JP2010056453A - 露光装置、露光方法、及びデバイス製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】露光不良の発生を抑制できる露光装置を提供する。
【解決手段】露光装置は、投影光学系を介して基板に露光光を照射して基板を露光する。露光装置は、少なくとも一部が投影光学系の物体面側に配置され、投影光学系を介して投影光学系の像面側に配置された第１基準マークに検出光を照射して、第１基準マークを検出可能な第１検出装置を備える。第１検出装置は、基板の非露光時に、投影光学系を介して像面側に配置された所定部材に検出光を照射して、所定部材を光洗浄する。
【選択図】図１

Description

本発明は、基板を露光する露光装置、露光方法、及びデバイス製造方法に関する。

半導体デバイス、電子デバイス等のマイクロデバイスの製造工程において、下記特許文献に開示されているような、投影光学系を介して基板に露光光を照射してその基板を露光する露光装置が知られている。
米国特許公開第２００６／０１８７４３２号明細書 米国特許公開第２００７／０２５８０７２号明細書

露光装置内の部材が汚染していると、例えば露光不良が発生し、その結果、不良デバイスが発生する可能性がある。そのため、露光装置内の部材を効率良く良好にクリーニングできる技術の案出が望まれる。

本発明の態様は、露光不良の発生を抑制できる露光装置及び露光方法を提供することを目的とする。また本発明の態様は、不良デバイスの発生を抑制できるデバイス製造方法を提供することを目的とする。

本発明の第１の態様に従えば、投影光学系を介して基板に露光光を照射して基板を露光する露光装置であって、少なくとも一部が投影光学系の物体面側に配置され、投影光学系を介して投影光学系の像面側に配置された第１基準マークに検出光を照射して、第１基準マークを検出可能な第１検出装置を備え、第１検出装置は、基板の非露光時に、投影光学系を介して像面側に配置された所定部材に検出光を照射して、所定部材を光洗浄する露光装置が提供される。

本発明の第２の態様に従えば、第１の態様の露光装置を用いて基板を露光することと、露光された基板を現像することと、を含むデバイス製造方法が提供される。

本発明の第３の態様に従えば、投影光学系を介して基板に露光光を照射して基板を露光する露光方法であって、少なくとも一部が投影光学系の物体面側に配置された第１検出装置を用いて、投影光学系の像面側に配置された第１基準マークに投影光学系を介して検出光を照射して、第１基準マークを検出することと、検出結果に基づいて取得された投影光学系による投影像の位置情報を用いて基板の位置を調整して、基板を露光することと、基板の非露光時に、第１検出装置を用いて投影光学系を介して像面側に配置された所定部材に検出光を照射して、所定部材を光洗浄することと、を含む露光方法が提供される。

本発明の第４の態様に従えば、第３の態様の露光方法を用いて基板を露光することと、露光された基板を現像することと、を含むデバイス製造方法が提供される。

本発明によれば、露光不良の発生を抑制でき、不良デバイスの発生を抑制できる。

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。以下の説明においては、ＸＹＺ直交座標系を設定し、このＸＹＺ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。水平面内の所定方向をＸ軸方向、水平面内においてＸ軸方向と直交する方向をＹ軸方向、Ｘ軸方向及びＹ軸方向のそれぞれと直交する方向（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、θＸ、θＹ及びθＺ方向とする。

図１は、本実施形態に係る露光装置ＥＸの一例を示す概略構成図である。本実施形態の露光装置ＥＸは、液体ＬＱを介して露光光ＥＬで基板Ｐを露光する液浸露光装置である。本実施形態においては、液体ＬＱとして、水（純水）を用いる。

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１と、基板Ｐを保持して移動可能な基板ステージ２と、基板Ｐを保持せずに、露光に関する計測処理を実行するための計測部材（計測器）Ｃを搭載して移動可能な計測ステージ３と、マスクＭを露光光ＥＬで照明する照明系ＩＬと、露光光ＥＬで照明されたマスクＭのパターンの像を基板Ｐに投影する投影光学系ＰＬと、露光光ＥＬの光路の少なくとも一部が液体ＬＱで満たされるように液浸空間ＬＳを形成可能な液浸部材４と、マスクステージ１、基板ステージ２、及び計測ステージ３の位置情報を計測する干渉計システム５と、少なくとも一部が投影光学系ＰＬの物体面側に配置され、投影光学系ＰＬの像面側に配置された第１基準マークＦＭ１を検出可能な第１アライメントシステム６と、第１基準マークＦＭ１と所定位置関係で投影光学系ＰＬの像面側に配置された第２基準マークＦＭ２を検出可能な第２アライメントシステム７と、露光装置ＥＸ全体の動作を制御する制御装置８と、制御装置８に接続され、露光に関する各種情報を記憶する記憶装置８Ｍと、制御装置８に接続され、時間を計測可能なタイマー９とを備えている。

マスクＭは、投影光学系ＰＬにより基板Ｐに投影されるデバイスパターンが形成されたレチクルを含む。マスクＭは、例えばガラス板等の透明板上にクロム等の遮光膜を用いて所定のパターンが形成された透過型マスクを含む。なお、マスクＭとして、反射型マスクを用いることもできる。

基板Ｐは、デバイスを製造するための基板である。基板Ｐは、例えば半導体ウエハ等の基材と、その基材上に形成された感光膜とを含む。感光膜は、感光材（フォトレジスト）の膜である。また、基板Ｐが、感光膜に加えて別の膜を含んでもよい。例えば、基板Ｐが、反射防止膜を含んでもよいし、感光膜を保護する保護膜（トップコート膜）を含んでもよい。

計測部材（計測器）Ｃは、露光に関する計測処理を実行する。本実施形態において、計測ステージ３は、計測部材Ｃを複数有する。本実施形態において、計測ステージ３は、計測部材Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３を有する。本実施形態において、計測部材Ｃ１，Ｃ２には、投影光学系ＰＬから射出された露光光ＥＬが入射する。計測部材Ｃ３は、第１基準マークＦＭ１及び第２基準マークＦＭ２が配置された基準部材である。なお、基板を保持して移動可能な基板ステージと、基板を保持せずに、計測部材（計測器）を搭載して移動可能な計測ステージとを備えた露光装置の一例が、例えば、例えば米国特許第６８９７９６３号明細書、米国特許出願公開第２００７／０１２７００６号明細書等に開示されている。

照明系ＩＬは、所定の照明領域ＩＲに露光光ＥＬを照射する。照明領域ＩＲは、照明系ＩＬから射出される露光光ＥＬが照射可能な位置を含む。照明系ＩＬは、照明領域ＩＲに配置されたマスクＭの少なくとも一部を、均一な照度分布の露光光ＥＬで照明する。照明系ＩＬから射出される露光光ＥＬとして、例えば水銀ランプから射出される輝線（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_２レーザ光（波長１５７ｎｍ）等の真空紫外光（ＶＵＶ光）等が用いられる。本実施形態においては、露光光ＥＬとして、紫外光（真空紫外光）であるＡｒＦエキシマレーザ光を用いる。

マスクステージ１は、投影光学系ＰＬの物体面側で、マスクＭを保持して移動可能である。マスクステージ１は、第１定盤１１のガイド面１１Ｇ上において、照明領域ＩＲに対して移動可能である。

本実施形態において、マスクステージ１は、駆動システム１３の作動により、ガイド面１１Ｇ上において、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸、θＸ、θＹ、及びθＺ方向の６つの方向に移動可能である。本実施形態において、駆動システム１３は、例えば米国特許第６４５２２９２号明細書に開示されているような平面モータを含む。本実施形態において、マスクステージ１を移動するための平面モータは、マスクステージ１に配置された可動子１Ｍと、第１定盤１１に配置された固定子１１Ｃとを含む。本実施形態において、可動子１Ｍは、マグネットアレイを含み、固定子１１Ｃは、コイルアレイを含む。なお、可動子１Ｍがコイルアレイを含み、固定子１１Ｃがマグネットアレイを含んでもよい。

