WO2005081292A1 - 露光装置、供給方法及び回収方法、露光方法、ならびにデバイス製造方法 - Google Patents

露光装置、供給方法及び回収方法、露光方法、ならびにデバイス製造方法 Download PDF

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    • G03F7/70Exposure apparatus for microlithography
    • G03F7/70216Systems for imaging mask onto workpiece
    • G03F7/70341Immersion

Abstract

 露光精度及び計測精度の劣化を防止できる露光装置を提供する。露光装置(EX)は、投影光学系(PL)と液体(LQ)とを介して基板(P)に露光光(EL)を照射して基板(P)を露光するものであって、投影光学系(PL)の像面側先端部の光学素子(2)とその光学素子(2)に対向する基板(P)との間に液体(LQ)を供給する液体供給機構(10)と、液体供給機構(10)による液体供給が開始されてからの時間を計測するタイマー(60)と、タイマー(60)の計測結果に基づいて、光学素子(2)と基板(P)との間の少なくとも露光光(EL)の光路を含む空間(SP)が液体(LQ)で満たされたか否かを判断する制御装置(CONT)とを備えている。

Description

明 細 書

露光装置、供給方法及び回収方法、露光方法、ならびにデバイス製造方 法

技術分野

[0001] 本発明は、投影光学系と液体とを介して基板上に露光光を照射して基板を露光す る露光装置、液体の供給方法及び回収方法、並びにデバイス製造方法に関するも のである。

本願は、 2004年 2月 20日に出願された特願 2004— 45102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

[0002] 半導体デバイスや液晶表示デバイスは、マスク上に形成されたパターンを感光性の 基板上に転写する、いわゆるフォトリソグラフィの手法により製造される。このフォトリソ グラフイエ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 ノターンのより一層の高集積ィ匕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いほど、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 KrFエキシマレーザの 248nmである力 更に短波長の ArFエキシマレ 一ザの 193nm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 · λ /ΝΑ … (1)

δ = ±k - λ /ΝΑ2 … (2)

2

ここで、 λは露光波長、 ΝΑは投影光学系の開口数、 k ス係数である。

1、 kはプロセ

2

(1)式、(2)式より、解像度 Rを高めるために、露光波長えを短くして、開口数 NAを 大きくすると、焦点深度 δが狭くなることが分力る。

[0003] 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おそれがある。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、例えば下記特 許文献 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て液浸領域を形成し、液 体中での露光光の波長が空気中の lZn (nは液体の屈折率で通常 1. 2-1. 6程度 )になることを利用して解像度を向上するとともに、焦点深度を約 η倍に拡大するとい うものである。

特許文献 1:国際公開第 99Ζ49504号パンフレット

発明の開示

発明が解決しょうとする課題

[0004] ところで、液浸露光においては液体の液浸領域を良好に形成することが重要である 。例えば投影光学系の像面側先端部と基板との間に液体の液浸領域が良好に形成 されていないと、基板上にパターン像を形成するための露光光が基板上に到達しな い、あるいは基板上にパターン像を形成するための露光光が基板上の所望の位置 に到達しないなどの現象が生じ、露光精度の劣化を招く。また、液浸領域の液体を 介した計測処理を行う構成も考えられるが、その場合においても、液浸領域が良好に 形成されていないと、計測光が計測器に到達しない、あるいは計測光が所望の位置 に到達しないなどの現象が生じ、計測精度の劣化を招く。そこで、液浸領域が良好に 形成されてかどうかを判断し、適切な処置を施すことが重要である。

[0005] また、液体の液浸領域を使って露光処理や計測処理を行った後、その液体を良好 に回収することも重要である。液体を十分に回収できないと、残留した液体が基板や 基板ステージの外側に流出する可能性があり、周辺機器や周辺部材に影響を及ぼ す。また、残留した液体を長時間放置しておくと、その液体が乾燥したときに基板ステ ージ上の計測部材ゃ投影光学系の像面側先端部などに付着跡 (所謂ウォーターマ ーク)が形成されたり、異物が付着して露光精度や計測精度の劣化を招く。また、基 板上の液体を回収しきれて 、な 、状態でその基板を基板ステージ力もアンロードす ると、搬送経路上に液体が飛散し、搬送経路上の機器や部材に影響を及ぼす。そこ で、液体を良好に回収できた力どうかを判断し、適切な処置を施すことが重要である

[0006] 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、露光精度及び計測精度の 劣化を防止できる露光装置、液体の供給方法及び回収方法、並びにデバイス製造 方法を提供することを目的とする。

課題を解決するための手段

[0007] 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 1一図 7に対応付けし た以下の構成を採用している。なお、本発明を判りやすく説明するために、一実施形 態を示す図中の符号を対応する構成に付したが、本発明はこれに限定されるもので はない。

[0008] 本発明の露光装置 (EX)は、投影光学系 (PL)と液体 (LQ)とを介して基板 (P)に 露光光 (EL)を照射して基板 (P)を露光する露光装置にお!、て、投影光学系 (PL) の像面側先端部(2)と該先端部(2)に対向する物体 (P、 PST、 300、 400、 500、 6 00など)との間に液体 (LQ)を供給する液体供給機構(10)と、液体供給機構(10) による液体供給が開始されてからの時間を計測するタイマー(60)と、タイマー(60) の計測結果に基づいて、投影光学系 (PL)の像面側先端部 (2)と物体 (P、 PST、 30 0、 400、 500、 600など)との間の少なくとも露光光(EL)の光路を含む空間(SP)が 液体 (LQ)で満たされたか否かを判断する制御装置 (CONT)とを備えたことを特徴 とする。

[0009] 本発明によれば、液体供給機構による液体供給が開始されてからの時間をタイマ 一を使って計測することで、例えば予め設定されている所定時間とタイマーの計測結 果とに基づいて、投影光学系の像面側先端部と物体との間の空間が液体で満たされ た力否かを判断することができる。したがって、前記空間の液体を検知するためのシ ステムを構築することなぐ比較的簡易な構成で、液体が満たされた力否かを容易に 判断することができる。そして、前記空間が液体で満たされた後に液体を介した露光 処理や計測処理を行うことができるので、露光精度及び計測精度を維持することがで きる。 [0010] 本発明の露光装置 (EX)は、投影光学系 (PL)と液体 (LQ)とを介して基板 (P)に 露光光 (EL)を照射して基板 (P)を露光する露光装置にお!、て、投影光学系 (PL) の像面側先端部(2)と該先端部(2)に対向する物体 (P、 PST、 300、 400、 500、 6 00など)との間に液体 (LQ)を供給する液体供給機構(10)と、液体供給機構(10) による液体供給が停止されてからの時間を計測するタイマー (60)と、液体供給機構 (10)による液体供給中、及び液体供給が停止された後も液体 (LQ)を回収する液体 回収機構 (20)と、タイマー (60)の計測結果に基づ!/、て、投影光学系 (PL)の像面 側先端部(2)と物体(P、 PST、 300、 400、 500、 600など)との間の空間(SP)から 液体 (LQ)が回収されたか否かを判断する制御装置 (CONT)とを備えたことを特徴 とする。

[0011] 本発明によれば、液体供給機構による液体供給が停止されてからの時間をタイマ 一を使って計測することで、例えば予め設定されている所定時間とタイマーの計測結 果とに基づいて、投影光学系の像面側先端部と物体との間の空間から液体が回収さ れた力否かを判断することができる。したがって、前記空間の液体を検知するための システムを構築することなぐ比較的簡易な構成で、液体が回収されたカゝ否かを容易 に判断することができる。

そして、液体を回収した後に基板の搬出や液体を介さない計測処理などの所定の処 理を行うことができ、液体の飛散などの不都合の発生を防止して、露光精度及び計 測精度を維持することができる。

[0012] 本発明の露光装置 (EX)は、投影光学系 (PL)と液体 (LQ)とを介して基板 (P)に 露光光 (EL)を照射して基板 (P)を露光する露光装置にお!、て、投影光学系 (PL) の像面側先端部(2)と該先端部(2)に対向する物体 (P、 PST、 300、 400、 500、 6 00など)との間に液体 (LQ)を供給する液体供給機構( 10)と、液体 (LQ)を回収す る液体回収機構 (20)と、液体供給機構 (10)による液体供給量を計測する第 1計測 器 (16)と、液体回収機構 (20)による液体回収量を計測する第 2計測器 (26)と、第 1 計測器 (16)及び第 2計測器 (26)の計測結果に基づ!/、て、投影光学系 (PL)の像面 側先端部(2)と該先端部(2)に対向する物体 (P、 PST、 300、 400、 500、 600など )との間の少なくとも露光光 (EL)の光路を含む空間(SP)が液体 (LQ)で満たされた か否かを判断する制御装置 (CONT)とを備えたことを特徴とする。

[0013] 本発明によれば、液体供給量及び液体回収量を第 1及び第 2計測器を使って計測 することで、例えばそれら計測結果の差に基づいて、投影光学系の像面側先端部と 物体との間の空間が液体で満たされた力否かを判断することができる。したがって、 前記空間の液体を検知するためのシステムを構築することなぐ比較的簡易な構成 で、液体が満たされた力否かを容易に判断することができる。そして、前記空間が液 体で満たされた後に液体を介した露光処理や計測処理を行うことができるので、露光 精度及び計測精度を維持することができる。

[0014] 本発明の露光装置 (EX)は、投影光学系 (PL)と液体 (LQ)とを介して基板 (P)に 露光光 (EL)を照射して基板 (P)を露光する露光装置にお!、て、投影光学系 (PL) の像面側先端部(2)と該先端部(2)に対向する物体 (P、 PST、 300、 400、 500、 6 00など)との間の空間(SP)に液体 (LQ)を供給する液体供給機構(10)と、液体 (L Q)を回収する液体回収機構 (20)と、液体供給機構(10)による液体供給が停止さ れた後、液体回収機構 (20)による液体回収量を計測する計測器 (26)と、計測器 (2 6)の計測結果に基づ!/、て、空間(SP)から液体 (LQ)が回収されたか否かを判断す る制御装置 (CONT)とを備えたことを特徴とする。

[0015] 本発明によれば、液体供給を停止した後の液体回収量を計測器を使って計測する ことで、その計測結果に基づいて、投影光学系の像面側先端部と物体との間の空間 力 液体が回収された力否かを判断することができる。したがって、前記空間の液体 を検知するためのシステムを構築することなぐ比較的簡易な構成で、液体が回収さ れた力否かを容易に判断することができる。そして、液体を回収した後に基板の搬出 や液体を介さな 、計測処理などの所定の処理を行うことができ、液体の飛散などの 不都合の発生を防止して、露光精度及び計測精度を維持することができる。

[0016] 本発明の供給方法は、投影光学系 (PL)の像面側先端部 (2)と該先端部に対向す る物体(P、 PST、 300、 400、 500、 600など)との間の空間(SP)に液体(LQ)を供 給する供給方法において、空間(SP)に液体 (LQ)を供給するステップと、供給開始 後の経過時間を計測するステップと、経過時間が所定時間を超えた時点で空間(SP )が液体 (LQ)によって満たされたと判断するステップとを有することを特徴とする。 [0017] 本発明によれば、液体供給開始後の経過時間を計測することで、その計測した経 過時間が例えば予め設定されて 、る所定時間を越えた時点で、投影光学系の像面 側先端部と物体との間の空間が液体で満たされた力否かを判断することができる。し たがって、前記空間の液体を検知するためのシステムを構築することなぐ比較的簡 易な構成で、液体が満たされた力否かを容易に判断することができる。そして、前記 空間が液体で満たされた後に液体を介した露光処理や計測処理を行うことができる ので、露光精度及び計測精度を維持することができる。

