WO2007000995A1 - 露光装置及び方法、並びにデバイス製造方法 - Google Patents

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WO2007000995A1
WO2007000995A1 PCT/JP2006/312799 JP2006312799W WO2007000995A1 WO 2007000995 A1 WO2007000995 A1 WO 2007000995A1 JP 2006312799 W JP2006312799 W JP 2006312799W WO 2007000995 A1 WO2007000995 A1 WO 2007000995A1
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substrate
liquid
exposure
light
film
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PCT/JP2006/312799
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English (en)
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Inventor
Hiroyuki Nagasaka
Original Assignee
Nikon Corporation
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Publication date
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    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F7/00—Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/70—Microphotolithographic exposure; Apparatus therefor
    • G03F7/70216—Mask projection systems
    • G03F7/70341—Details of immersion lithography aspects, e.g. exposure media or control of immersion liquid supply
    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F9/00—Registration or positioning of originals, masks, frames, photographic sheets or textured or patterned surfaces, e.g. automatically
    • G03F9/70—Registration or positioning of originals, masks, frames, photographic sheets or textured or patterned surfaces, e.g. automatically for microlithography
    • G03F9/7003—Alignment type or strategy, e.g. leveling, global alignment
    • G03F9/7023—Aligning or positioning in direction perpendicular to substrate surface
    • G03F9/7026—Focusing
    • G—PHYSICS
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    • G03F9/7023—Aligning or positioning in direction perpendicular to substrate surface
    • G03F9/7034—Leveling

Definitions

  • the present invention relates to an exposure apparatus and method for exposing a substrate through a liquid, and a device manufacturing method.
  • an exposure apparatus that exposes a pattern image of a mask onto a photosensitive substrate is used.
  • miniaturization of patterns formed on a substrate is required in order to increase the density of devices.
  • an exposure apparatus is provided on a substrate as disclosed in the following patent document.
  • An immersion exposure apparatus has been devised in which a liquid immersion region is formed, and the substrate is exposed by irradiating the substrate with exposure light through the liquid.
  • Patent Document 1 Pamphlet of International Publication No. 99Z49504
  • a force that can improve the resolution and the depth of focus by using a liquid having a high refractive index can also recover the liquid. May be difficult. For example, if a liquid with a high viscosity cannot be sufficiently recovered and the liquid remains on the substrate, the remaining liquid may not be able to perform exposure processing and Z or measurement processing satisfactorily.
  • the present invention has been made in view of such circumstances, and provides an exposure apparatus and method capable of satisfactorily exposing a substrate, and a device manufacturing method using the exposure apparatus or exposure method. With the goal. Means for solving the problem
  • the present invention employs the following configurations corresponding to the respective drawings shown in the embodiments.
  • the reference numerals in parentheses attached to each element are merely examples of the element and do not limit each element.
  • the exposure apparatus that exposes the substrate (P) through the liquid (LQ) holds the substrate (P) irradiated with the exposure light (EL).
  • An exposure apparatus (EX) provided is provided.
  • a liquid film is formed on the substrate by the film forming apparatus, so that the liquid film is passed through the formed liquid film.
  • the substrate can be exposed satisfactorily.
  • the substrate (P) irradiated with the exposure light (EL) is held.
  • An exposure apparatus comprising: a substrate holding member (4H) to be transferred; and a first transfer device (81) for carrying the substrate (P) having a liquid (LQ) film formed on the substrate holding member (4H) into the substrate holding member (4H) (EX) is provided.
  • the substrate having the liquid film formed on the surface thereof is carried into the substrate holding member, whereby the substrate is satisfactorily exposed through the liquid film. can do.
  • the exposure apparatus that exposes the substrate (P) through the liquid (LQ), the substrate (on which the liquid (LQ) film is formed) P) and a first optical member (33) in contact with the liquid (LQ) film, and the first optical member (33) and the liquid (LQ)
  • a measurement device (30) that performs measurement related to exposure processing by irradiating the substrate (P) with measurement light (La), and the measurement device (30) is irradiated with exposure light (EL) on the substrate (P).
  • Exposure equipment (EX) that irradiates measurement light (La) outside the irradiated area (AR)
  • the liquid film formed on the surface of the substrate is brought into contact with the first optical member, and the measurement light is applied to the substrate via the first optical member and the liquid film. Irradiates the measurement light on the substrate in a good manner, and the measurement process can be performed with high accuracy. wear. In addition, the measurement process can be performed satisfactorily by irradiating the measurement light outside the irradiation region irradiated with the exposure light on the substrate.
  • a device can be manufactured using an exposure apparatus that can perform exposure processing and measurement processing satisfactorily.
  • the exposure method of exposing the substrate (P) through the liquid (LQ) in the exposure method of exposing the substrate (P) through the liquid (LQ), after the liquid (LQ) film is formed on the surface of the substrate (P), An exposure method is provided in which a substrate (P) is held by a substrate holding member (4H), and exposure light (EL) is irradiated onto the substrate (P) through a liquid (LQ) film.
  • the substrate (P ) Is held by the substrate holding member (4H), the first optical member (33) is brought into contact with the liquid (LQ) film, and the substrate (via the first optical member (33) and the liquid (LQ)
  • An exposure method is provided in which measurement light (La) is irradiated to P) and measurement relating to exposure processing is performed.
  • the seventh aspect of the present invention there is provided a device manufacturing method using the exposure method of the above aspect.
  • FIG. 1 is a schematic block diagram that shows an exposure apparatus according to a first embodiment.
  • FIG. 2 is a diagram showing an example of a film forming apparatus.
  • FIG. 3 is a diagram for explaining the operation of the transport device.
  • FIG. 4 is a perspective view showing an example of a focus / leveling detection system.
  • FIG. 5 is a side sectional view showing an example of a focus' leveling detection system.
  • FIG. 6A is a schematic diagram for explaining the behavior of detection light in a focus' leveling detection system.
  • FIG. 6B is a schematic diagram for explaining the behavior of the detection light of the focus leveling detection system.
  • FIG. 7 is a flowchart for explaining an example of an exposure sequence.
  • FIG. 8 is a diagram for explaining the operation of the substrate stage.
  • FIG. 9 is a plan view of the substrate stage holding the substrate with the upward force also seen.
  • FIG. 10 shows an exposure apparatus according to a second embodiment.
  • FIG. 11 shows an exposure apparatus according to a third embodiment.
  • FIG. 12A is a schematic diagram showing another form of the focus' leveling detection system.
  • FIG. 12B is a schematic diagram showing another form of the focus / leveling detection system.
  • FIG. 12C is a schematic diagram showing another form of the focus' leveling detection system.
  • FIG. 12D is a schematic diagram showing another form of the focus' leveling detection system.
  • FIG. 13 is a flowchart for explaining an example of a microdevice manufacturing process.
  • an XYZ orthogonal coordinate system is set, and the positional relationship of each member will be described with reference to this XYZ orthogonal coordinate system.
  • the predetermined direction in the horizontal plane is the X axis direction, in the horizontal plane!
  • the direction perpendicular to the X-axis direction is the Y-axis direction, and the direction perpendicular to each of the X-axis direction and the Y-axis direction (that is, the vertical direction) is the Z-axis direction.
  • the rotation (tilt) directions around the X, Y, and Z axes are the ⁇ X, ⁇ Y, and 0Z directions, respectively.
  • FIG. 1 is a schematic block diagram that shows an exposure apparatus EX according to the first embodiment.
  • the exposure apparatus EX moves by holding a mask stage 3 that can move while holding the mask M, a substrate holder 4H that holds the substrate P, and a substrate holder 4H.
  • a pattern image of the illumination optical system IL that is held on the possible substrate stage 4 and the mask stage 3 and illuminates the mask M with the exposure light EL and the mask M illuminated with the exposure light EL is projected onto the substrate P.
  • a projection optical system PL and a control device 7 for controlling the overall operation of the exposure apparatus EX are provided.
  • substrate here includes what coated films
  • the mask includes a reticle formed with a device pattern to be reduced and projected onto a substrate.
  • the exposure apparatus EX of the present embodiment is an immersion exposure apparatus to which an immersion method is applied in order to improve the resolution by substantially shortening the exposure wavelength and substantially increase the depth of focus. Then, the substrate P is exposed by irradiating the exposure light EL onto the substrate P through the liquid LQ.
  • the exposure apparatus EX of the present embodiment includes a film forming apparatus 60 that forms a liquid LQ film on the substrate P, and a substrate P on which the liquid LQ film is formed by the film forming apparatus 60 as a substrate holder 4H (substrate stage). 4) and a transfer device 81 for carrying in.
  • the exposure apparatus EX irradiates the substrate P held by the substrate holder 4H with the exposure light EL that has passed through the mask M through the projection optical system PL and the liquid LQ film formed on the substrate P. Then, the pattern image of the mask M is exposed on the substrate P.
  • the illumination optical system IL illuminates a predetermined illumination area on the mask M with exposure light EL having a uniform illuminance distribution.
  • the exposure light EL that also emits IL force includes, for example, bright lines (g-line, h-line, i-line) and KrF excimer laser light (wavelength 248nm) that also emit mercury lamp force (DUV light).
  • ArF excimer laser light wavelength 193nm
  • F laser light (wavelength 193nm)
  • Vacuum ultraviolet light such as 2 wavelengths (157 nm) is used.
  • ArF excimer laser light is used.
  • the mask stage 3 is movable in the X-axis, Y-axis, and ⁇ -Z directions while holding the mask M by driving a mask stage driving device 5 including an actuator such as a linear motor.
  • the position information of mask stage 3 (and hence mask M) is measured by laser interferometer 92.
  • the laser interferometer 92 measures the position information of the mask stage 3 using a moving mirror 91 provided on the mask stage 3.
  • the control device 7 drives the mask stage driving device 5 based on the measurement result of the laser interferometer 92 and controls the position of the mask M held by the mask stage 3.
  • the movable mirror 91 may include not only a plane mirror but also a corner cube (retro reflector).
  • the end surface (side surface) of the mask stage 3 may be used.
  • the mask stage 3 may be configured to be capable of coarse and fine movement disclosed in, for example, Japanese Patent Laid-Open No. 8-130179 (corresponding US Pat. No. 6,721,034).
  • Projection optical system PL projects a pattern image of mask M onto substrate P at a predetermined projection magnification, and has a plurality of optical elements, and these optical elements are held by lens barrel PK. ing.
  • the optical axis AX of the projection optical system PL is parallel to the Z-axis direction.
  • the projection optical system PL of the present embodiment is a reduction system whose projection magnification is 1Z4, 1/5, 1Z8, or the like.
  • the projection optical system PL may be any of a reduction system, a unity magnification system, and an enlargement system.
  • the projection optical system PL may be any of a refractive system that does not include a reflective optical element, a reflective system that does not include a refractive optical element, and a catadioptric system that includes a reflective optical element and a refractive optical element. Further, the projection optical system PL may form either an inverted image or an erect image. In the present embodiment, among the plurality of optical elements of the projection optical system PL, only the final optical element LSI closest to the image plane of the projection optical system PL is in contact with the liquid LQ film formed on the substrate P. To do.
  • the substrate stage 4 has a substrate holder 4H that holds the substrate P, and is movable on the base member BP while holding the substrate P on the substrate holder 4H.
  • the substrate holder 4H is disposed in a recess 98 provided on the substrate stage 4, and the upper surface 97 of the substrate stage 4 other than the recess 98 is substantially the same as the surface of the substrate P held by the substrate holder 4H.
  • the surface is flat.
  • the upper surface 97 of the substrate stage 4 may have a height substantially the same as the surface of the substrate P only in a part thereof, for example, a predetermined region surrounding the substrate P.
  • the substrate holder 4H may be formed integrally with a part of the substrate stage 4, but in this embodiment, the substrate holder 4H and the substrate stage 4 are configured separately, and the substrate holder 4H is recessed by, for example, vacuum suction. It is fixed to 98.
  • the substrate stage 4 is driven in the X-axis, Y-axis, Z-axis, 0X, 0, and 0 ⁇ directions while holding the substrate P by driving a substrate stage driving device 6 including an actuator such as a linear motor. It can move in the direction of 6 degrees of freedom.
  • Position information of substrate stage 4 (and substrate P) Is measured by a laser interferometer 94.
  • the laser interferometer 94 uses the movable mirror 93 provided on the substrate stage 4 to measure the positional information of the substrate stage 4 in the X axis, Y axis, and ⁇ Z directions.
  • the surface position information (position information regarding the Z axis, ⁇ X, and ⁇ Y directions) of the surface of the substrate P held on the substrate stage 4 is detected by a focus' leveling detection system 30 described in detail later.
  • the control device 7 drives the substrate stage driving device 6 based on the measurement result of the laser interferometer 94 and the detection result of the focus leveling detection system 30, and is held by the substrate stage 4 (substrate holder 4H). The position of the board P is controlled.
  • the details of the laser interferometer 94 that can measure the position of the substrate stage 4 in the Z-axis direction and the rotation information in the 0 X and 0 Y directions are also described in, for example, JP-A-2001-510577. Corresponding to International Publication No. 1999Z28790 pamphlet). Further, instead of fixing the movable mirror 93 to the substrate stage 4, for example, a reflecting surface formed by mirror-treating a part (side surface, etc.) of the substrate stage 4 may be used.
  • a mask alignment system 40 comprising a TTR alignment system using light of an exposure wavelength for simultaneous observation is provided.
  • the mask alignment system 40 simultaneously observes the alignment mark on the mask M and the corresponding first reference mark on the reference mark plate.
  • the VRA Visual Reticle Alignment
  • the VRA is used to detect the mark position by processing the image data of the mark taken with a camera! /
  • an off-axis method is used to detect alignment marks on the substrate P and reference marks (second reference marks) on the reference mark plate provided on the substrate stage 4.
  • An alignment system 50 is provided.
  • broadband detection light that does not expose the photosensitive material on the substrate P as disclosed in, for example, Japanese Patent Laid-Open No. 4-65603 (corresponding US Pat. No. 5,995,234).
  • the FIA Field Image Alignment
  • the film forming apparatus 60 forms a liquid LQ film on the substrate P before the substrate P is held by the substrate holder 4H.
  • the film forming apparatus 60 includes a holder 61 that holds the substrate P, a support member 62 that rotatably supports the holder 61, and a holder 61 that holds the substrate P by rotating the support member 62. And a nozzle member 64 provided at a position facing the substrate P held by the holder 61 and having a supply port 65 for supplying the liquid LQ onto the substrate P.
  • the film forming apparatus 60 supplies the liquid LQ to the substrate P from the nozzle member 64 while rotating the substrate P held by the holder 61 using the driving device 63, so that the film of the liquid LQ is formed on the substrate P.
  • the film forming apparatus 60 of the present embodiment forms a liquid LQ film on the substrate P by a so-called spin coating method.
  • spin coating method As long as the liquid LQ film can be formed on the substrate P, other methods (for example, a scan coating method) can be employed.
  • the refractive index of the liquid LQ with respect to the exposure light EL (ArF excimer laser light) and the refractive index of the final optical element LSI are simply referred to as a refractive index.
  • a liquid that can transmit the exposure light EL (ArF excimer laser light) and has a refractive index substantially equal to or higher than the refractive index of the final optical element LSI is used.
  • the final optical element LSI is made of quartz, and the refractive index of the quartz is about 1.5.
  • the refractive index of the liquid LQ of this embodiment is about 1.5 to 1.8.
  • the final optical element LSI may be formed of fluorite. In the present embodiment, since the liquid LQ having a high refractive index is used, the resolution and the depth of focus can be greatly improved.
  • the surface of the substrate P can be satisfactorily covered with the liquid LQ film, and the liquid LQ film is formed on the surface of the substrate P. Therefore, it can be smoothly transported by the transport device 81.
  • the viscosity of water at room temperature is about 1.0 X 10 " 3 [Pa-s].
  • the surface of the substrate P is well covered with the liquid LQ.
  • a liquid LQ film is formed on the surface of the substrate P. Even when transported by the transport device 81 in this state, it is possible to suppress the outflow of the liquid LQ with a high strength on the substrate P.
  • glycerol can be used as the liquid LQ.
  • the viscosity of glycerol at 20 ° C is about 1.5 [Pa's].
  • FIG. 3 is a diagram for explaining the operation of the transport device 81.
  • the transfer device 81 is for loading (loading) the substrate P, on which the liquid LQ film is formed, into the substrate holder 4H.
  • the transfer device 81 receives the substrate P on which the liquid LQ film has been formed by the film forming device 60 from the film forming device 60, and carries it into the substrate holder 4H.
  • the substrate stage 4 is movable between the exposure processing position EP and the substrate exchange position RP.