投影光学系ＰＬは、所定の投影領域ＰＲに露光光ＥＬを照射する。投影領域ＰＲは、投影光学系ＰＬから射出される露光光ＥＬが照射可能な位置を含む。投影光学系ＰＬは、投影領域ＰＲに配置された基板Ｐの少なくとも一部に、マスクＭのパターンの像を所定の投影倍率で投影する。本実施形態の投影光学系ＰＬは、その投影倍率が例えば１／４、１／５、又は１／８等の縮小系である。なお、投影光学系ＰＬは等倍系及び拡大系のいずれでもよい。本実施形態においては、投影光学系ＰＬの光軸ＡＸはＺ軸と平行である。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。

基板ステージ２は、投影光学系ＰＬの像面側で、基板Ｐを保持して移動可能である。基板ステージ２は、第２定盤１２のガイド面１２Ｇ上において、投影領域ＰＲに対して移動可能である。

計測ステージ３は、投影光学系ＰＬの像面側で、計測部材Ｃを搭載して移動可能である。計測ステージ３は、第２定盤１２のガイド面１２Ｇ上において、投影領域ＰＲに対して移動可能である。

本実施形態において、基板ステージ２及び計測ステージ３のそれぞれは、駆動システム１４の作動により、ガイド面１２Ｇ上において、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸、θＸ、θＹ、及びθＺ方向の６つの方向に移動可能である。本実施形態において、駆動システム１４は、例えば米国特許第６４５２２９２号明細書に開示されているような平面モータを含む。本実施形態において、基板ステージ２を移動するための平面モータは、基板ステージ２に配置された可動子２Ｍと、第２定盤１２に配置された固定子１２Ｃとを含む。計測ステージ３を移動するための平面モータは、計測ステージ３に配置された可動子３Ｍと、第２定盤１２に配置された固定子１２Ｃとを含む。本実施形態において、可動子２Ｍ、３Ｍは、マグネットアレイを含み、固定子１２Ｃは、コイルアレイを含む。なお、可動子２Ｍ、３Ｍがコイルアレイを含み、固定子１２Ｃがマグネットアレイを含んでもよい。

干渉計システム５は、マスクステージ１の位置情報を計測するレーザ干渉計ユニット５Ａと、基板ステージ２及び計測ステージ３の位置情報を計測するレーザ干渉計ユニット５Ｂとを有する。レーザ干渉計ユニット５Ａは、マスクステージ１に配置された計測ミラー１Ｒを用いて、マスクステージ１の位置情報を計測可能である。レーザ干渉計ユニット５Ｂは、基板ステージ２に配置された計測ミラー２Ｒ、及び計測ステージ３に設けられた計測ミラー３Ｒを用いて、基板ステージ２及び計測ステージ３それぞれの位置情報を計測可能である。基板Ｐの露光処理を実行するとき、あるいは所定の計測処理を実行するとき、制御装置８は、干渉計システム５の計測結果に基づいて、駆動システム１３、１４を作動し、マスクステージ１（マスクＭ）、基板ステージ２（基板Ｐ）、及び計測ステージ３(計測器Ｃ）の位置制御を実行する。

第１アライメントシステム６は、検出対象のマークに照射するための検出光ＬＡを射出する射出部６Ａと、検出光ＬＡが照射されたマークを検出する検出部６Ｂとを有する。検出部６Ｂは、検出光ＬＡが照射された照射部分からの光の少なくとも一部を受光可能な受光部を含む。第１アライメントシステム６の少なくとも一部は、投影光学系ＰＬの物体面側に配置されている。本実施形態において、第１アライメントシステム６のうち、少なくとも射出部６Ａ及び検出部６Ｂが、投影光学系ＰＬの物体面側に配置されている。

本実施形態の第１アライメントシステム６は、例えば米国特許第５６４６４１３号明細書等に開示されているような、検出対象のマークに対して検出光ＬＡを照射し、ＣＣＤカメラ等で得られたマークの画像データを画像処理して、そのマークの位置を検出するＶＲＡ（Visual Reticle Alignment）方式のアライメントシステムである。本実施形態において、検出光ＬＡは、紫外光である。本実施形態において、検出光ＬＡは、露光光ＥＬとほぼ同じ波長であり、投影光学系ＰＬを透過可能である。

第１アライメントシステム６は、投影光学系ＰＬを介して投影光学系ＰＬの像面側に配置された第１基準マークＦＭ１に検出光ＬＡを照射して、その第１基準マークＦＭ１を検出する。本実施形態においては、第１基準マークＦＭ１は、計測ステージ３に搭載されている計測部材Ｃ３に配置されている。第１基準マークＦＭ１を検出する際、第１アライメントシステム６は、投影光学系ＰＬの物体面側に配置された射出部６Ａより検出光ＬＡを射出する。射出部６Ａより射出された検出光ＬＡは、投影光学系ＰＬを介して、投影光学系ＰＬの像面側に配置された第１基準マークＦＭ１を含む領域に照射される。検出部６Ｂは、検出光ＬＡが照射された領域からの光を投影光学系ＰＬを介して受光し、第１基準マークＦＭ１の画像データを取得する。

また、第１アライメントシステム６は、投影光学系ＰＬの物体面側に配置された第３基準マークＦＭ３と投影光学系ＰＬとを介して第１基準マークＦＭ１を検出して、投影光学系ＰＬによる投影像の位置情報を取得可能である。すなわち、第１アライメントシステム６は、第１基準マークＦＭ１に対して検出光ＬＡを照射し、その反射光によって結像された第１基準マークＦＭ１の像と第３基準マークＦＭ３の像とをＣＣＤ等の撮像素子を用いて撮像し、それらの撮像信号を画像処理することで、投影光学系ＰＬによる投影像の位置情報を取得可能である。本実施形態において、第３基準マークＦＭ３は、マスクステージ１に配置された光学部材１５に配置されている。

また、第１アライメントシステム６は、マスクＭに配置された第１アライメントマークＡＭ１を検出可能である。第１アライメントシステム６は、マスクＭに配置された第１アライメントマークＡＭ１と投影光学系ＰＬとを介して第１基準マークＦＭ１を検出して、投影光学系ＰＬによる投影像の位置情報を取得可能である。すなわち、第１アライメントシステム６は、第１基準マークＦＭ１に対して検出光ＬＡを照射し、その反射光によって結像された第１基準マークＦＭ１の像と第１アライメントマークＡＭ１の像とをＣＣＤ等の撮像素子を用いて撮像し、それらの撮像信号を画像処理することで、投影光学系ＰＬによる投影像の位置情報を取得可能である。

第２アライメントシステム７は、検出対象のマークに照射するための検出光ＬＢを射出する射出部７Ａと、検出光ＬＢが照射されたマークを検出する検出部７Ｂとを有する。本実施形態において、第２アライメントシステム７は、所謂、オフアクシス方式のアライメントシステムであり、投影光学系ＰＬを介さずに、検出対象のマークを検出する。

本実施形態の第２アライメントシステム７は、例えば米国特許第５４９３４０３号明細書等に開示されているような、検出対象のマークに対して検出光ＬＢを照射し、そのマークからの反射光によって受光面に結像された対象マークの像と指標の像とをＣＣＤ等の撮像素子を用いて撮像し、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検出するＦＩＡ（Field Image Alignment）方式のアライメントシステムである。本実施形態において、検出光ＬＢは、基板Ｐの感光膜を感光させないブロードバンドな光である。

第２アライメントシステム７は、第２基準マークＦＭ２に検出光ＬＢを照射して、その第２基準マークＦＭ２の画像を投影光学系ＰＬを介さずに取得可能である。第２基準マークＦＭ２は、計測部材Ｃ３に配置されている。第１基準マークＦＭ１と第２基準マークＦＭ２とは所定位置関係で計測部材Ｃ３に配置されている。

また、第２アライメントシステム７は、基板Ｐに配置された第２アライメントマークＡＭ２を検出可能である。第２アライメントシステム７は、第２アライメントマークＡＭ２に検出光ＬＢを照射して、その第２アライメントマークＡＭ２の画像を投影光学系ＰＬを介さずに取得可能である。

液浸部材４は、露光光ＥＬの光路の少なくとも一部が液体ＬＱで満たされるように液浸空間ＬＳを形成可能である。液浸空間ＬＳは、液体ＬＱで満たされた部分（空間、領域）である。液浸部材４は、投影光学系ＰＬの複数の光学素子のうち、投影光学系ＰＬの像面に最も近い終端光学素子２１の近傍に配置される。本実施形態において、液浸部材４は、環状の部材であり、露光光ＥＬの光路の周囲に配置される。本実施形態においては、液浸部材４の少なくとも一部が、終端光学素子２１の周囲に配置される。

