WO2005006416A1 - 結合装置、露光装置、及びデバイス製造方法 - Google Patents

結合装置、露光装置、及びデバイス製造方法 Download PDF

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WO2005006416A1
WO2005006416A1 PCT/JP2004/010059 JP2004010059W WO2005006416A1 WO 2005006416 A1 WO2005006416 A1 WO 2005006416A1 JP 2004010059 W JP2004010059 W JP 2004010059W WO 2005006416 A1 WO2005006416 A1 WO 2005006416A1
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exposure apparatus
substrate
group
liquid
optical system
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PCT/JP2004/010059
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English (en)
French (fr)
Inventor
Kazuya Ono
Yuichi Shibazaki
Original Assignee
Nikon Corporation
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    • GPHYSICS
    • G03PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03FPHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F7/00Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/70Microphotolithographic exposure; Apparatus therefor
    • G03F7/70216Mask projection systems
    • G03F7/70341Details of immersion lithography aspects, e.g. exposure media or control of immersion liquid supply
    • GPHYSICS
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    • G03F7/708Construction of apparatus, e.g. environment aspects, hygiene aspects or materials
    • G03F7/70808Construction details, e.g. housing, load-lock, seals or windows for passing light in or out of apparatus
    • G03F7/70833Mounting of optical systems, e.g. mounting of illumination system, projection system or stage systems on base-plate or ground

Definitions

  • the present invention relates to a coupling device that couples two objects, an exposure device that exposes a substrate via a projection optical system in a state where the space between the projection optical system and the substrate is filled with a liquid, and device manufacturing using the exposure device. About the method.
  • Liquid crystal display devices are manufactured by a so-called photolithography technique in which a pattern formed on a mask is transferred onto a photosensitive substrate.
  • the exposure apparatus used in this photolithography process has a mask stage for supporting a mask and a substrate stage for supporting a substrate, and sequentially moves the mask stage and the substrate stage to project a mask pattern onto a projection optical system. It is transferred to the substrate via
  • further improvement in the resolution of the projection optical system has been desired in order to cope with higher integration of device patterns.
  • the resolution of the projection optical system increases as the exposure wavelength used decreases and as the numerical aperture of the projection optical system increases.
  • the exposure wavelength used in the exposure apparatus is becoming shorter year by year, and the number of apertures of the projection optical system is also increasing.
  • the mainstream exposure wavelength is 248 nm of KrF excimer laser, but 193 nm of shorter wavelength ArF excimer laser is also being put into practical use.
  • the depth of focus (DOF) is as important as the resolution.
  • the resolution R and the depth of focus ⁇ are respectively represented by the following equations.
  • Equation (1) is the exposure wavelength
  • is the numerical aperture of the projection optical system
  • k 2 is the process It is a coefficient. From Equations (1) and (2), it can be seen that when the exposure wavelength; L is shortened and the numerical aperture NA is increased to increase the resolution R, the depth of focus ⁇ becomes narrower.
  • Patent Document 1 the immersion method disclosed in International Publication No. WO 99/49504 (Patent Document 1) is known. Proposed.
  • the space between the lower surface of the projection optical system and the substrate surface is filled with a liquid such as water or an organic solvent, and the wavelength of the exposure light in the liquid is 1 ( ⁇ is the refractive index of the liquid in air.
  • is the refractive index of the liquid in air.
  • the resolution is improved by taking advantage of the fact that it is usually about 1.2 to 1.6), and the depth of focus is expanded to about ⁇ times.
  • the contents of the above-mentioned document 1 shall be incorporated into the contents of the text.
  • the vibration generated by the movement of the substrate stage holding the substrate or the like causes the vibration via the liquid.
  • the pattern image transmitted to the optical member at the end thereof and projected onto the substrate via the projection optical system and the liquid will deteriorate.
  • a change in the pressure of the liquid exerts a force on the projection optical system, and the projection optical system may fluctuate, thereby deteriorating the pattern image projected on the substrate. Disclosure of the invention
  • the present invention has been made in view of such circumstances, and a first object of the present invention is to provide a device that couples two objects so that one vibration is not transmitted to the other. It is a second object of the present invention to provide an exposure apparatus capable of suppressing deterioration of a pattern image when performing exposure by filling a space between a projection optical system and a substrate with a liquid, and a device manufacturing method using the exposure apparatus. And
  • the present invention employs the following configuration corresponding to FIGS. 1 to 17 shown in the embodiment.
  • the parenthesized code given to each element is merely an example of that element, and does not limit each element.
  • a liquid (50) is provided between a projection optical system (PL) and a substrate (P).
  • An exposure apparatus that exposes the substrate (P) by projecting a pattern image onto the substrate (P) through the projection optical system (PL) and the liquid (50).
  • MPL second group
  • the first group including the optical member in contact with the liquid and the second group different from the first group are separately supported by the first support member and the second support member. Therefore, the first group and the second group can be separated with respect to vibration. Therefore, it is possible to prevent the vibration of the first group from being transmitted to the second group, prevent the pattern image from deteriorating, and manufacture a device having high pattern accuracy.
  • the space between the projection optical system (PL) and the substrate (P) is filled with the liquid (50), and the substrate (P) is interposed between the projection optical system (PL) and the liquid (50).
  • a projection optical system includes a first group (60) including an optical member in contact with a liquid (50); Including the second group (MPL) different from the first group (60), the driving mechanism (48) that moves the first group (60) adjusts the position of the first group (60) with respect to the second group (MPL).
  • the first group including the optical member in contact with the liquid in the projection optical system can be positioned at a desired position with respect to the second group different from the first group. Even if the liquid is filled between the substrate and the substrate, deterioration of the pattern image is prevented, and a device having high accuracy can be manufactured.
  • a third aspect of the present invention is a coupling device (160) for coupling a first object (LS2) and a second object (108), wherein the first object (LS2) and the second object (108) are connected. ) And the parallel link mechanism (160) so that one of the first object (LS2) and the second object (108) is not transmitted to the other. , 161) provided with a vibration isolation mechanism (167, 172, 173, 174).
  • the first object and the second object are separated from each other by the parallel link including the vibration isolating mechanism.
  • the coupling by the locking mechanism can prevent one vibration (fluctuation) from being transmitted to the other. Further, by driving the parallel link mechanism, the relative position between the first object and the second object can be maintained and adjusted.
  • At least a portion between the projection optical system (PL2) and the substrate (P2) is filled with the liquid (101), and the projection optical system (PL2) and the liquid (101) are filled.
  • an exposure apparatus (EX2) that exposes a substrate (P2) by projecting an image of a pattern onto the substrate (P2) through a projection optical system (PL2)
  • an optical member in contact with the liquid (101) A first group (102) including at least a first group (102) and a second group (MPL2) disposed between the first group (102) and the pattern, wherein the exposure apparatus holds the first group (102)
  • the first holding member (LS 2) and the first holding member (LS 2) are separated from each other, and the second holding member (PK2) for holding the second group (MPL2), and the first holding member (LS 2)
  • a frame member (108) for supporting the second holding member (PK2).
  • the first group including the optical member in contact with the liquid and the second group different from the first group are separately held by the first holding member and the second holding member.
  • the group and the second group can be separated in terms of vibration. Therefore, it is possible to prevent the vibration of the first holding member that holds the first group caused by the liquid from being transmitted to the second holding member that holds the second group, thereby preventing the pattern image from deteriorating and achieving high pattern accuracy.
  • a device having the same can be manufactured.
  • the vibration should not be transmitted to the second holding member.
  • the vibration should not be transmitted to the second holding member.
  • a fifth aspect of the present invention is an exposure apparatus (EX2) for exposing a substrate by irradiating the substrate (P2) with exposure light via a projection optical system (PL2) and a liquid (101),
  • the projection optical system (PL 2) includes a first group (102) including an optical member in contact with the liquid (101), and a second group (MPL2) disposed between the first group and the pattern.
  • the exposure apparatus (EX2) separates the first holding member (LS2) holding the first group (102) from the first holding member (LS2) and holds the second group (MPL2).
  • the first group including the optical member in contact with the liquid and the second group different from the first group are separately held by the first holding member and the second holding member.
  • the first group and the second group can be separated with respect to vibration. Therefore, for example, it is possible to prevent the vibration of the first holding member holding the first group caused by the liquid from being transmitted to the second holding member holding the second group, thereby preventing the image of the pattern from deteriorating and achieving a high pattern. It is possible to manufacture depises having high accuracy.
  • an exposure apparatus for exposing a substrate by irradiating the substrate (P2) with exposure light via a projection optical system (PL2) and a liquid (101).
  • the immersion mechanism (1 10, 120) that forms an immersion area (AR2) only on a part of the substrate (P) during exposure of the substrate (P) is provided.
  • the group (MP L 2) is supported in a vibrationally separated manner.
  • the vibration of the first group caused by the liquid is reduced to the second group. It is possible to prevent deterioration of the pattern image, and to manufacture a depiice having high pattern accuracy.
  • a seventh aspect of the present invention is a device manufacturing method, wherein the above-described exposure apparatus (EX) is used.
  • FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing a first embodiment of the exposure apparatus of the present invention.
  • FIG. 2 is a diagram showing a positional relationship between the tip of the projection optical system and the liquid supply device and the liquid recovery device.
  • FIG. 3 is a diagram showing an example of the arrangement of the supply nozzle and the recovery nozzle.
  • FIG. 4 is a schematic diagram showing a first embodiment of the support structure of the projection optical system.
  • FIG. 5 is a schematic diagram showing an example of the first group of support structures.
  • FIG. 6 is a schematic view showing a second embodiment of the support structure of the projection optical system.
  • FIG. 7 is a schematic configuration diagram showing a second embodiment of the exposure apparatus of the present invention.
  • FIG. 8 is a diagram showing the positional relationship between the tip of the projection optical system and the liquid supply mechanism and the liquid recovery mechanism.
  • FIG. 9 is a diagram showing an example of the arrangement of the supply nozzle and the recovery nozzle.
  • FIG. 10 is a schematic perspective view showing the coupling device.
  • FIG. 11 is a cross-sectional view of a link portion constituting the coupling device.
  • FIG. 12 is a schematic configuration diagram showing measuring means for measuring the position information of the first group.
  • FIG. 13 is a diagram illustrating an example of an interferometer.
  • FIG. 14 is a schematic diagram for explaining the features of the double-pass interferometer shown in FIG.
  • FIG. 15 is a schematic diagram showing the optical path of the interferometer.
  • FIG. 16 is a diagram showing another embodiment of the measuring means for measuring the position information of the first group.
  • FIG. 17 is a flowchart illustrating an example of a semiconductor device manufacturing process. BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
  • FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing a first embodiment of an exposure apparatus according to the present invention.
  • an exposure apparatus EX includes a mask stage MS for supporting a mask M, a substrate stage PST for supporting a substrate P, and an illumination optical system for illuminating the mask M supported by the mask stage MST with exposure light EL.
  • a projection optical system PL that projects and exposes the pattern image of the mask M illuminated by the IL and the exposure light EL onto the substrate P supported by the substrate stage PST, and a control device that controls the overall operation of the exposure apparatus EX With CONT.
  • the exposure apparatus EX a scanning type in which the pattern formed on the mask M is exposed on the substrate P while the mask M and the substrate P are synchronously moved in different directions (opposite directions) in the scanning direction.
  • An example in which an exposure apparatus (a so-called scanning stepper) is used will be described.
  • the direction that coincides with the optical axis AX of the projection optical system PL is the Z-axis direction
  • the synchronous movement direction (scanning direction) between the mask M and the substrate P in a plane perpendicular to the Z-axis direction is the X-axis.
  • the “substrate” includes a semiconductor wafer coated with a resist
  • the “mask” includes a reticle on which a device pattern to be reduced and projected onto the substrate is formed.
  • the exposure apparatus is an immersion exposure apparatus to which an immersion method is applied in order to substantially shorten the exposure wavelength to improve the resolution and substantially widen the depth of focus.
  • a liquid supply device 1 for supplying the liquid 50 thereon and a liquid recovery device 2 for recovering the liquid 50 on the substrate are provided.
  • the exposure device ⁇ ⁇ is at least partially transferred onto the substrate ⁇ ⁇ including the projection area of the projection optical system PL by the liquid 50 supplied from the liquid supply device 1 while the pattern image of the mask ⁇ is being transferred onto the substrate ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ .
  • An immersion area is formed.
  • the exposure apparatus ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ locally fills the space between the front end surface (bottom surface) 7 of the optical element 60 at the front end of the projection optical system PL and the surface of the substrate P with liquid 50,
  • the substrate P is exposed by projecting the pattern image of the mask M onto the substrate P via the liquid 50 between the projection optical system PL and the substrate P and the projection optical system PL.
  • the illumination optical system IL illuminates the mask M supported by the mask stage MST with the exposure light EL, and includes an exposure light source, an optical integrator for equalizing the illuminance of a light beam emitted from the exposure light source, It has a condenser lens that collects the exposure light EL from the optical integrator, a relay lens system, and a variable field stop that sets the illumination area on the mask M by the exposure light EL in a slit shape.
  • a predetermined illumination area on the mask M is illuminated by the illumination optical system IL with exposure light E having a uniform illuminance distribution.
  • the exposure light EL emitted from the illumination optical system IL includes, for example, ultraviolet emission lines (g-line, h-line, i-line) emitted from a mercury lamp and KrF excimer laser light (wavelength: 248 nm).
  • ultraviolet emission lines g-line, h-line, i-line
  • KrF excimer laser light wavelength: 248 nm
  • DUV light deep ultraviolet light
  • ArF excimer laser light Wavelength 1 93 nm ⁇ Pi 2 laser beam
  • vacuum ultraviolet light such as (VU V light) and the like.
  • an ArF excimer laser beam is used.
  • the mask stage MST supports the mask M, and can move two-dimensionally in a plane perpendicular to the optical axis AX of the projection optical system PL, that is, in the XY plane, and can minutely rotate in the 0 Z direction. is there.
  • the mask stage MST is driven by a mask stage driving device MSTD such as a rear motor.
  • the mask stage drive MSTD is controlled by the controller CONT.
  • the position and the rotation angle of the mask M on the mask stage MST in the two-dimensional direction are measured in real time by a laser interferometer, and the measurement results are output to the control device CONT.
  • the control device CONT drives the mask stage driving device MSTD based on the measurement result of the laser interferometer to position the mask M supported by the mask stage MST.
  • the projection optical system PL projects and exposes the pattern of the mask M onto the substrate ⁇ at a predetermined projection magnification ⁇ , and is composed of a plurality of optical elements (lenses). Supported.
  • the projection optical system PL is a reduction system whose projection magnification is, for example, 1Z4 or 1Z5. Note that the projection optical system PL may be either a unity magnification system or an enlargement system.
  • the projection optical system PL is disposed on the front end side (substrate P side), and is disposed between the optical element 60 and the mask M, including an optical element (first group) 60 including an optical member in contact with the liquid 50.
  • the projection optical system main body MPL is supported by the barrel PK, and the optical element 60 is supported separately from the barrel PK. The details of the support structure of the optical element 60 and the projection optical system main body MPL will be described later. In the present embodiment, it is assumed that the optical element 60 constituting the first group is constituted by one optical member (lens).
  • the substrate stage PST supports the substrate P, and includes a Z stage 51 that holds the substrate P via a substrate holder, and an XY stage 52 that supports the Z stage 51.
  • the substrate stage PST including the Z stage 51 and the XY stage 52 is supported by a stage base 53.
  • the substrate stage PST is driven by a substrate stage driving device PSTD such as a linear motor.
  • the substrate stage drive PSTD is controlled by the controller CONT. Drives Z stage 51
  • the position (focus position) of the substrate P held on the Z stage 51 in the Z-axis direction and the positions in the 0X and 0Y directions are controlled.
  • the position of the substrate P in the XY direction (the position in a direction substantially parallel to the image plane of the projection optical system PL) is controlled. That is, the Z stage 51 controls the focus position and the tilt angle of the substrate P to adjust the surface of the substrate P to the image plane of the projection optical system PL by the autofocus method and the auto-leveling method, and the XY stage 52 Performs the positioning of the substrate P in the X-axis direction and the Y-axis direction. It goes without saying that the Z stage and the XY stage may be provided integrally.
  • a movable mirror 54 that moves integrally with the substrate stage PST is provided on the substrate stage PST (Z stage 51).
  • a laser interferometer 55 is provided at a position facing the movable mirror 54. The position and the rotation angle of the substrate P on the substrate stage PST in the two-dimensional direction are measured in real time by the laser interferometer 55, and the measurement result is output to the control device CNT.
  • the control device CONT drives the substrate stage driving device PSTD based on the measurement result of the laser interferometer 55 to position the substrate P supported by the substrate stage PST.
  • the exposure apparatus EX is composed of a liquid supply device 1 that supplies a predetermined liquid 50 to a space 56 between the front end surface of the projection optical system PL (the front end surface of the optical element 60) 7 and the substrate P, and a liquid 50 in the space 56. And a liquid recovery device 2 for recovery.
  • the liquid supply device 1 is for filling at least a part between the projection optical system PL and the substrate P with the liquid 50, and includes a tank for accommodating the liquid 50, a pressure pump, and the like.
  • One end of a supply pipe 3 is connected to the liquid supply device 1, and a supply nozzle 4 is connected to the other end of the supply pipe 3.
  • the liquid supply device 1 supplies the liquid 50 to the space 56 via the supply pipe 3 and the supply nozzle 4.
  • the liquid recovery device 2 includes a suction pump, a tank for storing the recovered liquid 50, and the like. One end of a recovery pipe 6 is connected to the liquid recovery device 2, and a recovery nozzle 5 is connected to the other end of the recovery pipe 6.
  • the liquid recovery device 2 recovers the liquid 50 in the space 56 via the recovery nozzle 5 and the recovery pipe 6.
  • the control device CONT drives the liquid supply device 1 to supply the liquid 50 through the supply pipe 3 and the supply nozzle 4. And supplies a predetermined amount of liquid 50 per unit time to the space 56, and drives the liquid recovery device 2 to supply a predetermined amount of liquid 50 per unit time to the space via the recovery nozzle 5 and the recovery pipe 6. Collect from 56.
  • the liquid 50 is disposed in the space 56 between the front end surface 7 of the projection optical system PL and the substrate P.
  • pure water is used as the liquid 50.
  • Pure water is used not only for ArF excimer laser light, but also for the exposure light EL, for example, ultraviolet emission lines (g-line, h-line, i-line) emitted from a mercury lamp and KrF excimer laser light (wavelength 248 nm).
  • the exposure light EL can be transmitted.
  • FIG. 2 is a front view showing the lower part of the projection optical system PL of the exposure apparatus EX, the liquid supply device 1, the liquid recovery device 2, and the like.
  • the optical element 60 at the lowermost end of the projection optical system PL is formed in a rectangular shape that is elongated in the Y-axis direction (non-scanning direction) except for a portion where the tip 6OA is required in the running direction. ing.
  • a partial pattern image of the mask M is projected on a rectangular projection area immediately below the tip 6 OA, and the mask M is moved in the X direction (or + X direction) with respect to the projection optical system PL.
  • the substrate P moves through the XY stage 52 in the + X direction (or one X direction) at a speed of 8 ⁇ V (; 8 is a projection magnification).
  • the next shot area moves to the running start position by the stepping of the substrate P, and thereafter, the exposure processing for each shot area is sequentially performed by the step-and-scan method.
  • the liquid 50 flows in the same direction as the moving direction of the substrate P, in parallel with the moving direction of the substrate P.
  • Figure 3 shows the tip 6 OA of the lens 60 of the projection optical system PL, the supply nozzle 4 (4A-4C) that supplies the liquid 50 in the X-axis direction, and the collection nozzle 5 (5A, 5A) that collects the liquid 50. It is a figure which shows the positional relationship with B).
  • the shape of the distal end 6 OA of the lens 60 is a rectangular shape elongated in the Y-axis direction, and + X so that the distal end 6 OA of the lens 60 of the projection optical system PL is sandwiched in the X-axis direction.
  • the supply nozzles 4A to 4C are connected to the liquid supply device 1 via the supply pipe 3, and the recovery nozzles 5A and 5B are connected to the liquid recovery device 2 via the recovery pipe 4.
  • the supply nozzles 4A to 4C and the collection nozzles 5A and 5B are rotated by almost 180 °.
  • Supply nozzles 8A to 8C and recovery nozzles 9A and 9B are arranged.
  • the supply nozzles 4A to 4C and the collection nozzles 9A and 9B are alternately arranged in the Y-axis direction, and the supply nozzles 8A to 8C and the collection nozzles 5A and 5B are alternately arranged in the Y-axis direction.
  • the supply nozzles 8A to 8C are connected to the liquid supply device 1 through the supply pipe 10, and the recovery nozzles 9A and 9B are connected to the liquid recovery device 2 through the recovery pipe 11. ing.
  • FIG. 4 is a schematic diagram for explaining a support structure of the projection optical system PL.
  • the exposure apparatus EX is composed of a main frame 42 that supports the projection optical system main unit MPL, and a base frame that supports the main frame 42 and the substrate stage PST (Z stage 51 and XY stage 52). 4 and 3 are provided.
  • a flange 41 is provided on the outer periphery of the lens barrel PK that holds the projection optical system main unit MPL, and the projection optical system main unit MPL is supported by the main frame (second support member) 42 via the flange 41. Have been.
  • An anti-vibration device 44 is disposed between the main frame 42 and the base frame 43, and the vibration of the base frame 43 is used by the anti-vibration device 44 to support the projection optical system main body MPL.
  • the main frame 42 and the base frame 43 are separated so as not to be transmitted to the frame 42.
  • the base frame 43 is installed substantially horizontally on the floor of the clean room via the legs 45.
  • a stage base (first base member) 53 is supported on the base frame (second base member) 43 via a vibration isolator 46.
  • the vibration isolator 46 prevents the vibration of the base frame 43 from being transmitted to the stage base 53 and prevents the vibration of the stage base 53 from being transmitted to the base frame 43.
  • Base 53 is separated.
  • the substrate stage PS is non-contact supported on the stage base 53 using an air bearing or the like, and the substrate stage PST can be moved two-dimensionally on the stage base 53 using a linear motor (not shown). It has become.
  • a support frame (first support member) 47 is provided on the stage base 53, and a housing (lens cell) 61 holding the optical element 60 is supported by the support frame 47. As described above, the support frame 47 holding the optical element 60 (the housing 61) and the projection optical system main body M
  • the main frame 42 supporting the PL is separated from the main frame 42 via vibration isolators 44 and 46 so that mutual vibration is not transmitted.
  • a vibration isolator similar to the vibration isolator 44, 46 may be provided between the support frame 47 and the stage base 53, or an elastic member such as rubber is disposed. Alternatively, the vibration transmitted between the support frame 47 and the stage base 53 may be attenuated.
  • FIG. 5 is an enlarged view near the optical element 60 of the projection optical system PL.
  • a voice coil motor (drive mechanism) 48 is disposed between the support frame 47 and the housing 61 holding the optical element 60, and the support frame 47 is provided via the voice coil motor 48.
  • the body 61 is supported in a non-contact manner, and the optical element 60 held in the housing 61 can be moved in the Z-axis direction by the driving of the voice coil motor 48.
  • an interferometer (measuring device) 71 is arranged on the main frame 42, and a measuring mirror 49a attached to the housing 61 and a measuring mirror 49b attached to the barrel PK are provided. The reflected light from is received and the distance between the projection optical system body MPL and the optical element 60 is measured.
  • three voice coil motors 48 are arranged between the housing 61 and the support frame 47 at an interval of 120 ° from each other, each of which is independently driven to move in the Z-axis direction and the projection optical system. It is configured to be tiltable with respect to MPL.
  • the voice coil motor 48 is controlled based on the measurement result of the interferometer 71 so that the projection optical system main body MPL and the optical element 60 maintain a predetermined positional relationship (predetermined interval).
  • the control device CONT drives the liquid supply device 1 and starts the liquid supply operation to the space 56.
  • scanning exposure is performed by moving the substrate P in the scanning direction (one X direction) indicated by the arrow Xa (see FIG. 3), the supply pipe 3, the supply nozzles 4A to 4C, and the collection pipe 4
  • the liquid 50 is supplied and recovered by the liquid supply device 1 and the liquid recovery device 2 by using the first and second recovery nozzles 5A and 5B.
  • the liquid 50 is supplied from the liquid supply device 1 to the space between the projection optical system PL and the substrate P, and is collected through the collection nozzle 5 (5A, 5B) and the collection pipe 6.
  • the liquid 50 is recovered by the liquid recovery device 2 and the liquid 50 flows in the 1X direction so as to fill the space between the optical element 60 and the substrate P.
  • the liquid supply device 1 and the liquid recovery device 2 supply and recover the liquid 50. That is, when the substrate P moves in the + X direction, the liquid 50 is supplied from the liquid supply device 1 to the projection optical system PL and the substrate via the supply pipe 10 and the supply nozzle 8 (8A to 8C).
  • the liquid 50 is collected by the liquid collection device 2 via the collection nozzle 9 (9 A, 9 B) and the collection pipe 11, and the optical element 60 and the substrate P Liquid 50 flows in the + X direction so as to fill the gap.
  • the liquid 50 supplied from the liquid supply device 1 via the supply nozzle 4 flows so as to be drawn into the space 56 along with the movement of the substrate P in the X direction.
  • the liquid 50 can be easily supplied to the space 56 even if the supply energy of the liquid 50 is small.
  • the tip surface of the optical element 60 can be scanned in either the + X direction or the 1X direction.
  • the space between 7 and the substrate P can be filled with the liquid 50, and a high resolution and a wide depth of focus can be obtained.