[0018] 本発明の供給方法は、投影光学系 (PL)の像面側先端部 (2)と該先端部 (2)に対 向する物体(P、 PST、 300、 400、 500、 600など)との間の空間(SP)に液体(LQ) を供給する供給方法にお!、て、空間(SP)への液体 (LQ)の供給と空間(SP)力もの 液体 (LQ)の回収とを同時に行うステップと、単位時間あたりの液体 (LQ)の供給量と 回収量とを計測するステップと、供給量と回収量との差が所定値より小さくなつた時点 、または供給量と回収量との差が所定値より小さくなつて力 所定時間経過した時点 のいずれか一方の時点で、空間(SP)が液体 (LQ)によって満たされたと判断するス テツプとを有することを特徴とする。

[0019] 本発明によれば、液体供給量及び液体回収量を計測することで、例えばそれら計 測結果の差に基づいて、投影光学系の像面側先端部と物体との間の空間が液体で 満たされた力否かを判断することができる。したがって、前記空間の液体を検知する ためのシステムを構築することなぐ比較的簡易な構成で、液体が満たされたか否か を容易に判断することができる。そして、前記空間が液体で満たされた後に液体を介 した露光処理や計測処理を行うことができるので、露光精度及び計測精度を維持す ることがでさる。

[0020] 本発明の回収方法は、投影光学系(PL)の像面側先端部(2)と該先端部(2)に対 向する物体(P、 PST、 300、 400、 500、 600など)との間の空間(SP)に満たされた 液体 (LQ)を回収する回収方法にお!、て、空間(SP)への液体 (LQ)の供給と空間( SP)からの液体 (LQ)の回収とを同時に行うステップと、液体 (LQ)の供給を停止す るステップと、停止後の経過時間を計測するステップと、経過時間が所定時間を超え た時点で空間(SP)を満たして 、た液体 (LQ)の回収が完了したと判断するステップ とを有することを特徴とする。

[0021] 本発明によれば、液体供給停止後の経過時間を計測することで、その計測した経 過時間が例えば予め設定されて 、る所定時間を越えた時点で、投影光学系の像面 側先端部と物体との間の空間から液体が回収された力否かを判断することができる。 したがって、前記空間の液体を検知するためのシステムを構築することなぐ比較的 簡易な構成で、液体が回収された力否かを容易に判断することができる。そして、液 体を回収した後に基板の搬出や液体を介さない計測処理などの所定の処理を行うこ とができ、液体の飛散などの不都合の発生を防止して、露光精度及び計測精度を維 持することができる。

[0022] 本発明の回収方法は、投影光学系(PL)の像面側先端部(2)と該先端部(2)に対 向する物体(P、 PST、 300、 400、 500、 600など)との間の空間(SP)に満たされた 液体 (LQ)を回収する回収方法にお!、て、空間(SP)への液体 (LQ)の供給と空間( SP)力もの液体 (LQ)の回収とを同時に行うステップと、単位時間あたりの液体 (LQ) の供給量と回収量とを計測するステップと、液体 (LQ)の供給を停止するステップと、 回収量が所定量よりも小さくなつた時点、または回収量が所定値よりも小さくなつてか ら所定時間経過した時点の 、ずれか一方の時点で、空間(SP)を満たして 、た液体 (LQ)の回収が完了したと判断するステップとを有することを特徴とする。

[0023] 本発明によれば、液体供給を停止した後の液体回収量を計測することで、その計 測結果に基づいて、投影光学系の像面側先端部と物体との間の空間から液体が回 収されたカゝ否かを判断することができる。したがって、前記空間の液体を検知するた めのシステムを構築することなぐ比較的簡易な構成で、液体が回収された力否かを 容易に判断することができる。そして、液体を回収した後に基板の搬出や液体を介さ な ヽ計測処理などの所定の処理を行うことができ、液体の飛散などの不都合の発生 を防止して、露光精度及び計測精度を維持することができる。

[0024] 本発明の露光方法は、投影光学系の像面側先端部と該先端部に対向する物体と の間の空間に液体を供給し、該液体を介して前記物体を露光する露光方法であって 、上記記載の供給方法を用いて液体を供給するステップを含むことを特徴とする。こ れによれば、比較的簡易な構成で液体の供給が完了したか否かを容易に判断して 露光を行なうことができる。

[0025] 本発明の露光方法は、投影光学系の像面側先端部と該先端部に対向する物体と の間の空間に液体を供給し、該液体を介して前記物体を露光する露光方法であって 、上記記載の回収方法を用いて液体を回収するステップを含むことを特徴とする。こ れによれば、比較的簡易な構成で液体の回収が完了した力否かを容易に判断する ことができ、速やかに後続の処理を実行することができる。

[0026] 本発明のデバイス製造方法は、上記記載の露光装置 (EX)を用いることを特徴とす る。本発明によれば、露光精度及び計測精度を良好に維持した状態でデバイスを製 造できるので、所望の性能を発揮するデバイスを製造できる。

発明の効果

[0027] 本発明によれば、露光精度及び計測精度を良好に維持することができる。

図面の簡単な説明

[0028] [図 1]本発明の露光装置の一実施形態を示す概略構成図である。

[図 2]基板ステージを上方力も見た平面図である。

[図 3]本発明に係る露光方法の一実施形態を示すフローチャート図である。

[図 4]本発明に係る露光方法の別の実施形態を示すフローチャート図である。

[図 5]空間に液体を満たすときの供給量及び回収量を模式的に示した図である。

[図 6]空間から液体を回収するときの供給量及び回収量を模式的に示した図である。

[図 7]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。

符号の説明

[0029] 2…光学素子 (先端部)、 10…液体供給機構、 12…供給口、 13· ··供給管 (流路)、 1 5· ··バルブ、 16…第 1流量計 (第 1計測器)、 20· ··液体回収機構、 26· ··第 2流量計( 第 2計測器)、 30· ··フォーカス検出系(検出器)、 60…タイマー、 CONT…制御装置 、 EL…露光光、 EX…露光装置、 LQ…液体、 P…基板 (物体)、 PL…投影光学系、 PST…基板ステージ (物体)、 SP…空間

発明を実施するための最良の形態

[0030] 以下、本発明の露光装置について図面を参照しながら説明する。図 1は本発明の 露光装置の一実施形態を示す概略構成図である。

[0031] 図 1において、露光装置 EXは、マスク Mを支持して移動可能なマスクステージ MS Tと、基板 Pを保持する基板ホルダ PHを有し、基板ホルダ PHに基板 Pを保持して移 動可能な基板ステージ PSTと、マスクステージ MSTに支持されて!、るマスク Mを露 光光 ELで照明する照明光学系 ILと、露光光 ELで照明されたマスク Mのパターンの 像を基板ステージ PSTに支持されている基板 Pに投影露光する投影光学系 PLと、 時間計測を行うタイマー 60と、露光装置 EX全体の動作を統括制御する制御装置 C ONTと、制御装置 CONTに接続され、露光処理に関する各種情報を記憶した記憶 装置 MRYとを備えている。

[0032] 本実施形態の露光装置 EXは、露光波長を実質的に短くして解像度を向上するとと もに焦点深度を実質的に広くするために液浸法を適用した液浸露光装置であって、 基板 P上に液体 LQを供給する液体供給機構 10と、基板 P上の液体 LQを回収する 液体回収機構 20とを備えている。本実施形態において、液体 LQには純水が用いら れる。露光装置 EXは、少なくともマスク Mのパターン像を基板 P上に転写している間 、液体供給機構 10から供給した液体 LQにより投影光学系 PLの投影領域 AR1を含 む基板 P上の少なくとも一部に、投影領域 AR1よりも大きく且つ基板 Pよりも小さい液 浸領域 AR2を局所的に形成する。具体的には、露光装置 EXは、液体供給機構 10 により、投影光学系 PLの像面側先端部の光学素子 2とその光学素子 2に対向する基 板 P表面 (露光面)との間の空間 SPに液体 LQを供給する。そして、露光装置 EXは、 前記空間 SPのうち少なくとも露光光 ELの光路を含む空間に液体 LQを満たした状態 で、投影光学系 PL及び前記空間 SPの液体 LQ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って、基板 Pを露光する。

[0033] ここで、本実施形態では、露光装置 EXとしてマスク Mと基板 Pとを走査方向(所定 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、水平面内においてマスク Mと基 板 Pとの同期移動方向(走査方向、所定方向)を X軸方向、水平面内において X軸方 向と直交する方向を Y軸方向(非走査方向)、 X軸及び Y軸方向に垂直で投影光学 系 PLの光軸 AXと一致する方向を Z軸方向とする。また、 X軸、 Y軸、及び Z軸まわり の回転 (傾斜)方向をそれぞれ、 0 X、 0 Y、及び 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。

[0034] 照明光学系 ILは、マスクステージ MSTに支持されているマスク Mを露光光 ELで照 明するものであり、露光用光源、露光用光源から射出された光束の照度を均一化す るオプティカルインテグレータ、オプティカルインテグレータからの露光光 ELを集光 するコンデンサレンズ、リレーレンズ系、露光光 ELによるマスク M上の照明領域をスリ ット状に設定する可変視野絞り等を有している。マスク M上の所定の照明領域は照 明光学系 ILにより均一な照度分布の露光光 ELで照明される。照明光学系 IL力 射 出される露光光 ELとしては、例えば水銀ランプ力 射出される紫外域の輝線 (g線、 h 線、 i線)及び KrFエキシマレーザ光(波長 248nm)等の遠紫外光(DUV光)や、 Ar Fエキシマレーザ光(波長 193nm)及び Fレーザ光(波長 157nm)等の真空紫外光

2

(VUV光)などが用いられる。本実施形態では、 ArFエキシマレーザ光が用いられる 。上述したように、本実施形態における液体 LQは純水であって、露光光 ELが ArFェ キシマレーザ光であっても透過可能である。また、純水は紫外域の輝線 (g線、 h線、 i 線)及び KrFエキシマレーザ光 (波長 248nm)等の遠紫外光 (DUV光)も透過可能 である。

[0035] マスクステージ MSTは、マスク Mを保持して移動可能であって、投影光学系 PLの 光軸 AXに垂直な平面内、すなわち XY平面内で 2次元移動可能及び θ Z方向に微 小回転可能である。マスクステージ MSTはリニアモータ等のマスクステージ駆動装 置 MSTDにより駆動される。マスクステージ駆動装置 MSTDは制御装置 CONTに より制御される。マスクステージ MST上には移動鏡 40が設けられている。また、移動 鏡 40に対向する位置にはレーザ干渉計 41が設けられている。マスクステージ MST 上のマスク Mの 2次元方向の位置、及び回転角はレーザ干渉計 41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 41の計測結果に基づいてマスクステージ駆動装置 MSTDを駆動することで マスクステージ MSTに支持されているマスク Mの位置決めを行う。 [0036] 投影光学系 PLは、マスク Mのパターンを所定の投影倍率 13で基板 Pに投影露光 するものであって、基板 P側の先端部に設けられた光学素子 (レンズ) 2を含む複数の 光学素子で構成されており、これら光学素子は鏡筒 PK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 j8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。また、本実施 形態の投影光学系 PLの先端部の光学素子 2は鏡筒 PKに対して着脱 (交換)可能に 設けられている。また、先端部の光学素子 2は鏡筒 PKより露出しており、液浸領域 A R2の液体 LQは光学素子 2に接触する。これにより、金属からなる鏡筒 PKの腐蝕等 が防止されている。

[0037] 光学素子 2は蛍石で形成されて 、る。蛍石は純水との親和性が高!、ので、光学素 子 2の液体接触面 (端面) 2Aのほぼ全面に液体 LQを密着させることができる。すな わち、本実施形態にぉ 、ては光学素子 2の液体接触面 2Aとの親和性が高 、液体( 水) LQを供給するようにしているので、光学素子 2の液体接触面 2Aと液体 LQとの密 着性が高ぐ光学素子 2は水との親和性が高い石英であってもよい。また光学素子 2 の液体接触面 2Aに親水化 (親液化)処理を施して、液体 LQとの親和性をより高める ようにしてもよい。