終端光学素子２１は、投影光学系ＰＬの像面に向けて露光光ＥＬを射出する射出面２２を有する。本実施形態において、液浸空間ＬＳは、終端光学素子２１と、終端光学素子２１から射出される露光光ＥＬが照射可能な位置（投影領域ＰＲ）に配置される物体との間の露光光ＥＬの光路が液体ＬＱで満たされるように形成される。本実施形態において、投影領域ＰＲに配置可能な物体は、基板ステージ２、基板ステージ２に保持された基板Ｐ、計測ステージ３、及び計測ステージ３に搭載された計測部材Ｃの少なくとも一つを含む。

本実施形態において、液浸部材４は、投影領域ＰＲに配置される物体と対向可能な下面２３を有する。射出面２２及び下面２３と、物体の表面との間に液体ＬＱが保持されることによって、終端光学素子２１と物体との間の露光光ＥＬの光路が液体ＬＱで満たされるように液浸空間ＬＳが形成される。

本実施形態においては、基板Ｐに露光光ＥＬが照射されているとき、投影領域ＰＲを含む基板Ｐの表面の一部の領域が液体ＬＱで覆われるように液浸空間ＬＳが形成される。液体ＬＱの界面（メニスカス、エッジ）の少なくとも一部は、液浸部材４の下面２３と基板Ｐの表面との間に形成される。すなわち、本実施形態の露光装置ＥＸは、局所液浸方式を採用する。

基板ステージ２は、射出面２２及び下面２３と対向可能な上面２４を有する。計測ステージ３は、射出面２２及び下面２３と対向可能な上面２５を有する。本実施形態において、上面２４、２５は、ＸＹ平面とほぼ平行な平坦面である。

本実施形態においては、例えば米国特許出願公開第２００７／０１２７００６号明細書等に開示されているように、制御装置８は、基板ステージ２の上面２４と計測ステージ３の上面２５とを接近又は接触させた状態で、基板ステージ２の上面２４及び計測ステージ３の上面２５の少なくとも一方と終端光学素子２１の射出面２２及び液浸部材４の下面２３とを対向させつつ、終端光学素子２１及び液浸部材４に対して、基板ステージ２と計測ステージ３とをＸＹ方向に同期移動させることができる。これにより、制御装置８は、終端光学素子２１及び液浸部材４と基板ステージ２との間に液浸空間ＬＳが形成される状態、及び終端光学素子２１及び液浸部材４と計測ステージ３との間に液浸空間ＬＳが形成される状態の一方から他方へ変化させることができる。

以下の説明において、基板ステージ２の上面２４と計測ステージ３の上面２５とを接近又は接触させた状態で、基板ステージ２の上面２４及び計測ステージ３の上面２５の少なくとも一方と終端光学素子２１の射出面２２及び液浸部材４の下面２３とを対向させつつ、終端光学素子２１及び液浸部材４に対して、基板ステージ２と計測ステージ３とをＸＹ方向に同期移動させる動作を適宜、スクラム移動、と称する。

本実施形態においては、スクラム移動を実行するとき、制御装置８は、基板ステージ２の上面２４と計測ステージ３の上面２５とがほぼ同一平面内に配置されるように、基板ステージ２の上面２４と計測ステージ３の上面２５との位置関係を調整する。

図２は、液浸部材４の近傍を示すＹＺ平面と平行な側断面図である。図２の説明においては、説明を簡単にするために、主に、終端光学素子２１及び液浸部材４と基板Ｐとが対向している状態を例にして説明する。なお、上述のように、終端光学素子２１及び液浸部材４と対向する位置には、基板ステージ２及び計測ステージ３等、基板Ｐ以外の物体も配置可能である。

本実施形態において、液浸部材４は、Ｚ軸方向に関して少なくとも一部が終端光学素子２１の射出面２２と基板Ｐの表面との間に配置されるプレート部２９を有する。プレート部２９は、中央に開口３０を有する。射出面２２から射出された露光光ＥＬは、開口３０を通過可能である。例えば、基板Ｐの露光中、射出面２２から射出された露光光ＥＬは、開口３０を通過し、液体ＬＱを介して基板Ｐの表面に照射される。

液浸部材４は、基板Ｐ上に液体ＬＱを供給可能な供給口３３と、基板Ｐ上の液体ＬＱを回収可能な回収口３４とを備えている。供給口３３は、流路３７を介して、液体供給装置３６と接続されている。液体供給装置３６は、清浄で温度調整された液体ＬＱを供給口３３に供給可能である。流路３７は、液浸部材４の内部に形成された供給流路、及びその供給流路と液体供給装置３６とを接続する供給管で形成される流路を含む。液体供給装置３６から送出された液体ＬＱは、流路３７を介して供給口３３に供給される。供給口３３は、光路の近傍において、光路に面する液浸部材４の所定位置に配置されている。本実施形態において、供給口３３は、射出面２２とプレート部２９の上面との間の空間３１に液体ＬＱを供給する。供給口３３から空間３１に供給された液体ＬＱは、開口３０を介して、基板Ｐ上に供給される。

回収口３４は、液浸部材４と対向する基板Ｐ上の液体ＬＱを回収可能である。回収口３４は、流路３９を介して、液体回収装置３８と接続されている。液体回収装置３８は、真空システムを含み、回収口３４より液体ＬＱを吸引して回収可能である。流路３９は、液浸部材４の内部に形成された回収流路、及びその回収流路と液体回収装置３８とを接続する回収管で形成される流路を含む。回収口３４から回収された液体ＬＱは、流路３９を介して、液体回収装置３８に回収される。

本実施形態においては、回収口３４は、露光光ＥＬの光路の周囲に配置されている。回収口３４は、基板Ｐの表面と対向可能な液浸部材４の所定位置に配置されている。回収口３４は、液浸部材４の下面２３と対向する基板Ｐ上の液体ＬＱの少なくとも一部を回収可能である。本実施形態において、回収口３４には多孔部材３５が配置されている。多孔部材３５は、複数の孔(openingsあるいはpores)を含むプレート状の部材である。本実施形態において、多孔部材３５は、網目状に多数の小さい孔が形成されたメッシュプレートを含む。回収口３４は、多孔部材３５の孔を介して液体ＬＱを回収する。なお多孔部材３５として、多数の孔（pore）が形成された焼結部材（例えば、焼結金属）、発泡部材（例えば、発泡金属）などを用いてもよい。

本実施形態において、液浸部材４の下面２３は、開口３０の周囲に配置され、基板Ｐと対向可能なプレート部２９の下面と、その下面の周囲に配置され、基板Ｐと対向可能な多孔部材３５の下面とを含む。回収口３４は、多孔部材３５の下面に接触した基板Ｐ上の液体ＬＱを回収可能である。

本実施形態において、制御装置８は、終端光学素子２１及び液浸部材４と基板Ｐとの間に液体ＬＱで液浸空間ＬＳを形成するために、供給口３３を用いる液体供給動作と並行して、回収口３４を用いる液体回収動作を実行する。回収口３４を用いる液体回収動作を実行するともに、供給口３３を用いる液体回収動作が実行されることによって、一方側の終端光学素子２１及び液浸部材４と、他方側の基板Ｐ（物体）との間に、液浸空間ＬＳが形成される。

図３は、基板Ｐを保持する基板ステージ２及び計測ステージ３の平面図である。本実施形態においては、図３に示すように、基板Ｐ上には、露光対象領域である複数のショット領域Ｓがマトリクス状に設定される。また、基板Ｐ上には、第２アライメントマークＡＭ２が配置されている。本実施形態においては、第２アライメントマークＡＭ２は、ショット領域Ｓのそれぞれに隣接して配置されている。第２アライメントマークＡＭ２は、第２アライメントシステム７によって検出される。