  • a cooling device for cooling the coil portion of the voice coil motor 48 and setting the temperature to a predetermined temperature may be provided.
  • a part of the cooling device may be shared with a temperature control device for setting the temperature of the liquid 50 to a predetermined temperature by using water as a refrigerant.
  • the interferometer 71 constantly monitors the distance between the lens barrel PK holding the projection optical system body MPL and the housing 61 holding the optical element 60, and detects the vibration of the substrate stage PST and the liquid 50 If the distance changes due to a change in pressure or the like, the optical element 60 held in the housing 61 is moved by the voice coil motor 48 based on the measurement result of the interferometer 71, and the projection optical system The distance (positional relationship) between the main body MPL and the optical element 60 is maintained in a predetermined state.
  • the main frame 42 that supports the projection optical system main body MPL and the support frame 47 that holds the optical element 60 are vibrationally separated. Therefore, it is possible to prevent the vibration transmitted to the optical element 60 from being transmitted to the projection optical system main body MPL. Further, the optical element 60 is supported by the support frame 47 via the voice coil motor 48 in a non-contact manner, and the vibration from the support frame 47 is cut off. Not only is stable, but also the position in the Z-axis direction is controlled by the voice coil motor 48, so that the optical element 60 can be positioned in a desired state with respect to the projection optical system body MPL.
  • a desired pattern image can be formed on the substrate without deterioration of the pattern image. It can be formed on P.
  • a reference mirror used with an interferometer 55 for monitoring the substrate stage PST and an interferometer (not shown) for monitoring the mask stage MST is provided in the lens barrel PK, the vibration of the optical element 60 is reduced. Since it is not transmitted to the lens barrel PK, measurement errors of each interferometer can be prevented.
  • a plurality of measurement mirrors are provided for each of the projection optical system body MPL and the housing 61, and not only the distance between the projection optical system body MPL and the housing 61 but also the relative tilt, the X-axis direction, and Y
  • the relative position in the axial direction may be measured.
  • the optical element 60 may be tilted by the voice coil motor 48 or may be moved in the X-axis direction and the Y-axis direction.
  • the configuration is such that the optical element 60 is moved.
  • the projection optical system main body MPL may be moved. The projection state of the pattern image projected on the substrate P due to the fluctuation of the optical element 60
  • a part of the plurality of optical members constituting the projection optical system main body MPL may be moved to correct the change in the projection state.
  • the interferometer system (49a, 49b, 71) is used as the measuring device, but the position of the projection optical system body MPL and the optical element 60 is different.
  • another type of measuring device may be used.
  • a measuring device that optically measures the relative position information of the measurement marks arranged on the lens barrel PK and the housing 61 can be used instead of the above-described interferometer system.
  • FIG. 6 is a schematic diagram showing another form of the support structure of the projection optical system.
  • a support frame for supporting the housing 61 holding the optical element 60 is provided.
  • the point that the arm 47 is attached to the base frame 43 differs from the embodiment of the support structure of the projection optical system described with reference to FIG.
  • the main frame 42 supporting the projection optical system main body MPL and the support frame 47 ′ holding the optical element 60 are vibratingly separated, and the vibration transmitted to the optical element 60 is Is not transmitted to the projection optical system body MPL, and the positional relationship between the projection optical system body MPL and the optical element 60 is maintained in a predetermined state, so that the optical element 60 of the projection optical system PL and the substrate P Even when the space is filled with the liquid 50 and the immersion exposure is performed, a desired pattern image can be formed on the substrate P without deteriorating the pattern image.
  • the respective support members (frames) are not limited to the above-described embodiments.
  • the housing 61 holds only one optical element 60, but may hold a plurality of optical elements including the optical element 60.
  • the projection optical system PL is divided into two groups, the optical element 60 and the projection optical system main body MPL between the mask M and the optical element 60.
  • the first group including the optical element 60 may be separated from the first group, and the relative position between the first group and a group that is not adjacent to the first group may be maintained in a predetermined state.
  • the shape of the above-described nozzle is not particularly limited.
  • supply or recovery of the liquid 50 may be performed with two pairs of nozzles on the long side of the tip portion 60A. .
  • the supply nozzle and the recovery nozzle are arranged vertically. You may.
  • FIG. 7 is a schematic configuration diagram showing a second embodiment of the exposure apparatus according to the present invention.
  • an exposure apparatus EX 2 includes a mask stage MST 2 supporting a mask M 2, a substrate stage PST 2 supporting a substrate P 2, and a mask M 2 supported on the mask stage MST 2, which is exposed to light EL.
  • Illumination optical system IL 2 that illuminates with 2 Projection optical system PL2 that projects and exposes the pattern image of mask M2 illuminated by light beam EL2 onto substrate P2 supported on substrate stage PST2, and comprehensively controls the entire operation of exposure apparatus EX2.
  • the exposure apparatus EX2 includes a main column 103 that supports the mask stage MST2 and the projection optical system PL2.
  • the main column 103 is installed on a base plate 4 placed horizontally on the floor.
  • the main column 103 is formed with an upper step portion (upper support portion) 103A and a lower step portion (lower support portion) 103B protruding inward.
  • the exposure apparatus EX 2 of the present embodiment is an immersion exposure apparatus to which an immersion method is applied in order to substantially shorten the exposure wavelength to improve the resolution and to substantially increase the depth of focus.
  • a liquid supply mechanism 110 for supplying the liquid 101 onto P2 and a liquid recovery mechanism 120 for recovering the liquid 101 on the substrate P2 are provided.
  • the exposure apparatus EX 2 uses the liquid 101 supplied from the liquid supply mechanism 1 10 to transfer the substrate P including the projection area AR 1 of the projection optical system PL 2 while transferring at least the pattern image of the mask M 2 onto the substrate P 2.
  • a liquid immersion area AR 2 is formed in a part on 2.
  • the exposure apparatus EX2 locally fills the liquid 101 between the optical member (optical element) 102 at the front end (end) of the projection optical system PL2 and the surface of the substrate P2, and
  • the substrate P2 is exposed by projecting the pattern image of the mask M2 onto the substrate P2 via the liquid 101 between the optical system PL2 and the substrate P2 and the projection optical system PL2.
  • the pattern formed on the mask M2 is exposed on the substrate P2 while the mask M2 and the substrate P2 are synchronously moved in different directions (opposite directions) in the scanning direction as the exposure apparatus EX2.
  • a scanning exposure apparatus a so-called scanning stepper
  • the direction that coincides with the optical axis AX2 of the projection optical system PL2 is the Z-axis direction
  • the synchronous movement direction (scanning direction) between the mask M2 and the substrate P2 in a plane perpendicular to the Z-axis direction is X.
  • the direction perpendicular to the axis direction, the Z axis direction, and the X axis direction is defined as the Y axis direction.
  • the rotation (tilt) directions around the X axis, Y axis, and Z axis are defined as 0 °, ⁇ Y, and 0 Z directions, respectively.
  • the “substrate” includes a semiconductor wafer coated with a photoresist as a photosensitive material, and the “mask” is formed by forming a reduced pattern projected onto the substrate. Including reticles.
  • the illumination optical system I L2 is supported by a support column 105 fixed above the main column 103.
  • the illumination optical system IL 2 illuminates the mask M 2 supported on the mask stage MST 2 with the exposure light EL 2, and makes the illuminance of the exposure light source and the luminous flux emitted from the exposure light source uniform. It has an optical integrator, a condenser lens that focuses the exposure light EL2 from the optical integrator, a relay lens system, and a variable field stop that sets the illumination area on the mask M2 with the exposure light EL2 in a slit shape. ing.
  • a predetermined illumination area on the mask M2 is illuminated by the illumination optical system IL2 with exposure light EL2 having a uniform illuminance distribution.
  • the exposure light EL 2 emitted from the illumination optical system IL 2 includes, for example, ultraviolet emission lines (g-line, h-line, i-line) emitted from a mercury lamp and KrF excimer laser light (wavelength: 248 nm). of deep ultraviolet light (DUV light) and, Ar F excimer laser beam (wavelength 193 nm) ⁇ Pi F 2 laser beam (wavelength 157 nm) vacuum ultraviolet light (VUV light) is used. In the present embodiment, an ArF excimer laser beam is used.
  • pure water is used for the liquid 101.
  • Pure water includes not only ArF excimer laser light, but also ultraviolet emission lines (g-line, h-line, i-line) emitted from a mercury pump, and KrF excimer laser light (wavelength 248 nm). Can transmit deep ultraviolet light (D UV light). '
  • the mask stage MST2 supports the mask M2, and has an opening 134A at the center thereof for passing the pattern image of the mask M2.
  • a mask surface plate 131 is supported on an upper step portion 103 A of the main column 103 via a vibration isolation unit 106.
  • An opening 134B through which the pattern image of the mask M2 passes is also formed at the center of the mask platen 131.
  • a plurality of gas bearings (air bearings) 132 which are non-contact bearings, are provided on the lower surface of the mask stage MST2.
  • the mask stage MS T 2 is supported in a non-contact manner with respect to the upper surface (guide surface) 131 A of the mask base 131 by an air bearing 132, and the light of the projection optical system PL 2 is driven by a mask stage driving mechanism such as a linear motor. It can be moved two-dimensionally in a plane perpendicular to the axis AX2, that is, in the XY plane, and can be microrotated in the Z direction.
  • a movable mirror 135 is provided at a predetermined position on the + X side on the mask stage MST2. Further, a laser interferometer 136 is provided at a position facing the movable mirror 135.
  • a movable mirror is also provided on the + Y side on the mask stage MST2, and a laser interferometer is provided at a position facing the movable mirror.
  • the position of the mask M2 on the mask stage MST 2 in the two-dimensional direction and the rotation angle in the direction are measured in real time by the laser interferometer 136, The measurement result is output to the controller CONT2.
  • the control device CONT2 determines the position of the mask M2 supported by the mask stage MST2 by driving the mask stage driving mechanism based on the measurement result of the laser interferometer 136.
  • the projection optical system PL2 projects and exposes the pattern of the mask M2 onto the substrate P2 at a predetermined projection magnification i3.
  • the projection optical system PL2 is a reduction system whose projection magnification 3 is, for example, 1Z4 or 15.
  • the projection optical system PL 2 may be either a unity magnification system or an enlargement system.
  • the projection optical system PL 2 is disposed on the terminal side (substrate P 2 side), and is disposed between the optical member (first group) 102 in contact with the liquid 101 and the optical member 102 and the mask M2 having the pattern.
  • An optical group (second group) MPL2 including a plurality of optical elements is provided.
  • the first group includes only the optical member 102, that is, includes only one lens element (optical element).
  • the lens element 102 is held by a metal lens cell (first holding member) L S2.
  • the lens cell L S2 is made of metal, and a spring mechanism (not shown) is interposed between the lens cell L S2 and the lens element 102.
  • the optical unit MPL2 is held by a lens barrel (second holding member) PK2.
  • the lens cell L S 2 and the lens barrel PK 2 are separated.
  • a flange portion FLG 2 is provided on the outer peripheral portion of the lens barrel PK 2.
  • a lens barrel base 108 is supported on the lower step portion 103 B of the main column 103 via a vibration isolation unit 107.
  • the flange portion FLG2 is engaged with the lens barrel base 108, the lens barrel PK2 holding the optical group MPL2 is supported by the lens barrel base (frame member) 108.
  • the lens cell LS 2 holding the lens element 102 is coupled to the lens barrel base 108 by a coupling device 160 which will be described in detail later. It has a configuration supported by 108.
  • the lens element 102 held by the lens cell LS2 is movable by the coupling device 160 with respect to the optical group MPL2 held by the lens barrel PK2.
  • Each of the plurality of optical elements constituting the projection optical system P L2 is made of fluorite or quartz, and the curved surfaces of some of the optical elements are aspherically polished.
  • the lens element 102 is formed of fluorite, the fluorite will be eroded by water for a long time as it is, so that the affinity is increased while coating with a suitable thin film.
  • the liquid 101 can be brought into close contact with almost the entire liquid contact surface of the lens element 102, and the optical path between the lens element 102 and the substrate P2 can be reliably filled with the liquid 101.
  • the lens element 102 may be made of quartz having a high affinity for water.
  • a special film structure that allows moisture to quickly escape from the liquid contact surface of the lens element 102 for example, a film whose molecular arrangement changes when an electric field is applied or whose temperature rises when a small amount of current flows).
  • the substrate stage PST2 is provided so as to be movable while adsorbing and holding the substrate P2 via the substrate holder PH2, and a plurality of non-contact bearings, gas bearings 142, are provided on the lower surface thereof. Is provided.
  • a substrate surface plate 141 is supported via a vibration isolating unit 109.
  • the substrate stage PST1 is supported in a non-contact manner with respect to the upper surface (guide surface) 141A of the substrate surface plate 141 by an air bearing 142, and the light of the projection optical system PL2 is driven by a substrate stage driving mechanism such as a linear motor.
  • the substrate stage PST2 can be moved two-dimensionally in a plane perpendicular to the axis AX 2, that is, in the XY plane, and can be slightly rotated in the 0 Z direction.
  • the substrate stage PST2 is provided so as to be movable in the Z-axis direction, the direction, and the Y direction.
  • the substrate stage drive mechanism is controlled by the controller CONT2.
  • the substrate stage PST2 controls the focus position (Z position) and the tilt angle of the substrate P2 to bring the surface of the substrate P2 into an image plane of the projection optical system PL2 by an autofocus method and an auto-leveling method.
  • the board P2 is positioned in the X-axis direction and the Y-axis direction.
  • the board stage is located at a predetermined position on the + X side on the board stage PST2 (board holder PH2)
  • a movable mirror 180 that moves integrally with the stage PST2 is provided, and a reference mirror (fixed mirror) 181 is provided at a predetermined position on the + X side of the barrel PK2.
  • a laser interferometer 182 is provided at a position facing the movable mirror 180. The laser interferometer 182 irradiates the movable mirror 180 with the measurement beam (measurement light), and irradiates the reference mirror 181 with the reference beam (reference light) via the mirrors 183A and 183B.
  • the reflected light from each of the moving mirror 180 and the reference mirror 181 based on the irradiated measurement beam and the reference beam is received by the light receiving section of the laser interferometer 182, and the laser interferometer 182 interferes with these lights to generate the reference beam.
  • the amount of change in the optical path length of the measuring beam based on the optical path length of the moving mirror 180, and thus the position (coordinates) and displacement of the moving mirror 180 with respect to the reference mirror 181 are measured.
  • the reference mirror 181 is supported by a lens barrel PK2, and the movable mirror 180 is supported by a substrate holder PH2 (substrate stage PST2).
  • a moving mirror and a reference mirror are also provided on the substrate stage PST 2 and on the + Y side of the barrel PK 2, and a laser interferometer is provided at a position facing these. I have.
  • the position and the rotation angle of the substrate P on the substrate stage PST in the two-dimensional direction are measured in real time by the laser interferometer 18'2, and the measurement results are output to the controller CONT2.
  • the controller CONT2 moves and positions the substrate P2 supported by the substrate stage PST2 by driving the substrate stage drive mechanism including the reusing motor based on the measurement result of the laser interferometer 182. .
  • an auxiliary plate 143 is provided so as to surround the substrate P2.
  • the auxiliary plate 143 has a flat surface at almost the same height as the surface of the substrate P2 held by the substrate holder P H2. Even when exposing the edge region of the substrate P 2, the liquid 101 can be held below the projection optical system P L 2 by the auxiliary plate 143.
  • the substrate stage PST2 is supported by an X guide stage 144 so as to be movable in the X-axis direction.
  • the substrate stage PST2 can be moved at a predetermined stroke in the X-axis direction by the X linear motor 147 while being guided by the X guide stage 144.
  • the X-replace motor 147 includes a stator 147A provided on the X guide stage 144 so as to extend in the X-axis direction, and a mover 147B provided corresponding to the stator 147A and fixed to the substrate stage PST2. And And mover 147 When B is driven with respect to the stator 147 A, the substrate stage PST 2 moves in the X-axis direction.
  • the substrate stage PST 2 is supported in a non-contact manner by a magnetic guide composed of a magnet and an actuator that maintains a predetermined gap in the Z-axis direction with respect to the X guide stage 144.
  • the substrate stage PST 2 is moved in the X-axis direction by the X linear motor 147 while being supported by the X guide stage 144 in a non-contact manner.
  • a pair of Y remotors 148 capable of moving the X guide stage 144 along with the substrate stage PST 2 in the Y axis direction are provided.
  • Each of the Y linear motors 148 includes a mover 144 B provided at both ends in the longitudinal direction of the X guide stage 144, and a stator 144 provided corresponding to the mover 144 B. A is provided.
  • the X guide stage 144 moves together with the substrate stage PST 2 in the Y-axis direction. Further, by adjusting the respective drives of the Y linear motor 148, the X guide stage 144 can be rotated in the 0Z direction. Therefore, the substrate stage PST 2 can be moved in the Y-axis direction and the Z-direction substantially integrally with the X guide stage 144 by the Y linear motor 144.
  • Guide portions 149 for guiding the movement of the X guide stage 144 in the Y-axis direction are provided on both sides of the substrate platen 141 in the X-axis direction.
  • the guide portion 149 is supported on the base plate 104.
  • concave guided members 145 are provided at both ends in the longitudinal direction of the lower surface of the X guide stage 144.
  • the guide portion 149 is engaged with the guided member 145, and is provided such that the upper surface (guide surface) of the guide portion 149 and the inner surface of the guided member 145 face each other.
  • a gas bearing (air bearing) 144 which is a non-contact bearing is provided on the guide surface of the guide part 149, and the X guide stage 144 is provided on the guide surface of the guide part 149. Non-contact support.
  • FIG. 8 is an enlarged view showing the vicinity of the liquid supply mechanism 110, the liquid recovery mechanism 120, and the front end of the projection optical system PL2.
  • the liquid supply mechanism 110 supplies the liquid 101 between the projection optical system PL2 and the substrate P2. And a liquid supply unit 1 1 1 that can supply the liquid 101 and is connected to the liquid supply unit 1 1 1 via a supply pipe 1 15 and is sent from the liquid supply unit 1 1 1 And a supply nozzle 114 for supplying the used liquid 101 onto the substrate P2.
  • the supply nozzle 114 is arranged close to the surface of the substrate P2.
  • the liquid supply unit 111 includes a tank for storing the liquid 101, a pressurizing pump, a temperature adjusting device for adjusting the temperature of the supplied liquid 101, and the like.
  • the liquid 101 is supplied onto the substrate P2 through the supply nozzle 114.
  • the liquid supply operation of the liquid supply unit 1 1 1 1 is controlled by the control device CONT 2, and the control device CONT 2 can control the liquid supply amount per unit time on the substrate P 2 by the liquid supply unit 1 1 1. It is.
  • the liquid recovery mechanism 120 recovers the liquid 101 on the substrate P2 supplied by the liquid supply mechanism 110, and the recovery nozzle 1 disposed close to the surface of the substrate P2. 21 and a liquid recovery section 125 connected to the recovery nozzle 121 via a recovery pipe 124.
  • the liquid recovery section 125 includes a suction pump, a tank capable of storing the recovered liquid 101, and the like.
  • the liquid 101 recovered in the liquid recovery unit 125 is, for example, discarded or cleaned and returned to the liquid supply unit 111 for reuse.
  • the control device CONT 2 drives the liquid supply unit 111, and supplies a predetermined amount per unit time via the supply pipe 115 and the supply nozzle 111.
  • the liquid 101 is supplied, and the liquid recovery section 125 is driven to recover a predetermined amount of the liquid 101 per unit time via the recovery nozzle 121 and the recovery pipe 124.
  • an immersion area AR2 of the liquid 101 is formed between the substrate P2 and the lens element 102 at the end of the projection optical system PL2.
  • the liquid supply mechanism 110 and the liquid recovery mechanism 120 are supported separately from the lens barrel base 108. As a result, vibrations generated in the liquid supply mechanism 110 and the liquid recovery mechanism 120 are not transmitted to the projection optical system PL2 via the lens barrel base 108.
  • FIG. 9 is a plan view showing the positional relationship between the liquid supply mechanism 110 and the liquid recovery mechanism 120 and the projection area AR1 of the projection optical system PL2.
  • the projection area AR 1 of the projection optical system PL 2 has a rectangular shape (slit shape) elongated in the Y-axis direction.
  • Three supply nozzles 114 A to 114 are arranged on the + X side so as to sandwich R 1 in the X-axis direction, and two collection nozzles 121 A and 121 B are arranged on the one X side.
  • the supply nozzles 114A to 114C are connected to the liquid supply unit 111 via a supply pipe 115, and the recovery nozzles 121A and 121B are connected to a liquid recovery unit via a recovery pipe 124.
  • the supply nozzles 114A, 114C 'and the collection nozzles 121A', 121B ' are arranged in such a manner that the supply nozzles 114A to 114C and the collection nozzles 121A, 12IB are rotated by approximately 180 °. Is arranged.
  • the supply nozzles 114 A to 114 C and the collection nozzles 121 A, 121 B ′ are arranged alternately in the Y-axis direction, and the supply nozzles 114 A ′ to 114 C ′ and the collection nozzles 121 A, 1 21B are alternately arranged in the Y-axis direction.
  • FIG. 10 is a perspective view showing a coupling device 160 for coupling the lens cell LS 2 and the lens barrel base 108.
  • the coupling device 160 is constituted by a parallel link mechanism in which a plurality of link units 161 each having an actuator unit 162 are provided in parallel.
  • the coupling device 160 is a six-degree-of-freedom parallel link mechanism including six link portions 161, and the lens cell LS 2 is kinematically supported.
  • the link portions 161 are arranged at substantially 120 ° intervals with each other being a pair.
  • the six link portions 161 may be arranged at regular intervals or at irregular intervals.
  • the link portion 161 includes a first connecting member 164 connected to the lens cell LS 2 via a spherical bearing 163, and a second connecting member 166 connected to the lens barrel base 108 via a spherical bearing 165.
  • the first and second connecting members 164 and 166 are shaft members, and are provided so as to be movable in the axial direction with respect to the cylindrical member 167 constituting the actuator tut 162.
  • the first and second connecting members 164 and 166 are movable in the axial direction with respect to the cylindrical member 167 of the actuator unit 162 by the drive of the actuator unit 162.
  • the part 161 maintains or changes (expands or contracts) the distance between the spherical bearing 163 and the spherical bearing 165. You can.
  • the coupling device 160 can maintain and adjust the posture of the lens cell L S2 with respect to the lens barrel base plate 108 by expanding and contracting each of the link portions 161.
  • the lens barrel PK 2 holding the optical group MP L 2 is supported by the lens barrel base plate 108, and the lens element 102 is held by the lens cell LS 2,
  • the device 160 can substantially maintain and adjust the attitude of the lens element 102 with respect to the optical group MPL2 by expanding and contracting each of the link portions 161.
  • FIG. 11 is a cross-sectional view of the link part 16 1.
  • a link portion 16 1 includes first and second cylindrical members 167 and shaft members provided so as to be movable (appearable) with respect to the cylindrical member 167.
  • Connecting members 16 4 and 16 6 are provided.
  • Spherical bearings 163 and 165 are provided at the distal ends 164A and 166A of the first and second connecting members 164 and 166, respectively.
  • gas bearings (air bearings) 16 8 and 16 9 are non-contact bearings, respectively. Intervening. It should be noted that another type of bearing utilizing magnetism or the like can be used as the non-contact bearing.
  • the two air bearings 168 are provided in the axial direction at positions on the inner surface of the tubular member 167 facing the first connecting member 164.
  • two air bearings 169 are also provided side by side in the axial direction at a position on the inner surface of the cylindrical member 167 facing the second connecting member 166.
  • These air bearings 168 and 169 are provided in a cylindrical shape along the inner surface of the cylindrical member 167.
  • Compressed gas (air) is supplied to the air bearings 168 and 169 from a gas supply source 171 via a flow path 170 formed inside the cylindrical member 167.
  • the first and second connecting members 16 4 and 16 6 are supported by the air bearings 1 68 and 16 9 in a non-contact manner with respect to the cylindrical member 16 7.
  • a first voice coil motor 172 is disposed between the first connecting member 164 and the cylindrical member 167 as a drive mechanism for driving the first connecting member 164.
  • a coil portion 172A constituting the first voice coil motor 172 is provided along the inner surface of the cylindrical member 1667, and is provided on the outer peripheral surface of the first connecting member 1664.
  • a magnet section 17 2 B is provided along the route.
  • the first voice coil motor 17 2 A Lorentz force is generated by the driving, and the first connecting member 164 that is supported in a non-contact manner by the cylindrical member 167 is movable in the axial direction.
  • a second voice coil motor 173 is arranged between the second connecting member 166 and the cylindrical member 167 as a drive mechanism for driving the second connecting member 166.
  • a coil part 1773A constituting the second voice coil motor 1773 is provided along the inner surface of the cylindrical member 1673, and a magnet part 1773B is formed on the outer peripheral surface of the second connecting member 1666. It is provided along. Then, by driving the second voice coil motor 17 3, a single Lenz force is generated, and the second connecting member 16 6 supported in a non-contact manner by the cylindrical member 16 7 is movable in the axial direction. Has become.
  • the link portion 16 1 is moved by the voice coil motors 17 2 and 17 3 using Lorentz force to move the first and second connecting members 16 4 and 16 6, thereby forming the first connecting member 16 4
  • the distance between the distal end 1664A of the second connecting member 1666 and the distal end 1664A of the second connecting member 1666 can be changed. That is, the link portion 161 can be expanded and contracted.