  • the exposure processing position EP is a position at which the substrate P held by the substrate holder 4H can be irradiated with the exposure light EL, specifically, a position facing the final optical element LSI of the projection optical system PL.
  • Substrate replacement position (loading position) RP is set at a position away from projection optical system PL, and loads (unloads) and unloads (unloads) substrate P to and from substrate stage 4 (substrate holder 4H). Position.
  • the control device 7 moves the substrate stage 4 to the substrate replacement position RP, and the transport device 81 moves the substrate stage 4 to the substrate replacement position RP. Carry board P into board holder 4H. Note that loading and unloading of the substrate P may be performed at different positions.
  • a recovery mechanism 83 that recovers the liquid LQ that flows out from the substrate P is provided on the transport path of the transport system including the transport device 81.
  • FIG. 4 is a perspective view showing the main part of the focus / leveling detection system 30, and FIG. 5 is a side sectional view.
  • the focus / leveling detection system 30 includes an optical member 33 that contacts the liquid LQ film formed on the substrate P held by the substrate holder 4H, and the optical member 33 and the liquid LQ on the substrate P.
  • a projection system 31 that irradiates the detection light La
  • a light receiving system 32 that can receive the detection light La emitted from the projection system 31 and reflected on the substrate P.
  • a plurality of optical members 33 are provided so as to surround the final optical element LSI through which the exposure light EL passes. That is, the optical member 33 is disposed outside the irradiation area AR irradiated with the exposure light EL on the substrate P.
  • the irradiation area AR is a projection area of the projection optical system PL conjugate with the illumination area described above.
  • each of the projection system 31 and the light receiving system 32 has an optical A plurality of members 33 are provided so as to correspond to each of the members 33.
  • optical members 33 are provided outside the projection area (irradiation area) AR. Specifically, the optical member 33 is disposed on each of the + X side, the X side, the + Y side, and the Y side of the projection area AR (final optical element LSI).
  • Four projection systems 31 and four light receiving systems 32 are provided so as to correspond to the four optical members 33, respectively.
  • Each of the optical members 33 is configured by a prism member, and can transmit the detection light La emitted from the projection system 31.
  • Each of the optical members 33 has a lower surface 33K that faces the surface of the substrate P and is substantially parallel to the surface of the substrate P.
  • the lower surface 33K of the optical member 33 is substantially flat.
  • the substrate holder 4H holds the substrate P so that the surface of the substrate P and the XY plane are substantially parallel, and the lower surface 33K of the optical member 33 is a surface substantially parallel to the XY plane.
  • the control device 7 brings the lower surface 33K of the optical member 33 into contact with the liquid LQ film formed on the substrate P.
  • the lower surface 33K of the optical member 33 may be a curved surface.
  • the final optical element LSI has a lower surface LK that faces the surface of the substrate P disposed immediately below the projection optical system PL and is substantially parallel to the surface (XY plane) of the substrate P. .
  • the lower surface LK of the final optical element LSI is substantially flat.
  • the controller 7 brings the lower surface LK of the final optical element LSI into contact with the liquid LQ film formed on the substrate P.
  • the upper surface LJ of the final optical element LSI has a convex region that bulges toward the mask M side (the object plane side of the projection optical system PL). The convex region of the upper surface LJ is curved.
  • the shapes of the upper surface LJ and the lower surface L K of the final optical element LSI are appropriately set so that the projection optical system PL can obtain desired performance.
  • the upper surface LJ of the final optical element LSI may be spherical or aspherical.
  • the lower surface 33K of the optical member 33 and the lower surface LK of the final optical element LSI are provided with substantially the same Cf standing (height) in the Z-axis direction. Thereby, the lower surface 33K of the optical member 33 and the lower surface LK of the final optical element LSI can be brought into contact with the liquid LQ film on the substrate P together. In addition, the lower surface 33K of the optical member 33 and the lower surface LK of the final optical element LSI are brought into contact with the liquid LQ film on the substrate P together. If possible, the position (height) in the Z-axis direction between the lower surface 33K of the optical member 33 and the lower surface LK of the final optical element LSI may be different.
  • Each of the optical members 33 has a first side surface 33A located at a predetermined position with respect to the projection system 31, and a second side surface 33B located at a predetermined position with respect to the light receiving system 32.
  • the detection light La emitted from the projection system 31 is applied to the first side surface 33A.
  • the detection light La irradiated on the first side surface 33A passes through the optical member 33 and is then emitted from the lower surface 33K. Since the lower surface 33K of the optical member 33 and the liquid LQ film on the substrate P are in contact with each other, the detection light La having the lower surface 33K force emitted enters the liquid LQ without passing through the gas portion.
  • the detection light La incident on the liquid LQ enters the surface of the substrate P from an oblique direction, and is reflected by the surface of the substrate P.
  • the optical member 33 including the lower surface 33K is provided outside the projection area AR, and the detection light La is irradiated outside the projection area AR on the substrate P.
  • the detection light La reflected by the surface of the substrate P passes through the liquid LQ and then enters the optical member 33 from the lower surface 33K of the optical member 33. Since the lower surface 33K of the optical member 33 and the liquid LQ film on the substrate P are in contact with each other, the detection light La reflected by the surface of the substrate P does not pass through the gas portion on the lower surface 33K of the optical member 33. Incident from an oblique direction.
  • the detection light La incident from the lower surface 33K and passed through the optical member 33 is emitted from the optical member 33 through the second side surface 33B.
  • the detection light La emitted from the second side surface 33B of the optical member 33 is received by the light receiving system 32.
  • the focus / leveling detection system 30 is based on the light reception result of the light receiving system 32, and the surface position information of the substrate P held by the substrate holder 4H, specifically, the position information of the surface of the substrate P in the Z-axis direction. Can be detected.
  • the focus / leveling detection system 30 is based on the light reception results of the plurality of light receiving systems 32, and the position information of the substrate P held by the substrate holder 4H in the ⁇ X direction and ⁇ Y direction (tilt direction). Can be detected.
  • a plurality of detection lights La are irradiated on the substrate P from one projection system 31 and the plurality of detection lights La reflected on the substrate P are received by the light receiving system 32, so that the focus' leveling detection system 30 Can detect position information of the substrate P held by the substrate holder 4H in the ⁇ X direction and ⁇ Y direction (tilt direction) based on the light reception result of the light receiving system 32.
  • the focus / leveling detection system 30 irradiates the detection light La outside the projection area AR irradiated with the exposure light EL on the substrate P via the optical member 33 and the liquid LQ. thing Thus, the surface position information of the substrate P is detected. Further, the focus / leveling detection system 30 has an optical member 33 having a lower surface 33K that comes into contact with the film of the liquid LQ formed on the substrate P. The liquid LQ and the lower surface 33K of the optical member 33 are brought into close contact with each other. In this state, the surface of the substrate P is irradiated with the detection light La. In other words, the detection light La is incident on the liquid LQ via an interface formed by the liquid LQ and the lower surface 33K of the optical member 33. Therefore, the detection light La emitted from the projection system 31 and passed through the optical member 33 can reach the surface of the substrate P through the liquid LQ that does not pass through the gas portion.
  • the detection light La is formed by the liquid LQ and the gas.
  • the optical path of the detection light La may fluctuate at the interface, or the detection light La may be scattered at the interface or may fluctuate. In that case, there is a possibility that the detection light La cannot reach the surface of the substrate P well.
  • the schematic diagram of FIG. 6A shows that the detection light La cannot reach the surface of the substrate P well.
  • the lower surface 33K of the optical member 33 and the film of the liquid LQ on the substrate P are in contact with each other, so that they are emitted from the projection system 31 and pass through the optical member 33.
  • the detected light La is irradiated on the surface of the substrate P without passing through the gas portion, that is, without passing through the interface formed by the liquid and the gas. Therefore, the detection light La emitted from the projection system 31 can reach the surface of the substrate P satisfactorily through the optical member 33 and the liquid LQ without causing inconvenience such as fluctuation or scattering of the optical path. Can do.
  • the detection light La irradiated on the surface of the substrate P and reflected by the surface of the substrate P does not pass through the gas portion. That is, the light can enter the lower surface 33K of the optical member 33 through the liquid LQ that does not pass through the interface formed by the liquid and the gas. Therefore, the detection light La reflected from the surface of the substrate P can reach the light receiving system 32 via the liquid LQ and the optical member 33 without causing inconvenience such as fluctuation or scattering of the optical path.
  • the focus / leveling detection system 30 is configured to irradiate the detection light La to the outside of the projection area AR on the substrate P via the optical member 33 and the liquid LQ.
  • the surface of P can be irradiated smoothly.
  • the detection light La may be coupled to the final optical element LSI on the surface of the substrate P.
  • the detection light La since the detection light La is irradiated outside the projection area AR on the substrate P, it may be difficult to irradiate the projection area AR on the substrate P.
  • the detection light La can be smoothly irradiated while improving the degree of freedom of arrangement of various members constituting the exposure apparatus EX.
  • an optical member 53 is provided in the alignment system 50 at a position where it can come into contact with the liquid LQ film formed on the substrate P.
  • the optical member 53 has a lower surface 53K that faces the surface of the substrate P and is substantially parallel to the surface of the substrate P.
  • the optical member 53 of the alignment system 50 is provided at a position away from the final optical element LSI of the projection optical system PL and the optical member 33 of the focus' leveling detection system 30, that is, outside the projection area AR of the projection optical system PL. ing.
  • the control device 7 irradiates the target mark with the detection light to detect the target mark (alignment mark on the base plate P, reference mark on the reference mark plate) using the alignment system 50, the optical device 53 and liquid LQ are brought into contact.
  • the alignment system 50 measures the target mark by irradiating the target mark arranged outside the projection area AR with the detection light via the optical member 53 and the liquid LQ.
  • the lower surface 53 of the optical member 53 and the force set at substantially the same position (height) as the lower surface 33K of the optical member 33 and Z or the lower surface LK of the final optical element LS 1 in the axial direction. May be set at a position different from the lower surface 33L and Z or the lower surface LK.
  • the substrate P is transferred from the processing apparatus different from the exposure apparatus EX to the film forming apparatus 60 by a transfer apparatus (not shown).
  • This processing apparatus includes a coating apparatus (coater / developer apparatus) for applying a photosensitive material onto a substrate such as a semiconductor wafer.
  • the substrate P containing the photosensitive material is carried from the coating device to the holder 61 of the film forming device 60 by a transport device (not shown).
  • the film forming apparatus 60 also transports the coating apparatus force and forms a liquid LQ film on the surface of the substrate P held by the holder 61 (step SA1). In the present embodiment, a film of liquid LQ is formed over the entire surface of the substrate P as shown in FIG.
  • the control apparatus 7 uses the transfer apparatus 81 to form the substrate P on which the liquid LQ film is formed on the surface. Board stay Into the board holder 4H of step 4 (step SA2).
  • the film forming apparatus 60 of this embodiment has a configuration provided on the transport path of the transport system that transports the substrate P including the transport apparatus 81.
  • the control device 7 moves the substrate stage 4 to the substrate replacement position RP. To do.
  • the transfer device 81 carries the substrate P into the substrate holder 4H at the substrate replacement position RP.
  • the viscosity of the liquid LQ of the present embodiment is high, the state of the film of the liquid LQ formed on the substrate P is maintained even when the substrate P is transported using the transport device 81. .
  • the recovery mechanism 83 is provided on the transfer path of the transfer system including the transfer device 81. The spilled liquid LQ can be recovered by the recovery mechanism 83. Therefore, it is possible to prevent inconvenience such as the liquid LQ flowing out from the substrate P scattering around.
  • the controller 7 moves the substrate stage 4 in the XY plane, and the substrate replacement position RP force Move to the exposure processing position EP.
  • the control device 7 moves the substrate P and the final optical element in a state where the liquid LQ film on the substrate P and the final optical element LSI are separated as shown in FIG. Opposite the element LSI. Then, the control device 7 moves (raises) the substrate stage 4 in the + Z direction from the state shown in FIG.
  • the lower surface LK of the final optical element LS 1 and the focus ⁇ Contact the lower surface 33K of the optical member 33 of the leveling detection system 30.
  • the lower surface LK of the final optical element LSI and the lower surface 33K of the optical member 33 are set in a positional relationship that allows contact with the liquid LQ film on the substrate P together.
  • the substrate stage 4 may move in the XY direction along with the movement in the + Z direction. Also, the position of the substrate P in the Z direction is adjusted immediately before the substrate P enters the lower side of the optical member 33 by the movement of the substrate stage 4, and when the substrate P enters the lower side of the optical member 33, the substrate is moved. Let the liquid LQ film on P come in contact with the lower surface 33K of the optical member 33.
  • control device 7 uses the alignment system 50 to calculate alignment marks on the substrate P. Alignment processing including measurement operation is performed (step SA3).
  • FIG. 9 is a plan view of the substrate stage 4 with the substrate P held by the substrate holder 4H as viewed from above.
  • a plurality of shot regions S1 to S21 are set on the substrate P in a matrix.
  • alignment marks 54 are formed in association with each of the plurality of shot regions S1 to S21.
  • the control device 7 monitors the positional information of the substrate stage 4 using the laser interferometer 94 and moves the substrate stage 4 in the XY direction while using the alignment system 50 to select some alignment marks 54 on the substrate P, for example.
  • the position coordinates of each of the plurality of shot areas S1 to S21 provided on the substrate P are determined.
  • the optical member 53 is provided in the alignment system 50 at a position where it can come into contact with the liquid LQ film on the substrate P.
  • the control device 7 uses the optical system provided in the alignment system 50. The alignment mark 54 is measured while the member 53 is in contact with the liquid LQ film on the substrate P.
  • the baseline measurement of the alignment system 50 is performed before or after the alignment mark 54 on the substrate P is measured.
  • a reference mark plate FM having first and second reference marks 51 and 52 is provided on the substrate stage 4.
  • the control device 7 detects the first reference mark 51 on the reference mark plate FM and the mask alignment mark on the mask M corresponding to the first reference mark 51 by using the mask alignment system 40 described above, and the first reference mark 51 is detected. Measure the positional relationship between mark 51 and the corresponding mask alignment mark. Further, the control device 7 detects the second reference mark 52 on the reference mark plate FM by using the alignment system 50, so that the positional relationship between the detection reference position of the alignment system 50 and the second reference mark 52 is determined. measure.
  • the control device 7 determines the positional relationship between the first reference mark 51 and the corresponding mask alignment mark, the positional relationship between the detection reference position of the alignment system 50 and the second reference mark 52, and the known first reference mark. Based on the positional relationship between the mark 51 and the second fiducial mark 52, the distance (positional relationship) between the projection center of the mask pattern by the projection optical system PL and the detection reference position of the alignment system 50, that is, the base of the alignment system 50 Ask for line information.
  • the first and second fiducial marks 51 and 52 of the fiducial mark plate FM are measured via the liquid LQ.
  • a liquid LQ film is formed on the reference mark plate FM.
  • the alignment system 50 contacts the liquid LQ film formed on the fiducial mark plate FM with the optical member 53, and measures the second fiducial mark 52 through the optical member 53 and the liquid LQ.
  • the mask alignment system 40 brings the liquid LQ film formed on the reference mark plate FM into contact with the final optical element LSI of the projection optical system PL, and passes through the projection optical system PL and the liquid LQ. Then, the first reference mark 51 is measured.
  • the detection of the first reference mark 51 by the mask alignment system 40 and the detection of the second reference mark 52 by the alignment system 50 can be performed at the same time, or the mask alignment After one of the detection of the first reference mark 51 by the system 40 and the detection of the second reference mark 52 by the alignment system 50 may be performed, the other may be performed. In particular, in the latter case, the same reference mark on the reference mark plate FM may be detected by the mask alignment system 40 and the alignment system 50. In other words, the baseline mark measurement of the alignment system 50 may have a reference mark strength.
  • the control device 7 uses the position coordinates of the plurality of shot areas S1 to S21 on the substrate P obtained as a result of the detection of the alignment mark 54 on the substrate P and the baseline information measured previously. Based on this, each shot area S1 to S21 on the substrate P and the mask M (projection area AR) are aligned, and the pattern image of the mask M is sequentially applied to each of the plurality of shot areas S1 to S21 on the substrate P. Exposure (step SA4).
  • the exposure apparatus EX of the present embodiment is a scanning type exposure that exposes the pattern formed on the mask M onto the substrate P while moving the mask M and the substrate P in synchronization with a predetermined scanning direction (for example, the Y-axis direction).
  • An apparatus for example, scanning strobe.
  • the control device 7 moves the mask M and the substrate P with respect to the exposure light EL while measuring the positional information of the mask M (mask stage 3) and the substrate P (substrate stage 4) by the laser interferometers 92 and 94. Meanwhile, each of the shot areas S1 to S21 is sequentially exposed. After the exposure of one shot area is completed, the control device 7 steps the substrate P (substrate stage 4) to move the next shot area to the exposure start position.
