標系統之實際方向，XY平面係平行於水平面的面，Z軸係設定在鉛直上方向。

圖1所示之曝光裝置EX中，係以能用以供應193nm(ArF)的波長光之 ArF準分子雷射光源，作為用以供應曝光用光之光源1。由光源1射出的大致平行光束，透過光束整形光學系統2而整形成既定截面之光束後，射入干涉性減低部3。干涉性減低部3，對於被照射面(標線片R上以及晶圓W上)的干涉圖案的發生具有降低效果。

干涉性減低部3之詳細說明，如日本專利特開昭59-226317號公報所揭示者。來自干涉性減低部3的光束，穿透過第1複眼透鏡(第1光學積分器)4，在其後側之焦點面形成多數光源。來自上述多數光源的光，以振動反射鏡5偏向後，透過中繼光學系統6而重疊照明於第2複眼透鏡(第2光學積分器)7，藉此在第2複眼透鏡7的後側焦點面形成由多數光源所構成之二次光源。

在第2複眼透鏡7的射出面CJ，亦即照明光學系統(照明系統)IS的瞳面(投影光學系統PL的瞳面之光學共軛面)，配置可藉驅動馬達8f而能旋轉之開口光圈板8。圖2係開口光圈板8的一例之前視圖。如圖2所示，開口光圈板8係由繞旋轉軸O而能旋轉之圓形板所構成，沿其圓周方向形成有：一般照明用之圓形開口光圈8a、環帶照明用之開口光圈8b、4極變形照明(4極照明)用之開口光圈8c、小相干因數(小σ)用之小圓形開口光圈8d、以及測量曝光用光之照度不均或光量等所使用之可變開口光圈8e。再者，圖2中以虛線表示之大圓，係表示一般照明用之圓形開口光圈8a的大小，用來與開口光圈8b~8e的大小作比較。

又，相干因數(照明系統的σ)係指投影光學系統PL之在標線片R側之數值孔徑NAr與照明光學系統IS之數值孔徑NAi的比值，以下式來定義之。

σ=NAi/NAr

又，投影光學系統PL之數值孔徑NA，一般係以晶圓W側之數值孔徑NAw來表示，標線片側之數值孔徑NAr之求取，係利用投影光學系統PL之倍率M1，以NAr=NAw/M1來取得。

上述之開口光圈8e所形成之開口大小為可變，例如，以0.05~0.50作為σ值之可變範圍。該開口光圈8e之作用，係在投影光學系統PL的像面側未具有液體LQ的情況下，進行照度不均或光量的測量之際，用以調整(縮減)朝向投影光學系統PL的像面側之曝光用光之張開角(最外的光線與光軸所構成之角度)。亦即，本實施形態之曝光裝置，係透過投影光學系統PL及晶圓W間的液體LQ以進行曝光處理之液浸式曝光裝置，因此，若在投影光學系統PL的像面側未具有液體LQ，例如，在一般照明所使用之張開角較大的曝光用光，在投影光學系統PL的像面側之前端部分將有部份的光發生全反射而未能通過投影光學系統PL。上述開口光圈8e，係用以調整朝向投影光學系統PL的像面側之曝光用光之張開角，以防止在投影光學系統PL之全反射。再者，在圖2之中，為了要使本發明之特徵明確化，乃在開口光圈板8之構成中，另行設置了不同於開口光圈8d之開口光圈8e，然而，因為開口光圈8d之相干因數亦設定在0.25~0.35左右，因此亦可省略開口光圈8e之構成而在測量之際使用開口光圈8d。此時，亦可使開口光圈8d的開口具可變性。

回到圖1，開口光圈板8的旋轉軸O係連接於驅動馬達8f的旋轉軸，將驅動馬達8f驅動以使開口光圈板8繞旋轉軸O旋轉，藉此可切換在第2複眼透鏡7的射出面CJ所配置的開口光圈。按照第2複眼透鏡7的射出面CJ所配置的開口光圈之改變，而改變在第2複眼透鏡7的射出面CJ之曝光用光的強度分布(光束分布)。驅動馬達8f的驅動，係由用以統合控制曝光裝置EX的整體動作之主控制系統20所控制。

來自第2複眼透鏡7所形成的二次光源的光束當中、並通過開口光圈板8所形成之任一開口光圈8a~8d的曝光用光，透過聚光光學系統10及折射鏡11後，以均勻照度重疊照明於下側面形成有既定電路圖案DP之標線片R。藉此，在標線片R的照明區域內之圖案像，透過兩側遠心式(telecentric) 之投影光學系統PL，以既定之投影倍率β(β例如為1/4或1/5等)，投影在投影光學系統PL的像面所配置之基板(晶圓W)的曝光區域(投影區域)。晶圓W例如係半導體(矽等)或SOI(Silicon on insulator)等之圓板狀之基板。再者，以上所說明之光束整形光學系統2~折射鏡11，係構成照明光學系統(照明系統)IS。

投影光學系統PL係由透鏡等之複數個光學元件所構成。本實施形態中，係使用真空紫外域之ArF準分子雷射光源作為曝光用光，因此，構成投影光學系統PL之光學元件的玻璃材，可使用例如合成石英或螢石(氟化鈣：CaF₂)。投影光學系統PL所具有的光學元件的一部分可移動於投影光學系統PL的光軸AX方向(Z方向)，並能繞X軸之平行軸或Y軸之平行軸微傾(tilt)，該等光學元件係由後述的透鏡控制部14所控制。該投影光學系統PL，係在像面側被供應液體LQ之狀態下，使入射光束成像於像面側之液浸式投影光學系統，數值孔徑(NA)設定成1以上之值(例如為1.00~1.40)。再者，本實施形態之投影光學系統PL係折射系統(dioptric)，然而，亦可使用反射折射系統(catadioptric)或反射系統。

標線片R係透過標線片保持具(未圖示)而載置於標線片載台13。再者，標線片載台13乃根據主控制系統20的指令，以標線片載台控制部(未圖示)驅動。此時之標線片載台13的移動，係藉由標線片干涉計(未圖示)及設在標線片載台13的移動鏡(未圖示)之測量，並將其測量結果輸出至主控制系統20。

投影光學系統PL設有透鏡控制部14，以測量溫度及氣壓，並按照溫度、氣壓等之環境變化而將投影光學系統PL的成像特性等光學特性控制成一定。該透鏡控制部14係將測得之溫度及氣壓輸出至主控制系統20，主控制系統20乃根據接收自透鏡控制部14的溫度及氣壓、以及後述之曝光用光感測器27的測量結果，透過透鏡控制部14來控制投影光學系統PL之成像 光學系統等光學特性。

晶圓W係被真空吸附於內設在晶圓載台15內之晶圓保持具16。再者，將晶圓W保持在晶圓保持具16上時，對於晶圓保持具16之高度位置的設定，係其上面與晶圓載台15的上面一致。晶圓載台15，係疊合著一對可分別移動於圖1中X軸方向及Y軸方向之X載台和Y載台，能在XY平面內調整位置。

又，儘管圖示中已予省略，晶圓載台15具有：可使晶圓W移動於Z軸方向之Z載台、可使晶圓在XY平面內微幅旋轉的載台、以及可改變對Z軸角度以調整晶圓W對XY平面的傾斜之載台等。因此，晶圓載台15具備X軸方向之移動功能、Y軸方向之移動功能、Z軸方向之移動功能、繞Z軸之旋轉功能、繞X軸之微傾功能，以及繞Y軸之微傾功能。

在晶圓載台15的上面一端安裝有移動鏡17，在與移動鏡17的鏡面相對向的位置配置有雷射干涉計18。再者，儘管圖1之圖示簡化，移動鏡17具備：具有與X軸垂直之反射面的移動鏡，以及具有與Y軸垂直之反射面之移動鏡。又，雷射干涉計18具有，沿X軸朝移動鏡17照射雷射光束之2個X軸用雷射干涉計，以及沿Y軸朝移動鏡17照射雷射光束之Y軸用雷射干涉計，藉由X軸用之1個雷射干涉計以及Y軸用之1個雷射干涉計，可測得晶圓載台15之X座標及Y座標。

又，藉著X軸用之2個雷射干涉計的測量值之差，可測得晶圓載台15在XY平面內之旋轉角。由雷射干涉計18所測得之X座標、Y座標、以及旋轉角之資訊，當作載台位置資訊而供應至主控制系統20。主控制系統20邊監測所接收之載台位置資訊，邊將控制信號輸出至載台驅動系統19，以將晶圓載台15的定位動作控制在奈米等級。

再者，亦可取代移動鏡17，而在晶圓載台15的側面設置反射面。藉此，在晶圓載台15的上面可到達全面而形成同一平面。

又，圖1所示之曝光裝置EX，具有液體供應裝置21及液體回收裝置22，用以將液體LQ供應至投影光學系統PL的像面側，並將所供應的液體LQ予以回收。液體供應裝置21具有供收容液體LQ之貯存槽、以及加壓泵等。該液體供應裝置21係連接於供應管23的一端部，供應管23的另一端則連接至供應嘴24。液體LQ係透過該供應管23及供應嘴24而供應。再者，本實施形態中，係使用ArF準分子雷射光來作為曝光用光，故使用純水作為液體LQ。

再者，液體供應裝置21之貯存槽與加壓泵等，並非須設於曝光裝置EX，該等至少一部份，亦可由設置有曝光裝置EX的工廠等之設備來代用之。

液體回收裝置22具有吸引泵、以及供收容經回收之液體LQ之貯存槽等。液體回收裝置22連接於回收管25的一端，回收管25的另一端則連接於回收嘴26。供應至投影光學系統PL之像面側的液體LQ，係透過回收嘴26及回收管25而被液體回收裝置22所回收。該等液體供應裝置21及液體回收裝置22，係由主控制系統20所控制。

再者，液體回收裝置22之吸引泵與貯存槽等，並非須設於曝光裝置EX，該等至少一部份亦可由設置有曝光裝置EX的工廠之設備來代用之。

亦即，當將液體LQ供應至投影光學系統PL的像面側之空間時，主控制系統20乃分別對液體供應裝置21及液體回收裝置22輸出控制信號，以控制液體LQ在每單位時間之供應量及回收量。藉由該控制，可僅將所需量之液體LQ供應至投影光學系統PL的像面側。再者，在圖1之示例中，液體LQ係使用設在晶圓載台15上方之回收嘴26、回收管25、及吸引泵等來回收，然而其不在此限。例如，亦可在晶圓載台15的上面周圍設置液體LQ的回收部(排出口)，或者將其與上述液體回收裝置22併用。

又，在上述晶圓載台15上設置曝光用光感測器27，以測量透過投影光 學系統PL而照射在晶圓載台15上之曝光用光的照度不均(光量不均)或積算光量不均、及光量(照射量)。圖3係曝光用光感測器27之一構成例，其中的(a)為立體圖，(b)為(a)中的A-A線截面圖。如圖3(a)所示般，曝光用光感測器27具有大致長方體形狀之框架(chassis)30。底板30係由熱傳導率高的金屬(例如鋁)所形成之框體，在其上面33形成作為光透過部之針孔(pin hole)31與開口32。

在底板30的上面33所形成的針孔31，係為了測量穿透投影光學系統PL所照射之曝光用光IL之照度不均或是積算光量不均度，徑長約十餘μm~數十μm左右。又，在底板30的上面33所形成的開口32，設定為與曝光區域(投影光學系統PL之投影區域)相同程度之大小。該開口32，例如係在其一面蒸鍍Cr(鉻)，設置ND濾光器34以減少入射光。又，如圖3(b)所示，在底板30內部設置有照度不均感測器36及照射量感測器37。照度不均感測器36及照射量感測器37均具備有PIN光二極體等受光元件，用以檢測射入該等受光面之曝光用光的光量。又，圖3(a)中的35係配線，用以將設置在照度不均感測器36及照射量感測器37〔參照圖3(b)〕的受光元件之檢測信號，取出於曝光用光感測器27的外部。

照度不均感測器36之受光面的面積，係設定為可接收透過針孔31之曝光用光，而照射量感測器37之受光面的面積，係設定為可接收透過設在開口32的ND濾光器34之曝光用光。照度不均感測器36及照射量感測器37分別具有之受光元件，已在其受光面形成對ArF準分子雷射光之抗反射層，並分別透過支持構件安裝於電氣基板38。

電氣基板38連接於配線35，並透過該配線35將照度不均感測器36及照射量感測器37的受光元件之檢測信號取出於外部。又，分別設置在照度不均感測器36及照射量感測器37之受光元件，舉凡是利用光生電力效應、肖特基(Schottky)效應、光電磁效應、光導電效應、光電子放出效應、及焦 電效應等光轉換元件之任一者俱可適用。再者，曝光用光感測器27之構成，亦可以不在其內部設置受光元件，而在其內部僅具有用來接收曝光用光之受光系統，並使用光纖或反射鏡等將受光系統所接收的光導引至底板30外，再使用光電子增倍管等光電檢測裝置將其作光電轉換。

若將設置在曝光用光感測器27的針孔配置在曝光區域內，並使曝光用光照射於曝光區域，所照射的曝光用光當中，僅通過針孔31的曝光用光會被設於照度不均感測器36的受光元件檢測出來。在曝光用光照射於曝光區域之狀態下，邊移動針孔31邊檢測曝光用光，則能測量在曝光區域內之曝光用光的照度不均或積算光量不均度。又，若使設置在曝光用光感測器27的開口32配置在曝光區域，在該狀態下將曝光用光照射於曝光區域，經由ND濾光器34而減光之曝光用光會被照射量感測器37所具有的受光元件所檢測出來。由於ND濾光器34的減光率為已知，故可根據該減光率與照射量感測器37的受光元件之檢測結果來測量照射在曝光區域之曝光用光的光量。

以上所說明之曝光用光感測器27的檢測信號，被送至主控制系統20。又，照度不均及光量之測定可定期實施之(例如，在處理批量單位之晶圓W之際、或是交換標線片R之際)。主控制系統20乃根據以曝光用光感測器27之照度不均感測器36所測得的照度不均或是積算光量不均度，來改變光源1所射出的曝光用光之強度，或是控制照射在投影光學系統PL像面側的曝光用光之照度分布，以降低上述不均。又，主控制系統20根據曝光用光感測器27之照射量感測器37所測得的曝光用光之光量，針對肇因於曝光用光射入而造成之投影光學系統PL的光學特性變動，求出作為補償用的控制參數，繼而在晶圓W之曝光進行時使用該控制參數，透過透鏡控制部14來控制投影光學系統PL之光學特性。再者，照射於投影光學系統PL像面側的曝光用光之照度分布調整方法，可參考例如日本專利特開平10-189427 號公報(對應美國專利5,867,319號)、特開2002-100561號公報(對應美國專利6,771,350號)、特開2000-315648號公報(對應美國專利6,013,401號、以及對應美國專利6,292,255號)等所揭示者。再者，只要係在本案之國際申請所指定(或選擇)國家的法令允許範圍內，援引上揭諸專利公報的揭示內容作為本文記載的一部份。

以上所說明者，係針對本發明第1實施形態之曝光裝置EX的構成，接著說明具上述構成之曝光裝置EX的動作。圖4所示，係本發明第1實施形態之曝光裝置在曝光處理開始時之動作例的流程圖。圖4所示之流程圖，例如係對一批量之晶圓W進行曝光處理之際所實施者。在開始之時點，標線片R尚未被保持於標線片載台13上，又，晶圓W尚未被保持在晶圓保持具16上，此外，尚未對投影光學系統PL的像面側供應液體LQ。

在該狀態下，首先，主控制系統20驅動驅動馬達8f，俾將開口光圈板8所形成的開口光圈8a~8e當中，具有極小σ值之最小圓形的開口光圈8e，配置在第2複眼透鏡7的射出面CJ(步驟S11)。完成開口光圈8e之配置後，主控制系統邊監測雷射干涉計18的測量結果，邊對載台驅動系統19輸出控制信號，使晶圓載台15移動，以使在曝光用光感測器27的底板30所形成的開口32(ND濾光器34)配置在曝光區域內。

藉晶圓載台15的移動來配置曝光用光感測器27之動作完成後，主控制系統20對光源1輸出控制信號以使光源1發光。因光源1的發光而自光源1所射出之大致平行的光束，透過光束整形光學系統2而被整形成具既定截面之光束，並依序透過干涉性減低部3、第1複眼透鏡4、振動反射鏡5、以及中繼光學系統6，繼而射入第2複眼透鏡7，藉此，在第2複眼透鏡7的射出面CJ形成多數之二次光源。

來自該等二次光源的光束當中，通過配置在第2複眼透鏡7的射出面CJ的開口光圈8e之曝光用光，繼而通過聚光光學系統10後，以折射鏡11 將其偏向。在此，在標線片載台13並未保持標線片R，因此，被折射鏡11所偏向之曝光用光，並未透過標線片R而是直接射入投影光學系統PL。

此處，為實現高解析度而將投影光學系統PL設計成具有大數值孔徑NA，當投影光學系統PL的像面側供應有液體LQ的狀態下，即使朝向投影光學系統PL像面側之曝光用光具有大張開角，亦可將圖案像成像於像面側。然而，在此由於尚未將液體LQ供應至投影光學系統PL的像面側，因此假使在第2複眼透鏡7的射出面配置σ值較大之開口光圈8a，則包含最外的光線之曝光用光的一部份，會在投影光學系統PL的前端部分全反射而不能通過投影光學系統PL。

此情形可參照圖45來說明。在圖45中，設在投影光學系統PL的前端之光學元件LS與載台表面15a之間，業已供應著液體LQ。欲使光通過投影光學系統PL而從光學元件LS的光射出側端部PLE射向液體側之條件，係在光學元件LS與載台表面15a間的空間所存在之介質和光學元件LS的界面，亦即在光學元件LS的光射出側端部PLE，必須能避免曝光用光(最外的光線)EL發生全反射。全反射條件在於，若以θi作為曝光用光EL朝向光射出側端部PLE之入射角，以n_p作為光學元件LS的光射出側端部PLE之折射率，並以n_L作為液體LQ(介質)之折射率時，能滿足n_p×sinθi=n_L之條件者。因此，若使入射角θi滿足於n_p×sinθi<n_L，則曝光用光EL會由光射出側端部PLE朝液體側折射後，以射出角θo射出。然而，當投影光學系統PL與載台表面15a間的空間未存有液體LQ時，在該空間則存在折射率為n_G之氣體。因此，即使不發生全反射之條件為n_p×sinθi<n_G，卻因氣體的折射率n_G低於一般液體之折射率n_L，故滿足該條件之θi較存有液體時要小。結果，即使是同樣的入射角θi，在未存在液體LQ之際，可能如圖45之虛線所示般地發生全反射(表示全反射臨界角的狀況)。因此，為了要在測量曝光用光時不使液體介於上述空間，而必須將入射角調整成較液浸曝光時為 小。

在本實施形態中的步驟S11，係將具有極小σ值(例如0.25)的開口光圈8e配置在第2複眼透鏡7的射出面CJ，藉以調整朝向投影光學系統PL像面側的曝光用光張開角(縮小張開角)，因此，射入投影光學系統PL的曝光用光能通過投影光學系統PL。通過投影光學系統PL之曝光用光，射入配置於曝光區域之ND濾光器34(圖3)，經既定量之減光後，由設置在照射量感測器37的受光元件予以檢測。該檢測信號被輸出至主控制系統20，使用ND濾光器34的減光率，算出照射在曝光區域之曝光用光的光量。藉此測量在標線片載台13未保持著標線片R的狀態下，照射在曝光區域之曝光用光的光量(步驟S12)。

接著，主控制系統20使光源1的發光停止，繼而朝未圖示之標線片載置系統輸出控制信號，從未圖示之標線片儲放區(reticle library)搬出既定標線片R，並將上述之標線片R保持於標線片載台13上(步驟S13)。待標線片R被保持於標線片載台13上，主控制系統20使光源1再度發光，使用照射量感測器37，對於透過標線片R之曝光用光的光量進行測量(步驟S14)。藉此，可求得標線片R被保持於標線片載台13時照射在曝光區域之曝光用光之光量、與標線片R未被保持於標線片載台13時照射在曝光區域之曝光用光之光量之差值，根據上述差值，可求得標線片R之透過率(進入投影光學系統PL之入射光量)。

繼而，主控制系統20朝著未圖示之標線片載置系統輸出控制信號，由標線片載台13搬出標線片後成待機狀態，並且，邊監測雷射干涉計18的測量結果，邊朝載台驅動系統19輸出控制信號，移動晶圓載台15，以使曝光用光感測器27的底板30所形成之針孔31，進入曝光區域內之既定位置。藉晶圓15的移動來配置曝光用光感測器27之動作完成後，主控制系統20朝著光源1輸出控制信號使光源1發光，邊移動晶圓載台15邊使用照度不 均感測器36來測量照射在曝光區域之曝光用光的照度不均(步驟S15)。

當結束以上的處理後，主控制系統20根據步驟S14、S15之測量結果，對光源1輸出控制信號以改變曝光用光強度或強度分布，並且，透過透鏡控制部14來變更用以調整投影光學系統PL的光學性能之控制參數(步驟S16)。接著，主控制系統20朝著未圖示之標線片載置系統輸出控制信號，以使標線片R保持在標線片載台13上，並驅動著驅動馬達8f，以將配置在第2複眼透鏡7的射出面CJ之開口光圈8e，變更為開口光圈8a~8d的任一種，以供晶圓W曝光之用。例如，在進行環帶照明時，將開口光圈8b配置在第2複眼透鏡7的射出面CJ(步驟S17)。