  • the first connecting member 16 4 and the second connecting member 16 6 are connected in a non-contact manner, and a space 17 4 between them is formed by a flow path 17 5 formed in the cylindrical member 16 7. Is connected to the vacuum device 176 via the.
  • the space section 174 is set to a negative pressure by driving the vacuum apparatus 176.
  • a first encoder 177 is provided, which is a position measuring device for measuring position information of one connecting member 164.
  • a position corresponding to the cylindrical member 16 7 is provided at a rear end portion 16 B of the second connecting member 16 6, that is, at a predetermined position in the space portion 17 4 of the second connecting member 16 6, a position corresponding to the cylindrical member 16 7 is provided.
  • the second encoder 1 which is a position measuring device for measuring position information of the second connecting member 166
  • the measurement results of the first and second encoders 177 and 178 are output to the controller CONT2.
  • the relative position information between the first connecting member 164 and the cylindrical member 167 is measured by the first encoder 177
  • the second encoder 178 is used to measure the relative position information between the second connecting member 166 and the cylindrical member 167. Since the relative position information is measured, the control device CONT2 obtains the position information of the first connecting member 164 with respect to the second connecting member 166 based on the measurement results of the first and second encoders 177 and 178. be able to.
  • the first connecting member 164 is connected to the lens cell LS2 holding the lens element 102, and the second connecting member 166 is connected to the lens barrel PK2 supporting the optical unit MPL2. It is connected to the platen 1 ⁇ 08. Therefore, the controller CONT2 obtains the position information of the first connecting member 164 with respect to the second connecting member 166, and thereby, the lens cell LS 2 (the lens element 102) with respect to the lens barrel base 108 (optical group MPL 2) is substantially obtained. Location information can be obtained.
  • the control device CONT2 is configured to control the lens barrel base 10 based on the measurement results of the first and second encoders 177 and 178 provided in each of the six link portions 62.
  • the attitude information of the lens cell LS2 (lens element 102) with respect to 8 (optical group MPL2) can be obtained.
  • the link portion 161 when the link portion 161 is expanded or contracted (when the distance between the distal end portion 164A of the first connecting member 164 and the distal end portion 166A of the second connecting member 166 is changed), only the first voice coil motor 172 is used. , And the second voice coil motor 173 is not driven.
  • the first connecting member 164 is connected to the cylindrical member 1 by the air bearing 168.
  • the cylindrical member 167 moves in the direction opposite to the moving direction of the first connecting member 164 by an amount obtained by dividing the given impulse by the mass of the cylindrical member 167.
  • the transfer of the tubular member 167 allows the boil coil motor 1 to move the first connecting member 164 or to maintain the posture after the movement of the first connecting member 164.
  • the reaction force accompanying the drive of 72 is offset. That is, the cylindrical member 167 has a so-called force. It has a function as an entertainment. By the action of the cylindrical member 167 as the counter mass, the vibration generated by moving the lens cell LS 2 via the first connecting member 164 is absorbed, so that the vibration is not transmitted to the lens barrel base 108. It has become.
  • the voice coil motor 1 when a force is applied to the lens cell LS2 via the liquid 101, the voice coil motor 1 is used to maintain the posture of the lens cell LS2, that is, to prevent the first connecting member 164 from moving. 72 drives. At this time, the tubular member 167 moves in a direction opposite to the direction in which the voice coil motor 172 applies a force to the first connecting member 164, and the reaction force accompanying the driving of the voice coil motor 172 is canceled. Also in this case, the action of the cylindrical member 167 absorbs the vibration generated in the lens cell LS2, and can prevent the vibration from being transmitted to the lens barrel base.
  • the controller CONT2 drives the liquid supply unit 1 1 1 of the liquid supply mechanism 1 10 to supply the supply pipe.
  • a predetermined amount of the liquid 101 is supplied onto the substrate P2 per unit time via the supply nozzle 115 and the supply nozzle 114.
  • the control device CONT 2 drives the liquid recovery section 125 of the liquid recovery mechanism 120 in accordance with the supply of the liquid 101 by the liquid supply mechanism 110, and transmits the liquid per unit time through the recovery nozzle 121 and the recovery pipe 124.
  • a predetermined amount of liquid 101 is collected.
  • an immersion area A R 2 of the liquid 101 is formed between the lens element 102 at the tip of the projection optical system PL 2 and the substrate P 2.
  • the controller CONT2 illuminates the mask M2 with the exposure light EL2 by the illumination optical system IL2, and projects the pattern image of the mask M2 onto the substrate P2 via the projection optical system PL2 and the liquid 101.
  • a partial pattern image of the mask M2 is projected onto the projection area AR1, and the mask M2 moves at a speed V in one X direction (or + X direction) with respect to the projection optical system PL2.
  • the substrate P2 moves in the + X direction (or one X direction) at a speed of -3 ⁇ V (where is the projection magnification) via the substrate stage PST2.
  • the exposure process for each shot area is sequentially performed by the step-and-scan method.
  • the liquid 101 is set to flow in the same direction as the movement direction of the substrate P2, in parallel with the movement direction of the substrate P2.
  • the liquid 101 is supplied between the projection optical system PL2 and the substrate P2, and the liquid 101 on the substrate P2 is collected from the collection nozzle 121 (121A, 121B) and projected.
  • the liquid 101 flows in the 1X direction so as to fill the space between the lens element 102 at the tip of the optical system PL2 and the substrate P.
  • the supply pipe 1 1 when scanning exposure is performed by moving the substrate P in the scanning direction (+ X direction) indicated by the arrow Xb 2 (see FIG. 9), the supply pipe 1 1 1
  • the supply nozzles 114A 'to 114C, the recovery pipes 124, and the recovery nozzles 121A' and 121B ' are used to supply the liquid 101 by the liquid supply mechanism 110 and the liquid recovery mechanism 120. Is supplied and recovered. That is, when the substrate P moves in the + X direction, the liquid 101 is supplied between the projection optical system PL2 and the substrate P2 from the supply nozzles 114, (114A 'to 114C'). At the same time, the liquid 101 on the substrate P 2 is collected together with the surrounding gas from the collection nozzle 121 ′ (121 A ′, 121 B ′), and the lens element 102 at the tip of the projection optical system PL 2 and the substrate 101 are collected.
  • the liquid 101 flows in the + X direction so as to fill the space between P2 and P2.
  • the liquid 101 supplied via the supply nozzle 114 flows as it is drawn between the lens element 102 and the substrate P 2 as the substrate P 2 moves in the X direction.
  • the liquid 101 can be easily supplied between the lens element 102 and the substrate P2 even if the supply energy of the liquid supply mechanism 110 (the liquid supply section 111) is small.
  • the lens element 102 and the substrate P 2 can be scanned in either the + X direction or the 1X direction. Can be filled with the liquid 101, and a high resolution and a wide depth of focus can be obtained.
  • the movement of the substrate stage PST2 in the XY direction for scanning exposure is performed.
  • the vibration component generated on the substrate ⁇ 2 side by the movement in the Z-axis direction and the tilt direction ( ⁇ ⁇ , ⁇ direction) for one-cass leveling adjustment is transmitted to the lens element 102 via the liquid 101 in the immersion area AR2.
  • the lens element 102 may be moved by viscous resistance of the liquid 101 in the immersion area AR2. In that case, the pattern image projected onto the substrate P2 via the projection optical system PL2 and the liquid 101 may be degraded.
  • the lens element 102 in contact with the liquid 101 and the optical group MP L 2 are separated and held by the lens cell LS 2 and the lens barrel PK 2, so that the lens element 102 and the optical group MP L 2 Can be separated with respect to vibration. Therefore, it is possible to suppress the vibration transmitted to the lens element 102 from being transmitted to the optical group MPL2.
  • the lens element 102 moves to change the relative position with respect to the optical group MPL2, which may lead to poor pattern images.
  • the control device CONT2 determines the attitude information of the lens element 102 with respect to the optical group MPL2. Ask.
  • the control unit CONT 2 drives the first voice coil motor 172 of each link unit 161 based on the obtained attitude information, thereby setting the position (orientation) of the lens element 102 with respect to the optical group MPL2 in a desired state. Can be maintained. That is, the control device CONT2 controls the first voice coil motor 172 to maintain the posture of the lens element 102 with respect to the optical group MPL2 in a desired state based on the measurement results of the first and second encoders 177 and 178.
  • the feed pack to be driven is controlled. As a result, even if the lens element 102 is vibrated and moves to change the relative position with respect to the optical group MPL, the positional relationship between the optical group MPL2 and the lens element 102 is always constant. The vibration of the lens element 102 can be prevented from being transmitted to the optical group MPL.
  • the control device CON T 2 performs an arithmetic process based on the measurement results of the encoders 177 and 178 provided in each of the six link units 161, and the X axis of the lens element 102 with respect to the optical group MP L 2 , Y axis, Z axis, 0 X, ⁇ Y, and ⁇ Find each piece of position information in the Z direction. Further, the control device CONT2 expands and contracts each of the six link portions 161, so that the X-axis, Y-axis, Z-axis, ⁇ X, ⁇ Y, of the lens element 102 with respect to the optical group MPL2. And 0 Each position in the Z direction is controlled.
  • the vibration generated when the first voice coil motor 172 is driven is absorbed by the action of the cylindrical member 167 as a counter mass which is a vibration proof mechanism built in the link unit 171.
  • the vibration can be prevented from being transmitted to the optical group MP L2 via the lens barrel base plate 108 and the lens barrel PK2. Therefore, the deterioration of the pattern image projected on the substrate P2 can be prevented.
  • the reference mirror (fixed mirror) of the interferometer system for measuring the position information of the substrate stage PST 2 is fixed. Even if 18 1 is attached to the lens barrel PK2, the position information of the substrate stage PST2 can be measured and the position control based on the measurement result can be accurately performed.
  • the attitude of the lens element 102 held in the lens cell LS2 is controlled by expanding and contracting the link portion 161, only the first voice coil motor 172 is driven, as described above.
  • the second voice coil motor 173 is not driven. That is, when the attitude control of the lens element 102 is performed, the control power is supplied only to the first voice coil motor 172, and the power is hardly (or completely) supplied to the second boil coil motor 173. Then, when the first voice coil motor 172 is moved to, for example, the arrow J1 side in FIG. 11 to control the posture of the lens element 102, the cylindrical member 167 moves to the arrow J2 side. . At this time, the second connecting member 166 connected to the lens barrel base 108 does not move.
  • the cylindrical member 1667 may continue to move only in the direction of the arrow J2, for example, depending on the running exposure conditions.
  • the first and second connecting members 164 and 166 and the cylindrical There is a possibility that the relative position with respect to the member 167 shifts greatly, and the first connecting member 164 comes off the tubular member 167 in due course. Therefore, when the relative position between the first and second connecting members 164 and 166 and the cylindrical member 167 is displaced beyond an allowable value, the control device CONT 2 controls the second voice coil motor 173 Is driven to correct the position of the cylindrical member 167.
  • the second voice coil motor 173 was driven.
  • the movement may be performed at a timing other than during the exposure operation, for example, at the time of substrate exchange or a time period after exposing the first shot area and before exposing the next second shot area.
  • the attitude control of the lens element 102 (lens cell LS 2) is performed by the first voice coil motor 17 2 during the exposure, the vacuum device 176 maintains the pressure in the space 174 constant. are doing.
  • the lens cell LS 2 and the first connecting member 16 4 are set by setting the space portion 17 4 between the first connecting member 16 4 and the second connecting member 16 6 to a negative pressure. Even if the first connecting member 164 receives a force in the direction away from the second connecting member 166 due to its own weight, etc., the first connecting member 164 and the second connecting member 164 are connected in a non-contact manner. Maintains the relative position (distance) to member 16.
  • the voice coil motors 17 2 and 17 3 the weight of the lens cell LS 2 and the first connecting member 16 4 can be received. The amount of power supplied will increase, creating the possibility of heat generation. Since the link portion 161 is disposed near the image plane of the projection optical system PL2, the heat generation may cause deterioration of the pattern image projected on the substrate P2.
  • the power supplied to the boil coil motor is reduced by the lens cell LS 2 (lens Only electric power for controlling the attitude of the element 102) is required. Therefore, the amount of power supplied to the voice coil motor can be suppressed, and the problem of heat generation can be suppressed.
  • a temperature adjustment device for adjusting (cooling) the temperature of the voice coil motors 17 2 and 17 3 is provided. You may do so.
  • the space portion 174 By providing the space portion 174, the high frequency component of the vibration that is going to be transmitted from the lens cell LS 2 side to the lens barrel base plate 108 side by the elastic action of the gas in the space portion 174 Can be reduced.
  • the link unit 161 (coupling device 160) can obtain an anti-vibration effect in a wide frequency band.
  • active vibration isolation using voice coil motor Combining dynamic vibration isolation) and passive vibration isolation (passive vibration isolation) using the directional action of the gas in the space 174 the vibrations acting on the lens element 102 are transmitted to the optical group MPL2. The transmission can be suppressed effectively.
  • the first connecting member 164 and the second connecting member are formed of a spring member.
  • the connecting members 166 may be connected.
  • the lens cell L S2 may hold a plurality of lens elements (optical elements) configured to hold only one lens element 102.
  • the projection optical system PL is divided into two groups: an optical element 102, and a projection optical system main body MPL2 between the mask M and the optical element 102. However, they may be separated into three or more groups.
  • the second connecting member 166 of the link portion 161 is connected to the lens barrel surface plate 108, but other members, for example, the column 103 (lower step portion) 103 B).
  • the attitude control of the lens element 102 (active vibration control for the optical unit MPL 2) is performed based on the position measurement result of the lens element 102 by the encoders 177 and 178.
  • This is feedback control that is performed, but in that case, control may be delayed. Therefore, before exposure, physical quantities relating to the behavior of the exposure apparatus EX2 and the liquid 101 during running exposure are obtained in advance, and based on the obtained physical quantities, the link section 16 1 (voice coil motor 17 2)
  • active feed-back control which controls the attitude of the lens element 102 by driving, for active image stabilization. Note that it is also possible to combine feedback control and feedforward control.
  • test exposure is performed in advance to derive multiple physical quantities. That is, an identification experiment of the system of the exposure apparatus EX 2 is performed, and dynamic characteristics including physical quantities of the system are obtained.
  • the substrate stage PST2 was scanned with the liquid immersion area AR2 formed between the lens element 102 and the substrate P2 using the liquid supply mechanism 110 and the liquid recovery mechanism 120.
  • the encoders 1 7 7 and 1 7 8 The physical quantity is detected using the interferometer 182. Note that the voice coil motors 172 and 173 were not driven during the identification experiment.
  • the physical quantities to be detected include the time in the exposure sequence, the position, speed, and acceleration of the substrate P2, the position, speed, and acceleration of the lens element 102, the relative position between the lens element 102 and the substrate P2, Relative speed, relative acceleration, and the like. For these positions, velocities, and accelerations, values for all (six degrees of freedom) in the X-axis, Y-axis, Z-axis, 0 °, ⁇ Y, and 0Z directions are detected. Further, the physical quantity to be detected includes the amount (volume, mass) of the liquid 1 to be supplied. The plurality of physical quantities detected in the identification experiment are stored in the controller CONT2.
  • the control device CONT2 determines a control amount (control power) for driving the voice coil motor 172 (173) based on the detected physical amount, and based on the determined physical amount, controls the optical group MPL2.
  • the main exposure is performed while driving the voice coil motor 172 so as to perform image stabilization.
  • the control unit CON T2 can perform image stabilization using the voice coil motor 172 according to the dynamic characteristics (operation) of the exposure unit EX2 itself.
  • the positional relationship with 102 can be maintained in a desired state.
  • the control device CONT2 can control the posture of the lens element 102 by expanding and contracting each of the plurality of link portions 161. Therefore, the controller CONT2 is formed on the substrate P2 via the projection optical system PL2 by positively controlling the attitude of the lens element 102 with respect to the optical group MPL2 by expanding and contracting the link unit 161. The image of the pattern can be adjusted. Then, by driving the lens element 102, it is possible to control at least one of the image plane, the image position, and the distortion. By driving the lens element 102 to adjust the pattern image, for example, when matching the image plane of the projection optical system PL2 with the surface of the substrate P2, the heavy substrate stage PST2 is driven. Compared with the configuration, it is only necessary to drive the lens element 102, which is relatively lightweight, so that a high-speed response can be obtained. Of course, in that case, both the substrate stage PST2 and the lens element 102 may be driven.
  • the attitude of the lens element 102 is obtained based on the measurement results of the encoders 177 and 178 provided in each of the six link portions 161.
  • the control device CONT2 obtains the posture information of the lens element 102 by performing arithmetic processing based on the measurement results of the encoders 177 and 178 of the six link portions 161. May cause a position measurement error (operation error). Therefore, as shown in FIG. 12, the measuring device 190 having a laser interferometer system may measure the position information of the lens element 102 with respect to the optical group MPL2.
  • the control device CONT2 controls the attitude of the lens element 102 by expanding and contracting each of the link portions 161 based on the measurement result of the measuring device 190.
  • a measuring device (laser interferometer system) 190 is provided at a predetermined position on the + X side of the lens cell LS2 and at a predetermined position on the + X side of the lens barrel PK2.
  • a reference mirror (fixed mirror) 192 and a laser interferometer 193 provided at a position facing the movable mirror 191 and the reference mirror 192 are provided.
  • the laser interferometer 193 irradiates the movable mirror 191 with a measurement beam (measurement light) and irradiates the reference mirror 192 with a reference beam (reference light).
  • the reflected light from each of the moving mirror 191 and the reference mirror 192 based on the irradiated measurement beam and the reference beam is received by the light receiving section of the laser interferometer 193, and the laser interferometer 193 interferes with these lights to form the reference beam.
  • the amount of change in the optical path length of the measurement beam with respect to the optical path length, and thus the position (coordinates) of the movable mirror 191 with respect to the reference mirror 192, are measured.
  • the laser interferometer 193 is positioned in the X-axis direction of the lens cell LS 2 with respect to the lens barrel PK 2. Can be measured.
  • a moving mirror and a reference mirror are also provided on the + Y side of the lens cell LS 2 and the lens barrel PK 2, and a laser interferometer is provided at a position facing these, With this laser interferometer, the position of the lens cell LS2 with respect to the lens barrel PK2 in the Y-axis direction can be measured.
  • the lens barrel PK2 is provided with laser interferometers 194 (194A to 194C) at a plurality of (three) predetermined positions different from each other in the circumferential direction of the lens barrel PK2.
  • FIG. 12 representatively shows one laser interferometer 194A of the three laser interferometers 194A to 194C.
  • a moving mirror 195 is mounted on the upper surface of the lens cell LS2 at a position facing each laser interferometer 194. From each laser interferometer 194, the moving mirror 195 is parallel to the moving mirror 195 in the Z-axis direction. Beam is irradiated.
  • the reference mirror corresponding to the laser interferometer 194 is mounted on the lens barrel PK2 or built in the laser interferometer 194, and is not shown in FIG.
  • the laser interferometer 194 can measure the position of the lens cell LS2 with respect to the lens barrel PK2 in the Z-axis direction. Also, based on the measurement results of the three laser interferometers 194, the position of the lens cell LS in the 0X and ⁇ Y directions with respect to the lens barrel PK2 can be measured.
  • the measurement results of each of the above laser interferometers are output to the controller CONT2.
  • the control device CONT2 obtains the measurement results of each of the above laser interferometers, that is, the X-axis, Y-axis, Z-axis, 0X, ⁇ Y, and ⁇ ⁇ directions of the lens cell LS2 for the lens barrel PK2.
  • the respective positions of the lens cell LS2 with respect to the lens barrel PK2 with respect to the X axis, Y axis, Z axis, 0X, 0Y, and the direction are controlled by expanding and contracting each of the plurality of link portions 161 based on the position information. can do.
  • the measuring device 190 is a force that measures the positional relationship between the lens cell LS 2 and the lens barrel ⁇ ⁇ 2.
  • the lens cell LS 2 holds the lens element 102, and the lens barrel ⁇ 2 is Since the optical unit MPL2 is held, the positional relationship between the lens cell LS2 and the lens barrel PK2 can be measured, and the positional relationship between the lens element 102 and the optical unit MPL2 can be measured.
  • the control device CONT2 can determine the positional relationship between the lens element 102 and the optical group MPL2 based on the measurement result of the measuring device 190.
  • FIG. 13 is a schematic configuration diagram of the interferometer 193.
  • the other interferometers 194, 184, etc. have the same configuration as the interferometer shown in FIG.
  • the interferometer 193 has a light source 220 that emits a light beam, and is emitted from the light source 220 and enters through a reflection mirror 223.
  • a polarizing beam splitter 224 that splits the divided light beam into a measuring beam 191 A and a reference beam 192 A, and a measuring beam 191 A from the polarizing beam splitter 224 that is disposed between the polarizing beam splitter 224 and the moving mirror 191.
  • Is disposed between the polarization beam splitter 224 and the reference mirror 192, and the reference beam 192A from the polarization beam splitter 224 via the reflection mirror 227 is passed through the reflection plate 225 (225A, 225B).
  • a light receiving section 230 that receives a combined light (interference light) of the reflected light of the measurement beam 191 A and the reflected light of the reference beam 192 A synthesized by the polarization beam splitter 224 and a corner cup 228 into which each of the A is incident. It has.
  • the light beam incident on the polarizing beam splitter 224 from the light source 220 is split into a measuring beam 191A and a reference beam 192A.
  • the measuring beam 191 A is irradiated on the moving mirror 191 after passing through the LZ4 plate 225 A.
  • the linearly polarized measurement beam 191A is converted into circularly polarized light, and then applied to the moving mirror 191.
  • the reflected light of the measurement beam 191 A applied to the movable mirror 191 passes through the reproducing plate 225 A, enters the polarization beam splitter 224, and is transmitted to the corner cube 228.
  • the measurement beam 191 A via the cube 228 is incident on the re-polarization beam splitter 224, passes through the ⁇ / 4 plate 225 B, and is irradiated on the movable mirror 191. After passing through the fourth plate 225B again, the light enters the polarization beam splitter 224.
  • the reference beam 192A emitted from the polarization beam splitter 224 passes through the reflection mirror 227; After passing through, the beam is irradiated on the reference mirror 192.
  • the reference beam 192A is irradiated on the reference mirror 192 as circularly polarized light, and the reflected light is transmitted through the reproducing plate 226A, and then is polarized by the polarization beam splitter.
  • the beam enters the corner cube 228 and is transmitted to the corner cube 228.
  • the reference beam 192A passing through the corner cup 228 enters the re-polarization beam splitter 224, passes through the ⁇ / 4 plate 226B, and irradiates the reference mirror 192.
  • the reflected light passes through the ⁇ / 4 plate 226 mm again. After, is incident on the polarization beam splitter 224;. 4 measurement beam passing through the plate 225 beta
  • the reference beam 1992A that has passed through 1991A and the L / 4 plate 226B is combined by the polarizing beam splitter 224 and then received by the light receiving section 230.
  • the interferometer 1993 is constituted by a so-called double-pass interferometer that irradiates the moving mirror (reference mirror) twice with the measurement beam (reference beam). Even if the mirror 91 is tilted, there is no change in the traveling direction of the reflected light of the length measuring beam from the movable mirror 191.
  • Figure 14 is a schematic diagram of a double-pass interferometer.
  • the light beam emitted from the light source 220 is incident on the polarization beam splitter 224 via the reflection mirror 222.
  • the measuring beam 191 1 is reflected by the reflecting surface of the polarizing beam splitter 224, and then irradiates the reflecting surface of the moving mirror 191.
  • the reflected light is reflected by the polarizing beam splitter 224 and the corner.
  • the light is received by the light receiving section 230.
  • the measuring beam 1991A advances as shown by the broken line in FIG.
  • the light beam emitted from the polarizing beam splitter 224 toward the light receiving section 230 is parallel to the incident light beam incident on the polarizing beam splitter 224.
  • the measurement beam travels as shown by the one-dot chain line 191 A ′ in FIG. 14.
  • the light beam emitted from the beam splitter 222 is parallel to the incident light beam.
  • the traveling directions of the emitted light beams in the case where the reflection surface of the movable mirror 191 is inclined and in the case where it is not inclined are the same. Therefore, as shown in the schematic diagram in Fig.
  • the movable mirror 1991 when the movable mirror 1991 is irradiated with the measuring beam 1991A once, if the movable mirror 1991 has an inclination, the inclination becomes However, the direction of the reflected light changes with respect to the state of no light, and there is a disadvantage that the light is not received by the light receiving section 230. However, as described with reference to FIG. The reflected light can be received by the light receiving section 230 even if the tilt is increased.
  • the measuring device 190 having the laser interferometers 19 3 and 19 4 has a positional relationship between the lens barrel PK 2 and the lens cell LS 2.
  • a reflecting member having a reflecting surface capable of reflecting the irradiated measuring beam is provided at a predetermined position of the lens element 102, and the measuring beam from the laser interferometer is provided on the reflecting surface. May be irradiated. For example, as shown in FIG.
  • a mirror member having a reflecting surface is attached to a position of the lens element 102 where the measurement beam from the laser interferometer 193 is irradiated, or the laser interferometer 19
  • a metal deposition film may be provided at a position where the measurement beam from 4 is irradiated, and the film surface may be used as a reflection surface.
  • a reflective surface is formed on the lens element 102 itself, and the position of the lens element 102 is measured using the reflective surface. The position information of the lens element 102 can be accurately obtained.
  • an interferometer system is used as the measuring device 190, but a different type of measuring device may be used.
  • a measurement device that optically measures the position information of the measurement mark formed on the lens cell L S2 can be used instead of the above-described interferometer system.
  • the lens element 102 can be moved by the coupling device 160, for example, when the liquid 101 is filled between the lens element 102 and the substrate P2, the lens is used by using the coupling device 160.