  • the substrate P is moved by the step 'and' scan method. Move each shot area S1 ⁇ S21 in order Next scanning exposure is performed.
  • the control device 7 sequentially exposes each of the shot regions S1 to S21 on the substrate P in a state where the lower surface LK of the final optical element LSI and the liquid LQ film on the substrate P are in contact with each other. Since there is no gas portion between the final optical element LSI and the liquid LQ, the exposure light EL can reach the substrate P satisfactorily.
  • the control device 7 exposes the substrate P while measuring the surface position information of the substrate P using the focus / leveling detection system 30.
  • the control device 7 is held by the substrate stage 4 (substrate holder 4H) via the substrate stage driving device 6 based on the detection result of the focus / leveling detection system 30 !, the Z axis of the substrate P, ⁇ Position control in the X and ⁇ Y directions is performed, and the substrate P is exposed while adjusting the positional relationship between the image plane formed through the projection optical system PL and the liquid LQ and the surface of the substrate P.
  • the optical member 33 of the focus / leveling detection system 30 and the liquid LQ film on the substrate P are in contact with each other. Is done. Since the focus / leveling detection system 30 irradiates the surface of the substrate P with the detection light La in a state where the optical member 33 and the liquid LQ are in contact with each other, the surface position information of the substrate P can be detected with high accuracy.
  • the liquid LQ film state on the substrate P is maintained (the substrate P upper force liquid LQ is eliminated).
  • the movement conditions of the substrate P are the movement speed, acceleration, deceleration, movement direction, movement locus of the substrate P, the movement distance when moving the substrate P in a predetermined direction, and the substrate when moving the substrate P. Including the distance between the surface of P and the lower surface LK of the final optical element LSI and the lower surface 33K of the optical member 33.
  • the liquid LQ film formation conditions include the film thickness of the liquid LQ.
  • the film thickness of the liquid LQ formed on the substrate P is set to 5 mm or less. By doing so, the outflow of the liquid LQ from the substrate P can be suppressed.
  • the amount of exposure light EL and detection light La may decrease by passing through the liquid LQ.
  • the liquid LQ film thickness is set to a predetermined value or less (5 mm or less)
  • the exposure light EL or The detection light La can reach the substrate P with a desired amount of light.
  • the liquid LQ film on the substrate P and the final optical element LSI and The substrate P may be moved while repeating contact with and separation from the optical member 33.
  • the control device 7 uses the transfer device 81 (or another transfer device) to convert the substrate P after the exposure light EL is irradiated into the liquid LQ on the substrate P.
  • Unload with (Step SA5).
  • the substrate P unloaded from the substrate holder 4H is subjected to a predetermined process such as a development process after the liquid LQ film is removed. Since the recovery mechanism 83 is provided on the transport path of the transport system including the transport device 81, even if the liquid LQ flows out from the substrate P, the recovered liquid LQ can be recovered by the recovery mechanism 83. it can. It should be noted that when carrying out the substrate P after the exposure also with the substrate holder 4H force, the substrate P may be carried out using a transfer device different from the transfer device 81.
  • the liquid LQ film is formed on the surface of the substrate P in advance, thereby supplying the liquid LQ at the exposure processing position EP.
  • the substrate P held by the substrate holder 4H can be subjected to immersion exposure without performing the operation and the recovery operation.
  • the liquid LQ having a high viscosity is used as in the present embodiment, it is highly likely that it is difficult to recover the force on the substrate P from the liquid LQ.
  • the various forces of the liquid LQ such as the surface tension of the liquid LQ and the affinity (wetability) of the liquid LQ to the surface of the substrate P, the liquid force on the substrate P can be recovered.
  • the liquid LQ cannot be sufficiently recovered from the substrate P. If the liquid LQ remains on the substrate P, a region where the liquid LQ is present on the substrate P and a region where the liquid LQ is absent are mixed. In this case, the exposure state and the Z or measurement state are different between the region where the liquid LQ is present and the region where the liquid LQ is not present, so that the pattern image of the mask M cannot be satisfactorily exposed on the substrate P or the focus' Various measurement processes using the belling detection system 30 may not be performed well. In the present embodiment, the liquid LQ film is formed in advance almost over the entire surface of the substrate P, and the exposure process and the measurement process are performed without performing the liquid LQ collection operation. Can be performed with high accuracy.
  • the transfer device 81 capable of carrying the substrate P on which the liquid LQ film is formed into the substrate holder 4H is provided, the film shape provided at a position different from the substrate holder 4H (substrate stage 4) After forming a liquid LQ film on the substrate P using the deposition apparatus 60, the substrate P can be carried into the substrate holder 4H and the substrate P can be satisfactorily exposed to liquid. That is, if an attempt is made to form a liquid LQ film on the substrate P at the exposure processing position EP, it may be difficult to form a liquid LQ film on the substrate P due to the physical properties of the liquid LQ. There is sex.
  • the dedicated film forming apparatus 60 for forming the liquid LQ film on the substrate P is provided at a position different from the substrate holder 4H (substrate stage 4). A liquid LQ film can be smoothly formed on the substrate P while being flexible.
  • the substrate holder 4H force is also carried out together with the liquid LQ by the carrying device 81 (or another carrying device), and therefore, after carrying out from the substrate holder 4H,
  • the liquid LQ film on the substrate P can be satisfactorily removed using a predetermined apparatus that can remove the liquid LQ film on the substrate P.
  • An apparatus for removing the liquid LQ film may be provided in the exposure apparatus EX, a coater / developer apparatus in which development processing is performed, or an interface section between both apparatuses.
  • the focus leveling detection system 30 uses the detection light La in the state where the optical member 33 is in contact with the liquid LQ film formed on the surface of the substrate P, and the surface position information of the substrate P Can be detected with high accuracy.
  • the focus / leveling detection system 30 irradiates the detection light La on the outside of the irradiation area AR irradiated with the exposure light EL on the substrate P. It is possible to accurately detect the surface position information.
  • FIG. 10 is a view showing an exposure apparatus EX according to the second embodiment.
  • the bottom surface LK of the final optical element LSI of the projection optical system PL is a concave surface formed away from the substrate P. It has area 2.
  • the liquid LQ film formed on the substrate P contacts the lower surface LK including the concave region 2 of the final optical element LSI.
  • the concave area 2 of the lower surface LK is curved.
  • the shapes of the upper surface LJ and the lower surface LK of the final optical element LSI are appropriately set so that the projection optical system PL can obtain a desired performance.
  • the bottom surface LK of the final optical element LSI may be a spherical shape or an aspheric shape.
  • the upper surface LJ of the final optical element LSI may be spherical or aspherical.
  • the numerical aperture (NA) on the image plane side of the projection optical system PL is smaller than the refractive index of the liquid LQ, for example, when the final optical element LSI is formed of a high refractive index optical material, At least one of the lower surface LK and the upper surface LJ of the final optical element LS 1 may be a flat surface.
  • a liquid (for example, glycerol) LQ having a high refractive index is used. Therefore, the numerical aperture on the image plane side of the projection optical system PL is reduced. Can be big. Since the concave surface area 2 is provided on the lower surface LK of the final optical element LSI, the exposure light EL is reduced even if the numerical aperture on the image plane side of the projection optical system PL is larger than the refractive index of the final optical element LSI. It can reach the image plane side of the projection optical system PL satisfactorily.
  • the substrate P is loaded into the substrate holder 4H on the substrate stage 4 at the substrate replacement position RP. Thereafter, the substrate stage 4 is placed at the substrate replacement position RP force at the exposure processing position EP so that the final optical element LSI and optical member 33 and the liquid LQ film on the substrate P held by the substrate holder 4H do not come into contact with each other. Then, the substrate stage 4 is moved upward to bring the final optical element LS 1 into contact with the liquid LQ film on the substrate P held by the substrate holder 4H.
  • the substrate Exchange position In the middle of the movement path of the substrate stage 4 different from the RP, the substrate stage 4 is moved to the substrate exchange position while the liquid LQ film on the substrate P is in contact with the final optical element LSI and Z or the optical member 33. You may make it move to exposure processing position EP from RP. Alternatively, the substrate stage 4 is moved from the substrate exchange position RP to the exposure processing position EP while repeating contact and separation between the liquid LQ film on the substrate P and the final optical element LSI and the optical member 33. Hey.
  • the substrate P is irradiated with the exposure light EL while the surface position information of the substrate P is detected by the focus / leveling detection system 30.
  • the surface level information of the substrate P held by the substrate holder 4H is measured in advance using the focus / leveling detection system 30, and then the Z of the substrate P is measured based on the measurement result.
  • the substrate P may be exposed while controlling the positions of the axes, ⁇ X, and ⁇ Y directions.
  • the controller 7 measures the position information of the substrate stage 4 in the X and Y directions with the laser interferometer 94 before exposing the substrate P, and uses the focus / leveling detection system 30 to measure the substrate position.
  • the surface position information of the substrate P held by the rudder 4H is detected via the liquid LQ, and the detection result is stored. Then, the control device 7 controls the position of the substrate P in the Z-axis, ⁇ X, and ⁇ Y directions based on the stored information (surface position information of the substrate P), while using the liquid LQ. Expose plate P.
  • the focus / leveling detection system 30 optical member 33
  • one optical member 33 may be shared by a plurality of pairs of projection system 31 and light reception system 32. It is good to do.
  • the surface position information of the substrate P is obtained in a state where the projection optical system PL and the liquid LQ are in contact with each other at a position where the projection optical system PL force is also separated using the focus / leveling detection system 30. You may obtain it. In this case, acquire the surface position information of the substrate P before forming the liquid LQ film on the substrate P.
  • FIG. 11 is a view for explaining an exposure apparatus EX according to the third embodiment.
  • a nozzle member 70 having a supply port 71 capable of supplying the liquid LQ on the substrate P is provided near the tip of the projection optical system PL.
  • the nozzle member 70 is provided outside the optical member 33 with respect to the optical path space (projection area AR) of the exposure light EL.
  • the supply port 71 is provided on the lower surface 70K of the nozzle member 70 facing the surface of the substrate P held by the substrate holder 4H.
  • a film of liquid LQ is formed on the substrate holder 4H, and the substrate P is carried in.
  • the control device 7 supplies liquid LQ onto the substrate P, which is held by the substrate holder 4H, from the nozzle member 70 provided above the substrate P (substrate stage 4).
  • An LQ film is formed. That is, the exposure apparatus EX of the present embodiment has a film forming apparatus including a nozzle member 70 that forms a liquid LQ film on the substrate P after the substrate P is held by the substrate holder 4H.
  • the control device 7 moves the substrate stage 4 holding the substrate P in the XY direction. Then, the liquid LQ is supplied from the supply port 71 of the nozzle member 70 to the substrate P.
  • the film forming apparatus of the present embodiment includes the nozzle member 70 that can supply the liquid LQ to the substrate P from above the substrate P, so that the degree of freedom in driving the substrate stage 4 and the like is not reduced. With this configuration, the liquid LQ film can be smoothly formed on the substrate P.
  • a recovery port (recovery mechanism) 72 for recovering the liquid LQ is formed on the upper surface 97 of the substrate stage 4 so as to surround the substrate P held by the substrate holder 4H. Even if the liquid LQ flows out from the surface of the substrate P, the liquid LQ that has flowed out is recovered by the recovery port 72.
  • the substrate P is carried into the substrate holder 4H (substrate stage 4).
  • the liquid LQ film is not formed on the substrate P carried into the substrate holder 4H.
  • the control device 7 supplies the liquid LQ onto the substrate P from the supply port 71 of the nozzle member 70 while moving the substrate stage 4 in the XY direction.
  • a liquid LQ film is formed on top.
  • the control device 7 forms a liquid LQ film over almost the entire surface of the substrate P by the liquid LQ supplied from the supply port 71 of the nozzle member 70.
  • the control device 7 uses the alignment system 50 to place the alignment mark 54 on the substrate P via the liquid LQ, as in the above-described embodiment. measure .
  • the control device 7 measures the position of the alignment mark 54 on the substrate P by the alignment system 50 while monitoring the position information of the substrate stage 4 by the laser interferometer 94 and moving the substrate stage 4 in the XY direction.
  • the position coordinates (array coordinates) of each of the plurality of shot areas S1 to S21 provided on the substrate P are determined.
  • the control device 7 uses the position coordinates of the plurality of shot regions S1 to S21 on the substrate P obtained as a result of the detection of the alignment mark 54 on the substrate P and the baseline information measured previously. Based on this, each shot area S1 to S21 on the substrate P and the mask M (projection area AR) are aligned, and the pattern image of the mask M is sequentially applied to each of the plurality of shot areas S1 to S21 on the substrate P. Exposure. The control device 7 exposes the substrate P while measuring the surface position information of the substrate P through the liquid LQ using the focus / leveling detection system 30.
  • the control device 7 uses the transfer device 81 (or another transfer device) to convert the substrate P after the exposure light EL is irradiated into the liquid LQ on the substrate P. Take it out with it.
  • the control device 7 uses the nozzle member 70 to form a liquid LQ film over almost the entire surface of the substrate P, and then before exposing the substrate P, While measuring the position information of the substrate stage 4 in the X and Y directions with the laser interferometer 94, the surface level information of the substrate P held by the substrate holder 4H using the focus leveling detection system 30 is detected via the liquid LQ.
  • the detection result may be stored, and the substrate P may be exposed via the liquid LQ while controlling the position of the substrate P in the Z-axis, ⁇ X, and ⁇ Y directions based on the stored information.
  • the alignment mark 54 on the substrate P is removed from the liquid using the alignment system 50.
  • the liquid LQ film is formed, and after the substrate P is loaded into the substrate holder 4H, the liquid LQ film forming operation is performed using the nozzle member 70.
  • the alignment mark 54 on the substrate P should be detected without using the liquid LQ using the alignment system 50. May be.
  • the second fiducial mark 52 is measured by the alignment system 50 without using the liquid LQ. Operation is performed.
  • the control device 7 determines each shot area S1 to S21 on the substrate P. And mask M (projection area AR) can be aligned. After the measurement operation by the alignment system 50 is completed, the control device 7 forms a liquid LQ film on the substrate P using the nozzle member 70 and exposes the substrate P through the liquid LQ.
  • the surface position information of the substrate P is detected by the focus / leveling detection system 30 via the liquid LQ.
  • the substrate P may be irradiated with the exposure light EL while controlling the position of the substrate P, and the focus leveling detection system before the substrate P is irradiated with the exposure light EL.
  • the surface position information of the substrate P is detected via the liquid LQ, the detection result is stored, the position of the substrate P is controlled based on the stored information, and the exposure light EL is irradiated to the substrate P. Even so.
  • the substrate P is irradiated with the exposure light EL.
  • the surface position information of the substrate P may be detected by the focus / leveling detection system 30 and the substrate P may be exposed.
  • the nozzle member 70 provided on the X side with respect to the optical path space (projection area AR) of the exposure light EL while moving the substrate P (substrate stage 4) in the + X direction.
  • Irradiation of the detection light La of the ring detection system 30 and irradiation of the exposure light EL can be performed.
  • the liquid LQ is supplied from the nozzle member 70.
  • the surface position information of the substrate P is detected by the focus / leveling detection system 30, and the exposure of the substrate P is performed.
  • the alignment on the substrate P is performed using the alignment system 50 without using the liquid LQ.
  • the mark 54 and the second fiducial mark 52 on the fiducial mark plate FM are measured, and the surface position information of the substrate P is detected without using the liquid LQ by using the focus' leveling detection system 30. Also good.
  • the control device 7 stores the surface position information of the substrate P detected by the focus / leveling detection system 30 without passing through the liquid LQ. After that, the control device 7 uses the nozzle member 70 to form a liquid LQ film on the surface of the substrate P, and controls the position of the substrate P based on the stored surface position information of the substrate P. The substrate P is exposed through the liquid LQ.
  • a liquid LQ film may be formed over almost the entire surface of the substrate P using the nozzle member 70, and then the exposure light EL may be irradiated on the substrate P. It is possible to irradiate exposure light EL onto substrate P while supplying liquid LQ onto substrate P from 70.
  • the optical member 33 may be arranged on each of the X side, the + Y side, and the Y side of the final optical element LSI, or as shown in FIG. It may be arranged on each of the + Y side and —Y side of the element LSI, or on the —X side and —Y side of the final optical element LSI as shown in FIG. 12C. Alternatively, as shown in FIG. 12D, it may be provided only on one Y side of the final optical element LS 1.
  • the liquid LQ film is formed on the entire surface of the substrate P.