接著，主控制系統20朝未圖示之晶圓載置系統輸出控制信號，以將晶圓W搬送至曝光裝置EX之未圖示室(chamber)內並保持在晶圓保持具16上。當晶圓W被保持在晶圓保持具16上，主控制系統20則對液體供應裝置21及液體回收裝置22輸出控制信號。藉此，將液體LQ供應至投影光學系統PL之像面側的空間(步驟S18)，以進行使形成在標線片R的圖案透過投影光學系統PL及液體LQ而轉印在晶圓W上之曝光處理(步驟S19)。上述之曝光處理，係對1批量之所有晶圓W進行。以上所述之示於圖4的處理，係對新的批量實施曝光處理時進行。又，1批量的晶圓W進行曝光中，使用步驟S16所求得之控制參數，按照進入投影光學系統PL的曝光用光之照射量來調整投影光學系統PL之光學性能。

再者，圖4所示之流程圖中，為了方便說明起見，係在未供應液體LQ、並將極小σ值之開口光圈8e配置在第2複眼透鏡7的射出面CJ之狀態下，連續進行以照射量感測器37對於光量之測量(步驟S14)，以及以照度不均感測器36對照度不均之測量(步驟S15)，然而，其中任一者的測量，均可在投影光學系統PL的像面側中介有液體LQ之狀態下進行。特別是，當與實際之曝光條件不同於不同時(極小σ值0.25的條件)，會有無法測得正確的照度 不均情形，因此，可對照度不均感測器36施以液浸對應，例如對於針孔31施以防水處理，故能在對於投影光學系統PL的像面側供應著液體LQ之狀態下(亦即步驟S18及步驟S19之間)，進行步驟S15之測量。

又，在上述實施形態當中，係以照射量感測器37來進行光量之測量後，繼而以照度不均感測器36來進行照度不均之測量，然而，由於標線片R的搬出、搬入步驟會使產能降低，故較佳係先以照度不均感測器36來進行照度不均測量後，繼而以照射量感測器37來進行光量之測量。又，以照度不均感測器36來測量照度不均之際，係使標線片R自曝光用光的光路上退開，然而亦可配置未形成有圖案之標線片(測量用之原玻璃)。

又，在上述實施形態中，係藉改變配置在第2複眼透鏡7的射出面CJ之開口光圈，以變更相干因數(照明系統的σ)，以調整朝向投影光學系統PL像面側之曝光用光的張開角，然而，曝光用光的張開角調整並不侷限於上揭方法。例如，亦可在第2複眼透鏡7的前段(光源1側)配置變焦(zoom)光學系統，以變更射入第2複眼透鏡7之光束分布，並變更在第2複眼透鏡7的射出面CJ之曝光用光的光束分布來調整。又，上述之實施形態中，相干因數(照明系統的σ)的值係設定為0.25，惟其不在此限，只要已考慮液體LQ的折射率及投影光學系統PL的數值孔徑，在投影光學系統PL的像面側無液體LQ的狀態下，亦不致在投影光學系統PL的前端面使曝光用光局部發生全反射者，即可適用。

又，在上述之實施形態中，係在投影光學系統PL的像面側無液體LQ的狀態下，進行以照度不均感測器36進行之測量，或是以照射量感測器37所進行之測量，然而，就算將曝光用光的張開角進行調整，在投影光學系統PL的像面側有否液體LQ的存在，也可能在投影光學系統PL的下面之反射率發生差異。此時，可將具有既定反射率之反射板配置在投影光學系統PL的像面側，在該狀態下實施曝光用光之照射，使用例如日本專利特開 2001-144004號公報(對應美國專利6,730,925號)所揭示之反射量監測器，分別在有液體LQ之狀態及無液體LQ之狀態，測量自投影光學系統PL返回的光量。又，將其差值預先保持以作為補償資訊，對於照度不均感測器36及照射量感測器37之無液體LQ時之測量結果，以上述之補償資訊來加以補償。再者，在本案之國際申請所指定(或選擇)國家的法令允許範圍內，本文援引上述特開2001-144004號公報(對應美國專利6,730,925)內容，作為本文記載的一部份。

又，在第1實施形態中的說明，係在沒有液體LQ的情況下，進行照度不均感測器36或照射量感測器37之測量，然而，後述的空間像測量裝置或波面像差測量裝置等各種測量裝置，亦同樣可適用無液體LQ時之測量。此時，亦可在投影光學系統PL的像面側空間，配置相當於液體LQ的光學(玻璃)構件。藉由該光學構件之配置，即使在測量時沒有液體LQ，仍可以接近於在投影光學系統PL的像面側空間填滿液體LQ之條件來測量。再者，波面像差測量裝置之內容，例如美國專利6,650,399號或美國專利公開2004/0090606號所揭示者，在此援引上述揭示內容作為本文記載的一部份。

如以上所示，在第1實施形態中，即使因採用液浸法而增大投影光學系統的數值孔徑，射入投影光學系統PL之曝光用光，仍能透過各種感測器之光透過部來良好地接收之。又，由於曝光用光之接收並未透過液體LQ，故能免於受液體LQ的狀態(溫度變化、搖動、透過率變化等)的影響來進行各種感測器之測量。

(第2實施形態)

接著說明本發明第2實施形態之曝光裝置。本實施形態的曝光裝置之整體構成，與圖1所示之曝光裝置大致相同，惟曝光用光感測器27的構成不同。再者，第1實施形態中的曝光用光感測器27，在進行測量動作時(曝光用光之接收)，並未將液體LQ供應至投影光學系統PL的像面側，但在以 下所說明之曝光用光感測器27，係透過投影光學系統PL像面側之液體LQ來實施測量動作。又，如圖3所示般，在第1實施形態說明之曝光用光感測器27，係具有照度不均感測器36及照射量感測器37。以下說明所舉之示例，為利於說明起見，主要以設在曝光用光感測器27的照度不均感測器應用於本發明時為例作說明，當然亦可用後述的照射量感測器或空間像測量裝置。

圖5係本發明第2實施形態之曝光裝置所設置的照度不均感測器的概略構成，其中(a)係截面圖，(b)係設置在照度不均感測器之平凸透鏡的立體圖。如圖5(a)所示，本實施形態之曝光裝置所設置的照度不均感測器40包含平凸透鏡41及受光元件42。

如圖5(a)、(b)所示般，平凸透鏡41係包含平坦部41a與具有既定曲率之曲面部41b。本實施形態中，所使用之曝光用光與第1實施形態同樣，使用真空紫外域之ArF準分子雷射光源，因此，平凸透鏡41所使用的玻璃材料，例如為合成石英或螢石。在平凸透鏡41的平坦部41a形成有遮光部43，其係在中央部除外之全面蒸鍍Cr(鉻)等金屬。在平坦部41a的中央部則並未蒸鍍Cr(鉻)等金屬，而形成徑長為十數μm~數十μm之光透過部44。

上述構成之平凸透鏡41，係以將形成有遮光部43的平坦部41a朝向投影光學系統PL、並使其上面(遮光部43的上面)與晶圓載台15的上面15a一致的方式安裝於晶圓載台15。又，受光元件42，係以受光面42a朝向平凸透鏡41的曲面部41b、並將受光面42a的大致中心配置在平凸透鏡41的光軸上的方式安裝於晶圓載台15。上述受光元件42係在受光面42a形成對ArF準分子雷射光之抗反射層。

此處，為利於說明起見，乃將平凸透鏡41及受光元件42安裝在晶圓載台15，然而，最好將該等元件安裝在如圖3之底板30般的底板內，再將底板設置於晶圓載台15上。在上述之構成中，平凸透鏡41係以使平凸透鏡 41的上面(遮光部43的上面)與底板上面一致的方式安裝於底板，底板係以使其上面與晶圓載台15的上面15a一致的方式安裝於晶圓載台15。

平凸透鏡41無論是安裝於晶圓載台15，或者是安裝在與圖3所示之底板30的同樣底板內，均是以密封材料等來施以防水(防液)措施，避免晶圓載台15上的液體LQ滲入照度不均感測器40內。因此，如圖5(a)所示，在投影光學系統PL的下方(-Z方向)配置照度不均感測器40時，即使將液體LQ供應至投影光學系統PL與晶圓載台15之間，液體LQ不會滲入照度不均感測器40內。

因此，以本實施形態之照度不均感測器40來測量曝光用光之照度不均或積算光量不均度時，對照明光學系統IS所設定之照明條件，係對晶圓W進行曝光處理時所設定之條件，並且可以在液體LQ供應至投影光學系統PL與晶圓載台15的上面15a(平凸透鏡41)間的狀態下進行測量。當液體LQ被供應至投影光學系統PL及晶圓載台15的上面15a間的狀態下，射入投影光學系統PL的曝光用光，在投影光學系統PL的前端部無全反射，並通過投影光學系統PL而射入液體LQ。

如圖5(a)所示，於射入液體LQ的曝光用光當中，射入遮光部43的曝光用光被遮光，僅射入針孔狀的光透過部44之曝光用光，能由平坦部41a射入平凸透鏡41內。此處的平凸透鏡41的折射率，相等於液體LQ的折射率，或較液體LQ的折射率為高，因此，就算射入光透過部44的曝光用光具較大的入射角，射入光透過部44的曝光用光，在光透過部44內露出的平凸透鏡41之平坦部41a並不會發生全反射，而能射入平凸透鏡41內。又，射入平凸透鏡41的曝光用光，藉由形成於平凸透鏡41的曲面部41b之聚光，進而射入受光面42a而以受光元件42接收。

如此，本實施形態係在平凸透鏡41的平坦部41a形成遮光部43及光透過部44，以使通過光透過部44的曝光用光並不通過氣體而直接射入折射率 高的平凸透鏡41。因此，即使是大入射角的曝光用光射入光透過部44，亦不會發生全反射，而可進入平凸透鏡41內。又，射入平凸透鏡41的曝光用光經由曲面部41b的聚光後，被導入受光元件42的受光面42a，因此，即使射入光透過部44的曝光用光具有大的入射角仍可被受光元件42接收。

再者，圖5所示之照度不均感測器40，係在平凸透鏡41的平坦部41a上之中心部位除外之處，蒸鍍Cr(鉻)等金屬而形成遮光部43，並形成光透過部44。因此，如圖5(a)所示般，形成了凹部之光透過部44。供應至投影光學系統PL的液體LQ因液體供應裝置21及液體回收裝置22而常時循環時，亦有可能因光透過部44的存在而擾亂液體LQ的流動。又，開始對平凸透鏡41上供應液體LQ時，亦可能在光透過部44殘留氣泡。以下所說明之圖6所示的照度不均感測器，係本實施形態對於此點施加改善之例。

圖6所示，係設置於本發明第2實施形態之曝光裝置的照度不均感測器之變形例，其中(a)係截面圖，(b)係照度不均感測器所設置的平凸透鏡之立體圖。圖6所示之照度不均感測器40，係取代圖5之照度不均感測器40所設置的平凸透鏡41，而使用平凸透鏡45。如圖6所示，與平凸透鏡41所形成的平坦部41a及曲面部41b同樣，平凸透鏡45亦形成平坦部45a及曲面部45b。然而，平坦部45a並非全面皆呈平坦狀，在平坦部45a的中央附近，形成上部平坦之凸部46，此點乃不同於前例之處。

在平坦部45a上除凸部46外，蒸鍍Cr(鉻)等金屬以形成遮光部43，形成於平坦部45a的中央部之凸部46，其高度與遮光部43的厚度大致相同。亦即，在圖6所示的照度不均感測器40中，係以所形成之凸部46作為針孔狀的光透過部44。因此，如圖6所示，投影光學系統PL的下方(-Z方向)配置照度不均感測器40的狀態下，即使將液體LQ供應至投影光學系統PL與晶圓載台15(平凸透鏡45)之間，液體LQ不會流入光透過部44內，不會擾亂液體LQ的流動。又，亦不會在光透過部44殘留氣泡。因此，藉使用 圖6所示之構成的照度不均感測器40，能更提昇測量的準確度。

再者，第2實施形態中，凸部46及平凸透鏡45係一體形成，然而，即使個別形成者亦可。又，若以不同物質來形成凸部46及平凸透鏡45亦可。在此情形，供形成凸部46的物質係能使曝光用光透過之物質，且其折射率與平凸透鏡45的材料折射率同程度，或其折射率較液體LQ的折射率為高、且低於平凸透鏡45的材料折射率。

(第3實施形態)

接著說明本發明第3實施形態之曝光裝置。本實施形態的曝光裝置之整體構成，與上述第2實施形態同樣地，與圖1所示之曝光裝置大致相同，惟曝光用光感測器27的構成不同。再者，本實施形態主要以設在曝光用光感測器27的照度不均感測器來說明。

圖7所示，係本發明第3實施形態之曝光裝置所設置之照度不均感測器的概略構成圖，其中(a)係截面圖，(b)係設於照度不均感測器之開口板及平凸透鏡的立體圖。如圖7(a)所示，本實施形態之曝光裝置所設置的照度不均感測器50，其構成包含上板51、平凸透鏡52、以及受光元件53。

如圖7(a)、(b)所示，上板51所具備之平行平板54，係由對真空紫外域的ArF準分子雷射光源具有高透過率之合成石英或螢石所構成。在上述平行平板54的一面，係除中央部位外全面蒸鍍Cr(鉻)等金屬而形成遮光部55，未蒸鍍Cr(鉻)等金屬之中央部位，則成為圓形之光透過部56。又，與圖5所示之平凸透鏡41同樣，平凸透鏡52亦由合成石英或螢石所構成，並形成平坦部52a與既定曲率之曲面部52b。

上板51，係將形成遮光部55的面置於下側，並抵接於晶圓載台15的上面15a。又，平凸透鏡52，係將平坦部52a朝向投影光學系統PL而抵接(緊密接合)於上板51的遮光部55。又，受光元件53與圖5所示之受光元件42同樣，以使其受光面53a朝向平凸透鏡52的曲面部52b、並將受光面53a 的大致中心配置在平凸透鏡52的光軸上的方式安裝於晶圓載台15。

再者，亦可與第2實施形態同樣地，將上板51、平凸透鏡52、以及受光元件53與圖3所示之底板30同樣安裝在底板內，繼而將底板設置於晶圓載台15。如上構成的情形，安裝上板51時以其遮光部55抵接於底板上，並以使底板的上面與晶圓載台15的上面15a一致的方式將底板安裝於晶圓載。在上板51與晶圓載台15的上面或與底板的上面之間，藉密封材料等來實施防水措施。

在此構成之照度不均感測器50中，上板51能發揮防止液體LQ滲入照度不均感測器50之功能。使用本實施形態之照度不均感測器50，對照明光學系統IS所設定之照明條件，同樣設定為對晶圓W進行曝光處理時之照明條件，亦能在投影光學系統PL與晶圓載台15的上面15a間供應著液體LQ的狀態下，實施照明不均等之測量。

在投影光學系統PL與晶圓載台15的上面15a之間供應著液體LQ的狀態下，射入投影光學系統PL的曝光用光在投影光學系統PL的前端部未發生全反射，並在通過投影光學系統PL後射入液體LQ。設置於上板51之平行平板54的折射率，與液體LQ的折射率同程度或者高於液體LQ之折射率，因此，透過液體LQ的曝光用光會射入上板51，由上板51所形成的光透過部56通過的光束接著射入平凸透鏡52。射入平凸透鏡52的曝光用光，以形成於平凸透鏡52的曲面部52b聚光且導向受光面53a後，以受光元件53接收。

再者，本實施形態中，係使平凸透鏡52的平坦部52a抵接於上板51之遮光部55形成面，因此，來自光透過部56的光束並不通過氣體中，而以平凸透鏡52導向受光元件53。又，圖7中，若是因為形成於平行平板54的一面之遮光部(膜)的厚度所致，而在光透過部56當中造成平行平板54的下面與平凸透鏡52的上面間形成空間時，於該光透過部56的空間中，可以將 氣體以外之光透過性介質，例如以液體、超臨界流體、糊料、固體等之薄膜狀，介於光透過部與聚光構件之間。或者，使用可供曝光用光透過之接著劑，作為平行平板54與平凸透鏡52接合之用，俾利用上述接著劑來介於光透過部56之空間。此時，介在於光透過部56的物質對曝光用光之折射率，較佳係相當於平凸透鏡52及平行平板54的折射率。又，亦可取代平凸透鏡52而使用圖8所示之平凸透鏡57。圖8所示，係本發明之第3實施形態中，設於該曝光裝置之照度不均感測器所具有的平凸透鏡之另一例的立體圖。圖8所示之平凸透鏡57，雖與圖7所示平凸透鏡52同樣形成有平坦部57a及曲面部57b，然而，平坦部57a的全面並非皆平坦面，在平坦部57a的中央附近形成上部平坦之凸部58，是其不同之處。

對於上述凸部58之高度設定，係與上板51所形成的遮光部55的厚度大致相等，其徑長係與上板51所形成的光透過部56之徑長大致相等。當將上述構成之平凸透鏡57的平坦部57a抵接於上板51的遮光部55形成面時，凸部58會嵌合於上板51所形成的光透過部56。藉此，射入上板51的平行平板54之曝光用光當中、射入光透過部56的曝光用光，係以自凸部58的上面射入平凸透鏡57的方式而通過光透過部56。再者，圖8中的凸部58及平凸透鏡57係一體形成，亦可為個別形成者。又，凸部58及平凸透鏡57為不同物質所形成者亦可。此時，凸部58之形成物質，較佳係可供曝光用光透過之物質，且與平行平板54的材料及平凸透鏡57的材料對曝光用光之折射率為同程度者。又，在本實施形態中，係在平行平板54的底面側形成遮光部55並抵接於平凸透鏡52(57)，然而，亦可在平凸透鏡52(57)的平坦部52a(57a)形成遮光部55並使其抵接於平行平板54。

(第4實施形態)

接著說明本發明第4實施形態之曝光裝置。本實施形態的曝光裝置之整體構成，係與上述第2、第3實施形態同樣，與圖1所示之曝光裝置大致 相同，惟曝光用光感測器27的構成不同。再者，本實施形態主要以設在曝光用光感測器27的照度不均感測器來說明。圖9所示，係本發明第4實施形態之曝光裝置所設置之照度不均感測器的概略構成圖。如圖9所示，本實施形態之曝光裝置所設置之照度不均感測器60，其構成包含平行平板61、平凸透鏡62、以及受光元件63。

平行平板61，係由對真空紫外域的ArF準分子雷射光源具有高透過率之合成石英或螢石所構成，並以覆蓋底板30所形成的針孔31(如圖3所示)的方式安裝在底板30的上面33。為了防止供應至投影光學系統PL像面側之液體LQ透過針孔31而滲入照度不均感測器60內，故上述平行平板61與底板30的上面33之間，係藉密封材料等來施以防水措施。

平凸透鏡62係由合成石英或螢石所構成之光學透鏡，其徑長係與針孔31的徑長同程度或略小。該平凸透鏡62係以其平坦部平貼於平行平板61而配置在針孔31的內部。又，受光元件63與圖5所示之受光元件42同樣，以使其受光面63a朝平凸透鏡62的曲面部、並將受光面63a的大致中心配置在平凸透鏡62的光軸上的方式安裝於底板30內部。再者，受光元件63的受光面63a之面積，可按照射入的曝光用光之光束寬度來適時變更。

在以上構成之照度不均感測器60中，對照明光學系統IS所設定之照明條件，同樣設定為對晶圓W進行曝光處理時之照明條件，亦能在投影光學系統PL與底板30的上面33間供應著液體LQ的狀態下，實施照明不均等之測量。在投影光學系統PL與底板30的上面33之間供應著液體LQ的狀態下，射入投影光學系統PL的曝光用光，在投影光學系統PL的前端部未發生全反射，並在通過投影光學系統PL後射入液體LQ。

平行平板61及平凸透鏡62的折射率與液體LQ的折射率同程度或較液體LQ的折射率為高，因此，在透過液體而射入平行平板61之曝光用光當中，朝向針孔31的曝光用光在射入平凸透鏡62並聚光後，繼而被導向受光 面63a再以受光元件63接收。如此，本實施形態中，由投影光學系統PL射入液體LQ的曝光用光，在從平凸透鏡62射出前亦同樣不通過氣體。因此，即使具有大入射角的曝光用光射入針孔31，亦不會發生全反射而可取入於平凸透鏡62內，進而以受光元件63接收。又，欲防止液體LQ由平凸透鏡62的周圍滲入，即使不具有平行平板61亦可達成。

又，在圖9所示之例，係使平凸透鏡62配置在針孔31內，並貼合在安裝於底板30上之平行平板61。然而，因為平凸透鏡62的徑長係與針孔31同程度之十數μm~數十μm，故難以處理平凸透鏡62。在此情形，較佳係在平行平板61上一體形成與平凸透鏡62同樣的凸透鏡，並以使上述凸透鏡配置在針孔31內的方式將平行平板61安裝於底板30上。又，在使底板30的上板厚度儘可能薄型化時，亦可在底板30的下面配置大的平凸透鏡。此時亦與圖7(a)同樣，可以使來自針孔31的光會聚在受光元件。

(第5實施形態)