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に同期移動しつつ、マスクＭのパターンの像を基板Ｐに投影する走査型露光装置（所謂スキャニングステッパ）である。基板Ｐのショット領域Ｓの露光時において、マスクＭ及び基板Ｐは、ＸＹ平面内の所定の走査方向に移動される。本実施形態においては、基板Ｐの走査方向（同期移動方向）をＹ軸方向とし、マスクＭの走査方向（同期移動方向）もＹ軸方向とする。制御装置８は、基板Ｐのショット領域Ｓを投影領域ＰＲに対してＹ軸方向に移動するとともに、その基板ＰのＹ軸方向への移動と同期して、照明領域ＩＲに対してマスクＭのパターン領域ＭＡをＹ軸方向に移動しつつ、投影光学系ＰＬと液浸空間ＬＳの液体ＬＱとを介して基板Ｐに露光光ＥＬを照射する。これにより、基板Ｐのショット領域Ｓは、投影光学系ＰＬ（終端光学素子２１）からの露光光ＥＬで液体ＬＱを介して露光され、マスクＭのパターンの像が基板Ｐのショット領域Ｓに投影される。

上述のように、計測ステージ３は、計測部材Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３を有する。計測部材Ｃ１，Ｃ２を用いる計測処理を実行するとき、計測部材Ｃ１，Ｃ２に、投影光学系ＰＬの終端光学素子２１から射出される露光光ＥＬが照射される。計測部材Ｃ１，Ｃ２は、露光光ＥＬを透過可能な透過部を有する。その透過部を介した露光光ＥＬは、光センサに入射する。光センサは、例えば計測ステージ３の内部に配置されている。なお、光センサをステージ３の外部に配置し、計測部材Ｃ１，Ｃ２を介した露光光ＥＬを、リレー光学系を介して光センサに供給してもよい。

本実施形態において、計測部材Ｃ１は、例えば米国特許出願公開第２００２／００４１３７７号明細書に開示されているような投影光学系ＰＬによる空間像を計測可能な空間像計測システムの少なくとも一部を構成する。計測部材Ｃ２は、例えば欧州特許第１０７９２２３号明細書に開示されているような波面収差計測システムの少なくとも一部を構成する。なお、計測部材Ｃ１（又はＣ２）が、例えば米国特許第４４６５３６８号明細書に開示されているような露光光ＥＬの照度むらを計測可能な照度むら計測システムの少なくとも一部、例えば米国特許第６７２１０３９号明細書に開示されているような投影光学系ＰＬの露光光ＥＬの透過率の変動量を計測可能な計測システムの少なくとも一部、及び例えば米国特許出願公開第２００２／００６１４６９号明細書等に開示されているような照射量計測システム（照度計測システム）の少なくとも一部を構成してもよい。

図４は、本実施形態に係る計測部材Ｃ１の一例を模式的に示す側断面図である。本実施形態において、計測部材Ｃ１の表面は、撥液膜５２で形成されている。本実施形態において、計測部材Ｃ１は、例えば石英ガラスからなる基材５０と、その基材５０上に配置された遮光膜５１と、その遮光膜５１及び透過部５３を覆う中間膜５４と、中間膜５４を覆う撥液膜５２とを有する。遮光膜５１は、例えばクロムを含み、その一部に透過部５３が形成されるようにパターン化されている。

中間膜５４は、光透過性を有する材料から形成されている。本実施形態において、中間膜５４は、例えばＳｉＯ_２（液化硬化ＳｉＯ_２）によって形成されている。

撥液膜５２は、液体ＬＱに対して撥液性である。上述のように、本実施形態において、液体ＬＱは、水であり、撥液膜５２は、撥水性である。本実施形態において、撥液膜５２は、フッ素を含む樹脂の膜である。撥液膜５２を形成する材料としては、例えばＰＦＡ（Tetra fluoro ethylene-perfluoro alkylvinyl ether copolymer）、ＰＴＦＥ（Poly tetra fluoro ethylene）、ＰＥＥＫ（polyetheretherketone）、テフロン（登録商標）等が挙げられる。

なお、撥液膜５２の一部はなくてもよい。例えば、計測のために露光光ＥＬが照射される部分に撥液膜５２を設けなくてもよい。

計測部材Ｃ３は、第１、第２基準マークＦＭ１、ＦＭ２が配置された基準部材である。上述のように、第１基準マークＦＭ１は、投影光学系ＰＬを介して、第１アライメントシステム６によって検出される。上述のように、第２基準マークＦＭ２は、投影光学系ＰＬを介さずに、第２アライメントシステム７によって検出される。第１基準マークＦＭ１が第１アライメントシステム６によって検出されるとき、第１基準マークＦＭ１を含む計測部材Ｃ３の表面の少なくとも一部の領域に、第１アライメントシステム６から射出される検出光ＬＡが照射される。また、第２基準マークＦＭ２が第２アライメントシステム７によって検出されるとき、第２基準マークＦＭ２を含む計測部材Ｃ３の表面の少なくとも一部の領域に、第２アライメントシステム７から射出される検出光ＬＢが照射される。

計測部材Ｃ１と同様、計測部材Ｃ２の表面は、撥液膜で形成されている。この場合も計測部材Ｃ２の表面の一部（露光光ＥＬが照射される部分）に撥液膜がなくてもよい。また、計測部材Ｃ１と同様、計測部材Ｃ３の表面は、撥液膜で形成されている。この場合も計測部材Ｃ３の表面の一部（検出光ＬＡが照射される部分、すなわち第１基準マークＦＭ１を含む領域）に撥液膜がなくてもよい。

図５は、マスクステージ１の近傍を示す側断面図、図６は、マスクステージ１及び第１アライメントシステム６の位置関係を示す平面図である。

図５及び図６に示すように、本実施形態においては、マスクステージ１は、第３基準マークＦＭ３が配置された光学部材１５を有する。光学部材１５は、投影光学系ＰＬの物体面側に配置される。光学部材１５は、例えば石英ガラスからなる基材と、その基材上に配置された遮光膜とを有する。遮光膜がパターン化されることによって、第３基準マークＦＭ３が形成される。

本実施形態において、第１アライメントシステム６は、射出部６Ａ及び検出部６Ｂをそれぞれ含む第１，第２検出ユニット６１，６２を有する。本実施形態においては、第１検出ユニット６１は、例えば少なくとも一部が照明領域ＩＲに配置されたマスクステージ１の中心（ＸＹ平面内における中心）に対して＋Ｘ側に配置され、第２検出ユニット６２は、−Ｘ側に配置される。第１，第２検出ユニット６１，６２のそれぞれは、露光光ＥＬの光路（マスクステージ１）に対してＸ軸方向に移動可能である。

本実施形態において、第３基準マークＦＭ３は、第１，第２検出ユニット６１，６２のそれぞれに対応するように、光学部材１５に配置されている。

また、本実施形態においては、光学部材１５は、第１アライメントシステム６から射出される検出光ＬＡを透過可能な透過部１６を有する。第３基準マークＦＭ３は、透過部１６と異なる光学部材１５の所定位置に配置されている。本実施形態において、透過部１６は、第３基準マークＦＭ３に隣接する位置に配置されている。透過部１６と第３基準マークＦＭ３とはＹ軸方向に離れている。本実施形態において、透過部１６は、遮光膜及び基準マークが配置されていない光学部材１５の基材の一部の領域である。

本実施形態において、マスクステージ１は、マスクＭをリリース可能に保持する第１保持部１７と、光学部材１５をリリース可能に保持する第２保持部１８とを有する。第１保持部１７は、マスクステージ１の一部に形成された第１開口７１の周囲の少なくとも一部に配置されている。第２保持部１８は、マスクステージ１の一部に形成された第２開口７２の周囲の少なくとも一部に配置されている。本実施形態において、第１開口７１と第２開口７２とは、Ｙ軸方向に離れて配置されている。なお、光学部材１５はリリース可能でなくてもよい。

本実施形態のマスクＭは、パターンが形成されたパターン領域ＭＡを有する。第１保持部１７は、パターン領域ＭＡ以外のマスクＭの少なくとも一部の領域を保持する。第２保持部１８は、第３基準マークＦＭ３及び透過部１６が配置された領域以外の光学部材１５の少なくとも一部の領域を保持する。第１保持部１７は、マスクＭのパターン領域ＭＡが第１開口７１に配置されるようにマスクＭを保持する。第２保持部１８は、第３基準マークＦＭ３及び透過部１６が第２開口７２に配置されるように光学部材１５を保持する。