  • the element 102 is raised in advance to allow a sufficient distance between the substrate P2 and the lens element 102, and then the liquid is arranged on the substrate P2, and then the coupling device 160 is driven. Then, by lowering the lens element 102 to bring the substrate P2 closer to the lens element 102, the liquid immersion area AR2 is formed between the lens element 102 and the substrate P2. It becomes possible. In this case, when the lens element 102 descends, the lens element 102 approaches (subtracts) the substrate P 2 from the inclined direction.
  • the liquid supply mechanism provided in a position different from the liquid supply mechanism 110 without using the liquid supply mechanism 110 is used. Use When the liquid 101 is placed on the substrate P2, it becomes possible.
  • the shape of the nozzle described above is not particularly limited.
  • supply or recovery of the liquid 101 may be performed with two pairs of nozzles on the long side of the projection area AR1.
  • the supply nozzle and the recovery nozzle are arranged vertically. You may.
  • the coupling device of the two objects using the parallel link mechanism is used for supporting the lens cell LS2, but is not limited to this, and is used for supporting the substrate holder PH2 and the like. You may do so.
  • the liquids 50 and 101 in each of the above embodiments are composed of pure water.
  • Pure water has the advantage that it can be easily obtained in large quantities at a semiconductor manufacturing plant or the like, and that it has no adverse effect on the photoresist on the substrates P and P2, optical elements (lenses), and the like.
  • pure water since pure water has no adverse effect on the environment and has a very low impurity content, the surface of the substrates P and P2 and the surface of the optical element provided on the tip end surface of the projection optical system PL and PL2 It can also be expected to have the effect of cleaning.
  • the refractive index n of pure water (water) with respect to the exposure light EL and EL2 having a wavelength of about 193 nm is approximately 1.44
  • an ArF excimer laser light is used as a light source for the exposure light EL and EL2.
  • the wavelength is shortened to 1 non, that is, about 134 nm on the substrates P and P2, and high resolution can be obtained.
  • the depth of focus is about n times as large as that in air, that is, about 1.44 times. Therefore, if it is sufficient to secure the same depth of focus as used in air, the projection optical system
  • the numerical aperture of PL and PL 2 can be further increased, and the resolution is also improved in this regard.
  • the lenses 60 and 102 are attached to the tips of the projection optical systems PL and PL2, but the optical elements attached to the tips of the projection optical systems PL and PL2 include the projection optical systems PL and PL2.
  • An optical plate used for adjusting optical characteristics for example, aberrations (spherical aberration, coma, etc.) may be used.
  • a parallel flat plate that can transmit the exposure light EL may be used.
  • the liquid 50, 101 of each embodiment is water, a liquid other than water may be, for example, when the exposure light EL, the light source EL 2 is an F 2 laser, the F 2 Les Since one laser light is not transmitted through water, in this case, as the liquid 50, 1 01, F 2 lasers light capable of transmitting, for example fluorine-based oil or a perfluoropolyether (PFPE) fluorinated liquid of such May be used.
  • the liquids 50 and 101 also have transparency to the exposure light EL and EL2, have a refractive index as high as possible, and are applied to the projection optical systems PL and PL2 and the surfaces of the substrates P and P2. It is also possible to use a photoresist that is stable against the existing photoresist (eg, cedar oil).
  • the substrates P and P2 in the above embodiments are used not only for semiconductor wafers for manufacturing semiconductor devices, but also for glass substrates for display devices, ceramic wafers for thin film magnetic heads, or exposure apparatuses.
  • An original mask or reticle synthetic quartz, silicon wafer is applied.
  • an exposure apparatus that locally fills the space between the projection optical systems PL and PL2 and the substrates P and P2 with a liquid is employed.
  • An immersion exposure apparatus for moving a stage holding a substrate to be exposed as described in a liquid tank, and a stage having a predetermined depth on a stage as disclosed in JP-A-10-303114.
  • the present invention is also applicable to a liquid immersion exposure apparatus in which a liquid tank is formed and a substrate is held therein.
  • the exposure apparatuses EX and EX2 are step-and-scan type scanning exposure apparatuses (scanning exposure apparatuses) that move the masks M and M2 and the substrates P and P2 synchronously to run and expose the patterns of the masks M and M2.
  • the mask M and M2 and the substrates P and P2 are kept still, and the pattern of the masks M and M2 is exposed collectively, and the substrate P and P2 are sequentially moved stepwise. It can also be applied to a projection exposure apparatus (stepper).
  • the present invention is also applicable to an exposure apparatus of a step 'and' stitch method in which at least two patterns are partially overlapped and transferred on the substrates P and P2.
  • the present invention can also be applied to a twin-stage type exposure apparatus including two stages capable of separately mounting substrates to be processed such as wafers and moving independently in the X and Y directions.
  • a twin-stage type exposure apparatus including two stages capable of separately mounting substrates to be processed such as wafers and moving independently in the X and Y directions.
  • the structure and exposure operation of a twin-stage type exposure apparatus are described in, for example, Japanese Patent Application Laid-Open Nos. 10-16309 and 10-214783 (corresponding US Pat. Nos. 6,341,007, 6,400,441, 6,549,269). 6, 590, 634), Special table 200 0—505958 (corresponding U.S. Pat. No. 5,969,441) or U.S. Pat. No. 6,208,407, as far as permitted by the laws of the country designated or selected in this international application. And incorporated as part of the text.
  • the types of exposure equipment EX and EX2 are not limited to exposure equipment for manufacturing semiconductor elements that expose semiconductor element patterns on substrates P and P2, but also exposure equipment for manufacturing liquid crystal display elements or displays, and thin films.
  • the present invention can be widely applied to a magnetic head, an image pickup device (CCD) or an exposure apparatus for manufacturing a reticle or a mask.
  • a linear motor is used for the substrate stage PST or the mask stage MST, either an air levitation type using an air bearing or a magnetic levitation type using a reactance force may be used.
  • each of the stages PST and MST may be of a type that moves along a guide, or may be a guideless type without a guide. Examples of using a linear motor for the stage are disclosed in US Pat. Nos. 5,623,853 and 5,528,118, each of which is permitted by the laws of the country designated or selected in this international application. To the extent possible, the contents of these documents are incorporated and incorporated as part of the text.
  • each stage PST, PST2, MST and MST2 is such that a magnet unit with two-dimensionally arranged magnets and an armature unit with two-dimensionally arranged coils face each other.
  • PST2, MST, and a planar motor driving MST2 may be used.
  • one of the magnet unit and the armature unit is connected to the stages PST, PST2, MST, and MST2, and the other of the magnet unit and the armature unit is connected to the stages PST, PST2, and MST2.
  • MST 2 may be provided on the moving surface side.
  • the reaction force generated by the movement of the substrate stage PST may be mechanically released to the floor (ground) using a frame member so as not to be transmitted to the projection optical system PL.
  • the method of dealing with this reaction is disclosed in detail, for example, in US Pat. No. 5,528,118 (Japanese Patent Application Laid-Open No. H8-166475), and is subject to the laws of the country specified or selected in this international application. To the extent permitted, the contents of this document are incorporated herein by reference.
  • the reaction force generated by the movement of the mask stage MST is transmitted to the projection optical system PL.
  • the method of handling this reaction force is disclosed in detail in, for example, US Pat. No. 5,874,820 (Japanese Patent Application Laid-Open No. H8-330224), which is designated or designated in the present international application. To the extent permitted by the laws of the selected country, the disclosure of this document is incorporated herein by reference.
  • the exposure apparatuses EX and EX 2 of the present embodiment perform various subsystems including each component listed in the claims of the present application so as to maintain predetermined mechanical accuracy, electrical accuracy, and optical accuracy. It is manufactured by assembling. Before and after this assembly, adjustments to achieve optical accuracy for various optical systems, adjustments to achieve mechanical accuracy for various mechanical systems, and various electrical For, adjustments are made to achieve electrical accuracy.
  • the process of assembling the exposure apparatus from various subsystems includes mechanical connections, wiring connections of electric circuits, and piping connections of pneumatic circuits among the various subsystems. It goes without saying that there is an individual assembly process for each subsystem before the assembly process from these various subsystems to the exposure apparatus. When the process of assembling the various subsystems into the exposure apparatus is completed, comprehensive adjustments are made to ensure the various precisions of the entire exposure apparatus. It is desirable that the exposure apparatus be manufactured in a tallied room where the temperature, cleanliness, etc. are controlled.
  • a micro device such as a semiconductor device has a step 201 for designing the function and performance of the micro device, a step 202 for fabricating a mask (reticle) based on this design step, Step 203 for manufacturing a substrate which is a substrate of the device, Step 204 for exposing a mask pattern to the substrate using the exposure apparatus EX of the above-described embodiment, Step for assembling a device (dicing process, bonding process) , Including the packaging process) 205, inspection step 206, etc.
  • the substrate is exposed by filling a space between a projection optical system and a substrate with a liquid, and projecting a pattern image onto the substrate via the projection optical system and the liquid.
  • An exposure apparatus wherein the projection optical system includes a first group including an optical member in contact with the liquid, and a second group different from the first group, wherein the first group and the second group are Since it is vibrated and supported separately, it is possible to suppress the deterioration of the pattern image even when the liquid is filled between the projection optical system and the substrate, and to manufacture a device with high accuracy.

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Abstract

この露光装置は、投影光学系と基板との間を液体で満たし、前記投影光学系と前記液体とを介して前記基板上にパターン像を投影することによって前記基板を露光する露光装置であって、前記投影光学系は、前記液体と接する光学部材を含む第1群と、その第1群とは異なる第2群とを含み、前記第1群は、第1支持部材に支持され、前記第2群は、前記第1支持部材とは異なる第2支持部材に分離して支持される。

Description

明 細 書 結合装置、 露光装置、 及びデバイス製造方法 技術分野
本発明は、 二物体を結合する結合装置、 投影光学系と基板との間を液体で満た した状態で、 投影光学系を介して基板を露光する露光装置、 及び、 この露光装置 を用いるデバイス製造方法に関する。
本願は、 2003年 7月 9日に出願された特願 2003— 272615号、 及 ぴ、 2003年 7月 28日に出願された特願 2003— 281182号に対し優 先権を主張し、 その内容をここに援用する。 背景技術
半導体デバイスゃ液晶表示デバィスは、 マスク上に形成されたパターンを感光 性の基板上に転写する、 いわゆるフォトリソグラフィの手法により製造される。 このフォトリソグラフィ工程で使用される露光装置は、 マスクを支持するマスク ステージと基板を支持する基板ステージとを有し、 マスクステージ及び基板ステ ージを逐次移動しながらマスクのパターンを投影光学系を介して基板に転写する ものである。 近年、 デバイスパターンのより一層の高集積化に対応するために投 影光学系の更なる高解像度化が望まれている。 投影光学系の解像度は、 使用する 露光波長が短くなるほど、 また投影光学系の開口数が大きいほど高くなる。 その ため、 露光装置で使用される露光波長は年々短波長化しており、 投影光学系の開 口数も増大している。 そして、 現在主流の露光波長は、 Kr Fエキシマレーザの 248 nmであるが、 更に短波長の A r Fエキシマレーザの 193 nmも実用化 されつつある。 また、 露光を行う際には、 解像度と同様に焦点深度 (DOF) も 重要となる。 解像度 R、 及び焦点深度 δはそれぞれ以下の式で表される。
R = k χ · λ/ΝΑ … (1)
δ =±k2 · 1/NA2 … (2)
ここで、 λは、 露光波長、 ΝΑは、 投影光学系の開口数、 い k2はプロセス 係数である。 (1 ) 式、 (2 ) 式より、 解像度 Rを高めるために、 露光波長; Lを短 くして、 開口数 N Aを大きくすると、 焦点深度 δが狭くなることが分かる。