接著說明本發明第5實施形態之曝光裝置。本實施形態的曝光裝置之整體構成，係與上述第2至第4實施形態同樣，與圖1所示之曝光裝置大致相同，惟曝光用光感測器27的構成不同。再者，本實施形態主要以設在曝光用光感測器27的照度不均感測器來說明。圖10所示，係本發明第5實施形態之曝光裝置所設置之照度不均感測器的概略構成圖。如圖10所示，本實施形態之曝光裝置所設置之照度不均感測器70，其構成包含平凸透鏡71、以及受光元件72。

平凸透鏡71係由對真空紫外域的ArF準分子雷射光源具有高透過率之合成石英或螢石所構成，其徑長係較圖3所示之形成於底板30的針孔31為大。該平凸透鏡71在針孔31的形成位置係以其平坦部71a貼合於底板30內側。藉此，以使針孔31被平凸透鏡71塞住，可防止液體LQ透過針孔31而滲入照度不均感測器70內。再者，使平凸透鏡71貼合於底板30內側 時，較佳係以密封材料等來施以防水措施。

受光元件72與圖5所示之受光元件42同樣，以其受光面72a朝平凸透鏡72的曲面部71b、並將受光面72a的大致中心配置在平凸透鏡71的光軸上的方式安裝於底板30的內部。在本實施形態之照度不均感測器70中，對照明光學系統IS所設定之照明條件，同樣設定為對晶圓W進行曝光處理時之照明條件，能在投影光學系統PL與底板30的上面33間供應著液體LQ的狀態下，實施照明不均等之測量。

在投影光學系統PL與底板30的上面33間供應著液體LQ的狀態下，射入投影光學系統PL的曝光用光，在投影光學系統PL的前端部未發生全反射，並在通過投影光學系統PL後射入液體LQ。平凸透鏡71的折射率與液體LQ的折射率同程度或是高於液體LQ的折射率，因此，在射入液體LQ的曝光用光當中，射入針孔31的曝光用光係射入平凸透鏡71且被聚光，進而導向受光面72a而以受光元件72接收。

如此，本實施形態中，由投影光學系統PL射入液體LQ的曝光用光當中，通過針孔31的曝光用光並不通過氣體中而是直接射入高折射率的平凸透鏡71。因此，即使具有大入射角的曝光用光射入針孔31，並不會發生全反射而取入於平凸透鏡71內，接著以受光元件72接收。

又，在本實施形態中，與第2實施形態同樣，有可能因針孔31的存在而擾亂液體LQ的流動，甚至可能因渦流的發生而使液體LQ沸騰以致在液體LQ內產生氣泡。為了防止該問題，可使用圖8所示之平凸透鏡57來代替此處之平凸透鏡71，以使形成於平坦部57a的凸部58嵌合於針孔31的方式將平凸透鏡57貼合在底板30內側。或者，亦可將供曝光用光透過的物質介在於針孔31。

以上所述之第2~第5實施形態，其中的平凸透鏡41、45、52、57、62、71與受光元件42、53、63、72係隔著間隔配置，然而，為了儘量避免氧氣 等對曝光用光的吸收，亦可以使平凸透鏡41、45、52、57、62、71與受光元件42、53、63、72相接觸。又，上述實施形態，係以平凸透鏡41、45、52、57、62、71作為聚光構件之用，除此之外亦可使用DOE(繞射光學元件)、小透鏡陣列、佛氏透鏡(Fresnel lens)或是反射鏡等。

(第6實施形態)

接著說明本發明第6實施形態之曝光裝置。本實施形態的曝光裝置之整體構成，係與圖1所示之曝光裝置大致相同，惟曝光用光感測器27的構成不同。再者，本實施形態之曝光裝置所具有之曝光用光感測器27，係與上述第2至第5實施形態同樣，透過投影光學系統PL之像面側的液體LQ來進行測量動作。但，在本實施形態中，主要以設在曝光用光感測器27的照度測量感測器為例來說明，當然，亦可運用於前述之照度不均感測器或是後述之空間像測量裝置。

圖11所示，係本發明第6實施形態之曝光裝置所設置的照射量感測器之概略構成圖。如圖11(a)所示，本實施形態之曝光裝置所設置的照射量感測器80，其構成包含聚光板81及受光元件82。聚光板81係由對真空紫外域的ArF準分子雷射光源具有高透過率的合成石英或螢石所構成，如圖11(a)、(b)所示，在其一面(未與液體LQ接觸的面)81a形成微透鏡陣列83。

微透鏡陣列83，例如係由沿正交的2個方向排列、且具有正折射率之多數個圓形之微小透鏡而形成者。再者，圖11所示之微透鏡陣列83僅是其中一例，微小透鏡的形狀並不侷限為圓形，亦可為正方形狀，其排列不限於沿正交的2方向排列，亦可為稠密的排列方式。微透鏡陣列83，例如係在平行平面玻璃板的一面施以蝕刻處理而形成微小透鏡群組來構成。

聚光板81，係以與微透鏡陣列83的形成面81a呈相對向之平坦面81b朝向投影光學系統PL側(+Z方向)，並且在面81b與圖3所示之底板30的上面33一致的方式，將其設置在底板30所形成的開口32內。再者，本實 施形態中並未設置圖3所示之ND濾光器34。又，其構成亦可將微透鏡陣列83貼合於ND濾光器34，或者是在微透鏡陣列83與受光元件82間設置ND濾光器。在聚光板81與底板30之間，係以密封材料等來施以防水措施，以防止供應至投影光學系統PL像面側的液體LQ滲入底板30內。

又，受光元件82係配置成，以受光面82a朝向聚光板81，並且使受光面82a的大致中心配置在聚光板81的中央部大致中心的正下方(-Z方向)位置。該受光元件82，係以使聚光板81所聚光的光束大多被受光面82a接收的方式安裝成近接於聚光板81。又，在受光元件82的受光面82a形成對ArF準分子雷射光之抗反射層。

在以本實施形態之照射量感測器80來測量照射於曝光區域之曝光用光的光量時，與第1實施形態中以照射量感測器37來進行測量時不同，對照明光學系統IS之照明條件的設定，乃是對晶圓W進行曝光處理時所設定之照明條件，可在投影光學系統PL與底板30的上面33間供應液體LQ的狀態下進行。投影光學系統PL與底板30的上面33間供應著液體LQ之狀態下，射入投影光學系統PL的曝光用光，在投影光學系統PL的前端部，即使位於最外側的光線亦不會發生全反射，可通過投影光學系統PL而射入液體LQ。

聚光板81的折射率與液體LQ的折射率同程度，或較液體LQ的折射率為高，因此，射入液體LQ的曝光用光乃射入聚光板81。聚光板81的面81a所形成之微透鏡陣列83所構成之多數個微小陣列，將曝光用光的波面作二維分割，並利用微小透鏡的折射作用而會聚，其後將所分割的各波面射入受光元件82的受光面82a而被接收。

如此，在本實施形態中，自投影光學系統PL射入液體LQ的曝光用光，在聚光板81射出前並不通過氣體中。因此，即使具有大入射角的曝光用光射入聚光板81，亦不會發生全反射而被取入聚光板81內，繼而以受光元件 82接收。又，由於照射量感測器之開口32的面積較大，若是在開口32設置如上述第2、第3、第5實施形態所說明之照度不均感測器所使用的平凸透鏡41、52、71之類的單透鏡以會聚入射光，則會使照射量感測器大型化，裝載於圖1所示之晶圓載台15上時會造成不適當。本實施形態中則是不使用該單透鏡而使用微透鏡陣列83，而能使照射量感測器80小型化及輕量化。

再者，在以上的說明，係在聚光板81的一面81a形成微透鏡陣列83的情形，然而，亦可在聚光板的兩面(面81a、81b)形成微透鏡陣列。又，亦可使用複眼透鏡來代替微透鏡陣列。又，僅在聚光板81的一面81a形成微透鏡陣列83時，亦可如圖12所示，在聚光板81之朝向投影光學系統PL的面81b，分別對應於微透鏡透鏡83所構成之多數個微小透鏡而形成開口84。圖12所示，係形成對應於微透鏡陣列之開口的聚光板構成圖(立體圖)。

圖12所示之開口84，例如，係在面81b的全面蒸鍍Cr(鉻)等金屬，在對應於微小透鏡之各位置施以蝕刻。開口84具有光圈的功能，用以限制射入各微小透鏡之光束量，故與ND濾光器具有同樣功能。本實施形態中，照明光學系統IS之照明條件設定，乃是對晶圓W進行曝光處理時所設定之照明條件，因此，就保護聚光板81及受光元件82的觀點而言，較佳係形成開口84。又，本實施形態，雖已說明在曝光用光感測器27所設置之照射量感測器80，不過，例如亦可用來取代圖5所示之平凸透鏡41，以形成微透鏡陣列之聚光板運用在照度不均感測器。

(第7實施形態)

接著說明本發明第7實施形態之曝光裝置。本實施形態的曝光裝置之整體構成，係與圖1所示之曝光裝置大致相同，惟曝光用光感測器27的構成不同。再者，本實施形態之曝光裝置所具有之曝光用光感測器27，係與上述第2至第5實施形態同樣，測量動作之進行係透過投影光學系統PL之像面側的液體LQ。但，在本實施形態中，主要以設在曝光用光感測器27 的照射量感測器來說明。

圖13所示，係本發明第7實施形態之曝光裝置所設置之照射量感測器之概略構成圖。如圖13所示，本實施形態之曝光裝置所設置的照射量感測器85，包含擴散板86及受光元件87，擴散板86係設置在底板30所形成的開口32內。擴散板86係由合成石英或螢石所構成，其具備：形成微細凹凸的面86a、以及平坦的面86b，以面86b朝向投影光學系統PL側(+Z方向)、並且使面86b與圖3所示之底板30的上面33一致的方式設置於開口32內。再者，藉由密封材料等在擴散板86與底板30之間施以防水措施。受光元件87，係使受光面87a朝向擴散板86，並且使受光面87a的大致中心位在擴散板86的大致中央部中心之正下方(-Z方向)。又，受光元件87，係配置成使受光面87a近接於擴散板86。在該受光元件87的受光面87a形成對ArF準分子雷射光之抗反射層。

以本實施形態之照射量感測器85來測量照射於曝光區域之曝光用光光量時，係與第6實施形態同樣，對照明光學系統IS所設定之照明條件，係對晶圓W進行曝光處理時所設定之照明條件，並且是在投影光學系統PL與底板30的上面33間供應著液體LQ之狀態下，進行上述測量。在該狀態下，當曝光用光射入投影光學系統PL，在投影光學系統PL的前端部，即使曝光用光最外側的光線亦不會發生全反射，而在通過投影光學系統PL後射入液體LQ，進而射入折射率與液體LQ同程度或高於液體LQ之擴散板86。射入擴散板86的曝光用光，由擴散板86射出時，會在微細凹凸的形成面86a發生擴散，繼而射入受光元件87的受光面87a而被接收。

如此，在本實施形態中，由投影光學系統PL射入液體LQ之曝光用光，在由擴散板86射出之前，同樣不通過氣體，因此，即使具有大入射角的曝光用光射入擴散板86時亦不會發生全反射。又，曝光用光係在由擴散板86射出時被擴散。藉此，具有大入射角的曝光用光能被更多受光元件87接收。 又，與第6實施形態同樣，能使照射量感測器85小型化。

再者，在以上的說明，雖以僅在一面86a形成微細凹凸之擴散板86為例而作說明，然而，亦可使用兩面(86a、86b)形成微細凹凸之擴散板86。又，亦可取代上述擴散板86，而使用形成有DOE(繞射光學元件)之繞射板，以使射入之曝光用光藉繞射作用繞射後射入受光元件。此處，DOE較佳係設計成，對入射角較小的光束具有小繞射角，而對入射角較大的光束具有大繞射角。使用繞射板時，可以在單面形成有DOE，亦可形成於兩面。又，上述之擴散板及繞射板，亦可運用於照度不均感測器。

(第8實施形態)

接著說明本發明第8實施形態之曝光裝置。本實施形態的曝光裝置之整體構成，係與圖1所示之曝光裝置大致相同，惟曝光用光感測器27的構成不同。再者，本實施形態之曝光裝置所具有之曝光用光感測器27，係與上述第2至第5實施形態同樣，測量動作之進行係透過投影光學系統PL之像面側的液體LQ。但，在本實施形態中，主要以設在曝光用光感測器27的照射量感測器來說明。

圖14所示，係本發明第8實施形態之曝光裝置所設置之照射量感測器之概略構成圖。如圖14所示，本實施形態之曝光裝置所設置的照射量感測器90，包含螢光板91及受光元件92。螢光板91係設置在底板30所形成的開口32內並與其上面一致，用以發出受射入之曝光用光所激發、波長不同於曝光用光之螢光或燐光。亦即，螢光板91可將具有真空紫外域波長的曝光用光波長轉換成例如可見光區域的光。螢光板91可使用含有機色素材料之光穿透板、或是在表面塗上有機色素之光穿透板，能在吸收曝光用光後，發出波長更長的螢光或燐光。此時，可按照螢光波長的感度來選擇適合之受光元件。

又，在螢光板91及底板30之間，以密封材料等來施以防水措施。受光 元件92能接收波長不同於曝光用光之波長區域(例如可見光區域)。該受光元件92係配置成，使受光面92a的大致中心位在螢光板91的大致中央部中心之正下方(-Z方向)位置、且近接於螢光板91。對受光元件92的受光面92a，形成對包含螢光及燐光之可見域光的抗反射層。

以本實施形態之照射量感測器90來測量照射於曝光區域之曝光用光光量時，係與第6、第7實施形態同樣，對照明光學系統IS所設定之照明條件，係對晶圓W進行曝光處理時所設定之照明條件，並且是在投影光學系統PL與底板30的上面33間供應著液體LQ之狀態下，進行上述測量。在測量曝光用光的光量之前，預先求出射入螢光板91的光量、與自螢光板91經波長轉換後射出的光之光量的關係。

照明光學系統IS的照明條件在設定為曝光時的照明條件的狀態下，當曝光用光射入投影光學系統PL時，曝光用光在投影光學系統PL的前端部不會發生全反射，而通過投影光學系統PL且透過液體LQ而射入螢光板91。當曝光用光射入螢光板91，其光量的一部分或全部被螢光板91吸收，而發出對應於所吸收光量之螢光或燐光。上述螢光或燐光具有不同於曝光用光之波長，並從與曝光用光入射角無依存性的方向由螢光板91射出後，射入受光元件92的受光面92a而被接收。

如此，本實施形態中，由投影光學系統PL射入液體LQ之曝光用光，在由螢光板91射出之前同樣不通過氣體，因此，即使具有大入射角的曝光用光射入螢光板91，亦不會發生全反射。又，對於大入射角的曝光用光，亦能將其轉換成波長不同於上述曝光用光之螢光或燐光，而由不同於入射角的方向射出，因此，使受光元件92的受光容易。又，與第6、第7實施形態同樣，可使照射量感測器90小型化。

再者，射入螢光板91的曝光用光並未全部被轉換成不同波長之螢光或燐光的情形，曝光用光的一部分將透過螢光板91而射入受光元件92。如以 上所述，受光元件92之受光特性，能接收不同於曝光用光之波長區域的光，因此，即使曝光用光射入受光元件92亦無大礙。然而，當因透過螢光板91的曝光用光射入受光元件92，而造成例如發熱等而產生測量誤差的情形，較佳係在螢光板91與受光元件92之間設置濾光器，以使含螢光板91產生的螢光或燐光的波長區域的光透過，而將含曝光用光之波長區域的光予以遮光。

(第9實施形態)

接著說明本發明第9實施形態之曝光裝置。本實施形態的曝光裝置之整體構成，係與圖1所示之曝光裝置大致相同，惟曝光用光感測器27的構成不同。再者，本實施形態之曝光裝置所具有之曝光用光感測器27，係與上述第2至第5實施形態同樣，測量動作之進行係透過投影光學系統PL之像面側的液體LQ，在本實施形態主要以設在曝光用光感測器27的照度不均感測器來說明。當然，本實施形態亦可運用於前述之照射量感測器或是後述之空間像測量裝置。

圖15係本發明第9實施形態之曝光裝置所設置的照度不均感測器的概略圖。如圖15(a)所示，本實施形態之曝光裝置所設置的照度不均感測器100，包含導波構件101及受光元件102。導波構件101係圓柱狀，其徑長較圖3之底板30所形成的針孔31要大，以使其中心軸與針孔31的中心位置大致一致，並使一端101a抵接於針孔31的下方(-Z方向)。

此導波構件101係由合成石英或螢石所構成，用以使自一端101a射入內部的曝光用光在外緣(與空氣之邊界)邊進行全反射邊予以導波後，而由另一端101b射出。可使用之導波構件101，例如為光學積分器的一種之桿狀積分器或是光纖。再者，導波構件101與底板30抵接的部分，係以密封材料等來施以防水措施。受光元件102具有可接收包含曝光用光的波長區域的光之特性，並配置成使其受光面102a抵接於導波構件101的另一端101b。 在受光元件102的受光面102a，係形成對ArF準分子雷射光之抗反射層。

此處，使受光元件102的受光面102a抵接於導波構件101的另一端101b，其原因在於，欲使另一端101b所射出的大射出角之曝光用光，能順利射入受光元件102的受光面102a而被其接收。亦即，由導波構件101的另一端101b由於係射出具有各角度之曝光用光，故若導波構件101的另一端101b與受光元件102的受光面102a彼此分離，邊擴張邊射出的曝光用光將無法全部射入受光面102a，特別是，具有大射出角的曝光用光將無法順利的被接收。

以本實施形態之照度不均感測器100來測量照射於曝光區域之曝光用光光量時，係與第6至第8實施形態同樣，對照明光學系統IS所設定之照明條件，係對晶圓W進行曝光處理時所設定之照明條件，並且是在投影光學系統PL與底板30的上面33之間供應著液體LQ之狀態下，進行上述測量。在該狀態下，當曝光用光射入投影光學系統PL，曝光用光在投影光學系統PL的前端部不會發生全反射，而通過投影光學系統PL並透過液體LQ及針孔31，由一端101a射入導波構件101內。射入導波構件101的曝光用光，邊反射於導波構件101的外緣並在導波構件101內持續前進，並以抵接於導波構件101的另一端101b之受光元件102接收之。

如此，本實施形態中，由投影光學系統PL射入液體LQ並通過針孔31的曝光用光，係不通過氣體而射入導波構件101。因此，能接收照射在曝光區域之曝光用光(包含大入射角之曝光用光)之大部分。再者，於上述之說明，雖已說明利用導波構件101與空氣之折射率差，使曝光用光在外緣邊進行全反射邊進行導波的情形，然而，若是曝光用光對外緣的入射角較小，有可能使曝光用光自外緣向外部。因此，較佳係在導波構件101的外緣蒸鍍Cr(鉻)等金屬。

又，在照度不均感測器100的構成方面，導波構件101及受光構件102 亦有可能須分離配置的情形。該種情形下，較佳如圖15(b)所示般，使另一端101b的形狀為曲面形狀(透鏡形狀)，以儘量減小行進於導波構件101內之曝光用光的射出角。再者，上述實施形態，係說明圓柱形狀之導波構件101，然而，其適用形狀可為四角柱形狀或者是其他形狀。

(第10實施形態)

接著說明本發明第10實施形態之曝光裝置。本實施形態的曝光裝置之整體構成，係與圖1所示之曝光裝置大致相同，惟曝光用光感測器27的構成不同。再者，本實施形態之曝光裝置所具有之曝光用光感測器27，係與上述第2至第5實施形態同樣，測量動作之進行係透過投影光學系統PL之像面側的液體LQ，在本實施形態主要以設在曝光用光感測器27的照度不均感測器來說明。

圖16係本發明第10實施形態之曝光裝置所設置的照度不均感測器的概略圖。如圖16所示，本實施形態之曝光裝置所設置的照度不均感測器110包含：光學積分器的一種之積分球111，以及受光元件112。積分球111係由合成石英或螢石所構成，包含將其一部份平坦挖空所形成之射入部111a與射出部111b。

射入部111a之徑長設定，係較圖3之底板30所形成的針孔31之徑長為大。積分球111，係配置成使射入部111a的中心位置與針孔31的中心位置大致一致，並在針孔31的周圍部抵接射入部111a的外緣部之狀態下，配置在針孔31的下方(-Z方向)。再者，射入部111a抵接底板30的部分，係以密封材料等施以防水措施。

射出部111b係以既定大小之徑長，形成在相對於射入部111a的既定位置。射出部111b之形成位置，例如係通過射入部111a的中心之垂直於射入部111a的直線、與通過射出部111b的中心之垂直於射出部111b的直線之正交位置。又，在圖16之示例中，射出部111b設有波導部111c，以使大 射出角的曝光用光反射後導入受光元件112。

受光元件112具有可接收包含曝光用光之波長區域的光的特性，並使其受光面112a朝向射出部111b。在受光元件112的受光面112a，形成對ArF準分子雷射光之抗反射層。再者，上述之構成中，係在積分球111的射出部111b設置波導部111c並使積分球111與受光元件112分離，然而，亦可省略波導部111c而將受光元件112的受光面112a抵接於積分球111的射出部111b。