  • the present invention is not limited to this. For example, only the region to be subjected to exposure processing and Z or measurement processing is covered. As a film of liquid LQ.
  • examples of the liquid LQ for forming a film on the substrate P include predetermined liquids such as isopropanol, hexane, heptane, and decane. Alternatively, any two or more kinds of predetermined liquids among these liquids may be mixed. Alternatively, pure water may be used as the liquid LQ. Alternatively, the predetermined liquid may be added (mixed) to pure water. Or in pure water, H +, Cs +, K +, Cl_, S A base or an acid such as O 2_ and PO 2_ may be added (mixed). Furthermore, pure water
  • fine particles such as A1 oxides may be added (mixed). These liquid LQs can transmit Ar F excimer laser light.
  • ArF excimer laser light is used as exposure light EL.
  • various exposure light (exposure beam) such as F laser light is employed.
  • an optimum liquid LQ can be used depending on the exposure light (exposure beam) EL, the numerical aperture of the projection optical system PL, the refractive index of the final optical element LSI, and the like.
  • the exposure light EL light source is an F laser
  • the liquid LQ can transmit the F laser light.
  • a fluorinated fluid such as perfluorinated polyether (PFPE) or fluorinated oil may be used.
  • PFPE perfluorinated polyether
  • fluorinated oil may be used.
  • the focus leveling detection system 30 and the alignment system 50 are used as a measuring device having an optical member that contacts the liquid LQ film on the substrate P.
  • any measuring device can be used as long as it is a measuring device that performs measurement related to the exposure process.
  • the exposure apparatus EX is configured to have a film forming apparatus for forming a liquid LQ film on the substrate P.
  • a film forming apparatus for forming the liquid LQ film may be provided separately from the exposure apparatus EX.
  • the exposure apparatus EX carries the substrate P on which the liquid LQ film is formed by a film forming apparatus different from the exposure apparatus EX into the substrate holder 4H (substrate stage 4) using the transfer apparatus 81. Is possible.
  • the projection optical system is disclosed in, for example, the pamphlet of International Publication No. 2004Z019128, a force that fills the optical path space on the image plane side of the optical element (LSI) at the tip with a liquid.
  • LSI image plane side of the optical element
  • a projection optical system in which the optical path space on the object plane side of the optical element at the tip is also filled with a liquid can be employed.
  • the force for measuring each position information of the mask stage 3 and the substrate stage 4 using the interferometer system is not limited to this.
  • each stage An encoder system that detects the scale (diffraction grating) provided in the system may be used.
  • a hybrid system with both an interferometer system and an encoder system is used. It is preferable to calibrate the measurement result of the encoder system using the measurement result of the interferometer system.
  • the position control of the stage may be performed by switching between the interferometer system and the encoder system or using both.
  • the substrate P in each of the above embodiments is used not only for semiconductor wafers for manufacturing semiconductor devices but also for glass substrates for display devices, ceramics for thin film magnetic heads, or exposure apparatuses.
  • Mask or reticle master synthetic quartz, silicon wafer, etc. are applied.
  • the exposure apparatus EX in addition to the step-and-scan type scanning exposure apparatus (scanning stepper) that performs the mask exposure of the mask M by moving the mask M and the substrate P synchronously, the mask is used.
  • the present invention can also be applied to a step-and-repeat projection exposure apparatus (steno) in which the pattern of the mask M is collectively exposed while M and the substrate P are stationary, and the substrate P is sequentially moved stepwise.
  • a reduced image of the first pattern is projected with the first pattern and the substrate P substantially stationary, for example, a refraction type that does not include a reflective element at a 1Z8 reduction magnification. It can also be applied to an exposure apparatus that uses a projection optical system) to perform batch exposure on the substrate P. In this case, after that, with the second pattern and the substrate P almost stationary, a reduced image of the second pattern is collectively exposed on the substrate P by partially overlapping the first pattern using the projection optical system. It can also be applied to a stitch type batch exposure apparatus. In addition, the stitch type exposure apparatus can also be applied to a step 'and' stitch type exposure apparatus in which at least two patterns are partially overlapped and transferred on the substrate P, and the substrate P is sequentially moved.
  • the exposure apparatus provided with the projection optical system PL has been described as an example.
  • the present invention is applied to an exposure apparatus and an exposure method that do not use the projection optical system PL. Can do. Even when the projection optical system is not used, the exposure light is irradiated onto the substrate through an optical member such as a mask or a lens, and an immersion region is formed in a predetermined space between the optical member and the substrate.
  • an optical member such as a mask or a lens
  • the present invention relates to, for example, Japanese Patent Laid-Open Nos. 10-163099 and 10-214783 (corresponding US Pat. No. 6,590,634), and Japanese translations of PCT publication No. 2000-505958 (corresponding US Patent No. 5,969,441), US Pat. No. 6,208,407 and the like, and can be applied to a twin stage type exposure apparatus having a plurality of substrate stages.
  • the present invention can also be applied to an exposure apparatus that includes a substrate stage for holding a substrate, a reference member on which a reference mark is formed, and a measurement stage on which various photoelectric sensors are mounted.
  • the type of exposure apparatus EX is not limited to an exposure apparatus for manufacturing a semiconductor element that exposes a semiconductor element pattern on a substrate P.
  • An exposure apparatus for manufacturing a liquid crystal display element or a display, a thin film magnetic head, an imaging device It can be widely applied to exposure devices for manufacturing devices (CCD), micromachines, MEMS, DNA chips, reticles or masks.
  • an exposure apparatus that exposes a line “and” space pattern on the substrate P by forming interference fringes on the substrate P (lithography)
  • the present invention can also be applied to a system.
  • JP-T-2004-519850 corresponding US Pat. No. 6,611,316
  • two mask patterns are combined on a substrate via a projection optical system.
  • the present invention can also be applied to an exposure apparatus that performs double exposure of one shot area on the substrate almost simultaneously by one scan exposure.
  • the exposure apparatus EX of the present embodiment has various mechanical subsystems including the constituent elements recited in the claims of the present application with predetermined mechanical accuracy, electrical accuracy, and optical accuracy. Manufactured by assembling to keep. In order to ensure these various accuracies, before and after the assembly, various optical systems are adjusted to achieve optical accuracy, various mechanical systems are adjusted to achieve mechanical accuracy, various electrical systems Is adjusted to achieve electrical accuracy.
  • the assembly process from various subsystems to the exposure system includes mechanical connections, electrical circuit wiring connections, and pneumatic circuit piping connections between the various subsystems. Needless to say, there is an assembly process for each subsystem before the assembly process from the various subsystems to the exposure apparatus. When the assembly process of the various subsystems to the exposure apparatus is completed, comprehensive adjustment is performed to ensure various accuracies for the entire exposure apparatus. It is desirable to manufacture the exposure apparatus in a clean room in which the temperature and cleanliness are controlled.
  • a microdevice such as a semiconductor device includes a step 201 for performing a function / performance design of the microdevice, a step 202 for manufacturing a mask (reticle) based on this design step, Step 203 of manufacturing a substrate as a base material, a step of exposing the mask pattern to the substrate by the exposure apparatus EX of the above-described embodiment, a step of developing the exposed substrate, a heating (curing) of the developed substrate, and an etching step