[0038] 基板ステージ PSTは、基板 Pを基板ホルダ PHを介して保持する Zステージ 52と、 Z ステージ 52を支持する XYステージ 53とを備えている。 XYステージ 53はベース 54 上に支持されて 、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 PSTD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 52は基板ホルダ PHに保持されている基板 Pを Z軸方向、及び Θ X、 θ Y方向(傾斜方向)に移動可能である。 XYステージ 53は基板ホルダ PHに 保持されて ヽる基板 Pを Zステージ 52を介して XY方向(投影光学系 PLの像面と実 質的に平行な方向)、及び Θ Z方向に移動可能である。なお、 Zステージと XYステー ジとを一体的に設けてょ 、ことは言うまでもな 、。

[0039] 基板ステージ PST上には凹部 55が設けられており、基板ホルダ PHは凹部 55に配 置されている。そして、基板ステージ PSTのうち凹部 55以外の上面 51は、基板ホル ダ PHに保持された基板 Pの表面とほぼ同じ高さ(面一)になるような平坦面 (平坦部) となっている。基板 Pの周囲に基板 P表面とほぼ面一の上面 51を設けたので、基板 P のエッジ領域 Eを液浸露光するときにお 、ても、投影光学系 PLの像面側に液体 LQ を保持して液浸領域 AR2を良好に形成することができる。また、基板 Pのエッジ部と その基板 Pの周囲に設けられた平坦面(上面) 51との間には 0. 1— 2mm程度の隙 間がある力 液体 LQの表面張力によりその隙間に液体 LQが流れ込むことはほとん どなぐ基板 Pの周縁近傍を露光する場合にも、平坦面 51により投影光学系 PLの下 に液体 LQを保持することができる。

[0040] 基板ステージ PST(Zステージ 52)上には移動鏡 42が設けられている。また、移動 鏡 42に対向する位置にはレーザ干渉計 43が設けられている。基板ステージ PST上 の基板 Pの 2次元方向の位置、及び回転角はレーザ干渉計 43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 43の計測結果に基づ 、て、レーザ干渉計 43で規定される 2次元座標系内で基 板ステージ駆動装置 PSTDを介して XYステージ 53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 X軸方向及び Y軸方向における位置決めを行う。

[0041] また、露光装置 EXは、基板 P表面の面位置情報を検出するフォーカス検出系 30を 有している。フォーカス検出系 30は、投射部 30Aと受光部 30Bとを有し、投射部 30 Aから液体 LQを介して基板 P表面 (露光面)に斜め方向から検出光 Laを投射すると ともに、その基板 Pからの反射光を液体 LQを介して受光部 30Bで受光することによつ て、基板 P表面の面位置情報を検出する。制御装置 CONTは、フォーカス検出系 30 の動作を制御するとともに、受光部 30Bの受光結果に基づいて、所定基準面 (像面) に対する基板 P表面の Z軸方向における位置 (フォーカス位置)を検出する。また、基 板 P表面における複数の各点での各フォーカス位置を求めることにより、フォーカス 検出系 30は基板 Pの傾斜方向の姿勢を求めることもできる。なお、フォーカス検出系 30の構成としては、例えば特開平 8— 37149号公報に開示されているものを用いるこ とがでさる。

[0042] 制御装置 CONTは基板ステージ駆動装置 PSTDを介して基板ステージ PSTの Z ステージ 52を駆動することにより、 Zステージ 52に保持されている基板 Pの Z軸方向 における位置(フォーカス位置)、及び Θ X、 Θ Y方向における位置を制御する。すな わち、 Zステージ 52は、フォーカス検出系 30の検出結果に基づく制御装置 CONTか らの指令に基づ 、て動作し、基板 Pのフォーカス位置 (Z位置)及び傾斜角を制御し て基板 Pの表面 (露光面)を投影光学系 PL及び液体 LQを介して形成される像面に 合わせ込む。

[0043] 投影光学系 PLの先端近傍には、基板 P上のァライメントマーク 1あるいは Zステージ 52上に設けられた基準部材 300上の基板側基準マーク PFMを検出する基板ァライ メント系 350が設けられている。なお本実施形態の基板ァライメント系 350では、例え ば特開平 4 65603号公報に開示されているような、基板ステージ PSTを静止させて マーク上にハロゲンランプからの白色光等の照明光を照射して、得られたマークの画 像を撮像素子により所定の撮像視野内で撮像し、画像処理によってマークの位置を 計測する FIA (フィールド ·イメージ ·ァライメント)方式が採用されて!、る。

[0044] また、マスクステージ MSTの近傍には、マスク Mと投影光学系 PLとを介して Zステ ージ 52上に設けられた基準部材 300上のマスク側基準マーク MFMを検出するマス クァライメント系 360が設けられて 、る。なお本実施形態のマスクァライメント系 360で は、例えば特開平 7— 176468号公報に開示されているような、マークに対して光を 照射し、 CCDカメラ等で撮像したマークの画像データを画像処理してマーク位置を 検出する VRA (ビジュアル ·レチクル ·ァライメント)方式が採用されて!/、る。

[0045] 液体供給機構 10は、所定の液体 LQを投影光学系 PLの像面側先端部と基板 Pと の間の空間 SPに供給するためのものであって、液体 LQを送出可能な液体供給部 1 1と、液体供給部 11にその一端部を接続し、他端部を後述するノズル部材 70の供給 口 12 (12A、 12B)に接続した供給管 13 (13A、 13B)とを備えている。供給管 13は 液体 LQを流すための流路を有している。液体供給部 11は、液体 LQを収容するタン ク、及び加圧ポンプ等を備えている。液体供給部 11の液体供給動作は制御装置 CO NTにより制御される。基板 P上に液浸領域 AR2を形成する際、液体供給機構 10は 液体 LQを基板 P上に供給する。

[0046] 供給管 13A、 13Bの途中には、供給管 13A、 13Bの流路の開閉を行うためのバル ブ 15A、 15Bがそれぞれ設けられている。バルブ 15 (15A、 15B)の開閉動作は制 御装置 CONTにより制御されるようになっている。制御装置 CONTは、バルブ 15に よって供給管 13の流路を閉じることで、液体供給機構 10による液体供給を停止する ことができる。一方、制御装置 CONTは、ノ レブ 15によって供給管 13の流路を開け ることで、液体供給機構 10による液体供給を開始することができる。なお、本実施形 態におけるバルブ 15は、例えば停電等により露光装置 EX (制御装置 CONT)の駆 動源 (電源)が停止した場合に供給管 13 A、 13Bの流路を機械的に閉塞する所謂ノ 一マルクローズ方式となって ヽる。

[0047] タイマー 60はバルブ 15 (15A、 15B)に接続されており、バルブ 15の開いている時 間及び閉じている時間を計測可能である。また、タイマー 60は、ノ レブ 15が供給管 13の流路を閉じている力否かを検知可能である。タイマー 60は、バルブ 15が供給管 13の流路を開けたことを検知したときに、時間計測を開始する。また、タイマー 60は 、バルブ 15が供給管 13の流路を閉じたことを検知したときにも、時間計測を開始す ることがでさる。

[0048] タイマー 60は、バルブ 15が供給管 13の流路を開けたとき力もの経過時間、すなわ ち、液体供給機構 10による液体供給が開始されて力もの経過時間を計測することが できる。タイマー 60によって計測された前記経過時間に関する情報は制御装置 CO NTに出力される。また、タイマー 60は、バルブ 15が供給管 13の流路を閉じたことを 検知したとき、時間計測動作を停止するとともに、計測時間をリセットする (零に戻す)

[0049] また、タイマー 60は、バルブ 15が供給管 13の流路を閉じたとき力もの経過時間、 すなわち、液体供給機構 10による液体供給が停止されてからの経過時間を計測す ることができる。タイマー 60によって計測された前記経過時間に関する情報は制御 装置 CONTに出力される。またタイマー 60は、バルブ 15が供給管 13の流路を開け たことを検知したとき、時間計測動作を停止するとともに、計測時間をリセットする (零 に戻す)。

[0050] 液体回収機構 20は、投影光学系 PLの像面側の液体 LQを回収するためのもので あって、液体 LQを回収可能な液体回収部 21と、液体回収部 21にその一端部を接 続し、他端部を後述するノズル部材 70の回収口 22 (22A、 22B)に接続した回収管 23 (23A、 23B)とを備えている。液体回収部 21は例えば真空ポンプ等の真空系( 吸引装置)、回収された液体 LQと気体とを分離する気液分離器、及び回収した液体 LQを収容するタンク等を備えている。なお真空系として、露光装置 EXに真空ポンプ を設けずに、露光装置 EXが配置される工場の真空系を用いるようにしてもよい。液 体回収部 21の液体回収動作は制御装置 CONTにより制御される。基板 P上に液浸 領域 AR2を形成するために、液体回収機構 20は液体供給機構 10より供給された基 板 P上の液体 LQを所定量回収する。

[0051] 回収管 23A、 23Bの途中には、回収管 23A、 23Bの流路の開閉を行うためのバル ブ 25A、 25Bがそれぞれ設けられている。ノ レブ 25 (25A、 25B)の開閉動作は制 御装置 CONTにより制御されるようになっている。制御装置 CONTは、バルブ 25に よって回収管 23の流路を閉じることで、液体回収機構 20による液体回収を停止する ことができる。一方、制御装置 CONTは、ノ レブ 25によって回収管 23の流路を開け ることで、液体回収機構 20による液体回収を開始することができる。

[0052] 投影光学系 PLを構成する複数の光学素子のうち、液体 LQに接する光学素子 2の 近傍にはノズル部材 70が配置されている。ノズル部材 70は、基板 P (基板ステージ P ST)の上方において、光学素子 2の側面を囲むように設けられた環状部材である。ノ ズル部材 70と光学素子 2との間には隙間が設けられており、ノズル部材 70は光学素 子 2に対して振動的に分離されるように所定の支持機構で支持されている。

[0053] ノズル部材 70は、基板 P (基板ステージ PST)の上方に設けられ、その基板 P表面 に対向するように配置された液体供給口 12 (12A、 12B)を備えている。本実施形態 において、ノズル部材 70は 2つの液体供給口 12A、 12Bを有している。液体供給口 12A、 12Bはノズル部材 70の下面 70Aに設けられて!/、る。

[0054] また、ノズル部材 70は、その内部に液体供給口 12A、 12Bに対応した供給流路を 有している。また、液体供給口 12A、 12B及び供給流路に対応するように複数(2つ) の供給管 13A、 13Bが設けられている。そして、供給流路の一端部は供給管 13A、 13Bを介して液体供給部 11にそれぞれ接続され、他端部は液体供給口 12A、 12B にそれぞれ接続されている。

[0055] また、 2つの供給管 13A、 13Bのそれぞれの途中には、液体供給部 11から送出さ れ、供給管 13A、 13Bの流路を流れる液体 LQの単位時間当たりの流量を計測する 第 1流量計 16 (16A、 16B)が設けられている。供給管 13を流れる液体 LQの流量を 計測することで、第 1流量計 16は、液体供給機構 10による単位時間あたりの液体供 給量を計測することができる。第 1流量計 16の計測結果は制御装置 CONTに出力さ れる。

[0056] また、制御装置 CONTは、第 1流量計 16の計測結果に基づいて、液体供給機構 1 0によって供給管 13を介した液体供給が行われているカゝ否かを判断することができる 。つまり、第 1流量計 16の計測結果に基づいて、供給管 13の流路に液体 LQが流れ ていないと判断したとき、制御装置 CONTは、液体供給機構 10からの液体供給が停 止していると判断することができる。一方、第 1流量計 16の計測結果に基づいて、供 給管 13の流路に液体 LQが流れていると判断したとき、制御装置 CONTは、液体供 給機構 10による液体供給が行われていると判断することができる。

[0057] また、不図示ではあるが、供給管 13A、 13Bのそれぞれの途中には、液体供給部 1 1力も送出され、液体供給口 12A、 12Bのそれぞれに対する単位時間あたりの液体 供給量を制御するマスフローコントローラと呼ばれる流量制御器が設けられている。 流量制御器による液体供給量の制御は制御装置 CONTの指令信号の下で行われ る。