以本實施形態之照度不均感測器110來測量照射於曝光區域之曝光用光光量時，係與上述第6至第9實施形態同樣，對照明光學系統IS所設定之照明條件，係對晶圓W進行曝光處理時所設定之照明條件，並且在投影光學系統PL與底板30的上面33之間供應著液體LQ之狀態下，進行上述測量。在該狀態下，當曝光用光射入投影光學系統PL時，曝光用光在投影光學系統PL的前端部不會發生全反射，而通過投影光學系統PL並透過液體LQ及針孔31，在不通過氣體中的情況下由射入端111a射入積分球111內。射入積分球111的曝光用光，在積分球111的外緣經多重反射，最後由射出端111b射出。由射出端111b所射出的曝光用光當中，射出角較小者係直接射入受光面112a，射出角較大者則由導波部111c反射後射入受光面112a而被接收。

如此，在本實施形態中，由投影光學系統PL射入液體LQ並通過針孔31的曝光用光，並不通過氣體中而射入積分球111。因此，即使具有大入射角的曝光用光，射入於射入端111a時亦不會發生全反射，最後能以受光元件112接收。再者，與上述第9實施形態同樣，較佳將Cr(鉻)等之金屬，蒸鍍在積分球111全體之除了射入部111a及射出部111b以外的部分。

(另一實施形態)

又，上述第2~第5實施形態中，係以具備一個平凸透鏡41、45、52、 57、62、71來作為會聚曝光用光之聚光構件的情形為例來說明，而在上述第6~第10實施形態中，係以聚光板81、擴散板86、螢光板91、導波構件101、以及積分球111，作為使曝光用光射入受光元件之光學系統。然而，較佳係在平凸透鏡41、45、52、57、62、71與受光元件之間，以及在聚光板81、擴散板86、螢光板91、導波構件101、積分球111與受光元件之間，配置複數個透鏡，以將曝光用光等導入受光元件。

圖17所示，係第2實施形態之曝光裝置所具有的照度不均感測器40之變形例。在圖17的示例中，係在平凸透鏡41及受光元件42之間設置2個透鏡121、122，以使來自平凸透鏡41的曝光用光，特別是大入射角的曝光用光，能輕易的轉換成平行光。藉由在平凸透鏡41與受光元件42間設置透鏡121、122，能將已轉換成平行光的曝光用光導入受光元件42。該種透鏡亦可用在第3~第10實施形態。又，透鏡的數量可為任意之數量。

又，在上述第2~第10實施形態所舉之示例中，對照明光學系統IS之照明條件的設定，乃是對晶圓W進行曝光處理時所設定之照明條件，並且在將液體LQ供應於投影光學系統PL像面側之狀態下，進行照度不均之測量。然而，上述諸實施形態亦可與第1實施形態同樣，在未將液體LQ供應至投影光學系統PL像面側之狀態下，使具有極小σ之開口光圈8e配置在第2複眼透鏡7的射出面CJ，用以調整射出面CJ之曝光用光的光束分布，而能調整曝光用光之張開角以測量照度不均或光量等。

又，在圖1所示之曝光裝置中，係將照度不均感測器及照射量感測器設置在一個底板30內，然而，亦可分別配置在晶圓載台15上。又，為了要利於液體LQ的回收，故而在曝光用光感測器27的液體接觸面(上面)具有撥水性的情形，會有因曝光用光(紫外線)的照射而使其撥水性劣化之虞。因此，在使用撥水性的感測器來測量與液體LQ之接觸面的情形，可使用例如日本專利特開2001-144044號(對應美國專利6,730,925號)所揭示般、具有複 數個ND濾光器之能量(光量)調整器，俾將曝光用光的光量衰減至最大光量的50%以下，較佳是20%以下。

再者，上述實施形態所說明之示例，係用以測量照度不均或積算光量不均度之照度不均感測器，或者是用以測量照射於投影光學系統PL像面側之曝光用光光量(照射量)之照射量感測器，然而，本發明亦可適於例如美國專利6,650,399號所揭示之波面像差測量器、日本專利特開2002-14005號公報(對應美國專利公開2002/0041377號)所揭示之用以測量成像特性等之空間像測量器、日本專利特開平11-238680號公報或國際公開第02/063664號公報(對應美國專利公開2004/0090606號)所揭示之可從基板載台拆卸之感測器等，即使投影光學系統的數值孔徑大的情形，亦能接收通過投影光學系統的曝光用光，能以所要的精度來進行各項測量。再者，在本案之國際申請所指定(或選擇)國家的法令允許範圍內，援引上揭諸專利公報的揭示內容作為本文記載的一部份。

(第11實施形態)

以下邊參照圖式，以說明本發明第11實施形態之曝光裝置。圖20係表示本發明之曝光裝置的一實施形態之概略構成圖。

圖20中的曝光裝置EX具備：光罩載台MST，用以支持光罩M；基板載台PST，用以支持基板P；照明光學系統IL，用以將曝光用光EL照明於光罩載台MST所支持的光罩M；投影光學系統PL，用以將被曝光用光EL所照明的光罩M之圖案像投影曝光於基板載台PST所支持的基板P；控制裝置CONT，用以統合控制曝光裝置EX之整體動作；以及記憶裝置MRY，係連接於控制裝置CONT，用以記憶曝光處理之各種相關資訊。又，曝光裝置EX具備，用以測量投影光學系統PL的成像特性(光學特性)之空間像測量裝置270。空間像測量裝置270所具備之受光器290，用以接收透過狹縫板275(具有配置於投影光學系統PL像面側之狹縫部271)並通過投影光學系 統PL的光(曝光用光EL)。

本實施形態之曝光裝置EX，為了實質縮短曝光波長以提高解析度並使焦點深度擴大，而使用液浸法之液浸曝光裝置，其具備：液體供應機構210，用以將液體LQ供應至基板P上；以及液體回收機構220，用以自基板P上回收液體LQ。在曝光裝置EX內，至少在將光罩M的圖案像轉印至基板P上之期間，由液體供應機構210所供應的液體LQ，在基板P(包含投影光學系統PL之投影區域AR1)上局部形成液浸區域AR2。具體而言，曝光裝置EX中，在投影光學系統PL的前端側(像面側)之光學元件260與基板P表面(曝光面)間填滿液體LQ，透過位於投影光學系統PL與基板P間的液體LQ和投影光學系統PL照射曝光用光EL，使光罩M的圖案像投影於基板P上，藉此使基板P曝光。

本實施形態的曝光裝置EX，係以使用掃描型曝光裝置(即掃描步進機)為例的情形來說明，其係使光罩M與基板P於掃描方向朝不同方向(逆向)進行同步移動，並將光罩M所形成的圖案曝光於基板P。在以下的說明當中，與投影光學系統PL的光軸AX一致的方向係設為Z軸方向，在垂直於Z軸方向之水平面內之光罩M與基板P進行同步移動的方向(掃描方向)係設為X軸方向，垂直於Z軸方向與X軸方向(非掃描方向)係設為Y軸方向。又，繞X軸、Y軸及Z軸旋轉(傾斜)的方向，分別設為θX、θY、及θZ方向。再者，此處所謂之「基板」，包含在半導體晶圓上塗有感光性材料之光阻者；此處所謂之「光罩」，包含標線片，其形成有待縮小投影於基板上之元件圖案。

照明光學系統IL係用以將光源201所射出之光束(雷射光束)LB轉換成曝光用光EL，以曝光用光EL對光罩載台MST所支持的光罩M照明者。自照明光學系統IL射出之曝光用光EL，可例舉為，由水銀燈所射出之紫外域的光線(g線、h線、i線)及KrF準分子雷射光(波長248nm)等遠紫外光(DUV 光)、ArF準分子雷射光(波長193nm)及F₂雷射光(波長157nm)等真空紫外光(VUV光)。本實施形態係使用ArF準分子雷射光。

本實施形態的液體LQ係使用純水。純水不僅可供ArF準分子雷射光透過，例如，由水銀燈所射出之紫外域的光線(g線、h線、i線)，以及KrF準分子雷射光(波長248nm)等遠紫外光(DUV光)亦可透過。

本實施形態之光源201，乃是可射出ArF準分子雷射光(波長193nm)之準分子雷射光源，藉由控制裝置CONT來控制雷射發光之ON/OFF、中心波長、半頻譜寬度、以及重複頻率等。

照明光學系統IL具備：光束整形光學系統202、光學積分器203、照明系統開口光圈板204、中繼光學系統206與208、固定式光罩遮簾207A、可動式光罩遮簾207B、反射鏡209、以及聚光透鏡230等。本實施形態雖以複眼透鏡作為光學積分器203，亦可使用桿型(內面反射型)積分器、或是繞射光學元件等。在光束整形光學系統202內，包含有例如圓筒形(cylindrical)透鏡或光束擴散器等，以將光源201脈衝發光之雷射光束LB的截面形狀整形，俾能效率良好地射入設在該雷射光束LB的光路後方之光學積分器203。光學積分器203(複眼透鏡)203係配置在光束整形光學系統202所射出的雷射光束LB之光路上，用以形成由多數個點光源(光源像)所構成之面光源、亦即2次光源，俾以均勻之照度分布來照明於光罩M。

在光學積分器203的射出側焦點面附近，配置圓板狀構件所構成的照明系統開口光圈板204。在上述照明系統開口光圈板204中，係以大致等角度間隔，配置例如由一般的圓形開口所構成的開口光圈(一般光圈)、由小的圓形開口所構成且用以縮小σ值(即相干因數)之開口光圈(小σ光圈)、環帶照明用之環帶狀開口光圈(環帶光圈)、以及供變形光源法用之使複數個開口偏心配置之變形開口光圈(亦被稱為SHRINC之四重極照明光圈)等。上述之照明系統開口光圈板204，係藉控制裝置CONT所控制的馬達等驅動裝置 231使其旋轉，藉此而選擇任一開口光圈來配置於曝光用光EL之光路上。

再者，本例中，係以照明系統開口光圈204來調整照明光學系統IL在瞳面之光強度分布，然而亦可使用如美國專利6,563,567號所揭示之其他光學系統。再者，在本案之國際申請所指定(或選擇)國家的法令允許範圍內，援引該等專利公報的揭示內容作為本文記載的一部份。

在通過照明系統開口光圈板204之曝光用光EL的光路上，配置反射率小、透過率大之分束器205，進而在其後方的光路上，介有光罩遮簾207A、207B而配置中繼光學系統(206、208)。固定式光罩遮簾207A形成有矩形開口，其配置於與光罩M的圖案面之共軛面微幅離焦之面，以限定光罩M上之照明區域IA。又，在該固定式光罩遮簾207A附近配置可動式光罩遮簾207B，其係具有分別對應於掃描方向(X軸方向)以及與其正交之非掃描方向(Y軸方向)之方向位置及幅寬可變之開口部，俾在掃描曝光開始及結束時透過上述可動式遮簾207B來進一步限制照明區域IA，藉以防止非必要部分的曝光。又，本實施形態中的可動式光罩遮簾207B，亦可用於後述之空間像測量之際的照明區域之設定。另一方面，被照明光學系統IL的分束器205所反射之曝光用光EL，在其光路上配置聚光透鏡232以及積分感測器233，該積分感測器233係由具有高響應頻率的PIN型光二極體等受光元件所構成，其在遠紫外域具有高感度且供檢測光源201之脈衝發光。

當簡要說明具上述構成之照明光學系統IL的作用，光源201所發出的脈衝發光之雷射光束LB，入射光束整形光學系統202，為了要以較佳效率射入後方的光學積分器203，經整形其截面形狀後，射入後方之光學積分器203。藉此，在光學積分器203的射出側焦點面(照明光學系統IL的瞳面)形成2次光源。由上述2次光源所射出的曝光用光EL，通過照明系統開口光圈板204上的任一個開口光圈之後，射入透過率大、反射率小之分束器205。透過該分束器205的曝光用光EL，經由第1中繼透鏡206並通過固定式光 罩遮簾207A的矩形開口部與可動式光罩遮簾207B後，通過第2中繼透鏡208，再以反射鏡209將光路朝垂直下方彎曲。被反射鏡209彎曲光路之曝光用光EL，經過聚光鏡230，以均勻之照度分布對光罩載台MST所保持的光罩M上之照明區域IA照明。

另一方面，以分束器205反射的曝光用光EL，透過聚光鏡232而由積分感測器233接收，積分感測器233的光電轉換信號，透過具有峰值保持電路及A/D轉換器之信號處理裝置(未圖示)，被傳送至控制裝置CONT。本實施形態中的積分感測器233的測量值，除了用於曝光量控制之外，亦能用在對投影光學系統PL之照射量計算，上述照射量與基板反射率(可根據積分感測器的輸出與未圖示之反射率監視器的輸出來求得)能用來算出投影光學系統PL的照明光吸收所導致之成像特性的變化量。又，本實施形態係以既定間隔，並藉控制裝置CONT，根據積分感測器233的輸出來計算照射量，並將上述計算結果作為照射經歷而記憶在記憶裝置MRY內。

光罩載台MST以能移動的方式保持光罩M。例如，以真空吸附(或靜電吸附)的方式來固定光罩M。光罩載台MST係透過非接觸式軸承之空氣軸承(air bearing)非接觸支持於光罩基座255上，藉著設置有線性馬達等光罩載台驅動裝置MSTD，能2維移動於投影光學系統PL的光軸AX之垂直平面內、即XY平面內，並可微幅旋轉於θZ方向。又，晶圓載台MST能在晶圓基座255上朝X軸方向以指定的掃描速度移動，光罩M的全面至少具有能僅橫切於投影光學系統PL的光軸AX之X軸方向的移動衝程(stroke)。

在光罩載台MST上設置有移動鏡241。又，在對向於移動鏡241的位置設有雷射干涉計242。在光罩載台MST上的光罩M，其在2維方向的位置以及θZ方向之旋轉角度(依情況亦包含θX方向和θY方向的旋轉角度)，係藉由雷射干涉計242作即時的測量，將其測量結果輸出至控制裝置CONT。控制裝置CONT係根據雷射干涉計242的測量結果來驅動光罩載台 驅動裝置MSTD，以控制光罩載台MST所支持的光罩M之位置。

投影光學系統PL係以既定之投影倍率β將光罩M的圖案投影曝光至基板P，其具有包含設置在基板P側之前端部的光學元件(透鏡)260之複數個光學元件，該等光學元件係以鏡筒PK支持。本實施形態中的投影光學系統PL，係投影倍率β例如為1/4或1/5之縮小系統。再者，投影光學系統PL亦可為等倍系統或擴大系統之任一種。又，投影光學系統PL可為折射系統、反射系統、或反射折射系統之任一種。

本實施形態之投影光學系統PL前端部之光學元件260係以透鏡單元(lens cell)62保持，保持有上述光學元件260的透鏡單元262與鏡筒PK的前端部係由連結機構261所連結。光學元件260接觸於液浸區域AR2的液體LQ。光學元件260由螢石所形成。由於螢石與水的親和性高，故能使液體LQ密合於光學元件260的液體接觸面260a的大致全面。亦即，在本實施形態，由於係供應與光學元件260的液體接觸面260a具有高親和性的液體(水)LQ，故在光學元件260的液體接觸面260a與液體LQ具高密合度，因此能使液體LQ確實的填滿於光學元件260與基板P之間的光路。再者，光學元件260亦可使用與水的親和性佳的石英。又，亦可在光學元件260的液體接觸面260a施以親水化(親液化)處理，以進一步提高與液體LQ之親和性。

基板載台PST以能移動的方式保持基板P，其包含：XY載台253，以及裝載於XY載台253上之Z傾斜載台252。XY載台253係透過未圖示之非接觸軸承之空氣軸承被非接觸支持在載台基座254的上面之上方。XY載台253(基板載台PST)係以非接觸方式被支持於載台基座254的上面，藉由設置有線性馬達等基板載台驅動裝置PSTD的驅動，可在投影光學系統PL的光軸AX之垂直平面內(即XY平面內)進行2維移動，並可微幅旋轉於θZ方向。在該XY載台253上裝載著Z傾斜載台252，在Z傾斜載台252上裝載著基板保持具251。藉上述基板保持具251以真空吸附等來保持基板P。 Z傾斜載台252藉由後述之致動器，可移動於Z軸方向、θX方向、及θY方向。包含上述致動器的基板載台驅動裝置PSTD係由控制裝置CONT所控制。基板載台PST控制基板P的對焦位置(Z位置)以及傾斜角，以自動對焦方式及自動調平(leveling)方式，使基板P的表面對準進入投影光學系統PL的像面，並進行基板P在X軸方向及Y軸方向之定位。

又，在基板載台PST(基板保持具251)上，設有環繞基板P的輔助平板257。輔助平板257，具有與基板保持具251所保持之基板P的表面大致同高度的平面。即使在對基板P的邊緣區域曝光時，亦能藉輔助平板257而將液體LQ保持於投影光學系統PL之下。

再者，輔助平板257雖然僅形成於基板保持具251的周圍，亦可以使基板載台PST的上面大致形成同一平面的方式配置在空間像測量裝置270的周圍，或是基板保持具251與空間像測量裝置270之間。藉此，即使空間像測量裝置270的上面較液浸區域AR2為小，仍可藉輔助平板257，將液體LQ保持在投影光學系統PL之下。

在基板載台PST(Z傾斜載台252)上設置移動鏡243。又，在移動鏡243的對向位置則設有雷射干涉計244。基板載台PST上之基板P，其在2維方向的位置以及旋轉角，可藉由雷射干涉計244來即時測量，將測量結果輸出至控制裝置CONT。控制裝置CONT乃根據雷射干涉計244的測量結果來驅動著設置有線性馬達等之基板載台驅動裝置PSTD，以進行基板載台PST所支持的基板P之定位。

又，曝光裝置EX具有焦點檢測系統245，用以檢測出基板載台PST(基板保持具251)所支持的基板P之表面位置。焦點檢測系統245具備：投射部245A，係以斜向朝著基板P上投射透過液體LQ之檢測用光束；以及受光部245B，用以接收反射自基板P之上述檢測用光束的反射光。焦點檢測系統245(受光部245B)的受光結果被輸出至控制裝置CONT。控制裝置CONT 乃根據焦點檢測系統245的檢測結果，檢測出基板P表面在Z軸方向之位置資訊。又，藉由投射部245A所投射之複數條檢測用光束，可檢測出基板P在θX方向及θY方向之傾斜資訊。再者，焦點檢測系統245之構成，可使用例如日本專利特開平6-283403號公報(對應美國專利5,448,332號)等所揭示者。再者，在本案之國際申請所指定(或選擇)國家的法令允許範圍內，援引上述諸專利公報的揭示內容作為本文記載的一部份。再者，焦點檢測系統245，亦可在液浸區域AR2外側不透過液體LQ而將檢測用光束投射在基板P表面，進而接收其反射光。

控制裝置CONT在掃描曝光時等，為了使來自受光部245B的焦點偏差信號(離焦信號)，例如根據S曲線信號而使焦點偏差為零，乃透過包含後述Z位置驅動部256A~256C(參照圖21)之基板載台驅動裝置PSTD，控制Z傾斜載台252朝Z軸方向的移動，及其在2維面的傾斜(θX、θY方向的旋轉)。亦即，控制裝置CONT係以多焦點檢測系統245來控制Z載台252的移動，以實施自動對焦及自動調平而使投影光學系統PL的成像面與基板P表面實質一致。

又，在投影光學系統PL的前端附近，設置有離軸方式之基板對準系統246，以檢測出基板P上之對準標記，或是檢測出設在基板載台PST上之基準構件(未圖示)上的基準標記。又，在光罩載台MST附近設置光罩對準系統247，以透過光罩M及投影光學系統PL檢測出上述基準構件所設置的基準標記。本實施形態中所使用的對準系統，係影像處理方式之對準感測器，亦即所謂FIA(Field Image Alignment)系統。再者，基板對準系統246之構成，可使用例如日本專利特開平4-65603號公報(對應美國專利5,493,403號)所揭示者；光罩對準系統247之構成，可使用日本專利特開平7-176468號公報(對應美國專利5,646,313號)所揭示者。

圖21係表示液體供應機構210、液體回收機構220、以及投影光學系統 PL之放大圖。投影光學系統PL具備：鏡筒PK所保持的複數枚(此處為10枚)光學元件264a~264j，以及投影光學系統PL像面側(基板P側)的透鏡單元262所保持的光學元件260。構成投影光學系統PL之光學元件264a~264j當中的一部份，例如光學元件264a、264b，分別可藉著複數個驅動元件(例如壓電元件等)263來微幅驅動於光軸AX方向與微傾於XY面。又，在光學元件264d、264e之間，以及光學元件264f、264g之間，分別形成了密閉狀態之第1及第2密閉室265A、265B。對於上述之第1、第2密閉室265A、265B，係以未圖示之氣體供應機構透過壓力調整機構266來供應潔淨氣體，例如乾燥空氣(dry air)。

本實施形態中，施加於各驅動元件263之驅動電壓(驅動元件之驅動量)、以及用以調整第1、第2密閉室265A、265B內部氣壓(內部壓力)之壓力調整機構266，係以成像特性控制裝置267根據按照控制裝置CONT的指令來施以控制，藉此，可以補償投影光學系統PL之成像特性，例如像面彎曲、應變、以及倍率等。再者，用以調整成像特性之成像特性調整機構，可以僅由光學元件264a般的可動光學元件來構成，其可動光學元件的數目可為任意個。但，在此情形，可動光學元件的數目，由於係對應於除對焦外之投影光學系統PL的成像特性之可補償種類，因此，可按照必須補償成像特性的種類來決定可動光學元件的數目。