  • the substrate is manufactured through a step 204 including a substrate processing process, a device assembly step (including processing processes such as a dicing process, a bonding process, and a knocking process) 205, an inspection step 206, and the like.
  • the position information of the substrate can be measured smoothly in the immersion exposure apparatus, and the exposure process can be performed with high accuracy. Therefore, the present invention provides an exposure method for producing a wide range of products such as semiconductor elements, liquid crystal display elements or displays, thin film magnetic heads, CCDs, micromachines, MEMS, DNA chips, reticles (masks), and the like. It becomes extremely useful for the device.

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Description

明 細 書
露光装置及び方法、並びにデバイス製造方法
技術分野
[0001] 本発明は、液体を介して基板を露光する露光装置及び方法、並びにデバイス製造 方法に関するものである。
本願は、 2005年 6月 28日に出願された特願 2005— 187889号に基づき優先権 を主張し、その内容をここに援用する。
背景技術
[0002] 半導体デバイス等のマイクロデバイス (電子デバイスなど）の製造工程の一つである フォトリソグラフイエ程では、マスクのパターン像を感光性の基板上に露光する露光装 置が用いられる。マイクロデバイスの製造においては、デバイスの高密度化のために 、基板上に形成されるパターンの微細化が要求されている。この要求に応えるために 露光装置の更なる高解像度化が望まれており、その高解像度化を実現するための手 段の一つとして、下記特許文献に開示されているような、基板上に液体の液浸領域 を形成し、その液体を介して基板上に露光光を照射して基板を露光する液浸露光装 置が案出されている。
特許文献 1：国際公開第 99Z49504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
[0003] ところで、液浸露光装置においては、高い屈折率を有する液体を使用することによ つて解像度及び焦点深度を向上することができる力 液体の物性によっては、基板 上力も液体を回収することが困難となる可能性がある。例えば液体の粘度が高ぐ液 体を十分に回収できずに基板上に液体が残留すると、その残留した液体によって、 露光処理及び Z又は計測処理を良好に行うことができなくなる可能性がある。
[0004] 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、基板を良好に液浸露光で きる露光装置及び方法、並びにその露光装置又は露光方法を用いるデバイス製造 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
[0005] 上記の課題を解決するため、本発明は実施の形態に示す各図に対応付けした以 下の構成を採用している。但し、各要素に付した括弧付き符号はその要素の例示に 過ぎず、各要素を限定するものではない。
[0006] 本発明の第 1の態様に従えば、液体 (LQ)を介して基板 (P)を露光する露光装置 にお ヽて、露光光 (EL)が照射される基板 (P)を保持する基板保持部材 (4H)と、基 板保持部材 (4H)で基板 (P)を保持する前に、基板 (P)上に液体 (LQ)の膜を形成 する膜形成装置 (60)とを備えた露光装置 (EX)が提供される。
[0007] 本発明の第 1の態様によれば、基板保持部材で基板を保持する前に、膜形成装置 によって基板上に液体の膜を形成することにより、その形成された液体の膜を介して 基板を良好に露光することができる。
[0008] 本発明の第 2の態様に従えば、液体 (LQ)を介して基板 (P)を露光する露光装置 にお ヽて、露光光 (EL)が照射される基板 (P)を保持する基板保持部材 (4H)と、そ の表面に液体 (LQ)の膜が形成された基板 (P)を基板保持部材 (4H)に搬入する第 1搬送装置 (81)とを備えた露光装置 (EX)が提供される。
[0009] 本発明の第 2の態様によれば、その表面に液体の膜が形成された状態の基板を基 板保持部材に搬入することにより、その液体の膜を介して基板を良好に露光すること ができる。
[0010] 本発明の第 3の態様に従えば、液体 (LQ)を介して基板 (P)を露光する露光装置 にお 、て、その表面に液体 (LQ)の膜が形成された基板 (P)を保持する基板保持部 材 (4H)と、液体 (LQ)の膜に接触する第 1光学部材 (33)を有し、第 1光学部材 (33 )と液体 (LQ)とを介して基板 (P)に計測光 (La)を照射して、露光処理に関する計測 を行う計測装置 (30)とを備え、計測装置 (30)は、基板 (P)上の露光光 (EL)が照射 される照射領域 (AR)の外側に計測光 (La)を照射する露光装置 (EX)が提供される
[0011] 本発明の第 3の態様によれば、基板の表面に形成された液体の膜と第 1光学部材 とを接触させ、第 1光学部材と液体の膜とを介して基板に計測光を照射することにより 、基板上に計測光を良好に到達させることができ、計測処理を精度良く行うことがで きる。また、基板上の露光光が照射される照射領域の外側に計測光を照射すること により、計測処理を良好に行うことができる。
[0012] 本発明の第 4の態様に従えば、上記態様の露光装置 (EX)を用いるデバイス製造 方法が提供される。
[0013] 本発明の第 4の態様によれば、露光処理及び計測処理を良好に行うことができる露 光装置を用いてデバイスを製造することができる。
[0014] 本発明の第 5の態様に従えば、液体 (LQ)を介して基板 (P)を露光する露光方法 において、基板 (P)の表面に液体 (LQ)の膜を形成した後、基板 (P)を基板保持部 材 (4H)で保持し、液体 (LQ)の膜を介して露光光 (EL)を基板 (P)に照射する露光 方法が提供される。
[0015] 本発明の第 6の態様に従えば、液体 (LQ)を介して基板 (P)を露光する露光方法 にお ヽて、液体 (LQ)の膜が表面に形成された基板 (P)を基板保持部材 (4H)で保 持し、液体 (LQ)の膜に第 1光学部材 (33)を接触させるとともに、第 1光学部材 (33) と液体 (LQ)とを介して基板 (P)に計測光 (La)を照射して、露光処理に関する計測 を行う露光方法が提供される。
[0016] 本発明の第 7の態様に従えば、上記態様の露光方法を用いるデバイス製造方法が 提供される。
図面の簡単な説明
[0017] [図 1]第 1実施形態に係る露光装置を示す概略構成図である。
[図 2]膜形成装置の一例を示す図である。
[図 3]搬送装置の動作を説明するための図である。
[図 4]フォーカス'レべリング検出系の一例を示す斜視図である。
[図 5]フォーカス'レべリング検出系の一例を示す側断面図である。
[図 6A]フォーカス'レべリング検出系の検出光の挙動を説明するための模式図である
[図 6B]フォーカス'レべリング検出系の検出光の挙動を説明するための模式図である
[図 7]露光シーケンスの一例を説明するためのフローチャート図である。 [図 8]基板ステージの動作を説明するための図である。
[図 9]基板を保持した基板ステージを上方力も見た平面図である。
[図 10]第 2実施形態に係る露光装置を示す図である。
[図 11]第 3実施形態に係る露光装置を示す図である。
[図 12A]フォーカス'レべリング検出系の別の形態を示す模式図である。
[図 12B]フォーカス'レべリング検出系の別の形態を示す模式図である。
[図 12C]フォーカス'レべリング検出系の別の形態を示す模式図である。
[図 12D]フォーカス'レべリング検出系の別の形態を示す模式図である。
[図 13]マイクロデバイスの製造工程の一例を説明するためのフローチャート図である 符号の説明
[0018] 4…基板ステージ、 4H…基板ホルダ (基板保持部材）、 30· ··フォーカス'レべリング 検出系 (計測装置)、 33· ··光学部材、 50· ··ァライメント系 (計測装置)、 52· ··基準マ →、 54· ··ァライメントマーク、 60…膜形成装置、 81· ··搬送装置、 AR…照射領域（ 投影領域）、 EL…露光光、 EX…露光装置、 La…検出光 (計測光）、 LQ…液体、 LS 1…最終光学素子 (第 2光学部材)、 Ρ· ··基板、 PL…投影光学系
発明を実施するための最良の形態
[0019] 以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明するが、本発明はこれ に限定されない。なお、以下の説明においては、 XYZ直交座標系を設定し、この XY Z直交座標系を参照しつつ各部材の位置関係について説明する。そして、水平面内 における所定方向を X軸方向、水平面内にお！ヽて X軸方向と直交する方向を Y軸方 向、 X軸方向及び Y軸方向のそれぞれに直交する方向（すなわち鉛直方向）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、 Θ X、 θ Y,及び 0 Z方向とする。
[0020] <第 1実施形態 >
第 1実施形態について説明する。図 1は第 1実施形態に係る露光装置 EXを示す概 略構成図である。図 1において、露光装置 EXは、マスク Mを保持して移動可能なマ スクステージ 3と、基板 Pを保持する基板ホルダ 4Hと、基板ホルダ 4Hを保持して移動 可能な基板ステージ 4と、マスクステージ 3に保持されて 、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のパターン像を基板 P上 に投影する投影光学系 PLと、露光装置 EX全体の動作を制御する制御装置 7とを備 えている。なお、ここでいう基板は半導体ウェハ等の基材上に感光材 (フォトレジスト） 、保護膜などの膜を塗布したものを含む。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。
[0021] 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、 液体 LQを介して基板 P上に露光光 ELを照射することによって基板 Pを露光する。本 実施形態の露光装置 EXは、基板 P上に液体 LQの膜を形成する膜形成装置 60と、 膜形成装置 60によって液体 LQの膜が形成された基板 Pを基板ホルダ 4H (基板ステ ージ 4)に搬入する搬送装置 81とを備えている。露光装置 EXは、投影光学系 PLと基 板 P上に形成された液体 LQの膜とを介してマスク Mを通過した露光光 ELを基板ホ ルダ 4Hに保持された基板 P上に照射することによって、マスク Mのパターン像を基板 P上に露光する。
[0022] 照明光学系 ILは、マスク M上の所定の照明領域を均一な照度分布の露光光 ELで 照明するものである。照明光学系 IL力も射出される露光光 ELとしては、例えば水銀 ランプ力も射出される輝線 (g線、 h線、 i線)及び KrFエキシマレーザ光（波長 248nm )等の遠紫外光（DUV光）、 ArFエキシマレーザ光（波長 193nm)及び Fレーザ光（
2 波長 157nm)等の真空紫外光 (VUV光)などが用いられる。本実施形態にぉ 、ては ArFエキシマレーザ光が用いられる。
[0023] マスクステージ 3は、リニアモータ等のァクチユエータを含むマスクステージ駆動装 置 5の駆動により、マスク Mを保持した状態で、 X軸、 Y軸、及び θ Z方向に移動可能 である。マスクステージ 3 (ひいてはマスク M)の位置情報はレーザ干渉計 92によって 計測される。レーザ干渉計 92は、マスクステージ 3上に設けられた移動鏡 91を用い て、マスクステージ 3の位置情報を計測する。制御装置 7は、レーザ干渉計 92の計測 結果に基づ 、てマスクステージ駆動装置 5を駆動し、マスクステージ 3に保持されて V、るマスク Mの位置制御を行う。 [0024] なお、移動鏡 91は平面鏡のみでなくコーナーキューブ（レトロリフレクタ）を含むもの としてもよいし、移動鏡 91をマスクステージ 3に固設する代わりに、例えばマスクステ ージ 3の端面 (側面）を鏡面加工して形成される反射面を用いてもよい。また、マスク ステージ 3は、例えば特開平 8— 130179号公報 (対応米国特許第 6, 721, 034号） に開示される粗微動可能な構成としてもよい。
[0025] 投影光学系 PLは、マスク Mのパターン像を所定の投影倍率で基板 Pに投影するも のであって、複数の光学素子を有しており、それら光学素子は鏡筒 PKで保持されて いる。投影光学系 PLの光軸 AXは Z軸方向と平行である。本実施形態の投影光学系 PLは、その投影倍率が例えば 1Z4、 1/5, 1Z8等の縮小系である。なお、投影光 学系 PLは縮小系、等倍系及び拡大系のいずれでもよい。また、投影光学系 PLは、 反射光学素子を含まない屈折系、屈折光学素子を含まない反射系、反射光学素子 と屈折光学素子とを含む反射屈折系のいずれであってもよい。また、投影光学系 PL は、倒立像と正立像とのいずれを形成してもよい。また本実施形態においては、投影 光学系 PLの複数の光学素子のうち、投影光学系 PLの像面に最も近い最終光学素 子 LSIのみが、基板 P上に形成された液体 LQの膜と接触する。
[0026] 基板ステージ 4は、基板 Pを保持する基板ホルダ 4Hを有しており、ベース部材 BP 上で、基板ホルダ 4Hに基板 Pを保持して移動可能である。基板ホルダ 4Hは、基板 ステージ 4上に設けられた凹部 98に配置されており、基板ステージ 4のうち凹部 98以 外の上面 97は、基板ホルダ 4Hに保持された基板 Pの表面とほぼ同じ高さ（面一）に なるような平坦面となっている。なお、基板ホルダ 4Hに保持された基板 Pの表面と基 板ステージ 4の上面 97との間に段差があってもよい。また、基板ステージ 4の上面 97 はその一部、例えば基板 Pを囲む所定領域のみ、基板 Pの表面とほぼ同じ高さとして もよい。さらに、基板ホルダ 4Hを基板ステージ 4の一部と一体に形成してもよいが、 本実施形態では基板ホルダ 4Hと基板ステージ 4とを別々に構成し、例えば真空吸着 などによって基板ホルダ 4Hを凹部 98に固定している。
[0027] 基板ステージ 4は、リニアモータ等のァクチユエータを含む基板ステージ駆動装置 6 の駆動により、基板 Pを保持した状態で、 X軸、 Y軸、 Z軸、 0 X、 0 及び0∑方向 の 6自由度の方向に移動可能である。基板ステージ 4 (ひいては基板 P)の位置情報 はレーザ干渉計 94によって計測される。レーザ干渉計 94は、基板ステージ 4に設け られた移動鏡 93を用いて、基板ステージ 4の X軸、 Y軸、及び θ Z方向に関する位置 情報を計測する。また、基板ステージ 4に保持されている基板 Pの表面の面位置情報 (Z軸、 Θ X、及び Θ Y方向に関する位置情報）は、後に詳述するフォーカス'レベリン グ検出系 30によって検出される。制御装置 7は、レーザ干渉計 94の計測結果及びフ オーカス 'レべリング検出系 30の検出結果に基づいて基板ステージ駆動装置 6を駆 動し、基板ステージ 4 (基板ホルダ 4H)に保持されている基板 Pの位置制御を行う。
[0028] なお、レーザ干渉計 94は基板ステージ 4の Z軸方向の位置、及び 0 X、 0 Y方向の 回転情報をも計測可能としてよぐその詳細は、例えば特表 2001— 510577号公報 (対応国際公開第 1999Z28790号パンフレット）に開示されている。さらに、移動鏡 93を基板ステージ 4に固設する代わりに、例えば基板ステージ 4の一部 (側面など） を鏡面加工して形成される反射面を用いてもよ!ヽ。
[0029] マスクステージ 3の近傍には、マスク M上のァライメントマークと、基板ステージ 4上 に設けられた基準マーク板上の基準マーク (第 1基準マーク)とを投影光学系 PLを介 して同時に観察するための露光波長の光を用いた TTR方式のァライメント系からな るマスクァライメント系 40が設けられている。マスクァライメント系 40は、マスク M上の ァライメントマークと、それに対応する基準マーク板上の第 1基準マークとを同時に観 察する。本実施形態のマスクァライメント系 40では、例えば特開平 7— 176468号公 報 (対応米国特許 5, 646, 413号）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。
[0030] 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や、基板ステージ 4 上に設けられた基準マーク板上の基準マーク (第 2基準マーク)などを検出するオフ ァクシス方式のァライメント系 50が設けられて 、る。本実施形態のァライメント系 50で は、例えば特開平 4— 65603号公報（対応米国特許 5, 995, 234号）に開示されて いるような、基板 P上の感光材を感光させないブロードバンドな検出光を対象マーク に照射し、その対象マークからの反射光により受光面に結像された対象マークの像と 不図示の指標 (ァライメント系 50内に設けられた指標板上の指標パターン)の像とを 撮像素子 (CCD等）を用いて撮像し、それらの撮像信号を画像処理することでマーク 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。
[0031] 次に、図 2を参照しながら膜形成装置 60について説明する。膜形成装置 60は、基 板ホルダ 4Hで基板 Pを保持する前に、基板 P上に液体 LQの膜を形成するものであ る。図 2において、膜形成装置 60は、基板 Pを保持するホルダ 61と、ホルダ 61を回 転可能に支持する支持部材 62と、支持部材 62を回転することによって、基板 Pを保 持するホルダ 61を回転する駆動装置 63と、ホルダ 61に保持された基板 Pと対向する 位置に設けられ、基板 P上に液体 LQを供給する供給口 65を有するノズル部材 64と を備えている。膜形成装置 60は、駆動装置 63を用いてホルダ 61に保持された基板 Pを回転しつつ、ノズル部材 64から基板 Pに対して液体 LQを供給することによって、 基板 P上に液体 LQの膜を形成する。すなわち、本実施形態の膜形成装置 60は、所 謂スピンコーティング方式によって基板 P上に液体 LQの膜を形成する。なお、基板 P 上に液体 LQの膜を形成することができるのであれば他の方式 (例えば、スキャンコー ティング方式など）を採用することができる。