焦点深度 δが狭くなり過ぎると、 投影光学系の像面に対して基板表面を合致さ せることが困難となり、露光動作時のフォーカスマージンが不足する恐れがある。 そこで、 実質的に露光波長を短くして、 且つ焦点深度を広くする方法として、 例 えば、 国際公開第 9 9 Ζ 4 9 5 0 4号パンフレット (文献 1 ) に開示されている 液浸法が提案されている。 この液浸法は、 投影光学系の下面と基板表面との間を 水や有機溶媒等の液体で満たし、液体中での露光光の波長が、空気中の 1 ( η は液体の屈折率で通常 1 . 2〜1 . 6程度) になることを利用して解像度を向上 するとともに、 焦点深度を約 η倍に拡大するというものである。 なお、 本国際出 願で指定または選択された国の法令で許容される限りにおいて、 上記文献 1の記 載内容を援用して本文の記載の一部とする。
ところで、 投影光学系の最も基板側の光学部材の端面 (終端面) と基板表面と の間に液体を満たした状態においては、 基板を保持する基板ステージの移動等に よって生じる振動が液体を介してその終端の光学部材に伝わり、 投影光学系と液 体とを介して基板上に投影されるパターン像が劣化してしまう可能性がある。 ま た、 その液体の圧力変化により、 投影光学系に力が加わり、 投影光学系が変動し て基板上に投影されるパターン像が劣化してしまう可能性がある。 発明の開示
本発明は、 このような事情に鑑みてなされたものであって、 一方の振動が他方 に伝わらないように 2つの物体を結合する装置を提供することを第 1の目的とす る。 また、 投影光学系と基板との間を液体で満たして露光する際のパターン像の 劣化を抑えることができる露光装置、 及びこの露光装置を用いるデバイス製造方 法を提供することを第 2の目的とする。
上記の課題を解決するため: 本発明は、 実施の形態に示す図 1〜図 1 7に対応 付けした以下の構成を採用している。 但し、 各要素に付した括弧付き符号は、 そ の要素の例示に過ぎず、 各要素を限定するものではない。
本発明の第 1の態様は、 投影光学系 (P L) と基板 (P ) との間を液体 (5 0 ) で満たし、 投影光学系 (PL) と液体 (50) とを介して基板 (P) 上にパター ン像を投影することによって基板 (P) を露光する露光装置であって、 投影光学 系 (PL) は、液体 (50) と接する光学部材 (60) を含む第 1群 (60) と、 その第 1群 (60) とは異なる第 2群 (MPL) とを含み、 第 1群 (60) は第 1支持部材 (47) に支持され、 第 2群 (MPL) は第 1支持部材 (47) とは 異なる第 2支持部材 (42) に分離して支持されている。
本態様によれば、 投影光学系のうち、 液体に接する光学部材を含む第 1群と、 それとは異なる第 2群とを、 第 1支持部材及ぴ第 2支持部材のそれぞれで分離し て支持するようにしたので、 第 1群と第 2群とを振動に関して分離することがで きる。 したがって、 第 1群の振動が第 2群に伝わることを防止でき、 パターン像 の劣化を防止し、 高いパターン精度を有するデパイスを製造することができる。 本発明の第 2の態様は、 投影光学系 (PL) と基板 (P) との間を液体 (50) で満たし、 投影光学系 (PL) と液体 (50) とを介して基板 (P) 上にパター ン像を投影することによって基板 (P) を露光する露光装置であって、 投影光学 系 (PL) は、 液体 (50) と接する光学部材を含む第 1群 (60) と、 その第 1群 (60) とは異なる第 2群 (MPL) とを含み、 第 1群 (60) を動かす駆 動機構 (48) により第 2群 (MPL) に対する第 1群 (60) の位置調整を行 う。
本態様によれば、 投影光学系のうちの液体に接する光学部材を含む第 1群を、 その第 1群とは異なる第 2群に対して所望の位置に位置決めできるので、 投影光 学系と基板との間に液体が満たされていても、 パターン像の劣化が防止され、 高 い精度を有するデバイスを製造することができる。
本発明の第 3の態様は、 第 1物体 (LS 2) と第 2物体 (108) とを結合す る結合装置 (160) であって、 第 1物体 (LS 2) と第 2物体 (108) とを 結合するパラレルリンク機構 (160、 161) と、 第 1物体 (LS 2) 及ぴ第 2物体 (108) のうちの一方の振動が他方に伝わらないように、 パラレルリン ク機構 (160、 161) に内蔵された防振機構 (167、 1 72、 173、 1 74) とを備える。
本態様によれば、 第 1物体と第 2物体とを、 防振機構を内蔵したパラレルリン ク機構で結合することで、一方の振動(変動)が他方に伝わることを防止できる。 また、 パラレルリンク機構を駆動することで、 第 1物体と第 2物体との相対位置 の維持 ·調整を行うことができる。
本発明の第 4の態様は、 投影光学系 (PL 2) と基板 (P2) との間の少なく とも一部を液体 (101) で満たし、 投影光学系 (PL 2) と液体 (101) と を介して基板 (P 2) 上にパターンの像を投影することによって基板 (P 2) を 露光する露光装置 (EX2) において、 投影光学系 (PL2) は、 液体 (101) と接する光学部材を少なくとも含む第 1群 (102) と、 その第 1群 (102) とパターンとの間に配置される第 2群 (MPL2) とを含み、 前記露光装置は、 第 1群 (102) を保持する第 1保持部材 (LS 2) と、 第 1保持部材 (LS 2) とは分離して、 第 2群 (MPL2) を保持する第 2保持部材 (PK2) と、 第 1 保持部材 (LS 2) と第 2保持部材 (PK2) とを支持するフレーム部材 (10 8) とを備える。
本態様によれば、 液体と接する光学部材を含む第 1群とそれとは異なる第 2群 とを、 第 1保持部材及び第 2保持部材のそれぞれで分離して保持するようにした ので、 第 1群と第 2群とを振動に関して分離することができる。 したがって、 液 体に起因する第 1群を保持する第 1保持部材の振動が第 2群を保持する第 2保持 部材に伝わることを防止でき、 パターンの像の劣化を防止し、 高いパターン精度 を有するデバイスを製造することができる。
また、 例えば基板ステージの位置情報を計測するための干渉計システムの参照 鏡 (固定鏡) が第 2保持部材に取り付けられている構成の場合、 第 2保持部材に 振動が伝わらないようにすることで、 基板ステージの位置情報の計測やその計測 結果に基づく位置制御を精度良く行うことができる。
本発明の第 5の態様は、 投影光学系 (PL2) と液体 (101) を介して基板 (P 2) 上に露光光を照射することによって基板を露光する露光装置 (EX2) であって、 投影光学系 (PL 2) は、 液体 (101) と接する光学部材を含む第 1群(102) と、 その第 1群とパターンとの間に配置される第 2群 (MPL2) とを含み、露光装置(EX2) は、第 1群(102) を保持する第 1保持部材(L S 2) と、 第 1保持部材 (LS 2) とは分離して、 第 2群 (MPL 2) を保持す る第 2保持部材 (PK2) と、 第 1保持部材 (LS 2) を支持するためのフレー ム部材 (108) と、 第 1保持部材 (LS 2) とフレーム部材 (1 08) の少な くとも一方の振動を抑制するための防振機構 (161) を有し、 第 1保持部材と フレーム部材とを連結する連結機構 (160) とを備える。
本態様によれば、 液体と接する光学部材を含む第 1群とそれとは異なる第 2群 とを、 第 1保持部材及ぴ第 2保持部材のそれぞれで分離して保持するようにした ので、 第 1群と第 2群とを振動に関して分離することができる。 したがって、 例 えば液体に起因する第 1群を保持する第 1保持部材の振動が第 2群を保持する第 2保持部材に伝わることを防止でき、 パターンの像の劣化を防止し、 高いパター ン精度を有するデパイスを製造することができる。
本発明の第 6の態様は、 投影光学系 (PL 2) と液体 (101) とを介して基 板(P 2)上に露光光を照射することによって基板を露光する露光装置(EX2) において、 基板 (P) の露光中に、 基板 (P) 上の一部のみに液浸領域 (AR2) を形成する液浸機構 (1 10, 120) を備え、 投影光学系 (PL 2) は、 液体 と接する光学部材を含む第 1群 (102) と、 その第 1群とパターンとの間に配 置される第 2群 (MP L 2) とを含み、 第 1群 (102) と第 2群 (MP L 2) とは振動的に分離して支持されている。
本態様によれば、 液体と接する光学部材を含む第 1群とそれとは異なる第 2群 とが振動に関して分離して支持されているので、 例えば液体に起因する第 1群の 振動が第 2群に伝わることを防止でき、 パターンの像の劣化を防止し、 高いパタ ーン精度を有するデパイスを製造することができる。
また、 本発明の第 7の態様は、 デバイス製造方法であって、 上記記載の露光装 置 (EX) を用いる。 図面の簡単な説明
図 1は、 本発明の露光装置の第 1の実施形態を示す概略構成図である。
図 2は、 投影光学系の先端部と液体供給装置及び液体回収装置との位置関係を 示す図である。
図 3は、 供給ノズル及び回収ノズルの配置例を示す図である。 図 4は、 投影光学系の支持構造の第 1の実施形態を示す概略図である。
図 5は、 第 1群の支持構造の一例を示す概略図である。 ' 図 6は、 投影光学系の支持構造の第 2の実施形態を示す概略図である。
図 7は、 本発明の露光装置の第 2の実施形態を示す概略構成図である。
図 8は、 投影光学系の先端部と液体供給機構及び液体回収機構との位置関係を 示す図である。
図 9は、 供給ノズル及ぴ回収ノズルの配置例を示す図である。
図 1 0は、 結合装置を示す概略斜視図である。
図 1 1は、 結合装置を構成するリンク部の断面図である。
図 1 2は、 第 1群の位置情報を計測する計測手段を示す概略構成図である。 図 1 3は、 干渉計の一例を示す図である。
図 1 4は、 図 1 3に示すダブルパス干渉計の特徴を説明するための模式図であ る。
図 1 5は、 干渉計の光路を示す模式図である。
図 1 6は、第 1群の位置情報を計測する計測手段の他の実施例を示す図である。 図 1 7は、 半導体デバイスの製造工程の一例を示すフローチャート図である。 発明を実施するための最良の形態
以下、 本発明の露光装置及びデバィス製造方法について図面を参照しながら説 明する。 ただし、 本発明は、 以下の各実施形態に限定されるものではなく、 例え ば、 これら実施形態の構成要素同士を適宜組み合わせてもよい。
(露光装置の第 1実施形態)
図 1は、 本発明に係る露光装置の第 1の実施形態を示す概略構成図である。 図 1において、露光装置 E Xは、マスク Mを支持するマスクステージ M S丁と、 基板 Pを支持する基板ステージ P S Tと、 マスクステージ M S Tに支持されてい るマスク Mを露光光 E Lで照明する照明光学系 I Lと、 露光光 E Lで照明された マスク Mのパターンの像を基板ステージ P S Tに支持されている基板 Pに投影露 光する投影光学系 P Lと、 露光装置 E X全体の動作を統括制御する制御装置 C O N Tとを備えている。 ここで、 本実施形態では、 露光装置 E Xとしてマスク Mと基板 Pとを走査方向 における互いに異なる向き (逆方向) に同期移動しつつマスク Mに形成されたパ ターンを基板 Pに露光する走査型露光装置 (所謂スキャニングステツパ) を使用 する場合を例にして説明する。 以下の説明において、 投影光学系 P Lの光軸 A X と一致する方向を Z軸方向、 Z軸方向に垂直な平面内でマスク Mと基板 Pとの同 期移動方向 (走查方向) を X軸方向、 Z軸方向及ぴ X軸方向に垂直な方向 (非走 查方向) を Y軸方向とする。 また、 X軸、 Y軸、 及び Z軸まわりの回転 (傾斜) 方向をそれぞれ、 Θ X、 Θ Y、 及び θ Ζ方向とする。 なお、 ここでいう 「基板」 は、半導体ウェハ上にレジストを塗布したものを含み、 「マスク」 は、基板上に縮 小投影されるデバイスパターンを形成されたレチクルを含む。
本実施形態の露光装置 Ε Χは、 露光波長を実質的に短くして解像度を向上する とともに焦点深度を実質的に広くするために液浸法を適用した液浸露光装置であ つて、 基板 Ρ上に液体 5 0を供給する液体供給装置 1と、 基板 Ρ上の液体 5 0を 回収する液体回収装置 2とを備えている。 露光装置 Ε Χは、 少なくともマスク Μ のパターン像を基板 Ρ上に転写している間、 液体供給装置 1から供給した液体 5 0により投影光学系 P Lの投影領域を含む基板 Ρ上の一部に液浸領域を形成する。 具体的には、 露光装置 Ε Χは、 投影光学系 P Lの先端部の光学素子 6 0の先端面 (最下面) 7と基板 Pの表面との間を局所的に液体 5 0で満たし、 この投影光学 系 P Lと基板 Pとの間の液体 5 0及ぴ投影光学系 P Lを介してマスク Mのパター ン像を基板 P上に投影することによつて基板 Pを露光する。
照明光学系 I Lは、 マスクステージ M S Tに支持されているマスク Mを露光光 E Lで照明するものであり、 露光用光源、 露光用光源から射出された光束の照度 を均一化するォプティカルインテグレータ、 ォプティ力ルインテグレータからの 露光光 E Lを集光するコンデンサレンズ、 リレーレンズ系、 露光光 E Lによるマ スク M上の照明領域をスリット状に設定する可変視野絞り等を有している。 マス ク M上の所定の照明領域は照明光学系 I Lにより均一な照度分布の露光光 E で 照明される。 照明光学系 I Lから射出される露光光 E Lとしては、 例えば水銀ラ ンプから射出される紫外域の輝線 (g線、 h線、 i線) 及び K r Fエキシマレー ザ光 (波長 2 4 8 n m) 等の遠紫外光 (D U V光) や、 A r Fエキシマレーザ光 (波長 1 93 nm) 及ぴ 2レーザ光 (波長 1 57 nm) 等の真空紫外光 (VU V光) などが用いられる。 本実施形態では、 A r Fエキシマレーザ光を用いる。 マスクステージ MS Tは、 マスク Mを支持するものであって、 投影光学系 P L の光軸 AXに垂直な平面内、 すなわち、 XY平面内で 2次元移動可能及び 0 Z方 向に微小回転可能である。 マスクステージ MS Tは、 リユアモータ等のマスクス テ一ジ駆動装置 M STDにより駆動される。マスクステージ駆動装置 M S T Dは、 制御装置 C O N Tにより制御される。 マスクステージ MS T上のマスク Mの 2次 元方向の位置、 及び回転角はレーザ干渉計によりリアルタイムで計測され、 計測 結果は、 制御装置 CONTに出力される。 制御装置 CONTは、 レーザ干渉計の 計測結果に基づいてマスクステージ駆動装置 M STDを駆動することでマスクス テージ MS Tに支持されているマスク Mの位置決めを行う。
投影光学系 P Lは、 マスク Mのパターンを所定の投影倍率 βで基板 Ρに投影露 光するものであって、 複数の光学素子 (レンズ) で構成されており、 これら光学 素子は鏡筒 ΡΚで支持されている。 本実施形態において、 投影光学系 PLは、 投 影倍率 が例えば 1Z4あるいは 1Z5の縮小系である。 なお、 投影光学系 PL は等倍系及び拡大系のいずれでもよい。
投影光学系 PLは、 その先端側 (基板 P側) に配置され、 液体 50と接する光 学部材を含む光学素子 (第 1群) 60と、 光学素子 60とマスク Mとの間に配置 された複数の光学素子を含む投影光学系本体 (第 2群) MPLとを有している。 投影光学系本体 MP Lは鏡筒 PKに支持されており、 光学素子 60は、 鏡筒 PK から分離して支持されている。 光学素子 60及び投影光学系本体 MP Lの支持構 造の詳細に関しては後述する。 なお、 本実施形態において、 第 1群を構成する光 学素子 60は、 1つの光学部材 (レンズ) により構成されているものとする。 基板ステージ PSTは、 基板 Pを支持するものであって、 基板 Pを基板ホルダ を介して保持する Zステージ 51と、 Zステージ 51を支持する XYステージ 5 2とを備えている。 Zステージ 51及び XYステージ 52を含む基板ステージ P STは、 ステージベース 53に支持されている。 基板ステージ PSTは、 リニア モータ等の基板ステージ駆動装置 P S TDにより駆動される。 基板ステージ駆動 装置 PSTDは、 制御装置 CONTにより制御される。 Zステージ 51を駆動す ることにより、 Zステージ 51に保持されている基板 Pの Z軸方向における位置 (フォーカス位置)、及ぴ 0 X、 0 Y方向における位置が制御される。 また、 XY ステージ 52を駆動することにより、 基板 Pの XY方向における位置 (投影光学 系 PLの像面と実質的に平行な方向の位置) が制御される。 すなわち、 Zステー ジ 51は、 基板 Pのフォーカス位置及ぴ傾斜角を制御して基板 Pの表面をオート フォーカス方式、 及びォートレベリング方式で投影光学系 P Lの像面に合わせ込 み、 XYステージ 52は、 基板 Pの X軸方向及び Y軸方向における位置決めを行 う。 なお、 Zステージと XYステージとを一体的に設けてよいことは言うまでも ない。
基板ステージ PST (Zステージ 51) 上には基板ステージ P S Tと一体的に 移動する移動鏡 54が設けられている。 また、 移動鏡 54に対向する位置にはレ 一ザ干渉計 55が設けられている。 基板ステージ P ST上の基板 Pの 2次元方向 の位置、 及び、 回転角は、 レーザ干渉計 55によりリアルタイムで計測され、 計 測結果は、 制御装置 CON Tに出力される。 制御装置 CONTは、 レーザ干渉計 55の計測結果に基づいて、 基板ステージ駆動装置 PSTDを駆動することで基 板ステージ P STに支持されている基板 Pの位置決めを行う。
露光装置 EXは、 投影光学系 PLの先端面 (光学素子 60の先端面) 7と基板 Pとの間の空間 56に所定の液体 50を供給する液体供給装置 1と、 空間 56の 液体 50を回収する液体回収装置 2とを備えている。 液体供給装置 1は、 投影光 学系 PLと基板 Pとの間の少なくとも一部を液体 50で満たすためのものであつ て、 液体 50を収容するタンク、 加圧ポンプなどを備えている。 液体供給装置 1 には供給管 3の一端部が接続され、 供給管 3の他端部には供給ノズル 4が接続さ れている。 液体供給装置 1は、 供給管 3及ぴ供給ノズル 4を介して空間 56に液 体 50を供給する。
液体回収装置 2は、 吸引ポンプ、 回収した液体 50を収容するタンクなどを備 えている。 液体回収装置 2には回収管 6の一端部が接続され、 回収管 6の他端部 には回収ノズル 5が接続されている。 液体回収装置 2は、 回収ノズル 5及ぴ回収 管 6を介して空間 56の液体 50を回収する。 空間 56に液体 50を満たす際、 制御装置 CONTは、 液体供給装置 1を駆動し、 供給管 3及び供給ノズル 4を介 して空間 56に対して単位時間当たり所定量の液体 50を供給するとともに、 液 体回収装置 2を駆動し、 回収ノズル 5及ぴ回収管 6を介して単位時間当たり所定 量の液体 50を空間 56より回収する。 これにより、 投影光学系 PLの先端面 7 と基板 Pとの間の空間 56に液体 50が配置される。
本実施形態において、 液体 50には純水が用いられる。 純水は、 Ar Fエキシ マレーザ光のみならず、 露光光 E Lを例えば水銀ランプから射出される紫外域の 輝線 (g線、 h線、 i線) 及び K r Fエキシマレーザ光 (波長 248 nm) 等の 遠紫外光 (DUV光) とした場合、 この露光光 ELを透過可能である。
図 2は、 露光装置 EXの投影光学系 PLの下部、 液体供給装置 1、 及び液体回 収装置 2などを示す正面図である。 図 2において、 投影光学系 PLの最下端の光 学素子 60は、 先端部 6 OAが走查方向に必要な部分だけを残して Y軸方向 (非 走查方向) に細長い矩形状に形成されている。 走査露光時には、 先端部 6 OAの 直下の矩形の投影領域にマスク Mの一部のパタ一ン像が投影され、 投影光学系 P Lに対して、 マスク Mが一 X方向 (又は +X方向) に速度 Vで移動するのに同期 して、 XYステージ 52を介して基板 Pが +X方向 (又は一 X方向) に速度 ]8 · V (;8は投影倍率)で移動する。そして、 1つのショット領域への露光終了後に、 基板 Pのステッピングによって次のショット領域が走查開始位置に移動し、以下、 ステップ ·アンド ·スキャン方式で各ショット領域に対する露光処理が順次行わ れる。 本実施形態では、 基板 Pの移動方向と平行に、 基板 Pの移動方向と同一方 向に液体 50が流れる。
図 3は、 投影光学系 PLのレンズ 60の先端部 6 OAと、 液体 50を X軸方向 に供給する供給ノズル 4 (4A〜4C) と、液体 50を回収する回収ノズル 5 (5 A、 5 B) との位置関係を示す図である。 図 3において、 レンズ 60の先端部 6 OAの形状は、 Y軸方向に細長い矩形状となっており、 投影光学系 PLのレンズ 60の先端部 6 OAを X軸方向に挟むように、 +X側に 3つの供給ノズル 4 A〜 4 Cが配置され、 一 X側に 2つの回収ノズル 5 A、 5 Bが配置されている。 そし て、 供給ノズル 4A〜4Cは供給管 3を介して液体供給装置 1に接続され、 回収 ノズル 5A、 5 Bは回収管 4を介して液体回収装置 2に接続されている。 また、 供給ノズル 4 A〜4 Cと回収ノズル 5 A、 5 Bとをほぼ 180° 回転した配置に、 供給ノズル 8 A〜8 Cと、 回収ノズル 9 A、 9 Bとが配置されている。 供給ノズ ル 4 A〜4 Cと回収ノズノレ 9 A、 9 Bとは Y軸方向に交互に配列され、 供給ノズ ル 8 A〜8 Cと回収ノズル 5 A、 5 Bとは Y軸方向に交互に配列され、 供給ノズ ル 8 A〜 8 Cは供給管 1 0を介して液体供給装置 1に接続され、回収ノズル 9 A、 9 Bは回収管 1 1を介して液体回収装置 2に接続されている。
図 4は、 投影光学系 P Lの支持構造を説明するための概略図である。
なお、 図 4では、 説明を簡単にするために、 液体 5 0、 液体供給装置 1、 及ぴ 液体回収装置 2などは省略されている。 図 4において、 露光装置 E Xは、 投影光 学系本体 M P Lを支持するメインフレーム 4 2と、 メインフレーム 4 2及び基板 ステージ P S T ( Zステージ 5 1及ぴ X Yステージ 5 2 ) を支持するべ一スフレ ーム 4 3とを備えている。 投影光学系本体 M P Lを保持する鏡筒 P Kの外周には フランジ 4 1が設けられており、 投影光学系本体 M P Lは、 このフランジ 4 1を 介してメインフレーム (第 2支持部材) 4 2に支持されている。
メインフレーム 4 2とベースフレーム 4 3との間には防振装置 4 4が配置され ており、 この防振装置 4 4によって、 ベースフレーム 4 3の振動が投影光学系本 体 M P Lを支持するメインフレーム 4 2に伝わらないように、 メインフレーム 4 2とベースフレーム 4 3とが分離されている。 ベースフレーム 4 3は、 クリーン ルームの床面上に脚部 4 5を介してほぼ水平に設置されている。
ベースフレーム (第 2ベース部材) 4 3上には、 防振装置 4 6を介してステー ジベース(第 1ベース部材) 5 3が支持されている。 この防振装置 4 6によって、 ベースフレーム 4 3の振動がステージベース 5 3に伝わらないように、 またステ ージベース 5 3の振動がベースフレーム 4 3に伝わらないように、 ベースフレー ム 4 3とステージベース 5 3とが分離されている。
ステージベース 5 3上にはエアベアリングなどを用いて基板ステージ P S丁が 非接触支持されており、 基板ステージ P S Tは、 不図示のリニアモータを用いて ステージベース 5 3上を二次元的に移動可能となっている。 ステージベース 5 3 上には支持フレーム (第 1支持部材) 4 7が設けられており、 光学素子 6 0を保 持する筐体 (レンズセル) 6 1が支持フレーム 4 7で支持されている。 このよう に、 光学素子 6 0 (筐体 6 1 ) を保持する支持フレーム 4 7と投影光学系本体 M P Lを支持するメインフレーム 4 2とは、 防振装置 4 4、 4 6を介して互いの振 動が伝わらないように分離されている。
なお、 図 4に示す構成において、 支持フレーム 4 7とステージベース 5 3との 間に防振装置 4 4、 4 6と同様の防振装置を設けてもよいし、 ゴム等の弾性部材 を配置して支持フレーム 4 7とステージベース 5 3との間に伝わる振動を減衰さ せるようにしてもよい。
図 5は、 投影光学系 P Lの光学素子 6 0付近の拡大図である。
支持フレーム 4 7と光学素子 6 0を保持する筐体 6 1 との間にはボイスコイル モータ (駆動機構) 4 8が配置されており、 支持フレーム 4 7はボイスコイルモ ータ 4 8を介して筐体 6 1を非接触支持しており、 ボイスコイルモータ 4 8の駆 動により、 筐体 6 1に保持された光学素子 6 0は、 Z軸方向に移動可能となって いる。また、メインフレーム 4 2には干渉計(計測装置) 7 1が配置されており、 筐体 6 1に取り付けられた測定ミラー 4 9 aと鏡筒 P Kに取り付けられた測定ミ ラー 4 9 bとからの反射光を受光して、 投影光学系本体 M P Lと光学素子 6 0と の間隔を計測している。 ボイスコイルモータ 4 8を例えば互いに 1 2 0 ° 間隔で 筐体 6 1と支持フレーム 4 7との間に 3個配置して、 それぞれを独自に駆動して Z軸方向への移動と投影光学系 M P Lに対する傾斜とが可能に構成されている。 ボイスコイルモータ 4 8は、 干渉計 7 1の計測結果に基づいて、 投影光学系本体 MP Lと光学素子 6 0とが所定の位置関係 (所定間隔) を維持するように制御さ れる。
次に、 上述した露光装置 E Xを用いてマスク Mのパターンを基板 Pに露光する 手順について説明する。
マスク Mがマスクステージ M S Tにロードされるとともに、 基板 Pが基板ステ ージ P S Tにロードされた後、 制御装置 C O N Tは、 液体供給装置 1を駆動し、 空間 5 6に対する液体供給動作を開始する。 そして、 矢印 X a (図 3参照) で示 す走査方向 (一 X方向) に基板 Pを移動させて走査露光を行う場合には、 供給管 3、 供給ノズル 4 A〜4 C、 回収管 4、 及ぴ回収ノズル 5 A、 5 Bを用いて、 液 体供給装置 1及び液体回収装置 2により液体 5 0の供給及び回収が行われる。 す なわち、 基板 Pが一 X方向に移動する際には、 供給管 3及び供給ノズル 4 ( 4 A 〜4 C ) を介して液体供給装置 1から液体 5 0が投影光学系 P Lと基板 Pとの間 に供給されるとともに、 回収ノズル 5 ( 5 A、 5 B )、及ぴ回収管 6を介して液体 5 0が液体回収装置 2に回収され、 光学素子 6 0と基板 Pとの間を満たすように 一 X方向に液体 5 0が流れる。 一方、 矢印 X bで示す走査方向 (+ X方向) に基 板 Pを移動させて走査露光を行う場合には、供給管 1 0、供給ノズル 8 A〜 8 C、 回収管 1 1、 及ぴ回収ノズル 9 A、 9 Bを用いて、 液体供給装置 1及ぴ液体回収 装置 2により液体 5 0の供給及ぴ回収が行われる。 すなわち、 基板 Pが + X方向 に移動する際には、 供給管 1 0及ぴ供給ノズル 8 ( 8 A〜8 C) を介して液体供 給装置 1から液体 5 0が投影光学系 P Lと基板 Pとの間に供給されるとともに、 回収ノズル 9 ( 9 A、 9 B )、及ぴ回収管 1 1を介して液体 5 0が液体回収装置 2 に回収され、 光学素子 6 0と基板 Pとの間を満たすように + X方向に液体 5 0が 流れる。 この場合、 例えば液体供給装置 1から供給ノズル 4を介して供給される 液体 5 0は基板 Pの一 X方向への移動に伴って空間 5 6に引き込まれるようにし て流れるので、 液体供給装置 1の供給エネルギーが小さくても液体 5 0を空間 5 6に容易に供給できる。 そして、 走查方向に応じて液体 5 0を流す方向を切り替 えることにより、 + X方向、 又は一 X方向のどちらの方向に基板 Pを走査する場 合にも、光学素子 6 0の先端面 7と基板 Pとの間を液体 5 0で満たすことができ、 高い解像度及び広い焦点深度を得ることができる。
ここで、 ボイスコイルモータ 4 8のコイル部を冷却して所定の温度に設定する 冷却装置を設けてもよい。 その場合、 その冷却装置の冷媒を水とし、 液体 5 0の 温度を所定に設定する温調装置と一部を共用するようにしてもよい。