Z傾斜載台252藉著3個Z位置驅動部256A、256B、256C(其中，紙面內側的Z位置驅動部256C未圖示)，在XY載台253上以3個點支持。上述Z位置驅動部256A~256C具備3個致動器(例如音圈馬達等)259A、259B、259C(其中，圖21之紙面內側的致動器259C未圖示)，其係分別獨立驅動Z微傾平面252下面之各支持點，使其分別移動於投影光學系統PL之光軸方向(Z方向)；並且具有編碼器258A、258B、258C(其中，圖21之紙面內側的編碼器258C未圖示)，用以檢測Z傾斜載台252的Z位置驅動部256A、256B、 256C在Z軸方向之驅動量(自基準位置起之移位)。此處所使用之編碼器258A~258C，例如係光學式或靜電電容式等之線性編碼器。本實施形態中係以上述致動器256A、256B、256C構成驅動裝置，以將Z傾斜載台252驅動於光軸AX方向(Z軸方向)，以及對與光軸正交之面(XY面)之傾斜方向、亦即θX、θY方向。又，編碼器258A~258C所測量之Z傾斜載台252的Z位置驅動部256A、256B、256C在各支持點之Z軸方向的驅動量(自基準點起之移位量)，被輸出至控制裝置CONT，控制裝置CONT則根據該編碼器258A~258C之測量結果，來求得Z傾斜載台252在Z軸方向的位置以及調平量(θX旋轉量、θY旋轉量)。

液體供應機構210，係用以在包含曝光處理時之既定時間，將液體LQ供應至投影光學系統PL與基板P之間者，其具備：液體供應部211，用以送出液體LQ；以及供應嘴213，係透過供應管212連接於液體供應部211，用以將液體供應部211送來的液體LQ供應至基板P上。供應嘴213係近接配置於基板P的表面。液體供應部211具有用來存放液體之貯存槽、以及加壓泵等，透過供應管212及供應嘴213將液體LQ供應至基板P上。液體供應部211的液體供應動作由控制裝置CONT所控制，控制裝置CONT可控制由液體供應部211對基板P上之每單位時間之液體供應量。

再者，液體供應機構210的貯存槽、加壓泵等，不見得非得設於曝光裝置EX，上述之至少一部份，可以用曝光裝置EX所設置的工廠之設備來代用之。

液體回收機構220，係在包含曝光處理時之既定時間，回收投影光學系統PL和基板P間的液體LQ，其具備：回收嘴223，係近接配置在基板P的表面；以及液體回收部221，係透過回收管222連接於回收嘴223。液體回收部221包含，具有真空泵等真空系統(吸引裝置)，與用來存放回收液體LQ之貯存槽等，其動作由控制裝置CONT所控制。藉著驅動液體回收部221 的真空系統，使基板P上的液體LQ經由回收嘴223而被回收。再者，可使用之真空系統，可以不在曝光裝置設置真空泵，而使用曝光裝置EX所配置的工廠之真空系統來代用之。又，液體回收機構220之貯存槽亦不必非得設於曝光裝置EX，上述之至少一部份，亦可由曝光裝置EX所設置的工廠設備來代用之。

再者，於回收管222的途中，具體而言，較佳是在回收嘴與真空系統之間，設置氣液分離器以使從回收嘴223所吸入的液體能與氣體分離。對基板P上的液體LQ進行吸引回收之際，在液體回收部(真空系統)221有可能發生將液體與其周圍的氣體(空氣)一併回收之狀況，故藉由氣液分離器將自回收嘴223所回收的液體與氣體分離，藉此，可防止因液體LQ流入真空系統而造成上述真空系統的故障等。回收至液體回收部221的液體LQ，例如可予以廢棄或經淨化後再回到液體供應部211等而重複使用之。

再者，液體供應機構210及液體回收機構220，係與投影光學系統PL被分離支持著。藉此，由液體供應機構210及液體回收機構220所產生的振動不會傳達至投影光學系統PL。

圖22係表示液體供應機構210及液體回收機構220與投影光學系統PL的投影區域AR1之位置關係的俯視圖。投影光學系統PL的投影區域AR1，乃是延伸於Y軸方向之細長矩形狀(狹縫狀)，由X軸方向隔著上述投影區域AR1，在+X側配置3個供應嘴213A~213C，在-X側則是配置2個回收嘴223A、223B。又，供應嘴213A~213C係透過供應管212連接至液體供應部211，回收嘴223A、223B係透過回收管222連接至液體回收部221。又，在與供應嘴213A~213C及回收嘴223A、223B保持大致180°旋轉的位置關係下，配置供應嘴216A~216C與回收嘴226A、226B。供應嘴213A~213C及回收嘴226A、226B係交互的排列在Y軸方向；供應嘴216A~216C及回收嘴223A、223B係交互的排列在Y軸方向；供應嘴216A~216C係透過供應管 215連接至液體供應部211；回收嘴226A、226B係透過回收管225連接至液體回收部221。

圖23係表示用於測量投影光學系統PL的成像特性(光學特性)之空間像測量裝置270之概略構成圖。空間像測量裝置270具有受光器290，透過狹縫板275(具有配置在投影光學系統PL像面側之狹縫部271)，來接收通過投影光學系統PL的光。狹縫板275係設置在投影光學系統PL的像面側之Z傾斜載台252。受光器290具備：光學元件276，其係配置在Z傾斜載台252內部靠近狹縫板275的位置；折射鏡277，係用以彎曲通過光學元件276的光之光路；光學元件278，供透過反射鏡277的光之射入；送光透鏡279，用以將通過光學元件278的光傳送至Z傾斜載台252外部；折射鏡280，係設置在Z傾斜載台252外部，用以彎曲來自送光透鏡279的光之光路；受光透鏡281，用以接收通過反射鏡280的光；以及光感測器(受光元件)282，其係由光電轉換元件所構成，用以接收透過受光透鏡281的光。

狹縫板275具備：俯視呈長方形狀之玻璃板構件274；由鉻等金屬所構成的遮光膜272，係設置在玻璃板構件274的上面中央部位；由鋁等所構成的反射膜273，係設置在該遮光膜272的周圍，亦即玻璃板構件274的上面除遮光膜272以外的部分；以及狹縫部271，其係在遮光膜272的一部份所形成之開口模型。在狹縫部271露出透明構件之玻璃板構件274，以使光能透過狹縫部271。

在Z傾斜載台252的上面，相鄰於基板保持具251的位置設置有凸部283，在該凸部283的上部設置開口部284。狹縫板275可從凸部283的開口部284拆卸，在塞住上述開口部284的狀態下由上方嵌入。

玻璃板構件274的形成材料，可使用對ArF準分子雷射光或KrF準分子雷射光具有高透過性之合成石英或螢石。合成石英對ArF準分子雷射光的折射率為1.56，對KrF準分子雷射光的折射率為1.51左右。

光學元件276配置在Z傾斜載台252內部之狹縫部271的下方，由保持構件285所保持。保持著光學元件276之保持構件285，被安裝在凸部283的內壁面283A。自配置於Z傾斜載台252內部之光學元件276通過的光，由反射鏡277彎曲其光路後通過光學元件278。通過光學元件278的光，藉由固定在Z傾斜載台252的+X側壁之送光透鏡279，被送至Z傾斜載台252的外部。由送光透鏡279送至Z傾斜載台252外部的光，以反射鏡280導向受光透鏡281。受光透鏡281與配置在上述受光透鏡281上方之光感測器282，係保有既定之位置關係而收納在箱體286內。箱體286係透過安裝構件287，將其固定在載台基座254的上面所設置的支柱288之上端附近。

再者，反射鏡277、光學元件278、以及送光透鏡279等，可從Z傾斜載台252拆卸。又，收納有受光透鏡281及光感測器282之箱體286的支撐用支柱288，可從載台基座254拆卸。

所使用之光感測器282，係能以高精度檢測出微弱光之光電轉換元件(受光元件)，例如光電子增倍管(PMT：Photo Multiplier Tube)等。來自光感測器282的光電轉換信號，透過信號處理裝置而被送至控制裝置CONT。

圖24係表示以空間像測量裝置270來測量投影光學系統PL的成像特性之狀態圖。如圖24所示，在測量投影光學系統PL的成像特性時，係在使投影光學系統PL與狹縫板275相對向狀態下，使用液體供應機構210及液體回收機構220，使液體LQ流向投影光學系統PL前端側(像面側)的光學元件260與狹縫板275之間。又，在投影光學系統PL的光學元件260與狹縫板275之間填滿液體LQ的狀態下，透過投影光學系統PL及液體LQ的光(曝光用光EL)乃照射在構成空間像測量裝置270之狹縫板275。又，在此時的狹縫板275的上面275A之面位置資訊，可使用焦點檢測系統245來檢測。

圖25係表示在空間像測量裝置270中，配置在凸部283內部的狹縫板 275與光學元件276附近之要部放大截面圖。圖26係從狹縫板275上方觀看時之俯視圖。再者，於圖25中的受光器290已予簡化，構成受光器290之複數個光學元件及構件之中，僅圖示在光路上配置在最靠近狹縫板275之光學元件276、與用以接收通過上述光學元件276的光之光感測器282。在圖25所示之空間像測量裝置270中，在狹縫板275與受光器290之間填滿液體LQ。本實施形態中的液體LQ係填滿於，嵌合於凸部283的開口部284之狹縫板275的下面、與配置在受光器290的光路上之複數個光學元件(光學構件)中最靠近狹縫板275之光學元件276之間。光學元件276係位在狹縫板275之下方位置，以安裝在凸部283的內壁面283A之保持構件285保持，液體LQ係填滿於由狹縫板275、保持構件285、及光學元件276所圍成的空間SP。本實施形態中，光學元件276係由平凸透鏡所構成，其平坦面朝向上方。又，保持構件285的內底面285A，與光學元件276的上面(平坦面)276A大致同一平面。又，保持構件285係形成截面呈朝上ㄈ字形，在上述保持構件285外側面285B與凸部283的內壁面283A密合，在保持構件285的上端面(與狹縫板275之接合面)285C與狹縫板275之間設置有O型環等密封構件291。藉此，可防止填滿在空間SP的液體LQ洩漏至外部。

保持有狹縫板275及光學元件276之保持構件285，可從凸部283的內壁面283A拆卸。在安裝保持構件285時，係從凸部283的開口部284將保持有光學元件276之保持構件285插入凸部283內部(此時尚未安裝狹縫板275)，再以未圖示之固定構件來固定住保持構件285與凸部283內壁面283A。接著，將狹縫板275嵌入開口板284。另一方面，欲取出保持構件285時，可先由開口部284取出狹縫板275後，透過開口板284來抽出保持構件285。

又，曝光裝置EX具備：液體供應裝置300，用以將液體LQ供應至狹縫板275與受光器290之光學元件276間之空間SP；及液體回收裝置304， 以回收在上述空間SP的液體LQ。在凸部283及保持構件285的+X側之壁部，形成有連接於空間SP之供應流路302；在-X側之壁部，形成有連接於空間SP之回收流路306。又，供應管301的一端部連接於液體供應裝置300，供應管301的另一端部則透過接頭303連接至供應流路302。回收管305的一端部連接於液體回收裝置304，回收管305的另一端部則透過接頭307連接於回收流路306。又，在供應管301及回收管305的途中分別設有閥門301A、305A，用以控制該流路的開閉。液體供應裝置300、液體回收裝置304、以及閥門301A、305A的動作，係由控制裝置CONT所控制，控制裝置CONT藉由控制該等構件而對空間SP進行液體LQ的供應及回收，以將液體LQ填滿於空間SP。

如圖26所示，狹縫板275具備：由鉻等所構成之遮光膜272，係形成於俯視呈長方形之玻璃板構件274的上面中央部；由鋁等所構成之反射膜273，其係設置在上述遮光膜272的周圍，亦即玻璃板構件274的上面之遮光膜272除外部分；以及狹縫部271，係在遮光膜272的一部分所形成之開口形。在狹縫部271使透明構件之玻璃板構件274露出，以使光能透過狹縫部271。狹縫部271是以Y軸方向為長邊方向之矩形狀(長方形狀)的狹縫，具有既定寬度2D。

接著所欲說明者，係以上述空間像測量裝置270來測量投影光學系統PL之成像特性時的步驟。

在測量空間像(投影像)之際，控制裝置CONT係移動基板載台PST，使投影光學系統PL與狹縫板275形成對向關係(亦即圖24所示狀態)。又，使用液體供應機構210及液體回收機構220，以在投影光學系統PL前端部之光學元件260與狹縫板275間填滿液體LQ。與其並行地(在之前或之後亦可)，如圖25所示般，控制裝置CONT亦以液體供應裝置300及液體回收裝置304，將液體LQ填滿於受光器290的光學元件276與狹縫板275之間。 在以下的說明中，由填滿在投影光學系統PL與狹縫板之間的液體LQ所形成之液浸區域，稱為「第1液浸區域LA1」；由填滿在狹縫板275與受光器290(光學元件276)間的液體LQ所形成之液浸區域，稱為「第2液浸區域LA2」。

在測量空間像時，光罩載台MST支持著具有後述測量標記之光罩M。控制裝置CONT係藉照明光學系統IL以曝光用光EL對光罩M照明。透過上述測量標記、投影光學系統PL、及第1液浸區域LA1之液體LQ的光(曝光用光EL)，照射在狹縫板275。通過上述狹縫板275之狹縫部271的光，透過第2液浸區域LA2的液體LQ後，射入光學元件276。

在投影光學系統PL與狹縫板275間的第1液浸區域LA1之液體LQ，能擴大投影光學系統的數值孔徑NA，故而，若未能對應投影光學系統PL的數值孔徑來擴大受光器290的光學元件276之數值孔徑NA，則光學元件276可能無法良好地(全部)取入通過投影光學系統PL的光，導致受光效果不佳。本實施形態之示例中，在投影光學系統PL與狹縫板之間充滿液體LQ以擴大投影光學系統PL的數值孔徑NA時，亦在狹縫板275與受光器290的光學元件276間填滿液體，用以擴大受光器290的光學元件276之數值孔徑NA，藉此，受光器290的光學元件276，能良好地接收透過投影光學系統PL的光。

光學元件276對透過第2液浸區域LA2的光予以會聚。由光學元件276所會聚的光，經過反射鏡277、光學元件278、以及送光元件279，被導向基板載台PST的外部(圖23)。又，被導向該基板載台PST的外部之光束，經反射鏡280彎曲其光路，透過受光透鏡281而以光感測器282接收，按照來自上述光感測器282的受光量之光電轉換信號(光量信號)，透過信號處理裝置而被輸出至控制裝置CONT。

如後述，本實施形態中，由於對測量標記之投影像(空間像)之測量係以 狹縫掃描(slit scan)方式來進行，因此，此時之送光透鏡279係相對移動於受光透鏡281及光感測器282。此處，在空間像測量裝置270，係以使在既定範圍內移動之透過送光透鏡279的光能完全射入受光透鏡281的方式，來設定各透鏡及反射鏡280之大小。

在空間裝置270，光感測器282係設置在基板載台PST的外部之既定位置，因此，光感測器282的發熱對雷射干涉計244的測量精度等所造成的影響，能被控制在可接受的程度。又，由於基板載台PST的外部與內部並未以光導件等來連接，因此不會如在基板載台PST的外部與內部有光導件連接的情況般受到基板載台PST的驅動精度的影響。當然，若是可以無視或排除熱的影響等，亦可將光感測器282設置在基板載台PST的內部。亦即，構成受光器290的複數個光學元件或受光元件當中，可以將其中一部份設置在基板載台PST，亦可將全部設置在基板載台PST。

本實施形態中，「第1液浸區域LA1」及「第2液浸區域LA2」所使用的液體LQ，可以使用同一種液體，或者是不同液體，特別是，對曝光用光折射率不同之液體亦可。尤其是在選用「第1液浸區域LA1」所使用的液體時，宜考量設置在投影光學系統前端之光學元件的NA或折射率；另一方面，在選用「第2液浸區域LA2」所使用之液體時，考慮玻璃板構件274的折射率、或光學元件276的尺寸或折射率。

再者，本實施形態中，雖以在狹縫板275及受光器290(光學元件276)間填滿液體LQ之空間像測量裝置270運用在液浸曝光裝置為例來說明，然而，即使對於乾式曝光裝置(一般曝光裝置)，亦即並未在投影光學系統PL與基板間填滿液體LQ的條件下進行曝光者，亦可運用本發明之空間像測量裝置270(受光器290)。在乾式曝光裝置，於測量空間像時，係在投影光學系統PL與狹縫板275彼此對向的狀態下，未在投影光學系統PL與狹縫板間275填滿液體LQ，但仍在狹縫板275與受光器290的光學元件276間填 滿液體LQ(即，未形成第1液浸區域LA1，僅形成第2液浸區域LA2之狀態)，以使透過投影光學系統PL的曝光用光EL照射在狹縫板275。受光器290的光學元件276，由於藉填滿於狹縫板275與光學元件276間的液體LQ而擴大數值孔徑NA，因此，即使具有大數值孔徑NA(例如NA>0.9)之投影光學系統的乾式曝光裝置，亦可良好地接收光。又例如，就算使受光器290的光學元件276密合於狹縫板275，亦可良好地接收通過投影光學系統PL的光，並可獲得使受光器290整體的小型化的效果。

再者，本實施形態中，係以液體供應裝置300及液體回收裝置304來進行液體LQ的供應與回收，藉使液體LQ填滿於狹縫板275與光學元件276間的空間SP，然而，亦可以不使用液體供應裝置300及液體回收裝置304，例如在製造曝光裝置EX時即預將液體LQ填滿於空間SP。此時，可以定期的將狹縫板275由凸部283(Z傾斜載台252)取出，以定期交換空間SP的液體LQ，亦可使用保存性佳無須交換的液體來作為液體LQ。另一方面，使用液體供應裝置300及液體回收裝置304來進行液體LQ的供應與回收，能常時將新鮮(清淨)的液體LQ填滿於空間SP。再者，在空間像測量裝置270的測量中，亦可停止液體供應裝置300之液體供應動作與液體回收裝置304之液體回收動作。又例如，將保持有狹縫板275或光學元件276之保持構件285由凸部283(Z傾斜載台252)取出時，可以先以液體回收裝置304來回收空間SP的液體LQ，之後才取出保持有狹縫板275或光學元件276之保持構件285，故在卸下時免於外漏液體LQ。

再者，若是在狹縫板275與受光器290(光學元件276)間未填滿液體LQ，而是在狹縫板275與受光器290(光學元件276)間配置折射率與液體LQ大致相同之光透過性構件(光學構件、玻璃構件)亦可。該種光透過性構件可例舉為石英或螢石等。本實施形態中以純水為液體LQ，純水對ArF準分子雷射光的折射率約為1.44。另一方面，石英對ArF準分子雷射光的折射率約為 1.56。因此，亦可取代以液體(純水)LQ來形成第2液浸區域LA2，而在狹縫板275與光學元件276間配置石英所構成之光穿透構件。

以下，邊參照圖24等，來詳述使用空間像測量裝置270來進行空間像測量動作之一例。如以上所述，圖24係測量空間像時之狀態圖。在測量空間像時所使用的光罩M，可為空間像測量專用者，或是在元件製造所使用之元件製造用光罩形成有專用之測量標記者。又，亦可取代上述光罩，而在光罩載台MST設置與光罩同材質之玻璃材料所構成之固定標記板(基準標記板)，並在該標記板形成測量標記。

在光罩M，測量用標記PMx(圖24)與測量用標記PMy(圖24)係相互鄰接而形成於既定位置，其中測量標記PMx，乃是沿X軸方向形成具週期性之線寬與空白寬的比(負載比)為1：1之L/S(Line and Space)標記所構成；其中測量標記PMy，乃是沿Y軸方向形成具週期性之負載比為1：1之L/S標記所構成。上述測量標記PMx、PMy係由具同一線寬之線圖案所構成。又，在構成空間像測量裝置270之狹縫板275，係如圖27(a)所示般，延伸於Y軸方向之具有既定寬度2D之狹縫部271x，與延伸於X軸方向之具有既定寬度2D之狹縫部271y，係具有圖27(a)所示之既定位置關係。實際之狹縫板275雖如上述般形成複數個狹縫部271x、271y等，然而，在圖20~圖26等圖示中，係以狹縫部271來代表狹縫部。

例如，測量標記PMx之空間像的測量時，乃是藉控制裝置CONT，透過未圖示之遮簾驅動裝置來驅動圖20所示之可動式光罩遮簾207B，以將曝光用光EL之照明區域限定於包含測量標記PMx部分之既定區域。在該狀態下，控制裝置CONT使光源201開始發光，當曝光用光EL照射在測量標記PMx時，則由測量標記PMx所繞射、散射的光(曝光用光EL)，藉由投影光學系統PL折射，然後在投影光學系統PL的像面形成測量標記PMx之空間像(投影像)。此時的基板載台PST，係如圖27(a)所示般，設於，狹縫板 275上的狹縫部271x之+X側(或-X側)的測量標記PMx之空間像PMx’形成位置。