[0032] 次に、液体 LQについて説明する。なお以下の説明において、露光光 EL (ArFェ キシマレーザ光）に対する液体 LQの屈折率や最終光学素子 LSIの屈折率を、単に 、屈折率、と記載する。本実施形態においては、液体 LQとして、露光光 EL (ArFェ キシマレーザ光）を透過可能であるとともに、最終光学素子 LSIの屈折率とほぼ同じ かそれよりも高い屈折率を有する液体を用いる。本実施形態においては、最終光学 素子 LSIは石英で形成されており、その石英の屈折率は 1. 5程度である。一方、本 実施形態の液体 LQの屈折率は 1. 5〜1. 8程度である。なお、最終光学素子 LSI は蛍石で形成されていてもよい。本実施形態においては、高い屈折率を有する液体 LQを用いるため、解像度や焦点深度を大幅に向上することができる。
[0033] また、液体 LQが所定の粘度を有して ヽる場合、基板 Pの表面を液体 LQの膜で良 好に覆うことができ、基板 Pの表面に液体 LQの膜を形成した状態で搬送装置 81によ つて円滑に搬送可能である。例えば、室温における水の粘度は 1. 0 X 10"3 [Pa- s] 程度である力 それよりも高い粘度を有する液体 LQを用いることによって、基板 Pの 表面を液体 LQで良好に覆うことができ、基板 Pの表面に液体 LQの膜を形成した状 態で搬送装置 81によって搬送した場合でも、基板 P上力もの液体 LQの流出を抑制 することができる。例えば、液体 LQとしてグリセロールを用いることができる。なお、 2 0°Cでのグリセロールの粘度は、約 1. 5〔Pa' s〕である。
[0034] 図 3は搬送装置 81の動作を説明するための図である。搬送装置 81は、その表面に 液体 LQの膜が形成された基板 Pを、基板ホルダ 4Hに搬入 (ロード)するためのもの である。搬送装置 81は、膜形成装置 60によって液体 LQの膜が形成された基板 Pを 、膜形成装置 60から受け取り、基板ホルダ 4Hに搬入する。ここで、基板ステージ 4は 、露光処理位置 EPと基板交換位置 RPとの間で移動可能である。露光処理位置 EP とは、基板ホルダ 4Hに保持された基板 Pに露光光 ELを照射することができる位置、 具体的には投影光学系 PLの最終光学素子 LSIと対向する位置である。基板交換 位置（ローデイングポジション) RPは、投影光学系 PLに対して離れた位置に設定さ れ、基板ステージ 4 (基板ホルダ 4H)に対する基板 Pの搬入 (ロード)及び搬出（アン ロード)を行う位置である。搬送装置 81によって基板 Pを基板ホルダ 4Hに搬入する 際、制御装置 7は、基板ステージ 4を基板交換位置 RPに移動し、その基板交換位置 RPにお 、て、搬送装置 81により基板ステージ 4の基板ホルダ 4Hに基板 Pを搬入す る。なお、基板 Pのロードとアンロードとを異なる位置で行ってもよい。また、本実施形 態においては、搬送装置 81を含む搬送システムの搬送経路上には、基板 P上から流 出した液体 LQを回収する回収機構 83が設けられている。
[0035] 次に、基板 Pの面位置情報を計測するフォーカス'レべリング検出系 30について図 4及び図 5を参照しながら説明する。図 4はフォーカス'レべリング検出系 30の要部を 示す斜視図、図 5は側断面図である。フォーカス'レべリング検出系 30は、基板ホル ダ 4Hに保持された基板 P上に形成された液体 LQの膜に接触する光学部材 33と、 光学部材 33と液体 LQとを介して基板 P上に検出光 Laを照射する投射系 31と、投射 系 31から射出され、基板 P上で反射した検出光 Laを受光可能な受光系 32とを備え ている。光学部材 33は、露光光 ELが通過する最終光学素子 LSIを囲むように複数 設けられている。すなわち、光学部材 33は、基板 P上の露光光 ELが照射される照射 領域 ARの外側に配置されている。照射領域 ARは、前述の照明領域と共役な投影 光学系 PLの投影領域である。また、投射系 31及び受光系 32のそれぞれは、各光学 部材 33のそれぞれに対応するように複数設けられて 、る。
[0036] 本実施形態において、光学部材 33は、投影領域 (照射領域) ARの外側に 4っ設 けられている。具体的には、光学部材 33は、投影領域 AR (最終光学素子 LSI)の + X側、 X側、 +Y側、及び Y側のそれぞれに配置されている。投射系 31及び受 光系 32のそれぞれは、その 4つの光学部材 33のそれぞれに対応するように 4つずつ 設けられている。
[0037] 光学部材 33のそれぞれはプリズム部材によって構成されており、投射系 31から射 出された検出光 Laを透過可能である。また、光学部材 33のそれぞれは、基板 Pの表 面と対向し、その基板 Pの表面と略平行な下面 33Kを有している。光学部材 33の下 面 33Kはほぼ平坦である。ここで、基板ホルダ 4Hは、基板 Pの表面と XY平面とが略 平行となるように基板 Pを保持しており、光学部材 33の下面 33Kは XY平面と略平行 な面となっている。検出光 Laを基板 P上に照射するときには、制御装置 7は、光学部 材 33の下面 33Kと基板 P上に形成された液体 LQの膜とを接触させる。なお、光学 部材 33の下面 33Kは曲面であってもよい。
[0038] また、最終光学素子 LSIは、投影光学系 PLの直下に配置される基板 Pの表面と対 向し、その基板 Pの表面 (XY平面）と略平行な下面 LKを有している。本実施形態に おいて、最終光学素子 LSIの下面 LKはほぼ平坦である。露光光 ELを基板 P上に 照射するときには、制御装置 7は、最終光学素子 LSIの下面 LKと基板 P上に形成さ れた液体 LQの膜とを接触させる。一方、最終光学素子 LSIの上面 LJは、マスク M側 (投影光学系 PLの物体面側）に向力つて膨らむような凸状の領域を有している。上面 LJの凸状の領域は曲面状となっている。なお、最終光学素子 LSIの上面 LJや下面 L Kの形状は、投影光学系 PLが所望の性能を得られるように適宜設定される。例えば 、最終光学素子 LSIの上面 LJは球面形状でもよいし、非球面形状でもよい。
[0039] 本実施形態においては、光学部材 33の下面 33Kと最終光学素子 LSIの下面 LK とは Z軸方向に関してほぼ同 Cf立置（高さ）に設けられている。これにより、基板 P上の 液体 LQの膜に対して、光学部材 33の下面 33Kと最終光学素子 LSIの下面 LKとの それぞれを一緒に接触させることができる。なお、基板 P上の液体 LQの膜に対して、 光学部材 33の下面 33Kと最終光学素子 LSIの下面 LKとのそれぞれを一緒に接触 させることができるのであれば、光学部材 33の下面 33Kと最終光学素子 LSIの下面 LKとの Z軸方向に関する位置（高さ）が異なって 、てもよ 、。
[0040] 光学部材 33のそれぞれは、投射系 31に対して所定の位置にある第 1側面 33Aと、 受光系 32に対して所定の位置にある第 2側面 33Bとを有して 、る。投射系 31から射 出された検出光 Laは、第 1側面 33Aに照射される。第 1側面 33Aに照射された検出 光 Laは、光学部材 33を通過した後、下面 33Kより射出される。光学部材 33の下面 3 3Kと基板 P上の液体 LQの膜とは接触しているため、下面 33K力も射出された検出 光 Laは、気体部分を通過すること無ぐ液体 LQに入射する。液体 LQに入射した検 出光 Laは、基板 Pの表面に斜め方向より入射し、その基板 Pの表面で反射する。下 面 33Kを含む光学部材 33は、投影領域 ARの外側に設けられており、検出光 Laは、 基板 P上の投影領域 ARの外側に照射される。基板 Pの表面で反射した検出光 Laは 、液体 LQを通過した後、光学部材 33の下面 33Kより光学部材 33に入射する。光学 部材 33の下面 33Kと基板 P上の液体 LQの膜とは接触しているため、基板 Pの表面 で反射した検出光 Laは、気体部分を通過すること無ぐ光学部材 33の下面 33Kに 斜め方向より入射する。下面 33Kより入射し、光学部材 33を通過した検出光 Laは、 第 2側面 33Bを介して光学部材 33から射出される。光学部材 33の第 2側面 33Bより 射出された検出光 Laは、受光系 32に受光される。フォーカス'レべリング検出系 30 は、受光系 32の受光結果に基づいて、基板ホルダ 4Hに保持されている基板 Pの面 位置情報、具体的には基板 Pの表面の Z軸方向の位置情報を検出することができる 。また、フォーカス'レべリング検出系 30は、複数の受光系 32の受光結果に基づいて 、基板ホルダ 4Hに保持されている基板 Pの θ X方向及び θ Y方向（傾斜方向）の位 置情報を検出することができる。また、 1つの投射系 31から複数の検出光 Laを基板 P 上に照射し、基板 P上で反射した複数の検出光 Laを受光系 32で受光することにより 、フォーカス'レべリング検出系 30は、受光系 32の受光結果に基づいて、基板ホル ダ 4Hに保持されている基板 Pの θ X方向及び θ Y方向（傾斜方向）の位置情報を検 出することができる。
[0041] このように、フォーカス'レべリング検出系 30は、光学部材 33及び液体 LQを介して 、基板 P上の露光光 ELが照射される投影領域 ARの外側に検出光 Laを照射すること によって、基板 Pの面位置情報を検出する。また、フォーカス'レベリング検出系 30は 、基板 P上に形成された液体 LQの膜に接触する下面 33Kを有する光学部材 33を有 しており、液体 LQと光学部材 33の下面 33Kとを密着させた状態で、基板 Pの表面に 検出光 Laを照射するようになっている。すなわち、検出光 Laは、液体 LQと光学部材 33の下面 33Kとで形成される界面を介して、液体 LQに入射するようになっている。 したがって、投射系 31から射出され、光学部材 33を通過した検出光 Laは、気体部 分を通過することなぐ液体 LQを介して、基板 Pの表面に到達することができる。
[0042] 液体と気体とで形成される界面の状態 (形状など）は変化しやす!/、ため、図 6Aの模 式図に示すように、検出光 Laが液体 LQと気体とで形成される界面を介して液体 LQ に入射する場合、検出光 Laの光路が界面で変動したり、あるいは検出光 Laが界面 で散乱したり、あるいは揺らぎが生じる可能性がある。その場合、基板 Pの表面に検 出光 Laが良好に到達できない不都合が生じる可能性がある。本実施形態では、図 6 Bの模式図に示すように、光学部材 33の下面 33Kと基板 P上の液体 LQの膜とが接 触するので、投射系 31から射出され、光学部材 33を通過した検出光 Laは、気体部 分を通過することなぐすなわち、液体と気体とで形成される界面を通過することなぐ 基板 Pの表面に照射される。したがって、投射系 31から射出された検出光 Laは、そ の光路が変動したり、散乱するなどの不都合を生じることなぐ光学部材 33及び液体 LQを介して基板 Pの表面に良好に到達することができる。同様に、液体 LQと光学部 材 33の下面 33Kとは密着しているので、基板 Pの表面に照射され、その基板 Pの表 面で反射した検出光 Laは、気体部分を通過することなぐすなわち、液体と気体とで 形成される界面を通過することなぐ液体 LQを介して、光学部材 33の下面 33Kに入 射することができる。したがって、基板 Pの表面で反射した検出光 Laは、その光路が 変動したり、散乱するなどの不都合を生じることなぐ液体 LQ及び光学部材 33を介し て受光系 32に到達することができる。
[0043] また、フォーカス'レべリング検出系 30は、光学部材 33及び液体 LQを介して基板 P 上の投影領域 ARの外側に検出光 Laを照射する構成であるため、検出光 Laを基板 Pの表面に円滑に照射することができる。すなわち、投影光学系 PLの構成や周辺部 材の配置などによっては、検出光 Laを、基板 Pの表面のうち最終光学素子 LSIと対 向する位置や、基板 P上の投影領域 ARに照射することが困難となる可能性があるが 、本実施形態においては、基板 P上の投影領域 ARの外側に検出光 Laを照射するの で、露光装置 EXを構成する各種部材の配置の自由度を向上しつつ、検出光 Laを円 滑に照射することができる。
[0044] また、図 1等に示すように、ァライメント系 50のうち、基板 P上に形成された液体 LQ の膜と接触可能な位置には光学部材 53が設けられている。光学部材 53は、基板 P の表面と対向し、その基板 Pの表面と略平行な下面 53Kを有している。ァライメント系 50の光学部材 53は、投影光学系 PLの最終光学素子 LSI及びフォーカス'レベリン グ検出系 30の光学部材 33とは離れた位置、すなわち投影光学系 PLの投影領域 A Rの外側に設けられている。制御装置 7は、ァライメント系 50を用いて対象マーク（基 板 P上のァライメントマーク、基準マーク板上の基準マーク）を検出するために対象マ ークに検出光を照射するとき、光学部材 53と液体 LQとを接触させる。ァライメント系 5 0は、光学部材 53と液体 LQとを介して、投影領域 ARの外側に配置された対象マー クに検出光を照射して対象マークを計測する。なお、本実施形態では光学部材 53の 下面 53 カ¾軸方向に関して光学部材 33の下面 33K及び Z又は最終光学素子 LS 1の下面 LKとほぼ同じ位置（高さ）に設定される力 その下面 53Kは下面 33L及び Z又は下面 LKと異なる位置に設定してもよ 、。
[0045] 次に、上述の構成を有する露光装置 EXを用いて基板 Pを露光する方法について、 図 7のフローチャート図を参照しながら説明する。
[0046] まず、不図示の搬送装置によって、基板 Pが、露光装置 EXとは別の処理装置から 膜形成装置 60に搬送される。この処理装置は、半導体ウェハ等の基材上に感光材 を塗布するコーティング装置 (コータ 'デベロツバ装置)を含む。感光材を含む基板 P は、コーティング装置より不図示の搬送装置によって膜形成装置 60のホルダ 61に搬 入される。膜形成装置 60は、コーティング装置力も搬送され、ホルダ 61に保持された 基板 Pの表面に液体 LQの膜を形成する (ステップ SA1)。本実施形態においては、 図 2等に示すように、基板 Pの表面の全域に液体 LQの膜が形成される。
[0047] 膜形成装置 60を用いて基板 Pの表面に液体 LQの膜を形成した後、制御装置 7は 、搬送装置 81を用いて、その表面に液体 LQの膜が形成された基板 Pを基板ステー ジ 4の基板ホルダ 4Hに搬入する (ステップ SA2)。本実施形態の膜形成装置 60は、 搬送装置 81を含む基板 Pを搬送する搬送システムの搬送経路上に設けられた構成 となっている。
[0048] 図 3を参照して説明したように、搬送装置 81を用いて基板 Pを基板ホルダ 4Hに搬 入 (ロード)するとき、制御装置 7は、基板ステージ 4を基板交換位置 RPに移動する。 搬送装置 81は、基板交換位置 RPにおいて、基板 Pを基板ホルダ 4Hに搬入する。
[0049] 本実施形態の液体 LQの粘度は高 、ので、搬送装置 81を用いて基板 Pを搬送して いるときにも、基板 P上に形成された液体 LQの膜の状態は維持される。また、搬送装 置 81による基板 Pの搬送中に、基板 P上より液体 LQが流出しても、搬送装置 81を含 む搬送システムの搬送経路上には回収機構 83が設けられているため、その流出した 液体 LQを回収機構 83で回収することができる。したがって、基板 P上より流出した液 体 LQが周囲に飛散するなどの不都合を防止できる。
[0050] 基板交換位置 RPにお!/、て基板 Pを基板ステージ 4上の基板ホルダ 4Hに搬入した 後、制御装置 7は、基板ステージ 4を XY平面内で移動し、基板交換位置 RP力ゝら露 光処理位置 EPに移動する。制御装置 7は、基板ステージ 4を露光処理位置 EPに移 動したとき、図 8に示すように、基板 P上の液体 LQの膜と最終光学素子 LSIとを離し た状態で基板 Pと最終光学素子 LSIとを対向させる。そして、制御装置 7は、図 8に 示す状態から、基板ステージ 4を +Z方向に移動（上昇)することによって、基板 P上 の液体 LQの膜と、最終光学素子 LS 1の下面 LK及びフォーカス ·レベリング検出系 3 0の光学部材 33の下面 33Kとを接触させる。上述のように、最終光学素子 LSIの下 面 LKと光学部材 33の下面 33Kとは、基板 P上の液体 LQの膜に一緒に接触可能な 位置関係に設定されている。
[0051] なお、基板 P上の液体 LQの膜と光学部材 33の下面 33Kとを接触させるときに、基 板ステージ 4の + Z方向への移動とともに、 XY方向に移動してもよい。また、基板ス テージ 4の移動により基板 Pが光学部材 33の下方に進入する直前までに基板 Pの Z 方向の位置を調整しておき、基板 Pが光学部材 33の下方に進入した時点で基板 P 上の液体 LQの膜と光学部材 33の下面 33Kとが接触するようにしてもょ 、。
[0052] 次に、制御装置 7は、ァライメント系 50を用いて、基板 P上のァライメントマークの計 測動作を含むァライメント処理を行う（ステップ SA3)。
[0053] 図 9は、基板ホルダ 4Hで基板 Pを保持した状態の基板ステージ 4を上方カゝら見た 平面図である。図 9に示すように、基板 P上にはマトリクス状に複数のショット領域 S1 〜S21が設定されている。また、基板 P上には、複数のショット領域 S1〜S21のそれ ぞれに付随してァライメントマーク 54が形成されている。制御装置 7は、レーザ干渉 計 94によって基板ステージ 4の位置情報をモニタしつつ、基板ステージ 4を XY方向 に移動しながら、ァライメント系 50によって、例えば基板 P上の一部のァライメントマー ク 54の位置計測を行い、基板 P上に設けられた複数のショット領域 S1〜S21それぞ れの位置座標（配列座標）を決定する。
[0054] 上述したように、ァライメント系 50のうち、基板 P上の液体 LQの膜と接触可能な位 置には光学部材 53が設けられている。本実施形態においては、基板 Pのァライメント 処理を行うためにァライメント系 50によって基板 P上のァライメントマーク 54を液体 L Qを介して計測する際、制御装置 7は、ァライメント系 50に設けられた光学部材 53と 、基板 P上の液体 LQの膜とを接触させた状態で、ァライメントマーク 54を計測する。
[0055] また、基板 P上のァライメントマーク 54の計測を行う前又は後に、ァライメント系 50の ベースライン計測が行われる。図 9に示すように、基板ステージ 4上には第 1、第 2基 準マーク 51、 52を有する基準マーク板 FMが設けられている。制御装置 7は、基準マ ーク板 FM上の第 1基準マーク 51とそれに対応するマスク M上のマスクァライメントマ 一クとを上述のマスクァライメント系 40を用いて検出し、第 1基準マーク 51とそれに対 応するマスクァライメントマークとの位置関係を計測する。また、制御装置 7は、基準 マーク板 FM上の第 2基準マーク 52をァライメント系 50を用いて検出することで、ァラ ィメント系 50の検出基準位置と第 2基準マーク 52との位置関係を計測する。そして、 制御装置 7は、第 1基準マーク 51とそれに対応するマスクァライメントマークとの位置 関係と、ァライメント系 50の検出基準位置と第 2基準マーク 52との位置関係と、既知 の第 1基準マーク 51と第 2基準マーク 52との位置関係とに基づいて、投影光学系 PL によるマスクパターンの投影中心とァライメント系 50の検出基準位置との距離 (位置 関係）、すなわち、ァライメント系 50のベースライン情報を求める。