また、 干渉計 7 1は、 投影光学系本体 M P Lを保持する鏡筒 P Kと光学素子 6 0を保持する筐体 6 1との間隔を常時監視しており、 基板ステージ P S Tの振動 や液体 5 0の圧力変化などによって、 その間隔が変化した場合には、 干渉計 7 1 の計測結果に基づいてボイスコイルモータ 4 8により筐体 6 1に保持された光学 素子 6 0が動かされ、投影光学系本体 MP Lと光学素子 6 0との間隔(位置関係) が所定状態に維持される。
このように、 本実施形態においては、 投影光学系本体 M P Lを支持するメイン フレーム 4 2と光学素子 6 0を保持する支持フレーム 4 7とが振動的に分離され ており、 光学素子 6 0に伝わった振動が投影光学系本体 M P Lに伝わることを防 止できる。 また、 光学素子 6 0は、 ボイスコイルモータ 4 8を介して支持フレー ム 4 7に非接触支持され、 支持フレーム 4 7からの振動が遮断されているため、 X軸及ぴ Y軸方向の位置が安定しているばかりでなく、 ボイスコイルモータ 4 8 によって Z軸方向の位置が制御されているので、 投影光学系本体 M P Lに対して 光学素子 6 0を所望状態に位置決めできる。 したがって、 投影光学系 P Lの光学 素子 6 0と基板 Pとの間を液体 5 0で満たして液浸露光を実行する場合にも、 パ ターン像の劣化を起こすことなく、 所望のパターン像を基板 P上に形成すること ができる。 また、 基板ステージ P S Tをモニタする干渉計 5 5やマスクステージ M S Tをモニタする干渉計 (不図示) とともに用いられる参照ミラーが鏡筒 P K に設けられている場合には、 光学素子 6 0の振動が鏡筒 P Kに伝わらないので、 各干渉計の計測誤差を防止することができる。
なお、測定ミラーを投影光学系本体 M P Lと筐体 6 1 とのそれぞれに複数設け、 投影光学系本体 MP Lと筐体 6 1との間隔のみならず、 相対傾斜や X軸方向、 及 ぴ Y軸方向の相対位置を計測するようにしてもよい。 また、 その計測結果に基づ いて、ボイスコイルモータ 4 8によって光学素子 6 0を傾斜させたり、 X軸方向、 Y軸方向に移動するようにしてもよい。 また、 本実施形態においては、 光学素子 6 0を動かす構成であるが、 投影光学系本体 MP Lを動かすようにしてもよい。 また、 光学素子 6 0の変動によって基板 P上に投影されるパターン像の投影状態
(結像状態) が変化する場合には、 投影光学系本体 M P Lを構成する複数の光学 部材の一部を動かして、 その投影状態の変化を補正するようにしてもよい。
またさらに、 上述の第 1実施形態においては、 計測装置として干渉計システム ( 4 9 a , 4 9 b , 7 1 ) を用いているが、 投影光学系本体 MP Lと光学素子 6 0との位置関係が所定の精度で計測できるものであれば、 別の方式の計測装置を 用いてもよい。 例えば、 鏡筒 P Kと筐体 6 1とのそれぞれに配置された計測マー クの相対的な位置情報を光学的に計測する計測装置を上述の干渉計システムの代 わりに使用することもできる。
図 6は、 投影光学系の支持構造の別の形態を示す概略図である。
本実施形態においては、 光学素子 6 0を保持した筐体 6 1を支持する支持フレ ーム 4 7 がベースフレーム 4 3に取り付けられている点が、 図 4を参照して説 明した投影光学系の支持構造の実施形態と異なっている。本実施形態においても、 投影光学系本体 MP Lを支持するメインフレーム 4 2と光学素子 6 0を保持する 支持フレーム 4 7 ' とが振動的に分離されており、 光学素子 6 0に伝わった振動 が投影光学系本体 M P Lに伝わることがなく、 また投影光学系本体 M P Lと光学 素子 6 0との位置関係が所定状態に維持されているので、 投影光学系 P Lの光学 素子 6 0と基板 Pとの間を液体 5 0で満たして液浸露光を実行する場合にも、 パ ターン像の劣化を起こすことなく、 所望のパターン像を基板 P上に形成すること ができる。
なお、 投影光学系本体 MP Lと光学素子 6 0とが振動的に分離されていれば、 それぞれの支持部材 (フレーム) は、 上述の各実施形態に限定されるものではな い。
また、 上記実施形態において、 筐体 6 1は、 1つの光学素子 6 0のみを保持す るようになっているが、 光学素子 6 0を含む複数の光学素子を保持するようにし てもよい。 また、 上述の実施形態においては、 光学素子 6 0と、 マスク Mと光学 素子 6 0との間の投影光学系本体 MP Lとの二群に投影光学系 P Lを分けている が、 三群以上に分離するようにしてもよいし、 光学素子 6 0を含む第 1群を、 そ の第 1群と隣り合わない群との相対位置を所定状態に維持するようにしてもよい。 上記各実施形態において、上述したノズルの形状は特に限定されるものでなく、 例えば先端部 6 0 Aの長辺について 2対のノズルで液体 5 0の供給又は回収を行 うようにしてもよい。 なお、 この場合には、 + X方向、 又は一 X方向のどちらの 方向からも液体 5 0の供給及び回収を行うことができるようにするため、 供給ノ ズルと回収ノズルと上下に並べて配置してもよい。
(露光装置の第 2実施形態)
図 7は、 本発明に係る露光装置の第 2の実施形態を示す概略構成図である。 図 7において、 露光装置 E X 2は、 マスク M 2を支持するマスクステージ M S T 2と、 基板 P 2を支持する基板ステージ P S T 2と、 マスクステージ M S T 2 に支持されているマスク M 2を露光光 E L 2で照明する照明光学系 I L 2と、 露 光光 EL 2で照明されたマスク M 2のパターン像を基板ステージ P ST 2に支持 されている基板 P 2に投影露光する投影光学系 P L 2と、 露光装置 EX 2全体の 動作を統括制御する制御装置 CONT 2とを備えている。 更に、 露光装置 EX2 は、 マスクステージ MS T 2及び投影光学系 PL 2を支持するメインコラム 10 3を備えている。 メインコラム 103は、 床面に水平に載置されたベースプレー ト 4上に設置されている。 メインコラム 103には、 内側に向けて突出する上側 段部 (上側支持部) 103A及び下側段部 (下側支持部) 103Bが形成されて いる。
本実施形態の露光装置 EX 2は、 露光波長を実質的に短くして解像度を向上す るとともに焦点深度を実質的に広くするために液浸法を適用した液浸露光装置で あって、 基板 P 2上に液体 101を供給する液体供給機構 1 10と、 基板 P 2上 の液体 101を回収する液体回収機構 120とを備えている。露光装置 EX 2は、 少なくともマスク M2のパターン像を基板 P 2上に転写している間、 液体供給機 構 1 10から供給した液体 101により投影光学系 PL 2の投影領域 AR1を含 む基板 P 2上の一部に液浸領域 AR 2を形成する。 具体的には、 露光装置 EX2 は、 投影光学系 PL 2の先端部 (終端部) の光学部材 (光学素子) 102と基板 P 2の表面との間に液体 101を局所的に満たし、 この投影光学系 P L 2と基板 P 2との間の液体 101及び投影光学系 P L 2を介してマスク M 2のパターン像 を基板 P 2上に投影することによって、 この基板 P 2を露光する。
本実施形態では、 露光装置 EX 2としてマスク M 2と基板 P 2とを走査方向に おける互いに異なる向き (逆方向) に同期移動しつつ、 マスク M 2に形成された パターンを基板 P 2に露光する走査型露光装置 (所謂スキャニングステツパ) を 使用する場合を例にして説明する。 以下の説明において、 投影光学系 PL 2の光 軸 AX2と一致する方向を Z軸方向、 Z軸方向に垂直な平面内でマスク M2と基 板 P 2との同期移動方向 (走査方向) を X軸方向、 Z軸方向及び X軸方向に垂直 な方向 (非走査方向) を Y軸方向とする。 また、 X軸、 Y軸、 及ぴ Z軸まわりの 回転 (傾斜) 方向をそれぞれ、 0Χ、 θ Y, 及ぴ 0 Z方向とする。 なお、 ここで いう 「基板」 は、 半導体ウェハ上に感光性材料であるフォトレジストを塗布した ものを含み、 「マスク」は、基板上に縮小投影されるデパイスパターンを形成され たレチクルを含む。
照明光学系 I L2は、 メインコラム 103の上部に固定された支持コラム 10 5により支持されている。 照明光学系 I L 2は、 マスクステージ MS T 2に支持 されているマスク M 2を露光光 EL 2で照明するものであり、 露光用光源、 露光 用光源から射出された光束の照度を均一化するオプティカルインテグレータ、 ォ プティカルインテグレータからの露光光 E L 2を集光するコンデンサレンズ、 リ レーレンズ系、 及び露光光 E L 2によるマスク M 2上の照明領域をスリット状に 設定する可変視野絞り等を有している。 マスク M 2上の所定の照明領域は、 照明 光学系 I L 2により均一な照度分布の露光光 EL 2で照明される。 照明光学系 I L 2から射出される露光光 EL 2としては、 例えば水銀ランプから射出される紫 外域の輝線 (g線、 h線、 i線) 及び K r Fエキシマレーザ光 (波長 248 nm) 等の遠紫外光 (DUV光) や、 Ar Fエキシマレーザ光 (波長 193nm) 及ぴ F 2レーザ光 (波長 157 nm) 等の真空紫外光 (VUV光) 等が用いられる。 本実施形態においては A r Fエキシマレーザ光が用いられる。
本実施形態において、 液体 101には純水が用いられる。 純水は、 Ar Fェキ シマレーザ光のみならず、例えば水銀 7ンプから射出される紫外域の輝線( g線、 h線、 i線) 及ぴ K r Fエキシマレーザ光 (波長 248 n m) 等の遠紫外光 (D UV光) も透過可能である。 '
マスクステージ MS T 2は、 マスク M2を支持するものであって、 その中央部 にマスク M 2のパターン像を通過させる開口部 134 Aを備えている。 メインコ ラム 103の上側段部 103 Aには、 防振ュニット 106を介してマスク定盤 1 31が支持されている。 マスク定盤 131の中央部にも、 マスク M2のパターン 像を通過させる開口部 134 Bが形成されている。 マスクステージ MS T 2の下 面には非接触軸受である気体軸受 (エアベアリング) 132が複数設けられてい る。 マスクステージ MS T 2は、 エアベアリング 132によりマスク定盤 131 の上面 (ガイド面) 131 Aに対して非接触支持されており、 リニアモータ等の マスクステージ駆動機構により、投影光学系 P L 2の光軸 AX 2に垂直な平面内、 すなわち XY平面内で 2次元移動可能及ぴ 0 Z方向に微小回転可能である。 マス クステージ MS T 2上の + X側の所定位置には移動鏡 135が設けられている。 また、 移動鏡 1 35に対向する位置にはレーザ干渉計 136が設けられている。 同様に、 不図示ではあるが、 マスクステージ MS T 2上の + Y側にも移動鏡が設 けられ、 これに対向する位置にはレーザ干渉計が設けられている。 マスクステー ジ MST 2上のマスク M2の 2次元方向の位置、 及び 方向の回転角 (場合に よっては 0 X、 方向の回転角も含む) は、 レーザ干渉計 1 36によりリアル タイムで計測され、 計測結果は、 制御装置 CONT2に出力される。 制御装置 C ONT 2は、 レーザ干渉計 136の計測結果に基づいてマスクステージ駆動機構 を駆動することでマスクステージ M S T 2に支持されているマスク M2の位置決 めを行う。
投影光学系 PL 2は、 マスク M 2のパターンを所定の投影倍率 i3で基板 P 2に 投影露光するものである。 本実施形態において、 投影光学系 PL 2は、 投影倍率 ]3が例えば 1Z4あるいは 1 5の縮小系である。 なお、 投影光学系 PL 2は、 等倍系及び拡大系のいずれでもよい。 投影光学系 PL 2は、 その終端側 (基板 P 2側) に配置され、 液体 101と接する光学部材 (第 1群) 102と、 光学部材 102とパターンを有するマスク M2との間に配置された複数の光学素子を含む 光学群 (第 2群) MP L 2とを備えている。 なお、 本実施形態において、 第 1群 は光学部材 102のみ、 すなわち 1つのレンズ素子 (光学素子) のみを含む。 レ ンズ素子 102は、 金属製のレンズセル (第 1保持部材) L S 2に保持されてい る。 レンズセル L S 2は、 金属製であって、 レンズセル L S 2とレンズ素子 10 2との間には不図示のばね機構が介在している。 一方、 光学群 MP L 2は、 鏡筒 (第 2保持部材) PK 2で保持されている。 レンズセル L S 2と鏡筒 PK 2とは 分離している。
鏡筒 PK 2の外周部にはフランジ部 FLG 2が設けられている。 また、 メイン コラム 103の下側段部 103 Bには、 防振ュニット 107を介して鏡筒定盤 1 08が支持されている。 そして、 フランジ部 FLG2が鏡筒定盤 1 08に係合す ることによって、 光学群 MP L 2を保持する鏡筒 PK 2が鏡筒定盤 (フレーム部 材) 108に支持される。
レンズ素子 102を保持したレンズセル LS 2は、 後に詳述する結合装置 16 0によって鏡筒定盤 108に結合されており、 結合装置 160を介して鏡筒定盤 108に支持された構成となっている。 レンズセル LS 2に保持されたレンズ素 子 102は、 結合装置 160により、 鏡筒 PK2に保持された光学群 MP L 2に 対して可動となっている。
投影光学系 P L 2を構成する複数の光学素子のそれぞれは螢石あるいは石英で 形成されており、 一部の光学素子の曲面には非球面研磨が施されている。 特に、 レンズ素子 102を螢石で形成すると、 この螢石は、 そのままでは長期間に水に よって浸食されてしまうので、 適当な薄膜でコートしつつ親和性を高めておく。 これにより、 レンズ素子 102の液体接触面のほぼ全面に液体 101を密着させ ることができ、 レンズ素子 102と基板 P 2との間の光路を液体 101で確実に 満たすことができる。 なお、 レンズ素子 102は、 水との親和性が高い石英であ つてもよい。 また、 レンズ素子 102の液体接触面にコーティング等の親水 (親 液) 処理を施して、 液体 101との親和性をより高める場合、 液浸領域 AR 2か ら水を除去した乾燥状態においては、 レンズ素子 102の液体接触面から水分が 素早く逃げるような特殊な膜構造 (例えば電界を印加すると分子配列が変化した り、 わずかな電流を流すると温度上昇する膜等) にしてもよレ、。
基板ステージ P ST 2は、 基板ホルダ PH 2を介して基板 P 2を吸着保持して 移動可能に設けられており、 その下面には複数の非接触軸受である気体軸受 (ェ ァベアリング) 142が設けられている。 ベースプレート 104上には、 防振ュ ニット 109を介して基板定盤 141が支持されている。 基板ステージ P ST 1 は、 エアベアリング 142により基板定盤 141の上面 (ガイド面) 141 Aに 対して非接触支持されており、 リニアモータ等の基板ステージ駆動機構により、 投影光学系 PL 2の光軸 AX 2に垂直な平面内、 すなわち XY平面内で 2次元移 動可能及び 0 Z方向に微小回転可能である。 更に、 基板ステージ PST2は、 Z 軸方向、 方向、 及ぴ 0 Y方向にも移動可能に設けられている。 基板ステージ 駆動機構は、 制御装置 CONT2により制御される。 基板ステージ PST2は、 基板 P 2のフォーカス位置 (Z位置) 及ぴ傾斜角を制御して基板 P 2の表面をォ 一トフォーカス方式、 及ぴォートレベリング方式で投影光学系 PL 2の像面に合 わせ込むとともに、 基板 P 2の X軸方向及ぴ Y軸方向における位置決めを行う。 基板ステージ P ST 2 (基板ホルダ PH 2) 上の + X側の所定位置には基板ス テージ P ST 2と一体的に移動する移動鏡 180が設けられ、 鏡筒 PK2の + X 側の所定位置には参照鏡 (固定鏡) 181が設けられている。 また、 移動鏡 1 8 0に対向する位置にはレーザ干渉計 182が設けられている。 レーザ干渉計 18 2は、 移動鏡 180に測長ビーム (測定光) を照射するとともに、 参照鏡 18 1 に参照ビーム (参照光) をミラー 183A、 183Bを介して照射する。 照射し た測長ビーム及び参照ビームに基づく移動鏡 180及び参照鏡 181それぞれか らの反射光は、 レーザ干渉計 182の受光部で受光され、 レーザ干渉計 182は これら光を干渉し、 参照ビームの光路長を基準とした測長ビームの光路長の変化 量、 ひいては、 参照鏡 181を基準とした移動鏡 180の位置 (座標) や変位を 計測する。 参照鏡 18 1は、 鏡筒 PK 2に支持され、 移動鏡 180は、 基板ホル ダ PH2 (基板ステージ P ST 2) に支持されている。 同様に、 不図示ではある が、 基板ステージ P S T 2上及ぴ鏡筒 PK 2の + Y側にも移動鏡及び参照鏡が設 けられ、 これらに対向する位置にはレーザ干渉計が設けられている。 基板ステー ジ P ST上の基板 Pの 2次元方向の位置、 及び回転角はレーザ干渉計 18'2によ りリアルタイムで計測され、 計測結果は、 制御装置 CONT2に出力される。 制 御装置 C ONT 2は、 レーザ干渉計 182の計測結果に基づいてリユアモータを 含む基板ステージ駆動機構を駆動することで基板ステージ P ST 2に支持されて レヽる基板 P 2の移動や位置決めを行う。
また、 基板ステージ PST2 (基板ホルダ PH 2) 上には、 基板 P 2を囲むよ うに捕助プレート 143が設けられている。 補助プレート 143は基板ホルダ P H 2に保持された基板 P 2の表面とほぼ同じ高さの平面を有している。 基板 P 2 のエッジ領域を露光する場合にも、 補助プレート 143により投影光学系 P L 2 の下に液体 101を保持することができる。
基板ステージ P ST 2は、 Xガイドステージ 144により X軸方向に移動自在 に支持されている。 基板ステージ PST2は、 Xガイドステージ 144に案内さ れつつ Xリニアモータ 147により X軸方向に所定ストロークで移動可能である。 Xリユアモータ 147は、 Xガイドステージ 144に X軸方向に延びるように設 けられた固定子 147 Aと、 この固定子 147 Aに対応して設けられ基板ステー ジ PST 2に固定された可動子 147Bとを備えている。 そして、 可動子 147 Bが固定子 1 4 7 Aに対して駆動することで基板ステージ P S T 2が X軸方向に 移動する。 ここで、 基板ステージ P S T 2は、 Xガイドステージ 1 4 4に対して Z軸方向に所定量のギャップを維持する磁石及びァクチユエータからなる磁気ガ イドにより非接触で支持されている。 基板ステージ P S T 2は、 Xガイドステー ジ 1 4 4に非接触支持された状態で Xリニアモータ 1 4 7により X軸方向に移動 する。
Xガイドステージ 1 4 4の長手方向両端には、 この Xガイドステージ 1 4 4を 基板ステージ P S T 2とともに Y軸方向に移動可能な一対の Yリユアモータ 1 4 8が設けられている。 Yリニァモータ 1 4 8のそれぞれは、 Xガイドステージ 1 4 4の長手方向両端に設けられた可動子 1 4 8 Bと、 この可動子 1 4 8 Bに対応 して設けられた固定子 1 4 8 Aとを備えている。
そして、 可動子 1 4 8 Bが固定子 1 4 8 Aに対して駆動することで Xガイドステ ージ 1 4 4が基板ステージ P S T 2とともに Y軸方向に移動する。 また、 Yリニ ァモータ 1 4 8のそれぞれの駆動を調整することで Xガイドステージ 1 4 4は、 0 Z方向にも回転移動可能となっている。 したがって、 この Yリニアモータ 1 4 8により基板ステージ P S T 2が Xガイドステージ 1 4 4とほぼ一体的に Y軸方 向及ぴ Θ Z方向に移動可能となっている。
基板定盤 1 4 1の X軸方向両側のそれぞれには、 Xガイドステージ 1 4 4の Y 軸方向への移動を案内するガイド部 1 4 9が設けられている。ガイド部 1 4 9は、 ベースプレート 1 0 4上に支持されている。 一方、 Xガイドステージ 1 4 4の下 面の長手方向両端部のそれぞれには凹形状の被ガイド部材 1 4 5が設けられてい る。ガイド部 1 4 9は、被ガイド部材 1 4 5と係合し、ガイド部 1 4 9の上面(ガ ィド面) と被ガイド部材 1 4 5の内面とが対向するように設けられている。 ガイ ド部 1 4 9のガイド面には非接触軸受である気体軸受 (エアベアリング) 1 4 6 が設けられており、 Xガイドステージ 1 4 4は、 ガイド部 1 4 9のガイド面に対 して非接触支持されている。
図 8は、 液体供給機構 1 1 0、 液体回収機構 1 2 0、 及び投影光学系 P L 2先 端部近傍を示す拡大図である。
液体供給機構 1 1 0は、 投影光学系 P L 2と基板 P 2との間へ液体 1 0 1を供 給するものであって、 液体 1 0 1を送出可能な液体供給部 1 1 1と、 液体供給部 1 1 1に供給管 1 1 5を介して接続され、 この液体供給部 1 1 1から送出された 液体 1 0 1を基板 P 2上に供給する供給ノズル 1 1 4とを備えている。 供給ノズ ル 1 1 4は、 基板 P 2の表面に近接して配置されている。 液体供給部 1 1 1は、 液体 1 0 1を収容するタンク、 加圧ポンプ、 及ぴ供給する液体 1 0 1の温度を調 整する温度調整装置等を備えており、 供給管 1 1 5及び供給ノズル 1 1 4を介し て基板 P 2上に液体 1 0 1を供給する。 液体供給部 1 1 1の液体供給動作は、 制 御装置 C O N T 2により制御され、 制御装置 C O N T 2は、 液体供給部 1 1 1に よる基板 P 2上に対する単位時間あたりの液体供給量を制御可能である。
液体回収機構 1 2 0は、 液体供給機構 1 1 0によって供給された基板 P 2上の 液体 1 0 1を回収するものであって、 基板 P 2の表面に近接して配置された回収 ノズル 1 2 1と、 回収ノズル 1 2 1に回収管 1 2 4を介して接続された液体回収 部 1 2 5とを備えている。 液体回収部 1 2 5は、 吸引ポンプ、 及ぴ回収した液体 1 0 1を収容可能なタンク等を備えている。 液体回収部 1 2 5に回収された液体 1 0 1は、 例えば廃棄されたり、 あるいはクリーン化されて液体供給部 1 1 1等 に戻され再利用される。
基板 P 2上に液浸領域 A R 2を形成する際、 制御装置 C O N T 2は、 液体供給 部 1 1 1を駆動し、 供給管 1 1 5及び供給ノズル 1 1 4を介して単位時間当たり 所定量の液体 1 0 1を供給するとともに、 液体回収部 1 2 5を駆動し、 回収ノズ ル 1 2 1及び回収管 1 2 4を介して単位時間当たり所定量の液体 1 0 1を回収す る。 これにより、 投影光学系 P L 2の終端部のレンズ素子 1 0 2と基板 P 2との 間に液体 1 0 1の液浸領域 A R 2が形成される。
なお、 図 7及び図 8の一部断面図に示すように、 液体供給機構 1 1 0及び液体 回収機構 1 2 0は、 鏡筒定盤 1 0 8に対して分離して支持されている。 これによ り、 液体供給機構 1 1 0及び液体回収機構 1 2 0で生じた振動が、 鏡筒定盤 1 0 8を介して投影光学系 P L 2に伝わることがない。
図 9は、 液体供給機構 1 1 0及び液体回収機構 1 2 0と投影光学系 P L 2の投 影領域 A R 1との位置関係を示す平面図である。 投影光学系 P L 2の投影領域 A R 1は、 Y軸方向に細長い矩形状 (スリット状) となっており、 その投影領域 A R 1を X軸方向に挟むように、 +X側に 3つの供給ノズル 1 14 A〜 1 14じが 配置され、 一 X側に 2つの回収ノズル 121 A、 121 Bが配置されている。 そ して、 供給ノズル 1 14 A〜 1 14 Cは供給管 1 15を介して液体供給部 1 1 1 に接続され、 回収ノズル 1 21A、 12 I Bは、 回収管 1 24を介して液体回収 部 125に接続されている。 また、 供給ノズル 1 14 A〜l 14 Cと回収ノズル 121A、 12 I Bとをほぼ 180° 回転した配置に、 供給ノズル 1 14 A, 〜 1 14C' と、 回収ノズル 121 A' 、 121 B' とが配置されている。 供給ノ ズル 1 14 A〜 1 14 Cと回収ノズル 121A, 、 1 21 B' とは Y軸方向に交 互に配列され、 供給ノズル 1 14 A' 〜1 14C' と回収ノズル 1 21 A、 1 2 1 Bとは Y軸方向に交互に配列され、 供給ノズル 114A, 〜1 14C, は、 供 給管 1 1 5, を介して液体供給部 1 1 1に接続され、 回収ノズル 121A, 、 1 2 I B' は、 回収管 124, を介して液体回収部 125に接続されている。 図 10は、 レンズセル L S 2と鏡筒定盤 108とを結合する結合装置 160を 示す斜視図である。
結合装置 160は、 ァクチユエータュニット 162をそれぞれ有する複数のリ ンク部 161を並列に設けたパラレルリンク機構により構成されている。 本実施 形態において、 結合装置 160は 6つのリンク部 161からなる 6自由度パラレ ルリンク機構であり、 レンズセル LS 2は、 キネマティックに支持されている。 本実施形態において、 リンク部 161は、 2つずつをペアとしてほぼ 120° 間 隔で配置されている。 なお、 6つのリンク部 161は、 等間隔で配置されてもよ いし、 不等間隔で配置されてもよい。
リンク部 16 1は、 レンズセル L S 2に球面軸受 163を介して連結された第 1連結部材 164と、 鏡筒定盤 108に球面軸受 165を介して連結された第 2 連結部材 166とを備えている。 第 1、 第 2連結部材 164、 166は、 軸状部 材であり、 ァクチユエータュ-ット 162を構成する筒状部材 167に対して軸 方向に移動可能に設けられている。 そして、 ァクチユエータュニット 162の駆 動により、 第 1、 第 2連結部材 164、 166は、 ァクチユエータュニット 16 2の筒状部材 167に対して軸方向に可動であり、 これによりリンク部 161は 球面軸受 163と球面軸受 1 65との間隔を維持、 あるいは変更 (伸縮) するこ とができる。
結合装置 1 6 0は、 リンク部 1 6 1のそれぞれを伸縮させることによって、 鏡 筒定盤 1 0 8に対するレンズセル L S 2の姿勢を維持、 調整可能である。 このと き、光学群 MP L 2を保持した鏡筒 P K 2は、鏡筒定盤 1 0 8に支持されており、 レンズ素子 1 0 2は、 レンズセル L S 2に保持されているため、 結合装置 1 6 0 は、 リンク部 1 6 1のそれぞれを伸縮させることによって、 実質的に光学群 MP L 2に対するレンズ素子 1 0 2の姿勢を維持、 調整可能である。
図 1 1は、 リンク部 1 6 1の断面図である。
図 1 1において、 リンク部 1 6 1は、 筒状部材 1 6 7と、 筒状部材 1 6 7に対 して移動可能 (出没可能) に設けられた軸状部材である第 1、 第 2連結部材 1 6 4、 1 6 6とを備えている。 第 1、 第 2連結部材 1 6 4、 1 6 6の先端部 1 6 4 A、 1 6 6 Aのそれぞれには球面軸受 1 6 3、 1 6 5が設けられている。 第 1、 第 2連結部材 1 6 4、 1 6 6のそれぞれと筒状部材 1 6 7との間には、 非接触軸 受である気体軸受 (エアベアリング) 1 6 8、 1 6 9がそれぞれ介在している。 なお、 非接触軸受として磁気などを利用した他方式のベアリングを用いることも できる。 エアベアリング 1 6 8は、 筒状部材 1 6 7の内面のうち第 1連結部材 1 6 4と対向する位置において軸方向に 2つ並んで設けられている。 同様に、 エア ベアリング 1 6 9も、 筒状部材 1 6 7の内面のうち第 2連結部材 1 6 6と対向す る位置において軸方向に 2つ並んで設けられている。 これらエアベアリング 1 6 8、 1 6 9は、 筒状部材 1 6 7の内面に沿って筒状に設けられている。 エアベア リング 1 6 8、 1 6 9には、 筒状部材 1 6 7内部に形成された流路 1 7 0を介し て、 気体供給源 1 7 1より圧搾気体 (エア) が供給される。 第 1、 第 2連結部材 1 6 4、 1 6 6はエアベアリング 1 6 8、 1 6 9により筒状部材 1 6 7に対して 非接触支持されている。