[0058] 更に、ノズル部材 70は、基板 P (基板ステージ PST)の上方に設けられ、その基板 P 表面に対向するように配置された液体回収口 22 (22A、 22B)を備えている。本実施 形態において、ノズル部材 70は 2つの液体回収口 22A、 22Bを有している。液体回 収口 22A、 22Bはノズル部材 70の下面 70Aに設けられて!/、る。

[0059] また、ノズル部材 70は、その内部に液体回収口 22A、 22Bに対応した回収流路を 有している。また、液体回収口 22A、 22B及び回収流路に対応するように複数(2つ) の回収管 23A、 23Bが設けられている。そして、回収流路の一端部は回収管 23A、 23Bを介して液体回収部 21にそれぞれ接続され、他端部は液体回収口 22A、 22B にそれぞれ接続されている。

[0060] また、 2つの回収管 23A、 23Bのそれぞれの途中には、液体回収口 22A、 22Bを 介して投影光学系 PLの像面側から回収され、回収管 23A、 23Bの流路を流れる液 体 LQの単位時間当たりの流量を計測する第 2流量計 26 (26A、 26B)が設けられて いる。回収管 23を流れる液体 LQの流量を計測することで、第 2流量計 26は、液体回 収機構 20による単位時間あたりの液体回収量を計測することができる。第 2流量計 2 6の計測結果は制御装置 CONTに出力される。

[0061] また、制御装置 CONTは、第 2流量計 26の計測結果に基づ 、て、液体回収機構 2 0によって回収管 23を介した液体回収が行われている力否かを判断することができる 。つまり、第 2流量計 26の計測結果に基づいて、回収管 23の流路に液体 LQが流れ ていないと判断したとき、制御装置 CONTは、液体回収機構 20による液体回収が停 止していると判断することができる。一方、第 2流量計 26の計測結果に基づいて、回 収管 23の流路に液体 LQが流れていると判断したとき、制御装置 CONTは、液体回 収機構 20による液体回収が行われていると判断することができる。

[0062] 本実施形態にぉ ヽて、ノズル部材 70は、液体供給機構 10及び液体回収機構 20 それぞれの一部を構成している。そして、液体供給機構 10を構成する液体供給口 1 2A、 12Bは、投影光学系 PLの投影領域 AR1を挟んだ X軸方向両側のそれぞれの 位置に設けられており、液体回収機構 20を構成する液体回収口 22A、 22Bは、投 影光学系 PLの投影領域 AR1に対して液体供給機構 10の液体供給口 12A、 12Bの 外側に設けられている。なお、本実施形態における投影光学系 PLの投影領域 AR1 は、 Y軸方向を長手方向とし、 X軸方向を短手方向とした平面視矩形状に設定され ている。

[0063] 液体供給部 11及び前記流量制御器の動作は制御装置 CONTにより制御される。

基板 P上に液体 LQを供給する際、制御装置 CONTは、液体供給部 11より液体 LQ を送出し、供給管 13A、 13B、及び供給流路を介して、基板 Pの上方に設けられてい る液体供給口 12A、 12Bより基板 P上に液体 LQを供給する。このとき、液体供給口 1 2A、 12Bは投影光学系 PLの投影領域 ARlを挟んだ両側のそれぞれに配置されて おり、その液体供給口 12A、 12Bを介して、投影領域 AR1の両側力も液体 LQを供 給可能である。また、液体供給口 12A、 12Bのそれぞれから基板 P上に供給される 液体 LQの単位時間あたりの量は、供給管 13A、 13Bのそれぞれに設けられた流量 制御器により個別に制御可能である。

[0064] 液体回収部 21の液体回収動作は制御装置 CONTにより制御される。制御装置 C ONTは液体回収部 21による単位時間あたりの液体回収量を制御可能である。基板 Pの上方に設けられた液体回収口 22A、 22Bから回収された基板 P上の液体 LQは、 ノズル部材 70の回収流路、及び回収管 23A、 23Bを介して液体回収部 21に回収さ れる。

[0065] なお、本実施形態において、供給管 13A、 13Bは 1つの液体供給部 11に接続され ているが、供給管の数に対応した液体供給部 11を複数 (ここでは 2つ)設け、供給管 13 A、 13Bのそれぞれを前記複数の液体供給部 11のそれぞれに接続するようにし てもよい。また、回収管 23A、 23Bは、 1つの液体回収部 21に接続されている力 回 収管の数に対応した液体回収部 21を複数 (ここでは 2つ)設け、回収管 23A、 23Bの それぞれを前記複数の液体回収部 21のそれぞれに接続するようにしてもよい。

[0066] また、供給管 13を 1つとし、その途中に、バルブ 15及び流量計 16を設けるようにし てもよい。なお供給管 13を 1つとした場合には、その一端部を液体供給部 11に接続 し、他端部を途中から分岐させて供給口 12A、 12Bに接続するようにしてもよい。

[0067] 投影光学系 PLの光学素子 2の液体接触面 2A、及びノズル部材 70の下面 (液体接 触面) 70Aは親液性 (親水性)を有している。本実施形態においては、光学素子 2及 びノズル部材 70の液体接触面に対して親液処理が施されており、その親液処理によ つて光学素子 2及びノズル部材 70の液体接触面が親液性となって 、る。換言すれば 、基板ステージ PSTに保持された基板 Pの被露光面 (表面)と対向する部材の表面 のうち少なくとも液体接触面は親液性となって ヽる。本実施形態における液体 LQは 極性の大きい水であるため、親液処理 (親水処理)としては、例えばアルコールなど 極性の大き 、分子構造の物質で薄膜を形成することで、この光学素子 2やノズル部 材 70の液体接触面に親水性を付与する。すなわち、液体 LQとして水を用いる場合 には OH基など極性の大きい分子構造を持ったものを前記液体接触面に設ける処理 が望ましい。あるいは、 MgF、 Al O、 SiOなどの親液性材料を前記液体接触面に

2 2 3 2

設けてもよい。

[0068] ノズル部材 70の下面(基板 P側を向く面) 70Aはほぼ平坦面であり、光学素子 2の 下面 (液体接触面) 2Aも平坦面となっており、ノズル部材 70の下面 70Aと光学素子 2の下面 2Aとはほぼ面一となつている。これにより、広い範囲で液浸領域 AR2を良 好に形成することができる。

[0069] また、基板ステージ PSTの上面 51は平坦面(平坦部)となっており、撥液化処理さ れて撥液性を有している。上面 51の撥液化処理としては、例えばフッ素系榭脂材料 あるいはアクリル系榭脂材料等の撥液性材料を塗布、あるいは前記撥液性材料から なる薄膜を貼付する。撥液性にするための撥液性材料としては液体 LQに対して非 溶解性の材料が用いられる。なお、上面 51を含む基板ステージ PST全体又は一部 を例えばポリ四フッ化工チレン (テフロン (登録商標) )等のフッ素系榭脂をはじめとす る撥液性を有する材料で形成してもよ ヽ。

[0070] 図 2は、 Zステージ 52 (基板ステージ PST)を上方から見た平面図である。基板ステ ージ PST上において、基板 Pの外側の所定位置には、基準部材 300が配置されて いる。基準部材 300には、基板ァライメント系 350により液体 LQを介さずに検出され る基準マーク PFMと、マスクァライメント系 360により液体 LQを介して検出される基 準マーク MFMとが所定の位置関係で設けられて 、る。基準部材 300の上面はほぼ 平坦面 (平坦部)となっており、基板ステージ PSTに保持された基板 P表面、及び基 板ステージ PSTの上面 51とほぼ同じ高さ(面一)に設けられている。基準部材 300の 上面は、フォーカス検出系 30の基準面としての役割も果たすことができる。また、基 板ァライメント系 350は、基板 P上の複数のショット領域 S1— S24に付随して形成さ れたァライメントマーク 1も検出する。

[0071] また、基板ステージ PST上のうち、基板 Pの外側の所定位置には、計測用センサと して例えば特開昭 57-117238号公報に開示されているような照度ムラセンサ 400 が配置されている。照度ムラセンサ 400は、基板ステージ PSTに保持された基板 P表 面、及び基板ステージ PSTの上面 51とほぼ同じ高さ(面一)に設けられた平坦面(平 坦部)を有する上板 401を有している。また、基板ステージ PST内部(上板の下)には 照度ムラセンサ 400を構成する受光素子 (ディテクタ)が埋設されており、前記上板 4 01上に形成された液浸領域の液体 LQを介して露光光 ELを受光する。

[0072] 同様に、基板ステージ PST上のうち、基板 Pの外側の所定位置には、計測用セン サとして例えば特開 2002— 14005号公報に開示されているような空間像計測センサ 500が設けられている。空間像計測センサ 500も、基板ステージ PSTに保持された 基板 P表面、及び基板ステージ PSTの上面 51とほぼ同じ高さ(面一)に設けられた平 坦面(平坦部)を有する上板 501を有している。また、基板ステージ PST上には、例 えば特開平 11— 16816号公報に開示されているような照射量センサ(照度センサ) 6 00も設けられており、その照射量センサ 600の上板 601の上面は基板ステージ PST に保持された基板 P表面や基板ステージ PSTの上面 51とほぼ同じ高さ(面一)に設 けられている。なお、上述した計測用センサはいずれもその上板の上に形成された 液浸領域の液体 LQを介して光を受光し、各種の計測を行うものである。

[0073] 次に、上述した構成を有する露光装置 EXを用いてマスク Mのパターン像を基板 P に露光する方法について、図 3のフローチャート図を参照しながら説明する。

[0074] なお、基板 Pの露光を開始する前に、基板ァライメント系 350の検出基準位置とマス ク Mのパターン像の投影位置との位置関係(ベースライン量)は、基板ァライメント系 3 50、マスクァライメント系 360、基準部材 300等を使って既に計測されているものとす る。また、基板ステージ PSTに搭載されている各種センサによる計測も既に完了し、 その計測結果に基づく補正などの処置が施されているものとする。

[0075] まず、露光処理対象である基板 Pが搬送系(ローダ装置)によって基板ステージ PS T上に搬入 (ロード)される。次に、制御装置 CONTは、基板 Pに対して重ね合わせ 露光をするために、基板 P上の複数のショット領域のそれぞれに付随して形成されて いるァライメントマーク 1を基板ァライメント系 350を使って計測する。基板ァライメント 系 350がァライメントマーク 1を計測しているときの基板ステージ PSTの位置はレーザ 干渉計 43によって計測されている。制御装置 CONTは、基板 P上に液体 LQの液浸 領域を形成しない状態で (非液浸状態で)、ァライメントマーク 1を計測する。制御装 置 CONTは、ァライメントマーク 1の検出結果に基づいて、基板ァライメント系 350の 検出基準位置に対するショット領域の位置情報を求め、その位置情報と先に計測し て 、たベースライン量とに基づ 、て基板ステージ PSTを移動することで、マスク Mの ノターン像の投影位置とそのショット領域とを位置合わせする。

[0076] 上記基板 Pのロード時や、ァライメントマーク 1を計測して 、る間、制御装置 CONT はバルブ 15を駆動して液体供給機構 10の供給管 13の流路を閉じている。

[0077] 次に、制御装置 CONTは、液浸露光開始の指令信号を出力する。制御装置 CON Tは、投影光学系 PLの光学素子 2と基板 Pを含む基板ステージ PST上の所定領域と を対向した状態で、ノ レブ 15を駆動して供給管 13の流路を開け、液体供給機構 10 による液体供給を開始する。タイマー 60は、供給管 13の流路が開いたことを検知し て、計測時間をリセットする (零に戻す)とともに、時間計測を開始する (ステップ SA1)