又，根據控制裝置CONT的指令，由基板載台驅動裝置PSTD將基板載台PST驅動於圖27(a)中箭頭Fx所示之+X方向，使狹縫271x相對於空間像PMx’而掃描於X軸方向。在掃描進行中，通過狹縫部271x的光(曝光用光EL)，透過基板載台PST(Z傾斜載台252)內的受光光學系統、基板載台PST外部的反射鏡280、以及受光透鏡281後，以光感測器282接收，其光電轉換信號則供應至信號處理裝置。在信號處理裝置中，對上述光電轉換信號施以既定之處理，將對應於空間像PMx’之光強度信號供應至控制裝置CONT。且在此時，為了要抑制發自光源201的曝光用光EL之發光強度的不一致所產生的影響，信號處理裝置所供應至控制裝置CONT者，係以圖20所示之積分感測器233的信號將光感測器282的信號予以規格化後之信號。圖27(b)所示，係進行上述空間像測量之際所得到之光電轉換信號(光強度信號)的一例。

在對測量標記PMy之空間像進行測量時，基板載台PST的設置位置，係在狹縫板275上的狹縫部271y之+Y側(或-Y側)之測量標記PMy的空間像形成位置，與上述同樣藉由狹縫掃描方式來進行測量，藉此，可取得對應於測量標記PMy的空間像之光電轉換信號(光強度信號)。

再者，測量標記不侷限於上述之標記，可按照測量對象的成像特性或測量精度等適宜設定。

若測量目的係為了取得成像特性調整資訊等時，係如圖21所示般，首先在初始調整之際逐一驅動投影光學系統PL的光學元件264a、264b，或是逐一變更第1、第2密閉室265A、265B的壓力，邊使用後述之空間像測量裝置270(圖20)，以測定投影光學系統PL的焦點，及其他既定之成像特性(例如像面彎曲、倍率、應變、彗形像差、球面像差等諸項像差中的至少一種)， 以求得對應於光學元件264a、264b的驅動量，以及第1、第2密閉室265A、265B之壓力變化的成像特性變化量。

以下，就成像特性之測量動作之一例，係以投影光學系統PL之最佳對焦位置檢測方法來說明。此時之前提條件為，選取照明系統開口光圈板204之一般光圈，且將照明條件設定成為一般照明條件。在檢測最佳對焦位置時，例如，所使用的光罩M形成有線寬1μm、負載比50%之L/S圖案所構成之測量標記PMx(或PMy)。首先，由未圖示之載置裝置將光罩M載置於光罩載台MST。接著，控制裝置CONT透過光罩載台驅動裝置MSTD來移動光罩載台MST，以使光罩M上的測量標記PMx大致一致於投影光學系統PL的光軸上。繼而，控制裝置CONT驅動控制可動式光罩遮簾207B以限制照明區域，以使曝光用光EL僅照射在測量標記PMx。在上述狀態下，控制裝置CONT使曝光用光EL照射在光罩M，採用與上述同樣之狹縫掃描方式，邊使基板載台PST掃描於X軸方向，邊以空間像測量裝置270來進行測量標記PMx之空間像測量。此時，控制裝置CONT透過基板載台驅動裝置PSTD，以既定之移動步距(step pitch)，逐步改變狹縫板275在Z軸方向的位置(亦即Z傾斜載台252的位置)，並重複進行測量標記PMx之空間像測量，將各次的光強度信號(光電轉換信號)記憶在記憶裝置MRY。再者，上述狹縫板275在Z軸方向之位置變化，係根據Z傾斜載台252的編碼器258A、258B、258C的測量值，藉控制致動器259A、259B、259C來進行。又，控制裝置CONT對於各經由上述重複計算所取得之複數個光強度信號(光電轉換信號)分別施以傅立葉(Fourier)轉換，以求得各1次頻率成分與0次頻率成分之振幅比、亦即對比(contrast)。又，控制裝置CONT檢測Z傾斜載台252對應於該對比為最大之光強度信號的Z位置(亦即狹縫板275在Z軸方向的位置)，並將上述位置當作投影光學系統PL之最佳對焦位置。由於對比係按照焦點位置(離焦量)而敏感地變化，因此，能高精度且易於測量 (決定)投影光學系統PL的焦點位置。控制裝置CONT根據所求出的最佳對焦位置，以進行焦點檢測系統245之檢測原點(檢測基準點)的再設定、亦即焦點校正(focus calibration)。藉此，之後可藉由焦點檢測系統245將基板載台PST上的既定面(例如基板P的表面或狹縫板275的表面)，定位在與光罩M的基準面成光學共軛的位置。

再者，2次以上的高次項實數的頻率成分的振幅通常較小，會有對電氣雜訊、光學雜訊之振幅無法充分取得的情形，然而，在S/N比(信號/雜訊比)不構成問題時，即使觀測高次項之頻率的振幅比之改變，亦可求得最佳對焦位置。再者，並不侷限於上述使用對比之方法，亦可藉由檢測出光強度信號的微分值為最大時之Z位置(焦點位置)的方法，來進行最佳對焦位置之檢測。

又，在測量投影光學系統PL的最佳對焦位置之際，此例所使用的方法，係使狹縫部271(狹縫板275)掃描於XY平面內之既定方向(即狹縫掃描方式)，然而，亦可將孤立線標記等之測量標記的空間像形成於投影光學系統PL的像面上，使狹縫板275(Z傾斜載台252)沿著Z軸方向掃描(scan)，並且使其行走範圍係以最佳對焦位置為中心之既定衝程範圍，俾使狹縫部271(狹縫板275)在光軸AX方向朝上述空間像進行相對掃描。接著，根據此時之光強度信號(峰值)求得最佳對焦位置。此時，使用的測量標記的尺寸、形狀，較佳係在像面上之測量標記的空間像與狹縫部271(271x或271y)的形狀大致一致者。若進行該種空間像測量，可得到圖28所示之光強度信號。此時，可以藉著直接觀察上述光強度信號的信號波形之峰值位置，以該點之Z位置來作為最佳對焦位置Z_o；或者，亦可藉著既定之限幅位準線(slice level line)SL來限制(slice)光強度信號，以光強度信號與限幅位準SL的2個交點的中點之Z位置，作為最佳對焦位置Z_o。藉由其中的任一種方法，僅須使狹縫板275在Z軸方向掃描一次即可檢測出最佳對焦位置，故能提昇產能。

接著，就成像特性之測量動作之一例，以投影光學系統PL的像面形狀(像面彎曲)之檢測方法來說明。在檢測該像面彎曲之際，所舉之示例，係使用圖29所示之光罩M1，亦即在圖案區域PA內具有與上述測量標記PMx同一尺寸、同一週期之測量標記PM₁~PM_n。將光罩M1載置於光罩載台MST後，控制裝置CONT透過光罩載台驅動裝置MSTD來移動光罩載台MST，以使位在光罩M1中央之測量標記PM_k，大致與投影光學系統PL的光軸一致。亦即，進行對光罩M1的基準點定位。在進行上述基準點之定位時，測量標記PM₁~PM_n皆位在投影光學系統PL之視野內。接著，控制裝置CONT驅動控制著可動式光罩遮簾207B，用以限制照明區域以使曝光用光EL僅能照射在測量標記PM₁。在該狀態下，控制裝置CONT以曝光用光EL照射於光罩M1，藉著與上述相同之狹縫掃描方式，以空間像測量裝置270來進行測量標記PM₁的空間像測量，並檢測出投影光學系統PL之最佳對焦位置，將其結果記憶於記憶裝置MRY。當使用測量標記PM₁來檢測最佳對焦位置結束後，控制裝置CONT驅動控制可動式光罩遮簾207B，以限定照明區域使曝光用光EL僅能照射在測量標記PM₂。在該狀態下，藉著與上述相同之狹縫掃描方式，進行測量標記PM₂之空間像測量、與投影光學系統PL之最佳對焦位置的檢測，將其結果記憶於記憶裝置MRY。此後，控制裝置CONT反覆進行著上述之步驟，邊改變照明區域，邊對測量標記PM₃~PM_n進行空間像測量、與投影光學系統PL之最佳對焦位置的檢測。接著，控制裝置CONT根據以上所得之各最佳對焦位置Z₁、Z₂、……、Z_n，進行既定之統計處理，來算出投影光學系統PL的像面彎曲。

又，在檢測投影光學系統PL的球面像差之際，係使用圖30所示之光罩M2。在圖30所示光罩M2的圖案區域PA內，在Y軸方向的大致中央位置，形成在X軸方向隔著既定距離的2個測量標記PM1、PM2。測量標記PM1乃是與上述測量標記PMx為同一尺寸、同一週期之L/S圖案。又，測 量標記PM2乃是與測量標記PMx同一尺寸之線圖案，但以不同週期〔例如測量標記PM₁的週期(標記間距)的1.5~2倍〕並排於X軸方向之L/S圖案。將光罩M2載置於光罩載台MST後，控制裝置CONT透過光罩載台驅動裝置MSTD來移動光罩載台MST，以使位在光罩M2上之測量標記PM1，大致與投影光學系統PL的光軸一致。接著，控制裝置CONT驅動控制可動式光罩遮簾207B，以限制照明區域使曝光用光EL僅能照射在測量標記PM1。在該狀態下，控制裝置CONT以曝光用光EL照射於光罩M2，藉著與上述相同之狹縫掃描方式，以空間像測量裝置270來進行測量標記PM1的空間像測量，並檢測出投影光學系統PL之最佳對焦位置，將其結果記憶於記憶裝置MRY。使用測量標記PM1來檢測最佳對焦位置結束後，控制裝置CONT透過光罩載台驅動裝置MSTD來驅動光罩載台MST朝一X方向移動既定距離，以使曝光用光EL照射在測量標記PM2。在該狀態下，藉著與上述相同之狹縫掃描方式，進行測量標記PM2之空間像測量，與投影光學系統PL之最佳對焦位置的檢測，將其結果記憶於記憶裝置MRY。根據所取得之各最佳對焦位置Z₁與Z₂的差值，控制裝置CONT可據以算出投影光學系統PL之球面像差。

又，在檢測投影光學系統PL的倍率及應變之際，係使用圖31所示之光罩M3。在圖31所示之光罩M3的圖案區域PA之中心部與其4隅，形成了合計5個120μm角(投影倍率1/4倍時在狹縫板275上係30μm角)之正方形標記部所構成之測量標記BM₁~BM₅。將光罩M3載置於光罩載台MST後，控制裝置CONT透過光罩載台驅動裝置MSTD來移動光罩載台MST，以使位在光罩M3中央之測量標記BM₁的中心，大致與投影光學系統PL的光軸一致。亦即，進行對光罩M3的基準點之定位。在進行上述基準點之定位時，測量標記BM₁~BM₅皆位在投影光學系統PL之視野內。接著，控制裝置CONT驅動控制可動式光罩遮簾207B，以限定照明區域使曝光用光EL 僅照射在一包含測量標記BM₁並較測量標記BM₁稍大之矩形區域。在該狀態下，控制裝置CONT將曝光用光EL照射於光罩M3。藉此，形成測量標記BM₁之空間像，亦即大致呈30μm角之正方形狀之標記像。在該狀態下，控制裝置CONT透過基板載台驅動裝置PSTD使基板載台PST掃描於X軸方向，並且邊以空間像測量裝置270來進行測量標記BM₁之空間像測量，由上述測量所取得之光強度信號被記憶於記憶裝置MRY。繼而，控制裝置CONT根據所取得之光強度信號，藉著例如公知的相位檢測方法或邊緣檢測方法，求得測量標記BM₁之成像位置。此處舉相位檢測方法之一例，例如，取得光強度信號經傅立葉轉換之1次頻率成分(將其視為正弦波)與同一頻率基準之正弦波的積之例如1週期分的和，同時亦求取上述1次頻率成分與同一週期基準之餘弦波之積之例如1週期分之和。又，對取得之和進行除算以求得商之反正切(arc tangent)，藉此而得到對1次頻率成分之基準信號的相位差，繼而根據上述相位差來求得測量標記BM₁之X位置x₁，此乃一般常用方法。又，舉邊緣檢測方法之一例，可以藉限幅(slice)法，即根據光強度信號與既定之限幅位準的交點，分別算出對應各光電轉換信號之空間像的邊緣位置。接著，控制裝置CONT邊使基板載台PST掃描於Y軸方向，邊以空間像測量裝置270來進行測量標記BM₁之空間像測量，將取自上述測量之光強度信號記憶於記憶裝置MRY。又，以相同於上述之相位檢測等方法來求取測量標記BM₁之Y位置y₁。接著，控制裝置CONT根據所取得之測量標記BM₁的座標位置(x₁、y₁)，對於光罩M3位置偏離於光軸中心之程度進行補償。結束上述光罩M3的位置偏離補償後，控制裝置CONT驅動控制可動式光罩遮簾207B，以限定照明區域使曝光用光EL僅照射在一包含測量標記BM₂且稍大於測量標記BM₂之矩形區域。在該狀態下，與上述同樣藉由狹縫掃描方式，進行測量標記BM₂之空間像測量與XY位置之測量，將其結果記憶在記憶裝置MRY。之後，控制裝置CONT邊改變照明區 域，邊重複地對BM₃~BM₅實施空間像測量與XY位置測量。根據上述所取得之測量標記BM₂~BM₅的座標值(x₂、y₂)、(x₃、y₃)、(x₄、y₄)、(x₅、y₅)，控制裝置CONT可藉由既定之運算，算出投影光學系統PL的倍率和應變之至少其中一者。

以上各以一例，說明以空間像測量裝置270來測量投影光學系統PL之最佳對焦位置位置、像面彎曲、球面像差、倍率、與應變之進行步驟。再者，空間像測量裝置270之運用，亦可使用既定之測量標記來測量彗形像差等其他成像特性。

如以上所述，以狹縫掃描方式來測量投影光學系統PL的成像特性之際，係邊使狹縫板275(狹縫部271)相對移動於穿透投影光學系統PL的光(曝光用光EL)，邊使光透過液體LQ而射入受光器290(光學元件276)。

控制裝置CONT根據上述測量所得之投影光學系統PL的成像特性資訊，求得期望的成像特性所須的補償量，具體而言，係指投影光學系統PL之光學元件264a、264b的驅動量，以及第1、第2密閉室265A、265B內部壓力的調整量。此處，在記憶裝置MRY中記憶有，利用實驗或模擬所取得之投影光學系統PL的光學元件264a、264b的驅動量及第1、第2密閉室265A、265B的內部壓力調整量等，和投影光學系統PL之各種成像特性的變化量(變動量)之關係(亦即成像特性調整資訊)。控制裝置CONT參照記憶於記憶裝置MRY之上述關係，求取欲使投影光學系統PL的成像特性達期望狀態所須要的補償量，其包含投影光學系統PL的光學元件264a、264b之驅動量、與第1、第2密閉室265A、265B的內部壓力之調整量。再者，空間像測量之詳細內容，例如日本專利特開2002-14005號公報(對應美國專利公開2002/0041377號)所揭示者，在本案之國際申請所指定(或選擇)國家的法令允許範圍內，援引上揭專利公報的揭示內容作為本文記載的一部份。

以下，說明以曝光裝置EX將元件製造用圖案曝光於基板P時之步驟。

以圖20所示之空間像測量裝置270，測量透過投影光學系統PL及液體LQ後之成像特性，並且導出用以補償上述成像特性所須之補償量後，控制裝置CONT透過基板載台驅動裝置PSTD來驅動基板載台PST，使投影光學系統PL與載置於基板PST上的基板P相對向。並且在此時，將形成有元件製造用圖案之光罩M載置於光罩載台MST。又，控制裝置CONT驅動液體供應機構210的液體供應部211，透過供應管212及供應嘴213，將每單位時間既定量之液體LQ供應至基板P上。又，以液體供應機構210來進行液體LQ的供應之同時，控制裝置CONT亦驅動液體回收機構220的液體回收部(真空系統)221，俾透過回收嘴223及回收管222，回收每單位時間既定量之液體LQ。藉此，在投影光學系統PL前端部之光學元件260與基板P間，形成液體LQ之液浸區域AR2。

接著，控制裝置CONT藉照明光學系統IL以曝光用光EL照明於光罩M，以使光罩M的圖案像透過投影光學系統PL與液體LQ投影至基板P。此處，對基板P進行曝光處理之際，控制裝置CONT根據上述求得之補償量，以驅動投影光學系統PL的光學元件264a、264b，或是調整第1、第2密閉室265A、265B之內部壓力，以邊調整透過投影光學系統PL與液體LQ之成像特性邊進行曝光處理(圖21)。

在掃描曝光時，將光罩M的一部份之圖案像投影在投影區域AR1，光罩M以速度V相對於投影光學系統PL朝-X方向(或+X方向)同步移動，基板P則以β×V(β為投影倍率)之速度透過基板載台PST而朝+X方向(或-X方向)移動。又，結束對1個照射區域之曝光後，基板P以步進方式移動至下一個照射區域之掃描開始位置，之後再以步進掃描方式依序對各照射區域進行曝光處理。本實施形態中，對液體LQ之流向設定，係平行且一致於基板P的移動方向。亦即，在掃描曝光時係使基板P朝箭頭Xa(參照圖22)所示之掃描方向(-X方向)移動時，係使用供應管212、供應嘴 213A~213C、回收管222、與回收嘴223A、223B，藉由液體供應機構210及液體回收裝置220來實施液體LQ的供應與回收。亦即，當基板P移動於-X方向之際，係以供應嘴213(213A~213C)將液體LQ供應至投影光學系統PL與基板P之間，與此同步，係以回收嘴223(223A、223B)來回收基板P上的液體LQ，使液體LQ流向-X方向，從而填滿在投影光學系統PL前端部之光學元件260與基板P間。另一方面，使基板P沿箭頭Xb(參照圖22)所示之掃描方向(+X方向)移動以進行掃描曝光時，係使用供應管215、供應嘴16A~216C、回收管225、與回收嘴226A、226B，由液體供應機構210及液體回收機構220來進行液體LQ的供應與回收。亦即，基板P移動於+X方向之際，係藉由供應嘴216(216A~216C)將液體LQ供應至投影光學系統PL與基板P間，並且在此同時，藉由回收嘴226(226A、226B)來回收基板P上的液體LQ，使液體LQ流向+X方向，從而填滿於投影光學系統PL前端部之光學元件260與基板P間。在此情形，例如由於透過供應嘴213供應液體LQ，會因其移動於基板P的-X方向而被吸入光學元件260與基板P之間，因此，即使液體供應機構210(液體供應部211)之供應能量較小，亦能輕易地將液體LQ供應至光學元件260與基板P之間。又，可按照掃描方向來切換液體LQ的流向，無論使基板P掃描於+X方向或-X方向，皆能使液體LQ填滿於光學元件260與基板P之間，而可得到高解析度與更大的焦點深度。

又，在上述實施形態中，以空間像測量裝置270進行測量時，係以液體供應機構210來供應液體並且以液體回收機構220來回收液體，藉使液體LQ流動於投影光學系統PL的光學元件260與狹縫板275間，然而，光的照射所造成液體LQ的溫度變化或液體LQ的劣化較少的情形，亦可在測量前先由液體供應機構210供應液體LQ；在測量動作中，液體供應機構210之液體供應與液體回收機構220之液體回收皆予停止，而在測量動作結束 後，由液體回收機構220進行液體LQ之回收。

(第12實施形態)

以下說明本發明之第12實施形態。在以下的說明中，對於與上述第11實施形態具相同或相等之構成部份，係賦與同一符號，以簡化或省略其說明。

圖32係表示空間像測量裝置270之另一實施形態。在圖32中，空間像測量裝置270的受光器290內之光感測器282，係配置在最靠近狹縫板275的位置。在上述光感測器282與狹縫板275間的空間SP填滿液體LQ。光感測器282由保持構件285所保持。光感測器282的受光面282A與保持構件285的內底面285A為同一平面。藉上述構成，光感測器282亦能良好地接收通過投影光學系統PL、第1液浸區域LA1、狹縫板275、及第2液浸區域LA2的光。

(第13實施形態)

圖33係表示空間像測量裝置270之另一實施形態。圖33所示之光感測器282的受光面282A，係密合於狹縫板275的下面。亦即，在圖33之示例中並未形成第2液浸區域LA2。如此，藉由使受光器290的光感測器282密合於狹縫板275，即使在投影光學系統PL與狹縫板275間填滿液體LQ而實質擴大投影光學系統PL之數值孔徑NA時，受光器290(受光元件282)亦能良好地接收透過投影光學系統PL的光。

再者，使光感測器282與狹縫板275接觸時，狹縫板275(玻璃板構件274)較佳係儘量薄型化但又不致因第1液浸區域LA的液體LQ重量而彎曲。再者，亦可使受光感測器282的受光面282A外露於較玻璃板構件274更上方。另一方面，若受光面282A並未外露，在該狀態下，於光感測器282的受光面282A之上設置狹縫板275(玻璃板構件274)，藉此能增加平坦區域，可良好地形成第1液浸區域LA1。

再者，可使用接著劑將光感測器282接合於狹縫板275的下面。此時所使用的接著劑，較佳係對曝光用光具有高透過率，並且，所具有的折射率能使通過狹縫部(光透過部)271的曝光用光入射光感測器282的受光面282A。

又，在圖33之實施形態，係使光感測器282密合於狹縫板275的下面，然而，亦可在狹縫板275(玻璃板構件274)的下面施以受光元件之圖案化。

(第14實施形態)