[0056] ここで、基準マーク板 FMの第 1、第 2基準マーク 51、 52を液体 LQを介して計測す る場合には、基準マーク板 FM上に液体 LQの膜が形成される。例えば基準マーク板 FM近傍に液体 LQの膜を形成可能な膜形成装置を設けておくことにより、その膜形 成装置を用いて基準マーク板 FM上に液体 LQの膜を形成することができる。ァラィメ ント系 50は、基準マーク板 FM上に形成された液体 LQの膜と光学部材 53とを接触 させ、その光学部材 53と液体 LQとを介して、第 2基準マーク 52を計測する。同様に 、マスクァライメント系 40は、基準マーク板 FM上に形成された液体 LQの膜と投影光 学系 PLの最終光学素子 LSIとを接触させ、その投影光学系 PLと液体 LQとを介して 、第 1基準マーク 51を計測する。
[0057] なお、ベースライン計測において、マスクァライメント系 40による第 1基準マーク 51 の検出と、ァライメント系 50による第 2基準マーク 52の検出とは、同時に行うこともで きるし、マスクァライメント系 40による第 1基準マーク 51の検出及びァライメント系 50 による第 2基準マーク 52の検出の一方を行った後に、他方を行うようにしてもよい。特 に後者では、マスクァライメント系 40とァライメント系 50とで基準マーク板 FM上の同 一の基準マークを検出することとしてもよい。すなわち、ァライメント系 50のベースライ ン計測では基準マーク力 つでも構わな 、。
[0058] 制御装置 7は、上述の基板 P上のァライメントマーク 54の検出の結果得られた基板 P上の複数のショット領域 S1〜S21の位置座標と、先に計測したベースライン情報と に基づいて、基板 P上の各ショット領域 S1〜S21とマスク M (投影領域 AR)とを位置 合わせしつつ、基板 P上の複数のショット領域 S1〜S21のそれぞれにマスク Mのパ ターン像を順次露光する (ステップ SA4)。
[0059] 本実施形態の露光装置 EXは、マスク Mと基板 Pとを所定の走査方向（例えば Y軸 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バ）である。制御装置 7は、レーザ干渉計 92、 94 によって、マスク M (マスクステージ 3)、基板 P (基板ステージ 4)の位置情報を計測し ながら、露光光 ELに対してマスク M及び基板 Pを移動しつつ、各ショット領域 S1〜S 21を順次露光する。制御装置 7は、 1つのショット領域の露光終了後に、基板 P (基板 ステージ 4)をステッピング移動して次のショット領域を露光開始位置に移動し、以下 、ステップ'アンド'スキャン方式で基板 Pを移動しながら各ショット領域 S1〜S21を順 次走査露光する。制御装置 7は、最終光学素子 LSIの下面 LKと基板 P上の液体 LQ の膜とを接触させた状態で、基板 P上の各ショット領域 S1〜S21を順次露光する。最 終光学素子 LSIと液体 LQとの間には気体部分が無いため、露光光 ELは、基板 P上 に良好に到達することができる。
[0060] また、制御装置 7は、基板 Pを露光するとき、フォーカス'レべリング検出系 30を用い て基板 Pの面位置情報を計測しつつ基板 Pを露光する。制御装置 7は、フォーカス' レべリング検出系 30の検出結果に基づいて、基板ステージ駆動装置 6を介して基板 ステージ 4 (基板ホルダ 4H)に保持されて!、る基板 Pの Z軸、 Θ X、及び θ Y方向の位 置制御を行!ヽ、投影光学系 PL及び液体 LQを介して形成される像面と基板 Pの表面 との位置関係を調整しつつ、基板 Pを露光する。上述のように、フォーカス'レべリング 検出系 30を用 、て基板 Pの面位置情報を検出するとき、フォーカス ·レベリング検出 系 30の光学部材 33と基板 P上の液体 LQの膜とは接触される。フォーカス'レベリン グ検出系 30は、光学部材 33と液体 LQとを接触させた状態で基板 Pの表面に検出光 Laを照射するので、基板 Pの面位置情報を精度良く検出することができる。
[0061] また、本実施形態にぉ ヽては、基板 Pを移動しつつ露光した場合でも、基板 P上の 液体 LQの膜の状態が維持されるように (基板 P上力 液体 LQが無くならな 、ように） 、液体 LQの物性などに応じて、基板 P (基板ステージ 4)の移動条件や、液体 LQの 膜形成条件などが最適化されている。ここで、基板 Pの移動条件とは、基板 Pの移動 速度、加速度、減速度、移動方向、移動軌跡、基板 Pを所定方向へ移動するときの 移動距離、及び基板 Pを移動するときの基板 Pの表面と最終光学素子 LSIの下面 L K及び光学部材 33の下面 33Kとの距離等を含む。また、液体 LQの膜形成条件 (塗 布条件）とは、液体 LQの膜厚等を含む。なお、本実施形態においては、基板 P上に 形成される液体 LQの膜厚は 5mm以下に設定される。こうすること〖こより、基板 P上か らの液体 LQの流出を抑制できる。また、液体 LQを通過することによって露光光 EL や検出光 Laの光量が低下する可能性があるが、液体 LQの膜厚を所定値以下（5m m以下）にすることにより、露光光 ELや検出光 Laを所望の光量で基板 P上に到達さ せることができる。また、基板 Pを露光するために、最終光学素子 LSI及び光学部材 33に対して基板 Pを移動する場合、基板 P上の液体 LQの膜と最終光学素子 LSI及 び光学部材 33との接触と離間とを繰り返しつつ、基板 Pを移動するようにしてもよい。
[0062] 基板 Pの露光が終了した後、制御装置 7は、搬送装置 81 (あるいは別の搬送装置） を用いて、露光光 ELが照射された後の基板 Pを、基板 P上の液体 LQとともに搬出す る (ステップ SA5)。基板ホルダ 4Hカゝら搬出された基板 Pは、液体 LQの膜を除去され た後、例えば現像処理など、所定の処理を施される。搬送装置 81を含む搬送システ ムの搬送経路上には回収機構 83が設けられているため、基板 P上より液体 LQが流 出しても、その流出した液体 LQを回収機構 83で回収することができる。なお、露光 後の基板 Pを基板ホルダ 4H力も搬出する際には、搬送装置 81とは別の搬送装置を 用いて基板 Pを搬出するようにしてもょ 、。
[0063] 以上説明したように、基板ホルダ 4Hで基板 Pを保持する前に、その基板 Pの表面に 予め液体 LQの膜を形成することにより、露光処理位置 EPにお ヽて液体 LQの供給 動作及び回収動作を行うことなく、基板ホルダ 4Hで保持した基板 Pを液浸露光する ことができる。本実施形態のように、粘度が高い液体 LQを用いる場合には、その液 体 LQを基板 P上力も回収することが困難となる可能性が高い。また、液体 LQの粘度 に限らず、例えば液体 LQの表面張力や、基板 Pの表面に対する液体 LQの親和性（ 濡れ性)など、液体 LQの各種物性によっても、基板 P上力も液体 LQを回収すること が困難となる可能性がある。基板 P上に液体の液浸領域を形成するために液体の供 給動作と回収動作とを並行して行う構成の場合、基板 P上カゝら液体 LQを十分に回収 できず、基板 P上に液体 LQが残留すると、基板 P上に液体 LQが有る領域と無い領 域とが混在する状況が発生する。その場合、液体 LQが有る領域と無い領域とで露光 状態及び Z又は計測状態が互いに異なることになるため、基板 P上にマスク Mのパ ターン像を良好に露光できなくなったり、あるいはフォーカス'レべリング検出系 30な どを用いた各種計測処理を良好に行うことができなくなる可能性がある。本実施形態 においては、基板 Pの表面のほぼ全域に予め液体 LQの膜を形成し、液体 LQの回 収動作を行うことなぐ露光処理及び計測処理を行うようにしたので、露光処理及び 計測処理を精度良く行うことができる。
[0064] そして、液体 LQの膜が形成された基板 Pを基板ホルダ 4Hに搬入可能な搬送装置 81を設けたので、基板ホルダ 4H (基板ステージ 4)とは別の位置に設けられた膜形 成装置 60を用いて、基板 P上に液体 LQの膜を良好に形成した後、その基板 Pを基 板ホルダ 4Hに搬入して基板 Pを良好に液浸露光することができる。すなわち、露光 処理位置 EPで基板 P上に液体 LQの膜を形成しょうとした場合、液体 LQの物性によ つては、基板 P上に液体 LQの膜を良好に形成することが困難となる可能性がある。 また、露光処理位置 EPで基板 P上に液体 LQの膜を形成しょうとした場合、投影光学 系 PLや基板ステージ 4の近傍に膜形成装置を設ける必要が生じ、基板ステージ 4等 の各種駆動機構の駆動の自由度を低下させたり、周辺機器の配置の自由度を低下 させる可能性がある。本実施形態においては、基板 P上に液体 LQの膜を形成するた めの専用の膜形成装置 60を基板ホルダ 4H (基板ステージ 4)とは別の位置に設けた ので、液体 LQの物性に柔軟に対応しつつ、液体 LQの膜を基板 P上に円滑に形成 することができる。
[0065] また、露光光 ELが照射された後の基板 Pは、搬送装置 81 (あるいは別の搬送装置 )によって液体 LQとともに基板ホルダ 4H力も搬出されるので、基板ホルダ 4Hから搬 出した後、基板 P上の液体 LQの膜を取り除くことができる所定の装置を用いて、基板 P上の液体 LQの膜を良好に取り除くことができる。なお、この液体 LQの膜を除去す る装置は、露光装置 EX内に設けてもよいし、現像処理が行われるコータ 'デベロッパ 装置、あるいは両装置間のインターフェース部に設けてもょ 、。
[0066] そして、フォーカス'レべリング検出系 30は、基板 Pの表面に形成された液体 LQの 膜に光学部材 33を接触させた状態で、検出光 Laを用いて基板 Pの面位置情報を精 度良く検出することができる。また、フォーカス'レべリング検出系 30は、基板 P上の 露光光 ELが照射される照射領域 ARの外側に検出光 Laを照射しているので、検出 光 Laを円滑に照射して基板 Pの面位置情報を精度良く検出することができる。
[0067] <第 2実施形態 >
次に、第 2実施形態について説明する。以下の説明において、上述の実施形態と 同一又は同等の構成部分については同一の符号を付し、その説明を簡略もしくは省 略する。
[0068] 図 10は第 2実施形態に係る露光装置 EXを示す図である。図 10において、投影光 学系 PLの最終光学素子 LSIの下面 LKは、基板 Pから離れるように形成された凹面 領域 2を有している。基板 P上に形成された液体 LQの膜は、最終光学素子 LSIの凹 面領域 2を含む下面 LKに接触する。下面 LKの凹面領域 2は曲面状となっている。 なお、最終光学素子 LSIの上面 LJや下面 LKの形状は、投影光学系 PLが所望の性 能を得られるように適宜設定される。例えば、最終光学素子 LSIの下面 LKは球面形 状でもよいし、非球面形状でもよい。また、最終光学素子 LSIの上面 LJは球面形状 でもよいし、非球面形状でもよい。
[0069] なお、投影光学系 PLの像面側の開口数 (NA)が液体 LQの屈折率よりも小さい場 合、例えば最終光学素子 LSIを高屈折率の光学材料で形成した場合には、最終光 学素子 LS 1の下面 LK及び上面 LJの少なくとも一方は平面でもよい。
[0070] 本実施形態においては、上述の第 1実施形態と同様に、屈折率が高い液体 (例え ばグリセロールなど) LQを使用しているため、投影光学系 PLの像面側の開口数を大 きくすることができる。そして、最終光学素子 LSIの下面 LKに凹面領域 2を設けたこ とにより、投影光学系 PLの像面側の開口数が、最終光学素子 LSIの屈折率より大き V、場合でも、露光光 ELを投影光学系 PLの像面側まで良好に到達させることができ る。
[0071] 基板 P上に形成された液体 LQの膜と最終光学素子 LSIの下面 LKとを接触させる 場合には、図 8を参照して説明したように、制御装置 7は、基板交換位置 RPにおいて 基板 Pを基板ステージ 4上の基板ホルダ 4Hに搬入した後、最終光学素子 LS 1及び 光学部材 33と基板ホルダ 4Hに保持された基板 P上の液体 LQの膜とが接触しないよ うに、基板ステージ 4を基板交換位置 RPカゝら露光処理位置 EPに移動し、その後、基 板ステージ 4を上方に移動することによって、最終光学素子 LSIと基板ホルダ 4Hに 保持された基板 P上の液体 LQの膜とを接触させる。これにより、基板 P上の液体 LQ を最終光学素子 LSIの下面 LKの凹面領域 2に入り込ませ、最終光学素子 LSIの下 面 LKと液体 LQとを接触させることができる。
[0072] なお、上述の第 1、第 2実施形態においては、図 8を参照して説明したように、基板 交換位置 RPにお 、て基板 Pを基板ステージ 4上の基板ホルダ 4Hに搬入した後、最 終光学素子 LSI及び光学部材 33と基板ホルダ 4Hに保持された基板 P上の液体 LQ の膜とが接触しな ヽように、基板ステージ 4を基板交換位置 RP力も露光処理位置 EP に移動し、その後、基板ステージ 4を上方に移動することによって、最終光学素子 LS 1と基板ホルダ 4Hに保持された基板 P上の液体 LQの膜とを接触させて ヽるが、例え ば基板交換位置 RPと異なる基板ステージ 4の移動経路の途中で、基板 P上の液体 L Qの膜と、最終光学素子 LSI及び Z又は光学部材 33とを接触させつつ、基板ステ ージ 4を基板交換位置 RPから露光処理位置 EPに移動するようにしてもよい。あるい は、基板 P上の液体 LQの膜と最終光学素子 LSI及び光学部材 33との接触と離間と を繰り返しつつ、基板交換位置 RPから露光処理位置 EPに基板ステージ 4を移動す るようにしてちょい。
[0073] なお、上述の第 1、第 2実施形態においては、フォーカス'レべリング検出系 30で基 板 Pの面位置情報を検出しつつ、基板 Pに露光光 ELを照射しているが、基板 Pを露 光する前に、フォーカス ·レベリング検出系 30を用 、て基板ホルダ 4Hに保持された 基板 Pの面位置情報を予め計測した後、その計測結果に基づいて、基板 Pの Z軸、 Θ X、及び Θ Y方向の位置を制御しつつ、基板 Pを露光するようにしてもよい。具体的 には、制御装置 7は、基板 Pを露光する前に、基板ステージ 4の XY方向の位置情報 をレーザ干渉計 94で計測しつつ、フォーカス'レべリング検出系 30を用いて基板ホ ルダ 4Hに保持された基板 Pの面位置情報を液体 LQを介して検出し、その検出結果 を記憶する。そして、制御装置 7は、記憶した記憶情報 (基板 Pの面位置情報）に基 づいて、基板 Pの Z軸、 Θ X、及び θ Y方向の位置を制御しつつ、液体 LQを介して基 板 Pを露光する。この場合、フォーカス'レべリング検出系 30 (光学部材 33)を投影光 学系 PLから離して設けてもよいし、 1つの光学部材 33を複数対の投射系 31及び受 光系 32で兼用することとしてもよい。
[0074] なお、フォーカス'レべリング検出系 30を用いて投影光学系 PL力も離れた位置で、 投影光学系 PLと液体 LQとが接触して 、な 、状態で基板 Pの面位置情報を取得して もよい。この場合、基板 P上に液体 LQの膜を形成する前に、基板 Pの面位置情報を 取得してちょい。
[0075] <第 3実施形態 >
次に、第 3実施形態について説明する。以下の説明において、上述の実施形態と 同一又は同等の構成部分については同一の符号を付し、その説明を簡略若しくは 省略する。図 11は第 3実施形態に係る露光装置 EXを説明するための図である。図 1 1において、投影光学系 PLの先端近傍には、基板 P上に液体 LQを供給可能な供給 口 71を有するノズル部材 70が設けられている。ノズル部材 70は、露光光 ELの光路 空間 (投影領域 AR)に対して、光学部材 33よりも外側に設けられている。供給口 71 は、ノズル部材 70のうち、基板ホルダ 4Hに保持された基板 Pの表面と対向する下面 70Kに設けられている。
[0076] 本実施形態にぉ ヽては、基板ホルダ 4Hには液体 LQの膜が形成されて 、な 、基 板 Pが搬入される。制御装置 7は、基板 P (基板ステージ 4)の上方に設けられたノズ ル部材 70から、基板ホルダ 4Hに保持されて ヽる基板 P上に液体 LQを供給すること によって、基板 P上に液体 LQの膜を形成する。すなわち、本実施形態の露光装置 E Xは、基板ホルダ 4Hで基板 Pを保持した後、基板 P上に液体 LQの膜を形成するノズ ル部材 70を含む膜形成装置を有した構成となって 、る。
[0077] ノズル部材 70の供給口 71から供給される液体 LQによって基板 P上に液体 LQの 膜を形成する際、制御装置 7は、基板 Pを保持した基板ステージ 4を XY方向に移動 しつつ、ノズル部材 70の供給口 71から基板 Pに対して液体 LQを供給する。本実施 形態の膜形成装置は、基板 Pの上方より基板 Pに対して液体 LQを供給可能なノズル 部材 70を有しているので、基板ステージ 4などの駆動の自由度を低下することなぐ 簡易な構成で、基板 P上に液体 LQの膜を円滑に形成することができる。
[0078] また、基板ステージ 4の上面 97には、基板ホルダ 4Hに保持された基板 Pを囲むよう に、液体 LQを回収する回収口（回収機構） 72が形成されている。基板 Pの表面より 液体 LQが流出した場合でも、その流出した液体 LQは回収口 72によって回収される
[0079] 次に、上述の構成を有する露光装置 EXを用いて基板 Pを露光する方法について 説明する。まず、基板ホルダ 4H (基板ステージ 4)に基板 Pが搬入される。上述のよう に、本実施形態においては、基板ホルダ 4Hに搬入される基板 P上には液体 LQの膜 は形成されていない。基板ホルダ 4Hに基板 Pが搬入された後、制御装置 7は、基板 ステージ 4を XY方向に移動しつつ、ノズル部材 70の供給口 71より基板 P上に液体 L Qを供給することによって、基板 P上に液体 LQの膜を形成する。本実施形態におい ては、制御装置 7は、ノズル部材 70の供給口 71より供給した液体 LQによって、基板 Pの表面のほぼ全域に液体 LQの膜を形成する。
[0080] 基板 P上に液体 LQの膜を形成した後、制御装置 7は、上述の実施形態同様、ァラ ィメント系 50を用いて、液体 LQを介して基板 P上のァライメントマーク 54を計測する 。制御装置 7は、レーザ干渉計 94によって基板ステージ 4の位置情報をモニタしつつ 、基板ステージ 4を XY方向に移動しながら、ァライメント系 50によって、基板 P上のァ ライメントマーク 54の位置計測を行い、基板 P上に設けられた複数のショット領域 S1 〜S21それぞれの位置座標（配列座標）を決定する。
[0081] 制御装置 7は、上述の基板 P上のァライメントマーク 54の検出の結果得られた基板 P上の複数のショット領域 S1〜S21の位置座標と、先に計測したベースライン情報と に基づいて、基板 P上の各ショット領域 S1〜S21とマスク M (投影領域 AR)とを位置 合わせしつつ、基板 P上の複数のショット領域 S1〜S21のそれぞれにマスク Mのパ ターン像を順次露光する。制御装置 7は、フォーカス'レべリング検出系 30を用いて、 基板 Pの面位置情報を液体 LQを介して計測しつつ、基板 Pを露光する。
[0082] 基板 Pの露光が終了した後、制御装置 7は、搬送装置 81 (あるいは別の搬送装置） を用いて、露光光 ELが照射された後の基板 Pを、基板 P上の液体 LQとともに搬出す る。
[0083] なお、第 3実施形態にぉ 、て、制御装置 7は、ノズル部材 70を用いて基板 Pの表面 のほぼ全域に液体 LQの膜を形成した後、基板 Pを露光する前に、基板ステージ 4の XY方向の位置情報をレーザ干渉計 94で計測しつつ、フォーカス ·レベリング検出系 30を用いて基板ホルダ 4Hに保持された基板 Pの面位置情報を液体 LQを介して検 出し、その検出結果を記憶し、その記憶情報に基づいて、基板 Pの Z軸、 Θ X、及び θ Y方向の位置を制御しつつ、液体 LQを介して基板 Pを露光するようにしてもよい。