[0078] すなわちタイマー 60は、バルブ 15によって供給管 13の流路が開けられたことを検 知して、その時点を基準とした、供給管 13の流路が開けられている時間の計測、す なわち液体供給機構 10による液体供給が開始されて力もの経過時間を計測する。 制御装置 CONTはタイマー 60の計測結果をモニタしており、タイマー 60の計測結果 は制御装置 CONTに出力される。

[0079] また、制御装置 CONTは、液体供給機構 10による液体供給の開始とほぼ同時に、 液体回収機構 20による液体回収を開始する。(ステップ SA2)。ここで、液体供給機 構 10による単位時間あたりの液体供給量、及び液体回収機構 20による単位時間あ たりの液体回収量はほぼ一定値である。

[0080] なお、液体回収機構 20による液体回収動作(吸引動作)は、液体供給機構 10によ る液体供給が開始される前から (液体供給が停止されている状態においても)行うこと ができる。

[0081] なお、基板 Pの露光前に液浸領域 AR2を形成する動作は、液浸領域 AR2を形成 した後に続く動作に応じて、液浸領域 AR2の形成を基板ステージ PST上の特定の 位置で行うのが望ましぐ投影光学系 PLの光学素子 2と基板 Pとが対向する位置で 行ってもよいし、投影光学系 PLの光学素子 2と基板ステージ PSTの例えば上面 51と が対向する位置で行ってもよい。例えば、基板 P上の第 1露光領域の露光開始位置 で液浸領域 AR2の形成を行ってもよいし、液浸領域内の気体部分の検出 (ステップ SA5、詳細後述)を行うのに好適な基準部材 300と対向する位置で行ってもよい。光 学素子 2と上面 51とが対向した位置で液体 LQの供給及び回収を行って上面 51上 に液浸領域 AR2を形成したときは、基板 Pを液浸露光するときに、基板ステージ PST を XY方向に移動して基板 P上に液浸領域 AR2を移動させればょ ヽ。

[0082] 制御装置 CONTは、タイマー 60の計測結果に基づ 、て、液体供給機構 10による 液体供給が開始されて力ゝらの経過時間が、所定時間を超えたカゝ否かを判別する (ス テツプ SA3)。

[0083] ここで、所定時間とは、液体供給機構 10による液体供給が開始されてから、投影光 学系 PLの光学素子 2と基板 P (あるいは基板ステージ PST)表面との間の空間 SPが 液体 LQで満たされるまでの時間であって、例えば予め実験やシミュレーションによつ て求められている。また、空間 SPを液体 LQで満たした直後は、直径 100 /z m以下の 所謂マイクロバブルが残存している場合がある。そのため、所定時間は、このマイクロ バブルが消えるまでの待ち時間を加算した時間としてもよい。そして、この所定時間 に関する情報は記憶装置 MRYに記憶されている。

液体供給機構 10の液体供給部 11より送出された液体 LQは、供給管 13を流れた 後、供給口 12より空間 SPに供給されて、その空間 SPを満たす構成である。したがつ て、液体供給部 11より液体供給を開始した後、空間 SPが液体 LQで満たされるまで に所定時間を要する。そして、その所定時間は、単位時間あたりの液体流量 (供給量 )、供給管 13及び供給口 12を含む供給流路の容積、及び空間 SPの容積 (液浸領域 AR2の容積)などに応じて変化する。そこで、前記所定時間に関する情報を、例えば 実験やシミュレーションなどによって予め求めておくことにより、制御装置 CONTは、 前記所定時間とタイマー 60の計測結果とに基づ 、て、空間 SPが液体 LQで満たさ れたカゝ否かを判断することができる。

[0084] 前記経過時間が前記所定時間に達したと判断したとき、制御装置 CONTは、投影 光学系 PLの光学素子 2と基板 P (あるいは基板ステージ PST)表面との間の空間 SP が液体 LQで満たされて液浸状態になったと判断する (ステップ SA4)。液体供給機 構 10による単位時間あたりの液体供給量及び液体回収機構 20による単位時間あた りの液体回収量はほぼ一定であり、制御装置 CONTは、予め求められている所定時 間と、タイマー 60の計測結果である経過時間とに基づいて、空間 SPが液浸状態に なったカゝ否かを判断することができる。

[0085] 一方、前記経過時間が前記所定時間に達して!/、な 、と判断したとき、制御装置 CO NTは、空間 SPは未だ液浸状態ではないと判断する (ステップ SA11)。そして、前記 経過時間が前記所定時間に達するまで、液体供給機構 10及び液体回収機構 20〖こ よる液体 LQの供給及び回収を継続する。

[0086] なおここでは、制御装置 CONTがタイマー 60をモニタし、タイマー 60の計測結果 に基づいて、液体供給が開始されてからの経過時間が、記憶装置 MRYに記憶され て 、る所定時間を超えた力否かを判別する構成であるが、タイマー 60に前記所定時 間に関する情報を記憶しておき、前記経過時間が前記所定時間を超えたときに、タ イマ一 60が、前記経過時間が前記所定時間を超えた旨の信号を制御装置 CONT に出力するようにしてもよい。

[0087] 制御装置 CONTは、空間 SPが液体 LQで満たされて液浸状態になったと判断した 後、フォーカス検出系 30を使って、空間 SPを満たした液体 LQ中の気体部分を検出 する(ステップ SA5)。

[0088] ここで、気体部分とは、液体 LQ中を浮遊して 、る気泡や、基板 P (基板ステージ PS T)上に付着している気泡を含む。あるいは、気体部分としては、例えば基板 Pの移動 に伴う液体 LQの剥離や液体供給機構 10の動作不良などによって、液浸領域 AR2 の液体 LQが基板 P (基板ステージ PST)表面や光学素子 2の端面に密着しな ヽこと に起因して生成される気体部分を含む。

[0089] フォーカス検出系 30を使って気体部分を検出するときは、制御装置 CONTは、投 射部 30Aより空間 SPに検出光 Laを投射する。空間 SPの液体 LQ中に気泡などがあ る場合、気泡に当たった検出光 Laは散乱や屈折などを生じる。したがって、気泡に 当たった検出光 Laは、受光部 30Bに光量を低下した状態で受光されるか、あるいは その光路を変化させるため受光されない。つまり、液体 LQ中に気泡 (気体部分)があ る場合、受光部 30Bに受光される光強度が変化 (低下)する。したがって、フォーカス 検出系 30は、受光部 30Bの出力に基づいて、空間 SPに配置されている液体 LQ中 に存在する気泡 (気体部分)を光学的に検出することができる。

[0090] なお、液体 LQ中の気体部分の検出は、フォーカス検出系 30に代えて、専用の検 出系を使って検出するようにしてもよい。例えば、所定の照射部より空間 SPの液体 L Qに対して基板 Pの表面とほぼ平行にレーザビームを照射し、レーザビームに対して 所定の位置関係に配置された受光部によって液体 LQを介したレーザビームを受光 し、その受光結果に基づいて、気体部分を光学的に検出するようにしてもよい。気体 部分がある場合には、照射したレーザービームは散乱などして受光部に受光される 光強度を変化させるので、気体部分を光学的に検出することができる。

[0091] 制御装置 CONTは、タイマー 60の計測結果に基づいて、空間 SPが液体 LQで満 たされたと判断するとともに、フォーカス検出系 30の検出結果に基づいて空間 SPの 液体 LQ中に気体部分 (気泡)がないことを確認した後、投影光学系 PLの光学素子 2 と基板 Pとを対向させる。そして、制御装置 CONTは、液体供給機構 10及び液体回 収機構 20による液体 LQの供給及び回収を行 、つつ、基板 Pを支持する基板ステー ジ PSTを X軸方向(走査方向)に移動しながら露光光 ELを照射し、マスク Mのパター ン像を投影光学系 PL及び空間 SPの液体 LQを介して基板 P上に投影露光する (ス テツプ SA6)。

[0092] 本実施形態における露光装置 EXは、マスク Mと基板 Pとを X軸方向(走査方向)に 移動しながらマスク Mのパターン像を基板 Pに投影露光するものであって、走査露光 時には、液浸領域 AR2の液体 LQ及び投影光学系 PLを介してマスク Mの一部のパ ターン像が投影領域 AR1内に投影され、マスク Mがー 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 Pが投影領域 AR1に対して +X方向(又は X方向 )に速度 β 'Υ βは投影倍率)で移動する。基板 Ρ上には複数のショット領域が設定 されており、 1つのショット領域への露光終了後に、基板 Ρのステッピング移動によつ 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 基板 Ρを移動しながら各ショット領域に対する走査露光処理が順次行われる。

[0093] 基板 Ρの液浸露光が終了した後、制御装置 CONTは、バルブ 15を駆動して供給 管 13の流路を閉じ、液体供給機構 10による液体供給を停止する。タイマー 60は、供 給管 13の流路が閉じたことを検知して、計測時間をリセットする (零に戻す)とともに、 時間計測を開始する (ステップ SA7)。

[0094] すなわちタイマー 60は、バルブ 15が供給管 13の流路を閉じたことを検知して、そ の時点を基準とした、供給管 13の流路が閉じられている時間の計測、すなわち液体 供給機構 10による液体供給が停止されてからの経過時間を計測する。制御装置 CO NTはタイマー 60の計測結果をモニタしており、タイマー 60の計測結果は制御装置 CONTに出力される。 [0095] ここで、制御装置 CONTは、液体供給機構 10による液体供給が停止された後も、 所定時間だけ液体回収機構 20によって液体 LQを回収する。液体 LQを回収すると き、制御装置 CONTは、液体回収機構 20の液体回収口 22に対して基板ステージ P STを XY方向に相対移動しつつ、基板 P上や基板ステージ PST (上面 51)上に残留 する液体 LQを回収する。これにより、基板 P及び基板ステージ PST上の広い範囲に おいて残留した液体 LQを回収することができる。なお、基板 P上や基板ステージ PS T上の液体 LQを回収するとき、制御装置 CONTは、基板ステージ PSTを Z軸方向に 移動し、基板 P (基板ステージ PST)と回収口 22とを近づけた状態で液体回収を行う ようにしてもよい。

[0096] 制御装置 CONTは、タイマー 60の計測結果に基づ 、て、液体供給機構 10による 液体供給が停止されて力ゝらの経過時間が、所定時間を超えたカゝ否かを判別する (ス テツプ SA8)。

[0097] ここで、所定時間とは、液体供給機構 10による液体供給が停止されてから、投影光 学系 PLの光学素子 2と基板 P (あるいは基板ステージ PST)表面との間の空間 SPを 満たして!/、た液体 LQが回収されるまでの時間であって、例えば実験ゃシミュレーショ ンなどによって予め求められている。そして、この所定時間に関する情報は記憶装置 MRYに記憶されている。

[0098] 前記経過時間が前記所定時間に達したと判断したとき、制御装置 CONTは、投影 光学系 PLの光学素子 2と基板 P (あるいは基板ステージ PST)表面との間の空間 SP を満たしていた液体 LQの回収が完了して、非液浸状態になったと判断する (ステツ プ SA9)。

[0099] 一方、前記経過時間が前記所定時間に達して!/、な!/、と判断したとき、制御装置 CO NTは、空間 SPは未だ非液浸状態ではないと判断する (ステップ SA12)。そして、前 記経過時間が前記所定時間に達するまで、液体回収機構 20による液体 LQの回収 を継続する。

[0100] なおこの場合においても、タイマー 60に前記所定時間に関する情報を記憶してお き、前記経過時間が前記所定時間を超えたときに、タイマー 60が、前記経過時間が 前記所定時間を超えた旨の信号を制御装置 CONTに出力するようにしてもよい。 [0101] 基板 P及び基板ステージ PST上の液体 LQの回収が完了して非液浸状態になった と判断した後、制御装置 CONTは、基板ステージ PSTを、投影光学系 PLに対して 離れた位置にあるアンロード位置に移動する。そして、アンロード位置において、基 板ステージ PST上の露光済みの基板 Pが搬送系(アンローダ装置)によって搬出(ァ ンロード)される(ステップ SA10)。