如以上所述，以狹縫掃描方式來測量投影光學系統PL的成像特性之際，係使狹縫板275(狹縫部271)邊相對移動於穿透投影光學系統PL的光(曝光用光EL)，邊使光透過液體LQ後照射於受光器290(受光元件276)。此時，有可能因為狹縫板275的移動，在受光器290的受光動作中，透過投影光學系統PL與狹縫板275間的第1液浸區域LA1之液體LQ而引起投影光學系統PL(前端部的光學元件260)的振動，或是因上述液體LQ的力量而使狹縫板275發生彎曲，以致降低空間像測量精度。

在本實施形態中，係如圖34所示般，在狹縫板275的既定位置設置貫穿孔320。藉此，即使狹縫板275相對移動於投影光學系統PL，在投影光學系統PL與狹縫板275間的第1液浸區域LA1之液體LQ，可以透過貫穿孔320而流向空間SP，因此，即使處於狹縫板275的移動狀態，在投影光學系統PL與狹縫板275間之第1液浸區域LA1之液體LQ，以及狹縫板275與受光器290(光學元件276)間的第2液浸區域LA2之液體LQ，兩者間不會有壓力差產生，也不會發生狹縫板275的彎曲等不良情形。在狹縫板275移動時，雖然第1液浸區域LA1之液體LQ亦朝橫向(狹縫板275的平面方向)移動，然而，藉著貫穿孔320亦能移動於上下方向，故能進一步防止狹縫板275發生彎曲等不良情形。又，液體LQ可透過貫穿孔320移動於第1液浸區域LA1與第2液浸區域LA2間，因此，在投影光學系統PL與狹縫 板275間的第1液浸區域LA1之液體LQ，亦不會發生大的壓力變動，因此，亦能防止該狹縫板275的移動所產生之液體LQ的壓力變動而造成投影光學系統PL變動(振動)。

圖35係圖34之狹縫板275的俯視圖。如圖35所示，可設置複數個(本實施形態中有4個)貫穿孔320。該等複數個(4個)貫穿孔320，係分別設置在隔著狹縫板275的狹縫部271且相對向之位置。貫穿孔320係設置在，投影光學系統PL與狹縫板275間填滿液體LQ之第1液浸區域LA1內側。藉此，即使在狹縫板275移動時，第1液浸區域LA1的液體LQ可透過貫穿孔320流向空間SP。又，貫穿孔320係隔著狹縫板275的大致中央部之狹縫部271而對向配置，並分別位在相對於狹縫板275中心之點對稱的位置，因此可維持狹縫板275的面精度(平面度)。

再者，貫穿孔320不侷限於4個，可設置任意之複數個，即使1個亦可。又，在圖35所示之本實施形態中，貫穿孔320係以等間隔圍繞於狹縫部271，然而即使不相等之間隔者亦可。又，狹縫部271(的中心)與複數個貫穿孔320的距離，可以皆保有相同之距離，亦可為不同之距離。

此外，在狹縫板275設置有貫穿孔320的情況下，為了形成第2液浸區域LA2而在空間SP填滿液體LQ時，除了係以圖25等所說明之液體供應裝置300與液體回收裝置304之外，亦可使用液體供應機構210，透過貫穿孔320將液體LQ供應至狹縫板275與受光器290(光學元件276)間之空間SP。又，亦可使用液體回收機構220，透過貫穿孔320來回收狹縫板275與受光器290(光學元件276)間之空間SP之液體LQ。亦即，在曝光處理時，亦可使用將液體LQ供應至投影光學系統PL與基板P間之液體供應機構210，以及回收投影光學系統PL與基板P間的液體LQ之液體回收機構220，藉以在狹縫板275與受光器290(光學元件276)間形成第2液浸區域LA2。

使用液體供應機構210以形成第2液浸區域LA2之際，係如圖36(a)所 示般，液體供應機構210由供應嘴213將液體LQ透由貫穿孔320而供應至空間SP。又，在狹縫板275上的液體LQ(亦包含由空間SP透過貫穿孔320而溢出的液體LQ)，係由液體回收機構220的回收嘴223所回收。藉此，如圖36(b)所示般，使用液體供應機構210與液體回收機構220，能分別形成第1液浸區域LA1與第2液浸區域LA2。

受光器290在接收透過液體LQ與狹縫板275之投影光學系統PL的穿透光(曝光用光EL)後，液體回收機構220則回收狹縫板275上之第1液浸區域LA1的液體LQ。在此之後，移動基板載台PST以進行曝光處理，使投影光學系統PL與基板P對向，此時係如圖36(c)所示般，狹縫板275由投影光學系統PL之下退開。又，由投影光學系統PL之下所退開的狹縫板275的貫穿孔320，係由蓋構件322所覆蓋。本實施形態中，蓋構件322係覆蓋狹縫板275全體，藉以關閉貫穿孔320。再者，上述之蓋構件322，係藉由構成蓋構件之旋臂322A來覆蓋於狹縫板275上。接著，蓋構件322關閉著貫穿孔320之狀態下，對基板P進行曝光處理。對基板P進行曝光處理中係移動著基板載台PST，有可能隨著上述基板載台PST的移動，造成空間SP的液體LQ透過貫穿孔320而洩漏(飛散)至外部。但在此例，至少在對基板P之曝光處理中，係以上蓋機構322來塞住貫穿孔320，藉以防止空間SP的液體LQ透過貫穿孔320而洩漏至外部。又，亦可防止空間SP的液體LQ因氣化而使曝光裝置EX所處環境產生變化之不良情形。再者，使用受光器290以檢測出透過液體LQ的光之際，係以旋臂322A將蓋構件322自狹縫板275上挪開後，如圖36(a)、(b)所示般，以液體供應機構210與液體回收機構220來形成第1、第2液浸區域LA1、LA2。再者，上蓋機構不侷限於上述所說明形態，，例如亦可透過鉸鏈部將蓋構件安裝在狹縫板275或凸部283之既定位置，在受光器290之測量處理中以致動器來打開蓋構件，並在對基板P之曝光處理中關閉蓋構件。

(第15實施形態)

用以連通狹縫板275與受光器290間之空間SP的內部與外部之孔部(連通路徑)，除了設置於狹縫板275之貫穿孔320，亦可使用如圖37所示般，在第1液浸區域LA1之外側設置第2貫穿孔。圖37係設置有第2貫穿孔330之截面圖；圖38係俯視圖。在圖37與圖38中，在Z傾斜載台252的上面之凸部283的周圍，設置圍繞於上述凸部283之側壁部332。又，在側壁部332的上部設置蓋構件334，藉由凸部283、側壁部332、與蓋構件334，形成緩衝空間336。又，在凸部283及保持構件285的壁部之既定位置形成第2貫穿孔330，以連接著空間SP與緩衝空間336。本實施形態中的第2貫穿孔330，係如圖40所示般，以既定間隔在空間SP周圍形成複數個(此處為8個)孔。再者，第2貫穿孔330的數目及配置可任意設定。藉著第2貫穿孔330的設置，即使因狹縫板275的移動而改變第1液浸區域AR1的體積，透過貫穿孔320連接至第1液浸區域LA1之第2液浸區域LA2的液體LQ，可透過第2貫穿孔330而流向緩衝空間336。因此，能進一步的防止第1液浸區域LA1的壓力變動等不良情形發生。

就圖37及圖38所示之實施形態的變形例而言，如圖39所示般，將第2貫穿孔330設置在狹縫板275亦可。第2貫穿孔330設置在第1液浸區域LA1外側。圖40係圖39的狹縫板275之俯視圖。如圖40所示，設置複數個(本實施形態為8個)第2貫穿孔330。又，該等複數個(8個)第2貫穿孔330，係設於隔著狹縫板275的狹縫部271且彼此對向的位置。藉此，在移動狹縫板275之際，第1液浸區域LA1的液體LQ可透過貫穿孔320而流向空間SP，而在上述空間SP的液體LQ則可透過第2貫穿孔330而流向外部。

液體LQ從狹縫部275所形成的第2貫穿孔330溢出時，上述液體LQ會流向狹縫板275(凸部283)外側，但在Z傾斜載台252上之設置狹縫板275的凸部283周圍，設置有回收機構340，俾回收自第2貫穿孔330流出的液 體LQ。回收機構340具備有：槽部341，係設置在Z傾斜載台252上之凸部283的周圍；多孔質構件342，係由多孔質陶瓷或海棉狀構件所構成，用以保持存於槽部341的液體LQ；貯存槽344，係作為液體之存放部，透過流路343連接於槽部341；以及由真空泵等所構成之真空系統345，係透過流路346而連接於貯存槽344。又，在流路346設置用以開閉上述流路346之閥門346A，貯存槽344則連接於排放流路344A。由第2貫穿孔330流向凸部283周圍的液體LQ，由配置於槽部341之多孔質構件342所保持。回收機構340係在打開閥門346A以開放流路346的狀態下驅動真空系統345，藉此，將槽部341(多孔質構件342)的液體LQ連同其周圍氣體一併吸入而回收之。將回收之液體LQ聚集在貯存槽344。在貯存槽344積存液體LQ時，由排放流路344A予以排出。因為此時的液體LQ係聚集在貯存槽344的下方，液體LQ不會流入真空系統345。亦即，在貯存槽344中，將回收自槽部341的液體LQ與其周圍氣體作出氣液分離。藉由回收機構340的設置，可防止在Z傾斜載台252上殘存有自第2貫穿孔330或第1液浸區域LA1所流出的液體LQ。

再者，亦可在貫穿孔320(或者是第2貫穿孔330)設置用以改變上述貫穿孔320的大小之可調整機構。例如，在空間像測量中，藉由增大貫穿孔320(或是第2貫穿孔330)，以降低通過貫穿孔320時液體LQ的黏性阻力，有助液體LQ的平順移動。又，藉著貫穿孔320的增大，如參照圖36時已說明者，液體LQ較易透過貫穿孔320而注入空間SP。又，在空間像測量以外時(具體而言係曝光動作時)，能藉可調整機構來縮小貫穿孔320(或第2貫穿孔330)或將其塞住，可防止因空間SP的液體LQ氣化而使曝光裝置EX的環境變化，或者是避免液體LQ隨著基板載台PST的移動而由空間SP流向外部。

(第16實施形態)

此外，在上述第11~15實施形態之各實施形態中，係在狹縫板275上的一部份區域，局部形成第1液浸區域LA1，然而，亦可如圖41所示般，將狹縫板275整體浸於液體LQ。在圖41中，在Z傾斜載台252上設置桶型構件350，狹縫板275係由安裝在桶型構件350的底部350B上之支持構件351所支持。又，在狹縫板275的下方(光路下游側)，配置由保持構件285所保持之光學元件276。保持構件285亦被安裝在桶型構件350的底部350B。在支持構件351設置第2貫穿孔330，用以連通狹縫板275與光學元件276間之空間SP的內部與外部。桶型構件350的開口部350A上端，其位置係較狹縫板275、液體供應嘴213的供應口213A、與液體回收嘴223的回收口223A為高。

形成第1液浸區域LA1及第2液浸區域LA2之際，係使投影光學系統PL與桶型構件350內部的狹縫板275相對向後，驅動液體供應機構210，由供應嘴213將液體LQ供應至桶型構件350內部。供應至桶型構件350內部之液體LQ，填滿於投影光學系統PL前端部之光學元件260與狹縫板275之間而形成第1液浸區域LA1，並且透過貫穿孔320或第2貫穿孔330將液體填滿於狹縫板275與光學元件276間之空間SP而形成第2液浸區域LA2。又，與上述動作並行，驅動液體回收機構220，以利用回收嘴223來回收桶型構件350內部的液體LQ，藉以在桶型構件350內部填滿既定量之液體LQ。

上述第11~16實施形態，係將光學構件(狹縫板)275與受光器290，運用在用以測量投影光學系統PL成像特性之空間像測量裝置270，然而，亦可如圖42所示般，在基板載台PST上除了空間像測量裝置270外，尚具有例如日本專利特開平11-16816號公報(對應美國專利公開2002/0061469號)所揭示之照射量感測器(照度感測器)360，俾用來測量穿透投影光學系統PL的光照射量資訊；或者亦可設置例如日本專利特開昭57-117238號公報(對應美國專利4,465,368號)與USP 6,002,467所揭示之照度不均感測器370。本發明亦 可適用在上述照射量感測器360與照度不均感測器370。再者，在本案之國際申請所指定(或選擇)國家的法令允許範圍內，援引上揭諸專利公報的揭示內容作為本文記載的一部份。

圖43係照射量感測器360之示意圖。照射量感測器360係用以測量照射在投影光學系統PL的像面側之曝光用光照射量(照度)，其具備：設置在Z傾斜載台252上之上板263，以及用以接收通過該上板363的光之光感測器364。上板363則包含玻璃板構件362，及設置在該玻璃板構件362的上面之光穿透量調整膜361。光穿透量調整膜361係由例如鉻膜所構成，具有既定之光透過率，並設置在玻璃板構件362的上面全域。藉設置光穿透量調整膜361以降低入射光感測器364的光量，藉此，可防止因過多的光量照射所導致之對光感測器364的損害或是飽和等不良情況。再者，照射量感測器360，例如係在交換光罩M等既定之時點來進行測量動作。

又，以照射量感測器360來測量通過投影光學系統PL之曝光用光EL的照射量之際，與上述實施形態同樣，係在投影光學系統PL與上板363對向的狀態下，將液體LQ供應至投影光學系統PL與上板363之間，以形成第1液浸區域LA1，並且將液體LQ供應至上板363與光感測器364之間，以形成第2液浸區域LA2，以使曝光用光EL透過投影光學系統PL與第1液浸區域LA1的液體LQ而照射在上板363。再者，亦可在上板363與光感測器364之間配置光學系統(光學元件)，在此情形，第2液浸區域LA2，係形成於在上板363與配置在最靠近該上板363之光學元件之間。又，亦可使光感測器364密合於上板363。

如本實施形態所說明般，在照射量感測器設置第2液浸區域LA2，亦可運用在上述第6~第8實施形態所示之照射量感測器。

圖44係照度不均感測器370之示意圖。照度不均感測器370係利用複數個位置來測量透過投影光學系統PL照射在像面側之曝光用光的照度(強 度)，藉以了解照射在投影光學系統PL像面側之曝光用光的照度不均(照度分布)，其具備：上板374，係設置在Z傾斜載台252上；以及光感測器375，係用以接收通過設在該上板374的針孔部371的光。上板374設有包含玻璃板構件373表面之鉻等遮光性材料之薄膜372，亦可對上述薄膜372施以圖案化，而在其中央部位設置針孔部371。

以照度不均感測器370來測量照度分布之際，係在使投影光學系統PL與照度不均感測器370的上板374相對向之狀態下，在上述投影光學系統PL與上板374間填滿液體LQ，並在上板374與光感測器375間填滿液體LQ。又使針孔部371依序移動於曝光用光EL所照射的投影區域(投影區域)內之複數個位置。再者，亦可在上板374與光感測器375間配置光學系統(光學元件)，在此情形，第2液浸區域LA2，係形成在上板374與配置位置最靠近該上板374之光學元件之間。又，亦可使上板374與光感測器375密合。

如本實施形態所說明般，在照度不均感測器設置第2液浸區域LA2，亦可運用在上述第2~第5實施形態與第9~第10實施形態所示之照度不均感測器。再者，亦可將第1~第10實施形態的感測器所採用之構造，用來取代第11~第16實施形態所說明之空間像測量裝置的內部構造，或者與其併用。又，可將圖42所示之空間像測量裝置270、照射量感測器360、照度不均感測器370之任一者，或者是其中二者甚至是全部採用上述實施形態所說明的構造。

再者，本發明亦可適用於，例如日本專利特開平11-238680號公報或特開2000-97616號公報、美國專利公開2004/0090606所揭示之對基板載台PST(Z軸載台51)可拆卸的感測器。又，亦可適用在美國專利6,650,399號所揭示之用以測量波面像差的感測器。再者，在本案之國際申請所指定(或選擇)國家的法令允許範圍內，援引上揭諸專利公報的揭示內容作為本文記載的一部份。

上述第11~16之各實施形態中，上述嘴的形狀無特別限制，例如，可在投影區域AR1的長邊AR1以2對嘴來進行液體LQ的供應或回收。再者，在此情形，亦可藉上下並排的方式來配置供應嘴與回收嘴，以使液體LQ的供應與回收可於+X方向或-X方向進行。亦即，只要能使充分的液體LQ持續填滿在投影光學系統PL的光學元件260與基板P之間，各種形態皆可採用。又，液體LQ的供應位置或回收位置，不見得非得按照基板P的移動方向而變更，亦可在既定的位置持續進行液體LQ的供應與回收。

本發明之實施形態中係以ArF準分子雷射光源作為光源1，故以純水作為液體LQ。使用純水的優點在於，在半導體製造工廠易大量取得，並且，對於晶圓W(基板P)上的光阻或光學元件(透鏡)等無不良影響。又，純水不僅對環境無不良影響，其雜質之含量亦極低，對於晶圓W(基板P)的表面，以及設在投影光學系統PL的前端面之光學元件表面，亦有洗淨作用。又，工廠的純水可能潔淨度過低，此時可在曝光裝置本身設置超純水化機構。

純水(水)對於波長193nm之曝光用光EL的折射率n，大致為1.44左右，若使用ArE準分子雷射光(波長193nm)作為曝光用光EL時，在晶圓W(基板P)上，能短波長化為1/n、即134nm左右而獲得高解析度。再者，與空氣中相較，其焦點深度為n倍，亦即擴大為約1.44倍，當其焦點深度與空氣中使用的情形同程度即可時，可更增加投影光學系統PL之數值孔徑，此點亦可提高解析度。

再者，液浸曝光所使用的光源1，可為ArF準分子雷射光源或F₂準分子雷射光源。使用F₂準分子雷射光源時，液浸曝光所使用的液體(亦包含第2液浸區域所使用之液體)，可使用能使F₂雷射光透過者，例如，氟素系油料或過氟化聚醚(PFPE)等氟素系之液體。又，亦可使用其他對曝光用光具有透過性且折射率儘可能地高、並對投影光學系統PL或晶圓W(基板P)表面所塗布的光阻具穩定性者(例如杉木油)。如前所述，亦可按照使用目的來區分 用於第1液浸區域之液體與第2液浸區域之液體。

又，適用上述液浸法之露光裝置，係以液體(純水)填滿於投影光學系統PL之終端光學構件的射出側之光路空間來使晶圓W(基板P)曝光，然而，亦可如國際公開第2004/019128號所揭示般，使液體(純水)填滿在投影光學系統的終端光學構件之射入側的光路空間。在此情形，即使投影光學系統PL具有1.0以上之大數值孔徑，在終端光學構件，可以使用無折射率之平行平板或折射率極小之透鏡。

再者，使用液浸法時，投影光學系統的數值孔徑NA會有在0.9~1.7的情形。當投影光學系統之數值孔徑NA如此大的情形，習知作為曝光用光的隨機偏光光源，會因偏光效應而使成像特性惡化，因此，較佳為使用偏光照明。在此情形，可進行對準光罩(標線片)的L/S圖案之線圖案的長邊方向之直線偏光照明，以使光罩(標線片)圖案射出較多的S偏光成分(沿線圖案之長邊方向的偏光方向成分)之繞射光。

在投影光學系統與塗布於基板表面的光阻間填滿液體時，相較於在投影光學系統與塗布於基板表面的光阻間係填滿空氣(氣體)時，由於有助於提昇對比的S偏光成分之繞射光在光阻表面具有高透過率，故即使投影光學系統的數值孔徑NA超過1.0，亦可得到高成像性能。又，若是適當組合相移光罩或日本專利特開平6-188169號公報所揭示之沿著線圖案之長邊方向的斜入射照明法(特別是雙極照明法)等將更具效果。

再者，所能適用者，並不侷限於對準光罩(標線片)的線圖案之長邊方向的直線偏光照明(S偏光照明)，若組合日本專利特開平6-53120號公報所揭示般，朝以光軸為中心之圓的接線(圓周)方向直線偏光之偏光照明法與斜入射照明法，其效果亦佳。特別是，當光罩(標線片)的圖案並不僅沿一既定方向之線圖案，而是混有沿複數個不同方向之線圖案，此時，若同樣併用特開平6-53120號公報所揭示般，朝以光軸為中心之圓的接線方向直線偏光於 之偏光照明法與環帶照明法，藉此，即使投影光學系統的數值孔徑NA較大的情形，仍能獲得高成像性能。

又，上述實施形態中所採用的曝光裝置，係在投影光學系統PL與晶圓W(基板P)間局部充滿液體，然而，本發明亦可應用於，將保持有曝光對象之基板之保持載台移動於液槽中之液浸曝光裝置，或者於載台上形成既定深度之液體槽且將基板保持於其中之液浸曝光裝置。使保持有曝光對象之基板之保持載台移動於液槽中之液浸曝光裝置之構造及曝光動作，例如日本專利特開平6-124873號公報所揭示者，又，在基板載台上形成液體槽並將基板保持於其中之液浸曝光裝置之構造及曝光動作，例如日本專利特開平10-303114號公報或美國專利5,825,043號所揭示者，本案之國際申請在指定(選擇)國的法令允許範圍內，分別援引上述文獻之記載內容作為本文記載的一部分。

又，本發明亦適用於，具備分別載置晶圓(被處理基板)而可朝XY方向獨立移動之2個載台之雙載台型之曝光裝置。雙載台型曝光裝置之結構及曝光動作，例如日本專利特開平10-163099號及特開平10-214783號(對應美國專利號6,341,007；6,400,441；6,549,269；以及6,590,634)；日本專利特表2000-505958號(對應美國專利號5,969,441)、或是美國專利6,208,407號等專利內容中所揭示者，在本案之國際申請所指定(或選擇)國家的法令允許範圍內，援引該等揭示內容作為本文記載的一部分。