第１定盤１１は、露光光ＥＬの光路上に開口７３を有する。基板Ｐの露光処理を実行するとき、露光光ＥＬの光路上に第１開口７１が配置されるように、マスクステージ１の位置が制御される。照明系ＩＬより射出され、マスクＭを照射した露光光ＥＬは、第１開口７１及び開口７３を介して、投影光学系ＰＬに入射する。投影光学系ＰＬに入射した露光光ＥＬは、投影光学系ＰＬを介して、投影光学系ＰＬの像面側に照射される。

また、第１定盤１１の開口７３は、検出光ＬＡの光路上に配置される。第１アライメントシステム６及び光学部材１５を用いる処理を実行するとき、検出光ＬＡの光路上に第２開口７２が配置されるように、マスクステージ１の位置が制御される。第１アライメントシステム６より射出され、光学部材１５を介した検出光ＬＡは、第２開口７２及び開口７３を介して、投影光学系ＰＬに入射する。投影光学系ＰＬに入射した検出光ＬＡは、投影光学系ＰＬを介して、投影光学系ＰＬの射出面から射出される。

次に、上述の構成を有する露光装置ＥＸを用いるアライメント処理及び基板Ｐの露光処理に関する動作の一例について説明する。

制御装置８は、基板ステージ２に露光前の基板Ｐを搬入（ロード）するために、基板ステージ２を露光光ＥＬが照射可能な位置（投影領域ＰＲ）とは別の所定の基板交換位置に移動する。基板ステージ２が投影領域ＰＲから離れているとき、計測ステージ３が投影領域ＰＲに配置され、終端光学素子２１及び液浸部材４と計測ステージ３との間に液体ＬＱが保持され、液浸空間ＬＳが形成される。制御装置８は、必要に応じて、計測ステージ３を用いる計測処理を実行する。

計測ステージ３を用いる計測処理は、第２アライメントシステム７の検出基準位置と投影光学系ＰＬの投影像の位置の関係の計測（ベースライン計測）を含む。ベースライン計測は、第１アライメントシステム６による第１基準マークＦＭ１の検出動作を含む。本実施形態において、第１アライメントシステム６が第１基準マークＦＭ１を検出するとき、図７に示すように、終端光学素子２１と対向する位置（射出面２２から射出される検出光ＬＡが照射可能な位置）に第１基準マークＦＭ１が配置される。制御装置８は、投影光学系ＰＬと計測部材Ｃ３の第１基準マークＦＭ１との間の光路が液体ＬＱで満たされるように、液体ＬＱで液浸空間ＬＳを形成する。

第１アライメントシステム６は、マスクステージ１に配置されたマスクＭの第１アライメントマークＡＭ１、投影光学系ＰＬ、及び液浸空間ＬＳの液体ＬＱを介して、計測ステージ３に配置された計測部材Ｃ３の第１基準マークＦＭ１に検出光ＬＡを照射するとともに、その反射光を受光することにより、第１基準マークＦＭ１と第１アライメントマークＡＭ１との位置関係を検出する。制御装置８は、第１アライメントシステム６を用いる検出の結果に基づいて、投影光学系ＰＬによる投影像の位置情報を取得する。

また、制御装置８は、計測部材Ｃ３の第２基準マークＦＭ２を第２アライメントシステム７を用いて検出する。本実施形態においては、第２アライメントシステム７が第２基準マークＦＭ２を検出するとき、第２アライメントシステム７の検出領域に第２基準マークＦＭ２が配置される。第２アライメントシステム７は、液体ＬＱを介さずに、第２基準マークＦＭ２に検出光ＬＢを照射して、その第２基準マークＦＭ２を検出する。これにより、第２アライメントシステム７の検出基準位置と、第２基準マークＦＭ２との位置関係が検出される。

本実施形態において、第１基準マークＦＭ１と第２基準マークＦＭ２との位置関係は、既知である。また、第１アライメントマークＡＭ１とマスクＭのパターン領域ＭＡとの位置関係は、既知である。制御装置８は、第１基準マークＦＭ１と第１アライメントマークＡＭ１との位置関係と、第２アライメントシステム７の検出基準位置と第２基準マークＦＭ２との位置関係と、第１基準マークＦＭ１と第２基準マークＦＭ２との位置関係とに基づいて、投影光学系ＰＬによる投影像（パターンの像）の位置と、第２アライメントシステム７の検出基準位置との関係であるベースライン情報を求める。

なお、計測ステージ３を用いる計測処理は、ベースライン計測に限られず、計測部材Ｃ（Ｃ１及び／またはＣ２）を用いる計測処理を含んでもよい。本実施形態において、計測部材Ｃを用いる計測処理が実行されるとき、投影光学系ＰＬと計測部材Ｃとの間の光路が液体ＬＱで満たされるように、投影光学系ＰＬ（終端光学素子２１）と計測部材Ｃとの間に液体ＬＱが保持され、液浸空間ＬＳが形成される。制御装置８は、投影光学系ＰＬ及び液浸空間ＬＳの液体ＬＱを介して、計測部材Ｃに露光光ＥＬを照射する。投影光学系ＰＬの像面側に照射され、計測部材Ｃを介した露光光ＥＬは、光センサ（受光素子）に入射する。これにより、例えば投影光学系ＰＬの空間像、波面収差、露光光ＥＬの照度むら、投影光学系ＰＬの露光光ＥＬの透過率の少なくとも一つが計測される。制御装置８は、その計測結果に基づいて、所定の処理（例えば投影光学系ＰＬのキャリブレーション処理）を実行し、その計測結果を、その後に行われる基板Ｐの露光に反映させる。

また、本実施形態においては、計測ステージ３には、３つの計測部材Ｃ１、Ｃ２，Ｃ３が搭載されているが、計測部材Ｃの数は３つに限られず、一つであってもよいし、４つ以上であってもよい。

基板ステージ２に対する基板Ｐのロードが完了するとともに、計測ステージ３を用いる計測処理が終了した後、制御装置８は、第２アライメントシステム７の検出領域に対して基板ステージ２（基板Ｐ）を移動して、第２アライメントシステム７を用いて、その基板Ｐの第２アライメントマークＡＭ２を検出する。制御装置８は、第２アライメントシステム７の検出結果に基づいて、基板Ｐのショット領域Ｓの位置情報を決定する。

基板Ｐのショット領域Ｓの位置情報が取得された後、制御装置８は、スクラム移動を実行して、終端光学素子２１及び液浸部材４と計測ステージ３との間に液浸空間ＬＳが形成されている状態から、終端光学素子２１及び液浸部材４と基板ステージ２との間に液浸空間ＬＳが形成される状態へ変化させる。制御装置８は、基板Ｐの露光処理を開始する。制御装置８は、基板Ｐの第２アライメントマークＡＭ２の検出結果より得られた基板Ｐのショット領域Ｓの位置情報と、ベースライン情報とに基づいて、基板Ｐの位置を調整して、基板Ｐの複数のショット領域Ｓを投影光学系ＰＬと液体ＬＱとを介して順次露光する。

基板Ｐの露光処理が終了した後、その露光後の基板Ｐを基板ステージ２から搬出（アンロード）するために、制御装置８は、スクラム移動を実行して、終端光学素子２１及び液浸部材４と計測ステージ３との間に液浸空間ＬＳを形成して、基板ステージ２を基板交換位置へ移動する。基板交換位置に移動された基板ステージ２から露光後の基板Ｐがアンロードされ、露光前の基板Ｐが基板ステージ２にロードされる。以下、上述と同様の処理が繰り返される。

ところで、例えば計測ステージ３に配置された計測部材Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３の表面が汚染されたり、基板ステージ２の上面２４、及び計測ステージ３の上面２５が汚染されたりする可能性がある。

例えば、基板Ｐの露光中、基板Ｐから発生（剥離）した物質（例えば感光材等の有機物）が、異物（汚染物）として液浸空間ＬＳの液体ＬＱ中に混入する可能性がある。また、基板Ｐから発生する物質のみならず、例えば空中を浮遊する異物が、液浸空間ＬＳの液体ＬＱに混入する可能性もある。その液体ＬＱが、計測部材Ｃ（Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３）の表面に接触すると、その計測部材Ｃの表面が汚染される可能性がある。同様に、基板ステージ２の上面２４及び計測ステージ３の上面２５が汚染される可能性がある。