[0102] なお、図 3を参照して説明した実施形態においては、基板 Pを液浸露光するときに、 基板 P上や上面 51上に液体 LQを配置する場合を例にして説明したが、計測部材 3 00や計測センサ 400、 500、 600上など、基板ステージ PST上の所定の平坦部上に 液体 LQを配置した状態で計測処理を行う場合にも適用可能である。例えば計測セ ンサ 400上に液体 LQを配置して計測処理を行う場合には、投影光学系 PLの光学 素子 2と計測センサ 400の上板 401とを対向した状態で、液体供給機構 10及び液体 回収機構 20による液体 LQの供給及び回収を行う。そして、光学素子 2と上板 401と の間の空間が液体 LQで満たされたカゝ否かを判断するときは、制御装置 CONTは、 タイマー 60の計測結果に基づいて、前記判断を行うことができる。また、計測処理が 終了した後、液体回収を行う場合には、制御装置 CONTは、タイマー 60の計測結果 に基づいて、液体 LQが回収された力否かを判断することができる。

[0103] 以上説明したように、液体供給が開始されて力もの経過時間に基づいて、投影光 学系 PLと基板 Pとの間の空間 SPが液体 LQで満たされたか否かを判断することがで きる。したがって、空間 SPが液体 LQが満たされた力否かを検知するためのシステム を新たに構築することなぐ比較的簡易な構成で液体 LQが満たされたカゝ否かを容易 に判別することができる。そして、空間 SPが液体 LQで満たされた後に液体 LQを介 した露光処理や計測処理を行うことができるので、露光精度及び計測精度を維持す ることがでさる。

[0104] また、液体供給が停止されて力ゝらの経過時間に基づいて、投影光学系 PLと基板 P との間の空間 SPから液体 LQが回収されたカゝ否かを判断することもできる。したがつ て、空間 SPの液体 LQを検知するためのシステムを新たに構築することなぐ比較的 簡易な構成で、液体 LQが回収された力否かを容易に判断することができる。そして、 液体 LQを回収した後に基板 Pの搬出や液体 LQを介さな 、計測処理などの所定の 処理を行うことができ、液体 LQの飛散などの不都合の発生を防止して、露光精度及 び計測精度を維持することができる。

[0105] なお、上述した実施形態にお!、ては、バルブ 15の動作に基づ 、て、液体供給機構 10による液体供給の開始又は停止を判断しているが、上述したように、第 1流量計 1 6の計測結果に基づいて、液体供給の開始又は停止を判断することもできる。したが つて、液体供給機構 10による液体供給の開始又は停止を行ったときは、制御装置 C ONTは、第 1流量計 16の計測結果に基づいて、タイマー 60による時間計測を開始 するようにしてちょい。

[0106] また、供給管 13に設けられている第 1流量計 16で計測された流量が所定量よりも 多くなつたときを基準として、液体供給が開始されて力 の時間計測を開始してもよ い。同様に、供給管 13に設けられている第 1流量計 16で計測された流量が所定量よ りも少なくなつたときを基準として、液体供給が停止されて力もの時間計測を開始して ちょい。

[0107] また投影光学系 PLの光学素子 2の像面側の液体の有無を検知するセンサを搭載 し、そのセンサの検出結果に基づいて、タイマー 60による時間計測を開始するように してもよい。例えば前記センサが、液体 LQの存在を検知したときを基準として、液体 供給が開始されて力もの時間計測を開始することができる。また前記センサが、液体 LQが無 ヽことを検知したときを基準として、液体供給が停止されて力ゝらの時間計測を 開始することができる。このようなセンサとしてフォーカス検出系 30を用いることができ る。フォーカス検出系 30の検出光 (反射光)は投影光学系 PLの像面側を通過してお り、投影光学系 PLの像面側、すなわち検出光 (反射光)の光路に液体 LQがなくなつ てしまうとフォーカス検出系 30に検出エラーが生じるため、その検出エラーをモニタ することで、投影光学系 PLの光学素子 2の像面側の液体の有無を検知できる。

[0108] また上述したような、液体供給機構 10からの液体供給が開始又は停止されたこと や、空間 SPが液浸状態か否かを検知するための機構を複数用意しておき、それらを 適宜組み合わせてタイマー 60の時間計測を開始するようにしてもょ 、。

[0109] 次に、本発明の別の実施形態について図 4のフローチャート図を参照しながら説明 する。以下の説明において、上述した実施形態と同一又は同等の構成部分につい ては同一の符号を付し、その説明を簡略もしくは省略する。

[0110] 基板 Pが基板ステージ PSTにロードされた後、制御装置 CONTは、投影光学系 PL の光学素子 2と基板 Pを含む基板ステージ PST上の所定領域とを対向した状態で、 バルブ 15を駆動して供給管 13の流路を開け、液体供給機構 10による液体供給を開 始する。また、制御装置 CONTは、液体供給機構 10による液体供給を開始したとほ ぼ同時に、液体回収機構 20による液体回収を開始する。(ステップ SB1)。

[0111] 制御装置 CONTは、液体供給機構 10及び液体回収機構 20による液体 LQの供給 及び回収の開始と同時に(または所定時間経過後に)、第 1流量計 16及び第 2流量 計 26を使って、単位時間あたりの液体供給量及び液体回収量の計測を開始する (ス テツプ B2)。

[0112] 第 1流量計 16及び第 2流量計 26の計測結果は制御装置 CONTに出力される。制 御装置 CONTは、第 1流量計 16及び第 2流量計 26の計測結果に基づいて、液体供 給量と液体回収量との差が所定値よりも小さくなつた力否かを判別する (ステップ SB 3)。

[0113] ここで、図 5を参照しながら上記所定値について説明する。図 5は、液体供給機構 1 0による単位時間あたりの液体供給量及び液体回収機構 20による単位時間あたりの 液体回収量と時間との関係を示すグラフ図であり、横軸は時間、縦軸は流量である。 図 5において、液体供給機構 10により液体供給を開始した時点は t、液体回収機構 20により液体回収を開始した時点は tであり、液体供給機構 10による単位時間あた

2

りの液体供給量、及び液体回収機構 20による単位時間あたりの液体回収量は一定 であるとする。また、流量は第 1流量計 16及び第 2流量計 26で計測された値である。 時点 tと時点 tとの間の時間差 ΔΤは、液体供給部 11から送出された液体 LQが第 1

1 2

流量計 16を通過する時点と、その液体 LQが空間 SPを満たした後第 2流量計 26を 通過する時点との間の時間差であり、第 1流量計 16から第 2流量計 26までの間の流 路の体積に起因するものである。そして、空間 SPが液体 LQで満たされて液浸領域 AR2が良好に形成されている状態は、液体供給量 (すなわち第 1流量計 16の計測 結果)と、液体回収量 (すなわち第 2流量計 26の計測結果)とがほぼ等しい状態であ る。そこで、制御装置 CONTは、液体供給量と液体回収量とがバランスし、第 1流量 計 16の計測結果と第 2流量計 26の計測結果との差がほぼ無くなった時点で、空間 S Pが液体 LQで満たされて液浸領域 AR2が良好に形成されたと判断する。すなわち 図 5においては、第 1流量計 16の計測結果 Fと第 2流量計 26の計測結果 Fとの差

1 2 がほぼなくなり、その差が所定値 A F以下となった時点 tで、制御装置 CONTは、空

3

間 SPが液体 LQで満たされたと判断する。

[0114] そして、この所定値 A Fに関する情報は、例えば実験やシミュレーションなどによつ て予め求められており、記憶装置 MRYに記憶されている。

[0115] 第 1流量計 16の計測結果と第 2流量計 26の計測結果との差が所定値 A F以下に なったと判断したとき、制御装置 CONTは、投影光学系 PLの光学素子 2と基板 P (あ るいは基板ステージ PST)表面との間の空間 SPが液体 LQで満たされて液浸状態に なったと判断する (ステップ SB4)。

[0116] ここで、前記差が所定値 A F以下になっていない場合、制御装置 CONTは、空間 S Pは未だ液浸状態ではないと判断する (ステップ SB11)。そして、予め設定された制 限時間を経過したかどうかを判断する (ステップ SB13)。該制限時間を経過していな い場合、制御装置 CONTは、液体供給機構 10及び液体回収機構 20による液体 LQ の供給及び回収を継続する。

[0117] 一方、前記制限時間を経過している場合、制御装置 CONTは、露光装置 EXに異 常が生じたと判断し、所定の処置を施す (ステップ SB14)。例えば、前記制限時間を 経過した時点において、液体供給量の値が大きくて前記差が A F以下にならない場 合、制御装置 CONTは、液体供給量が過剰であると判断し、基板 P (基板ステージ P ST)上力もの液体 LQの流出などの不具合を防止するために、例えばバルブ 15を閉 じて液体供給を停止したり、不図示の警報装置 (アラーム音、警告灯など)を駆動す るなどの適切な処置を施す。一方、液体回収量の値が大きくて前記差が A F以下に ならない場合、制御装置 CONTは、液体回収量が過剰であると判断し、液浸領域 A R2の枯渴などの不都合を防止するために、例えば液体供給量を多くするなどの適 切な処置を施す。このように、制御装置 CONTは、第 1流量計 16の計測結果と第 2 流量計 26の計測結果とに基づいて、露光装置 EXに異常が生じた力否かを判断する ことちでさる。 [0118] 制御装置 CONTは、空間 SPが液体 LQで満たされて液浸状態になったと判断した 後、フォーカス検出系 30を使って、空間 SPを満たした液体 LQ中の気体部分を検出 する (ステップ SB5)。制御装置 CONTは、液浸状態になったと判断した後、マイクロ バブル消滅のための待ち時間の経過を待って力 気体部分の検出を実行するように してちよい。

[0119] 制御装置 CONTは、第 1流量計 16及び第 2流量計 26の計測結果に基づいて、空 間 SPが液体 LQで満たされたと判断するとともに、フォーカス検出系 30の検出結果 に基づ!/ヽて空間 SPの液体 LQ中に気体部分 (気泡)がな ヽことを確認した後、投影 光学系 PLの光学素子 2と基板 Pとを対向させる。そして、制御装置 CONTは、液体 供給機構 10及び液体回収機構 20による液体 LQの供給及び回収を行 、つつ、基板 Pを支持する基板ステージ PSTを X軸方向(走査方向)に移動しながら露光光 ELを 照射し、マスク Mのパターン像を投影光学系 PL及び空間 SPの液体 LQを介して基 板 P上に投影露光する (ステップ SB6)。

[0120] 基板 Pの液浸露光が終了した後、制御装置 CONTは、バルブ 15を駆動して供給 管 13の流路を閉じ、液体供給機構 10による液体供給を停止する。一方、制御装置 CONTは、液体回収機構 20による液体回収を継続する。第 2流量計 26は、液体供 給機構 10による液体供給が停止された後、液体回収機構 20による液体回収量を計 測する (ステップ SB7)。

[0121] 制御装置 CONTは、第 2流量計 26の計測結果に基づいて、液体回収機構 20によ る液体回収量力 所定値よりも小さくなつた力否かを判別する (ステップ SB8)。

[0122] ここで、図 6を参照しながら上記所定値について説明する。図 6は、液体供給機構 1 0による単位時間あたりの液体供給量及び液体回収機構 20による単位時間あたりの 液体回収量と時間との関係を示すグラフ図であり、横軸は時間、縦軸は流量である。 図 6において、液体供給機構 10の液体供給を停止した時点は tである。また、流量

5

は第 1流量計 16及び第 2流量計 26で計測された値である。液体供給機構 10による 液体供給を停止することで、第 1流量計 16の計測結果は急速に零に近づく。一方、 液体回収機構 20は、液体供給機構 10による液体供給の停止後、基板 P (基板ステ ージ PST)上の液体 LQの回収を徐々に行うため、第 2流量計 26の計測結果はなだ らかに零に近づく。そして、空間 SPに満たされた液体 LQが良好に回収される状態は 、液体回収量 (すなわち第 2流量計 26の計測結果)がほぼ零になる状態である。そこ で、制御装置 CONTは、第 2流量計 26の計測結果が、予め設定された所定値 F以