第 1連結部材 1 6 4と筒状部材 1 6 7との間には、 第 1連結部材 1 6 4を駆動 する駆動機構として第 1ボイスコイルモータ 1 7 2が配置されている。 本実施形 態において、 筒状部材 1 6 7の内面に沿って第 1ボイスコイルモータ 1 7 2を構 成するコイル部 1 7 2 Aが設けられ、 第 1連結部材 1 6 4の外周面に沿ってマグ ネット部 1 7 2 Bが設けられている。 そして、 第 1ボイスコイルモータ 1 7 2の 駆動によりローレンツ力を発生して、 筒状部材 1 6 7に非接触支持されている第 1連結部材 1 6 4がその軸方向に移動可能となっている。
同様に、 第 2連結部材 1 6 6と筒状部材 1 6 7との間には、 第 2連結部材 1 6 6を駆動する駆動機構として第 2ボイスコイルモータ 1 7 3が配置されている。 第 2ボイスコィルモータ 1 7 3を構成するコィル部 1 7 3 Aが筒状部材 1 6 7の 内面に沿って設けられ、 マグネット部 1 7 3 Bが第 2連結部材 1 6 6の外周面に 沿って設けられている。 そして、 第 2ボイスコイルモータ 1 7 3の駆動により口 一レンツ力を発生して、 筒状部材 1 6 7に非接触支持されている第 2連結部材 1 6 6がその軸方向に移動可能となっている。
リンク部 1 6 1は、 ボイスコイルモータ 1 7 2、 1 7 3によりローレンツ力を 用いて第 1、 第 2連結部材 1 6 4、 1 6 6を移動することにより、 第 1連結部材 1 6 4の先端部 1 6 4 Aと第 2連結部材 1 6 6の先端部 1 6 6 Aとの距離を変え ることができる。 すなわち、 リンク部 1 6 1は、 伸縮可能である。
第 1連結部材 1 6 4と第 2連結部材 1 6 6とは非接触に連結されており、 その 間の空間部 1 7 4は、 筒状部材 1 6 7に形成された流路 1 7 5を介してバキュー ム装置 1 7 6に接続している。
バキューム装置 1 7 6の駆動により空間部 1 7 4は、 負圧に設定される。 これ により、 第 1連結部材 1 6 4にレンズセル L Sが連結され、 第 2連結部材 1 6 6 に鏡筒定盤 1 0 8が連結された状態において、 レンズセル L S 2及ぴ第 1連結部 材 1 6 4の自重等により第 1連結部材 1 6 4が第 2連結部材 1 6 6に対して離れ る方向に力を受けても、 それに抗して非接触に連結されている第 1連結部材 1 6 4と第 2連結部材 1 6 6との間に引っ張り合う力が働くことになる。 なお、 投影 光学系 P L 2を上下逆さにしてレンズセル L S 2を保持する場合には、 第 1連結 部材 1 6 4と第 2連結部材 1 6 6との間の空間部 1 7 4は陽圧化すればよい。 第 1違結部材 1 6 4の後端部 1 6 4 B、 すなわち第 1連結部材 1 6 4のうち空 間部 1 7 4に配置された所定位置には、 筒状部材 1 6 7に対する第 1連結部材 1 6 4の位置情報を計測する位置計測装置である第 1エンコーダ 1 7 7力 S設けられ ている。 同様に、 第 2連結部材 1 6 6の後端部 1 6 6 B、 すなわち第 2連結部材 1 6 6のうち空間部 1 7 4に配置された所定位置には、 筒状部材 1 6 7に対する 第 2連結部材 166の位置情報を計測する位置計測装置である第 2エンコーダ 1
78が設けられている。 第 1、 第 2エンコーダ 1 77、 178それぞれの計測結 果は制御装置 CONT 2に出力される。 ここで、 第 1エンコーダ 1 77により、 第 1連結部材 164と筒状部材 167との相対位置情報が計測され、 第 2ェンコ ーダ 1 78により、 第 2連結部材 166と筒状部材 167との相対位置情報が計 測されるので、 制御装置 CONT2は、 これら第 1、 第 2エンコーダ 1 77、 1 78の計測結果に基づいて、 第 2連結部材 166に対する第 1連結部材 164の 位置情報を求めることができる。 このとき、 第 1連結部材 164は、 レンズ素子 102を保持するレンズセル L S 2に連結されており、 第 2連結部材 166は、 光学群 MP L 2を保持する鏡筒 PK 2を支持する鏡筒定盤 1· 08に連結されてい る。 したがって、 制御装置 CONT2は、 第 2連結部材 166に対する第 1連結 部材 164の位置情報を求めることで、 実質的に鏡筒定盤 108 (光学群 MPL 2) に対するレンズセル LS 2 (レンズ素子 102) の位置情報を求めることが できる。
そして、 制御装置 CONT2は、 6つのリンク部 62のそれぞれに設けられて いる第 1、 第 2エンコーダ 1 77、 1 78の計測結果に基づいて、 鏡筒定盤 10
8 (光学群 MP L 2) に対するレンズセル LS 2 (レンズ素子 102) の姿勢情 報を求めることができる。
本実施形態では、 リンク部 161を伸縮させる際 (第 1連結部材 164の先端 部 164Aと第 2連結部材 166の先端部 166 Aとの距離を変える際)、第 1ボ イスコイルモータ 1 72のみを駆動し、 第 2ボイスコイルモータ 1 73は、 駆動 しない。 そして、 第 1連結部材 164がエアベアリング 168により筒状部材 1
67に対して非接触支持されているため、 第 1連結部材 164の先端部 164A と第 2連結部材 166の先端部 166 Aとの距離を変えるために、 ボイスコイル モータ 1 72を駆動したとき、 その与えた力積を筒状部材 167の質量で除した 量だけ、 筒状部材 167が第 1連結部材 164の移動方向とは反対の方向に移動 する。この筒状部材 1 67の移勤により、第 1連結部材 1 64を移動するための、 あるいは第 1連結部材 164の移動後の姿勢を保っためのボイルコイルモータ 1
72の駆動に伴う反力が相殺される。 すなわち、 この筒状部材 167は、 所謂力 ゥンタマスとしての機能を有している。 カウンタマスとしての筒状部材 1 67の 作用により、 第 1連結部材 164を介してレンズセル LS 2を動かしたことによ り生じる振動が吸収され、 その振動が鏡筒定盤 108に伝わらないようになって いる。
また、 例えば、 液体 101を介してレンズセル LS 2に力が加わった際には、 レンズセル L S 2の姿勢を保っため、 すなわち第 1連結部材 164が動かないよ うにするためにボイスコイルモータ 1 72が駆動する。 このとき、 ボイスコイル モータ 172が第 1連結部材 164に力を与えた方向とは逆方向に筒状部材 16 7が移動して、 ボイスコイルモータ 1 72の駆動に伴う反力が相殺される。 この 場合にも、 筒状部材 1 67の作用により、 レンズセル LS 2に生じた振動が吸収 され、 その振動が鏡筒定盤 108に伝導するのを防止できる。
次に、 上述した露光装置 EX 2を用いてマスク M2のパターンを基板 P 2に露 光する手順について説明する。
マスク M2がマスクステージ MST2にロードされるとともに、 基板 P 2が基 板ステージ PST 2にロードされた後、 制御装置 CONT2は、 液体供給機構 1 10の液体供給部 1 1 1を駆動し、 供給管 1 15及び供給ノズル 1 14を介して 単位時間あたり所定量の液体 101を基板 P 2上に供給する。 また、 制御装置 C ONT 2は、 液体供給機構 1 10による液体 101の供給に伴って液体回収機構 120の液体回収部 1 25を駆動し、 回収ノズル 121及ぴ回収管 124を介し て単位時間あたり所定量の液体 101を回収する。 これにより、 投影光学系 PL 2の先端部のレンズ素子 102と基板 P 2との間に液体 101の液浸領域 A R 2 が形成される。 そして、 制御装置 CONT2は、 照明光学系 I L 2によりマスク M 2を露光光 EL 2で照明し、 マスク M2のパターンの像を投影光学系 P L 2及 ぴ液体 101を介して基板 P 2に投影する。
走査露光時には、投影領域 A R 1にマスク M 2の一部のパターン像が投影され、 投影光学系 PL 2に対して、 マスク M 2が一 X方向 (又は +X方向) に速度 Vで 移動するのに同期して、 基板ステージ PST2を介して基板 P 2が + X方向 (又 は一 X方向) に速度 /3 - V ( は投影倍率) で移動する。 そして、 1つのショッ ト領域への露光終了後に、 基板 P 2のステッピングによって次のショット領域が 走査開始位置に移動し、 以下、 ステップ 'アンド ' スキャン方式で各ショット領 域に対する露光処理が順次行われる。 本実施形態では、 基板 P 2の移動方向と平 行に、基板 P 2の移動方向と同一方向に液体 101を流すように設定されている。 つまり、 矢印 Xa 2 (図 9参照) で示す走査方向 (一 X方向) に基板 P 2を移動 させて走查露光を行う場合には、供給管 1 1 5、供給ノズル 1 14A〜1 14C、 回収管 124、 及び回収ノズル 121 A、 121 Bを用いて、 液体供給機構 1 1 0及ぴ液体回収機構 1 20による液体 101の供給及ぴ回収が行われる。 すなわ ち、 基板 P 2が一 X方向に移動する際には、 供給ノズル 1 14 (1 14A〜1 1
4 C) より液体 101が投影光学系 P L 2と基板 P 2との間に供給されるととも に、 回収ノズル 121 (121A、 121 B) より基板 P 2上の液体 101が回 収され、 投影光学系 P L 2の先端部のレンズ素子 102と基板 Pとの間を満たす ように一 X方向に液体 101が流れる。 一方、 矢印 Xb 2 (図 9参照) で示す走 查方向 (+X方向) に基板 Pを移動させて走查露光を行う場合には、 供給管 1 1
5, 供給ノズル 1 14 A' 〜1 14 C, 、 回収管 124, 、 及び回収ノズル 12 1 A' 、 121 B' を用いて、 液体供給機構 1 10及ぴ液体回収機構 120によ る液体 101の供給及び回収が行われる。 すなわち、 基板 Pが + X方向に移動す る際には、 供給ノズル 1 14, (1 14 A' 〜1 14C' ) より液体 101が投 影光学系 PL 2と基板 P 2との間に供給されるとともに、回収ノズル 121 ' (1 21 A' 、 121 B' ) より基板 P 2上の液体 101がその周囲の気体ともに回 収され、 投影光学系 P L 2の先端部のレンズ素子 102と基板 P 2との間を満た すように + X方向に液体 101が流れる。 この場合、 例えば供給ノズル 1 14を 介して供給される液体 101は、 基板 P 2の一 X方向への移動に伴ってレンズ素 子 102と基板 P 2との間に引き込まれるようにして流れるので、 液体供給機構 1 10 (液体供給部 1 1 1) の供給エネルギーが小さくても液体 101をレンズ 素子 102と基板 P 2との間に容易に供給できる。 そして、 走查方向に応じて液 体 101を流す方向を切り替えることにより、 +X方向、 又は一 X方向のどちら の方向に基板 P 2を走査する場合にも、 レンズ素子 102と基板 P 2との間を液 体 101で満たすことができ、高い解像度及び広い焦点深度を得ることができる。 ここで、 走査露光するための基板ステージ P ST 2の XY方向への移動ゃフォ 一カス · レベリング調整のための Z軸方向及び傾斜方向 (Θ Χ、 ΘΥ方向) への 移動により基板 Ρ 2側で生じる振動成分が、 液浸領域 AR2の液体 101を介し てレンズ素子 102に伝わる場合がある。 また、 基板 Ρ2を走査した場合、 液浸 領域 AR 2の液体 101の粘性抵抗によりレンズ素子 102を動かす場合も考え られる。 その場合、 投影光学系 PL 2と液体 101とを介して基板 P 2上に投影 されるパターン像が劣化してしまう可能性がある。
ところが、 液体 101と接するレンズ素子 102と光学群 MP L 2とを、 レン ズセル LS 2及び鏡筒 P K 2のそれぞれで分離して保持するようにしたので、 レ ンズ素子 102と光学群 MP L 2とを振動に関して分離することができる。 した がって、 レンズ素子 102に伝わった振動が、 光学群 MP L 2に伝わることを抑 制できる。
レンズ素子 102に振動が作用したとき、 レンズ素子 102が動いて光学群 M PL 2との相対位置を変動させ、 それに伴ってパターン像の劣ィヒを招くおそれが ある。 このとき、 結合装置 160を構成するリンク部 161に設けられた第 1、 第 2エンコーダ 177、 178の計測結果に基づいて、 制御装置 CONT2は、 光学群 MP L 2に対するレンズ素子 102の姿勢情報を求める。
制御装置 CO NT 2は、 その求めた姿勢情報に基づいて各リンク部 161の第 1ボイスコイルモータ 172を駆動することにより、 光学群 MP L 2に対するレ ンズ素子 102の位置 (姿勢) を所望状態に維持することができる。 つまり、 制 御装置 CONT2は、 第 1、 第 2エンコーダ 177、 178の計測結果に基づい て、 光学群 MP L 2に対するレンズ素子 102の姿勢を所望状態に維持するため に第 1ボイスコイルモータ 172を駆動するフィードパック制御を行う。 これに より、 レンズ素子 102に振動が作用してそのレンズ素子 102が動いて光学群 MP Lに対する相対位置を変動させようとしても、 光学群 MP L 2とレンズ素子 102との位置関係を常に一定に保つことができ、 レンズ素子 102の振動が光 学群 MP Lに伝わらないようにすることができる。
このとき、 制御装置 CON T 2は、 6つのリンク部 161のそれぞれに設けら れているエンコーダ 177、 178の計測結果に基づいて演算処理を行い、 光学 群 MP L 2に対するレンズ素子 102の X軸、 Y軸、 Z軸、 0 X、 θ Y, 及ぴ Θ Z方向に関する各位置情報を求める。 また、 制御装置 CONT2は、 6つのリン ク部 1 6 1のそれぞれを伸縮させることにより、 光学群 MP L 2に対するレンズ 素子 1 0 2の X軸、 Y軸、 Z軸、 Θ X、 θ Y, 及び 0 Z方向に関する各位置を制 御する。
そして、 第 1ボイスコイルモータ 1 72を駆動したときに発生する振動は、 リ ンク部 1 71に内蔵された防振機構であるカウンタマスとしての筒状部材 1 6 7 の作用により吸収されるため、 光学群 MP L 2に対して鏡筒定盤 1 08及び鏡筒 PK 2を介して振動が伝わらないようにすることができる。 したがって、 基板 P 2上に投影されるパターン像の劣化を防止することができる。
また、 光学群 M PL 2及びそれらを保持する鏡筒 P K 2に振動が伝わらないよ うにすることで、 基板ステージ P ST 2の位置情報を計測するための干渉計シス テムの参照鏡 (固定鏡) 1 8 1が鏡筒 PK2に取り付けられていても、 基板ステ ージ P ST 2の位置情報の計測、 及ぴその計測結果に基づいた位置制御を精度良 く行うことができる。
本実施形態では、 リンク部 1 6 1を伸縮させてレンズセル L S 2に保持された レンズ素子 1 02の姿勢制御を行う際、 上述したように、 第 1ボイスコイルモ— タ 1 72のみを駆動し、 第 2ボイスコイルモータ 1 7 3は駆動しない。 つまり、 レンズ素子 1 02の姿勢制御を行う際、 第 1ボイスコイルモータ 1 72のみに制 御用電力を供給し、 第 2ボイルコイルモータ 1 73には電力を殆ど (あるいは全 く) 供給しない。 そして、 レンズ素子 1 02の姿勢制御を行うために第 1ボイス コイルモータ 1 72を図 1 1中、 例えば矢印 J 1側に移動した際、 筒状部材 1 6 7は矢印 J 2側に移動する。 このとき、 鏡筒定盤 1 08に連結されている第 2連 結部材 1 66は移動しない。 ここで、 走查露光条件によっては筒状部材 1 6 7が 例えば矢印 J 2方向のみに移動し続ける可能性があり、 その場合、 第 1、 第 2連 結部材 1 64、 1 66と筒状部材 1 6 7との相対位置が大きくずれ、 やがて筒状 部材 1 6 7から第 1連結部材 1 64が外れてしまう可能性が生じる。 そこで、 制 御装置 CONT 2は、 第 1、 第 2連結部材 1 64、 1 6 6と筒状部材 1 6 7との 相対位置が許容値以上にずれたとき、 第 2ボイスコイルモータ 1 7 3を駆動し、 筒状部材 1 6 7の位置を補正する。 ここで、 第 2ボイスコイルモータ 1 73を駆 動は、 例えば基板交換時や、 第 1のショット領域を露光した後とその次の第 2の ショット領域を露光する前との間の時間など、 露光動作中以外のタイミングで行 えばよい。 なお、 露光中においてレンズ素子 1 0 2 (レンズセル L S 2 ) の姿勢 制御を第 1ボイスコイルモータ 1 7 2によって行う際、バキューム装置 1 7 6は、 空間部 1 7 4の圧力を一定に維持している。
本実施形態では、 第 1連結部材 1 6 4と第 2連結部材 1 6 6との間の空間部 1 7 4を負圧に設定することで、 レンズセル L S 2及び第 1連結部材 1 6 4の自重 等により第 1連結部材 1 6 4が第 2連結部材 1 6 6に対して離れる方向にカを受 けても、 非接触に連結されている第 1連結部材 1 6 4と第 2連結部材 1 6 6との 相対位置 (距離) を維持している。 ここで、 ボイスコイルモータ 1 7 2、 1 7 3 に電力を供給し続けることで、 レンズセル L S 2及ぴ第 1連結部材 1 6 4の自重 を受けることもできるが、 その場合ボイスコイルモータに供給される電力量が多 くなり、 発熱の可能性が生じる。 リンク部 1 6 1は、 投影光学系 P L 2の像面近 傍に配置されるものであるため、 発熱により基板 P 2上に投影されるパターン像 の劣化を招く可能性がある。
そこで、 レンズセル L S 2及ぴ第 1連結部材 1 6 4の自重を、 空間部 1 7 4を 負圧にすることで受けることで、 ボイルコイルモータに供給する電力は、 レンズ セル L S 2 (レンズ素子 1 0 2 ) の姿勢制御をするための電力のみでよい。 した がって、 ボイスコィルモータに供給する電力量を抑えることができ、 発熱の不都 合を抑制することができる。
なお、 ボイスコイルモータ 1 7 2、 1 7 3の発熱によるパターン像への影響を 抑えるために、 このボイスコイルモータ 1 7 2、 1 7 3を温度調整 (冷却) する ための温度調整装置を設けるようにしてもよい。
空間部 1 7 4を設けたことにより、 その空間部 1 7 4の気体の弾性作用によつ て、 レンズセル L S 2側から鏡筒定盤 1 0 8側に伝わろうとする振動の高周波成 分を低減することができる。
そして、 ボイスコイルモータにより、 振動の比較的低周波成分を低減すること で、 リンク部 1 6 1 (結合装置 1 6 0 ) は、 広い周波数帯域において除振効果を 得ることができる。このように、ボイスコイルモータを使ったアクティブ防振(能 動的防振) と、 空間部 1 7 4の気体の弹性作用を使ったパッシブ防振 (受動的防 振) とを組み合わせることで、 レンズ素子 1 0 2に作用した振動が光学群 M P L 2に伝わることを効果的に抑えることができる。
なお、 空間部 1 7 4を負圧にすることでレンズセル L S 2及び第 1連結部材 1 6 4の自重を受ける構成の他に、 例えばバネ部材で第 1連結部材 1 6 4と第 2連 結部材 1 6 6とを連結するようにしてもよい。
なお、 上記実施形態において、 レンズセル L S 2は、 1つのレンズ素子 1 0 2 のみを保持するようになっている力 複数のレンズ素子 (光学素子) を保持する ようにしてもよい。
また、 第 2実施形態の露光装置においても、 投影光学系 P Lを、 光学素子 1 0 2と、 マスク Mと光学素子 1 0 2との間の投影光学系本体 M P L 2との二群に分 けているが、 三群以上に分離するようにしてもよい。
なお、 上記実施形態において、 リンク部 1 6 1の第 2連結部材 1 6 6は、 鏡筒 定盤 1 0 8に連結されているが、 他の部材、 例えばコラム 1 0 3 (下側段部 1 0 3 B ) に連結されてもよい。
なお、 上記実施形態において、 レンズ素子 1 0 2の姿勢制御 (光学群 MP L 2 に対するァクティブ防振制御) は、 エンコーダ 1 7 7 , 1 7 8によるレンズ素子 1 0 2の位置計測結果に基づいて行われるフィードバック制御であるが、 その場 合、 制御に遅れが生じる可能性がある。 そこで、 露光前に、 走查露光時における 露光装置 E X 2や液体 1 0 1の挙動に関する物理量を予め求め、 その求めた物理 量に基づいて、 露光時にリンク部 1 6 1 (ボイスコイルモータ 1 7 2 ) を駆動す ることでレンズ素子 1 0 2の姿勢制御を行うフィードフォワード制御を採用し、 アクティブ防振することも可能である。 なお、 フィードバック制御とフィードフ ォヮード制御とを組み合わせることも可能である。
フィードフォワード制御を行う場合、 予めテスト露光を行い、 複数の物理量の 導出を行う。 すなわち、 露光装置 E X 2の系の同定実験を行い、 その系の物理量 を含む動特性を求める。 同定実験では、 液体供給機構 1 1 0及び液体回収機構 1 2 0を使ってレンズ素子 1 0 2と基板 P 2との間に液浸領域 A R 2を形成した状 態で基板ステージ P S T 2を走査し、 上記エンコーダ 1 7 7、 1 7 8やレーザ干 渉計 182を使って物理量を検出する。 なお、 同定実験中においては当然のこと ながらボイスコイルモータ 172、 173は駆動されなレ、。 検出する物理量とし ては、 露光シーケンス中での時刻、 基板 P 2の位置、 速度、 及び加速度、 レンズ 素子 102の位置、 速度、 及ぴ加速度、 レンズ素子 102と基板 P 2との相対位 置、 相対速度、 及び相対加速度等が挙げられる。 これら位置、 速度、 及び加速度 は、 X軸、 Y軸、 Z軸、 0 Χ、 θ Y 及ぴ 0 Z方向の全て (6自由度) に関する 値が検出される。 更に、 検出する物理量として、 供給する液体 1の量 (体積、 質 量) 等も挙げられる。 同定実験で検出された上記複数の物理量は制御装置 CON T 2に記憶される。 制御装置 CONT2は、 検出した物理量に基づいて、 ボイス コイルモータ 1 72 (173)を駆動するための制御量(制御用電力)を決定し、 その決定した物理量に基づいて、 光学群 MP L 2に対する防振を行うようにボイ スコイルモータ 1 72を駆動しつつ本露光を行う。 このように、 制御装置 CON T2は、 ボイスコイルモータ 1 72を使って、 露光装置 EX2自身の動特性 (動 作) に応じて防振を行うが可能であり、 光学群 MP L 2とレンズ素子 102との 位置関係を所望状態に維持することができる。
ところで、 上述したように、 制御装置 CONT2は、 複数のリンク部 1 61の それぞれを伸縮させることによってレンズ素子 102の姿勢を制御可能である。 そこで、 制御装置 CONT2は、 リンク部 161を伸縮させて光学群 MP L 2に 対するレンズ素子 102の姿勢を積極的に制御することで、 投影光学系 PL 2を 介して基板 P 2上に形成されるパターンの像を調整することができる。 そして、 レンズ素子 102を駆動することで、 像面、 像位置、 及びディス トーシヨンのう ちの少なくとも 1つを制御することができる。 レンズ素子 102を駆動すること でパタ一ンの像を調整することにより、 例えば投影光学系 P L 2の像面と基板 P 2表面とを合致させるときに、 大重量の基板ステージ P ST2を駆動する構成に 比べて、 比較的軽量のレンズ素子 102を駆動すればよいので、 高速な応答を得 ることができる。 もちろんその場合、 基板ステージ P ST 2とレンズ素子 102 との双方を駆動するようにしてもよい。
上記実施形態では、 6つのリンク部 16 1のそれぞれに設けられたエンコーダ 1 77、 1 78の計測結果に基づいてレンズ素子 102の姿勢を求める構成であ る。 このとき、 制御装置 CONT2は、 6つのリンク部 161のエンコーダ 17 7, 178の計測結果に基づいて演算処理を行うことでレンズ素子 102の姿勢 情報を求めるため、 リンク部 161等の装置取り付け誤差などによって位置計測 誤差 (演算誤差) が生じる場合がある。 そこで、 図 12に示すように、 レーザ干 渉計システムを有する計測装置 190により、 光学群 MP L 2に対するレンズ素 子 102の位置情報を計測するようにしてもよい。 制御装置 CONT2はその計 測装置 190の計測結果に基づいて、 リンク部 161それぞれを伸縮させ、 レン ズ素子 102の姿勢を制御する。 レーザ干渉計システムにより光学群 MP L 2に 対するレンズ素子 102の位置情報を、 演算処理を介さずに直接的に求めること ができるので、 レンズ素子 102の位置情報を精度良く求めることができる。 図 12において、 計測装置 (レーザ干渉計システム) 190は、 レンズセル L S 2の + X側の所定位置に設けられた移動鏡 191と、 鏡筒 PK2の + X側の所 定位置に設けられた参照鏡 (固定鏡) 192と、 移動鏡 191及び参照鏡 192 に対向する位置に設けられたレーザ干渉計 193とを備えている。 レーザ干渉計 193は、 移動鏡 191に測長ビーム (測定光) を照射するとともに、 参照鏡 1 92に参照ビーム (参照光) を照射する。 照射した測長ビーム及び参照ビームに 基づく移動鏡 191及び参照鏡 192それぞれからの反射光は、 レーザ干渉計 1 93の受光部で受光され、 レーザ干渉計 193はこれら光を干渉し、 参照ビーム の光路長を基準とした測長ビームの光路長の変化量、 ひいては、 参照鏡 192を 基準とした移動鏡 191の位置 (座標) を計測する。 参照鏡 192は、 鏡筒 PK 2に設けられ、 移動鏡 91は、 レンズセル L S 2に設けられているため、 レーザ 干渉計 193は、 鏡筒 P K 2に対するレンズセル L S 2の X軸方向の位置を計測 することができる。 同様に、 不図示ではあるが、 レンズセル L S 2及ぴ鏡筒 PK 2の +Y側にも移動鏡及び参照鏡が設けられ、 これらに対向する位置にはレーザ 干渉計が設けられており、 このレーザ干渉計により鏡筒 P K 2に対するレンズセ ル LS 2の Y軸方向の位置を計測することができる。 また、 例えばレーザ干渉計 193より Y軸方向に並んだ少なくとも 2つのビームを移動鏡 191及ぴ参照鏡 192に照射することにより、 鏡筒 PK 2に対するレンズセル LS 2の 0 Z方向 の位置を計測することができる。 更に、 鏡筒 PK2には、 鏡筒 PK 2の周方向において互いに異なる複数 (3箇 所) の所定位置にレーザ干渉計 194 (194A〜1 94C) がそれぞれ取り付 けられている。 但し、 図 12には 3つのレーザ干渉計 1 94 A〜l 94 Cのうち の 1つのレーザ干渉計 1 94 Aが代表的に示されている。 また、 レンズセル LS 2の上面において各レーザ干渉計 1 94と対向する位置には移動鏡 195が取り 付けられており、 各レーザ干渉計 194からは、 移動鏡 195に対して Z軸方向 に平行な測長ビームが照射される。 なお、 レーザ干渉計 1 94に対応する参照鏡 は鏡筒 PK2に取り付けられているか、 あるいはレーザ干渉計 194に内蔵され ており、 図 1 2には図示されていない。 レーザ干渉計 1 94は、 鏡筒 PK2に対 するレンズセル LS 2の Z軸方向の位置を計測することができる。 また、 3つの レーザ干渉計 194それぞれの計測結果に基づいて、 鏡筒 P K 2に対するレンズ セル L Sの 0 X、 θ Y方向の位置を計測することができる。
上記各レーザ干渉計の計測結果は、 制御装置 CONT2に出力される。 制御装 置 CONT2は、 上記各レーザ干渉計の計測結果、 すなわち、 鏡筒 PK 2に対す るレンズセル LS 2の X軸、 Y軸、 Z軸、 0 X、 θ Y, 及び Θ Ζ方向に関する各 位置情報に基づいて、 複数のリンク部 161のそれぞれを伸縮することで、 鏡筒 PK2に対するレンズセル L S 2の X軸、 Y軸、 Z軸、 0 X、 0Y、 及び 方 向に関する各位置を制御することができる。
なお、 本実施形態では、 計測装置 190は、 レンズセル L S 2と鏡筒 Ρ Κ 2と の位置関係を計測している力 レンズセル L S 2は、レンズ素子 102を保持し、 鏡筒 ΡΚ2は、 光学群 MP L 2を保持しているため、 レンズセル LS 2と鏡筒 P K 2との位置関係を計測することと、 レンズ素子 102と光学群 MP L 2との位 置関係を計測することとは実質的に同等である。 したがって、 制御装置 CONT 2は、 計測装置 190の計測結果に基づいて、 レンズ素子 102と光学群 MP L 2との位置関係を求めることができる。