計測部材Ｃの表面が汚染されている状態を放置しておくと、例えばその計測部材Ｃを用いる計測精度が低下したり、供給口３３から供給された液体ＬＱが汚染されたりする可能性がある。また、基板ステージ２の上面２４及び計測ステージ３の上面２５が汚染されている状態を放置しておくことによっても、供給口３３から供給された液体ＬＱが汚染される可能性がある。これらの不具合が生じると、露光不良が発生する可能性がある。

そこで、本実施形態においては、制御装置８は、基板Ｐの非露光時の所定のタイミングで、投影光学系ＰＬの像面側に配置される部材をクリーニングする。

次に、投影光学系ＰＬの像面側に配置される部材をクリーニングする方法の一例について説明する。以下、計測部材Ｃ３をクリーニングする場合を例にして説明する。

本実施形態においては、制御装置８は、第１アライメントシステム６を用いて、投影光学系ＰＬの像面側に配置された計測部材Ｃ３をクリーニングする。本実施形態において、第１アライメントシステム６は、基板Ｐの非露光時に、投影光学系ＰＬを介して、その投影光学系ＰＬの像面側に配置された計測部材Ｃ３に検出光ＬＡを照射して、その計測部材Ｃ３を光洗浄する。

上述のように、本実施形態において、検出光ＬＡは、紫外光を含む。すなわち、本実施形態において、検出光ＬＡは、光洗浄効果を有する光である。

図８は、計測部材Ｃ３を光洗浄している状態の一例を示す図である。本実施形態においては、計測部材Ｃ３の光洗浄時、第１アライメントシステム６は、第３基準マークＦＭ３を介さずに、計測部材Ｃ３に検出光ＬＡを照射する。これにより、計測部材Ｃ３の表面の少なくとも一部に、検出光ＬＡが良好に照射される。

本実施形態においては、計測部材Ｃ３の光洗浄時、第１アライメントシステム６は、光学部材１５の透過部１６と投影光学系ＰＬとを介して、計測部材Ｃ３に検出光ＬＡを照射する。光学部材１５の透過部１６を介して検出光ＬＡを照射することにより、その検出光ＬＡは、投影光学系ＰＬの像面側に良好に照射される。本実施形態においては、計測部材Ｃ３の光洗浄時、計測部材Ｃ３の第１基準マークＦＭ１と第２基準マークＦＭ２の両方に検出光ＬＡが照射されるが、どちらか一方に照射してもよい。また、計測部材Ｃ３の光洗浄時、第１基準マークＦＭ１と第２基準マークＦＭ２の一方に検出光ＬＡを照射した後に、計測ステージ３を移動して、他方に検出光を照射してもよい。

また、本実施形態においては、図８に示すように、計測部材Ｃ３の光洗浄時、投影光学系ＰＬの終端光学素子２１及び液浸部材４と計測部材Ｃ３（計測ステージ３）との間に液体ＬＱが保持され、液浸空間ＬＳが形成される。すなわち、本実施形態においては、制御装置８は、液体ＬＱと計測部材Ｃ３の表面とを接触させた状態で、その計測部材Ｃ３の表面に検出光ＬＡを照射する。これにより、計測部材Ｃ３の表面は、良好に光洗浄される。

また、本実施形態においては、制御装置８は、供給口３３を用いる液体ＬＱの供給動作と並行して、回収口３４を用いる液体ＬＱの回収動作を実行して、液浸空間ＬＳを形成した状態で、その液浸空間ＬＳの液体ＬＱと接触している計測部材Ｃ３の表面に検出光ＬＡを照射する。これにより、計測部材Ｃ３の表面と、供給口３３から供給された清浄な液体ＬＱとを接触させた状態で、その計測部材Ｃ３の表面に検出光ＬＡを照射することができる。また、液浸空間ＬＳの液体ＬＱは回収口３４から回収されるので、液浸空間ＬＳの液体ＬＱの清浄度（クリーン度）を維持しつつ、光洗浄を実行することができる。

以上、第１アライメントシステム６が計測部材Ｃ３を光洗浄する場合を例にして説明した。同様に、第１アライメントシステム６は、投影光学系ＰＬを介して、計測部材Ｃ１，Ｃ２に検出光ＬＡを照射して、その計測部材Ｃ１，Ｃ２を光洗浄することができる。計測部材Ｃ１を光洗浄時には、計測部材Ｃ１の表面のうち、少なくとも光透過部５３の表面に検出光ＬＡが照射されるように計測ステージ３が位置決めされる。同様に、計測部材Ｃ２を光洗浄時には、計測部材Ｃ２の表面のうちの計測部材Ｃ２の光透過部の表面に検出光ＬＡが照射されるように計測ステージ３が位置決めされる。また、第１アライメントシステム６は、投影光学系ＰＬを介して、計測ステージ３の上面２５、及び基板ステージ２の上面２４に検出光ＬＡを照射して、その上面を光洗浄することができる。すなわち、光洗浄の対象は、計測部材Ｃに限られない。投影光学系ＰＬの像面側に配置可能であれば、光洗浄の対象とすることができる。

本実施形態において、第１アライメントシステム６を用いる光洗浄処理は、基板Ｐの非露光時に実行される。光洗浄処理は、例えばロット毎に実行することができる。ロットは、同一のマスクＭを用いて露光される複数の基板Ｐのグループを含む。本実施形態においては、ロットに含まれる複数の基板Ｐのうち、最初の基板Ｐ（ロット先頭の基板Ｐ）の露光が開始される前に、マスクステージ１の第１保持部１７にマスクＭが保持された状態で、光洗浄処理が実行される。なお、上述のベースライン計測も、ロットの先頭で実行される。

なお、光洗浄処理は、例えば所定枚数の基板Ｐの露光処理が終了する毎に実行してもよい。例えば、同一ロット内において、基板Ｐの非露光時に、光洗浄処理を複数回実行してもよい。

また、計測部材Ｃ１，Ｃ２、Ｃ３のすべての光洗浄を毎回実行する必要はない。例えば、ロット先頭では、計測部材Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３のすべての光洗浄を実行し、そのロットの処理が完了する前に、計測部材Ｃ３の光洗浄のみを実行してもよい。あるいは例えば、ロット先頭では、計測部材Ｃ１，Ｃ２の光洗浄を実行し、そのロットの処理が完了する前に、計測部材Ｃ３の光洗浄のみを実行してもよい。

また、第１アライメントシステム６を用いて、計測部材Ｃの表面が汚染されていると判断したとき、第１アライメントシステム６を用いる光洗浄処理を実行してもよい。第１アライメントシステム６は計測部材Ｃの表面の画像（光学像）を取得可能である。制御装置８は、第１アライメントシステム６を用いて計測部材Ｃの表面の状態を観察し、その観察結果に基づいて、第１アライメントシステム６の動作を制御することができる。また、制御装置８は、第１アライメントシステム６の観察結果に基づいて、計測部材Ｃの表面の汚染状態（汚染度）が許容範囲内であると判断したとき、光洗浄処理を実行せずに、基板Ｐの露光処理を含む通常のシーケンスを実行することができる。例えば、ロット先頭、及び／又は所定枚数の基板Ｐの露光処理が終了する毎に計測部材Ｃの表面状態を第１アライメントシステム６を用いて観察し、計測部材Ｃの表面の汚染状態（汚染度）が許容できない場合にのみ第１アライメントシステム６を用いる光洗浄を実行しても良い。

また、制御装置８は、光洗浄のための検出光ＬＡを計測部材Ｃに照射した後、第１アライメントシステム６でその計測部材Ｃの画像を取得して、計測部材Ｃの表面の状態（光洗浄効果）の確認作業を実行することができる。

なお、第１アライメントシステム６とは別に、計測部材Ｃの表面の状態を観察可能（例えば、表面の画像を取得可能）な観察装置を設け、その観察装置の観察結果に基づいて計測部材Ｃの表面を光洗浄をするか否かを判断したり、及び／またはその観察装置の観察結果に基づいて、光洗浄後の計測部材Ｃの表面の状態を確認したりすることができる。本実施形態においては、第２アライメントシステム７は、撮像素子（ＣＣＤ）を含み、計測部材Ｃの表面の画像（光学像）を取得可能である。したがって、第２アライメントシステム７を上記観察装置として用いてもよい。