3 下(ほぼ零)になった時点 tで、空間 SPを満たしていた液体 LQの回収が完了したと

6

判断する。そして、この所定値 Fに関する情報は記憶装置 MRYに記憶されている。

3

[0123] 第 2流量計 26の計測結果が前記所定値 F以下になったと判断したとき、制御装置

3

CONTは、投影光学系 PLの光学素子 2と基板 P (ある 、は基板ステージ PST)表面 との間の空間 SPを満たしていた液体 LQの回収が完了して非液浸状態になったと判 断する (ステップ SB9)。

[0124] ここで、前記第 2流量計 26の計測結果が前記所定値 F以下になって 、な 、と判断

3

したとき、制御装置 CONTは、空間 SPは未だ非液浸状態ではないと判断する (ステ ップ SB12)。そして、予め設定された制限時間を経過した力どうかを判断する (ステツ プ SB15)。該制限時間を経過していない場合、制御装置 CONTは、液体回収機構 20による液体 LQの回収を継続する。

[0125] 一方、前記制限時間を経過して 、る場合、制御装置 CONTは、露光装置 EXに異 常が生じたと判断し、所定の処置を施す (ステップ SB16)。例えば、前記制限時間を 経過した時点においても、第 2流量計 26の計測結果が所定値 F以下にならない場

3

合、液体供給機構 10による液体供給が停止されていな力つたり、あるいは供給管 13 の途中など力 液体 LQが漏洩している可能性があるため、制御装置 CONTは、液 体 LQの漏出を防止するために、例えばバルブ 15を閉じて液体供給を停止したり、あ るいは露光装置 EX全体の動作を停止したり、不図示の警報装置 (アラーム音、警告 灯など)を駆動するなどの処置を施す。このように、制御装置 CONTは、第 2流量計 2 6の計測結果に基づ 、て、露光装置 EXに異常が生じた力否かを判断することもでき る。

[0126] 基板 P及び基板ステージ PST上の液体 LQの回収が完了して非液浸状態になった と判断した後、制御装置 CONTは、基板ステージ PSTを、投影光学系 PLに対して 離れた位置にあるアンロード位置に移動する。そして、アンロード位置において、基 板ステージ PST上の露光済みの基板 Pが搬送系(アンローダ装置)によって搬出(ァ ンロード)される(ステップ SB10)。

[0127] なお上記ステップ SB4において、第 1流量計 16の計測結果と第 2流量計 26の計測 結果との差が所定値 A F以下になったと判断したとき、制御装置 CONTは、投影光 学系 PLの光学素子 2と基板 P (あるいは基板ステージ PST)表面との間の空間 SPが 液体 LQで満たされたと判断している。一方で、第 1流量計 16及び第 2流量計 26とタ イマ一 60とを併用し、前記差が所定値 A Fよりも小さくなつた時点 tから所定時間経

3

過した時点 t (図 5参照)で、制御装置 CONTは、空間 SPが液体 LQで満たされたと

4

判断するよう〖こしてもよい。こうすること〖こより、液浸領域 AR2が安定ィ匕するのを待つ てから、露光処理を行うことができる。例えば図 5の符号 F 'で示すように、前記差が

2

ー且 A F以下になったにもかかわらず、回収側流量がオーバーシュートして一定期 間だけ A F以上になってしまう可能性がある。その状態で、基板ステージ PSTを移動 しながら基板 Pの液浸露光を開始すると、液浸領域 AR2が枯渴したり、逆に液体 LQ が流出する可能性が高くなるなどの不具合が生じる。そこで、前記差が所定値 A Fよ りも小さくなつてから、液体供給量及び液体回収量の安定化のために所定時間経過 した時点 tで、空間 SPが液体 LQで満たされたと判断することで、上記不具合の発生

4

を防止することができる。

[0128] また、上記ステップ SB9においては、第 2流量計 26の計測結果が所定値 F以下に

3 なったと判断したとき、制御装置 CONTは、液体回収が完了したと判断しているが、 この場合においても、第 1流量計 16及び第 2流量計 26とタイマー 60とを併用し、第 2 流量計 26の計測結果が所定値 F以下になった時点 t力 所定時間経過した時点 t

3 6 7

(図 6参照)で、液体回収が完了したと判断するようにしてもよい。こうすることにより、 液体 LQが残存する可能性を更に低減することができ、液体回収を良好に行うことが できる。

[0129] 上述したように、本実施形態における液体 LQ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の表面、及び投 影光学系 PLの先端面に設けられている光学素子の表面を洗浄する作用も期待でき る。なお工場等力 供給される純水の純度が低い場合には、露光装置が超純水製 造器を持つようにしてもよい。

[0130] そして、波長が 193nm程度の露光光 ELに対する純水(水)の屈折率 nはほぼ 1. 4 4と言われており、露光光 ELの光源として ArFエキシマレーザ光(波長 193nm)を用 いた場合、基板 P上では lZn、すなわち約 134nmに短波長化されて高い解像度が 得られる。更に、焦点深度は空気中に比べて約 n倍、すなわち約 1. 44倍に拡大され るため、空気中で使用する場合と同程度の焦点深度が確保できればよい場合には、 投影光学系 PLの開口数をより増カロさせることができ、この点でも解像度が向上する。

[0131] なお、上述したように液浸法を用いた場合には、投影光学系の開口数 NAが 0. 9 一 1. 3になることもある。このように投影光学系の開口数 NAが大きくなる場合には、 従来から露光光として用いられて!/、るランダム偏光光では偏光効果によって結像性 能が悪ィ匕することもあるので、偏光照明を用いるのが望ましい。その場合、マスク (レ チクル)のライン 'アンド'スペースパターンのラインパターンの長手方向に合わせた 直線偏光照明を行い、マスク(レチクル)のパターンからは、 S偏光成分 (TE偏光成 分)、すなわちラインパターンの長手方向に沿った偏光方向成分の回折光が多く射 出されるようにするとよい。投影光学系 PLと基板 P表面に塗布されたレジストとの間が 液体で満たされて ヽる場合、投影光学系 PLと基板 P表面に塗布されたレジストとの 間が空気 (気体)で満たされている場合に比べて、コントラストの向上に寄与する S偏 光成分 (TE偏光成分)の回折光のレジスト表面での透過率が高くなるため、投影光 学系の開口数 NAが 1. 0を越えるような場合でも高い結像性能を得ることができる。 また、位相シフトマスクゃ特開平 6— 188169号公報に開示されているようなラインパ ターンの長手方向に合わせた斜入射照明法 (特にダイポール照明法)等を適宜組み 合わせると更に効果的である。

[0132] また、例えば ArFエキシマレーザを露光光とし、 1Z4程度の縮小倍率の投影光学 系 PLを使って、微細なライン 'アンド'スペースパターン(例えば 25— 50nm程度のラ イン 'アンド'スペース)を基板 P上に露光するような場合、マスク Mの構造 (例えばパ ターンの微細度やクロムの厚み)によっては、 Wave guide効果によりマスク Mが偏光 板として作用し、コントラストを低下させる P偏光成分 (TM偏光成分)の回折光より S 偏光成分 (TE偏光成分)の回折光が多くマスク M力 射出されるようになるので、上 述の直線偏光照明を用いることが望ましいが、ランダム偏光光でマスク Mを照明して も、投影光学系 PLの開口数 NAが 0. 9-1. 3のように大きい場合でも高い解像性能 を得ることができる。また、マスク M上の極微細なライン 'アンド'スペースパターンを 基板 P上に露光するような場合、 Wire Grid効果により P偏光成分 (TM偏光成分)が S 偏光成分 (TE偏光成分)よりも大きくなる可能性もあるが、例えば ArFエキシマレー ザを露光光とし、 1Z4程度の縮小倍率の投影光学系 PLを使って、 25nmより大きい ライン 'アンド'スペースパターンを基板 P上に露光するような場合には、 S偏光成分( TE偏光成分)の回折光が P偏光成分 (TM偏光成分)の回折光よりも多くマスク Mか ら射出されるので、投影光学系 PLの開口数 NAが 0. 9-1. 3のように大きい場合で も高 、解像性能を得ることができる。

[0133] 更に、マスク(レチクル)のラインパターンの長手方向に合わせた直線偏光照明(S 偏光照明)だけでなぐ特開平 6-53120号公報に開示されているように、光軸を中 心とした円の接線 (周)方向に直線偏光する偏光照明法と斜入射照明法との組み合 わせも効果的である。特に、マスク(レチクル)のパターンが所定の一方向に延びるラ インパターンだけでなぐ複数の異なる方向に延びるラインパターンが混在する場合 には、同じく特開平 6— 53120号公報に開示されているように、光軸を中心とした円の 接線方向に直線偏光する偏光照明法と輪帯照明法とを併用することによって、投影 光学系の開口数 NAが大き ヽ場合でも高!ヽ結像性能を得ることができる。

[0134] 本実施形態では、投影光学系 PLの先端に光学素子 2が取り付けられており、この レンズにより投影光学系 PLの光学特性、例えば収差 (球面収差、コマ収差等)の調 整を行うことができる。なお、投影光学系 PLの先端に取り付ける光学素子としては、 投影光学系 PLの光学特性の調整に用いる光学プレートであってもよい。あるいは露 光光 ELを透過可能な平行平面板であってもよ ヽ。

[0135] なお、液体 LQの流れによって生じる投影光学系 PLの先端の光学素子と基板 Pと の間の圧力が大きい場合には、その光学素子を交換可能とするのではなぐその圧 力によって光学素子が動かな 、ように堅固に固定してもよ 、。

[0136] なお、本実施形態では、投影光学系 PLと基板 P表面との間は液体 LQで満たされ ている構成であるが、例えば基板 Pの表面に平行平面板力もなるカバーガラスを取り 付けた状態で液体 LQを満たす構成であってもよ ヽ。

[0137] また、本実施形態では、投影光学系 PLの先端の光学部材 (光学素子 2)の射出側 の光路空間を液体 LQで満たして基板 Pを露光する構成になっているが、国際公開 第 2004Z019128号に開示されているように、投影光学系 PLの光学素子 2の入射 側の光路空間も液体 LQで満たすようにしてもよい。この場合、光学素子 2の入射側 の光路空間への液体 LQの供給、および該空間力 の液体 LQの回収に対しても本 発明を適用することができる。

[0138] なお、本実施形態の液体 LQは水である力 水以外の液体であってもよ 、、例えば 、露光光 ELの光源が Fレーザである場合、この Fレーザ光は水を透過しないので、

2 2

液体 LQとしては Fレーザ光を透過可能な例えば、過フッ化ポリエーテル (PFPE)や

2

フッ素系オイル等のフッ素系流体であってもよい。この場合、液体 LQと接触する部分 には、例えばフッ素を含む極性の小さ!ヽ分子構造の物質で薄膜を形成することで親 液化処理する。また、液体 LQとしては、その他にも、露光光 ELに対する透過性があ つてできるだけ屈折率が高ぐ投影光学系 PLや基板 P表面に塗布されているフオトレ 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。この場合も表 面処理は用いる液体 LQの極性に応じて行われる。

[0139] なお、上記各実施形態の基板 Pとしては、半導体デバイス製造用の半導体ウェハ 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。

[0140] 露光装置 EXとしては、マスク Mと基板 Pとを同期移動してマスク Mのパターンを走 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と基板 Pとを静止した状態でマスク Mのパターンを一括露光し、基 板 Pを順次ステップ移動させるステップ ·アンド ·リピート方式の投影露光装置 (ステツ ノ にも適用することができる。また、本発明は基板 P上で少なくとも 2つのパターンを 部分的に重ねて転写するステップ 'アンド'ステイッチ方式の露光装置にも適用できる [0141] また、本発明は、特開平 10-163099号公報、特開平 10—214783号公報 (対応 米国特許 6, 341, 007号、 6, 400, 441号、 6, 549, 269号及び 6, 590, 634号) 、特表 2000— 505958号公報(対応米国特許 5, 969, 441号)あるいは米国特許 6 , 208, 407号などに開示されているツインステージ型の露光装置にも適用できる。