又，本發明對於例如日本專利特開平11-135400號所揭示般之曝光裝置，即，具備以移動的方式保持晶圓(被處理基板)的曝光載台，以及設置有各種測量構件或感測器之測量載台者亦可適用。此時，可將上述第1~16之實施形態所說明之複數個感測器(測量裝置)中之至少一部份裝載在測量載台。

又，上述實施形態之曝光用光1，係以ArF準分子雷射光源為其示例， 然而，可適用之其他曝光用光1，例如射出g線(波長436nm)、i線(波長365nm)之超高壓水銀燈、或是KrF準分子雷射(波長248nm)、F₂雷射(波長157nm)、Kr₂雷射(波長146nm)、YAG雷射之高頻產生裝置、或半導體雷射之高頻產生裝置。

再者，上述之光源，亦可使用DFB半導體雷射、或是由雷射光纖所振盪出的紅外域、或可見域之單一波長雷射光，例如，以摻雜鉺(Er)(或鉺與鐿兩者)的光纖放大器進行放大，使用非線性光學結晶而波長轉換為高諧次波之紫外光亦可。例如，若單一波長雷射的振盪波長在1.51~1.59μm的範圍內，則輸出產生波長為189~199nm範圍內之8倍高諧次波、或產生波長為151~159nm範圍內之10倍高諧次波。

又，當振盪波長為1.03~1.12μm範圍內時，可輸出波長為147~160nm範圍內之7倍高諧次波，特別是，當振盪波長為1.099~1.106μm的範圍內時，可得到波長為157~158μm範圍內之7倍高諧次波，亦即與F₂雷射光大致為同一波長之紫外光。此時，單一波長振盪雷射光可採用例如摻雜鐿之光纖雷射。

又，在上述實施形態中，設置在照明光學系統IS內之光學元件的玻璃材、構成投影光學系統PL之折射構件的玻璃材、與平凸透鏡41、45、52、57、62、71等之玻璃材，係以螢石(氟化鈣：CaF₂)為例來說明。然而，該等可按照曝光用光的波長，來選擇氟化錳(MgF₂)等氟化物結晶或混晶、或摻雜氟或氫等物質之石英玻璃等可使真空紫外光透過之光學材料。再者，摻雜既定物質之石英玻璃，在曝光用光的波長低於150nm時會降低透過率，因此，以波長150nm以下之真空紫外光為曝光用光時，光學元件所使用之光學材料，係使用螢石(氟化鈣)、氟化錳等氟化物結晶或其混晶。

又，上述第1~第10實施形態所舉之示例，係步進重複式之曝光裝置；又，第16~第10實施形態所舉之示例，則是步進掃描式之曝光裝置，然而， 本發明可適用於任一種之曝光裝置。又，本發明亦適用於，在基板(晶圓)上將至少2個圖案局部疊合以進行轉印、即步進縫合(step and stitch)式之曝光裝置。又，本發明並非僅適用在半導體元件製造所使用之曝光裝置，亦可用於含液晶顯示元件(LCD)等顯示器之製造，以將元件圖案轉印至玻璃基板上之曝光裝置；用於製造薄膜磁頭之製造，以將元件圖案轉印至陶瓷晶圓上之曝光裝置；以及用於CCD等攝影元件之製造之曝光裝置。再者，本發明亦可適用於，為了製造在EUV曝光裝置、X線曝光裝置、以及電子線曝光裝置等所使用之標線片或光罩，而將電路圖案轉印至玻璃基板或矽晶圓等之曝光裝置。此處，使用DUV(遠紫外)光或VUV(真空紫外)光等之曝光裝置，一般係使用透過型標線片，標線片基板係使用石英玻璃、摻氟之石英玻璃、螢石、氟化錳、或水晶等。又，在近接方式之X線曝光裝置或電子線曝光裝置等，係使用透過型光罩(stencil mask、membrame mask)、光罩基板係使用矽晶圓等。再者，該等曝光裝置係揭示於WO99/34255號、WO99/50712號、日本專利特開平11-194474號、特開2000-12453號、特開2000-29202號等。

又，上述各實施形態之基板P，並不侷限於半導體元件製造用之半導體晶圓，舉凡顯示元件用之玻璃基板、薄膜磁頭用之陶瓷晶圓、或曝光裝置所使用的光罩或標線片之原版(合成石英、矽晶圓)等皆可適用。

又，基板載台PST(晶圓載台15)或光罩載台MST(標線片載台13)使用線性馬達的情形，可使用空氣軸承之氣浮型、或是使用勞倫茲力或電抗(reactance)之磁浮型者。又，各載台PST(15)、MST(13)，可以是沿著導軌移動的方式，或者是未設有導軌(無軌式)者亦可。於載台使用線性馬達之例，如美國專利5,623,853及5,528,118號中所揭示者，在本案之國際申請所指定(選擇)的國家之法令允許範圍內，援引上揭內容作為本文記載的一部分。

各載台PST(15)、MST(13)之驅動機構可使用平面馬達，其使具有二維 配置磁鐵之磁鐵單元與二維配置線圈之電樞單元相對向，以電磁力來驅動各載台PST(15)、MST(13)之平面馬達。此時，可使磁鐵單元或電樞單元的任一方連接於PST(15)、MST(13)，使磁鐵單元或電樞單元的另一方設於PST(15)、MST(13)的移動面側。

為了避免基板載台PST(晶圓載台15)因移動而形成之反作用力傳達至投影光學系統PL，可使用框架(frame)構件以機械性地釋放至地板(地面)。此種反作用力的處理方法，例如美國專利5,528,118(日本專利特開平8-166475號公報)中所詳述者，在本案之國際申請所指定(或選擇)國家的法令允許範圍內，援引該等揭示內容作為本文記載的一部分。

為了避免光罩載台MST(標線片載台13)因移動而形成之反作用力傳達至投影光學系統PL，可使用框架構件機械性地釋放至地板。此反作用力的處理方法，例如美國專利5,874,820(日本專利特開平8-330224號公報)中所詳述者，在本案之國際申請所指定(或選擇)國家的法令允許範圍內，援引該等揭示內容作為本文記載的一部分。

上揭實施形態中之曝光裝置EX，係將各種包含本案申請專利範圍所舉之各構成要素之子系統以保持既定之機械精度、電氣精度、光學精度予以組裝來製造。為了確保上述各種精度，在該組裝前後，尚進行各種調整，例如，對各種光學系統施以供達成光學精度之調整、對各種機械系統施以供達成機械精度之調整、對各種電氣系統施以供達成電氣精度之調整。由各種子系統對曝光裝置之組裝步驟，亦包含各種子系統彼此間的機械連接、電路接線、及氣壓迴路之配管連接等。由各種子系統對曝光裝置之組裝步驟前，當然有各子系統之組裝步驟。一旦完成由各子系統對曝光裝置之組裝步驟，即進行綜合調整，以確保曝光裝置整體之各種精度。再者，曝光裝置之製造，較佳係在溫度及潔淨度等經嚴格管控之無塵室內進行。

其次，以在微影步驟中使用本發明之曝光裝置及曝光方法之微元件製 造方法的實施形態來說明。圖18所示，係微元件(IC或LSI等半導體晶片、液晶面板、CCD、薄膜磁頭、微機器等)之製程之一例。如圖18所示般，首先，在步驟S20(設計步驟)中，進行微元件之功能及性能設計(例如半導體元件的電路設計等)，以及為實現上述功能之圖案的設計。接著，在步驟S21(光罩製作步驟)中，製作形成有經設計之電路圖案的光罩(標線片)。另一方面，在步驟S22(晶圓製造步驟)中，使用矽等材料以製造晶圓。

繼而，在步驟S23(晶圓處理步驟)中，使用在步驟S20~步驟S22所準備之光罩及晶圓，如後述般地藉微影技術等在晶圓上形成實際電路等。接著，在步驟S24(元件組裝步驟)中，使用經步驟S23處理的晶圓，進行元件的組裝。該步驟S24中，依實際需要，可包含切割、接合、及封裝(封入晶片)等製程。最後，在步驟S25(檢查步驟)中，對於步驟S24所製成的微元件，進行動作確認測試、及耐久性測試等檢查。經以上步驟後完成微元件而出貨。

圖19係表示對半導體元件的情形，圖18之步驟S23之詳細流程圖之一例。在圖19中，步驟S31(氧化步驟)係使晶圓表面氧化。步驟S32(CVD步驟)係在晶圓表面形成絕緣膜。步驟S33(形成電極步驟)中，係在晶圓上藉蒸鍍形成電極。步驟S34(離子植入步驟)中，係將離子植入晶圓。以上各步驟S31~S34，構成晶圓處理之各階段的前處理步驟，在各階段中依需要而選擇實施。

在晶圓處理的各階段中，一旦完成上述之前處理步驟，即如下述般地實施後處理步驟。該後處理步驟，首先在步驟S35(光阻形成步驟)將感光劑塗布於晶圓上。接著在步驟S36(曝光步驟)中，藉由上述之微影系統(曝光裝置)及曝光方法，將光罩的電路圖案轉印於晶圓上。繼而，在步驟S37(顯影步驟)中使經曝光的晶圓顯影，在步驟S38(蝕刻步驟)中，以蝕刻將殘存光阻以外的部分(露出構件)予以去除。接著，在步驟S39(光阻去除步驟)，將完 成蝕刻且不要的光阻去除。藉重複進行該等前處理步驟及後處理步驟，而在晶圓上形成多重電路圖案。

依本發明，由於係在未對投影光學系統的像面側供應液體的狀態下，接收透過液浸用之投影光學系統的光(藉將液體供應於像面側而具有所要性能)，故能不受水的狀態的影響而實施高精度之測量。

例如，藉由將射入投影光學系統端面的曝光光束的角度(最外的光線與光軸構成之角度)予以調整(使變小)，即使在沒有液體的狀態下，亦可接收通過投影光學系統的曝光用光。

又，依本發明，來自投影光學系統的曝光用光當中，透過光透過部的光射入聚光構件而會聚時並不通過氣體中，因此，即使因投影光學系統的數值孔徑增大而具有大入射角的曝光用光射入光透過部，亦能確實地接收通過光透過部的曝光用光。

再者，依本發明，由於來自投影光學系統的曝光用光透過液體射入板狀構件，射入板狀構件的光之中通過光透過部的光則被接收，將光透過部形成於未與投影光學系統對向之另一面，因此，與投影光學系統對向的一面則可施以平坦化，俾防止在該板狀構件的上述同一面附著有水泡，或是造成投影光學系統與板狀構件間的液體之混亂等。又，在板狀構件並未形成作為光透過部之開口(孔)，故亦能防止液體滲入。

又，依本發明，係按照測量結果而設成最佳條件下將光罩圖案曝光轉印於基板上，藉此能精確地將形成於光罩的微細圖案轉印在基板上。其結果，能以高良率來生產高集積度之元件。

又，依本發明，通過投影光學系統與液體之曝光用光當中，透過光透過部的光，藉由測量機構所設置之光學系統，以不通過氣體中的方式導引射入受光器，因此，即使因投影光學系統的數值孔徑增大而具有大入射角之曝光用光射入光透過部，亦能確實地接收通過光透過部之曝光用光。

依本發明，由於能以受光器良好地接收通過投影光學系統的光，因此，能根據該受光結果來設定最佳曝光條件狀態下，進行高精度之曝光處理。

PL‧‧‧投影光學系統

LQ‧‧‧液體

15a‧‧‧載台表面(上面)

40‧‧‧照度不均感測器

41‧‧‧平凸透鏡

41a‧‧‧平坦部

41b‧‧‧曲面部

42‧‧‧受光元件

42a‧‧‧受光面

43‧‧‧遮光部

44‧‧‧光透過部

Claims (49)

1. 一種曝光裝置，係藉由來自投影光學系統之光透過液體將基板曝光，其特徵在於，具備：載台，可相對於該投影光學系統移動；及感測器，包含設於該載台之光透過構件，透過設於來自該投影光學系統之該光之光路之液體，檢測透過該光透過構件之該光；該光透過構件，具有：第1面，配置成與該光路中之液體接觸；及第2面，係與氣體接觸之面，且透過該光路中之液體從該第1面射入該光透過構件內之該光之中若該光路中無液體則使被該投影光學系統之前端面全反射之光束透過；該感測器，包含接收透過該第2面而通過該氣體中之該光之受光元件。
2. 如申請專利範圍第1項之曝光裝置，其具備保持構件，設於該載台，且以使該第1面與該載台之上面的高度一致之方式保持該光透過構件。
3. 如申請專利範圍第2項之曝光裝置，其中，該保持構件，係以使該第1面與該保持構件之上面的高度一致之方式保持該光透過構件。
4. 如申請專利範圍第2或3項之曝光裝置，其中，該保持構件，係以使該載台之上面與該保持構件之上面的高度一致之方式設於該載台。
5. 如申請專利範圍第2或3項之曝光裝置，其中，該受光元件設於該保持構件之內部。
6. 如申請專利範圍第2或3項之曝光裝置，其中，該光透過構件設於形成於該保持構件之上面之開口內。
7. 如申請專利範圍第1項之曝光裝置，其中，該光透過構件，係以使該第1面與該載台之上面的高度一致之方式，設於形成於該載台之上面之開口內。
8. 如申請專利範圍第1至3項中任一項之曝光裝置，其中，該載台包含保持該基板之基板保持具。
9. 如申請專利範圍第8項之曝光裝置，其中，該基板保持具，係以使該載台之上面與該基板之上面的高度一致之方式保持該基板。
10. 如申請專利範圍第1至3項中任一項之曝光裝置，其中，該光透過構件，係形成為在該第1面與該第2面之間之該光之光路未介在氣體。
11. 如申請專利範圍第1至3項中任一項之曝光裝置，其中，該光透過構件，包含具有該第1面之第1構件、及具有該第2面之第2構件。
12. 如申請專利範圍第11項之曝光裝置，其中，該第1構件與該第2構件，係配置成在該第1面與該第2面之間之該光之光路未介在氣體。
13. 如申請專利範圍第11項之曝光裝置，其中，該第1構件與該第2構件彼此接合。
14. 如申請專利範圍第1至3項中任一項之曝光裝置，其中，該光透過構件，包含將從該第1面射入該光透過構件內之該光在該光透過構件之內部反射之反射面。
15. 如申請專利範圍第14項之曝光裝置，其中，該光透過構件包含以該反射面作為外周面之柱狀構件。
16. 如申請專利範圍第1至3項中任一項之曝光裝置，其中，該光透過構件包含具有該第2面以將該光聚光之聚光構件。
17. 如申請專利範圍第16項之曝光裝置，其中，該聚光構件包含平凸透鏡、繞射光學元件、透鏡陣列、佛氏透鏡或反射鏡。
18. 如申請專利範圍第1至3項中任一項之曝光裝置，其中，該光透過構件包含具有該第2面以將該光繞射之繞射光學元件。
19. 如申請專利範圍第1至3項中任一項之曝光裝置，其中，該光透過構件包含具有該第2面以使該光擴散之擴散元件。
20. 如申請專利範圍第1至3項中任一項之曝光裝置，其中，該感測器，具備來自該第2面之該光之光路中配置於該第2面與該受光元件之間之光路之透鏡。
21. 如申請專利範圍第1至3項中任一項之曝光裝置，其中，該光透過構件，具有為了將來自該光投影光學系統之該光的一部份遮光而設於該第1面周圍之遮光構件。
22. 如申請專利範圍第21項之曝光裝置，其中，該第1面設於以該遮光構件形成之針孔內。
23. 如申請專利範圍第1至3項中任一項之曝光裝置，其中，該受光元件之受光面與該光透過構件之該第2面係配置成彼此分離。
24. 如申請專利範圍第1至3項中任一項之曝光裝置，其具備用以設定來自該光投影光學系統之該光之張開角之開口光圈；若於該光路中無液體則被該前端面全反射之該光束，包含藉由該開口光圈設定之該張開角內之該光之中最外的光線。
25. 如申請專利範圍第1至3項中任一項之曝光裝置，其具備用以設定來自該光投影光學系統之該光之相對於該第1面之入射角之開口光圈；若於該光路中無液體則被該前端面全反射之該光束，包含通過該開口光圈之該光之中最外的光線。
26. 如申請專利範圍第1至3項中任一項之曝光裝置，其中，該感測器，根據藉由該受光元件之該光之受光結果，測量藉由該投影光學系統所形成之空間像。
27. 如申請專利範圍第1至3項中任一項之曝光裝置，其中，該載台，用以將液體排出之排出口形成於該載台之上面。
28. 如申請專利範圍第1至3項中任一項之曝光裝置，其中，該第1面為平坦面。
29. 如申請專利範圍第1至3項中任一項之曝光裝置，其包含控制部，根據藉由該感測器之該光之檢測結果，設定對該基板之曝光處理相關之控制參數。
30. 如申請專利範圍第1至3項中任一項之曝光裝置，其中，該投影光學系統係反射折射光學系統。
31. 一種檢測方法，係將來自投影光學系統之光透過液體進行檢測，其特徵在於，包含：於來自投影光學系統之該光之光路設置液體之動作；以將設於載台之光透過構件配置於來自該投影光學系統之該光之光路之方式移動該載台之動作；及透過設於該光之光路之液體而將透過該光透過構件之該光以受光元件接收之動作；該載台，移動成該光透過構件之第1面與該光路中之液體接觸；該光透過構件之第2面，係設成與氣體接觸，使透過該光路中之液體從該第1面射入該光透過構件內之該光之中若於該光路中無液體則被該投影光學系統之前端面全反射之光束透過；該受光元件係接收透過該第2面而通過該氣體中之該光。
32. 如申請專利範圍第31項之檢測方法，其中，該光透過構件，係以該第1面與該載台之上面之高度一致之方式設於該載台。
33. 如申請專利範圍第31或32項之檢測方法，其中，該光透過構件，係設置成在該第1面與該第2面之間之該光之光路未介在氣體。
34. 如申請專利範圍第31或32項之檢測方法，其中，該光透過構件，係使從該第1面射入該光透過構件內之該光在該光透過構件之內部反射。
35. 如申請專利範圍第31或32項之檢測方法，其中，該光透過構件，藉由包含該第2面之聚光構件將該光聚光。
36. 如申請專利範圍第31或32項之檢測方法，其中，該光透過構件，藉由包含該第2面之繞射光學元件將該光繞射。
37. 如申請專利範圍第31或32項之檢測方法，其中，該光透過構件，藉由包含該第2面之擴散元件將該光擴散。
38. 如申請專利範圍第31或32項之檢測方法，其中，該受光元件，將來自該第2面之該光透過透鏡而接收。
39. 如申請專利範圍第31或32項之檢測方法，其包含將來自該投影光學系統之該光的一部份，藉由設於該第1面周圍之遮光構件遮光之動作。
40. 如申請專利範圍第31或32項之檢測方法，其包含來自該投影光學系統之該光之張開角藉由開口光圈設定之動作；若於該光路中無液體則被該前端面全反射之該光束，包含藉由該開口光圈設定之該張開角內之該光之中最外的光線。
41. 如申請專利範圍第31或32項之檢測方法，其包含將來自該光投影光學系統之該光之相對於該第1面之入射角藉由該開口光圈設定之動作；若於該光路中無液體則被該前端面全反射之該光束，包含通過該開口光圈之該光之中最外的光線。
42. 如申請專利範圍第31或32項之檢測方法，其包含從形成於該載台之上面之排出口排出液體之動作。
43. 一種曝光方法，係藉由來自投影光學系統之光透過液體而將基板曝光，其特徵在於，包含：藉由申請專利範圍第31至42項中任一項之檢測方法，將來自該投影光學系統之該光透過液體而檢測之動作；及根據藉由該檢測方法之該光之檢測結果，設定對該基板之曝光處理相關之控制參數之動作。
44. 如申請專利範圍第43項之曝光方法，其包含： 藉由設有該光透過構件之該載台保持該基板之動作；移動該載台以將該基板配置於來自該投影光學系統之該光之光路；於該投影光學系統與該基板之間之該光之光路設置液體之動作；及藉由該投影光學系統，對被保持於該載台之該基板透過液體將圖案像投影之動作。
45. 如申請專利範圍第44項之曝光方法，其中，該載台，係以將該載台之上面與該基板之上面的高度一致之方式保持該基板。
46. 如申請專利範圍第43至45項中任一項之曝光方法，其包含根據藉由該受光元件之該光之受光結果，測量藉由該投影光學系統所形成之空間像之動作。
47. 如申請專利範圍第43至45項中任一項之曝光方法，其中，該控制參數，包含用以設定藉由該光之該基板的照明條件之參數及用以調整該投影光學系統之光學特性之參數。
48. 一種元件製造方法，係將元件形成於基板上，其特徵在於，包含：使用申請專利範圍第1至30項中任一項之曝光裝置將該基板曝光之動作；及使用該曝光裝置將曝光後之該基板顯影之動作。
49. 一種元件製造方法，係將元件形成於基板上，其特徵在於，包含：使用申請專利範圍第43至47項中任一項之曝光方法將該基板曝光之動作；及使用該曝光方法將曝光後之該基板顯影之動作。