なお、計測部材Ｃの表面を光洗浄するか否かを判断する観察する観察装置と、光洗浄後の計測部材Ｃの表面の状態の確認する観察装置とが異なっていてもよい。

また、計測部材Ｃの表面の第１領域を観察する観察装置と、第２領域を観察する観察装置とが異なっていてもよい。例えば、計測部材Ｃ３の第１基準マークＦＭ１を含む領域は第１アライメントシステム６で観察し、第２基準マークＦＭ２を含む領域は第２アライメントシステム７で観察してもよい。

また、観察装置は、計測部材Ｃの表面の画像を取得可能な装置に限られない。

また、本実施形態においては、計測部材Ｃの表面に対する検出光ＬＡの照射時間がタイマー９により計測されている。本実施形態において、計測部材Ｃ３の表面に対する検出光ＬＡの照射時間（積算時間）は、光洗浄のために計測部材Ｃ３の表面に対して照射される検出光ＬＡの照射時間、及びベースライン計測（投影光学系ＰＬの投影像の位置計測動作）のために計測部材Ｃ３の表面に対して照射される検出光ＬＡの照射時間の積算値を含む。上述のように、本実施形態においては、計測部材Ｃ３の表面は、撥液膜で形成されている。計測部材Ｃ３の光洗浄のために検出光ＬＡを照射することは有効である。一方、検出光ＬＡの照射時間が長くなると、液体ＬＱに対する撥液膜の撥液性が低下する可能性がある。撥液膜の撥液性が低下すると、例えば計測部材Ｃ３の表面に液体ＬＱが残留し易くなる等、問題が生じる可能性がある。本実施形態において、制御装置８は、タイマー９を用いて計測部材Ｃ３に対する検出光ＬＡの照射時間を管理する。本実施形態において、記憶装置８Ｍは、計測部材Ｃ３に対する検出光ＬＡの照射時間と、その照射時間に応じた液体ＬＱに対する撥液膜の接触角（照射時間に応じた撥液膜の撥液性の低下度合い）との関係を予め記憶している。その関係は、予備実験又はシミュレーションにより予め求めることができる。制御装置８は、記憶装置８Ｍの記憶情報と、タイマー９の計測結果とに基づいて、例えば撥液膜の撥液性が、予め定められた許容レベル以下になると判断したとき、その計測部材Ｃ３のメンテナンス処理を実行する。本実施形態においては、計測部材Ｃ３の交換作業が実行される。これにより、所望の撥液性の表面を有する計測部材Ｃ３が計測ステージ３に配置される。

また、本実施形態においては、制御装置８は、タイマー９を用いて、計測部材Ｃ１，Ｃ２の表面に対する検出光ＬＡの照射時間、及び計測部材Ｃ１，Ｃ２の表面に対する露光光ＥＬの照射時間も管理する。これにより、計測部材Ｃ３と同様、計測部材Ｃ１，Ｃ２の表面の撥液性が許容レベル以下になる前に、その計測部材Ｃ１，Ｃ２をメンテナンス（交換）することができる。

以上説明したように、本実施形態によれば、第１アライメントシステム６を用いて、投影光学系ＰＬを介して、その投影光学系ＰＬの像面側に配置された部材の表面を光洗浄することができる。したがって、露光不良の発生、及び不良デバイスの発生を抑制することができる。

なお、上述の実施形態においては、マスクステージ１に配置された光学部材１５の透過部１６、及び投影光学系ＰＬを介して、像面側の部材に検出光ＬＡを照射する場合を例にして説明したが、例えばマスクＭの少なくとも一部に、検出光ＬＡを透過可能な透過部を設けられている場合には、そのマスクＭの透過部、及び投影光学系ＰＬを介して、投影光学系ＰＬの像面側に配置された部材に検出光ＬＡを照射して、その部材の表面を光洗浄してもよい。例えば、図９に示すように、パターンが形成されたパターン領域ＭＡと異なるマスクＭの遮光領域の所定位置に、検出光ＬＡを透過可能な透過部８０を設ける。第１アライメントシステム６は、マスクステージ１（第１保持部１７）に保持されたマスクＭの透過部８０及び投影光学系ＰＬを介して、投影光学系ＰＬの像面側に配置された部材の表面に検出光ＬＡを照射することができる。また、マスクＭをマスクステージ１に保持する前に、開口７１、及び開口７３を介して、投影光学系ＰＬの像面側に配置された部材の表面に検出光ＬＡを照射してもよい。

なお、上述の実施形態においては、投影光学系ＰＬ（終端光学素子２１）と光洗浄対象の部材との間に液体ＬＱが保持された状態で、その部材に検出光ＬＡを照射する場合を例にして説明したが、液体ＬＱが保持されない状態で、すなわち、光洗浄対象の部材と液体ＬＱとが接触していない状態で、その光洗浄対象の部材に検出光ＬＡを照射して、光洗浄してもよい。

また、投影光学系ＰＬ（終端光学素子２１）と光洗浄対象の部材との間の空間が露光用の液体ＬＱとは異なる液体で満たされた状態で光洗浄を実行してもよい。

なお、上述の実施形態においては、第１アライメントシステム６は、画像方式のアライメントシステムであるが、画像方式に限られず、例えば米国特許第４６５５５９８号明細書に開示されているようなアライメントシステムであってもよい。

また、上述の実施形態においては、第１アライメントシステム６は、投影光学系ＰＬの像面側に配置された計測部材Ｃ３に射出部６Ａからの検出光ＬＡを照射するとともに、その計測部材Ｃ３からの光を投影光学系ＰＬを介して検出部６Ｂで受光しているが、第１アライメントシステム６の検出部の少なくとも一部を計測ステージ３に設け、検出光ＬＡが照射された計測部材Ｃ３からの光を、投影光学系ＰＬを介さずに、その検出部で受光してもよい。例えば、上述の実施形態と同様に検出光ＬＡを計測部材Ｃ３に設けられた光透過部に照射し、その光透過部からの光を検出部で受光してもよい。

また、上述の実施形態においては、計測部材Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３が計測ステージ３に搭載されていたが、計測部材Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３の少なくとも一部が基板ステージ２に搭載されていてもよい。この場合、露光装置ＥＸが計測ステージ３を備えていなくてもよい。

また、上述の実施形態においては、第１アライメントシステム６の検出光ＬＡを使って光洗浄を実行しているが、露光光ＥＬを用いる光洗浄を併用してもよい。

なお、上述の実施形態においては、投影光学系ＰＬの終端光学素子２１の射出側（像面側）の光路が液体ＬＱで満たされているが、例えば国際公開第２００４／０１９１２８号パンフレットに開示されているように、終端光学素子２１の入射側（物体面側）の光路も液体ＬＱで満たされる投影光学系を採用することもできる。

なお、上述の各実施形態の液体ＬＱは水であるが、水以外の液体であってもよい。例えば、液体ＬＱとして、ハイドロフロロエーテル（ＨＦＥ）、過フッ化ポリエーテル（ＰＦＰＥ）、フォンブリンオイル等を用いることも可能である。また、液体ＬＱとして、種々の流体、例えば、超臨界流体を用いることも可能である。

なお、上述の実施形態の露光装置ＥＸは、基板Ｐの露光中に、基板Ｐ上の一部の領域のみが液体ＬＱで覆われる局所液浸方式を採用しているが、露光装置ＥＸにおいて、基板Ｐの露光中に、基板Ｐの表面（露光面）全体が液体ＬＱで覆われていてもよい。

また、露光装置ＥＸが、液体を介さずに露光光ＥＬを基板Ｐに照射する非液浸式の露光装置であってもよい。

なお、上述の各実施形態の基板Ｐとしては、半導体デバイス製造用の半導体ウエハのみならず、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ウエハ、あるいは露光装置で用いられるマスクまたはレチクルの原版（合成石英、シリコンウエハ）等が適用される。

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のパターンを走査露光するステップ・アンド・スキャン方式の走査型露光装置（スキャニングステッパ）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（ステッパ）にも適用することができる。

さらに、ステップ・アンド・リピート方式の露光において、第１パターンと基板Ｐとをほぼ静止した状態で、投影光学系を用いて第１パターンの縮小像を基板Ｐ上に転写した後、第２パターンと基板Ｐとをほぼ静止した状態で、投影光学系を用いて第２パターンの縮小像を第１パターンと部分的に重ねて基板Ｐ上に一括露光してもよい（スティッチ方式の一括露光装置）。また、スティ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・スティッチ方式の露光装置にも適用できる。