[0084] なお、第 3実施形態にお 、ては、ノズル部材 70を用いて基板 P上に液体 LQの膜を 形成した後、ァライメント系 50を用いて基板 P上のァライメントマーク 54を液体 LQを 介して検出して!/、るが、液体 LQの膜が形成されて 、な 、基板 Pを基板ホルダ 4Hに 搬入した後、ノズル部材 70を用いた液体 LQの膜の形成動作を行う前に、ァライメント 系 50を用いて基板 P上のァライメントマーク 54を液体 LQを介さずに検出するようにし てもよい。この場合、ベースライン情報を求めるためにァライメント系 50を用いて基準 マーク板 FM上の第 2基準マーク 52を計測するときには、液体 LQを介さずにァラィメ ント系 50による第 2基準マーク 52の計測動作が行われる。すなわち、ァライメント系 5 0を用いて基準マーク板 FMの第 2基準マーク 52を計測するときには、第 2基準マー ク 52上には液体 LQの膜が形成されない。制御装置 7は、ベースライン情報と、ァライ メント系 50で液体 LQを介さずに計測した基板 P上のァライメントマーク 54の位置情 報とに基づいて、基板 P上の各ショット領域 S1〜S21とマスク M (投影領域 AR)との 位置合わせを行うことができる。そして、ァライメント系 50による計測動作が完了した 後、制御装置 7は、ノズル部材 70を用いて基板 P上に液体 LQの膜を形成し、液体 L Qを介して基板 Pを露光する。ノズル部材 70を用いて基板 P上に液体 LQの膜を形成 した後、基板 Pを露光するときには、フォーカス'レべリング検出系 30で基板 Pの面位 置情報を液体 LQを介して検出しつつ、その検出結果に基づ 、て基板 Pの位置を制 御しながら基板 Pに露光光 ELを照射してもよ 、し、基板 Pに露光光 ELを照射する前 にフォーカス 'レベリング検出系 30を用 ヽて基板 Pの面位置情報を液体 LQを介して 検出し、その検出結果を記憶し、その記憶情報に基づいて基板 Pの位置を制御しつ つ基板 Pに露光光 ELを照射してもよ 、。
なお、第 3実施形態にぉ 、ては、ノズル部材 70を用いて基板 Pの表面に液体 LQの 膜を形成した後、基板 Pに露光光 ELを照射しているが、ノズル部材 70より液体 LQを 供給しつつ、フォーカス'レべリング検出系 30による基板 Pの面位置情報の検出、及 び基板 Pの露光を行うようにしてもよい。例えば、図 11に示すように、基板 P (基板ステ ージ 4)を +X方向に移動しつつ、露光光 ELの光路空間（投影領域 AR)に対して X側に設けられたノズル部材 70の供給口 71より液体 LQを基板 P上に供給することに より、基板 Pと光学部材 33との間、及び基板 Pと最終光学素子 LSIとの間を液体 LQ で満たしつつ、フォーカス'レべリング検出系 30の検出光 Laの照射、及び露光光 EL の照射を行うことができる。この場合、ァライメント系 50を用いて、液体 LQを介さずに 基板 P上のァライメントマーク 54や基準マーク板 FM上の第 2基準マーク 52を計測し た後、ノズル部材 70より液体 LQを供給しつつ、フォーカス'レベリング検出系 30によ る基板 Pの面位置情報の検出、及び基板 Pの露光が行われる。 [0086] あるいは、第 3実施形態にぉ 、て、ノズル部材 70から基板 P上に液体 LQを供給す る前に、ァライメント系 50を用いて、液体 LQを介さずに基板 P上のァライメントマーク 54及び基準マーク板 FM上の第 2基準マーク 52を計測するとともに、フォーカス'レ ベリング検出系 30を用いて、液体 LQを介さずに、基板 Pの面位置情報を検出するよ うにしてもよい。この場合、制御装置 7には、フォーカス'レべリング検出系 30によって 液体 LQを介さずに検出された基板 Pの面位置情報が記憶される。そして、その後、 制御装置 7は、ノズル部材 70を用いて、基板 Pの表面に液体 LQの膜を形成し、記憶 してある基板 Pの面位置情報に基づいて、基板 Pの位置を制御しつつ、液体 LQを介 して基板 Pを露光する。基板 Pを露光するときには、ノズル部材 70を用いて基板 Pの 表面のほぼ全域に液体 LQの膜を形成した後、基板 P上に露光光 ELを照射するよう にしてもょ 、し、ノズル部材 70より基板 P上に液体 LQを供給しつつ基板 P上に露光 光 ELを照射するようにしてもょ 、。
[0087] なお、上述の第 1〜第 3実施形態において、フォーカス'レべリング検出系 30の光 学部材 33は、最終光学素子 LSIを囲むように 4つ設けられて 、るように説明したが、 その配置は任意に設定可能である。例えば、図 12Aに示すように、光学部材 33を最 終光学素子 LSIの X側、 +Y側、及び Y側のそれぞれに配置するようにしてもよ いし、図 12Bに示すように、最終光学素子 LSIの +Y側、及び— Y側のそれぞれに 配置するようにしてもよいし、図 12Cに示すように、最終光学素子 LSIの— X側、及 び— Y側のそれぞれに配置するようにしてもよいし、図 12Dに示すように、最終光学 素子 LS 1の一 Y側のみに設けるようにしてもよ 、。
[0088] また、上述の各実施形態では基板 Pの全面に液体 LQの膜を形成するものとしたが 、これに限らず、例えば露光処理及び Z又は計測処理すべき領域のみが覆われるよ うに液体 LQの膜を形成することとしてもょ 、。
[0089] なお、上述の各実施形態にお!、て、基板 P上に膜を形成する液体 LQとしては、例 えばイソプロパノール、へキサン、ヘプタン、デカン等の所定液体が挙げられる。ある いは、これらの液体のうち任意の 2種類以上の所定液体が混合されたものであっても よい。あるいは、液体 LQとして純水を用いてもよい。あるいは、純水に上記所定液体 が添加（混合）されたものであってもよい。あるいは、純水に、 H+、 Cs+、 K+、 Cl_、 S O 2_、 PO 2_等の塩基又は酸を添加（混合)したものであってもよい。更には、純水
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に A1酸ィ匕物等の微粒子を添加（混合）したものであってもよい。これら液体 LQは、 Ar Fエキシマレーザ光を透過可能である。
[0090] また、上述の各実施形態においては、露光光 ELとして ArFエキシマレーザ光を用 いているが、上述したように、 Fレーザ光などの各種露光光 (露光ビーム）を採用する
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ことができ、液体 LQは、露光光 (露光ビーム) EL、投影光学系 PLの開口数、最終光 学素子 LSIの屈折率などに応じて最適なものを適宜使用することができる。例えば、 露光光 ELの光源が Fレーザである場合、液体 LQとしては、 Fレーザ光を透過可能
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な、例えば過フッ化ポリエーテル（PFPE)やフッ素系オイル等のフッ素系流体であつ てもよい。
[0091] なお、上述の各実施形態にお!ヽては、基板 P上の液体 LQの膜に接触する光学部 材を有する計測装置として、フォーカス'レべリング検出系 30及びァライメント系 50を 例にして説明したが、露光処理に関する計測を行う計測装置であれば、任意の計測 装置を用いることができる。
[0092] なお、上述の各実施形態にお!、ては、露光装置 EXが基板 P上に液体 LQの膜を形 成するための膜形成装置を有した構成であるが、基板 P上に液体 LQの膜を形成す るための膜形成装置を露光装置 EXとは別に設けるようにしてもよい。この場合、露光 装置 EXは、その露光装置 EXとは別の膜形成装置によって液体 LQの膜が形成され た基板 Pを、搬送装置 81を用いて基板ホルダ 4H (基板ステージ 4)に搬入することが できる。
[0093] なお、上述の各実施形態において、投影光学系は、先端の光学素子 (LSI)の像 面側の光路空間を液体で満たしている力 例えば国際公開第 2004Z019128号パ ンフレットに開示されているように、先端の光学素子の物体面側の光路空間も液体で 満たす投影光学系を採用することもできる。
[0094] なお、上記各実施形態では干渉計システム（92、 94)を用いてマスクステージ 3、及 び基板ステージ 4の各位置情報を計測するものとした力 これに限らず、例えば各ス テージに設けられるスケール（回折格子）を検出するエンコーダシステムを用いてもよ い。この場合、干渉計システムとエンコーダシステムの両方を備えるハイブリッドシス テムとし、干渉計システムの計測結果を用いてエンコーダシステムの計測結果の較正 (キャリブレーション)を行うことが好ましい。また、干渉計システムとエンコーダシステ ムとを切り替えて用いる、あるいはその両方を用いて、ステージの位置制御を行うよう にしてもよい。
[0095] 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、薄膜磁気ヘッド用のセラミックゥェ ノ、、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。
[0096] 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。
[0097] また、露光装置 EXとしては、第 1パターンと基板 Pとをほぼ静止した状態で第 1バタ ーンの縮小像を投影光学系 (例えば 1Z8縮小倍率で反射素子を含まな 、屈折型投 影光学系）を用 、て基板 P上に一括露光する方式の露光装置にも適用できる。この 場合、更にその後に、第 2パターンと基板 Pとをほぼ静止した状態で第 2パターンの 縮小像をその投影光学系を用いて、第 1パターンと部分的に重ねて基板 P上に一括 露光するスティツチ方式の一括露光装置にも適用できる。また、ステイッチ方式の露 光装置としては、基板 P上で少なくとも 2つのパターンを部分的に重ねて転写し、基 板 Pを順次移動させるステップ 'アンド'ステイッチ方式の露光装置にも適用できる。
[0098] また、上記各実施形態では投影光学系 PLを備えた露光装置を例に挙げて説明し てきたが、投影光学系 PLを用いない露光装置及び露光方法に本発明を適用するこ とができる。投影光学系を用いない場合であっても、露光光はマスク又はレンズなど の光学部材を介して基板に照射され、そのような光学部材と基板との間の所定空間 に液浸領域が形成される。
[0099] また、本発明は、例えば特開平 10— 163099号公報及び特開平 10— 214783号 公報（対応米国特許第 6, 590, 634号）、特表 2000— 505958号公報（対応米国 特許第 5, 969, 441号）、米国特許第 6, 208, 407号などに開示されているような複 数の基板ステージを備えたツインステージ型の露光装置にも適用できる。
[0100] 更に、例えば特開平 11— 135400号公報（対応国際公開 1999/23692)、及び 特開 2000— 164504号公報（対応米国特許第 6, 897, 963号）に開示されている ように、基板を保持する基板ステージと基準マークが形成された基準部材ゃ各種の 光電センサを搭載した計測ステージとを備えた露光装置にも本発明を適用すること ができる。
[0101] 露光装置 EXの種類としては、基板 Pに半導体素子パターンを露光する半導体素 子製造用の露光装置に限られず、液晶表示素子製造用又はディスプレイ製造用の 露光装置、薄膜磁気ヘッド、撮像素子 (CCD)、マイクロマシン、 MEMS, DNAチッ プ、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。
[0102] なお、上述の実施形態においては、光透過性の基板上に所定の遮光パターン (又 は位相パターン '減光パターン）を形成した光透過型マスクを用いた力 このマスクに 代えて、例えば米国特許第 6, 778, 257号公報に開示されているように、露光すベ きパターンの電子データに基づ 、て透過パターン又は反射パターン、あるいは発光 パターンを形成する電子マスク（可変成形マスクとも呼ばれ、例えば非発光型画像表 示素子（空間光変調器）の一種である DMD (Digital Micro-mirror Device)などを含 む）を用いてもよい。
[0103] また、例えば国際公開第 2001Z035168号パンフレットに開示されているように、 干渉縞を基板 P上に形成することによって、基板 P上にライン 'アンド'スペースパター ンを露光する露光装置 (リソグラフィシステム）にも本発明を適用することができる。
[0104] さらに、例えば特表 2004— 519850号公報（対応米国特許第 6, 611, 316号）に 開示されているように、 2つのマスクのパターンを、投影光学系を介して基板上で合 成し、 1回のスキャン露光によって基板上の 1つのショット領域をほぼ同時に二重露光 する露光装置にも本発明を適用することができる。
[0105] なお、本国際出願で指定又は選択された国の法令で許容される限りにおいて、上 記各実施形態及び変形例で引用した露光装置などに関する全ての公開公報及び 米国特許の開示を援用して本文の記載の一部とする。
[0106] 以上のように、本願実施形態の露光装置 EXは、本願請求の範囲に挙げられた各 構成要素を含む各種サブシステムを、所定の機械的精度、電気的精度、光学的精 度を保つように、組み立てることで製造される。これら各種精度を確保するために、こ の組み立ての前後には、各種光学系については光学的精度を達成するための調整 、各種機械系については機械的精度を達成するための調整、各種電気系について は電気的精度を達成するための調整が行われる。各種サブシステムから露光装置へ の組み立て工程は、各種サブシステム相互の、機械的接続、電気回路の配線接続、 気圧回路の配管接続等が含まれる。この各種サブシステムから露光装置への組み立 て工程の前に、各サブシステム個々の組み立て工程があることはいうまでもない。各 種サブシステムの露光装置への組み立て工程が終了したら、総合調整が行われ、露 光装置全体としての各種精度が確保される。なお、露光装置の製造は温度およびク リーン度等が管理されたクリーンルームで行うことが望ましい。
[0107] 半導体デバイス等のマイクロデバイスは、図 13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工程、露光した基 板を現像する工程、現像した基板の加熱 (キュア)及びエッチング工程などの基板処 理プロセスを含むステップ 204、デバイス組み立てステップ（ダイシング工程、ボンデ イング工程、ノ ッケージ工程などの加工プロセスを含む） 205、検査ステップ 206等を 経て製造される。
産業上の利用可能性
[0108] 本発明によれば、液浸露光装置において基板の位置情報を円滑に計測することが でき、露光処理を精度良く行うことができる。それゆえ、本発明は、例えば半導体素 子、液晶表示素子又はディスプレイ、薄膜磁気ヘッド、 CCD,マイクロマシン、 MEM S、 DNAチップ、レチクル (マスク）のような広範囲な製品を製造するための露光方法 及び装置に極めて有用となる。

Claims

請求の範囲
[1] 液体を介して基板を露光する露光装置において、
露光光が照射される基板を保持する基板保持部材と、
前記基板保持部材で前記基板を保持する前に、前記基板上に前記液体の膜を形 成する膜形成装置とを備えた露光装置。
[2] 前記膜形成装置によって前記液体の膜が形成された前記基板を前記基板保持部 材に搬入する第 1搬送装置を備えた請求項 1記載の露光装置。
[3] 液体を介して基板を露光する露光装置において、
露光光が照射される基板を保持する基板保持部材と、
その表面に液体の膜が形成された基板を前記基板保持部材に搬入する第 1搬送 装置とを備えた露光装置。
[4] 前記液体の膜に接触する第 1光学部材を有し、前記第 1光学部材と前記液体とを 介して前記基板に計測光を照射して、露光処理に関する計測を行う計測装置を備え 前記計測装置は、前記基板上の前記露光光が照射される照射領域の外側に前記 計測光を照射する請求項 1〜3のいずれか一項記載の露光装置。
[5] 液体を介して基板を露光する露光装置において、
その表面に液体の膜が形成された基板を保持する基板保持部材と、
前記液体の膜に接触する第 1光学部材を有し、前記第 1光学部材と前記液体とを 介して前記基板に計測光を照射して、露光処理に関する計測を行う計測装置とを備 え、
前記計測装置は、前記基板上の前記露光光が照射される照射領域の外側に前記 計測光を照射する露光装置。
[6] 前記第 1光学部材は、前記基板上の前記露光光が照射される照射領域の外側に 配置される請求項 4又は 5記載の露光装置。
[7] 前記計測装置は、前記基板の面位置情報を計測する第 1計測装置を含む請求項
4〜6の 、ずれか一項記載の露光装置。
[8] 前記計測装置は、前記基板上のァライメントマーク及び前記基板保持部材に設け られた基準の少なくとも一方を計測する第 2計測装置を含む請求項 4〜7のいずれか 一項記載の露光装置。
[9] 前記露光光が照射された後の基板を、前記基板上の液体とともに前記基板保持部 材力 搬出する第 2搬送装置を備えた請求項 1〜8のいずれか一項記載の露光装置
[10] 前記液体の膜に接触し、前記露光光が通過する第 2光学部材を備えた請求項 1〜
9の 、ずれか一項記載の露光装置。
[11] 請求項 1〜請求項 10のいずれか一項記載の露光装置を用いるデバイス製造方法
[12] 液体を介して基板を露光する露光方法にぉ 、て、
前記基板の表面に前記液体の膜を形成した後、前記基板を基板保持部材で保持 し、
前記液体の膜を介して露光光を前記基板に照射する露光方法。
[13] 前記基板は、前記基板保持部材に搬入されるまでの搬送経路の途中で前記液体 の膜が形成される請求項 12記載の露光方法。
[14] 前記基板保持部材に保持された基板上の前記液体の膜に第 1光学部材を接触さ せるとともに、前記第 1光学部材と前記液体とを介して前記基板に計測光を照射して
、露光処理に関する計測を行う請求項 12又は 13記載の露光方法。
[15] 液体を介して基板を露光する露光方法にぉ 、て、
前記液体の膜が表面に形成された基板を基板保持部材で保持し、
前記液体の膜に第 1光学部材を接触させるとともに、前記第 1光学部材と前記液体 とを介して前記基板に計測光を照射して、露光処理に関する計測を行う露光方法。
[16] 前記計測光は、少なくとも露光光が照射される照射領域以外に照射される請求項 1
4又は 15記載の露光方法。
[17] 前記計測光の照射によって前記基板の位置情報を計測する請求項 14〜16の ヽ ずれか一項記載の露光方法。
[18] 前記基板はその表面が所定面とほぼ平行になるように前記基板保持部材に保持さ れ、前記位置情報は、前記所定面と垂直な方向に関する位置情報、及び前記所定 面内での位置情報の少なくとも一方を含む請求項 17記載の露光方法。
[19] 前記計測光は、前記露光処理前、及び Z又は前記露光処理中に前記基板に照射 される請求項 14〜18のいずれか一項記載の露光方法。
[20] 前記露光された基板はその表面の液体とともに前記基板保持部材力 搬出される 請求項 12〜 19のいずれか一項記載の露光方法。
[21] 前記露光処理時、前記液体の膜に第 2光学部材を接触させるとともに、前記第 2光 学部材と前記液体とを介して露光光を前記基板に照射する請求項 12〜20のいずれ か一項記載の露光方法。
[22] 請求項 12〜21のいずれか一項記載の露光方法を用いるデバイス製造方法。
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