なお、 本実施形態におけるレーザ干渉計は所謂ダブルパス干渉計である。 図 13は、 干渉計 1 93の概略構成図である。 なお、 他の干渉計 1 94、 18 4等も、 図 1 3に示す干渉計と同等の構成を有する。 干渉計 1 93は、 光束を射 出する光源 220と、 光源 220より射出され、 反射ミラー 223を介して入射 された光束を測長ビーム 191 Aと参照ビーム 192 Aとに分割する偏光ビーム スプリッタ 224と、 偏光ビームスプリッタ 224と移動鏡 191との間に配置 され、 偏光ビームスプリッタ 224からの測長ビーム 191 Aが通過するぇノ4 板 225 (225A、 225 B) と、 偏光ビームスプリッタ 224と参照鏡 19 2との間に配置され、 反射ミラー 227を介した偏光ビームスプリッタ 224か らの参照ビーム 192 Aが通過する IZ4板 226 (226A、 226 B) と、 移動鏡 191で反射され偏光ビームスプリッタ 224を介した測長ビーム 191 A、 及び参照鏡 192で反射され偏光ビームスプリッタ 224を介した参照ビー ム 192 Aのそれぞれが入射されるコーナーキュープ 228と、 偏光ビームスプ リツタ 224で合成された測長ビーム 191 Aの反射光及び参照ビーム 192 A の反射光の合成光 (干渉光) を受光する受光部 230とを備えている。
光源 220から偏光ビームスプリッタ 224に入射された光束は、 測長ビーム 191 Aと参照ビーム 192 Aとに分割される。このうち測長ビーム 191 Aは、. LZ4板 225 Aを通過した後、 移動鏡 191に照射される。 ぇノ4板 225A を通過することで、 直線偏光の測長ビーム 191 Aは円偏光に変換された後、 移 動鏡 191に照射される。 移動鏡 191に照射された測長ビーム 191 Aの反射 光は再ぴ Iノ 4板 225 Aを通過した後、偏光ビームスプリッタ 224に入射し、 コーナーキューブ 228に送光される。 コー^ "一キューブ 228を介した測長ビ ーム 191 Aは、 再ぴ偏光ビームスプリッタ 224に入射し、 ぇ/4板 225 B を通過した後、 移動鏡 191に照射される。 その反射光は、 ぇ 4板 225 Bを 再ぴ通過した後、 偏光ビームスプリッタ 224に入射する。 一方、 偏光ビームス プリッタ 224から射出された参照ビーム 192 Aは、 反射ミラー 227を介し て; LZ4板 226 Aを通過した後、 参照鏡 192に照射される。 参照ビーム 19 2Aは、 円偏光にて参照鏡 192に照射され、 その反射光は、 再ぴぇ/4板22 6 Aを通過した後、 偏光ビームスプリッタ 224に入射し、 コーナーキューブ 2 28に送光される。 コーナーキュープ 228を介した参照ビーム 192 Aは、 再 ぴ偏光ビームスプリッタ 224に入射し、 λΖ4板 226Bを通過した後、 参照 鏡 192に照射される。 その反射光は λ/4板 226 Βを再び通過した後、 偏光 ビームスプリッタ 224に入射される。 ; 4板 225 Βを通過した測長ビーム 1 9 1 A及び; L / 4板 2 2 6 Bを通過した参照ビーム 1 9 2 Aは、 偏光ビームス プリッタ 2 2 4で合成された後、 受光部 2 3 0に受光される。 このように、 本実 施形態の干渉計 1 9 3は、 移動鏡 (参照鏡) に対して測長ビーム (参照ビーム) を 2回照射する所謂ダブルパス干渉計により構成されており、 移動鏡 1 9 1がた とえ傾いた場合であっても、 その移動鏡 1 9 1からの測長ビームの反射光の進行 方向に変化がないという特徴を有している。
図 1 4は、 ダプルパス干渉計の模式図である。
図 1 4では、 移動鏡 1 9 1に照射される測長ビーム 1 9 1 Aについてのみ図示 されており、 λ _ 4板などは省略されている。
図 1 4において、 光源 2 2 0から射出された光束は、 反射ミラー 2 2 3を介し て偏光ビームスプリッタ 2 2 4に入射される。.測長ビーム 1 9 1 Αは、 偏光ビー ムスプリッタ 2 2 4の反射面で反射した後、 移動鏡 1 9 1の反射面に照射され、 その反射光は、 偏光ビームスプリッタ 2 2 4及びコーナーキューブ 2 2 8を介し て移動鏡 1 9 1の反射面に 2回照射された後、 受光部 2 3 0に受光される。 この とき、 移動鏡 1 9 1の反射面の傾きがない場合 (Y軸に対する角度が 0度である 場合)、測長ビーム 1 9 1 Aは、図 1 4の破線で示すように進行し、偏光ビームス プリッタ 2 2 4から射出され受光部 2 3 0に向かう射出光束は、 偏光ビームスプ リツタ 2 2 4に対して入射する入射光束と平行となる。 一方、 移動鏡 1 9 1の反 射面が角度 0傾いている場合、 測長ビームは、 図 1 4の一点鎖線 1 9 1 A ' で示 すように進行するが、 この場合においても、 偏光ビームスプリッタ 2 2 4からの 射出光束は、 入射光束と平行となる。 つまり、 移動鏡 1 9 1の反射面の傾きがあ る場合とない場合とでの射出光束それぞれの進行方向は同じとなる。したがって、 図 1 5に示す模式図のように、 移動鏡 1 9 1に測長ビーム 1 9 1 Aを 1回照射す る構成である場合、 移動鏡 1 9 1に傾きがあると、 傾きがない状態に対してその 反射光の進行方向が変化し、 受光部 2 3 0に受光されない不都合が生じるが、 図 1 4を参照して説明したように、 ダブルパス干渉計によれば、 移動鏡 1 9 1がた とえ傾いてもその反射光を受光部 2 3 0で受光することができる。
なお、 図 1 2を参照して説明した実施形態においては、 レーザ干渉計 1 9 3、 1 9 4を有する計測装置 1 9 0は、 鏡筒 P K 2とレンズセル L S 2との位置関係 を計測しているが、 レンズ素子 1 0 2の所定位置に、 照射された測長ビームを反 射可能な反射面を有する反射部材を設け、 その反射面にレーザ干渉計より測長ビ ームを照射するようにしてもよい。 例えば、 図 1 6に示すように、 レンズ素子 1 0 2のうちレーザ干渉計 1 9 3からの測長ビームが照射される位置に反射面を有 するミラー部材を取り付けたり、 レーザ干渉計 1 9 4からの測長ビームが照射さ れる位置に金属蒸着膜を設けその膜表面を反射面としてもよい。 例えばレンズセ ノレ L S 2とレンズ素子 1 0 2との間にばね機構 (フレクチャ) が介在している構 成の場合においてレンズセル L S 2とレンズ素子 1 0 2とが仮に位置ずれしたと き、 図 1 2を参照して説明した実施形態のようにレンズセル L S 2の位置計測結 果に基づいてパターン像を調整するためにレンズ素子 1 0 2の姿勢を制御しよう とすると、 パターン像を所望の状態に制御できない可能性が生じるが、 図 1 6に 示すように、 レンズ素子 1 0 2自体に反射面を形成し、 その反射面を使ってレン ズ素子 1 0 2の位置を計測することで、 レンズ素子 1 0 2の位置情報を正確に求 めることができる。
なお、 上述の実施形態においては、 計測装置 1 9 0として干渉計システムを用 いているが、 別の方式の計測装置を用いてもよい。 例えば、 レンズセル L S 2に 形成された計測マークの位置情報を光学的に計測する計測装置を上述の干渉計シ ステムの代わりに使用することもできる。
また、 結合装置 1 6 0によってレンズ素子 1 0 2が移動可能なので、 例えば液 体 1 0 1をレンズ素子 1 0 2と基板 P 2との間に満たす際、 結合装置 1 6 0を使 つてレンズ素子 1 0 2を予め上昇して基板 P 2とレンズ素子 1 0 2との距離を十 分に開けておき、 次いで、 基板 P 2上に液体を配置し、 その後、 結合装置 1 6 0 を駆動してレンズ素子 1 0 2を下降して基板 P 2とレンズ素子 1 0 2とを接近さ せることで、 レンズ素子 1 0 2と基板 P 2との間に液浸領域 A R 2を形成すると いったことが可能となる。 この場合、 レンズ素子 1 0 2を下降する際に、 レンズ 素子 1 0 2を傾斜方向から基板 P 2に接近 (下降) することで、 例えば液体 1 0 1中に気泡が存在していた場合、 その気泡を除去できる可能性がある。 また、 露 光前において基板 P 2上に液体 1 0 1を供給する際、 液体供給機構 1 1 0を使わ ずに、 例えば液体供給機構 1 1 0とは別の位置に設けられた液体供給装置を使つ て基板 P 2上に液体 101を配置するといつたことが可能となる。
上記実施形態において、 上述したノズルの形状は特に限定されるものでなく、 例えば投影領域 A R 1の長辺について 2対のノズルで液体 101の供給又は回収 を行うようにしてもよい。 なお、 この場合には、 +X方向、 又は一 X方向のどち らの方向からも液体 101の供給及ぴ回収を行うことができるようにするため、 供給ノズルと回収ノズルと上下に並べて配置してもよい。
また、 上述の実施形態においては、 パラレルリンク機構を用いた 2つの物体の 結合装置を、 レンズセル L S 2の支持に用いているが、 これに限らず、 基板ホル ダ PH 2の支持などに用いるようにしてもよい。
上述したように、 上記各実施形態における液体 50, 101は、 純水により構 成されている。 純水は、 半導体製造工場等で容易に大量に入手できるとともに、 基板 P、 P 2上のフォ トレジストや光学素子 (レンズ) 等に対する悪影響がない 利点がある。 また、 純水は環境に対する悪影響がないとともに、 不純物の含有量 が極めて低いため、 基板 P、 P 2の表面、 及ぴ投影光学系 PL、 PL 2の先端面 に設けられている光学素子の表面を洗浄する作用も期待できる。
そして、 波長が 193 nm程度の露光光 EL、 E L 2に対する純水 (水) の屈 折率 nは、 ほぼ 1. 44であるため、 露光光 EL、 EL 2の光源として A r Fェ キシマレーザ光 (波長 193nm) を用いた場合、 基板 P、 P2上では 1ノ n、 すなわち約 134 nmに短波長化されて高い解像度が得られる。 更に、 焦点深度 は空気中に比べて約 n倍、 すなわち、 約 1. 44倍に拡大されるため、 空気中で 使用する場合と同程度の焦点深度が確保できればよい場合には、投影光学系 PL、 P L 2の開口数をより増加させることができ、 この点でも解像度が向上する。 本実施形態では、 投影光学系 P L、 PL 2の先端にレンズ 60、 102が取り 付けられているが、 投影光学系 PL、 PL2の先端に取り付ける光学素子として は、 投影光学系 PL、 PL 2の光学特性、 例えば収差 (球面収差、 コマ収差等) の調整に用いる光学プレートであってもよい。 あるいは露光光 ELを透過可能な 平行平面板であってもよい。
なお、 各実施形態の液体 50、 101は、 水であるが、 水以外の液体であって もよい、 例えば、 露光光 EL、 EL 2の光源が F2レーザである場合、 この F2レ 一ザ光は水を透過しないので、 この場合、 液体 50、 1 01としては、 F2レー ザ光を透過可能な、 例えばフッ素系オイルや過フッ化ポリエーテル (PFPE) 等のフッ素系の液体を用いればよい。 また、 液体 50、 101としては、 その他 にも、 露光光 EL、 EL 2に対する透過性があって、 できるだけ屈折率が高く、 投影光学系 PL、 PL 2や基板 P、 P 2表面に塗布されているフォトレジストに 対して安定なもの (例えばセダー油) を用いることも可能である。
なお、 上記各実施形態の基板 P、 P 2としては、 半導体デバイス製造用の半導 体ウェハのみならず、 ディスプレイデバイス用のガラス基板や、 薄膜磁気ヘッド 用のセラミックウェハ、 あるいは露光装置で用いられるマスクまたはレチクルの 原版 (合成石英、 シリコンウェハ) 等が適用される。
また、 上述の実施形態においては、 投影光学系 PL、 PL 2と基板 P、 P 2と の間を局所的に液体で満たす露光装置を採用しているが、 特開平 6— 12487 3号公報に開示されているような露光対象の基板を保持したステージを液槽の中 で移動させる液浸露光装置や、 特開平 10— 3031 14号公報に開示されてい るようなステージ上に所定深さの液体槽を形成し、 その中に基板を保持する液浸 露光装置にも本発明を適用可能である。
露光装置 EX、 EX 2としては、 マスク M、 M2と基板 P、 P 2とを同期移動 してマスク M、 M 2のパターンを走查露光するステップ ·アンド ·スキャン方式 の走査型露光装置 (スキャニングステツパ) の他に、 マスク M、 M2と基板 P、 P 2とを静止した状態でマスク M、 M2のパターンを一括露光し、 基板 P、 P 2 を順次ステップ移動させるステップ 'アンド ' リピート方式の投影露光装置 (ス テツパ) にも適用することができる。 また、 本発明は、 基板 P、 P 2上で少なく とも 2つのパターンを部分的に重ねて転写するステップ 'アンド'スティツチ方 式の露光装置にも適用できる。
また、 本発明は、 ウェハ等の被処理基板を別々に載置して XY方向に独立に移 動可能な 2つのステージを備えたツインステージ型の露光装置にも適用できる。 ツインステージ型の露光装置の構造及び露光動作は、 例えば特開平 10—163 099号及ぴ特開平 10— 214783号 (対応米国特許 6, 341, 007、 6, 400, 441、 6, 549, 269及ぴ 6, 590, 634 )、 特表 200 0— 505958号 (対応米国特許 5, 969, 441 ) あるいは米国特許 6 , 208, 407に開示されており、 本国際出願で指定または選択された国の法令 で許容される限りにおいて、 それらの開示を援用して本文の記載の一部とする。 露光装置 EX、 EX 2の種類としては、 基板 P、 P 2に半導体素子パターンを 露光する半導体素子製造用の露光装置に限られず、 液晶表示素子製造用又はディ スプレイ製造用の露光装置や、 薄膜磁気ヘッド、 撮像素子 (CCD) あるいはレ チクル又はマスクなどを製造するための露光装置などにも広く適用できる。 基板ステージ P STやマスクステージ MS Tにリニアモータを用いる場合は、 エアベアリングを用いたエア浮上型おょぴローレンツ力またはリアクタンス力を 用いた磁気浮上型のどちらを用いてもよい。また、各ステージ P ST、MSTは、 ガイドに沿って移動するタイプでもよく、 ガイドを設けないガイドレスタイプで あってもよい。 ステージにリニアモータを用いた例は、 米国特許 5, 623, 8 53及ぴ 5, 528, 1 18に開示されており、 それぞれ本国際出願で指定また は選択された国の法令で許容される限りにおいて、 これらの文献の記載内容を援 用して本文の記載の一部とする。
各ステージ PST、 PST2、 MST、 MS T 2の駆動機構としては、 二次元 に磁石を配置した磁石ュニットと、 二次元にコイルを配置した電機子ュニットと を対向させ、 電磁力により各ステージ P ST、 P ST 2、 MST、 MST2を駆 動する平面モータを用いてもよい。 この場合、 磁石ユニットと電機子ユニットと のいずれか一方をステージ P S T、 P ST 2、 MST、 MS T 2に接続し、 磁石 ュニットと電機子ュニットとの他方をステージ P ST、 P S T 2、 MS T、 MS T 2の移動面側に設ければよい。
基板ステージ PSTの移動により発生する反力は、 投影光学系 PLに伝わらな いように、 フレーム部材を用いて機械的に床 (大地) に逃がしてもよい。 この反 力の処理方法は、 例えば、 米国特許 5, 528, 1 18 (特開平 8— 16647 5号公報) に詳細に開示されており、 本国際出願で指定または選択された国の法 令で許容される限りにおいて、 この文献の記載内容を援用して本文の記載の一部 とする。
マスクステージ MS Tの移動により発生する反力は、 投影光学系 P Lに伝わら ないように、 フレーム部材を用いて機械的に床 (大地) に逃がしてもよい。 この 反力の処理方法は、 例えば、 米国特許第 5, 8 7 4 , 8 2 0 (特開平 8— 3 3 0 2 2 4号公報) に詳細に開示されており、 本国際出願で指定または選択された国の 法令で許容される限りにおいて、 この文献の開示を援用して本文の記載の一部と する。
本実施形態の露光装置 E X、 E X 2は、 本願特許請求の範囲に挙げられた各構 成要素を含む各種サブシステムを、 所定の機械的精度、 電気的精度、 光学的精度 を保つように、組み立てることで製造される。これら各種精度を確保するために、 この組み立ての前後には、 各種光学系については光学的精度を達成するための調 整、 各種機械系については機械的精度を達成するための調整、 各種電気系につい ては電気的精度を達成するための調整が行われる。
各種サブシステムから露光装置への組み立て工程は、各種サブシステム相互の、 機械的接続、 電気回路の配線接続、 気圧回路の配管接続等が含まれる。 この各種 サブシステムから露光装置への組み立て工程の前に、 各サブシステム個々の組み 立て工程があることはいうまでもない。 各種サブシステムの露光装置への組み立 て工程が終了したら、 総合調整が行われ、 露光装置全体としての各種精度が確保 される。 なお、 露光装置の製造は、 温度およびクリーン度等が管理されたタリー ンルームで行うことが望ましい。
半導体デバイス等のマイクロデバイスは、 図 1 7に示すように、 マイクロデバ イスの機能 ·性能設計を行うステップ 2 0 1、 この設計ステップに基づいたマス ク (レチクル) を製作するステップ 2 0 2、 デバイスの基材である基板を製造す るステップ 2 0 3、 前述した実施形態の露光装置 E Xによりマスクのパターンを 基板に露光する基板処理ステップ 2 0 4、 デバイス組み立てステップ (ダイシン グ工程、 ボンディング工程、 パッケージ工程を含む) 2 0 5、 検查ステップ 2 0 6等を経て製造される。 産業上の利用の可能性
本発明は、 投影光学系と基板との間を液体で満たし、 前記投影光学系と前記液 体とを介して前記基板上にパターン像を投影することによって前記基板を露光す る露光装置であって、 前記投影光学系は、 前記液体と接する光学部材を含む第 1 群と、 その第 1群とは異なる第 2群とを含み、 その第 1群と第 2群とは振動的に 分離して支持されるので、 投影光学系と基板との間に液体を満たした状態におい ても、 パターン像の劣化を抑えることができ、 高い精度を有するデバイスを製造 することができる。

Claims

請求の範囲
1 . 投影光学系と基板との間を液体で満たし、 前記投影光学系と前記液体とを介 して前記基板上にパターン像を投影することによって前記基板を露光する露光装 置であって、
前記投影光学系は、 前記液体と接する光学部材を含む第 1群と、 その第 1群と は異なる第 2群とを含み、
前記第 1群は、 第 1支持部材に支持され、
前記第 2群は、 前記第 1支持部材とは異なる第 2支持部材に分離して支持され る。
2 . 請求項 1記載の露光装置であって、
前記第 1支持部材と前記第 2支持部材とは、 互いに振動が伝わらないように分 離している。
3 . 請求項 1記載の露光装置であって、
前記基板を保持して移動する基板ステージと、
前記基板ステージを移動可能に非接触支持する第 1ベース部材とを備え、 前記第 1支持部材は、 前記第 1ベース部材に取り付けられている。
4 . 請求項 1記載の露光装置であって、
前記基板を保持して移動する基板ステージと、
前記基板ステージを移動可能に非接触支持する第 1ベース部材と、
前記第 1ベース部材を支持する第 2ベース部材とを備え、
前記第 1支持部材は、 前記第 2ベース部材に取り付けられている。
5 . 請求項 4記載の露光装置であって、
前記第 1ベース部材と前記第 2ベース部材とは、 互いに振動が伝わらないよう に分離している。
6. 請求項 1記載の露光装置であって、
前記第 1支持部材は、 前記第 1群を非接触で支持する。
7. 請求項 1記載の露光装置であって、
前記第 1群と前記第 2群との位置関係を計測する計測装置を備える。
8. 請求項 7記載の露光装置であって、
前記計測装置の計測結果に基づいて、 前記第 1群と前記第 2群との位置関係を 調整するために前記第 1群と前記第 2群とを相対的に動かす駆動機構を備える。
9. 請求項 7記載の露光装置であって、
前記光学部材は、 レンズを含む。
10. 請求項 7記載の露光装置であって、
前記光学部材は、 平行平面板を含む。
11. 請求項 7記載の露光装置であって、
前記基板の露光中、 前記基板上の一部 みに液浸領域が形成される。
12. 請求項 1記載の露光装置であって、
前記第 1群を動かす駆動機構を備える。
13. 請求項 1記載の露光装置であって、
前記光学部材は、 レンズを含む。
14. 請求項 1記載の露光装置であって、
前記光学部材は、 平行平面板を含む。
1 5 . 請求項 1記載の露光装置であって、
前記基板の露光中、 前記基板上の一部のみに液浸領域が形成される。
1 6 . 投影光学系と基板との間を液体で満たし、 前記基板上の一部に液浸領域を 形成して、 前記投影光学系と前記液体とを介して前記基板上にパターン像を投影 することによって前記基板を露光する露光装置であって、
前記投影光学系は、 前記液体と接する光学部材を含む第 1群と、 .その第 1群と は異なる第 2群とを含み、
前記第 1群を動かす駆動機構により前記第 2群に対する前記第 1群の位置調整 を行う。
1 7 . デバイス製造方法であって、
請求項 1記載の露光装置を用いる。
1 8 . デバイス製造方法であって、
請求項 1 6記載の露光装置を用いる。
1 9 . 第 1物体と第 2物体とを結合する結合装置であつて、
前記第 1物体と前記第 2物体とを結合するパラレルリンク機構と、
前記第 1物体及び前記第 2物体のうちの一方の振動が他方に伝わらないように、 前記パラレルリンク機構に内蔵された防振機構と、 を備える。
2 0 . 請求項 1 9記載の結合装置であって、
前記防振機構は、 前記一方の振動を吸収するためのカウンタマスを備える。
2 1 . 投影光学系と基板との間の液体で満たし、 前記投影光学系と前記液体とを 介して前記基板上にパターンの像を投影することによって前記基板を露光する露 光装置であって、
前記投影光学系は、 前記液体と接する光学部材を含む第 1群と、 その第 1群と 前記パターンとの間に配置される第 2群とを含み、
前記露光装置は、
前記第 1群を保持する第 1保持部材と、
前記第 1保持部材とは分離して、 前記第 2群を保持する第 2保持部材と、 前記第 1保持部材と前記第 2保持部材とを支持するフレーム部材と、を備える。
2 2 . 請求項 2 1記載の露光装置であって、
前記第 1保持部材と前記フレーム部材とを連結するための連結手段を備える。
2 3 . 請求項 2 2記載の露光装置であって、
前記連結手段は、 パラレルリンク機構を備える。
2 4 . 請求項 2 2記載の露光装置であって、
前記連結手段は、 前記第 1保持部材及び前記フレーム部材のうちの一方の振動 が他方に伝わらないようにするための防振機構を備える。
2 5 . 請求項 2 4記載の露光装置であって、
前記防振機構は、 能動的に防振を行う。
2 6 . 請求項 2 4記載の露光装置であって、
前記防振機構は、 装置自身の動作に応じて防振を行う。
2 7 . 請求項 2 4記載の露光装置であって、
前記防振機構は、 複数の物理量の少なくとも一部を検出し、 その検出された物 理量に基づいて防振を行う。
2 8 . 請求項 2 4記載の露光装置であって、
前記防振機構は、 前記一方の振動を吸収するカウンタマスを備える。
2 9 . 請求項 2 8記載の露光装置であって、
前記連結手段は、 前記第 1保持部材に連結された第 1連結部材と、 前記フレー ム部材に連結された第 2連結部材とを有し、
前記第 1、 第 2連結部材と前記カウンタマスとは、 共通の所定方向に相対移動 可能であり、 前記所定方向と異なる方向には機械的に案内される。
3 0 . 請求項 2 9記載の露光装置であって、
前記所定方向と異なる方向には、 エアガイドを用いて案内される。
3 1 . 請求項 2 2記載の露光装置であって、
前記連結手段は、 前記第 1保持部材に連結された第 1連結部材と、 前記フレー ム部材に連結された第 2連結部材と、 を備える。
3 2 . 請求項 3 1記載の露光装置であって、
前記第 1連結部材と前記第 2連結部材とは、 非接触に連結される。
3 3 . 請求項 3 1記載の露光装置であって、
前記第 1連結部材と前記第 2連結部材との間の空間は、 陽圧化または負圧化さ れる。
3 4 . 請求項 3 1記載の露光装置であって、
前記連結手段は、 前記第 1連結部材と前記第 2連結部材とをローレンツ力を用 いて相対的に移動させることによつて伸縮可能である。
3 5 . 請求項 2 2記載の露光装置であって、
前記連結手段は、 伸縮可能である。
3 6 . 請求項 2 2記載の露光装置であって、
前記連結手段を伸縮させることによって、 前記第 1群の姿勢を制御し、 前記投 影光学系を介して形成されるパターンの像を調整する。
3 7 . 請求項 3 1記載の露光装置であって、
前記パターンの像の制御は、 像面、 像位置、 及ぴディストーションのうちの少 なくとも 1つを制御する。
3 8 . 請求項 3 6記載の露光装置であって、
前記第 1群の位置情報を計測する計測手段を備え、
前記連結手段は、 前記計測手段の計測結果に基づいて前記第 1群の姿勢を制御 する。
3 9 . 請求項 2 1記載の露光装置であって、
前記第 1群の位置を計測する計測手段を備える。
4 0 . 請求項 3 9記載の露光装置であって、
前記計測手段は、前記第 1保持部材の位置を計測する干渉計システムを備える。
4 1 . 請求項 3 9記載の露光装置であって、
前記計測手段は、 前記第 1保持部材と前記第 2保持部材との位置関係を計測す る。
4 2 . 請求項 3 9記載の露光装置であって、
前記計測手段で計測される位置情報に基づいて、 前記第 1群の姿勢が調整され る。
4 3 . 請求項 2 1記載の露光装置であって、
前記光学部材は、 レンズを含む。
4 4 , 請求項 2 1記載の露光装置であって、 前記光学部材は、 平行平商板を含む。
4 5 . 請求項 2 1記載の露光装置であって、
前記基板の露光中、 前記基板上の一部のみに液浸領域が形成される。
4 6 , デパイス製造方法であって、
請求項 2 1記載の露光装置を用いる。
4 7 . 投影光学系と液体とを介して基板上に露光光を照射することによって前記 基板を露光する露光装置であって、
前記投影光学系は、 前記液体と接する光学部材を含む第 1群と、 その第 1群と 前記パターンとの間に配置される第 2群とを含み、 前記第 1群を保持する第 1保持部材と、
前記第 1保持部材とは分離して、 前記第 2群を保持する第 2保持部材と、 前記第 1保持部材を支持するためのフレーム部材と、
前記第 1保持部材と前記フレーム部材の少なくとも一方の振動を抑制するため の防振機構を有し、 前記第 1保持部材と前記フレーム部材とを連結する連結機構 とを備える。
4 8 . 請求項 4 7の露光装置であって、
前記防振機構は、 能動的に働く。
4 9 . 請求項 4 7の露光装置であって、
前記防振機構は、 受動的に働く。
5 0 . 請求項 4 7の露光装置であって、
前記光学部材は、 平行平面板を含む。
5 1 . 請求項 4 7の露光装置であって、
前記光学部材は、 レンズを含む。
5 2 . 請求項 4 7の露光装置であって、
前記基板の露光中、 前記基板上の一部のみに液浸領域が形成される。
5 3 . デバイス製造方法であって、
請求項 4 7の露光装置を用いる。
5 4 . 投影光学系と液体とを介して基板上に露光光を照射することによって前記 基板を露光する露光装置であって、
前記基板の露光中に、 前記基板の一部のみに液浸領域を形成する液浸機構を備 、
前記投影光学系は、 前記液体と接する光学部材を含む第 1群と、 その第 1群と 前記パターンとの間に配置される第 2群とを含み、
前記第 1群と前記第 2群とは振動的に分離して支持されている。
5 5 . 請求項 5 4の露光装置であって、
前記光学部材は、 平行平面板を含む。
5 6 . 請求項 5 4の露光装置であって、
前記光学部材は、 レンズを含む。
5 7 . デバイス製造方法であって、
請求項 5 4の露光装置を用いる。
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