[0142] また、本発明は、特開平 11— 135400号公報に開示されているように、ウェハ等の 被処理基板を保持して移動可能な露光ステージと、各種の計測部材ゃセンサを備え た計測ステージとを備えた露光装置にも適用することができる。

[0143] また、上述の実施形態においては、投影光学系 PLと基板 Pとの間に局所的に液体 を満たす露光装置を採用しているが、本発明は、特開平 6-124873号公報に開示 されて ヽ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 露光装置にも適用可能である。

[0144] 露光装置 EXの種類としては、基板 Pに半導体素子パターンを露光する半導体素 子製造用の露光装置に限られず、液晶表示素子製造用又はディスプレイ製造用の 露光装置や、薄膜磁気ヘッド、撮像素子 (CCD)あるいはレチクル又はマスクなどを 製造するための露光装置などにも広く適用できる。

[0145] 基板ステージ PSTやマスクステージ MSTにリニアモータ(USP5,623,853または

USP5,528,118参照)を用いる場合は、エアベアリングを用いたエア浮上型およびロー レンツ力またはリアクタンス力を用いた磁気浮上型のどちらを用いてもよい。また、各 ステージ PST、 MSTは、ガイドに沿って移動するタイプでもよぐガイドを設けないガ イドレスタイプであってもよ 、。

[0146] 各ステージ PST、 MSTの駆動機構としては、二次元に磁石を配置した磁石ュ-ッ トと、二次元にコイルを配置した電機子ユニットとを対向させ電磁力により各ステージ PST、 MSTを駆動する平面モータを用いてもよい。この場合、磁石ユニットと電機子 ユニットとのいずれか一方をステージ PST、 MSTに接続し、磁石ユニットと電機子ュ ニットとの他方をステージ PST、 MSTの移動面側に設ければよ!、。

[0147] 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、特開平 8— 166475号公報(USP5,528,118)に記載されているように、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。 [0148] マスクステージ MSTの移動により発生する反力は、投影光学系 PLに伝わらないよ うに、特開平 8— 330224号公報(US S/N 08/416,558)に記載されているように、フレ 一ム部材を用いて機械的に床(大地)に逃がしてもよ 、。

[0149] なお、上述の各実施形態では露光動作中における液体 LQの供給、回収にっ 、て 説明したが、これに限られない。たとえば、メンテナンス時や制御装置 CONTのリセッ ト時にお 1ヽて、液体回収動作および液体供給動作を単独で行なう場合にも適用する ことができる。

[0150] 以上のように、本願実施形態の露光装置 EXは、本願特許請求の範囲に挙げられ た各構成要素を含む各種サブシステムを、所定の機械的精度、電気的精度、光学的 精度を保つように、組み立てることで製造される。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。各種サブシステム力 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力 露光装置への組 み立て工程の前に、各サブシステム個々の組み立て工程があることはいうまでもない 。各種サブシステムの露光装置への組み立て工程が終了したら、総合調整が行われ 、露光装置全体としての各種精度が確保される。なお、露光装置の製造は温度およ びクリーン度等が管理されたクリーンルームで行うことが望ましい。

[0151] 半導体デバイス等のマイクロデバイスは、図 7に示すように、マイクロデバイスの機 能 ·性能設計を行うステップ 201、この設計ステップに基づいたマスク(レチクル)を製 作するステップ 202、デバイスの基材である基板を製造するステップ 203、前述した 実施形態の露光装置 EXによりマスクのパターンを基板に露光する基板処理ステップ 204、デバイス組み立てステップ(ダイシング工程、ボンディング工程、パッケージェ 程を含む) 205、検査ステップ 206等を経て製造される。

Claims

請求の範囲
[1] 投影光学系と液体とを介して基板に露光光を照射して前記基板を露光する露光装
¾【こ; i l /、て、
前記投影光学系の像面側先端部と該先端部に対向する物体との間に液体を供給 する液体供給機構と、
前記液体供給機構による液体供給が開始されて力ゝらの時間を計測するタイマーと、 前記タイマーの計測結果に基づ!、て、前記投影光学系の像面側先端部と前記物 体との間の少なくとも前記露光光の光路を含む空間が前記液体で満たされた力否か を判断する制御装置とを備えたことを特徴とする露光装置。
[2] 前記制御装置は、前記タイマーの計測結果に基づ 、て、前記液体供給が開始され て力 の時間が所定時間に達したときに前記空間が前記液体で満たされたと判断す ることを特徴とする請求項 1記載の露光装置。
[3] 前記液体供給機構は、液体を供給する供給口と、前記供給口に接続する流路を開 閉するバルブとを有し、
前記タイマーは、前記バルブが前記流路を開けたとき、時間計測を開始することを 特徴とする請求項 1又は 2記載の露光装置。
[4] 液体中の気体部分を検出する検出器を備え、
前記制御装置は、前記空間が前記液体で満たされたと判断した後、前記空間を満 たした前記液体中の気体部分を検出することを特徴とする請求項 1記載の露光装置
[5] 前記制御装置は、前記空間が前記液体で満たされたと判断した後、前記露光光を 照射することを特徴とする請求項 1記載の露光装置。
[6] 投影光学系と液体とを介して基板に露光光を照射して前記基板を露光する露光装
¾【こ; /、て、
前記投影光学系の像面側先端部と該先端部に対向する物体との間に液体を供給 する液体供給機構と、
前記液体供給機構による液体供給が停止されてからの時間を計測するタイマーと、 前記液体供給機構による液体供給中、及び液体供給が停止された後も液体を回 収する液体回収機構と、
前記タイマーの計測結果に基づ!/、て、前記投影光学系の像面側先端部と前記物 体との間の空間から前記液体が回収された力否かを判断する制御装置とを備えたこ とを特徴とする露光装置。
[7] 前記制御装置は、前記タイマーの計測結果に基づ!、て、前記液体供給が停止され て力 の時間が所定時間に達したときに前記空間から前記液体が回収されたと判断 することを特徴とする請求項 6記載の露光装置。
[8] 前記液体供給機構は、液体を供給する供給口と、前記供給口に接続する流路を開 閉するバルブとを有し、
前記タイマーは、前記バルブが前記流路を閉じたとき、時間計測を開始することを 特徴とする請求項 6又は 7記載の露光装置。
[9] 投影光学系と液体とを介して基板に露光光を照射して前記基板を露光する露光装
¾【こ; /、て、
前記投影光学系の像面側先端部と該先端部に対向する物体との間に液体を供給 する液体供給機構と、
前記液体を回収する液体回収機構と、
前記液体供給機構による液体供給量を計測する第 1計測器と、
前記液体回収機構による液体回収量を計測する第 2計測器と、
前記第 1計測器及び第 2計測器の計測結果に基づ 、て、前記投影光学系の像面 側先端部と該先端部に対向する物体との間の少なくとも前記露光光の光路を含む空 間が前記液体で満たされたカゝ否かを判断する制御装置とを備えたことを特徴とする 露光装置。
[10] 前記制御装置は、前記第 1計測器の計測結果と前記第 2計測器の計測結果との差 が所定値以下になったとき、前記空間が前記液体で満たされたと判断することを特 徴とする請求項 9記載の露光装置。
[11] 前記制御装置は、前記第 1計測器の計測結果と前記第 2計測器の計測結果との差 に基づいて、異常が生じた力否かを判断することを特徴とする請求項 9又は 10記載 の露光装置。
[12] 前記制御装置は、前記空間が前記液体で満たされたと判断した後、前記露光光を 照射することを特徴とする請求項 9記載の露光装置。
[13] 投影光学系と液体とを介して基板に露光光を照射して前記基板を露光する露光装
¾【こ; /、て、
前記投影光学系の像面側先端部と該先端部に対向する物体との間の空間に液体 を供給する液体供給機構と、
前記液体を回収する液体回収機構と、
前記液体供給機構による液体供給が停止された後、前記液体回収機構による液 体回収量を計測する計測器と、
前記計測器の計測結果に基づいて、前記空間から前記液体が回収された力否か を判断する制御装置とを備えたことを特徴とする露光装置。
[14] 前記液体回収機構の回収口と前記物体とを相対移動しつつ、液体回収を行うこと を特徴とする請求項 13記載の露光装置。
[15] 前記物体は、前記基板もしくは前記基板を保持して移動可能な基板ステージを含 み、
前記基板もしくは前記基板ステージ上の所定領域と前記投影光学系との間に液体 が満たされることを特徴とする請求項 13又は 14項記載の露光装置。
[16] 投影光学系の像面側先端部と該先端部に対向する物体との間の空間に液体を供 給する供給方法において、
前記空間に液体を供給するステップと、
前記供給開始後の経過時間を計測するステップと、
前記経過時間が所定時間を超えた時点で前記空間が前記液体によって満たされ たと判断するステップとを有することを特徴とする供給方法。
[17] 投影光学系の像面側先端部と該先端部に対向する物体との間の空間に液体を供 給する供給方法において、
前記空間への液体の供給と前記空間からの液体の回収とを同時に行うステップと、 単位時間あたりの液体の供給量と回収量とを計測するステップと、
前記供給量と前記回収量との差が所定値より小さくなつた時点、または前記供給量 と前記回収量との差が所定値より小さくなつて力 所定時間経過した時点のいずれ か一方の時点で、前記空間が前記液体によって満たされたと判断するステップとを有 することを特徴とする供給方法。
[18] 前記空間が前記液体によって満たされたと判断した後、投影光学系と前記液体と を介して基板に露光光を照射し、前記基板を露光するステップを有することを特徴と する請求項 16又は 17記載の供給方法。
[19] 投影光学系の像面側先端部と該先端部に対向する物体との間の空間に満たされ た液体を回収する回収方法において、
前記空間への液体の供給と前記空間からの液体の回収とを同時に行うステップと、 前記液体の供給を停止するステップと、
前記停止後の経過時間を計測するステップと、
前記経過時間が所定時間を超えた時点で前記空間を満たしていた液体の回収が 完了したと判断するステップとを有することを特徴とする回収方法。
[20] 投影光学系の像面側先端部と該先端部に対向する物体との間の空間に満たされ た液体を回収する回収方法において、
前記空間への液体の供給と前記空間からの液体の回収とを同時に行うステップと、 単位時間あたりの液体の供給量と回収量とを計測するステップと、
前記液体の供給を停止するステップと、
前記回収量が所定量よりも小さくなつた時点、または前記回収量が所定値よりも小 さくなつて力 所定時間経過した時点の 、ずれか一方の時点で、前記空間を満たし ていた液体の回収が完了したと判断するステップとを有することを特徴とする回収方 法。
[21] 前記液体供給の停止に先立って、前記投影光学系と前記液体とを介して基板に露 光光を照射して前記基板を露光するステップと、
前記空間を満たしていた液体の回収が完了したと判断した後、前記基板を搬出す るステップとを有することを特徴とする請求項 19又は 20記載の回収方法。
[22] 投影光学系の像面側先端部と該先端部に対向する物体との間の空間に液体を供 給し、該液体を介して前記物体を露光する露光方法にお!ヽて、 請求項 16—請求項 18の 、ずれか一項記載の供給方法を用いて液体を供給する ステップを含むことを特徴とする露光方法。
[23] 投影光学系の像面側先端部と該先端部に対向する物体との間の空間に液体を供 給し、該液体を介して前記物体を露光する露光方法にお!、て、
請求項 19一請求項 21のいずれか一項記載の回収方法を用いて液体を回収する ステップを含むことを特徴とする露光方法。
[24] 請求項 1一請求項 15のいずれか一項記載の露光装置を用いることを特徴とするデ バイス製造方法。
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