また、上述の各実施形態の要件は、例えば対応米国特許第６６１１３１６号明細書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回の走査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などにも適用できる。また、プロキシミティ方式の露光装置、ミラープロジェクション・アライナーなどにも、上述の各実施形態の要件を適用できる。

また、上述の各実施形態の要件は、米国特許第６３４１００７号明細書、米国特許第６２０８４０７号明細書、米国特許第６２６２７９６号明細書等に開示されているような複数の基板ステージを備えたマルチステージ型の露光装置にも適用できる。基板ステージは、３つ以上配置することができる。

露光装置ＥＸの種類としては、基板Ｐに半導体素子パターンを露光する半導体素子製造用の露光装置に限られず、液晶表示素子製造用又はディスプレイ製造用の露光装置や、薄膜磁気ヘッド、撮像素子（ＣＣＤ）、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。

なお、上述の各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が、このマスクに代えて、例えば米国特許第６７７８２５７号明細書に開示されているように、露光すべきパターンの電子データに基づい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可変成形マスク（電子マスク、アクティブマスク、あるいはイメージジェネレータとも呼ばれる）を用いてもよい。可変成形マスクは、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）等を含む。また、非発光型画像表示素子を備える可変成形マスクに代えて、自発光型画像表示素子を含むパターン形成装置を備えるようにしても良い。自発光型画像表示素子としては、例えば、ＣＲＴ（Cathode Ray Tube）、無機ＥＬディスプレイ、有機ＥＬディスプレイ（ＯＬＥＤ：Organic Light Emitting Diode）、ＬＥＤディスプレイ、ＬＤディスプレイ、電界放出ディスプレイ（ＦＥＤ：Field Emission Display）、プラズマディスプレイ（ＰＤＰ：Plasma Display Panel）等が挙げられる。

上述の各実施形態においては、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、露光装置ＥＸが投影光学系ＰＬを備えていなくてもよい。

また、露光装置ＥＸが、例えば国際公開第２００１／０３５１６８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）であってもよい。

以上のように、本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。

半導体デバイス等のマイクロデバイスは、図１０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、上述の実施形態に従って、マスクのパターンを用いて露光ビームで基板を露光すること、及び露光された基板を現像することを含む基板処理ステップ２０４、デバイス組み立てステップ（ダイシング工程、ボンディング工程、パッケージ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。

なお、上述の各実施形態の要件は、適宜組み合わせることができる。また、一部の構成要素を用いない場合もある。また、法令で許容される限りにおいて、上述の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。

本実施形態に係る露光装置の一例を示す概略構成図である。 本実施形態に係る液浸部材の一例を示す斜視図である。 本実施形態に係る基板ステージ及び計測ステージの一例を示す平面図である。 本実施形態に係る計測部材の一例を示す側断面図である。 本実施形態に係るマスクステージの近傍を示す側断面図である。 本実施形態に係るマスクステージ及び第１アライメントシステムの位置関係を示す平面図である。 本実施形態に係る露光装置の動作の一例を示す図である。 本実施形態に係る光洗浄処理に係る動作を説明するための図である。 本実施形態に係るマスクの一例を示す平面図である。 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である。

符号の説明

１…マスクステージ、６…第１アライメントシステム、７…第２アライメントシステム、９…タイマー、１５…光学部材、１６…透過部、５３…撥液膜、８０…透過部、Ｃ…計測部材、ＥＬ…露光光、ＥＸ…露光装置、ＦＭ１…第１基準マーク、ＦＭ２…第２基準マーク、ＦＭ３…第３基準マーク、ＬＡ…検出光、ＬＱ…液体、ＬＳ…液浸空間、Ｍ…マスク、ＭＡ…パターン領域、Ｐ…基板、ＰＬ…投影光学系

Claims (16)

1. 投影光学系を介して基板に露光光を照射して前記基板を露光する露光装置であって、
   少なくとも一部が前記投影光学系の物体面側に配置され、前記投影光学系を介して前記投影光学系の像面側に配置された第１基準マークに検出光を照射して、前記第１基準マークを検出可能な第１検出装置を備え、
   前記第１検出装置は、前記基板の非露光時に、前記投影光学系を介して前記像面側に配置された所定部材に前記検出光を照射して、前記所定部材を光洗浄する露光装置。
2. 前記第１検出装置は、前記物体面側に配置された第１アライメントマークと前記投影光学系とを介して前記第１基準マークを検出して、前記投影光学系による投影像の位置情報を取得可能であり、
   前記所定部材の光洗浄時、前記第１検出装置は、前記第１アライメントマークを介さずに、前記所定部材に前記検出光を照射する請求項１記載の露光装置。
3. 前記物体面側に配置され、前記検出光を透過可能な透過部を有する光学部材を有し、
   前記所定部材の光洗浄時、前記第１検出装置は、前記透過部と前記投影光学系とを介して前記所定部材に前記検出光を照射する請求項２記載の露光装置。
4. 前記第１アライメントマークは、前記透過部と異なる前記光学部材の所定位置に配置される請求項３記載の露光装置。
5. 前記物体面側で、前記投影光学系により前記基板に投影されるパターンが形成されたマスクを保持して移動可能なマスクステージを備え、
   前記光学部材は、前記マスクステージに配置される請求項３又は４記載の露光装置。
6. 前記物体面側に、前記投影光学系により前記基板に投影されるためのパターンが形成されたマスクが配置され、
   前記マスクは、前記パターンが形成されたパターン領域と異なる位置に前記検出光を透過可能な透過部を有し、
   前記所定部材の光洗浄時、前記第１検出装置は、前記透過部と前記投影光学系とを介して前記所定部材に前記検出光を照射する請求項２記載の露光装置。
7. 前記所定部材は、前記第１基準マークが配置された基準部材を含む請求項１〜６のいずれか一項記載の露光装置。
8. 前記所定部材は、前記投影光学系の像面側に照射される前記露光光を計測する計測部材を含む請求項１〜７のいずれか一項記載の露光装置。
9. 前記投影光学系と液体とを介して前記基板が露光され、
   前記所定部材の光洗浄時、前記投影光学系と前記所定部材との間に前記液体が保持される請求項１〜８のいずれか一項記載の露光装置。
10. 前記所定部材の表面の状態を観察可能な観察装置を備え、
    前記観察装置の観察結果に基づいて、前記第１検出装置の動作が制御される請求項１〜９のいずれか一項記載の露光装置。
11. 前記基板に配置された第２アライメントマーク、及び前記第１基準マークと所定位置関係で前記像面側に配置された第２基準マークの画像を前記投影光学系を介さずに取得可能な第２検出装置を備え、
    前記観察装置は、前記第２検出装置を含む請求項１０記載の露光装置。
12. 前記検出光が照射される前記所定部材の表面は撥液膜で形成され、
    前記所定部材の表面に対する前記検出光の照射時間を計測する計測装置を備える請求項１〜１１のいずれか一項記載の露光装置。
13. 請求項１〜１２のいずれか一項記載の露光装置を用いて基板を露光することと、
    露光された基板を現像することと、を含むデバイス製造方法。
14. 投影光学系を介して基板に露光光を照射して前記基板を露光する露光方法であって、
    少なくとも一部が前記投影光学系の物体面側に配置された第１検出装置を用いて、前記投影光学系の像面側に配置された第１基準マークに前記投影光学系を介して検出光を照射して、前記第１基準マークを検出することと、
    前記検出結果に基づいて取得された前記投影光学系による投影像の位置情報を用いて前記基板の位置を調整して、前記基板を露光することと、
    前記基板の非露光時に、前記第１検出装置を用いて前記投影光学系を介して前記像面側に配置された所定部材に前記検出光を照射して、前記所定部材を光洗浄することと、を含む露光方法。
15. 前記投影光学系と液体とを介して前記基板が露光され、
    前記投影光学系と前記所定部材との間の液体を介して前記検出光を前記所定部材に照射することによって、前記所定部材に対する光洗浄が行われる請求項１４項記載の露光方法。
16. 請求項１４又は１５記載の露光方法を用いて基板を露光することと、
    露光された基板を現像することと、を含むデバイス製造方法。

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